Brevet FR2782486A1 — publié le 20000225

SYSTEME DE PROTECTION DES OCCUPANTS D'UN VEHICULE POUVANT DIMINUER LA DECELERATION S'EXERCANT SUR LES OCCUPANTS LORS D'UN ACCIDENT. La présente invention se rapporte à un système de protection des occupants d'un véhicule et en particulier, à un système de protection des occupants d'un véhicule pouvant diminuer la décélération s'exerçant sur des occupants lors d'un accident. Ces dernières années, différentes propositions ont été formulées pour des structures de carrosserie de véhicule automobile afin d'augmenter au maximum la protection des occupants du véhicule au moment d'un accident. Par exemple, des propositions ont été formulées visant à minimaliser la décélération de la partie de la carrosserie du véhicule dans laquelle se trouvent les occupants en choisissant correctement la déformation du reste de la carrosserie, et en empêchant ladite partie de la carrosserie dans laquelle se trouvent les occupants de se déformer (voir la demande de brevet japonaise publiée sous le nO 7-101354, par exemple). Quand un occupant du véhicule est retenu sur le siège par une ceinture de sécurité, la force d'inertie vers l'avant agissant sur l'occupant lors d'un accident ne commence à augmenter qu'une fois que l'occupant du véhicule est complètement retenu par la ceinture de sécurité. Etant donné que la ceinture de sécurité a inévitablement une certaine élasticité, la décélération agissant sur l'occupant du véhicule atteint un niveau maximum lorsque l'occupant est projeté vers l'avant et que l'allongement maximum de la ceinture a eu lieu. Ce niveau maximum est plus élevé au fur et à mesure que le mouvement de l'occupant vers l'avant dû à la force d'inertie augmente, et on sait qu'il dépasse largement la valeur de décélération moyenne de la carrosserie. Par conséquent, pour réduire le choc subi par l'occupant du véhicule au moment d'un accident, il est nécessaire d'ajuster la variation dans le temps de la décélération de la carrosserie de manière à minimaliser le retard de l'augmentation de la décélération de l'occupant par rapport à la décélération de la carrosserie du véhicule. 2 2782486 Néanmoins, il est généralement impossible de pouvoir retenir complètement un occupant à la carrosserie du véhicule, et par conséquent, il est difficile de diminuer la décélération de l'occupant du véhicule dans le cas de petites voitures pour passagers qui ne permettent pas d'obtenir de courses de déformation adéquates des parties de la carrosserie autres que la partie dans laquelle se trouve l'occupant du véhicule uniquement au moyen d'approches conventionnelles, lesquelles consistent essentiellement en des tentatives de diminution de la décélération de l'habitacle en contrôlant le mode de déformation de la carrosserie. Etant donné ces problèmes de l'art antérieur, un but principal de la présente invention est de proposer un système de protection d'un occupant du véhicule permettant de minimiser la décélération de pointe agissant sur un occupant du véhicule lors d'un accident pour une course de déformation donnée de la carrosserie. Un second but de la présente invention est de proposer un système de protection d'un occupant du véhicule qui permette de répartir dans le temps la décélération agissant sur l'occupant du véhicule lors d'un accident, de manière à minimaliser la décélération de pointe agissant sur l'occupant. Un troisième but de l'invention est de proposer un système de protection de l'occupant d'un véhicule permettant de minimaliser la décélération de pointe agissant sur l'occupant du véhicule, même si la taille de la carrosserie est limitée. Un quatrième but de la présente invention est de proposer un système de protection de l'occupant d'un véhicule qui offre une structure simple et qui puisse se composer d'éléments strictement passifs. Selon la présente invention, ces buts et d'autres peuvent être atteints en proposant un système de protection de l'occupant d'un véhicule comprenant: un siège équipé d'une ceinture de sécurité et reposant sur une carrosserie du véhicule de manière à pouvoir glisser dans une direction d'une charge entrante de collision provoquée par un accident; un premier élément relié au siège et conçu pour pouvoir se déformer, lors de l'accident, sous l'effet de la charge de collision tout en supportant une force d'inertie du siège; un second élément relié à une partie principale de la