Brevet FR2901523A1 — publié le 20071130

Dans le document JP-A-08/156737, on décrit un générateur de gaz pour coussin de sécurité dans lequel sont également prévus des moyens de régulation de la pression dans la chambre de combustion. Celle-ci est formé d'un boîtier fixe à paroi cylindrique ajourée, et d'un piston, constitué également d'un cylindre apte à coulisser dans le boîtier. En fonction de la position du piston, un nombre plus ou moins grand de trous dans la paroi est découvert, ce qui fait communiquer la chambre de combustion avec la chambre de diffusion. Dans certains modes de réalisation, le piston est monté sur ressort. Dans une autre variante, une masse de matériau élastiquement déformable autorise le coulissement réversible du piston. Dans le document US-A-6 062 598, le générateur hybride à réserve de gaz qui est décrit comprend une vanne placée transversalement entre les chambres de combustion et de diffusion. Cette vanne a pour fonction d'obturer en partie un canal reliant les deux chambres. La vanne comprend un piston solidaire d'un élément de type ressort métallique sensible à la chaleur. Selon la position du piston, la section efficace du canal varie en fonction de la température pour compenser les différences de pression dans la réserve de gaz liées à la température. Cependant, il est clairement précisé que le canal entre les deux chambres n'est jamais complètement obturé. Il est également indiqué que la position de la vanne est fixe pendant le fonctionnement du générateur. En effet le mouvement de la vanne est induit uniquement par l'élément métallique sensible à la chaleur. Les systèmes décrits dans les deux premiers documents comportent des moyens qui ont un fonctionnement indépendant de la température. Quant à celui décrit dans le dernier document,, sa mise en oeuvre est strictement fonction de la température et ne tient pas compte de la pression dans la chambre de combustion. On décrit par ailleurs dans le document FR-A-2 876 968 un générateur qui permet de résoudre ces problèmes. Selon cette invention, le générateur comprend une première chambre de combustion et une seconde chambre de diffusion dans laquelle sont transférés les gaz résultant de la combustion, avant leur évacuation vers l'extérieur. Ces chambres sont séparées l'une de l'autre par une cloison, dite tuyère, qui présente un orifice de communication, et la chambre de diffusion est 30 35 pourvue d'un piston apte à obturer ou non ledit orifice en fonction de la pression de gaz dans la chambre de combustion, ce piston étant rappelé dans sa position de fermeture de l'orifice par une masse en matériau élastiquernent déformable. Cette masse présentant une raideur variable, diminuant quant la température augmente. La présente invention vise à résoudre les mêmes problèmes que ceux décrits précédemment, grâce à un dispositif plus simple et autorégulé. Ainsi, un premier aspect de la présente invention est relatif à un générateur de gaz pour un dispositif de sécurité pour véhicule automobile, qui est du type comprenant une enveloppe qui renferme au moins : - une chambre de combustion contenant une charge pyrotechnique, dont la combustion est déclenchée par un initiateur associé à cette chambre ; - une chambre de réception et de tranquillisation des gaz générés par la combustion de la charge, qui assure leur évacuation vers l'extérieur ; caractérisé en ce que ce générateur de gaz comprend : - une chambre de transfert distincte de la chambre de combustion, dans laquelle sont stockés les gaz de combustion avant leur évacuation vers l'extérieur via la chambre de tranquillisation, un conduit reliant la chambre de combustion à la chambre de transfert ; - et en ce que ce conduit comprend un tronçon fixe et un tronçon mobile par rapport au tronçon fixe, ces tronçons étant susceptibles d'occuper une première position extrême dans laquelle ledit conduit isole complètement ladite chambre de tranquillisation des chambres de combustion et de transfert, et une seconde position extrême dans laquelle ledit conduit, par déplacement du tronçon mobile, ouvre un passage pour les gaz de ladite chambre de transfert vers ladite chambre de tranquillisation, la transition d'une position à l'autre s'opérant dès qu'une consigne de pression dans la chambre de transfert est atteinte. De ce qui précède, on comprend que tant que la valeur de consigne n'est pas atteinte dans la chambre de transfert, les gaz ne sont pas évacués vers