Brevet FR2730313A1 — publié le 19960809

Procédé et dispositif de test pour la mesure de la résistance à la rupture dynamique. La présente invention concerne un procédé et un dispositif de test pour la mesure de la résistance à la rupture de pièces mécaniques sous l'effet d'une sollicitation. La résistance à la rupture de certaines pièces doit être, en raison de leur destination, parfaitement connue. Tel est le cas des couvercles de volants d'automobiles à l'intérieur desquels sont logés des dispositifs de sécurité du type coussin gonflable encore appelés "air-bag". Ces dispositifs de sécurité comprennent un dispositif pyrotechnique qui, sous l'effet d'une forte décélération du véhicule mesurée par des moyens appropriés, déclenche une explosion. Cette explosion génère une onde de choc qui entraîne la rupture du couvercle par éventration, l'expulsion du sac hors dudit couvercle et son gonflement généralement au moyen d'un fluide gazeux sous pression. Toutes ces opérations s'effectuent dans un intervalle de temps très court. Ce sac, une fois gonflé, vient s'intercaler entre l'occupant du véhicule et une partie du véhicule disposée soit latéralement, soit en avant de l'occupant de manière à empêcher l'occupant du véhicule de se blesser en heurtant un élément du véhicule. Un tel dispositif de sécurité nécessite de connaître parfaitement le comportement à la rupture sous l'effet d'une onde de choc gazeuse dudit couvercle. En effet, ce couvercle comporte des amorces de rupture qui facilitent sa rupture lors d'un choc. Toutefois, ce couvercle doit être suffisamment résistant pour ne pas s'ouvrir de manière intempestive ou se déchirer en engendrant la séparation de certaines pièces dudit couvercle.Mais, à l'inverse, il ne doit pas être trop résistant car il serait susceptible de ne pas se rompre lors de l'explosion, provoquant alors une surpression à l'intérieur du couvercle dont les conséquences pourraient être dramatiques. En conséquence, il convient de disposer d'un dispositif de test permettant une analyse qualitative fine des caractéristiques de résistance à la rupture du couvercle. Les procédés et dispositifs de test de couvercles développés à ce jour sont essentiellement des tests tout ou rien. Ils consistent à installer un capteur de pression à l'intérieur du couvercle, à installer le sac à l'état plié dans le couvercle, puis à déclencher une explosion pour provoquer le gonflement du sac. Par la suite, on analyse le signal de pression obtenu. Avec un tel dispositif, il est impossible de procéder à une analyse du comportement du couvercle au cours de sa rupture.En outre, la répétitivité des sollicitations appliquées au couvercle générées par le système pyrotechnique et le sac n'est pas suffisamment précise pour pouvoir détecter ou mesurer les variations de comportement mécanique (résistance à la déchirure du couvercle). Enfin, ce type de test, est relativement onéreux car à la fois le sac et le couvercle doivent être jetés après chaque test. Par ailleurs, la forte dépendance entre la résistance du couvercle et la vitesse de déformation implique d'appliquer des sollicitations équivalentes aux sollicitations réelles. Le but de la présente invention est donc de pallier les inconvénients'précités en proposant un procédé de test d'un couvercle de volant qui permet, grâce à sa répétitivité et à sa précision, d'une part de déceler les dérives de qualité de pièces au cours de leur fabrication, d'autre part de caractériser quantitativement le déchirement des couvercles. Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif de test de couvercle de volant simple qui, grâce à ces possibilités d'application et d'annulation d'une pression dans un intervalle de temps très court, permet de quantifier et d'analyser la sollicitation mécanique appliquée au couvercle, ce dispositif peu coûteux étant en outre conçu de manière à permettre une modification rapide des paramètres de test en fonction des caractéristiques de la sollicitation mécanique devant être reproduite. L'invention concerne à cet effet un procédé de test de la résistance à la rupture sous l'effet d'un choc d'une pièce mécanique, en particulier un