Brevet FR2998844A1 — publié le 20140606

GENERATEUR DE GAZ La présente invention concerne de manière générale un générateur de gaz pour gonfler un coussin de sécurité installé dans un véhicule automobile, et en particulier un générateur de gaz capable de diffuser dans le coussin de sécurité une quantité de gaz adaptée à une sévérité de choc véhicule. Il est connu dans l'art antérieur des générateurs de gaz adaptatifs pour coussin de sécurité. Le document EP 2 229 296 B1 décrit un générateur de gaz adaptatif comprenant deux allumeurs qui peuvent être activés indépendamment l'un de l'autre pour chacun définir une quantité de gaz à diffuser dans le coussin de sécurité. En contrepartie, ce générateur de gaz présente notamment une architecture interne complexe avec des mécanismes agencés en double pour ouvrir chacun des orifices de décharge de réserves de gaz sous pression. Il en résulte d'une part que le coût de fabrication avec ces nombreux composants est élevé. D'autre part, il faut noter que ces mécanismes sont basés sur le principe de soutenir un opercule mince pendant le stockage, et de supprimer ce soutient pour ouvrir l'opercule, et l'ouverture du deuxième opercule peut poser problème si une partie du gaz s'est déjà échappée par le premier orifice de sorte que la pression résiduelle est diminuée, et la force d'appui peut ne pas être suffisante pour pousser le support et ouvrir l'opercule. Un but de la présente invention est de répondre aux inconvénients du document de l'art antérieur mentionné ci-dessus et en particulier, tout d'abord, de proposer une générateur de gaz qui présente un mécanisme d'ouverture simple et fiable, tout en offrant la possibilité d'adapter le débit de gaz diffusés dans le coussin de sécurité. Pour cela un premier aspect de l'invention concerne un générateur de gaz pour coussin de sécurité, comprenant : - une première réserve de gaz sous pression, contenant au moins un premier gaz, - une deuxième réserve de gaz sous pression, contenant au moins un deuxième gaz susceptible de réagir avec le premier gaz, - un premier actionneur agencé pour ouvrir dans la première réserve de gaz 5 un premier orifice de décharge présentant une première surface de décharge et un deuxième orifice de décharge dans la deuxième réserve de gaz, caractérisé en ce que la première réserve de gaz est partitionnée en au moins une première chambre et une deuxième chambre, la première chambre étant en communication avec le premier orifice de décharge, et la 10 deuxième chambre étant séparée de la première chambre par une paroi comprenant au moins un premier passage de gaz présentant une surface de passage ouverte et inférieure à la première surface de décharge, et au moins un deuxième passage de gaz obstrué, et en ce que le générateur comprend un mécanisme d'obstruction agencé pour obstruer le 15 dit au moins un deuxième passage de gaz et pour l'ouvrir indépendamment du premier actionneur. Le générateur selon cette mise en oeuvre présente des réserves de gaz simples, avec un seul orifice de décharge chacune. Cependant le générateur permet d'adapter le débit des gaz diffusés en cours de 20 fonctionnement. En effet, la première réserve de gaz comprenant deux chambres séparées par une cloison avec deux passages de gaz, dont l'un peut être ouvert indépendamment de l'ouverture des orifices de décharge, il y a la possibilité de vider lentement la deuxième chambre (avec seul le premier passage de gaz ouvert), ou rapidement (en ouvrant en plus le 25 deuxième passage de gaz). En d'autres termes, la première réserve de gaz comprend deux chambres agencées en série l'une de l'autre, et la surface de passage des gaz de la chambre amont (la deuxième chambre) vers la chambre aval (la première chambre) est ajustable par le mécanisme d'obstruction du deuxième passage de gaz, indépendamment de l'ouverture 30 des réserves de gaz. Pour obtenir un fonctionnement rapide, on peut mettre la première chambre en communication directe avec le premier orifice de décharge : les gaz de la première chambre ne rencontrent aucun obstacle lors de leur vidange. On peut alors obtenir différents scénarios de fonctionnement, en fonction de l'ouverture ou non du deuxième passage de gaz. Autrement dit, la fonction d'ouverture de la réserve de gaz est indépendante de la fonction de régulation du débit. Les fonctions sont 5 indépendantes l'une de l'autre, effectuées par des composants distincts, ce qui offre une flexibilité sur la conception, et permet par exemple d'agencer les deux mécanismes sur l'axe du générateur si ce dernier est de forme allongée et cylindrique. Enfin, le remplissage des deux chambres se fait simultanément lors de l'assemblage, car le premier passage de gaz offre une 10 communication ouverte en permanence entre les deux chambres. Selon un mode de réalisation, le mécanisme d'obstruction comprend un deuxième actionneur agencé pour ouvrir ledit au moins un deuxième passage de gaz. L'ouverture du deuxième passage de gaz est réalisée en faisant fonctionner le deuxième actionneur. 