Vérin à course déclenchée, notamment pour système de sécurité automobile de protection des piétons

L'invention se rapporte à un vérin à course déclenchée plus particulièrement destiné à être intégré à un système de sécurité ayant pour but de protéger un piéton en cas de choc frontal avec un véhicule automobile. L'invention concerne plus particulièrement un perfectionnement d'un tel vérin permettant de ramener ce système de sécurité à sa position d'origine, après déclenchement, lorsque les circonstances le permettent et notamment suite à une fausse détection ou en cas d'évitement de l'obstacle.

Le brevet FR 2 878 212 décrit un système de sécurité pour la protection d'un piéton lorsque celui-ci est percuté par un véhicule automobile. Ce système comprend un mécanisme permettant de soulever rapidement le capot du véhicule automobile en cas de collision. En effet, en cas de collision, la tête du piéton heurte fréquemment le capot du véhicule. Ce choc de la tête sur le capot provoque des déformations du capot. Au-delà d'une certaine déformation, le capot entre en contact avec le bloc-moteur et toutes les pièces rigides qui entourent ce moteur. C'est à ce moment que la tête du piéton subit la plus forte décélération pouvant causer de graves blessures à la victime. C'est pourquoi, le système mentionné ci-dessus est conçu pour soulever brusquement le capot d'une certaine hauteur de manière à éviter que le piéton et notamment sa tête vienne heurter le bloc-moteur après une déformation du capot. Le soulèvement du capot est effectué au niveau de l'arrière de celui-ci, c'est- à-dire du côté du pare-brise, le capot restant fixé à l'avant du véhicule automobile.

Ainsi, un tel dispositif de sécurité, s'il est actionné à temps par des moyens de détection appropriés, permet de soulever le capot de 80 mm au moins en 30 millisecondes, c'est-à-dire dans un intervalle de temps très court après la détection d'un choc imminent.

Il est aussi connu, après soulèvement du capot, de permettre un retour amorti du capot permettant d'accompagner le choc sur le capot de façon à amoindrir l'impact de celui-ci. Ce système d'amortissement en retour est avantageusement combiné au vérin ayant soulevé le capot. De cette façon, l'ensemble constitué par le capot, le mécanisme de

soulèvement et le piston du vérin se rétracte sous l'impact (après soulèvement du capot) tout en étant freiné puis bloqué. Le dispositif d'amortissement est agencé dans le corps entre le piston et la tige pour un encombrement minimum et un surcoût négligeable. Cependant, il arrive que le système de sécurité décrit ci-dessus soit actionné et par conséquent que le capot soit soulevé, sans que l'accident ait lieu, par exemple en cas de détection erronée ou si le piéton ne heurte pas le capot. Dans une telle circonstance, il est souhaitable qu'après l'incident, l'automobiliste puisse repositionner le capot (qui n'a pas été déformé) dans sa position initiale, ceci de façon simple et intuitive.

L'invention permet ce repositionnement du capot. Plus précisément, l'invention concerne un vérin à course déclenchée du type comportant un corps abritant un piston lié à une tige faisant saillie à l'extrémité dudit corps et des moyens pour propulser ledit piston en réponse à une commande de déclenchement, caractérisé en ce qu'il comporte un agencement de freinage en retour, à seuil inertiel d'actionnement, s'exerçant entre la tige et le corps pour freiner ladite tige seulement lorsque celle-ci est soumise à une force de retour sous une accélération de valeur supérieure à une valeur de seuil, en ce que lesdits moyens pour propulser ledit piston en réponse à une commande de déclenchement comportent un générateur de gaz à actionnement pyrotechnique, monté dans ledit corps en regard dudit piston, en ce que ledit agencement de freinage en retour comporte au moins une bille logée dans une cavité annulaire ménagée entre ladite tige et la paroi interne dudit corps, en ce que ladite cavité comporte deux tronçons adjacents dans le prolongement l'un de l'autre, un premier tronçon proche du piston de hauteur radiale supérieure au diamètre de ladite bille et un second tronçon de hauteur radiale décroissante à partir de l'extrémité dudit premier tronçon, ladite bille s'engageant dans ledit second tronçon lorsque ladite force de retour est appliquée à ladite tige sous une accélération de valeur supérieure à la valeur de seuil précitée, et en ce que ledit agencement de freinage comprend en outre des moyens pour maintenir ladite bille dans ledit premier tronçon, au repos.

