Brevet FR3031946A1 — publié le 20160729

Générateur de gaz pyrotechnique et dispositif de puériculture correspondant Le domaine de l'invention est celui de la puériculture, et plus précisément des dispositifs aptes à recevoir un enfant, notamment en position assise. L'invention concerne en particulier les sièges auto, destinés à être solidarisés à un siège ou une banquette d'un véhicule automobile. Elle peut également être mise en oeuvre dans les dispositifs tels que les poussettes, les nacelles, les sièges pour vélo, etc. Plus précisément encore, l'invention concerne la mise en oeuvre de coussins, ou ballons, ou encore éléments, de sécurité gonflables, communément appelés « airbag », dont le gonflement est déclenché automatiquement en cas de choc (dans une situation d'accident), pour protéger l'enfant installé dans le dispositif de puériculture. L'usage des « airbags » est bien connu, notamment dans le domaine de l'automobile. Plus récemment, de nombreuses autres applications ont été envisagées, et notamment pour les sièges auto pour enfant. Par exemple, le siège auto peut comprendre deux coussins gonflables, logés sur ou dans les bretelles d'un harnais ou sur ou dans des fourreaux montés sur lesdites bretelles, et solidarisables par des moyens de liaison. Une telle approche est décrite par exemple dans le document de brevet FR2969055, au nom du Titulaire de la présente demande de brevet. En cas de choc, chacun des coussins gonflables est gonflé par un gaz provenant d'une bouteille de gaz sous pression et transmis via un passage de circulation du gaz sous pression. Les documents décrivant des coussins gonflables pour siège auto prévoient généralement la présence de moyens de détection de chocs pilotant le déclenchement de moyens générateurs de gaz destiné au gonflage des coussins gonflables, mais n'apportent aucune précision sur le fonctionnement de ces moyens générateurs de gaz, et notamment sur la façon dont le gaz est acheminé. Il s'agit pourtant d'un problème crucial. En effet, il est essentiel que les coussins gonflables se déclenchent systématiquement lorsque ceci est nécessaire, et suffisamment rapidement pour assurer la protection de l'enfant. 3031946 2 Il est en outre essentiel que ces moyens générateurs de gaz soient de conception simple et présentent une compacité optimale. Des problèmes similaires se rencontrent dans d'autres dispositifs de puériculture. 5 L'invention a notamment pour objectif de pallier au moins certains de ces inconvénients. Un objectif de l'invention est de fournir un gaz de gonflage à un ou plusieurs coussins gonflables de façon fiable. Plus précisément, un objectif de l'invention est de perfectionner les moyens 10 générateurs de gaz connus afin de simplifier leur structure et d'optimiser leur compacité. Un autre objectif de l'invention est de fournir de tels moyens générateurs de gaz qui soient relativement peu coûteux. Un autre objectif de l'invention est de fournir un dispositif de puériculture 15 améliorant la sécurité de l'enfant en cas de choc, de façon simple et efficace. Un autre objectif de l'invention, au moins selon certains modes de réalisation, est de fournir un siège auto assurant un déclenchement fiable, sûr et efficace du ou des coussins gonflables, lorsqu'une situation d'accident se produit. Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite sont atteints à 20 l'aide d'un générateur de gaz pour coussin(s) gonflable(s) comprenant : au moins une charge pyrotechnique et des moyens d'allumage/d'activation de ladite charge déclenchés lors d'une condition prédéterminée, un réservoir contenant un gaz sous pression et dont l'embouchure est fermée par un élément d'obturation, et 25 une ouverture d'évacuation des gaz communiquant avec au moins un coussin gonflable. Selon l'invention, le générateur de gaz comprend en outre un percuteur situé dans un conduit dans lequel débouche l'ouverture d'évacuation des gaz et qui peut être déplacé dans un premier temps, lorsque la condition prédéterminée est remplie, par les 30 gaz de