EP0600791B1 - Initiateur pyrotechnique électrique - Google Patents

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Publication number
EP0600791B1
EP0600791B1 EP93402906A EP93402906A EP0600791B1 EP 0600791 B1 EP0600791 B1 EP 0600791B1 EP 93402906 A EP93402906 A EP 93402906A EP 93402906 A EP93402906 A EP 93402906A EP 0600791 B1 EP0600791 B1 EP 0600791B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
plug
housing
case
pyrotechnic
substance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP93402906A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0600791A1 (fr
Inventor
Jean-Claude Bernardy
Yves Moya-Naranjo
Guy Lagofun
Hervé Lebreton
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Giat Industries SA
Original Assignee
Giat Industries SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Giat Industries SA filed Critical Giat Industries SA
Publication of EP0600791A1 publication Critical patent/EP0600791A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0600791B1 publication Critical patent/EP0600791B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B3/00—Blasting cartridges, i.e. case and explosive
    • F42B3/10—Initiators therefor
    • F42B3/11—Initiators therefor characterised by the material used, e.g. for initiator case or electric leads
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B3/00—Blasting cartridges, i.e. case and explosive
    • F42B3/10—Initiators therefor
    • F42B3/103—Mounting initiator heads in initiators; Sealing-plugs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B3/00—Blasting cartridges, i.e. case and explosive
    • F42B3/10—Initiators therefor
    • F42B3/12—Bridge initiators
    • F42B3/125—Bridge initiators characterised by the configuration of the bridge initiator case
    • F42B3/127—Bridge initiators characterised by the configuration of the bridge initiator case the case having burst direction defining elements

Definitions

  • the field of the present invention is that of pyrotechnic initiators, that is to say components making it possible to transmit a pyrotechnic effect to a pyrotechnic chain.
  • Initiators are already known which are used in the munitions field. They generally comprise a metal cell inside which is placed by compression a pyrotechnic substance.
  • the cell is made of relatively thin metal, it must be closed with a metal flake intended to rupture under the pressure generated by the pyrotechnic substance.
  • the paillet is itself covered with varnish to ensure sealing against ambient humidity.
  • the electrodes are carried by an insulating base, most often made of sintered glass or ceramic.
  • This base is a piece whose manufacture is delicate and quite expensive.
  • the cell itself must be placed inside a support box which will carry the electrical connectors and allow the mounting of the initiator in the pyrotechnic chain.
  • Such a type of initiator does not make it possible to control the size of the housing fragments obtained, which is penalizing for use in other technical fields than that of quarries, for example in the field of armaments or in that of systems. of security.
  • Patent US4576094 which forms a basis for the preamble of claims 1 and 2, describes a plastic initiator for a missile propellant and which has a thin cylindrical wall fragmented during initiation. The aim is to avoid blocking the missile nozzle with the initiator's operating residues. This initiator has drawbacks, however.
  • the fineness of the envelope also does not ensure sufficient confinement of the pyrotechnic composition.
  • the invention thus aims to propose an initiator which is both extremely reliable, robust and inexpensive, while ensuring an initiation which generates a minimum number of debris so as not to disturb the system initiated.
  • the initiator according to the invention is made of plastic, the advantage of such an arrangement is that it allows the whole of the initiator to be produced in an extremely simple and inexpensive manner.
  • this box must be rigid enough to be able to hold the pyrotechnic substance which must also be able to be compressed directly inside the box.
  • the production cost of such an initiator can thus be substantially of the order of 1% of that of an initiator according to the state of the art without loss of performance.
  • the invention it is thus possible to produce, by one or two molding operations, the entire structure of the housing, a structure which will provide the function of mechanical maintenance of the pyrotechnic substance, mechanical maintenance and electrical insulation of the electrodes and that of the housing of the pyrotechnic substance with respect to humidity.
  • the subject of the invention is a pyrotechnic initiator comprising a pyrotechnic substance placed inside a housing arranged in a housing made of a plastic material and closed by a plug also made of plastic material, the housing comprising a cylindrical wall
  • this initiator is characterized in that the wall has at least one window of reduced thickness, forming a single piece with the wall, and intended to break during the initiation of the substance, the stopper comprising a shoulder and an annular groove in which a thinned cylindrical end of the casing is adjusted, a clearance remaining between the shoulder of the plug and the casing so as to allow the plug to remain supported on the pyrotechnic substance during the fixing of the plug.
  • the material of the housing ensures rigidity and confinement, the presence of zones of reduced thicknesses arranged on the housing itself or else on its cap allows pyrotechnic transmission with a minimum of fragments.
  • the support of the stopper on the substance makes it possible to ensure a slight compression of the substance during the fixing of the stopper which increases the safety and the reliability of the initiator by preventing any empty space of substance inside the case.
  • the initiator comprises a means for initiating the substance disposed at the bottom of the housing, such an arrangement also makes it possible to ensure good contact between the substance and the initiation means.
  • the invention also relates to a pyrotechnic initiator comprising a pyrotechnic substance disposed inside a housing arranged in a housing made of a plastic material, and closed by a plug also made of plastic material, the housing comprising a cylindrical wall.
  • this initiator is characterized in that the plug has a zone of reduced thickness intended to break during the initiation of the substance, and comprises a shoulder and an annular groove in which is fitted a thinned cylindrical end of the housing, a play remaining between the shoulder of the plug and the casing so as to allow the plug to remain supported on the pyrotechnic substance during the fixing of the plug.
  • the reduced thickness zone is then fitted on the plug and not on the housing, such a variant makes it possible to ensure initiation in an axial direction of the housing.
  • the initiator according to this variant may also include windows of reduced thickness forming a single piece with the wall.
  • the initiation means may consist of a resistive wire, a semiconductor wafer or the end of an optical fiber.
  • the windows are arranged outside the wall, the housing then having a smooth cylindrical internal surface.
  • Such an arrangement facilitates the introduction by compression of the pyrotechnic substance in the housing.
  • the stopper has an area of reduced thickness intended to rupture during the initiation of the substance.
  • the housing is formed of a base and a skirt made integral with each other by a connecting means, the skirt carrying the wall on which the windows are made.
  • Such an embodiment makes it possible to facilitate the manufacture of the housing and in particular the fixing of the initiation means to the bottom of the housing (for example the welding of a resistive wire or of a semiconductor wafer on the electrodes).
