Brevet FR2782485A1 — 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 2782485 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 des occupants 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 des occupants 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. Selon la présente invention, ces buts et d'autres peuvent être atteints grâce à un système de protection des occupants d'un véhicule comprenant: un siège équipé d'une ceinture de sécurité et reposant sur une carrosserie du véhicule, de sorte à pouvoir glisser dans une direction d'une charge entrante de collision résultant d'un accident; un détecteur pour détecter l'occurrence d'un accident; un premier actionneur pour appliquer une accélération au siège, relativement à la carrosserie, dans une même direction que 3 2782485 la charge de collision lors de la détection de l'accident; et un second actionneur pour appliquer une accélération au siège, relativement à la carrosserie, dans une direction opposée à celle de la charge de collision avec un délai spécifié après la détection de l'accident. Par conséquent, dans le cas d'un accident ou d'autres situations de décélération élevée, le siège est accéléré vers l'arrière lors de l'occurrence d'un accident par le premier actionneur, de sorte que la capacité de retenue de la ceinture de sécurité pour retenir l'occupant du véhicule est améliorée en raison de l'application au siège d'une décélération supérieure à celle de la carrosserie du véhicule au cours de la phase initiale de l'accident. Ensuite une accélération dans la direction opposée est appliquée au siège par le second actionneur, de sorte que la force d'inertie vers l'avant agissant sur l'occupant du véhicule soit annulée, et qu'il soit possible d'obtenir au cours d'une phase initiale de l'accident une égalisation des décélérations de la carrosserie, du siège et de l'occupant du véhicule. Le premier et le second actionneur peuvent comporter chacun un montage de piston et de cylindre qui est activé par la combustion d'un gaz propulseur. Le second actionneur peut également comprendre un actionneur plus passif, tel qu'un frein ou une butée qui empêche le mouvement du siège relativement à la carrosserie après l'activation du montage de piston et de cylindre. Pour pouvoir obtenir une modification graduelle du niveau de décélération de l'occupant du véhicule, et minimaliser la décélération de pointe de l'occupant, la butée peut comporter un élément d'amortissement qui permet d'arrêter un mouvement vers l'arrière du siège relativement à la carrosserie, avec une certaine course d'amortissement. Les minutages de l'activation des actionneurs peuvent être déterminés par des calculs et des simulations appropriés. En règle générale, l'activation du premier actionneur doit intervenir aussi tôt que possible après l'occurrence d'un accident. Le cas échéant, un certain 4 2782485 dispositif de prévisions peut être mis en place afin de prévoir la survenance d'un accident avant qu'il ne se produise, et l'activation du premier actionneur peut être déclenchée avec une certaine avance. L'activation du second actionneur peut être synchronisée avec le laps de temps qui est nécessaire à la ceinture de sécurité pour pouvoir retenir efficacement un occupant du véhicule après la survenance d'un accident. 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; La figure 2 représente une vue cavalière partielle d'une partie essentielle du système selon la présente invention; Les figures 3a à 3c représentent des vues schématiques illustrant le processus d'un accident; La figure 4 représente un graphique montrant les variations dans le temps de la décélération; La figure 5 représente une coupe longitudinale schématique d'un autre mode de réalisation de la présente invention; et Les figures 6a à 6c représentent des coupes longitudinales schématiques d'encore un autre mode de réalisation de la présente invention. La figure 1 illustre schématiquement un véhicule doté d'un mode de réalisation du système de protection des occupants du véhicule selon la présente invention. Afin de retenir le mouvement de l'occupant 2 du véhicule par rapport au siège 1, ledit siège est équipé d'une ceinture de sécurité 3. Le siège 1 est fixé sur une base de support 6 qui coulisse dans des rails de guidage 5, tel que l'illustre la figure 2, de sorte que ladite base puisse se déplacer sur une certaine distance le long de la direction longitudinale du véhicule par rapport à un plancher 4 délimitant un habitacle de la carrosserie du véhicule. Un premier actionneur 7 est placé sous le siège 1, afin de produire une force d'entraînement permettant de déplacer 2782485 le siège 1, avec la base de support 6, vers l'arrière le long des rails de guidage 6. La figure 2 montre également que le premier actionneur 7 se compose d'un montage de piston et de cylindre qui comporte un cylindre 8 fixé au