15 Selon un mode de réalisation, la deuxième chambre est agencée à l'intérieur de la première réserve de gaz, et le deuxième actionneur est maintenu en place par une paroi de la première chambre différente de la paroi comprenant le premier et le deuxième passage de gaz. Le deuxième actionneur est déporté par rapport à la deuxième chambre, ce qui donne plus 20 de flexibilité sur la conception du générateur de gaz. Selon un mode de réalisation, le deuxième actionneur est agencé sur une paroi extérieure du générateur de gaz. Cette mise en oeuvre facilite la connexion du deuxième actionneur avec un organe de commande, telle qu'une carte électronique de gestion par exemple, car le deuxième 25 actionneur présente forcément une portion à l'extérieur du générateur de gaz. Selon un mode de réalisation, le premier orifice de décharge est fermé par un premier opercule, le deuxième orifice de décharge est fermé par un deuxième opercule, et le premier allumeur est agencé pour commander un 30 premier mécanisme avec un support mobile: - depuis une première position dans laquelle le support mobile soutient le -4 premier et le deuxième opercule pour reprendre une partie des efforts exercés sur le premier et le deuxième opercule par les gaz sous pression, - vers une deuxième position dans laquelle le support mobile ne soutient plus le premier et le deuxième opercule. Le générateur selon cette mise en oeuvre comprend un premier mécanisme avec un support mobile qui dans une première position soutient les opercules de fermeture des réserves de gaz. Cet agencement confère une grande robustesse à la fonction de stockage, car les efforts exercés sur les opercules sont repris par le support mobile. Enfin, le premier actionneur 10 lors de son fonctionnement force le support mobile à passer dans une deuxième position dans laquelle les opercules ne sont plus soutenus : la pression à l'intérieur des réserves de gaz provoque alors la rupture des opercules pour permettre aux gaz de sortir vers le coussin de sécurité. Selon un mode de réalisation, le générateur de gaz comprend une 15 chambre de diffusion agencée entre la première et la deuxième réserve de gaz. Selon un mode de réalisation, le premier actionneur est un allumeur électro pyrotechnique. Selon un mode de réalisation, le deuxième actionneur est un allumeur 20 électro pyrotechnique. Selon un mode de réalisation, le mécanisme d'obstruction comprend un opercule recouvrant le deuxième passage de gaz et agencé pour rompre s'il existe une différence de pression entre la première et la deuxième chambre supérieure à une différence de pression prédéterminée. Le 25 générateur de gaz selon cette mise en oeuvre permet une ouverture du deuxième passage de gaz passive, il n'y a pas besoin d'en commander l'ouverture, celle-ci se fait dés que la première chambre de gaz présente une différence de pression suffisante avec la deuxième chambre, pour rompre l'opercule qui obstrue le deuxième passage de gaz. Selon un mode de réalisation, la première réserve de gaz comprend de l'hydrogène, et la deuxième réserve de gaz comprend de l'oxygène. Le mélange de la première réserve de gaz contenant l'hydrogène s'écoule plus vite que le mélange de la deuxième réserve de gaz, à cause des propriétés 5 moléculaires de l'hydrogène. Il en résulte que les rapports de concentration évoluent en cours de vidange des deux réserves de gaz, et cela induit un déséquilibre au cours du temps car la première réserve de gaz se vide plus vite. La réaction entre les deux gaz peut être compromise en raison d'un rapport de concentration trop déséquilibré, ce qui conduit à une extinction de 10 la combustion. La partition de la première réserve de gaz en deux chambres, combinée avec l'ouverture du deuxième