Brevet FR2684943A1 — publié le 19930618

La présente invention concerne un organe de mise sous tension préalable d'une sangle de ceinture de sécurité de véhicule, et elle concerne en particulier un tel organe de mise sous tension préalable qui agit sur la sangle par5 entraînement en rotation de l'arbre d'enroulement d'un enrouleur de sangle. Dans certaines ceintures de sécurité pour véhicules, un organe de mise sous tension préalable est destiné à tendre la sangle afin qu'elle soit bien au contact de10 l'occupant en cas de collision avant que l'occupant ne soit projeté vers l'avant La demande publiée et mise à l'ins- pection publique de brevet japonais N O 1-119 454 décrit un type d'organe de mise sous tension préalable d'une sangle de ceinture de sécurité.15 Dans un tel organe de mise sous tension préalable, une poulie est raccordée à un arbre d'enroulement d'un enrouleur de sangle par l'intermédiaire d'un dispositif d'accouplement, et la poulie est entraînée en rotation par un câble enroulé sur la poulie et qui est tiré par un ensemble d'entraînement (source motrice) Le dispositif d'accouplement comporte deux pignons dont l'un est fixé sur l'arbre d'enroulement de l'enrouleur et l'autre est fixé à la poulie La poulie est supportée par un ensemble de guidage sous forme d'un bras pivotant En position armée, l'ensemble de guidage est maintenu par une goupille de cisaillement dans une position dans laquelle les pignons ne sont pas en prise Lorsque l'ensemble d'entraînement est manoeuvré, la goupille de cisaillement est brisée progres- sivement, d'abord pour que l'ensemble de guidage puisse pivoter puis que la poulie puisse tourner Après que les deux pignons sont venus en prise par basculement de l'en- semble de guidage, la poulie est entraînée en rotation et provoque une rotation de l'arbre d'enroulement si bien qu'un tronçon de sangle est enroulé sur le rouleau de sangle. Dans l'ensemble décrit précédemment, la rotation du pignon associé à la poulie doit être arrêtée avant que les deux pignons ne soient en prise, et ceci nécessite un dispositif de maintien de haute précision (c'est-à- dire une goupille de cisaillement dont la charge de cisaillement est déterminée avec précision) travaillant en deux étapes En outre, comme ce dispositif applique instantanément une grande quantité d'énergie, en quelques millisecondes, une résistance même faible peut avoir une forte influence sur le fonctionnement de l'ensemble Comme la poulie est supportée par le dispositif de guidage, il faut un dispo-10 sitif de guidage robuste, adapté à l'énergie transmise, et les pertes d'énergie qui se produisent lors du déplacement du dispositif de guidage sont élevées. La présente invention, destinée à la solution de ces problèmes, concerne un organe de mise sous tension préalable de sangle de ceinture de sécurité du type ayant un arbre tournant dans un enrouleur, dans lequel la mise en coopération de l'arbre d'enroulement et d'un organe d'en- traînement repose uniquement sur le fonctionnement de l'organe d'entraînement, et la coopération est conservée par un dispositif fixe de guidage L'invention a aussi pour objet l'élimination de la commande progressive de la mise en prise d'un organe d'entraînement et d'un arbre d'enrou- lement de l'enrouleur, et de la rotation de l'organe d'entraînement L'invention a aussi pour objet un fonction- nement plus efficace, car un dispositif mobile de guidage n'est pas nécessaire et la dimension et le nombre d'élé- ments entraînés par la source d'énergie sont réduits au minimum. A cet effet, l'invention concerne un organe de mise sous tension préalable de sangle de ceinture de sécurité du type à arbre rotatif d'enrouleur, destiné à appliquer une force de tension préalable à une sangle de ceinture par entraînement en rotation de l'arbre d'enroulement de l'enrouleur de sangle L'organe de mise sous tension préalable comporte un organe d'entraînement destiné à coopérer avec l'arbre d'enroulement et une source d'énergie couplée à l'organe d'entraînement et destinée à faire tourner l'organe d'entraînement par application d'une force de manoeuvre à cet organe, en un point de manoeuvre. L'invention est caractérisée en ce qu'une surface