FR3002365A1

FR3002365A1 - Pyrotechnical electric contactor for use in car, has actuator allowing set of mobile pistons to move from one position to another position during its operation, and contact zones arranged to come into surface contact with each other

Info

Publication number: FR3002365A1
Application number: FR1300353A
Authority: FR
Inventors: Amina Hamida; Patrice Boutin; Alain Magne
Original assignee: NCS Pyrotechnie et Technologies SAS
Current assignee: Autoliv Development AB
Priority date: 2013-02-18
Filing date: 2013-02-18
Publication date: 2014-08-22
Anticipated expiration: 2033-02-18
Also published as: FR3002365B1

Abstract

The contactor has a case (100) with a set of connection chambers (40). A set of electric drivers (10) is arranged to present a contact zone (11) that is arranged in the set of connection chambers. Another set of electric drivers (20) is arranged to present another contact zone (21) that is arranged in the set of connection chambers. A pyrotechnical actuator (70) allows a set of mobile pistons (50) to move from one position to another position during its operation. The former and the latter contact zone are arranged to come into surface contact with each other.

Description

CONTACTEUR PYROTECHNIQUE La présente invention concerne de manière générale un contacteur pyrotechnique qui peut être monté sur un véhicule automobile. Il est connu dans l'art antérieur des dispositifs de contact actionnés par un dispositif pyrotechnique. En particulier, ces contacteurs peuvent comprendre un piston qui, sous l'impulsion du dispositif pyrotechnique, déforme des extrémités de deux conducteurs électriques cylindriques pour les faire se contacter le long de leurs génératrices. En contrepartie, ce système présente notamment l'inconvénient de ne pas permettre le passage d'un courant important, à moins d'allonger notablement les conducteurs dans leur zone de contact axiale. De plus, lors du fonctionnement, les efforts appliqués sur les extrémités sont transmis dans la direction axiale des conducteurs, ce qui peut provoquer un flambage ou un effort de désolidarisation d'un conducteur par rapport au boîtier du contacteur dans lequel ils sont moulés. Pour ces raisons, un tel contacteur n'est pas approprié pour une utilisation en dispositif de sécurité pour décharger ou mettre en court circuit une batterie par exemple. Un but de la présente invention est de répondre aux inconvénients des documents de l'art antérieur mentionnés ci-dessus et en particulier, tout d'abord, de proposer un contacteur électrique simple qui permet de contacter deux conducteurs électriques pour faire passer un courant important une fois la connexion établie. Pour cela un premier aspect de l'invention concerne un contacteur électrique comprenant : - un boîtier avec une chambre de connexion, - un premier conducteur électrique présentant une première zone de contact agencée dans la chambre de connexion, - un deuxième conducteur électrique présentant une deuxième zone de contact agencée dans la chambre de connexion, - un piston mobile, agencé pour être mobile depuis une première vers une deuxième position, - un actionneur pyrotechnique agencé pour faire passer le piston mobile de la première vers la deuxième position lors de son fonctionnement, le piston mobile lors de son passage de la première vers la deuxième position étant agencé pour déformer au moins l'un des deux conducteurs électriques pour amener en contact la première zone de contact et la deuxième zone de contact, 10 caractérisé en ce que la première et la deuxième zone de contact sont agencées pour entrer en contact surfacique l'une avec l'autre. Le contacteur selon la mise en oeuvre est simple car le courant passe directement d'un conducteur électrique à l'autre, sans pièce intermédiaire conductrice de courant, mais le courant électrique peut être important car les conducteurs se 15 contactent sur une zone surfacique. La résistance de contact est donc faible et il n'y a pas de risque de surchauffe due à des contacts ponctuels ou linéiques. Selon un aspect de l'invention, l'au moins un des deux conducteurs électriques déformé par le piston mobile est déformé dans une zone de 20 déformation agencée sous une forme de bande formant également la zone de contact du dit au moins un des deux conducteurs électriques. La déformation du ou des conducteurs est améliorée par la zone de déformation en forme de bande : les efforts de déformation sont réduits pour déformer une telle bande. Selon une mise en oeuvre préférée, la déformation de la 25 bande est imposée selon une direction transverse à la longueur de la bande, perpendiculairement à sa largeur. Selon un aspect de l'invention, le piston mobile est mobile depuis la première position vers la deuxième position selon une direction de déplacement, et le premier conducteur électrique et le deuxième conducteur 30 électrique traversent chacun le boîtier selon une direction comprenant une composante perpendiculaire à la direction de déplacement du piston mobile, pour chacun relier leur zone de contact au reste d'un circuit électrique. Le contacteur selon la présente mise en oeuvre présente une bonne robustesse de fabrication, en effet, la partie des conducteurs électriques noyée dans le boîtier n'est pas exclusivement sollicitée selon sa direction axiale (avec dans ce cas des efforts appliqués perpendiculairement à l'interface entre le boitier et les conducteurs), ce qui réduit les risques de décohésion. Selon un aspect de l'invention, la chambre de connexion comprend un évent, l'évent étant fermé lorsque le piston mobile est dans la première position et agencé pour s'ouvrir lorsque le piston mobile passe dans la deuxième position. La sécurité de fonctionnement est améliorée, car le piston une fois arrivé dans la deuxième position ne subira pas de contre pression susceptible de le faire reculer, ce qui pourrait faire perdre le contact électrique. En d'autres termes, le piston en se déplaçant vers la deuxième position réduit le volume de la chambre de connexion, et l'évent selon cette mise en oeuvre évacue les gaz pour éviter toute contre pression qui pourrait faire reculer le piston. Selon un aspect de l'invention, l'évent est agencé pour s'ouvrir par une perforation du piston mobile. Selon un aspect de l'invention, l'évent est agencé pour s'ouvrir sous 20 l'action d'une pression prédéterminée à l'intérieur de la chambre de connexion. Selon