Brevet FR2885682A1 — publié le 20061117

La présente invention concerne un générateur pyrotechnique de gaz pour le gonflage d'un coussin de sécurité pour véhicule automobile Le rôle de ces dispositifs est de protéger l'occupant d'un véhicule lors d'une collision, en générant du gaz pour gonfler un coussin en tissu ou une poche 5 métallique, afin d'amortir le choc. Dans le cadre de la protection contre les chocs latéraux, l'intégration de tels systèmes de protection au sein des sièges, en vue de la protection du thorax et/ou du pelvis et/ou de la tête, devient une fonction prépondérante. Pour répondre aux impératifs de design des véhicules actuels et aux orientations futures, ces systèmes de protection doivent évoluer d'une géométrie généralement parallélépipédique et compacte, vers une géométrie beaucoup plus allongée et de section faible au regard de la longueur. Cela peut très bien s'appliquer aussi à la protection dite "frontale", à l'intérieur de l'habitacle du véhicule pour la protection des genoux ou du bassin, ou à l'extérieur de l'habitacle pour la protection des piétons (équipements au niveau du pare-chocs ou du capot). Ainsi, on décrit dans les documents US-A-5 595 546 et US-A-6 595 547 un système de gonflage d'un airbag qui présente une structure telle que mentionnée plus haut, c'est à dire à géométrie allongée et de section faible au regard de sa longueur. Ce système comprend un générateur pyrotechnique de gaz pour le gonflage d'un coussin de sécurité pour véhicule automobile, qui corlporte: - deux tubes cylindriques coaxiaux, à savoir un tube interne délimitant une chambre de combustion, et un tube externe; - un initiateur pyrotechnique placé dans le prolor gement du tube interne, apte à initier la combustion d'une charge pyrotechnique placée dans ladite chambre de combustion, - le tube interne présentant des orifices de sortie ou "tuyères" pour l'évacuation des gaz et particules générés par la combustion de la charge vers une chambre dite de condensation et de filtration, délimitée par l'espace séparant les deux tubes, tandis que le tube externe présente également sur sa paroi cylindrique des orifices de sortie des gaz vers l'extérieur, pour gonfler le coussin. Un tel système donne généralement satisfaction. Cependant, sa structure est relativement complexe. De plus, du fait de la grande longueur du générateur, il peut arriver que la combustion de la charge pyrotechnique ne se transmette ias de l'initiateur jusqu'à l'extrémité opposée de la chambre de combustion. On assiste alors à l'extinction de la combustion. Dans ce cas, le coussin ne se gonfle Dus correctement, ce qui est préjudiciable à la sécurité des occupants du véhicule. La présente invention vise à apporter une solution à ces problèmes. Le générateur qu'elle propose, qui est du type tel quo décrit plus haut, est essentiellement remarquable par le fait que: - les deux tubes sont borgnes, leurs extrémités fermées étant disposées du même côté ; lesdites tuyères et/ou leurs sections respectives sont réparties le long de la paroi cylindrique du tube interne, selon une distribution non linéaire; - les orifices de sortie des gaz que présente le tube externe sont répartis sur celui-ci dans sa zone en regard de la chambre de combustion, dans au moins deux régions distinctes, par exemple en regard des deux extrémités de la chambre de combustion. Grâce à la combinaison de ces caractéristiques, on simplifie la structure du générateur et on s'assure de la parfaite continuité de la combustion de la charge pyrotechnique, d'une extrémité à l'autre de la chambre de combustion. Par ailleurs, selon d'autres caractéristiques avantageuses mais non limitatives de ce générateur: - un tronçon de la paroi du tube interne, qui commence à l'extrémité de l'initiateur et qui s'étend sur une longueur d'au moins deux fois e diamètre de ce 25 tube interne, est dépourvu de tuyères; - ladite charge pyrotechnique est contenue dans une enveloppe étanche à l'humidité ; - ladite charge pyrotechnique est apte à dés)perculer ladite enveloppe; - ladite charge constituée d'au moins une série de Pastilles jointives ou d'au moins un bloc de matière pyrotechnique; - lesdites pastilles présentent un canal interne qui: eur confère une forme annulaire; - quand on a affaire à au moins deux séries ou au moins deux blocs, 35 le générateur comporte, entre deux séries, respectivement entre deux blocs, des moyens de calage et d'écartement aptes à laisser progresser la combustion d'une série à l'autre, respectivement d'un bloc à l'autre; - au moins