EP1112470A1 - Initiateur pyrotechnique et procede de montage d'un tel initiateur - Google Patents

Initiateur pyrotechnique et procede de montage d'un tel initiateur

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Publication number
EP1112470A1
EP1112470A1 EP00949669A EP00949669A EP1112470A1 EP 1112470 A1 EP1112470 A1 EP 1112470A1 EP 00949669 A EP00949669 A EP 00949669A EP 00949669 A EP00949669 A EP 00949669A EP 1112470 A1 EP1112470 A1 EP 1112470A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
housing
envelope
pyrotechnic
pyrotechnic initiator
shells
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.)
Withdrawn
Application number
EP00949669A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jean-Paul Vidot
Alain Rouer
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 EP1112470A1 publication Critical patent/EP1112470A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F42B3/121—Initiators with incorporated integrated circuit
    • 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
    • F42B3/195—Manufacture
    • F42B3/198—Manufacture of electric initiator heads e.g., testing, machines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R21/00—Arrangements or fittings on vehicles for protecting or preventing injuries to occupants or pedestrians in case of accidents or other traffic risks
    • B60R21/02—Occupant safety arrangements or fittings, e.g. crash pads
    • B60R21/16—Inflatable occupant restraints or confinements designed to inflate upon impact or impending impact, e.g. air bags
    • B60R21/26—Inflatable occupant restraints or confinements designed to inflate upon impact or impending impact, e.g. air bags characterised by the inflation fluid source or means to control inflation fluid flow
    • B60R2021/26029—Ignitors

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 in a pyrotechnic chain.
  • Their external profile thus has a generally cylindrical shape which is intended to cooperate with a complementary cavity of the gas generator or of the pyromechanism. They also have a bead which acts as a stop during assembly, a bead which also makes it possible to ensure sealing by serving as a bearing surface for an O-ring.
  • These initiator boxes are generally produced by injection or overmolding.
  • the initiator according to the invention has a structure which makes it possible to manufacture it at a lower cost for a given external geometry.
  • the mounting method according to the invention also allows lower cost to produce initiators having various external dimensions.
  • the method according to the invention also makes it possible to easily integrate into the initiator electronic components providing additional functions (electromagnetic or electrostatic protection, logic circuits, firing device, etc.). Thanks to the invention, the internal part of the initiator is the same regardless of the external geometry of the complete component. It is therefore possible to mass produce the essential and a priori most expensive part of the initiator, ie the box which contains the pyrotechnic composition as well as its initiation means.
  • the initiator is then personalized by placing this box in an envelope having external dimensions appropriate to the needs of a client.
  • the subject of the invention is a pyrotechnic initiator comprising at least one pyrotechnic composition disposed inside a housing composed of a substantially cylindrical case extended by at least two pins, initiator characterized in that the housing is disposed at the 'interior of an envelope formed by the joining of at least two shells, envelope defining an internal volume receiving the housing.
  • the envelope is advantageously formed by the attachment of an upper shell, delimiting the internal volume receiving the housing, and of a shell lower, carrying holes allowing the pins of the housing to pass.
  • the envelope may be formed by the attachment of an upper shell, delimiting the internal volume receiving the housing, and of a lower shell, carrying holes allowing at least two electrodes to pass, pins and electrodes being connected to a circuit arranged in the internal volume.
  • the circuit can be carried by a plate arranged perpendicular to the pins and the electrodes.
  • the plate may be housed in a bore arranged in the lower shell.
  • the circuit can alternatively be housed in the upper shell.
  • the circuit will include at least one component providing protection against electromagnetic waves and / or electrostatic discharges.
  • the circuit may include at least one component providing a function for decoding a firing signal.
  • the envelope has an external profile allowing it to be fixed to a gas generator or a pyromechanism.
  • the shells can be made integral with one another by ultrasonic welding.
  • the invention also relates to a method of mounting a pyrotechnic initiator which allows its adaptation to a gas generator or a particular pyromechanism, this method is characterized in that it comprises the following steps: on the one hand an initiator housing comprising a substantially cylindrical case extended by at least two pins,
  • At least one enclosure is produced which has an external profile allowing it to be adapted to a gas generator or a specific pyromechanism, enclosure comprising an upper shell and a lower shell, said shells defining an internal volume making it possible to receive the housing,
  • the housing is placed in the envelope, - the two shells of the housing are secured.
  • each envelope having a different external profile
  • each envelope comprising an upper shell and a lower shell, said shells defining an internal volume making it possible to receive the housing.
  • We will then choose the envelope having the external profile corresponding to the gas generator or to the pyromechanism on which we wish to adapt the initiator.
  • We will then have the housing in the envelope thus chosen, finally we will secure the two shells of the housing.
  • the initiator box can be fixed to an electronic circuit before being housed in the chosen envelope.
  • FIG. 1 represents in section an initiator according to the invention
  • FIGS. 2a and 2b represent the lower shell alone
  • FIG. 2a being a section of FIG. 2b along the plane AA
  • FIG. 3 is a sectional view of the upper shell alone
  • FIG. 4 shows schematically the different steps of an assembly method according to the invention.
  • FIGS. 5 and 6 represent an initiator according to a second embodiment, FIG. 5 being a partial longitudinal section along the plane CC of FIG. 6 and the latter being a cross section of FIG. 5 along the plane BB, Figure 7 shows in partial longitudinal section an initiator according to a third embodiment.