fixe de guidage supporte l'organe d'entraînement en un point fixe de support et de réaction, contre la force de réaction due au moment de rotation appliqué à l'organe d'entraînement en un point de coopération auquel l'organe d'entraînement coopère avec le rouleau d'enroulement, le point de support de la force de réaction étant du côté du point de coopéra- tion par rapport au point de manoeuvre auquel la force de manoeuvre de la source d'énergie agit sur l'organe d'entraînement. Dans l'organe de mise sous tension préalable selon l'invention, l'organe d'entraînement est déplacé par la force de manoeuvre de la source d'énergie lorsqu'elle est commandée et fait coopérer l'organe d'entraînement avec l'arbre d'enroulement Après cette coopération, le point de manoeuvre de la force de la source d'énergie qui agit sur l'organe d'entraînement se rapproche de l'arbre d'enroule- ment Un moment de rotation est créé dans l'organe d'en- traînement, le point de coopération de l'organe d'entraîne- ment et de l'arbre d'enroulement constituant le centre. Etant donné que ce moment de rotation est encaissé par le point de support de la réaction, sur le corps de l'organe de mise sous tension préalable, une force agissant dans la direction de l'arbre d'enroulement est appliquée au point de coopération entre le point d'action de la force de manoeuvre et le point fixe de support de la force de réaction L'organe d'entraînement est guidé par le dispo- sitif de guidage tout en restant en coopération avec l'arbre d'entraînement de l'enrouleur et il est entraîné en rotation, si bien que le point de coopération reste à un emplacement fixe En conséquence, l'énergie de rotation transmise à l'organe d'entraînement par la source d'énergie est transmise à l'arbre d'enroulement de l'enrouleur par l'intermédiaire de l'organe d'entraînement Lorsque la ceinture est tirée par rotation de l'arbre d'enroulement, une force de tension préalable est appliquée pour le serrage de la sangle de ceinture de sécurité. 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 vue éclatée en perspective d'un premier mode de réalisation de la présente invention dans lequel l'organe de mise sous tension préalable est intégré10 à un enrouleur; la figure 2 est une coupe d'une partie du premier mode de réalisation de l'invention; la figure 3 est une vue en élévation frontale en coupe partielle du premier mode de réalisation; les figures 4 A, 4 B et 4 C sont des vues en élévation latérale de l'ensemble ayant l'organe de mise sous tension préalable du premier mode de réalisation, représentant son fonctionnement pas à pas; la figure 5 est un schéma illustrant le principe de fonctionnement par mise en coopération du pignon et de la poulie du premier mode de réalisation; la figure 6 est une vue en élévation latérale représentant schématiquement un second mode de réalisation comprenant une variante de dispositif de mise en coopération; la figure 7 est une vue en élévation latérale représentant schématiquement une partie de coopération d'un troisième mode de réalisation de l'invention ayant une autre variante du dispositif de coopération; et la figure 8 est une vue en élévation latérale représentant schématiquement une partie de coopération d'un quatrième mode de réalisation de l'invention, ayant une variante du dispositif de coopération. Dans le mode de réalisation des figures 1 à 5, une poulie 1, c'est-à- dire un organe d'entraînement, est en prise avec un arbre Rl d'enroulement d'un enrouleur R de ceinture de sécurité par l'intermédiaire d'un pignon 3 fixé sur l'arbre, lors du fonctionnement d'une source d'énergie 2, et elle fait tourner cet arbre Lors de la rotation de l'arbre, une sangle de ceinture de sécurité (non repré- sentée) est tendue par enroulement d'un tronçon sur le5 rouleau R 3 de l'enrouleur Un dispositif 4 de guidage est placé sur un châssis R 2 de l'enrouleur R qui est aussi utilisé comme châssis de l'organe P de mise sous tension préalable, ce dispositif de guidage formant un point fixe de support contre les forces de réaction destiné à suppor-10 ter la poulie lorsqu'elle est soumise à un moment de rotation qui lui est appliqué par la force de manoeuvre de la source 2 