EP0992760A1 - Electro-pyrotechnic initiator protected against electrostatic discharges - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Definitions
- the present invention relates to the field of electro-pyrotechnic igniters intended for safety automobile and in particular that of igniters intended for initiate seat belt tensioners or pyrotechnic gas generators for cushions protection.
- the invention relates more particularly the igniters of which the heating system consists by a resistive metallic element connected to two thin layers of conductive metal.
- electro-pyrotechnic igniters intended for automotive safety are consisting of an insulating body extended by a cap metallic fragmentable and crossed by two electrodes.
- the electrodes are connected to each other by a filament resistive heater surrounded by an explosive composition priming, for example a composition based on lead triresorcinate.
- an explosive composition priming for example a composition based on lead triresorcinate.
- Such igniters which are by example described in US patents US 3,572,247; US 4,517,895; US 4,959,011; or US 5,099,762 have the disadvantage of being sensitive to vibrations of the motor vehicle level of the resistive filament welds on the electrodes. These welds when requested repeatedly by vehicle vibrations may break and render the igniter inoperative.
- igniters in which the electrodes are in contact with two conductive metallic layers distinct areas on the surface of the insulating body which is inside the metal cap. These two tablecloths are connected together by a flat strip resistive of small width deposited on the surface of the insulating body. Conductive layers and strip resistive are covered by an explosive composition priming.
- igniters which are for example described in US patents 5,544,585 or US 4,690,056, are no longer sensitive to vehicle vibrations automotive, but have a new drawback.
- the object of the present invention is precisely to propose such an igniter.
- the invention therefore relates to an electro-pyrotechnic igniter comprising in particular a resistive element heater which is coated with a composition initiating pyrotechnic and which is connected to two electrodes which can themselves be connected to a source electric current through an electrical connector, said resistive heating element having a resistance of value Rc allowing the ignition of said priming composition when the difference in potential between the two electrodes reaches a value of operation Uf, said igniter being characterized in that the two electrodes are also connected between them by a conductive filtering device which is mounted in parallel with said resistive element heating, the equivalent resistance of said device filter conductor having a value at least equal to 100 Rc when the electrical potential difference between the two electrodes is less than or equal to the operating voltage Uf, this resistance equivalent with a value less than or equal to 0.25 Rc when the potential difference between the two electrodes is greater than a predetermined value Uo greater than Uf.
- the conductive filter device is consisting of a capacitor and a varistor mounted in parallel with each other. In this mounting the capacitor enhances the efficiency of the varistor in the event of very high overvoltage.
- the resistive heating element will consist of a low resistive flat element thickness deposited on an insulating circuit support printed and connected to the two electrodes via of two separate conductive metallic layers extended on said support, each layer being at contact of one of the two electrodes.
- the resistive heating element may be based of a nickel-chromium alloy, the conductive layers will generally be copper based and the support will ceramic, glass or a mixture glass / resin such as an epoxy resin.
- the varistor will consist of assemblies of thin semiconductor layers, by example of layers based on tantalum or germanium which will be reported on said conductive layers.
- the capacitor will be made up of thin layer assemblies alternately conductive and insulating reported on said conductive layers.
- the said conductive filter device is consisting of two Zener diodes whose threshold voltage is equal to the predetermined value Uo, and which are mounted in parallel in one direction opposite passers, in other words which are mounted in parallel "head to tail".
- the resistive heating element will consist of a low resistive flat element thickness deposited on an insulating circuit support printed and connected to the two electrodes via of two separate conductive metallic layers extended on said support, each layer being at contact of one of the two electrodes.
- the resistive heating element may be based of a nickel-chromium alloy, the conductive layers will generally be copper based and the support will ceramic, glass or a mixture glass / resin such as an epoxy resin.
- Zener diodes will consist of assemblies of thin layers semiconductors, for example layers based on tantalum or germanium reported on the said sheets conductive.
- a the filter coil will advantageously be fitted in series with one of the electrodes in order to clip the peak overvoltage.
- This coil can be mounted in the igniter itself or in the connector connected to the igniter electrodes.
- the invention therefore also relates to the use an igniter as previously described, by connection of the electrodes of this igniter in a connector comprising two electrical conductors, characterized in that one of the conductors, for example a tubular plug, is mounted in series with a coil filtering.
- the invention thus makes it possible, in its embodiments preferred, to have electro-pyrotechnic igniters particularly reliable, insensitive to mechanical vibrations and overvoltages related to nuisance electrostatic discharges.
- These igniters find their favorite application as lighters seat belt tensioners or as igniters of pyrotechnic gas generators intended to inflate protective cushions for vehicle occupants automobile.
- an electro-pyrotechnic initiation system including in particular an electro-pyrotechnic igniter and an electrical connection means, said igniter electro-pyrotechnic containing a resistive element heater which is coated with a composition initiating pyrotechnic and which is connected to two electrodes which are themselves connected to a source of electric current thanks to said connection means electric, said resistive heating element having a resistance of value Rc allowing the ignition of said priming composition when the difference in electrical potential between the electrodes reaches a operating value Uf, said initiation system being characterized in that it contains a device filter conductor which is mounted in parallel with the resistive heating element, the equivalent resistance of said conductive filter device having a value at less than 100 Rc when the potential difference measured in the electrical connection means is less than or equal to the operating voltage Uf, this equivalent resistance having a lower value or equal to 0.25 Rc when the potential difference electrical measured in the connection means electric is greater than a predetermined value Uo greater than Uf.
- the electrical connection means is consisting of an electrical connector. This last has two electrical conductors, for example two tubular plugs, which are each connected to one of the two igniter electrodes.
