Brevet FR2816567A1 — publié le 20020517

La présente invention concerne les véhicules automobiles et plus particulièrement ceux équipés de dispositifs intérieurs de sécurité destinés à limiter les risques de blessures des conducteurs en cas de choc. Un tel dispositif de sécurité peut être constitué par un module à sac gonflable ou airbag intégré dans une pièce d'équipement du véhicule automobile, en regard du siège du conducteur. Un tel sac gonflable est destiné, en cas de choc, à se déployer à l'intérieur de l'habitacle du véhicule vers son conducteur. L'invention s'applique notamment au cas où le module à sac gonflable est disposé dans le coussin central placé au centre du volant de direction. On rappelle que, de manière connue, le volant et le coussin central font partie de l'ensemble de direction du véhicule, lequel ensemble comprend en outre une colonne de direction qui comporte elle-même un arbre de direction rotatif autour d'un axe longitudinal. Le volant est relié à l'extrémité arrière de l'arbre de direction pour l'entraîner en rotation. Généralement, le coussin central est solidaire du volant et tourne avec lui. Toutefois, on connaît, par exemple du document EP-825 089, des ensembles de direction à coussin central fixe. Le coussin central comprend alors des moyens de montage à l'extrémité arrière de la colonne de direction pour rester fixe en rotation lorsque l'arbre de direction tourne. Le véhicule automobile comprend généralement une unité de commande du fonctionnement du module à sac gonflable qui reçoit en entrée une information de décélaration du véhicule à partir d'un accéléromètre embarqué à bord de celui-ci. Le véhicule automobile comprend également des capteurs de détermination de la position du conducteur dans le véhicule et donc par rapport au coussin central fixe, et éventuellement de détermination d'une information relative à sa morphologie en vue de la commande du fonctionnement du module à sac gonflable. Plus particulièrement, l'unité peut, par exemple, empêcher le déclenchement du module à sac gonflable si le conducteur est trop proche du coussin central, commander le déclenchement et le gonflage du sac avec un débit faible si le conducteur est plus éloigné, ou commander le déclenchement et le gonflage avec un débit important si le conducteur est encore plus éloigné. Généralement, l'unité compare à cette fin les informations reçues des différents capteurs à des valeurs correspondant à un conducteur standard, c'est à dire présentant une morphologie considérée comme standard, et positionné de manière standard par rapport au coussin central. Les capteurs de position utilisés sont classiquement des capteurs permettant de déterminer la position du conducteur par émission d'une onde électromagnétique vers le conducteur et réception d'une onde rétrodiffusée. De tels capteurs sont habituellement disposés dans la planche de bord, dans le pavillon ou dans les montants latéraux de la caisse du véhicule. D'autres capteurs peuvent être placés dans le siège du conducteur. Il peut alors s'agir de capteurs de pression. On constate que les capteurs décrits ci-dessus ne permettent pas de déterminer précisément la position de la tête et du thorax du conducteur du véhicule automobile par rapport au coussin central et que, par conséquent, la commande du fonctionnement du module à sac gonflable n'est pas entièrement satisfaisante. Un but de l'invention est de résoudre ce problème en permettant d'améliorer de manière économique la détermination de la position d'un conducteur et donc d'améliorer la commande du fonctionnement d'un dispositif de sécurité. A cet effet, l'invention a pour objet un coussin central fixe pour un ensemble de direction d'un véhicule automobile, l'ensemble de direction comprenant en outre : - une colonne de direction comportant un arbre de direction s'étendant suivant un axe longitudinal et pouvant tourner autour de cet axe, - un volant de direction relié à l'arrière de l'arbre de direction pour l'entraîner en rotation autour de son axe longitudinal, le coussin central comprenant des moyens de montage à l'extrémité arrière de la colonne de direction pour être disposé au centre du volant et être fixe en