couvercle de volant de voiture à l'intérieur duquel est susceptible de se loger un dispositif de sécurité du type coussin gonflable, caractérisé en ce qu'on obture une ouverture d'une première chambre par la pièce à tester, cette première chambre communiquant avec une seconde chambre, en ce qu'on ferme l'orifice de communication entre lesdites chambres par un organe mobile à l'intérieur de la seconde chambre, en ce qu'on met sous pression la seconde chambre, en ce qu'on déplace l'organe mobile à une vitesse V en direction d'un organe de fermeture de la seconde chambre pour alimenter en pression la première chambre, ledit organe mobile venant après une course définie heurter ledit organe de fermeture et le déplacer jusqu'à une position d'ouverture correspondant à la mise à l'échappement libre de la seconde chambre et, donc, de la première chambre de manière à appliquer sur la pièce à tester un signal de pression dans le temps de forme sensiblement rectangulaire. L'invention concerne également un dispositif de test pour la mesure de la résistance à la rupture de pièces mécaniques, en particulier de couvercles de volant de véhicule renfermant un dispositif de sécurité du type coussin gonflable, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une première chambre et une seconde chambre qui communiquent entre elles par un orifice et sont pourvues chacune d'au moins une ouverture supplémentaire débouchant à l'air libre fermée pour la première chambre, par la pièce à tester et, pour la seconde chambre, par un organe de fermeture, la seconde chambre reliée à une source de fluide sous pression appropriée comportant en outre un organe mobile à l'intérieur de ladite chambre, cet organe qui, en position de repos, ferme l'orifice de communication entre lesdites chambres étant animé d'une vitesse de déplacement en direction de l'organe de fermeture de la deuxième chambre de manière à venir, après une course définie, en appui sur ce dernier et l'entraîner en déplacement au cours de la poursuite de son mouvement assurant ainsi au moins le dégagement de ladite ouverture débouchant à l'air libre de la seconde chambre et donc la décompression des première et seconde chambres. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 représente une vue schématique simplifiée d'un dispositif de test conforme à l'invention en position de repos la figure 2 représente une vue schématique simplifiée du dispositif de la figure 1 dans une position dans laquelle la première chambre est alimentée en pression la figure 3 représente une vue schématique simplifiée du dispositif de la figure 1 dans une position dans laquelle la seconde chambre est mise à l'échappement libre. Le dispositif de test, objet de l'invention, permet de mesurer la résistance à la rupture de pièces mécaniques formées, par exemple, par des couvercles de volant à l'intérieur desquels sont logés un sac susceptible de se gonfler en cas de choc violent comme expliqué ci-dessus. Dans le cas du couvercle de volant précité, ce dispositif de test doit permettre d'appliquer sur ledit couvercle à tester dans un intervalle de temps très court une sollicitation de même nature que celle provoquée par l'explosion réelle qui engendre la rupture du couvercle et le gonflement du sac. En outre, cette sollicitation doit pouvoir être modifiée en durée et en amplitude pour pouvoir pratiquer des analyses comparatives entre différents couvercles et caractériser la résistance à la rupture d'un couvercle. Ce dispositif de test comporte donc, comme le montre la figure 1, une première chambre 2 communiquant avec une seconde chambre 3 par un orifice de communication 9. Ces deux chambres peuvent à titre d'exemple être disposées coaxiales. La première chambre 2 comporte, dans l'exemple représenté, une ouverture 8, débouchant de préférence à l'air libre, fermée par la pièce 1, en l'occurrence le couvercle à tester. En raison de sa forme, le couvercle 1 vient coiffer ladite ouverture 8. Ce couvercle comporte sur sa face formant fond des amorces de rupture qui facilitent la rupture dudit couvercle lorsqu'il est soumis à une sollicitation mécanique. La sollicitation mécanique du couvercle