Brevet FR2806051A1 — publié le 20010914

La présente invention se rapporte au domaine de la sécurité automobile et concerne plus particulièrement un ensemble de protection destiné à déployer un coussin de protection servant à bloquer les membres inférieurs d'un occupant d'un véhicule automobile lors d'un accident. 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'année 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 ensembles 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 de protection gonflable. Ces différents ensembles de protection peuvent être classés schématiquement en trois catégories. La première catégorie comprend les ensembles de protection faisant appel à un générateur de gaz monté fixement dans la partie basse du tableau de bord et destiné à gonfler un coussin de protection prévu pour venir directement au contact des membres inférieurs de l'occupant. Mais, ces coussins de protection, qui sont situés a proximité d'éléments plastiques ou métalliques, peuvent être endommagés par ces derniers au cours d'une collision. De tels ensembles sont par exemple décrits dans la demande de brevet DE 39 34588 et dans le brevet US 5,458,366. La deuxième catégorie comprend les ensembles de protection qui renferment un générateur de gaz destiné à gonfler un coussin de protection permettant lui-même d'actionner une plaque prévue pour venir au contact des membres inférieurs de l'occupant. Mais, ces ensembles, qui sont par exemple décrits dans les demandes de brevet EP 0 684 164 et EP 0 820 905, présentent globalement des coûts de fabrication et des encombrements trop élevés. La troisième catégorie contient les ensembles de protection qui ne font intervenir aucun coussin de protection gonflable. Les brevets US 5,409,260 et US 4,951,963 par exemple divulguent des ensembles 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 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 extrêmement brutale et la plaque est alors susceptible de blesser les membres inférieurs de l'occupant si ces derniers percutent ladite plaque avant qu'elle ne soit totalement déployée. L'homme du métier est donc toujours à la recherche d'un ensemble de protection des membres inférieurs d'un occupant permettant de pallier les différents problèmes précédemment évoqués. 1 L'invention a pour but de répondre à cette attente et concerne un ensemble de protection des membres inférieurs d'un occupant d'un véhicule automobile comprenant un dispositif actionneur solidaire du véhicule et apte à provoquer le déplacement d'un moyen de coulissement qui est relié à un système de protection destiné à passer d'une position effacée de stockage à une position de protection, caractérisé en ce que, i) le dispositif actionneur contient un ensemble pyrotechnique comprenant un chargement pyrotechnique auquel est associé un dispositif d'allumage, ii) le système de protection comprend un coussin de protection amortissant monté sur un arbre qui est solidaire du véhicule, iii) ce coussin de protection est mobile en rotation sous l'effet du déplacement du moyen de coulissement de manière à accompagner, dans la zone de contact prévue entre les membres inférieurs de l'occupant et ledit coussin de protection, le mouvement desdits membres inférieurs. Ainsi, cet ensemble de protection, qui est apte à assurer le déploiement total du coussin de protection dans une période de temps de l'ordre de 10 millisecondes, permet de réduire grandement le risque de blessure des membres inférieurs lorsque, compte tenu du positionnement particulier de l'occupant sur son siège lors de la collision, l'impact a lieu dans les instants précédant le déploiement total du coussin de protection. En effet, celui-ci est aiiimé à ce moment-là, non pas d'un mouvement opposé à celui poursuivi par les membres inférieurs, mais d'un mouvement qui accompagne celui desdits membres inférieurs. Dans tous les cas, le coussin de protection a pour effet d'absorber une partie de l'énergie induite par l'impact. Il est à noter qu'un ensemble de protection selon l'invention peut comporter un arbre qui est mobile en rotation sous l'effet du déplacement du moyen de coulissement et auquel est rattaché fixement un coussin de protection. Mais, une variante possible de réalisation peut consister dans l'emploi d'un arbre qui est fixe en permanence et sur lequel est monté un coussin