Brevet FR2673119A1 — publié le 19920828

- La présente invention se rapporteau domaine de la protection contre les chocs des occupants d'un véhicule automobile au moyen d'un coussin qui peut être gonflé par les gaz produits par un générateur pyrotechnique de gaz relié à un détecteur de collision. Plus précisément l'invention concerne un dispositif de filtration sous forme de cartouche monobloc destiné à de tels générateurs pyrotechniques. La protection contre les chocs des occupants d'un véhicule automobile en cas de collision au moyen d'un coussin gonflable nécessite un gonflement très rapide du coussin. Pour répondre aux normes de la sécurité automobile il est nécessaire d'assurer le gonflage du coussin de protection en un laps de temps compris entre 30 et 60 millisecondes suivant la détection de la collision. Pour répondre de manière fiable à cette exigence la génération pyrotechnique de gaz s'avère particulièrement bien adaptée On a donc développé des générateurs pyrotechniques de gaz qui, par combustion d'une composition adaptée, fournissent en un temps très bref un grand volume de gaz Pour des raisons évidentes de sécurité on préfère que les gaz ainsi produits soient essentiellement inertes ce qui a conduit l'homme de métier à privilégier les compositions pyrotechniques à base d'un azoture minéral et d'un oxydant minéral qui fournissent par combustion principalement de l'azote Les gaz ainsi produits contiennent cependant des traces de composés toxiques comme le monoxyde de carbone ou certains oxydes d'azote dont il est souhaitable d'abaisser la teneur avant la sortie du générateur, mais surtout entraînent avec eux des particules solides chaudes dont il faut absolument empêcher l'entrée dans le coussin gonflable si l'on veut être sûr d'un bon fonctionnement de ce dernier. Il est donc impératif d'assurer une filtration mécanique et si possible chimique des gaz provenant de la combustion de la composition pyrotechnique, cette filtration entrainant par ailleurs un refroidissement des gaz nécessaire pour assurer la sécurité de l'occupant du véhicule au contact du coussin. Pour ce faire, les générateurs pyrotechniques comprennent traditionnellement au moins une chambre de combustion contenant la composition pyrotechnique et une chambre de filtration contenant des éléments de filtration. Comme éléments de filtration on utilise habituellement un ensemble de grilles métalliques plus ou moins fines, voire même de toiles métalliques Des exemples de tels dispositifs de filtration sont par exemple décrits dans les brevets US 3 985 076, US 4 547 342 ou FR 2 624 398 Comme cela est décrit dans les brevets sus-cités les chambres du générateur sont habituellement concentriques pour faciliter les opérations d'assemblage du générateur, la chambre de combustion étant médiane ou centrale et la chambre de filtration étant une chambre annulaire périphérique, le corps du générateur étant constitué par un fond et un couvercle fixés solidairement l'un à l'autre. Dans ces conditions la mise en place, en cours de montage du générateur, de différentes grilles ou toiles distinctes dans la chambre de filtration et leur maintien en place tant que l'on n'a pas fixé le couvercle au fond du générateur est une opération délicate qui se prête mal à l'automatisation de la fabrication des générateurs et qui en augmente considérablement le coût de fabrication. Or, il faut savoir que la question du prix de revient est essentielle dans le domaine de la sécurité automobile, les constructeurs de voiture cherchant constamment à abaisser les coûts des différents composants. Il a déjà été proposé par le brevet US 4 865 635 un dispositif de filtration sous forme de cartouche annulaire monobloc qui se met facilement en place dans le générateur en cours de montage et qui de ce fait permet une automatisation rationnelle des opérations d'assemblage du générateur. Mais la cartouche proposée par le brevet US 4 865 635 est elle-même d'une structure complexe Cette cartouche est constituée par deux bagues rigides emboîtées partiellement l'une dans l'autre de manière à enserrer un premier jeu de grilles de filtration, cet ensemble étant lui- même entouré par un deuxième jeu de grilles, les différents éléments constitutifs étant solidarisés par un système complexe de soudures