rotation lorsque l'arbre de direction tourne, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un capteur de détermination de la position d'un conducteur du véhicule par rapport au coussin central fixe en vue de la commande du fonctionnement d'un dispositif de sécurité destiné à limiter les risques de blessures du conducteur en cas de choc. Selon des modes particuliers de réalisation, le coussin central fixe peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise (s) isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - au moins un capteur est un capteur de détermination d'une information relative à la morphologie du conducteur, - le capteur comprend au moins un moyen de création d'un champ électrique et/ou magnétique dans lequel le conducteur est destiné à être placé en vue de la détection de sa position par rapport au coussin central fixe ou d'une information relative à sa morphologie, - au moins un capteur comprend des moyens d'émission d'une onde vers le conducteur et de réception d'une onde rétrodiffusée par le conducteur, - les ondes sont des ondes optiques, - les ondes sont des ondes acoustiques, - le coussin central fixe comprend le dispositif de sécurité, - le dispositif de sécurité comprend un module à sac gonflable dont le sac gonflable est destiné à se déployer en cas de choc vers le conducteur. L'invention a en outre pour objet un ensemble de direction de véhicule automobile comprenant : - une colonne de direction comportant un arbre de direction s'étendant suivant un axe longitudinal et pouvant tourner autour de cet axe, - un volant de direction relié à l'arrière de l'arbre de direction pour l'entraîner en rotation autour de son axe longitudinal, - un coussin central disposé au centre du volant de direction et monté à l'arrière de la colonne de direction par l'intermédiaire de moyens de montage pour être fixe en rotation lorsque l'arbre de direction tourne, caractérisé en ce que le coussin central est un coussin tel que défini cidessus. L'invention a également pour objet un véhicule automobile comprenant un dispositif intérieur de sécurité destiné à limiter les risques de blessure d'un conducteur en cas de choc, une unité de commande du fonctionnement du dispositif de sécurité, et au moins un capteur de détermination de la position du conducteur dans le véhicule raccordé à l'unité de commande en vue de la commande du fonctionnement du dispositif de sécurité, et un ensemble de direction, l'ensemble de direction comprenant : - une colonne de direction comportant un arbre de direction s'étendant suivant un axe longitudinal et pouvant tourner autour de cet axe, - un volant de direction relié à l'arrière de l'arbre de direction pour l'entraîner en rotation autour de son axe longitudinal, - un coussin central disposé au centre du volant de direction et monté à Carrière de la colonne de direction par l'intermédiaire de moyens de montage, caractérisé en ce que l'ensemble de direction est un ensemble tel que défini ci-dessus. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue partielle, schématique, latérale et partiellement en coupe d'un ensemble de direction d'un véhicule selon l'invention, -la figure 2 est une vue arrière du volant et du coussin central fixe de l'ensemble de la figure 1 prise suivant la direction longitudinale de l'ensemble, et - la figure 3 est un schéma synoptique illustrant la structure et le fonctionnement d'une unité de commande du fonctionnement d'un module à sac gonflable du véhicule automobile, et - les figures 4 et 5 sont des vues analogues à la figure 2 illustrant des variantes de l'ensemble de direction. Dans tout ce qui suit, les orientations utilisées sont les orientations habituelles d'un véhicule automobile. Les termes avant , arrière , haut et bas s'entendent donc par rapport à la position d'un conducteur. La figure 1 représente un ensemble de direction 1 d'un véhicule automobile qui présente un axe longitudinal A et qui comprend une colonne de direction 2, un volant de direction 3 et un coussin central fixe 4 montés à l'arrière de la colonne de direction 2. Le volant 3 comprend une jante annulaire extérieure 5, un moyeu central 6 et des branches 7 reliant le moyeu 6 à la jante 