FR2824875A1 - Pyrotechnic activator comprises charge, ignition system and piston retained by washer - Google Patents
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Abstract
Description
dications 1 à 11.dications 1 to 11.
Le domaine technique de l' invention est celui des actionneurs pyrotechniques comprenant un piston et ayant pour fonction essentielle, soit d'exercer une poussée pour déplacer un objet en faisant émerger le piston, soit de libérer un objet par rétractation totale dudit piston dans l'actionneur, comme par exemple, dans le domaine de la sécurité automobile lors de l'amortissement modulable d'une colonne de direction o il s'agit de désolidariser de ladite colonne un ou The technical field of the invention is that of pyrotechnic actuators comprising a piston and having the essential function either of exerting a push to move an object by causing the piston to emerge, or of releasing an object by total retraction of said piston in the actuator, as for example, in the field of automobile safety during the modular damping of a steering column where it is a question of separating from said column one or
plusieurs ressorts de retenue.several retaining springs.
Les actionneurs pyrotechniques munis d'un piston ont déjà fait l'objet de plusieurs brevets. Lorsque ces actionneurs sont concus pour libérer un piston au delà d'une pression seuil, ils font généralement intervenir des dispositifs de retenue de type goupille cisaillable ou bien des opercules placés sur le chemin des gaz en amont dudit piston. En revanche, des dispositifs de blocage d'un piston en bout de course et faisant intervenir un système d'arc-boutement existent déjà. En effet, le brevet FR 2 190 015 décrit un dispositif pyrotechnique de positionnement, impliquant un piston coulissant amené à se déplacer. Ledit piston est bloqué en bout de course par une rondelle de blocage emboutie en forme de cuvette et perforée de trous, ladite rondelle portant sur la tige de piston et agissant par arc-boutement sur la paroi interne d'un cylindre dans Pyrotechnic actuators fitted with a piston have already been the subject of several patents. When these actuators are designed to release a piston beyond a threshold pressure, they generally involve retaining devices of the shear pin type or else covers placed on the gas path upstream of said piston. On the other hand, devices for blocking a piston at the end of its travel and involving a bracing system already exist. In fact, patent FR 2 190 015 describes a pyrotechnic positioning device, involving a sliding piston caused to move. Said piston is blocked at the end of its travel by a deep-drawn locking washer in the shape of a bowl and perforated with holes, said washer bearing on the piston rod and acting by bracing on the internal wall of a cylinder in
lequel a coulissé ledit piston.which slid said piston.
Les actionneurs pyrotechniques qui ont besoin de fonctionner au delà d'une pression seuil et qui sont destinés à être fabriqués en très grande série, doivent être de conception simple, faciles et rapides à mettre en oeuvre, et faire intervenir des pièces usuelles ne Pyrotechnic actuators which need to operate above a threshold pressure and which are intended to be manufactured in very large series, must be of simple design, easy and quick to implement, and involve usual parts.
nécessitant pas un usinage complexe. not requiring complex machining.
Les actionneurs pyrotechniques selon l' invention présentent ces caractéristiques en impliquant notamment The pyrotechnic actuators according to the invention have these characteristics by implying in particular
des pièces déjà existantes.already existing parts.
L'objet de la présente invention concerne un actionneur pyrotechnique comprenant une charge pyrotechnique, un système d'allumage et au moins un piston à déplacement linéaire muni d'un corps cylindrique, caractérisé en ce que le piston est initialement bloqué dans l'actionneur au moyen d'un système d'arc-boutement, ledit système libérant le piston au delà d'une pression seuil pour permettre audit piston de se déplacer sous l'effet des gaz de The object of the present invention relates to a pyrotechnic actuator comprising a pyrotechnic charge, an ignition system and at least one linear displacement piston provided with a cylindrical body, characterized in that the piston is initially blocked in the actuator at by means of a bracing system, said system releasing the piston beyond a threshold pressure to allow said piston to move under the effect of
combustion. De façon plus précise, la pièce d'arc- combustion. More precisely, the arc piece
boutement qui retient le piston, peut, au-delà d'une sollicitation seuil engendrée par les gaz de combustion, soit se rompre en annulant les efforts qu'elle exerce sur le piston, soit accroitre sa déformation en The buttress which retains the piston can, beyond a threshold stress generated by the combustion gases, either rupture by canceling the forces it exerts on the piston, or increase its deformation by
relâchant sa contrainte sur ledit piston. releasing its stress on said piston.
