Brevet FR2698687A1 — publié le 19940603

Le domaine de la presence invention est celui des initiateurs pyrotechniques, c'est a dire des composants permettant de transmettre un effet pyrotechnique a une chaine pyrotechnique. On connait déja des initiateurs qui sont utilises dans le domaine munitionnaire ilis comportent dune maniere generale une alvéole métallique a l:intérleur de laquelle est mise en place par compression une substance pyrotechnique. Les brevets FR 8110697, FR 8118191 et FR 8221008 décrivent de tels initiateurs. Ces dispositifs sont extrêmement fiables, leur principal inconvenient est leur coûit de production. L'alvéole est réalisée en métal relativement mince, elle doit être refermée par un paillet métallique destiné à se rompre sous la pression generee par la substance pyrotechnique Le paillet est lui même recouvert de vernis afin d'assurer l'étancheite vis a vis de l'humidité ambiante. La production d'une telle alvéole est couteuse car elle nécessite un certain nombre d'operations délicates. Dans le cas d'une initiation par courant électrique, les électrodes sont portées par une embase isolante, le plus souvent en verre fritté ou céramique Uette embase est une pièce dont la fabrication est délicate et assez coûteuse. De plus, l'alvéole elle-même doit être mise en place à l'intérieur d'un boîtier support qui portera les connecteurs électriques et permettra le montage de l'initiateur dans la chaîne pyrotechnique. Il résulte de tout cela que les initiateurs selon l'état de la technique sont peu adaptés à une production de grande série à coûts extrêmement réduits comme le nécessite l' industrie. C'est le but de la présente invention que de proposer un initiateur qui soit a la fois extrêmemenrt fiable, robuste et peu coûteux, ce qui permet une fabrication en grande série à moindre coût et autorise son utilisation par exemple pour l'initiation des dispositifs de sécurite utilises sur les véhicules, en particulier automobiles. Ainsi l'invention a pour objet un initiateur pyrotechnique comprenant une substance pyrotechnique disposée à l'intérieur d'un logement amenage dans un boîtier, initiateur caractérise en ce que le boitier est réalisé en une matière plastique. L'avantage d'une telle disposition est qu'elle permet de réaliser de façon extrêmement simple et bon marche l'ensemble de l'initiateur. Les matières plastiques sont connues depuis fort longtemps mais n'avaient jamais été envisagées pour réaliser les initiateurs pyrotechnique. En fait il apparaissait délicat d'assurer avec de tels matériaux l'ensemble des fonctions que doit remplir un boîtier d'initiateur. Notamment, ce boîtier doit étre assez rigide pour pouvoir maintenir la substance pyrotechnique qui doit également pouvoir être comprimée directement a l'intérieur du boîtier. Il doit cependant être assez fragile pour permettre la transmission pyrotechique suivant une ou plusieurs directions (rôle du paillet métallique) et assurer néanmoins l'étanchéité. I 1 doit enfin éventuellement porter des électrodes d'une façon suffisamment rigide pour éviter la rupture des moyens d'initiation (fil résistif ou plaquette semi conducteur) tout en assurant l'étancheité au niveau du passage des électrodes et l'isolation électrique entre elles. L'ensemble de ces fonctions, extrement importantes et parfois contradictoires (rigidite/fragilite), était jusqu'à présent rempli par un assemblage de différents élements à hautes caractéristiques mécaniques (alvéole métallique rigide, embase isolante portant les électrodes, paillet métallique fin, vernis d'étanchéitél. Il apparait surprenant que le recours a un seul type de matériau puisse remplir de façon correcte l'ensemble de ces fonctions et permette ainsi une économie considérable du point de vue des coûts de production sans perte de performances. Le coût de production deun tel initiateur peut ainsi être sensiblement de l'ordre de 1 % de celui d'un initiateur selon l'état de la technique sans perte de performances. Grace à l'invention, il est possible ainsi de réaliser par une seule opération de moulage l'ensemble de la structure du boîtier, structure qui assurera la fonction de maintien mécanique de la substance pyrotechnique, de maintien mécanique et isolation électrique des électrodes et celle d'étanchéité du logement de la substance pyro- technique vis à vis de l'humidité. Selon un mode particulier de réalisation, le logement a une paroi cylindrique qui présente au moins une zone d'épaisseur réduite