Brevet FR3023234A1 — publié le 20160108

- 1 - COMMUTATEUR PYROTECHNIQUE La présente invention concerne de manière générale un commutateur pyrotechnique comprenant un circuit interne électrique avec deux bornes de connexion, agencées pour être connectées à un réseau électrique de puissance d'un véhicule automobile par exemple. Un tel commutateur 5 pyrotechnique peut être un rupteur agencé pour couper le réseau de puissance en cas d'accident par exemple, si le véhicule comprend des moyens de stockage d'une grande quantité d'énergie électrique alimentant le circuit de puissance. Le commutateur peut également être un contacteur électrique agencé pour fermer un circuit électrique de secours par exemple. 10 En d'autres termes, le contacteur pyrotechnique en question est agencé pour changer un état de connexion entre les deux bornes de connexion en ouvrant ou fermant le circuit électrique interne. Il est connu dans l'art antérieur des commutateurs pyrotechniques, tel que celui décrit dans le document US5818122 aux figures 8 et 10 15 notamment, qui comprend un couteau mobile qui peut couper un conducteur électrique. En contrepartie, ce système présente notamment l'inconvénient de ne couper le conducteur électrique qu'en fin de course, au moment où les gaz sont le plus détendus car le volume de la chambre de combustion est alors maximum. Les efforts de coupe sont alors diminués, ce qui peut affecter 20 la robustesse de fonctionnement. De plus, si on veut une information de vérification de la rupture, une détection du couteau en position finale ne garantit pas que la rupture du conducteur est effectuée, en raison des tolérances de fabrication et de la précision de détection. Pour obtenir une information relative à la rupture du contact, une mesure par détection de la 25 position du couteau n'est donc pas suffisante. Enfin, on peut mentionner que le couteau, avant fonctionnement, doit être maintenu en place pour éviter des bruits de cliquetis et/ou pour garantir une course constante. Un but de la présente invention est de répondre aux inconvénients du document de l'art antérieur mentionné ci-dessus et en particulier, tout d'abord, de proposer un commutateur pyrotechnique fiable quant au changement de l'état de connexion. Pour cela un premier aspect de l'invention concerne un commutateur pyrotechnique comprenant : - au moins deux bornes de connexion agencées pour être connectées à un circuit électrique général - au moins un circuit électrique interne reliant électriquement lesdites au 10 moins deux bornes de connexion, - un corps mobile en rotation entre une position initiale et une position finale et agencé pour couper ledit au moins un circuit électrique interne lors d'un mouvement de la position initiale à la position finale, - un actionneur pyrotechnique agencé pour faire passer le corps mobile de la 15 position initiale à la position finale lors de son actionnement, - un boîtier supportant le corps mobile et ledit au moins un circuit électrique interne, caractérisé en ce que ledit au moins un circuit électrique interne comprend - au moins une première portion de conducteur électrique embarquée sur le 20 corps mobile, - et au moins une deuxième portion de conducteur électrique solidaire du boîtier et adjacente à ladite au moins une première portion de conducteur électrique embarquée sur le corps mobile lorsque ce dernier est dans la position initiale, de sorte à couper ledit au moins un circuit électrique interne 25 lors du mouvement du corps mobile. Le commutateur pyrotechnique selon la présente mise en oeuvre comprend une portion de conducteur électrique du circuit électrique interne embarquée sur le corps mobile, ce qui garantit que tout mouvement du corps mobile provoquera bien un changement d'état de connexion entre les deux 30 bornes de connexion du circuit électrique interne par coupure physique d'un conducteur électrique dudit au moins un circuit électrique interne. La robustesse de fonctionnement est améliorée en attachant au moins une portion de conducteur électrique au corps mobile : on lie ainsi le mouvement du corps mobile à celui de la portion de conducteur électrique embarquée. Le commutateur pyrotechnique selon cette mise en oeuvre est un rupteur et le circuit électrique interne est ouvert dès que le corps mobile commence son mouvement car cela provoque un cisaillement entre la portion de conducteur électrique embarquée sur le corps mobile et la portion de conducteur électrique adjacente, qui est