  • a pyrotechnic initiator 1 according to the invention comprises an internal box 2 arranged inside an envelope 3.
  • the housing 2 comprises a metallic case 4 (for example made of stainless steel) which is substantially cylindrical and contains an inflammatory pyrotechnic composition 5, for example a composition associating Boron and potassium nitrate in the proportions by mass of 70% Boron for 30% potassium nitrate.
  • an inflammatory pyrotechnic composition 5 for example a composition associating Boron and potassium nitrate in the proportions by mass of 70% Boron for 30% potassium nitrate.
  • the case 4 is closed by an equally metallic bottom which carries two electrodes 7a, 7b.
  • the electrode 7a is welded to the bottom 6 and the electrode 7b crosses the bottom 6 and it is electrically insulated therefrom by an insulating sleeve 8
  • a semiconductor wafer 9 is formed of an insulating substrate 10 based on undoped silicon which is bonded to the bottom 6.
  • This wafer comprises a semiconductor bridge 11, for example made of doped silicon which is partially covered by two conductive pads 12a , 12b for example aluminum.
  • the spacing between the pads is between 60 and 100 micrometers and preferably of the order of 80 micrometers.
  • the stud 12b is connected to the electrode 7b by a connecting wire 13 fixed by welding.
  • the stud 12a is connected to the electrode 7a via the metal bottom 6 through a semiconductor well 14 (doped silicon) which passes through the insulating substrate 10.
  • a pyrotechnic ignition composition 15 covers the wafer 9 as well as the wire 13 and the welds. This composition is constituted for example by the association of
  • Zirconiu and potassium perchlorate in conventional proportions of 60% by mass of zirconium for 40% by mass of perchlorate. It is initiated by the semiconductor bridge and it is intended to ignite the inflammatory composition 5.
  • the average particle size of the composition 15 will be chosen to be of the same order of magnitude as the dimensions of the semiconductor bridge. Such an arrangement ensures thermal transfer by convection and / or projection during the rise in temperature of the semiconductor bridge. This ensures reliable initiation of the pyrotechnic composition by the resistive bridge.
  • the bridge generally has dimensions of the order of 50 micrometers x 150 micrometers. We therefore adopt for the composition a particle size less than or equal to 50 micrometers.
  • the bottom 6 is made integral with the case 4, for example by laser welding.
  • the loading of the casing 2 is carried out in the following manner: The casing 4 is first loaded with the inflammatory composition 5 then with its ignition composition 15, a slight compression of the compositions is carried out.
  • the bottom 6 is then positioned carrying the semiconductor wafer 9.
  • the bottom 6 is welded to the case 4.
  • This box 2 is placed inside an envelope 3 which is formed by the joining of two shells: a lower shell 16 and an upper shell 17.
  • the two shells are produced by injection of a plastic material, for example of the polyamide or polycarbonate type. They are made integral with one another, for example by ultrasonic welding.
  • the lower shell 16 is shown alone in FIGS. 2a and 2b. It has a support face 18 on which is made a circular groove 19 and it is crossed by two holes 20, 21 connected by a notch 22.
  • the holes 20 and 21 are intended to allow the pins 7a and 7b of the housing 2 to pass.
  • the notch 22 makes it possible to receive the curvatures of the pins 7a and 7b.
  • the external profile of the lower shell 16 comprises two cylindrical surfaces 23, 24 connected to one another by a conical surface 25.
  • the upper shell 17 is shown alone in FIG. 3. It has a bearing face 26 which carries a circular toothing 27 intended to cooperate with the groove 19 of the lower shell 16.
  • the upper shell 17 defines an internal cylindrical volume 28 which is intended to receive the housing 2. This volume therefore has the same diameter as the external diameter of the housing 2 and it has a height equal to that of the housing.
  • the external profile of the upper shell 17 comprises two cylindrical surfaces 29, 30 connected to each other by a conical surface 31.
  • the thickness e of the upper shell is of the order of 0.5 mm. This shell is thin enough to be able to be broken by the initiation of composition 5.
  • the mounting of the initiator according to the invention is carried out as follows.
  • this housing is positioned on the lower shell 16 by making the pins 7a and 7b penetrate into the holes 20 and 21.
  • the bottom 6 of the housing 2 is therefore supported on the face d 'support 18.
  • the housing 2 is then capped with the upper shell 17.
  • the two shells are then joined together by ultrasonic welding.
  • Ultrasonic welding is carried out in a known manner by applying a sonotrode of a welding device to the conical profile 31 of the upper shell.
  • the vibrations of the sonotrode cause the welding of the contacting surfaces.
  • the circular toothing 27 enters the mounting in the groove 19 which allows to concentrate the stresses caused by ultrasonic vibrations during welding. We thus locate a heating at the level of the groove / toothing contact which allows the welding.
  • the sealing of the initiator with respect to the outside is ensured by the laser welding of the housing 2. No particular precaution from the point of view of sealing is to be expected during the mounting of the casing 3. It is simplified thus manufacturing.
  • the notch 22 can be replaced by a larger housing which can receive an electronic filtering component, for example a capacitor welded in parallel on the terminals 7a and 7b.
  • an electronic filtering component for example a capacitor welded in parallel on the terminals 7a and 7b.
  • Such an arrangement ensures protection against static electricity discharges (see in particular patent US5099762).
  • initiators comprising more than two pins.
