Brevet FR2792593A1 — publié le 20001027

La présente invention se rapporte au domaine de la sécurité automobile et concerne plus particulièrement un système de protection contenant notamment un générateur de gaz destiné à déployer une plaque servant à bloquer les membres inférieurs d'un occupant d'un véhicule automobile. Afin de limiter au maximum le risque d'accidents corporels couru par les occupants d'un véhicule automobile lors d'un choc frontal ou latéral, il a été proposé depuis une trentaine d'années d'incorporer des systèmes générateurs de gaz dans les véhicules permettant de gonfler des coussins de protection aptes à protéger la tête et le thorax des occupants. Depuis peu, de nombreuses demandes de brevet sont apparues concernant des systèmes de protection inclus dans la partie basse du tableau de bord et conçus pour bloquer les membres inférieurs de l'occupant lors d'une collision de manière à ce que, d'une part, lesdits membres inférieurs soient protégés, et d'autre part, l'occupant ne puisse pas glisser le long du siège sur lequel il est assis et être blessé par la ceinture de sécurité ou encore, le cas échéant, par un coussin de25 protection. Ces différents systèmes de protection peuvent être schématiquement classés en trois catégories. La première catégorie comprend les systèmes de protection qui renferment un générateur de gaz destiné à gonfler un coussin de protection prévu pour venir directement au contact des membres inférieurs de l'occupant. Mais, ces systèmes étant logés dans la partie basse du tableau de bord et donc au voisinage du bloc moteur du véhicule, le coussin de protection est alors susceptible d'être endommagé par des éléments métalliques ou plastiques situés à proximité et déformés sous l'effet d'une collision. De tels systèmes sont par exemple décrits dans la demande de brevet DE 39 34588 et dans le brevet5 US 5,458,366. La deuxième catégorie comprend les systèmes de protection qui renferment un générateur de gaz destiné à gonfler un coussin de protection permettant lui-même10 d'actionner une plaque prévue pour venir au contact des membres inférieurs de l'occupant. Mais ces systèmes, qui sont par exemple décrits dans les demandes de brevet EP 0 684 164 et EP 0 820 905, présentent généralement des coûts de fabrication et des encombrements trop élevés. La troisième catégorie contient les systèmes de protection qui ne font intervenir aucun coussin de protection. Les brevets US 5,409,260 et US 4, 951,963 par exemple divulguent des systèmes de protection incluant une plaque apte à être déplacée en cas de choc de manière à aller à la rencontre des membres inférieurs de l'occupant, cette plaque pouvant être actionnée par voie pneumatique ou par voie mécanique. Mais, le déploiement maximal de la plaque, pour être efficace, devant être réalisé dans la dizaine de millisecondes suivant la collision, il en découle que la mise en vitesse de ladite plaque dans le sens opposé à celle des membres inférieurs durant ce laps de temps est réalisée de façon brutale et la plaque est alors susceptible de blesser les membres inférieurs de l'occupant lors de l'impact. L'homme du métier est donc toujours à la recherche d'un système de protection des membres inférieurs d'un occupant permettant de pallier les différents problèmes précédemment évoqués. L'invention a pour but de répondre à cette attente et concerne donc un système de protection des membres inférieurs d'un occupant d'un véhicule automobile comprenant un générateur de gaz apte à provoquer le5 déplacement d'un moyen de coulissement qui présente une première extrémité logée dans le générateur et une seconde extrémité située à l'extérieur dudit générateur et à laquelle est rattachée une plaque de protection, caractérisé en ce que,10 i) le générateur de gaz contient un chargement pyrotechnique auquel est associé un dispositif d'allumage, ii) un dispositif de freinage est apte, au cours du déplacement du moyen de coulissement, à provoquer la diminution progressive de la vitesse de déplacement dudit moyen de coulissement, iii) le générateur de gaz contient un moyen de blocage et d'amortissement destiné à bloquer le moyen de coulissement à la fin de son déplacement et à absorber l'énergie induite par l'impact des membres inférieurs de l'occupant sur la plaque de protection. Ainsi, ce système de protection, qui est apte à assurer le déploiement total