Brevet FR2876425A1 — publié le 20060414

Le domaine technique de l'invention est celui des actionneurs pyrotechniques comprenant un piston et ayant pour fonction essentielle d'exercer une poussée pour déplacer un objet en faisant émerger le piston. Les actionneurs pyrotechniques selon l'invention sont particulièrement adaptés pour être utilisés dans des systèmes de sécurité mis en oeuvre dans des véhicules automobiles et destinés, par exemple, à amortir le déplacement de certaines pièces qui ont été mises en mouvement lors d'un choc mécanique du véhicule automobile avec un élément extérieur, comme par exemple une ceinture de sécurité, le bouclier avant du véhicule, la colonne de direction ou le capot du véhicule dans le cas d'une collision frontale entre le véhicule et un piéton. Les actionneurs pyrotechniques faisant intervenir un piston ont déjà fait l'objet de plusieurs demandes de brevet. On peut citer le brevet EP 0 550 321 qui décrit un vérin pyrotechnique à course amortie pouvant être utilisé dans tout type de système d'absorption d'énergie. Ce vérin comporte un générateur de gaz pyrotechnique, un piston, une chambre de combustion de matières pyrotechniques et une chambre de contre- pression ainsi qu'une chambre intermédiaire comprise en ladite chambre de combustion et une extrémité du piston. Un canal relie la chambre intermédiaire à la chambre de contre-pression. Les gaz émis par le générateur mettent sous pression la chambre intermédiaire pour s'opposer au mouvement du piston et ainsi amortir sa course, une partie desdits gaz étant acheminée par le canal vers la chambre de contre-pression. La demande de brevet FR 2 824 875 concerne un actionneur pyrotechnique possédant un corps, un piston, 35 et une rondelle de retenue dudit piston dans ledit 2876425 2 corps. Suivant la position initiale du piston dans le corps, l'actionneur peut, soit exercer une poussée sur un objet en faisant émerger ledit piston dudit corps, soit libérer une pièce mécanique en faisant rentrer le piston dans ledit corps. Les actionneurs pyrotechniques décrits dans ces deux brevets ont un fonctionnement nominal caractérisé par un déplacement d'amplitude constante du piston, engendrant donc un effet unique sur les pièces ou objets destinés à interagir avec lesdits actionneurs. Les actionneurs pyrotechniques selon l'invention font intervenir un dispositif mécanique de régulation de pression dans la chambre de coulissement du piston permettant de maîtriser l'effort de poussée ou l'amplitude de déplacement dudit piston. De cette manière, les actionneurs pyrotechniques selon l'invention sont à effet de poussée variable ou même à course paramétrable et peuvent donc s'adapter à une pluralité de configurations nécessitant un déplacement plus ou moins important du piston. L'objet de la présente invention concerne un actionneur pyrotechnique comprenant un générateur de gaz pyrotechnique, une chambre de combustion, un piston pouvant se déplacer dans une chambre de coulissement sous l'effet desdits gaz, les deux chambres étant en communication l'une de l'autre. La principale caractéristique d'un actionneur selon l'invention est qu'il comprend un dispositif d'obturation mis en oeuvre après le déclenchement dudit actionneur pour interrompre la communication entre lesdites chambres, ledit dispositif d'obturation étant inclus dans la chambre de coulissement. De cette manière, le dispositif d'obturation est logé dans une chambre déjà existante permettant ainsi d'éviter d'avoir à concevoir une troisième chambre. Il en découle que les actionneurs selon l'invention sont peu encombrants et que leur usinage s'en trouve simplifié. Avantageusement, le dispositif d'obturation est autonome et peut être déclenché à partir d'une centrale de commande. Le découplage du déclenchement du dispositif d'obturation avec celui de l'actionneur contribue à accroître la souplesse d'utilisation dudit actionneur en permettant une programmation aisée de la séquence des deux allumages. De façon préférentielle, les deux chambres sont de forme cylindrique et ont leurs axes de révolution parallèles entre eux, lesdites chambres étant reliées entre elles par un canal de liaison dont l'axe est perpendiculaire à ceux desdites chambres. Ces caractéristiques confèrent à l'actionneur une géométrie en forme de H pour laquelle l'encombrement est minimum. De façon avantageuse, le générateur de gaz pyrotechnique est inclus dans la chambre de combustion 20 et comprend un allumeur ainsi qu'une charge pyrotechnique. Préférentiellement, le dispositif d'obturation comprend un corps cylindrique creux fixé dans la chambre de coulissement, un moteur et un obturateur, ledit