  • One of the advantages of the initiator according to the invention is that its structure is simple and makes it possible to manufacture it at a lower cost for a given external geometry.
  • the boxes 2 which contain the pyrotechnics can be produced on the one hand and the plastic envelopes produced elsewhere. It is therefore no longer necessary to carry out a plastic overmolding operation on a pyrotechnically active unit.
  • Another advantage of the initiator according to the invention is that it is possible to produce initiators having various external dimensions at low cost.
  • FIG. 4 shows the different stages of the method for mounting a pyrotechnic initiator according to the invention.
  • pyrotechnic initiators having different external shapes and / or dimensions depending on the mounting interfaces of the safety systems to which they must be adapted (gas generators for protective cushion, belt tensioners, safety device weakening, for example, of automobile pedal boards, various pyromechanisms, etc.).
  • an initiator box 2 is manufactured comprising a substantially cylindrical case extended by the two pins (step A).
  • the shells are also made to define the desired envelope for the final initiator.
  • step B we presented three different sets of shells (16a / 17a, 16b / 17b, 16c / 17c).
  • the shells all have in common the delimitation of an identical internal volume 28a, 28b, 28c making it possible to receive the same housing 2.
  • the housing can be adapted to any of the envelopes 3a, 3b or 3c.
  • the housing is placed in the chosen envelope and the two shells of the housing are joined together to produce the desired initiator la, lb or le.
  • the initiator will be personalized by adapting it to an envelope 3 having the external geometry desired by a customer.
  • the most expensive element of the initiator (the pyrotechnic system) can therefore be manufactured in large quantities since it is only subsequently that it will be integrated into a particular envelope adapted to the customer's needs. This greatly reduces the production cost of pyrotechnic initiators.
  • FIGS 5 and 6 show another embodiment of an initiator according to the invention.
  • This initiator 1 also comprises a box 2 containing the pyrotechnic composition or compositions, a box which is arranged inside an envelope 3 formed by the joining of two shells 16 and 17.
  • the housing 2 is not shown in section for clarity of the figure.
  • This initiator differs from that according to FIG. 1 in that the pins 7a and 7b of the housing do not come out of the envelope 2.
  • These pins are soldered on an electronic circuit which is here a printed circuit 32 which has a circular shape and is housed in a complementary bore 33 which is a counterbore arranged on the lower shell 16.
  • the lower shell 16 carries holes which allow two connection electrodes 34a, 34b to pass through.
  • the electrodes are also soldered to the printed circuit 32.
  • the printed circuit 32 makes it possible to electrically connect the pins 7a and 7b to the connection electrodes 34a, 34b. It can advantageously carry electronic components which will perform various functions: protection against electromagnetic waves and / or electrostatic discharges, introduction of a logic function in particular of a coding of the initiator and of means allowing the comparison of this code with a coded signal for triggering firing (decoding), electric energy storage capacitor.
  • FIG. 5 and 6 show a circuit 32 which carries a capacitor 35 which is mounted in parallel between pins 7a and 7b and which provides protection against electrostatic discharges (a value of the capacitor capacity will be chosen between 0.1 and 10 microfarads).
  • the circuit shown also includes an integrated circuit 36 which receives the signals from the two electrodes 34a, 34b and which supplies the pin 7b only if a code corresponding to that of the initiator is transmitted by the connection electrodes.
  • Such a logic circuit is well known to those skilled in the art and will not be described in more detail.
  • the active or passive circuits used will preferably be surface mount components (CMS), this in order to limit the size of the circuit and reduce the cost of assembly.
  • CMS surface mount components
  • the casing 2 is produced on the one hand and the casing 3 formed by the two shells 16 and 17 on the other hand.
  • the shells will be defined in such a way that they have an internal volume which can receive the housing 2 as well as the printed circuit. 32.
  • the external profile of the shells will be adapted according to the specific needs of the client.
  • the printed circuit 32 carrying the two electrodes 34a, 34b is also produced.
  • the two shells 16 and 17 are joined together, for example by ultrasonic welding.
  • sealing means such as O-rings disposed between the circuit 32 and the lower shell.
  • FIG. 7 shows another embodiment of an initiator according to the invention.
  • This mode also includes a box 2 (not shown in detail), which contains the pyrotechnic composition or compositions and which is disposed inside an envelope 3 formed by the joining of two shells 16 and 17.
  • the pins 7a and 7b of the housing do not come out of the envelope 2, they are fixed to an electronic circuit 37 which is shown here with a cylindrical shape and which is housed in the internal volume 28 of the upper shell 17.
  • This circuit is not shown in details and could be defined so as to ensure the functions described above (electrical protection, decoding of a firing signal, supply of electrical energy, etc.).
  • the lower shell 16 carries holes which allow the two electrodes 34a, 34b to pass, which are also connected to the electronic circuit 37.
  • the housing 2 is identical to that shown with reference to FIG. 5. It therefore suffices to manufacture an upper shell 17 having a suitable shape to receive both the housing 2 and the circuit 37.

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Abstract

L'invention a pour objet un initiateur pyrotechnique (1) comprenant au moins une composition pyrotechnique (5, 15) disposée à l'intérieur d'un boîtier (2) composé d'un étui (4) sensiblement cylindrique prolongé par au moins deux broches (7a, 7b). Cet initiateur est caractérisé en ce que le boîtier (2) est disposé à l'intérieure d'une enveloppe (3) formée par la solidarisation d'au moins deux coquilles (16, 17), enveloppe délimitant un volume interne recevant le boîtier (2). L'invention vise également un procédé de montage d'un tel initiateur pyrotechnique, procédé permettant son adaptation à un générateur de gaz ou un pyromécanisme particulier.