destinée à se rompre lors de l'initiation de la substance pyrotechnique. Selon d'autres modes de réalisation, le boîtier est fermé par un bouchon également réalisé en matière plastique. Le bouchon pourra présenter une zone d'épaisseur réduite destinée à se rompre lors de l'initiation de la substance pyrotechnique. Le boîtier permet ainsi la transmission pyrotechnique grâce à la présence de zones d'épaisseur réduite aménagées sur le boîtier lui-même ou bien sur son bouchon. L'adoption d'une matière plastique identique pour le bouchon et le boîtier permet de simplifier la définition de l'initiateur en limitant les études de compatibilité chimique des composants du boîtier avec la substance pyrotechnique. Selon d'autres caractéristiques, la ou les réductions d'épaisseur de la paroi pourront être aménagées à l'intérieur du logement cylindrique. Notamment, la paroi pourra présenter au moins trois zones d'épaisseur réduite régulièrement réparties angulairement. Selon des variantes, le bouchon sera fixé au boîtier par soudure aux ultra sons ou bien par collage ou encore par clipsage. Un initiateur électique selon l'invention comporte deux électrodes noyées dans le matériau du boitier et dont les extrémités dépassent légèrement au niveau d'un fond du logement Un fil résistif pourra étre soudé entre les extrémités des électrodes. De façon préférentielle la substance pyrotechnique est mise en place par compression à l'intérieur du logement. Avantageusement, la matière plastique du boitier et/ou du bouchon est du type polyamide ou polycarbonate. L'invention sera mieux comprise a la lecture de la description qui va suivre d'un mode particulier de réalisation, description faite en référence aux dessins annexes et dans lesquels: -la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un initiateur selon leinvention, -la figure 2 est une coupe transversale de la précédente suivant le plan dont la trace AA est repérée sur la figure 1 (représentée sans la substance pyrotechnique), - la figure 3 représente un détail de la partie inférieure du boîtier suivant la direction X de la figure 1, -la figure 4 représente une variante de réalisation du montage des électrodes sur le boîtier, -la figure 5 représente une variante de réalisation du montage du bouchon sur le boitier. En se reportant à la figure 1, un initiateur 1 selon l'invention comprend une substance pyrotechnique 2 de type connu, (par exemple un explosif (détonateur) ou une composition pyrotechnique inflammatrice), substance dispo- sée dans un logement 3, sensiblement cylindrique, qui est aménagé dans un boîtier 4. Le boîtier 4 est traverse par deux électrodes métal- liques 5 a, 5 b, dont les extrémités Sa, 6 b dépassent légèrement (de quelques dixièmes de mm) au niveau d'un fond 7 du logement 3. Un fil résistif 8 relie les électrodes 5 a et 5 b et il est fixé par soudure sur chacune des extrémités 6 a et 6 b. Les caractéristiques électriques du fil 8 sont déterminées de façon classique par l'homme du métier en fonction des caractéristiques pyrotechniques de la substance 2 On pourra par exemple adopter un fil de résistance 2 ohms pour une substance du type quaternaire (a quatre éléments telle une substance connue comme l'association Perchlorate de Potassium Thyocyanate de Plomb Sulfure d'antimoine - Tricinate de Plomb). Le boîtier 4 est réalisé en matière plastique du type Polyamide ou polycarbonate. Ainsi le boîtier 4 est surmoulé ou injecté sur les électrodes 5 a et 5 b Ces dernières pourront présenter des aspérités sur leur surface externe pour améliorer l'accro- chage du matériau constitutif du boîtier et augmenter la tenue mécanique de l'initiateur. Afin d'assurer une rigidité suffisante du montage des électrodes dans le boîtier (et donc de la tenue du filament résistif) on définira un boîtier 4 tel que la longueur de surmoulage des électrodes soit suffisante, soit de 5 à 10 fois le diamètre de l'électrode. La figure 4 montre une variante dans laquelle les électrodes comportent des gorges 9 à l'intérieur desquelles le matériau du boîtier pénètre lors de la fabrication. Le boîtier 4 comporte un renflement 17 qui donne une surface d'appui permettant par exemple sa mise en place dans un logement aménagé dans une substance pyrotechnique ou dans un dispositif d'initiation non représentés diamètre du boîtier). La paroi cylindrique 10 du logement 3 présente trois zones 11 dont l'épaisseur est réduite La réduction d'épaisseur est faite à l'intérieur du logement 3, ainsi cette