d'énergie, son centre étant au point de coopé- ration de la poulie et du pignon Le dispositif 4 de guidage se trouve du côté du point de coopération par rapport au point de manoeuvre auquel la force de la source d'énergie agit sur la poulie Dans ce mode de réalisation, le dispositif 4 de guidage comporte un flasque plan découpé et replié dans une paroi latérale R 21 de la base R et il supporte la poulie 1 à sa surface périphérique. L'enrouleur R de ceinture de sécurité peut être de toute construction convenable, de nombreuses constructions étant bien connues Dans le mode de réalisation représenté, l'enrouleur R a un châssis R 2 en U, un rouleau R 3 sur lequel est enroulée une sangle de ceinture (non repré- sentée), et un ensemble R 4 de serrage de la sangle Un mécanisme R 5 de blocage d'arbre de rouleau est monté sur un flasque latéral du châssis R 2 et est recouvert par un couvercle R 6 Un ensemble R 7 à ressort destiné à enrouler la sangle sur le rouleau est placé sur l'autre flasque latéral R 21 du châssis Le mécanisme P de l'organe de mise sous tension préalable selon l'invention est placé entre le flasque latérale R 21 du châssis R 2 et l'ensemble R 7 à ressort et comporte un pignon 3, une poulie 1, un boîtier , un organe 6 de retenue destiné à supporter l'ensemble R 7 à ressort, et la source d'énergie 2 qui est montée sur l'organe de retenue 6. Le boîtier 5 a une paroi latérale 51 et une paroi périphérique 52 qui forment une cavité 53 de forme sensi- blement rectangulaire destinée à loger la poulie, et il a une forme de boîte ayant une face ouverte Un trou est5 placé au centre de la paroi latérale 51 afin qu'il loge le pignon 3, et une partie de la paroi périphérique 52 est découpée afin qu'elle forme une encoche 54 pour le câble 21 de la source d'énergie 2 L'organe 6 de retenue, qui recouvre le côté ouvert du boîtier 5, a une forme plane de10 façon générale et est formé par emboutissage L'ensemble R 7 à ressort est fixé au corps plan 61, et la source d'énergie 2 est fixée à un flasque 62 qui dépasse du bord du corps 61 Le boîtier 5 est monté sur le flasque latéral R 21 du châssis R 2 par des colliers 55 d'entretoise, et le boîtier 5 et l'organe 6 de retenue sont fixés au châssis R 2 par des rivets 71. Le pignon 3 a des dents extérieures 31, il est en prise avec une partie rectangulaire Rll de l'extrémité de l'arbre Rh et est fixé sur cette partie, et il est placé approximativement au centre de la cavité 53 de logement de poulie du boîtier 5 Une saillie cylindrique 32 de section circulaire, formée à l'extrémité interne du pignon (à un endroit qui ne comporte pas de dents) est supportée afin qu'elle puisse tourner dans un trou R 22 formé dans le flasque latéral R 21 du châssis R 2, et elle est utilisée comme coussinet de support de l'arbre Ri d'enroulement sur le châssis R 2 Le pignon 3 est retenu par un organe R 12 d'arrêt qui coopère avec la partie rectangulaire Rll de l'arbre La partie rectangulaire Rll de l'arbre dépasse au- delà du pignon 3 et par un trou 63 de logement d'arbre formé dans l'organe 6 de retenue L'extrémité interne d'un ressort spiralé R 71 (voir figure 3) de l'ensemble R 7 à ressort est fixée à l'extrémité de la partie Rll d'arbre. La poulie 1 a une forme annulaire et elle possède des dents internes Il destinées à être en prise avec les dents 31 du pignon 3 Le diamètre interne de la poulie 1 est supérieur au diamètre du pignon 3 La poulie 1 n'a pas de flasque latéral externe Son flasque latéral interne 12 a une paroi plane 13 sur presque toute sa circonférence. Une saillie 14 dépasse du flasque 12 et a une encoche 15 qui loge un organe 22 d'extrémité de fil métallique, serti sur l'extrémité d'un câble 21 L'organe 22 d'extrémité fixe l'extrémité du câble 21 à la poulie 1 Le câble 21 est enroulé sur trois-quarts de tour environ autour de la poulie 1, et sort du boîtier 5 par l'encoche 54, puis il passe dans une pièce en T 24 et est fixé à un piston 23 d'une source d'énergie 2. La source d'énergie 2, qui est de type connu et qui est portée par la pièce 24 en T sur le support 62 par un rivet 72 et une vis 73, comporte un cylindre 25, un généra- teur 26 de gaz composé de poudre à fusil et d'un allumeur, un