du moyen de coulissement et donc de la plaque de protection dans une période de temps de l'ordre de 10 millisecondes, permet de réduire grandement le risque de blessure des membres inférieurs de l'occupant lors de l'impact car, -'d'une part, l'utilisation d'un chargement pyrotechnique destiné à propulser le moyen de coulissement à grande vitesse dans les tout premiers instants de fonctionnement permet l'incorporation d'un dispositif de freinage qui assure par la suite la diminution progressive de la vitesse de déplacement dudit moyen de coulissement. Ainsi, même si les membres inférieurs de l'occupant sont amenés à percuter la plaque de protection avant que celle-ci ne soit totalement déployée et verrouillée, le risque de blessure est réduit car ladite plaque est animée à ce moment là d'une vitesse relativement faible, - d'autre part, lorsque la plaque de protection est totalement déployée, le moyen de blocage et d'amortissement permet d'amortir le choc entre les membres inférieurs et la plaque de protection. Préférentiellement, le générateur de gaz est constitué à partir d'un corps cylindrique présentant une extrémité amont dans laquelle sont insérés le chargement pyrotechnique ainsi que le dispositif d'allumage, une paroi latérale et une extrémité aval portant une perforation centrale, ledit générateur de gaz contenant une pièce cylindrique creuse qui constitue un chemisage le long duquel peut glisser le moyen de coulissement sous l'action des gaz provenant de la combustion du chargement pyrotechnique. Préférentiellement encore, la pièce comporte une paroi latérale au contact de la paroi latérale du corps et présentant, d'une part, une première extrémité calée contre 'l'extrémité amont, et d'autre part, une seconde extrémité calée contre l'extrémité aval. Chacune de ces deux extrémités pourra être directement en appui contre l'extrémité du corps qui lui correspond ou pourra être en appui contre une butée intercalée entre l'extrémité de la pièce et l'extrémité du corps. Avantageusement, le moyen de coulissement est constitué par: i) un capuchon cylindrique comportant une paroi latérale se terminant par une extrémité ouverte et par un fond plat, ladite paroi latérale étant au contact de la surface interne de la paroi latérale de la pièce et ledit fond plat permettant de diviser l'intérieur de la pièce en une chambre propulsive et en une chambre de coulissement, ii) une tige présentant une première extrémité fixée sur le fond plat et une seconde extrémité traversant la perforation centrale portée par l'extrémité aval du corps. Selon une première variante préférée de réalisation de l'invention, le dispositif de freinage est pneumatique. Préférentiellement, la pièce présente une paroi frontale étanche intercalée entre la première extrémité de ladite pièce et l'extrémité ouverte du capuchon, le fond plat est muni d'orifices uniformément répartis autour de la zone de fixation entre ledit capuchon et la tige et la pièce comporte des zones ajourées destinées à conduire directement les gaz provenant de la combustion du chargement pyrotechnique dans la chambre de coulissement. De façon avantageuse, la première extrémité ainsi que la seconde extrémité de la pièce sont crénelées et des rainures longitudinales sont creusées dans la surface externe de la paroi latérale de la pièce. Avantageusement encore, des perforations longitudinales réalisées dans la pièce à proximité de la surface interne de la paroi latérale délimitent des languettes longitudinales fragilisées constituant le moyen de blocage et d'amortissement du5 moyen de coulissement. Selon une seconde variante préférée de réalisation de l'invention, le dispositif de freinage est mécanique. Préférentiellement, la surface interne de la paroi latérale de la pièce présente un épaulement externe destiné à bloquer le moyen de coulissement à la fin de son déplacement, l'épaisseur de la paroi latérale étant croissante entre la première extrémité de ladite paroi latérale et l'épaulement externe puis étant préférentiellement constante entre ledit épaulement externe et la seconde extrémité de la paroi latérale. Selon l'une quelconque des deux variantes préférées de réalisation de l'invention, la pièce est en matière plastique et le chargement pyrotechnique génère une quantité de gaz de combustion décroissante par unité de temps, ce qui permet de participer à l'obtention d'une