Brevet FR2780926A1 — publié le 20000114

DISPOSITIF DE PROTECTION ANTI CHOC POUR VEHICULE Le domaine technique de l'invention est celui des dispositifs de protection anti-choc pour véhicules et notamment des pare- chocs pour automobiles.5 Les pare-chocs existants ne permettent pas d'absorber des chocs intervenant à une vitesse du véhicule supérieure à 15 km/h sans endommagement de l'habitacle. Afin de limiter la violence des chocs frontaux, il est connu de concevoir des pare- chocs dotés de moyens d'amortissement. Ainsi les brevets US3822076 et US3708194 montrent des véhicules dotés d'un sac gonflable qui est déployé en avant du pare-choc en cas de décélération brutale. Ce sac permet d'absorber une partie de l'énergie cinétique et de protéger15 les occupants du véhicule. Ces dispositifs à sacs déployables sont complexes à mettre en oeuvre. Pour protéger le véhicule, le sac doit présenter un volume important à l'état gonflé et ne peut donc se déployer rapidement de façon fiable. De plus le sac replié20 ne doit occuper que peu de place, son enveloppe est donc mince et peu résistante. Elle éclatera lors de l'impact sur un obstacle et apportera une faible protection. Le brevet US5651569 décrit un autre dispositif dans lequel le pare choc incorpore un sac en caoutchouc renforcé qui est maintenu gonflé en permanence au moyen d'un fluide compressible et qui est enveloppé dans une coque métallique. Le sac est gonflé lors du montage du pare choc sur le véhicule et il permet de répartir les chocs reçus par le pare-choc et de les amortir par la compression du fluide.30 Cependant un tel dispositif présente encore des inconvénients. Ainsi, le gonflage du sac risque de se réduire au cours du temps, nuisant ainsi à l'efficacité de l'amortisseur. De plus, un tel système procure un seul niveau d'amortis- sement pour le pare-choc. Il ne peut donc s'adapter d'une façon appropriée à des situations diverses, tant du point de vue de l'intensité du choc, que de la position de celui-ci par rapport à l'axe médian du véhicule. On notera en effet qu'un choc qui se trouve localisé sur un des côtés du pare-choc a pour conséquence de provoquer un enroulement du véhicule sur l'obstacle ce qui nuit gravement à la sécurité des occupants du véhicule. C'est le but de l'invention que de proposer un dispositif de protection antichoc pour véhicule qui est équipé de moyens d'amortissement de choc et qui permet de pallier de tels inconvénients. Ainsi le dispositif proposé par l'invention a une fiabilité supérieure puisqu'il présente une capacité d'amortissement qui n'est pas sensible au vieillissement et ne varie pratiquement pas au cours du temps. Le dispositif selon l'invention permet également de fournir une capacité d'amortissement supérieure et éventuellement modulable en fonction de l'importance et/ou de la position du choc reçu. Ainsi l'invention a pour objet un dispositif de protection pour véhicule équipé de moyens d'amortissement de chocs, et comprenant un support rigide lié au véhicule et sur20 lequel est fixée une coque destinée à recevoir les chocs, dispositif caractérisé en ce que les moyens d'amortissement comprennent au moins un volume interne à la coque qui est pressurisable au moyen d'un fluide compressible fourni par au moins un générateur initié par un système de commande relié à25 au moins un détecteur de choc et/ou de décélération. Avantageusement le volume pressurisable comprendra au moins une enveloppe réalisée en un matériau élastique, tel que du caoutchouc, renforcé ou non, enveloppe disposée entre le support rigide et la coque.30 L'enveloppe pourra comporter des cloisons longitudinales et/ou transversales délimitant au moins deux cavités internes à l'enveloppe. Le ou les générateurs de fluide seront de préférence des générateurs de gaz pyrotechniques. Selon un mode particulier de réalisation, le dispositif de protection selon l'invention pourra comporter au moins deux générateurs de gaz. Le système de commande pourra alors initier l'un et/ou l'autre générateur de gaz en réponse à un niveau de choc ou de décélération différent. Selon une autre mode de réalisation de l'invention, le support rigide est relié au véhicule par l'intermédiaire d'au moins deux vérins pyrotechniques. Chaque vérin