Brevet FR2691706A1 — publié le 19931203

Générateur pyrotechnique de gaz muni d'une ouverture de sécurité. La présente invention se rapporte au domaine de la protection des occupants d'un véhicule automobile en cas de collision au moyen d'un coussin gonflé par des gaz provenant d'un générateur pyrotechnique de gaz Plus précisément l'invention concerne un tel générateur muni d'une ouverture de sécurité en cas de surpression au moment de la combustion de la composition pyrotechnique qu'il contient. Il est connu de chercher à assurer la protection des occupants d'un véhicule automobile en cas de colli- sion au moyen de coussins gonflables Ces coussins sont gonflés en un temps extrêmement court par les gaz prove- nant de la combustion d'une composition pyrotechnique contenue dans un générateur de gaz. Les générateurs actuels se présentent le plus souvent sous forme d'objets de révolution d'aspect géné- ral cylindrique De tels générateurs contiennent une ou plusieurs chambres annulaires dans lesquelles sont dis- posés les éventuels éléments de filtration et de refroi- dissement ainsi que la composition pyrotechnique Ces générateurs, décrits par exemple dans les brevets US 4 722 551, 4 131 299 ou encore 5 048 862 présentent un dispositif d'allumage axial qui est fixé au corps du générateur par vissage ou sertissage. Les gaz provenant de la combustion de la compo- sition pyrotechnique passent de la chambre de combustion vers la chambre de filtration et vers le coussin gonflable au travers d'orifices, éventuellement oper- culés, pratiqués dans les parois internes et externes du générateur En cas de surpression accidentelle, par exemple suite à une obturation de ces orifices, la vitesse de combustion de la composition pyrotechnique s'accélère et la pression peut ainsi très rapidement dépasser les limites de résistance mécanique du générateur Dans ce cas il y a un risque d'explosion du générateur avec projection d'éclats dangereux lorsque celui-ci a été serti de manière à rendre impossible le retrait du dispositif d'allumage comme par exemple dans le brevet US 4 722 551 ou encore il y a un risque de projection vers l'occupant du véhicule du dispositif d'allumage lorsque ce dernier est placé du côté du coussin gonflable comme décrit dans les brevets US 5 048 862 et US 4 131 299. Les générateurs de gaz connus sont donc dangereux en cas de surpression accidentelle On a cherché à s'attaquer au problème des surpressions en proposant des compositions pyrotechniques susceptibles de s'auto- allumer à partir d'un certain seuil de température: cette solution est par exemple décrite dans le brevet US 4 858 951 Cette solution répond au problème des sur- pressions liées à une montée de la température, par exemple en cas d'incendie, mais est inopérante vis à vis du problème des surpressions liées par exemple à un phénomène d'obturation car le générateur n'est ni conçu ni construit pour permettre une évacuation rapide et sans danger de la pression excédentaire. L'homme de métier ne dispose donc pas, à l'heure actuelle, d'un générateur pyrotechnique de gaz qui pré- sente une sécurité de fonctionnement en cas de sur- pression lié à un phénomène d'obturation. L'objet de la présente invention est précisément de proposer un tel générateur. L'invention concerne donc un générateur pyro- technique de gaz comprenant notamment un corps creux de révolution constitué par un couvercle et par une paroi latérale présentant à son extrémité opposée au dit couvercle une ouverture, le dit corps étant pourvu d'orifices mettant en communication l'intérieur et 1 'extérieur du dit corps creux et contenant au moins un chargement pyrotechnique générateur de gaz et un dispo- sitif d'allumage qui est supporté par une bague de fer- meture introduite dans la dite ouverture, le dit géné- rateur étant caractérisé en ce que la dite bague de fer- meture présente un rebord effilé dont la face extérieure est oblique et en ce que l'extrémité de la paroi laté- rale qui entoure la dite ouverture est rabattue sur la dite face extérieure