Brevet FR2902389A1 — publié le 20071221

L'invention concerne un générateur de gaz pour le gonflage progressif d'un coussin de sécurité pour véhicule automobile. Le rôle de ces dispositifs est de protéger un occupant du véhicule lors d'une collision, en générant du gaz pour gonfler le coussin ou sac, afin d'amortir le choc. Dans certaines applications, le sac doit être gonflé lentement pendant les premières millisecondes après le choc, afin de ne pas blesser l'occupant éventuellement en contact direct avec le module dans lequel le sac se trouve, puis être gonflé rapidement afin de remplir sa fonction de protection de l'occupant. C'est le cas par exemple du coussin disposé dans une ceinture de sécurité du véhicule, appelé en anglais Bag ln Belt (BIB), pour lequel, lorsque l'occupant est replié sur lui-même (situation dite hors de position, en anglais Out Of Position û OOP), le sac doit être déployé lentement pendant une première phase afin de ne pas entraîner de lésions à l'abdomen. Une fois le sac légèrement pressurisé et déployé, il faut dans une deuxième phase le gonfler rapidement pour pouvoir protéger l'occupant. Un tel compromis revient à modifier la courbe de débit de gonflage cumulé pour la faire se rapprocher d'une forme théorique connue de l'homme du métier sous la terminologie de courbe en S . Cette courbe théorique en S est représentée en traits interrompus à la figure 1 et possède idéalement un débit cumulé à pente faible mais non nulle pendant la première phase jusqu'à 20 millisecondes, puis un débit cumulé à pente forte pendant la deuxième phase jusqu'à 45 millisecondes. Par ailleurs, l'ensemble générateur û sac doit ne doit pas engendrer un inconfort pour l'occupant, ce qui implique notamment un sac le plus fin possible. Ainsi, on utilise des sacs fins non enduits, en tissu. Toutefois, ces sacs sont fragiles et ne peuvent être utilisés avec des gaz chauds qui brûleraient le tissu. De plus, il est difficile d'utiliser uniquement des gaz très 2 froids (générateurs dits cold gaz en anglais), qui nécessitent une forte masse de gaz, et donc entraînent un fort débit massique dans le sac et une forte agression mécanique dans celui-ci. On connaît par le document US-A-6 237 950 un générateur de gaz, dont la chambre de stockage de gaz inerte est fermée, du côté d'un diffuseur de gaz vers le sac, par deux premier et deuxième disques prévus pour rompre à des pressions différentes dans la chambre de stockage. Un dispositif, comportant deux propergols primaire et secondaire à vitesses de combustion différentes et allumés en cascade à partir d'un unique initiateur, est prévu pour chauffer et faire monter en pression le gaz inerte, de manière à rompre le premier disque puis le deuxième disque. Un tel générateur présente notamment l'inconvénient que les gaz libérés par la rupture des disques dans le diffuseur sont très chauds et très agressifs vis-à-vis du sac, du fait du mélange du gaz inerte stocké avec les gaz de combustion libérés par les propergols. Par ailleurs, le débit de gaz cumulé d'un tel générateur n'est pas suffisamment proche de la courbe en S idéale. L'invention vise à obtenir un générateur de gaz palliant les inconvénients de l'état de la technique. En particulier, un objectif de l'invention est d'avoir un générateur de gaz dont la courbe de débit de gonflage cumulé en fonction du temps présente une forme en S, en permettant d'utiliser par exemple un seul initiateur. De plus, l'invention permet un début de déploiement du sac avec des gaz froids. A cet effet, l'invention a pour objet un générateur de gaz pour le gonflage progressif d'un coussin de sécurité pour véhicule automobile, comportant un initiateur électro - pyrotechnique, apte à allumer une charge pyrotechnique logée dans une chambre de combustion, la chambre de combustion ayant au moins une sortie de communication avec un réservoir contenant du gaz à une pression de stockage déterminée, le réservoir de gaz comportant au moins une première ouverture et au moins une deuxième ouverture, permettant chacune le passage de gaz du réservoir vers l'extérieur de celui-ci pour le gonflage du coussin, les première et deuxième ouvertures étant fermées respectivement par au moins des premier et deuxième opercules, le deuxième opercule étant apte à céder à une pression de désoperculage dans le réservoir, supérieure à la pression de stockage, caractérisé en ce que la sortie de communication entre la chambre de combustion et le réservoir de gaz est fermée par au moins un troisième opercule, la combustion de la charge pyrotechnique est apte à produire du gaz sous pression, pour que le troisième opercule cède en créant dans le réservoir une onde de pression, le premier opercule est configuré pour être rompu par l'onde de pression, le générateur comprend des moyens aptes à augmenter la pression dans le réservoir au moins jusqu'à la pression de