Un tel vérin peut avantageusement prendre place dans un système d'absorption mécanique associé à un capot susceptible d'être soulevé en cas de choc avec un piéton. L'agencement de freinage en

retour intégré au vérin est remarquable par sa simplicité de conception associée à une fiabilité accrue. L'agencement de freinage en retour ainsi perfectionné n'entraîne pas l'ajout de pièces nécessitant un usinage complexe et coûteux. Grâce aux moyens de l'agencement de freinage prévus pour maintenir la bille dans le premier tronçon, au repos, celle-ci ne s'engage dans le second tronçon que lorsque la force de retour est appliquée à la tige avec une accélération de valeur supérieure à la valeur de seuil précitée. Le cas échéant, l'ensemble coulissant à l'intérieur du vérin et par conséquent tout le mécanisme de soulèvement du capot peut être replacé dans sa position initiale en déplaçant lentement la tige du vérin, pour ne pas dépasser la valeur de seuil précitée. Dans ces conditions, l'agencement de freinage en retour n'est pas sollicité et le capot peut être remis en place sans effort.

Selon un exemple de réalisation de l'invention, les moyens pour maintenir la bille dans le premier tronçon de la cavité comprennent un ressort. Ce ressort peut par exemple être installé dans le second tronçon de la cavité et monté en compression entre la bille et une extrémité de la cavité.

Selon un autre exemple de réalisation, les moyens pour maintenir la bille dans le premier tronçon comprennent un manchon engagé dans la cavité le long du second tronçon et coulissant contre la surface interne du corps du vérin. Le manchon est muni d'une collerette située à l'extérieur de la cavité et en contact avec la tige à l'extérieur de la cavité par l'intermédiaire d'un élément de maintien développant une force de cohésion limitée entre ladite collerette et ladite tige. En outre, l'agencement de freinage peut comprendre un ressort de force inférieure à la force de cohésion réunissant la collerette et la tige, sollicitant élastiquement la bille vers le second tronçon de la cavité.

Avantageusement, le dispositif comporte en fait une pluralité de billes agencées côte à côte annulairement dans ladite cavité. Pour ajuster la valeur de seuil précitée, on peut ajouter une masselotte annulaire entre le piston et la ou les billes. Le piston étant actionné par un générateur de gaz à déclenchement pyrotechnique, une chambre d'expansion de gaz est généralement définie entre le piston et ce générateur. Avantageusement,

on prévoit un orifice de fuite calibrée dans la paroi de cette chambre d'expansion. Le calibrage de cette fuite est à la portée de l'homme du métier. La fuite est choisie pour que la pression exercée pour déplacer la tige du vérin soit maintenue le temps du choc (typiquement quelques millisecondes à quelques dixièmes de secondes) et revienne ensuite progressivement à la pression atmosphérique (au bout de quelques secondes). De cette façon, la chambre d'expansion est ramenée à la pression atmosphérique lorsque l'automobiliste appuie sur le capot pour ramener l'ensemble du mécanisme lié au piston dans sa position initiale. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle- ci apparaîtront mieux à la lumière de la description qui va suivre de plusieurs modes de réalisation d'un vérin conforme à son principe, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue générale schématique, en coupe longitudinale d'un vérin conforme à l'invention ;

- les figures 2 à 5 sont des vues schématiques de détail illustrant le fonctionnement de l'agencement de freinage en retour ;

- la figure 6 est une vue semblable à la figure 1 illustrant une variante ;

- la figure 6A est une vue à plus grande échelle de l'encadré A de la figure 6 ;

- la figure 7 est une vue schématique illustrant une autre variante ; - la figure 8 est une vue de détail illustrant le montage des billes ; et

- les figures 9 et 10 sont des variantes du montage de la figure 8.