Avantageusement le système d'arc-boutement est constitué par une rondelle. De façon préférentielle, l'actionneur possède au moins un canal dans lequel est logé le piston, la rondelle étant positionnée transversalement dans ledit canal et s'arc-boutant sur le corps cylindrique dudit piston. De façon avantageuse, le canal présente un épaulement interne et ladite Advantageously, the bracing system is constituted by a washer. Preferably, the actuator has at least one channel in which the piston is housed, the washer being positioned transversely in said channel and bracing on the cylindrical body of said piston. Advantageously, the channel has an internal shoulder and said
rondelle vient en appui contre ledit épaulement. washer abuts against said shoulder.
Préférentiellement, la rondelle possède une ouverture centrale et est traversée par le piston qui subit, de la part de ladite rondelle, une contrainte radiale par l'intermédiaire de son rebord interne défini par le contour de l'ouverture. De cette manière, la rondelle qui est en appui dans le canal vient fortement enserrer le piston pour exercer sur lui un effort de résistance Preferably, the washer has a central opening and is crossed by the piston which undergoes, on the part of said washer, a radial stress by means of its internal rim defined by the outline of the opening. In this way, the washer which is supported in the channel strongly encloses the piston to exert on it a resistance force.
important, afin de le bloquer dans ledit canal. important, in order to block it in said channel.
Avantageusement, la rondelle présente un motif sensiblement étoilé de façon à former des pattes 3s radiales aptes à se plier élastiquement, notamment lorsque le piston est introduit à force dans ladite rondelle. De façon plus générale, le contour de l'ouverture centrale de la rondelle présente un profil favorisant la formation de pattes radiales, régulièrement espacées autour d'un cercle, de manière à pouvoir plus facilement se plier élastiquement et à favoriser ainsi l' effort Advantageously, the washer has a substantially star-shaped pattern so as to form radial lugs 3s able to bend elastically, in particular when the piston is forced into said washer. More generally, the contour of the central opening of the washer has a profile favoring the formation of radial lugs, regularly spaced around a circle, so as to be able to more easily bend elastically and thus favor the effort.
d'appui sur le piston.support on the piston.
De façon préférentielle, le canal possède un fond, Preferably, the channel has a bottom,
et débouche sur l'extérieur dudit actionneur. and opens onto the outside of said actuator.
Avantageusement, le système d'arc-boutement est bloqué Advantageously, the bracing system is blocked
au bord d'un épaulement du corps cylindrique du piston. at the edge of a shoulder of the cylindrical body of the piston.
Selon un mode de réalisation préféré de l' invention, le piston, émergeant initialement du canal, se déplace dans ledit canal sous l'effet des gaz de combustion, jusqu'à être totalement inclus dans ledit actionneur. De cette manière, le piston disparait entièrement de la surface de l'actionneur pour cesser toute interaction vis à vis d'un objet extérieur. De façon avantageuse, le canal se termine dans l'actionneur par une partie conique convergente de sorte que le piston, une fois qu'il s'est déplacé, finit sa course en venant s'encastrer dans ledit rétrécissement. Selon un autre mode de réalisation préféré de l'invention, le piston qui est initialement inclus dans l'actionneur, émerge dudit actionneur pour exercer une action sur un objet extérieur. Avantageusement, l'actionneur possède plusieurs According to a preferred embodiment of the invention, the piston, initially emerging from the channel, moves in said channel under the effect of the combustion gases, until it is completely included in said actuator. In this way, the piston disappears entirely from the surface of the actuator to cease all interaction with an external object. Advantageously, the channel ends in the actuator by a converging conical part so that the piston, once it has moved, ends its stroke by coming to be embedded in said narrowing. According to another preferred embodiment of the invention, the piston which is initially included in the actuator emerges from said actuator to exert an action on an external object. Advantageously, the actuator has several
pistons pouvant être déplacés simultanément. pistons that can be moved simultaneously.
