Brevet FR2691688A1 — publié le 19931203

i La présente invention concerne un dispositif de mise sous précontrainte destiné à un système de ceinture de sécurité et plus particulièrement, un dispositif de mise sous précontrainte dans lequel une bobine réceptrice de ceinture est entraînée en rotation afin d'enrouler un segment de la ceinture de sécurité sur celle-ci au moyen d'un actionneur tournant actionné par une pression de gaz appliquée au moyen d'un générateur de gaz. Les dispositifs de mise sous précontrainte de ceinture de sécurité sont souvent prévus dans des systèmes de ceinture de sécurité de véhicule afin de tendre la ceinture de sécurité à l'instant d'une collision ou de toute autre urgence et d'ainsi empêcher de façon ferme que l'occupant du siège ne soit poussé vers l'avant Un type connu de dispositif de mise sous précontrainte de ceinture de sécurité utilise un actionneur tournant qui se voit appliquer un gaz sous pression en provenance d'un générateur de gaz et qui est couplé à une bobine réceptrice de ceinture Le gaz en provenance du générateur est appliqué dans une chambre cylindrique annulaire de l'actionneur et il met en rotation le rotor d'o la mise en rotation de l'arbre de réception Des dispositifs de mise sous précontrainte du type actionné par actionneur tournant sont décrits dans les brevets du Japon nos 60-15657 et 60-45450. Dans les dispositifs de mise sous précontrainte précédemment connus qui sont basés sur des actionneurs tournants en tant que mécanismes d'entraînement, toute fuite du gaz pressurisé hors de la section de mise sous pression du cylindre en divers emplacements conduit à une perte de l'énergie disponible du gaz La minimisation de la fuite de gaz a jusqu'ici été réalisée en maintenant des tolérances dimensionnelles étroites lors de la fabrication des composants de l'actionneur. Même moyennant la maintenue de tolérances dimensionnelles étroites, ce qui augmente les coûts de fabrication, la fuite de gaz constitue toujours un problème. Un objet consiste à proposer un dispositif de mise sous précontrainte actionné par actionneur tournant qui puisse utiliser de manière efficace l'énergie disponible du gaz produit par le générateur de gaz en réduisant les pertes de gaz du fait de fuites, lesquelles fuites sont significatives dans les dispositifs de mise sous précontrainte actionnés par actionneur tournant connus préalablement, ceci sans nécessiter l'établissement et le maintien de tolérances dimensionnelles étroites A cet égard, il a été observé que des pertes de gaz importantes depuis la section de pression de la chambre cylindrique annulaire se produisent entre le rotor et une paroi de séparation prévue sur le cylindre laquelle, avec l'ailette de rotor, définit la section de pression et la section d'évacuation En particulier, le gaz pressurisé fuit au travers d'un espace situé entre la surface de la paroi de séparation qui fait face au rotor et la surface du rotor. L'objet mentionné ci-avant est atteint selon la présente invention au moyen d'un dispositif de mise sous précontrainte actionné par actionneur tournant comportant un générateur de gaz et un actionneur tournant qui est entraîné en rotation par du gaz pressurisé appliqué par le générateur de gaz L'actionneur tournant comporte un cylindre qui définit une chambre d'actionnement annulaire comportant des parois latérales, une paroi périphérique et une paroi de séparation s'étendant depuis les parois périphériques au travers de la chambre d'actionnement La chambre d'actionnement reçoit un rotor comportant une partie de corps annulaire et une partie d'ailette s'étendant au travers de la chambre d'actionnement depuis la partie de corps et définissant, avec la paroi de séparation, une section de pression sur un côté de la partie d'ailette à l'intérieur de laquelle du gaz en provenance du générateur est délivré et une section d'évacuation sur l'autre côté de la partie d'ailette Le cylindre comporte une évacuation ouverte sur l'atmosphère depuis la section d'évacuation L'invention est caractérisée en ce qu'un élément d'étanchéité est supporté sur la paroi de séparation et est poussé de façon élastique de manière à venir coopérer avec la partie de corps du rotor. Dans un mode de réalisation particulier, l'invention