Brevet FR2959783A1 — publié le 20111111

Arrière-plan de l'invention Le présent exposé se rapporte au domaine des vérins. Plus particulièrement, le présent exposé concerne un vérin à course déclenchée du type comportant un corps abritant un ensemble mobile comprenant un piston et une tige, des moyens, le plus souvent un générateur de gaz pyrotechnique, pour propulser cet ensemble en réponse à une commande de déclenchement, des moyens de blocage de la tige par rapport au corps, et des moyens d'étanchéité ménagés entre l'ensemble et le corps. Un tel vérin peut, par exemple, être intégré à un système de sécurité destiné à protéger un piéton en cas de choc frontal avec un véhicule automobile. Ce type de vérin est conçu pour soulever brusquement le capot du véhicule d'une certaine hauteur de manière à éviter que le piéton et notamment sa tête vienne heurter le bloc-moteur après une déformation du capot. Le soulèvement du capot est effectué au niveau de l'arrière de celui-ci, c'est-à-dire du côté du pare-brise, le capot restant fixé à l'avant du véhicule automobile. Les vérins destinés à être disposés sous le capot d'un véhicule doivent présenter un bon niveau d'étanchéité vis à vis de l'extérieur. Dans les dispositifs connus, cette étanchéité est généralement assurée par un joint torique logé à une extrémité du vérin, dans une gorge formée à la périphérie de la tige de l'ensemble mobile, et venant en appui sur la face interne du corps du vérin. Lors du fonctionnement du vérin, le joint est entraîné par la tige et coulisse le long de la face interne du corps de vérin. Selon le mode d'assemblage du vérin sur la charnière du capot, il peut en outre être requis que la tige du vérin soit maintenue dans sa position initiale jusqu'à un effort prédéterminé, et libérée lorsque l'effort qui lui est appliqué dépasse cet effort prédéterminé, notamment en cas d'activation du vérin. Cette fonction de maintien en position de la tige d'actionnement est parfois assurée par une bague déformable ou cassable, habituellement métallique, qui est sertie sur le corps du vérin au niveau d'une de ses extrémités axiales et dont l'extrémité opposée se loge dans une gorge ou rainure prévue à cet effet sur la circonférence d'une portion de la tige faisant saillie hors du corps de vérin. Dans les dispositifs connus, les fonctions d'étanchéité et de maintien en position de la tige sont donc assurées par deux dispositifs distincts : un joint torique pour l'étanchéité et une bague métallique "élastique" ou cassable pour le maintien de la tige en position. Objet et résumé de l'invention L'objet de la présente invention est de proposer un vérin à course déclenchée réalisant la double fonction d'étanchéité et de maintien en position de la tige, mais présentant une configuration plus simple et plus économique que les vérins de l'art antérieur. Cet objectif est atteint au moyen d'un vérin à course déclenchée du type comportant un corps abritant un ensemble mobile comprenant un piston et une tige, des moyens pour propulser ledit ensemble mobile en réponse à une commande de déclenchement, des moyens de blocage de ladite tige par rapport audit corps, et un joint d'étanchéité ménagé entre ledit ensemble mobile et ledit corps, et logé dans une première gorge annulaire formée à la périphérie dudit ensemble mobile, et caractérisé en ce qu'une seconde gorge annulaire est ménagée sur la surface interne dudit corps, en regard de ladite première gorge, de sorte que ledit joint d'étanchéité est logé partiellement dans ladite première gorge et partiellement dans ladite seconde gorge lorsque le vérin se trouve dans une position non déclenchée, ce par quoi il forme les dits moyens de blocage. Conformément à la présente invention, le joint logé dans les gorges respectives de l'ensemble mobile et du corps de vérin, remplit à la fois sa fonction première d'étanchéité, et une fonction de maintien en position de la tige du vérin. Un seul élément permet donc d'assurer ces deux fonctions, simplifiant ainsi l'assemblage du vérin et abaissant les coûts de fabrication. Le joint permet d'assurer le blocage de la tige par rapport au corps du vérin tant qu'un effort axial appliqué à la tige ou à l'ensemble mobile ne dépasse pas la limite de résistance au cisaillement du joint. Lorsque cet effort devient supérieur au seuil