Description

INITIATEUR PYROTECHNIQUE ET PROCEDE DE MONTAGE D'UN TEL INITIATEUR
Le domaine de la présente invention est celui des initiateurs pyrotechniques/ c'est à dire des composants permettant de transmettre un effet pyrotechnique dans une chaîne pyrotechnique.
On connaît par les brevets EP600791 et EP711400 des initiateurs dont le boîtier est réalisé au moins en partie en matière plastique. Ces initiateurs sont par exemple destinés à venir actionner un pyromécanisme ou bien initier une composition génératrice de gaz dans un système de sécurité pour 1' automobile.
Leur profil externe présente ainsi une forme globalement cylindrique qui est destinée à coopérer avec une cavité complémentaire du générateur de gaz ou du pyromécanisme. Ils présentent également un bourrelet qui joue le rôle de butée lors du montage, bourrelet qui permet aussi d'assurer l'étanchéité en servant de surface d'appui à un joint torique.
Ces boîtiers d' initiateur sont généralement réalisés par injection ou surmoulage.
L'inconvénient de tels boîtiers est qu'ils ont une forme qui est spécifique d'un générateur de gaz ou d'un pyromécanisme donné.
Or il existe sur le marché différents types de générateurs de gaz ou pyromécanismes et les interfaces de fixation des initiateurs ne sont pas à ce jour standardisés. II est donc indispensable pour chaque commande d'un client d'adapter la chaîne de production des initiateurs afin de réaliser un surmoulage ayant des dimensions particulières.
Il en résulte un accroissement du coût de production. C est le but de la présente invention que de proposer un initiateur ainsi qu'un procédé de montage d'un tel initiateur qui ne présente pas de tels inconvénients.
Ainsi l'initiateur selon l'invention a une structure qui permet de le fabriquer à moindre coût pour une géométrie externe donnée.
Le procédé de montage selon l'invention permet également à moindre coût de produire des initiateurs ayant des dimensions externes diverses. Le procédé selon l'invention permet également d'intégrer facilement dans l'initiateur des composants électroniques apportant des fonctions complémentaires (protections électromagnétiques ou électrostatiques, circuits logiques, dispositif de mise à feu ....). Grâce à l'invention la partie interne de l'initiateur est la même quelle que soit la géométrie externe du composant complet. Il est donc possible de produire en grande série la partie essentielle et à priori la plus coûteuse de l'initiateur, c'est à dire le boîtier qui renferme la composition pyrotechnique ainsi que ses moyens d' initiation.
On personnalise ensuite l'initiateur en disposant ce boîtier dans une enveloppe ayant des dimensions extérieures appropriées aux besoins d'un client. Ainsi l'invention a pour objet un initiateur pyrotechnique comprenant au moins une composition pyrotechnique disposée à l'intérieur d'un boîtier composé d'un étui sensiblement cylindrique prolongé par au moins deux broches, initiateur caractérisé en ce que le boîtier est disposé à l'intérieur d'une enveloppe formée par la solidarisation d'au moins deux coquilles, enveloppe délimitant un volume interne recevant le boîtier.
L' enveloppe est avantageusement formée par la solidarisation d'une coquille supérieure, délimitant le volume interne recevant le boîtier, et d'une coquille inférieure, portant des trous laissant passer les broches du boîtier.
L' enveloppe pourra être formée par la solidarisation d'une coquille supérieure, délimitant le volume interne recevant le boîtier, et d'une coquille inférieure, portant des trous laissant passer au moins deux électrodes, broches et électrodes étant reliées à un circuit disposé dans le volume interne.
Le circuit pourra être porté par une plaquette disposée perpendiculairement aux broches et aux électrodes.
La plaquette pourra être logée dans un alésage aménagé dans la coquille inférieure.
Le circuit pourra alternativement être logé dans la coquille supérieure. Avantageusement le circuit comportera au moins un composant assurant une protection vis à vis des ondes électromagnétiques et/ou des décharges électrostatiques.
Le circuit pourra comporter au moins un composant assurant une fonction de décodage d'un signal de mise à feu.
Selon une caractéristique de l'invention, l'enveloppe présente un profil externe permettant sa fixation sur un générateur de gaz ou un pyromécanisme.
Les coquilles pourront être rendues solidaires l'une de l'autre par soudage aux ultrasons.
L'invention a également pour objet un procédé de montage d'un initiateur pyrotechnique qui permet son adaptation à un générateur de gaz ou un pyromécanisme particulier, ce procédé est caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : on fabrique d'une part un boîtier d'initiateur comportant un étui sensiblement cylindrique prolongé par au moins deux broches,
- on fabrique d' autre part au moins une enveloppe ayant un profil externe permettant son adaptation à un générateur de gaz ou un pyromécanisme particulier, enveloppe comportant une coquille supérieure et une coquille inférieure, lesdites coquilles délimitant un volume interne permettant de recevoir le boîtier,
- on dispose le boîtier dans l'enveloppe, - on solidarise les deux coquilles du boîtier.