diminution progressive de la vitesse de déplacement du moyen de coulissement au cours de son déplacement. Un système de protection selon l'invention, outre le fait qu'il permet de réduire fortement le risque de blessure lors de l'impact, présente l'avantage de ne comporter qu'un faible nombre de pièces mécaniques faciles à assembler, ce qui confère donc à ce système de faibles coûts de fabrication et un faible encombrement. L'invention concerne également un générateur de gaz utilisé en sécurité automobile et apte à provoquer le déplacement d'un moyen de coulissement qui présente une première extrémité logée dans le générateur et une seconde extrémité située à l'extérieur dudit générateur, caractérisé en ce que, i) le générateur de gaz contient un chargement pyrotechnique auquel est associé un dispositif d'allumage, ii) un dispositif de freinage est apte, au cours du déplacement du moyen de coulissement, à provoquer la diminution progressive de la vitesse de déplacement dudit moyen de coulissement, iii) le générateur de gaz contient un moyen de blocage et d'amortissement destiné à bloquer le moyen de coulissement à la fin de son déplacement puis à absorber l'énergie induite par le déplacement du moyen de coulissement dans le sens opposé. On décrit ci-après aux figures 1 à 8 deux variantes préférées de réalisation de l'invention. La figure 1 est une vue en perspective arrachée d'un générateur de gaz selon la première variante préférée de réalisation de l'invention. La figure 2 est une première vue en coupe longitudinale du générateur représenté à la figure 1. La figure 3 est une vue en coupe selon le plan III-III du générateur représenté à la figure 2, un agrandissement d'une zone portant une perforation longitudinale étant également représenté. La figure 4 est une seconde vue en coupe longitudinale, selon le plan IVIV, du générateur représenté aux figures 2 et 3. La figure 5 est une vue en coupe selon le plan IV- IV du générateur représenté aux figures 2 à 4 après déploiement maximal du moyen de coulissement. La figure 6 est une vue en perspective arrachée d'un générateur de gaz selon la seconde variante préférée de réalisation de l'invention. La figure 7 est une vue en coupe longitudinale du générateur représenté à la figure 6. La figure 8 est une vue en coupe longitudinale du générateur représenté aux figures 6 et 7 après déploiement maximal du moyen de coulissement. En se référant aux figures 1 à 5, on observe qu'un système de protection selon la première variante préférée de réalisation de l'invention comprend un générateur 1 de gaz constitué à partir d'un corps 2 creux cylindrique monobloc comportant une paroi latérale 3 se terminant, d'une part, par une extrémité amont réalisée sous la forme d'une face plane transversale 4 prolongée axialement par un col 5 creux présentant une extrémité ouverte, et d'autre part, par une extrémité aval 6 ouverte. Un chargement pyrotechnique 7 ainsi qu'un dispositif d'allumage constitué par un allumeur électro-pyrotechnique 8 sont insérés dans le col 5 creux par son extrémité ouverte puis cette dernière est sertie sur l'allumeur 8. Une pièce 9 cylindrique creuse monobloc en matière plastique constituant un chemisage et contenant un moyen de coulissement 10 est glissée dans le corps 2. Cette pièce 9 comporte une paroi latérale 11 dont la surface externe est au contact de la5 surface interne de la paroi latérale 3 du corps 2 et présente une première extrémité ouverte crénelée ainsi qu'une seconde extrémité ouverte crénelée. La première comporte quatre dents 12 uniformément réparties sur la circonférence de la paroi latérale 11. Ces dents 1210 encadrent quatre ouvertures radiales 13 et sont placées en appui contre la face plane transversale 4 de l'extrémité amont. La seconde extrémité ouverte crénelée comporte également quatre dents 14 encadrant quatre ouvertures radiales 15 et une rondelle 16 présentant une perforation centrale est glissée dans le corps 2 de manière à venir en butée contre lesdites dents 14. L'extrémité aval 6 est ensuite rabattue par sertissage sur ladite rondelle 16. La pièce 9 comporte par ailleurs quatre rainures longitudinales 18 qui sont creusées dans20 la surface externe de la paroi latérale 11 et qui permettent chacune de relier l'une des ouvertures radiales 13 à l'une des ouvertures radiales 15. La surface interne de la paroi latérale 11 comporte quatre