pyrotechnique pourra comporter au moins deux comprimés de composition génératrice de gaz pouvant être initiés individuellement par le système de commande de façon à fournir au vérin au moins deux efforts d'intensités différentes. Le système de commande sera relié à des moyens permettant de localiser la position du choc reçu par le véhicule par rapport à l'axe médian du véhicule, et le système de commande initiera le vérin le plus proche du point d'impact avec un15 effort supérieur à celui qu'il communique au vérin le plus éloigné. Les moyens de localisation du choc seront avantageusement constitués par une répartition d'au moins deux détecteurs de choc de part et d'autre de l'axe médian du véhicule.20 Le support rigide pourra être relié au véhicule par l'intermédiaire d'au moins deux absorbeurs de chocs. Les absorbeurs de choc pourront comporter des billes creuses disposées dans une matrice en matière plastique, billes écrasées lors d'un choc par un piston solidaire du25 support rigide. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre de différents modes de réalisation, description faite en référence aux dessins annexés et dans lesquels:30 -la figure la est une vue schématique en coupe longitudinale d'un dispositif de protection selon un premier mode de réalisation de l'invention, -la figure lb est une vue de ce même dispositif en coupe transversale suivant le plan AA dont la trace est représentée sur la figure la, -la figure 2a est une vue schématique en coupe longitudinale d'un dispositif de protection selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, -la figure 2b est un vue de ce même dispositif en coupe transversale suivant le plan BB dont la trace est représentée sur la figure 2a, -la figure 3 montre schématiquement en coupe longitudinale une variante de réalisation du dispositif de protection selon l'invention, -la figure 4 montre schématiquement en coupe transversale une autre variante de réalisation du dispositif de protection selon l'invention.10 En se reportant aux figures la et lb, un dispositif de protection 1 selon l'invention, qui est un pare-choc avant ou arrière de véhicule, comprend une coque 2, réalisée en matière plastique ou composite, et qui est destinée à recevoir les chocs. Cette coque est fixée à un support rigide15 3 par des moyens de liaison, non représentés en détails, et qui pourront comprendre par exemple plusieurs supports 4 (figure lb), régulièrement répartis longitudinalement, rivetés ou collés à la coque et vissés au support 3. Le support rigide 3 est une poutre, réalisée en matériaux composites ou bien en acier, qui est reliée au châssis du véhicule (non représenté) par deux bras 5. La coque 2 délimite un volume interne à l'intérieur duquel est disposée une enveloppe 6 en un matériau élastique, par exemple en caoutchouc, éventuellement armé. L'enveloppe 625 est fixée au support 3, par exemple par collage ou surmoulage et elle présente une ouverture au niveau de laquelle est disposé de façon étanche un générateur pyrotechnique de gaz 8. A l'état de repos représenté sur les figures la et lb l'enveloppe 6 est pré-gonflée sous une pression modérée et elle remplit donc sensiblement tout le volume interne à la coque 2. Une telle disposition est destinée à diminuer le temps de réponse du dispositif selon l'invention, le générateur pyrotechnique pourra alors assurer une pressuri- sation de l'enveloppe sans avoir pour autant à gonfler35 totalement cette dernière. L'épaisseur de l'enveloppe sera choisie suffisante pour assurer le maintien sans rupture d'une pression de gaz de l'ordre de 1 à 2 Méga Pascals. On adoptera par exemple une enveloppe de caoutchouc d'environ 8 mm d'épaisseur. Le générateur de gaz est d'un type connu, notamment pour le gonflage des coussins de sécurité automobile. Il pourra comporter environ 10 grammes d'une composition de type5 propergol (butalane) ou azoture et il sera initié au moyen d'un initiateur pyrotechnique. Suivant le premier mode de réalisation de l'invention, chaque bras 5 comprend un vérin pyrotechnique 9 qui présente une tige 9a fixée au support rigide 3 et un corps 9b relié aul0 véhicule. La tige 9a est susceptible de coulisser relativement au corps 9b sous l'effet des gaz engendrés par un ou