Brevet FR2809363A1 — publié le 20011130

DISPOSITIF ABSORPTION DE CHOCS POUR VEHICULE AUTOMOBILE présente invention se rapporte domaine des dispositifs d'absorption de choc à coussin gonflable de sécurité pour la protection des occupants des véhicules automobiles, en cas d'accident. présente invention se rappor plus particulièrement à un dispositif d'absorption de choc pour la protes on d'au moins un occupant d'un véhicule automobile, du type constitué par au moins coussin gonflable sécurité raccordé à un système de génération de gaz comportant une charge explosible formée moins par un composé pyrotechnique et une source d'oxydant. 'art antérieur connaît essentiellement trois types de dispositifs d'absorption de choc pour la protection occupants des véhicules automobiles les générateurs de gaz par combustion pure d'un composé pyrotechnique ; les générateurs de gaz par combustion d'un composé pyrotechnique pour le chauffage d'un gaz neutre, encore appelés générateurs hybrides ; et - les générateurs de gaz par combustion d'un composé pyrotechnique en présence d'oxydant, encore appelés générateurs hybrides réactifs, tel que celui décrit dans la demande de brevet européen EP 673 809 A1. inconvénients majeurs des dispositifs de l'art antérieur résident dans le fait que pour les deux premiers, combustion engendre une production de poussières préjudiciable au confort et à la santé du ou des occupants véhicule et pour le troisième que la combustion crée une surpression dans la structure du générateur gaz, qui doit, par conséquent, être renforcé. En outre, pour ce dernier type de générateur de gaz, les caractéristiques des gaz générés (composition, température) ne sont pas constantes lors de la mise en #uvre et ne sont pas optimisées. La présente invention entend remédier inconvénients de l'art antérieur en proposant un générateur hybride réactif à masse et dimensions réduites nécessitant pas de surdimensionnement de structure car ne subissant pas de surpression lors de sa mise en #uvre. Pour ce faire, la présente invention est du type décrit ci-dessus et elle est remarquable, dans son acception la plus large, en ce que ledit système de génération de gaz comporte au moins deux sources de gaz destinées à réagir dans un volume non confiné ou faiblement confiné. Une charge explosible s'entend d'un ensemble d'éléments qui peuvent produire une réaction chimique au cours laquelle des gaz sont produits sous pression dans un laps de temps très court. La présente invention présente essentiellement trois variantes de réalisation. Dans une première variante, ledit composé pyrotechnique est positionné dans un expulseur, ladite source oxydant se présente sous la forme d'un mélange gazeux sous pression positionné dans un réservoir de gaz stockés ledit volume non confiné est constitué par une chambre de postcombustion positionnée, de préférence, entre ledit expulseur et ledit réservoir de gaz stockés. Dans une deuxième variante, ladite source d'oxydant ne se présente pas sous la forme d'un mélange gazeux sous pression, mais sous la forme d'un compose solide. Dans une troisième variante, ledit compose pyrotechnique et ladite source d'oxydant se présentent chacun sous la forme d'un bi-composant positionné dans au moins un tube de réaction et ledit volume non confiné est constitué par ledit tube de réaction. Avantageusement, toutes les variantes du générateur de gaz permettent de maîtriser parfaitement la composition chimique et la température des gaz ainsi que leur cinétique d'expulsion hors du système de génération de pour le gonflement du coussin gonflable de sécurité. De plus, dans toutes les variantes, la combustion de la charge explosible étant réalisée sous faible confinement, les générateurs de ne sont pas ou propulsifs et les effets d'une surpression dans la structure du générateur de gaz selon l'invention sont donc beaucoup moins dangereux que les effets d'une telle surpression dans les générateurs de gaz de 'art antérieur. Avantageusement également, lors de la mise en #uvre des variantes du générateur de gaz selon l'invention, quantités de particules solides sont nulles ou très fortement réduites par rapport aux quantités de particules solides émises lors de la mise en #uvre des générateurs de gaz de l'art antérieur, et les quantités de matériaux pyrotechniques sont limitées au strict besoin fonctionnel, afin de gonfler le coussin gonflable avec la stricte quantité de gaz nécessaire et à la température prédéfinie. Avantageusement, toutes les variantes permettent d'utiliser, dans l'expulseur ou le tube de réaction, des matériaux énergétiques