  • the skirt has a length of between 1.5 and 2.5 times the diameter of the housing.
  • the housing may be covered with a metallization.
  • the housing may also be covered with a metal cap which covers both the plug and the cylindrical wall.
  • the initiator comprises two electrodes embedded in the material of the housing and the ends of which protrude slightly at the level of a base of the housing, the overmolding length of each electrode being between 5 and 10 times its diameter .
  • the plug will preferably be fixed to the housing by ultrasonic welding.
  • skirt and the base of the housing will be made integral with one another by ultrasonic welding.
  • the plastic material of the housing and / or the plug will preferably be of the polyamide or polycarbonate type.
  • the pyrotechnic substance is deposited in the housing by a wet loading process.
  • This loading mode ensures manufacturing safety and allows the housing of the housing to be optimally filled.
  • an initiator 1 comprises a pyrotechnic substance 2 of known type (for example an explosive (detonator) or an inflammatory pyrotechnic composition), substance disposed in a housing, 3, substantially cylindrical, which is arranged in a housing 4.
  • a pyrotechnic substance 2 of known type (for example an explosive (detonator) or an inflammatory pyrotechnic composition)
  • substance disposed in a housing, 3, substantially cylindrical, which is arranged in a housing 4.
  • Two metallic electrodes 5a, 5b pass through the housing 4, the ends 6a, 6b of which protrude slightly (by a few tenths of a mm) at the bottom 7 of the housing 3.
  • a means for initiating the pyrotechnic substance is fixed between the electrodes.
  • This means is here a resistive wire 8 which connects the electrodes 5a and 5b and which is fixed by welding on each of the ends 6a and 6b.
  • the electrical characteristics of the wire 8 are determined in a conventional manner by a person skilled in the art as a function of the pyrotechnic characteristics of the substance 2.
  • the housing 4 is made of plastic material of the Polyamide or polycarbonate type, a material possibly loaded with glass fibers to increase its mechanical strength.
  • the housing 4 is molded or injected on the electrodes 5a and 5b.
  • the latter may have roughness on their external surface to improve the attachment of the material of the housing and increase the mechanical strength of the initiator.
  • a housing 4 In order to ensure sufficient rigidity of the mounting of the electrodes in the housing (and therefore of the resistance of the resistive filament), a housing 4 will be defined such that the length of overmolding of the electrodes is sufficient, ie from 5 to 10 times the diameter of the 'electrode.
  • FIG. 4 shows a variant in which the electrodes have grooves 9 inside which the material of the housing penetrates during manufacture.
  • the housing 4 includes a bulge 17 which gives a bearing surface allowing for example its installation in a housing arranged in a pyrotechnic substance or in an initiation device not shown (housing to the diameter of the housing).
  • the cylindrical wall 10 of the housing 3 has three zones 11 whose thickness is reduced.
  • the thickness reduction is made inside the housing 3, so this thickness reduction is not visible from the outside of the initiator, the outside of the wall 10 therefore has a smooth cylindrical surface.
  • the zones 11 of reduced thickness are easily obtained during the manufacture of the housing by molding in a suitable tool. It suffices to provide a mold of which a movable part is of the desired diameter for the housing 3 and comprises three sliding fingers which will give the shape of the zones of reduced thickness 11.
  • These three zones 11 constitute fragile windows which will be broken by the pressure generated by the pyrotechnic substance during its initiation.
  • the thickness of these windows will be of the order of 0.5 to 1 mm. They therefore play the role of the initiator's closing straw according to the state of technique, but do not require an additional mounting step since they are obtained with the housing and constitute a single piece with the latter.
  • the windows 11 thus allow transmission to a pyrotechnic chain in a radial direction of the initiator.
  • the pyrotechnic substance 2 is placed by compression inside the housing 3. During this manufacturing step, it penetrates inside the zones of reduced thickness 11.
  • the mechanical strength of the windows is not affected by the compression operation despite their small thickness.
  • the external cylindrical surface of the wall 10 will be maintained during this operation in a tool of complementary shape, this tool will ensure the maintenance of the windows and will allow the compression of the pyrotechnic substance without deformation of the windows.
  • the housing 3 is closed by a plug 12.
  • the latter has a cylindrical portion 12a of reduced diameter which is adjusted in the housing 3 and a shoulder 12b.
  • the plug is made of the same material as the housing 4. It is fixed to the housing by ultrasonic welding.
  • the initiator constitutes a completely sealed assembly.
  • FIG. 3 shows the lower part of the housing in the direction X of FIG. 1 and specifies the shape of the fingers 13.
  • the initiator according to the invention can be manufactured easily and at low cost, the manufacture requiring only a few operations and each operation being simple and easily automated.
  • the filament is welded to the electrodes by means of welding techniques adapted to the wiring of integrated circuits, an inexpensive technique and allowing high production rates.
  • the substance is placed by compression directly in the housing of the housing and on the filament.
  • the plug is welded to the housing and ensures a perfect seal while increasing the mechanical rigidity of the assembly.
  • Figure 5 shows the detail of the fixing of the plug on the housing in the case of the latter embodiment.
  • the housing 4 then has at its housing 3 an annular groove 15 into which penetrates a bead 16 arranged on the cylindrical part 12a of the plug.
  • the positioning is carried out by elastic deformation.
  • the seal is completed by a deposit of varnish on the external surface of the wall 10 at the level of the separation between plug and case.
  • connection can also be completed by depositing adhesive between the shoulder 12b of the plug and the housing.
  • the zone 18 is obtained directly during the molding of the plug 12. It results from the arrangement of a cavity 19 which here has a conical profile but which could be cylindrical.
  • the cavity 19 is arranged outside the plug 12 so the zone of reduced thickness 18 comes into contact with the pyrotechnic substance 2 and performs a setting of the latter.
  • the pressure generated by the pyrotechnic substance 2 will break the zone of reduced thickness 18.
  • This last type of initiator will allow the transmission of a pyrotechnic effect to a pyrotechnic chain in an axial direction of the housing.
  • Electrodes 5a and 5b We could for example connect by welding the electrodes 5a and 5b to a semiconductor wafer, printed circuit or integrated circuit, which can itself be glued to the bottom 7 of the housing 3.
  • the plate then constitutes the means of initiation of the pyrotechnic substance.
  • the electrodes will be replaced during overmolding of the housing by a support for an optical fiber.