de cisaillement du joint, par exemple lors de l'activation du vérin, le joint est cisaillé par lesdites première et seconde gorges, libérant ainsi le déplacement de l'ensemble mobile. Selon un aspect de l'invention, la première gorge est formée dans la tige du vérin. De cette manière, la tige reste fixe tant que l'effort appliqué au joint n'excède pas une valeur limite prédéterminée. Dans ce cas, la tige et le piston peuvent être indifféremment solidaires ou indépendants l'un de l'autre. Comme variante, la première gorge peut également être formée sur le piston lorsque ce dernier est solidaire de la tige du vérin ou formé d'un seul tenant avec celle-ci. Selon un autre aspect de l'invention, la seconde gorge est agencée à l'extrémité axiale du corps où la tige de l'ensemble mobile fait saillie. Selon un autre aspect de l'invention, le corps comporte une surépaisseur s'étendant vers l'intérieur du corps et formant un moyen de guidage interne pour la tige, et la seconde gorge est formée dans cette surépaisseur. Cette disposition permet d'introduire la tige, munie du joint, à l'intérieur du corps de vérin, sans détériorer le joint par frottement contre les parois internes du corps de vérin. Selon un exemple de réalisation, la surépaisseur présente, du côté d'introduction de la tige, un tronçon de diamètre interne décroissant qui s'étend depuis l'extrémité axiale de la surépaisseur jusqu'à l'entrée de la seconde gorge. En particulier, le tronçon est configuré de sorte que son plus petit diamètre interne est inférieur au diamètre interne de la seconde gorge. Ces dispositions permettent de faciliter l'introduction du joint dans la seconde gorge et d'éviter sa détérioration. Elles évitent également que le joint, une fois positionné, se désengage des première et seconde gorges. Selon un exemple de réalisation, le corps comprend un boîtier cylindrique et une bague apte à venir s'engager dans ce boîtier, formant la surépaisseur définie précédemment. Ces dispositions facilitent la fabrication et le montage du vérin. Par exemple, la bague peut comporter un épaulement à l'une de ses extrémités axiales, lequel épaulement est apte à venir en appui contre l'une des faces d'extrémité axiale du boîtier. Ainsi, la bague peut être aisément montée sur le boîtier et maintenue en position, notamment lors de son sertissage sur le boîtier du vérin ou de toute autre opération de solidarisation de ces deux éléments. Dans ce cas, le tronçon de diamètre interne décroissant de la bague peut s'étendre depuis son extrémité axiale qui est opposée audit épaulement, jusqu'à l'entrée de la seconde gorge. Brève description des dessins L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description qui va suivre de plusieurs modes de réalisation d'un vérin conforme à son principe, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : - La figure 1 montre un vérin selon la présente invention, avant déclenchement, - La figure 2 montre le vérin de la figure 1 après déclenchement, le joint ayant été cisaillé. Description détaillée de modes de réalisation de l'invention Sur la figure 1, on a représenté un mode de réalisation possible d'un vérin 10 conforme à l'invention. Un tel vérin peut, par exemple, être intégré à un système de sécurité destiné à soulever le capot d'un véhicule en cas de choc frontal avec un piéton pour éviter que la tête de ce dernier heurte le bloc moteur. Dans le présent exposé, sauf précision contraire, une direction radiale est une direction perpendiculaire à l'axe A du vérin 10 et coupant cet axe. En outre, une direction axiale est une direction parallèle à l'axe A du vérin 10. Les adjectifs axial et radial sont utilisés en référence aux directions axiale et radiale précitées. De même, un plan axial est un plan contenant l'axe A du vérin 10 et un plan radial est un plan perpendiculaire à cet axe. Le vérin 10 comporte un corps 12, d'axe A, constitué d'un boîtier cylindrique 14 ouvert à ses deux extrémités axiales, et d'un guide d'extrémité formé par une bague 16 insérée à l'intérieur du boîtier 14. On notera que selon un autre exemple de réalisation (non représenté), la bague 16 peut être remplacée par une surépaisseur réalisée en une seule pièce avec le boîtier 14. Le corps du vérin 12 renferme un ensemble mobile 18 comprenant un piston 20 muni d'un joint coulissant 21 