engendre une éventration de ce dernier. Toutefois, pour des raisons de sécurité, aucun élément ne doit se détacher du couvercle. La forme de la déchirure est bien évidemment fonction de la durée et de l'importance de la sollicitation mécanique. La seconde chambre 3 comporte un ou plusieurs orifices 4 reliés à une source de fluide sous pression appropriée. Elle comporte en outre des ouvertures 5 débouchant de préférence à l'air libre, ces ouvertures 5 étant fermées au moyen d'un organe de fermeture 6. Cet organe de fermeture 6 est, comme le montrent les figures 1 à 3, mobile axialement dans ladite chambre 3 de manière à pouvoir passer d'une position de repos ou de fermeture de la chambre 3 représentée à la figure 1 à une position d'ouverture de ladite chambre représentée à la figure 3. Cet organe de fermeture vient, en position fermée, en appui contre un élément 11 formant butée. Cette butée 11 est par exemple constituée par un épaulement externe ménagé sur les parois externes de la chambre 3. Cet épaulement 11 limite le déplacement, de préférence axial, dudit organe de fermeture 6 en direction de l'orifice de communication 9 entre lesdites chambres 2, 3 comme le montre la figure 1. Généralement, cet organe de fermeture 6 est rappelé en position de fermeture soit par un organe de rappel tel qu'un ressort, soit par l'utilisation d'un fluide sous pression. La seconde chambre 3 renferme en outre un organe 7 mobile à l'intérieur de ladite chambre. Cet organe mobile 7 affecte, dans l'exemple représenté aux figures 1 à 3, la forme d'une tige épaulée. La partie épaulée de cette tige 7 vient en appui contre la face 10 de la seconde chambre 3 qui comporte l'orifice 9 de communication entre les deux chambres. Dans cette position, la partie épaulée de la tige 7 ferme, de manière de préférence étanche, l'orifice de communication 9 entre lesdites chambres 2 et 3. La tige 13 de cette tige épaulée 7 est montée par exemple libre à coulissement dans un. alésage 12, de préférence axial et traversant, de l'organe de fermeture 6 de la deuxième chambre 3.Ainsi, lorsque ladite tige épaulée 7 est déplacée d'une vitesse V à l'intérieur de la seconde chambre 3 en direction de l'organe de fermeture 6 de ladite chambre, elLe vient, après une course D définie, heurter ce dernier et l'entraîne en mouvement au cours de la poursuite de son déplacement de manière à le faire passer d'une position de fermeture de ladite chambre 3 à une position d'ouverture de ladite chambre 3. Les moyens d'entraînement en déplacement de l'organe mobile 7 sont quelconques. Ces moyens peuvent par exemple être constitués par une vérin ou par l'application d'une masse tombante qui, du fait de son poids, entraîne la tige épaulée 7 en mouvement. Le fonctionnement d'un tel dispositif est le suivant : on obture l'ouverture 8 de la première chambre par le couvercle 1 à tester et on place l'organe mobile 7 dans sa position de repos. Cette position correspond à une position de fermeture de l'orifice de communication 9 entre les première et seconde chambres. Il est à noter que cet organe mobile 7 peut être maintenu dans cette position de fermeture correspondant à une position de repos de manière automatique lorsque la seconde chambre 3 est mise sous pression. En effet, comme le montrent les figures 1 à 3, l'alimentation en pression de la seconde chambre 3 s'effectue à partir d'orifices 4 qui débouchent dans ladite chambre dans l'espace intermédiaire laissé libre entre l'organe de fermeture 6 et l'organe mobile 7 lorsqu'ils occupent leur position respective de repos.De ce fait, l'organe mobile 7 est maintenu automatiquement en butée contre la face 10 de la seconde chambre 3. Lorsque la seconde chambre 3, alimentée en pression au moyen par exemple d'une source d'air comprimé, atteint une pression suffisante, l'organe mobile 7 est déplacé à l'intérieur de ladite chambre d'une vitesse V. Ce déplacement de l'organe mobile 7 permet l'ouverture de l'orifice d'obturation 9 entre les chambres 2, 3 et donc la mise sous pression de la première chambre 2. La pièce à tester est ainsi sollicitée mécaniquement. Après une course D de l'organe mobile 7 correspondant à