  • the end of the optical fiber then constitutes the means for initiating the pyrotechnic substance.
  • the substance will be a substance sensitive to photons (light intensity or shock wave).
  • photons light intensity or shock wave.
  • Such substances are known to those skilled in the art, reference may for example be made to patents FR9002566 and FR9014662 which describe such substances.
  • the box will have a first zone of reduced thickness intended to allow its passage through a striker and at least one other zone of reduced thickness, arranged on the wall of the box or on the plug, and intended to transmit the pyrotechnic effect to a pyrotechnic chain.
  • Figures 7 and 8 show a second embodiment of an initiator according to the invention.
  • the housing 4 here consists of a base 4a and a skirt 4b.
  • Base and skirt are both made of plastic material such as Polycarbonate loaded with glass fibers to increase mechanical strength. For example, a load of 10% to 40% by mass of short glass fibers (a few tenths of a millimeter long) will be adopted.
  • the base 4a has elastic fingers 13 at its lower part allowing it to be fixed, fingers identical to those described above and which will therefore not be described here in more detail.
  • the base 4a has a cylindrical central stud 20 on which the skirt 4b is adjusted.
  • the skirt is fixed to the base by ultrasonic welding, but another method of fixing could be adopted, for example gluing.
  • the ultrasonic welding is carried out in a known manner by applying a sonotrode of a welding device to the external conical surface 31 (in the directions marked S ').
  • the vibrations of the sonotrode cause the contacting surfaces to be welded, ie the external cylindrical surface of the stud and that of the skirt as well as the flat bearing surfaces 26 and 27.
  • the metal electrodes 5a and 5b pass through the base 4a and their ends 6a, 6b slightly protrude at the level of the upper face 21 of the central stud 20.
  • a resistive wire 8 is fixed by welding on each of the ends 6a and 6b.
  • the central stud 20 has two flats 22 which have the function of allowing the positioning of a tool (not shown) ensuring the welding of the resistive wire on the ends of the electrodes.
  • the base 4a is overmolded on the electrodes 5a and 5b, the overmoulding length of each electrode is between 5 and 10 times its diameter to ensure sufficient rigidity for mounting the electrodes.
  • the skirt 4b has two zones of reduced thickness forming windows 11. The thickness reduction is made outside the skirt 4b, thus the housing 3 has a smooth cylindrical internal surface.
  • the advantage of such an arrangement is that it facilitates the filling of the housing 3 with the pyrotechnic substance 2.
  • the housing 3 is completely filled, which increases the reliability of the initiator. Indeed, the presence of a space devoid of pyrotechnic substance would cause the risk of the appearance of internal friction and above all would risk causing an initiation fault if the resistive wire was not intimately in contact with the pyrotechnic substance.
  • the pyrotechnic substance 2 is placed by compression.
  • the mechanical strength of the windows 11 is ensured by a judicious choice of the compression force relative to the mechanical strength of the windows.
  • Sharing the housing 4 in two parts, a base 4a and a skirt 4b makes it easier to mount the filament 8 (or another initiation means such as a semiconductor wafer or an optical fiber).
  • the welding of the filament 8 is carried out on the base 4a equipped with the electrodes. Welding is easy to perform because the welding tool does not have to enter a cylindrical housing to reach the ends 6a and 6b.
  • the flats guide the tools, which increases the precision and speed of this operation.
  • the skirt 4b is fixed to the base 4a. This fixing will preferably be done on the same transfer machine, just after the filament welding station. This is to avoid any deterioration of the filament following manipulations of the base 4a.
  • the pyrotechnic substance is then deposited according to the known method of wet loading.
  • This substance will be mixed with 1 to 5% by mass of a binder such as natural gum or a synthetic binder and with water (5 to 30% by mass).
  • a binder such as natural gum or a synthetic binder
  • the substance is thus shaped into pellets of the diameter of the housing 3 of the housing with appropriate tools.
  • a punch ensures moderate compression (20 to 40 megapascals) of this pellet which allows the pyrotechnic substance to completely fill the housing 3 and to be in intimate contact with the filament 8.
  • Compression also drives water away from the top of the substance.
  • the charged initiators then pass through a hot tunnel (50 to 80 ° C) which causes the water to evaporate.
  • the drying of the substance has the effect of restoring its sensitivity.
  • a closure plug 12 made of a material identical to that of the housing is positioned so as to close the housing 3.
  • the plug 12 has a front face 23 which bears on the pyrotechnic substance 2.
  • the cylindrical part 12a of the plug is adjusted in the housing 3 which increases the rigidity of the housing 4 at the level of the wall 10 of the skirt 4b.
  • the plug 12 has an annular groove 24 which receives a tapered cylindrical end 25 of the skirt 4b.
  • Such an arrangement is intended to allow the fixing of the plug on the skirt (for example by ultrasonic welding) while keeping the plug in abutment on the pyrotechnic substance.
  • the ultrasonic welding is carried out in a known manner by applying a sonotrode of a welding device on a circular crown of the outer flat face of the plug, crown located substantially in line with the thinned end 25 of the skirt 4b (S marks).
  • the vibrations of the sonotrode cause the welding of the contacting surfaces, that is to say the cylindrical surfaces of the end 25 and of the groove 24.
  • the plug is welded after evaporation of the water as described above.
  • the plug 12 finally comprises a cavity 19 disposed outside the plug and which provides an area of reduced thickness 18 on the plug. This zone allows the transmission of a pyrotechnic effect in an axial direction of the initiator. It also makes it possible to ensure a rupture of the plug at a predetermined location in addition to the windows 11.
  • the external surface of the initiator is completely covered (with the exception of the surface which separates the electrodes) with a deposit, of a conductive material, for example stainless steel.
  • This deposit is implemented by the known technology of vacuum metallization by evaporation.
  • the deposition could also be carried out by spraying, sputtering or by electrodeposition.
  • Other conductive materials, in particular metallic, could be adopted, for example aluminum, chromium or nickel deposits.
  • This coating forms a Faraday cage which protects the initiator from the currents induced by the electromagnetic environment.
  • the housing 4 Due to the separation of the housing 4 into two parts, a base 4a and a skirt 4b, it is very easy to weld the resistive filament on the electrodes, and it becomes possible to put in place a skirt of considerable length without harming ease of manufacture.
  • the cylindrical part 12a thereof has a length greater than or equal to 0.5 times its diameter.