du rebord de la bague de fermeture de manière à pouvoir s'ouvrir sous une pression prédéterminée. Selon une première réalisation préférée de l'invention la bague de fermeture est constituée par un métal dont la dureté est supérieure à celle du métal constituant la dite paroi latérale et la dite face exté- rieure du rebord effilé de la bague est arrondie. Selon une seconde variante préférée de l'invention le corps creux du générateur est un corps monobloc. Selon une troisième variante préférée de l'in- vention la paroi latérale du corps du générateur comporte un épaulement séparant une partie basse de plus grand diamètre d'une partie haute de plus petit diamètre et fermée par le dit couvercle. Selon une quatrième variante préférée de l'in- vention le dit épaulement supporte une bague extérieure sur laquelle sont disposés un déflecteur et un diffuseur. Selon une cinquième variante préférée de l'in- vention le dit chargement pyrotechnique est constitué principalement par une poudre propulsive à base de nitrocellulose et de nitroglycérine. Un générateur pyrotechnique selon l'invention est disposé dans le véhicule de manière que le couvercle du générateur soit orienté vers l'occupant du véhicule et que la bague de fermeture soit donc orientée en sens contraire Si, par suite d'un incident de fonction- nement, la pression dans le générateur vient à dépasser la pression limite prédéterminée, l'extrémité de la paroi latérale qui a été rabattue sur la face inférieure du rebord effilé de la bague de fermeture s'ouvre et cette dernière est expulsée dans une direction opposée à l'occupant du véhicule automobile Ce faisant la pression chute immédiatement à l'intérieur du générateur et tout risque d'explosion de ce dernier disparaît. On décrit ci-après une réalisation préférée de l'invention en se référant aux figures 1 à 3. La figure 1 représente un demi générateur selon l'invention. La figure 2 représente, vu en coupe, un déf lecteur utilisé sur le générateur représenté à la figure 1. La figure 3 représente, en coupe transversale, le chargement pyrotechnique utilisé dans le générateur représenté à la figure 1. Un générateur pyrotechnique de gaz 1 selon l'in- vention comprend notamment un corps creux de révolution constitué par un couvercle 2 et par une paroi latérale 3 présentant à son extrémité opposée au couvercle 2 une ouverture circulaire 4. Selon la réalisation préférée représentée à la figure 1 le dit corps creux est un corps monobloc et la paroi latérale 3 est cylindrique Préférentiellement la dite paroi 3 comporte un épaulement 5 séparant une partie basse 6 de plus grand diamètre à l'extrémité de laquelle se trouve l'ouverture 4, d'une partie haute 7 de plus petit diamètre et terminée par le couvercle 2 et par une lèvre circulaire 8 de sertissage. Le corps du générateur doit résister à des pressions au moins égales à 100 M Pa soit 1000 bars Par ailleurs les extrémités de la paroi latérale 3 doivent pouvoir être travaillées mécaniquement Pour ces raisons le corps du générateur sera en général en métal et préférentiellement en acier. Le dit corps du générateur 1 est pourvu d'ori- fices 9 mettant en communication l'intérieur et l'extérieur du corps creux du générateur 1 Préféren- tiellement ces orifices sont circulaires et sont situés sur la partie haute 7 de la paroi latérale 3. Selon une réalisation préférée de l'invention le dit épaulement 5 supporte une bague extérieure 10 Cette bague extérieure 10 a avantageusement une forme de cuvette présentant un orifice central 11 dont le dia- mètre est au moins égal au diamètre extérieur de la partie haute 7 du générateur 1 et dont le diamètre inté- rieur de la partie verticale 12 est égal au diamètre extérieur de la partie basse 6 du générateur 1 de manière à pouvoir s'emboîter parfaitement sur cette dernière en prenant appui sur l'épaulement 5 La bague 10 se termine extérieurement par une partie plane 13 portant des orifices périphériques 14 permet- tant de la fixer au bâti du véhicule automobile et d'y fixer également le coussin