plancher 4, un piston 9 qui coulisse dans le cylindre 8, une tige de piston 11 reliant la base de support 6 avec le piston 9, et un générateur de gaz 12 servant de moyen de stockage pour la production d'un gaz sous haute pression et appliquant une force d'entraînement au piston 9. Dans ce mode de réalisation, le cylindre 8 comporte une section transversale allongée, mais il peut également se présenter comme un cylindre plus conventionnel ayant une section transversale circulaire. Le générateur de gaz 12 est connecté électriquement à une unité de commande 13, et peut produire un gaz de combustion sous haute pression en enflammant un gaz propulseur contenu dans ledit générateur au moyen d'un courant électrique provenant de l'unité de commande 13. L'unité de commande 13 fournit le courant d'allumage au générateur de gaz 12 lorsqu'elle détecte un accident de voiture à partir d'un signal d'un détecteur de décélération 14 placé dans une partie appropriée de la carrosserie du véhicule. De préférence, le détecteur de décélération est installé dans une partie de la carrosserie située relativement à l'avant, de sorte que l'occurrence d'un accident puisse être détectée substantiellement sans aucun délai. Dans ce cas, la source d'alimentation consiste en un gaz propulseur contenu dans le générateur de gaz 12 qui produit un gaz de combustion sous haute pression après être enflammé, mais ladite source peut également consister en d'autres sources d'alimentation connues, telles que des ressorts de différentes configurations. Un second actionneur 15 est placé derrière le siège 1 et il peut présenter substantiellement la même structure que le premier actionneur 7. Le second actionneur 15 est conçu pour produire une force d'entraînement qui repousse la base de support 6 après que ladite base ait été déplacée vers 6 2782485 l'arrière par la force d'entraînement du premier actionneur 7, et ledit actionneur 15 se trouve normalement dans un état étiré par opposition au premier actionneur 7 qui se trouve normalement dans un état rétracté. Le générateur de gaz du second actionneur 15 est également connecté électriquement à l'unité de commande 13, lui permettant d'être activé au bout d'un délai spécifié après l'activation du premier actionneur 7. Le mode de fonctionnement du système selon la présente invention va être décrit maintenant dans le cas d'une collision frontale contre une structure fixe sur la route en référence aux figures 3 et 4. Lors de l'occurrence d'un accident, une poutre latérale 16, qui fait partie intégrante du plancher 4 et se prolonge vers l'avant, commence à subir une déformation compressive sous l'effet d'une charge d'impact appliquée sur l'extrémité avant de ladite poutre. De manière caractéristique, la poutre latérale 16 est prévue le long de chaque côté de la carrosserie, bien qu'une seule d'entre elles soit montrée dans les dessins. A ce moment-là, le plancher 4 continue à se déplacer vers l'avant d'une course ajustée par la compression de la poutre latérale 16 tout en subissant une décélération due à la contrainte de déformation produite dans la poutre latérale 16. Si l'unité de commande 13 estime que le système de protection des occupants de véhicule doit être activé d'après le signal reçu du détecteur de décélération 14, un courant électrique est fourni au générateur de gaz 12 permettant d'enflammer le gaz sous haute pression qui y est contenu. Il en résulte que le gaz sous haute pression produit à partir du générateur de gaz 12 est transporté au fond du cylindre 8. Alors que le piston 9 est repoussé sous l'effet de la pression du gaz, la base de support 6 reliée au piston 9 par l'intermédiaire de la tige de piston 11, donc le siège 1, est soumise à une décélération vers l'arrière ou à une accélération dans la direction de la charge d'impact de la collision, et le siège 1 commence à se déplacer vers 7 2782485 l'arrière par rapport au plancher 4. Par conséquent, le siège 1 est soumis à une décélération qui représente une somme d'une première décélération due à l'accident de la carrosserie du véhicule et d'une seconde accélération due à la force vers l'arrière qui est appliquée au siège 1 par le premier actionneur 7. Le premier actionneur 7 est fixé à la carrosserie du véhicule, alors que le siège 1 est fixé sur la carrosserie de manière à pouvoir glisser. En d'autres termes, une décélération d'un niveau supérieur à celui de la décélération appliquée au plancher 4 ou à l'habitacle de la carrosserie est appliquée au siège 1 (intervalle a de la figure 4). Simultanément, la pression du premier actionneur 7 provoque la rétraction de la tige de piston du second actionneur 15. Au cours du processus décrit ci-dessus, l'occupant 2 du véhicule est initialement déplacé vers l'avant sous l'effet de la force d'inertie par rapport à la carrosserie du véhicule qui s'immobilise en raison de l'accident. Mais