Brevet FR2920375A1 — publié le 20090306

La présente invention se rapporte à un générateur pyrotechnique de gaz destiné à la sécurité automobile, présentant une enveloppe tubulaire qui renferme une réserve de gaz sous pression. Quand un tel générateur renferme en plus une charge pyrotechnique 5 dont la combustion génère des gaz chauds, on parle alors de générateur de gaz hybride. Dans le cas contraire, on parle de générateur "cold gas". Ces réserves de gaz sont amenées à rester sous pression pendant toute la durée de "vie" du véhicule. Pour optimiser le fonctionnement de certains coussins de sécurité 10 gonflable auxquels ils sont associés, il est parfois demandé une diffusion de gaz dans le coussin par des endroits distincts en sortie de générateur. En effet, ces coussins sont parfois subdivisés en plusieurs chambres indépendantes. Le générateur doit alors permettre une maîtrise du débit de gaz 15 diffusé dans chaque chambre, ceci en respectant des contraintes dimensionnelles. On connait par le document US-B-6 746 046 un générateur de gaz de type "cold gas"). Une réserve de gaz tubulaire comporte un orifice de sortie à chacune de ses extrémités opposées. Chaque orifice est operculé. Un allumeur est monté radialement sur la réserve de gaz. 20 Lors de la mise à feu de l'allumeur, la pression dans la réserve augmente et les opercules sont rompus, de sorte que le gaz peut être distribué par les deux extrémités opposées. Un tel générateur présente une structure complexe. De plus, il n'est pas adapté à la génération simultanée de gaz chauds. 25 Enfin, la présence d'un allumeur en position radiale et saillante peut poser des problèmes de mise en place du générateur, en particulier dans des espaces restreints. Par ailleurs, on connait par le document US-A-2006/0066086 un générateur hybride à double sortie axiale. 30 Il comprend une chambre de combustion contenant une charge pyrotechnique, qui est formée d'un tube dont la paroi comporte des ouvertures operculées. Ce tube est inséré dans une réserve de gaz sous pression et ses extrémités en ressortent. Après allumage de la charge pyrotechnique, la montée en pression dans la chambre de combustion provoque le désoperculage des ouvertures. Le gaz froid contenu dans la réserve peut donc s'engouffrer dans le tube et s'en échapper par ses extrémités opposées. Le tube est soumis à de fortes contraintes mécaniques. En effet, lors du fonctionnement, la pression doit être au moins supérieure à la pression de la réserve de gaz. De plus, après le désoperculage, le pilotage de la combustion du propergol est perturbé par le gaz froid. Enfin, du propergol non brûlé peut être entrainé par le flux de gaz froid et donc modifier les performances du générateur. L'invention vise à résoudre les problèmes rencontrés avec les dispositifs de l'art antérieur en proposant un générateur à deux sorties de gaz, qui est simple dans sa structure, présente un nombre limité de pièces, ainsi qu'un encombrement limité. Elle se rapporte donc à un générateur pyrotechnique de gaz destiné à la sécurité automobile, présentant une enveloppe tubulaire qui renferme une réserve de gaz sous pression, encadrée longitudinalement par deux chambres de diffusion communiquant chacune avec l'extérieur via au moins une ouverture de décharge pratiquée dans ladite enveloppe. Celui-ci est essentiellement remarquable par le fait que : - ladite réserve est traversée de part en part par un canal dont les extrémités opposées débouchent dans lesdites chambres de diffusion ; - ledit canal communique avec l'intérieur de ladite réserve par au moins une ouverture ; - dans ce canal est engagé un moyen d'obturation, ledit moyen d'obturation étant mobile entre une première position extrême dans laquelle il se situe en regard de ladite ouverture et obture ainsi ladite réserve ainsi que le canal, et une deuxième position extrême dans laquelle n'obture pas lesdites réserve et canal, de sorte que le gaz contenu dans ladite réserve peut se propager vers l'extérieur, via ladite ouverture, ledit canal et les deux chambres de diffusion. Selon d'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de l'invention : - ledit moyen d'obturation est un moyen coulissant formant piston, celui étant repoussé dans l'une desdites chambres de diffusion dans ladite deuxième 35 position extrême ; - ledit moyen d'obturation est un moyen coulissant formant piston, celui étant repoussé dans l'une desdites chambres de diffusion dans ladite deuxième position extrême ; - clans ladite première position extrême, ledit moyen coulissant 5 s'étend en partie dans ledit canal et en partie dans la chambre de diffusion attenante ; - ladite chambre de diffusion comporte des moyens de guidage longitudinal dudit