Brevet FR2838089A1 — publié le 20031010

L' invention concerne un enrouleur de ceinture pour une ceinture de séaurité d'un véhicule, comportant une bobine de ceinture de la ccinture de sécurité, un fluide de limitation de la charge à écoulement libre contenu dans une chambre de travail, un moyen de déplacement pouvant être entraîné par la bobine de la ceinture, et au moins un canal d'écoulement à travers lequel le fluide de limitation de la charge est transporté par l'intermédiaire du moyen de déplacement. Un tel enrouleur de ceinture a été décrit dans le brevet DE 199 02 483 C2. Dans le cas de 1 'enrouleur de ceinture de sécurité connu, l'effet de limitation de charge d'un limiteur de la charge sous forme d'une pompe hydraulique est ajusté en fonction d'un signal de mesure produit par détection du mouvement de rotation de la bobine de la ceinture après un blocage de l'élément à blocage de la bobine de la ceinture. Une soupape à commande à section d'écoulement ajustable peut servir à cet effet. Un limiteur de charge pour une ceinture de sécurité d'un véhicule a été décrit dans le brevet DE 22 38 169 ayant la forme d'un élément d' absorption des chocs comportant des pistons mobiles à absorption des chocs. Un limiteur de charge pour un moyen de sécurité d'un véhicule a de même été décrit dans le brevet DE 23 25 868, dans lequel le comportement diabsorption d'un dispositif d'absorption hydraulique sous forme d'un assemblage à piston et cylindre est ajusté. Un limiteur de charge sous forme d'un moyen amortisseur, constituant un composant d'un système de séaurité d'un véhicule automobile a été décrit dans le brevet DE 199 63 580 C2, dont le fluide d'amortissement est constitué par un fluide rhéologique à viscosité ajustable. Le niveau de la viscosité du fluide et par suite les propriétés d' absorption du limiteur de charge peuvent être ajustés par un champ électrique ou magnétique. L'objectif de l' invention consiste à fournir un enrouleur d'une ceinture du type ci-dessus, dans lequel l'effet de limitation de la force voulu est assuré sans moyen de détection et d'ajustement séparé. Selon l' invention, la section d'écoulement d'au moins un canal d'écoulement à travers lequel le fluide de limitation de la charge est transporté par un moyen de déplacement, comporte une surface constante, les dimensions correspondantes étant sélectionnées en fonction de la viscosité cinématique du fluide de limitation de la charge dans le cadre de certaines limites, comme décrit en détail ci-dessous. Pour déplacer le fluide de limitation de la charge, constitué par un fluide incompressible, à écoulement libre, par exemple d'huile, en particulier dhuile de silicone, il est possible d'utiliser un moyen de déplacement à tranelation, par exemple sous forme d'un piston, entraîné par la bobine de la cointure par l'intermédiaire d'un engrenage à crémaillère. Il est en outre possible d'utiliser un moyen de déplacement à translation ayant la forme d'un piston pouvant être déplacé le long de l'axe de la bobine de la ceinture, la bobine de la cointure pouvant tourner autour de celui- ci. Un entraînement par translation peut être assuré par la bobine de la ceinture, par l'intermédiaire dun filetage ou dun engagement de coupe. Par suite de la section découlement constante du canal d'écoulement, il est en particulier possible d'établir un profil de la force de la cointure en fonction du temps, ressemblant à celui produit par un limiteur de charge sous forme d'une barre de torsion. L' invention sera décrite plus en détail ci-dessous en référence aux dessins, dans lesquels: - la figure l, constituée par les figures la-lc, montre différents états opérationnels d'une première forme de réalisation exemplaire; - la figure 2 est une représentation en coupe d'une deuxième forme de réalisation exemplaire; - la figure 3 montre un piston de coupe utilisé dans la forme de réalisation exemplaire de la figure 2; - la figure 4 est une représentation schématique, en partie en coupe longitudinale, d'une troisième forme de réalisation exemplaire; - la figure 5 est une vue en coupe à travers la forme de réalisation exemplaire de la figure 3; - la figure 6 est un graphique d'un intervalle des sections d' écoulement du canal d' écoulement dans le cas d'un moyen de déplacement à translation pour