  • FIG. 7a thus shows an initiator (whose skirt is identical to that of the initiator in FIG. 7) and containing twice as much pyrotechnic substance 2. This initiator is then closed by a plug whose cylindrical part 12a is twice shorter.
  • the skirt 4b will be given a total length L of between 1.5 and 2.6 times the diameter of the housing 3 (and preferably equal to 2 times the diameter).
  • FIG 9 shows a last embodiment of the invention in which the housing 4 is similar to that shown in Figures 7 and 8 and has a base 4a and a skirt 4b. This box will therefore not be described in more detail.
  • This cap is made of brass a few tenths of a millimeter thick, which is covered with chrome to prevent corrosion. It completely surrounds the plug 12 and the skirt 4b, and comes to bear at its end on an abutment surface 29 of the base 4a.
  • the cap 28 is pierced with circular openings 30 arranged opposite the windows 11. It is force-fitted on the housing (tight fit on the external cylindrical surface of the housing obtained for example by giving a slightly conical profile inside the cap ).
  • the function of the cap is to complete the Faraday cage surrounding the pyrotechnic initiator. There is thus an electrical contact with the metallization which covers the housing 4.
  • the cap 28 holds the different pieces of the housing and prevents their dispersion in the pyrotechnic system initiated. This increases the reliability of the initiator by ensuring in all cases that a fragment of the housing will not disturb the operation of the system initiated.
  • Such an arrangement is particularly useful for high security applications, for example the initiation of automobile safety airbags. It is thus certain that fragments of the housing will not block the inflation orifices of the cushion, seriously impairing its effectiveness.
  • the initiator does not have a window on the housing but an area of reduced thickness on the plug (in order to ensure ignition in an axial direction of the housing), only one cap will be provided opening arranged opposite the zone of reduced thickness of the plug.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Air Bags (AREA)
  • Manufacturing Of Micro-Capsules (AREA)
  • Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)
  • Lighters Containing Fuel (AREA)

Description

  • Le domaine de la présente invention est celui des initiateurs pyrotechniques, c'est à dire des composants permettant de transmettre un effet pyrotechnique à une chaîne pyrotechnique.
  • On connaît déjà des initiateurs qui sont utilisés dans le domaine munitionnaire. Ils comportent d'une manière générale une alvéole métallique à l'intérieur de laquelle est mise en place par compression une substance pyrotechnique.
  • Les brevets FR2506927, FR2513751 et FR2538099 décrivent de tels initiateurs.
  • Ces dispositifs sont extrêmement fiables, leur principal inconvénient est leur coût 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 générée par la substance pyrotechnique. Le paillet est lui même recouvert de vernis afin d'assurer l'étanchéité vis à vis de l'humidité ambiante.
  • La production d'une telle alvéole est coûteuse car elle nécessite un certain nombre d'opérations 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. Cette 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.
  • On connaît par les brevets US2968985, US2767655 et US4819560 des initiateurs dont le boîtier est réalisé en matière plastique. Ces initiateurs bon marché sont plus particulièrement destinés à initier des cartouches explosives utilisées dans l'industrie des mines ou des carrières. Ils comportent généralement un boîtier d'épaisseur constante qui renferme la charge d'initiation et qui se trouve fragmenté lors de l'initiation de cette dernière.
  • Un tel type d'initiateur ne permet pas de maîtriser la taille des fragments de boîtier obtenus ce qui est pénalisant pour une utilisation dans d'autres domaines techniques que celui des carrières, par exemple dans le domaine de l'armement ou dans celui des systèmes de sécurité.
  • Le brevet US4576094 qui forme une base pour le préambule des revendications 1 et 2, décrit un initiateur en matière plastique pour un propulseur de missile et qui comporte une paroi cylindrique mince fragmentée lors de l'initiation. Le but recherché est d'éviter d'obturer la tuyère du missile avec les résidus de fonctionnement de l'initiateur. Cet initiateur présente cependant des inconvénients.
  • Tout d'abord il est coûteux à fabriquer car il impose la réalisation de pièces cylindriques d'épaisseurs extrêmement réduites et leur assemblage ultérieur après remplissage par une composition pyrotechnique sensible.
  • Ensuite, la finesse de son enveloppe le rend très fragile ce qui pénalise son emploi dans des domaines où les contraintes mécaniques (chocs, vibrations) dont importantes (munitions, sécurité automobile).
  • La finesse de l'enveloppe ne permet pas par ailleurs d'assurer un confinement suffisant de la composition pyrotechnique.
  • Enfin, son enveloppe mince est surmontée d'un couvercle massif qui risque de venir obturer ou perturber les systèmes pyrotechniques qu'il doit initier.
  • C'est le but de l'invention de proposer un initiateur qui ne présente pas de tels inconvénients.
  • L'invention vise ainsi à proposer un initiateur qui soit à la fois extrêmement fiable, robuste et peu coûteux, tout en assurant une initiation qui génère un nombre minimal de débris afin de ne pas perturber le système initié.
  • C'est également un but de l'invention que de proposer un initiateur pouvant être fabriqué en grande série à moindre coût et de façon sûre, ce qui autorise son utilisation par exemple pour l'initiation des dispositifs de sécurité utilisés sur les véhicules, en particulier automobiles.
  • L'initiateur selon l'invention est réalisé en matière plastique, l'avantage d'une telle disposition est qu'elle permet de réaliser de façon extrêmement simple et bon marché l'ensemble de l'initiateur.
  • Il apparait pourtant délicat d'assurer avec un tel matériau 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 à l'intérieur du boîtier.
  • Il doit cependant être assez fragile pour permettre la transmission pyrotechnique suivant une ou plusieurs directions (rôle du paillet métallique) et assurer néanmoins l'étanchéité.
  • Il 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'étanchéité au niveau du passage des électrodes et l'isolation électrique entre elles.
  • L'ensemble de ces fonctions, extrêment importantes et parfois contradictoires (rigidité/fragilité), était jusqu'à présent rempli par un assemblage de différents éléments à hautes caractéristiques mécaniques (alvéole métallique rigide embase isolante portant les électrodes, paillet métallique fin, vernis d'étanchéité).
  • Il apparait surprenant que le recours à 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 d'un 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.
  • Grâce à l'invention, il est possible ainsi de réaliser par une ou deux opérations 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 pyrotechnique vis à vis de l'humidité.