combustion générés par la charge pyrotechnique en direction de l'élément 3031946 3 d'obturation, d'une position initiale vers une position d'ouverture, de façon à percer ce dernier par le biais de moyens de perçage portés par ledit percuteur, ledit percuteur pouvant être ramené, une fois l'élément d'obturation percé, par le gaz sous pression stocké dans le réservoir, vers la position initiale, le gaz sous pression s'échappant du 5 réservoir vers ladite ouverture d'évacuation des gaz. Il est ainsi possible de fournir un gaz de gonflage à un ou plusieurs coussins gonflables de façon fiable à l'aide d'une structure de générateur de gaz qui soit simple et compacte. De plus, une telle structure permet de limiter le temps de déploiement des 10 coussins gonflables. Le générateur de gaz pyrotechnique conforme à l'invention utilise un agent solide de production de gaz de combustion, en tant que source de déplacement d'un percuteur vers une bouteille de gaz sous pression. Une extrémité avant du percuteur sert à percer l'opercule de fermeture de la bouteille de gaz sous pression. 15 Une fois que la bouteille est percée, le gaz sous pression provoque le déplacement du percuteur dans le sens inverse, le recul du percuteur permettant au gaz sous pression de se diriger vers un orifice d'évacuation des gaz communiquant avec le ou les coussins gonflables. Le gaz stocké sous pression dans la bouteille est ainsi libéré pour gonfler/déployer le ou les coussins. 20 Une telle structure de générateur de gaz présente en outre un poids réduit. Selon un aspect particulier de l'invention, dans la position initiale, le percuteur est situé sur un côté de l'ouverture d'évacuation des gaz, l'embouchure du réservoir étant situé de l'autre côté de l'ouverture d'évacuation des gaz dans le conduit. Selon un aspect particulier de l'invention, le les moyens de perçage sont 25 entourés par un épaulement destiné à venir en butée contre le pourtour de l'embouchure du réservoir, les moyens de perçage étant dimensionnés pour pénétrer au moins partiellement dans ladite embouchure du réservoir. Selon un aspect particulier de l'invention, la charge pyrotechnique est disposée au moins en partie dans un logement ménagé dans ledit percuteur. 3031946 4 Selon un aspect particulier de l'invention, le logement débouche sur une face arrière du percuteur et les moyens de perçage sur la face opposée avant du percuteur. Selon un aspect particulier de l'invention, lorsque l'épaulement est en butée contre le pourtour de l'embouchure du réservoir, la face arrière du percuteur est située 5 en regard de l'ouverture d'évacuation des gaz de façon à définir un passage des gaz de combustion vers l'ouverture d'évacuation des gaz. Selon un aspect particulier de l'invention, le l'axe longitudinal de l'ouverture d'évacuation des gaz est sensiblement incliné par rapport à l'axe perpendiculaire à l'axe longitudinal du conduit. 10 Selon un aspect particulier de l'invention, les moyens de perçage présentent une forme en ogive ou une forme biseautée. L'invention concerne également un dispositif de puériculture apte à recevoir un enfant comprenant au moins un générateur de gaz tel que décrit précédemment. Selon un aspect particulier de l'invention, le dispositif de puériculture comprend 15 un harnais présentant deux bretelles destinées à s'étendre à partir des épaules le long du torse d'un enfant, chacune des bretelles portant un élément de sécurité gonflable, apte à se gonfler en cas de choc supérieur à un seuil prédéterminé. La mise en oeuvre de ces éléments gonflables associés aux bretelles est simple à mettre en oeuvre et à utiliser. 20 Selon un aspect particulier de l'invention, le dispositif de puériculture comprend un siège, ledit générateur de gaz étant logé dans le dossier, dans au moins un des flans latéraux, et/ou dans l'embase dudit siège. Lesdits éléments de sécurité gonflables peuvent être alimentés par au moins une source de fluide, par exemple logée dans le dossier dudit siège, dans les flans 25 latéraux, dans l'embase,... Selon un aspect particulier de l'invention, le dispositif de puériculture est un siège auto, une poussette, une nacelle, ou un siège pour vélo, par exemple. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentielle 30 de l'invention, donnée à titre de simple exemple illustratif et non limitatif, et des dessins 3031946 5 annexés parmi lesquels : la figure 1 illustre un exemple de siège auto mettant en oeuvre un générateur de gaz pyrotechnique conforme à l'invention destinés à gonfler des éléments gonflables portés par le harnais du siège auto ; 5 la figure 2 présente le siège auto de la figure 1, les éléments gonflables ayant été déployés ; la figure 3 présente l'arrière du siège auto des figures 1 et 2, équipé d'un générateur de gaz pyrotechnique conforme à l'invention permettant le gonflage des éléments gonflables ; 10 les figures 4 à 9 illustrent le fonctionnement du générateur de gaz pyrotechnique conforme à l'invention ; la figure 10 illustre, de façon schématique, un exemple de pointe de percuteur mis en oeuvre dans le générateur de gaz pyrotechnique conforme à l'invention. 15 L'invention propose donc un générateur de gaz pyrotechnique pour le gonflage d'un ou de plusieurs coussins de sécurité gonflables (« airbag ») destinés à équiper des dispositifs de puériculture. Le mode de réalisation décrit par la suite concerne les sièges auto pour enfant. Cependant, l'homme du métier comprend que la même approche peut aisément 20 être adapté à d'autres dispositifs de puériculture, dès lors qu'ils sont équipés d'un ou de plusieurs coussins de sécurité gonflables. Comme on le voit sur la figure 1, le siège auto pour enfant 11 comprend classiquement une assise 111 et un dossier 112, portant ici une têtière 113, qui peut être mobile en hauteur, par rapport au dossier 112. 25 L'enfant est maintenu dans ce siège 11 à l'aide d'un harnais 12, comprenant deux bretelles 121 et 122, destinées à être placées chacune sur une des épaules de l'enfant, et s'étendant sensiblement verticalement sur le torse de celui-ci, et une patte d'entrejambes 123. Lorsque le harnais est mis en place, les deux bretelles 121 et 122 et la patte 30 d'entrejambes 123 sont solidarisés par une boucle de verrouillage 124. Chaque bretelle 3031946 6 121 et 122 porte un fourreau 131, 132, venant prendre position sur les épaules et/ou le haut du corps de l'enfant, pour améliorer son confort et sa sécurité. Dans le mode de réalisation décrit, chacun de ces fourreaux 131 et 132 contient un élément de sécurité gonflable 141, 142 (dont seule une extrémité est visible sur la 5 figure 1, et dépasse des fourreaux). Le reste des éléments de sécurité gonflables est plié et logé dans les fourreaux, de façon à se déployer de façon efficace, en cas de choc. Les extrémités des éléments de sécurité gonflable 141, 142 sont reliées par des moyens de solidarisation 15, les solidarisant l'un à l'autre, comprenant deux portions souples, ou lanières, 151 et 152 équipées chacune d'un élément de boucle respectivement mâle et 10 femelle. En cas de choc important, supérieur à un seuil prédéterminé, les deux éléments de sécurité gonflables 141 et 142 se déploient automatiquement et très rapidement, depuis les fourreaux 131 et 132, pour protéger notamment la tête de l'enfant, et limiter sa course vers l'avant, comme illustré sur la figure 2. 15 Les deux éléments de sécurité gonflables 141 et 142 sont alimentés par des moyens de gonflage sous la forme d'un générateur de gaz 2 pyrotechnique, dont le fonctionnement est décrit par la suite en relation avec les figures 4 à 9. Comme illustré sur la figure 3, le générateur de gaz 2 peut être logé dans le dossier 114 du siège 11 dans un logement prévu à cet effet. Ce logement peut, selon les 20 cas, être placé dans le dossier, l'assise ou l'embase du siège auto, ou à tout emplacement adéquat. Comme illustré sur les figures 3 et 4, le générateur de gaz 2 comprend un corps creux 22 comprenant un conduit horizontal 221 cylindrique dans lequel débouche un conduit, ou ouverture, 222 d'évacuation des gaz. Ce conduit 222 est ici cylindrique mais 25 peut présenter d'autres formes. On a représenté sur la figure 4 l'axe longitudinal A du conduit horizontal 221 et l'axe longitudinal B du conduit 222 d'évacuation des gaz. Ces deux axes A, B sont ici disposés à 90°, mais d'autres valeurs d'inclinaison du conduit 222 par rapport au conduit 221 sont possibles. Ainsi, le conduit 222 d'évacuation des gaz peut être disposé de façon oblique par rapport à l'axe longitudinal A du conduit 30 horizontal 221. 