Brevet FR2690213A1 — publié le 19931022

i La présente invention concerne un organe de mise sous tension préalable de sangle de ceinture de sécurité et elle concerne en particulier un organe de mise sous tension préalable du type qui applique une force de tension5 préalable à une sangle de ceinture par entraînement en rotation de l'arbre d'enroulement d'un enrouleur de cein- ture de sécurité. Dans certaines ceintures de sécurité des véhicules, un organe de mise sous tension préalable est destiné à serrer la sangle au moment d'une collision afin qu'elle soit bien au contact de l'occupant avant que celui-ci ne soit projeté vers l'avant La demande publiée et mise à l'inspection publique de brevet japonais N O 1-119 454 décrit un type d'organe de mise sous tension préalable pour ceinture de sécurité. Dans cet organe de mise sous tension préalable, une poulie est raccordée à un arbre d'enroulement d'un enrou- leur de ceinture par un dispositif d'accouplement, et la poulie est entraînée en rotation par un câble enroulé sur elle et tiré par un ensemble d'entraînement (source d'éner- gie) Le dispositif d'accouplement comporte deux pignons dont l'un est fixé à 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. Dans la 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'en- semble d'entraînement est manoeuvré, la goupille de cisail- lement se brise progressivement, d'abord pour permettre le pivotement de l'ensemble de guidage puis pour permettre la rotation de la poulie Lorsque les deux pignons sont en prise à la suite du basculement de l'ensemble de guidage, la poulie est entraînée en rotation et provoque la rotation de l'arbre d'enroulement de manière qu'un tronçon de sangle soit enroulé sur le rouleau de l'enrouleur. Dans un organe de mise sous tension préalable du type précité, une quantité élevée d'énergie est appliquée instantanément, en quelques millisecondes, et il est primordial que les pignons soient très rapidement en prise pour qu'ils transmettent la rotation à l'arbre d'enrou- lement dès que possible après l'activation de la source5 d'énergie Une cause importante de retard est la collision entre les bouts externes des dents des pignons lorsque le pignon d'entraînement vient en prise avec le pignon mené. Cette collision provoque un glissement du bout des dents d'un pignon contre les bouts des dents de l'autre pignon et10 une interruption du mouvement du pignon d'entraînement en prise avec l'autre pignon, si bien que les pertes de temps et d'énergie sont importantes. La présente invention concerne la résolution de ce problème et elle se rapporte à un organe de mise sous tension préalable de sangle de ceinture de sécurité dans lequel un déplacement régulier du pignon d'entraînement est assuré en coopération avec le pignon mené, même lorsque les extrémités des dents des pignons entrent en collision au début de leur mise en coopération Grâce à un déplacement progressif vers la position de coopération, l'organe de mise sous tension préalable selon la présente invention réduit au minimum le retard entre la commande de la source d'énergie et le début de la rotation du rouleau de sangle afin que la sangle soit mise sous tension préalable à tout moment. A cet effet, la présente invention concerne un organe de mise sous tension préalable pour ceinture de sécurité du type qui fait tourner l'arbre d'enroulement d'un enrouleur dans le sens d'enroulement de la sangle afin qu'un tronçon de sangle soit enroulé sur le rouleau de l'enrouleur L'organe de mise sous tension préalable comprend un pignon mené raccordé à l'arbre d'enroulement de l'enrouleur et un pignon menant raccordé à une source d'énergie Le pignon d'entraînement est normalement main- tenu à distance du pignon mené à l'état armé de l'organe de mise sous tension préalable et il est décalé et entraîné en rotation lors de la commande de la source d'énergie afin qu'il soit en prise avec le pignon mené et entraîne le pignon mené en rotation La présente invention est caracté- risée en ce que les dents de l'un des pignons ont des5 extrémités qui divergent par rapport au cercle de couronne, dans la direction du cercle de pied, et, par rapport au sens de rotation du pignon menant, dans un sens tel que le déplacement du pignon d'entraînement vers la position de coopération avec le pignon mené soit