FR2559583A1 - Detecteur mecanique a faible seuil d'acceleration pour habitacle de vehicule automobile - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN DETECTEUR MECANIQUE A FAIBLE SEUIL D'ACCELERATION PROPRE A ETRE MONTE A L'INTERIEUR DE L'HABITACLE D'UN VEHICULE ET PROPRE A FONCTIONNER SANS SOURCE ELECTRIQUE POUR ALLUMER L'ELEMENT PYROTECHNIQUE D'UN SYSTEME DE RETENUE DE SECURITE. CE DETECTEUR COMPREND UN ENSEMBLE DE DETECTION COMPORTANT UNE CARTOUCHE 36, UNE POINTE D'ALLUMAGE 66 SOLLICITEE PAR RESSORT ET DES MOYENS SENSIBLES A UNE ACCELERATION SOUTENUE AU-DESSUS DU SEUIL D'ACCELERATION POUR LIBERER LA POINTE D'ALLUMAGE ET FRAPPER LA CARTOUCHE.

Description

Détecteur mécanique à faible seuil d'accélération

pour habitacle de véhicule automobile.

La présente invention concerne un détecteurmécanique à faible

seuil d'accélération pour habitacle de véhicule automobile.

On a constaté que lors d'un choc frontal sur un obstacle à une vitesse de 50 km/heure, un dispositif de retenue tel qu'un sac à air doit commencer à retenir le conducteur dans la durée pendant laquelle ce conducteur s'est déplacé vers l'avant d'environ 12,7 cm, pour que ce dispositif empêche toute blessure du

conducteur. Les mécanismes de gonflage de sacs à air nécessi-

tent une période de temps, telle que 30 millisecondes, pour effectuer le gonflement du sac une fois qu'un signal de

démarrage du gonflement a été reçu à partir d'un détecteur.

On a également déterminé qu'un dispositif de protection de passager est nécessaire pour des accidents dans lesquels le déplacement de l'occupant du véhicule par rapport au

véhicule atteint une vitesse de 20 km/heure ou davantage.

Il est donc nécessaire de prévoir un détecteur pour déterminer que l'occupant est sur le point de heurter certaines parties de l'intérieur du véhicule, à une vitesse de 20 km/heure ou davantage, et réaliser cette détermination pour un choc sur un obstacle frontal ou analogue, à une vitesse de 50 km/heure, de manière à commencer le gonflement du sac à air dans une période de temps telle que 30 millisecondes avant que

l'occupant se soit déplacé en avant de 12,7 cm.

Il est important que les moyens de gonflement du sac à air soient sensibles à l'accélération de l'habitacle du véhicule

au lieu d'une autre partie du véhicule, car un tel emplace-

ment conduit à certains avantages comparativement à d'autres emplacements du détecteur. Par exemple, si un pare-chocs ou butoir frontal du véhicule devait entrer en collision avec un poteau ou analogue qui se brise lors du choc ou peu après ce choc, un détecteur monté sur le pare-chocs ou butoir frontal pourrait éprouver une variation de vitesse de 20 km/h ou davantage avant la rupture du poteau, alors que l'habitacle

du véhicule pourrait éprouver une variation de vitesse négli-

geable. Dans ces circonstances, le gonflement du sac à air n'est pas nécessaire et, si ce gonflement se produit, il pourrait même contribuer à un accident ultérieur. Il est donc important que le détecteur ou les détecteurs dont est équipé le véhicule soit(ent) disposé(s) dans de telles positions et soit(ent) d'une telle construction qu'il(s) puisse(nt) prévoir que l'habitacle du véhicule subira une variation de vitesse

nécessitant la protection du passager.

Les systèmes de détecteurs mécaniques de collision (par opposi-

tion aux systèmes électroniques) qui ont été réalisés dans les

plus grandes quantités sont les détecteurs à masse à ressort.