intermédiaires Si la solution proposée par le brevet US 4 865 635 permet bien de simplifier l'assemblage du générateur, elle transpose les difficultés précédemment mentionnées à la réalisation de la cartouche de 2 - filtration et ne permet pas un abaissement sensible des coûts de fabrication Par ailleurs, cette cartouche de filtration n'est pas parfaitement rigide de par sa constitution même faisant intervenir deux bagues partiellement emboîtées l'une dans l'autre et ce faisant ne présente pas une excellente tenue mécanique Or en cours de fonctionnement le générateur de gaz connait une brusque montée en pression à laquelle doivent résister tous les éléments mécaniques qu'il contient Ce type de cartouche ne présente donc pas une sécurité de fonctionnement parfaitement satisfaisante. L'homme-de-métier ne dispose -donc pas, à l'heure actuelle, d'un dispositif de filtration des gaz qui soit à la fois simple à réaliser, facile à mettre en place dans le générateur et qui présente une tenue mécanique satisfaisant pleinement aux exigences imposées par les normes de la sécurité automobile. L'objet de la présente invention est précisément de proposer un tel dispositif L'invention concerne donc un dispositif de filtration de gaz en forme de cartouche monobloc de révolution caractérisé en ce queil est essentiellement constitué par: a) une bague rigide comprenant une paroi latérale de révolution terminée par une extrémité formant un méplat et par une autre extrémité rabattable, des ouvertures étant disposées sur ladite paroi latérale, b) une contreforme perméable aux gaz, entourant extérieurement ladite paroi latérale de la bague en prenant appui sur ladite extrémité plane et sertie dans l'extrémité rabattable de la bague, c) des éléments de filtration disposés entre la bague et contreforme. Selon une première variante préférée de réalisation de l'invention, la contreforme est constituée par au moins une grille métallique roulée sur elle-même, soudée selon génératrice, pliée autour de l'extrémité plane de la bague Préférentiellement encore cette grille métallique est pliée selon une ligne de pliage disposée à 450 par rapport aux fils constituant sa trame. Selon une seconde variante préférée les ouvertures de la paroi latérale de ladite bague sont disposées à proximité de l'extrémité rabattable de manière à ce que la partie de la paroi latérale située à proximité de l'extrémité formant un méplat soit pleine. L'invention concerne également un procédé de fabrication 3 - 4 - d'une cartouche selon l'invention caractérisé en ce que l'on dispose autour de la surface extérieure de la paroi latérale de la bague lesdits éléments de filtration, puis en ce que l'on met en place la contreforme de manière à ce qu'elle prenne appui sur l'extrémité plane de la bague et en ce que l'on rend solidaires la contreforme et la bague par sertissage de la contreforme dans l'extrémité rabattable de la bague. Enfin, l'invention concerne aussi l'utilisation d'une telle cartouche dans un générateur pyrotechnique de gaz à chambres concentriques comprenant au moins une chambre de combustion et une chambre annulaire périphérique de filtration séparées par une paroi munie d'orifices de communication Préférentiellement la cartouche est disposée dans la chambre de filtration de manière à ce que la partie pleine de la paroi latérale de la bague soit située en regard desdits orifices de communication. L'invention permet ainsi de disposer d'une cartouche monobloc pour filtration des gaz qui soit simple à fabriquer, qui se place aisément dans un générateur) pyrotechnique de gaz en cours de montage et qui présente une excellente tenue mécanique du fait que tous les éléments constitutifs de la cartouche sont tenus et portés par une bague rigide unique qui rend l'ensemble de la structure indéformable. L'invention est maintenant décrite en détail par référence aux figures 1 à 6. La figure 1 est une vue en perspective d'une cartouche de filtration selon l'invention. La figure 2 est une vue en coupe selon un plan de symétrie axiale de la cartouche représentée à la figure 1. La figure 3 est une vue en coupe selon le plan A-A de la bague constitutive de la cartouche représentée à la figure 2. La figure 4 est un agrandissement de la partie indiquée sous la référence L de la cartouche représentée à la figure 2, de manière à montrer clairement l'agencemement des différentes grilles et toiles autour de la bague. La figure 5 est un schéma montrant le principe du pliage de la grille extérieure constituant la contreforme. La figure 6 est une vue en coupe d'un générateur à chambres concentriques contenant une cartouche de filtration selon l'invention. 