est en outre caractérisée en ce que la paroi de séparation comporte une ouverture évidée de façon générale tournée vers la partie de corps du rotor, l'élément d'étanchéité comporte une partie reçue de façon mobile dans l'évidement et un ressort de compression est reçu dans l'évidement entre une partie de base de l'évidement et le ressort. L'élément d'étanchéité interposé entre la paroi de séparation et le corps de rotor empêche toute fuite de gaz au travers de l'espace qui sépare le corps de rotor et l'extrémité de la paroi de séparation directement à l'intérieur de la section d'évacuation de la chambre d'actionnement Du fait que la section d'évacuation comporte un trou d'évacuation au travers duquel du gaz peut facilement s'échapper dans l'atmosphère, la section d'évacuation est à la pression atmosphérique ou au voisinage de celle-ci Le différentiel de pression relativement élevé entre la section de pression et la section d'évacuation et la courte longueur de l'espace rendent la perte potentielle de gaz pressurisé importante au niveau de l'espace L'élément d'étanchéité arrête cette perte La poussée élastique de l'élément d'étanchéité qui vient en coopération avec le rotor assure qu'une bonne étanchéité est maintenue indépendamment des variations des dimensions et des composants et du faible déplacement du rotor par rapport au cylindre du fait de la pression du gaz qui agit sur le rotor lorsque le dispositif de mise sous précontrainte est actionné. L'invention améliore le rendement de l'application de la pression de gaz sur l'ailette de rotor Pour une force d'entraînement souhaitée donnée par conséquent, une quantité moindre de la substance de génération de gaz peut être prévue dans le générateur de gaz La dimension, le poids et le coût de l'actionneur peuvent également être réduits du fait de l'augmentation du rendement et de la réduction des pertes La nécessité de maintenir des tolérances dimensionnelles étroites est également réduite. Pour une meilleure compréhension de l'invention, référence est faite à la description qui suit d'un mode de réalisation présenté à titre d'exemple, cette description étant à lire en relation avec les dessins annexés parmi lesquels: la figure 1 est une vue avant du mode de réalisation, le couvercle du cylindre ayant été ôté et certaines parties étant représentées en coupe transversale; la figure 2 est une vue en coupe transversale latérale du mode de réalisation; la figure 3 est une vue schématique éclatée du mode de réalisation; et les figures 4 (A) à 4 (D) sont des vues avant qui représentent le mode de réalisation à différentes étapes de fonctionnement. Comme représenté sur les figures 1 et 2, le mode de réalisation d'un dispositif de mise sous précontrainte actionné par actionneur tournant comprend en tant que dispositif d'entraînement pour une bobine de réception de ceinture tournante R 9 un actionneur tournant qui est actionné au moyen d'un gaz appliqué depuis un générateur de gaz 2 L'assemblage d'actionneur 1 est fixé sur un côté d'un cadre Rl d'un enrouleur de ceinture R au moyen de vis (non représentées) Une unité de ressort d'enroulement de ceinture S de l'enrouleur R est montée sur le côté de l'actionneur 1 à l'opposé du cadre Ri Entre un arbre de réception R 2 de l'enrouleur R et l'actionneur 1 se trouve un mécanisme de mise en coopération (décrit en détail ci-après) destiné à connecter l'actionneur à l'arbre de réception R 2 seulement pendant le fonctionnement de l'actionneur 1 Une roue libre ou roue à cliquet R 3 qui sert de partie de mise en coopération du mécanisme de mise en coopération est reçue sur une partie rectangulaire de l'arbre de réception R 2 et par conséquent, elle ne peut pas tourner par rapport à l'arbre de réception R 2. L'actionneur 1 comprend une chambre d'alimentation de gaz 101 qui reçoit le générateur de gaz 2, un cylindre 10 comportant une chambre d'actionnement 102 qui communique avec la chambre d'alimentation 101 et un rotor 12 qui est supporté à rotation dans le cylindre à l'intérieur de la chambre d'actionnement 102 Une ailette 121 prévue sur le rotor 12, en coopération avec une paroi de séparation 112 prévue sur le cylindre 10, sépare la chambre d'actionnement 102 en une section de pression 102 A qui