et une tige d'actionnement 22 faisant saillie à l'extérieur du corps du vérin 12. Il renferme en outre un générateur de gaz pyrotechnique 24, ici installé dans un socle en matière plastique moulé 26. Une chambre de combustion 23 est définie, dans le corps du vérin, entre le générateur de gaz pyrotechnique 24 et le piston 20. Dans l'exemple, le piston 20 et la tige d'actionnement 22 sont réalisés en une seule pièce. Selon une variante de réalisation, le piston 20 et la tige 22 peuvent également être deux pièces indépendantes. Comme il ressort de la figure 1, la bague 16 est située à l'extrémité axiale 14a du boîtier où la tige d'actionnement 22 fait saillie vers l'extérieur. Une partie de la bague 16 est insérée à l'intérieur du boîtier 14 tandis qu'un épaulement 32 prévu à l'une de ses extrémités axiales 16a vient en appui contre une face d'extrémité axiale 14c du boîtier 14. Cet épaulement 32 permet de garantir un positionnement précis de la bague 16 au montage, et de faciliter sa fixation sur le boîtier 14, en la maintenant en position. Dans l'exemple illustré, la bague 16 a été rendue solidaire du boîtier 14 par un rétreint annulaire (sertissage circonférentiel) matérialisé sur la figure 1 par une ligne de déformation 30. La bague comporte, sur sa face radiale interne, à distance de ses extrémités axiales 16a, 16b, une gorge annulaire 36 de diamètre interne dl. Dans l'exemple, la gorge 36 présente une section sensiblement rectangulaire dans un plan axial. Comme illustré sur la figure 1, la bague 16 présente, entre la gorge 36 et l'épaulement 32, un diamètre interne constant d2 correspondant sensiblement au diamètre extérieur de la tige d'actionnement 22. Elle permet ainsi d'assurer un guidage de la tige 22 lorsque celle-ci se déplace dans la direction axiale. La bague 16 comporte par ailleurs un tronçon de diamètre interne décroissant 50, de surface interne tronconique, s'étendant depuis son extrémité axiale 16b opposée à l'épaulement 32 (i.e. dirigée vers l'intérieur du boîtier 14 lorsque la bague 16 est en position montée) jusqu'à l'entrée de la gorge 36. Dans l'exemple de la figure 1, le plus grand diamètre interne d3 de ce tronçon 50 (situé au niveau de l'extrémité axiale 16b de la bague 16) est supérieur au diamètre d2 et sensiblement égal au diamètre interne dl de la gorge 36. Son plus petit diamètre interne d4 est, lui, inférieur au diamètre interne de la gorge 36 et sensiblement égal au diamètre d2, de manière à former un décrochement 51 à l'entrée de la gorge 36. Le tronçon 50 présente un intérêt particulier lors du montage du vérin qui sera décrit plus en détail dans la suite. Comme représenté sur la figure 1, une gorge annulaire 34, de section sensiblement rectangulaire dans un plan axial, est formée à la périphérie de la tige d'actionnement 22. L'agencement relatif de la tige d'actionnement 22 et de la bague 16 lorsque le vérin 10 se trouve dans sa position de repos (avant déclenchement) est tel que la gorge 34 de la tige d'actionnement 22 est positionnée directement en vis-à-vis de la gorge 36 de la bague 16. Dans l'exemple, la première et la deuxième gorge 34, 36 présentent une longueur axiale sensiblement identique. Ensemble, la gorge de la tige d'actionnement 22 (ci-après première gorge) et la gorge 36 de la bague 16 (ci-après seconde gorge) définissent une cavité annulaire 38 occupée par un joint d'étanchéité annulaire 40. Dans l'exemple, le joint 40 est un joint torique. Ce joint 40 peut être réalisé dans tout matériau élastomère adapté. Comme il ressort de la figure 1, une première partie 44 du joint est logée dans la première gorge 34 de la tige d'actionnement 22 et une seconde partie 46 du joint est logée dans la seconde gorge 36 de la bague 16. Les hauteurs radiales et longueurs axiales des gorges 34 et 36 permettent de régler le taux de compression du joint 40. Dans l'exemple, la somme des hauteurs radiales de la première et la seconde gorge est inférieure à l'épaisseur du joint 40 (i.e. au diamètre du tore dans le cas d'un joint torique tel qu'envisagé dans l'exemple). Par ailleurs, comme il ressort de la figure 1, la première et la seconde gorge présentent une longueur axiale identique, supérieure à l'épaisseur du joint 40. Le joint 40 assure ainsi l'étanchéité par déformation radiale. Comme il ressort de la figure 1, le