passage de gaz au cours de la vidange permet de rétablir, en cours de vidange, l'équilibre de combustion entre l'hydrogène et l'oxygène. Un autre scénario également possible est de pouvoir libérer le contenu 15 de la deuxième chambre lorsque la combustion est terminée, pour augmenter le pouvoir de gonflage. En effet, dans le cas des gaz réactifs cités (hydrogène et oxygène), il faut trois moles de gaz réactifs pour obtenir deux moles d'eau gazeuses qui vont se refroidir rapidement, donc perdre du volume. Une possibilité selon cet autre scénario est donc d'initier la 20 combustion en ouvrant les deux réserves de gaz, et lorsque la combustion cesse, le deuxième passage de gaz de la deuxième chambre est ouvert, pour libérer rapidement le reste de l'hydrogène. Dans ce cas, ce dernier et l'oxygène de la deuxième réserve de gaz vont aller dans le coussin de sécurité sans brûler et donc y maintenir la pression pour compenser la perte 25 de volume (d'autant plus que la vidange dans le générateur refroidit les gaz, qui se réchauffent dans le coussin de sécurité, en y augmentant la pression). On obtient donc un procédé de gonflage d'un coussin de sécurité qui comprend : - une première étape de vidange de gaz réactifs, avec combustion de ces 30 derniers, - une deuxième étape d'extinction, - une troisième étape d'ouverture du deuxième passage de gaz, - une quatrième étape de vidange du reste des gaz, avec la deuxième chambre se vidant au travers du premier et du deuxième passage de gaz. Un second aspect de l'invention est un module de sécurité comprenant au moins un générateur de gaz selon le premier aspect de l'invention. Un dernier aspect de l'invention est un véhicule automobile comprenant au moins un générateur de gaz selon le premier aspect de l'invention. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention 10 apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 représente une vue en coupe d'un générateur de gaz selon l'invention ; 15 - la figure 2 représente un détail du générateur de gaz de la figure 1. Il est entendu que dans la présente description, le gaz dihydrogène est dénommé hydrogène, et le gaz dioxygène est dénommé oxygène. La figure 1 représente un générateur de gaz selon l'invention en coupe. Il comporte une première réserve de gaz 100 et une deuxième 20 réserve de gaz 200, séparées par une chambre de diffusion 500. Un premier allumeur électro pyrotechnique 310 faisant partie d'un premier mécanisme 300 est agencé pour ouvrir les deux réserves de gaz 100 et 200. A cet effet, un orifice de décharge est agencé entre chaque réserve de gaz et la chambre de diffusion 500, et l'allumeur 310 lors de son fonctionnement ouvre 25 ces deux orifices de décharge. Une réalisation possible est d'avoir un mécanisme 300 de soutient des opercules qui ferment les orifices de décharge pendant la phase de stockage, et le fonctionnement de l'allumeur 310 supprime ce soutient, ce qui provoque la rupture des opercules de fermeture. Sur la figure 1, seul le premier orifice de décharge 130 entre la 30 première réserve de gaz 100 et la chambre de diffusion 500 est représenté. La première réserve de gaz 100 peut contenir un gaz combustible, tel que de l'hydrogène par exemple, et la deuxième réserve de gaz 200 peut contenir un gaz comburant tel que de l'oxygène par exemple. Lors de l'ouverture de la première et de la deuxième réserve de gaz 100, 200, le gaz combustible va se mélanger au gaz comburant et une combustion est initiée par les particules chaudes et gaz chauds issus de l'allumeur 310 qui a provoqué l'ouverture des réserves de gaz 100 et 200. La première réserve de gaz 100 est partitionnée en une première chambre 110 et une deuxième chambre 120. La première chambre 110 10 comprend deux parties 110a et 110b, mais les orifices 114 représentés sur la figure 2 sont dimensionnés de telle sorte qu'ils n'opposent aucune gêne à l'écoulement des gaz, si bien que la chambre 110 peut être considérée comme un seul espace fermé. Par contre, la chambre 120 est séparée de la chambre 110 par une 15 paroi qui présente un premier passage de gaz 111 ouvert, et un deuxième passage de gaz 112 obturé. Le premier passage de gaz 111 présente une surface de passage inférieure à la surface du premier orifice de décharge 130. Ainsi, lors de la phase de stockage, la pression dans la première chambre 110 et dans la deuxième chambre 120 est homogène, mais