Selon une variante du procédé on pourra fabriquer au moins deux enveloppes ayant chacune un profil externe différent, chaque enveloppe comportant une coquille supérieure et une coquille inférieure, lesdites coquilles délimitant un volume interne permettant de recevoir le boîtier. On choisira alors l'enveloppe ayant le profil externe correspondant au générateur de gaz ou au pyromécanisme sur lequel on souhaite adapter l'initiateur. On disposera ensuite le boîtier dans l'enveloppe ainsi choisie, enfin on solidarisera les deux coquilles du boîtier.
On pourra fixer le boîtier d' initiateur à un circuit électronique avant de le loger dans l'enveloppe choisie.
L' invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre de différents modes de réalisation, description faite en référence aux dessins annexés et dans lesquels :
- la figure 1 représente en coupe un initiateur selon l' invention, - les figures 2a et 2b représentent la coquille inférieure seule, la figure 2a étant une coupe de la figure 2b suivant le plan AA,
- la figure 3 est un vue en coupe de la coquille supérieure seule, - la figure 4 schématise les différentes étapes d'un procédé de montage selon l'invention.
- les figures 5 et 6 représentent un initiateur selon un deuxième mode de réalisation, la figure 5 étant une coupe longitudinale partielle suivant le plan CC de la figure 6 et cette dernière étant une coupe transversale de la figure 5 suivant le plan BB, la figure 7 représente en coupe longitudinale partielle un initiateur selon un troisième mode de réalisation.
En se reportant à la figure 1, un initiateur pyrotechnique 1 selon l'invention comprend un boîtier interne 2 disposé à l'intérieur d'une enveloppe 3.
Le boîtier 2 comprend un étui 4 métallique (par exemple en acier inoxydable) qui est sensiblement cylindrique et renferme une composition pyrotechnique inflammatrice 5, par exemple une composition associant Bore et nitrate de potassium dans les proportions en masse de 70% de Bore pour 30% de nitrate de potassium.
L'étui 4 est fermé par un fond également métallique qui porte deux électrodes 7a, 7b. L'électrode 7a est soudée au fond 6 et l'électrode 7b traverse le fond 6 et elle est isolée électriquement de celui ci par un manchon isolant 8
(par exemple en verre) .
Une plaquette semi conductrice 9 est formée d'un substrat isolant 10 à base de silicium non dopé qui est collé sur le fond 6. Cette plaquette comporte un pont semi conducteur 11, par exemple en silicium dopé qui est recouvert partiellement par deux plots conducteurs 12a, 12b par exemple en aluminium.
L'écartement entre les plots est compris entre 60 et 100 micromètres et de préférence de l'ordre de 80 micromètres. Le plot 12b est relié à l'électrode 7b par un fil de liaison 13 fixé par soudure. Le plot 12a est relié à l'électrode 7a par l'intermédiaire du fond métallique 6 au travers d'un puits semi conducteur 14 (silicium dopé) qui traverse le substrat isolant 10.
Une telle structure est décrite en détails par le brevet FR2720493.
Une composition pyrotechnique d'allumage 15 recouvre la plaquette 9 ainsi que le fil 13 et les soudures. Cette composition est constituée par exemple par l'association du
Zirconiu et du perchlorate de potassium dans les proportions classiques de 60% en masse de Zirconium pour 40% en masse de perchlorate. Elle est initiée par le pont semi conducteur et elle est destinée à allumer la composition inflammatrice 5. La granulométrie moyenne de la composition 15 sera choisie du même ordre de grandeur que les dimensions du pont semi-conducteur. Une telle disposition permet d'assurer un transfert thermique par convection et/ou projection lors de la montée en température du pont semi conducteur. On assure ainsi une initiation fiable de la composition pyrotechnique par le pont résistif.
Le pont a généralement des dimensions de l'ordre de 50 micromètres x 150 micromètres. On adoptera donc pour la composition une granulométrie inférieure ou égale à 50 micromètres.
Le fond 6 est rendu solidaire de l'étui 4 par exemple par soudure laser.
On réalise le chargement du boîtier 2 de la manière suivante : On charge tout d'abord l'étui 4 avec la composition inflammatrice 5 puis avec sa composition d'allumage 15, une légère compression des compositions est réalisée.
On positionne ensuite le fond 6 portant la plaquette semi conductrice 9. On soude le fond 6 sur l'étui 4.
Ce boîtier 2 est disposé à l'intérieur d'une enveloppe 3 qui est formée par la solidarisation de deux coquilles : une coquille inférieure 16 et une coquille supérieure 17.
Les deux coquilles sont réalisées par injection d'une matière plastique, par exemple du type polyamide ou polycarbonate. Elles sont rendues solidaires l'une de l'autre par exemple par soudure aux ultrasons.
Elles délimitent un volume interne recevant le boîtier 2. La coquille inférieure 16 est représentée seule sur les figures 2a et 2b. Elle comporte une face d'appui 18 sur laquelle est réalisé un sillon circulaire 19 et elle est traversée par deux trous 20, 21 reliés par une entaille 22.
Les trous 20 et 21 sont destinés à laisser passer les broches 7a et 7b du boîtier 2. L'entaille 22 permet de recevoir les courbures des broches 7a et 7b.
Le profil externe de la coquille inférieure 16 comprend deux surfaces cylindriques 23, 24 raccordées l'une à l'autre par une surface conique 25.