languettes longitudinales fragilisées 25 présentant chacune une extrémité 17 incurvée et ces languettes 25 sont chacune obtenues grâce à une perforation longitudinale 26 particulière réalisée à proximité de ladite surface interne de la paroi latérale 11. Dans un même plan transversal, ces quatre perforations longitudinales 26 sont décalées selon un angle de 45 par rapport aux quatre rainures longitudinales 18. La pièce 9 contient également une paroi frontale 19 qui est située en retrait de la première extrémité crénelée et qui sert de socle au moyen de coulissement 10. Ce dernier est constitué à partir, d'une part, d'un capuchon 20 cylindrique comportant une paroi latérale 21 se terminant par une extrémité ouverte en appui contre la paroi frontale 19 et par un fond plat 22 divisant ainsi l'intérieur de la pièce 9 en une chambre5 propulsive 27 et en une chambre de coulissement 28, et d'autre part, d'une tige 23 dont le diamètre est légèrement inférieur à celui de la perforation centrale et présentant une première extrémité fixée par soudure sur le fond plat 22 ainsi qu'une seconde extrémité10 traversant ladite perforation centrale. Plus précisément, la paroi latérale 21 est au contact de la surface interne de la paroi latérale 11 de la pièce 9 et le fond plat 22 est muni d'orifices 24 uniformément répartis autour de la zone de fixation entre le capuchon15 20 et la tige 23. Une plaque de protection (non représentée) est enfin fixée sur l'extrémité de la tige 23 située à l'extérieur du corps 2. Lors d'une collision nécessitant le déploiement de la plaque de protection afin de protéger efficacement les membres inférieurs de l'occupant d'un véhicule, le fonctionnement du système de protection est le suivant. Un ordre de déclenchement est transmis à l'allumeur 8 et ce dernier provoque l'initiation en combustion du chargement pyrotechnique 7. Celui-ci génère alors des gaz de combustion qui, tout d'abord, s'échappent par les ouvertures radiales 13 de la première extrémité ouverte crénelée, puis longent les rainures longitudinales 18 et enfin pénètrent dans la chambre de coulissement 28 après avoir traversé les ouvertures radiales 15 de la seconde extrémité ouverte crénelée. Une partie de ces gaz traverse alors les orifices 24 portés par le capuchon 20 et remplit la chambre propulsive 27 qui est initialement délimitée par la paroi frontale 19, la paroi latérale 21 et le fond plat 22 du capuchon 20. Ledit fond plat 22 présentant dans la chambre propulsive 27 une surface de contact supérieure à celle située dans la chambre de coulissement 28, les gaz contenus dans ladite chambre propulsive 27 créent une force motrice obligeant le5 moyen de coulissement 10 à glisser le long de la surface interne de la paroi latérale 11. Au fur et à mesure du déplacement dudit moyen de coulissement 10, les gaz confinés dans la chambre de coulissement 28 sont de plus en plus comprimés et constituent un frein permettant de ralentir très fortement la vitesse de déplacement dudit moyen de déplacement 10. Ce dernier termine sa course avec une faible vitesse et lorsque le fond plat 22 du capuchon 20 vient en butée contre la rondelle 16, l'extrémité 17 incurvée de chacune des languettes15 longitudinales fragilisées 25 permet de bloquer ledit moyen de coulissement 10 dans cette position. La plaque de protection est à ce moment là totalement déployée et lorsque les membres inférieurs de l'occupant viennent au contact de ladite plaque, l'énergie induite par l'impact20 est absorbée par les languettes longitudinales fragilisées 25 qui se déchirent longitudinalement. En se référant aux figures 6 à 8, on observe qu'un système de protection selon la seconde variante préférée de réalisation de l'invention comprend un générateur 101 de gaz constitué à partir d'un corps 102 creux cylindrique monobloc comportant une paroi latérale 103 se terminant, d'une part, par une extrémité amont réalisée sous la forme d'une face plane transversale 104 prolongée axialement par un col 105 creux présentant une extrémité ouverte, et d'autre part, par une extrémité aval 106 ouverte. Un chargement pyrotechnique 107 ainsi qu'un dispositif d'allumage constitué par un allumeur électro-pyrotechnique 108 sont insérés dans le col 105 creux par son extrémité ouverte puis cette dernière est sertie sur l'allumeur 108. Une pièce 109 cylindrique creuse monobloc en matière plastique constituant