Brevet FR2926631A1 — publié le 20090724

La présente invention se rapporte à un allumeur électropyrotechnique perforant, à technologie "charge génératrice de noyau", ainsi qu'à un générateur pyrotechnique de gaz pour un dispositif de sécurité automobile. Une utilisation possible d'un tel générateur est le gonflage de coussins de sécurité, généralement connus sous l'appellation "airbags", destinés à la protection du conducteur et/ou des passagers d'un véhicule automobile. A l'heure actuelle, le marché des composants pour la sécurité automobile ne dispose pratiquement pas d'allumeur associant la fonction originelle d'initiation d'une charge pyrotechnique à une fonction de perforation d'une enceinte de gaz sous pression, selon la technique dite de "charge génératrice de noyau". Dans la pratique, cette technologie est essentiellement utilisée dans les domaines militaire et pétrolier. On connait cependant par le document US-A-6 106 008 un générateur de gaz hybride comprenant une réserve de gaz fermée par un opercule, ainsi qu'un chargement pyrotechnique placé dans la réserve de gaz. L'ouverture de la réserve de gaz et l'allumage de la charge pyrotechnique est réalisée par un allumeur comprenant une chaîne pyrotechnique de détonation apte à former un projectile permettant de désoperculer la réserve. La chaîne pyrotechnique utilisée contient un explosif primaire. Un tel allumeur présente des risques liés à sa manipulation, sa fabrication et son transport, dans la mesure où il renferme un explosif primaire très sensible à toutes formes d'agressions extérieures (chocs, température, friction, décharges électrostatiques). La présente invention vise à atténuer ces problèmes en proposant un 25 allumeur de conception simple, manipulable avec plus de sureté et faisant usage de matériaux largement disponibles. Ainsi, un premier aspect de l'invention est relatif à un allumeur électro-pyrotechnique perforant, à technologie "charge génératrice de noyau", qui comprend notamment un sous-ensemble d'allumage fixé à l'extrémité ouverte d'un 30 étui renfermant au moins une charge explosive, et des moyens de connexion qui permettent de relier ledit sous-ensemble d'allumage à une source de courant électrique en vue de l'allumage de ladite charge, l'étui présentant, opposé à ladite extrémité ouverte, un fond creusé dont la surface intérieure est au contact de la charge explosive. 35 Cet allumeur est remarquable en ce que ledit étui renferme deux charges explosives secondaires, distinctes et sans plomb, de masses volumiques apparentes différentes, la charge présentant la masse volumique apparente la plus élevée étant au contact dudit fond creusé. Le fait qu'il s'agisse de charges explosives secondaires est particulièrement avantageux, puisque cela rend la manipulation de l'allumeur plus sécurisante, les explosifs secondaires, au contraire des explosifs primaires, nécessitant une onde de choc pour détoner. L'absence de plomb et de tout autre métal lourd indésirable, permet de respecter les législations les plus récentes. On a donc affaire à une structure simple, utilisant des composants 10 pyrotechniques et mécaniques ordinaires et inhabituellement réunis. Selon d'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de l'invention : - lesdites charges explosives secondaires sont constituées d'un même matériau ; 15 - lesdites charges explosives sont des charges explosives nitrées ; - lesdites charges explosives sont choisies dans le groupe constitué du tétranitrate de pentaérythrite (pentrite), de la cyclo-tétraméthylène-tétranitramine (octogène) et de la cyclo-triméthylène-trinitramine (hexogène) ; - lesdites charges sont constituées de tétranitrate de pentaérythrite a 20 une granulométrie de l'ordre de 100 micromètres ; - la première charge présente une masse volumique apparente de l'ordre de 0.6 g/cm3, tandis que la seconde présente une masse volumique apparente supérieure à 1,6 g/cm3 ; - ledit étui est constitué d'une pièce métallique monobloc emboutie ; 25 - ledit étui est en acier doux, en fer ou en cuivre ; - les parois en regard dudit fond creusé forment entre elles un angle d'au moins 120°. L'invention se rapporte par ailleurs à un générateur pyrotechnique de gaz pour un dispositif de sécurité automobile, comportant une réserve de gaz sous 30 pression contenue dans une enveloppe étanche, cette enveloppe étant apte à être perforée à ses extrémités en vue de la libération dudit gaz, caractérisé par le fait qu'il comporte un allumeur conforme à l'une des caractéristiques précédentes. Dans un mode de réalisation préféré, il comporte au moins un chargement de propergol, dont la combustion est initiée par ledit allumeur 35 perforant. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre. Elle sera faite en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 est une vue en coupe longitudinale médiane d'un allumeur conforme à la présente invention. L'allumeur de la figure annexée est de structure généralement connue. Il comprend un sous-ensemble d'allumage 2 renfermant un support discoïde isolant non représenté auquel est fixé l'extrémité ouverte 33 d'un étui métallique cylindrique 3 d'axe longitudinal X-X'. Une paire de broches métalliques longitudinales 4 traverse le sous-ensemble 2 et le support isolant précité, et débouche à l'intérieur de l'étui 3, au sein d'un inflammateur électrique référencé 5. Les broches sont aptes à être connectées à une source de courant non représentée. L'étui 3 est avantageusement une pièce monobloc, ce qui signifie qu'il a un caractère monolithique. Il est de préférence réalisé en acier doux, en fer ou en cuivre. A l'extrémité de sa paroi cylindrique 30 opposée à l'ouverture 33 est formé un fond creusé 31, dont la concavité est tournée vers l'extérieur. Ce fond a ici 20 une forme conique. Dans un mode de réalisation non représenté, il pourrait avoir une forme hémisphérique. L'angle au sommet a de ce cône, c'est à dire l'angle formé par ses parois en regard, est d'au moins 120°. L'étui 3 renferme deux charges explosives secondaires 6 et 7, 25 distinctes et sans plomb, constituées ici d'un même matériau, mais de masses volumiques apparentes différentes, la charge 7 présentant la masse volumique apparente la plus élevée étant au contact dudit fond creusé 31. Par "charges distinctes", on entend qu'il s'agit de charge non mélangées. Il s'agit avantageusement de charges explosives nitrées. 30 Ces charges sont constituées d'un même matériau. Dans d'autres formes de réalisation, il pourrait s'agir de matériaux différents. Préférentiellement, ces charges explosives sont choisies dans le groupe constitué du tétranitrate de pentaérythrite, de la cyclo-tétraméthylènetétranitramine et de la cyclo-triméthylène-trinitramine. 35 Les noms courants de tels matériaux sont respectivement pentrite, octogène et hexogène. 10 15 On préférera utiliser la pentrite et plus spécialement celle qui correspond à une granulométrie voisine de 100 micromètres. Dans un mode de réalisation particulièrement performant, la première charge 6 présente une masse volumique apparente de l'ordre de 0.6 g/cm3, ce qui correspond à une matière simplement tassée, tandis que la seconde 7 présente une masse volumique apparente supérieure à 1,6 g/cm3, ce qui correspond à une matière comprimée. En fonctionnement, un courant de mise à feu est délivré par une source de courant et est transmis à l'inflammateur électrique 5 (par exemple du type 10 fil résistif chauffant) de l'allumeur 1, via les broches 4. Cet allumage entraîne alors la déflagration puis la détonation de la première charge 6. L'onde de détonation issue de la TDD (Transition Deflagration Détonation) de la première charge est transmise au moins en partie à la deuxième 15 charge plus dense 7 qui détone à son tour. La nouvelle onde de détonation plus puissante atteint le fond 31, le déforme, générant un projectile à très grande vitesse (> 2000 m/s) apte à perforer. L'angle a précité, quand il a une valeur supérieure à 120°, permet de générer un tel noyau, dont la vitesse de déplacement peut atteindre 2500 m/s. Ceci 20 est à distinguer de la formation d'une "charge creuse", dont la forme du dard est différente et dont la vitesse peut être estimée à 8000 m/s. Quand l'étui 3 est en acier, cela présente l'avantage de permettre son assemblage par exemple par soudure de type électrique. De plus, le caractère monolithique de cet étui permet d'éviter des 25 problèmes d'assemblage et d'étanchéité. De plus, cela participe à la diminution du coût de l'ensemble. Un test d'un allumeur tel que celui de la figure annexée a été réalisé en le positionnant face à une feuille en acier inoxydable de 0,25 mm d'épaisseur, en arrière de laquelle on a placé un disque d'aluminium servant de réceptacle. 