Brevet FR2857443A1 — publié le 20050114

Le domaine de l'invention est celui des générateurs de gaz pyrotechniques applicables à toute sorte d'activité industrielle et généralement utilisés pour pressuriser une structure déformable ou déplacer une pièce mécanique. Plus spécifiquement, l'invention se rapporte aux générateurs de gaz pyrotechniques munis d'un dispositif de régulation de pression dans le but d'adapter leurs performances aux applications envisagées, nécessitant une production de gaz plus ou moins importante, tout en garantissant un bon niveau de sécurité. Ces générateurs de gaz peuvent, par exemple, être utilisés en sécurité automobile et plus particulièrement dans des dispositifs de type coussins gonflables. Les générateurs de gaz munis d'un dispositif de régulation de pression existent déjà et ont déjà fait l'objet de plusieurs brevets. Les plus connus font généralement intervenir des dispositifs de régulation de pression simplifiés comme des opercules calibrés ou des clapets. D'autres générateurs mettent en oeuvre des mécanismes un peu plus sophistiqués impliquant notamment des pièces précontraintes comme des ressorts, plaquant un obturateur à l'entrée d'un conduit d'évacuation des gaz. Mais aucun de ces générateurs ne possède un dispositif de régulation de pression réglable permettant de maîtriser le débit de gaz et donc la pression de fonctionnement desdits générateurs par une simple manipulation sur ledit dispositif. De cette manière, les générateurs de gaz selon l'invention, une fois qu'ils ont été fabriqués, peuvent être modifiés au dernier moment de façon à les adapter à la situation rencontrée. L'objet de la présente invention concerne un générateur de gaz pyrotechnique à pression modulable comprenant une charge pyrotechnique, un système d'initiation de ladite charge, et une chambre de combustion. La principale caractéristique de ce 2857443 2 générateur est qu'il comporte au moins un dispositif de régulation de pression de ladite chambre, ledit dispositif incluant un obturateur, un organe précontraint et des moyens de réglage dudit organe. Ainsi, ledit dispositif permet de déterminer la pression de fonctionnement dudit générateur, en provoquant la fuite des gaz de combustion au-delà d'une pression seuil atteinte dans la chambre de combustion. Préférentiellement, la chambre de combustion est munie d'au moins un évent. De cette manière, en cours de fonctionnement, les gaz de combustion s'échappent naturellement par cet évent pour permettre au générateur de gaz de remplir une fonction prédéfinie. Dans cette situation, lorsque la pression interne de la chambre de combustion dépasse une valeur seuil, le dispositif de régulation de pression se déclenche pour permettre l'évacuation d'une partie des gaz, de façon à maintenir un niveau de pression maximal constant dans ladite chambre. Avantageusement, l'obturateur est constitué par une bille et l'organe précontraint est constitué par un ressort. De façon préférentielle, les moyens de réglage de l'organe précontraint sont constitués par une butée 25 réglable dont le positionnement est réalisé au moyen d'une vis. De façon avantageuse, la vis est accessible directement de l'extérieur du générateur pour que l'opérateur puisse intervenir facilement sur la butée 30 réglable. Préférentiellement, le dispositif de régulation de pression obture, par l'intermédiaire de la bille, une tuyère reliant l'intérieur de la chambre et l'extérieur dudit générateur, ladite bille étant plaquée hermétiquement par l'organe précontraint contre l'une des extrémités de ladite tuyère. 2857443 3 De façon plus générale, l'obturateur peut revêtir n'importe quelle forme qui puisse obturer un canal. La bille, le ressort et la butée sont alignés suivant un même axe et une intervention sur la vis de réglage permet à ladite butée de se déplacer le long dudit axe, soit pour se rapprocher de la bille, soit pour s'en éloigner. De cette manière, le ressort se retrouve dans un état de précontrainte plus ou moins marqué. Avantageusement, une rondelle de positionnement est insérée entre la bille et le ressort afin de centrer ladite bille dans le dispositif, de manière à ce qu'elle corresponde bien à l'entrée de la tuyère. De façon préférentielle, le dispositif de régulation de pression possède au moins un conduit d'évacuation des gaz de manière à ce que lorsque la bille ne ferme plus la tuyère sous l'effet de la pression des gaz dans la chambre de combustion, lesdits gaz puissent s'échapper vers l'extérieur dudit générateur. Puisque la fonction principale du dispositif de régulation de pression est