La coquille supérieure 17 est représentée seule sur la figure 3. Elle comporte une face d'appui 26 qui porte une denture circulaire 27 destinée à coopérer avec le sillon 19 de la coquille inférieure 16.
La coquille supérieure 17 délimite un volume cylindrique interne 28 qui est destiné à recevoir le boîtier 2. Ce volume a donc le même diamètre que le diamètre externe du boîtier 2 et il a une hauteur égale à celle du boîtier.
Le profil externe de la coquille supérieure 17 comprend deux surfaces cylindriques 29, 30 raccordées l'une à l'autre par une surface conique 31.
L'épaisseur e de la coquille supérieure est de l'ordre de 0,5 mm. Cette coquille est suffisamment mince pour pouvoir être brisée par l'initiation de la composition 5.
Le montage de l'initiateur selon l'invention s'effectue de la façon suivante.
Après fabrication du boîtier 2 suivant les étapes décrites précédemment, on positionne ce boîtier sur la coquille inférieure 16 en faisant pénétrer les broches 7a et 7b dans les trous 20 et 21. Le fond 6 du boîtier 2 se trouve donc en appui sur la face d'appui 18. On coiffe ensuite le boîtier 2 avec la coquille supérieure 17. On solidarise ensuite les deux coquilles par soudure aux ultrasons.
La soudure par ultrasons est réalisée d'une façon connue en appliquant une sonotrode d'un appareil à souder sur le profil conique 31 de la coquille supérieure. Les vibrations de la sonotrode entraînent la soudure des surfaces en contact. La denture circulaire 27 pénètre au montage dans le sillon 19 ce qui permet de concentrer les contraintes provoquées par les vibrations ultrasonores lors du soudage. On localise ainsi un échauffement au niveau du contact sillon/denture ce qui permet la soudure.
Il est bien entendu possible de rendre solidaires les deux coquilles par un autre moyen, par exemple par collage.
Après solidarisation des deux coquilles, l'ensemble des profils externes 25,24,30 et 31 forme un bourrelet qui permet la fixation de l'initiateur sur un générateur de gaz ou un pyromécanisme (non représenté) .
L'étanchéité de l'initiateur par rapport à l'extérieur est assurée par la soudure laser du boîtier 2. Aucune précaution particulière du point de vue de l'étanchéité n'est à prévoir lors du montage de l'enveloppe 3. On simplifie ainsi la fabrication.
L'étanchéité de l'initiateur vis à vis du pyromécanisme et relativement aux gaz engendrés lors du fonctionnement est assurée par l'appui du fond 6 sur la face d'appui 18, la pression ayant par ailleurs pour effet d'appliquer fermement le fond et l'étui 4 sur la face d'appui ce qui fait légèrement pénétrer le boîtier 2 dans la coquille inférieure 16 et augmente l'étanchéité. Pour améliorer encore l'étanchéité aux gaz on donnera avantageusement un ajustement serré entre la surface cylindrique externe de l'étui 4 et son logement dans la coquille supérieure 17 ainsi qu'un ajustement légèrement serré des broches 7a 7b dans les trous 20 et 21. On pourra également prévoir en complément, sur la face d'appui 18, une ou plusieurs gorges circulaires (non représentées) qui joueront le rôle de chicanes de détente des gaz ou encore qui pourront recevoir chacune un joint torique. Diverses variantes sont possibles sans sortir du cadre de l'invention. Il est ainsi possible de remplacer la plaquette semi conductrice 9 par d' autres moyens d'initiation bien connus de l'Homme du Métier, par exemple un fil chaud ou bien un fil explosé ou encore un élément résistif déposé sur un support suivant la technique des circuits imprimés.
Il est également possible de réaliser l'étui du boîtier en un matériau non métallique.
On pourra éventuellement remplacer l'entaille 22 par un logement de plus grande dimensions qui pourra recevoir un composant électronique de filtrage, par exemple un condensateur soudé en parallèle sur les bornes 7a et 7b. Une telle disposition permet d'assurer une protection vis à vis des décharges d'électricité statique (voir notamment le brevet US5099762) . Enfin il est possible de réaliser des initiateurs comportant plus de deux broches.
Un des avantages de l'initiateur selon l'invention est que sa structure est simple et permet de le fabriquer à moindre coût pour une géométrie externe donnée . Les boîtiers 2 qui renferment la pyrotechnie peuvent être produits d'une part et les enveloppes en matière plastique fabriquées par ailleurs. Il n'est donc plus nécessaire de procéder à une opération de surmoulage plastique sur un boîtier pyrotechniquement actif. Un autre avantage de l'initiateur selon l'invention est qu'il est possible de produire à moindre coût des initiateurs ayant des dimensions externes diverses.
La figure 4 présente les différentes étapes du procédé de montage d'un initiateur pyrotechnique selon l'invention. Industriellement il est nécessaire de produire des initiateurs pyrotechniques ayant des formes et/ou dimensions externes différentes en fonction des interfaces de montage des systèmes de sécurité sur lesquels ils doivent être adaptés (générateurs de gaz pour coussin de protection, tensionneurs de ceintures, dispositif de fragilisation par exemple de pédaliers automobile, pyromécanismes divers... ) .