- the conductive filter device is incorporated in the electrical connector.
- both electrical conductors from the electrical connector will consist of two tubular plugs, these will be linked together by the device filter conductor which will itself be mounted in parallel of the resistive heating element.
- the conductive filtering device consists either of a capacitor and a varistor mounted in parallel with one another the other, or by two Zener diodes whose voltage threshold is equal to the predetermined value Uo and which are mounted in parallel and in opposite directions passing opposite.
- Figure 1 shows , seen in section, an igniter according to the invention in which the conductive filtering device consists of a capacitor and a varistor (not shown).
- FIG. 2 is a top view of the insulating support of the igniter shown in FIG. 1.
- Figure 3 is an electrical diagram of the igniter shown in Figures 1 and 2 when connected to a connector incorporating a filter coil.
- Figure 4 is an electrical diagram of an igniter whose filtering conductive device is constituted by two Zener diodes, this igniter being connected to a connector and comprising a filtering coil mounted in series with one of its electrodes.
- FIG 3 which represents the electrical diagram of an electro-pyrotechnic igniter 1 according to the first embodiment of the invention when plugged into an electrical connector 20, observes that a resistive heating element 3 comprising a resistor of value Rc is electrically connected said connector 20 via two electrodes 9, 10 and two tubular plugs 31, 32. More specifically, the electrode 9 of the igniter 1 is inserted in the tubular plug 31 of the connector 20 and the electrode 10 of the igniter 1 is inserted in the plug tubular 32 of said connector 20. The latter is connected to a current source 2 as well as a switch 33 suitable and contains a filter coil 4.
- a conductive filter device 5, which is mounted in parallel of the resistive heating element 3, is breaks down more precisely into a varistor 6 and into a capacitor 7, these being mounted in parallel one compared to each other.
- this electro-pyrotechnic igniter 1 is made from an insulating support 14 of the circuit print consisting of a discoid plate, based on a glass / resin mixture such as an epoxy resin, and which is crossed by the two electrodes 9,10.
- Each of these two electrodes 9,10 has, from a hand, an upper end fixed by welding to a ignition plate 11 which is itself attached to the insulating support 14, and on the other hand, one end intended to be connected to the plug corresponding tubular 31.32.
- a composition pyrotechnic initiation 12 is deposited on the plate 11 and is surmounted by a cap metallic 13 fragmentable containing a composition reinforcing pyrotechnic 34, this metal cap 13 fragmentable being set on a liner 35 cylindrical metal which encloses the insulating support 14.
- a molding 8 of thermoplastic resin coated partially the electrodes 9,10 and ensures, with the fragmentable metal cap 13, the sealing of igniter 1.
- the ignition plate 11 is more particularly constituted by two layers metallic conductive 15, 16 interconnected by the resistive heating element 3 as well as by the varistor 6 and capacitor 7.
- the resistive heating element 3 is produced using a resistive flat element, for example based on a nickel-chromium alloy, the thickness of which is between 0.001mm and 0.01mm and the surface, which is bare and directly in contact with the pyrotechnic initiation composition 12, is between 0.01mm 2 and 0.2mm 2 .
- This resistive heating element 3 is in contact with both the conductive sheet 15 and the conductive sheet 16, the latter each being formed by a layer of copper in the shape of a segment of a circle approximately 35 micrometers thick.
- the conductive sheet 15 is connected to the electrode 9 and the conductive sheet 16 is connected to the electrode 10 so as to provide the electrical connection between the resistive heating element 3 and the two electrodes 9 and 10.
- the varistor 6 is constituted by assemblies of thin semiconductor layers which are attached to said conductive layers 15, 16 and the capacitor 7 is constituted by assemblies of thin layers alternately conductive and insulating which are also attached to the conductive layers 15, 16.
- the various thin layers used to make the varistor 6 are advantageously based on tantalum or germanium.
- This conductive filter device 5 composed of the varistor 6 and capacitor 7 present, on the one hand, an equivalent resistance having a value equal to 100 Rc when the difference in electrical potential between the two electrodes 9,10 is less than or equal to one voltage Uf, called operating voltage, and other share, an equivalent resistance having an equal value at 0.25 Rc when the potential difference between the two electrodes 9,10 is greater than a threshold value predetermined Uo itself greater than the voltage of Uf operation.
- the current source 2 which is connected to this igniter 1 by closing of the switch 33 is activated and the difference in electrical potential measured between electrodes 9.10 is then equal to the voltage of Uf operation during a time period of the order a few milliseconds.
- the heat energy released by the resistance of value Rc of the resistive element heating 3 then suffices to cause the ignition of the priming composition 12 and consequently the bursting of the metal cap 13.
- the conductive filter device 5 avoids the unwanted initiation of said igniter 1. Indeed, the conductive filter device 5 being mounted in parallel of the resistive heating element 3 and the value equivalent resistance of the conductive device filtering 5 then falling so as to be worth 0.25 Rc since the voltage is greater than the value predetermined Uo, the resistive heating element 3 is crossed by a low intensity current which does not induce not enough heat energy to cause inflammation of the priming composition 12.
- the varistor 6 can present a dysfunction when the voltage reaches very high values, the drop in the value of the equivalent resistance, thanks to which the resistive heating element 3 is provided, is then provided by the capacitor 7.
- the electro-pyrotechnic igniter 1 is subject to a discharge electrostatic with a duration of the order of a few nanoseconds and whose voltage has a value included between the value of the operating voltage Uf and the predetermined threshold value Uo, the heat energy released by the resistive heating element 3 is insufficient to cause untimely initiation of the priming composition 12.