différentes viscosités cinématiques du fluide de limitation de la charge; - la figure 7 est un graphique d'un intervalle des sections d'écoulement du canal d'écoulement dans le cas d'un moyen de déplacement rotatif pour différentes viscosités cinématiques du fluide de limitation de la charge; et - la figure '3 montre le profil en fonction du temps des forces d' extraction de la ceinture pour une barre de torsion et une forme de réalisation exemplaire de l'invention en présence d'une énergie constante. Les formes de réalisation exemplaires représentées dans les figures 1 à 4 dun enrouleur de ccinture comportent une bobine de ceinture 1 pour une ceinture de sécurité 8, pouvant être enroulée sur la bobine de la ceinture 1 et déroulée de la bobine de la ceinture 1. Les formes de réalisation exemplaires comportent en outre un limiteur de charge, ayant des formes différentes dans les différentes formes de réalisation exemplaires. Dans le cas de l'enrouleur de ceinture représenté dans la figure 1, le limiteur de charge comporte un fluide de limitation de la charge à écoulement libre 7 contenu dans une chambre de travail 2 d'un cylindre 14. Le limiteur de charge comporte en outre dans la chambre de travail 2 un moyen de déplacement sous forme d'un piston à déplacement linéaire 3. Un canal diécoulement 6 est agencé dans un moyen de trop-plein au niveau de l'extrémité supérieure de la chambre de travail 2. Le canal d' écoulement 6 est ouvert vers une chambre de collecte g, définie par un piston 17 pouvant se déplacer contre la force d'un ressort 16. Le piston 3 assume aussi la fonction d'un entraînement de serrage, comme décrit par exemple dans le modèle d'utilité allemand DE 93 08 273 U. Dans la position opérationnelle (A), représentée dans la figure 1, le piston se trouve à la fin de la course de serrage, au cours de laquelle la ceinture de sécurité 8 a été enroulée sur la bobine de la ceinture 1 en vue de son serrage. Le déplacement du piston est transmis par une crémaillère 10 à un pignon 11 raccordé par entraînement à la bobine de la ccinture 1. Le mode de fonctionnement de la forme de réalisation exemplaire représentée dans la figure 1 en cas d'une limitation de la force est le suivant. Lors de l' application d'une tension supérieure à un seuil de force déterminé à la ceinture de séaurité 8 dans cette position opérationnelle (A), par exemple par le corps d'un occupant portant la cointure et déplacé vers l' avant, la bobine de la ceinture 1 tourne dans la direction opposée à la direction de serrage. Ce mouvement de rotation est transmis par le pignon 11 et la crémaillère 10 au piston 3. Lorsque la force exercée par le corps de l' occupant du véhicule déplacé vers l' avant sur la ceinture de séaurité 8 dépasse le seuil déterminé, le piston 3 est déplacé hors de la position opérationnelle (A), dans la direction opposée à la direction de serrage (du bas vers le haut dans la figure 1). Le fluide de limitation de la charge 7 est transporté hors de la chambre de travail 2 à travers le canal d'écoulement 6 et consomme de l'énergie. La force de restriction exercée sur l' occupant du véhicule par la ccinture de séaurité 8 est ainsi limitée ou réduite. Le fluide de réduction de la charge 7 s'écoulant à travers le canal d'écoulement 6 passe dans la chambre de collecte 9. Le piston 17 est déplacé contre la force du ressort 16 pour accroître le volume de la chambre de collecte 9 (du haut vers le bas dans la figure 1). Par suite de l'énergie transmise au piston à déplacement linéaire 3 lors du déplacement vers l' avant de l' occupant du véhicule, le piston est déplacé dans une direction opposée à la direction de serrage dans une position finale réglée, un volume correspondant de fluide de limitation de la charge 7 étant déplacé hors de la chambre de travail 2 à travers le canal d'écoulement 6 dans la chambre de collecte 9. Le piston 3 peut par exemple occuper une position opérationnelle (B) illustrée dans la figure 1 à la fin du déplacement du piston. La position opérationnelle (C) illustrce dans la figure 1 forme une butée d'extrémité, le piston 3 pouvant être déplacé jusqu'à celle-ci lors d 'une limitation de la charge. Le ressort 16 est comprimé complètement (en un bloc) dans son état opérationnel, le piston 17, définissant la chambre de collecte 9 étant