plusieurs comprimés 10a, 10b, 10c de composition génératrice de gaz. Chaque comprimé de composition peut être initié individuellement par un inflammateur pyrotechnique spécifique (non représenté). Les comprimés sont isolés les uns des autres afin que l'initiation de l'un d'eux ne provoque pas celle des autres. On pourra ainsi disposer chaque comprimé dans un boîtier étanche (non représenté) doté d'un couvercle fragmentable par la pression des gaz. Un système électronique de commande 11, solidaire du véhicule, reçoit les signaux fournis par des capteurs de choc 12a, 12b, 12c qui seront avantageusement solidaires du support rigide 3 ou bien de la coque 2 elle même. Les capteurs de choc sont régulièrement répartis sur la longueur du pare-choc pour des raisons qui seront précisées plus loin. On pourra par exemple disposer un capteur (12a,12c) au voisinage de chaque extrémité du pare choc et un autre capteur (12b) en partie médiane. Le système de commande reçoit également le signal fourni par un contacteur de décélération 13, par exemple un contact à inertie. Les capteurs de choc seront constitués par exemple par des goupilles de rupture associées à des contacts électro mécaniques ou piézo électriques. Le montage adopté sera tel que la rupture de la goupille (qui intervient lors du choc) provoquera la fermeture ou l'ouverture du contact. On pourra également adopter des capteurs ayant la forme de contacts électriques solidaires de la poutre 3 et rompus pour un certain niveau de déformation de celle-ci. On pourrait également utiliser des jauges de contraintes ou bien5 un contacteur sensible à niveau de décélération supérieur à celui du contacteur 13. Les signaux issus des capteurs 12a,12b,12c sont traités par le système 11 qui comporte un algorithme approprié permettant de commander l'initiation de un ou plusieurs des10 comprimés 10a,10b,10c et/ou du générateur de gaz 8. Avantageusement, le système de commande 11 assurera également l'actionnement des autres systèmes de sécurité du véhicule (gonflage des coussins de protection pour le conducteur et/ou les passagers, pré-tensionneurs de15 ceintures...). Le fonctionnement d'un tel dispositif est le suivant. D'une façon classique, la structure de la coque du pare- choc lui permet d'amortir un choc intervenant pour une vitesse inférieure à 4 km/h.20 Lorsque la vitesse est supérieure, le contacteur de décélération 13 est actionné et le système de commande 11 provoque l'initiation du générateur de gaz 8. L'enveloppe 6 étant déjà pré gonflée se trouve quasi instantanément mise sous pression par les gaz engendrés par le générateur 8 (temps de pressurisation de l'ordre de 5 ms). Elle occupe toujours tout le volume interne de la coque 2. L'enveloppe pressurisée permet de répartir le choc reçu par la coque sur l'ensemble de la structure et notamment sur toute la longueur du support rigide 3. Elle permet également30 d'absorber les déformations dues au choc, donc d'amortir celui-ci. Un tel fonctionnement est commandé pour une vitesse du véhicule lors du choc qui est comprise entre 4 km/h et km/h. L'enveloppe proposée par l'invention est plus efficace et plus fiable que le système décrit par US5651569. En effet, la mise sous pression de l'enveloppe n'intervient que lors du choc, il n'y a donc pas de perte de pression de gaz pendant le fonctionnement normal du véhicule. De plus la pression développée peut être beaucoup plus forte que celle obtenue avec un simple gonflage préalable. Il en résulte une efficacité d'amortissement supérieure.5 Les capteurs 12a,12b,12c détectent un choc intervenant avec une vitesse supérieure à 15km/h. En réponse à cette détection le système de commande provoque l'initiation de un ou plusieurs des comprimés a,10b,10c de composition génératrice de gaz. Les vérins pyrotechniques 9 sont donc actionnés et permettent d'absorber le surplus d'énergie de choc reçu. Du fait de la présence de plusieurs capteurs de chocs 12a, 12b, 12c répartis sur la longueur du pare choc, le système de commande peut localiser la position du choc reçu par le véhicule par rapport à l'axe médian 14 du véhicule. En effet, en cas de choc décalé, et suivant la technologie de capteur utilisée, le signal fourni par le capteur de choc le plus proche du point