5. Dans l'exemple représenté, les branches 7 sont au nombre de deux. La colonne de direction 2 comprend un arbre de direction 10 rotatif autour de l'axe longitudinal A. L'arbre de direction 10 comporte lui-même un tronçon avant 11 muni à son extrémité avant d'une fourche de cardan 12 reliée au reste (non représenté) du mécanisme de direction intégrant l'ensemble 1, et un tronçon arrière 13 à l'extrémité arrière 14 duquel le volant de direction 3 est monté grâce à son moyeu 6. La colonne de direction 2 comprend en outre un dispositif à engrenages 15, disposé entre les tronçons avant 11 et arrière 13 de l'arbre de direction 10, et un support fixe 16 disposé à l'intérieur du tronçon arrière 13 de l'arbre de direction 10 et à l'arrière duquel le coussin central 4 est fixé grâce à des moyens 17 de montage. Ces moyens 17 de montage comprennent par exemple des vis qui traversent des orifices 18 ménagés dans la paroi avant 19 du coussin central 4 et qui sont reçues dans le support fixe 16. L'ensemble de direction 1 est un ensemble à coussin central 4 fixe qui, grâce au dispositif à engrenages 15 et au support fixe 16, permet de transmettre au tronçon avant 11 de l'arbre de direction 10 un mouvement de rotation du tronçon arrière 13 produit par le volant de direction 3 alors que le coussin central 4 reste fixe. Plus particulièrement, l'ensemble 1 représenté sur les figures 1 et 2 est analogue à celui décrit dans le document EP-825 089 ou de plus amples renseignements pourront être trouvés. Le coussin central fixe 4 est creux. De manière classique, un module à sac gonflable de sécurité ou airbag 20 y est logé. Le coussin 4 comprend en outre un volet arrière basculant 21 délimité dans sa face arrière 22 pour permettre au sac de se déployer, en cas de choc, à l'intérieur de l'habitacle du véhicule automobile vers l'arrière et donc vers le conducteur du véhicule pour l'empêcher de percuter le volant 3 ou le coussin central 4. Comme illustré par la figure 3, le véhicule automobile comprend une unité 24 de commande du fonctionnement du module à sac gonflable 20. Cette unité 24 comprend classiquement des moyens de traitement d'informations, par exemple sous forme d'un calculateur, et des moyens de stockage de données, constitués par toute mémoire appropriée et destinés, par exemple, au stockage d'informations relatives à la position et à la morphologie d'un conducteur standard. Le véhicule comprend en outre un accéléromètre 28 et des capteurs 31 à 44 d'acquisition d'informations relatives à la présence, la position du conducteur dans le véhicule automobile et/ou à sa morphologie. Ces capteurs 31 à 44 sont raccordés à l'unité 24 pour lui fournir ces informations. L'accéléromètre 28 est également raccordé à l'unité 24 pour lui fournir une information de décélération du véhicule en vue du déclenchement du fonctionnement du module 20. En particulier, la référence 31 désigne un capteur de position et de morphologie du conducteur. Ce capteur 31 est disposé dans le coussin central fixe 4. Plus précisément, ce capteur 31 peut comprendre deux conducteurs électriques constitués par deux bandes métalliques 45 et 46 qui sont parallèles et raccordées électriquement à l'unité 24. Ces bandes 45 et 46 sont espacées l'une de l'autre et s'étendent transversalement à l'axe A et vers le bas. Ces bandes 45 et 46 sont noyées dans le volet arrière 21 du coussin central 4 et constituent des armatures d'un condensateur alimenté électriquement par l'unité 24 pour créer un champ électrique au voisinage du coussin central 4 dans lequel le conducteur du véhicule est situé, lorsqu'il est assis sur son siège. La capacité de ce condensateur est particulièrement sensible à la position et au volume que le conducteur occupe dans ce champ. En effet, l'eau dont le corps humain est majoritairement constitué possède une permittivité nettement différente de celle de l'air entourant le conducteur. Ainsi, la mesure de la tension aux bornes du condensateur formé permet de déterminer la position du conducteur dans le champ électrique et le volume qu'il y occupe. Le capteur 31 fournit donc à l'unité 24 des informations relatives à la position du conducteur par rapport au coussin central