une tuyère est formée dans le tube interne, en regard des moyens de calage et d'écartement; - ladite chambre de condensation et de filtration renferme des moyens de filtrage des gaz chauds et des particules provenant c.e la chambre de combustion; la zone de la chambre de condensation et de filtration située immédiatement en regard desdites tuyères est dépourvue de moyens de filtrage; - le tube externe est dépourvu d'orifices en regard des tuyères; - ledit tube externe est serti sur un support qui porte ledit initiateur; - ledit support est formé de deux demi coquilles identiques qui enserrent la base dudit initiateur; - le rapport diamètre du tube externe/longueur du tube externe est 15 compris entre 5 et 20. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre de certains modes de réalisation. Cette description, donnée à titre non limitatif, sera faite en référence aux figures annexées dans lesquelles: - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale, selon un plan vertical et médian, d'un générateur conforme à la présente invention, les orifices de sortie de gaz que présente le tube interne de ce générateur n'y étant pas représentés; les figures 2 à 4 sont des vues simplifiées, également en coupe, de trois modes de réalisation additionnels du générateur de la figure 1. Comme mentionné plus haut, le générateur 1 selon l'invention, tel que représenté à la figure 1 annexée, comporte deux tubes cylindriques coaxiaux, à savoir un tube interne 3 dont le volume intérieur délimite L ne chambre de combustion C, et un tube externe 2. Ces deux tubes sont par exemple réalisés en nétal de faible 30 épaisseur. Selon le mode de réalisation représenté, les tubes ont une section circulaire et présentent la particularité d'être tous les deux son; borgnes, leurs extrémités fermées étant disposées du même côté. Cependant, il est possible d'utiliser d'autres formes de section de tube, par exemple une section de forme carrée. A la figure 1, on a référencé 20 et 30 leur paroi cylindrique, tandis que leur extrémité borgne est référencée 22, respectivement 32. Leur ouverture respective, opposée à l'extrérr ité borgne, est référencée 21, respectivement 31. A titre purement indicatif, le tube externe 2 présente une longueur comprise entre 150 et 280 millimètres, tandis que celle du tube interne est comprise entre 130 et 260 millimètres. Toujours à titre indicatif, les valeurs de leurs diamètres intérieurs respectifs sont compris entre 10 et 20 millimètres. Le fait d'utiliser des tubes borgnes présente l'avantage, comparativement aux générateurs de l'état de la technique, de ne pas avoir à obturer, par un moyen quelconque, l'extrémité correspondante du tube, ce qui avait pour inconvénients de nécessiter des opérations de montage additionnels, de générer un temps supplémentaire d'assemblage et de devoir gérer un stock additionnel de pièces. De tels tubes borgnes présentent une résistance accrue à la pression et occasionnent une réduction des coûts. Ainsi que cela est particulièrement visible à la figure 1, l'extrémité borgne 32 du tube interne 3 est en contact avec celle du tube externe, référencée 22. Du fait de la différence de longueur entre les tubes, il existe une zone à l'intérieur du tube 2, qui communique directement avec son o uverture 2, dans laquelle le tube interne 3 n'est pas présent. C'est dans cette zone qu'est monté un initiateur pyrotechnique 6, placé dans le prolongement immédiat du tube interne 3, apte à initier la combustion d'une charge pyrotechnique 5 placée dans ladite chambre de combustion C. L'initiateur est lui-même positionné, au niveau de sers électrodes, sur un socle 60, l'ensemble ainsi formé étant enserré dans un support qui est formé de deux demi coquilles identiques 61 et 62. Et le tube externe 2 est serti sur ce support 61/62, au niveau d'une zone annulaire 26. L'initiateur est engagé partiellement à l'intérieur du tube 3, à une distance déterminée de la charge pyrotechnique placée à l'intérieur. Cette distance est choisie par l'homme du métier en fonction du meilleur compromis allumage suffisant de la charge pyrotechnique/non agression de cette charge. La charge 5 est constituée ici de pastilles jointives, 35 préférentiellement de propergol, qui présentent un canal interne qui leur confère une forme annulaire. De la sorte, il existe dans le sens longitudinal de la chambre C, dans l'axe de la charge C, un passage dépourvu de matériau. Ce passage permet la circulation des gaz d'allumage. Le diamètre extérieur des pastilles est égal, au jeu près, au