désoperculage de la deuxième ouverture, de manière à rompre le deuxième opercule un temps prescrit après l'allumage de l'initiateur. Suivant d'autres caractéristiques de l'invention, - la combustion de la charge pyrotechnique est apte à produire du gaz à une pression excédant de plus d'une première valeur prescrite la pression de stockage, pour que le troisième opercule cède en créant dans le réservoir l'onde de pression ; - le générateur de gaz comporte une seule charge pyrotechnique, un seul initiateur électro - pyrotechnique et une seule chambre de combustion ; - la charge pyrotechnique est un unique bloc de propergol ; - la charge pyrotechnique est constituée de pastilles en vrac ; - le premier opercule est configuré pour être rompu par impact de l'onde de pression ; - le premier opercule et la sortie de communication sont orientés face à face, pour obtenir une efficacité maximum de l'onde de pression ; - la sortie de communication est éloignée du premier opercule par la plus grande dimension du réservoir de gaz ; 4 - l'onde de pression correspond à un front de pression dans le réservoir de gaz, supérieur à la pression de stockage ; - la paroi du réservoir de gaz est apte à guider l'onde de pression de la sortie de communication jusqu'au premier opercule. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 représente le débit cumulé de gonflage d'un générateur de gaz, en fonction du temps t, ainsi que la pression de sa chambre de io combustion au cours du gonflage, - la figure 2 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un générateur de gaz dans un mode de réalisation suivant l'invention, et - la figure 3 est une vue schématique agrandie des tuyères du générateur suivant la figure 2. 15 Aux figures, le générateur 1 de gaz comporte un corps oblong 2, tubulaire, par exemple cylindrique et circulaire, dont la paroi délimite un réservoir 3 de gaz. Le gaz utilisé peut-être inerte, tel que par exemple un mélange argon et d'hélium ou un gaz réactif tel que du protoxyde d'azote. Le corps 2 tubulaire comporte deux première et deuxième extrémités 20 longitudinales 4 et 5, qui sont éloignées l'une de l'autre suivant la plus grande dimension du corps 2. Du côté de l'extrémité 4 est fixé un boîtier 6 délimitant une chambre de combustion 7 ayant une sortie 14 de communication fluidique avec le réservoir 3. Du côté de l'extrémité 5 est fixé un embout 8 comportant deux première et deuxième ouvertures ou 25 tuyères 9, 10 de passage de gaz vers un diffuseur 11 de gaz comportant des trous 12, par exemple répartis sur sa paroi tubulaire 13 entourant son fond 24 sans trou. Pour le stockage du gaz, le réservoir 3 est fermé au niveau des première et deuxième ouvertures 9, 10 par respectivement des premier et 30 deuxième opercules 15, 16. Entre la chambre 7 de combustion et le réservoir 3 est interposé un troisième opercule 17 situé au niveau de la sortie 14 de communication. Le boîtier 6 comporte une face extérieure 18, qui est située du côté du réservoir 3, qui délimite la sortie 14 de communication et sur laquelle est prévu le troisième opercule 17. Dans le boîtier 6 est fixé par des moyens appropriés un initiateur électro ù pyrotechnique 19 ayant des électrodes de commande 20, 21 situées en une extrémité extérieure 22 du générateur 1 pour pouvoir être reliées à un circuit électrique extérieur. Le boîtier 6 et le diffuseur 11 sont de part et d'autre du corps 2 en étant par exemple dans le prolongement de ce dernier, le diffuseur 11 étant situé par exemple par son fond 24 au niveau de l'autre extrémité longitudinale extérieure 23 du générateur éloignée de l'extrémité 22. Le boîtier 6 contient une charge pyrotechnique 25 située entre la sortie 14 et l'initiateur 19 pour pouvoir être allumée par cet initiateur 19. Entre la charge pyrotechnique 25 et la sortie 14 sont par exemple intercalées une entretoise 26 pour retenir la charge 25 dans la chambre 7 lors de sa combustion et une grille 27 pour empêcher des particules solides de passer de la chambre 7 à la sortie 14. Du fait du confinement de la chambre 7 de combustion dans un volume et de la séparation entre la chambre 7 et le réservoir 3, la température et les gaz de combustion dus à l'allumage de la charge 25 provoquent une brusque montée en pression dans la chambre 7 contre l'opercule 17. L'opercule 17 est apte à rompre brusquement lorsque la pression de la chambre 7 excède de plus d'une première valeur seuil prédéterminée la pression du réservoir 3. Ce faisant, du fait de la différence entre la pression de la chambre 7 de combustion et la pression de stockage du réservoir 3, la rupture de l'opercule 17 génère une onde de pression. La figure 1 représente la courbe de pression P en fonction du temps, qui a été mesurée par un capteur de pression statique fixé dans la chambre de combustion 25 lors du déclenchement du générateur. Le gaz du réservoir 3 est stocké à