carrosserie du véhicule et conçu pour pouvoir se déformer sous l'effet de la charge de collision tout en supportant une force d'inertie de la carrosserie du véhicule; et des moyens pour appliquer au siège une force dirigée vers l'avant par rapport à la carrosserie du véhicule avec un certain délai après l'occurrence de l'accident; le premier élément étant conçu pour ne pouvoir se déformer substantiellement qu'après l'application au siège de la force dirigée vers l'avant lors de l'occurrence d'un accident. En raison de la déformation du second élément lors de l'occurrence d'un accident alors que le premier élément résiste à la déformation durant une phase initiale de l'accident, la capacité de retenue de la ceinture de sécurité est améliorée par l'application au siège d'une décélération supérieure à la décélération de la carrosserie du véhicule au cours de la phase initiale de l'accident. Il en résulte qu'une force dont la direction est opposée à celle de la charge de collision est appliquée au siège, entraînant l'annulation de la force d'inertie vers l'avant qui agit sur l'occupant du véhicule, et la décélération de la carrosserie devient égale à la décélération de l'occupant au cours de la phase initiale de l'accident. Dans un mode de réalisation préféré constitué uniquement d'éléments passifs, les moyens d'application de la force vers l'avant comprennent une butée prévue sur la carrosserie du véhicule, et conçue pour arrêter le siège lorsque le second élément s'est déformée d'une course prescrite. A titre de variante, les moyens d'application de la force vers l'avant comprennent un actionneur qui peut, par exemple, être activé par un signal provenant d'un détecteur de décélération. De manière caractéristique, le siège est fixé sur un plancher déplaçable qui est relié au premier élément. Le premier 4 2782486 élément comporte une poutre latérale, et le second élément peut comporter un châssis principal. La présente invention va être décrite dans ce qui suit en référence aux dessins annexés, dans lesquels: La figure 1 représente une vue schématique d'une carrosserie de véhicule incorporant la présente invention; Les figures 2a à 2c représentent des vues latérales schématiques illustrant les phases d'un accident; La figure 3 représente un graphique illustrant la variation dans le temps de la décélération lors de l'accident; et La figure 4 représente une coupe latérale schématique d'un autre mode de réalisation de carrosserie selon la présente invention. La figure 1 illustre schématiquement une structure de carrosserie de véhicule réalisée selon un premier mode de réalisation de la présente invention. Cette structure de carrosserie du véhicule est divisée en un châssis principal 1 s'étendant dans la direction longitudinale de la carrosserie du véhicule, et un plancher déplaçable 2 fixé au châssis principal 1 de façon à pouvoir effectuer une certaine course dans une direction arrière à partir d'une position initiale. Dans ce mode de réalisation, le siège 3 et la ceinture de sécurité 4 sont fixés au plancher déplaçable 2. L'extrémité avant de chaque partie latérale du plancher déplaçable 2 est reliée à une poutre latérale 5 se prolongeant vers l'avant de la carrosserie du véhicule. Dans ce mode de réalisation, la partie avant la du châssis principal 1 se prolonge également vers l'avant de la carrosserie parallèlement à la poutre latérale 5. Une partie de la carrosserie du véhicule faisant face à l'extrémité arrière du plancher déplaçable 2 est équipée d'une butée 6 permettant de limiter le mouvement vers l'arrière du plancher déplaçable 2. La butée 6 est dotée d'un moyen générant une force d'amortissement 7 qui peut consister, par exemple, en une structure en nid d'abeilles. La partie avant la du châssis principal 1 et la poutre latérale 5 du plancher déplaçable 2 sont soumises toutes les 2782486 deux à une déformation compressive résultant de la charge de collision lors d'un accident, et par conséquent elles ont pour fonction de diminuer la décélération qui agit sur l'habitacle du véhicule. Le mode de fonctionnement du système de la présente invention va être décrit maintenant dans le cas d'une collision frontale contre une structure fixe sur la route et en référence aux figures 2 et 3. La déformation de la carrosserie du véhicule débute par la déformation de la partie avant la du châssis principal 1 et de la poutre latérale 5 du plancher