Brevet FR2647398A1 — publié le 19901130

- La présente invention concerne un enrouleur de cein- ture de sécurité. De nombreuses réalisations d'enrouleur de ceinture de sécurité pour véhicule, ayant un mécanisme d'enroulement de sangle qui exerce une force de rotation relativement grande sur le rouleau d'enroulement de sangle lorsque celle-ci est déroulée et une force de rotation relativement faible sur le rouleau lorsque la sangle est raccordée à la boucle, ont été proposées récemment. Ces réalisations sont destinées à résoudre le problème de l'application d'une force suffisante de rotation au rouleau pour que la sangle soit enroulée sans que la sangle soit tirée contre l'occu- pant du véhicule, lorsqu'il est retenu par la ceinture, avec une force telle qu'elle crée une gêne ou même un manque de confort. Ces enrouleurs ont habituellement deux ressorts d'enroulement couplés entre le rouleau et le chas- sis et un mécanisme destiné à désactiver l'un des ressorts lorsque la sangle est accrochée à la boucle. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 809 925 décrit et représente un enrouleur de ceinture de sécurité ayant un mécanisme d'enroulement qui comporte un ressort principal couplé entre le rouleau et la bobine, une roue d'embrayage supportée par l'arbre du rouleau afin qu'elle puisse tourner, et un ressort auxiliaire d'enroulement couplé entre le chassis et la roue d'embrayage. Un méca- nisme à déplacement libre limité disposé entre la roue d'embrayage et l'arbre du rouleau permet une rotation d'am- plitude prédéterminée de l'arbre du rouleau par rapport à la roue d'embrayage, mais assure l'accouplement de l'arbre du rouleau à la roue d'embrayage à une extrémité du dépla- cement libre limité si bien que les forces des deux res- sorts agissent en parallèle pour assurer l'enroulement de la sangle sur le rouleau. Le mécanisme à déplacement libre limité permet la suppression du jeu de la sangle lorsque le ressort auxiliaire est désactivé et permet une extraction de la sangle lorsque l'occupant se penche vers l'avant. La roue d'embrayage est bloquée et ne peut pas tourner dans le sens d'enroulement par un mécanisme de coopération avec l'embrayage, composé d'un levier et d'un cliquet manoeuvré par un électro-aimant qui est excité lorsqu'un interrupteur placé dans la boucle est fermé après l'introduction de la languette de bouclage portée par la sangle dans la boucle. L'enrouleur décrit précédemment a donné entièrement satisfaction et a fonctionné de manière fiable. D'autre part, on a observé que le mécanisme à déplacement libre limité, comprenant des pignons et un cliquet de blocage, créait du bruit, et que ce bruit, surtout lors du déroule- ment de la sangle et lorsque le déplacement libre limité est interrompu par enroulement du ressort auxiliaire, pou- vait déconcerter l'occupant du véhicule. Le bruit des pignons et le bruit de choc du cliquet contre la butée de la roue sont ainsi indésirables. La demande publiée de brevet français n 2 478 471 décrit et représente un enrouleur de ceinture de sécurité ayant un mécanisme de réduction de tension dans lequel une série de disques d'embrayage agissent entre l'arbre du rouleau et une roue d'embrayage et assurent un accouplement mutuel par déplacement libre limité. Des collisions en nombre pouvant atteindre cinq peuvent apparaître pendant le déplacement libre limité lorsque le mécanisme de détente est désactivé, et un bruit gênant est donc probable. La présente invention a pour objet l'élimination du problème posé par le bruit du réenrouleur décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique ne 4 809 925, avec conser- vation des avantages de simplicité de construction, de faible coût et de fonctionnement efficace et fiable. Selon l'invention, ces caractéristiques sont obtenues par réali- sation d'un enrouleur de ceinture de sécurité analogue à presque