lors de 20 la vidange après ouverture du premier orifice de décharge 130, les gaz contenus dans la deuxième chambre 120 sont freinés lors de leur passage dans la première chambre 110. Les conditions de pressions lors de cette phase de vidange sont différentes entre la première chambre 110 et la deuxième chambre 120, alors qu'en raison du grand nombre d'orifices 114, 25 les conditions de pression sont sensiblement les mêmes entre la partie 110a et la partie 110b de la première chambre 110, même lors de la vidange. La paroi 121 qui sépare la première chambre 110 de la deuxième chambre 120 présente un deuxième passage de gaz 112, obturé par un opercule 420, qui fait partie du mécanisme d'obstruction 400 comprenant 30 également le deuxième allumeur électro pyrotechnique 410, agencé sur la paroi externe de la première réserve de gaz 100, en regard de l'opercule 420. La figure 2 représente en détail la première réserve de gaz 100 du générateur de gaz de la figure 1, pendant la phase de stockage de gaz. La 5 première réserve de gaz 100 comprend un premier orifice de décharge 130 qui est scellé par un opercule 122 et un orifice de remplissage 113 qui est scellé par un bouchon (non représenté) soudé après remplissage. Lors du remplissage, les gaz injectés par l'orifice de remplissage 113 passent par les orifices 114 pour occuper les parties 110a et 110b de la première chambre 10 110, et passent par le premier passage de gaz 111 pour occuper la deuxième chambre 120, de telle sorte que la pression est la même dans les deux chambres 110 et 120. Comme expliqué plus haut, lors d'un choc véhicule, le premier allumeur 310 est initié et ouvre le premier orifice 130, de sorte que la 15 première chambre 110 se vide par le premier orifice de décharge 130 rapidement, et la deuxième chambre 120 se vide dans la première chambre 110 par le premier passage de gaz 111 plus lentement, car la surface du premier passage de gaz 111 est faible. S'il y a besoin d'un plus grand débit de gaz, il est possible d'augmenter le débit en ouvrant le deuxième passage 20 de gaz 112. A cet effet, le deuxième allumeur 410 est initié et ouvre le deuxième passage de gaz 112 en brisant l'opercule 420, qui est agencé en regard du deuxième allumeur 410, sur le trajet des gaz éjectés sous pression hors du deuxième allumeur 410. L'ouverture du deuxième passage de gaz 112 peut se faire avec une onde de pression générée par le deuxième 25 allumeur 410 comme décrit, mais on peut envisager d'utiliser un projectile mis en mouvement par le deuxième allumeur 410. On peut également envisager de dimensionner l'épaisseur de l'opercule 420 (ou lui choisir une matière adéquate) de sorte que ce dernier se rompe dès qu'il existe une différence de pression suffisante entre la première chambre 110 et la 30 deuxième chambre 120. L'utilisation du deuxième allumeur 410 n'est plus nécessaire. Une fois le deuxième passage de gaz 112 ouvert par le deuxième allumeur 410, la deuxième chambre 120 se vide dans la première chambre 110 par le premier passage de gaz 111 et par le deuxième passage de gaz 112, si bien que le débit est augmenté. On peut avoir la surface du premier 5 passage de gaz 111 inférieure à la surface du premier orifice de décharge 130, et la somme des surfaces du premier passage de gaz 111 et du deuxième passage de gaz 112 supérieure à la surface du premier orifice de décharge 130. Comme exposé ci-dessus, la première réserve de gaz 100 peut 10 contenir de l'hydrogène, et la deuxième réserve de gaz 200 peut contenir de l'oxygène. Les proportions d'hydrogène et d'oxygène dans chaque réserve de gaz sont prévues pour favoriser une bonne combustion. Par exemple, un mélange en masse avec 45%±15% d'hydrogène, le reste en argon et hélium pour la première réserve de gaz 100, et un mélange en masse avec 15 20%±5% d'oxygène, le reste en argon et hélium pour la deuxième réserve de gaz 200 donnent une bonne combustion. Cependant, le mélange de la première réserve de gaz 100 contenant l'hydrogène s'écoule plus vite que le mélange de la deuxième réserve de gaz 200, à cause des propriétés moléculaires de l'hydrogène. Il en résulte que 20 les rapports de concentration sont corrects en début de vidange des deux réserves de gaz, mais cela va se déséquilibrer au cours du temps car la première réserve de gaz 100 se vide plus vite. La partition de la première réserve de gaz en deux chambres 110 et 120, combinée avec l'ouverture du deuxième passage de gaz 112 permet de rétablir en cours de vidange 25 l'équilibre de combustion entre l'hydrogène et l'oxygène. On comprendra que diverses modifications et/ou améliorations évidentes pour l'homme du métier peuvent être apportées aux différents modes de réalisation de l'invention décrits dans la présente description sans sortir du cadre de l'invention défini par les revendications annexées. 