moyen coulissant ; - il comprend également une chambre de combustion contenant au 10 moins une charge pyrotechnique, et qui communique avec l'une desdites chambres de diffusion ; - ladite chambre de combustion est séparée de ladite chambre de diffusion attenante par une cloison percée d'au moins une tuyère, cette dernière étant obturée par un opercule qui cède dès qu'une valeur de pression prédéterminée 15 est atteinte dans ladite chambre de combustion ; - lesdits moyens de guidage longitudinal sont solidaires de ladite cloison, et avantageusement d'une pièce avec elle ; - ladite ouverture de ladite réserve de gaz est fermée par un opercule qui cède dès que ledit moyen d'obturation n'obture plus ladite ouverture ; 20 - ledit moyen coulissant présente une forme telle que, dans une position intermédiaire, alors qu'il est encore guidé par lesdits moyens de guidage longitudinal, empêchant ainsi toute communication entre ladite chambre de combustion et la chambre de diffusion attenante, il autorise l'échappement du gaz contenu dans ladite réserve vers ladite chambre de diffusion ; 25 - ladite réserve de gaz est délimitée d'une part par une partie longitudinale de la paroi de ladite enveloppe et d'autre part par un tube cylindrique dont les extrémités sont rabattues, préférentiellement à 90°, vers l'extérieur. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre. Elle sera faite en 30 référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un générateur hybride selon l'invention ; - la figure 2 est une vue partielle, en coupe longitudinale, du générateur de la figure 1, ledit moyen d'obturation occupant une position 35 intermédiaire ; - les figures 3 et 4 sont des vues partielles, également en coupe longitudinale, du générateur de la figure 1, ledit moyen d'obturation occupant la deuxième position extrême. L'exemple de réalisation illustré sur les figures annexées est un 5 générateur de type hybride. Il est constitué d'une enveloppe tubulaire métallique 1 d'axe longitudinal X-X'. Sa section, circulaire, est constante. Cette enveloppe est fermée à une de ses extrémités par un fond 11 qui est d'une pièce avec sa paroi longitudinale 10. Son épaisseur est 10 surdimensionnée. A mi-longueur du générateur s'étend radialement une saillie 14 dont on expliquera plus loin la fonction. A l'opposé de ce fond, la seconde extrémité 12 de l'enveloppe est ouverte. 15 A l'intérieur de celle-ci, de l'extrémité 12 vers le fond 11, s'étendent un initiateur 8, une chambre de combustion 2, une première chambre de diffusion 3, une réserve de gaz sous pression 4 dotée d'un canal longitudinal 73, ainsi qu'une seconde chambre de diffusion 5. L'initiateur 8 précité est de type généralement connu. Il est placé sur 20 un socle 80 qui obture de manière étanche l'extrémité 12 de l'enveloppe, tout en laissant accessibles, de l'extérieur, les broches 81 dudit initiateur. La chambre de combustion 2 est délimitée longitudinalement par le socle 80 et par une cloison 20 sur laquelle on reviendra plus loin. Dans la chambre 2 est placée une charge pyrotechnique non 25 représentée, constituée par exemple de propergol, sous forme de pastilles, par exemple associée à un drain, ou d'un empilage de plaques annulaires dont la superposition ménage un canal longitudinal. La cloison 20 présente une ouverture centrale 21 formant tuyère. Cette cloison, qui s'étend perpendiculairement à l'axe X-X', est d'une pièce avec un 30 prolongement cylindrique 22, qui s'étend axialement sur la majeure partie de l'étendue de la première chambre de diffusion 3. Le diamètre interne de ce prolongement est égal à celui de l'ouverture 21. Dans un mode de réalisation non représenté, il pourrait s'agir d'une pièce indépendante, rapportée à la cloison. Le prolongement 22 fait donc largement saillie à l'intérieur de la chambre de 35 diffusion 3. Un opercule 23, par exemple constitué d'une fine feuille métallique, obture l'ouverture 21 de la cloison. Il est prévu pour céder ou se fragmenter, dès lors qu'une pression prédéterminée est atteinte dans la chambre de combustion 2. La chambre est délimitée longitudinalement par la cloison 20 et par une autre, référencée 71. Au niveau de cette chambre, la paroi 10 de l'enveloppe 1 est pourvue d'ouvertures 13 de décharge, qui s'étendent radialement. Leur éloignement par rapport à la cloison 20 est identique. Contre la face interne de la paroi 10 est placé un élément filtrant cylindrique 30, apte à refroidir les gaz et retenir les particules indésirables. En aval de la chambre 3 s'étend la réserve de gaz 4. Celle-ci a une forme annulaire allongée. Elle est délimitée, d'une part, par la paroi 10 de l'enveloppe et, d'autre part, par un tube cylindrique 7 de petite section, centré