267311 lé 2673119 Pour faciliter la compréhension du dessin, la composition pyrotechnique et l'inflammateur ne sont pas représentés sur cette vue en coupe. En se reportant plus particulièrement aux figures 1 et 2, on observe qu'un dispositif de filtration de gaz selon l'invention se présente sous la forme d'une cartouche 1 monobloc de révolution ayant une forme générale annulaire. Cette cartouche 1 est constituée à partir d'une bague 2 rigide comprenant une paroi latérale 21 de révolution terminée par une extrémité plane 23 formant un méplat et par une autre extrémité 24 qui est rabattable. Préférentiellement le méplat 23 est orienté vers l'intérieur de la cartouche comme représenté sur les figures Des ouvertures 22 sont disposées sur tout le tour de la paroi 21 entre lesdites extrémités 23 et 24 Préférentiellement ces ouvertures 22 ont une hauteur inférieure à la hauteur de la paroi 21 et sont disposées à proximité de l'extrémité rabattable 24 de manière à ce que la partie de la paroi latérale 21 située à proximité du méplat 23 soit pleine. L'intérêt de cette configuration sera expliqué plus loin dans la description. Il est essentiel que la bague 2 soit parfaitement rigide dans les conditions d'utilisation de la cartouche et pour cette raison il est recommandé que la bague 2 soit en métal Afin de limiter le poids de la cartouche on préférera les bagues en aluminium ou en alliages à base d'aluminium. Un deuxième élément essentiel d'une cartouche selon l'invention consiste en une contreforme extérieure 3 perméable aux gaz qui entoure extérieurement la paroi latérale 21 de la bague 2 en prenant appui sur l'extrémité plane 23 de la bague 2 et qui, lorsque la cartouche est terminée, se trouve sertie dans l'extrémité rabattable 24 de la bague 2. Afin de garantir une bonne étanchéité de la cartouche en cours de fonctionnement la partie de la contreforme 3 est en appui sur la partie plane 23. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention la contreforme 3 est constituée par au moins un grille métallique 31 qui entoure extérieurement la paroi latérale 21 de la bague 2 et qui est pliée de manière à recouvrir la partie plane 23 pour assurer l'étanchéité De manière à assurer une surface extérieure lisse à la cartouche dans la zone de pliage la grille 31 est disposée autour de la bague 2 de manière que la ligne de pliage PP soit disposée à 450 par rapport aux fils constituant sa trame, comme représenté à la figure 5. Entre la paroi latérale 21 de la bague 2 et la contreforme extérieure 3 sont disposés des éléments de filtration 4. Ces éléments de filtration sont principalement constitués par une pluralité de grilles métalliques Pour améliorer la qualité de la filtration des gaz-il est recommandé d'introduire entre les grilles au moins un feutre métallique. Par ailleurs lesdits éléments de filtration contiendront avantageusement également au moins une feuille de papier céramique Le papier céramique présente l'avantage en effet de fonctionner comme "puit thermique" et d'abaisser sensiblement la température des gaz provenant de la combustion de la composition pyrotechnique. On a représenté Aila figure 4 un agrandissement de la zone de filtration d'une cartouche selon l'invention comprenant de l'intérieur vers l'extérieur la paroi latérale 21 de la bague 2, une première grille 41 en aluminium, un feutre 42 en acier inox "BEKIPOR", une deuxième grille 43 en acier INOX plus fine que la grille 41, une feuille 44 en papier céramique et enfin trois grilles fines en acier INOX 31 c, 31 b et 31 a qui constituent ensemble la contreforme 3. Les éléments de filtration étant constitués par des grilles ou des toiles souples peuvent soit être de même hauteur que la paroi latérale 21 et être simplement maintenus par la contreforme 3 qui prend dans ce cas seule appui sur la partie plane 23 de la bague 2, soit être d'une hauteur supérieure et être pliés comme la grille 31 de manière à