Brevet FR3095622A1 — publié le 20201106

Description Titre de l'invention : Coussin gonflable de sécurité pour conducteur de véhicule automobile doté d'un sac à deux poches Domaine technique [0001] L'invention concerne d'une manière générale les coussins gonflables de sécurité communément désignés sous la dénomination anglaise « airbag », et en particulier ceux destinés à être montés dans le moyeu du volant de direction d'un véhicule automobile pour protéger le conducteur de ce véhicule. Technique antérieure [0002] Les véhicules automobiles comportent un volant de direction manoeuvré par le conducteur, qui est fixé en haut d'une colonne de direction pour exercer dessus une rotation transmise à un boîtier de direction situé à son extrémité inférieure, ce boîtier appliquant sur les deux roues avant un angle de braquage pour assurer la direction du véhicule. [0003] Le volant de direction comporte généralement dans son moyeu central en forme de cuvette, un coussin gonflable de sécurité comportant de manière classique un sac gonflable replié et un générateur de gaz pour assurer le gonflage dudit sac. [0004] Ce générateur de gaz est actionnable via un calculateur électronique relié à des capteurs de détection des chocs subis par le véhicule. [0005] En cas de choc avant violent notamment lors d'un accident, le sac est brutalement mis sous pression par le générateur de gaz et se déploie dans l'habitacle du véhicule pour amortir le choc et protéger le buste du conducteur et en particulier sa tête. [0006] Un tel coussin gonflable est décrit notamment dans le document allemand DE 36 30 685 Al. [0007] La pression de gonflage du sac est généralement prédéterminée pour s'adapter à un conducteur de morphologie moyenne correspondant au mannequin test 50ème percentile, de sorte que la course de pénétration de son buste dans ce sac gonflable soit suffisamment importante pour assurer un bon amortissement du choc tout en étant inférieure à sa profondeur de gonflage afin d'éviter que le buste du conducteur et en particulier sa tête ne le traverse entièrement et ne vienne percuter le volant. [0008] Dans le cas d'un conducteur de forte corpulence correspondant par exemple au mannequin test 95è1Te percentile et dont l'énergie cinétique du buste est bien supérieure, le risque est grand que son buste (et en particulier sa tête) traverse entièrement le sac gonflable et vienne percuter le volant, [0009] Afin de réduire les risques de blessures de ces conducteurs, une solution consiste à augmenter la pression de gonflage du sac (et donc sa raideur) mais cela a pour in- 2 convénient de générer un « effet gifle » pouvant entrainer des contusions faciales. [0010] TI est également connu d'associer le coussin gonflable à une colonne de direction ré- tractable. L'exercice d'une pression supérieure à un seuil prédéterminé contre le volant cntrainant l'écrasement d'une partie moins rigide de cette colonne de direction et l'enfoncement axial du volant. [0011] Toutefois, bien que cet écrasement d'une portion de la colonne de direction permette également d'absorber une partie de l'énergie cinétique résiduelle, le risque de blessures faciales demeure élevé. Exposé de l'invention [0012] La présente invention vise à améliorer la sécurité des conducteurs en cas de choc frontal. [0013] Elle propose à cet effet un coussin gonflable de sécurité pour conducteur de véhicule automobile prévu pour être logé dans sa configuration non déployé à l'intérieur du moyeu du volant dudit véhicule, ledit coussin gonflable comportant un sac gonflable replié ainsi qu'un générateur de gaz pour assurer le gonflage et le déploiement dudit sac, ledit sac gonflable comprenant au moins une première poche apte à se déployer contre et à l'arrière dudit volant ; caractérisé en cc que ledit sac gonflable comprend également une seconde poche apte à se déployer en périphérie externe de ladite première poche entre cette dernière et le buste du conducteur, ladite seconde poche présentant une pression de gonflage inférieure à celle de ladite première poche. [0014] Cette seconde poche externe de pression inférieure permet d'obtenir, en cas de choc frontal, une course de pénétration satisfaisante du buste du conducteur (y compris si celui-ci est de faible corpulence), de sorte à absorber la majeure partie de son énergie cinétique tout en évitant l'effet « gifle »,. [0015] La première poche de pression supérieure permet quant à elle de limiter la course d'enfoncement du buste d'un conducteur de forte corpulence s'enfonçant sur toute la profondeur de la seconde poche externe, de sorte à absorber son restant d'énergie cinétique afin d'éviter que sa tête ne traverse entièrement le sac gonflable et ne vienne percuter le volant. [0016] Selon des caractéristiques préférées