corps possédant des moyens de liaison qui, en combinaison avec le canal de liaison permettent d'assurer la communication entre la chambre de combustion et l'espace de la chambre de coulissement dans lequel est situé le piston. Avantageusement, les moyens de liaisons sont constitués par au moins un alésage latéral situé dans le corps cylindrique creux en continuité avec le canal de liaison, et par un passage placé à l'une des extrémités dudit corps, ledit passage assurant la communication entre l'intérieur dudit corps et l'espace de la chambre de coulissement dans lequel est situé la piston. L'alésage latéral assure la communication entre le canal de liaison et l'intérieur du corps cylindrique creux. De façon préférentielle, le corps cylindrique creux comporte une gorge périphérique circulaire au fond de laquelle ont été réalisés plusieurs alésages, ladite gorge étant partiellement délimitée par la paroi interne de la chambre de coulissement, et le canal de liaison débouchant dans ladite gorge. De façon avantageuse, les alésages sont régulièrement répartis autour dudit corps creux. Préférentiellement, le corps cylindrique creux vient en butée contre un épaulement interne de la chambre de coulissement. Avantageusement, le moteur est un générateur de gaz pyrotechnique. De façon préférentielle, ledit moteur est constitué par, un allumeur électropyrotechnique, éventuellement renforcé par une charge de poudre génératrice de gaz. De façon préférentielle, l'obturateur est logé dans le corps cylindrique creux et ledit obturateur possède une tête élargie apte à coulisser de façon étanche dans ledit corps, ladite tête étant prolongée par une partie cylindrique de section réduite se terminant par une partie cylindrique élargie présentant un méplat. De façon plus précise, la surface externe de ladite tête élargie est en contact avec la surface interne dudit corps creux, l'étanchéité étant réalisée au moyen d'un joint circulaire entourant ladite tête, ledit joint étant écrasé contre la surface interne dudit corps creux. Préférentiellement, la tête élargie présente une extrémité tronconique et l'extrémité du corps dans laquelle se situe le passage se termine par un évidement tronconique apte à recevoir ladite partie tronconique de l'obturateur. Avantageusement, l'obturateur est réalisé dans un matériau déformable de sorte qu'après le déclenchement du moteur, l'obturateur se déplace dans le corps cylindrique creux jusqu'à ce que la partie tronconique de la tête élargie vienne s'emboîter parfaitement dans l'évidement tronconique dudit corps. Les actionneurs pyrotechniques selon l'invention, présentent l'avantage d'être autonomes et d'avoir un encombrement réduit grâce à une grande simplicité de conception. Ils peuvent donc être facilement insérés dans n'importe quel type de dispositif ou d'objet nécessitant les fonctions requises par de tels actionneurs. Ils présentent, de plus, tous les avantages liés à 1 utilisation de charges pyrotechniques, à savoir: fiabilité due à la maîtrise de l'allumage, encombrement réduit dû à la petite taille des charges pyrotechniques, et grande variabilité des effets due à la diversité des compositions pyrotechniques pouvant être retenues pour ces actionneurs. Enfin, l'utilisation de charges pyrotechniques permet un allumage séquentiel parfaitement maîtrisé entre l'actionneur et le dispositif d'obturation. On donne ci-après la description détaillée d'un mode de réalisation préféré de l'invention en se référant aux figures 1 à 4. La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un actionneur selon l'invention en début de fonctionnement. La figure 2 est une vue en coupe longitudinale de l'actionneur de la figure 1 en cours de fonctionnement, le dispositif d'obturation n'ayant pas encore été déclenché. La figure 3 est une vue en coupe longitudinale de l'actionneur de la figure 1 en fin de fonctionnement, le dispositif d'obturation ayant été déclenché. La figure 4 est une vue en perspective d'un obturateur d'un actionneur selon l'invention. En se référant à la figure 1, un actionneur 1 selon l'invention comprend un générateur de gaz 2, une chambre de combustion 3, une chambre de coulissement 4 10 et un dispositif d'obturation 5. La chambre de combustion 3 a une forme cylindrique et contient le générateur de gaz 2, ledit générateur 2 comprenant un allumeur 6 pouvant être déclenché électriquement, et une charge pyrotechnique 7 génératrice de gaz. L'allumeur 6 obture l'une des extrémités de la chambre de combustion 3, l'autre extrémité étant fermée par conception. La charge pyrotechnique 7 se présente sous la forme d'un bloc de propergol cylindrique fixé dans la