prendre eux aussi appui sur la partie plane 23 comme représenté à la figure 2 Dans ce dernier cas les éléments de filtration sont en appui sur la partie plane 23 améliorant ainsi l'étanchéité aux gaz. Afin d'assurer un bon fonctionnement des éléments de filtration il est important que les ouvertures 22 soient réparties sur tout le tour de la paroi latérale 21 de la bague 2 La coupe représentée à la figure 3 montre une bague 2 comportant six ouvertures 22 et six branches 25 de raccordement L'angle au centre correspondant à une 6 - 7 - ouverture 22 est de 400 tandis que celui correspondant à une branche de raccordement n'est que de 200. La fabrication d'une cartouche de filtration selon l'invention est particulièrement aisée On dispose autour de la surface extérieure de la paroi latérale 21 de la bague 2 les différents éléments de filtration éventuellement pliés de manière à prendre appui sur la partie plane 23 de la bague 2 Puis la contreforme 3 est mise en place de manière à prendre appui sur ladite extrémité plane 23 Ensuite on achève de rendre solidaire la contreforme 3 de la bague 2 par sertissage de la contreforme dans l'extrémité rabattable-24 de la bague 2 Il s'agit là d'une succession d'opérations qui peuvent toutes être automatisées. La cartouche ainsi constituée présente une rigidité et donc une tenue mécanique parfaites dans la mesure o l'ensemble des éléments constitutifs de la cartouche sont portés et maintenus en place par une pièce mécanique rigide unique: la bague 2. Les cartouches de filtration selon l'invention trouvent leur utilisation préférentielle dans les générateurs pyrotechniques de gaz à chambres concentriques comprenant au moins une chambre de combustion et une chambre annulaire périphérique de filtration, les deux chambres communiquant entre elles par des orifices. On a représenté en coupe à la figure 6 un tel générateur 5. Le corps du générateur est de révolution et se compose d'un fond 52 et d'un couvercle 51 fixés l'un à l'autre par exemple par soudure Le fond et le couvercle sont de révolution et comportent des parois internes circulaire venant ou non au contact les unes des autres et définissant, après assemblage du fond et du couvercle, trois chambres concentriques: une chambre centrale 53 destinée à recevoir un inflammateur, une chambre médiane 54 destinée à recevoir la composition pyrotechnique génératrice de gaz et une chambre annulaire périphérique 55 destinée à recevoir le dispositif de filtration des gaz Comme il a déjà été indiqué, pour des raisons de clarté du dessin, la composition pyrotechnique et l'inflammateur n'ont pas été représentés. Dans le cas du générateur représenté à la figure 6, la chambre 53 et la chambre 54 ne sont pas séparées par une cloison continue mais seulement par des amorces de cloison portées par le couvercle 51 et par le fond 52 tandis que la chambre de combustion 54 est séparée de la chambre de filtration 55 par une cloison continue 58 portant des orifices 56 Par ailleurs le couvercle 51 du générateur communique avec l'extérieur par des orifices 57 Un tel générateur est décrit en détails dans la demande de brevet français 89 08989 intitulée "générateur pyrotechnique de gaz froids et son procédé de fabrication" Une cartouche 1 selon l'invention se place facilement dans le fond 52 du générateur en cours de montage et ne nécessite aucune précaution particulière pour être maintenue en place tant que le couvercle 51 n'est pas fixé au fond 52. La mise en place du dispositif de filtration peut ainsi être très facilement automatisée. Lorsque la cartouche 1 correspond à la réalisation préférentielle de l'invention selon laquelle les ouvertures 22 sont disposées à proximité de l'extrémité rabattable 24 de la paroi latérale 21 de la bague 2 de manière à ce que la partie de cette paroi qui se trouve à proximité du méplat 23 soit pleine, la cartouche 1 sera avantageusement placée dans le fond 52 de manière à ce que cette partie pleine se trouve en regard des orifices 56 de communication entre la chambre de filtration 55, comme représenté à la figure 6 Avec cette disposition de la cartouche, en cours de fonctionnement du générateur, les gaz de combustion provenant de la chambre 54 par les orifices 56 viennent heurter la partie pleine de la paroi 21 de la bague 2 qui fait