du type poudres balistiques constituées de nitrocellulose ou de liants énergétiques chargés en explosifs secondaires (Lova). La caractéristique de ces matériaux est de fournir des gaz susceptibles de faire l'objet d'une postcombustion. Ces matériaux sont peu onéreux, largement disponibles industriellement et ne présentent que des risques réduits pour l'environnement même après la fin de vie du générateur gaz. Avantageusement également, la deuxième variante et la troisième variante permettent d'utiliser comme source d'oxydant principale, du nitrate d'ammonium sous forme solide qui présente l'avantage d'être facile à mettre en #uvre dans une structure non ou faiblement confiné. Un avantage important de la troisième variante de l'invention de permettre de placer le générateur de gaz à l'intérieur du coussin gonflable de sécurité. Cet avantage trouve applications dans la réalisation des coussins gonflable thorax et rideau. De sa souplesse, il peut également être imaginé que la troisième variante de l'invention soit positionnée sur éléments particuliers, comme par exemple, sur une ceinture de sécurité. La sente invention propose en outre d'utiliser dans générateur de gaz de la troisième variante, un bi-composant formé par du propergol et du nitrate d'ammonium. On comprendra mieux l'invention à l'aide de la description, faite ci-après à titre purement explicatif, d'un mode de réalisation de l'invention, en référence aux figures annexées - figure 1 illustre une vue en coupe longitudinale première variante du dispositif selon l'invention ; - figure 2 illustre une vue en coupe longitudinale de la deuxième variante du dispositif selon l'invention ; - la figure 3 illustre une vue en coupe longitudinale la troisième variante du dispositif selon l'invention ; - figure 4 illustre une vue en coupe transversale de la troisième variante du dispositif selon l'invention ; et - les figures 5 à 7 illustrent des vues en coupe transversale de bi-composants monolithes hétérogenes pour mise en oeuvre de la troisième variante. Le dispositif (1) selon l'invention est un dispositif d'absorption de choc pour la protection au moins un occupant d'un véhicule automobile, du type constitué par au moins un coussin gonflable de sécurité 2) raccordé à un système de génération de gaz (3) comportant une charge explosible (4) formée au moins par un composé pyrotechnique (5) et une source d'oxydant (6). Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce ledit système de génération de gaz (3) comporte au moins deux sources de gaz destinées à réagir dans un volume confiné (7) ou dans un volume faiblement confine. En effet, lorsque le composé pyrotechnique (5) subit une combustion, il forme des gaz qui sont susceptibles de réagir avec la source d'oxydant (6) soit directement, soit après décomposition de cette dernière. Les gaz émis par ledit composé pyrotechnique (5) pilotent alors la décomposition de la source d'oxydant (6). Ainsi, la température des gaz formés et leur cinétique d'expulsion hors du système de génération de gaz (3 pour le gonflement du coussin gonflable de sécurité (2) est parfaitement maîtrisée pendant toute la durée gonflage. La présente invention permet ainsi de pressuriser rapidement le coussin gonflable de sécurité (2) et le maintenir pressurisé de 0,1 seconde pour une protection au niveau du thorax à plusieurs secondes pour des réalisations de type rideau . Dans une première variante de l'invention, illustrée figure 1, ledit composé pyrotechnique (5) est positionné dans un expulseur (10), ladite source d'oxydant (6) se présente sous la forme d'un mélange gazeux sous pression qui est positionné dans un réservoir de gaz stockés (13) et ledit volume non confiné (7) est constitué par une chambre de postcombustion (16) positionnée entre ledit expulseur (10) et ledit réservoir gaz stockes (13). Dans cette variante, l'expulseur (10) comprend un initiateur (24), éventuellement muni d'une charge renforcatrice (25), au moins une chambre de stockage (11) à l'intérieur de laquelle peut être positionné ledit composé pyrotechnique (5) et au moins un orifice de sortie type tuyère (12). Cet orifice de sortie est bien sûr maintenu fermé par exemple à l'aide d'un opercule, jusqu'à mise en oeuvre du dispositif (1) lors d'un choc. Dans cette variante également, ledit réservoir de stockés (13) comporte au moins un orifice (14) fermé hermétiquement à l'aide d'un moyen de fermeture (15) ledit réservoir de gaz stockés (13) étant destiné, lors de la rupture dudit moyen de fermeture (15), à permettre la libération des gaz stockés. Ces gaz vont alors réaliser