diamètre 5 interne du tube 3. Dans l'exemple présenté ici, les pastilles ont élé préalablement insérées dans une pochette de protection 4 contre l'humidité, faite)ar exemple d'un complexe multicouches de polymère et de métal. Ainsi, on s'assure de la parfaite siccité de la charge, quelles que soient les conditions de stockage de la charge ou d'utilisation du générateur. Selon des modes de réalisation non représentés ici, la charge pyrotechnique peut prendre d'autres formes. Ainsi, on peut avoir affaire à une charge consistant en des pastilles en vrac, en des plaques, ou er core en un bloc monolithique extrudé. Bien que cela ne soit pas visible à la figure 1, 1,c tube interne 3 présente des orifices de sortie ou "tuyères" (sur lesquels on reviendra en référence aux figures suivantes) pour l'évacuation des gaz et particules générés par la combustion de la charge vers une chambre T, dite de condensation et de filtration. Cette chambre est délimitée par l'espace annulaire qui sépare les deuxtubes2et3. Le tube externe 21 présente également sur sa paroi cylindrique 20 des orifices de sortie 23 des gaz vers le sac d'un airbag (qui n'a pas été représenté ici, dans un souci de clarté de la figure). Des goujons de fixation à un support portent la référence 24. Des 25 ouvertures "d'équilibrage" 25 de la diffusion des gaz permettent (l'assurer la nonpropulsivité du générateur. Dans la chambre de tranquillisation T sont des prévus de moyens de filtrage des gaz chauds et particules provenant de la chambre de combustion C. Il peut s'agir d'un filtre en fibres métalliques, d'un bobinage de fil, ou encore de fils métalliques compactés. De préférence, la zone de la chambre T située immédiatement en regard de ces tuyères est dépourvue de moyens de filtrage. Ceci permet une entrée franche et directe des gaz dans la chambre T, puis une progression plus lente et plus diffuse au travers de moyens de filtrage. Telle est la structure générale du générateur conforme à la présente invention. On se reportera maintenant aux figures 2 à 4 f our expliquer la structure et le fonctionnement de trois formes de réalisation possib] es. Sur ces figures, la structure générale du générateur de la figure 1 a été respectée. Toutefois, dans un but de clarté, sa représentation a été simplifiée. Cependant, les orifices ou "tuyères" que comporte lo tube interne 3 y sont visibles. Par contre, les moyens de filtrage de la chambre T n'ont pas été représentés. En lieu et place de ceux-ci a été introduite une cale A qui montre qu'il existe un espace annulaire entre les deux tubes 2 et 3. De préférence et dans tous les modes de réalisation décrits, la charge pyrotechnique 5 contenue dans l'enveloppe 4 est en mesure de d:soperculer cette dernière quand la pression au sein de celle-ci, qui résulte de la combustion de la charge, devient importante. La problématique avec les générateurs de grande ongueur comme ceux de la présente invention résulte dans le fait qu'il est particulièrement difficile d'avoir l'assurance que tout le chargement de la charge pyrotechnique va s'allumer et rentrer en combustion. En effet, il n'est pas rare que l'on observe une extinction de la combustion en cours de route, ce qui se répercute négativement sur l'état de gonflement de l'airbag auquel est connecté le générateur. Mais à l'inverse, on constate aussi de problèmes de montée en pression trop importante au sein de la combustion, dont l'issue peut conduire à l'éclatement du générateur. La présente invention apporte une solution à ces proF'lèmes. Et cette solution réside notamment dans l'implantation particulière des orifices ou "tuyères" 33 que comporte le tube interne 3 qui délimite la chambre de combustion. Ainsi, conformément à l'invention, ces tuyères 33;ont réparties le long de la paroi cylindrique 30 du tube interne selon une distribution non linéaire. Par l'expression "distribution non linéaire", on entend que la répartition des tuyères et/ou la répartition de leurs sections respectives, selon l'axe longitudinal du tube, n'est pas régulière, c'est à dire qu'il existe au moins deux valeurs d'intervalles entre tuyères voisines, respectivement au moins deux valeurs de sections de tuyères, le long du tube. Ainsi, les tuyères précitées pourraient présenter des sections différentes. Toujours conformément à la définition ci-dessus, les tuyères ne sont pas forcément toutes réparties selon une génératrice du tube 3. Elles peuvent au contraire avoir une répartition angulaire variable. Cependant, c'e;;t leur répartition des tuyères "selon l'axe