fixe 4 et à sa morphologie. Les capteurs 32 à 44 peuvent par exemple, et de manière classique, fournir des informations relatives à : - la position axiale du siège du conducteur dans le véhicule, - la hauteur du point d'ancrage haut de la ceinture de sécurité du conducteur, - la position du conducteur sur le siège, - la hauteur de l'assise du siège, - l'inclinaison du dossier du siège, - la position de l'appui tête du siège, - la tension de la sangle de ceinture de sécurité du conducteur, - le degré de gonflage de moyens de soutien du dos du conducteur, intégrés dans le dossier de son siège, - le poids du conducteur, et - la position du coussin central dans le véhicule, si la position du coussin central 4 peut varier, comme c'est le cas si la colonne de direction est réglable en position, et - l'orientation des rétroviseurs du véhicule. L'unité 24 est convenablement programmée pour, lorsqu'elle reçoit une information de décélération du véhicule délivrée par l'accéléromètre 28, déterminer, par comparaison des informations reçues des capteurs 31 à 44 aux valeurs stockées correspondant à un conducteur standard, si elle doit commander le déclenchement du module 20 et comment le sac doit être gonflé, et transmettre les instructions correspondantes au module 20. On conçoit que le capteur 31 étant disposé à proximité du module à sac gonflable 20, il fournit des informations relativement précises sur la position du conducteur par rapport à ce module 20, et notamment en ce qui concerne la distance séparant le conducteur du coussin central 4 et donc du module à sac gonflable 20. Par conséquent, on conçoit que l'unité 24 peut commander de manière relativement efficace le fonctionnement du module 20. Il est essentiel pour que ces résultats puissent être atteints que le coussin central 4 soit fixe. En effet, la position du capteur 31, qui ne possède pas une structure symétrique par rapport à l'axe A, n'est pas modifiée lors de la rotation du volant 3. De manière plus générale, plusieurs capteurs 31 peuvent être disposés dans le coussin central 4 de manière à définir des champs électriques ou plus généralement des champs de détection distincts. Ainsi, il est possible de définir une zone de détection globale asymétrique par rapport à l'axe A, ce qui ne serait pas envisageable avec un coussin central 4 mobile. Dans ce cas, l'unité 24 peut être adaptée pour commander le gonflage du sac de manière asymétrique, par exemple par gonflage différentiel de poches séparées prévues à l'intérieur du sac. En outre, le raccordement électrique du ou de chaque capteur 31 à l'unité 24 peut s'effectuer via le support 16 qui est fixe, et ne nécessite donc pas de connecteurs rotatifs qui sont particulièrement coûteux. Dans la variante de la figure 4, les bandes 45 et 46 ont été remplacées par des fils électriquement conducteurs 45 et 46 espacés et enroulés en spirale autour de l'axe A. Ces fils 44 et 45 sont également noyés dans le volet arrière 21 du coussin central 4. Dans la variante de la figure 5, deux fils ou bandes électriquement conductrices 45 et 46 sont agencés en arc de cercle sur la tranche latérale 46 du coussin central 4. Dans une autre variante non représentée, le capteur 31 peut ne comprendre qu'un élément conducteur ou antenne de création d'un champ électrique selon les principes décrits dans le document EP-1 002 690. On conçoit que ces variantes peuvent être combinées et/ou que le coussin central 4 peut incorporer d'autres types de capteurs 31 de détermination de la position du conducteur par rapport au coussin central fixe 4 et/ou de détermination de la morphologie du conducteur. Il peut s'agir par exemple de capteurs d'ondes électromagnétiques hertziennes ou optiques, ou d'ondes acoustiques. Dans ces deux derniers cas, les capteurs 31 peuvent comprendre respectivement des diodes électroluminescentes ou un émetteur et un récepteur d'ultrasons. On conçoit que le ou chaque capteur 31 placé dans le coussin central fixe 4 peut être utilisé pour commander le fonctionnement de tout autre dispositif de sécurité qu'un module à sac gonflable lequel dispositif peut être intégré à un autre équipement que le coussin central fixe 4. Il peut s'agir, par