de maintenir dans la chambre de combustion un niveau de pression de fonctionnement maximale prédéterminée, il faut évacuer le surplus de gaz qui pourrait occasionner une surpression trop élevée du générateur pouvant conduire à son éclatement. Ainsi, lorsque la bille n'obture plus la tuyère, elle met en communication la chambre de combustion et le conduit d'évacuation des gaz. De façon avantageuse, le système d'initiation de la charge pyrotechnique est solidaire de l'une des parois 30 de la chambre. Préférentiellement, le dispositif de régulation de pression est délimité par un corps cylindrique dont une extrémité est obturée par un bouchon, ledit bouchon possédant un alésage fileté dans lequel est vissée la vis de réglage. 2857443 4 De façon plus précise, ledit corps cylindrique renferme le ressort, la bille et une partie de la butée. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, la chambre est cylindrique et le dispositif de régulation est fixé radialement à ladite chambre de façon à ce que leurs axes soient perpendiculaires entre eux. Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, le dispositif de régulation de pression est fixé de façon axiale à la chambre de combustion qui est également de forme cylindrique, de manière à ce que leurs axes de révolution soient parallèles entre eux. Ces modes de réalisation préférés de l'invention montrent que le dispositif de régulation de pression peut se fixer selon plusieurs positions, de façon à accroître l'adaptabilité du générateur pouvant être confronté à une multitude de cas à traiter. Avantageusement, la charge pyrotechnique est constituée par un bloc de propergol possédant un canal 20 central. De façon préférentielle, le ressort est constitué par au moins une rondelle élastique. De façon avantageuse, les rondelles élastiques peuvent avoir différente géométrie. Plus le ressort comporte de rondelles élastiques, plus la rigidité du dispositif de régulation de pression est diminuée. Donc, à partir du nombre de rondelles retenu et de leur géométrie, le dispositif de régulation de pression peut présenter un très large spectre de performances lié à la facilité de déplacement de la bille. Les générateurs de gaz selon l'invention présentent l'avantage de pouvoir être fabriqués de façon uniforme, suivant le même modèle, ne nécessitant pas un usinage spécifique adapté à leur performance. 2857443 5 Ils présentent également l'avantage de posséder un bon niveau de sécurité dans la mesure où le dispositif de régulation de pression contribue à diminuer le risque d'éclatement desdits générateurs par une adaptation rigoureuse desdits générateurs aux configurations traitées. On donne ci-après une description détaillée de deux modes de réalisation préférés d'un générateur de gaz pyrotechnique selon l'invention en se référant aux figures 1 et 2. La figure 1 est une vue en coupe longitudinale axiale d'un générateur de gaz selon l'invention, muni d'un évent et possédant un dispositif de régulation de pression en position radiale. La figure 2 est une vue en coupe longitudinale axiale d'un générateur de gaz selon l'invention ne possédant pas d'évent et muni d'un dispositif de régulation de pression en position axiale. Selon la figure 1, un générateur de gaz 1 pyrotechnique selon l'invention comprend une chambre de combustion 2 et un dispositif de régulation de pression 3. Ladite chambre 2 est délimitée par un corps 4 cylindrique creux comportant un évent 5 radial, et renferme une charge pyrotechnique 6 se présentant sous la forme d'un bloc de propergol cylindrique muni d'un canal central 7. Le corps 4 de la chambre 2 présente à l'une de ses extrémités une face circulaire plane 8 et à son autre extrémité une face circulaire plane 9 possédant un alésage central dans lequel est inséré un système d'initiation 10 pour mettre à feu le bloc de propergol 6. Ledit système d'initiation 10 est constitué par un allumeur usuel. Le bloc de propergol 6 est positionné dans la chambre 2 de manière à ce que leurs axes de révolution respectifs soient parallèles entre eux. 2857443 6 Ladite chambre 2 possède au niveau de son corps cylindrique 4 une tuyère latérale 11 constituant une deuxième ouverture et possédant un épaulement interne permettant de définir une partie de faible diamètre située du côté de ladite chambre 2 et une partie filetée de diamètre élargi située du côté de l'extérieur de la chambre 2. Le dispositif de régulation de pression 3 présente un corps cylindrique creux 12 dont une extrémité comporte une protubérance creuse filetée, dont le diamètre externe est sensiblement inférieur au