tous les égards à celui du brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 809 925, à l'exception de l'élimination de l'embrayage mécanique bruyant. L'invention se caractérise en ce que l'accouplement à déplacement libre limité placé entre l'arbre du rouleau et la roue d'embrayage est un organe flexible et allongé d'accouplement enroulé en spi- rale autour d'une partie de l'arbre du rouleau et ayant une première extrémité raccordée à l'arbre du rouleau et une autre extrémité raccordée à la roue d'embrayage. L'organe d'accouplement est enroulé dans un sens tel qu'il se serre lorsque l'arbre du rouleau tourne dans le sens du déroule- ment de la sangle par rapport à la roue d'embrayage et se desserre lorsque l'arbre du rouleau tourne dans le sens d'enroulement de la sangle par rapport à la roue d'embrayage. En plus de l'élimination du problème posé par le bruit, l'invention simplifie l'enrouleur par élimination de la roue à pignon d'embrayage, du pignon fou et du cliquet. La procédure de montage est facilitée de manière corres- pondante. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une perspective éclatée d'un mode de réalisation de l'invention; la figure 2 est une élévation latérale de ce mode de réalisation, le couvercle étant retiré et diverses parties étant arrachées; la figure 3 est une coupe suivant l'axe de l'arbre du rouleau comme indiqué par la ligne X-X' de la figure 2; les figures 4A, 4B et 4C sont des schémas représen- tant les deux ressorts d'enroulement et l'organe d'accou- plement respectivement; et les figures 5A, 5B et 5C sont des schémas représen- tant une analogie linéaire du mécanisme d'enroulement de ce mode de réalisation, à différents stades du fonctionnement. L'ensemble 10 à chassis et rouleau de l'enrouleur comporte un châssis 11 en U ayant deux parties lla et llb formant des parois latérales et un organe 12 de retenue fixé à la paroi latérale gauche lla, une ouverture 11c étant formée dans la paroi lla du châssis 11 et étant uti- lisée comme point d'accouplement de référence. Un manchon 13 est monté dans l'ouverture formée dans la paroi latérale droite 11b du châssis 11. L'arbre 14 du rouleau principal passe dans le manchon 13 et dans une partie 12a de manchon formée dans l'organe 12 de retenue. Une roue à rochet 14a destinée à un dispositif de blocage en cas d'urgence (non représenté) est formé à l'extrémité droite de l'arbre 14. Un arbre 15 d'accouplement est couplé à la partie carrée 14b d'extrémité de l'arbre formée à l'extrémité gauche de l'arbre principal 14 si bien que l'arbre d'accouplement et l'arbre principal tournent ensemble. Un rouleau 1 de sangle s'ajuste sur l'arbre principal 14 entre les parois laté- rales lla et llb du châssis 11, et l'extrémité d'une sangle B (figures 2 et 3) est fixée par un organe 16a de maintien formé dans le noyau du rouleau 16 de sangle. Une gorge 15a est placée à l'extrémité gauche de l'arbre 15 d'accouple- ment et loge l'extrémité interne du ressort principal 36 d'enroulement, comme indiqué dans la suite. Un ensemble 20 de détection (schématiquement repré- senté sur la figure 2) comporte la languette (non représen- tée) fixée à la sangle B de la ceinture, la boucle (non représentée) à laquelle est fixée la languette afin que la ceinture soit fermée, et un circuit convenable 21 qui détecte le moment o la boucle et la languette sont connec- tées. Lorsque la languette est introduite dans la boucle, elle vient au contact d'un interrupteur 22 placé dans la boucle et le ferme, et un signal électrique représentatif de la connexion de la languette et de la boucle est trans- mis par le circuit 21. Un mécanisme 30 de commande de rouleau de sangle dans le sens d'enroulement comporte un couvercle 31 fixé, avec l'organe 12 de retenue, à la paroi latérale lla du châssis 11. Une chambre 32 du côté gauche du couvercle 31 loge un ressort spiralé