A titre d'exemple non limitatif on a représenté en la, lb et le trois formes d'initiateurs différentes. Suivant le procédé selon l'invention ces trois formes sont produites facilement et à moindre coût car elles incorporent toutes le même boîtier 2 renfermant les compositions pyrotechniques ainsi que les moyens d' initiation (plaquette semi conductrice ou fil chaud) . Ainsi pour réaliser un initiateur pyrotechnique adaptable à un générateur de gaz particulier on fabrique tout d' abord un boîtier 2 d' initiateur comportant un étui sensiblement cylindrique prolongé par les deux broches (étape A) . On fabrique par ailleurs les coquilles permettant de définir l'enveloppe souhaitée pour l'initiateur final.
Ainsi à l'étape B on a présenté trois jeux de coquilles différents (16a/17a, 16b/17b, 16c/17c) .
Les coquilles ont toutes pour point commun de délimiter un volume interne identique 28a, 28b, 28c permettant de recevoir le même boîtier 2.
Ainsi le boîtier peut être adapté indifféremment à n'importe laquelle des enveloppes 3a, 3b ou 3c.
En fonction des besoins du client on choisira donc l'enveloppe ayant le profil externe correspondant au générateur de gaz ou au pyromécanisme sur lequel on souhaite adapter l'initiateur.
On dispose le boîtier dans l'enveloppe choisie et on solidarise les deux coquilles du boîtier pour réaliser l'initiateur souhaité la, lb ou le.
Il est donc possible de réaliser en grande quantité des boîtiers pyrotechniques 2 tous identiques.
Ce n'est qu'au moment du montage qu'on personnalisera l'initiateur en l'adaptant à un enveloppe 3 ayant la géométrie externe souhaitée par un client. L'élément le plus coûteux de l'initiateur (le système pyrotechnique) peut donc être fabriqué en grandes quantités puisque ce n'est qu'ultérieurement qu'il sera intégré à une enveloppe particulière adaptée au besoin du client. On réduit ainsi fortement le coût de production des initiateurs pyrotechniques.
Les figures 5 et 6 montrent un autre mode de réalisation d'un initiateur selon l'invention.
Cet initiateur 1 comprend encore un boîtier 2 renfermant la ou les compositions pyrotechniques, boîtier qui est disposé à l'intérieur d'une enveloppe 3 formée par la solidarisation de deux coquilles 16 et 17.
Le boîtier 2 n' est pas représenté en coupe pour la clarté de la figure. Cet initiateur diffère de celui selon la figure 1 en ce que les broches 7a et 7b du boîtier ne sortent pas de l'enveloppe 2. Ces broches sont soudées sur un circuit électronique qui est ici un circuit imprimé 32 plan qui a une forme circulaire et se loge dans un alésage complémentaire 33 qui est un lamage aménagé sur la coquille inférieure 16.
La coquille inférieure 16 porte des trous qui laissent passer deux électrodes de connexion 34a, 34b. Les électrodes sont elles aussi soudées au circuit imprimé 32. Le circuit imprimé 32 permet de relier électriquement les broches 7a et 7b aux électrodes de connexion 34a, 34b. Il peut avantageusement porter des composants électroniques qui assureront diverses fonctions : protection vis à vis des ondes électromagnétiques et/ou des décharges électro- statiques, introduction d'une fonction logique notamment d'un codage de l'initiateur et de moyens permettant la comparaison de ce code avec un signal codé de déclenchement de la mise à feu (décodage) , condensateur de stockage d'énergie électrique. A titre d'exemple non limitatif on a représenté sur les figures 5 et 6 un circuit 32 qui porte un condensateur 35 qui est monté en parallèle entre les broches 7a et 7b et qui permet d'assurer une protection contre les décharges électrostatiques (on choisira une valeur de la capacité du condensateur comprise entre 0,1 et 10 microfarads). Le circuit représenté comporte également un circuit intégré 36 qui reçoit les signaux provenant des deux électrodes 34a, 34b et qui alimente la broche 7b uniquement si un code correspondant à celui de l'initiateur est transmis par les électrodes de connexion. Un tel circuit logique est bien connu de l'Homme du Métier et ne sera pas décrit plus en détails.
Les circuits actifs ou passifs utilisés seront de préférence des composants à montage en surface (CMS) cela afin de limiter l'encombrement du circuit et de réduire le coût du montage.
On pourrait également disposer sur le circuit 32 un filtre radio fréquence associant notamment résistances, inductances et capacités.
Le montage de cet initiateur s'effectue conformément au procédé de montage décrit précédemment.
On fabrique d'une part le boîtier 2 et d'autre part l'enveloppe 3 formée des deux coquilles 16 et 17. Les coquilles seront définies de telle sorte qu'elles présentent un volume interne pouvant recevoir le boîtier 2 ainsi que le circuit imprimé 32. Le profil externe des coquilles sera adapté en fonction des besoins particuliers du client.
Dans le cas particulier de cette variante on réalise également le circuit imprimé 32 portant les deux électrodes 34a, 34b.
On solidarise par soudure le boîtier 2 et le circuit 32 portant les électrodes 34a, 34b, puis on dispose l'ensemble ainsi formé dans l'enveloppe 3.
Enfin on procède à la solidarisation des deux coquilles 16 et 17, par exemple par soudure aux ultrasons. Comme dans l'exemple précédent on pourra prévoir des moyens d'étanchéité tels des joints toriques disposés entre le circuit 32 et la coquille inférieure.
La figure 7 montre un autre mode de réalisation d'un initiateur selon l'invention.
