La conception de base simple de la ceinture de sécurité à trois points d'ancrage est demeurée principalement la même depuis que Nils Bohlin, ingénieur chez Volvo, a présenté cette ceinture il y a 50 ans; mais elle a subi de nombreuses améliorations destinées à accroître l'efficacité de la protection en cas de collision, et elle fait toujours partie intégrante des systèmes de sécurité de haute technologie élaborés par l'industrie.
La ceinture à trois points d'ancrage joue un rôle central pour la protection des occupants dans tous les véhicules Volvo depuis son introduction en 1959. Depuis que l'enrouleur automatique, qui a rendu la ceinture plus confortable et plus flexible, est devenu un équipement de série en 1969, il demeure le plus récent changement visible à l'oeil nu.
Par contre, même si les changements ne sont pas visibles, Volvo Car Corporation a continué à améliorer la ceinture afin de suivre le rythme rapide des progrès technologiques en général.
La ceinture de sécurité a cela d'unique qu'elle bloque l'occupant très efficacement et le maintient dans son siège, explique Lennart Johansson, responsable de la sécurité des habitacles chez Volvo Cars. D'autres systèmes peuvent compléter la ceinture et l'aider à faire son travail encore plus efficacement. Par exemple, en fournissant de l'information à propos des forces en action et en interagissant avec la ceinture durant la séquence de collision, afin d'offrir une protection optimale. »
Contrôler les collisions et les forces d'impact
Un de ces autres systèmes est le prétendeur de ceinture. Lorsque le système reçoit un signal du détecteur de collision, il tend la ceinture contre le corps de l'occupant au moment où la collision survient. Cela réduit l'écart entre la ceinture et le corps, qui peut être causé par l'épaisseur des vêtements d'hiver. Le prétendeur de ceinture de sécurité permet donc à la ceinture de retenir plus facilement le corps, le plus tôt possible.
Les occupants des sièges bénéficient également des limiteurs d'effort, intégrés aux ceintures des véhicules Volvo actuels. Grâce à un capteur qui surveille la vitesse à laquelle la ceinture est déroulée, les limiteurs d'effort peuvent détecter le mouvement du corps de l'occupant lorsqu'il est propulsé vers l'avant. Il est donc possible d'adapter la force avec laquelle le corps de l'occupant sera retenu et d'optimiser l'absorption de la masse dynamique qui en résulte. Si le corps est maintenu par la ceinture avec une force excessive, l'occupant risque d'être blessé. Si le limiteur d'effort est réglé à une force trop faible, le corps sera projeté vers l'avant trop vite, contre le sac gonflable ou le tableau de bord.
On peut exploiter la limitation de l'effort de diverses façons, selon la situation. Par exemple, le niveau de force exercé par la ceinture peut être plus élevé au début de la séquence, puis devenir plus faible une fois que le sac gonflable prend en charge une partie de l'absorption d'énergie.
Des capteurs déterminent le mode d'interaction des systèmes
La taille de l'occupant du siège et le type de collision sont les principaux paramètres qui déterminent quand et comment les prétendeurs de ceinture, les sacs gonflables et les limiteurs d'effort seront déployés. Pour prendre la décision, l'ordinateur de bord du véhicule utilise des données obtenues à partir de milliers de scénarios de collision préprogrammés et de collisions réelles analysées au préalable par Volvo Cars.
Pour élaborer le système, on a envisagé toutes sortes de scénarios, des collisions frontales violentes aux collisions avec passage sous un camion, en passant par les impacts latéraux difficiles à interpréter. Le type de collision détermine la rapidité et le niveau d'activation des divers systèmes.
L'information est transmise par des capteurs situés un peu partout dans le véhicule, reliés à un processeur central qui regroupe les données, puis décide comment les systèmes (incluant la ceinture de sécurité) devraient interagir.
Adaptées à l'occupant
Si le véhicule est doté d'un siège rehausseur pour enfant sur le siège arrière proche de la portière, le système de protection de la ceinture est adapté à une personne plus petite et plus légère, pour la protéger le plus efficacement possible.
