Brevet FR3135320A1 — publié le 20231110

Allumeur électro-pyrotechnique (1) comprenant : - un dispositif électrique de génération de chaleur (19), agencé pour recevoir un signal électrique et pour produire de la chaleur en réponse au signal électrique, - une substance pyrotechnique primaire (20), agencée pour initier une réaction pyrotechnique sous l’effet de la chaleur produite par le dispositif électrique de génération de chaleur (19), - un étui (11), définissant un volume fermé contenant la substance pyrotechnique primaire (20), caractérisé en ce que l’allumeur (1) comprend au moins un insert thermique (30), formé en fil métallique et logé dans le volume fermé. Figure pour l'abrégé : Fig. 1 Allumeur à performance réduite et pastilles thermiques Domaine technique de l'invention La présente invention concerne de manière générale les allumeurs électro-pyrotechniques, en particulier pour les systèmes de sécurité automobile. État de la technique Il est connu dans l’art antérieur des allumeurs électro-pyrotechniques. Actuellement, une des compositions primaires principalement utilisée dans les inflammateurs d'allumeurs électriques est un mélange initialement liquide de Zirconium et Perchlorate de Potassium (ZPP en acronyme). L’affinité entre le réducteur et l’oxydant que sont respectivement le zirconium et le perchlorate de potassium est telle que la réaction de décomposition est violente, très énergétique et accompagnée d’effets brisants. Ces effets brisants peuvent rendre les inflammateurs à composition primaire initialement liquide difficilement utilisables dans des mécanismes pyrotechniques de type interrupteurs de sécurité pyrotechniques ou des actionneurs adaptatifs de performance dont la structure est en plastique pour en réduire la masse, le coût et l’encombrement. Un but de la présente invention est de répondre aux inconvénients de l’art antérieur mentionnés ci-dessus et en particulier, tout d'abord, de proposer un allumeur électro-pyrotechnique moins violent de sorte à garantir l’intégrité du dispositif le recevant tout en garantissant les propriétés électriques, physicochimiques et d’initiation définies dans les spécifications d’allumeurs pour coussin gonflable (airbag en anglais) et mécanisme pyrotechnique. Pour cela, un premier aspect de l'invention concerne un allumeur électro-pyrotechnique comprenant : - un dispositif électrique de génération de chaleur, agencé pour recevoir un signal électrique et pour produire de la chaleur en réponse au signal électrique, - une substance pyrotechnique primaire, agencée pour initier une réaction pyrotechnique sous l’effet de la chaleur produite par le dispositif électrique de génération de chaleur, - un étui, définissant un volume fermé contenant la substance pyrotechnique primaire, caractérisé en ce que l’allumeur comprend au moins un insert thermique, formé en fil métallique et logé dans le volume fermé. Ceci permet de proposer un allumeur électro-pyrotechnique capable d’absorber la violence de la décomposition chimique de la substance pyrotechnique primaire de sorte à garantir l’intégrité du dispositif le recevant tout en garantissant les propriétés électriques, physicochimiques et d’initiations définies dans les spécifications d’allumeurs pour coussin gonflable et mécanisme pyrotechnique et en sollicitant moins l’étui. Il s’agit ainsi d’insérer par exemple dans un volume mort de l’allumeur, un insert thermique (ou pastille thermique) dont le but sera d’absorber une partie de l’énergie et de contenir l’effet brisant d’un allumeur en particulier lorsqu’il comprend un mélange initialement liquide de Zirconium et Perchlorate de Potassium. Avantageusement, la substance pyrotechnique primaire peut être agencée au contact ou contre le dispositif électrique de génération de chaleur. Avantageusement, l’insert thermique (ou pastille thermique) peut être constituée d’un fil métallique par exemple en acier et/ou en cuivre, et/ou en tungstène. Avantageusement, l’insert thermique peut présenter une masse comprise dans une plage de valeurs allant de 80 mg à 900 mg, par exemple dans une plage de valeurs allant de 100 mg à 400 mg, de préférence dans une plage allant de 200 mg à 300 mg. Avantageusement, l’insert thermique peut présenter une masse comprise dans une plage allant de 100 mg à 200 mg, par exemple dans une plage allant de 200 mg à 300 mg, par exemple dans une plage allant de 300 mg à 400 mg, par exemple dans une plage allant de 400 mg à 500 mg, par exemple dans une plage allant de 500 mg à 600 mg, par exemple dans une plage allant de 600 mg à 700 mg, par exemple dans une plage allant de 700 mg à 800 mg, par exemple dans une plage allant de 800 mg à 900 mg. Avantageusement, l’insert thermique peut être formé avec un fil métallique présentant un diamètre compris entre 0.04 mm et 1.2 mm. Ceci permet d’optimiser le niveau