du coussin gonflable de sécurité selon l'invention : - la pression de gonflage de ladite première poche est comprise entre 1,10 et 1,15 bar, tandis que celle de ladite seconde poche est comprise entre 1,25 et 1,35 bar ; - ladite première poche et ladite seconde poche sont dotées chacune d'au moins un orifice de gonflage respectif relié fluidiquement à la sortie dudit générateur de gaz par une conduite correspondante ; - chaque au moins dite conduite reliant fluidiquement ladite seconde poche audit gé- 3 nérateur de gaz est constituée par un tuyau souple traversant ladite première poche ; - chaque au moins dite conduite reliant ladite seconde poche audit générateur de gaz est constituée par un tuyau souple contournant latéralement ladite première poche ; - le nombre et les diamètres des orifices de gonflage des dites poches sont prédéfinis de sorte à permettre une gestion différenciée de la quantité de gaz pénétrant à l'intérieur de ces dernières, de sorte que ladite première poche se gonfle plus rapidement que ladite seconde poche ; - le temps de gonflage de ladite première poche est compris entre 5 et 7 ms tandis que celui de ladite seconde poche est compris entre 10 et 20 ms ; - ladite première poche est dotée d'au moins un orifice de gonflage respectif relié fluidiquement à la sortie dudit générateur de gaz par une conduite correspondante, lesdites première et seconde poches étant en outre reliées fluidiquement l'une à l'autre par l'intermédiaire d'au moins un évent calibré pour s'ouvrir lorsque la pression régnant dans ladite première poche atteint un pourcentage prédéterminé de sa pression de gonflage ; - ledit pourcentage prédéterminé est compris entre 80 et 100 % et/ou ; - chaque au moins dite évent reliant fluidiquement lesdites poches est constitué par und pièce de tissu rapportée par couture fusible sur une ouverture ménagée sur une surface dudit sac séparant lesdites poches. Brève description des dessins [0017] L'exposé de l'invention sera maintenant poursuivi par la description détaillée d'un exemple de réalisation, donnée ci-après à titre illustratif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels : [0018] [fig.1] représente une vue schématique, en coupe axiale, d'un ensemble de direction comportant un volant monté sur une colonne de direction ainsi qu'un coussin gonflable de sécurité pour conducteur selon l'invention logé dans le moyeu de ce volant ; [0019] [fig.2] est une vue de l'ensemble de direction de la figure 1 après le déploiement du coussin gonflable de sécurité ; [0020] [fig.3] illustre l'interaction du buste d'un mannequin 5ème percentilc avec le coussin gonflable en cas de choc frontal ; [0021] [fig.4] illustre l'interaction du buste d'un mannequin 95ème percentile avec le coussin gonflable en cas de choc frontal ; et [0022] [fig.5] est une vue semblable à la figure 2 mais montrant un coussin gonflable de sécurité conforme à un autre mode de réalisation de l'invention. Description des modes de réalisation 100231 L'ensemble de direction 1 représenté schématiquement sur la figure 1 comporte es- sentiellement une colonne de direction 2 susceptible d'être entraînée en rotation autour de son axe par un volant de manoeuvre 3 monté à son sommet. [0024] Cette colonne de direction 2 tourne sur des paliers disposés à l'intérieur d'un fût ou similaire (non représenté), permettant le montage de l'ensemble de direction sur le châssis du véhicule d'une façon qui est en elle-même classique et qu'il n'est donc pas nécessaire de décrire ici. [0025] Le volant de manoeuvre 3 comprend de façon usuelle une jante de préhension et d'entraînement 4, ainsi qu'un un moyeu central creux 5 solidaire de la jante 4 et recouvert par une coiffe externe 6. [0026] L'ensemble de direction 1 comporte également un coussin gonflable de sécurité pour conducteur 10 selon l'invention, logé dans sa configuration non déployé à l'intérieur du moyeu 5 du volant 3 de sorte à être dissimulé des yeux des passagers du véhicule par la coiffe externe 6. [0027] Dans la description qui va suivre et par convention, les termes « avant » et « arrière » seront définis par rapport à la position de montage du coussin gonflable de sécurité 10 dans l'habitacle d'un véhicule automobile. [0028] Cc coussin gonflable de sécurité 10 comporte classiquement un sac gonflable 11 ainsi qu'un générateur de gaz 12 (ce générateur étant représenté schématiquement sur la figure 1) comprenant une cartouche pyrotechnique rigide de forme globalement cylindrique dans laquelle se trouvent des réactifs permettant la génération de gaz et un déclencheur commandé électriquement. [0029] Le générateur de gaz 12 et le sac gonflable 11 replié par pliage, roulage ou com- pression sont logés dans une enveloppe non visible sur les figures