- the filter coil 4 which is here incorporated in connector 20, but which could be connected in series with one of the two electrodes 9, 10, allows clipping overvoltage peaks.
- FIG 4 which represents the electrical diagram of an electro-pyrotechnic igniter 101 according to the second alternative embodiment of the invention when plugged into a connector electric 120
- a resistive element heater 103 having a resistance of value Rc is electrically connected to said connector 120 by through two electrodes 109, 110 and two tubular plugs 131, 132. More specifically, the electrode 109 of the igniter 101 is inserted into the tubular plug 131 of connector 120 and electrode 110 igniter 101 is inserted into the tubular plug 132 of connector 120. The latter is connected to a source current 102 and an appropriate switch 133.
- a filter coil 104 is connected in series with the electrode 109 of the igniter 101.
- a device filter conductor 105 which is mounted in parallel with the resistive heating element 103, breaks down into two Zener diodes 106, 107 mounted in parallel one of the other and in opposite passing directions.
- the equivalent resistance of the device filtering conductor 105 constituted by said diodes Zener 106, 107, has a value equal to 100 Rc when the voltage to which the resistive element is subjected heater 103 is less than or equal to a voltage Uf so-called operating, this equivalent resistance having a value equal to 0.25 Rc when the voltage at which is subjected the resistive heating element 103 is greater than the predetermined threshold value Uo itself higher than the operating voltage Uf.
- Both Zener diodes 106,107 are therefore only on when the tension to which they are subjected is higher or equal to the predetermined value Uo.
- the current source 102 connected to said igniter 101 is activated and the resistive heating element 103 is then subjected to the operating voltage Uf for a period of a few milliseconds.
- the energy released by the latter thus ensures ignition of the priming composition which is in contact with the resistive heating element 103.
- the two Zener diodes 106, 107 avoid unwanted initiation of said igniter 101. Indeed, the value of the resistance equivalent of the two Zener diodes 106, 107 then falling so as to be worth 0.25 Rc and said Zener diodes 106, 107 being mounted in parallel with the element resistive heater 103, the latter is crossed by a low intensity current does not induce energy sufficient heat to cause inflammation of the priming composition.
- the electro-pyrotechnic igniter 101 is subjected to an electrostatic discharge lasting for the order of a few nanoseconds and whose voltage at a value between the value of the voltage of operation Uf and the predetermined threshold value Uo, the two Zener diodes 106, 107 are not busy but the heat energy released by the element resistive heater 103 is insufficient to cause untimely initiation of the priming composition.
- the filter coil 104 which is here mounted in series with the electrode 109 of the igniter 101, allows clip surge peaks.
Abstract
Description
La présente invention se rapporte au domaine des allumeurs électro-pyrotechniques destinés à la sécurité automobile et notamment à celui des allumeurs destinés à initier des rétracteurs de ceintures de sécurité ou des générateurs pyrotechniques de gaz pour coussins de protection. L'invention concerne plus particulièrement les allumeurs dont le système chauffant est constitué par un élément métallique résistif connecté à deux couches minces de métal conducteur.The present invention relates to the field of electro-pyrotechnic igniters intended for safety automobile and in particular that of igniters intended for initiate seat belt tensioners or pyrotechnic gas generators for cushions protection. The invention relates more particularly the igniters of which the heating system consists by a resistive metallic element connected to two thin layers of conductive metal.
Traditionnellement les allumeurs électro-pyrotechniques destinés à la sécurité automobile sont constitués par un corps isolant prolongé par un capuchon métallique fragmentable et traversé par deux électrodes. Les électrodes sont reliées entre elles par un filament résistif chauffant entouré par une composition explosive d'amorçage, par exemple une composition à base de trirésorcinate de plomb. De tels allumeurs qui sont par exemple décrits dans les brevets américains US 3,572,247 ; US 4,517,895 ; US 4,959,011 ; ou US 5,099,762 présentent cependant l'inconvénient d'être sensibles aux vibrations du véhicule automobile au niveau des soudures du filament résistif sur les électrodes. Ces soudures lorsqu'elles sont sollicitées de manière répétitive par les vibrations du véhicule peuvent casser et rendre l'allumeur inopérant.Traditionally electro-pyrotechnic igniters intended for automotive safety are consisting of an insulating body extended by a cap metallic fragmentable and crossed by two electrodes. The electrodes are connected to each other by a filament resistive heater surrounded by an explosive composition priming, for example a composition based on lead triresorcinate. Such igniters which are by example described in US patents US 3,572,247; US 4,517,895; US 4,959,011; or US 5,099,762 have the disadvantage of being sensitive to vibrations of the motor vehicle level of the resistive filament welds on the electrodes. These welds when requested repeatedly by vehicle vibrations may break and render the igniter inoperative.
