Dispositif d'enroulement pour ceintures de sécurité avec
système de rotation rapide entraîné par voie pyrotechnique.
La présente invention se rapporte à un dispositif
d'enroulement pour ceintures de sécurité à monter dans des
véhicules, ce dispositif étant constitué par un système de
rotation rapide entraîné par des gaz pyrotechniques et coopérant avec un limiteur de force de traction et par un enrouleur de ceinture qui est équipé d'un dispositif d'encliquetage soumis à l'action d'un balancier à inertie et qui
peut être relié au système de rotation rapide au moyen des
gaz propulseurs.
En raison de la faible place disponible dans les
véhicules et les avions, on s'efforce de faire en sorte que
les dimensions de ces dispositifs d'enroulement pyrotechniques ne soient pas ou guère plus grandes que celles des
dispositifs automatiques d'enroulement fonctionnant mécani-
quement. Une autre difficulté consiste à garantir l'étanchéi-
té aux gaz des éléments soumis à l'action des gaz propulseurs tout en limitant le frottement. Ce dernier point est important pour obtenir une bonne efficacité avec une faible charge de matière propulsive.
Par la demande de brevet R.A.F. 22 62 889, on connaît, pous assurer la tension de la ceinture des passagers d'un avion ou des occupants d'un véhicule, un dispositif d'enroulement dans lequel le cylindre ou tambour d'enroulement pour la ceinture est; un piston rotatif réalisé sous la forme d'une poulie à ceinture et actionné par les gaz propulseurs. Avec ce dispositif d'enroulement, on ne peut faire tourner le piston rotatif muni d'une ailette que d'environ 310[deg.], ce qui n'est généralement pas suffisant pour tendre la ceinture.
La présente invention a par conséquent pour objet de créer pour des ceintures de sécurité un dispositif d'enroulement compact qui permette d'éviter les inconvénients de dispositifs connus et en particulier qui permette, pour assurer la tension de la ceinture, une rotation suffisante du cylindre d'enroulement.
Dans un dispositif d'enroulement du type précité ce résultat est atteint selon l'invention par le fait que le système de rotation rapide monté avec l'enrouleur de ceinture dans un boîtier commun est constitué de deux chambres annulaires délimitées par un arbre, une enveloppe, un couvercle avant et un couvercle arrière et séparées l'une de l'autre par un disque annulaire, installé entre l'arbre et l'enveloppe, et de deux paires d'ailettes occupant chacune la surface de rotation totale de leur chambre annulaire respective, dans les deux chambres, ? chaque fois une première et une deuxième ailettes étant solidaires de l'arbre et du disque annulaire, dans la chambre annulaire avant,
la troisième ailette étant solidaire du couvercle avant et, <EMI ID=1.1>
étant solidaire du couvercle arrière, ce dernier étant rattaché à l'enveloppe, et que les gaz propulseurs parviennent dans les deux chambres annulaires par deux perçages aménagés dans l'arbre, dans la chambre annulaire avant la première ailette et dans la chambre annulaire arrière la quatrième ailette pouvant être soumises à l'action des gaz et entraînées en rotation indépendamment l'une de l'autre ou ensemble avec les éléments qui leur sont associés et ce jusqu'à ce que la première ailette vienne heurter la troisième ailette et la quatrième ailette la deuxième ailette.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, l'arbre du système de rotation rapide est creux et renferme une charge propulsive solide avec pastille d'allumage.
Selon l'invention il est prévu, raccordé à l'arbre, un pivot ou tourillon à deux côtés, le couvercle arrière du système de rotation rapide étant monté mobile en rotation sur un côté, et un disque latéral de l'enrouleur de ceinture étant monté mobile en rotation sur l'autre côté, ce disque latéral étant réalisé sous la forme d'une roue à rochet et comportant une pluralité de trous répartis sur sa périphérie.
Selon une autre particularité de l'invention, il est prévu d'installer dans la chambre annulaire arrière, de préférence dans le bord supérieur du couvercle arrière, une cheville susceptible d'être soumise à l'action des gaz propulseurs et de pénétrer dans un des trous du disque latéral de l'enrouleur de la ceinture.