diamètre interne de la partie filetée élargie de la tuyère 11, ladite protubérance étant destinée à être vissée dans la partie élargie filetée de ladite tuyère 11. De cette manière, le dispositif de régulation 3 est fixé à la paroi latérale du corps cylindrique 4 de la chambre 2, en position radiale. L'autre extrémité du corps 12 du dispositif 3 est obturée par un bouchon 13 dont la partie centrale alésée est filetée. Une vis de réglage 14 de forme cylindrique et possédant un alésage externe est vissée dans ladite partie centrale dudit bouchon 13 de façon à plus ou moins pénétrer dans l'espace interne situé dans le corps cylindrique creux 12 du dispositif de régulation de pression 3. Ledit espace interne renferme un ressort 15 composé de rondelles élastiques et une bille pleine 16 ainsi qu'une rondelle de positionnement 17 de la bille 16, ces éléments étant alignés entre eux et agencés dans le corps creux 12, de sorte que la rondelle 17 est insérée entre la bille 16 et le ressort 15 et ledit ressort 15 est comprimé entre ladite rondelle 17 et la partie émergeante de la vis 14, ladite partie faisant office de butée pour le ressort 15. Le corps cylindrique 12 du dispositif 3 possède un canal d'évacuation 18 des gaz. Au repos, lorsque le dispositif de régulation 3 n'a pas encore fonctionné, le ressort 15 précontraint exerce une pression sur la bille 16 qui obture de façon hermétique 2857443 7 la tuyère 11 du corps 4 de la chambre 2 et isole ladite tuyère 11 du canal d'évacuation 18 des gaz. Le mode de fonctionnement d'un générateur de gaz selon l'invention s'effectue comme suit. Le déclenchement de l'allumeur 10 provoque la mise à feu du bloc de propergol 6 dont les gaz de combustion mettent en pression la chambre de combustion 2. Les gaz de combustion s'échappent alors naturellement par l'évent 5 afin d'exercer une action prédéterminée. Lorsque la pression interne dans la chambre de combustion 2 dépasse une valeur seuil correspondant à la pression exercée par le ressort sur la bille 16, ladite bille 16 est alors repoussée, ouvrant la tuyère 11 du corps 4 de ladite chambre 2, qui est alors mise en communication avec le canal d'évacuation 18 du dispositif de régulation 3. Une partie des gaz s'échappe par ledit canal d'évacuation 18 jusqu'à ce que la pression dans la chambre 2 redevienne inférieure à la pression exercée par le ressort 15 sur la bille 16, qui aussitôt rebouche la tuyère 11 de la chambre 2. La pression exercée par le ressort 15 sur la bille 16 va déterminer la pression de fonctionnement du générateur de gaz selon l'invention. La pression interne dans la chambre 2 s'équilibre d'autant plus rapidement que la rigidité du dispositif de régulation 3 est forte. En cas de dépassement continuel de la valeur seuil de pression, la bille 16 se décolle de la tuyère 11 en libérant un passage continuel pour les gaz de combustion. Selon la figure 2, un autre mode de réalisation préféré d'un générateur de gaz 100 selon l'invention se différencie du premier mode de réalisation ci avant décrit par le fait que le corps cylindrique 104 de la chambre 102 ne possède pas d'évent et que le dispositif de régulation de pression 103 est vissé en position axiale, à l'une des extrémités du corps cylindrique 104 2857443 8 de la chambre de combustion 102. Le fonctionnement de ce générateur 100 est analogue à celui de la figure 1 à la différence près que l'intégralité des gaz fournis par la combustion du bloc de propergol 6 s'échappe par le canal d'évacuation 18 du dispositif de régulation 3. En effet, l'une des extrémités dudit corps 104 cylindrique présente un filetage interne et ledit dispositif de régulation de pression 103 possède une protubérance creuse filetée dont le diamètre externe est sensiblement inférieur au diamètre interne de l'extrémité filetée du corps cylindrique 104. Une charge de propergol 106 présentant un canal central 107 est logée dans la chambre de combustion 102 dont le corps cylindrique creux 104 possède à son autre extrémité un système d'initiation 110 de ladite charge de propergol 106. Le dispositif de régulation de pression 103 est délimité par un corps cylindrique creux 112 dont une extrémité est obturée par un bouchon 113 dans lequel est vissée, en position centrale, une vis de régulation 114. Le corps cylindrique creux 112 dudit dispositif 103 renferme un ressort à spirales 115 et une bille pleine 116 ainsi qu'une rondelle de positionnement 117, ces éléments étant alignés entre eux et agencés dans le corps creux 112, de sorte que la rondelle 117 est insérée entre la bille 116 et le ressort 115 et ledit ressort 