un aspect de l'invention, l'un du premier et du deuxième conducteur électrique présente un orifice dont au moins une paroi forme au moins une partie de sa zone de contact, et le piston mobile et l'autre du 25 premier et du deuxième conducteur électrique sont agencés pour que le piston mobile déforme l'autre du premier et du deuxième conducteur électrique au travers dudit orifice lors du fonctionnement de l'actionneur pyrotechnique. La zone de contact comprend au moins une partie de la paroi de l'orifice, et peut également être augmentée si le piston force le contact sur 30 une autre surface du conducteur perforé. De plus, le maintien en position du piston dans un orifice est aisé, et le guidage est amélioré par l'orifice qui forme alors une portée de guidage. Selon un aspect de l'invention, l'orifice présente une forme de rectangle.The present invention generally relates to a pyrotechnic contactor which can be mounted on a motor vehicle. It is known in the prior art contact devices actuated by a pyrotechnic device. In particular, these contactors may comprise a piston which, under the influence of the pyrotechnic device, deforms the ends of two cylindrical electrical conductors to make them contact along their generators. In return, this system has the disadvantage of not allowing the passage of a large current, unless significantly extend the conductors in their axial contact area. In addition, during operation, the forces applied on the ends are transmitted in the axial direction of the conductors, which can cause a buckling or a disconnecting force of a conductor relative to the contactor housing in which they are molded. For these reasons, such a contactor is not suitable for use as a safety device for discharging or short-circuiting a battery, for example. An object of the present invention is to meet the drawbacks of the documents of the prior art mentioned above and in particular, first of all, to propose a simple electrical contactor which makes it possible to contact two electrical conductors to pass an important current. once the connection is established. For this purpose a first aspect of the invention relates to an electric contactor comprising: a housing with a connection chamber, a first electrical conductor having a first contact zone arranged in the connection chamber, a second electrical conductor having a second contact zone arranged in the connection chamber, - a movable piston, arranged to be movable from a first to a second position, - a pyrotechnic actuator arranged to move the movable piston from the first to the second position during its operation, the piston movable during its passage from the first to the second position being arranged to deform at least one of the two electrical conductors to bring into contact the first contact zone and the second contact zone, characterized in that the first and the second contact zone are arranged to make surface contact with each other. The contactor according to the implementation is simple because the current passes directly from one electrical conductor to the other, without a current conducting intermediate part, but the electric current can be important because the conductors are contacted on a surface area. The contact resistance is therefore low and there is no risk of overheating due to point or line contacts. According to one aspect of the invention, the at least one of the two electrical conductors deformed by the movable piston is deformed in a deformation zone arranged in a strip form also forming the contact zone of said at least one of the two conductors. electric. The deformation of the conductor or conductors is improved by the band-shaped deformation zone: the deformation forces are reduced to deform such a band. According to a preferred embodiment, the deformation of the strip is imposed in a direction transverse to the length of the strip, perpendicular to its width. According to one aspect of the invention, the movable piston is movable from the first position to the second position in a direction of movement, and the first electrical conductor and the second electrical conductor 30 each pass through the housing in a direction comprising a component perpendicular to the direction of movement of the movable piston, for each connect their contact area to the remainder of an electrical circuit. The contactor according to the present implementation has a good manufacturing robustness, in fact, the portion of the electrical conductors embedded in the housing is not exclusively biased in its axial direction (with in this case applied forces perpendicular to the interface between the box and the drivers), which reduces the risk of decohesion. According to one aspect of the invention, the connection chamber comprises a vent, the vent being closed when the movable piston is in the first position and arranged to open when the movable piston passes to the second position. The operational safety is improved because the piston once in the second position will not undergo back pressure may cause it to back, which could lose the electrical contact. In other words, the piston moving to the second position reduces the volume of the connection chamber, and the vent according to this implementation evacuates the gas to prevent against pressure that could push back the piston. According to one aspect of the invention, the vent is arranged to open by a perforation of the movable piston. According to one aspect of the invention, the vent is arranged to open under a predetermined pressure within the connection chamber. According to one aspect of the invention, one of the first and second electrical conductors has an orifice of which at least one wall forms at least part of its contact zone, and the movable piston and the other of the first and second second electrical conductor are arranged so that the movable piston deforms the other of the first and the second electrical conductor through said orifice during operation of the pyrotechnic actuator. The contact zone comprises at least a portion of the wall of the orifice, and may also be increased if the piston forces contact on another surface of the perforated conductor. In addition, maintaining the piston in position in an orifice is easy, and the guide is improved by the orifice which then forms a guide surface. According to one aspect of the invention, the orifice has a shape of rectangle.