blocage du joint 40 entre le décrochement 51 d'une part et la paroi opposée 52 de la seconde gorge 36 d'autre part, empêche le déplacement de la tige 22 dans la direction axiale. Le joint 40 ainsi disposé assure donc à la fois l'étanchéité du vérin 10 et le blocage en position de la tige 22 avant le fonctionnement du vérin 10. Lors de l'activation du vérin 10 (par déclenchement du générateur de gaz pyrotechnique 24), la poussée exercée sur le piston 20 atteint un seuil qui entraîne le cisaillement du joint 40 par coulissement de la première gorge 34 de la tige d'actionnement 22 dans la direction axiale. La tige 22 peut alors coulisser librement sous l'effet de la force de poussée exercée par les gaz contenus dans la chambre de combustion 23. La figure 2 montre l'extrémité du vérin 10 de la figure 1 après fonctionnement des moyens de propulsion du vérin, c'est-à-dire après déclenchement du générateur de gaz pyrotechnique 24. Le joint 40 est cisaillé en deux parties. La première partie 44, toujours logée dans la première gorge 34 de la tige d'actionnement 22, est entraînée dans le mouvement de la tige 22 tandis que la seconde partie 46 est restée logée dans la seconde gorge 36 de la bague 16. On notera que l'effort minimum entraînant le cisaillement du joint 40 peut être réglé en ajustant l'un ou plusieurs des paramètres suivants : la dureté du joint 40, le taux de compression du joint 40 dans les première et deuxième gorges 34, 36, les profondeurs desdites gorges et l'épaisseur du joint 40 (i.e. le diamètre du tore dans le cas d'un joint torique). L'effort de maintien fourni par le joint 40 (et donc l'effort minium entraînant son cisaillement) peut varier selon les circonstances dans lesquelles le vérin est utilisé. Comme indiqué précédemment, il peut par exemple être intégré à un système de sécurité destiné à soulever le capot d'un véhicule en cas de choc frontal avec un piéton pour éviter que la tête de ce dernier heurte le bloc moteur. Dans ce cas, la plupart du temps, la tige 22 n'est pas liée à la partie mobile de la charnière du capot du véhicule (non représentée). Les seuls efforts appliqués à la tige 22 sont alors ceux dus aux efforts d'inertie de la masse de la tige 22 ou de l'ensemble mobile 18 dans le cas où la tige est solidaire du piston (i.e. les efforts dus aux vibrations). L'effort de maintien fourni par le joint 40 peut alors être très faible. Dans d'autres cas, où il existe une liaison fixe entre la tige 22 et la charnière du capot du véhicule, le joint 40 doit permettre de contrecarrer les vibrations de l'ensemble comprenant la tige 22 (ou l'ensemble mobile 18) et la partie mobile de la charnière. Dans ce cas, l'effort de maintien fourni par le joint 40 doit être modéré et l'utilisation d'un joint en élastomère est parfaitement adaptée du fait de sa capacité à amortir les vibrations. Parfois, dans le cas où le vérin 10 a une fonction anti-intrusion dans la partie moteur, il est nécessaire que l'ensemble formé par la tige 22 (ou l'ensemble mobile 18) et la partie mobile de la charnière soit suffisamment maintenu pour empêcher tout déplacement du à un effort d'arrachement appliqué sur le capot (par exemple arrachement à main nue). L'effort de maintien fourni par le joint 40 est, dans ce cas, relativement élevé. Un exemple de montage du vérin 10 de la figure 1 va à présent être décrit plus en détail. Dans un premier temps, la bague 16 est introduite à l'intérieur du boîtier 14 jusqu'à ce que son épaulement 32 vienne en appui contre la face d'extrémité axiale 14c du boîtier 14. Le boîtier 14 et la bague 16 sont ensuite rendus solidaires l'un de l'autre, par exemple par un rétreint annulaire. L'ensemble mobile 18 constitué du piston 20 et de la tige 22 munie du joint 40 préalablement monté dans la cavité annulaire 34, est ensuite introduit dans le corps de vérin 12, par l'ouverture prévue à l'extrémité axiale 14b du boîtier 14 opposée à celle 14a où est montée la bague 16. Le tronçon de diamètre interne décroissant 50 de la bague 16, prévu du côté d'introduction de la tige, facilite le montage et en particulier l'introduction de la tige 22 munie du joint 40 à travers la bague 16. La pente formée par ce tronçon 50, qui rejoint l'entrée de la seconde gorge 36, permet de comprimer progressivement le joint 40 lors de l'introduction de la tige 22 