  • Ainsi l'invention a pour objet un initiateur pyrotechnique comprenant une substance pyrotechnique disposée à l'intérieur d'un logement aménagé dans un boîtier réalisé en une matière plastique et fermé par un bouchon également réalisé en matière plastique, le logement comportant une paroi cylindrique, cet initiateur est caractérisé en ce que la paroi présente au moins une fenêtre d'épaisseur réduite, formant une seule pièce avec la paroi, et destinée à se rompre lors de l'initiation de la substance, le bouchon comportant un épaulement et une gorge annulaire dans laquelle est ajustée une extrémité cylindrique amincie du boîtier, un jeu subsistant entre l'épaulement du bouchon et le boîtier de façon à permettre un maintien en appui du bouchon sur la substance pyrotechnique au cours de la fixation du bouchon.
  • Ainsi le matériau du boîtier assure rigidité et confinement, la présence de zones d'épaisseurs réduites aménagées sur le boîtier lui-même ou bien sur son bouchon permet la transmission pyrotechnique avec un minimum de fragments.
  • L'appui du bouchon sur la substance permet d'assurer une légère compression de la substance lors de la fixation du bouchon ce qui augmente la sûreté et la fiabilité de l'initiateur en interdisant tout espace vide de substance à l'intérieur du boîtier.
  • Dans le cas où l'initiateur comporte un moyen d'initiation de la substance disposé au fond du boîtier, une telle disposition permet également d'assurer un bon contact entre la substance et le moyen d'initiation.
  • 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.
  • L'invention a également pour objet un initiateur pyrotechnique comprenant une substance pyrotechnique disposée à l'intérieur d'un logement aménagé dans un boîtier réalisé en une matière plastique, et fermé par un bouchon également réalisé en matière plastique, le logement comportant une paroi cylindrique, cet initiateur est caractérisé en ce que le bouchon présente une zone d'épaisseur réduite destinée à se rompre lors de l'initiation de la substance, et comporte un épaulement et une gorge annulaire dans laquelle est ajustée une extrémité cylindrique amincie du boîtier, un jeu subsistant entre l'épaulement du bouchon et le boîtier de façon à permettre un maintien en appui du bouchon sur la substance pyrotechnique au cours de la fixation du bouchon.
  • La zone d'épaisseur réduite est alors aménagée sur le bouchon et non sur le boîtier, une telle variante permet d'assurer une initiation suivant une direction axiale du boîtier. L'initiateur selon cette variante pourra également comporter des fenêtres d'épaisseur réduites formant une seule pièce avec la paroi.
  • Le moyen d'initiation pourra être constitué par un fil résistif, une plaquette semi-conductrice ou l'extrémité d'une fibre optique.
  • Selon un mode de réalisation préféré, les fenêtres sont aménagées à l'extérieur de la paroi, le logement présentant alors une surface interne cylindrique lisse.
  • Une telle disposition facilite la mise en place par compression de la substance pyrotechnique dans le logement.
  • Selon une variante de l'invention, le bouchon présente une zone d'épaisseur réduite destinée à se rompre lors de l'initiation de la substance.
  • Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le boîtier est formé d'une base et d'une jupe rendues solidaires l'une de l'autre par un moyen de liaison, la jupe portant la paroi sur laquelle sont réalisées les fenêtres.
  • Un tel mode de réalisation permet de faciliter la fabrication du boîtier et en particulier la fixation des moyens d'initiation au fond du boîtier (par exemple la soudure d'un fil résistif ou d'une plaquette semi-conductrice sur les électrodes).
  • Selon une autre caractéristique, la jupe a une longueur comprise entre 1,5 et 2,5 fois le diamètre du logement.
  • Le boîtier pourra être recouvert d'une métallisation.
  • Le boîtier pourra également être recouvert d'un capuchon métallique qui recouvre à la fois le bouchon et la paroi cylindrique.
  • Selon un mode particulier de réalisation, l'initiateur comporte deux électrodes noyées dans le matériau du boîtier et dont les extrémités dépassent légèrement au niveau d'une base du logement, la longueur de surmoulage de chaque électrode étant comprise entre 5 et 10 fois son diamètre.
  • Le bouchon sera de façon préférée fixé au boîtier par soudure aux ultrasons.
  • De même, la jupe et la base du boîtier seront rendues solidaires l'une de l'autre par soudure aux ultrasons.
  • La matière plastique du boîtier et/ou du bouchon sera de préférence du type polyamide ou polycarbonate.
  • Elle pourra par exemple être du polycarbonate chargé de fibres de verre.
  • Selon un mode de réalisation préféré, la substance pyrotechnique est déposée dans le boîtier par un procédé de chargement par voie humide.
  • Ce mode de chargement assure la sécurité de la fabrication et permet de remplir d'une façon optimale le logement du boîtier.
  • L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation, description faite en référence aux dessins annexés et dans lesquels:
    • la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un initiateur illustrant un aspect partiel de l'invention, notamment une paroi comportant une fenêtre d'épaisseur réduite, en absence du jeu,
    • 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 du type tel que montré à la fig. 1,
    • la figure 6 représente une autre variante de réalisation illustrant un aspect partiel de l'invention sans toutefois montrer le jeu,
    • la figure 7 est une vue en coupe longitudinale d'un initiateur selon un deuxième mode de réalisation de l'invention,
    • la figure 7a représente une variante de ce deuxième mode de réalisation,
    • la figure 8 est une coupe transversale de la précédente suivant le plan dont la trace BB est repérée sur la figure 7 (représentée sans la substance pyrotechnique),
    • la figure 9 est une vue en coupe longitudinale d'un initiateur selon un troisième mode de réalisation de l'invention.
  • En se reportant à la figure 1, un initiateur 1 comprend une substance pyrotechnique 2 de type connu, (par exemple un explosif (détonateur) ou une composition pyrotechnique inflammatrice), substance disposée dans un logement, 3, sensiblement cylindrique, qui est aménagé dans un boîtier 4.
  • Le boîtier 4 est traversé par deux électrodes métalliques 5a, 5b, dont les extrémités 6a, 6b dépassent légèrement (de quelques dixièmes de mm) au niveau d'un fond 7 du logement 3.
  • Un moyen d'initiation de la substance pyrotechnique est fixé entre les électrodes. Ce moyen est ici un fil résistif 8 qui relie les électrodes 5a et 5b et qui est fixé par soudure sur chacune des extrémités 6a et 6b.