Pour remédier à cet inconvénient, on a alors développé des allumeurs dans lesquels les électrodes sont au contact de deux nappes métalliques conductrices distinctes étendues sur la surface du corps isolant qui est à l'intérieur du capuchon métallique. Ces deux nappes sont reliées entre elles par une bande plate résistive de faible largeur déposée sur la surface du corps isolant. Les nappes conductrices et la bande résistive sont recouvertes par une composition explosive d'amorçage. De tels allumeurs, qui sont par exemple décrits dans les brevets US 5,544,585 ou US 4,690,056, ne sont plus sensibles aux vibrations du véhicule automobile, mais présentent un nouvel inconvénient. Du fait de la très faible épaisseur des nappes conductrices, souvent inférieure à 50 micromètres, ces allumeurs sont sensibles aux décharges électrostatiques qui peuvent engendrer un déclenchement non souhaité de l'allumeur ou, tout du moins, une détérioration grave de l'état de ces nappes conductrices. On a cherché à protéger ces allumeurs contre ce type de décharges, comme décrit par exemple dans les brevets US 5,616,881 ou EP 0 802 092, mais ces protections ne sont pas toujours efficaces en cas de décharges électrostatiques de très forte tension.To remedy this drawback, we then have developed igniters in which the electrodes are in contact with two conductive metallic layers distinct areas on the surface of the insulating body which is inside the metal cap. These two tablecloths are connected together by a flat strip resistive of small width deposited on the surface of the insulating body. Conductive layers and strip resistive are covered by an explosive composition priming. Such igniters, which are for example described in US patents 5,544,585 or US 4,690,056, are no longer sensitive to vehicle vibrations automotive, but have a new drawback. Of made of very thin layers conductive, often less than 50 micrometers, these igniters are sensitive to electrostatic discharge which can cause an unwanted trigger of the igniter or, at the very least, a serious deterioration of the state of these conductive layers. We tried to protect these igniters against this type of discharge, as described for example in US patents 5,616,881 or EP 0 802 092, but these protections are not always effective in the event of electrostatic discharges of very high tension.
L'homme de métier est donc toujours confronté au problème de disposer d'un allumeur électro-pyrotechnique fiable qui, lorsqu'il est monté dans un générateur de gaz ou dans un rétracteur de ceinture de sécurité équipant un véhicule automobile, soit à la fois insensible aux vibrations mécaniques du véhicule et insensible aux décharges électrostatiques de haut voltage qui peuvent être induites par exemple par une ligne électrique à haute tension.The skilled person is therefore always confronted with the problem of having an electro-pyrotechnic igniter reliable which when mounted in a generator gas or in a seat belt retractor equipping a motor vehicle, either at the same time insensitive to mechanical vibrations of the vehicle and insensitive to electrostatic discharge from high voltage which can be induced for example by a high voltage power line.
L'objet de la présente invention est précisément de proposer un tel allumeur.The object of the present invention is precisely to propose such an igniter.
L'invention concerne donc un allumeur électro-pyrotechnique comprenant notamment un élément résistif chauffant qui est enrobé par une composition pyrotechnique d'amorçage et qui est relié à deux électrodes pouvant elles-mêmes être reliées à une source de courant électrique grâce à un connecteur électrique, le dit élément résistif chauffant présentant une résistance de valeur Rc permettant l'allumage de la dite composition d'amorçage lorsque la différence de potentiel entre les deux électrodes atteint une valeur de fonctionnement Uf, le dit allumeur étant caractérisé en ce que les deux électrodes sont également reliées entre elles par un dispositif conducteur filtrant qui est monté en parallèle du dit élément résistif chauffant, la résistance équivalente du dit dispositif conducteur filtrant ayant une valeur au moins égale à 100 Rc lorsque la différence de potentiel électrique entre les deux électrodes est inférieure ou égale à la tension de fonctionnement Uf, cette résistance équivalente ayant une valeur inférieure ou égale à 0,25 Rc lorsque la différence de potentiel entre les deux électrodes est supérieure à une valeur prédéterminée Uo supérieure à Uf.The invention therefore relates to an electro-pyrotechnic igniter comprising in particular a resistive element heater which is coated with a composition initiating pyrotechnic and which is connected to two electrodes which can themselves be connected to a source electric current through an electrical connector, said resistive heating element having a resistance of value Rc allowing the ignition of said priming composition when the difference in potential between the two electrodes reaches a value of operation Uf, said igniter being characterized in that the two electrodes are also connected between them by a conductive filtering device which is mounted in parallel with said resistive element heating, the equivalent resistance of said device filter conductor having a value at least equal to 100 Rc when the electrical potential difference between the two electrodes is less than or equal to the operating voltage Uf, this resistance equivalent with a value less than or equal to 0.25 Rc when the potential difference between the two electrodes is greater than a predetermined value Uo greater than Uf.
Ainsi, grâce à la présence dans l'allumeur d'un dispositif conducteur filtrant modulable en fonction de la tension et monté en parallèle de l'élément résistif chauffant, le courant passera, lorsque la tension appliquée aux électrodes est la tension de fonctionnement, par l'élément résistif chauffant et provoquera le fonctionnement de l'allumeur. Par contre, en cas de tension, supérieure à la valeur seuil prédéterminée Uo et liée à une décharge électrostatique, le courant passera par le dispositif conducteur filtrant dont la résistance équivalente aura chuté et ménagera l'élément résistif chauffant. Enfin il est à noter qu'en cas de décharge électrostatique de tension inférieure à la valeur seuil prédéterminée Uo, il n'y a pas de risque de dégradation pour l'allumeur car dans cette hypothèse l'énergie qui lui est fournie est trop faible. Thus, thanks to the presence in the igniter of a modular conductive filter device according to voltage and mounted in parallel of the resistive element heating, the current will pass, when the voltage applied to the electrodes is the voltage of operation, by the resistive heating element and will cause the igniter to operate. On the other hand, in case of voltage, higher than the threshold value predetermined Uo and linked to an electrostatic discharge, current will flow through the conductive filter device whose equivalent resistance will have dropped and will spare the resistive heating element. Finally it should be noted that electrostatic discharge with a voltage below the predetermined threshold value Uo, there is no risk degradation for the igniter because in this hypothesis the energy supplied to it is too weak.