réduction d'épaisseur n'est pas visible de l'extérieur de l'initiateur, l'extérieur de la paroi 10 présente donc une surface cylindrique lisse. Les zones 11 d'épaisseur réduite sont obtenues facilement lors de la fabrication du boîtier par moulage dans un outil approprié Il suffit de prévoir un moule dont une partie mobile est au diamètre souhaité pour le logement 3 et comporte trois doigt coulissant qui donneront la forme des zones d'épaisseur réduites 11. Ces trois zones 11 constituent des fenêtres fragiles qui seront brisées par la pression générée par la substance pyrotechnique lors de son initiation L'épaisseur de ces fenêtres sera de l'ordre de 0 5 à 1 mm Elles jouent donc le rôle du paillet de fermeture des initiateurs selon l'état de la technique, mais ne nécessitent pas une étape de montage supplémentaire puisqu'elles sont obtenues avec le boîtier et constituent une seule pièce avec ce-dernier. Les fenêtres il permettent ainsi la transmission à une chaîne pyrotechnique suivant une direction radiale de l'initiateur. La substance pyrotechnique 2 est mise en place par compression à l'intérieur du logement 3 Au cours de cette étape de fabrication, elle pénètre à l'intérieur des zones d'épaisseur réduite 11. La tenue mécanique des fenêtres n'est pas affectée par l'opération de compression malgré leur épaisseur faible. En effet on maintiendra pendant cette opération la surface cylindrique externe de la paroi 10 dans un outillage de forme complémentaire, cet outillage assurera le maintien des fenêtres et autorisera la compression de la substance pyrotechnique sans déformation des fenêtres. Le logement 3 est fermé par un bouchon 12 Ce dernier présente une partie cylindrique 12 a de diamètre réduit qui est ajustée dans le logement 3 et un épaulement 12 b qui vient en appui sur le boîtier 4. L'ajustement de la partie cylindrique 12 a dans l'alésage du logement augmente la rigidité du boîtier 4 au niveau de la paroi 10. Le bouchon est réalisé dans le même matériau que le boîtier 4 Il est fixé sur le boîtier par soudure à ultra sons Pour cela, on appliquera une sonotrode d'un appareil à souder sur une couronne circulaire de la face plane externe du bouchon, couronne située sensiblement au droit de la paroi 10 du boîtier (repère S). Ainsi l'initiateur constitue un ensemble totalement étanche. La partie inférieure du boîtier 4 de l'initiateur présente deux doigts élastiques 13 et une languette de positionnement 14 qui permettent sa fixation d'une façon connue sur un connecteur électrique La figure 3 montre la partie inférieure du boîtier suivant la direction X de la figure 1 et précise la forme des doigts 13. On constate ainsi que l'initiateur selon l'invention peut être fabriqué aisément et a moindre coût, la fabrication ne nécessitant que peu d'opérations et chaque opération étant simple et facilement automatisable. En effet une seule opération de surmoulage permet de fabrique l'ensemble du boîtier équipé de ses électrodes. Le filament est soudé sur les électrodes au moyen des techniques de soudure adaptées au cablage de circuits intégrés, technique peu onéreuse et permettant des cadences de fabrication élevées. La substance est mise en place par compression directement dans le logement du boîtier et sur le filament. Le bouchon est soudé sur le boîtier et assure une étanchéité parfaite tout en augmentant la rigidité mécanique de l'ensemble. A titre de variante il est possible de fixer le bouchon sur le boîtier par collage. Il est également possible de réaliser la fixation du boîtier par clipsage, la figure 5 montre le détail de la fixation du bouchon sur le boîtier dans le cas de ce dernier mode de réalisation. Le boîtier 4 présente alors au niveau de son logement 3 une gorge annulaire 15 dans laquelle pénètre un bourrelet 16 aménagé sur la partie cylindrique 12 a du bouchon. La mise en place s'effectue par déformation élastique. L'étanchéité est complétée par un dépôt de vernis sur la surface externe de la paroi 10 au niveau de la séparation entre bouchon et boîtier. On peut également compléter la liaison par dépôt de colle entre l'épaulement 12 b du bouchon et le boîtier. * 8 A titre de variante il est possible également de réaliser un initiateur dans lequel le boîtier 4 ne comporte pas de zones de réduction d'épaisseur 11, mais dans lequel une zone d'épaisseur réduite 18 est aménagée dans le bouchon 12 (voir figure 6). La zone 18 est obtenue directement lors du moulage du bouchon 12 Elle résulte de l'aménagement