115 est comprimé entre ladite rondelle 117 et la partie émergeante de la vis 114, ladite partie faisant office de butée pour le ressort 115. Le corps cylindrique 112 du dispositif 103 possède un canal d'évacuation 118 des gaz. Au repos, lorsque le dispositif de régulation 3 n'a pas encore fonctionné, le ressort 115 précontraint exerce une pression sur la bille 116 qui obture de façon hermétique la tuyère 111 du corps 104 de la chambre 102 et isole ladite tuyère 111 du canal d'évacuation 118 des gaz. 2857443 9 Le fonctionnement de ce mode de réalisation d'un générateur 100 selon l'invention est le suivant. Les gaz fournis par la combustion de la charge de propergol 106 mettent en pression la chambre de combustion 102. Au-delà d'une pression seuil atteinte dans ladite chambre 102, la bille 116 du dispositif 103 est repoussée pour mettre en communication la chambre de combustion 102 et le canal d'évacuation 118, permettant alors la fuite des gaz à une pression constante. En fin de combustion, la tuyère 111 se referme. 20 25 30 Revendications 1. Générateur de gaz pyrotechnique (1,100) à pression modulable comprenant une charge pyrotechnique (6,106), un système d'initiation (10, 110) de ladite charge (6,106) et une chambre de combustion (2,102) caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dispositif de régulation de pression (3,103) de ladite chambre (2,102), ledit dispositif (3,103) incluant un obturateur (16,116), un organe précontraint (15,115) et des moyens de réglage (14, 114) dudit organe (15,115). 2. Générateur de gaz (1,100) selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'obturateur (16,116) est constitué par une bille et l'organe précontraint (15,115) est constitué par un ressort. 3. Générateur de gaz (1,100) selon la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens de réglage (14,114) de l'organe précontraint (15,115) sont constitués par une butée réglable dont le positionnement est réalisé au moyen d'une vis. 4. Générateur de gaz (1,100) selon la revendication 3 caractérisé en ce que le dispositif de régulation de pression (3,103) obture par l'intermédiaire de la bille (16,116), une tuyère (11,111) reliant l'intérieur de la chambre (2,102) à l'extérieur dudit générateur (1,100), ladite bille (16,116) étant plaquée hermétiquement par l'organe précontraint (15,115) contre l'une des extrémités de ladite tuyère (11, 111). 5. Générateur de gaz (1,100) selon la revendication 4 caractérisé en ce que le dispositif de régulation de pression (3,103) possède au moins un conduit d'évacuation des gaz (18,118) de manière à ce que, 2857443 11 lorsque la bille (16,116) ne ferme plus la tuyère (11,111) sous l'effet de la pression des gaz dans la chambre de combustion (2,102), lesdits gaz puissent s'échapper vers l'extérieur dudit générateur (1,100) . 6. Générateur de gaz (1) selon la revendication 1 caractérisé en ce que le système d'initiation (10) de la charge pyrotechnique (6) est solidaire de l'une des parois de la chambre (2). 7. Générateur de gaz (1,100) selon la revendication 3 caractérisé en ce que le dispositif de régulation de pression (3,103) est délimité par un corps cylindrique (12,112) dont une extrémité est obturée par un bouchon (13,113), ledit bouchon possédant un alésage fileté dans lequel est vissée la vis de réglage (14,114). 8. Générateur de gaz (1) selon la revendication 7 caractérisé en ce que la chambre (2) est cylindrique et le dispositif de régulation (3) est fixé radialement à la dite chambre (2) de façon à ce que leurs axes de révolution soient perpendiculaires entre eux. 9. Générateur de gaz (100) selon la revendication 7 caractérisé en ce que le dispositif de régulation de pression (103) est fixé de façon axiale à la chambre de combustion (102), qui est également de forme cylindrique, de manière à ce que leurs axes de révolution soient parallèles entre eux. 10. Générateur de gaz (1,100) selon la revendication 1 caractérisé en ce que le charge pyrotechnique (6,106) est constituée par un bloc de propergol possédant un canal central (7,107). 2857443 12 11. Générateur de gaz (1,100) selon la revendication 4 caractérisé en ce que une rondelle de positionnement (17) est insérée entre la bille (16, 116) et le ressort (15,115) afin de centrer ladite bille (16,116) dans le dispositif (3,103). 12. Générateur de gaz (1) selon la revendication 1 caractérisé en ce que la chambre de combustion (2) est munie au moins d'un évent (5). 13. Générateur de gaz (1,100) selon la revendication 2 caractérisé en ce que le ressort (15,115) est constitué par au moins une rondelle élastique. 20 25 30