d'impact sera plus fort ou bien la rupture du capteur de choc le plus proche de20 l'impact interviendra en premier. On prévoira au moins deux capteurs de choc disposés de part et d'autre de l'axe médian 14. Chaque capteur détectera donc de façon privilégiée un choc situé d'un côté ou de l'autre de l'axe médian, donc sur la droite ou la gauche du25 véhicule. Le système de commande 11 commandera alors l'initiation d'un plus grand nombre de comprimés 10 pour le vérin pyrotechnique 9 le plus proche du point d'impact (par exemple les trois comprimés 10a,10b,10c du vérin le plus proche et un30 seul comprimé pour le vérin le plus éloigné). L'effort délivré par le vérin le plus proche du point d'impact sera donc supérieur à celui délivré par le vérin le plus éloigné. Une telle disposition permet d'adapter l'amortissement du choc à la position de celui-ci par rapport35 à l'axe médian du véhicuie et d'éviter ainsi l'enroulement de ce dernier sur un obstacle décalé. Il est possible à titre de variante de prévoir des capteurs de choc permettant de distinguer plusieurs niveaux de vitesses de choc supérieures à 15km/h et d'initier en conséquence un nombre de comprimés de composition génératrice de gaz qui sera différent. en fonction de la violence du choc. Plus le choc interviendra à une vitesse importante, plus le nombre de comprimés de composition génératrice de gaz initiés sera grand. A titre de variante, il est possible de prévoir une enveloppe 6 qui ne sera pas pré gonflée à l'état de repos. Comme dans le mode de réalisation précédent, cette enveloppe sera mise sous pression par l'initiation du générateur de gaz 8. Cette variante de l'invention a un temps de réaction plus long et elle est sensiblement moins efficace que celle décrite précédemment. Elle est cependant plus efficace que celle décrite par le brevet US5651569, la15 pression obtenue étant supérieure et ne variant pas au cours du temps. A titre de variante il est également possible de réaliser un pare-choc dans lequel l'enveloppe 6 est confondue avec la coque 2. Il suffira de prévoir une cloison de fond fermant la20 coque et permettant de délimiter ainsi un volume interne étanche qui sera mis sous pression par au moins un générateur de gaz. Les figures 2a et 2b montrent un pare-choc 1 suivant un deuxième mode de réalisation de l'invention. Ce mode diffère du précédent en ce que l'enveloppe unique 6 de la figure la est remplacée par trois enveloppes 6a, 6b 6c (qui pourront éventuellement être réalisées sous la forme d'une seule enveloppe dotée de deux cloisons internes délimitant trois chambres gonflables 15a, 15b et 15c).30 Chaque chambre 15a, 15b, 15c est pressurisable au moyen d'un générateur de gaz spécifique 8a, 8b, 8c dont l'initiation est provoquée par le système de commande 11. Plusieurs capteurs de chocs 12a, 12b et 12c sont disposés sur le pare- choc et permettent de localiser l'impact reçu par rapport à l'axe médian 14 du véhicule. Suivant la localisation du choc, le système de commande initiera l'un ou l'autre des générateurs de gaz 8. Il pourra également initier tous les générateurs si le choc détecté a un niveau de violence donné. Ce mode de réalisation diffère également du précédent en ce que les vérins pyrotechniques 9 sont remplacés par des absorbeurs de chocs passifs (16/17) disposés dans les bras 5.5 Chaque absorbeur de choc (ou amortisseur) comprend un piston 17, solidaire du support rigide 3, et un bloc 16 de matériau amortisseur formé par des billes creuses (en métal ou en matière plastique) de 12 à 15 mm de diamètre, billes disposées dans une matrice de résine.10 De tels blocs amortisseurs sont bien connus de l'homme du métier, notamment par les brevets EP212712 et EP359769, et ils ne seront pas décrits plus en détails. Lors d'un impact d'un certain niveau, les pistons 17 écrasent les billes des blocs amortisseurs 16, absorbant ainsi une partie de l'énergie du choc. La figure 3 montre une variante de réalisation du pare- choc selon l'invention, variante dans laquelle l'enveloppe 6 de la figure la est remplacée par deux enveloppes 6a et 6b délimitant chacune une chambre 15a, 15b pressurisable au20 moyen d'un générateur de gaz spécifique 8a, 8b. Ces deux enveloppes pourraient également être formées par