Le terme "masse à ressort" ou "masse à ressort non amortie",

tel qu'utilisé présentement, désigne les détecteurs dans les-

quels le déplacement de la masse sensible est commandé seule-

ment par l'accélération subie par le détecteur, son inertie de translation ou de rotation et une force de sollicitation telle que celle résultant d'un ressort, d'un aimant ou d'une bande du type Rolomite. Le détecteur à masse à ressort est réputé fonctionner de façon adéquate dans le cas d'impulsions de collision de durées extrêmement courtes. De telles impulsions sont caractéristiques du début des collisions ou des chocs sur des obstacles standards. Lorsque le véhicule, sur lequel est monté le détecteur, subit un niveau de décélération supérieur à la force de sollicitation exercée par le ressort sur la masse sensible, comme cela accompagne une collision, la masse

sensible se déplace rapidement vers l'extrémité avant du véhi-

cule et commence le gonflement du sac à air. Jusqu'à présent, tous les détecteurs mécaniques connus pour détecter les collisions d'automobiles en dehors de la zone d'écrasement, ont été essentiellement des détecteurs du niveau d'accélération. La GENERAL MOTORS CORPORATION a utilisé un détecteur monté sur le capot pour les 10 000 automobiles à sac à air construites dans les années 1970, ce détecteur

comprenant une bille non amortie sollicitée magnétiquement.

L'accélération initiale était d'environ 20g mais chutait très rapidement à mesure que la bille se déplaçait depuis sa position de repos. Ainsi, en pratique, dès qu'une accélération de 20g était ressentie, le détecteur étais mis en route. La CONTROL LASER CORPORATION a employé un détecteur utilisant deux billes de détente qui fournissaient une accélération initiale quelque peu supérieure à 7g. Une fois que ce niveau

d'accélération était éprouvé, une très faible énergie supplé-

mentaire était nécessaire pour mettre en route le système.

Un autre exemple est décrit dans le Brevet Etats-Unis No 4 116 132 au nom de BELL. Dans ce Brevet, le détecteur est décrit comme étant "sensible à un niveau prédéterminé de force d'accélération.". On a déterminé que, pour qu'un détecteur placé en dehors de la zone d'écrasement satisfasse les exigences indiquées ci-dessus, le détecteur doit être conçu de telle manière que la variation de vitesse nécessaire pour mettre en marche le détecteur soit

nettement supérieure à la variation de vitesse qui s'est pro-

duite lorsque le seuil d'accélération du détecteur est surmonté.

Il a également été déterminé qu'un détecteur monté à l'extérieur de la zone d'écrasement et utilisé seul pour détecter des

collisions d'automobiles, doit être sollicité en dessous de 7g.

Si un tel détecteur est sollicité en dessous de 7g, il ne doit pas s'agir d'un détecteur de niveau d'accélération, étant donné qu'un niveau de 7g peut se produire dans des cas o un sac à air n'est pas souhaité. Ces faits n'ont pas été estimés jusqu'à présent par les concepteurs de détecteurs mécaniques et, jusqu'à présent, les détecteurs mécaniques ont ainsi été des détecteurs de niveau.

Les détecteurs mécaniques de la technique antérieure, lors-

qu'ils sont disposés à l'intérieur de l'habitacle d'un véhi-

cule, ne peuvent inévitablement faire la distinction entre des conditions de collisions réelles qui exigent un sac à air et des conditions qui n'exigent pas un tel sac à air. Par exemple, des conditions n'exigeant pas un sac à air sont des collisions par l'arrière du véhicule, le passage sur un

trottoir ou une voie ferrée ou même sur un nid de poule.

Cependant, les détecteurs mécaniques de la technique antérieure pouvaient être actionnés dans de telles circonstances pour provoquer le gonflement d'un sac d'air, alors que ce gonflement

n'était pas nécessaire.

Un but principal de la présente invention est de procurer un

détecteur mécanique monté dans l'habitacle d'un véhicule auto-

mobile qui remédie aux problèmes inhérents que l'on rencontre dans les détecteurs mécaniques de la technique antérieure, lorsqu'ils sont disposés à l'extérieur de la zone d'écrasement

et plus particulièrement dans l'habitacle du véhicule.

Un autre but est de procurer un détecteur du type précédent qui possède un faible seuil de sollicitation ou d'accélération

et est sensible à la variation de vitesse que requiert l'accé-

lération, pour être soutenue pendant une période prolongée.