Le vérin li a course déclenchée tel que représenté à la figure 1 comporte un corps 13, globalement cylindrique abritant un piston 15 lié à une tige 17 faisant saillie axialement à une extrémité du corps. Ce dernier abrite aussi des moyens pour propulser le piston en réponse à une commande de déclenchement. Dans l'exemple représenté, ces moyens sont constitués par un générateur de gaz 19 à actionnement pyrotechnique monté dans le corps en regard du piston. Le générateur de gaz est serti à l'extrémité du corps qui est opposée à celle où la tige 17

fait saillie axialement. Une chambre d'expansion de gaz 21 est ainsi ménagée entre le générateur et l'extrémité en regard du piston.

Comme mentionné ci-dessus, la tige 17 peut être liée à un mécanisme permettant de soulever le capot d'une automobile en cas de choc frontal avec un piéton.

En outre, le corps 13 abrite un agencement de freinage en retour 25, à seuil inertiel d'actionnement, permettant de freiner voire bloquer la tige 17 en retour, après son déploiement maximum à l'extérieur du corps pour permettre au capot d'accompagner le choc par un mouvement de retour, tout en se déformant. Cet agencement de freinage n'est efficace que si la force qui s'exerce sur la tige, en retour, a une accélération suffisante de valeur supérieure à une valeur de seuil prédéterminée. Cette valeur de seuil est choisie suffisamment faible pour que ce soit toujours le cas lorsque le piéton heurte effectivement le capot. Dans l'exemple, l'agencement de freinage en retour comporte au moins une bille 27 logée dans une cavité annulaire 29 ménagée entre la tige 17 et la paroi interne du corps. Selon l'exemple décrit sur la figure 1, une pièce annulaire 30 est fixée sur la tige et est en contact avec le piston 15 solidaire de cette même tige. La pièce annulaire est immobilisée dans cette position par une collerette 31 engagée dans une gorge de la tige. Ainsi, pour cet exemple, la cavité annulaire 29 est définie entre le piston 15, la pièce annulaire 30 et la paroi interne du corps 13. Elle comporte, en raison de la forme de la pièce annulaire, deux tronçons adjacents dans le prolongement l'un de l'autre, un premier tronçon 35 proche du piston de hauteur radiale supérieure au diamètre de la bille et un second tronçon 38 de hauteur radiale décroissante à partir de l'extrémité dudit premier tronçon.

En fait, avantageusement, la cavité renferme une pluralité de billes 27 agencées côte à côte annulairement. En outre, l'agencement de freinage comprend des moyens pour maintenir la ou les billes dans le premier tronçon, au repos. En l'occurrence, un ressort 40 est logé dans la cavité pour solliciter la ou les billes en direction du piston, c'est-à-dire pour que celles-ci demeurent normalement dans ledit premier tronçon 35 de la cavité. Le ressort est installé dans le second tronçon et est monté en compression entre les billes et l'extrémité opposée de la cavité. Cet agencement définit un seuil d'accélération qui doit être dépassé pour que

la tige 17 soit freinée en retour lorsqu'elle est soumise à une force tendant à la réintroduire dans le corps 13 après son déploiement par mise à feu du générateur de gaz à actionnement pyrotechnique 19. Ceci est illustré par les figures 2 à 4. Ainsi, un ensemble coulissant 45 est défini dans le corps ; il est composé du piston 15, de la tige 17 et, selon l'exemple, de la pièce annulaire 30 portée par la tige. L'ensemble coulissant est susceptible d'entraîner les billes 27 et le ressort 40, logés dans la cavité. Initialement, les billes sont maintenues contre le piston sous l'action du ressort. Dans cette situation, les billes sont confinées dans un espace suffisant (premier tronçon 35 de la cavité) pour éviter tout effort de retenue au déplacement de l'ensemble coulissant. C'est la situation illustrée à la figure 2. Lorsque le générateur de gaz pyrotechnique est déclenché (figure 3), l'ensemble coulissant 45 se déplace sous la pression de gaz et la tige est propulsée à l'extérieur du corps, axialement jusqu'à ce que la pièce annulaire, formant butée, rencontre l'extrémité du corps.

Pendant tout ce déplacement, qui se traduit par la levée du capot dans l'application préférentielle envisagée, les billes restent en contact avec le piston et, par conséquent, restent dans ledit premier tronçon 35 de la cavité 29.