Le dispositif selon l'invention comporte en outre un balancier à inertie raccordé à un petit cliquet qui, lors du basculement du balancier, peut être soulevé par une bas- cule ou levier et pénétrer alors dans un entredent de la roue à rochet où il soulève un cliquet principal et l'engage avec ménagement dans l'entredent.
L'invention permet de réunir en un très petit espace un dispositif automatique usuel d'enroulement de ceinture mécanique à un tendeur de ceinture pyrotechnique cet agencement compact étant essentiellement favorisé par
<EMI ID=2.1>
bre creux du système de rotation rapide.
Malgré cette construction compacte, le système d rotation rapide renferme deux chambres annulaires avec pi ton rotatif qui permettent, avec leurs ailettes entraînée par les gaz propulseurs, une rotation de presque deux tou:
du tambour de la ceinture. Cette construction compacte es' en outre facilitée par le fait que l'enrouleur de la ceinture et l'arbre du système de rotation rapide sont montés sur un tourillon ou pivot commun en ne laissant subsister qu'un étroit espace intermédiaire. Cet agencement permet un raccordement rapide des deux groupes précités par les chevilles soumises à l'action des gaz propulseurs.
Il est déjà connu de munir les dispositifs d'enrc lement de ceinture d'un système d'encliquetage qui provoqi un verrouillage du tambour de la ceinture lors d'une décélération du véhicule, causée par exemple par un freinage.
<EMI ID=3.1>
dispositif de ce genre, un cliquet d'arrêt est soulevé pai un balancier à inertie et pénètre dans une des dents de le roue de blocage. Cette introduction immédiate du cliquet dans les dents acérées de la roue à rochet soumet les deux éléments à des sollicitations excessives. L'agencement sel l'invention d'un petit cliquet an tant que préblocage et q s'engage dans l'entredent avant le cliquet principal perme un encliquetage plus doux de ce cliquet principal d'où une augmentation considérable de la durée de vie de l'ensemble du dispositif d'encliquetage. Par ailleurs, le cliquet principal peut comporter un bord antérieur arrondi et le fond de la dent un arrondi correspondant, ce qui permet une meilleure assise et la transmission d'effort? plus importants.
Selon une autre particularité de l'invention, dans une première fente annulaire comprise entre le boîtier et l'enveloppe est disposée une crémaillère qui, lors d'une rotation du système de rotation rapide provoquée par les gaz propulseurs, peut tourner librement dans un élargissement et qui, en cas de rotation inverse du système de rotation rapide, roule entre le boîtier et l'enveloppe avec une grande consommation d'énergie.
Après le choc d'un véhicule et la tension consécutive de la ceinture, pour obtenir une courbe d'amortissement qui soit la moins désagréable possible, pour les occupants du véhicule retenus par la ceinture, l'énergie cinétique, agissant sur cette dernière par suite de la propulsion en avant des occupants, est transformée de façon simple en énergie de déformation par la crémaillère disposée entre la paroi interne du boîtier et l'enveloppe cylindrique. Ce limiteur d'effort selon l'invention permet ainsi une course de limitation de force d'environ deux tours et ne nécessite, par conséquent, qu'à peine de place supplémentaire, à l'inverse des autres dispositifs connus.
Selon une autre particularité de l'invention, le couvercle arrière du système de rotation rapide comporte sur sa périphérie externe un ressaut façonné au tour et forme ainsi, entre le disque latéral agissant en tant que roue à rochet et le boîtier, une deuxième fente annulaire dans laquelle s'engage un coin qui est doté d'une languette élastique et qui, lors d'une rotation, provoquée par les gaz propulseurs, du système de rotation rapide, est entraîné jusqu'à ce qu'il vienne s'appliquer contre une butée du cliquet principal, sa languette faisant saillie à l'avant
et prenant appui sur un bord de la deuxième fente annulaire empêchant son retour en arrière et l'encliquetage du cliquet principal. Ce dispositif constitue un moyen facile à réaliser pour soulever le verrouille du cliquet principal dans
la roue à rochet, car pendant la rotation inverse consécutive à la retenue du passager et pendant le déroulement de
la ceinture, le tambour de celle-ci ne doit pas être ver- rouillé,
L'étanchéité des ailettes et du disque annulaire les uns vis-à-vis des autres et vis-à-vis de l'enveloppe est
<EMI ID=4.1>
des éléments en matière synthétique appliqués sur ces ailet- tes et sur le disque et devenant plastiques ou déformables sous l'effet de l'échauffement provoqué par les gaz propul-
<EMI ID=5.1>
ou en partie réalisés sous la forme de revêtements.