longitudinal du tube" qui n'est pas régulière. Ainsi, cette définition inclut par exemple une répartition de tuyères en au moins deux groupes, l'intervalle entre les tuyères de chacun les groupes étant identiques, tandis que l'intervalle séparant le premier du second groupe est différent, par exemple plus grand. C'est la situation illustrée en référence au mode de réalisation de la 10 figure 2. Dans cette variante et conformément à une caractéristique avantageuse de l'invention, un tronçon de la paroi du tube interne 3, qui commence à l'extrémité de l'initiateur 6 et qui s'étend sur une longueur d'au rr oins deux fois le diamètre de ce tube interne 3, est dépourvu de tuyères. Ce positionnement particulier des tuyères permet d'empêcher l'extinction de la combustion de la charge pyrotechnique 5, mais aussi d'éviter une augmentation trop importante de la pression au sein de la chambre; de combustion, qui pourrait cause un phénomène d'emballement susceptible de dégénérer en éclatement. La zone du tube 3 dépourvue de tuyère et située immédiatement dans le prolongement de l'initiateur 6 permet cependant de faire augmen:er la pression de gaz au sein de la chambre de combustion, au niveau d'une valeur raisonnable pour entretenir la combustion. La présence d'une première série de tuyères 33 le [ong du tube, en direction de son extrémité borgne, permet alors un échappement partiel des gaz, ce qui contribue à réduire la pression à l'intérieur de la chambre de combustion, tout en maintenant la progression de la combustion à un régime stable. Et ce phénomène se répète alternativement le long c.0 tube, au fur et à mesure de la progression de la combustion. Le canal que présentent les pastilles de la charge pyrotechnique contribue favorablement à la propagation de la combustion. Toujours en référence à la figure 1, les gaz qui sont entrés dans la chambre T sont filtrés et ressortent vers l'extérieur (pour gonfler le sac d'un système d'airbag) par des orifices 23 prévus dans la paroi cylindrique du tube extérieur 2. Conformément à une caractéristique de l'invention, ces orifices de sortie 23 des gaz que présente le tube externe 2, sont répartis sur celui-ci dans sa zone en regard de la chambre de combustion C, aux extrémités de cette zone. Ceci permet l'utilisation d'un sac à chambres séparée s. De préférence mais non obligatoirement, les orifice:; 23 ne se situent pas immédiatement en regard des tuyères 33 mais sont au contraire décalés longitudinalement. Ainsi, lors de la progression de gaz vers l'extérieur, leur parcours est rallongé et en "chicanes", ce qui contribue à leur meilleure filtration et leur 10 refroidissement. Dans la forme de réalisation de la figure 3, la charge pyrotechnique est constituée de trois séries distinctes de pastilles jointives, ces sér:.es étant séparées deux à deux par des moyens de calage et d'écartement 8a à 8d, aptes à laisser progresser la combustion d'une série à l'autre. Il s'agit par exemple de pièces ajourées en matière plastique ou en métal, qui présentent, le cas échéant, une certaine élasticité dans le sens longitudinal afin de compenser certains jeux éventuels. Ces pièces ont pour fonction d'éviter que la press on ne progresse trop vite à l'intérieur de la chambre de combustion C, et ne provoque un phénomène 20 d'autoserrage dans le canal. On remarquera que, selon ce mode de réalisation, les tuyères 33 sont disposées en regard des moyens de calage et d'écartement 8b, 8c et 3d. Ces moyens et les tuyères associées remplissent en c uelque sorte une fonction de soupapes de pression. En d'autres termes, ils permettent de réduire la pression dans la chambre de combustion C et d'empêcher l'obstruction des tuyères par des résidus de combustion tout en libérant une partie des gaz vers la chambre T, et également en transmettant la combustion à la série suivante. La forme de réalisation de la figure 4 présente la particularité de ne comporter que trois pièces de calage et d'écartement 8a, 8b et 8c et de n'avoir des tuyères 33 que dans les zones situées entre deux pièces de calage et d'écartement. Enfin, on rappellera ci-après les principaux avantages apportés par le générateur selon l'invention. En premier lieu, ce générateur permet une meilleure intégration du système de protection dans les environnements réclamant un encombrement faible, 35 ceci grâce à sa section réduite. Il autorise aussi une meilleure intégration dans les sacs avec filtration et diffusion intégrée. La diffusion des gaz générés par la combusticn de la charge pyrotechnique au niveau