Brevet FR2929903A1 — publié le 20091016

La présente invention concerne un générateur de gaz pour un dispositif de sécurité pour véhicule automobile, destiné par exemple au gonflage d'un coussin de protection gonflable. La présente invention a pour but de proposer un tel générateur alliant 5 les avantages suivants : - performances élevées ; - fiabilité de fonctionnement ; - compacité ; - légèreté ; 10 - faible coût ; - simplicité de fabrication. L'invention concerne un générateur de gaz pour un dispositif de sécurité pour véhicule automobile, comprenant une enveloppe tubulaire dont une extrémité est ouverte, et l'autre obturée par un fond, la portion de paroi 15 circonférentielle de l'enveloppe située au voisinage de ce fond étant traversée par des orifices de décharge. Ce générateur de gaz est caractérisé en ce qu'il comporte : - un manchon adaptateur logé dans la portion d'extrémité ouverte de l'enveloppe tubulaire et retenu axialement dans cette dernière par sertissage ; 20 - un initiateur pyrotechnique monté axialement à l'intérieur dudit manchon adaptateur et maintenu fixement dans celui-ci ; - un filtre tubulaire placé à l'intérieur de la portion d'extrémité fermée de l'enveloppe, de manière recouvrir lesdits orifices de décharge ; - une charge pyrotechnique logée à l'intérieur de l'enveloppe 25 tubulaire, entre le manchon adaptateur et le fond; - des moyens de confinement et de calage, suivant la direction axiale, des éléments en vrac composant la charge pyrotechnique, ces moyens comprenant, du côté du fond, une cloison transversale, et du côté ouvert, une rondelle ajourée sollicitée en direction du fond afin de caler la charge pyrotechnique ; 30 - un organe d'operculage interposé entre la charge pyrotechnique et les orifices de décharge, et apte à se rompre lors de la combustion de la charge pyrotechnique, autorisant alors l'échappement des gaz générés par la charge hors de l'enveloppe, via la paroi du filtre et les orifices de décharge. Selon d'autres caractéristiques avantageuses possibles, mais non limitatives de l'invention : - ladite charge pyrotechnique est logée, au moins partiellement, à l'intérieur du filtre et c'est le fond même de l'enveloppe qui, de ce côté, assure le 5 confinement et le calage de la charge pyrotechnique ; - ledit organe d' operculage consiste en une feuille ou un film de fine épaisseur enroulé en cylindre et disposé à l'extérieur du filtre et à l'intérieur de l'enveloppe tout en recouvrant intérieurement les orifices de décharge ; - la charge pyrotechnique est logée dans un boîtier tubulaire à paroi 10 de fine épaisseur emmanché coaxialement dans la zone centrale de l'enveloppe tubulaire, à l'extérieur du filtre, ce boîtier étant ouvert du côté de la rondelle et fermé du côté du fond. - la rondelle pénètre et peut coulisser à l'intérieur du boîtier tubulaire ; 15 - le boîtier tubulaire est fermé du côté du fond par une cloison qui, de ce côté, assure le confinement et le calage de la charge pyrotechnique, et qui fait également office d'organe d'operculage ; - ladite charge pyrotechnique est composée d'éléments en vrac, tels que des pastilles de propergol par exemple ; 20 - la rondelle est sollicitée par un ressort qui tend à la repousser en direction du fond de l'enveloppe ; - la rondelle est un manchon en matériau déformable et compressible, dont la compression agit sur la charge pyrotechnique pour la caler. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la 25 lecture de la description suivante de deux modes de réalisation préférés de l'invention. Cette description est faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 représente, en coupe axiale, un générateur de gaz 30 conforme à l'invention ; - la figure 2 est une vue similaire de la vue de la figure 1, qui représente une variante du générateur. Le générateur de gaz représenté sur la figure 1 comprend une enveloppe tubulaire cylindrique 1, d'axe X-X', dont une extrémité lA (sur la 35 gauche de la figure) est ouverte, présentant une embouchure 11, tandis que son autre extrémité 1B est fermée, obturée par un fond plat 10 disposé transversalement, c'est-à-dire perpendiculairement à l'axe X-X'. La portion de paroi circonférentielle de l'enveloppe située au voisinage de ce fond 10 est traversée par plusieurs orifices de décharge 100 percés 5 radialement dans la paroi de l'enveloppe 1. Ce générateur comprend un initiateur pyrotechnique 2, de type usuel, à broches de connexion 20, 21 ; il est disposé axialement dans l'embouchure 11 de l'enveloppe 1. Plus précisément, l'initiateur pyrotechnique 2 est monté à l'intérieur 10 d'une pièce intermédiaire 3, que l'on désignera � manchon adaptateur �. Ce dernier présente une ouverture interne de contour complémentaire de celui de l'initiateur 2 ; cette ouverture présente, du côté � ouvert � de l'enveloppe 1 (vers la gauche de la figure) un épaulement tronconique contre lequel vient en butée une face chanfreinée de forme complémentaire du corps de l'initiateur 2, ceci 15 avec interposition d'un joint d'étanchéité annulaire 31 qui se trouve écrasé entre les deux faces en appui. Du côté opposé (vers la droite de la figure), l'initiateur 2 est maintenu centré, suivant l'axe X-X', et retenu en translation axiale, par une douille d'arrêt 30 emmanchée à force et/ou collée à l'intérieur du manchon adaptateur 3. Ce dernier est lui-même emmanché dans l'embouchure 11 de 20 l'enveloppe 1 et retenu fixement à l'intérieur de l'enveloppe par sertissage, au moyen d'un rétreint de paroi annulaire 12 qui vient pénétrer dans une gorge périphérique du manchon adaptateur 3. Le manchon adaptateur 3 peut être fabriqué par emboutissage ou par frappe à froid par exemple. 25 Ainsi le sous-ensemble composé du manchon adaptateur 3 et de l'initiateur pyrotechnique 2 est monté fixement dans la portion d'extrémité lA de l'enveloppe 1. Cet assemblage peut être réalisé par sertissage ou soudage notamment. De l'autre côté de cette enveloppe un filtre tubulaire cylindrique 7 est 30 emmanché à l'intérieur de la portion d'extrémité fermée de l'enveloppe 1, de manière recouvrir les orifices de décharge 100. Ce filtre a une paroi perméable aux gaz, d'épaisseur relativement faible ; il est réalisé dans un matériau léger résistant aux gaz chauds générés par la combustion et possède une structure poreuse, perforée et/ou grillagée, adaptée pour 35 ce genre d'application. Sa fonction est d'empêcher l'échappement intempestif d'éléments constitutifs de la charge pyrotechnique, et d'autres particules solides, hors de l'enveloppe à travers l'orifice, ou les orifices 100, lors de la combustion. Le filtre tubulaire 7 présente une portion élargie, sur une faible longueur axiale 70, tournée vers l'embouchure de l'enveloppe 1 (vers la gauche de la figure par conséquent). Cette portion a un diamètre externe égal au diamètre interne de l'enveloppe 1 de sorte qu'il y est emmanché axialement sans jeu, et s'y trouve retenu à force et/ou avec collage. Le reste de sa paroi, qui constitue sa portion principale 71, a un 10 diamètre légèrement plus petit. Cette portion 71 est en appui, du côté � fermé � contre le fond 10. Elle est entourée d'une feuille métallique 8 enroulée en cylindre, en matériau cassant, peu ductile et de très faible épaisseur ; cette feuille est collée à l'intérieur de l'enveloppe 1, en en garnissant la face interne et en recouvrant la série 15 d'orifices 100. Ces derniers sont donc recouverts intérieurement d'une double paroi : celle du filtre 7 et celle de la feuille métallique 8. Cette feuille métallique 8, ou opercule, permet une montée en pression, avant rupture, dans la chambre de combustion, assurant une bonne combustion de la charge pyrotechnique. 