facilité en cas de collision des bouts des dents des deux pignons. Dans l'organe de mise sous tension préalable du type selon l'invention, le pignon d'entraînement est déplacé vers le pignon mené lors de la commande d'une source d'énergie Si les extrémités des dents des pignons viennent se frapper avant la mise en prise des pignons, le pignon d'entraînement cesse de se déplacer vers le pignon mené pendant un instant puis reprend son déplacement vers une position de coopération complète Aucun retard important ne peut exister entre l'arrêt du mouvement et la reprise de celui-ci vers la mise en position de coopération La présente invention, grâce à la modification des extrémités des dents de l'un des pignons, réduit au minimum la perte de temps en cas de collision des extrémités des dents et facilite un déplacement constant et relativement régulier du pignon d'entraînement vers sa position de mise en coopération maximale avec le pignon mené. 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 l'invention dans lequel l'organe de mise sous tension préalable est intégré à un enrouleur; la figure 2 est une coupe agrandie de parties des pignons du premier mode de réalisation de l'invention; les figures 3 A, 3 B et 3 C sont des vues en élévation latérale de l'organe de mise sous tension préalable, et elles représentent successivement son fonctionnement; la figure 4 est une vue agrandie de parties de pignons du premier mode de réalisation, représentant successivement leur fonctionnement; les figures 5 A, 5 B et 5 C représentent les pignons et illustrent un autre aspect du fonctionnement du premier mode de réalisation, successivement; et10 la figure 6 est une coupe partielle en élévation latérale d'un second mode de réalisation ayant une variante de dispositif de guidage de la poulie. On se réfère à la figure 1; un organe P de mise sous tension préalable comprend un pignon 3 raccordé à un arbre Rl d'enroulement de sangle d'un enrouleur R et utilisé comme pignon mené, et une poulie 1 reliée à une source d'énergie 2 et utilisée comme pignon d'entraînement. Le pignon 3 et la poulie 1 sont mis en coopération par fonctionnement de la source d'énergie 2, et l'énergie de la source 2 est transmise à l'arbre Rl par ces éléments. Ainsi, une ceinture de sécurité (non représentée) est serrée par enroulement d'un tronçon de sangle sur l'arbre Rl. Comme l'indique la figure 2, le pignon 3 ou la poulie 1 (la poulie 1 dans l'exemple considéré) a des dents 11 dont les extrémités, c'est-à-dire les parties de bout, sont modifiées afin que le déplacement vers la position de coopération soit facilité même lorsqu'une extrémité lla de dent de la poulie vient frapper une extrémité 31 a d'une dent du pignon 3 Dans le mode de réalisation représenté, les dents modifiées 11 sont placées sur la poulie 1 qui est utilisée comme pignon d'entraînement Les dents 11 ont des parties d'extrémité lla qui divergent à partir d'un bout lic au cercle de couronne dans la direction du cercle de pied et, par rapport au sens de rotation de l'organe d'entraînement, dans un sens tel que le déplacement du pignon d'entraînement vers la position de coopération avec le pignon mené est facilité en cas de collision des extré- mités des dents des deux pignons (Dans la suite, les termes "avant" et "arrière" appliqués aux dents sont relatifs au sens de rotation du pignon d'entraînement) La configuration voulue pour les dents modifiées llb peut être mieux comprise à la lecture de la description qui suit du fonctionnement de l'organe de mise sous tension préalable. Les dents modifiées 11 ont des bouts formés par découpe de parties llb en coin ayant une profondeur d et une largeur w par rapport à la configuration normale des dents, si bien qu'une surface diverge progressivement vers le cercle de pied d'un bord avant lic au cercle de couronne vers la partie arrière Lorsque les dents modifiées sont formées sur le pignon 3, c'est-à-dire le pignon mené, les bouts sont formés de manière analogue par découpe pratiquement à la forme d'un coin afin qu'il reste une surface de bout qui diverge dans la direction du cercle de pied du bout du bord arrière, au cercle de couronne, vers le bord avant. On se réfère à nouveau à la figure 1; l'enrouleur R de ceinture de sécurité peut avoir toute construction convenable, de