agencé dans sa position finale. Dans la forme de réalisation exemplaire illustrée dans la figure 2, le limiteur de charge englobe un piston de coupe 4 déplacé dans la direction axiale dans une cavité dans la bobine de la ceinture, constituant la chambre de travail 2. A cet effet, le piston de coupe 4 s' engage dans des arêtes de coupe 18 pouvant pénétrer dans le matériau de la bobine de la ccinture 1, dans la surface circonférentielle interne du tambour de la bobine de la ceinture 1. A cet effet, le piston de coupe 4 comporte au moins une arête de coupe à positionnement oblique 18 au niveau de sa ciraonférence. Plusieurs, par exemple trois arêtes de coupe 18 (figure 3) peuvent toutefois être réparties sur la ciraonférence. Un tel piston a été décrit comme piston d'entraînement, par exemple dans le brevet DE 43 42 666 C2 ou dans le brevet EP 0778182 A2, pour un entraînement de serrage destiné à serrer la ceinture de sécurité. Lors du démarrage de la limitation de charge, le piston de coupe 4 se trouve dans une position de départ, constituant la position opérationnelle représentée dans la figure 2 par des traits continus (au niveau de l'extrémité droite de la bobine). Le piston de coupe 4 est contigu à un disque d'extrémité 19 fermant de manière étanche au fluide la cavité de la bobine de la ceinture. Au niveau de l'autre face d'extrémité, l'intérieur de la bobine de la ceinture est également fermé de manière étanche au fluide par un disque d'extrémité additionnel 19. Le piston de coupe 4 comporte un ou plusieurs, par exemple trois canaux d'écoulement 6. A l'intérieur de la bobine de la ceinture 1, le fluide de limitation de la charge 7, pouvant être un liquide visqueux, par exemple de l'huile de silicone, est agencé dans la chambre de travail 2. A l'extérieur des deux disques d'extrémité 19 sont agencés des disques dentés 13, un moyen de blocage 12, par exemple des cliquets de blocage pouvant s'engager dans les dents agencces sur la ciraonférence 20. Lors de la rétraction normale de la cointure, les disques d'extrémité 19 et les disques dentés 13 sont raccordés de manière non rotative. Une barre de guidage 21 s'étend dans l'axe de l'arbre de la ceinture. Le piston de coupe 4 est monté sur la barre de guidage 21 de sorte à pouvoir être déplacé dans la direction axiale. La barre de guidage 21 a une section transvereale non circulaire, par exemple carrée, de sorte que le piston rotatif 4 y est monté de manière non rotative. Les deux disques dentés 13 sont de même reliés de manière non rotative à la barre de guidage 21. Les deux disques d'extrémité 19 sont montés de manière rotative sur la barre de guidage 21. Lors du dépassement d'un seuil de force déterminé lors du déplacement vers l' avant du corps de l' occupant du véhicule portant la ceinture, les disques dentés 13 étant bloqués par un moyen de blocage 12, la liaison sans rotation entre la bobine de la ceinture 1 et les disques dentés 13 est dogagée, en particulier dans la région des disques d'extrémité 19. A cet effet, des goupilles de cisaillement, non décrites plus en détail, peuvent par exemple être cisaillées. Lors de la rotation de la bobine de la ceinture 1, le piston rotatif 4 s' engage avec ses arêtes de coupe 18, positionnées de manière oblique par rapport à la direction axiale, dans la surface interne du tambour de la bobine de la ceinture 1 et est déplacé dans la direction axiale hors de sa position de départ (initialement la position de droite dans la figure 2) vers la gauche, le long de la barre de guidage 21. Le fluide de limitation de la charge 7 est ensuite déplacé à travers le au moins un canal d'écoulement 6 dans le piston rotatif 4 hors de la partie de la chambre de travail 2 agencée d'un côté (côté de gauche) du piston rotatif 4 dans la partie de la chambre de travail 2 agencée de l'autre côté (côté de droite) du piston rotatif 4. De l'énergie est ainsi consommée pour limiter la force agissant entre le corps de lioccupant du véhicule et la ceinture de sécurité 8. Par suite de l'énergie appliquée lors du déplacement vers l' avant de l' occupant du véhicule, le piston de coupe 4 se déplace dans la position axiale d'extrémité, pouvant par exemple correspondre à la position indiquce par des traits pointillés dans la figure 2. Le piston de coupe 4 peut être déplacé jusqu'à la