Brevet FR2673406A1 — publié le 19920904

Réservoir sous pression pour stocker un gaz, avec une soupape d'échappement La présente invention concerne un réservoir sous pression pour stocker un gaz, servant à gonfler un sac gonflable destiné à protéger des occupants d'un véhicule, avec une soupape d'échappement reliée sur une zone de rupture privilégiée à l'enveloppe du réservoir et comprenant un piston, qui s'étend vers un système pyrotechnique dis- posé à l'intérieur du réservoir et qui, lorsque le système pyro- technique est amorcé, transperce la zone de rupture privilégiée de l'enveloppe et dégage une ouverture d'échappement pour le gaz. On connaît un réservoir sous pression de ce type par la de- mande de brevet allemand DE-B 21 18 745 Une soupape d'échappement y est disposée à l'intérieur du réservoir et pourvue d'un piston, qui pénètre dans un générateur de gaz incorporé à l'intérieur du réser- voir et dont l'autre extrémité est reliée à la paroi du réservoir dans la région d'une zone de rupture privilégiée Le piston a une forme cylin- drique A la suite de l'amorçage du générateur de gaz, le piston pousse la zone de rupture privilégiée de la paroi du réservoir vers l'extérieur et dégage ainsi une ouverture d'échappement pour le gaz stocké dans le réservoir sous pression La zone de rupture privilégiée est circulaire, de sorte que, lorsque le piston cylindrique est sorti, on obtient pour le gaz une ouverture d'échappement en forme de cou- ronne La section de cette ouverture d'échappement ne varie pas pen- dant le déplacement axial du piston jusqu'à sa position finale. La présente invention a pour but de fournir un réservoir sous pression du type mentionné en introduction qui permette, également pendant le mouvement d'ouverture de la soupape d'échappement, d'agir de manière dirigée sur la caractéristique d'échappement de l'ouverture d'échappement. Ce but est atteint par le fait que le piston comprend un corps de commande, se raccordant à la zone de rupture privilégiée et s'étendant vers l'intérieur du réservoir, dont la section se modifie dans la direction de l'axe du piston afin d'agir sur la caractéristique d'échappement. La taille de l'ouverture d'échappement, dont le bord extérieur est déterminé par le contour de la zone de rupture privilégiée, est ainsi modifiée pendant le mouvement d'ouverture de la soupape d'échappement Cette mesure permet d'agir progressivement, également pendant le mouvement d'ouverture de la soupape d'échappement, sur l'échappement du gaz du réservoir sous pression dans le sac gonflable. Par la forme donnée au corps de commande, on peut par exemple, par un démarrage en douceur de la courbe caractéristique d'échappement, éviter une surcharge du sac gonflable au début du processus d'échappement. Selon une caractéristique supplémentaire de l'invention, le corps de commande se rétrécit en direction du système pyrotechnique. L'ouverture d'échappement du réservoir sous pression s'agrandit ainsi au fur et à mesure de la progression du mouvement d'ouverture de la soupape d'échappement. Selon une autre caractéristique supplémentaire de l'invention, la zone de rupture privilégiée présente une ligne de rupture privilégiée circulaire et le corps de commande est configuré à symétrie de révolu- tion par rapport à l'axe de la soupape d'échappement On obtient ainsi une ouverture d'échappement en forme de couronne, qui garantit des conditions d'écoulement uniformes. Selon une autre caractéristique supplémentaire de l'invention, le corps de commande est doté d'un contour extérieur incurvé en coupe longi- tudinale Cela permet de réaliser une caractéristique d'échappement com- pliquée, par exemple une courbe caractéristique à variation brusque en S de l'allure de la pression sur le temps d'échappement Selon une variante de réalisation, le corps de commande est doté d'un contour extérieur convexe en coupe longitudinale Selon une autre va- riante, le corps de commande est doté d'un contour extérieur concave en coupe longitudinale Selon une autre configuration possible, le corps de commande est doté d'un contour extérieur se rétrécissant de ma- nière échelonnée. Selon une autre caractéristique supplémentaire de l'invention, la soupape d'échappement est opportunément suivie, à l'extérieur du ré- servoir sous pression, d'un diffuseur qui présente une paroi intérieure s'élargissant en direction axiale vers la soupape d'échappement et qui centre et fixe le corps de commande dans sa position dégageant l'ouverture d'échappement du réservoir sous pression La soupape d'échappement reçoit ainsi une position finale définie, qui définit si- multanément la section d'échappement maximale de l'ouverture d'échappement Selon une caractéristique supplémentaire, le diffuseur est pourvu de plusieurs ouvertures, diamétralement opposées et orien- tées radialement vers l'extérieur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de l'exposé qui suit d'exemples de réalisation, qui sont présentés à l'aide des dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est une représentation schématique, en coupe par- tielle, d'une forme de réalisation d'un réservoir sous pression selon l'invention, dans lequel sont incorporés un générateur de gaz servant de système pyrotechnique ainsi qu'une soupape d'échappement, qui est reliée à ce dernier, contient un corps de commande et est suivie d'un diffuseur, la figure 2 représente un détail du réservoir sous pression de la figure 1, la soupape d'échappement étant représentée dans sa position finale dégageant l'ouverture d'échappement du réservoir et centrée par le diffuseur, la figure 3 représente une forme de réalisation d'un corps de commande de la soupape d'échappement et la figure 4 représente, d'une manière similaire à la figure 3, une autre forme de réalisation d'un corps de commande. Un gaz, par exemple de l'azote, servant à gonfler un sac gon- flable destiné à protéger des occupants d'un véhicule, est stocké sous haute pression dans un réservoir sous pression 1,2,3 selon la figure 1. Dans le présent exemple de réalisation, le réservoir sous pression 1,2,3 est constitué d'un porte-soupape central 1, auquel deux coques de ré- servoir 2,3 sont raccordées de manière étanche aux gaz Le réservoir sous pression 1,2,3 est réalisé à paroi relativement mince et en métal léger, aluminium par exemple L'ensemble du réservoir sous pression 1,2,3 est entouré d'un enroulement composite à base de fibres non re- présenté, qui renforce suffisamment le réservoir 1,2,3 pour qu'il puisse stocker le gaz à une pression de 400 à 500 bars. Le porte-soupape central 1 est une pièce profilée creuse qui est dotée, en haut sur la figure 1, d'une ouverture 13 dirigée radialement vers l'extérieur et présentant une section circulaire Un générateur de gaz 4 d'un système pyrotechnique est fixé sur le côté du porte-sou- pape central 1 qui est opposé à l'ouverture 13 Le générateur de gaz 4 possède une forme sensiblement cylindrique creuse et est soudé, de manière étanche aux gaz et coaxialement à l'axe 12 de l'ouverture 13, dans un évidement correspondant du porte-soupape 1 Un élément d'amorçage ou détonateur 16, pourvu d'une charge propulsive et qui peut être amorcé au moyen d'un circuit de courant électrique 15 pou- vant être fermé en cas d'accident, est disposé sur le fond du généra- teur de gaz 4 Comme charge propulsive, on utilise par exemple une matière solide qui dégage un gaz propulseur lorsqu'elle est amorcée. Un piston 5 est guidé en coulissement dans la direction de l'axe 12 dans le générateur de gaz 4, et sa tige de piston s'étend vers le haut en direction de l'ouverture 13, en traversant le boîtier du générateur de gaz 4 Le générateur de gaz 4 est hermétiquement fermé, de sorte que, si le piston 5 est axialement mobile, il ne peut cependant pas, lors de l'amorçage de l'élément d'amorçage 13, y avoir d'échappement de gaz propulseur à l'intérieur du réservoir sous pression 1,2,3 ou dans l'environnement. Un corps de commande 7 est monté sur la tige du piston 5; il est configuré à symétrie de révolution et se termine, dans la position de repos du piston 5 représentée sur la figure 1, dans la région de l'ouverture 13 du porte-soupape 1 Le corps de commande 7 peut aussi faire partie de la tige du piston 5 Une bague 14 est formée sur le bord supérieur du corps de commande 7 et est adaptée, dans la région de l'ouverture 13, dans un évidement correspondant de l'enveloppe du porte- soupape 1, et hermétiquement soudée à ce dernier Une ligne de rupture privilégiée circulaire 8, dont le diamètre correspond approxi- mativement à celui de l'ouverture 13, se trouve entre la bague 14 et le corps de commande 7 En partant de son extrémité supérieure, le corps de commande 7 se rétrécit, dans la direction de l'axe 12, vers le géné- rateur de gaz 4 à l'intérieur du réservoir Dans l'exemple de réalisa- tion selon les figures 1 et 2, le corps de commande 7 présente, en coupe longitudinale, deux côtés de contour extérieur concave. Par contre, le corps de commande 7 " selon la figure 4 présente un contour extérieur convexe Le corps de commande 7 ' selon la figure 3 est échelonné et présente, dans sa partie supérieure, un contour extérieur se rétrécissant de manière tronconique auquel se raccorde, par l'intermédiaire d'une transition arrondie de manière concave, un contour extérieur cylindrique. Un diffuseur 9 est disposé coaxialement à l'axe 12 de la soupape d'échappement 5,7 au-dessus de l'ouverture 13; il fait suite à la sou- pape d'échappement et sert à obtenir un échappement sans recul et une répartition du gaz qui s'écoule du réservoir sous pression 1,2,3 dans le sac gonflable Le diffuseur 9 est ouvert vers la soupape d'échappement 5,7 au moyen d'une paroi intérieure tronconique 10, concentrique à l'axe 12, et il présente quatre ouvertures cylindriques 11, diamétralement opposées et orientées radialement vers l'extérieur, qui dirigent dans le sac gonflable le gaz qui s'échappe La paroi inté- rieure tronconique 10, s'élargissant vers la soupape d'échappement 