de protection mobile en rotation autour de cet arbre sous l'effet du déplacement du moyen de coulissement. Les autres différences de structure à apporter à l'ensemble de protection pour tenir compte de cette variante ne seront pas systématiquement décrites par la suite. Avantageusement, le dispositif actionneur est constitué à partir d'un vérin pyrotechnique linéaire de traction et le moyen de coulissement présente, d'une part, une première extrémité reliée à une pièce mobile logée dans ledit vérin, et d'autre part, une seconde extrémité reliée à l'arbre. Dans la variante précédemment évoquée, la seconde extrémité du moyen de coulissement serait alors reliée au coussin de protection. Compte tenu de l'augmentation constante du nombre de protections à bord d'un véhicule, un autre objet de l'invention est de proposer un ensemble de protection de taille réduite. Pour cela, le moyen de coulissement est avantageusement rattaché à un élément mobile en rotation qui est relié à l'arbre, cet élément mobile étant de préférence constitué par une biellette. Ainsi, grâce à cet élément mobile, le déplacement du moyen de coulissement se traduit au niveau de l'arbre et donc du coussin de protection par une mise en rotation de grande amplitude qui fait passer ce dernier d'une position de stockage très effacée à une position de protection maximale, cette rotation étant avantageusement supérieure à 90 degres. Selon une première variante préférée de réalisation de l'invention, le moyen de coulissement est constitué par une tige rigide et le dispositif actionneur est apte à osciller autour d'un axe de rotation. Selon une seconde variante préférée de réalisation de l'invention, le moyen de coulissement est constitué par un câble souple. Avantageusement, le dispositif actionneur est situé dans un plan perpendiculaire à l'arbre. Un ensemble de protection selon l'invention peut également comprendre un dispositif de freinage qui est apte à provoquer la diminution rapide de la vitesse du coussin de protection en fin de fonctionnement. Ce dispositif permet alors de réduire grandement la probabilité pour le coussin de protection de rebondir en fin de fonctionnement. Ce dispositif de freinage peut être par exemple réalisé à l'aide d'une première pièce métallique qui est rattachée au dispositif actionneur et qui sert de butée à une seconde pièce métallique montée sur le moyen de coulissement. La première pièce métallique est de préférence en forme de cloche et la seconde pièce métallique est de préférence constituée par un écrou solidarisé sur le moyen de coulissement. Un ensemble selon l'invention peut aussi renfermer un dispositif de blocage destiné à bloquer le coussin de protection lorsqu'il est totalement déployé. Un exemple de réalisation de ce dispositif de blocage sera développé plus loin dans la présente demande de brevet. Ce dispositif peut d'ailleurs avoir pour effet de compléter l'action du dispositif de freinage. Préférentiellement, le coussin de protection est réalisé sous la forme d'un corps présentant deux extrémités, chacune d'elles étant fixée à l'arbre au moyen d'une patte de fixation. Un ensemble de protection selon l'invention, outre le fait qu'il permet de réduire très fortement le risque de blessure lors de l'impact et qu'il n'occupe qu'un volume réduit, présente l'avantage de ne comporter qu'un faible nombre de pièces mécaniques faciles à assembler, ce qui confère donc à cet ensemble de faibles coûts de fabrication. La présente invention se rapporte également à un vérin pyrotechnique linéaire de traction caractérisé en ce qu'il comprend : i) un corps dans lequel peut coulisser, en fonctionnement, une pièce mobile à laquelle est rattachée une tige, ii) un dispositif de freinage qui est apte à provoquer la diminution rapide de la vitesse de déplacement de la pièce mobile en fin de fonctionnement, iii) un dispositif de blocage destiné à bloquer la pièce mobile en fin fonctionnement. Selon une première caractéristique de l'invention, ladite tige peut consister en une tige rigide ou en un câble souple. Avantageusement, le dispositif de freinage est réalisé à l'aide d'une première pièce métallique qui est rattachée au corps et qui sert de butée à une seconde pièce métallique montée sur la tige. La première pièce métallique est préférentiellement réalisée sous la forme d'une cloche et la seconde