gonflable non représenté sur la figure 1 Cette bague est avantageusement constituée en acier. Sur cette bague 10 est avantageusement placé, en regard des orifices 9, un déflecteur 15 Ce déflecteur, représenté en coupe à la figure 2, est un corps cylin- drique dont le diamètre intérieur est légèrement supé- rieur au diamètre extérieur de la partie haute 7 du générateur 1 Le déflecteur 15 comporte sur sa partie supérieure des parties pleines 17 régulièrement espacées par des ouvertures rectangulaires 16 Le déf lecteur est disposé de manière à ce que les parties pleines 17 soient situées en face des orifices 9 de manière à briser les jets de gaz chauds provenant du générateur. Ce déflecteur 15 est maintenu en place par un diffuseur 18 en forme de coupelle présentant un orifice central circulaire dont le bord 19 est serti dans la lèvre circulaire 8 du générateur 1 Le rebord péri- phérique 20 du diffuseur 18 qui repose sur le déflec- teur 15, est orienté vers la bague 10 de manière à assu- rer une diffusion des gaz provenant du générateur sur toute sa périphérie. Les gaz venant du diffuseur 18 vont alors remplir le coussin gonflable Selon une réalisation préférée représentée à la figure 1 ils traversent au préalable une cartouche 21 annulaire destinée à assurer une fil- tration ou une purification chimique des gaz Cette car- touche est constituée par une toile métallique 22 main- tenue par une bague 23 fixée sur la partie plane 13 de la bague extérieure 10. La cartouche 21 contient avantageusement des pro- duits 24 capables d'absorber ou de dissocier le monoxyde de carbone ou encore de provoquer son oxydation en di- oxyde de carbone De tels produits sont notamment constitués par du charbon actif ou par les mélanges d'oxydes de manganèse, de cuivre, de cobalt et d'argent comme par exemple le mélange commercialisé sous la marque "HOPCALITE" 0. Le générateur 1 comprend au moins un chargement pyrotechnique 25 et un dispositif d'allumage 26 qui est supporté par une bague de fermeture 27 introduite dans l'ouverture 4 présentée par la paroi latérale 3 Le chargement pyrotechnique peut, dans le cadre de la pre- sente invention, être constitué par les différentes compositions pyrotechniques génératrices de gaz connues de l'homme de métier et notamment par les compositions à base d'azoture de sodium ou par les compositions à base de poudres propulsives à base de nitrocellulose Les poudres propulsives à base de nitrocellulose et de nitroglycérine sont particulièrement préférées lorsque l'on désire utiliser des gaz exempts de particules solides permettant d'éviter l'emploi de système de fil- tration mécanique. Le chargement peut se présenter sous forme de pas- tilles, de blocs, de grains ou de brins allongés Dans le cadre du générateur représenté à la figure 1 le char- gement pyrotechnique 25 a la forme d'une couronne cylin- drique creuse, représentée en coupe transversale à la figure 3, dont la surface latérale extérieure et la sur- face latérale intérieure présentent sur toute leur hau- teur des nervures 25 a et 25 b parallèles aux généra- trices de la couronne Ce chargement 25 est dans ce cas constitué par une poudre propulsive à base de nitrocel- lulose et de nitroglycérine Une telle poudre est avan- tageusement stabilisée par de la diphénylurée asymé- trique encore connue sous la marque "ACARDITE" O Le chargement 25 repose sur la bague de fermeture 27 et est calé contre la surface intérieure de l'épaulement 5 par l'intermédiaire d'une grille incurvée 28 maintenue par un ressort 29. Un générateur de gaz 1 conforme à la présente invention est obturé par une bague de fermeture 27 introduite dans l'ouverture 4 présentée par la paroi latérale 3 du corps du générateur Cette bague de ferme- ture 27 supporte au moins le dispositif d'allumage 26 du générateur Avantageusement, comme représenté à la figure 1, cette bague 27 comporte un orifice central 30 dans lequel est inséré le dispositif d'allumage 26 Cet orifice central 30 comporte, dans une réalisation préférée de l'invention, une virole 