et formée par exemple par un sac de toile ou un boîtier. [0030] Le générateur de gaz 12 comprend à l'une de ses extrémités, un connecteur électrique sortant de l'enveloppe et permettant de raccorder électriquement le déclencheur au réseau électrique du véhicule afin d'assurer la commande du coussin gonflable de sécurité 10. [0031] Lors du déclenchement du coussin gonflable de sécurité 10 par l'émission d'un signal électrique généré lors d'une collision frontale du véhicule avec un autre véhicule ou un obstacle tel que par exemple un poteau, le générateur de gaz 12 envoie du gaz sous pression à l'intérieur du sac gonflable 11 qui se déploie en écartant la coiffe externe 6 tel qu'illustré sur la figure 2. [0032] Selon l'invention et comme illustré sur cette figure 2, le sac gonflable 11 comprend une poche interne 1 1 1 apte, lors du déclenchement du coussin gonflable 10, à se déployer contre et à l'arrière du volant 3, ainsi qu'une poche externe 112 apte, lors du déclenchement de ce même coussin gonflable 10, à se déployer en périphérie externe de la poche interne Ill entre cette dernière et le buste du conducteur. [0033] La pression de gonflage de la poche externe 112 est de préférence légèrement in- férieure à 1,2 bar correspondant à la pression de la poche unique d'un coussin gonflable pour conducteur conforme à l'art antérieur, de sorte à permettre unc course d'enfoncement satisfaisante du buste (et en particulier de la tête) du conducteur assurant un bon amortissement du choc, y compris pour un conducteur de faible corpulence tel qu'illustré sur la figure 3 avec un mannequin test 5,n1e percentilc M5. [0034] En pratique, cette pression de gonflage de la poche externe 112 sera avantageusement comprise entre 1,10 et 1,15 bar. [0035] Par ailleurs, la pression de gonflage de la poche externe 112 est inférieure à celle de la poche interne 111, de sorte que cette dernière limite la course d'enfoncement du buste pour un conducteur de forte corpulence afin d'éviter que sa tête ne traverse entièrement le sac gonflable et ne vienne percuter le volant, tel qu'illustré sur la figure 4 avec un mannequin test percentile M95. [0036] Sur cette figure, on peut constater en effet que la tête du mannequin 95,m, percentile est tout d'abord amortie par la poche externe 112 dans laquelle elle s'enfonce sur toute sa profondeur, puis par la poche interne 111 de pression plus élevée dans laquelle elle s'enfonce seulement partiellement. [0037] Au moment de l'impact avec cette poche interne 111, l'énergie cinétique résiduelle du buste du conducteur est nettement inférieure à son énergie cinétique initiale à l'instant du choc car une bonne partie d'entre elle a déjà été absorbée par la poche externe 112. Ainsi, bien que la pression de cette poche interne 111 soit plus grande (celle-ci ayant ainsi une raideur plus importante), l'impact ressenti par le conducteur est fortement atténué (disparition de l'effet « gifle » et des risques de contusions faciales y étant associés). [0038] La pression de gonflage de la poche interne 1 1 1 sera de préférence comprise entre 1,25 et 1,35 bar. [0039] La poche interne 111 et la poche externe 112 sont dotées chacune cl'au moins un orifice de gonflage respectif relié fluidiquement à la sortie du générateur de gaz 12 par une conduite correspondante. [0040] Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 2, la poche externe 112 comprend un orifice unique de gonflage reliée au générateur de gaz 12 un tuyau souple 13 traversant la poche interne Ill. [0041] Réalisé avantageusement en nylon 6-6, ce tuyau souple présente de préférence un diamètre interne compris entre 5 et 7 mm, et une épaisseur comprise entre 1 et 1,5 mm. [0042] Selon des variantes de réalisation non représentées, la poche externe 112 comprend plusieurs orifices de gonflage reliés fluidiquement à la sortie du générateur de gaz 12 par des tuyaux souples traversant 13 espacés les uns des autres de sorte à assurer un gonflage homogène de la poche externe 112. [0043] Selon d'autres variantes de réalisation non représentées, le ou les conduites reliant 6 fluidiquement la poche externe 112 à la sortie du générateur de gaz 12 sont constituées par un ou plusieurs tuyaux souples contournant latéralement la poche interne 111. [0044] D'une manière générale, le nombre et les diamètres des orifices de gonflage des deux poches 111, 112 sont prédéfinis de sorte à permettre une gestion différenciée de la quantité de gaz pénétrant à l'intérieur de ces deux poches, de sorte que la poche interne 111 se gonfle plus rapidement que l'autre (par exemple entre 5 et 7 ms pour la poche interne 111 et entre 10 et 20 ms pour la poche externe 112). [0045] Afin de s'assurer que le déploiement des deux poches 111, 112 démarre simul- tanément, ces