puisque le siège 1 est soumis à une accélération vers l'arrière immédiatement après l'accident, l'occupant du véhicule est instantanément retenu sur le siège 1 par la ceinture de sécurité 3 qui fait partie intégrante du siège 1, sans production de vitesse relative entre l'occupant 2 du véhicule et le plancher 4 (figure 3a), et malgré la présence d'une certaine élasticité de la ceinture de sécurité 3. Après un certain délai suivant l'envoi de courant électrique au générateur de gaz 12 du premier actionneur, le gaz propulseur du second actionneur 15 s'enflamme. Par conséquent, la tige de piston du second actionneur 15 qui s'est rétracté sous la pression du premier actionneur 7 est repoussée vers l'extérieur, et le siège 1 subit une accélération dans une direction vers l'avant par rapport au plancher 4. Cela a pour effet de diminuer la décélération agissant sur le siège 1 (intervalle b de la figure 4). Par conséquent, la force d'inertie vers l'avant qui agissait sur l'occupant du véhicule lors d'une phase initiale de l'accident est annulée (figure 3b). Le délai dans 8 2782485 l'activation du second actionneur 15 suivant l'activation du premier actionneur 7 doit être déterminé selon le temps nécessaire à la ceinture de sécurité 3 pour retenir efficacement l'occupant 2 du véhicule. Au cours de la phase finale de l'accident, la décélération du siège 1 augmente rapidement après l'achèvement des opérations des deux actionneurs 7 et 15 (intervalle c de la figure 4) et la décélération continue, alors que le siège 1 est intégralement fixé au plancher 4, jusqu'à un niveau de décélération déterminé par la contrainte de déformation de la poutre latérale 16. Dans ces conditions, la vitesse relative entre l'occupant 2 du véhicule et le plancher 4 est égale à zéro, et puisque la contrainte de retenue de la ceinture de sécurité 3 équilibre la décélération de la carrosserie du véhicule au cours de la phase finale de l'accident, l'occupant 2 continue à décélérer en faisant corps avec le plancher 4 (figure 3c). En d'autres termes, dans ces conditions, la décélération de l'occupant du véhicule est égale à la décélération de la carrosserie jusqu'à ce que la carrosserie s'immobilise complètement (intervalle d de la figure 4). La réduction de la décélération de l'occupant du véhicule est un facteur important en vue de réduire le choc subi par l'occupant 2 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 4) 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 1 et à la ceinture de sécurité 3 pendant un temps très court, ensuite on applique une décélération inverse au siège 1 et à la ceinture de sécurité 3 pendant un temps très court, et enfin on applique au siège 1 et à la ceinture de sécurité 3 la même décélération que la décélération moyenne de la carrosserie du véhicule. En d'autres termes, la décélération qui est appliquée à l'occupant du véhicule est mieux 9 2782485 répartie dans le temps qu'avec les techniques de l'art antérieur, et la décélération de pointe subie par l'occupant du véhicule est minimalisée. L'activation ultérieure du second actionneur annule l'effet de la décélération ajoutée sur l'occupant du véhicule. Par conséquent, 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 4. Afin d'augmenter l'efficacité de la présente invention décrite ci-dessus, il est préférable de choisir correctement la résistance mécanique de la poutre latérale 16, les propriétés élastiques de la ceinture de sécurité 3, les propriétés de sortie et les minutages d'allumage des deux actionneurs 7 et 15, ainsi que le déplacement du siège 1, afin d'amener la vitesse relative entre l'occupant 2 du véhicule et le plancher 4 à une valeur aussi proche que possible de zéro, et d'établir un équilibre entre la charge de retenue de la ceinture de sécurité 3 et la décélération de la carrosserie lors de la phase finale de l'accident, lorsque la vitesse relative entre le siège 1 et le plancher 4 est réduite à zéro et que les niveaux de décélération de ces deux parties ont été égalisés. La figure 5 illustre un autre mode de réalisation de la présente invention. Un frein de piston 20 est prévu sur la partie supérieure du cylindre 8 afin de restreindre le mouvement du piston 9. Dans ce cas, le frein de piston 20 consiste en des éléments qui comportent chacun une section transversale cunéiforme placée sur la surface circonférentielle interne du cylindre 8. Ce frein de piston de forme cunéiforme 20 provoque une charge de réaction en raison de la déformation plastique causée par la pression exercée par le piston 9 lorsque ledit piston se déplace de l'extrémité inférieure à l'extrémité supérieure sous la pression du gaz. Cette charge de réaction provoque une décélération du piston 9, et donc du siège 1. Il en résulte que le siège 1 subit une accélération dans la direction 2782485 avant par rapport au plancher 4 (intervalle b de la figure 4). Par