une seule enveloppe comportant une cloison interne délimitant les deux chambres 15a,15b. La figure 4 montre une autre variante de réalisation dans laquelle l'enveloppe 6 comporte deux cloisons 18 longitudinales qui délimitent trois chambres internes 15a, b et 15c. Chaque chambre peut être pressurisée par un générateur de gaz spécifique 8a, 8b et 8c. Une telle disposition permet d'adapter la réaction du dispositif en30 fonction de la hauteur du choc et de son énergie. Dans tous les cas, un cloisonnement des chambres permet une mise en pression plus rapide des enveloppes. Il est bien entendu possible de combiner les différentes caractéristiques des modes de réalisation précédemment décrits. On pourra par exemple associer les enveloppes gonflables suivant les figures 2a ou 3 avec les pistons pyrotechniques de la figure la. On pourra aussi associer l'enveloppe de la figure la avec les amortisseurs à billes de la figure 2a. Le dispositif selon l'invention pourra être adapté aussi bien à un parechoc avant qu'à un pare-choc arrière, voire même à une protection latérale de portière. il REVENDICATIONS 1-Dispositif de protection (1) pour véhicule équipé de moyens d'amortissement de choc, et comprenant un support rigide (3) lié au véhicule et sur lequel est fixée une coque5 (2) destinée à recevoir les chocs, dispositif caractérisé en ce que les moyens d'amortissement comprennent au moins un volume interne à la coque (2) qui est pressurisable au moyen d'un fluide compressible fourni par au moins un générateur (8) initié par un système de commande (11) relié à au moins un détecteur de choc et/ou de décélération (12,13). 2-Dispositif de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que le volume pressurisable comprend au moins une enveloppe (6,6a,6b,6c) réalisée en un matériau élastique tel que du caoutchouc, renforcé ou non, enveloppe disposée entre le support rigide (3) et la coque (2). 3-Dispositif de protection selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'enveloppe (6,6a,6b,6c) comporte des cloisons longitudinales et/ou transversales délimitant au moins deux cavités (15a,15b) internes à l'enveloppe.20 4-Dispositif de protection selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le ou les générateurs de fluide sont des générateurs de gaz pyrotechniques (8). -Dispositif de protection selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux générateurs de gaz. 6-Dispositif de protection selon la revendication 5, caractérisé en ce que le système de commande (11) initie l'un et/ou l'autre générateur de gaz (8) en réponse à un niveau de choc ou de décélération différent.30 7-Dispositif de protection selon une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le support rigide (3) est relié au véhicule par l'intermédiaire d'au moins deux vérins pyrotechniques (9). 8-Dispositif de protection selon la revendication 7, caractérisé en ce que chaque vérin pyrotechnique (9) comporte au moins deux comprimés (10a,10b,10c) de composition génératrice de gaz pouvant être initiés individuellement par le système de commande de façon à fournir au vérin (9) au ^.. 2780926 moins deux efforts d'intensités différentes. 9-Dispositif de protection selon la revendication 8, caractérisé en ce que le système de commande (11) est relié à des moyens permettant de localiser la position du choc reçu5 par le véhicule par rapport à l'axe médian du véhicule, et en ce que le système de commande initie le vérin le plus proche du point d'impact avec un effort supérieur à celui qu'il communique au vérin le plus éloigné. 10-Pare-choc selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens de localisation du choc sont constitués par une répartition d'au moins deux détecteurs de choc (12a,12c) de part et d'autre de l'axe médian (14) du véhicule. 11-Dispositif de protection selon une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le support rigide (3) est relié au véhicule par l'intermédiaire d'au moins deux absorbeurs de chocs (16,17). 12-Dispositif de protection selon la revendication 11, caractérisé en ce que les absorbeurs de choc comprennent des billes creuses disposées dans une matrice en matière20 plastique, billes écrasées lors d'un choc par un piston (17) solidaire du support rigide.