Un but principal de l'invention est de procurer un détecteur qui détecte des collisions, lorsqu'il est disposé à l'extérieur de la zone d'écrasement, et qui est conçu de telle manière que la variation de vitesse nécessaire pour mettre en marche le détecteur est nettement supérieure à-la variation de vitesse

qui est associée pour surmonter la sollicitation du détecteur.

On se réfère maintenant à la description détaillée qui suit

et aux dessins sur lesquels:

la figure 1 est une vue schématique de l'habitacle d'un véhi-

cule montrant des systèmes de sac à air incorporant des détecteurs selon l'invention; la figure 2 est une vue en perspective éclatée du système de sac à air dont certaines parties ont été détachées et enlevées; la figure 3 est une vue latérale en élévation du détecteur avec le générateur de gaz dont certaines parties ont été détachées et enlevées et avec une pointe s'étendant à partir d'un écrou de volant de direction employé pour permettre le fonctionnement du détecteur lorsque le volant est monté; la figure 4 est une vue partielle élargie incluant l'extrémité de l'arbre à méplat (à profil en D) et la plaque de montage supportant cet arbre à méplat; la figure 5 est une vue en plan de dessus du détecteur dont le

couvercle a été enlevé et dont d'autres parties ont été déta-

chées et enlevées, qui représente le détecteur armé et qui représente, en trait pointillé, la position des bras de

sécurité du détecteur lorsqu'il est désarmé.

la figure 6 est une vue partielle agrandie de la masse et de la tige associée qui s'étend à partir de l'arbre à méplat avant le déplacement de la masse se produisant lors d'une collision; la figure 7 est une vue similaire montrant la masse déplacée par suite d'une collision et le déplacement de la tige associée et de l'arbre à méplat; la figure 8 est une vue partielle agrandie de la pointe d'allumage, maintenue dans une position rétractée par l'arbre à méplat; la figure 9 est une vue similaire dans laquelle la pointe d'allumage est libérée après détection d'une collision; la figure 10 est une vue similaire à la figure 6, montrant un autre mode de réalisation du détecteur de l'invention qui est un détecteur à masse à ressort non amortie; et la figure 11 est une vue similaire aux figures 6 et 10 montrant un autre mode de réalisation d'un détecteur amorti

utilisant un orifice à bord aigu au centre du piston.

Sur les dessins, sont représentés deux systèmes 8 et 8' de retenue à sac à air de sécurité incorporant le détecteur de l'invention, ces deux systèmes étant montés dans l'habitacle

d'un véhicule à la fois du c6té du conducteur et du passager.

Le détecteur-initiateur 10 est de préférence monté à

l'intérieur du générateur de gaz ou dispositif de gonflage 12.

Toutefois, le détecteur-initiateur peut être monté d'une

autre manière, tout en étant cependant disposé dans l'habi-

tacle du véhicule. Le dispositif de gonflement 12 est monté symétriquement sur un cadre 14 sur lequel est également monté

le bottier ou couvercle 16 recevant le sac à air 18 plié.

Interposée entre le dispositif de gonflage et le sac à air est prévue une plaque de diffusion 20 également fixée au cadre 14. Le boîtier ou couvercle 16 du sac à air est réalisé en une matière plastique frangible et renferme et protège le sac à air 18 plié pour empêcher tout dommage au sac lorsqu'il est

stocké--à l'état non gonflé.

Le système 8 de retenue de sécurité à sac à air, selon la présente invention, est monté sur le volant de direction 22 à travers le cadre 14. Le volant de direction 22 comporte un cercle extérieur 24, et un nombre approprié de rayons radiaux 28. Le système de retenue de sécurité 8' à sac à air est monté

de façon appropriée du côté du passager dans l'habitacle.

Le générateur de gaz 12 comprend un boîtier 32 contenant une matière 34 génératrice de gaz, qui peut être du nitrure do

sodium. Le nitrure de sodium est stable sur un large inter-

valle de températures, mais il se décompose rapidement après

allumage, libérant un volume important d'azote gazeux.