  • 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 (à 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, matière éventuellement chargée de fibres de verre pour augmenter sa résistance mécanique.
  • Ainsi le boîtier 4 est surmoulé ou injecté sur les électrodes 5a et 5b. Ces dernières pourront présenter des aspérités sur leur surface externe pour améliorer l'accrochage 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 (logement au 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 doigts coulissants 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 11 permettent ainsi la transmission à une chaîne pyrotechnique suivant une direction radiale de l'initiateur.
  • La substance pyrotechnique 2 est mise on 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 12a de diamètre réduit qui est ajustée dans le logement 3 et un épaulement 12b.
  • L'ajustement de la partie cylindrique 12a 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.
  • 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 à 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 fabriquer 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 12a 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 12b du bouchon et le boîtier.
  • 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 chaîne pyrotechnique suivant une direction axiale du boîtier.
  • Il est également possible de définir un composant selon l'invention dans lequel l'initiation de la substance pyrotechnique est réalisée suivant une autre technique que celle du fil résistif et utilise d'autres moyens d'initiation.
  • On pourra par exemple relier par soudure les électrodes 5a et 5b 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.
  • La plaquette constitue alors les moyens d'initiation de la substance pyrotechnique.
  • 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 US4924774 qui décrit un initiateur à pont semi-conducteur.
  • 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.
  • L'extrémité de la fibre optique constitue alors les moyens d'initiation de la substance pyrotechnique.
  • La substance sera dans ce cas 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 FR9002566 et FR9014662 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, aménagée sur la paroi du boîtier ou sur le bouchon, et destinée à transmettre l'effet pyrotechnique à une chaîne pyrotechnique.
  • Les figures 7 et 8 représentent un deuxième mode de réalisation d'un initiateur selon l'invention.
  • Le boîtier 4 est constitué ici d'une base 4a et d'une jupe 4b. Base et jupe sont toutes deux réalisées en matière plastique du type Polycarbonate chargé de fibres de verre pour augmenter la tenue mécanique. On adoptera par exemple une charge de 10% à 40% en masse de fibres de verre courtes (quelques dixièmes de millimètre de long).
  • La base 4a porte à sa partie inférieure des doigts élastiques 13 permettant sa fixation, doigts identiques à ceux décrits précédemment et qui ne seront donc pas décrits ici plus en détail.
  • La base 4a comporte un téton central cylindrique 20 sur lequel est ajustée la jupe 4b. La jupe est fixée sur la base par soudure aux ultra-sons, mais un autre mode de fixation pourrait être adopté, par exemple le collage.
  • La soudure par ultra-sons est réalisée d'une façon connue en appliquant une sonotrode d'un appareil à souder sur la surface conique externe 31 (suivant les directions repérées S'). Les vibrations de la sonotrode entraînent la soudure des surfaces en contact, soit la surface cylindrique externe du téton et celle de la jupe ainsi que les surfaces d'appui planes 26 et 27.
  • Comme dans les modes de réalisation précédents, les électrodes métalliques 5a et 5b traversent la base 4a et leurs extrémités 6a,6b dépassent légèrement au niveau de la face supérieure 21 du téton central 20. Un fil résistif 8 est fixé par soudure sur chacune des extrémités 6a et 6b.
  • Le téton central 20 présente deux méplats 22 qui ont pour fonction de permettre le positionnement d'un outillage (non représenté) assurant la soudure du fil résistif sur les extrémités des électrodes.
  • La base 4a est surmoulée sur les électrodes 5a et 5b, la longueur de surmoulage de chaque électrode est comprise entre 5 et 10 fois son diamètre pour assurer une rigidité suffisante au montage des électrodes.
  • La jupe 4b comporte deux zones d'épaisseur réduite formant des fenêtres 11. La réduction d'épaisseur est faite à l'extérieur de la jupe 4b, ainsi le logement 3 présente une surface interne cylindrique lisse.
  • L'avantage d'une telle disposition est qu'elle facilite le remplissage du logement 3 avec la substance pyrotechnique 2. Le logement 3 est complètement rempli ce qui augmente la fiabilité de l'initiateur. En effet la présence d'un espace dépourvu de substance pyrotechnique entraînerait le risque d'apparition de frottements internes et surtout risquerait de provoquer un défaut d'initiation si le fil résistif ne se trouvait pas intimement en contact avec la substance pyrotechnique.
  • La mise en place de la substance pyrotechnique 2 est effectuée par compression. La tenue mécanique des fenêtres 11 est assurée par un choix judicieux de l'effort de compression par rapport à la résistance mécanique des fenêtres.
  • Le partage du boîtier 4 en deux parties, une base 4a et une jupe 4b permet de faciliter le montage du filament 8 (ou d'un autre moyen d'initiation tel une plaquette semi-conductrice ou une fibre optique).
  • Ainsi la soudure du filament 8 est réalisée sur la base 4a équipé des électrodes. La soudure est facile à exécuter car l'outillage de soudure n'a pas à pénétrer dans un logement cylindrique pour atteindre les extrémités 6a et 6b.
  • Les méplats assurent le guidage de l'outillage ce qui accroit la précision et la rapidité de cette opération.
  • Après soudure du filament, la jupe 4b est fixée sur la base 4a. Cette fixation se fera de préférence sur la même machine transfert, juste après le poste de soudure du filament. Cela afin d'éviter toute détérioration du filament consécutive à des manipulations de la base 4a.
  • La substance pyrotechnique est ensuite déposée suivant le procédé connu de chargement par voie humide.
  • La substance est par exemple une substance quaternaire de type connu et associant dans des proportions classiques non précisées ici et qui sont bien connues de l'homme du métier:
    • un explosif primaire (comme le tricinate de plomb),
    • un oxydant (comme le Perchlorate de potassium, le Chlorate de Potassium, ou le Nitrate de potassium),
    • un réducteur (comme le sulfure d'antimoine, le silicure de Calcium, le graphite ou encore l'aluminium en poudre),
    • un additif destiné à accroître ou diminuer la puissance de l'initiateur (comme le Thyocyanate de plomb, la poudre d'aluminium ou le bioxyde de plomb).
  • Cette substance sera mélangée à 1 à 5% en masse d'un liant comme la gomme naturelle ou un liant synthétique et avec de l'eau (5 à 30% en masse).