3031946 7 Une extrémité ouverte du conduit horizontal 221, située à droite du conduit 222 d'évacuation des gaz, est destinée à recevoir le col d'une bonbonne 21 d'un fluide adapté. Le fluide contenu dans la bonbonne peut notamment être un gaz tel que le dioxyde de carbone (CO2), l'hélium, l'azote, ou toute autre fluide adapté pour permettre 5 le gonflement immédiat des deux éléments de sécurité gonflables 141, 142. Le col de la bouteille peut être vissé dans l'extrémité ouverte du conduit horizontal 221. Une première extrémité d'un tube diffuseur de gaz 26, qui est ici un conduit souple, est relié à l'entrée d'alimentation de fluide (non représentée) des éléments de sécurité gonflables 141, 142, sa deuxième extrémité étant relié au conduit 222 10 d'évacuation des gaz du générateur de gaz 2. Outre la réserve de gaz (bouteille de gaz) 21, le générateur de gaz 2 comprend un ensemble pyrotechnique monté dans l'autre extrémité du conduit horizontal 221, située à gauche du conduit 222 d'évacuation des gaz. Cet ensemble pyrotechnique est constitué d'une charge pyrotechnique (ou explosive) 23, de moyens d'allumage 25 de la 15 charge pyrotechnique 23 et d'un percuteur 24, représentés sur la figure 4. La charge pyrotechnique 23 se présente sous la forme d'un bloc monolithique de combustible (du propergol par exemple) qui produit du gaz en étant allumé et en brûlant. La charge pyrotechnique 23 est située dans une chambre de combustion 242 ménagée à l'intérieur du percuteur 24, ce qui permet de limiter l'encombrement du 20 générateur de gaz 2. La chambre de combustion 242 débouche dans la surface arrière 244 plane du percuteur 24 qui est, dans la position de la figure 4, en contact avec les moyens d'allumage 25. Le percuteur 24 (appelé également "balle") cylindrique est mobile en coulissement selon deux directions opposées dans le conduit horizontal 221 et présente, 25 dans cet exemple, à l'avant, une pointe biseautée 241 perforante (une autre forme peut être envisagée, notamment une forme en ogive) orientée vers la bonbonne 21. La pointe biseautée 241 comprend une surface inclinée par rapport à l'axe longitudinal A du conduit horizontal 221 et orientée vers le conduit 222 d'évacuation des gaz. La pointe perforante 241 est entourée par une collerette annulaire 243. 30 Dans la position initiale de la figure 4, cette partie perforante 241 est située en 3031946 8 regard du conduit 222 d'évacuation des gaz, à distance de l'opercule 211 de fermeture de la bonbonne 21. Bien que ceci ne soit pas illustré sur les figures, le générateur de gaz 2 est piloté par un microcontrôleur/unité de contrôle électronique (ECU). En cas de besoin (choc, 5 accident, décélération supérieure à un seuil prédéterminé,...), le microcontrôleur est apte à émettre une consigne de déclenchement du générateur de gaz 2, sous la forme d'un signal électrique qui est transmis aux moyens d'allumage 25, de façon à assurer le gonflement des deux éléments de sécurité gonflables 141 et 142. Le déclenchement du gonflage lors d'un choc ne doit bien sur se faire qu'en cas de choc suffisamment 10 important. Un seuil prédéterminé adapté est donc défini. Si ce seuil prédéterminé est dépassé, les moyens d'allumage 25 déclenchent la combustion de la charge pyrotechnique 23 dans la chambre de combustion 242. Comme illustré par la flèche D1 de la figure 5, une fois que le gaz de combustion 231 occupe entièrement le volume de la chambre de combustion 242, il provoque le déplacement 15 du percuteur 24 dans le conduit horizontal 221, vers la