des extrémités du générateur permet l'utilisation de sacs à 5 chambres séparées. On note également, de manière particulièrement avantageuse, sa rapidité de fonctionnement, grâce à la propagation rapide de la corn bustion sur toute la longueur du générateur. Sa masse est relativement réduite par rapport aux systèmes 10 conventionnels. Enfin, du fait de la simplicité de sa structure, il permet d'abaisser notablement le coût global du système de protection dans lequel il e st intégré. i0 REVENDICATIONS 1. Générateur pyrotechnique de gaz pour le gonfl age d'un coussin de sécurité pour véhicule automobile, qui comporte: - deux tubes cylindriques coaxiaux, à savoir un tube interne (3) 5 délimitant une chambre de combustion (C), et un tube externe (2) ; - un initiateur pyrotechnique (6) placé dans le prolongement du tube interne (3), apte à initier la combustion d'une charge pyrotechnique (5) placée dans ladite chambre de combustion (C), le tube interne (3) présentant des orifices de sortie ou "tuyères" (33) pour l'évacuation des gaz et particules générés par la combustion (le la charge vers une chambre dite de condensation et de filtration (T) délimitée par l'espace séparant les deux tubes (2; 3), tandis que le tube externe (2) présente également sur sa paroi cylindrique (20) des orifices (23) de sortie des gaz vers l'extérieur, pour gonfler le coussin, caractérisé par le fait que: - les deux tubes (2; 3) sont borgnes, leurs extrém tés fermées (22, 32) étant disposées du même côté ; - lesdites tuyères et/ou leurs sections respectives sont réparties le long de la paroi cylindrique (30) du tube interne (3), selon une distribution non 20 linéaire; - les orifices de sortie (23) des gaz que présente le tube externe (2) sont répartis sur celui-ci dans sa zone en regard de la chambre de combustion (C), dans au moins deux régions distinctes, par exemple en regard des deux extrémités de la chambre de combustion. 2. Générateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'un tronçon de la paroi du tube interne (3), qui commence à l'extrémité de l'initiateur (6) et qui s'étend sur une longueur d'au moins deux fois le diamètre de ce tube interne (3), est dépourvu de tuyères (33). 3. Générateur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par 30 le fait que ladite charge pyrotechnique (5) est contenue dans unc enveloppe (4) étanche à l'humidité. 4. Générateur selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ladite charge pyrotechnique (5) est apte à désoperculer ladite enveloppe (4). 5. Générateur selon l'une des revendicatio ris précédentes, caractérisé par le fait que ladite charge (5) constituée d'au moins une série de pastilles jointives ou d'au moins un bloc de matière pyrotechnique. 6. Générateur selon la revendication 5, caractérisé par le fait que lesdites pastilles présentent un canal interne qui leur confère une forme annulaire. 7. Générateur selon l'une des revendications 5 ou 6 qui comprend au moins deux séries ou au moins deux blocs, caractérisé par le fait qu'il comporte, entre deux séries, respectivement entre deux blocs, des moyens de calage et d'écartement (8a, 8b, 8c, 8d) aptes à laisser progresser la combustion d'une série à l'autre, respectivement d'un bloc à l'autre. 8. Générateur selon la revendication 7, caractérisé par le fait qu'au moins une tuyère (33) est formée dans le tube interne (3), en regard des moyens de calage et d'écartement (8a, 8b, 8c, 8d). 9. Générateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ladite chambre de condensation et le filtration (T) renferme des moyens de filtrage (7) des gaz chauds et des particule; provenant de la chambre de combustion (C). 10. Générateur selon la revendication 9, caractérisé par le fait que la zone de la chambre de condensation et de filtration (T) située immédiatement en 20 regard desdites tuyères (33) est dépourvue de moyens de filtrage (7;,. 11. Générateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le tube externe (2) est dépourvu d'orifices (23) en regard des tuyères (33). 12. Générateur selon l'une des revendication s précédentes, 25 caractérisé par le fait que ledit tube externe (2) est serti sur un support (61, 62) qui porte ledit initiateur (6). 13. Générateur selon la revendication 12, caractérise par le fait que ledit support (61, 62) est formé de deux demi coquilles identiques qui enserrent la base dudit initiateur. 14. Générateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le rapport diamètre du tube externe (2) /langueur du tube externe (2) est compris entre 5 et 20.