  • L'avantage de réaliser un mélange humide est qu'il est alors possible de travailler ce mélange et de diviser la substance en réduisant les risques d'initiation inopinée.
  • La substance est ainsi mise en forme de pastilles du diamètre du logement 3 du boîtier avec un outillage approprié. Un poinçon assure une compression modérée (20 à 40 mégapascals) de cette pastille ce qui permet à la substance pyrotechnique de remplir complètement le logement 3 et d'être en contact intime avec le filament 8.
  • La compression a également pour effet de chasser l'eau vers le dessus de la substance. Les initiateurs chargés passent ensuite dans un tunnel chaud (50 à 80°C) qui provoque l'évaporation de l'eau. Le séchage de la substance a pour effet de lui restituer sa sensibilité.
  • Un bouchon de fermeture 12 réalisé dans un matériau identique à celui du boîtier est positionné de façon à obturer le logement 3.
  • Le bouchon 12 comporte une face frontale 23 qui est en appui sur la substance pyrotechnique 2.
  • La partie cylindrique 12a du bouohon est ajustée dans le logement 3 ce qui augmente la rigidité du boîtier 4 au niveau de la paroi 10 de la jupe 4b.
  • Il subsiste un jeu j de l'ordre du dixième de millimètre entre l'épaulement 12b du bouchon et le boîtier 4 (jeu exagéré sur la figure).
  • Le bouchon 12 comporte une gorge annulaire 24 qui reçoit une extrémité cylindrique amincie 25 de la jupe 4b. Une telle disposition est destinée à permettre la fixation du bouchon sur la jupe (par exemple par soudure aux ultra-sons) tout en maintenant le bouchon en appui sur la substance pyrotechnique.
  • Il sera possible de jouer sur la profondeur de la gorge pour augmenter la surface de contact entre le bouchon et la jupe ce qui augmente la résistance mécanique de la soudure.
  • La soudure par ultra-sons est réalisée d'une façon connue en appliquant une sonotrode d'un appareil à souder sur une couronne circulaire de la face plane externe du bouchon, couronne située sensiblement au droit de l'extrémité amincie 25 de la jupe 4b (repères S).
  • Les vibrations de la sonotrode entraînent la soudure des surfaces en contact, c'est à dire les surfaces cylindriques de l'extrémité 25 et de gorge 24.
  • Il serait également possible de réaliser la soudure en appliquant la sonotrode sur la surface cylindrique externe du bouchon 12 en regard de l'extrémité amincie 25 (repères T').
  • Pendant l'opération de soudure, la présence d'un jeu j (de l'ordre du dixième de mm) permet de maintenir le bouchon 12 en appui contre la substance pyrotechnique 2.
  • Une telle disposition permet d'une part d'éviter la présence d'un espace vide à l'intérieur du boîtier ce qui limite les risques de frottement, et d'autre part permet d'assurer un bon contact entre la substance pyrotechnique et le moyen d'initiation.
  • On augmente ainsi sûreté et fiabilité de l'initiateur.
  • Dans le cas où la substance est chargée par voie humide, la soudure du bouchon est réalisée après évaporation de l'eau comme cela a été décrit précédemment.
  • Le bouchon 12 comporte enfin une cavité 19 disposée à l'extérieur du bouchon et qui ménage une zone d'épaisseur réduite 18 sur le bouchon. Cette zone permet la transmission d'un effet, pyrotechnique suivant une direction axiale de l'initiateur. Elle permet également d'assurer une rupture du bouchon à un endroit prédéterminé en plus des fenêtres 11.
  • On limite ainsi la fragmentation du boîtier 4 lors de l'initiation de la substance pyrotechnique 2, ce qui permet d'éviter que des fragments du matériau du boîtier ne viennent nuire au fonctionnement du système pyrotechnique allumé par l'initiateur.
  • La surface externe de l'initiateur est entièrement recouverte (à l'exception de la surface qui sépare les électrodes) avec un dépôt, d'un matériau conducteur, par exemple d'acier inoxydable. Ce dépôt est mis en place par la technologie connue de la métallisation sous vide par évaporation.
  • Le dépôt pourrait également être réalisé par pulvérisation, pulvérisation cathodique ou par électrodéposition. D'autres matériaux conducteurs, en particulier métalliques, pourraient être adoptés, par exemple des dépôts d'aluminium, de chrome ou de Nickel.
  • Ce revêtement forme une cage de Faraday qui protège l'initiateur des courants induits par l'environnement électromagnétique.
  • La réalisation des liaisons de la base et de la jupe ainsi que de la jupe et du bouchon par soudure aux ultra-sons permet d'obtenir un niveau d'étanchéité parfait de l'initiateur vis à vis des agressions extérieures (humidité, graisses, solvants), ce qui est particulièrement intéressant dans le cas des composants destinés à l'automobile.
  • Du fait de la séparation du boîtier 4 en deux parties, une base 4a et une jupe 4b, il est très facile de souder le filament résistif sur les électrodes, et il devient possible de mettre en place une jupe de longueur importante sans pour autant nuire à la facilité de fabrication.
  • Afin d'assurer une fixation suffisamment rigide du bouchon il est préférable que la partie cylindrique 12a de celui-ci ait une longueur supérieure ou égale à 0,5 fois son diamètre.
  • On voit donc qu'en adoptant une jupe de longueur suffisante il est possible de définir très facilement des Initiateurs de puissances différentes tout en conservant le même boîtier 4. Il suffit pour cela de mettre en place dans le logement 3 une masse de substance pyrotechnique 2 différente et de prévoir un bouchon 12 de longueur également différente.
  • La figure 7a montre ainsi un initiateur (dont la jupe est identique à celle de l'initiateur de la figure 7) et contenant deux fois plus de substance pyrotechnique 2. Cet initiateur est alors fermé par un bouchon dont la partie cylindrique 12a est deux fois plus courte.
  • D'une façon pratique on donnera à la jupe 4b une longueur totale L comprise entre 1,5 et 2,6 fois le diamètre du logement 3 (et de préférence égale à 2 fois le diamètre).
  • Une telle disposition permet de faire varier de façon significative la masse de substance pyrotechnique en ayant toujours pour le bouchon 12 une surface de guidage cylindrique de longueur supérieure à 0,5 fois le diamètre du logement 3.