d'une cavité 19 qui présente ici un profil conique mais qui pourrait être cylindrique. La cavité 19 est disposée à l'extérieur du bouchon 12 ainsi la zone d'épaisseur réduite 18 vient en contact avec la substance pyrotechnique 2 et réalise un calage de cette dernière. Il serait possible néanmoins de disposer la cavité 19 à l'intérieur du bouchon 12. Il serait également possible de prévoir plusieurs zones d'épaisseur réduite 18 sur le bouchon. La pression générée par la substance pyrotechnique 2 brisera la zone d'épaisseur réduite 18. Ce dernier type d'initiateur permettra la transmission d'un effet pyrotechnique à une chaine pyrotechnique suivant une direction axiale. Il est également possible de définir un composant selon l'invention dans lequel l'initiation de la substance pyrotechnique est réalisé suivant une autre technique que celle du fil résistif. On pourra par exemple relier par soudure les électrodes a et 5 b à une plaquette de semi-conducteur, de circuit imprimé ou de circuit intégré, qui pourra elle même être collée au fond 7 du logement 3 Le mode d'initiation par pont semi-conducteur est connu de l'homme du métier et ne sera pas décrit plus en détail On pourra par exemple se reporter au brevet U 54924774 qui décrit un initiateur à pont semi- conducteur.35 On pourra également réaliser une initiation par voie optique, les électrodes seront remplacées au cours du surmoulage du boîtier par un support pour une fibre optique. La substance sera alors une substance sensible aux photons (à l'intensité lumineuse ou à l'onde de choc) De telles substances sont connues de l'homme du métier, on pourra par exemple se reporter aux brevets FR 9002566 et FR 9014562 qui décrivent de telles substances. On pourra enfin réaliser un composant selon l'invention destiné à être initié par percussion mécanique Dans ce dernier cas le boîtier présentera une première zone d'épaisseur réduite destinée à permettre sa traversée par un percuteur et au moins une autre zone d'épaisseur réduite, io aménagée sur la paroi du boîtier ou sur le bouchon, et destinée à transmettre l'effet pyrotechnique à un echaîne pyrotechnique. REVENDICATIONS 1-Initiateur pyrotechnique ( 1) comprenant une substance pyrotechnique ( 2) disposée à l'intérieur d'un logement ( 3) aménagé dans un boîtier ( 4), caractérisé en ce que le boîtier ( 4) est réalisé en une matière plastique. 2-Initiateur selon la revendication 1, caractérise en ce que le logement ( 3) a une paroi cylindrique ( 10) qui présente au moins une zone ( 11) d'épaisseur réduite destinée à se rompre lors de l'initiation de la substance ( 2). 3-Initiateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la ou les zones de réduction d'épaisseur ( 11) de la paroi ( 10) sont aménagées à l'intérieur du logement cylindrique ( 3). 4-Initiateur selon une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que la paroi ( 10) présente au moins trois zones ( 11) d'épaisseur réduite régulièrement réparties angulairement. -Initiateur selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le boîtier ( 4) est fermé par un bouchon ( 12) également réalisé en matière plastique. 6-Initiateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le bouchon ( 12) présente une zone d'épaisseur réduite ( 18) destinée à se rompre lors de l'initiation de la substance ( 2). 7-Initiateur selon une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que le bouchon ( 12) est fixé au boîtier ( 4) par soudure aux ultra sons. 8-Initiateur selon une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que le bouchon ( 12) est fixe au boitier ( 4) par collage. 9-Initiateur selon une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que le bouchon ( 12) est fixé au boîtier ( 4) par clipsage. -Initiateur selon une des revendications 1 a 9, caractérisé en ce qu'il comporte deux électrodes ( 5 a,5 b) noyées dans le matériau du boîtier ( 4) et dont les extrémités ( 6 a,6 b) dépassent légèrement au niveau d'un fond ( 7) du logement ( 3). 11- Initiateur selon la revendication 10, caractérisé en ce que un fil résistif ( 8) est soudé entre les extrémités ( 6 a,6 b) des électrodes. 12-Initiateur selon une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la substance pyrotechnique ( 2) est mise en place par compression à l'intérieur du logement ( 3). 13-Initiateur selon une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que la matière plastique du boîtier ( 4) et/ou du bouchon ( 12) est du type polyamide ou poly- carbonate.