communique avec le générateur de gaz et en une section d'évacuation 102 B qui est ouverte à l'air atmosphérique Un élément d'étanchéité 13 prévu sur la paroi de séparation 122 forme une étanchéité entre la paroi de séparation et le rotor 12 L'élément d'étanchéité 13 est poussé en direction du rotor 12 par un moyen de chargement élastique tel qu'un ressort hélicoïdal 14. Sur la figure 3, on peut voir que la chambre d'actionnement 102 du cylindre 10 comporte un côté ouvert et qu'elle est limitée par une paroi périphérique cylindrique circulaire et par une paroi latérale La chambre d'alimentation 101, de façon similaire, comporte un côté ouvert et est définie par une paroi périphérique, par une paroi latérale et par une paroi 103, laquelle est positionnée de manière à être adjacente à la chambre d'actionnement 102 Un couvercle 1 Oa (figure 2) ferme les côtés ouverts des chambres 101 et 102 Le cylindre comporte des trous pour les vis qui le fixent au cadre de l'enrouleur La paroi 103 qui sépare la chambre d'actionnement 102 de la chambre d'alimentation 101 s'étend seulement à environ mi-chemin du cylindre, ce qui laisse un espace qui est rempli par un bloc de paroi de séparation 11 Une gorge d'étanchéité 104 est formée sur le cylindre 10 autour de la périphérie externe de la chambre d'actionnement 102 et de la chambre d'alimentation 101 Une collerette annulaire 105 s'étend depuis la paroi latérale de la chambre d'actionnement 102 à l'intérieur de la chambre d'actionnement et entoure le trou d'arbre qui reçoit la partie d'extrémité de l'arbre de bobine R 2. Un trou d'évacuation 106 débouche depuis la chambre d'actionnement 102 à l'extérieur du cylindre 10. Le bloc de paroi de séparation 11 comprend une partie de paroi 1 1 1 qui est fixée au côté plat de la paroi 103 de la chambre d'alimentation 101 et qui s'étend suivant une direction transversale aux deux chambres 101 et 102 et une paroi de séparation 112 qui s'étend au travers de la chambre d'actionnement 102 de telle sorte que son extrémité soit très proche de la surface du corps de rotor 122 Les gorges d'étanchéité 113 et 114 qui s'intersectent l'une l'autre sont formées sur les surfaces d'extrémité de la partie de paroi 111 et de la paroi de séparation 112 du bloc 11 Par ailleurs, des gorges d'étanchéité similaires 113 ' et 114 ' sont formées sur le côté arrière du bloc de paroi de séparation 11 Un trou d'entrée de gaz 115 traverse la partie de paroi 111 et une encoche 116 qui reçoit une partie de l'élément d'étanchéité est ménagée au niveau de l'extrémité de la paroi de séparation 112 Un trou (figure 1) 117 s'étend à l'intérieur de la séparation depuis la base de l'encoche 116. Le rotor 12 comprend une partie de corps qui se présente sous la forme d'un anneau 122 définissant en son sein un espace qui entoure la périphérie externe d'une roue à cliquet R 3 (figure 1 et figure 2) La surface interne de l'anneau 122 supporte également le rotor 12 dans le cylindre de manière à ce qu'il tourne dans la chambre d'actionnement, comme décrit ci-après. Une ailette 121 s'étend radialement au travers de la chambre d'actionnement 102 et elle sert de partie de réception de pression sur laquelle le gaz agit Un tube de guidage de loqueteau 123 se présentant sous la forme d'un tube rectangulaire est formé sur l'arrière de l'ailette 121 afin de recevoir un loqueteau qui est également décrit ci-après. Un élément d'étanchéité en élastomère 16 est monté sur le rotor L'élément d'étanchéité 16 comporte une partie de paroi 161 qui coopère avec le côté de pression de l'ailette 121, une lèvre d'étanchéité continue 163 prévue sur les deux bords latéraux et sur un bord d'extrémité et une partie en forme de cadre 162 qui s'emboîte sur la partie externe du tube de guidage de loqueteau 123 Lorsque le rotor 12 est mis en rotation, la lèvre d'étanchéité 163 sert à assurer l'étanchéité d'un espace situé entre le cylindre 10 et le rotor 12 du fait qu'elle est forcée contre les deux côtés (l'une des surfaces latérales est la surface latérale du couvercle 1 ia) ainsi qu'au niveau du périmètre de la chambre d'actionnement 102 par la pression du gaz La surface supérieure de la partie 162 et une partie de la fixation 161 sont en contact élastique avec une tête de réception de