auxiliaire 34 d'enroulement dont l'extrémité externe est au contact de l'organe 33 de butée placé dans la chambre 32. Un second boîtier 35 recouvre la chambre 32 et a une seconde chambre 35a du côté gauche. Le ressort principal 36 dont l'extrémité externe coopère avec l'organe 35b de butée placé dans la seconde chambre 35a, se loge dans cette dernière. Un couvercle 27 recouvre la seconde chambre 35a. Le ressort auxiliaire 34 est fixé à son extrémité interne à un organe 41c de butée de la roue d'embrayage 41 afin qu'il rappelle la roue 41 en rotation dans le sens d'enroulement de la sangle. Le ressort principal 36 est fixé, à son extrémité interne, à une gorge 15a formée dans l'arbre 15 d'accouplement afin qu'il rappelle le rouleau 16 dans le sens d'enroulement de la sangle. La roue 41 d'embrayage fait partie d'un mécanisme 40 d'embrayage qui désactive le ressort auxiliaire 34 (c'est- à-dire qui empêche la rotation de la roue d'embrayage sous l'action du ressort auxiliaire) lorsque la sangle B est connectée à la boucle. La roue 41 d'embrayage est montée afin qu'elle puisse tourner sur la partie d'extrémité de diamètre réduit de l'arbre d'accouplement 15. Lorsque la languette de la ceinture est raccordée à la boucle et lorsque le signal électrique est transmis par le dispositif 20 (figure 2), un électroaiamnt 46 est alimenté et tire le plongeur 46a de l'électro-aimant vers la gauche sur la figure 2. Un axe 46b d'accouplement monté sur le plongeur 46a agit contre une fente de came 44a formée dans un bras du levier 44 qui est monté sous forme articulée sur un axe 43 de pivotement porté par l'organe 12 de retenue. Un cli- quet 45 qui est monté sur l'extrémité du levier 44 de manière qu'il puisse pivoter uniquement dans le sens con- traire des aiguilles d'une montre coopère avec une dent 41a de la circonférence de la roue d'embrayage 41 lorsque le levier 44 pivote dans le sens de la flèche H après commande de l'électro-aimant 46, si bien que, lorsque le cliquet 45 est au contact d'une dent 41a, la roue d'embrayage 41 cesse de tourner dans le sens d'enroulement de la sangle (sens contraire des aiguilles d'une montre) sous l'action de la force de rappel du ressort auxiliaire. D'autre part, les dents 41a de roue à rochet permettent à la roue d'embrayage 41 de tourner dans le sens du déroulement de la sangle lorsque celle-ci est extraite (comme décrit dans la suite), le cliquet 45 pivotant dans le sens contraire des aiguilles d'une montre malgré la force exercée par un ressort de rappel (non représenté), malgré l'excitation de l'électro- aimant et le pivotement du levier 44 en position de contact du cliquet 45 avec la roue d'embrayage. Lorsque l'électro- aimant 46 est désexcité, un ressort 47 de rappel repousse le plongeur vers la droite et fait pivoter le levier 44 dans le sens contraire des aiguilles d'une montre si bien que le cliquet 45 ne peut plus coopérer avec les dents 41a de la roue d'embrayage 41. Le mécanisme 42 de coopération avec l'embrayage (éléments 43 à 47) est monté entre le boitier- 31 et l'organe 12 de retenue, au-dessous du méca- nisme d'enroulement de sangle (figures 2 et 3). Le mécanisme 40 d'embrayage est couplé à l'arbre 15 par un accouplement 50 à déplacement libre limité. L'ac- couplement 50 est un ruban 51 qui est enroulé en spirale autour de la partie 52 de grand diamètre de l'arbre 15 d'accouplement. Une boucle 51a de l'extrémité interne du ruban 51 est fixée à une patte 15b de l'arbre 15, et une boucle 51b de l'extrémité externe est fixée à une patte 53 dépassant de la roue d'embrayage 41. Le ruban 51 doit être formé d'un matériau flexible ayant une résistance élevée à la traction et un faible allongement. Par exemple, des films de matériaux polymères tels que le "Nylon", les poly- esters et les acétates, peuvent être utilisés. Certaines des dispositions des éléments sont mainte- nant