nombreuses constructions étant bien connues. Dans ce mode de réalisation, l'enrouleur R a un châssis R 2 en U, un rouleau R 3 sur lequel est enroulé la sangle (non représentée) et un ensemble R 4 de serrage de la sangle Un mécanisme R 5 de blocage de l'arbre du 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 d'enroulement de la sangle sur le rouleau est placé sur l'autre flasque latéral du châssis Le mécanisme P de l'organe de mise sous tension préalable selon l'invention est placé entre le flasque latéral R 21 du châssis R 2 et l'ensemble à ressort R 7 et il comporte un pignon 3, une poulie 1, un boîtier 5, un organe 6 de retenue destiné à supporter l'ensemble à ressort R 7, et la source d'énergie 2 qui est montée sur l'organe 6 de retenue. Le boîtier 5 a une paroi latérale 51 et une paroi périphérique 52 qui forment une cavité 53 qui a une configuration pratiquement rectangulaire et qui est desti- née à loger la poulie, et le boîtier a une forme de boîte ayant un côté ouvert Au centre de la paroi latérale 51, un trou est destiné à loger le pignon 3 et une partie de la5 paroi périphérique 52 est découpée afin qu'elle forme une encoche 54 pour le passage du câble 21 de la source d'éner- gie L'organe 6 de retenue, qui recouvre le côté ouvert du boîtier 5, a une forme générale plane et est formé par emboutissage L'ensemble R 7 à ressort est fixé au corps10 plan 61 et la source d'énergie 2 est fixée au flasque 62 à partir du bord du corps 61 Le boîtier 5 est monté sur le flasque latéral R 21 du châssis R 2 avec interposition de colliers 55 d'entretoise, et le boîtier 5 et l'organe 6 de retenue sont fixés au châssis R 2 par des rivets 71.15 Le pignon 3 a des dents externes 31, il est en prise avec une partie rectangulaire Rll de l'extrémité de l'arbre Rl d'enroulement et est fixé sur cette partie, et il est placé approximativement au centre de la cavité R 3 du boîtier 5 Une saillie cylindrique 32 de section circulaire placée à l'extrémité interne du pignon (à l'endroit qui ne comporte pas de dents) est supportée afin qu'elle puisse tourner dans un trou R 22 du flasque latéral R 21 du châssis R 2 et elle est utilisée comme coussinet pour le support de l'arbre d'enroulement Rl du châssis R 2 Le pignon 3 est retenu par un organe R 12 d'arrêt qui est en prise avec la partie rectangulaire R 11 d'arbre Cette partie Rll dépasse à l'extérieur au- delà du pignon 3 dans un trou 63 de logement d'arbre de l'organe 6 de retenue L'extrémité interne d'un ressort spiralé (non représenté) de l'ensemble R 7 à ressort est fixée à l'extrémité de cette partie Rll d'arbre. La poulie 1 a une forme annulaire et elle a des dents internes 11 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 à l'extérieur du flasque et a une encoche 15 destinée à loger un organe 22 d'extrémité de fil métallique qui est serti sur l'extrémité d'un câble 21. L'organe 22 d'extrémité fixe l'extrémité du câble 21 sur la5 poulie 1 Le câble 21 est enroulé sur un quart de tour environ autour de la poulie 1, il sort du boîtier 5 par l'encoche 54, il passe dans une pièce en T 24, et il est fixé à un piston 23 d'une source d'énergie 2. La source d'énergie 2, qui est d'un type connu et qui est montée sur la pièce 24 en T du 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 indiquées (haut et bas, gauche et droite) se réfèrent aux figures afin que la description soit facilitée, mais l'orientation de l'organe P de mise sous tension préalable n'est pas limitée à ces positions Comme l'indique la figure 3 A qui représente l'état "armé", la poulie 1 est disposée vers le bas dans la cavité 53, son flasque latéral interne 12 étant supporté par le dispositif 4 de guidage qui est disposé dans la cavité 53 Le flasque 12 est fixé à la paroi latérale 51 du boîtier 5 par des goupilles 6 de cisaillement (figure 1) en deux points (à gauche et à droite) Dans cette position, les dents 31 du pignon et les dents internes 11 de la poulie 1 ne sont pas en prise et sont à une distance prédéterminée L L'arbre Rl d'enroulement peut fonctionner sous la commande de l'ensemble à ressort R 7 et du mécanisme de blocage R 5 de manière normale. Lorsqurune accélération élevée se produit, par exemple lors de la collision du véhicule, à l'état armé, ce fait est détecté par un capteur (non représenté) et la source d'énergie 