déplaçable 2 lors d'un accident. Etant donné que la masse du plancher déplaçable 2 est substantiellement petite par rapport à la contrainte de déformation produite dans la poutre latérale 5, le plancher déplaçable 2 commence sa décélération plus tôt avec un niveau de décélération qui augmente plus rapidement et plus brusquement que le châssis principal 1 (intervalle a de la figure 3). Par conséquent, le plancher déplaçable 2 semble se déplacer vers l'arrière ou dans la direction opposée au mouvement lors de l'accident par rapport à l'habitacle lb du châssis principal 1 qui continue à se déplacer vers l'avant en raison de la déformation compressive de la partie avant la dudit châssis (figure 2a). Il en résulte que l'occupant 8 du véhicule se déplace vers l'avant sous l'effet de la force d'inertie, mais comme le siège 3, qui fait corps avec le plancher déplaçable 2, se déplace instantanément vers l'arrière par rapport à l'habitacle lb du châssis principal 1, la force de retenue de la ceinture de sécurité 4 agissant sur l'occupant 8 augmente, et le mouvement vers l'avant de l'occupant 8 est limité. Au cours de la phase intermédiaire de l'accident, l'extrémité arrière du plancher déplaçable 2, qui a été soumise à une forte décélération en raison de la résistance à la déformation de la poutre latérale 5, vient heurter la butée 6 du châssis principal 1 qui continue à se déplacer vers l'avant en raison de la déformation compressive de la partie avant la dudit châssis (figure 2b). Il en résulte que la force d'inertie du compartiment passager lb est transmise 6 2782486 au plancher déplaçable 2 de sorte que le plancher déplaçable 2 continue à se déplacer par rapport au châssis principal 1 jusqu'à ce que la déformation du moyen générant une force d'amortissement 7 de la butée 6 soit totale, et que la vitesse relative entre le châssis principal 1 et le plancher déplaçable 2 soit réduite à zéro. Par conséquent, l'accélération vers l'avant lors de l'accident est transmise au plancher déplaçable 2 et annule la force d'inertie vers l'avant qui agit sur l'occupant 8 du véhicule (intervalle b de la figure 3). Au cours de la phase finale de l'accident, le niveau de décélération augmente très nettement lorsque la contrainte de déformation de la poutre latérale 5 s'ajoute à la contrainte de déformation de la partie avant la du châssis principal 1 (intervalle c de la figure 3), et que l'habitacle lb du châssis principal 1 et le châssis déplaçable 2 decélèrent conjointement (figure 2c). Le procédé décrit ci-dessus a donc pour conséquence la réduction à zéro de la vitesse relative entre le compartiment passager lb du châssis principal 1 et le châssis déplaçable 2, et la charge de retenue de la ceinture de sécurité 4 équilibre le niveau de décélération de l'occupant 8 du véhicule au cours de la phase finale de l'accident, de sorte que le compartiment passager lb du châssis 1 et le châssis déplaçable 2 decélèrent conjointement, et cet état est maintenu jusqu'à ce que la carrosserie du véhicule s'immobilise totalement (intervalle d de la figure 3). La réduction de la décélération de l'occupant du véhicule est un facteur important en vue de réduire le choc subi par l'occupant 8 lors d'un accident. Cependant, la décélération de l'occupant du véhicule peut être diminuée par rapport au niveau atteint par les techniques de l'art antérieur si la variation dans le temps de la décélération est effectuée (comme l'indique le trait plein de la figure 3) de manière à ce qu'au début d'un accident, une décélération supérieure à la décélération moyenne de la carrosserie du véhicule soit appliquée au siège 3 pendant un temps très court, ensuite on applique une décélération inverse au siège 7 2782486 3 pendant un temps très court, et enfin on applique au siège 3 la même décélération que la décélération moyenne de la carrosserie du véhicule. Donc, pour une course de déformation donnée, la décélération de l'occupant du véhicule peut être diminuée par rapport à la décélération subie dans un véhicule qui n'est pas équipé du système réalisé selon la présente invention, tels que l'indiquent les traits en pointillé de la figure 3. Pour augmenter les effets de la présente invention décrite ci-dessus, il est préférable de choisir correctement les résistances mécaniques de la partie avant la du châssis 1 et de la poutre latérale 5, les propriétés élastiques de la ceinture de sécurité 