Les actionneurs pyrotechniques selon l' invention présentent l'avantage d'être simples, fiables et performants. En raison des très fortes énergies libérées par les charges pyrotechniques de faible masse, ils peuvent également être d'encombrement réduit et donc s' adapter à un grand éventail de configuration. Enfin, les pièces impliquées existant déjà ou étant de géométrie simple ne nécessitant pas d'usinage trop complexe, lesdits actionneurs sont d'un coût très réduit. The pyrotechnic actuators according to the invention have the advantage of being simple, reliable and efficient. Due to the very high energies released by the pyrotechnic charges of low mass, they can also be of reduced size and therefore adapt to a wide range of configuration. Finally, the parts involved already existing or being of simple geometry not requiring too complex machining, said actuators are of very low cost.
On donne ci-après, la description détaillée d'un We give below, the detailed description of a
mode de réalisation préféré d'un actionneur pyrotechnique selon l' invention en se référant à la preferred embodiment of a pyrotechnic actuator according to the invention with reference to the
figure 1.figure 1.
La figure 1 est une vue en coupe axiale longitudinale d'un actionneur pyrotechnique selon Figure 1 is a longitudinal axial sectional view of a pyrotechnic actuator according to
l' invention.the invention.
Un actionneur pyrotechnique 1 selon l' invention comprend une charge pyrotechnique 2, un système d'allumage 3 et un piston 4 constitué par un corps cylindrique 5 allongé dont l'une des deux extrémités se termine par une tête cylindrique 6 élargie. Ledit actionneur 1 a sensiblement une forme compacte et présente deux canaux 7, 8 communiquant entre eux et dont les axes font entre eux un angle obtus, l'un 8 des deux canaux servant à loger le système d'allumage 3 et la charge pyrotechnique 2, l'autre 7 enfermant partiellement le piston 4. Le canal 7 enfermant partiellement le piston 4 possède un fond 11 situé à l'intérieur de l'actionneur 1 et débouche sur l'extérieur dudit actionneur 1. L'autre canal 8 possède une extrémité débouchant dans le premier canal 7, son autre extrémité débouchant sur l'extérieur de l'actionneur 1. Le système d'allumage 3 comprend deux broches 9, 10 de connexion reliées entre elles par un élément résistif chauffant travereant la charge pyrotechnique 2. L' ensemble constitué par le système d'allumage 3 et la charge pyrotechnique 2 constitue un allumeur, ledit allumeur étant logé dans le canal 8 de manière à ce que la charge pyrotechnique 2 représente la s partie de l'allumeur la plus proche du canal 7 enfermant le piston 4, l'extrémité libre des deux broches 9, 10 A pyrotechnic actuator 1 according to the invention comprises a pyrotechnic charge 2, an ignition system 3 and a piston 4 constituted by an elongated cylindrical body 5, one of the two ends of which ends in an enlarged cylindrical head 6. Said actuator 1 has a substantially compact shape and has two channels 7, 8 communicating with each other and whose axes form an obtuse angle between them, one 8 of the two channels serving to house the ignition system 3 and the pyrotechnic charge 2 , the other 7 partially enclosing the piston 4. The channel 7 partially enclosing the piston 4 has a bottom 11 located inside the actuator 1 and opens onto the outside of said actuator 1. The other channel 8 has a end opening into the first channel 7, its other end opening onto the outside of the actuator 1. The ignition system 3 comprises two connection pins 9, 10 connected together by a resistive heating element passing through the pyrotechnic charge 2. The assembly constituted by the ignition system 3 and the pyrotechnic charge 2 constitutes an igniter, said igniter being housed in the channel 8 so that the pyrotechnic charge 2 represents the part of the igniter closer to the channel 7 enclosing the piston 4, the free end of the two pins 9, 10
affleurant la surface externe de l'actionneur 1. flush with the external surface of the actuator 1.