2 est déclenchée par un dispositif d'amor- çage (non représenté) Comme l'indique la figure 3 B, le câble 21 est tiré par la force F de traction dans le sens de la flèche sur la figure Les goupilles 16 de cisaille- ment se rompent, et la poulie, avec le câble 21 enroulé sur elle, commence à tourner et est tirée vers le haut Les dents 11 de la poulie viennent en prise avec les dents 31 du pignon au point inférieur S de coopération Comme les déplacements vers le haut et latéraux de la poulie 1 ne sont pas limités, même lorsque les bouts des dents 31 et 11 viennent en collision, la mise en prise des dents 31 et 11 du pignon et de la poulie est assurée puisque la poulie se déplace latéralement lors de sa rotation Le processus exact de mise en prise du pignon d'entraînement et du pignon mené dépend des phases relatives des pignons lors- qu'ils entrent en contact - Lorsque le contact se produit sans collision des extrémités des dents 31 contre les extrémités des dents 11, la force F de traction forme un moment qui fait tourner la poulie 1, le point S de coopération des dents constituant le centre de rotation comme représenté sur la figure 3 C La surface périphérique du flasque 12 de la poulie 1 est au contact de la surface supérieure du dispositif 4 de guidage qui la supporte et qui constitue un point fixe U de support pour l'application d'une force 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 formant un guide Dans ces condi- tions de coopération complète, qui sont toujours atteintes finalement, la coopération par entraînement est conservée par une composante de la force agissant sur la poulie au point de contact S entre la poulie et le pignon et dirigée vers le centre du pignon 3. Si le contact entre la poulie et le pignon s'effec- tue entre les extrémités des dents, les variantes d'extré- mité facilitent une mise rapide en coopération totale Dans un premier mode de fonctionnement comme indiqué sur la figure 4, une dent de la poulie 1, qui est initialement dans la position armée représentée en trait interrompu, se déplace d'un angle al et d'une distance SI sous l'action de la force appliquée par la source d'énergie 2 agissant par l'intermédiaire du câble 21, si bien que le bout d'une dent 11 de la poulie est déplacé de la position PO à la position Pl dans laquelle elle vient frapper une dent 3 du pignon. Pendant un instant, le déplacement vers le haut de la poulie est arrêté jusqu'à la collision des bouts, mais la poulie continue à tourner et la remontée de la poulie recommence lorsque le bout de la dent 11 glisse le long du10 bout de la dent 31 La variante de bout de la dent 11 permet la reprise du déplacement de la poulie vers le pignon pratiquement sans retard après la collision En l'absence de ces bouts modifiés, la poulie ne pourrait pas reprendre son mouvement ascendant après une collision avant15 que la poulie n'ait tourné d'une distance égale à la largeur W (voir figure 2) d'un bout d'une dent 11 Ainsi, le déplacement de la poulie vers la position représentée en traits mixtes sur la figure 4 par rotation de l'angle a 2 et déplacement vers le haut de la distance 52, avec déplace- ment de l'avant de la dent de la position Pl à la position P 2, est réalisé avec une gêne minimale due à la collision et avec un retard minimal Lorsque la poulie atteint la position indiquée en traits mixtes une mise en prise complète est réalisée de la manière décrite précédemment. On se réfère maintenant à la figure 5 A qui repré- sente un autre type de collision entre les bouts des dents de la poulie et les dents du pignon qui peut se produire au point Q, le bout d'une dent 11 venant frapper un point de l'arrière d'une dent 31 près du cercle de couronne des dents 31 si bien que la rotation et le déplacement vers le haut de la poulie sont interrompus Dans ce cas et comme l'indique la figure 5 B, un moment de rotation est appliqué à la poulie autour du point Q par la force F La poulie est repoussée vers le bas par ce moment si bien que le point le plus bas de sa périphérie est mis en coopération avec le dispositif 4 de guidage au point V Ensuite, un moment de rotation est appliqué par la force F à la poulie autour du point V Comme ce moment est bien supérieur au couple résistant T par rapport au centre de la poulie, le bout de la dent suivante en avant