bonbonne 21 (c'est-à-dire de la gauche vers la droite sur la figure 5). Dans la position illustrée sur la figure 5, l'extrémité de la partie perforante 241 du percuteur 24 est en contact avec l'opercule 211 de fermeture de la bonbonne 21, et le gaz de combustion 231 est contenu dans l'espace fermé situé entre les moyens 20 d'allumage 25 et le percuteur 24. Sur la figure 6, le percuteur 24 s'est encore déplacé vers la bonbonne 21 sous l'effet du gaz de combustion 231 et se trouve dans une position d'ouverture. La surface arrière 244 du percuteur 24 est située en regard du conduit 222 d'évacuation des gaz. Le gaz de combustion 231 s'est échappé dans le conduit 222 d'évacuation des gaz 25 communiquant avec le tube 26 et les airbags. Le dégazage de la charge pyrotechnique 23 se fait donc vers les airbags. La partie perforante 241 du percuteur 24 a percé l'opercule 211 de fermeture de la bonbonne 21 et est située dans le col de la bonbonne 21. La collerette 243 est en butée contre le col de la bonbonne 21, permettant ainsi de maintenir le corps du percuteur 24 hors de la bonbonne 21 et au percuteur 24 de 30 reculer pour diriger le gaz sous pression 211 vers les airbags. 3031946 9 La bonbonne 21 étant ouverte et le gaz de combustion 231 étant purgé, comme illustré sur la figure 7, le gaz sous pression 211 stocké dans la bonbonne 21 applique une pression P suffisante sur la partie perforante 241 du percuteur 24 pour faire reculer ce dernier dans le conduit horizontal 221 (c'est-à-dire pour le déplacer dans le sens inverse, 5 de la bonbonne 21 vers les moyens d'allumage 25). A mesure que le percuteur 24 recule vers sa position initiale (comme illustré par la flèche D2 sur la figure 8), le gaz sous pression issu de la bonbonne 21 est dirigé dans le conduit 222 d'évacuation des gaz et assure le gonflement des airbags. Ainsi, sous l'effet du gaz sous pression 211, le percuteur 24 recule vers une 10 position de guidage du gaz sous pression 211 pour libérer le gaz sous pression 211 dans le conduit 222 d'évacuation des gaz (figure 8). Sur la figure 9, le percuteur 24 a reculé jusque dans sa position initiale et le gaz sous pression 211 se dirige dans le conduit 222 d'évacuation des gaz, le plan de la collerette se trouvant au niveau de l'angle formé par le conduit 222 d'évacuation des gaz 15 et le conduit horizontal 221. Il est à noter que le percuteur 24 peut prendre une position intermédiaire située entre la position initiale (figure 4) et la position d'ouverture de la bonbonne 21 (figures 6 et 7). Autres aspects et variantes 20 Dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, le percuteur 24 présente une pointe biseautée 241. Un percuteur présentant une extrémité en pointe ou en forme de pyramide peut être mis en oeuvre. Toutefois, bien que l'homme du métier envisagerait logiquement ces formes pour percer un opercule, les inventeurs ont constaté que de 25 telles formes ne permettent pas une ouverture optimale de l'opercule de la bonbonne. Il a toutefois été constaté par les inventeurs qu'une forme en ogive permet une ouverture optimale de l'opercule 211 de la bonbonne 21 et une meilleure circulation du gaz autour de la pointe de l'ogive. Un percuteur 24' présentant une extrémité avant 241' en forme d'ogive est illustré sur la figure 10. L'angle a (alpha) des deux arcs de cercle 30 formant l'extrémité en ogive peut être plus ou moins important que celui illustré sur la 3031946 10 figure 10. On note que le percuteur 24 est monté "serré" en partie arrière (c'est-à-dire du côté des moyens d'allumage) pour assurer un maintien de celui-ci pendant toute la vie du siège auto. Le reste du corps du percuteur 24 est monté avec du jeu pour faciliter son 5 déplacement lors du déclenchement de la charge notamment. Par ailleurs, l'invention ne s'applique pas uniquement au siège auto, mais peut également être mise en oeuvre dans d'autres dispositifs de puériculture, tels que les poussettes, les nacelles, les sièges pour vélo, ... 