4, la résistance mécanique de la butée 6, ainsi que le déplacement du plancher déplaçable 2, afin d'amener la vitesse relative entre l'occupant 8 du véhicule et l'habitacle lb du châssis principal 1 à une valeur aussi proche que possible de zéro, et d'établir un équilibre entre la charge de retenue de la ceinture de sécurité 4 d'une part, et la décélération de la partie avant la du châssis principal 1 et du plancher déplaçable 2 lors de la phase finale de l'accident d'autre part. Il est également possible de remplacer la butée 6 décrite ci-dessus par un actionneur 14 comprenant un cylindre 11 fixé au châssis principal 1 et une tige de piston 13 reliée au plancher déplaçable 2, tel que l'illustre la figure 4, la tige de piston 13 étant conçue pour être repoussée par un gaz sous haute pression produit à partir d'un générateur de gaz 12 placé dans le fond du cylindre. Le générateur de gaz 12 est activé selon la décélération du plancher déplaçable 2 ou le mouvement vers l'arrière dudit plancher, et ledit générateur repousse le plancher déplaçable 2 vers l'avant. Par conséquent, selon la présente invention, le siège n'est soumis à une décélération supérieure à la décélération de la carrosserie du véhicule que lors de la phase initiale d'un accident, et une force dont la direction est opposée à celle de la charge de collision est appliquée uniquement au côté du siège après un certain délai. Il en résulte que la 8 2782486 variation désirée dans le temps de la décélération est appliquée au siège de manière à ce que la force d'inertie de l'occupant du véhicule qui a tendance à le projeter vers l'avant soit annulée et que par conséquent, les décélérations de la carrosserie du véhicule, du siège et de l'occupant du véhicule s'égalisent. La décélération de pointe de l'occupant du véhicule pour une course de déformation donnée est diminuée substantiellement par comparaison à celle de l'art antérieur. En outre, comme le déplacement de l'occupant du véhicule à l'intérieur de l'habitacle peut être diminuée, il est possible de diminuer le risque encouru par l'occupant quant à une blessure due à un impact secondaire sur une structure fixe de l'habitacle. Bien que la présente invention ait été décrite sous la forme de modes de réalisation préférés, l'homme de l'art comprendra aisément qu'il est possible de lui apporter différents changements et modifications sans pour autant sortir du cadre de l'invention. 9 2782486 REVENDI CATIONS 1. Système de protection des occupants d'un véhicule caractérisé en ce qu'il comprend: un siège (3) équipé d'une ceinture de sécurité (4) et reposant sur une carrosserie, de manière à pouvoir glisser dans une direction d'une charge entrante de collision résultant d'un accident; un premier élément (5) qui est relié audit siège (3) et conçu pour se déformer sous l'effet de la charge de collision tout en supportant une force d'inertie dudit siège lors de l'occurrence d'un accident; un second élément (la) relié à une partie principale de la carrosserie du véhicule et conçue pour se déformer sous l'effet de la charge de collision tout en supportant une force d'inertie de la carrosserie; et des moyens (6, 7; 11) pour appliquer une force vers l'avant audit siège relativement à ladite carrosserie du véhicule avec un certain délai après l'occurrence de l'accident; le premier élément (5) étant conçu pour ne pouvoir se déformer substantiellement qu'après l'application de ladite force vers l'avant audit siège lors de l'occurrence d'un accident. 2. Système de protection des occupants d'un véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'application de la force vers l'avant comportent une butée (6) prévue dans ladite carrosserie du véhicule, et conçue pour heurter le siège (3) lorsque ledit second élément (la) s'est déformé d'une course spécifiée. 3. Système de protection des occupants d'un véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'application de la force vers l'avant comprennent un actionneur (11). 4. Système de protection des occupants d'un véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que le siège (3) est fixé sur un plancher déplaçable (2) qui est relié audit premier élément (5). 5. Système de protection des occupants d'un véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit premier élément est constitué par une poutre latérale (5), et ledit second élément est constitué par un châssis principal (la).