la postcombustion du composé pyrotechnique (5) et participer au gonflement dudit coussin gonflable de sécurité La rupture dudit moyen de fermeture (15) est obtenue soit sous l'effet de la chaleur des gaz de l'expulseur, soit sous l'effet mécanique d'un percuteur projeté par ces gaz chauds. Ledit réservoir de gaz stockés (13) comporte, à l'intérieur, une membrane (26) mobile, ayant un orifice dont le diamètre est inférieur à celui de l'orifice (14), afin de maintenir une pression interne suffisante à l'intérieur du réservoir après le début de la libération gaz et favoriser ainsi l'évacuation rapide des gaz stockés par son déplacement. Ladite chambre de postcombustion (16) est en communication d'une part avec au moins ladite tuyère (12) dudit expulseur (10) et d'autre part avec ledit orifice (14) du réservoir de gaz stockés (13) et comporte moyens d'évacuation (17) des gaz stockes en communication avec ledit coussin gonflable de sécurité (2). Lesdits moyens d'évacuation (17) sont de férence constitués par une grille d'évacuation comportant une pluralité d'évidements. Dans une deuxième variante, illustrée figure 2, ladite source d'oxydant (6) ne se présente pas sous la forme d'un mélange gazeux sous pression, mais sous forme composé solide. L'expulseur (10) est du même type que celui de première variante. Dans le générateur hybride réactif lustré figure 2, la chambre de postcombustion (16) est positionnée entre l'expulseur (10) et la chambre contenant source d'oxydant (6), mais il est aussi possible de réaliser le générateur de gaz de telle sorte que les gaz issus de l'expulseur (10) traversent la chambre contenant source d'oxydant (6) et que la chambre de post combustion soit positionnée après la chambre contenant la source d'oxydant (6). Dans les deux premières variantes, ledit expulseur (10) peut comporter deux chambres de s ckage (11) comportant chacune un composé pyrotechnique (5) dont la mise en oeuvre est commandée séparément. En outre, ledit volume non confiné (7) peut être réalisé en deux parties, séparées par une grille de séparation (18) comportant une pluralité d'évidements (19), afin de réaliser une zone à forte turbulence T à proximité de l'orifice (14) de l'expulseur (10) et une zone de stabilisation S à proximité des moyens d'évacuation (17) de ladite chambre de postcombustion (16). Ainsi, le temps pendant lequel le coussin gonflable de sécurité (2) reste gonflé peut être parfaitement maîtrisé. Dans une troisième variante, illustrée figure 3, ledit composé pyrotechnique (5) et ladite source d'oxydant ( formant ladite charge explosible (4) sont positionnés dans au moins un tube de réaction (20) cylindrique ledit volume non confiné (7) ou faiblement confiné est constitué par ledit tube de réaction (20). tube de réaction (20) est du type haute pression dont la souplesse et la tenue mécanique assurent une ouverture après la combustion du composé pyrotechnique (5). 'ouverture du tube de réaction (20) est de préférence programmée par des amorces de ruptures (21). tube de réaction (20) est de préférence positionné dans ledit coussin gonflable de sécurité (2). L initiateur (24),peut éventuellement être muni d'une charge renforcatrice (25). tube de réaction (20) peut être positionne dans un tube secondaire de réaction (22), poreux, au moins partiellement résistant à la réaction, comme illustre figure 4. Lors de la mise en #uvre, l'augmentation pression ouvre le tube de réaction à partir de ses amorces de rupture le tube secondaire de réaction permet néanmoins de maintenir une pression modérée. tube de réaction (20) peut en outre comporter une chambre de stabilisation (23) cylindrique réalisée, par exemple avec un autre tube ou un sac en tissus. Cette troisième variante permet, tout comme première variante et la deuxième variante, de maîtriser parfaitement le temps pendant lequel le coussin gonflable de sécurité (2) reste gonflé. Cette troisième variante permet en outre réaliser un dispositif de protection présentant une forme essentiellement longiligne et qui peut être placé, exemple, au-dessus d'une portière. Dans la deuxième et la troisième variante ladite source d'oxydant (6) solide est de préférence constituée principalement par du nitrate d'ammonium. Ledit composé pyrotechnique (5) et ladi source oxydant (6) solide peuvent former une charge explosible (4) monolithe homogène ou hétérogène. Lorsque ledit composé pyrotechnique (5) et ladite source d'oxydant (6) solide forment une charge explosible (4) monolithe hétérogène, ledit composé pyrotechnique (5) se présente alors en vrac ou sous la forme d moins une feuille (8), plate ou enroulée, ou d'au moins un brin (9) et ladite source d'oxydant (6) solide présente alors en vrac ou sous la forme d'au moins une feuille, plate ou enroulée, ou d'au moins un brin. La figure 4 illustre une pluralité de brins (9) de composé pyrotechnique (5) positionnée à l'intérieur d'une source d'oxydant (6), en vrac. Ledit composé pyrotechnique (5) peut être positionné au moins partiellement en périphérie de ladite source d'oxydant (6) solide, comme illustré figure 5, afin de créer un premier effet de pressurisation du coussin gonflable de sécurité et un deuxième effet de maintien de la pression dans le coussin gonflable. Lorsque ledit composé pyrotechnique (5) est réalisé sous forme d'au moins une feuille (8) et ladite source d'oxydant (6) se présente vrac, le bi-composant constitue par le composé pyrotechnique (5) et la source d'oxydant (6) peut alors se présenter sous la forme sandwich plat, comme illustré figure 6 ou d'un sandwich enroulé, comme illustré figure 7. Ledit composé pyrotechnique (5) peut également être réalisé sous forme d'une pluralité de brins présentant des diametres différents. Pour plus de clarté, le tube secondaire réaction (22) et la chambre de stabilisation (23) ne sont pas représentés sur les figures 3 et 5 à 7. Dans une version préférée de l'invention, ledit composé pyrotechnique (5) est constitué par au moins un propergol et ladite source d'oxydant (6) est constituée essentiellement par du nitrate d'ammonium. Ainsi, par sa combustion très rapide, le propergol fournit l'énergie nécessaire à la décomposition du nitrate d'ammonium et cette décomposition va fournir la quantité d'oxydant nécessaire à l'oxydation du monoxyde de carbone issu de la combustion du propergol. En outre, pour favoriser la décomposition nitrate d'ammonium, certains additifs peuvent être ajoutés tels que des oxydants minéraux, comme par exemple des nitrates alcalins ou alcalino-terreux, des composés organiques comme par exemple la nitrocellulose. Ces additifs peuvent également contribuer à la tenue mécanique du nitrate d'ammonium pendant sa durée de vie. Pour une meilleure compréhension de l'invention, plusieurs exemples de réalisation d'une charge explosible (4) sont donnés ci-après en utilisant comme composé pyrotechnique (5) un propergol du typ nitrocellulose Un gramme de propergol délivre sensiblement litre de gaz dont 50 % de monoxyde de carbone C0, toxique qu' convient d'oxyder. Dans la première variante ou dans la deuxième variante de l'invention, si la source d'oxydant (6) est gaz stocké, 1 litre de gaz stockés peut contenir 0,2 litre d'oxygène Oz qui peut oxyder 0,4 litre de CO en C02. Dans ce cas, le ratio à considérer doit être superieur à 1,2 litre de gaz stockés par gramme propergol. Dans la deuxième variante ou dans la troisième variante de l'invention, si la source d'oxydant (6) est nitrate d'ammonium, 80 grammes de nitrate d'ammonium produisent 1 mole d'eau H20 et une demie mole d'oxygène O2. Dans ce cas, le ratio à considérer doit être superieur à 2 grammes de nitrate d'ammonium par gramme propergol. Pour illustrer le gain de place et de poids susceptibles d'être obtenus avec un dispositif selon l'invention, les trois points ci-dessous présentent deux exemples de dimensionnement pour la première variante et exemple de dimensionnement pour la deuxième variante 1/- 1ere variante : la source d'oxydant se présente sous la forme d'un mélange gazeux sous pression, pour la réalisation d'un dispositif de protection d'un passager. Le volume gazeux du mélange de gaz est de l'ordre de 25 litres dans les conditions normales de pression et de température ; Le volume du réservoir de gaz stockés est de l'ordre 83 cm' et la pression interne est de l'ordre de 300 bars. 11 grammes propergol sont introduits dans l'expulseur. La chambre postcombustion présente un diamètre de l'ordre de millimètres et une longueur de l'ordre de 30 millimètres. Pour une performance de 100 litres de gaz générés, le diamètre générateur est inférieur à 40 mm, sa longueur est inférieure à 200 mm et sa masse totale est inférieure à 900 g. 2/- 1ere variante : la source d'oxydant se présente sous la forme un mélange gazeux sous pression, pour la réalisation un dispositif de protection sous forme de rideau. Le volume gazeux du mélange de gaz est de l'ordre de 15 litres dans les conditions normales de pression et de température ; Le volume du réservoir de gaz stockés est de l'ordre 50 cm3 et la pression interne est de l'ordre de 300 bars. 3 grammes propergol sont introduits dans l'expulseur. La chambre de postcombustion présente un diamètre