un chemisage et contenant un moyen de coulissement 110 est glissée dans le corps 102. Cette pièce 109 comporte une5 paroi latérale 111 dont la surface externe est au contact de la surface interne de la paroi latérale 103 du corps 102 et présente une première extrémité ouverte ainsi qu'une seconde extrémité ouverte. La première extrémité est placée en appui contre la face plane transversale 104 de l'extrémité amont et une rondelle 116 munie d'une perforation centrale est glissée dans le corps 102 de manière à venir en butée contre la seconde extrémité de la pièce 109, l'extrémité aval 106 étant ensuite rabattue par sertissage sur ladite rondelle 116. La surface interne de la paroi latérale 111 présente un épaulement externe 140 et l'épaisseur de ladite paroi latérale 111 est, d'une part, croissante entre sa première extrémité ouverte et l'épaulement externe 140, et d'autre part, constante entre ledit épaulement externe 140 et sa seconde extrémité ouverte. Le moyen de coulissement 110 est constitué à partir, d'une part, d'un capuchon 120 cylindrique comportant une paroi latérale 121 se terminant par une extrémité ouverte en appui contre la face plane transversale 104 et par un fond plat 122 divisant ainsi l'intérieur de la pièce 109 en une chambre propulsive 127 et en une chambre de coulissement 128, et d'autre part, d'une tige 23 dont le diamètre est légèrement inférieur à celui de la perforation centrale et présentant une première extrémité fixée par une soudure sur le fond plat 122 ainsi qu'une seconde extrémité traversant ladite perforation centrale. La paroi latérale 121 est au contact de la surface interne de la paroi latérale 111 de la pièce 109 et une plaque de protection (non représentée) peut être enfin fixée sur l'extrémité de la tige 23 située à l'extérieur du corps 102. Lors d'une collision nécessitant le déploiement de la plaque de protection afin de protéger efficacement les membres inférieurs de l'occupant du véhicule, le fonctionnement du système de protection est le suivant. Un ordre de déclenchement est transmis à l'allumeur 108 et ce dernier provoque l'initiation en combustion du chargement pyrotechnique 107. Celui-ci génère alors des gaz de combustion qui pénètrent directement dans la chambre propulsive 127 et qui obligent le moyen de coulissement 110 à se déplacer le long de la paroi latérale 111 de la pièce 109. L'épaisseur de ladite paroi latérale 111 étant croissante entre sa première extrémité ouverte et l'épaulement externe 140, les frottements entre la paroi latérale 121 du capuchon 120 et la paroi latérale 111 sont très fortement accentués et constituent un frein permettant de ralentir grandement la vitesse de déplacement du moyen de coulissement 110. Ce dernier termine sa course à faible vitesse et lorsque le fond plat 122 vient en butée contre la rondelle 116, l'épaulement externe 140 permet de bloquer ledit moyen de coulissement 110 dans cette position. La plaque de protection est à ce moment là totalement déployée et lorsque les membres inférieurs de l'occupant viennent au contact de ladite plaque, l'énergie induite par l'impact est absorbée par la pièce 109 au niveau de son épaulement externe 140 qui réagit en se déformant et en se fracturant. Revendications 1. Système de protection des membres inférieurs d'un occupant d'un véhicule automobile comprenant un générateur (1,101) de gaz apte à provoquer le déplacement d'un moyen de coulissement (10, 110) qui présente une première extrémité logée dans le générateur et une seconde extrémité située à l'extérieur dudit générateur et à laquelle est rattachée une plaque de10 protection, caractérisé en ce que, i) le générateur de gaz contient un chargement pyrotechnique (7, 107) auquel est associé un dispositif d'allumage (8, 108), ii) un dispositif de freinage est apte, au cours du déplacement du moyen de coulissement, à provoquer la diminution progressive de la vitesse de déplacement dudit moyen de coulissement, iii) le générateur de gaz contient un moyen de blocage et d'amortissement destiné à bloquer le moyen de coulissement à la fin de son déplacement et à absorber l'énergie induite par l'impact des membres inférieurs de l'occupant sur la plaque de protection. 