de flegmatisation en faisant varier le diamètre du fil et/ou la masse, et/ou la densité de la pastille dont la forme une fois comprimée peut-être cylindrique ou en forme de T afin d’épouser une partie ou l’intégralité du volume mort intérieur d’un inflammateur. Avantageusement, l’insert thermique peut être agencé entre la substance pyrotechnique primaire et une zone de faiblesse ménagée sur une paroi de l’étui. Avantageusement, l’insert thermique peut être agencé entre la substance pyrotechnique primaire et une paroi d’ouverture de l’étui, la paroi d’ouverture pouvant être agencée pour se rompre lors d’une élévation de pression dans le volume fermé. Avantageusement, l’allumeur électro-pyrotechnique peut comprendre une entretoise de chargement recevant la substance pyrotechnique primaire, dans lequel l’insert thermique peut être au moins partiellement agencé dans l’entretoise de chargement. Avantageusement, l’insert thermique peut présenter une forme de pastille. Avantageusement, l’insert thermique peut présenter une forme cylindrique. Avantageusement, l’insert thermique peut être logé dans un volume compris dans une plage de valeurs allant de 10 mm3 à 200 mm3, par exemple dans un volume allant de 20 mm3 à 150 mm3, et de préférence dans un volume allant de 35 mm3 à 120 mm3. Avantageusement, l’insert thermique : - peut présenter une masse comprise dans une plage de valeurs allant de 100 mg à 500 mg, - peut être logé dans un volume compris dans une plage de valeurs allant de 30 mm3 à 90 mm3 Avantageusement, l’insert thermique peut être formé uniquement par un fil métallique. Avantageusement, l’insert thermique peut être formé par un fil métallique compacté, tricoté ou non tricoté. Avantageusement, la substance pyrotechnique primaire peut comprendre du zirconium et/ou du perchlorate de potassium. Avantageusement, la substance pyrotechnique primaire peut présenter une masse comprise dans une plage de valeurs allant de 15 mg à 70 mg, par exemple de 40 mg à 60 mg, de préférence de 45 mg à 55 mg. Avantageusement, l’insert thermique peut être agencé directement contre et/ou en contact et/ou en regard de la substance pyrotechnique primaire ou d’une substance pyrotechnique secondaire. Avantageusement, l’allumeur électro-pyrotechnique peut comprendre une masse pyrotechnique secondaire, comprenant par exemple du perchlorate de potassium et/ou du titane et/ou de l’hydrure de titane. Avantageusement, la masse pyrotechnique secondaire est agencée entre la substance pyrotechnique primaire et l’insert thermique. Avantageusement, l’insert thermique peut être agencé directement contre et/ou en contact et/ou en regard de la masse pyrotechnique secondaire. Avantageusement, la substance pyrotechnique primaire peut former un corps solide, par exemple une couche, directement posé sur le dispositif électrique de génération de chaleur. Avantageusement, le dispositif électrique de génération de chaleur peut comprendre un élément résistif pour provoquer un échauffement par effet joule. Ceci permet de procéder à l’initiation de la pyrotechnie. Avantageusement, le dispositif électrique de génération de chaleur peut comprendre un circuit imprimé. Avantageusement, l’étui peut être un étui métallique. Avantageusement, l’allumeur électro-pyrotechnique peut comprendre une traversée de verre et/ou un capuchon plastique et/ou un surmoulage plastique. Avantageusement, l’étui peut être fixé, de préférence par soudure, sur un œillet métallique. L’invention concerne, dans une deuxième aspect, un interrupteur pyrotechnique, comprenant : - un boîtier, - deux bornes de connexion électrique, - un piston, mobile entre une position de repos et une position activée, et agencé pour établir ou couper un contact électrique entre les deux bornes de connexion lors du passage de la position de repos à la position activée, - un allumeur électro-pyrotechnique selon le premier aspect. Ceci permet de proposer un dispositif coupe-circuit avec les avantages mentionnés ci-avant, en référence au premier aspect. Avantageusement, au moins une partie du boîtier et/ou du piston peut comprendre une matière plastique. Avantageusement, la matière plastique peut comprendre : - un polymère, par exemple du polyamide, et - de préférence, un matériau de renfort, par exemple des fibres, comme des fibres de verre, et dans lequel le boîtier est exempt de renfort métallique. Description des figures D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention 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 : représente un allumeur électro-pyrotechnique selon un premier mode de réalisation, représente un allumeur électro-pyrotechnique selon un deuxième mode de réalisation, représente un allumeur électro-pyrotechnique selon un troisième mode de réalisation. Description détaillée de mode(s) de réalisation La représente un allumeur