  • La figure 9 montre un dernier mode de réalisation de l'invention dans lequel le boîtier 4 est analogue à celui représenté aux figures 7 et 8 et comporte une base 4a et une jupe 4b. Ce boîtier ne sera donc pas décrit plus en détail.
  • La différence entre ce mode de réalisation et le précédent tient à la présence d'un capuchon métallique 28.
  • Ce capuchon est réalisé en laiton de quelques dixièmes de millimètres d'épaisseur qui est recouvert de chrome pour éviter sa corrosion. Il entoure complètement le bouchon 12 et la jupe 4b, et vient en appui par son extrémité sur une surface de butée 29 de la base 4a.
  • Le capuchon 28 est percé d'ouvertures circulaires 30 disposées en regard des fenêtres 11. Il est monté à force sur le boîtier (ajustement serré sur la surface cylindrique externe du boîtier obtenu par exemple en donnant un profil légèrement conique à l'intérieur du capuchon).
  • Le capuchon a pour fonction d'une part de compléter la cage de Faraday entourant l'initiateur pyrotechnique. Il se trouve ainsi on contact électrique avec la métallisation qui recouvre le boîtier 4.
  • Il a d'autre part pour fonction d'assurer, dans toutes les conditions d'emploi, le maintien de la cohésion du boîtier après l'initiation de la substance pyrotechnique.
  • En effet, dans le cas où la pression engendrée lors de l'initiation provoque une fissuration du boîtier 4, le capuchon 28 maintient les différents morceaux du boîtier et empêche leur dispersion dans le système pyrotechnique initié. On accroit ainsi la fiabilité de l'initiateur en assurant dans tous les cas qu'un fragment de boîtier ne viendra pas perturber le fonctionnement du système initié.
  • Une telle disposition est particulièrement utile pour les applications de haute sécurité, par exemple l'initiation des coussins gonflables de sécurité automobile. On est sûr ainsi que des fragments du boîtier ne viendront pas obturer les orifices de gonflage du coussin, nuisant gravement à son efficacité.
  • Dans le cas où l'initiateur ne comporte pas de fenêtre sur le boîtier mais une zone d'épaisseur réduite sur le bouchon (afin d'assurer un allumage suivant une direction axiale du boîtier), on ne prévoira sur le capuchon qu'une seule ouverture disposée en regard de la zone d'épaisseur réduite du bouchon.
  • A titre de variante il est possible de disposer dans le boîtier une substance pyrotechnique sèche. La compression de la substance dans le logement du boîtier sera effectuée alors sous une pression supérieure (par exemple de l'ordre de 100 à 200 mégapascals). Le bouchon 12 sera comme précédemment maintenu en appui contre la substance pyrotechnique lors de sa fixation par soudure sur la jupe.

Claims (15)

  1. Initiateur pyrotechnique (1) comprenant une substance pyrotechnique (2) disposée à l'intérieur d'un logement (3) aménagé dans un boîtier (4) réalisé en une matière plastique et fermé par un bouchon (12) également réalisé en matière plastique, le logement comportant une paroi cylindrique (10), initiateur caractérisé en ce que la paroi présente au moins une fenêtre (11) d'épaisseur réduite, formant une seule pièce avec la paroi, et destinée à se rompre lors de l'initiation de la substance (2), le bouchon comportant un épaulement (12b) et une gorge annulaire (24) dans laquelle est ajustée une extrémité cylindrique amincie (25) du boîtier (4), un jeu (j) subsistant entre l'épaulement (12b) du bouchon et le boîtier (4) de façon à permettre un maintien en appui du bouchon sur la substance pyrotechnique au cours de la fixation du bouchon.
  2. Initiateur pyrotechnique (1) comprenant une substance pyrotechnique (2) disposée à l'intérieur d'un logement (3) aménagé dans un boîtier (4) réalisé en une matière plastique, et fermé par un bouchon (12) également réalisé en matière plastique, le logement comportant une paroi cylindrique (10), initiateur 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), et comporte un épaulement (12b) et une gorge annulaire (24) dans laquelle est ajustée une extrémité cylindrique amincie (25) du boîtier (4), un jeu (j) subsistant entre l'épaulement (12b) du bouchon et le boîtier (4) de façon à permettre un maintien en appui du bouchon sur la substance pyrotechnique au cours de la fixation du bouchon.
  3. Initiateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la paroi cylindrique (10) présente au moins une fenêtre (il) d'épaisseur réduite formant une seule pièce avec ladite paroi et destinée à se rompre lors de l'initiation de la substance pyrotechnique (2).
  4. Initiateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fenêtres (11) sont aménagées à l'extérieur de la paroi (10), le logement présentant alors une surface interne cylindrique lisse.
  5. Initiateur selon une des revendications 1 ou 4, 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).
  6. Initiateur selon une des revendications 1, 3, 4 ou 5, caractérisé en ce que le boîtier (4) est formé d'une base (4a) et d'une jupe (4b) rendues solidaires l'une de l'autre par un moyen de liaison, la jupe (4b) portant la paroi sur laquelle sont réalisées les fenêtres (11).
  7. Initiateur selon la revendication 6, caractérisé en ce que la jupe (4b) a une longueur comprise entre 1,5 et 2,5 fois le diamètre du logement (3).
  8. Initiateur selon une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le boîtier (4) est recouvert d'une métallisation.
  9. Initiateur selon une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le boîtier (4) est recouvert d'un capuchon métallique (28) qui recouvre à la fois le bouchon (12) et la paroi cylindrique (10).
  10. Initiateur selon une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte deux électrodes (5a,5b) noyées dans le matériau du boîtier (4) et dont les extrémités (6a,6b) dépassent légèrement au niveau d'une base (7) du logement (3), la longueur de surmoulage de chaque électrode étant comprise entre 5 et 10 fois son diamètre.
  11. Initiateur selon une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le bouchon (12) est fixé au boîtier (4) par soudure aux ultrasons.
  12. Initiateur selon une des revendications 6 à 11, caractérisé en ce que la jupe (4b) et la base (4a) du boîtier (4) sont rendues solidaires par soudure aux ultrasons.
  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 polycarbonate.
  14. Initiateur selon la revendication 13, caractérisé en ce que la matière plastique du boîtier (4) et/ou du bouchon (12) est du type polycarbonate chargé de fibres de verre.
  15. Initiateur selon une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que la substance pyrotechnique (2) est déposée dans le boîtier (4) par un procédé de chargement par voie humide.
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