20 Le générateur de gaz selon l'invention comprend une charge pyrotechnique qui est composée ici d'une masse d'éléments en vrac 6, tels que des pastilles de propergol. Dans un autre mode d'exécution possible de l'invention, la charge pyrotechnique est constituée d'un ou de plusieurs blocs monolithiques présentant un 25 diamètre externe légèrement inférieur au diamètre interne de l'enveloppe 1. Les éléments en vrac 6 sont contenus à l'intérieur de l'enveloppe tubulaire 1, du côté du fond 10, la plupart occupant intégralement l'espace intérieur du filtre 7, une partie ressortant de ce dernier vers le côté ouvert 1A. Dans la partie médiane du corps de l'enveloppe tubulaire 1, entre, 30 d'un côté, le sous-ensemble composé du manchon adaptateur 3 et de l'initiateur pyrotechnique 2 et, de l'autre côté, le filtre 7 renfermant la charge pyrotechnique, est disposée une pièce de calage (ou rondelle) 4 apte à coulisser axialement, sans jeu notable, à l'intérieur de ladite enveloppe 1. Cette pièce de calage 4 est sollicitée par un ressort de compression 35 hélicoïdal 5 qui prend appui contre le manchon adaptateur 3 et tend à déplacer la pièce de calage en direction du fond 10 (vers la droite de la figure), à la manière d'un piston. La rondelle 4 possède une face frontale 40 ajourée, par exemple perforée ou grillagée, qui vient en appui contre la masse d'éléments en vrac 6, pastilles de propergol ou autres, qui constituent la charge pyrotechnique. Les mailles de cette face 40 ont une section de passage nettement inférieure à la granulométrie des éléments en vrac 6 de sorte que ces derniers ne peuvent pas la traverser. Ainsi, la rondelle et le ressort permettent de compenser le volume mort laissé au sein du chargement de pastilles et de caler ce chargement. Dans une variante (non représentée) la rondelle et le ressort peuvent être remplacés par un tampon en matériau souple et compressible, par exemple en mousse, ainsi dimensionné que lors de la fermeture de l'enveloppe il vienne en appui contre la charge pour la caler. Ce tampon peut affecter la forme d'un manchon cylindrique interposé entre la charge 6 et l'initiateur 2 et partiellement emmanché sur celui-ci par son ouverture centrale. Lors de sa mise en place, il est légèrement comprimé, de façon à agir sur la charge et la caler. Les références 13 et 14 désignent des organes de fixation, goujons par exemple, solidaires de l'enveloppe 1, qui permettent le montage du générateur de gaz sur un support, par exemple sur un élément de siège ou de châssis d'un véhicule automobile. La simple observation de la figure 1 permet de réaliser que le nombre de composants mis en oeuvre est réduit. De plus, ils ont des formes simples, et leur assemblage est aisé. L'enveloppe 1 peut consister en un tube métallique �borgne � formé de manière bien connue à partir d'un flan de tôle plane, en plusieurs étapes successives d'emboutissage/étirage, puis perforé radialement à l'aide de poinçon(s) pour former les orifices 100. La feuille métallique 8 consiste en un simple tronçon de tube 30 cylindrique. Le filtre 7 consiste en une tôle roulée pour former un tube cylindrique dont la zone d'extrémité 70 a été légèrement évasée au moyen d'un mandrin radialement expansible. Le manchon adaptateur 3 et la rondelle 4 peuvent être des pièces 35 moulées, par exemple en matière plastique. La douille 30 est un simple manchon de tube à chants chanfreinés. L'initiateur 2 peut être de type standard, utilisé pour équiper d'autres modèles de générateurs. Le joint 31 est un simple joint torique en matériau élastomère. L'ensemble de ces composants est mis en place très simplement dans 5 l'enveloppe 1 par son embouchure 11. On commence par insérer axialement l'initiateur pyrotechnique 2 dans le manchon adaptateur 3, en comprimant le joint 31, puis on met en place la douille de blocage 30, ce qui permet d'obtenir le sous-ensemble composé de l'initiateur 2 et de l'adaptateur 3. 