5,7, est conçue de telle sorte que, lors du processus d'ouverture qui reste à décrire, elle centre le corps de commande 7 dans l'ouverture 13 et le fixe dans une position finale dégageant une ouverture d'échappement maximale Cette position est représentée sur la figure 2. La soupape d'échappement 5,7 étant dans sa position de repos selon la figure 1, dès que l'élément d'amorçage 7 du générateur de gaz 4 est amorcé et que le gaz propulseur produit par la matière solide qui brûle pousse le piston 5 vers le haut, le corps de commande 7 de la soupape d'échappement se détache de la bague 14 le long de la ligne de rupture privilégiée 8, de sorte qu'apparaît une ouverture d'échappement en forme de couronne, formée par le contour extérieur du corps de commande 7 et la paroi intérieure de l'ouverture 13 défi- nie par la ligne de rupture privilégiée 8 L'ouverture d'échappement s'agrandit tandis que le corps de commande 7 continue à se déplacer en direction du diffuseur 9, jusqu'à ce que le bord supérieur du corps de commande 7 vienne s'appliquer contre la paroi intérieure tronconique 10 du diffuseur 9 et y soit fixé dans une position finale centrée La taille de l'ouverture d'échappement varie donc en perma- nence pendant le processus d'ouverture du corps de commande 7, et est chaque fois définie par la région du contour extérieur du corps de commande 7 qui se trouve momentanément à hauteur de la ligne de rupture privilégiée 8 sur l'ouverture 13 Au début du mouvement d'ouverture, l'ouverture d'échappement est relativement étroite par suite de la forme du corps de commande, de sorte que la courbe ca- ractéristique d'une caractéristique d'échappement de l'ouverture d'échappement qui peut être représentée à l'aide d'un diagramme pression/temps, présente initialement une pente ascendante plate De préférence, on donne au corps de commande 7 une forme telle que, pendant le processus d'échappement, on obtienne une courbe caractéris- tique d'échappement à variation brusque en S sur le diagramme pression/ temps Le centrage du corps de commande 7 garantit un échappement uni- forme du gaz par l'ouverture d'échappement ainsi que par les quatre ouvertures 11 Comme les ouvertures 11 sont diamétralement opposées, on obtient un échappement sans recul du gaz, ce qui est particulièrement avantageux au vu des pressions élevées concernées. REVENDICATIONS 1 Réservoir sous pression pour stocker un gaz, servant à gon- fler un sac gonflable destiné à protéger des occupants d'un véhicule, avec une soupape d'échappement reliée sur une zone de rupture pri- vilégiée à l'enveloppe du réservoir et comprenant un piston, qui s'étend vers un système pyrotechnique disposé à l'intérieur du réser- voir et qui, lorsque le système pyrotechnique est amorcé, transperce la zone de rupture privilégiée de l'enveloppe et dégage une ouverture d'échappement pour le gaz, caractérisé en ce que le piston ( 5) com- prend un corps de commande ( 7,7 ',7 "), se raccordant à la zone de rupture privilégiée ( 8) et s'étendant vers l'intérieur du réservoir, dont la section se modifie dans la direction de l'axe ( 12) du piston ( 5) afin d'agir sur la caractéristique d'échappement. 2 Réservoir sous pression selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps de commande ( 7,7 ',7 ") se rétrécit en direction du système pyrotechnique ( 4,15,16). 3 Réservoir sous pression selon la revendication 1 ou 2, carac- térisé en ce que la zone de rupture privilégiée présente une ligne de rupture privilégiée circulaire ( 8) et le corps de commande ( 7,7 ',7 ") est configuré à symétrie de révolution par rapport à l'axe ( 12) de la sou- pape d'échappement ( 5,7). 4 Réservoir sous pression selon la revendication 3, caractérisé en ce que le corps de commande ( 7,7 ',7 ") est doté d'un contour exté- rieur incurvé en coupe longitudinale. 5 Réservoir sous pression selon la revendication 4, caractérisé en ce que le corps de commande ( 7 ") est doté d'un contour extérieur convexe en coupe longitudinale. 6 Réservoir sous pression selon la revendication 4, caractérisé en ce que le corps de commande ( 7) est doté d'un contour extérieur concave en coupe longitudinale. 7 Réservoir sous pression selon la revendication 3, caractérisé en ce que le corps de commande ( 7 ') est doté d'un contour extérieur se rétrécissant de manière échelonnée. 8 Réservoir sous pression selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 7, caractérisé en ce que la soupape d'échappement ( 5,7) est suivie, à l'extérieur du réservoir sous pression ( 1,2,3), d'un diffuseur ( 9) qui présente une paroi intérieure ( 10) s'élargissant en direction axiale vers la soupape d'échappement ( 5,7) et qui centre et fixe le corps de commande ( 7,7 ',7 ") dans sa position dégageant l'ouverture d'échappement du réservoir sous pression ( 1,2,3). 9 Réservoir sous pression selon la revendication 8, caractérisé en ce que le diffuseur ( 9) est pourvu de plusieurs ouvertures ( 11), diamétralement opposées et orientées radialement vers l'extérieur.