31 présentant une colerette interne 40 Dans cette virole 31 est introduit et serti un inflammateur électrique 32 recouvert d'une coiffe isolante 33 par exemple en aluminium d'épaisseur 0,1 mm Cette coiffe 33 doit pouvoir se fragmenter aisément en cas de montée en pression Entre la coiffe 33 et l'inflammateur 32 est disposée une poudre d'allumage 34, par exemple une poudre à base de bore et de nitrate de potassium Un shunt isolant 35 isole le dispositif d'allumage de la bague de fermeture 27. De manière caractéristique dans le cadre de la pré- sente invention la bague de fermeture 27 présente un rebord effilé 36 La face inférieure 37 de ce rebord qui est la face extérieure orientée vers l'ouverture 4, est oblique par rapport à la surface intérieure de la paroi 3 et est préférentiellement arrondie comme représenté à la figure 1 La face supérieure 38 de ce rebord qui est la face intérieure orientée vers le couvercle 2, est en général plane. L'extrémité 39 de la paroi latérale 3 qui entoure l'ouverture 4 est rabattue sur la dite face exté- rieure 37 du rebord effilé 36 de la bague de fermeture de manière à pouvoir s'ouvrir à partir d'une pression limite prédéterminée Cette pression limite doit être supérieure à la pression de fonctionnement du générateur qui est en général inférieure à 300 bars soit 30 M Pa mais elle doit d'autre part être inférieure à la pression de rupture du générateur qui se situe elle, en général, au dessus de 1000 bars soit 100 M Pa Pour la plupart des générateurs existants cette pression limite sera prédéterminée à une valeur comprise entre 500 et 950 bars soit 50 et 95 M Pa. Afin d'assurer une sécurité optimale de fonction- nement d'un générateur selon l'invention il est recom- mandé que la bague de fermeture 27 soit constituée par un métal dont la dureté est supérieure à celle du métal constituant la paroi latérale Par exemple pour un générateur analogue à celui représenté à la figure 1 pour lequel la paroi latérale 3 est constituée par un acier dont la résistance à la rupture se situe entre 500 M Pa et 600 M Pa et dont la limite élastique à 0,2 % se situe entre 185 et 220 M Pa, on utilisera pour la bague de fermeture un acier dont la résistance à la rupture se situe entre 1000 et 1200 M Pa et dont la limite élastique à 0,2 % se situe entre 750 et 950 M Pa. Par ailleurs, selon une réalisation préférée de l'invention il est également recommandé que l'épaisseur moyenne du rebord effilé 36 de la bague de fermeture 27 dont la face inférieure 37 est arrondie, soit au moins égale à l'épaisseur de l'extrémité rabattue 39 de la paroi latérale 3 On entend par épaisseur moyenne du rebord effilé 36 l'épaisseur moyenne mesurée le long des rayons de la surface arrondie 37 du dit rebord. Le fonctionnement d'un générateur selon l'invention est le suivant Sous l'effet d'une impulsion électrique l'inflammateur 32 allume la poudre d'allumage 34 Les gaz de combustion de cette dernière font claquer la coiffe 33 et allument le chargement pyrotechnique 25 dont les gaz de combustion traversent la grille 28 et quittent le corps du générateur par les orifices 9 Les jets de gaz sont brisés par le déf lecteur 15 et les gaz sont répartis sur tout le pourtour du générateur par le diffuseur 18 De là, après avoir éventuellement traversé la cartouche 21 ils pénètrent dans le coussin gonflable. En cas d'incident provoquant une montée anormale de la pression à l'intérieur du corps du générateur, la vitesse de combustion du chargement pyrotechnique 25 s'accélère La pression atteint ainsi rapidement la valeur limite prédéterminée pour que la force exercée par le rebord effilé 36 de la bague 27 sur l'extré- mité 39 de la paroi latérale 3 du corps du générateur provoque l'ouverture de cette dernière La bague de fermeture 27 et le dispositif d'allumage 26 sont alors expulsés hors du générateur dans une direction opposée à celle du coussin gonflable qui se trouve disposé autour du diffuseur 18 de la cartouche 21 et donc dans une direction opposée à celle de l'occupant à protéger et cela