décrites en référence au sens de dévidage de sangle (indiqué par les flèches des figures 4A à 4C). (a) Le res- sort principal 36 est disposé afin qu'il soit serré lorsque l'arbre 15 tourne dans le sens des aiguilles d'une montre et qu'il tire la sangle. (b) Le ressort auxiliaire 34 est disposé afin qu'il soit serré lorsque le pignon d'embrayage 41 tourne dans le sens des aiguilles d'une montre. (c) Le ruban 51 est disposé afin qu'il soit serré uniquement lorsque l'arbre 15 et le pignon 41 tournent en sens opposés l'un par rapport à l'autre, par exemple lorsque la roue 41 est au repos alors que l'arbre 15 tourne seul dans le sens des aiguilles d'une montre. (d) Lorsque le cliquet 45 d'em- brayage est au contact d'une dent 41a de la roue d'em- brayage, cette roue 41 peut tourner dans le sens des aiguilles d'une montre mais ne peut pas tourner dans le sens contraire des aiguilles d'une montre. Ensuite, on décrit le fonctionnement d'un mode de réalisation de l'invention ayant la construction pré- cédente. Enroulement de la sangle sur le rouleau. L'arbre 15 d'accouplement qui est toujours rappelé par le ressort principal 36 dans le sens d'enroulement de la sangle, tourne dans le sens contraire des aiguilles d'une montre sous l'action de la force du ressort principal 36 et provoque la rotation du rouleau 16 dans le même sens par l'intermédiaire de l'arbre 14 si bien que la sangle B,. lorsqu'elle n'est pas couplée à la boucle, est enroulée sur le rouleau 16. En outre, l'électro-aimant 46 est désexcité et le plongeur 46a est tiré vers l'extérieur par le ressort de rappel 47. Le cliquet 45 du levier pivotant 44, dans ces conditions, est maintenu dans la position dans laquelle il n'est pas au contact des dents 41a de la roue d'embrayage 41. En conséquence, le pignon 41 d'embrayage tourne dans le sens contraire des aiguilles d'une montre sous l'action de la force de rappel du ressort 34 et supprime tout Jeu dans le ruban 51 au cours de sa rotation. Ainsi, le ruban 51 est enroulé intimement autour de la surface externe de l'arbre d'accouplement et est tendu entre l'arbre 15 et l'organe 53 de support sur la roue 41 d'embrayage. En conséquence, la force de rappel du ressort auxiliaire 34 dans le sens d'enroulement de la sangle est appliquée à l'arbre 15 par l'intermédiaire du ruban 51, comme schématiquement repré- senté sur la figure 5A. La sangle est donc enroulée sur le rouleau sous l'action des forces combinées du ressort prin- cipal et du ressort auxiliaire qui agissent en parallèle. Déroulement de la sangle lorsqu'elle doit être utilisée. Lorsque le passager tire la sangle B afin de l'uti- liser, le rouleau 16, l'arbre principal 14 et l'arbre 15 d'accouplement (appelés dans la suite "arbre principal 14, etc.") tournent dans le sens du déroulement de sangle (sens des aiguilles d'une montre) avec serrage du ressort prin- cipal 36 par l'intermédiaire de la gorge 15a de coopération de l'arbre 15 et, simultanément, avec serrage du ressort auxiliaire 34 par l'intermédiaire du ruban 51 qui est tendu. Cette tension peut être représentée formellement comme correspondant au résultat d'une traction vers la droite de la sangle B dans les conditions de la figure 5A, c'està-dire que la sangle B est tirée malgré la force de rappel des deux ressorts 34 et 36, le ruban 51 étant tendu afin qu'il transmette la force de sortie à la sangle à partir de l'arbre 14, etc., à la roue d'embrayage 41. Le passager raccorde la sangle à la boucle. Lorsque le passager couple la languette de la sangle sortie B à la boucle, l'interrupteur 22 de la boucle se ferme et commande l'électro-aimant 46 qui tire le plongeur 46a vers l'intérieur et fait tourner le levier 44 dans le sens de la flèche A sur la figure 2. En conséquence, le cliquet 45 est au contact d'une dent 41a de la roue 41, il bloque la roue 41 en empêchant sa rotation dans le sens de déroulement