Conception de la ceinture : pour une sécurité et un usage accrus
Les systèmes de sécurité d'aujourd'hui sont programmés pour travailler de concert, mais la ceinture de sécurité continue de jouer un rôle central. La ceinture demeure un élément essentiel de la vision des ingénieurs chargés d'élaborer les systèmes de sécurité de nouvelle génération.
« Chez Volvo, nous sommes convaincus que la ceinture sera encore là en 2020, et même bien au-delà, explique M. Johansson. Il se peut qu'elle ait l'air un peu différente, et qu'elle comporte quatre points d'ancrage au lieu de trois. Elle sera probablement conçue de manière à être encore plus facile à boucler qu'elle ne l'est aujourd'hui. C'est seulement lorsque nos véhicules pourront prévenir automatiquement tout accident que nous pourrons nous passer de ceinture. Mais nous en sommes encore loin, même si de nombreuses recherches sont en cours dans ce domaine. »
La conception de la ceinture se fait sur deux fronts en même temps : d'une part, il faut rendre la ceinture et le système auquel elle est intégrée aussi sécuritaires que possible et, d'autre part, il faut adopter diverses mesures afin que la ceinture soit encore plus facile et plus pratique à utiliser.
La ceinture à quatre points d'ancrage : c'est possible
Les spécialistes de Volvo Cars et d'autres marques ont souvent dit qu'il était possible de concevoir une ceinture de sécurité à quatre points d'ancrage, et plusieurs solutions ont été présentées au fil des ans. Cependant, les ingénieurs de Volvo Cars pensent qu'il n'existe encore aucun système technique assez évolué pour offrir le juste équilibre entre toutes les exigences de sécurité.
La ceinture à quatre points d'ancrage présente des avantages indéniables. Par exemple, elle retient l'occupant plus efficacement en cas de retournement du véhicule. De plus, elle réduit le risque (peu élevé) que l'occupant glisse de son siège en-dessous de la ceinture à trois points d'ancrage.
Par contre, la ceinture à quatre points d'ancrage présente aussi des inconvénients. Elle devrait idéalement être conçue en croix, formant un X en travers du corps. C'est sur la cage thoracique que le corps humain est le plus résistant et a le plus de chances d'absorber les forces d'impact. Le défi consiste donc à déterminer le moyen le plus efficace de fixer la partie supérieure de la ceinture à la structure du véhicule lorsqu'il n'y a aucun point d'attache naturel sur la carrosserie.
L'autre défi est lié à l'usage plus systématique : depuis 50 ans, les gens se sont habitués à la ceinture à trois points d'ancrage. Comment un nouveau type de ceinture serait-il accueilli? Est-ce que l'avantage associé à un meilleur ancrage au siège serait suffisant si, parallèlement, les gens utilisaient moins leur ceinture? Ce sont là des enjeux que Volvo Cars étudie dans la perspective d'équiper ses futurs véhicules de ceintures à quatre points d'ancrage.
Des ceintures avec baudrier qui réagissent aux dangers potentiels
La ceinture avec baudrier est le fruit d'une nouvelle technologie qui resserre la ceinture et place le conducteur dans la bonne position dans des situations potentiellement dangereuses. Par exemple, le système peut déterminer s'il y a davantage d'activité de la part du conducteur et de mouvements de la direction. Dans pareil cas, la ceinture peut également recevoir un signal du système de prévention des collisions du véhicule annonçant l'approche d'un obstacle, ou indiquant que le conducteur commence à s'assoupir ou à relâcher son attention.
Dans ce cas-là, la ceinture peut servir d'avertissement et alerter le conducteur de la situation, en se resserrant et en le positionnant dans son siège. Un des avantages de ce système tient au fait qu'il peut s'activer un nombre illimité de fois, contrairement aux actuels prétendeurs pyrotechniques.
Des ceintures plus faciles à utiliser
Des études ont révélé que de nombreux conducteurs n'utilisent toujours pas leur ceinture de sécurité. Pour régler ce problème, les fabricants étudient constamment la possibilité de concevoir des systèmes plus pratiques qui inciteront les gens à utiliser plus naturellement leur ceinture.