10 REVENDICATIONS1. Générateur de gaz (2) pour coussin(s) gonflable(s) comprenant : au moins une charge pyrotechnique (23) et des moyens d'allumage/d'activation (25) de ladite charge (23) déclenchés lors d'une condition prédéterminée, un réservoir (21) contenant un gaz sous pression (211) et dont l'embouchure est fermée par un élément d'obturation (211), et une ouverture d'évacuation (222) des gaz communiquant avec au moins un coussin gonflable (141, 142), caractérisé en ce que le générateur de gaz (2) comprend en outre un percuteur (24) situé dans un conduit (221) dans lequel débouche l'ouverture d'évacuation (222) des gaz et qui peut être déplacé dans un premier temps, lorsque la condition prédéterminée est remplie, par les gaz de combustion (231) générés par la charge pyrotechnique (23) en direction de l'élément d'obturation (211), d'une position initiale vers une position d'ouverture, de façon à percer ce dernier par le biais de moyens de perçage (241) portés par ledit percuteur (24), ledit percuteur (24) pouvant être ramené, une fois l'élément d'obturation (211) percé, par le gaz sous pression (211) stocké dans le réservoir (21), vers la position initiale, le gaz sous pression (211) s'échappant du réservoir (21) étant dirigé vers ladite ouverture d'évacuation (222) des gaz. 2. Générateur de gaz (2) selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans la position initiale, le percuteur (24) est situé sur un côté de l'ouverture d'évacuation (222) des gaz, l'embouchure du réservoir (21) étant situé de l'autre côté de l'ouverture d'évacuation (222) des gaz dans le conduit (221). 3. Générateur de gaz (2) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de perçage (241) sont entourés par un épaulement (243) destiné à venir en butée contre le pourtour de l'embouchure du réservoir (21), les moyens de perçage (241) étant dimensionnés pour pénétrer au moins partiellement dans ladite embouchure du réservoir (21). 3031946 12 4. Générateur de gaz (2) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la charge pyrotechnique (23) est disposée au moins en partie dans un logement (242) ménagé dans ledit percuteur (24). 5. Générateur de gaz (2) selon la revendication 4, caractérisé en ce que le 5 logement (242) débouche sur une face arrière (244) du percuteur (24) et les moyens de perçage (241) sur la face opposée avant du percuteur (24). 6. Générateur de gaz (2) selon la revendication 5, caractérisé en ce que lorsque l'épaulement (243) est en butée contre le pourtour de l'embouchure du réservoir (21), la face arrière (244) du percuteur (24) est située en regard de l'ouverture d'évacuation 10 (222) des gaz de façon à définir un passage des gaz de combustion (231) vers l'ouverture d'évacuation (222) des gaz. 7. Générateur de gaz (2) selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que l'axe longitudinal (B) de l'ouverture d'évacuation (222) des gaz est sensiblement incliné par rapport à l'axe perpendiculaire à l'axe longitudinal (A) du conduit (221). 15 8. Générateur de gaz (2) selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les moyens de perçage (241) présentent une forme en ogive ou une forme biseautée. 9. Dispositif de puériculture apte à recevoir un enfant comprenant au moins un générateur de gaz (2) selon l'une des revendications 1 à 8. 10. Dispositif de puériculture selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il 20 comprend un harnais (12) présentant deux bretelles (121, 122) destinées à s'étendre à partir des épaules le long du torse d'un enfant, chacune des bretelles (121, 122) portant un élément de sécurité gonflable (141, 142), apte à se gonfler en cas de choc supérieur à un seuil prédéterminé. 11. Dispositif de puériculture selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce qu'il 25 comprend un siège, ledit générateur de gaz (2) étant logé dans le dossier (114), dans au moins des flans latéraux, et/ou dans l'embase dudit siège. 12. Dispositif de puériculture selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un siège auto, d'une poussette, d'une nacelle, ou d'un siège pour vélo.30