<EMI ID=6.1>
dément des gaz propulseurs, il était nécessaire de réaliser une étanchéité, efficace même aux hautes températures, des surfaces des ailettes dans les chambres annulaires. En re- couvrant selon l'invention les surfaces des ailettes de pla- ques ou d'éléments en polystyrène expansible par exemple,
il se produit, sous l'influence des gaz chauds, une mousse de structure cellulaire relativement fermés garantissant une étanchéité parfaite.
Pour garantir la plage des températures d'utilisa-
<EMI ID=7.1>
sous réserve que, lors de la combustion de la matière pro- pulsive, aucune matière corrosive ne pénètre entre les éléments en rotation, il est proposé, selon une autre particularité de l'invention, d'utiliser comme charge propulsive solide une composition pyrotechnique en forme de poudre ou de granulés et constituée par 55 à 75 % d'azide de sodium
<EMI ID=8.1>
L'avantage de la matière propulsive selon l'invention réside dans sa plage d'utilisation de -40 à +120[deg.] et lors de la combustion, la formation de Cu qui, en particulier pendant le déroulement de la crémaillère, sert de lubrifiant et empêche son coincement entre le boîtier et l'enveloppe cylindrique.
La charge propulsive est de préférence allumée par une pastille d'allumage qui, selon l'invention, est munie d'un point de claquage de consigne ou d'un système capacitif en cas de résistance de contact non amortie ou amortie. Ce point de claquage de consigne répond déjà à une tension définie qui est essentiellement inférieure à la tension de claquage entre le boîtier et le pont d'amorçage. Le système capacitif agit de façon que, par exemple une charge électrostatique de au maximum 500 pF et 5 kV pour une décharge
<EMI ID=9.1>
l'amorçage de la pastille.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description d'un mode de réalisation pris comme exemple,.. mais non limitatif, et illustré par le dessin annexé, sur lequel
- la figure 1 est une coupe longitudinale d'un dispositif d'enroulement suivant I-I des figures 2a et 3a;
- la figure 2a est une coupe suivant Il-Il de la figure 1;
- la figure 2b est une coupe suivant la figure 2a avec positions des ailettes telles qu'elles apparaissent lors de la mise sous tension de la ceinture;
- la figure 3a est une coupe suivant III-III de la figure 1;
- la figure 3b est une coupe suivant la figure 3a avec positions des ailettes correspondant à la figure 2b;
- la figure 3c est une coupe suivant la figure 3a lors de la rotation inverse du dispositif d'enroulement;
- la figure 4 est une coupe suivant IV-IV de la figure 1;
- la figure 5 est.une coupe suivant V-V de la figure 4;
- la figure 6 est une coupe suivant VI-VI de la figure 1;
- la figure 7 est une coupe suivant VII-VII de la figure 1;
- la figure 8 est une vue en perspective de la partie médiane d'un système de rotation rapide;
- la figure 9 est une coupe suivant la figure 2a avec un sachet d'étanchéité;
- la figure 10 est une pastille d'allumage avec point de claquage de consigne;
- la figure 11 est une pastille d'allumage avec système capacitif.
Les principaux composants d'un dispositif d'enroulement suivant la figure 1 sont un système de rotation rapide
<EMI ID=10.1>
tier commun 3. le système de rotation rapide 1 est constitué par un arbre 4 avec disque annulaire 5, un couvercle avant 6, un couvercle arrière 7 et par des ailettes rotatives 8 à
11. L'arbre 4 est monté mobile en rotation sur les couvercles avant et arrière et renferme, dans un alésage 12, les pivots ou tourillons 13 et 14 munis chacun d'un collet, le tourillon arrière 14 à deux côtés étant réalisé avec une portée arrière 14a. Le couvercle arrière 7 est muni d'une enveloppe 15 formant cuvette, s'étendant jusqu'au couvercle avant 6 sur lequel il repose. Il en résulte entre l'arbre 4 et l'enveloppe 15 deux chambres annulaires 16 et 17 séparées l'une de l'autre par le disque annulaire 5. Dans chacune des chambres annulaires sont disposées deux ailettes rotatives, les ailettes 8 et 9 étant solidaires de l'arbre 4 et du disque annulaire 5, l'ailette 10 rattachée au couvercle avant 6 (voir figure 2a) et l'ailette 11 au couvercle arrière 7 (voir figure 3a).