pression 152 du loqueteau 15 et servent à assurer l'étanchéité de l'ouverture du tube de guidage de loqueteau 123 vis-à-vis de toute fuite. Le loqueteau 15 qui sert de moyen de mise en coopération de côté d'actionneur du mécanisme de mise en coopération est reçu dans l'ouverture du tube de guidage 123 d'une manière telle qu'il puisse être déplacé librement suivant la direction radiale. Le loqueteau 15 comprend la tête de réception de pression 152 destinée à recevoir la pression du gaz et une extrémité en forme de cliquet 151 qui sert de moyen de mise en coopération avec la roue à cliquet R 3 L'extrémité 152 est dirigée en direction de la roue à cliquet R 3. L'élément d'étanchéité 13 comprend un corps en forme de clavette 131 et un arbre de guidage 132 qui est reçu dans le trou de réception de ressort Une extrémité en forme de raclette du corps 131 sert d'étanchéité coulissante qui coopère avec la surface périphérique externe du corps annulaire 122 du rotor 12. Deux bagues de palier 17 et 18 supportent à rotation le rotor 12 sur le cylindre 10 Les bagues de palier respectives sont emboîtées sur une collerette de support 105 qui se projette à l'intérieur de la chambre d'actionnement 102 du cylindre 10 et sur une collerette de support annulaire 191 formée sur le couvercle 1 ia qui recouvre l'extrémité ouverte du cylindre 10, comme représenté sur la figure 2, et elles supportent à rotation la surface interne du corps annulaire 122 du rotor 12 Par conséquent, dans l'état assemblé tel que représenté sur la figure 2, le rotor 12 est supporté sur la surface périphérique externe des deux collerettes de support 105 et 191 par les deux bagues de palier 17 et 18. Les deux étanchéités en élastomère 19 a et 19 b (figure 2) dont chacune se présente sous la forme d'un joint torique d'étanchéité sont respectivement reçues dans chacune des gorges d'étanchéité 104, 113, 114, 113 ' et 114 ' et servent à assurer l'étanchéité des espaces prévus entre le cylindre 10 et le couvercle 10 a, entre la chambre d'alimentation 101 et la chambre d'actionnement 102 ainsi qu'entre la section de pression 102 A et la section d'évacuation 102 B. Le fonctionnement du mode de réalisation présenté ci- avant est décrit La figure 4 (A) représente la configuration d'un dispositif de mise sous précontrainte présentant l'agencement décrit ciavant dans la position de non fonctionnement Le rotor 12 est positionné avec le tube de guidage de loqueteau 123 qui vient en butée contre la paroi de séparation 112 Dans cette condition, la section de pression 102 A est à l'état le plus comprimé et le loqueteau 15 est positionné par un moyen approprié tel qu'une broche de cisaillement de telle sorte qu'il ne puisse pas coopérer avec aucune des dents de mise en coopération R 31 prévues sur la périphérie externe de la roue à cliquet R 3. Par conséquent, l'arbre de réception R 2 est complètement séparé de l'actionneur 1 et l'enrouleur peut fonctionner de la façon normale. Lorsque le générateur de gaz est actionné par un moyen approprié, tel qu'un signal électrique, du gaz sous pression est introduit à l'intérieur de la section de pression 102 A au travers de la chambre d'alimentation 101 et du trou d'entrée de gaz 115. La force due à la pression du gaz qui agit sur la tête de réception de pression 152 du loqueteau 15 pousse le loqueteau vers l'intérieur en direction de la roue à cliquet R 3 suivant la direction radiale jusqu'à la position représentée sur la figure 4 (B) A ce moment, l'extrémité du loqueteau 151 coopère avec une dent R 31 de la roue à cliquet R 3 et le rotor 12 est ainsi mis en coopération avec la roue à cliquet R 3 par le loqueteau 15 Par conséquent, l'arbre de réception R 2 est maintenant connecté à l'actionneur 1. La pression du gaz agit également sur l'ailette 121 du rotor 12 et la force due à la pression du gaz qui agit sur l'ailette met en rotation le rotor 12 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, comme représenté par une flèche sur la figure 4 (C) Suite à la mise en rotation du rotor, de la pression est générée dans la section d'évacuation 102 B et elle est libérée dans l'atmosphère au travers du trou d'évacuation 106 du cylindre 10 et la génération d'une résistance à la rotation du rotor due à une augmentation