chambre de combustion 3 et situé à proximité de l'allumeur 6. La chambre de combustion 3 est accolée sur une partie de sa longueur à la chambre de coulissement 4 qui a elle-même une forme cylindrique. Les deux chambres 3,4 sont positionnées l'une par rapport à l'autre de sorte que leurs axes de révolution soient parallèles entre eux et elles sont reliées l'une à l'autre par l'intermédiaire d'un canal de liaison 8 cylindrique dont l'axe de révolution est perpendiculaire à ceux des deux. chambres 3,4. Ainsi, l'actionneur 1 selon l'invention a une géométrie compacte due à une forme globale en H. La chambre de coulissement 4 comporte une première partie correspondant à l'emplacement où est situé le dispositif d'obturation 5, et une deuxième partie correspondant à un espace 9 cylindrique dans lequel est placé un piston 10, ledit espace 9 étant en continuité du dispositif d'obturation 5. Le piston 10 présente un corps cylindrique élargi 11 apte à coulisser hermétiquement dans ledit espace 9 au moyen d'un joint 12 entourant ledit corps élargi 11, ledit corps 11 étant prolongé par une tige 13 de section réduite. Le dispositif d'obturation 5 comprend un corps cylindrique creux 14 fixé dans la chambre de coulissement 4, un moteur 15 sous la forme d'un allumeur et un obturateur 16. Le dispositif d'obturation 5 vient en butée contre un épaulement interne 17 de la chambre de coulissement 4. Le corps cylindrique creux 14 comporte une gorge périphérique 18 circulaire au fond de laquelle ont été réalisés plusieurs alésages 19 répartis uniformément autour dudit corps 14, ladite gorge 18 étant partiellement délimitée par la paroi interne de la chambre de coulissement 4 et étant positionnée dans ladite chambre 4, de sorte que le canal de liaison 8 débouche dans ladite gorge 18. De cette manière, lesdits alésages 19 qui sont assimilables à des canaux radiaux, relient le canal de liaison 8 et donc la chambre de combustion 3, à la partie interne 20 du corps cylindrique creux 14 du dispositif d'obturation 5. Ledit corps creux 14 possède une extrémité qui est partiellement délimitée par l'allumeur 15, l'autre extrémité présentant un passage 21 permettant de relier la partie interne 20 dudit corps creux 14 à l'espace 9 dans lequel est placé le piston 10. La chambre de coulissement 4 comporte une extrémité obturée par l'allumeur 15 l'autre extrémité étant ouverte de manière à pouvoir faire émerger la tige 13 du piston 10. En se référant à la figure 4, l'obturateur 16 est constitué par une pièce cylindrique possédant une tête élargie 22 prolongée par une partie cylindrique 23 de section réduite se terminant par une partie cylindrique élargie 24 présentant un méplat 25. Ladite tête élargie 22 comporte une gorge périphérique 26 circulaire destinée à recevoir un joint d'étanchéité, et possède une extrémité tronconique 27. L'obturateur 16 est réalisé en matériau souple de type élastomère. L'extrémité du corps cylindrique creux 14 dans laquelle se situe le passage 21 reliant la partie interne dudit corps 14 à l'espace 9 dans lequel est placé le piston 10, se termine par un évidement tronconique 28. Avant fonctionnement de l'actionneur 1, l'obturateur 16 est placé dans le corps cylindrique creux 14 dans une position pour laquelle il est le plus proche possible de l'allumeur 15, tout en laissant libres les alésages 19 et le passage 21 permettant ainsi d'assurer la communication entre la chambre de combustion 3 et l'espace 9 de la chambre de coulissement 4 dans lequel est placé le piston 10 Le mode de fonctionnement d'un actionneur 1 selon l'invention s'effectue en respectant les étapes suivantes. En se référant à la figure 1, le générateur de gaz pyrotechnique 2 situé dans la chambre de combustion 3 est initié en combustion par l'intermédiaire de l'allumeur 6 qui est déclenché par un signal électrique. En se référant à la figure 2, les gaz produits par la combustion de la charge pyrotechnique 7 envahissent la chambre de combustion 3 puis le canal de liaison 8 pour ensuite passer dans la gorge périphérique 18 du corps cylindrique creux 14, puis traverser la partie interne 20 dudit corps 14, pour enfin atteindre l'espace 9 dans lequel est placé le piston 10. La mise en pression dudit espace 9 provoque le déplacement du piston 10 dont la tige 13 va progressivement émerger de la chambre du coulissement 4. En se référant à la figure 3, l'allumeur 15 du dispositif d'obturation 5 est mis à feu à un instant donné, provoquant le déplacement de l'obturateur 16 dans le corps creux 14, vers l'espace 9 dans lequel est placé le piston 10. L'obturateur 16 finit sa course lorsque l'extrémité tronconique 27 de sa tête élargie 22 vient s'emboîter parfaitement dans l'évidement tronconique 28 de l'une des extrémités du corps creux 14, obturant ainsi les alésages 19 ainsi que le passage 21. Les gaz en provenance de la chambre de combustion 3 envahissent alors l'espace du corps creux 14 situé à l'arrière de l'obturateur 16, ledit espace ayant été engendré par le déplacement dudit obturateur 16 Le passage desdits gaz dans ledit espace est rendu possible grâce au méplat 25 de l'obturateur 16 qui crée une ouverture. La pressurisation dudit espace contribue à maintenir l'obturateur 16 dans sa position de fermeture du circuit reliant les deux chambres 3,4. 