dans la bague 16, jusqu'à ce que la première gorge 34 soit finalement positionnée en regard de la seconde gorge 36 et le joint 40, logé dans la cavité 38 formée par les deux gorges 34, 36. Le décrochement 51 évite alors que le joint 40 ne se désengage des gorges 34, 36, après montage. Les moyens de propulsion de l'ensemble mobile 18 (par exemple le générateur de gaz pyrotechnique 24) sont rapportés par la suite à l'intérieur du corps du vérin 12. Selon une variante de montage du vérin 10, la tige 22 de l'ensemble mobile 18 est tout d'abord introduite à travers la bague 16, hors du boîtier 14, de manière à loger le joint 40 dans la première et la seconde gorge 34, 36. Le joint 40 maintient alors ensemble la bague 16 et la tige 22. Comme dans l'exemple de montage précédent, l'introduction de la tige 22 à l'intérieur de la bague 16 est facilitée par le tronçon de diamètre décroissant 50. Puis l'ensemble formé par la bague 16 et la tige 22 est introduit dans le boîtier 14 par son extrémité axiale 14a, d'où la tige 22 fait saillie vers l'extérieur. Une fois l'épaulement 32 de la bague 16 en appui sur la face 14c d'extrémité axiale 14a du boîtier 14, la bague 16 est fixée sur le boîtier 14, par exemple par un rétreint annulaire ou par sertissage. Selon cette variante de réalisation, les moyens de propulsion du piston 20 (par exemple le générateur de gaz pyrotechnique 24) peuvent être montés à l'intérieur du corps du vérin 12 indifféremment avant ou après le montage de l'ensemble mobile 18 et de la bague 16. REVENDICATIONS1. Vérin à course déclenchée (10), comportant un corps (12) abritant un ensemble mobile (18) comprenant un piston (20) et une tige (22), des moyens (24) pour propulser ledit ensemble en réponse à une commande de déclenchement, des moyens de blocage de ladite tige (22) par rapport audit corps (12), et un joint d'étanchéité (40) ménagé entre ledit ensemble (18) et ledit corps (12), et logé dans une première gorge annulaire (34) formée à la périphérie dudit ensemble (18), caractérisé en ce qu'une seconde gorge annulaire (36) est ménagée sur la surface interne dudit corps (12), en regard de ladite première gorge (34), de sorte que ledit joint d'étanchéité (40) est logé partiellement dans ladite première gorge (34) et partiellement dans ladite seconde gorge (36) lorsque le vérin (10) se trouve dans une position non déclenchée, ce par quoi il forme les dits moyens de blocage. 2. Vérin à course déclenchée (10) selon la revendication 1, dans lequel ladite première gorge (34) est formée dans la tige (22) dudit ensemble mobile (18). 3. Vérin à course déclenchée (10) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ladite seconde gorge (36) est agencée à l'extrémité axiale du corps (12) où ladite tige (22) fait saillie. 30 4. Vérin à course déclenchée (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel ledit corps (12) comporte une surépaisseur (16) s'étendant vers l'intérieur du corps (12) et formant un moyen de guidage interne pour ladite tige (22), et ladite seconde gorge (36) est formée dans ladite surépaisseur (16). 35 5. Vérin à course déclenchée (10) selon la revendication 4, dans lequel ladite surépaisseur (16) présente, du côté d'introduction de la tige, un tronçon (50) de diamètre interne décroissant, qui s'étend depuis l'extrémité axiale (16b) de ladite surépaisseur (16) jusqu'à l'entrée de ladite seconde gorge (36), ledit tronçon (50) étant configuré de sorte que son plus petit diamètre interne est inférieur au diamètre interne de ladite seconde gorge (36). 6. Vérin à course déclenchée (10) selon la revendication 4 ou 5, dans lequel ledit corps (12) comprend un boîtier cylindrique (14) et une bague (16) apte à venir s'engager dans ledit boîtier (14), ladite bague (16) formant ladite surépaisseur. 7. Vérin à course déclenchée (10) selon la revendication 6, dans lequel ladite bague (16) comporte un épaulement (32) à l'une de ses extrémités axiales (16a), ledit épaulement (32) étant apte à venir en appui contre l'une des faces d'extrémité axiale dudit boîtier (14). 8. Vérin à course déclenchée (10) selon les revendications 5 et 7, dans lequel ledit tronçon (50) de diamètre interne décroissant s'étend depuis l'extrémité axiale (16b) de ladite bague (16) qui est opposée audit épaulement (32), jusqu'à l'entrée de ladite seconde gorge (36).25