On se réfère maintenant au détecteur-initiateur 10, repré- senté en détail aux figures 4 à 9. Pour augmenter la fiabilité, deux détecteurs amortis 38, faisant double emploi, sont adaptés pour actionner des amorces respectives 36 à l'intérieur du bottier 40. Chaque détecteur 38 comprend une masse détectrice amortie 41 capable d'un déplacement limité à l'intérieur du cylindre 39 dans le bloc 44 contenu dans le boîtier 40. Avant que le système de retenue de sécurité 8 à sac à air soit monté sur le volant de direction 22, le déplacement de la masse 41 à l'intérieur du cylindre respectif 39 est empêché par les moyens décrits ci-après. Lorsque le système est monté sur le volant de direction, un prolongement 48 qui fait partie de l'écrou 50 qui maintient le volant de direction sur la colonne de direction entre dans l'orifice 51 de blocage de la pointe, qui est prévu dans l'initiateur 10 du détecteur. Le prolongement 48 de la pointe déplace la pointe de blocage conique 54, permettant aux bras 52 de blocage de la masse sensible de pivoter pour sortir du trajet des masses sensibles

41, permettant ainsi d'armer le système.

Les bras de blocage 52 ont une liaison commune et fonctionnent sous la sollicitation de ressorts 55 qui poussent les bras l'un vers l'autre. Les bras sont maintenus écartés et par conséquent en contact avec les masses sensibles 41 pour empêcher le déplacement des masses sensibles 41, du fait de la forme conique de la pointe de blocage 54. Lorsque les détecteurs sont

rendus inefficaces ou désarmés, la partie de plus grand dia-

mètre de la pointe conique 54 s'engage avec les bras 52 pour les maintenir à l'écart et en conséquence en contact avec les masses sensibles 41. Lorsque la pointe 54 est déplacée vers l'intérieur, le plus petit diamètre de la forme conique de la pointe de blocage 54 est exposé aux bras qui, lorsqu'ils se trouvent sous l'influence des ressorts 54, sont déplacés l'un

vers l'autre pour libérer ainsi les masses sensibles 41.

Comme expliqué précédemment, le déplacement vers l'intérieur de la pointe conique 54 est provoqué par la pointe 48 de

l'écrou 50 du volant de direction.

Chaque masse sensible 41 est associée à une tige 56 s'éten- dant à partir d'un arbre 58 à méplat ou à profil en D. L'autre extrémité de la tige 56 comprend une bille sphérique 60 en contact avec un ressort de sollicitation 62 pour assurer l'engagement mutuel de la tige 56 avec la masse sensible 41 qui lui est associée. Chaque arbre à méplat 58 est pourvu d'une

face 64 formée dans une surface de forme générale cylindrique.

En outre, une pointe d'allumage 66 sollicitée par ressort est dans l'alignement de l'amorce 36 et est maintenue dans sa position rétractée par la partie de forme cylindrique de l'arbre à méplat 58 et est autorisée à être libérée lorsqu'elle

se trouve alignée avec la face 64.

Dans le cas o une automobile subit une collision, chaque masse sensible 41 se déplace vers la droite, comme représenté sur la figure 7.Toutefois, ce déplacement est contrarié par le ressort de sollicitation 62 qui agit à travers la tige 56 et par la pression d'air différentielle entre les côtés droit et gauche

de la masse sensible 41. Cette pression est abaissée progressi-

vement en raison de l'air qui s'écoule dans l'espace libre compris entre la masse sensible 41 et le cylindre 38. Si la collision est d'une gravité suffisante, la masse 41 se déplacera suffisamment vers la droite pour faire en sorte que l'arbre à méplat 58 tourne de façon suffisante pour libérer la pointe d'allumage 66 et lui permettre de se déplacer au-delà de la face 64 et frapper l'amorce 36 qui s'allume pour démarrer l'allumage de conducteurs 68 qui coopèrent pour déclencher l'allumage de la matière 34 générant le gaz qui, à son tour, gonfle le sac

à air.