Ce mode comporte également un boîtier 2 (non représenté en détails) , qui renferme la ou les compositions pyrotechniques et qui est disposé à l'intérieur d'une enveloppe 3 formée par la solidarisation de deux coquilles 16 et 17. Les broches 7a et 7b du boîtier ne sortent pas de l'enveloppe 2, elles sont fixées sur un circuit électronique 37 qui est représenté ici avec une forme cylindrique et qui se loge dans le volume interne 28 de la coquille supérieure 17. Ce circuit n'est pas représenté en détails et pourra être défini de façon à assurer les fonctions décrites précédemment (protection électrique, décodage d'un signal de mise à feu, alimentation en énergie électrique...).
La coquille inférieure 16 porte des trous qui laissent passer les deux électrodes 34a, 34b qui sont elles aussi reliées au circuit électronique 37.
En fonction de l'encombrement axial du circuit électronique 37 il est possible grâce au procédé de montage selon l'invention de réaliser à moindre coût un initiateur. En effet, le boîtier 2 est identique à celui représenté en référence à la figure 5. Il suffit donc de fabriquer une coquille supérieure 17 ayant une forme appropriée pour recevoir à la fois le boîtier 2 et le circuit 37.
A titre de variante, on pourra remplacer un tel circuit cylindrique par un circuit imprimé plan disposé parallèlement aux broches 7a et 7b.

Claims

REVENDICATIONS 1. Initiateur pyrotechnique (1) comprenant au moins une composition pyrotechnique (5) disposée à l'intérieur d'un boîtier (2) composé d'un étui (4) sensiblement cylindrique prolongé par au moins deux broches (7a, 7b), initiateur caractérisé en ce que le boîtier (2) est disposé à l'intérieur d'une enveloppe (3) formée par la solidarisation d'au moins deux coquilles (16,17), enveloppe délimitant un volume interne recevant le boîtier (2) .
2. Initiateur pyrotechnique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enveloppe (2) est formée par la solidarisation d'une coquille supérieure (17), délimitant le volume interne recevant le boîtier (2), et d'une coquille inférieure (16), portant des trous laissant passer les broches (7a, 7b) du boîtier.
3. Initiateur pyrotechnique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enveloppe (3) est formée par la solidarisation d'une coquille supérieure (17), délimitant le volume interne recevant le boîtier, et d'une coquille inférieure (16), portant des trous laissant passer au moins deux électrodes (34a, 34b), broches (7a, 7b) et électrodes (34a, 34b) étant reliées à un circuit (32,37) disposé dans le volume interne.
4. Initiateur pyrotechnique selon la revendication 3, caractérisé en ce que le circuit (32,37) est porté par une plaquette disposée perpendiculairement aux broches (7a, 7b) et aux électrodes (34a, 34b).
5. Initiateur pyrotechnique selon la revendication 4, caractérisé en ce que la plaquette est logée dans un alésage (33) aménagé dans la coquille inférieure (16) .
6. Initiateur pyrotechnique selon la revendication 3, caractérisé en ce que le circuit (37) est logé dans la coquille supérieure (17) .
7. Initiateur pyrotechnique selon une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que le circuit (32,37) comporte au moins un composant (35) assurant une protection vis à vis des ondes électromagnétiques et/ou des décharges électrostatiques.
8. Initiateur pyrotechnique selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que le circuit
(32,37) comporte au moins un composant (36) assurant une fonction de décodage d'un signal de mise à feu.
9. Initiateur pyrotechnique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'enveloppe (3) présente un profil externe permettant sa fixation sur un générateur de gaz ou un pyromécanisme.
10. Initiateur pyrotechnique selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les coquilles (16,17) sont rendues solidaires l'une de l'autre par soudage aux ultrasons.
11. Procédé de montage d'un initiateur pyrotechnique selon une des revendications précédentes et permettant son adaptation à un générateur de gaz ou un pyromécanisme particulier, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
- on fabrique d'une part un boîtier (2) d'initiateur comportant un étui (4) sensiblement cylindrique prolongé par au moins deux broches (7a, 7b),
- on fabrique d'autre part au moins une enveloppe (3) ayant un profil externe permettant son adaptation à un générateur de gaz ou un pyromécanisme particulier, enveloppe comportant une coquille supérieure (17) et une coquille inférieure (16), lesdites coquilles délimitant un volume interne permettant de recevoir le boîtier (2), - on dispose le boîtier (2) dans l'enveloppe (3),
- on solidarise les deux coquilles (16,17) du boîtier (2) .
12. Procédé de montage d'un initiateur pyrotechnique selon la revendication 11, caractérisé en ce que : -on fabrique au moins deux enveloppes (3a, 3b, 3c) ayant chacune un profil externe différent, chaque enveloppe comportant une coquille supérieure (17a, 17b, 17c) et une coquille inférieure (18a, 18b, 18c) , lesdites coquilles délimitant un volume interne permettant de recevoir le boîtier (2), on choisit l'enveloppe ayant le profil externe correspondant au générateur de gaz ou au pyromécanisme sur lequel on souhaite adapter l'initiateur, - on dispose le boîtier dans l'enveloppe ainsi choisie, - on solidarise les deux coquilles du boîtier.
13. Procédé de montage d'un initiateur pyrotechnique selon une des revendications 11 ou 12, caractérisé en ce qu'on fixe le boîtier d'initiateur (2) à un circuit électronique (32,37) avant de le loger dans l'enveloppe (3) choisie.
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