de la sangle, et il maintient à l'état inerte le ressort auxiliaire 34 dans le sens d'enroulement de la sangle (désactivation du ressort 34), ces conditions étant illustrées par la figure 5B. Le passager relâche la sangle après son raccordement à la boucle. Lorsque le passager couple la languette de la cein- ture B à la boucle, il doit naturellement manipuler la boucle pour tirer une plus grande longueur que celle qui est nécessaire pour le passage normal autour de son corps. En conséquence, lorsqu'il relâche la sangle après l'accou- plement de la languette à la boucle, la sangle est réenrou- lée par la force du ressort principal 36 seul, jusqu'à ce que la sangle s'adapte au corps. La force du ressort auxi- liaire 34 agissant dans le sens d'enroulement n'est pas appliquée à l'arbre 14, etc. car la roue 41 ne peut pas tourner et est bloquée dans le sens d'enroulement. Lorsque la sangle B a été déroulée, le ruban 51 a été tendu entre la roue 41 et l'arbre 15 et s'est enroulé autour de ce dernier. Lorsque l'arbre tourne pour supprimer le jeu dans la sangle, l'arbre principal 14, etc. tournent dans le sens contraire des aiguilles d'une montre sous l'action de la seule force du ressort 36, ces conditions étant représentées sur la figure 5C. La rotation de l'arbre 14, etc. dans le sens contraire des aiguilles d'une montre, par rapport à la roue fixe 41 d'embrayage, desserre les spires du ruban 51 autour de l'arbre 15. Comme le ressort auxiliaire 34 est désexcité et comme la pression appliquée au corps est seulement celle qui résulte de la force du ressort principal 36, la sangle ne réduit pas le confort du passager. Le passager se penche en avant. Lorsque le passager se penche en avant à partir de sa position assise normale, la sangle B se déroule et tend uniquement le ressort principal 36 jusqu'à ce que la quan- tité supplémentaire de sangle qui a été déroulée au moment du bouclage de la sangle ait été déroulée. Lorsque cette longueur supplémentaire a été déroulée, le ruban 51 s'en- roule autour de l'arbre 15 et se tend entre la roue 41 et l'arbre 15; en d'autres termes, le déplacement libre limi- té entre l'arbre 15 et la roue 41 est terminé. Cette ten- sion provoque une rotation de la roue 41 dans le sens des aiguilles d'une montre. Les dents 41a de la roue 41 peuvent se déplacer en face du cliquet 45 qui s'écarte élastique- ment et n'empêche pas la rotation de la roue 41. En consé- quence, lorsque la sangle B est tirée au-delà de la quan- tité supplémentaire précitée (le déplacement libre dû à la suppression du jeu de la sangle après le bouclage de celle- ci), la sangle B est retirée et tend les deux ressorts auxiliaire et principal 34 et 36. Le passager reprend la position assise normale. Lorsque le passager revient vers sa position assise normale après s'être penché en avant, la sangle B s'enroule uniquement sous l'action de la force du ressort principal 36, pour la raison déjà décrite en référence à la suppres- sion du jeu de la sangle après son bouclage, car les dents 41a. de la roue 41 retiennent le cliquet 45 dans ces cir- constances et empêchent la rotation de la roue 41 dans le sens d'enroulement de la sangle (sens contraire des aiguilles d'une montre). Le passager sépare la languette de la boucle. Lorsque la languette de la ceinture est séparée de la boucle, l'interrupteur 22 placé dans la boucle s'ouvre et l'électro-aimant 46 est désexcité. En conséquence, le plongeur 46a revient vers la position avancée sous l'action du ressort de rappel 47 et fait tourner le levier 44 dans le sens contraire des aiguilles d'une montre (sens opposé à celui de la flèche H de la figure 2), avec suppression de la coopération des dents 41a de la roue 41 et du cliquet 45. En conséquence, la roue 41 tourne rapidement dans le sens d'enroulement de la sangle (sens contraire des aiguilles d'une montre) sous l'action de la