sur l'axe X-X' et dont les extrémités opposées 71 et 72, ont été rabattues à 90° vers l'extérieur et fixées à la paroi 10. Les extrémités précitées matérialisent donc des cloisons pourvues chacune d'une ouverture centrale communiquant avec un canal cylindrique 73 d'axe longitudinal. Ce canal présente le même diamètre que celui du prolongement 22 et est aligné avec lui. La paroi 70 du tube 7 est percée d'au moins une ouverture radiale 73, qui fait communiquer la réserve de gaz 4 avec le canal 73. Quand on a affaire à plusieurs ouvertures 73, celle-ci ont un éloignement identique ou pratiquement identique vis-à-vis de la cloison 71. On notera à ce propos que la distance qui la (1es) sépare(nt) de ladite cloison est particulièrement réduite, pour des raisons qui seront données plus loin. L' (les) ouverture(s) 73 est (sont) obturée(s) par un opercule 74. La saillie 14 dont il a été fait état en début de description est un élément qui permet de remplir et de fermer hermétiquement la réserve de gaz 4, de l'extérieur, au travers de la paroi 10. Le canal 73 débouche dans la seconde chambre de diffusion 5 qui 30 occupe le fond du générateur. Elle est délimitée longitudinalement par la cloison 72 et le fond 11. D'une manière similaire à la première chambre 3, elle présente des ouvertures de décharge 13 et un élément filtrant 50. Enfin, le générateur est équipé d'un moyen d'obturation. Il s'agit ici 35 d'un élément coulissant formant piston. Comme le montre la figure 2, cet élément, référencé 6, a une forme allongée. D'amont en aval, il est constitué de trois parties 62, 61 et 60. L'extrémité 62 est discoïde et d'un diamètre adapté pour pouvoir être engagé dans le prolongement 22 de la chambre 3, sans jeu notable, mais avec possibilité de coulissement. L'élément 6 peut être métallique, en matière plastique ou en matériaux composites. Le matériau choisi est apte à résister à la pression de l'opercule de la réserve de gaz et à coulisser dans un tube métallique. S'il est métallique, il peut être réalisé par usinage ou forgeage ou frittage. A cette extrémité se raccorde une partie intermédiaire 61, de section progressive, qui se prolonge par une partie d'extrémité 60 de section constante, identique à celle de l'extrémité 62. On expliquera plus loin l'utilité d'une telle forme. A la figure 1, le piston 6 est représenté dans sa position initiale, dans laquelle le générateur est au repos. On remarque qu'il présente une étendue longitudinale telle que son extrémité 62 et une large portion de la partie intermédiaire 61 s'étendent à l'intérieur du prolongement 22. Quant à la seconde extrémité 60, elle s'étend dans le canal et obture l'ouverture 75 de la réserve 4. En période de non-utilisation, qui correspond à l'état de la figure 1, la 20 pression qui règne à l'intérieur de la réserve 4 est élevée, par exemple de l'ordre de 420 bars. Le piston 6, dans la mesure où il obture l'ouverture 75, constitue un soutien pour l'opercule 74, ce qui évite qu'il ne s'effondre sur lui-même. Le fonctionnement du générateur est le suivant. 25 Lors du déclenchement de l'initiateur 8, la charge présente dans la chambre 2 entame sa combustion. Les gaz qui y sont générés font monter la pression dans celle-ci, par exemple jusqu'à des valeurs de 25 à 40 bars. Quand une pression prédéterminée est atteinte, l'opercule 23 cède, de sorte que les gaz chauds s'engouffrent dans le prolongement 22 et déplacent, 30 quasiment de manière instantanée, le piston 6. Le prolongement 22 fait office de guide longitudinal pour le piston. Dans cette position intermédiaire illustrée à la figure 2, il est encore guidé par le prolongement 22, empêchant ainsi toute communication entre la chambre de combustion 2 et la chambre de diffusion attenante 3, mais il autorise 35 l'échappement du gaz contenu dans la réserve 4 vers ladite chambre de diffusion 3. Plus précisément, dans cette position, son extrémité discoïde 62 est encore positionnée à l'intérieur du prolongement 22 et constitue un moyen pratiquement étanche qui s'oppose à la communication entre les chambres 2 et 3. En revanche, sa partie intermédiaire tronconique 61 se trouve en regard de l'ouverture 75. L'opercule 74 n'étant plus "supporté" par le piston 6, celui-ci cède, de sorte que le gaz sous pression GF contenu dans la réserve 4 est libéré en direction de la chambre 3. Dès que l'extrémité 62 a dépassé l'ouverture 75, les gaz chaud GC 10 d'une part et froid GF d'autre part s'échappent alors par les ouvertures de décharge 13 de la chambre 3. On se retrouve dans la situation de la figure 2. Par le flux de gaz généré, le piston est immédiatement rejeté à l'intérieur de la seconde chambre de diffusion 5 (situation de la figure 3), ce qui permet de distribuer les gaz également par les ouvertures de décharge 13 qu'elle 15 comporte. Bien entendu, on peut prévoir une variante de ce générateur, dans laquelle la chambre 2 est dépourvue de charge pyrotechnique, de sorte que le déclenchement de l'initiateur sert seulement à déplacer le piston et libérer le gaz contenu dans la réserve 4. 