L'allumeur est posé sur une portée conique usinée dans l'actionneur 1. La tenue arrière est obtenue par vissage d'une pièce cylindrique filetée qui vient comprimer un joint torique portant sur la partie avant conique de l'allumeur. Le canal 7 logeant partiellement le piston 4, présente un épaulement interne permettant de lO distinguer une partie cylindrique élargie débouchant sur l'extérieur de l'actionneur 1 et une partie interne 12 de diamètre inférieur se terminant par le fond 11 du canal 7, ledit diamètre étant sensiblement égal au diamètre externe de la tête 6 du piston 4. Une rondelle 13 d'arc-boutement possédant une ouverture centrale dont le contour définit un motif étoilé, est traversée par le corps cylindrique 5 du piston 4 et se retrouve en appui contre l'épaulement interne du côté de la partie élargie du canal 7, en occupant une position transversale par The igniter is placed on a conical surface machined in the actuator 1. The rear holding is obtained by screwing a cylindrical threaded part which compresses an O-ring bearing on the conical front part of the igniter. The channel 7 partially accommodating the piston 4 has an internal shoulder making it possible to distinguish a widened cylindrical part opening onto the outside of the actuator 1 and an internal part 12 of smaller diameter ending in the bottom 11 of the channel 7, said channel diameter being substantially equal to the external diameter of the head 6 of the piston 4. A washer 13 of bracing having a central opening whose outline defines a star pattern, is crossed by the cylindrical body 5 of the piston 4 and is found in support against the internal shoulder on the side of the widened part of the channel 7, occupying a transverse position by
rapport à l'axe dudit canal 7.relative to the axis of said channel 7.
Le corps 5 du piston 4 est séparé de la tête 6 par une partie cylindrique intermédiaire 17 dont le diamètre est compris entre celui dudit corps 5 et celui de ladite tête 6. Dans un premier temps, la rondelle 13 est passée autour du corps cylindrique 5 du piston 4 jusqu'à atteindre la partie intermédiaire 17. Dans un deuxième temps, elle est enfilée à force autour de ladite partie 17 intermédiaire en étant repoussée contre la tête 6 dudit piston 4. L' ensemble constitué par le piston 4 et la rondelle 13 est alors introduit dans le canal 7, la tête 6 dudit piston 4 en avant, jusqu'à ce que la rondelle 13 vienne en appui contre l'épaulement interne dudit canal 7. Le diamètre externe de ladite rondelle 13 étant supérieur au diamètre de la partie élargie du canal 7, le reLord périphérique de ladite rondelle 13 est replié à angle droit pour venir au contact de la surface latérale interne de la partie élargie dudit canal 7. Une pièce cylindrique creuse 14 est vissée dans la partie élargie du canal 7, autour du corps 5 du S piston 4 jusqu'à venir en appui contre la partie intermédiaire 17 dudit piston 4. La partie interne 12 du canal 7 présente une extrémité conique 15 convergente délimitée par le fond plan 11 dudit canal 7. La hauteur de la tête 6 du piston 4 est inférieure à la longueur de The body 5 of the piston 4 is separated from the head 6 by an intermediate cylindrical part 17 whose diameter is between that of said body 5 and that of said head 6. Firstly, the washer 13 is passed around the cylindrical body 5 of the piston 4 until it reaches the intermediate part 17. In a second step, it is forcibly threaded around the said intermediate part 17 while being pushed against the head 6 of the said piston 4. The assembly constituted by the piston 4 and the washer 13 is then introduced into the channel 7, the head 6 of said piston 4 forward, until the washer 13 comes to bear against the internal shoulder of said channel 7. The external diameter of said washer 13 being greater than the diameter of the enlarged part of the channel 7, the peripheral edge of said washer 13 is folded at right angles to come into contact with the internal lateral surface of the enlarged part of said channel 7. A hollow cylindrical part 14 is v Issée in the widened part of the channel 7, around the body 5 of the S piston 4 until it comes to bear against the intermediate part 17 of said piston 4. The internal part 12 of the channel 7 has a conical end 15 converging delimited by the flat bottom 11 of said channel 7. The height of the head 6 of the piston 4 is less than the length of
la partie interne 12 du canal 7 prise suivant son axe. the internal part 12 of the channel 7 taken along its axis.