pièce métallique peut être constituée par un écrou. Dans un tel exemple de réalisation, la cloche étant amenée à se déformer sous l'impact de l'écrou, il est alors possible de configurer ladite cloche et ledit écrou de façon à ce que l'écrou soit maintenu prisonnier de la cloche déformée. Il en découle alors que dans un tel cas, la cloche et l'écrou sont constitutifs à la fois du dispositif de freinage et du dispositif de blocage. Par ailleurs, le dispositif de blocage peut par exemple être réalisé à l'aide de languettes élastiques portées par la paroi latérale du corps, lesdites languettes élastiques étant destinées à se refermer, en fin de fonctionnement, sur une gorge portée par la pièce mobile. Ce vérin pyrotechnique linéaire de traction présente donc l'avantage, d'une part, de posséder une pièce mobile dont la vitesse de déplacement est fortement réduite en fin de course, et d'autre part, d'éviter tout mouvement en sens inverse de ladite pièce mobile en fin de fonctionnement. on décrit ci-après aux f igures 1 à 4 un exemple de réalisation de l'invention. La figure 1 est une vue longitudinale d'un exemple de réalisation d'un ensemble de protection avec omission du coussin de protection, la tige étant, dans cet exemple, fixée dans une pièce mobile elle-même rattachée à la biellette. La figure 2 est une vue longitudinale de l'ensemble de protection représenté à la f igure 1 muni du coussin de protection et avant fonctionnement, une première modification consistant dans le fait que la tige est fixée directement sur la biellette et une seconde modification consistant dans le fait que le dispositif de freinage a été omis. La figure 3 est une vue longitudinale de l'ensemble de protection représenté à la figure 2 au cours du fonctionnement. La figure 4 est une vue longitudinale de l'ensemble de protection représenté à la figure 2 en fin de fonctionnement. En se référant aux f igures 1 à 4 de la présente demande de brevet, on observe qu'un exemple de réalisation d'un ensemble de protection 1 selon l'invention est constitué à l'aide d'un vérin 2 pyrotechnique linéaire de traction qui est relié, par l'entremise d'une tige 3 rigide, à une biellette 4 elle- même montée sur un arbre 5 auquel est associé un coussin de protection 6 en mousse polyuréthanne. Le vérin 2 porte un axe de rotation 27 auquel est rattaché un élément de liaison 28 qui est fixé dans une traverse métallique 26 solidaire du véhicule. De même, l'arbre 5 est rattaché à ladite traverse métallique 26 au moyen d'une ossature métallique 29. En se référant plus particulièrement à la figure 1, on observe que le vérin 2 est constitué à partir d'une pièce métallique 7 qui présente, d'une part, une ouverture radiale 8 dans laquelle est inséré un ensemble pyrotechnique 9 comprenant un chargement pyrotechnique auquel est associé un dispositif d'allumage, et d'autre part, une première extrémité élargie 10 ouverte et une seconde extrémité ouverte portant en retrait un épaulement externe 11. Un tube 12 métallique, muni d'une paroi latérale 18, de deux extrémités ouvertes et contenant au niveau de sa première extrémité ouverte un piston 13 réalisé sous la forme d'un corps métallique cylindrique possédant un diamètre légèrement inférieur à celui du tube 12, est inséré partiellement puis fixé dans la seconde extrémité ouverte de la pièce métallique 7 de manière à venir en butée contre l'épaulement externe 11. Plus précisément, le piston 13 est doté, d'une part, d'un canal central dans lequel est fixée une première extrémité 14 de la tige 3, et d'autre part, d'un joint annulaire 15 ainsi que d'une gorge annulaire 16. A proximité de sa seconde extrémité ouverte, le tube 12 présente par ailleurs des languettes élastiques 17 convergentes qui sont découpées dans la paroi latérale 18. En retrait de sa première extrémité élargie 10, la pièce métallique 7 porte un épaulement interne 19 qui est traversé par la tige 3, ledit épaulement interne 19 et ladite tige 3 possédant un diamètre quasiment identique. Un joint annulaire non représenté est f ixé contre 1 1 épaulement interne 19 et à 1 1 intérieur de la pièce métallique 7 de manière à rendre initialement étanche une chambre de combustion 21 délimitée par ladite pièce métallique 7, le piston 13 et ledit épaulement interne 19. Un élément métallique 20 ayant la forme d'une cloche et présentant, d'une