solidaire du boîtier (encastrée dans ce dernier par exemple). On peut noter que par rapport à un rupteur qui coupe le circuit électrique en fin de course du corps mobile, on coupe ici le circuit électrique interne en début de course, et comme une portion de conducteur électrique est embarquée sur le corps mobile, celle-ci s'éloigne de la portion de conducteur électrique encastrée dans le boîtier et cela permet l'allonger la longueur de l'arc électrique (et donc sa tension), arc électrique qui sera nécessairement créé lors du cisaillement de la portion de conducteur. Avantageusement, la course entre la position initiale et la position finale est déterminée en fonction d'une tension électrique maximale et/ou d'une intensité électrique maximale du circuit électrique général. Cette mise en oeuvre permet de définir une longueur maximale d'arc électrique dont la tension excèdera alors la tension électrique maximale du circuit électrique général, afin d'éteindre un tel arc. Avantageusement, ladite au moins une première portion de conducteur électrique embarquée sur le corps mobile est encastrée dans le corps mobile. Une liaison du type encastrement garanti que la portion de conducteur électrique est liée au corps mobile. On peut envisager de rendre la portion de conducteur électrique traversante du corps mobile par exemple. Avantageusement, le corps mobile est pris en sandwich entre deux portions de guidage du boîtier, et ledit au moins un circuit électrique interne 30 comprend deux portions de conducteur électrique chacune encastrée dans -4 une portion de guidage du boîtier et adjacentes à ladite au moins une première portion de conducteur électrique embarquée sur le corps mobile, lorsque ce dernier est dans la position initiale. Cette mise en oeuvre permet de former un rupteur avec deux points de cisaillement ou de coupure, ce qui augmente la tension de coupure puisque deux arcs sont ainsi créés. Avantageusement ledit au moins un circuit électrique interne comprend au moins une troisième portion de conducteur électrique encastrée dans le boîtier et adjacente à ladite au moins une première portion de conducteur électrique embarquée sur le corps mobile, lorsque ce dernier est dans la position finale. Le commutateur pyrotechnique selon cette mise en oeuvre est un contacteur robuste, car la portion de conducteur électrique solidaire du boîtier y est encastrée, ce qui permet d'appliquer de grands efforts de connexion avec le corps mobile. Par exemple, l'encastrement peut être réalisé par surmoulage du boitier ou du corps mobile sur la portion de conducteur électrique. Avantageusement le commutateur pyrotechnique comprend une pluralité de circuits électriques internes, le corps mobile embarquant au moins une première portion de conducteur électrique de chacun de la pluralité de circuits électriques interne, pour en changer un état de connexion lors de son mouvement. On peut envisager de n'avoir qu'une fonction de rupteur ou ajouter à ce rupteur une fonction de contacteur pour les autres circuits électriques internes, et on peut alors envisager de couper certains circuits électriques internes lors du mouvement du corps mobile, et d'en contacter d'autres lors du même mouvement. Avantageusement le commutateur pyrotechnique comprend : - au moins un premier circuit électrique interne dont ladite au moins une première portion embarquée sur le corps mobile est coupée du reste du premier circuit électrique interne lors du mouvement du corps mobile, et - au moins un deuxième circuit électrique interne dont ladite au moins une première portion embarquée sur le corps mobile est contactée au reste du deuxième circuit électrique interne lors du mouvement du corps mobile. Un deuxième aspect de l'invention est un dispositif de distribution de courant comprenant au moins un commutateur pyrotechnique selon le 5 premier aspect. Un troisième aspect de l'invention est un véhicule automobile comprenant au moins un dispositif de distribution de courant selon le deuxième aspect. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention 10 apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 représente une vue de dessus d'un commutateur selon l'invention ; 15 - la figure 2 représente une vue en 3 dimensions du commutateur de la figure 1. Dans le présent document, les termes "état de connexion entre deux bornes d'un circuit électrique interne" signifient un état connecté ou un état déconnecté. En d'autres termes, cela signifie que le circuit électrique interne 20 est fermé ou ouvert entre les deux bornes de connexion. De ce fait le commutateur pyrotechnique peut être un rupteur pour couper le contact entre les deux bornes de connexion et éventuellement un contacteur pour établir un contact entre deux autres bornes de connexion. Par ailleurs le terme "encastrement entre une portion de conducteur 25 électrique et le corps mobile ou le boîtier" fait référence à la nature de la liaison entre deux composants. Une liaison encastrement est une liaison qui bloque tous les degrés de liberté entre ces deux composants. Cela peut être obtenu par différentes mises en oeuvre : la portion de conducteur électrique peut traverser le corps mobile et/ou le boîtier, elle peut être collée, soudée, -6 surmoulée, vissée pour être complétement solidaire du corps mobile ou du boîtier. La figure 1 représente une vue de dessus d'un commutateur pyrotechnique selon la présente invention. La figure 2 représente le commutateur pyrotechnique de la figure 1, en 3 dimensions. On y voit un corps mobile 10 agencé mobile entre deux portions de guidage 21 et 22 fixes et chacune reliée à un boîtier non représenté par des pattes 24 et 23 fixes. Le corps mobile 10 est mobile en rotation autour d'un axe de rotation 12 visible sur la figure 1. Le corps mobile 10 comprend un bras 11 qui permet d'accrocher par exemple un piston poussé par un actionneur pyrotechnique, afin de mettre en mouvement le corps mobile 10. On peut envisager toutes sortes de liaisons entre le corps mobile 10 et l'actionneur pyrotechnique, comme un câble, des billes, ou mettre directement les gaz de combustion en contact avec le bras 11 ou une cavité définie dans le corps mobile 10 pour actionner le corps mobile 10. On peut prévoir en tant qu'actionneur pyrotechnique un allumeur électro-pyrotechnique bien connu en sécurité automobile pour allumer un coussin de sécurité ou airbag. On peut également envisager un petit générateur de gaz de faible puissance, autrement appelé micro générateur de gaz, et qui comprend un allumeur électro-pyrotechnique et une petite quantité de propergol. Il suffit alors d'une impulsion électrique de courte durée pour mettre à feu l'actionneur pyrotechnique et provoquer le mouvement du corps mobile 10. Le commutateur pyrotechnique comprend quatre circuits électriques internes présentant chacun deux bornes de connexion. Un premier circuit électrique interne présente les bornes de connexion 31a et 31b, un deuxième circuit électrique interne les bornes de connexion 32a et 32b, un troisième circuit électrique interne les bornes de connexion 33a et 33b, et un quatrième circuit électrique interne dont seulement une borne de connexion 34a est visible. Comme le montre la figure 2 pour le deuxième circuit électrique interne, chaque circuit électrique interne comprend une portion de conducteur électrique (32c pour le deuxième circuit électrique interne) embarquée sur le corps mobile 10 (elle le traverse purement et simplement), et deux portions de conducteur électrique (32d pour le deuxième circuit électrique interne) encastrées dans chaque portion de guidage du boîtier. Ainsi, lors du mouvement du corps mobile 10 provoqué par un effort créé par l'actionneur pyrotechnique lors de son actionnement et comme représenté sur la figure 1 au niveau du bras 11 par une flèche, le corps mobile 10 va passer d'une position initiale vers une position finale et emmener avec lui les portions de conducteur électrique embarquées représentées en traits pointillés en position finale. Lors de ce mouvement, comme les portions de conducteur électrique encastrées dans les portions de guidage du boîtier sont statiques, un cisaillement va se produire de part et d'autre des portions de conducteur électrique embarquées, et les circuits électriques internes vont être coupés. On peut prévoir un affaiblissement local du conducteur électrique du circuit électrique interne pour favoriser la rupture mécanique dans les zones entre le corps mobile 10 et le portions de guidage 21 et 22 du boîtier. Dans le cas présent, la rotation du corps mobile 10 est d'environ un huitième de tour, soit 45°, mais on peut envisager une course plus ou moins importante, en fonction des courants électriques qui passent dans les circuits électriques internes. Si la puissance mise en oeuvre dans le circuit général est faible, on peut avoir une course de quelques degrés d'angle, et si au contraire le risque d'arc électrique est élevé avec une puissance mise en