10 On introduit le cylindre en feuille ou film métallique 8 et le filtre 7 à l'intérieur de l'enveloppe 1 pour qu'ils viennent en appui contre le fond 10. On met en place la dose appropriée de pastilles de propergol 6. On introduit la rondelle 4 et son ressort 5. On emmanche le sous-ensemble composé de l'initiateur 2 et de 15 l'adaptateur 3 dans l'embouchure 11. On sertit la paroi de l'enveloppe 1 autour de ce sous-ensemble. Sous la poussée permanente exercée par le ressort 5, la masse de pastilles de propergol 6 se trouve confinée et tassée dans la portion d'extrémité fermée de l'enveloppe 1, ce qui empêche la formation de poussière en cas de 20 vibrations ou de chocs. Le véhicule équipé d'un tel générateur est pourvu de capteurs de décélération qui, en cas d'accident, produisent un signal électrique transformé en signal pyrotechnique par l'initiateur 2. Celui-ci provoque l'allumage d'une charge pyrotechnique primaire 25 qui produit de la chaleur et de la pression, qui se propagent jusqu'aux pastilles de propergol 6 en traversant les ouvertures de la face ajourée 40 de la rondelle. Ces pastilles brûlent, générant des gaz chauds à une pression élevée, provoquant la rupture de la feuille ou du film métallique 8 au droit des orifices de décharge 100, par cisaillement ; cette feuille ou du film métallique 8, en matériau 30 cassant (peu ductile), fait donc office d'opercule. Les gaz s'échappent alors de manière contrôlée, fonction de la vitesse de combustion et de la section de passage des orifices de décharge 100, et alimentent le dispositif de sécurité auquel le générateur est affecté, un coussin de protection gonflable par exemple. 35 La figure 2 représente une variante du générateur de gaz qui vient d'être décrit. Sur cette figure, on a conservé les mêmes signes de référence que ceux utilisés sur la figure 1 pour désigner des éléments identiques ou similaires. Ces éléments communs ne seront pas décrits à nouveau ci-après, afin de ne pas alourdir inutilement la présente description. La variante de la figure 2 se distingue essentiellement du mode de réalisation de la figure 1, d'une part en ce que la masse de charge pyrotechnique n'est pas logée à l'intérieur du filtre 7 et d'autre part en ce que celui-ci n'est pas entouré d'une feuille ou d'un film d'operculage. En effet, l'organe d'operculage se trouve ici en amont du filtre, si on 10 considère le sens de propagation des gaz. Plus précisément, les pastilles de propergol 6 se trouvent encapsulées dans un boîtier 9. Ce dernier est un boîtier tubulaire cylindrique, à paroi de fine épaisseur, en matériau peu ductile, par exemple en acier. Il est emmanché sans jeu notable à l'intérieur de l'enveloppe 1. Il est ouvert à une extrémité (côté 1A) et 15 fermé à l'autre par un fond plat transversal 90. Le boîtier et le filtre sont disposés coaxialement, bout-à-bout. Ce boîtier 9 est ainsi dimensionné et positionné de telle façon que la rondelle 4 pénètre et coulisse dans la zone de son embouchure, tandis que son fond 90 est situé à l'entrée du filtre 7. 20 La paroi du fond 90, qui forme ici l'organe d'operculage, est éventuellement creusée de lignes de moindre résistance favorisant sa découpe selon un profil déterminé, en �pétales � par exemple, sous l'effet d'une surpression à l'intérieur du boîtier 9. Ici, la masse de pastilles de propergol 6 se trouve confinée et 25 légèrement tassée à l'intérieur du boîtier 9 sous la poussée de la rondelle 4 qui est sollicitée par le ressort 5, ce qui prévient le risque de génération de poussières en cas de vibrations ou de chocs. Lors de la combustion des pastilles 6 suite à un accident, on observe tout d'abord la rupture, complète ou partielle, du fond 90, qui s'ouvre (par exemple 30 en pétales). Cette rupture provoque l'augmentation de volume de la chambre de combustion, qui s'ouvre dans la zone délimitée par le filtre. Les gaz de combustion passent alors à l'intérieur du filtre 7, puis sont évacués par les orifices de décharge 100. Il est à noter que la combustion est alors pilotée par ces orifices de 35 décharge 100. Grâce à sa légèreté et son faible encombrement, un tel générateur est particulièrement