En cas de choc se répercutant sur la tige par une force axiale Fl tendant à la faire rentrer à nouveau dans le corps (figure 4), le ressort 40 absorbe une partie de l'énergie mécanique en se comprimant et, le seuil d'accélération précité étant dépassé, les billes 27 s'engagent dans le second tronçon 38 de la cavité annulaire 30. Elles suivent le profil sensiblement tronconique de la pièce annulaire et, en suivant ce profil, les billes viennent frotter contre la surface interne de la paroi du corps cylindrique jusqu'à provoquer la déformation du tube formant le corps 13. Elles finissent par bloquer le déplacement inverse de l'ensemble coulissant. Ce type de freinage progressif avant blocage de la tige, sous l'effet du choc, permet d'accompagner la déformation du capot et contribue à amortir le choc.

La situation de la figure 4 n'est possible que si la force en retour est appliquée sous une accélération suffisante, ce qui est pratiquement toujours le cas lors d'un accident.

En revanche, si le dispositif de soulèvement du capot a été actionné à la suite d'une mauvaise détection ou si le piéton a été évité, le capot a été soulevé mais n'est pas déformé. Il peut donc être refermé par le propriétaire du véhicule. Selon une caractéristique importante de l'invention, l'ensemble coulissant 45 peut être replacé dans sa position initiale en exerçant une faible force F2 sur la tige 17, c'est-à-dire en refermant lentement le capot, pour le faire coulisser vers l'intérieur du corps sans que les billes pénètrent dans ledit second tronçon de la cavité. C'est la situation illustrée sur la figure 5. Avantageusement, après le déploiement brutal de la tige, le gaz sous pression accumulé dans la chambre d'expansion 21 s'échappe progressivement par un orifice de fuite 49, calibré, jusqu'à ce que la pression revienne progressivement à la pression atmosphérique, ceci au bout de quelques secondes. La chambre d'expansion est donc dépressurisée lorsque le capot est refermé (en l'absence de choc), le vérin ne développant aucune résistance. Le capot peut être refermé sans effort par le conducteur, voire se refermer automatiquement sous l'effet de son propre poids.

Dans la variante des figures 6 et 6A où les éléments analogues portent les mêmes références numériques, le vérin à course déclenchée comprend un corps cylindrique 13 renfermant un piston 15 solidaire d'une tige 17 qui fait saillie à l'extérieur du corps, à une extrémité axiale de celui-ci. A l'autre extrémité, un générateur de gaz pyrotechnique 19a est intégré dans un socle 48 en matière plastique moulée qui comporte un élément de liaison en forme de douille 50, cassable ou déconnectable reliant le piston au générateur pyrotechnique. Ainsi se trouve définie dans le corps cylindrique, avant déclenchement, une chambre d'expansion 21 de volume initial prédéterminé. Le piston comporte un joint d'étanchéité glissant 51 logé dans une gorge annulaire. Le socle en matière plastique 48 comporte un perçage transversal 47 pour le passage d'un tourillon de montage. Le socle en matière plastique est pourvu d'un cordon électrique bifilaire 55 pour la mise à feu.

La tige 17 est fixée au piston et comporte, au voisinage de celui-ci, une portion cylindrique 57 et une portion tronconique 58 s'élargissant dans la direction de sortie de la tige jusqu'à une collerette en contact glissant avec la surface intérieure cylindrique du corps 13. Les

deux sections, cylindrique et tronconique, définissent avec le corps une cavité annulaire 29 comparable à celle qui est représentée sur la figure 1. Cette cavité annulaire abrite le ressort 40 et les billes 27 comme dans le mode de réalisation précédent. Une collerette coulissante 61 est intercalée entre l'extrémité du ressort et les billes. En outre, une masselotte annulaire 63 est disposée entre le piston et les billes. Cette masselotte a pour effet d'amplifier, par inertie, la compression du ressort 40, qui a pour conséquence d'engager les billes dans la seconde section de la cavité sous l'effet de l'accélération du piston résultant du choc du piéton sur le capot. Le fonctionnement de ce mode de réalisation est semblable au précédent et ne sera pas décrit plus en détail.