une première pression P1 de par exemple 40 MPa environ à la figure 1 et la première valeur seuil de l'opercule 17 est par exemple de 40 MPa. L'onde de choc est émise par la rupture de l'opercule 17 au moment du pic de pression PO à la figure 1. La paroi 2 du réservoir 3 forme un guide pour l'onde de pression jusqu'au premier opercule 15. Avantageusement, l'opercule 17 est tourné vers l'opercule 15. La vitesse de propagation de l'onde de pression est supérieure à la vitesse du son dans le réservoir lorsqu'il est plein. Le premier opercule 15 est apte à céder en étant dimensionné pour être rompu par l'onde de pression, tandis que le deuxième opercule 16 n'est pas rompu par l'onde de pression. Pour ce faire, le deuxième opercule est par exemple protégé de l'onde de pression par un dispositif de type déflecteur ou bien le deuxième opercule est dimensionné pour désoperculer à une pression plus élevée que la valeur de l'onde de pression. Le premier opercule 15 est agencé pour rompre sous l'effet de 15 l'augmentation locale de la pression généré par l'impact de l'onde de pression. Il peut être prévu dans le réservoir 3, devant les opercules 15 et 16, un dispositif déflecteur ou divergent pour détourner l'onde de pression du deuxième opercule 16, et/ou un dispositif convergent pour acheminer l'onde 20 de pression vers le premier opercule 15. Par ailleurs, il est prévu dans le réservoir 3, entre la sortie 14 de la chambre 7 de combustion et les opercules 15, 16, et par exemple à proximité de ceux-ci, une grille 31 pour empêcher que des morceaux du troisième opercule 17 brisé ne les atteigne. 25 Les premier et deuxième opercules 15, 16 sont prévus sur la face 28 de l'embout 8 située côté réservoir 3, et ce sur un support respectif 29, 30 ayant une section de passage plus grande que celle des ouvertures 9, 10 situées en aval des supports dans le sens de passage du gaz. Par ailleurs, la section transversale de passage de la deuxième ouverture 10 est 30 supérieure à celle de la première ouverture 9. Pour que l'onde de pression rompe le premier opercule 15 sans rompre le deuxième opercule 16, le premier opercule 15 peut également avoir une épaisseur plus fine que le 7 deuxième opercule 16 comme dans le mode de réalisation représenté et/ou un support 29 de plus grande section de passage que celui 30 du deuxième opercule 16. La rupture du premier opercule 15 sans rupture du deuxième opercule 16 entraîne le passage de gaz dans la première ouverture 9 vers le diffuseur 11 et vers le sac via les trous 12. Ce débit de gaz correspond à la première phase de déploiement lent du sac, immédiatement postérieure au pic PO de l'onde de pression et représentée par L sur la courbe du débit D de gonflage cumulé, mesuré à la figure 1. D'une manière avantageuse, la rupture rapide du premier opercule 15 par l'onde de pression, ainsi que la relativement faible quantité de gaz de combustion dégagée par la charge pyrotechnique 25 pour générer cette onde de pression, fait passer depuis le réservoir 3 dans le diffuseur 11 et dans le sac une quantité de gaz assez tiède, qui ne risque pas de détériorer le sac. Cette limitation de la température des gaz éjectés peut être augmentée par le fait que la sortie 14 de la chambre 7 de combustion est éloignée du premier opercule 15 par la plus grande dimension du réservoir 3 de gaz. La pression statique du réservoir 3 retombe à la première pression 2o P1 après le passage de l'onde de pression. La charge pyrotechnique 19 continue de brûler dans la chambre 7 avec une vitesse déterminée après la rupture du troisième opercule 17 et du premier opercule 15, pour faire croître la pression du réservoir 3 à partir de P1 selon la portion de courbe PL à la figure 1 pendant la première phase L, la chambre 7 de combustion 25 débouchant alors par la sortie 14 dans le réservoir 3. Le deuxième opercule 16 est apte à rompre et dimensionné pour se rompre lorsque la pression régnant dans le réservoir 3 atteint un deuxième valeur P2 de pression, supérieure ou égale à la première pression P1. A la figure 1, cette deuxième valeur de pression P2 est par exemple de 85 MPa 30 environ. Les paramètres du générateur sont calculés pour que cette rupture du deuxième opercule 16 intervienne après un temps prescrit t, depuis la commande de fonctionnement envoyée à l'initiateur 19, correspondant à l'instant 0 à la figure 1. Ce temps prescrit t, correspond à un changement de régime à la fin de la première phase L et est par exemple de 20 millisecondes, respectant la courbe théorique en S selon la figure 1. Après rupture du deuxième opercule 16, le gaz passe du réservoir 3 par les première et deuxième ouvertures 9 et 10 dans le diffuseur 11 et le sac pour assurer le gonflage complet du sac. Le débit D de gaz cumulé arrivant dans le sac augmente alors rapidement dans la deuxième phase R de gonflage du sac, avec une pente plus grande que