2. Système de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que, i) le générateur (1, 101) de gaz est constitué à partir d'un corps (2,102) cylindrique présentant une extrémité amont dans laquelle sont insérés le chargement pyrotechnique (7, 107) ainsi que le dispositif d'allumage (8, 108), une paroi latérale (3, 103) et une extrémité aval (6, 106) portant une perforation centrale, ii) ledit générateur contient une pièce (9, 109) cylindrique qui constitue un chemisage le long duquel peut glisser le moyen de coulissement (10, 110) sous l'action des gaz provenant de la combustion du chargement pyrotechnique. 3. Système de protection selon la revendication 2, caractérisé en ce que, la pièce (9, 109) comporte une paroi latérale (11, 111) au contact de la paroi latérale (3, 103) du corps (2, 102) présentant une première extrémité calée contre l'extrémité amont et une seconde extrémité calée contre l'extrémité aval (6, 106). 4. Système de protection selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen de coulissement (10, 110) est constitué par i) un capuchon (20, 120) cylindrique comportant une paroi latérale (21, 121) se terminant par une extrémité ouverte et par un fond plat (22, 122), ladite paroi latérale (21, 121) étant au contact de la surface interne de la paroi latérale de la pièce (9, 109) et ledit fond plat permettant de diviser l'intérieur de la pièce en une chambre propulsive (27, 127) et en une chambre de coulissement (28, 128), ii) une tige (23, 123) présentant une première extrémité fixée sur le fond plat et une seconde extrémité traversant la perforation centrale portée par l'extrémité aval (6, 106) du corps (2, 102). 5. Système de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de freinage est pneumatique. 6. Système de protection selon la revendication 4, caractérisé en ce que, i) la pièce (9) est monobloc et présente une paroi frontale (19) étanche intercalée entre la première extrémité de la pièce (9) et l'extrémité ouverte du capuchon (20), ii) le fond plat (22) est muni d'orifices (24) répartis autour de la zone de fixation entre ledit capuchon et la tige (23), iii) la pièce (9) comporte des zones ajourées destinées à conduire directement les gaz provenant de la combustion du chargement pyrotechnique (7) dans la chambre de coulissement (28). 7. Système de protection selon la revendication 6, caractérisé en ce que la première extrémité ainsi que la seconde extrémité de la pièce (9) sont crénelées et en ce que des rainures longitudinales (18) sont creusées dans la surface externe de la paroi latérale (11) de la pièce. 8. Système de protection selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que des perforations longitudinales (26) réalisées dans la pièce (9) à proximité de la surface interne de la paroi latérale (11) délimitent des languettes longitudinales fragilisées (25) constituant le moyen de blocage et d'amortissement. 9. Système de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de freinage est mécanique. 10. Système de protection selon la revendication 4, caractérisé en ce que la surface interne de la paroi latérale (111) de la pièce (109) présente un épaulement externe (140) destiné à bloquer le moyen de coulissement (110) à la fin de son déplacement, l'épaisseur de la paroi latérale (111) étant croissante entre la première extrémité de ladite paroi latérale et l'épaulement externe (140). 11. Système de protection selon l'une quelconque des revendications 2 à 10, caractérisé en ce que la pièce (9, 109) est en matière plastique. 12. Système de protection selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le chargement pyrotechnique (7, 107) génère une quantité de gaz de combustion décroissante par unité de temps. 13. Générateur (1,101) de gaz utilisé en sécurité automobile et apte à provoquer le déplacement d'un moyen de coulissement (10,110) qui présente une première extrémité logée dans le générateur et une seconde extrémité située à l'extérieur dudit générateur, caractérisé en ce que, i) le générateur de gaz contient un chargement pyrotechnique (7,107) auquel est associé un dispositif d'allumage (8, 108), ii) un dispositif de freinage est apte, au cours du déplacement du moyen de coulissement, à provoquer la diminution progressive de la vitesse de déplacement dudit moyen de coulissement, iii) le générateur de gaz contient un moyen de blocage et d'amortissement destiné à bloquer le moyen de coulissement à la fin de son déplacement puis à absorber l'énergie induite par le déplacement du moyen de coulissement dans le sens opposé.