électro-pyrotechnique 1 selon un premier mode de réalisation. L’allumeur électro-pyrotechnique 1, également appelé simplement allumeur 1, comprend un dispositif électrique de génération de chaleur 19, qui est agencé pour recevoir un signal électrique et pour produire de la chaleur en réponse au signal électrique. Le dispositif électrique de génération de chaleur 19 peut comprendre de préférence un élément résistif pour provoquer un échauffement par effet joule ou le dispositif électrique de génération de chaleur 19 peut comprendre un circuit imprimé. Le dispositif électrique de génération de chaleur 19 peut être un pont résistif, par exemple comme celui divulgué par le document FR2809806A1 (l'élément résistif chauffant y étant constitué par un pont en couche mince et qui fonctionne avec une très basse énergie). Le dispositif électrique de génération de chaleur 19 est relié à une première broche 2 et à une deuxième broche 3 de l’allumeur 1, servant à conduire un courant électrique depuis une source de courant électrique (non représentée). L’allumeur 1 comprend en outre une substance pyrotechnique primaire 20, agencée pour initier une réaction pyrotechnique sous l’effet de la chaleur produite par le dispositif électrique de génération de chaleur 19. La substance pyrotechnique primaire 20 (ou masse pyrotechnique primaire) peut comprendre de préférence du zirconium et/ou du perchlorate de potassium. La substance pyrotechnique primaire 20 forme un corps solide, par exemple une couche, directement posé sur le dispositif électrique de génération de chaleur 19. Le corps solide peut être obtenu par exemple par assèchement d’un mélange déposé sous forme liquide (base aqueuse par exemple) directement sur le dispositif électrique de génération de chaleur 19. Cela permet une intimité plus grande entre la substance pyrotechnique primaire 20 et le dispositif électrique de génération de chaleur 19 tout en permettant une manipulation sécurisée de la substance pyrotechnique primaire 20. En alternative la substance pyrotechnique primaire 20 peut aussi être chargée sous forme de poudre, moins agressive lors de sa combustion mais plus dangereuse à manipuler. Dans un mode de réalisation, la substance pyrotechnique primaire 20 présente une masse comprise dans une plage de valeurs allant de 15 mg à 70 mg, par exemple de 40 mg à 60 mg, de préférence de 45 mg à 55 mg. L’allumeur 1 comprend en outre un étui 11, définissant un volume fermé contenant la substance pyrotechnique primaire 20 et une masse pyrotechnique secondaire le cas échéant. L’étui 11 est de préférence réalisé en métal. L’allumeur 1 comprend en outre au moins un insert thermique 30, formé en fil métallique et logé dans le volume fermé. Le fil métallique peut être par exemple un fil en acier, et/ou en cuivre, et/ou en tungstène. Le fil métallique peut être compacté et ou tricoté. L’insert thermique 30 est formé avec un fil métallique présentant un diamètre compris entre 0.04 mm et 1.2 mm. En outre, il est possible de prévoir l’insert thermique 30 formé uniquement par le fil métallique. L’insert thermique 30 présente de préférence une forme de pastille ou cylindrique. L’allumeur 1 peut comprendre une traversée de verre 22 et/ou un surmoulage plastique 18 et/ou un capuchon plastique 10. Dans ce cas, l’étui 11 peut être fixé, de préférence, par soudure, sur un œillet métallique 23 isolé de la broche 3 par une traversée de verre 22 L’allumeur 1 peut comprendre en outre une masse pyrotechnique secondaire (ou substance pyrotechnique secondaire) disposée dans l’espace entre la substance pyrotechnique primaire 20 et l’insert thermique 30. La masse pyrotechnique secondaire peut comprendre par exemple du perchlorate de potassium et/ou du titane et/ou de l’hydrure de titane. L’allumeur 1 peut comprendre une entretoise de chargement 12 (également appelée bague de chargement) recevant la substance pyrotechnique primaire 20 (et tout ou partie de la masse pyrotechnique secondaire le cas échéant). Dans un mode de réalisation, l’insert thermique 30 présente une masse comprise dans une plage de valeurs allant de 80 mg à 900 mg, par exemple dans une plage de valeurs allant de 100 mg à 400 mg, de préférence dans une plage allant de 200 mg à 300 mg. Dans un mode de réalisation, l’insert thermique 30 est logé dans un volume compris dans une plage de valeurs allant de 10 mm3 à 200 mm3, par exemple dans un volume allant de 20 mm3 à 150 mm3, et de préférence dans un volume allant de 35 mm3 à 120 mm3. Dans un mode de réalisation, l’insert thermique 30 peut être agencé entre la substance pyrotechnique primaire et une zone de faiblesse (11f) ménagée sur une paroi de l’étui 11. La représente l’allumeur électro-pyrotechnique 1 selon un deuxième mode de réalisation. Les numéros de références sont repris autant que possible entre les différentes figures