d'extrémité finale, indiquée par les traits pointillés, au niveau de l'extrémité gauche de la bobine de la cointure 1. Le disque d'extrémité 19 qui y est agencé constitue une butée d'extrémité. Pour que le matériau du piston de coupe 4 puisse s'encastrer au niveau des arêtes de coupe 18 dans le matériau de la bobine de la ceinture 1 lors du déplacement axial du piston de coupe rotatif 4, le matériau du piston de coupe 4 est plus dur que le matériau de la bobine de la ceinture 1, du moins dans la région de la surface ciraonférentielle interne du tambour de la bobine de la ceinture 1. Par suite de lengagement de l'arête de coupe 18 positionnée de manière oblique par rapport à la direction axiale de la bobine de la ceinture 1, le déplacement rotatif de la bobine de la ceinture 1 est converti en un déplacement axial linéaire du piston de coupe 4, par suite du guidage sans rotation le long de la barre de guidage 21. Le déplacement axial peut toutefois aussi être assuré par un filetage, agissant entre la bobine de la ccinture 1 et le moyen de déplacement, sous forme d'un piston, en particulier d'un piston rotatif. Dans la forme de réalisation exemplaire illustrée dans les figures 4 et 5, un rotor 5, comportant par exemple une ou plusieurs ailettes rotatives, comprenant un ou plusieurs canaux d'écoulement 6, et déplacé dans un fluide de limitation de la charge 7 en vue d'une limitation de la force. La chambre de travail 2 contenant le fluide de limitation de la charge 7 et le moyen de déplacement sous forme d'un rotor 5 sont agencés dans un boîtier 22 relié sans rotation aux dents de blocage 20. Lors du fonctionnement normal de l'enrouleur de ceinture, le boîtier 22 tourne avec la bobine de la ccinture 1. Si, lors d'un déplacement vers l' avant de l' occupant du véhicule portant la cointure, un seuil de force est dépassé, la liaison sans rotation est dégagée entre le boîtier 22 et le tambour de la bobine de la ceinture 1 sur laquelle est enroulée la cointure de séaurité 8. Le rotor est touj ours raccordé sans rotation à la bobine de la ceinture 1. En cas d'une limitation de la force, le rotor tourne ensemble avec la bobine de la ceinture 1, le fluide de limitation de la charge 7 étant transporté à travers ledit au moins un canal d'écoulement 6 à partir d' un côté du rotor et hors de la chambre de travail 2 dans la partie de la chambre de travail 2 agencée sur l'autre côté du rotor. A cet effet, de l'énergie est consommée et la force agissant entre la cointure de sécurité et le corps de l' occupant du véhicule portant la ceinture est limitée. En fonction de la quantité d'énergie consommée, en cas d'un déplacement vers l' avant de l' occupant du véhicule, le rotor 5 est déplacé dans une position d'extrémité, optionnellement jusqu'à une butée d'extrémité au niveau de la paroi à extension radiale 15 fixée sur le boîtier. Dans les formes de réalisation exemplaires des figures 1 à 5, l'aire de la section transvereale dudit au moins un canal d'écoulement 6 est dimensionnée dans le cadre de certaines limites, en fonction de la viscosité du fluide de limitation de la charge 7 et en fonction du type du moyen de déplacement. L' intervalle dans le cadre duquel l' aire de la surface de section transversale peut être sélectionnée est délimité, dans le cas d'un moyen de déplacement linéaire, par exemple d'un piston à déplacement linéaire 3 de la forme de réalisation exemplaire de la figure 1, et d'un piston à déplacement linéaire 4 de la forme de réalisation exemplaire de la figure 2, par les deux courbes KL1 et KL2 de la figure 6. Les valeurs des viscosités du fluide de limitation de la charge 7 sont indiquées sur l'axe x et les aires des sections transvereales du canal découlement ou des canaux d'écoulement 6 sont indiquées sur l'axe y du graphique. Les aires de la section tranevereale pouvant être sélectionnées dans le cas d'un moyen de déplacement linéaire ou par tranelation sont indiquées dans la zone hachurée entre les deux courbes de délimitation KL1 et KL2. La figure 7 montre l'intervalle de l'aire de section transvereale du canal d'écoulement ou des canaux d'écoulement 6 dans le cas d'un moyen de déplacement ayant la forme d'un rotor, par exemple du rotor 5 dans la forme de réalisation exemplaire des figures 4 et 5. L'intervalle de l'aire de section