La solution peut passer par une boucle de ceinture qui se soulève entre les sièges lorsque quelqu'un s'assoit. Il est alors plus facile (en particulier aux places arrière) de trouver la boucle et d'utiliser la ceinture. On peut aussi montrer à l'occupant comment utiliser la ceinture à l'aide de lumières stroboscopiques, ou en intégrant une bande éclairée à la ceinture pour qu'il soit plus facile de la voir dans le noir.
On a mis à l'essai des systèmes entièrement automatisés, qui placent la ceinture en travers de l'occupant du siège, puis l'attachent. Le défi consiste à concevoir un système qui ne soit pas trop élaboré sur le plan technique, mais qui soit plutôt logique à utiliser. À quel moment précis l'occupant doit-il boucler sa ceinture? Quand il s'installe dans son siège? Mais il se peut qu'il n'ait pas l'intention de partir tout de suite. Quand il ferme la portière? Quand il met le contact? Et que se passera-t-il si un des occupants du véhicule vient de s'asseoir et tient un bouquet de fleurs fragiles ou un gros cornet de crème glacée?
Évolution des ceintures
Volvo Cars et les autres fabricants d'automobiles utilisent aujourd'hui des ceintures provenant d'un petit nombre de fabricants. Il peut y avoir des variations dans la capacité d'étirement des ceintures, mais leur structure et leur largeur sont les mêmes. On pourrait imaginer qu'une ceinture plus large offrirait une meilleure protection. Or, parce que la force d'impact tend à se concentrer au milieu de la ceinture, une largeur additionnelle ne présenterait qu'un avantage limité. Par ailleurs, il est plus confortable (en particulier pour les femmes) de placer une ceinture plus étroite en diagonale en travers de la poitrine.
Certains fabricants ont réalisé quelques essais sur des ceintures gonflables ou équipées d'un certain type de limiteur d'effort.
On peut aussi accroître l'efficacité de la ceinture en permettant à de nouveaux systèmes techniques d'interagir avec elle. À l'occasion du lancement du Volvo XC60 en 2008, Volvo Cars a présenté le système de retenue programmé (PRS). Ce système utilise les mêmes capteurs laser que le système de prévention des collisions City Safety. Le capteur laser interagit avec les sacs gonflables et les limiteurs d'effort, de sorte que ceux-ci soient ajustés plus efficacement en réaction à la gravité de la collision.
Volvo Cars veut offrir aux occupants une protection optimale
À l'aide d'un système mécanique relativement simple, mais très efficace (la ceinture de sécurité à trois points d'ancrage), Volvo Cars a élaboré un système de sécurité haut de gamme qui offre la meilleure protection possible aux occupants du véhicule. Les exemples figurant dans la liste ci-dessous illustrent le chemin parcouru jusqu'à maintenant par Volvo depuis le lancement de cette nouveauté révolutionnaire en 1959 :
1959 Ceinture de sécurité à trois points d'ancrage, avant (innovation signée Volvo)
1967 Ceintures de sécurité de série, arrière
1969 Ceintures de sécurité à enrouleur à trois points d'ancrage, avant
1971 Rappel de ceinture de sécurité, avant
1972 Ceintures de sécurité à trois points d'ancrage, arrière
1986 Ceinture de sécurité à trois points d'ancrage, siège arrière du centre
1987 Prétendeurs mécaniques de ceintures
1991 Réglage automatique de la hauteur des ceintures de sécurité, avant
1992 Prétendeurs pyrotechniques de ceintures, avant
1993 Ceintures de sécurité à enrouleur à trois points d'ancrage à l'avant à toutes les places
1996 Limiteurs d'effort de ceintures de sécurité, avant
1999 Prétendeurs pyrotechniques de ceintures à toutes les places
1999 Limiteurs d'effort de ceintures de hanches, avant
2003 Rappel de ceinture de sécurité à toutes les places
2003 Prétendeurs pyrotechniques de ceintures de hanches, avant
2003 Limiteurs d'effort adaptatifs, avant
2007 Limiteurs d'effort à 2 niveaux pour les enfants ou les adultes, arrière
2008 Limiteurs d'effort adaptatifs pour les impacts à basse vitesse (PRS), avant
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