organe 27 de retenue et un connecteur 28 d'un dispositif d'amorçage (non représenté). Dans la description qui suit du fonctionnement de ce mode de réalisation, les positions (vers le haut et vers le bas, à gauche et à droite) sur les figures des dessins sont utilisées pour faciliter la description, mais l'orientation de l'organe P de mise sous tension préalable n'est pas limitée à ces positions Comme l'indique la figure 4 A qui représente l'état "armé", la poulie 1 est placée vers le bas dans la cavité 53, le flasque 12 de sa face interne étant supporté par le dispositif de guidage 4 qui pénètre dans la cavité 53 de logement de poulie Le flasque 12 est fixé à la paroi latérale 51 du boîtier 5 par des goupilles de cisaillement 16 à deux emplacements (à gauche et à droite) Dans cette position, les dents 31 du pignon 3 et les dents internes 11 de la poulie 1 ne sont pas en prise et sont à une distance prédéterminée L L'arbre d'enrou- lement Rl peut travailler sous la commande de l'ensemble à ressort R 7 et du mécanisme de blocage R 5 de manière normale. Lorsqu'une accélération élevée est produite, par exemple en cas de collision du véhicule, à l'état armé, un capteur (non représenté) détecte ce phénomène et la source d'énergie 2 est commandée par un dispositif d'amorçage (non représenté) Comme l'indique la figure 4 B, le câble 21 est tiré par une force F dans le sens de la flèche sur la figure Les goupilles de cisaillement 16 se rompent et la5 poulie, avec le câble 21 enroulé sur elle, commence à tourner et est tirée vers le haut Les dents Il de la poulie viennent en prise avec les dents 31 du pignon en un point inférieur S de coopération Comme la poulie 1 n'est pas retenue vers le haut et vers le côté, même lorsque les10 bouts des dents 31 et 11 viennent se heurter, la mise en coopération des dents 31 du pignon et des dents 11 de la poulie est assurée puisque la poulie se déplace latérale- ment lorsqu'elle tourne. Lorsque les dents Il et 31 de la poulie et du pignon sont en prise comme décrit précédemment, la force F de traction crée un moment de rotation de la poulie 1, le point S de coopération des dents en prise constituant le centre La surface périphérique du flasque 12 de la poulie 1 est au contact de la face supérieure du dispositif 4 de guidage qui la supporte et qui constitue un point fixe U de support des forces de réaction En conséquence, la position de la poulie 1 est maintenue par le point S de coopération et le point U de support et la poulie tourne autour d'un centre virtuel OR, la face supérieure du dispositif 4 de guidage constituant un guide. Le maintien de la coopération entre la poulie et le pignon est schématiquement indiqué sur la figure 5 Une force qui a tendance à séparer la poulie du pignon pendant la rotation est créée à un angle de pression a de la ligne de couronne Comme l'indique clairement la figure, si l'angle de coopération 8 est supérieur à l'angle de pres- sion a de la ligne de couronne, une force G dirigée vers le pignon dépasse la force ayant tendance à écarter les dents, et le contact est conservé Ainsi, le point S de coopéra- tion doit être choisi de manière que l'angle e de coopéra- tion ne dépasse pas l'angle de pression a Cependant, si l'angle e est trop important, c'est-à-dire proche de 90 , la force F de traction est utilisée surtout par la force G dans la direction de mise en coopération et le moment qui tend à faire tourner le pignon 3 est réduit Ainsi, la transmission du couple de la poulie 1 au pignon 3 est5 réduite En conséquence, il est préférable que l'angle de coopération e soit proche de l'angle de pression a de la ligne de couronne comme indiqué sur la figure De cette manière, la résistance de frottement au point U de support de la réaction pendant la rotation de la poulie 1 est10 réduite au minimum, et les pignons restent en prise Ainsi, la force F de traction appliquée par le câble peut être transformée suffisamment en une force qui fait tourner l'arbre d'enroulement. On se réfère maintenant à la figure 4 C; la rotation de la poulie 1 est transmise à l'arbre Rl par le pignon 3, et un tronçon de sangle B est enroulé sur le rouleau de l'enrouleur L'enroulement de la sangle est