part, une première extrémité munie d'un diamètre voisin de celui de l'extrémité élargie 10 de la pièce métallique 7, et d'autre part, une seconde extrémité de diamètre restreint, est fixée par soudure, au niveau de sa première extrémité, sur ladite extrémité élargie 10. Un écrou 22 de diamètre supérieur à celui présenté par la seconde extrémité de l'élément métallique 20 est soudé sur la tige 3 et cette dernière se termine par une seconde extrémité 30 vissée dans une pièce mobile 23 qui porte un filetage interne. Cette pièce mobile 23 est montée sur un axe de rotation 24 lui-même solidaire de la biellette 4 qui est montée sur l'arbre 5. En se reportant plus spécialement aux figures 2 à 4, on observe que le coussin de protection 6 a une forme allongée et présente deux extrémités qui sont chacune rattachées audit arbre 5 au moyen d'une patte de fixation 25. Initialement, le vérin 2 et l'axe de rotation 24 sont situés dans un plan incliné d'environ cinq degrés par rapport au plan horizontal et sont, dans ce plan incliné, perpendiculaires l'un à l'autre. Lors d'une collision nécessitant le déploiement du coussin de protection 6 afin de protéger efficacement les membres inférieurs 31 de l'occupant du véhicule, le fonctionnement de l'ensemble de protection 1 est le suivant. Un ordre de déclenchement est transmis à l'ensemble pyrotechnique 9 et provoque l'initiation en combustion du chargement pyrotechnique. celui-ci génère alors des gaz de combustion dans la chambre de combustion 21 qui obligent le piston 13 à se déplacer le long de la paroi latérale 18 du tube 12. La pièce mobile 23 est ainsi amenée à tourner autour de son axe de rotation 24 sous l'effet du déplacement du piston 13 et de la tige 3. Cette pièce mobile 23 entraîne avec elle la biellette 4 qui elle-même provoque la mise en rotation de l'arbre 5 et donc du coussin de protection 6 qui lui est rattaché. Comme on peut le voir plus particulièrement sur la figure 3, les mises en rotation de la pièce mobile 23 et de la biellette 4 sont rendues possibles grâce au mouvement oscillatoire du vérin 2 autour de son axe de rotation 27. Comme on peut le déduire des f igures 3 et 4, le coussin de protection 6 est animé d'un mouvement ascensionnel qui accompagne le mouvement des membres inférieurs 31 de l'occupant dès l'instant où il pénètre dans l'habitacle du véhicule. Il en découle donc que même si les membres inférieurs 31 sont amenés à rencontrer le coussin de protection 6 avant son déploiement maximal, cet impact ne sera pas source de blessure comme cela pourrait être le cas si lesdits membres inférieurs 31 et ledit coussin de protection 6 possédaient à ce moment-là des mouvements opposés. En fin de fonctionnement, l'écrou 22 vient percuter la seconde extrémité de diamètre restreint de l'élément métallique 20 qui se déforme sous l'impact, ce qui a pour effet de provoquer la diminution rapide de la vitesse du coussin de protection 6 dans les instants précédant son déploiement maximal. Parallèlement à cela et en fin de fonctionnement, les languettes élastiques 17 convergentes se referment sur la gorge annulaire 16 du piston 13 et permettent de maintenir fixement ce dernier dans cette position. En fonctionnement normal, ce n'est alors qu'à ce moment que les membres inférieurs 31 viennent percuter le coussin de protection 6 qui a pour effet d'absorber une partie de l'énergie induite par l'impact. geyendicmtinnq 1. Ensemble de protection (1) des membres inférieurs (31) d'un occupant d'un véhicule automobile comprenant un dispositif actionneur (2) solidaire du véhicule et apte à provoquer le déplacement d'un moyen de coulissement (3) qui est relié à un système de protection destiné à passer d'une position effacée de stockage à une position de protection, caractérisé en ce que., i) le dispositif actionneur contient un ensemble pyrotechnique (9) comprenant un chargement pyrotechnique auquel est associé un dispositif d'allumage, ii) le système de protection comprend un coussin de protection (6) amortissant monté sur un arbre (5) qui est solidaire du véhicule, iii) ce coussin de protection est mobile en rotation sous l'effet du déplacement du moyen de coulissement de manière à accompagner, dans la zone de contact prévue entre les membres inférieurs de l'occupant et ledit coussin de protection, le mouvement desdits membres inférieurs. 