la plus petite distance entre les faces en regard de l'organe mobile 7 et de l'organe de fermeture 6, l'organe mobile 7 vient heurter l'organe de fermeture 6. Une fois en-contact avec l'organe de fermeture 6, l'organe mobile 7 l'entraîne jusqu'à une position finale prédéterminée. Dans l'exemple représenté à la figure 3, cette position finale correspond à une position dans laquelle l'organe de fermeture 6 vient en appui sur une platine fixe support du corps de la seconde chambre 3. Dans cette position, les ouvertures 5 débouchant généralement à l'air libre, ménagées sur les parois de la seconde chambre 3 sont dégagées et permettent ainsi la mise à l'échappement libre de la seconde chambre 3 et par voie de conséquence de la première chambre 2 qui communique avec cette dernière. Grâce à un tel fonctionnement du dispositif, on applique dans un intervalle de temps très court sur la pièce à tester une pression dont la durée et l'amplitude sont parfaitement contrôlées puis on annule toujours dans cet intervalle de temps très court la pression. De ce fait, il est possible de caractériser la résistance à la rupture de la pièce sous l'effet d'une sollicitation. En outre, en agissant sur la vitesse V de déplacement de l'organe mobile 7 et/ou la course D de l'organe mobile 7 et/ou la pression initiale de la seconde chambre 3, il est possible de faire varier l'amplitude, la durée et le temps de montée et de descente en pression du signal de pression s'appliquant dans le temps sur le couvercle 1 à tester.Les moyens de réglage de la course D de l'organe mobile qui permettent d'agir sur la durée de mise sous pression de la première chambre 2 peuvent par exemple être constituées par des cales amovibles que l'on fixe indifféremment sur les faces en regard de l'organe mobile 7 ou de l'organe de fermeture 6 de manière à augmenter ou diminuer la course de l'organe mobile 7 avant qu'il ne heurte l'organe de fermeture 6. Grâce à un tel dispositif, il est possible de déterminer les caractéristiques d'un signal de pression qui ne déchirerait que partiellement le couvercle 1. En effet, en gardant constant le signal appliqué, ce dispositif permet de comparer très rapidement les résistances à la déchirure des couvercles testés en mesurant et en comparant les quantités de déchirures subies. Ceci n'est possible que grâce à la conception du dispositif qui permet d'annuler la sollicitation indépendamment de la déchirure du couvercle. Il est également possible d'identifier des erreurs même très faibles lors de la fabrication de ces couvercles. Ce dispositif de test permet donc d'affiner la mise au point du dispositif de sécurité en particulier d'affiner les caractéristiques de l'onde de choc devant être générée lors de l'explosion du dispositif. Bien évidemment l'invention ne se limite pas aux formes de réalisation précitées. En particulier les chambres 2 et 3 ne sont pas forcément disposées coaxiales comme cela est représenté dans les figures. REVENDICATIONS 1. Procédé de test de la résistance à la rupture sous l'effet d'un choc d'une pièce mécanique (1), en particulier d'un couvercle de volant de voiture à l'intérieur duquel est susceptible de se loger un dispositif de sécurité du type coussin gonflable, caractérisé en ce qu'on obture une ouverture (8) d'une première chambre (2) par la pièce (1) à tester, cette première chambre (2) communiquant avec une seconde chambre (3), en ce qu'on ferme l'orifice de communication (9) entre lesdites chambres (2,3) par un organe (7) mobile à l'intérieur de la seconde chambre (3), en ce qu'on met sous pression la seconde chambre (3), en ce qu'on déplace l'organe mobile (7) à une vitesse V en direction d'un organe de fermeture (6) de la seconde chambre (3) pour alimenter en pression la première chambre (2), ledit organe mobile (7) venant après une course (D) définie heurter ledit organe de fermeture (6) et le déplacer jusqu'à une position d'ouverture correspondant à la mise à l'échappement libre de la seconde chambre (3) et donc de la première chambre (2) de manière à appliquer sur la pièce (1) à tester un signal de pression dans le temps de forme sensiblement rectangulaire. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on agit sur la vitesse de déplacement (V) et/ou la course (D) de l'organe mobile (7) et/ou sur la pression initiale de la seconde chambre (3) pour faire varier l'amplitude, la durée, et le temps de montée et de descente en pression du signal de pression s'appliquant dans le temps sur la pièce (1) à tester. 3. Dispositif de test pour la mesure de la résistance à la rupture de pièces mécaniques, en particulier de couvercles de volant de véhicule renfermant un dispositif de sécurité de type coussin gonflable, conformément au procédé de l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une première chambre (2) et une seconde chambre (3) qui communiquent entre elles par un orifice (9) et sont pourvues chacune d'au moins une ouverture supplémentaire (8,5) fermée, pour la première chambre (2), par la pièce à tester (1) et, pour la seconde chambre (3), par un organe de fermeture (6), la seconde chambre (3) reliée à une source de fluide sous pression appropriée comportant en outre un organe (7) mobile à l'intérieur de ladite chambre, cet organe (7) qui, en position de repos, ferme l'orifice de communication (9) entre lesdites chambres étant animé d'une vitesse de déplacement (V) en direction de l'organe de fermeture (6) de la seconde chambre (3) de manière à venir, après une course (D) définie, en appui sur ce dernier et l'entrainer en déplacement au cours de la poursuite de son mouvement assurant ainsi au moins le dégagement des dites ouvertures (5) débouchant de préférence à l'air libre de la seconde chambre (3) et donc la décompression des première et seconde chambres (2,3). 4. Dispositif de test selon la revendication 3, caractérisé en ce la seconde chambre (3) comporte au moins un élément (11) formant butée contre lequel l'organe de fermeture (6) vient en appui lorsqu'il occupe une position de repos correspondant à la position de fermeture des ouvertures (5) débouchant à l'air libre de ladite seconde chambre, cette butée (11) limitant le déplacement dudit organe de fermeture (6) dans un sens opposé au sens de déplacement de l'organe mobile (7) dans la seconde chambre (3). 5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'organe (7) mobile à l'intérieur de la seconde chambre (3) affecte la forme d'une tige épaulée dont la partie épaulée vient dans une position de repos obturer l'orifice de communication (9) entre lesdites chambres (2,3) et dont la tige (13) est montée libre à coulissement dans un alésage (12), de préférence axial et traversant, de l'organe de fermeture (6) de la seconde chambre (3) de manière à venir après une course (D) définie, en appui sur cet organe de fermeture (6) et l'entrainer en mouvement au cours de la poursuite de son déplacement. 6. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que les première et seconde chambres (2,3) sont disposées coaxiales, l'organe de fermeture (6) et l'organe mobile (7) étant mobiles axialement à l'intérieur de la seconde chambre (3) qui ménage sur ses parois un épaulement externe (11) formant butée qui limite le déplacement axial de l'organe de fermeture (6) dans un sens opposé au sens de déplacement de l'organe mobile (7) dans la seconde chambre (3). 7. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que l'alimentation en pression de la seconde chambre (3) s'effectue à partir d'orifices (4) qui débouchent dans ladite chambre (3) dans l'espace intermédiaire laissé libre entre l'organe de fermeture (6) et l'organe mobile (7) lorsqu'ils occupent leur position respective de repos. 8. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte, pour faire varier la durée de mise sous pression de la première chambre (2), des moyens de réglage de la course (D) de l'organe mobile (7), cette course (D) correspondant à la plus petite distance entre les faces en regard de l'organe mobile (7) et de l'organe de fermeture (6) de la seconde chambre (3) 9. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de déplacement de l'organe mobile (7) à l'intérieur de la seconde chambre (3) à une vitesse (V) réglable de manière à faire varier les temps de montée et de descente en pression de la première chambre (2)