Le piston 4 est positionné dans le canal 7 de sorte que son corps cylindrique 5 émerge de l'actionneur 1 et sa tête élargie 6 se retrouve logée dans la partie interne 12 dudit canal 7, dans la zone la plus proche de la partie élargie dudit canal 7. De cette manière, il subsiste un espace libre 16 annulaire situé entre la pièce creuse 14 vissée dans la partie élargie du canal 7 The piston 4 is positioned in the channel 7 so that its cylindrical body 5 emerges from the actuator 1 and its enlarged head 6 is found housed in the internal part 12 of said channel 7, in the area closest to the enlarged part of said channel 7. In this way, there remains an annular free space 16 situated between the hollow part 14 screwed into the widened part of the channel 7
et la tête 6 du piston 4.and the head 6 of the piston 4.
Le mode de fonctionnement, d'un actionneur pyrotechnique 1 selon l' invention suit les étapes suivantes. La mise à feu de la charge pyrotechnique 2 engendre la formation de gaz de combustion qui envahissent directement l'espace annulaire libre 16. Lorsque la pression interne de cet espace libre 16 atteint une valeur seuil, la rondelle 13 ne peut plus retenir le piston 4 qui se déplace alors vers le fond 11 du canal 7, puisque la pièce cylindrique creuse 14 vissée dans la partie élargie du canal 7 empêche ledit piston 7 de se déplacer vers l'extérieur dudit canal 7. La tête élargie 6 du piston 4 vient alors s'encastrer dans l'extrémité convergente 15 du canal 7 La longueur du canal 7 et la longueur du piston 4 sont dimensionnés de sorte qu'en bout de course le piston n'émerge plus de l'actionneur 1. BeYed icat;ons 1. Actionneur pyrotechnique (1) comprenant une charge pyrotechnique (2), un système d'allumage (3) et au moins S un piston (4) à déplacement linéaire muni d'un corps cylindrique (5), caractérisé en ce que le piston (4) est initialement bloqué dans l'actionneur (1) au moyen d'un système d'arc- boutement (13), ledit système (13) libérant le piston (4) au delà d'une pression seuil pour lO permettre audit piston (4) de se déplacer sous l'effet The operating mode of a pyrotechnic actuator 1 according to the invention follows the following steps. The ignition of the pyrotechnic charge 2 generates the formation of combustion gases which directly invade the free annular space 16. When the internal pressure of this free space 16 reaches a threshold value, the washer 13 can no longer retain the piston 4 which then moves towards the bottom 11 of the channel 7, since the hollow cylindrical part 14 screwed into the enlarged part of the channel 7 prevents said piston 7 from moving towards the outside of said channel 7. The enlarged head 6 of the piston 4 then comes fit into the converging end 15 of the channel 7 The length of the channel 7 and the length of the piston 4 are dimensioned so that at the end of the stroke the piston no longer emerges from the actuator 1. BeYed icat; ons 1 Pyrotechnic actuator (1) comprising a pyrotechnic charge (2), an ignition system (3) and at least S a piston (4) with linear displacement provided with a cylindrical body (5), characterized in that the piston (4) is initially blocked in the actuator r (1) by means of a bracing system (13), said system (13) releasing the piston (4) beyond a threshold pressure to allow said piston (4) to move under the 'effect
des gaz de combustion.combustion gases.