Sur la figure 10, un détecteur ayant une pure masse à ressort

est représenté qui comporte une masse sensible 41' essentielle-

ment non amortie, qui se déplace normalement sur une distance plus grande que dans le cas de détecteurs à masse à ressort amortie. A tous autres égards, cet initiateur du détecteur est le même que l'initiateur 10 du détecteur des figures 4 à 9, et les mêmes références numériques accompagnées de prime

sont utilisées pour désigner les parties correspondantes.

Sur la figure 11 est représenté un détecteur à masse à ressort amortie dans lequel l'amortissement est créé par l'orifice 70 à bords aigus dans le centre du piston, comme décrit dans le Brevet Etats-Unis No 3 563 024. A tous autres

égards, cet initiateur du détecteur est le même que l'ini-

tiateur 10 du détecteur des figures 4 à 9, et les mêmes références numériques accompagnées de seconde sont utilisées

pour désigner les parties correspondantes.

Dans les deux cas o le piston est cylindrique, un revêtement à faible coefficient de frottement, tel que du tétrafluoroéthylène,

doit être utilisé pour minimiser les effets du frottement.

Par rapport à tous les détecteurs incorporant les enseignements de l'invention et en particulier les détecteurs à masse à

ressort, qu'ils soient amortis ou non amortis, des sollicita-

tions ou accélérations relativement faibles, de préférence aux environs de 4g et inférieures à 7g, sont envisagées, en raison de leur disposition à l'intérieur de l'habitacle du véhicule. En outre, les détecteurs de l'invention sont des détecteurs de variation de vitesse, en ce sens qu'ils exigent qu'une variation de vitesse importante se produise après que l'accélération de sollicitation a été dépassée, ce qui exige que l'accélération soit soutenue au-delà de la sollicitation pendant une période de temps prolongée. Normalement, cette durée est déterminée par Le niveau d'accélération et va de à 100 millisecondes. De cette manière, le déploiement intempestif du sac à air est minimisé et le sac à air est déployé lorsque cela est nécessaire, dans des cas impliquant des pulsations de collision à faible et longue accélération,

telles qu'elles se produisent lors de chocs avec des amor-

tisseurs de collision.

L'accélération, telle qu'utilisée présentement, désigne l'accélération du véhicule dans la direction opposée à celle qui se produirait lors d'une collision o la vitesse du véhicule est diminuée ou lorsqu'un véhicule est frappé de

front, provoquant ainsi son accélération vers l'arrière.

L'accélération soutenue, telle qu'utilisée présentement, signifie que la valeur moyenne de l'accélération prise sur la période de temps spécifiée, est supérieure au seuil d'accélération. Il doit être compris que les traces d'accélération de collision contiennent, de façon caractéristique, des fluctuations à haute fréquence. Les amorces, telles qu'utilisées présentement, comprennent tout dispositif pyrotechnique tel que des amorces à percussion, des charges explosives à détonateur à percussion ou électriques. De ce fait, les différents buts et avantages

mentionnés plus haut sont atteints de la façon la plus efficace.

Bien que différents modes de réalisation préférés aient été décrits en détail précédemment, il doit être compris que l'invention n'est en aucun cas limitée à ceux-ci et que sa

portée est déterminée par les revendications annexées.

Claims (15)

Revendications

1.- Détecteur mécanique à faible seuil d'accélération, propre à être monté à l'intérieur de l'habitacle d'un véhicule et à fonctionner sans source électrique pour allumer l'élément pyrotechnique d'un système de retenue (8,8') de sécurité à sac à air, caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble

détecteur (38) comportant une amorce (36), une pointe d'allu-

mage (66) sollicitée par un ressort, et des moyens (41,56,58) sensibles à une accélération soutenue au-dessus du seuil d'accélération pour libérer la pointe d'allumage (66) et

frapper l'amorce (36).

2.- Détecteur mécanique selon la revendication 1, caractérisé en ce que des moyens de blocage (52) sont prévus pour bloquer la masse détectrice (41) et désarmer le détecteur avant

montage du détecteur sur le véhicule.

3.- Détecteur mécanique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le détecteur est muni de moyens (14) pour le montage

du détecteur dans l'habitacle du véhicule.