Comme le couvercle avant 6 est rigidement raccordé au boîtier 3 et que le couvercle arrière 7 est monté mobile en rotation sur l'arbre 4 et le tourillon 14, il s'ensuit que c'est seulement l'ailette 10 dans la chambre annulaire avant 16 qui n'est pas rotative. Dans la transmission entre le couvercle arrière 7 et l'enveloppe
15 est insérée une petite cheville 18. Par ailleurs, le couvercle arrière comporte un ressaut 19. A partir des chambres annulaires, des alésages, dont la moitié se trouve dans les ailettes, sortent vers l'extérieur en passant par les
<EMI ID=11.1>
<EMI ID=12.1>
arrière, l'alésage 21 (voir figure 3a).
<EMI ID=13.1>
<EMI ID=14.1>
<EMI ID=15.1> .i <EMI ID=16.1>
<EMI ID=17.1>
de sodium et 25 à 45 % d'oxyde de cuivre (II) qui présente
<EMI ID=18.1>
propulsive solide 22 est allumée par une pastille d'allumage
<EMI ID=19.1>
de l'arbre, sont pratiqués un perçage 24- allant vers la
chambre annulaire avant 16 (voir figure 2a) et un perçage correspondant 25 allant vers la chambre annulaire arrière
17 (voir figure 3a).
L'enrouleur de ceinture 2 est formé, de façon connue, par un cylindre ou tambour 30 sur lequel s'enroule une ceinture 31, par les disques latéraux avant et arrière 32 et 33
et par un ressort d'enroulement 34 réalisé sous la forme
d'un ressort hélicoïdal. Le cylindre 30 est monté mobile en rotation sur la portée 14a. du système de rotation rapide et
un tourillon 35 monté dans le boîtier 3. Le disque latéral
avant 32, venu d'une seule pièce avec le cylindre 30, est,
sur son côté tourné vers le système de rotation rapide, réalisé sous la forme d'une roue à rochet comportant les dents
36 et les entredents 37 et est percé d'un certain nombre de trous 38 répartis sur sa périphérie.
Suivant les figures 4 et 5, un dispositif d'encliquetage 40 réagissant à l'inertie et coopérant avec la roue
à rochet 32 est logé dans un appendice 3a du boîtier 3. Ce dispositif d'encliquetage comporte, installé dans une garniture 41 du boîtier, un balancier 42 engagé dans un alésage
<EMI ID=20.1>
dement conique 44 dans lequel est installée une calotte hémisphérique 45 d'une bascule ou levier 46. Sur cette dernière est, en outre, monté un ergot 47 qui peut soulever un petit ..:
<EMI ID=21.1>
<EMI ID=22.1>
pal � ;. L'ensemble du dispositif d'enroulement peut, par une bride 3b de l'appendice 3a du boîtier, être monté à l'aide d'un axe, non représenté, à enfiler à travers un perçage 39.
Entre la paroi interne du boîtier 3 et l'enveloppe
15 est, conformément aux figures 1 et 3a, insérée dans un élargissement 50, d'une première fente annulaire 51 comprise entre le ressaut 19 du couvercle et le bottier 3, une crémaillère 52 qu'un bec 53 ou un appui 61 empêche de sortir accidentellement de la fente annulaire. Cette première fente annulaire 51 est limitée à l'autre extrémité par un bourrelet 54.