Selon une première variante de réalisation de l'invention, le dispositif conducteur filtrant est constitué par un condensateur et par une varistance montés en parallèle l'un par rapport à l'autre. Dans ce montage le condensateur renforce l'efficacité de la varistance en cas de surtension très élevée.According to a first alternative embodiment of the invention, the conductive filter device is consisting of a capacitor and a varistor mounted in parallel with each other. In this mounting the capacitor enhances the efficiency of the varistor in the event of very high overvoltage.
Préférentiellement l'élément résistif chauffant sera constitué par un élément plat résistif de faible épaisseur déposé sur un support isolant de circuit imprimé et relié aux deux électrodes par l'intermédiaire de deux nappes métalliques conductrices distinctes étendues sur le dit support, chaque nappe étant au contact de l'une des deux électrodes.Preferably the resistive heating element will consist of a low resistive flat element thickness deposited on an insulating circuit support printed and connected to the two electrodes via of two separate conductive metallic layers extended on said support, each layer being at contact of one of the two electrodes.
L'élément résistif chauffant pourra être à base d'un alliage nickel-chrome, les nappes conductrices seront généralement à base de cuivre et le support sera en céramique, en verre ou à base d'un mélange verre/résine comme par exemple une résine époxy.The resistive heating element may be based of a nickel-chromium alloy, the conductive layers will generally be copper based and the support will ceramic, glass or a mixture glass / resin such as an epoxy resin.
Avantageusement la varistance sera constituée par des assemblages de couches minces semi-conductrices, par exemple des couches à base de tantale ou de germanium qui seront rapportées sur les dites nappes conductrices.Advantageously, the varistor will consist of assemblies of thin semiconductor layers, by example of layers based on tantalum or germanium which will be reported on said conductive layers.
Avantageusement encore, le condensateur sera constitué par des assemblages de couches minces alternativement conductrices et isolantes rapportées sur lesdites nappes conductrices.Advantageously also, the capacitor will be made up of thin layer assemblies alternately conductive and insulating reported on said conductive layers.
Selon une seconde variante de réalisation de l'invention, le dit dispositif conducteur filtrant est constitué par deux diodes Zener dont la tension seuil est égale à la valeur prédéterminée Uo, et qui sont montées en parallèle l'une de l'autre dans des sens passant opposés, autrement dit qui sont montées en parallèle "tête-bêche".According to a second alternative embodiment of the invention, the said conductive filter device is consisting of two Zener diodes whose threshold voltage is equal to the predetermined value Uo, and which are mounted in parallel in one direction opposite passers, in other words which are mounted in parallel "head to tail".
Préférentiellement l'élément résistif chauffant sera constitué par un élément plat résistif de faible épaisseur déposé sur un support isolant de circuit imprimé et relié aux deux électrodes par l'intermédiaire de deux nappes métalliques conductrices distinctes étendues sur le dit support, chaque nappe étant au contact de l'une des deux électrodes.Preferably the resistive heating element will consist of a low resistive flat element thickness deposited on an insulating circuit support printed and connected to the two electrodes via of two separate conductive metallic layers extended on said support, each layer being at contact of one of the two electrodes.
L'élément résistif chauffant pourra être à base d'un alliage nickel-chrome, les nappes conductrices seront généralement à base de cuivre et le support sera en céramique, en verre ou à base d'un mélange verre/résine comme par exemple une résine époxy.The resistive heating element may be based of a nickel-chromium alloy, the conductive layers will generally be copper based and the support will ceramic, glass or a mixture glass / resin such as an epoxy resin.
Avantageusement encore les dites diodes Zener seront constituées par des assemblages de couches minces semi-conductrices, par exemple des couches à base de tantale ou de germanium rapportées sur les dites nappes conductrices.Advantageously also the so-called Zener diodes will consist of assemblies of thin layers semiconductors, for example layers based on tantalum or germanium reported on the said sheets conductive.
Afin d'augmenter encore la fiabilité de fonctionnement des allumeurs selon l'invention , une bobine filtrante sera avantageusement montée en série avec l'une des électrodes afin d'écrêter le pic de surtension.In order to further increase the reliability of operation of the igniters according to the invention, a the filter coil will advantageously be fitted in series with one of the electrodes in order to clip the peak overvoltage.
Cette bobine pourra être montée dans l'allumeur lui-même ou encore dans le connecteur branché sur les électrodes de l'allumeur.This coil can be mounted in the igniter itself or in the connector connected to the igniter electrodes.
L'invention concerne donc également l'utilisation d'un allumeur tel que précédemment décrit, par branchement des électrodes de cet allumeur dans un connecteur comportant deux conducteurs de l'électricité, caractérisée en ce que l'un des conducteurs, par exemple une fiche tubulaire, est monté en série avec une bobine filtrante.The invention therefore also relates to the use an igniter as previously described, by connection of the electrodes of this igniter in a connector comprising two electrical conductors, characterized in that one of the conductors, for example a tubular plug, is mounted in series with a coil filtering.
L'invention permet ainsi, dans ses réalisations préférées, de disposer d'allumeurs électro-pyrotechniques particulièrement fiables, insensibles aux vibrations mécaniques et aux surtensions liées à des décharges électrostatiques intempestives. Ces allumeurs trouvent leur application préférée comme allumeurs de rétracteurs de ceintures de sécurité ou comme allumeurs de générateurs pyrotechniques de gaz destinés à gonfler des coussins de protection pour occupants d'un véhicule automobile.The invention thus makes it possible, in its embodiments preferred, to have electro-pyrotechnic igniters particularly reliable, insensitive to mechanical vibrations and overvoltages related to nuisance electrostatic discharges. These igniters find their favorite application as lighters seat belt tensioners or as igniters of pyrotechnic gas generators intended to inflate protective cushions for vehicle occupants automobile.