de l'ordre de 25 millimètres et une longueur de l'ordre de 22 millimètres. Pour une performance de 22 litres de gaz générés, le diamètre du générateur de gaz est inférieur à 25 mm, sa longueur est inférieure à 200 mm et sa masse totale est inférieure à 800 g. 3/- 2e variante : la source d'oxydant se présente sous la forme d'un composé solide, pour la réalisation d'un dispositif de protection d'un passager. L'expulseur comporte 10 grammes de propergol et 36 grammes de nitrate d'ammonium sont prévus. La chambre de t-combustion présente un diamètre de l'ordre de 40 millimètres et une longueur de l'ordre de 30 millimètres. Pour une performance de 100 litres de gaz générés, le diamètre du génerateur est inférieur à 40 mm, sa longueur est inférieure ' 150 mm et sa masse totale est inférieure à 600 g. REVENDICATIONS 1. Dispositif (1) d'absorption de choc pour la protection d' moins un occupant d'un véhicule automobile, du type constitué par au moins un coussin gonflable de sécurité (2) raccordé à un système de génération de gaz (3) comportant charge explosible (4) formée au moins par un composé pyrotechnique (5) et une source d'oxydant (6), caractérise en ce que ledit système de génération de gaz (3) comporte au moins deux sources de gaz destinées à réagir dans un volume non confiné (7) faiblement confiné. 2. Dispositif (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite source d'oxydant (6) se présente sous la forme d'un mélange gazeux sous pression ou d'un composé solide. 3. Dispositif (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que les gaz émis par ledit composé pyrotechnique (5) pilotent la décomposition la source d'oxydant (6) solide. 4. Dispositif (1) selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce que ledit composé pyrotechnique (5) et ladite source d'oxydant (6) solide forment une charge explosible (4) monolithe homogène. 5. Dispositif (1) selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce que ledit composé pyrotechnique (5) et ladite source d'oxydant (6) solide forment une charge explosible (4) monolithe hétérogène et en ce que ledit composé pyrotechnique (5) se présente en vrac ou sous la forme d'au moins une feuille , plate ou enroulée, ou d'au moins un brin (9) et ladite source d'oxydant (6) solide se présente en vrac ou sous la forme d'au moins une feuille, plate ou enroulée, ou au moins un brin. 6. Dispositif (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit composé pyrotechnique (5) est positionné au moins partiellement en périphérie de ladite source oxydant (6) solide. 7. Dispositif (1) selon la revendication 5 ou la revendication 6, caractérisé en ce que ledit composé pyrotechnique (5) est réalisé sous forme d'une pluralité brins présentant des diamètres différents. 8. Dispositif (1) selon l'une quelconque revendications 2 à 7, caractérisé en ce que ladite source d'oxydant (6) solide est constituée principalement par nitrate ammonium. 9. Dispositif (1) selon l'une quelconque revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ledit volume non confiné (7) est réalisé en deux parties, séparées une gri de séparation (18) comportant une pluralité d'évidements (19), afin de réaliser une zone à forte turbulence T et une zone de stabilisation S. 10. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit compose pyrotechnique (5) et ladite source d'oxydant (6) solide sont positionnés dans au moins un tube de réaction (20 cylindrique et en ce que ledit volume non confiné (7) ou faiblement confiné est constitué par ledit tube de réaction (20). 11. Dispositif (1) selon la revendication caractérisé en ce que ledit tube de réaction (20) peut être positionné dans un tube secondaire de réaction (22 poreux, au moins partiellement résistant à la réaction. 12. Dispositif (1) selon la revendication 10 ou la revendication 11, caractérisé en ce que ledit tube réaction (20) comporte une chambre de stabilisation (23). 13. Dispositif (1) selon l'une quelconque revendications 1 à 9, ledit composé pyrotechnique (5) étant positionné dans un expulseur (10), caractérisé en ce ledi expulseur (10) comporte deux chambres de stockage (11) comportant chacune un composé pyrotechnique (5) dont la mise en #uvre commandée séparément. 14. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, ledit réservoir de stockés (13) comportant comporte au moins un orifice (14) fermé hermétiquement à l'aide d'un moyen de fermeture (15), caractérisé en ce que ledit réservoir de stockés (13) comporte, à l'intérieur, une membrane (26) mobile, ayant un orifice dont le diamètre est inférieur à celui de l'orifice (14).