l'extérieur, cette évacuation ne se faisant qu'après ouverture du passage, qui n'a lieu qu'une fois ladite valeur de consigne atteinte. L'évacuation étant faite en partie et la pression ayant chuté en-dessous de la consigne, le tronçon mobile se déplace en sens inverse pour fermer le conduit, et ainsi de suite. Par ailleurs, selon d'autres caractéristiques avantageuses et non 35 limitatives de ce générateur : - ladite chambre de tranquillisation est intercalée entre les chambres de combustion et de transfert ; - ledit conduit s'étend dans la chambre de tranquillisation ; - les extrémités opposées dudit conduit sont montées dans deux 5 cloisons de séparation des trois chambres ; - ledit tronçon mobile est monté à l'intérieur du tronçon fixe ; - la surface de la section droite dudit tronçon mobile, au niveau de son extrémité située côté chambre de transfert, est supérieure à la surface de la section droite de ce même tronçon, au niveau de son extrémité opposée, située côté 10 chambre de combustion ; - ledit tronçon fixe est solidaire de la cloison de séparation des chambres de combustion et de tranquillisation, et est, de préférence, d'une seule pièce avec elle ; - au moins une partie terminale dudit tronçon mobile présente une 15 forme généralement tronconique, cette partie étant, dans ladite première position extrême, appliquée contre une ouverture complémentaire formée dans la cloison de séparation des chambres de tranquillisation et de transfert, tandis qu'elle est légèrement détachée de cette ouverture dans la seconde position extrême, l'espace qui les sépare constituant ainsi ledit passage pour les gaz ; 20 - lesdits tronçons sont tous les deux percés d'au moins une lumière qui fait communiquer leur espace intérieur avec la chambre de tranquillisation, ces lumières se situant respectivement en regard d'une partie pleine de l'autre tronçon dans ladite première position extrême, et se superposant au moins partiellement dans ladite seconde position extrême pour constituer ledit passage pour les gaz ; 25 - ladite chambre de combustion est fermée par un opercule qui cède au-delà d'une valeur de pression dans la chambre de combustion, permettant ainsi aux gaz de s'engouffrer dans la chambre de transfert, via ledit conduit ; - ladite chambre de transfert renferme au moins une charge pyrotechnique additionnelle. 30 Enfin, la présente invention se rapporte à un dispositif de sécurité pour véhicule automobile, tel qu'un déclencheur d'airbag; ou un rétracteur de ceinture de sécurité, qui est équipé d'un générateur conforme à l'une des caractéristiques ci-dessus. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention 35 apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre de certains modes de réalisation préférentiels. Cette description sera faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue, selon un plan de coupe médian et longitudinal, d'un générateur conforme à l'invention, le conduit qui l'équipe 5 occupant ladite première position extrême ; - la figure 2 est une vue analogue à la figure 1, ledit conduit occupant la seconde position extrême permettant d'ouvrir un passage pour les gaz ; - les figures 3 et 4 sont des vues partielles d'une autre forme de réalisation du conduit, respectivement dans les première et seconde positions 10 extrêmes ; - la figure 5 donne les courbes de pression à l'intérieur des chambres de combustion et de transfert en fonction du temps. Le générateur de gaz représenté partiellement aux figures 1 et 2 annexées comporte essentiellement une chambre de combustion C, une chambre de 15 tranquillisation T et une chambre de transfert R, disposées axialement à la suite l'une de l'autre. La chambre de tranquillisation est encadrée par les chambres de combustion et de transfert. Ce générateur est constitué d'une enceinte formée d'un corps cylindrique creux métallique 1 d'axe XX', qui présente des orifices d'évacuation des 20 gaz 10 orientés radialement et situés dans la paroi de la chambre centrale de tranquillisation T. Les extrémités opposées de cette enceinte sont fermées par des parois d'obturation serties 11 et 14. Deux cloisons transversales épaisses 12 et 13, également appelées 25 tuyères, séparent l'enceinte en les trois chambres énumérées plus haut. Plus précisément, la cloison 12 sépare la chambre de combustion C de la chambre de tranquillisation T, tandis que la cloison 13 sépare la chambre de tranquillisation T de la chambre de transfert R. Un