30 REVENDICATIONS1. Générateur de gaz pour coussin de sécurité, comprenant : - une première réserve de gaz (100) sous pression, contenant au moins un premier gaz, - une deuxième réserve de gaz (200) sous pression, contenant au moins un deuxième gaz susceptible de réagir avec le premier gaz, - un premier actionneur (310) agencé pour ouvrir dans la première réserve de gaz (100) un premier orifice de décharge (130) présentant une première surface de décharge et un deuxième orifice de décharge dans la deuxième réserve de gaz (200), caractérisé en ce que la première réserve de gaz (100) est partitionnée en au moins une première chambre (110) et une deuxième chambre (120), la première chambre (110) étant en communication avec le premier orifice de décharge (130), et la deuxième chambre (120) étant séparée de la première 15 chambre (110) par une paroi (121) comprenant au moins un premier passage de gaz (111) présentant une surface de passage ouverte et inférieure à la première surface de décharge, et au moins un deuxième passage de gaz (112) obstrué, et en ce que, le générateur comprend un mécanisme d'obstruction (400) agencé pour 20 obstruer le dit au moins un deuxième passage de gaz (112) et pour l'ouvrir indépendamment du premier actionneur (310). 2. Générateur de gaz selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mécanisme d'obstruction (400) comprend un deuxième actionneur (410) agencé pour ouvrir ledit au moins un deuxième passage de gaz. 25 3. Générateur de gaz selon la revendication 2, caractérisé en ce que la deuxième chambre (120) est agencée à l'intérieur de la première réserve de gaz (100), et en ce que le deuxième actionneur (410) est maintenu en place par une paroi de la première chambre (110) différente dela paroi (121) comprenant le premier et le deuxième passage de gaz (111, 112). 4. Générateur de gaz selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le deuxième actionneur (410) est agencé sur une paroi extérieure du 5 générateur de gaz. 5. Générateur de gaz selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le premier orifice de décharge (130) est fermé par un premier opercule (122), en ce que le deuxième orifice de décharge est fermé par un deuxième opercule, en ce que le premier allumeur (310) est agencé 10 pour commander un premier mécanisme (300) avec un support mobile: - depuis une première position dans laquelle le support mobile soutient le premier et le deuxième opercule pour reprendre une partie des efforts exercés sur le premier et le deuxième opercule par les gaz sous pression, - vers une deuxième position dans laquelle le support mobile ne soutient plus 15 le premier et le deuxième opercule. 6. Générateur de gaz selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend une chambre de diffusion (500) agencée entre la première et la deuxième réserve de gaz. 7. Générateur de gaz selon l'une des revendications 1 à 6, 20 caractérisé en ce que le premier actionneur (310) est un allumeur électro pyrotechnique. 8. Générateur de gaz selon l'une des revendications 2 et 3 à 7 dans leur dépendance à la revendication 2, caractérisé en ce que le deuxième actionneur (410) est un allumeur électro pyrotechnique. 25 9. Générateur de gaz selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mécanisme d'obstruction (300) comprend un opercule (120) recouvrant le deuxième passage de gaz (112) et agencé pour rompre s'il existe une différence de pression entre la première et la deuxième chambre supérieure à une différence de pression prédéterminée.- 12 - 10. Générateur de gaz selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la première réserve de gaz (100) comprend de l'hydrogène, et en ce que la deuxième réserve de gaz (200) comprend de l'oxygène. 11. Module de sécurité comprenant au moins un générateur de gaz selon l'une des revendications 1 à 10. 12. Véhicule automobile comprenant au moins un générateur de gaz selon l'une des revendications 1 à 10.