20 Dans une autre variante, le moyen d'obturation pourrait être prévu non coulissant, mais par exemple basculant, de manière à passer d'une position dans laquelle il obture le canal 73 et l'ouverture 75 à une position dans laquelle il laisse ces passages libres. Un tel générateur permet donc de distribuer des gaz par deux zones 25 de sortie espacées l'une de l'autre au sein de l'enveloppe tubulaire. Il ne requiert qu'un nombre limité de pièces supplémentaires par rapport aux générateurs de l'état de la technique. Il ne met pas en oeuvre de mécanisme compliqué. Son volume est inférieur à celui d'un générateur avec diffuseur. Enfin, il permet de distribuer des gaz froids avant des gaz chauds. REVENDICATIONS 1. Générateur pyrotechnique de gaz destiné à la sécurité automobile, présentant une enveloppe tubulaire (1) qui renferme une réserve (4) de gaz sous pression, encadrée longitudinalement par deux chambres de diffusion (3, 5) communiquant chacune avec l'extérieur via au moins une ouverture de décharge (13) pratiquée dans ladite enveloppe (1), caractérisé par le fait que : - ladite réserve (4) est traversée de part en part par un canal (73) dont les extrémités opposées débouchent dans lesdites chambres de diffusion (3, 5) ; - ledit canal (73) communique avec l'intérieur de ladite réserve (4) par au moins une ouverture (75) ; - dans ce canal (73) est engagé un moyen d'obturation (6), ledit moyen d'obturation (6) étant mobile entre une première position extrême dans laquelle il se situe en regard de ladite ouverture (75) et obture ainsi ladite réserve (4) ainsi que le canal (73), et une deuxième position extrême dans laquelle n'obture pas lesdites réserve (4) et canal (73), de sorte que le gaz contenu dans ladite réserve (4) peut se propager vers l'extérieur, via ladite ouverture (75), ledit canal (73) et les deux chambres de diffusion (3, 5). 2. Générateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit moyen d'obturation (6) est un moyen coulissant formant piston, celui étant repoussé dans l'une desdites chambres de diffusion (5) dans ladite deuxième position extrême. 3. Générateur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que dans ladite première position extrême, ledit moyen coulissant (6) s'étend en partie dans ledit canal (73) et en partie dans la chambre de diffusion attenante (3). 4. Générateur selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ladite chambre de diffusion (3) comporte des moyens de guidage longitudinal (22) dudit moyen coulissant (6). 5. Générateur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'il comprend également une chambre de combustion (2) contenant au moins une charge pyrotechnique et qui communique avec l'une desdites chambres de diffusion (3). 6. Générateur selon la revendication 5, caractérisé par le fait que ladite chambre de combustion (2) est séparée de ladite chambre de diffusion attenante (3) par une cloison (20) percée d'au moins une tuyère (21), cette dernièreétant obturée par un opercule (23) qui cède dès qu'une valeur de pression prédéterminée est atteinte dans ladite chambre de combustion (2). 7. Générateur selon les revendications 4 et 6 prises en combinaison, caractérisé par le fait que lesdits moyens de guidage longitudinal (22) sont solidaires de ladite cloison (20), et avantageusement d'une pièce avec elle. 8. Générateur selon l'un des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ladite ouverture (75) de ladite réserve de gaz (4) est fermée par un opercule (74) qui cède dès que ledit moyen d'obturation (6) n'obture plus ladite ouverture (75). 9. Générateur selon les revendications 7 et 8 prises en combinaison, caractérisé par le fait que ledit moyen coulissant (6) présente une forme telle que, dans une position intermédiaire, alors qu'il est encore guidé par lesdits moyens de guidage longitudinal (22), empêchant ainsi toute communication entre ladite chambre de combustion (2) et la chambre de diffusion (3) attenante, il autorise l'échappement du gaz contenu dans ladite réserve (4) vers ladite chambre de diffusion. 10. Générateur selon l'un des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ladite réserve de gaz (4) est délimitée d'une part par une partie longitudinale (10) de la paroi (12) de ladite enveloppe et d'autre part par un tube cylindrique (7) dont les extrémités (71, 72) sont rabattues, préférentiellement à 90° vers l'extérieur.