25 30 Revendications 1. Actionneur pyrotechnique (1) comprenant un générateur de gaz pyrotechnique (2), une chambre de combustion (3), un piston (10) pouvant se déplacer dans une chambre de coulissement (4) sous l'effet desdits gaz, les deux chambres (3,4) étant en communication l'une de l'autre, caractérisé en ce que ledit actionneur (1) comprend un dispositif d'obturation (5) mis en oeuvre après le déclenchement dudit actionneur (1) , pour interrompre la communication entre lesdites chambres (3,4), ledit dispositif d'obturation (5) étant inclus dans la chambre de coulissement (4). 2. Actionneur selon la revendication 1 caractérisé en ce que le dispositif d'obturation (5) est autonome et peut être déclenché à partir d'une centrale de commande. 3. Actionneur selon la revendication 1 caractérisé en ce que les deux chambres (3,4) sont de forme cylindrique et ont leurs axes de révolution parallèles entre eux, lesdites chambres (3,4) étant reliées entre elles par un canal de liaison (8) dont l'axe est perpendiculaire à ceux desdites chambres (3,4). 4. Actionneur selon la revendication 3 caractérisé en ce que le générateur (2) de gaz pyrotechnique est inclus dans la chambre de combustion (3) et en ce qu'il comprend d'un allumeur (6) ainsi qu'une charge pyrotechnique (7). 5. Actionneur selon la revendication 3 caractérisé en ce que le dispositif d'obturation (5) comprend un 2876425 11 corps cylindrique creux (14) fixé dans la chambre de coulissement (4), un moteur (15) et un obturateur (16), le dit corps (14) possédant des moyens de liaison (19,21) , qui, en combinaison avec le canal de liaison (8), permettent d'assurer la communication entre la chambre de combustion (3) et l'espace (9) de la chambre de coulissement (4) dans lequel est situé le piston (10). 6. Actionneur selon la revendication 5 caractérisé en ce que les moyens de liaisons (19,21) sont constitués par au moins un alésage latéral (19) situé dans le corps cylindrique creux (14) en continuité avec le canal de liaison (8), et par un passage (21) pratiqué à l'une des extrémités dudit corps (14), ledit passage (21) assurant la communication entre l'intérieur dudit corps (14) et l'espace (9) de la chambre de coulissement (4) dans lequel est situé le piston (10). 7. Actionneur selon la revendication 6 caractérisé en ce que le corps cylindrique creux (14) comporte une gorge périphérique circulaire (18) au fond de laquelle ont été réalisés plusieurs alésages (19), ladite gorge (18) étant partiellement délimitée par la paroi interne de la chambre de coulissement (4) et en ce que le canal de liaison (8) débouche dans ladite gorge (18). 8. Actionneur selon la revendication 5 caractérisé en ce que le corps cylindrique creux (14) vient en butée contre un épaulement interne (17) de la chambre de coulissement (4). 2876425 12 9. Actionneur selon la revendication 5 caractérisé en ce que le moteur (15) est un générateur de gaz pyrotechnique. 10. Actionneur pyrotechnique selon la revendication 6 caractérisé en ce que l'obturateur (16) est logé dans le corps cylindrique creux (14) et en ce qu'il possède une tête élargie (22) apte à coulisser de façon étanche dans ledit corps (14), ladite tête (22) étant prolongée par une partie cylindrique (23) de section réduite se terminant par une partie cylindrique élargie (24) présentant un méplat (25). 11.Actionneur selon la revendication 10 caractérisé en ce que la tête élargie (22) présente une extrémité tronconique (27) et en ce que l'extrémité du corps (14) dans laquelle se situe le passage (21), se termine par un évidement tronconique (20) apte à recevoir ladite partie tronconique (27) de l'obturateur (16). 12.Actionneur selon la revendication 11 caractérisé en ce que l'obturateur (16) est réalisé dans un matériau déformable de sorte qu'après le déclenchement du moteur (15), l'obturateur (16) se déplace dans le corps cylindrique creux (14) jusqu'à ce que la partie tronconique (27) de la tête élargie (22) vienne s'emboîter parfaitement dans l'évidement tronconique (20) dudit corps (14) .