initiateur 2 est monté au niveau d'une ouverture 110 centrée sur 30 l'axe XX', que présente la paroi 11. Il y est fixé et calé à l'aide de moyens appropriés. Un chargement pyrotechnique 3, constitué par exemple de propergol, entoure l'initiateur. Il a une forme annulaire et son axe de révolution est confondue avec l'axe XX'. Dans une forme de réalisation non représentée, ce 35 chargement peut être constitué de pastilles. Le bloc est callé à l'aide d'une grille 4 qui s'appuie par ailleurs sur la cloison 12. Cette cloison présente un orifice 120 qui est centré sur l'axe XX' et qui fait communiquer les deux chambres C et T. La cloison est obturée par un opercule 121 qui est formé par exemple d'un film fin métallique et qui est disposé du côté de la chambre de combustion. Dans l'exemple de réalisation présenté ici, la cloison 12 est d'une seule pièce avec le tronçon fixe 50 d'un conduit 5 dont on expliquera plus loin la fonction. En l'occurrence, le diamètre interne de ce tronçon fixe 50 est le même que celui de l'orifice 120. Bien entendu, dans une forme de réalisation différente, ledit tronçon pourrait être constitué d'une pièce rapportée à la cloison 12 et fixée à cette dernière. La cloison 13 comporte également un orifice référencé 130, qui est centré sur l'axe XX' précité. Il présente une forme tronconique, son ouverture de plus petite dimension étant située du côté de la chambre de transfert R. Le conduit 5 dont il a été fait état plus haut comporte également un tronçon mobile 51 qui est monté coulissant par rapport au tronçon fixe 50. Ce tronçon 51 est constitué d'un corps cylindrique 52 qui s'étend à l'intérieur du tronçon fixe 50. Pour ce faire, son diamètre extérieur est égal, au jeu près, au diamètre intérieur dudit tronçon fixe. Ce corps 52 se poursuit par une tête 53 à surface 54 tronconique, qui est de forme complémentaire de celle de l'ouverture 130 de la cloison 13. Ainsi, dans la position de la figure 1, aa tête 53 s'applique complètement contre l'ouverture 130 de la cloison 13, de sorte que les deux tronçons 50 et 51 constituent un conduit 5 fermé qui fait communiquer l'orifice 120 de la cloison 12 avec la chambre de transfert R. La surface S2 de la section droite du tronçon mobile 51, au niveau de son extrémité située côté chambre de transfert R, est supérieure à la surface de la section droite de ce même tronçon, référencée S1, au niveau de son extrémité opposée, située côté chambre de combustion C. On expliquera plus loin dans la description l'intérêt d'une telle caractéristique. Nous allons maintenant expliquer le fonctionnement d'un tel générateur, ce qui permettra de bien mettre en avant l'intérêt des caractéristiques 35 rappelées ci-dessus. Avant tout déclenchement du générateur 1, les éléments qui le constituent occupent la position illustrée à la figure 1, ce qui signifie que le tronçon mobile 51 du conduit 5 est appliqué contre l'ouverture 130 de la cloison 13, de sorte que ce conduit isole complètement la chambre de tranquillisation T des deux autres chambres C et R. Par ailleurs, l'opercule 121 isole la chambre C du conduit 5. En fonctionnement, un courant de mise à feu est transmis à l'initiateur 2 par des broches appropriées. Cet allumage provoque alors l'initiation de la charge contenue dans le capuchon de l'initiateur. Par suite d'une augmentation de pression dans celui-ci, il s'ouvre et/ou se fragmente, ce qui autorise la sortie des gaz et d'une flamme vers l'extérieur, c'est-à-dire dans la chambre C. La flamme et les gaz provoquent à leur tour l'allumage du chargement pyrotechnique 3. Les gaz résultant de cette combustion vont faire augmenter progressivement la pression à l'intérieur de la chambre C. Au-delà d'un certain niveau de pression, par exemple de l'ordre de 20 MPa, l'opercule 121 est rompu, et les gaz sous pression s'engouffrent alors dans le conduit 5 et s'engagent à l'intérieur de la chambre de transfert R. Une pression apparaît donc à l'intérieur de cette chambre et augmente significativement. Dans ces conditions, la pression entre les deux chambres C et R devrait normalement tendre à s'équilibrer. Mais dans la mesure où la surface S2 de la section droite du tronçon mobile 51 du conduit 5, côté chambre de transfert T, est plus importante que la section droite Si de ce même tronçon mobile côté chambre de combustion, il s'exerce sur ledit tronçon 51 une force dirigée vers la chambre de combustion C qui fait que la tête 53 de ce tronçon s'écarte