De plus, il est possible de généraliser l'invention à un système d'initiation électro-pyrotechnique comprenant notamment un allumeur électro-pyrotechnique et un moyen de raccordement électrique, ledit allumeur électro-pyrotechnique contenant un élément résistif chauffant qui est enrobé par une composition pyrotechnique d'amorçage et qui est relié à deux électrodes qui sont elles-mêmes reliées à une source de courant électrique grâce audit moyen de raccordement électrique, ledit élément résistif chauffant présentant une résistance de valeur Rc permettant l'allumage de ladite composition d'amorçage lorsque la différence de potentiel électrique entre les électrodes atteint une valeur de fonctionnement Uf, ledit système d'initiation étant caractérisé en ce qu'il contient un dispositif conducteur filtrant qui est monté en parallèle de l'élément résistif chauffant, la résistance équivalente dudit dispositif conducteur filtrant ayant une valeur au moins égale à 100 Rc lorsque la différence de potentiel mesurée dans le moyen de raccordement électrique est inférieure ou égale à la tension de fonctionnement Uf, cette résistance équivalente ayant une valeur inférieure ou égale à 0,25 Rc lorsque la différence de potentiel électrique mesurée dans le moyen de raccordement électrique est supérieure à une valeur prédéterminée Uo supérieure à Uf.In addition, it is possible to generalize the invention to an electro-pyrotechnic initiation system including in particular an electro-pyrotechnic igniter and an electrical connection means, said igniter electro-pyrotechnic containing a resistive element heater which is coated with a composition initiating pyrotechnic and which is connected to two electrodes which are themselves connected to a source of electric current thanks to said connection means electric, said resistive heating element having a resistance of value Rc allowing the ignition of said priming composition when the difference in electrical potential between the electrodes reaches a operating value Uf, said initiation system being characterized in that it contains a device filter conductor which is mounted in parallel with the resistive heating element, the equivalent resistance of said conductive filter device having a value at less than 100 Rc when the potential difference measured in the electrical connection means is less than or equal to the operating voltage Uf, this equivalent resistance having a lower value or equal to 0.25 Rc when the potential difference electrical measured in the connection means electric is greater than a predetermined value Uo greater than Uf.
Selon un mode de réalisation préférée de l'invention, le moyen de raccordement électrique est constitué par un connecteur électrique. Ce dernier comporte deux conducteurs de l'électricité, par exemple deux fiches tubulaires, qui sont chacun reliés à l'une des deux électrodes de l'allumeur.According to a preferred embodiment of the invention, the electrical connection means is consisting of an electrical connector. This last has two electrical conductors, for example two tubular plugs, which are each connected to one of the two igniter electrodes.
Selon un autre mode de réalisation préférée, le dispositif conducteur filtrant est incorporé dans le connecteur électrique. Dans le cas où les deux conducteurs de l'électricité du connecteur électrique seront constitués par deux fiches tubulaires, ces dernières seront reliées entre elles par le dispositif conducteur filtrant qui sera lui-même monté en parallèle de l'élément résistif chauffant.According to another preferred embodiment, the conductive filter device is incorporated in the electrical connector. In the event that both electrical conductors from the electrical connector will consist of two tubular plugs, these will be linked together by the device filter conductor which will itself be mounted in parallel of the resistive heating element.
Avantageusement, le dispositif conducteur filtrant est constitué, ou bien, par un condensateur et par une varistance montés en parallèle l'un par rapport à l'autre, ou bien, par deux diodes Zener dont la tension seuil est égale à la valeur prédéterminée Uo et qui sont montées en parallèle l'une de l'autre et dans des sens passant opposés.Advantageously, the conductive filtering device consists either of a capacitor and a varistor mounted in parallel with one another the other, or by two Zener diodes whose voltage threshold is equal to the predetermined value Uo and which are mounted in parallel and in opposite directions passing opposite.
On décrit ci-après une réalisation préférée de l'invention en se référant aux figures 1 à 4. A preferred embodiment of the invention with reference to Figures 1 to 4.
La figure 1 représente, vu en coupe, un allumeur selon l'invention dans lequel le dispositif conducteur filtrant est constitué par un condensateur et par une varistance (non représentés).Figure 1 shows , seen in section, an igniter according to the invention in which the conductive filtering device consists of a capacitor and a varistor (not shown).
La figure 2 est une vue de dessus du support isolant de l'allumeur représenté à la figure 1.FIG. 2 is a top view of the insulating support of the igniter shown in FIG. 1.
La figure 3 est un schéma électrique de l'allumeur représenté aux figures 1 et 2 lorsqu'il est branché sur un connecteur incorporant une bobine filtrante.Figure 3 is an electrical diagram of the igniter shown in Figures 1 and 2 when connected to a connector incorporating a filter coil.
La figure 4 est un schéma électrique d'un allumeur dont le dispositif conducteur filtrant est constitué par deux diodes Zener, cet allumeur étant branché à un connecteur et comprenant une bobine filtrante montée en série avec l'une de ses électrodes.Figure 4 is an electrical diagram of an igniter whose filtering conductive device is constituted by two Zener diodes, this igniter being connected to a connector and comprising a filtering coil mounted in series with one of its electrodes.
En se référant à la figure 3, qui représente le
schéma électrique d'un allumeur électro-pyrotechnique 1
selon la première variante de réalisation de l'invention
lorsqu'il est branché à un connecteur électrique 20, on
observe qu'un élément résistif chauffant 3 comportant
une résistance de valeur Rc est relié électriquement
audit connecteur 20 par l'intermédiaire de deux
électrodes 9, 10 et de deux fiches tubulaires 31, 32.