dernières sont repliées séparément l'une de l'autre. [0046] La figure 5 illustre un deuxième mode de réalisation de l'invention dans laquelle seule la poche interne 111 comprend un orifice de gonflage relié fluidiquement à la sortie du générateur de gaz 12. Les deux poches 111 et 112 sont en outre reliées fluidiqucment l'une à l'autre par l'intermédiaire d'au moins un évent 14, ici de type soupape, calibré pour s'ouvrir lorsque la pression régnant dans la poche interne atteint un pourcentage prédéterminé (compris avantageusement entre 80 et 100 %) de sa pression de gonflage. [0047] Le coussin gonflable 10 comporte de préférence une pluralité d'évents 14 espacés les uns des autres de sorte à assurer un gonflage homogène de la poche externe. [0048] Selon des variantes de réalisation non représentées, chaque évent peut être constitué par une simple pièce de tissu rapportée par couture fusible sur une ouverture ménagée sur une surface du sac 11 séparant les deux poches 111, 112. 7 REVENDICATIONS[Revendication 1] Coussin gonflable de sécurité pour conducteur de véhicule automobile prévu pour être logé dans sa configuration non déployé à l'intérieur du moyeu (5) du volant (3) dudit véhicule, ledit coussin gonflable comportant un sac gonflable replié (11) ainsi qu'un générateur de gaz (12) pour assurer le gonflage et le déploiement dudit sac (11), ledit sac gonflable (11) comprenant au moins une première poche (1 1 1) apte à se déployer contre et à l'arrière dudit volant (3) ; caractérisé en ce que ledit sac gonflable (11) comprend également une seconde poche (112) apte à se déployer en périphérie externe de ladite première poche (111) entre cette dernière et le buste du conducteur, ladite seconde poche (112) présentant une pression de gonflage inférieure à celle de ladite première poche (111). [Revendication 2] Coussin gonflable de sécurité selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pression de gonflage de ladite première poche (111) est comprise entre 1,10 et 1,15 bar, tandis que celle de ladite seconde poche (112) est comprise entre 1,25 et 1,35 bar. [Revendication 3] Coussin gonflable de sécurité selon l'une des revendications 1 ou 2, ca- ractérisé en ce que ladite première poche (111) et ladite seconde poche (112) sont dotées chacune d'au moins un orifice de gonflage respectif relié fluidiquement à la sortie dudit générateur de gaz (12) par une conduite correspondante. [Revendication 4] Coussin gonflable de sécurité selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque au moins dite conduite reliant fluidiquement ladite seconde poche (112) audit générateur de gaz (12) est constituée par un tuyau souple (13) traversant ladite première poche (111). [Revendication 5] Coussin gonflable de sécurité selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque au moins dite conduite reliant ladite seconde poche (112) audit générateur de gaz (12) est constituée par un tuyau souple contournant latéralement ladite première poche (111). [Revendication 6] Coussin gonflable de sécurité selon l'une des revendications 3 à 5, ca- ractérisée en ce que le nombre et les diamètres des orifices de gonflage des dites poches (111, 112) sont prédéfinis (le sorte à permettre une gestion différenciée de la quantité de gaz pénétrant à l'intérieur de ces dernières, de sorte que ladite première poche (111) se gonfle plus rapidement que ladite seconde poche (112). [Revendication 7] Coussin gonflable de sécurité selon la revendication 6, caractérisé en ce 8 [Revendication 8] que le temps de gonflage de ladite première poche (111) est compris entre 5 et 7 ms tandis que celui de ladite seconde poche (112) est compris entre 10 et 20 ms. [Revendication 9] [Revendication 10] Coussin gonflable de sécurité selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en cc que ladite première poche (111) est dotée d'au moins un orifice de gonflage respectif relié fluidiquement à la sortie dudit générateur de gaz (12) par une conduite correspondante, lesdites première et seconde poches (111, 112) étant en outre reliées fluidiquernent l'une à l'autre par l'intermédiaire d'au moins un évent (14) calibré pour s'ouvrir lorsque la pression régnant dans ladite première poche (111) atteint un pourcentage prédéterminé de sa pression de gonflage. Coussin gonflable de sécurité selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit pourcentage prédéterminé est compris entre 80 et 100 %. Coussin gonflable de sécurité selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en cc que chaque au moins dite évent reliant fluidiquement lesdites poches (111, 112) est constitué par une pièce de tissu rapportée par couture fusible sur une ouverture ménagée sur une surface dudit sac (11) séparant lesdites poches (111, 112).