tranevereale pouvant être sélectionné en fonction de la viscosité du fluide de limitation de la charge 7 est délimité par les deux courbes de délimitation KR1 et KR2. Comme représenté dans la figure 6, les viscosités cinématiques du fluide de limitation de la charge sont indiquces sur l'axe x, les aires des sections d'écoulement du canal d'écoulement 6 étant indiquées sur l'axe y. Comme il ressort de la figure 8, lors de l'application d'une énergie constante à la ccinture de sécurité 8, l'aire de la section transversale du canal d'écoulement 6 étant dimensionnce comme représenté dans les figures 6 et 7, il et possible d'établir un effet de force similaire à celui d'une barre de torsion agencée dans l'axe de la bobine de la ceinture. Dans la figure 8, la force agissant sur la sangle de la ceinture est indiquée sur l'axe y, la longueur de la ceinture de sécurité 8 déroulée de la bobine de la ceinture 1 lors d'un déplacement vers l' avant de l' occupant du véhicule portant la ceinture étant indiquée sur l'axe x. Le trait continu désigne la courbe de limitation de la force d'une barre de torsion, le trait pointillé correspondant à la courbe caractéristique de limitation de la force des formes de réalisation exemplaires, dans la mesure o les aires des sections d'écoulement sont sélectionnées dans le cadre des intervalles indiqués dans les figures 6 et 7. Lors de la présence de plusieurs canaux d'écoulement, la somme de leurs sections d'écoulement est aussi sélectionnée de sorte qu'elles se situent dans le cadre des zones hachurées des figures 6 et 7. Ces zones couvrent les énergies produites en cas d' accidents de gravité variable par suite du déplacement vers l' avant de l' occupant du véhicule respectif. Enfin, la liste suivante correspond à une légende des repères numériques indiqués sur les dessins: 1. bobine de la ceinture 2. chambre de travail 3. piston linéaire 4. piston de coupe rotatif 5. rotor à ailette rotative 6. canal d'écoulement 7. fluide de limitation de la charge 8. ceinture de sécurité 9. chambre de collecte lO.crémaillère ll.pignon 12.moyen de blocage (cliquet de blocage) 13.disque denté 14.cylindre 15.paroi 16. ressort 17.piston 18.arête de coupe l9.disque d'extrémité 20.dents de blocage 21.barre de guidage 22.boîtier REVENDICATIONS 1. Enrouleur de ceinture pour une ceinture de séaurité d'un véhicule, comportant une bobine de ceinture (1) de la ceinture de sécurité (8) un fluide de limitation de la charge à écoulement libre (7) contenu dans une chambre de travail (2), un moyen de déplacement (3; 4; 5) pouvant être entraîné par la bobine de la ceinture (1), et au moins un canal d'écoulement (6) à travers lequel le fluide de limitation de la charge (7) est transporté par l'intermédiaire du moyen de déplacement (3; 4; 5), caractérisé en ce que la section découlement dans ledit au moins un canal d'écoulement (6) comporte, en fonction de la viscosité cinématique du fluide de limitation de la charge (7), une surface constante, les dimensions correspondantes étant comprises, dans le cas d'un moyen de déplacement par tranelation (3; 4) dans l'intervalle délimité par les deux courbes (KL1, KL2) (KR1, KR2) de la figure 6, ou, dans le cas d'un moyen de déplacement rotatif (5), dans l'intervalle délimité par les deux courbes (KR1, KR2) de la figure 7. 2. Enrouleur de ceinture selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de déplacement par translation est entraîné par la bobine de la ceinture (2) par l'intermédiaire d'un engrenage à crémaillère (10, 11). 3. Enrouleur de ceinture selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de déplacement par tranelation a la forme d'un piston (4) pouvant se déplacer le long de l'axe de la bobine de la ccinture, ce piston étant entraîné par la bobine de la ceinture par l'intermédiaire d'un engagement de coupe (18). 4. Enrouleur de ccinture selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de déplacement a la forme d'un rotor à ailettes rotatives (5), raccordée de manière non rotative à la bobine de la ceinture. 5. Enrouleur de ceinture selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'un profil de la force de la ceinture par rapport au temps est produit au niveau de la ceinture de séaurité (8) se rapprochant du profil de la force de la ceinture établi par un limiteur de