force du res- sort auxiliaire 34 et enroule le ruban 51 à l'état tendu. L'enrouleur de ceinture de sécurité de la technique anté- rieure crée un bruit gênant à ce stade du fonctionnement (c'est-à-dire la suppression du déplacement libre dans le train d'engrenages couplant la roue d'embrayage à l'arbre). Au contraire, un enrouleur de sangle de ceinture de sécu- rité selon l'invention a une construction qui permet un déplacement libre entre l'arbre 14, etc et la roue d'embrayage 41 par mise sous tension et desserrage d'un organe flexible enroulé en spirale (ruban 51) placé entre l'arbre 15 et le pignon 41. Ce serrage et ce desserrage du ruban ne créent pratiquement pas de bruit et l'apparition d'un bruit mécanique est donc supprimée. Dans les variantes, le mécanisme d'embrayage peut évidemment être formé avec tout dispositif autre que la structure représentée sur les dessins annexés. En outre, le dispositif destiné à détecter les états d'accouplement et de désaccouplement de la languette et de la boucle peut aussi être utilisé comme dispositif de détection dans un circuit d'alarme destiné à informer le passager d'un rac- cordement convenable de la languette à la boucle. En conséquence, l'invention concerne un enrouleur de sangle de ceinture de sécurité qui a un fonctionnement stable et qui exerce une force suffisante d'enroulement de la sangle pour que celle-ci soit enroulée sans que le pas- sager sente une pression excessivement importante lorsque la sangle est normalement appliquée sur-son corps. L'enrou- leur ne crée pas de bruit mécanique gênant lorsque le déplacement libre limité entre le rouleau et l'embrayage est parcouru dans un sens (desserrage du ruban) et dans l'autre sens (serrage du ruban), pour la désactivation du ressort auxiliaire. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux enrouleurs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATION Enrouleur de ceinture de sécurité, du type qui com- prend un rouleau (16) de sangle supporté par un arbre (14) de manière qu'il puisse tourner dans un châssis (11), un ressort principal d'enroulement (34) couplé entre le chas- sis et l'arbre du rouleau et rappelant l'arbre dans le sens d'enroulement de la sangle, une roue d'embrayage (41) mon- tée sur l'arbre du rouleau afin qu'elle puisse tourner, un ressort auxiliaire d'enroulement (36) couplé entre le châs- sis et la roue d'embrayage et rappelant la roue d'embrayage dans le sens d'enroulement, un dispositif (42) de manoeuvre d'embrayage destiné à empêcher la rotation de la roue d'em- brayage dans le sens de l'enroulement de la sangle lorsque celle-ci est connectée à une boucle, et un dispositif (50) d'accouplement à déplacement libre limité placé entre la roue d'embrayage et l'arbre du rouleau et destiné à accou- pler la roue d'embrayage à l'arbre du rouleau pour une rotation d'amplitude choisie de l'arbre du rouleau par rapport à la roue d'embrayage dans le sens du déroulement de la sangle, tout en permettant la rotation de l'arbre du rouleau par rapport à la roue d'embrayage dans le sens d'enroulement de la sangle, sous l'action de la force de rappel du ressort principal lorsque la roue ne peut pas tourner dans le sens d'enroulement de sangle, caractérisé en ce que l'accouplement à déplacement libre limité (50) est un organe flexible et allongé (51) d'accouplement enroulé en spirale autour d'une partie (15) de l'arbre du rouleau et ayant une première extrémité (51a) connectée à l'arbre du rouleau et son autre extrémité (51b) connectée à la roue d'embrayage (41), l'organe d'accouplement (51) s'enroulant dans le sens du serrage lorsque l'arbre du rouleau (14, 15) tourne dans le sens du déroulement de la sangle par rapport à la roue d'embrayage (41) et dans le sens du desserrage lorsque l'arbre du rouleau (14, 15) tourne dans le sens d'enroulement de sangle par rapport à la roue d'embrayage (41).