2. Actionneur pyrotechnique selon la revendication 1 caractérisé en ce que le système (13) d'arc-boutement 2. Pyrotechnic actuator according to claim 1 characterized in that the bracing system (13)
est constitué par une rondelle.consists of a washer.
3. Actionneur pyrotechnique selon la revendication 2 caractérisé en ce qu'il possède au moins un canal (7) dans lequel est logé le piston (4), la rondelle (13) étant positionnce transverealement dans ledit canal (7) et s'arc-boutant sur le corps cylindrique (5) dudit 3. Pyrotechnic actuator according to claim 2 characterized in that it has at least one channel (7) in which is housed the piston (4), the washer (13) being positioned transversely in said channel (7) and arcs -butting on the cylindrical body (5) of said
piston (4).piston (4).
4. Actionneur pyrotechnique selon la revendication 3 caractérisé en ce que la rondelle (13) possède une ouverture centrale et est traversée par le piston (4) qui subit de la part de ladite rondelle (13) une contrainte radiale par l'intermédiaire de son reLord 4. Pyrotechnic actuator according to claim 3 characterized in that the washer (13) has a central opening and is crossed by the piston (4) which undergoes on the part of said washer (13) a radial stress through its reLord
interne défini par le contour de l'ouverture. internal defined by the outline of the opening.
5. Actionneur pyrotechnique selon l'une quelconque des revendicat ions 2 ou 4 caractérisé en ce que la rondel le (13) présente un motif sensiblement étoilé de fa,con à former des pattes radiales aptes à se plier 5. Pyrotechnic actuator according to any one of claims 2 or 4 characterized in that the washer (13) has a substantially star-shaped pattern of fa, con to form radial lugs capable of bending
3s élastiquement.3s elastically.
6. Actionneur pyrotechnique selon lune quelconque des 6. Pyrotechnic actuator according to any of the
revendications 1 à 3 caractérisé en ce que le système claims 1 to 3 characterized in that the system
d'arc-boutement (13) est bloqué au bord d'un épaulement bracing (13) is blocked at the edge of a shoulder
(17) du corps cylindrique (5) du piston (4). (17) of the cylindrical body (5) of the piston (4).
S 7. Actionneur pyrotechnique selon la revendication 3 caractérisé en ce que le piston (4) émergeant initialement du canal (7), se déplace dans ledit canal (7) sous l'effet des gaz de combustion jusqu'à être S 7. Pyrotechnic actuator according to claim 3 characterized in that the piston (4) initially emerging from the channel (7), moves in said channel (7) under the effect of the combustion gases until being
lO totalement inclus dans ledit actionneur (1). lO fully included in said actuator (1).
8. Actionneur pyrotechnique selon la revendication 7 caractérisé en ce que le canal (7) se termine dans l'actionneur (1) par une partie conique convergente (15) 1S de sorte que le piston (4) une fois qu'il s'est déplacé, finit sa course en venant s'encastrer dans ledit 8. Pyrotechnic actuator according to claim 7 characterized in that the channel (7) ends in the actuator (1) by a converging conical part (15) 1S so that the piston (4) once it is moved, finishes its race by coming to be embedded in said
rétrécissement (15).narrowing (15).
9. Actionneur pyrotechnique selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'actionneur (1) possède plusieurs 9. Pyrotechnic actuator according to claim 1 characterized in that the actuator (1) has several
pistons pouvant être déplacés simultanément. pistons that can be moved simultaneously.
2S2S
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