celle de la première phase L, tandis que la pression dans le réservoir 3 diminue depuis P2. La courbe du débit de gonflage cumulé par les première et deuxième ouvertures 9, 10 en fonction du temps a ainsi une forme en S. D'une manière avantageuse, un seul initiateur 19, une seule charge pyrotechnique 25 et une seule chambre 7 de combustion peuvent être prévus pour rompre successivement les premier et deuxième opercules 15, 16 et pour obtenir la courbe en S du générateur de gaz. La charge pyrotechnique est avantageusement un unique bloc de propergol. Ce bloc de propergol comporte par exemple des perforations afin d'augmenter la surface de combustion et produire un flux de gaz permettant d'avoir la deuxième valeur P2 de pression dans le réservoir 3 après le temps prescrit t, de changement de régime. La surface de combustion S(e) en fonction de l'épaisseur e du bloc de propergol est adaptée au temps t, de changement de régime. Bien entendu, le temps prescrit t, de changement de régime peut être de 20 à 30 millisecondes, par exemple dans le cas d'une utilisation dans une ceinture de sécurité du véhicule (BIB), les caractéristiques du bloc de propergol étant alors adaptées. Pour des temps de changement de régime plus courts que 20 millisecondes, tels que par exemple pour des utilisations plus classiques du générateur en protection frontale ou en rideau, où le temps t, de changement de régime peut être de 5 à 10 millisecondes, on pourra également utiliser des pastilles comme charge pyrotechnique 25. REVENDICATIONS 1. Générateur de gaz pour le gonflage progressif d'un coussin de sécurité pour véhicule automobile, comportant un initiateur électro - pyrotechnique (19), apte à allumer une charge pyrotechnique (25) logée dans une chambre (7) de combustion, la chambre (7) de combustion ayant au moins une sortie (14) de communication avec un réservoir (3) contenant du gaz à une pression de stockage déterminée, le réservoir (3) de gaz comportant au moins une première ouverture (9) et au moins une deuxième ouverture (10), permettant chacune le passage de gaz du réservoir vers l'extérieur de celui-ci pour le gonflage du coussin, les première et deuxième ouvertures (9, 10) étant fermées respectivement par au moins des premier et deuxième opercules (15, 16), le deuxième opercule (16) étant apte à céder à une pression de désoperculage dans le réservoir, supérieure à la pression de stockage, caractérisé en ce que la sortie (14) de communication entre la chambre (7) de combustion et le réservoir (3) de gaz est fermée par au moins un troisième opercule (17), la combustion de la charge pyrotechnique (25) est apte à produire du gaz sous pression, pour que le troisième opercule (17) cède en créant dans le réservoir (3) une onde de pression, le premier opercule (15) est configuré pour être rompu par l'onde de pression, le générateur comprend des moyens aptes à augmenter la pression dans le réservoir (3) au moins jusqu'à la pression (P2) de désoperculage de la deuxième ouverture (16), de manière à rompre le deuxième opercule (16) un temps prescrit (t,) après l'allumage de l'initiateur (19). 2. Générateur de gaz suivant la revendication 1, caractérisé en ce 30 que la combustion de la charge pyrotechnique (25) est apte à produire du gaz à une pression excédant de plus d'une première valeur prescrite lapression de stockage, pour que le troisième opercule (17) cède en créant dans le réservoir (3) l'onde de pression. 3. Générateur de gaz suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une seule charge pyrotechnique (25), un seul initiateur (19) électro - pyrotechnique et une seule chambre (7) de combustion. 4. Générateur de gaz suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la charge pyrotechnique (25) est un unique bloc de propergol. 5. Générateur de gaz suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la charge pyrotechnique est constituée de pastilles en vrac. 6. Générateur de gaz suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier opercule (15) est configuré 15 pour être rompu par impact de l'onde de pression. 7. Générateur de gaz suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier opercule (15) et la sortie (14) de communication sont orientés face à face. 8. Générateur de gaz suivant l'une quelconque des revendications 20 précédentes, caractérisé en ce que la sortie (14) de communication est éloignée du premier opercule (15) par la plus grande dimension du réservoir (3) de gaz. 9. Générateur de gaz suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'onde de pression correspond à un 25 front de pression (P0) dans le réservoir (3) de gaz, supérieur à la pression (P1) de stockage. 10. Générateur de gaz suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paroi (2) du réservoir (3) de gaz est apte à guider l'onde de pression de la sortie (14) de communication 30 jusqu'au premier opercule (15).