exemple, d'un prétensionneur de ceinture de sécurité. L'invention peut même s'appliquer à un véhicule dont le coussin central 4 ne comprend pas de dispositif de sécurité, le ou chaque capteur 31 permettant d'améliorer la commande du fonctionnement du ou des dispositif (s) de sécurité disposé (s) dans un autre équipement, par exemple dans le pavillon. REVENDICATIONS 1. Coussin central fixe (4) pour un ensemble de direction d'un véhicule automobile, l'ensemble de direction comprenant en outre : - une colonne de direction (2) comportant un arbre de direction (10) s'étendant suivant un axe longitudinal (A) et pouvant tourner autour de cet axe, - un volant de direction (3) relié à l'arrière de l'arbre de direction (10) pour l'entraîner en rotation autour de son axe longitudinal, le coussin central (4) comprenant des moyens (18) de montage à l'extrémité arrière de la colonne de direction pour être disposé au centre du volant (3) et être fixe en rotation lorsque l'arbre de direction (10) tourne, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un capteur (31) de détermination de la position d'un conducteur du véhicule par rapport au coussin central fixe (4) en vue de la commande du fonctionnement d'un dispositif de sécurité (20) destiné à limiter les risques de blessures du conducteur en cas de choc. 2. Coussin selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins un capteur (31) est un capteur de détermination d'une information relative à la morphologie du conducteur. 3. Coussin selon la revendication 1 ou 2, le capteur comprend au moins un moyen (45,46) de création d'un champ électrique et/ou magnétique dans lequel le conducteur est destiné à être placé en vue de la détection de sa position par rapport au coussin central fixe (4) ou d'une information relative à sa morphologie. 4. Coussin selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un capteur comprend des moyens (45,46) d'émission d'une onde vers le conducteur et de réception d'une onde rétrodiffusée par le conducteur. 5. Coussin selon la revendication 4, caractérisé en ce que les ondes sont des ondes optiques. 6. Coussin selon la revendication 4, caractérisé en ce que les ondes sont des ondes acoustiques. 7. Coussin selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend le dispositif de sécurité (20). 8. Coussin selon la revendication 7, caractérisé en ce que le dispositif de sécurité comprend un module à sac gonflable (20) dont le sac gonflable est destiné à se déployer en cas de choc vers le conducteur. 9. Ensemble de direction (1) de véhicule automobile comprenant : - une colonne de direction (2) comportant un arbre de direction (10) s'étendant suivant un axe longitudinal (A) et pouvant tourner autour de cet axe, - un volant de direction (3) relié à l'arrière de l'arbre de direction (10) pour l'entraîner en rotation autour de son axe longitudinal, - un coussin central (4) disposé au centre du volant de direction et monté à l'arrière de la colonne de direction (2) par l'intermédiaire de moyens de montage pour être fixe en rotation lorsque l'arbre de direction (10) tourne, caractérisé en ce que le coussin central est un coussin selon l'une des revendications précédentes. 10. Véhicule automobile comprenant un dispositif intérieur de sécurité (20) destiné à limiter les risques de blessure d'un conducteur en cas de choc, une unité (24) de commande du fonctionnement du dispositif de sécurité, et au moins un capteur (31) de détermination de la position du conducteur dans le véhicule raccordé à l'unité de commande en vue de la commande du fonctionnement du dispositif de sécurité, et un ensemble de direction (1), l'ensemble de direction comprenant : - une colonne de direction (2) comportant un arbre de direction (10) s'étendant suivant un axe longitudinal (A) et pouvant tourner autour de cet axe, -un volant de direction (3) relié à l'arrière de l'arbre de direction (10) pour l'entraîner en rotation autour de son axe longitudinal, - un coussin central (4) disposé au centre du volant de direction et monté à l'arrière de la colonne de direction par l'intermédiaire de moyens de montage, caractérisé en ce que l'ensemble de direction est un ensemble selon la revendication 9.