et les différents modes de réalisation. L’insert thermique, référencé 30 en , est agencé dans l’entretoise de chargement 12. La représente l’allumeur électro-pyrotechnique 1 selon un troisième mode de réalisation. Les numéros de références sont repris autant que possible entre les différentes figures et les différents modes de réalisation. L’insert thermique 30 de la , est représenté en forme de T. La forme en T, permet l’augmenter sa masse dans un même volume d’étui 11 et donc d’allumeur 1. Les différents modes de réalisation permettent d’améliorer les allumeurs électro-pyrotechniques de l’art antérieur, en particulier en limitant l’effet brisant de la réaction de décomposition. En particulier, la substance pyrotechnique primaire, de préférence en Zirconium et/ou Perchlorate de Potassium, peut être versée (ou chargée) en phase aqueuse (ou humide, c’est-à-dire diluée dans l’eau). Le mélange est généralement d’autant plus déflagrant si le chargement à lieu en phase humide, en comparaison d’un chargement sec. En outre, dans le cas du chargement humide, le pont résistif est plus intimement lié avec la substance pyrotechnique primaire. D’un autre côté, le chargement à sec (c’est-à-dire en poudre sèche) est plus dangereux à préparer mais la réaction est moins déflagrante. Dès lors, l’allumeur électro-pyrotechnique est ainsi particulièrement avantageux dans le cas d’un chargement humide, même s’il n'est pas incompatible avec un chargement sec. Un allumeur électro-pyrotechnique selon la présente invention, et sa fabrication, sont susceptibles d'application industrielle. 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 sortir du cadre de l'invention. En particulier, on peut noter qu’il est possible de faire varier la forme de l’insert thermique 30 afin de l’adapter à la taille de l’allumeur électro-pyrotechnique 1. Référence dans les dessins 2 première broche 3 deuxième broche 10 capuchon plastique 11 étui métallique 12 entretoise de chargement ou bague de chargement 18 surmoulage plastique 19 pont résistif ou circuit imprimé 20 substance pyrotechnique primaire 22 traversée de verre 23 œillet métallique ou rondelle métallique 30 insert thermique Allumeur électro-pyrotechnique (1) comprenant : - un dispositif électrique de génération de chaleur (19), agencé pour recevoir un signal électrique et pour produire de la chaleur en réponse au signal électrique, - une substance pyrotechnique primaire (20), agencée pour initier une réaction pyrotechnique sous l’effet de la chaleur produite par le dispositif électrique de génération de chaleur (19), - un étui (11), définissant un volume fermé contenant la substance pyrotechnique primaire (20), caractérisé en ce que l’allumeur (1) comprend au moins un insert thermique (30), formé en fil métallique et logé dans le volume fermé. Allumeur électro-pyrotechnique (1) selon la revendication 1, dans lequel l’insert thermique (30) est formé avec un fil métallique présentant un diamètre compris entre 0.04 mm et 1.2 mm. Allumeur électro-pyrotechnique (1) selon l’une des revendications 1 à 2, dans lequel l’insert thermique (30) est agencé entre la substance pyrotechnique primaire (20) et une zone de faiblesse (11f) ménagée sur une paroi de l’étui (11). Allumeur électro-pyrotechnique (1) selon l’une des revendications 1 à 3, comprenant une entretoise de chargement (12) recevant la substance pyrotechnique primaire (20), dans lequel l’insert thermique (30) est agencé dans l’entretoise de chargement (12). Allumeur électro-pyrotechnique (1) selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel l’insert thermique (30) présente une forme de pastille ou une forme cylindrique. Allumeur électro-pyrotechnique (1) selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel l’insert thermique (30) est formé uniquement par un fil métallique. Allumeur électro-pyrotechnique (1) selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel la substance pyrotechnique primaire (20) comprend du zirconium et/ou du perchlorate de potassium. Interrupteur pyrotechnique, comprenant : - un boîtier, - deux bornes de connexion électrique, - un piston, mobile entre une position de repos et une position activée, et agencé pour établir ou couper un contact électrique entre les deux bornes de connexion lors du passage de la position de repos à la position activée, - un allumeur électro-pyrotechnique (1) selon l’une des revendications 1 à 7. Interrupteur pyrotechnique selon la revendication 8, dans lequel au moins une partie du boîtier et/ou du piston comprend une matière plastique. Interrupteur pyrotechnique selon la revendication 9, dans lequel la matière plastique comprend : - un polymère, par exemple du polyamide, et - de préférence un matériau de renfort, par exemple des fibres, comme des fibres de verre, et dans lequel le boitier est exempt de renfort métallique.