2. Ensemble de protection (1) selon la revendication 1,caractérisé en ce que, i) le dispositif actionneur (2) est constitué à partir d'un vérin pyrotechnique linéaire de traction, ii) le moyen de coulissement (3) présente une première extrémité reliée à une pièce mobile (13) logée dans ledit vérin et une seconde extrémité reliée à l'arbre (5) . 3. Ensemble de protection (1) selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le moyen de coulissement (3) est rattaché à un élément mobile (4) en rotation qui est relié à l'arbre (5). 4. Ensemble de protection (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément mobile (4) est constitué par une biellette. 5. Ensemble de protection (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le moyen de coulissement (3) est constitué par un câble souple. 6. Ensemble de protection (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, i) le moyen de coulissement (3) est constitué par une tige rigide, ii) le dispositif actionneur (2) est apte à osciller autour d'un axe de rotation (27). 7. Ensemble de protection (1) selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif actionneur (2) est situé dans un plan perpendiculaire à l'arbre (5). 8. Ensemble de protection (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il contient un dispositif de freinage (20, 22) qui est apte à provoquer la diminution rapide de la vitesse du coussin de protection (6) en fin de fonctionnement. 9. Ensemble de protection (1) selon la revendication 8, caractérisé en ce que le dispositif de freinage (20, 22) est réalisé à l'aide d'une première pièce métallique qui est rattachée au dispositif actionneur (2) et qui sert de butée à une seconde pièce métallique montée sur le moyen de coulissement (3). 10. Ensemble de protection (1) selon la revendication 9, caractérisé en ce que la première pièce métallique (20) est en forme de cloche et en ce que la seconde pièce métallique (22) est constituée par un écrou solidarisé au moyen de coulissement (3). Il. Ensemble de protection (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il contient un dispositif de blocage (16, 17) destiné à bloquer le coussin de protection (6) lorsqu'il est totalement déployé. 12. Ensemble de protection (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que, i) la pièce mobile (13) est constituée par un piston qui peut coulisser à l'intérieur d'une chambre de combustion (21) sous l'action des gaz libérés par la combustion du chargement pyrotechnique, ii) le piston est dotée d'une gorge (16), la chambre de combustion présente un paroi latérale (18) portant des languettes élastiques (17) destinées à se refermer sur ladite gorge en fin de déplacement du piston. 13. Ensemble de protection (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le coussin de protection (6) est réalisé sous la forme d'un corps présentant deux extrémités, chacune d'elles étant fixée à l'arbre (5) au moyen d'une patte de fixation (25). 14. Dispositif actionneur (2) destiné à être intégré dans un ensemble de protection (1) tel que revendiqué à la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif actionneur est réalisé à l'aide d'un vérin pyrotechnique linéaire de traction qui comprend : i) un corps (12) dans lequel peut coulisser, en fonctionnement, une pièce mobile (13) à laquelle est rattachée une tige (3), ii) un dispositif de freinage (20,22) qui est apte à provoquer la diminution rapide de la vitesse de déplacement de la pièce mobile en fin de fonctionnement, iii) un dispositif de blocage (16,17) destiné à bloquer la pièce mobile en fin de fonctionnement. 15. Dispositif actionneur (2) selon la revendication 14, caractérisé en ce que le dispositif de freinage (20,22) est réalisé à l'aide d'une première pièce métallique qui est rattachée au corps (12) et qui sert de butée à une seconde pièce métallique montée sur la tige (3). 16. Dispositif actionneur (2) selon la revendication 15, caractérisé en ce que la première pièce métallique (20) est en forme de cloche et en ce que la seconde pièce métallique (22) est constituée par un écrou. 17. Dispositif actionneur (2) selon la revendication 14, caractérisé en ce que le corps (12) présente une paroi latérale (18) comportant des languettes élastiques (17) destinées à se refermer sur une gorge (16) portée par la pièce mobile (13) en fin de fonctionnement.