De l'autre côté de ce ressaut 19 du couvercle 7 est
<EMI ID=23.1>
tier 3, une deuxième fente annulaire 55 dans laquelle est inséré un coin ou cale 56 suivant la figure 6. Ce coin 56, de préférence réalisé en matière plastique présentant des propriétés élastiques, est inséré de façon à ne pas être entraîné lors d'une rotation unique du cylindre 30 de la ceinture. Ce n'est qu'en cas de rotation du système de rotation rapide 1 qu'il est entraîné par le couvercle 7 et
<EMI ID=24.1>
cliquet principal 49. Une languette 59 du coin 56 est alors libérée et peut venir s'appliquer contre un bord 60 à l'extrémité de la fente annulaire 55.
Les figures 8 et 9 représentent différents modes
de réalisation pour un joint entre les parties rotatives
du système de rotation rapide 1. Dans la vue en perspective
de la figure 8 on a appliqué sur les ailettes 8 et 9 des revêtements triangulaires 65 en matière plastique. Ces revêtements, constitués de préférence de polystyrène expansi- ble, étanchéifient les ailettes rotatives pendant l'action des gaz propulseurs chauds traversant par les alésages 66 dont seuls sont visibles ceux se trouvant sur l'ailette 9, cette étanchéité étant réalisée par le fait qu'ils deviennent pâteux ou gonflent assurant alors, dans les deux cas, l'étanchéité des bords externes 67 et 68 des ailettes 8 et
9. Sur les ailettes 10 et 11 reliées aux couvercles, on peut, conform ément à l'exemple représenté pour l'ailette 11, utiliser un revêtement 69 en matière plastique carré recouvrant la totalité de la surface de l'ailette. Un autre mode de réalisation de l'étanchéité est représenté sur la figure 9 qui correspond à la figure 2a. Ici, entre les ailettes 8 et 10, on insère un sachet en matière plastique 70 ouvert en direction du perçage 24. Le sachet 70 est, au niveau de son coude 71, réalisé si mince qu'il se déchire sous l'ac- tion des gaz chauds produits par la charge propulsive 22, de sorte que lors de la rotation des ailettes 8 et/ou 10, les deux parties du sachet restent sur celles-ci assurant leur étanchéité.
La pastille d'allumage 23 doit, selon les figures
10 et 11, être assurée contre tout allumage intempestif en cas de tension provoquée par une charge électro-statique. En cas d'une pastille d'allumage non assurée contre tout allumage intempestif de ce genre, une telle tension peut faire l'effet d'un claquage interne entre un pont 77 cons- titué par les fils d'allumage 75 et 76 et une enveloppe 78 de la pastille d'amorçage, enflammant de ce fait la charge d'amorçage 79 et la charge d'allumage 80. Selon la figure
10, la sécurité est assurée par un point de claquage de consigne 81 (éclateur), placé entre le fil d'allumage 75
et l'enveloppe 78. Cet éclateur réagit à une tension définie
<EMI ID=25.1>
l'intérieur de la pastille d'allumage. Conformément à la fi- gure 11, on a prévu entre le fil d'allumage 75 et l'envelop- pe 78, un condensateur 83 ponté par une résistance de sécu-
<EMI ID=26.1>
tension de claquage entre le pont 77 et l'enveloppe 78.
Le mode de fonctionnement du dispositif d'enroule- ment selon l'invention est le suivant :
En cas d'utilisation normale, le dispositif d'enroulement fonctionne de. manière connue de façon que le ressort hélicoïdal 34 enroule la ceinture 31 avec une force donnée sur le cylindre 30. En cas de décélération du véhicule, provoquée par exemple par un coup de frein brutal, le balancier 42 dans le dispositif d'encliquetage 40 bascule dans le sens de la flèche 85 et le levier ou bascule 46 et
<EMI ID=27.1>
met en prise avec un entredent 37 de la roue à rochet 32
(figure 4). Le petit cliquet 48, qui sert ainsi de blocage préliminaire, soulève alors le cliquet principal 49 pour l'amener dans ce même entredent 37 bloquant de ce fait la roue à rochet 32 et empêchant tout autre déroulement de la ceinture 31. Grâce à ce verrouillage par étapes avec le petit cliquet 48 servant de blocage préliminaire, le cliquet principal 49 et la roue à rochet 32 sont extrêmement ménagés et le verrouillage peut, en raison de la faible masse du petit cliquet 48, se produire très rapidement.