du point de contact Q vient au contact de la dent suivante de pignon au point X, et une5 force I'fr" est appliquée par le pignon à la poulie au point X dans le sens qui fait tourner le pignon Une composante "fg" est aussi appliquée et provoque la conservation du contact entre la dent de la poulie et la dent du pignon. Ainsi, le contact voulu entre la poulie et le pignon est10 établi et conservé comme décrit précédemment et représenté sur la figure 3 C. Après la mise en coopération complète des dents de poulie avec les dents de pignon, la rotation de la poulie 1 est transmise à l'arbre Rl d'enroulement par le pignon 3, et un tronçon de sangle B est enroulé sur le rouleau R 3. L'enroulement de la sangle est presque instantané avant un déplacement vers l'avant de l'occupant sous l'action d'une force d'inertie. La figure 6 représente un second mode de réalisation d'organe de mise sous tension préalable selon l'invention dans lequel la coopération entre la poulie et le pignon est conservée grâce à un guide fixe et un guide mobile La disposition est pour l'essentiel la même que celle du premier mode de réalisation, décrit précédemment, mais une entretoise 8 A jouant le rôle d'un guide mobile est placée sur le côté d'une cavité 53 A de logement de poulie L'en- tretoise 8 A a un cliquet 81 A qui est en prise avec une encoche 16 A de la poulie 1 A Lorsque la poulie l A tourne, l'entretoise 8 A est soulevée par coopération avec l'encoche 16 A et est tirée entre la poulie 1 et une saillie R 23 A de la base R 2 A Ainsi, la coopération des dents 1 l A de la poulie l A et des dents 31 A du pignon 3 A est conservée Dans ce second mode de réalisation, la coopération des deux pignons lors de leur contact initial est obtenue de la même manière que dans le premier mode de réalisation. Les deux modes de réalisation de la présente inven- tion décrits précédemment sont purement illustratifs et il l'invention n'est pas limitée à ces modes de réalisation. Divers changements et modifications de ces modes de réali- sation apparaissent à l'homme du métier et sont destinés à être compris dans le cadre de l'invention telle que définie dans la revendication Par exemple, dans les modes de réalisation, le pignon menant et le pignon mené sont sous forme de pignons coopérant intérieurement, ayant des dents à leur périphérie interne ou externe respectivement, et le pignon menant n' est pas supporté par un arbre Le pignon menant et le pignon mené peuvent être réalisés sous forme de pignons à denture externe, ou le pignon menant peut être porté par un arbre. Il est ainsi possible selon l'invention d'assurer la mise progressive et rapide en prise de pignons pour la transmission d'énergie de la source d'énergie à l'arbre d'enroulement de la sangle de ceinture Il est donc pos- sible de réaliser un organe de mise sous tension préalable dans lequel, même lorsque les bouts des dents viennent se frapper pendant la mise en coopération, un déplacement relatif régulier est assuré dans la direction de mise en prise des deux pignons, la coopération peut être réalisée rapidement à tout moment, et le retard du fonctionnement peut être réduit au minimum. 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. REVENDICATION Organe de mise sous tension préalable pour ceinture de sécurité, du type qui fait tourner l'arbre d'enroulement d'un enrouleur dans le sens d'enroulement de la sangle de 5 manière qu'un tronçon de sangle soit enroulé sur le rouleau de l'enrouleur, et comprenant un pignon mené ( 3) raccordé à l'arbre d'enroulement de l'enrouleur et un pignon menant ( 1) raccordé à une source d'énergie ( 2), le pignon menant ( 1) étant normalement maintenu à distance du pignon mené à l'état armé de l'organe de mise sous tension préalable et étant déplacé et entraîné en rotation lors du fonction- nement de la source d'énergie de manière qu'il soit en prise avec le pignon mené et entraîne celui-ci en rotation, caractérisé en ce que les dents ( 11) de l'un des pignons15 ( 1) ont des bouts qui divergent par rapport au cercle de couronne dans la direction du cercle de pied et, par rapport au sens de rotation du pignon menant ( 1), dans un sens qui facilite le déplacement du pignon menant vers la mise en coopération avec le pignon mené ( 3) en cas de collision des bouts des dents des deux pignons.