oeuvre dans le circuit général élevée, alors on peut augmenter la course, de sorte à avoir une grande distance entre les parties sous tension et la portion de conducteur électrique embarquée, une fois cette dernière en position finale avec le corps mobile 10, pour augmenter la tension de l'arc électrique créé entre les parties sous tension. On peut noter qu'il est possible non pas de couper, mais de fermer un circuit électrique interne. Pour cela, il suffit de prévoir pour le circuit électrique interne en question une portion de conducteur électrique adjacente à la portion de conducteur électrique embarquée, lorsque cette dernière est en position finale. On peut prévoir d'accoupler en fin de course ces deux portions de conducteur électrique par un encastrement en force, faire pénétrer une portion dans l'autre, ou créer un contact surfacique sous pression. Un tel commutateur pyrotechnique est compact et permet d'agir sur 10 plusieurs circuits électriques internes en même temps ou de manière séquencée. On comprendra que diverses modifications et/ou améliorations évidentes pour l'homme du métier peuvent être apportées aux différents modes de réalisation de l'invention décrits dans la présente description sans 15 sortir du cadre de l'invention défini par les revendications annexées. REVENDICATIONS1. Commutateur pyrotechnique comprenant : - au moins deux bornes de connexion (31a, 31b, 32a, 32b, 33a, 33b, 34a) agencées pour être connectées à un circuit électrique général - au moins un circuit électrique interne reliant électriquement lesdites au moins deux bornes de connexion (31a, 31b, 32a, 32b, 33a, 33b, 34a), - un corps mobile (10) en rotation entre une position initiale et une position finale et agencé pour couper ledit au moins un circuit électrique interne lors d'un mouvement de la position initiale à la position finale, - un actionneur pyrotechnique agencé pour faire passer le corps mobile (10) de la position initiale à la position finale lors de son actionnement, - un boîtier supportant le corps mobile (10) et ledit au moins un circuit électrique interne, caractérisé en ce que ledit au moins un circuit électrique interne comprend - au moins une première portion de conducteur électrique embarquée (32c) sur le corps mobile (10), - et au moins une deuxième portion de conducteur électrique (32d) solidaire du boîtier et adjacente à ladite au moins une première portion de conducteur électrique embarquée (32c) sur le corps mobile (10) lorsque ce dernier est dans la position initiale, de sorte à couper ledit au moins un circuit électrique interne lors du mouvement du corps mobile (10). 2. Commutateur pyrotechnique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite au moins une première portion de conducteur électrique embarquée (32c) sur le corps mobile (10) est encastrée dans le 25 corps mobile (10). 3. Commutateur pyrotechnique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps mobile (10) est pris en sandwich entre deux portions de guidage (21, 22) du boîtier, et en ce que ledit au moins un circuit électrique interne comprend deux portions de conducteur-10- électrique (32d) chacune encastrée dans une portion de guidage (21, 22) du boîtier et adjacentes à ladite au moins une portion de conducteur électrique embarquée (32c) sur le corps mobile (10), lorsque ce dernier est dans la position initiale. 4. Commutateur pyrotechnique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de circuits électriques internes, le corps mobile (10) embarquant au moins une première portion de conducteur électrique de chacun de la pluralité de circuits électriques interne, pour en changer un état de connexion lors de son mouvement. 5. Commutateur pyrotechnique selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend : - au moins un premier circuit électrique interne dont ladite au moins une première portion embarquée sur le corps mobile (10) est coupée du reste du 15 premier circuit électrique interne lors du mouvement du corps mobile (10), et - au moins un deuxième circuit électrique interne dont ladite au moins une première portion embarquée sur le corps mobile (10) est contactée au reste du deuxième circuit électrique interne lors du mouvement du corps mobile (10). 20 6. Dispositif de distribution de courant comprenant au moins un commutateur pyrotechnique selon l'une des revendications précédentes. 7. Véhicule automobile comprenant au moins un dispositif de distribution de courant selon la revendication précédente. 25