Plus précisément, l'électrode 9 de l'allumeur 1 est
insérée dans la fiche tubulaire 31 du connecteur 20 et
l'électrode 10 de l'allumeur 1 est insérée dans la fiche
tubulaire 32 dudit connecteur 20. Ce dernier est relié à
une source de courant 2 ainsi qu'à un interrupteur 33
approprié et renferme une bobine filtrante 4. Un
dispositif conducteur filtrant 5, qui est monté en
parallèle de l'élément résistif chauffant 3, se
décompose plus précisément en une varistance 6 et en un
condensateur 7, ceux-ci étant montés en parallèle l'un
par rapport à l'autre.Referring to Figure 3, which represents the
electrical diagram of an electro-
En se reportant plus particulièrement à la figure
1, on observe que cet allumeur électro-pyrotechnique 1
est réalisé à partir d'un support isolant 14 de circuit
imprimé constitué par une plaque discoïde, à base d'un
mélange verre/résine comme par exemple une résine époxy,
et qui est traversé par les deux électrodes 9,10.
Chacune de ces deux électrodes 9,10 présente, d'une
part, une extrémité supérieure fixée par soudure à une
platine d'allumage 11 qui est elle-même rapportée sur le
support isolant 14, et d'autre part, une extrémité
inférieure destinée à être connectée à la fiche
tubulaire 31,32 correspondante. Une composition
pyrotechnique d'amorçage 12 est déposée sur la platine
d'allumage 11 et est surmontée par un capuchon
métallique 13 fragmentable renfermant une composition
pyrotechnique renforçatrice 34, ce capuchon métallique
13 fragmentable étant serti sur un chemisage 35
métallique cylindrique qui enserre le support isolant
14. Un surmoulage 8 de résine thermoplastique enrobe
partiellement les électrodes 9,10 et assure, avec le
capuchon métallique 13 fragmentable, l'étanchéité de
l'allumeur 1.With particular reference to the figure
1, it is observed that this electro-
Dans la réalisation représentée à la figure 1, on
observe qu'une jupe 36 en matière plastique isole la
composition pyrotechnique renforçatrice 34 du capuchon
métallique 13 fragmentable.In the embodiment shown in Figure 1, we
observe that a
En se référant à la figure 2, on observe que la
platine d'allumage 11, selon une réalisation préférée,
est plus particulièrement constituée par deux nappes
métalliques conductrices 15, 16 reliées entre elles par
l'élément résistif chauffant 3 ainsi que par la
varistance 6 et le condensateur 7.Referring to Figure 2, we observe that the
Plus précisément, l'élément résistif chauffant 3
est réalisé à l'aide d'un élément plat résistif, par
exemple à base d'un alliage nickel-chrome, dont
l'épaisseur est comprise entre 0,001mm et 0,01mm et dont
la surface, qui est à nue et directement au contact de
la composition pyrotechnique d'amorçage 12, est comprise
entre 0,01mm2 et 0,2mm2. Cet élément résistif chauffant
3 est au contact à la fois de la nappe conductrice 15 et
de la nappe conductrice 16, ces dernières étant chacune
formées par une couche de cuivre en forme de segment de
cercle d'approximativement 35 micromètres d'épaisseur.
La nappe conductrice 15 est reliée à l'électrode 9 et la
nappe conductrice 16 est reliée à l'électrode 10 de
manière à assurer la liaison électrique entre l'élément
résistif chauffant 3 et les deux électrodes 9 et 10. La
varistance 6 est constituée par des assemblages de
couches minces semi-conductrices qui sont rapportées sur
lesdites nappes conductrices 15,16 et le condensateur 7
est constitué par des assemblages de couches minces
alternativement conductrices et isolantes qui sont
également rapportées sur les nappes conductrices 15,16.
Les différentes couches minces utilisées pour réaliser
la varistance 6 sont avantageusement à base de tantale
ou de germanium.More specifically, the
Ce dispositif conducteur filtrant 5 composé de la
varistance 6 et du condensateur 7 présente, d'une part,
une résistance équivalente ayant une valeur égale à 100
Rc lorsque la différence de potentiel électrique entre
les deux électrodes 9,10 est inférieure ou égale à une
tension Uf, dite tension de fonctionnement, et d'autre
part, une résistance équivalente ayant une valeur égale
à 0,25 Rc lorsque la différence de potentiel entre les
deux électrodes 9,10 est supérieure à une valeur seuil
prédéterminée Uo elle-même supérieure à la tension de
fonctionnement Uf.This
Lorsque l'initiation de cet allumeur électro-pyrotechnique
1 s'avère souhaitable et nécessaire, la
source de courant 2 qui est reliée à cet allumeur 1 par
fermeture de l'interrupteur 33 est activée et la
différence de potentiel électrique mesurée entre les
électrodes 9,10 est alors égale à la tension de
fonctionnement Uf durant une période de temps de l'ordre
de quelques millisecondes. L'énergie calorifique dégagée
par la résistance de valeur Rc de l'élément résistif
chauffant 3 suffit alors à provoquer l'allumage de la
composition d'amorçage 12 et par suite l'éclatement du
capuchon métallique 13.When the initiation of this electro-
En revanche, dans l'hypothèse où l'allumeur
électro-pyrotechnique 1 est soumis à une décharge
électrostatique de forte tension , en tout cas
supérieure à la valeur seuil prédéterminée Uo, le
dispositif conducteur filtrant 5 permet d'éviter
l'initiation non désirée dudit allumeur 1. En effet, le
dispositif conducteur filtrant 5 étant monté en
parallèle de l'élément résistif chauffant 3 et la valeur
de la résistance équivalente du dispositif conducteur