avant que l'on ait atteint la pression de rupture du matériau constitutif du corps du générateur et donc avant tout risque d'explosion de ce dernier A partir de ce moment là il n'y a bien sûr plus aucun risque de sur- pression à l'intérieur du corps du générateur Il est à noter que le profil arrondi du rebord effilé 36 de la bague de fermeture 27 favorise le glissement de cette dernière en limitant les frottements contre la surface intérieure de la paroi latérale 3. La mise en oeuvre de l'invention a été exposée par rapport à un type préféré de générateur utilisant comme composition pyrotechnique génératrice de gaz une poudre à double base à la nitrocellulose et à la nitro- glycérine, mais la présente invention peut être utilisée pour tout type de générateur pyrotechnique de gaz comportant un inflammateur supporté par une bague de fermeture dont le diamètre est au moins égal à la plus grande dimension transversale du dit inflammateur. là Revendications 1 Générateur ( 1) pyrotechnique de gaz comprenant notamment un corps creux de révolution constitué par un couvercle ( 2) et par une paroi latérale ( 3) présentant à son extrémité opposée au dit couvercle une ouver- ture ( 4), le dit corps creux étant pourvu d'orifices ( 9) mettant en communication l'intérieur et l'extérieur du corps creux et contenant au moins au chargement pyro- technique ( 25) générateur de gaz et un dispositif d'allumage ( 26) qui est supporté par une bague de ferme- ture ( 27) introduite dans l'ouverture ( 4) présentée par la paroi latérale ( 3) caractérisé en ce que la dite bague de fermeture ( 27) présente un rebord ( 36) effilé dont la face extérieure ( 37) est oblique et en ce que l'extrémité ( 39) de la paroi latérale ( 3) qui entoure la dite ouverture ( 4) est rabattue sur la dite face exté- rieure ( 37) du rebord effilé ( 36) de la bague de ferme- ture de manière à pouvoir s'ouvrir à partir d'une pres- sion limite prédéterminée. 2 Générateur selon la revendication 1 caractérisé en ce que la face extérieure ( 37) du dit rebord effilé ( 36) de la dite bague de fermeture ( 27) est arrondie. 3 Générateur selon la revendication 2 caractérisé en ce que la bague de fermeture ( 27) comporte un orifice central ( 30) dans lequel est inséré le dispositif d'allumage ( 26). 4 Générateur selon la revendication 2 caractérisé en ce que la bague de fermeture ( 27) est constituée par un métal dont la dureté est supérieure à celle du métal constituant la paroi latérale ( 3). Générateur selon la revendication 2 caractérisé en ce que l'épaisseur moyenne du rebord effilé ( 36) est au moins égale à l'épaisseur de l'extrémité ra- battue ( 39) de la paroi latérale ( 3). 6 Générateur selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 5 caractérisé en ce que le dit corps creux est un corps monobloc. 7 Générateur selon la revendication 6 caractérisé en ce que la paroi latérale ( 3) est cylindrique. 8 Générateur selon la revendication 7 caractérisé en ce que la paroi latérale ( 3) comporte un épau- lement ( 5) séparant une partie basse ( 6) de plus grand diamètre d'une partie haute ( 7) de plus petit diamètre. 9 Générateur selon la revendication 8 caractérisé en ce que les orifices ( 9) sont situés sur la partie haute de la paroi latérale. Générateur selon la revendication 9 caractérisé en ce que le dit épaulement ( 5) supporte une bague exté- rieure 10. 11 Générateur selon la revendication 10 carac- térisé en ce que un déflecteur ( 15) et un diffuseur ( 18) sont disposés sur la dite bague extérieure ( 10) en regard des orifices ( 9). 12 Générateur selon la revendication Il carac- térisé en ce qu'une cartouche ( 21) pour le traitement des gaz est fixé sur la dite bague extérieure ( 10). 13 Générateur selon la revendication 1 caractérisé en ce que le dit chargement pyrotechnique ( 25) est constitué principalement par une poudre propulsive à base de nitrocellulose et de nitroglycérine. 14 Générateur selon la revendication 13 carac- térisé en ce que la dite poudre contient comme stabi- lisant de la diphénylurée asymétrique.