instantané avant tout déplacement vers l'avant de l'occupant sous l'action des forces d'inertie. La présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation précédent, et diverses modifications peuvent être apportées aux conditions réelles et à la sélection des matériaux dans le cadre des revendications qui suivent Par exemple, dans le mode de réalisation précédent, la source d'énergie 2 est un cylindre contenant un gaz sous pression mais il est possible d'utiliser un ressort puissant comme source d'énergie En outre, on a utilisé des pignons dans ce mode de réalisation pour la mise en coopération de la poulie 1 et de l'arbre Ri, mais le dispositif de coopéra- tion n'est pas limité à des pignons. La figure 6 représente un second mode de réalisation ayant une variante de dispositif de coopération Dans cet exemple, des parties crénelées lla sont formées à la périphérie interne de la poulie la Le pignon 3 a est formé d'un matériau plus tendre que celui de la poulie 1 A, par exemple du zinc moulé Pendant l'opération, les parties crénelées lla de la poulie viennent au contact de la périphérie externe du pignon 3 a et forment des parties crénelées de coopération dans le pignon par déformation plastique de celui-ci. La figure 7 représente un troisième mode de réalisa- tion ayant une variante du dispositif de coopération dans laquelle, sous forme inversée par rapport au second mode de réalisation, les parties crénelées 31 b sont formées à la périphérie externe du pignon 3 b, et la poulie lb est formée de zinc moulé Grâce à cette disposition, la coopération10 est assurée par déformation plastique de la poulie, comme dans le mode de réalisation précédent. La figure 8 représente un quatrième mode de réalisa- tion ayant une variante du dispositif de coopération Dans cet exemple, des matériaux 31 c et lic de friction, formés de caoutchouc synthétique, sont utilisés afin qu'ils augmentent les coefficients de friction des surfaces respectives de coopération du pignon 3 c et de la poulie lc. La poulie et le pignon ont de profondes gorges radiales 12 c et 32 c destinées à augmenter les forces de frottement de manière que la séparation soit évitée. Dans un organe de mise sous tension préalable selon l'invention, il n'est pas nécessaire de régler progressive- ment la coopération de l'organe d'entraînement et de l'arbre de l'enrouleur ni la rotation des organes d'entraî- nement, et aucun dispositif mobile de guidage n'est néces- saire à cet effet Il est donc possible de réaliser un organe de mise sous tension préalable de rotation d'arbre d'enrouleur qui maintient la coopération par utilisation de la force agissant sur l'organe d'entraînement et de la force de réaction due à la coopération de l'organe d'en- traînement avec un dispositif fixe de guidage, avec trans- mission efficace du couple alors que le nombre d'éléments constituants est réduit. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux organes de mise sous tension préalable qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. il REVENDICATION Organe de mise sous tension préalable de sangle de ceinture de sécurité du type qui fait tourner un arbre d'enrouleur, et qui est destiné à appliquer une force de5 tension préalable à une sangle de ceinture par entraînement en rotation de l'arbre d'enroulement d'un enrouleur de sangle, l'organe de mise sous tension préalable comprenant un organe d'entraînement destiné à coopérer avec l'arbre d'enroulement, et une source d'énergie couplée à l'organe10 d'entraînement et destinée à faire tourner l'organe d'en- traînement par application d'une force de manoeuvre à celui-ci en un point de manoeuvre, caractérisé en ce que l'organe de mise sous tension préalable comporte un dispo- sitif de guidage ( 4) destiné à supporter l'organe d'entrai- nement ( 1) en un point fixe de support contre la force de réaction due au moment de rotation appliqué à l'organe d'entraînement en un point de coopération auquel l'organe d'entraînement coopère avec le rouleau d'enroulement de sangle, le point de support étant du côté du point de coopération par rapport au point de manoeuvre auquel la force de manoeuvre de la source d'énergie agit sur l'organe d'entraînement.