30 Le résultat est que ladite feuille a été perforée, ainsi que le disque en aluminium d'épaisseur l0mm. Un tel allumeur peut être utilisé dans tout générateur de gaz "hybride", c'est à dire comportant une réserve de gaz sous pression contenue dans une enveloppe étanche, cette enveloppe étant apte à être perforée en vue de la 35 libération dudit gaz. Ainsi, si on se réfère au document EP-A-1 022 536 (LIVBAG SNC), il peut aussi s'agir d'un générateur dont l'allumeur est lui-même entouré d'un chargement pyrotechnique de type propergol (figure 1), d'un générateur dépourvu de chargement pyrotechnique additionnel (figure 3), ou encore d'un générateur dans lequel le chargement pyrotechnique est positionné dans la réserve de gaz sous pression. REVENDICATIONS 1. Allumeur électro-pyrotechnique perforant (1), à technologie "charge génératrice de noyau", qui comprend notamment un sous-ensemble d'allumage (2) fixé à l'extrémité ouverte (33) d'un étui fragmentable (3) renfermant au moins une charge explosive (6, 7), et des moyens de connexion (5) qui permettent de relier ledit sous-ensemble d'allumage (2) à une source de courant électrique en vue de l'allumage de ladite charge (6, 7), l'étui (3) présentant, opposé à ladite extrémité ouverte, un fond creusé (31) dont la surface intérieure est au contact de la charge explosive (6, 7), caractérisé par le fait que ledit étui (3) renferme deux charges explosives secondaires (6, 7), distinctes et sans plomb, de masses volumiques apparentes différentes, la charge (7) présentant la masse volumique apparente la plus élevée étant au contact dudit fond creusé (31). 2. Allumeur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdites charges explosives secondaires (6, 7) sont constituées d'un même matériau. 3. Allumeur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que lesdites charges explosives (6, 7) sont des charges explosives nitrées. 4. Allumeur selon la revendication 3, caractérisé par le fait que lesdites charges explosives (6, 7) sont choisies dans le groupe constitué du tétranitrate de pentaérythrite (pentrite), de la cyclo-tétraméthylène-tétranitramine (octogène) et de la cyclo-triméthylène-trinitramine (hexogène). 5. Allumeur selon la revendication 4, dans lequel lesdites charges sont constituées de tétranitrate de pentaérythrite, caractérisé par le fait que ledit tétranitrate de pentaérythrite a une granulométrie de l'ordre de 100 micromètres. 6. Allumeur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la première charge (6) présente une masse volumique apparente de l'ordre de 0.6 g/cm3, tandis que la seconde (7) présente une masse volumique apparente supérieure à 1,6 g/cm3. 7. Allumeur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit étui (3) est constitué d'une pièce métallique monobloc emboutie. 8. Allumeur selon la revendication 7, caractérisé par le fait que ledit étui (3) est en acier doux, en fer ou en cuivre. 9. Allumeur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les parois (32) en regard dudit fond creusé forment entre elles un angle d'au moins 120°. 10. Générateur pyrotechnique de gaz pour un dispositif de sécurité automobile, comportant une réserve de gaz sous pression contenue dans une enveloppe étanche, cette enveloppe étant apte à être perforée à ses extrémités en vue de la libération dudit gaz, caractérisé par le fait qu'il comporte un allumeur (1) conforme à l'une des revendications précédentes. 11. Générateur selon la revendication précédente, caractérisé par le fait qu'il comporte au moins un chargement de propergol, dont la combustion est initiée par ledit allumeur (1).