filtrant 5 chutant alors de manière à valoir 0,25 Rc
puisque la tension est supérieure à la valeur
prédéterminée Uo, l'élément résistif chauffant 3 est
traversé par un courant de faible intensité n'induisant
pas une énergie calorifique suffisante pour provoquer
l'inflammation de la composition d'amorçage 12. La
varistance 6 pouvant présenter un dysfonctionnement
lorsque la tension atteint des valeurs très élevées, la
chute de la valeur de la résistance équivalente, grâce à
laquelle l'élément résistif chauffant 3 est ménagé, est
alors assurée par le condensateur 7.On the other hand, in the event that the igniter
electro-pyrotechnic 1 is subjected to a discharge
high voltage electrostatic, in any case
higher than the predetermined threshold value Uo, the
Enfin dans le cas où l'allumeur électro-pyrotechnique
1 est soumis à une décharge
électrostatique d'une durée de l'ordre de quelques
nanosecondes et dont la tension a une valeur comprise
entre la valeur de la tension de fonctionnement Uf et la
valeur seuil prédéterminée Uo, l'énergie calorifique
dégagée par l'élément résistif chauffant 3 est
insuffisante pour provoquer l'initiation intempestive de
la composition d'amorçage 12.Finally in the case where the electro-
La bobine filtrante 4 qui est ici incorporée dans
le connecteur 20, mais qui pourrait être montée en série
avec l'une des deux électrodes 9, 10, permet d'écrêter
les pics de surtension.The filter coil 4 which is here incorporated in
En se référant à la figure 4, qui représente le
schéma électrique d'un allumeur électro-pyrotechnique
101 selon la seconde variante de réalisation de
l'invention lorsqu'il est branché à un connecteur
électrique 120, on observe qu'un élément résistif
chauffant 103 comportant une résistance de valeur Rc est
relié électriquement audit connecteur 120 par
l'intermédiaire de deux électrodes 109, 110 et de deux
fiches tubulaires 131, 132. Plus précisément,
l'électrode 109 de l'allumeur 101 est insérée dans la
fiche tubulaire 131 du connecteur 120 et l'électrode 110
de l'allumeur 101 est insérée dans la fiche tubulaire
132 du connecteur 120. Ce dernier est relié à une source
de courant 102 et à un interrupteur 133 approprié. Une
bobine filtrante 104 est montée en série avec
l'électrode 109 de l'allumeur 101. Un dispositif
conducteur filtrant 105, qui est monté en parallèle de
l'élément résistif chauffant 103, se décompose en deux
diodes Zener 106, 107 montées en parallèle l'une de
l'autre et dans des sens passant opposés.Referring to Figure 4, which represents the
electrical diagram of an electro-
De plus, la résistance équivalente du dispositif
conducteur filtrant 105, constitué par lesdites diodes
Zener 106, 107, a une valeur égale à 100 Rc lorsque la
tension à laquelle est soumis l'élément résistif
chauffant 103 est inférieure ou égale à une tension Uf
dite de fonctionnement, cette résistance équivalente
ayant une valeur égale à 0,25 Rc lorsque la tension à
laquelle est soumis l'élément résistif chauffant 103 est
supérieure à la valeur seuil prédéterminée Uo elle-même
supérieure à la tension de fonctionnement Uf. Les deux
diodes Zener 106,107 ne sont donc passantes que lorsque
la tension à laquelle elles sont soumises est supérieure
ou égale à la valeur prédéterminée Uo.In addition, the equivalent resistance of the
Comme précédemment, lorsque l'initiation de cet
allumeur électro-pyrotechnique 101 s'avère souhaitable
et nécessaire, la source de courant 102 connectée audit
allumeur 101 est activée et l'élément résistif chauffant
103 est alors soumis à la tension de fonctionnement Uf
durant un laps de temps de quelques millisecondes.
L'énergie libérée par ce dernier assure ainsi l'allumage
de la composition d'amorçage qui est au contact de
l'élément résistif chauffant 103.As before, when the initiation of this
electro-
En revanche, dans l'hypothèse où l'allumeur
électro-pyrotechnique 101 est soumis à une décharge
électrostatique de tension supérieure à la valeur seuil
prédéterminée Uo, les deux diodes Zener 106, 107
permettent d'éviter l'initiation non désirée dudit
allumeur 101. En effet, la valeur de la résistance
équivalente des deux diodes Zener 106, 107 chutant alors
de manière à valoir 0,25 Rc et lesdites diodes Zener
106, 107 étant montées en parallèle de l'élément
résistif chauffant 103, ce dernier est traversé par un
courant de faible intensité n'induisant pas une énergie
calorifique suffisante pour provoquer l'inflammation de
la composition d'amorçage.On the other hand, in the event that the igniter
electro-pyrotechnic 101 is subjected to a discharge
electrostatic voltage higher than the threshold value
predetermined Uo, the two
Enfin lorsque l'allumeur électro-pyrotechnique 101
est soumis à une décharge électrostatique d'une durée de
l'ordre de quelques nanosecondes et dont la tension à
une valeur comprise entre la valeur de la tension de
fonctionnement Uf et la valeur seuil prédéterminée Uo,
les deux diodes Zener 106, 107 ne sont pas passantes
mais l'énergie calorifique dégagée par l'élément
résistif chauffant 103 est insuffisante pour provoquer
l'initiation intempestive de la composition d'amorçage.Finally when the electro-
La bobine filtrante 104, qui est ici montée en
série avec l'électrode 109 de l'allumeur 101, permet
d'écrêter les pics de surtension.The
Claims (11)
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