effet de déflecteur et allonge le trajet des gaz dans la chambre de filtration Dans la configuration représentée à la figure 6 les gaz provenant des orifices 56 heurtent la partie pleine de la paroi 21 de la cartouche 1, descendant le long de la cartouciie pour pénétrer par les orifices 22 et sont obligés de traverser la cartouche 1 sur toute sa hauteur pour sortir du générateur par les orifices 57 Cet effet est encore amélioré lorsque le méplat 23 est orienté vers l'intérieur de la cartouche. En tout état de cause la hauteur de la cartouche doit correspondre exactement à la hauteur de la chambre de filtration de manière à assurer une étanchéité parfaite le long des surfaces de contact de la cartouche 1 avec le couvercle 51 d'une part et avec le fond 52 d'autre part. 8 - REVENDICATIONS 1 Dispositif de filtration de gaz en forme de cartouche ( 1) monobloc de révolution caractérisé en ce qu'il est essentiellement constitué par: a) une bague ( 2) rigide comprenant une paroi latérale ( 21) de révolution terminée par une extrémité ( 23) formant un méplat et par une autre extrémité ( 24) rabattable, des ouvertures ( 22) étant disposées sur la paroi ( 21) entre les extrémités ( 23) et ( 24), b) une contreforme ( 3) perméable aux gaz, entourant extérieurement la paroi latérale ( 21) de la bague ( 2) en prenant appui sur l'extrémité plane ( 23) de la bague ( 2) et sertie dans l'extrémité rabattable ( 24) de la bague ( 2), c) des éléments de filtration ( 4) disposés entre la bague ( 2) et la contreforme ( 3). 2 Cartouche de filtration selon la revendication 1, caractérisée en ce que la contreforme ( 3) est constituée par au moins une grille métallique ( 31) pliée autour du méplat ( 23). 3 Cartouche de filtration selon la revendication 2, caractérisée en ce que ladite grille ( 31) est pliée selon une ligne de pliage disposée à 450 par rapport aux fils constituant sa trame. 4 Cartouche de filtration selon la revendication 1, caractérisée en ce que le méplat ( 23) est orienté vers l'intérieur de la cartouche. Cartouche de filtration selon la revendication 1, caractérisée en ce que les éléments ( 4) de filtration sont constitués par une pluralité de grilles métalliques. 6 Cartouche de filtration selon la revendication 5, caractérisée en ce que les éléments ( 4) de filtration contiennent en plus des grilles métalliques au moins un feutre métallique. 7 Cartouche de filtration selon la revendication 5, caractérisée en ce que les éléments ( 4) de filtration contiennent en plus des grilles métalliques au moins une feuille de papier céramique. 8 Cartouche de filtration selon la revendication 1, caractérisée en ce que les ouvertures ( 22) de la paroi latérale ( 21) de _ 9 _ - la bague ( 2) sont disposées à proximité de l'extrémité rabattable ( 24) de manière à ce que la partie de la paroi latérale ( 21) située à proximité du méplat ( 23) soit pleine. 9 Procédé de fabrication d'une cartouche de filtration selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'on dispose autour de la surface extérieure de la paroi latérale ( 21) de la bague ( 2) les éléments de filtration ( 4) puis la contreforme ( 3) de manière à ce qu'elle prenne appui sur l'extrémité plane ( 23) de la bague ( 2) et en ce que l'on rend solidaires la contreforme ( 3) et la bague ( 2) par sertissage de la contreforme ( 3)-dans l'extrémité rabattalbe ( 24) de la bague ( 2). Utilisation d'une cartouche de filtration selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 dans un générateur pyrotechnique ( 5) de gaz à chambres concentriques comprenant au moins une chambre ( 54) de combustion et une chambre annulaire ( 55) périphérique de filtration, lesdites chambres étant séparées par une cloison continue ( 58) portant des orifices ( 56). 11 Utilisation d'une cartouche de filtration selon la revendication 8 dans un générateur pyrotechnique ( 5) de gaz à chambres concentriques comprenant au moins une chambre ( 54) de combustion et une chambre annulaire ( 55) périphérique de filtration, lesdites chambres étant séparées par une cloison continue ( 58) portant des orifices ( 56), caractérisée en ce que la cartouche ( 1) est disposée dans la chambre de filtration de manière à ce que la partie pleine de la paroi latérale ( 21) de la bague ( 2) soit située en regard desdits orifices ( 56).