légèrement de l'ouverture 130 de la cloison 13. Cela ménage un jeu j constituant un passage P dans lesquels les gaz s'engouffrent, comme le montre la flèche G de la figure 2. La chambre de transfert T se vide plus rapidement que la chambre de combustion C, ce qui fait que la pression dans cette chambre de combustion est plus importante que dans la chambre de transfert. En conséquence, l'effort appliqué sur le tronçon mobile 51 s'inverse, ce qui entraîne un déplacement de celui-ci, qui tend à appliquer la tête 53 contre l'ouverture 130 de la cloison 13, réduisant ainsi la taille du passage P par lequel les gaz sortent. On a alors affaire à une remontée en pression dans la chambre de transfert T et un nouveau cycle de déplacement du tronçon 51 s'amorce. Pendant la combustion du propergol, le tronçon 51 se met donc à osciller, et tend finalement vers une position d'équilibre. En lieu et place des tronçons 50 et 51 représentés sur les figures 1 et 2, on peut faire usage de ceux représentés aux figures 3 et 4. En l'occurrence, les tronçons 50 et 51 ont la forme de deux portions de cylindre pouvant s'engager l'un dans l'autre. En l'occurrence, le tronçon mobile 51 est engagé dans le tronçon fixe 50, ce dernier étant d'une pièce avec la cloison 12. Ils sont chacun percés de lumières circulaires 500, respectivement 510. Dans la position inactive de la figure 3, les lumières du tronçon fixe sont en regard d'une partie pleine du tronçon mobile et inversement. Par contre, lorsque les gaz présents dans la chambre de transfert T agissent sur le tronçon 51 pour le faire coulisser, alors les lumières 500 et 510 se chevauchent partiellement, donnant alors aux gaz la possibilité de s'échapper dans la chambre de tranquillisation, par le passage P ainsi constitué. Ce dernier système présente moins d'oscillations que la solution à "piston tronconique" décrite précédemment, et tend plus rapidement vers une 15 position d'équilibre. Ces phénomènes sont mis en avant dans les courbes de la figure 5. Ainsi, la courbe supérieure montre la pression en fonction du temps à l'intérieur de la chambre C, tandis que la courbe inférieure montre la pression en fonction du temps dans la chambre R. 20 On note qu'à un pic de la courbe supérieure correspond un creux de la courbe inférieure et inversement. On notera qu'il est possible de placer dans la chambre de transfert R une deuxième charge de propergol, qui peut être de même nature que celle de la chambre de combustion C. 25 L'avantage de séparer le propergol en deux emplacements au lieu d'un est d'avoir un allumage plus facile de la première charge, (ce qui signifie moins de volume mort) et d'avoir un allumage un peu retardé et plus doux de la seconde charge. Ceci permet d'avoir un débit gazeux sortant du générateur un peu plus faible en début de fonctionnement. 30 On peut également faire usage de deux charges de propergol présentant des temps de fonctionnement différents, le système permettant ainsi d'avoir une pression stable et donc un rendement stable, même si les débits sortant du générateur évoluent. Une autre possibilité qu'offre cette organisation est de pouvoir 35 utiliser des propergols à hauts rendements (qui en général s'allument et brûlent très mal seuls et sont très sensibles aux variations de températures) dans la chambre R, en mettant dans la chambre C un propergol dont le rôle est de générer des gaz chauds servant à maintenir de bonnes conditions de températures et de pression pour la combustion optimale du propergol présent dans la chambre R. On peut aussi coupler ce système avec une réserve de gaz sous 5 pression de sorte que, pendant la vidange de cette réserve, on obtiendra un débit gazeux adouci en début de fonctionnement. Enfin, on rappelle ci-après les avantages liés au présent générateur : - augmentation de la reproductibilité des performances de générateurs de gaz dans la plage de températures ; 10 - les pressions dans la chambre de combustion présentent moins de variations (la pression maximale est abaissée, ce qui permet d'alléger la structure en conservant le même coefficient de sécurité) ; -lors d'un test au brasier, la combustion du propergol se fait à une pression relativement basse, évitant ainsi les dégradations de la structure du 15 générateur (éjection ou fragmentation) ; - l'utilisation de propergol très sensible à la température ou à des variations de pression devient possible. REVENDICATIONS 1. Générateur de gaz pour un dispositif