4.- Détecteur mécanique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de sollicitation (62) fournissant

une accelération avec une valeur de g relativement faible.

5.- Détecteur mécanique selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens sensibles à une accélération soutenue comprennent une masse détectrice déplaçable (41), un arbre rotatif (58), des moyens (56) pour convertir le déplacement en translation de la masse détectrice en une rotationde l'arbre,

la pointe d'allumage (66) sollicitée par ressort étant main-

tenue dans une position rétractée par l'arbre (58) et étant libérée pour frapper une cartouche (36) après une rotation

prédéterminée de l'arbre.

6.- Détecteur mécanique selon la revendication 5, caracterisé en ce que la masse détectrice (41) est prévue pour un mouvement limité à l'intérieur d'une cavité du détecteur et que les

moyens de sollicitation sont constitués par un ressort.

7.- Détecteur mécanique selon la revendication 5, caractérisé en ce que des moyens d'amortissement sont également prévus pour s'opposer au déplacement de la masse détectrice (41)

à l'intérieur de la cavité.

8.- Détecteur mécanique selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens d'amortissement comprennent un orifice (70) à bord aigu prévu dans la masse (41), à travers lequel un fluide est-prévu pour s'écouler lors du déplacement de la masse. 9.- Détecteur mécanique selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens pour convertir le déplacement de la masse détectrice (41) en une rotation de l'arbre (58) comprennent une tige (56) s'étendant radialement par rapport à l'arbre (58) et qui est prévue pour venir en contact de la masse et est sollicitée pour s'opposer au déplacement de la masse détectrice. 10.- Détecteur mécanique selon la revendication 9, caractérisé

en ce que la tige (56) est munie d'un prolongement diamétrale-

ment opposé qui s'étend au-delà de l'arbre (58), et que les moyens de sollicitation comprennent un ressort de sollicitation (62) et des moyens (60) à l'extrémité du prolongement en contact avec le ressort, en sorte que la tige est poussée

contre la masse détectrice.

11.- Détecteur mécanique selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'arbre (58) est un arbre à méplat ou à profil en D comprenant une face (64) qui offre un passage libre à l'égard de la pointe d'allumage (66) lorsque l'arbre a tourné d'une

quantité prédéterminée.

12.- Détecteur mécanique selon la revendication 1, caractérisé en ce que deux ensembles détecteurs (38) en parallèle sont utilisés pour fournir deux détecteurs faisant double emploi pour détecter une collision et commencer le gonflage du sac

à air.

513.- Détecteur mécanique selon la revendication 4, caractérisé en ce que le seuil d'accélération des moyens de sollicitation

est inférieur à 7g.

14.- Détecteur mécanique selon la revendication 13, carac-

térisé en ce que l'accélération maximum des moyens de solli-

citation est d'environ 4g.

15.- Détecteur mécanique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'accélération soutenue est soutenue pendant une

période allant de 15 à 100 millisecondes.

16.- Détecteur mécanique propre à être utilisz avec un système de retenue à sac à air gonflable, caractérisé en ce qu'il

comprend des moyens de détection (62) sensibles à l'accélé-

ration et des moyens (62) exigeant qu'une variation substan-

tielle de vitesse se produise avant que le détecteur soit autorisé à commencer le déploiement du sac à air après que

l'accélération a dépassé le seuil d'accélération.

17.- Détecteur mécanique selon la revendication 16, caractérisé en ce que l'accélération est soutenue au-dessus du seuil

d'accélération pendant une période allant de 5 à 100 milli-

secondes. 18.- Véhicule automobile comprenant un système de retenue de

sécurité comprenant des moyens pour son actionnement, carac-

térisé en ce qu'il comprend un détecteur mécanique (38) propre à fonctionner sans source électrique et comportant des moyens

détecteurs (41) sensibles à un niveau prédéterminé d'accélé-

ration et des moyens (62) exigeant qu'une variation substan-

tielle de vitesse se produise après que l'accélération a dépassé ce niveau, avant que l'actionnement du système de

retenue de sécurité soit commencé.