conséquent, le frein de piston 20 a la même fonction que le second actionneur 15 du premier mode de réalisation. La figure 6 illustre un autre mode de réalisation de la présente invention. Dans ce cas, au lieu d'utiliser le frein de piston 20 placé dans le cylindre 8, une butée 21 est prévue sur le plancher 4 afin de limiter le mouvement arrière du siège 1. Cette butée 21 comporte un élément en plastique qui est conçu pour se déformer par compression en direction d'une projection rigide faisant partie intégrante du plancher 4. Par conséquent, de la même manière que le piston 9 à l'extrémité inférieure sous la pression du gaz, la butée 21 subit une déformation plastique sous l'effet de la pression de la base de support 6 du siège et provoque une charge de réaction. Cette charge de décélération provoque une décélération du piston 9 de la même façon que dans les modes de réalisation décrits ci-dessus. Par conséquent, la butée 21 a la même fonction que le second actionneur 15 du premier mode de réalisation. Donc selon la présente invention, puisque le siège équipé d'une ceinture de sécurité est accéléré par le premier actionneur dans la direction de l'application de la charge de l'impact au cours d'une phase initiale d'un accident afin de provoquer une décélération supérieure à la décélération de la carrosserie du véhicule, et qu'une décélération inverse est alors produite sur le siège et la ceinture de sécurité par le second actionneur afin d'annuler la force d'inertie de l'occupant du véhicule qui est projeté vers l'avant et d'égaliser les décélérations de la carrosserie, du siège et de l'occupant du véhicule, il a été possible d'obtenir une variation désirée dans le temps de la décélération du siège et de la ceinture de sécurité pour une course de déformation donnée par comparaison avec les résultats obtenus par l'art antérieur. En outre, comme le déplacement de l'occupant du véhicule à l'intérieur de l'habitacle peut être minimalisé, il est possible de diminuer le risque encouru par l'occupant quant à une Il 2782485 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. 12 2782485 REVENDICATIONS 1. Système de protection des occupants d'un véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend: un siège (1) équipé d'une ceinture de sécurité (3) et reposant sur une carrosserie du véhicule afin de pouvoir glisser dans une direction d'une charge entrante de collision résultant d'un accident; un détecteur (14) pour détecter une occurrence d'accident; un premier actionneur (7) pour appliquer une accélération audit siège (1) dans une même direction, relativement à ladite carrosserie, que ladite charge de collision lors de la détection dudit accident; et un second actionneur (15) pour appliquer une accélération audit siège (1), relativement à ladite carrosserie du véhicule, dans une direction opposée à celle de la charge de collision avec un délai spécifié par suite de la détection dudit accident. 2. Système de protection des occupants d'un véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit premier actionneur (7) comprend un montage de piston et de cylindre qui est activé par la combustion d'un gaz propulseur. 3. Système de protection des occupants d'un véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit second actionneur (15) comprend un montage de piston et de cylindre qui est activé par la combustion d'un gaz propulseur. 4. Système de protection des occupants d'un véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit second actionneur comprend un frein (20) qui empêche ledit siège (1) de se déplacer par rapport à ladite carrosserie du véhicule après l'activation dudit premier actionneur (7). 5. Système de protection des occupants d'un véhicule selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit second actionneur comprend un frein (20) incorporé au montage de piston et de cylindre afin d'empêcher ledit siège (1) de se déplacer par rapport à ladite carrosserie du véhicule après l'activation dudit montage de piston et de cylindre. 6. Système de protection des occupants d'un véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit second actionneur comprend une butée (21) qui empêche ledit siège (1) de se déplacer par rapport à ladite carrosserie du véhicule après l'activation dudit premier actionneur (7). 7. Système de protection des occupants d'un véhicule selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite butée (21) comprend un élément d'amortissement qui arrête le mouvement arrière dudit siège (1) par rapport à ladite carrosserie du véhicule avec une certaine course d'amortissement. 8. Système de protection des occupants de véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit délai correspond à un laps de temps nécessaire à la ceinture de sécurité (3) pour retenir efficacement un occupant (2) du véhicule dans ledit siège (1) lors de l'occurrence d'un accident.