adapté à des applications de protection latérale des occupants d'un véhicule automobile. De même, il peut être utilisé dans des systèmes du type � structure active � dans la portière d'un véhicule automobile. REVENDICATIONS1. Générateur de gaz pour un dispositif de sécurité pour véhicule automobile, comprenant une enveloppe tubulaire (1) dont une extrémité (1A) est ouverte, et l'autre (1B) obturée par un fond (10), la portion de paroi circonférentielle de l'enveloppe située au voisinage de ce fond (10) étant traversée par des orifices de décharge (100), caractérisé par le fait qu'il comporte : - un manchon adaptateur (3) logé dans la portion d'extrémité ouverte (1A) de l'enveloppe tubulaire (1) et retenu axialement dans cette dernière par sertissage ; - un initiateur pyrotechnique (2) monté axialement à l'intérieur dudit 10 manchon adaptateur (3) et maintenu fixement dans celui-ci; - un filtre tubulaire (7) placé à l'intérieur de la portion d'extrémité fermée de l'enveloppe (1), de manière recouvrir lesdits orifices de décharge (100) ; - une charge pyrotechnique logée à l'intérieur de l'enveloppe tubulaire (1), entre ledit manchon adaptateur (3) et le fond (10) ; 15 - des moyens de confinement et de calage, suivant la direction axiale, desdits éléments en vrac composant la charge pyrotechnique, ces moyens comprenant, du côté du fond (10), une cloison transversale (10 ; 90), et du côté ouvert, une rondelle ajourée (4) sollicité par un ressort (5) en direction du fond (10), afin de caler la charge pyrotechnique; 20 - un organe d'operculage (8 ; 90) interposé entre la charge pyrotechnique et lesdits orifices de décharge (100), et apte à se rompre lors de la combustion de la charge pyrotechnique, autorisant alors l'échappement des gaz générés par la charge hors de l'enveloppe (1), via la paroi du filtre (7) et lesdits orifices de décharge (100). 25 2. Générateur de gaz selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite charge pyrotechnique est logée, au moins partiellement, à l'intérieur du filtre (7) et que c'est le fond même (10) de l'enveloppe qui, de ce côté, assure le confinement et le calage de la charge pyrotechnique. 3. Générateur de gaz selon la revendication 2, caractérisé par le fait 30 que ledit organe d'operculage (8) consiste en une feuille ou un film de fine épaisseur enroulé en cylindre et disposé coaxialement à l'extérieur du filtre (7) et à l'intérieur de l'enveloppe (1) tout en recouvrant intérieurement lesdits orifices de décharge (100). 4. Générateur de gaz selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite charge pyrotechnique est logée dans un boîtier tubulaire (9) à paroi de fine épaisseur emmanché coaxialement dans la zone centrale de l'enveloppe tubulaire (1), à l'extérieur du filtre (7), ce boîtier (9) étant ouvert du côté dudit rondelle (4) et fermé du côté du fond (10). 5. Générateur de gaz selon la revendication 4, caractérisé par le fait que ledit rondelle (4) pénètre et peut coulisser à l'intérieur dudit boîtier tubulaire (9). 6. Générateur de gaz selon la revendication 4 ou 5, caractérisé par le fait que ledit boîtier tubulaire (9) est fermé du côté du fond (10) par une cloison (90) qui, de ce côté, assure le confinement et le calage de la charge pyrotechnique, et qui fait également office d'organe d'operculage. 7. Générateur de gaz selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ladite charge pyrotechnique, est composée 15 d'éléments en vrac, tels que des pastilles de propergol (6). 8. Générateur de gaz selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ladite rondelle (4) est sollicitée par un ressort (5) qui tend à la repousser en direction du fond (10) de l'enveloppe (1). 9. Générateur de gaz selon l'une quelconque des revendications 1 à 20 7, caractérisé par le fait que ladite rondelle est un manchon en matériau déformable et compressible, dont la compression agit sur la charge pyrotechnique pour la caler.