Le support plat en forme de corps de révolution du balancier 42 dans la garniture 41 du boîtier permet une position de repos stable de ce balancier en cas de déplacements normaux du véhicule et, en même temps, un déclenchement du verrouillage pour tous effets de ralentissement intervenant dans toutes les directions. Lorsque la charge exercée sur la ceinture et la décélération du véhicule cessent, toutes les pièces du dispositif d'encliquetage 40 reviennent à leur position de repos.
En cas de choc du véhicule, un palpeur, non repré- senté, engendre une impulsion dans la pastille d'allumage
23 qui allume la charge propulsive 22 se trouvant dans l'arbre 4. Les gaz propulseurs dégagés pénètrent en même temps par les perçages 24 et 25 dans les deux chambres annulaires 16 et 17 entre les ailettea 8 et 10 (figure 2a) et 9 et 11 (figure 3a). Dans la chambre annulaire 17, la petite cheville 18 est immédiatement soumise à une force qui la fait pénétrer rapidement dans un des trous 38 de la roue à rochet 32 et accoupler de ce fait le système de rotation rapide 1 à l'enrouleur 2 de la ceinture.
Les gaz propulseurs provoquent dans la chambre annulaire 16 une rotation de l'ailette 8 dans le sens de la flèche 86 (figure 2) et dans la chambre annulaire 17 une rotation de l'ailette 11, fixée sur le couvercle arrière 7, dans le sens de la flèche 87
(figure 3a), l'ailette 9 rigidement raccordée à l'ailette 8 par le disque annulaire 5 étant en même temps entraînée. Dans la position de la figure 2b, l'ailette 8 a, par rapport à l'ailette 10 qui est la seule fixée en rotation, parcouru à peu près une demi-rotation dans la chambre annulaire 16 et ce dans le sens de la flèche 86. La figure 3b correspond à cette position de rotation avec l'ailette 9 dans la chambre annulaire 17.
On peut voir sur cette figure que l'ailette 11, et par conséquent le cylindre 30, a parcouru dans le même temps une rotation presque complète, la ceinture 31 étant enroulée dans le sens de la flèche 88.
Le système de rotation rapide peut au maximum tendre la ceinture jusqu'à ce que l'ailette 8 vienne s'appliquer sur l'ailette fixe 10 et que l'ailette 11 vienne s'appliquer sur l'ailette 9 après deux rotations pas tout à fait complètes. Ce cas est représenté sur les figures 2b et 3b par des lignes en tirets, les ailettes dans leur position finale
<EMI ID=28.1>
dans les chambres annulaires 16 et 17 est amortie dans la dernière partie de leur course par le fait que l'air se trouvant dans les chambres annulaires entre les ailettes se trouve comprimé avant de pouvoir, s'échapper par les petits perçages 20 et 21. En jouant sur la dimension de ces perçages on peut donc faire varier l'amortissement de la tension de
<EMI ID=29.1>
<EMI ID=30.1>
ceinture. Lorsqu'un angle de rotation plus petit suffit
<EMI ID=31.1>
énergie sur le trajet de rotation raccourci avec une plus grande force.
Après que, pendant le choc, la ceinture a comprimé
I
contre son siège l'occupant du véhicule, l'énergie cinéti- que encore existante inhérente au corps et agissant avec la déformation du véhicule doit être diminuée par la cré-
<EMI ID=32.1>
<EMI ID=33.1>
flèches 89 (voir figure 3c). Alors que la crémaillère, lors de la mise sous tension de la ceinture, tourne librement dans l'élargissement 53 de la première fente annulaire 51
<EMI ID=34.1>
<EMI ID=35.1>
roule dans la première fente annulaire 51 entre ladite en- veloppe 15 et le boîtier 3 d'où une absorption d'énergie due à l'incrustation du profil des dents (voir figure 3c). Les dimensions de la crémaillère 52 peuvent avantageusement être % calculées de façon que le système de rotation rapide
<EMI ID=36.1>
ron deux rotations complètes avec absorption équivalente d'énergie.
<EMI ID=37.1>
coin 56, comme déjà expliqué à l'aide de la figure 6 est entraîné et empêché, en venant heurter la butée 57, un en-
<EMI ID=38.1>