La figure 7 illustre un autre mode de réalisation de l'agencement de freinage en retour. Dans ce mode de réalisation, l'agencement de freinage en retour comporte des moyens pour maintenir la bille dans le premier tronçon de la cavité 29, au repos. Ces moyens comportent un manchon 70 engagé dans la cavité 29 le long dudit second tronçon 38 de celle-ci et coulissant contre la surface interne du corps. Le manchon est muni d'une collerette 72 située à l'extérieur de la cavité au- delà dudit second tronçon et cette collerette est en contact avec la tige 17 à l'extérieur de la cavité. Un élément de maintien 74 développant une force de cohésion limitée entre la collerette 72 et la tige est situé à l'interface entre ces deux éléments. Il est fixé à la collerette.

D'autre part, la ou les billes 27 sont sollicitées élastiquement vers le second tronçon de la cavité par un ressort 40a qui développe une force inférieure à ladite force de cohésion entre la collerette 72 et la tige 17. Le ressort est monté entre le piston 15 et les billes 27. Bien entendu, une collerette annulaire pourrait être intercalée entre le ressort et l'ensemble des billes. Dans l'exemple décrit, l'élément de maintien 74 est un joint de friction annulaire. Le manchon pénètre dans la cavité pour que son extrémité soit au contact des billes lorsque celles-ci se situent dans ledit premier tronçon 35 de la cavité. Avant déclenchement du vérin, la collerette du manchon est en contact avec une butée annulaire 75 définissant l'extrémité du deuxième tronçon de la cavité et le manchon pénètre complètement dans la cavité au contact des billes. Le ressort est comprimé. Cependant, la force du ressort n'est pas suffisante pour vaincre

la résistance de l'élément de maintien disposé entre la collerette et la tige. Le fonctionnement est le suivant.

Lorsque le vérin est activé, le piston 15 se déplace avec une force suffisante pour vaincre la résistance de l'élément de maintien 74 et l'ensemble coulissant se déplace entraînant avec lui le manchon 70, la ou les billes étant maintenues en place par ledit manchon.

Lors du choc, la mise en mouvement rapide de l'ensemble coulissant, en retour, n'est pas suivie par le manchon 70 dont l'élément de maintien 74 glisse le long de la tige. Autrement dit, le manchon se désolidarise de la butée 75 définie dans la tige et n'appuie plus sur les billes. Le ressort 40a se détend et pousse les billes 27 dans le second tronçon de la cavité provoquant l'effet amortissant et bloquant.

En revanche, si le choc n'a pas lieu, il est possible de ramener le vérin dans sa position initiale en imprimant une force sur la tige 17 avec une accélération suffisamment faible pour que l'élément de maintien 74 ne coulisse pas sur la tige. Par conséquent, le manchon reste accouplé à la butée définie sur la tige pendant le mouvement de retour de l'ensemble coulissant, et les billes sont maintenues dans le premier tronçon.

Comme le montrent les figures 8 à 10, les billes peuvent avantageusement être logées dans un support annulaire 78 formant barillet monté mobile dans la cavité. Le support comporte des alvéoles 79 recevant les billes. Selon l'exemple de la figure 9, le support 78a comporte un tronçon cylindrique 80 prolongé par une pluralité d'alvéoles 79a, chaque alvéole recevant une bille. La masselotte 63 vient se loger sur le tronçon cylindrique 80 en maintenant les billes dans leurs alvéoles. On dispose ainsi d'un sous-ensemble facile à monter dans la cavité. Au moment du déclenchement le barillet 78 ou 78a se rompt et les billes s'engagent dans ledit second tronçon de la cavité.

Le mode de réalisation de la figure 10 est semblable. Il comprend un manchon cylindrique 78b muni intérieurement de nervures 82 flexibles permettant l'insertion des billes 27. La masselotte 63 vient se loger dans une portion cylindrique de ce manchon ; elle permet de maintenir les billes en position.

Il est à noter que le barillet peut être maintenu centré par le ressort. De cette façon, il n'est pas en contact, avant fonctionnement, avec la partie tronconique du second tronçon de la cavité. On évite ainsi

les effets de "gommage" apparaissant entre deux pièces en contact au repos pendant une période de temps longue. Ces effets de gommage s'opposent aux déplacements, c'est la raison pour laquelle il est avantageux de les éviter.