de sécurité pour véhicule automobile, qui comprend une enveloppe (1) qui renferme au moins : - une chambre de combustion (C) contenant une charge pyrotechnique (3), dont la combustion est déclenchée par un initiateur (2) associé à 5 cette chambre ; - une chambre de réception et de tranquillisation (T) des gaz générés par la combustion de la charge (3), qui assure leur évacuation vers l'extérieur, caractérisé en ce que ce générateur de gaz comprend : 10 une chambre de transfert (R) distincte de la chambre de combustion (C), dans laquelle sont stockés les gaz de combustion avant leur évacuation vers l'extérieur via la chambre de tranquillisation (T), un conduit (5) reliant la chambre de combustion (C) à la chambre de transfert (R), et en ce que ce conduit (5) comprend un tronçon fixe (50) et un 15 tronçon mobile (51) par rapport au tronçon fixe, ces tronçons (50, 51) étant susceptibles d'occuper une première position extrême dans laquelle ledit conduit (5) isole complètement ladite chambre de tranquillisation (T) des chambres de combustion (C) et de transfert (R), et une seconde position extrême dans laquelle ledit conduit (5), par déplacement du tronçon mobile, ouvre un passage (P) pour les 20 gaz de ladite chambre de transfert (R) vers ladite chambre de tranquillisation (T), la transition d'une position à l'autre s'opérant dès qu'une consigne de pression dans la chambre de transfert (R) est atteinte. 2. Générateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite chambre de tranquillisation (T) est intercalée entre les chambres de 25 combustion (C) et de transfert (R). 3. Générateur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ledit conduit (5) s'étend dans la chambre de tranquillisation (T). 4. Générateur selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé par le fait que les extrémités opposées dudit conduit (5) sont montées dans deux 30 cloisons (12 ; 13) de séparation des trois chambres (C ; T ; R). 5. Générateur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que ledit tronçon mobile (51) est monté à l'intérieur du tronçon fixe (50).Il 6. Générateur selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la surface de la section droite (52) dudit tronçon mobile (51), au niveau de son extrémité située côté chambre de transfert (R), est supérieure à la surface de la section droite (SI) de ce même tronçon, au niveau de son extrémité opposée, située côté chambre de combustion (C). 7. Générateur selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé par le fait que ledit tronçon fixe (50) est solidaire de la cloison (12) de séparation des chambres de combustion (C) et de tranquillisation (T), et est, de préférence, d'une seule pièce avec elle. 8. Générateur selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé par le fait qu'au moins une partie terminale (53) dudit tronçon mobile (51) présente une forme généralement tronconique, cette partie étant, dans ladite première position extrême, appliquée contre une ouverture complémentaire (130) formée dans la cloison (13) de séparation des chambres de tranquillisation (T) et de transfert (R), tandis qu'elle est légèrement détachée de cette ouverture (130) dans la seconde position extrême, l'espace qui les sépare constituant ainsi ledit passage (P) pour les gaz. 9. Générateur selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé par le fait que les dits tronçons (50, 51) sont tous les deux percés d'au moins une lumière (500, 510) qui fait communiquer leur espace intérieur avec la chambre de tranquillisation (T), ces lumières se situant respectivement en regard d'une partie pleine de l'autre tronçon dans ladite première position extrême, et se superposant au moins partiellement dans ladite seconde position extrême pour constituer ledit passage (P) pour les gaz. 10. Générateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ladite chambre de combustion (C) est fermée par un opercule (121) qui cède au-delà d'une valeur de pression dans la chambre de combustion (C), permettant ainsi aux gaz de s'engouffrer dans la chambre de transfert (R), via ledit conduit (5). 11. Générateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ladite chambre de transfert (R) renferme au moins une charge pyrotechnique additionnelle. 12. Dispositif de sécurité pour véhicule automobile, tel qu'un déclencheur d'airbag ou un rétracteur de ceinture de sécurité, équipé d'un générateur 35 selon l'une des revendications précédentes.