de la pression dans la section d'évacuation 102 B est empêchée Ainsi, la force de rotation du rotor 12 est transmise à l'arbre de réception R 2 au travers du loqueteau 15 et de la roue à cliquet R 3. Suite à la mise en rotation de l'arbre de réception R 2, un segment de la ceinture est enroulé sur l'arbre de réception R 2 et une précontrainte est imprimée du fait de la mise sous tension de la ceinture Pour finir, le rotor 12 atteint la position représentée sur la figure 4 (D) et le fonctionnement du dispositif de mise sous précontrainte est parachevé. Pendant le fonctionnement du dispositif de mise sous précontrainte, l'élément d'étanchéité 13 reçoit la charge élastique du ressort hélicoïdal 14 et il est poussé en continu contre la surface périphérique externe du corps annulaire 122 du rotor 12 L'étanchéité empêche que le gaz contenu dans la section de pression 102 A de la chambre 102 ne fuie hors de la section de pression 102 A jusqu'à la section d'évacuation 102 B au travers de l'espace situé entre l'extrémité de la paroi de séparation 112 et l'unité annulaire 122. Toute fuite de gaz au travers des espaces situés entre les deux surfaces latérales de la paroi de séparation 112 et de la paroi d'extrémité du cylindre et le couvercle 10 a est bloquée par une paire d'étanchéités en élastomère 19 a et 19 b engagées dans les gorges d'étanchéité 114 et 114 ' Toute fuite de gaz entre l'ailette 121 et le cylindre 10 est bloquée par la lèvre d'étanchéité 163 de l'élément d'étanchéité en élastomère 16 En outre, toute fuite depuis l'ouverture du tube de guidage de loqueteau 123 jusqu'à un espace de mise en coopération est empêchée par la partie 162 de l'élément d'étanchéité en élastomère 16. Ainsi, l'actionneur du mode de réalisation décrit ci-avant arrête efficacement toute fuite de gaz depuis la section de pression 102 A jusqu'à la section d'évacuation 102 B et depuis la section de pression 102 A jusqu'à l'autre partie de l'actionneur. La pression du gaz générée par le générateur de gaz 2 peut être efficacement utilisée pour le fonctionnement de l'actionneur 1 au lieu d'être perdue du fait d'une fuite. Le mode de réalisation décrit ci-avant de l'invention est exemplaire et de nombreuses variantes et modifications du mode de réalisation peuvent être effectuées par l'homme de l'art sans que l'on s'écarte ni du cadre ni de l'esprit de l'invention Toutes ces variantes et modifications sont sensées être incluses dans le cadre de l'invention. il REVENDICATIONS 1 Dispositif de mise sous précontrainte actionné par actionneur tournant comportant un générateur de gaz ( 2) et un actionneur tournant ( 1) qui est entraîné en rotation par du gaz pressurisé appliqué par le générateur de gaz, l'actionneur tournant incluant un cylindre ( 10) comportant une chambre d'actionnement annulaire ( 102) comportant des parois latérales, une paroi périphérique et une paroi de séparation ( 112) s'étendant au travers de la chambre d'actionnement et I'actionneur tournant comportant un rotor ( 12) incluant une partie de corps annulaire ( 122) reçue à rotation dans la chambre d'actionnement et une partie d'ailette ( 121) s'étendant au travers de la chambre depuis la partie de corps et définissant avec la paroi de séparation une section de pression ( 102 A) sur un côté de la partie d'ailette à l'intérieur de laquelle du gaz en provenance du générateur est délivré et une section d'évacuation ( 102 B) sur l'autre côté de la partie d'ailette, le cylindre ( 10) comportant une ouverture d'évacuation ( 106) débouchant sur l'atmosphère depuis la section d'évacuation, caractérisé en ce qu'un élément d'étanchéité ( 13) est supporté sur la paroi de séparation ( 112) et est poussé de façon élastique de manière à venir coopérer avec la partie de corps ( 122) du rotor. 2 Dispositif de mise sous précontrainte actionné par actionneur tournant selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que la paroi de séparation ( 112) comporte un évidement ( 116, 117) qui s'ouvre de façon générale en direction de la partie de corps du rotor, l'élément d'étanchéité comporte une partie ( 131, 132) reçue de façon mobile dans l'évidement et un ressort de compression ( 14) est reçu dans l'évidement entre une partie de base de l'évidement et le ressort.