Selon un aspect de l'invention, l'un du premier et du deuxième conducteur électrique présente une zone de contact au moins partiellement repliée sur elle-même lorsque le piston mobile est dans la première position, et le piston mobile déplie ladite zone de contact lorsqu'il passe dans la deuxième position. Le contacteur selon la présente mise en oeuvre est compact, mais permet d'agencer les deux conducteurs à une distance importante l'un de l'autre, sans pour autant nécessiter un allongement axial de matière lors de la déformation. Les efforts de déformation restent modérés, et la tension entre les deux conducteurs électriques peut être importante, sans pour autant risquer d'arc électrique lorsque le piston est dans la première position. Selon un aspect de l'invention, le piston mobile est en matériau isolant. Le piston isole alors la chambre de combustion où se trouve l'actionneur pyrotechnique de la chambre de connexion. Selon un aspect de l'invention, le contacteur comprend des moyens 20 anti retour agencés pour maintenir le piston dans la deuxième position. Le contact électrique entre les conducteurs électriques est sécurisé. Selon un aspect de l'invention, les moyens anti retour comprennent une lame d'arc-boutement agencée sur le piston. L'arc-boutement est économique à réaliser. 25 Selon un aspect de l'invention, les moyens anti retour comprennent une partie conique agencée pour coincer le piston dans la deuxième position. Une interface type cône Morse assure un coincement fiable. Un second aspect de l'invention est un véhicule automobile comportant au moins un contacteur selon le premier aspect de l'invention.According to one aspect of the invention, one of the first and second electrical conductors has a contact zone at least partially folded on itself when the movable piston is in the first position, and the movable piston unfolds said contact zone. when he moves to the second position. The contactor according to the present implementation is compact, but allows to arrange the two conductors at a significant distance from one another, without requiring an axial elongation of material during deformation. The deformation forces remain moderate, and the voltage between the two electrical conductors can be significant, without risking electric arc when the piston is in the first position. According to one aspect of the invention, the movable piston is made of insulating material. The piston then isolates the combustion chamber where the pyrotechnic actuator of the connection chamber is located. According to one aspect of the invention, the contactor comprises non-return means arranged to maintain the piston in the second position. The electrical contact between the electrical conductors is secure. According to one aspect of the invention, the anti-return means comprise an arching blade arranged on the piston. The arching is economical to achieve. According to one aspect of the invention, the anti-return means comprise a conical portion arranged to wedge the piston in the second position. A Morse taper type interface ensures reliable jamming. A second aspect of the invention is a motor vehicle comprising at least one contactor according to the first aspect of the invention.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit de deux modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 représente une première variante d'un contacteur selon l'invention ; - la figure 2 représente une deuxième variante d'un contacteur selon la présente invention. La figure 1 représente un contacteur avec un boîtier 100 traversé par un premier conducteur électrique 10 et un deuxième conducteur électrique 20. Le premier conducteur électrique 10 comprend une première zone de contact 11 et le deuxième conducteur électrique 20 comprend une deuxième zone de contact 21, la première et la deuxième zone de contact 11 et 21 étant agencées dans une chambre de connexion 40.Other features and advantages of the present invention will appear more clearly on reading the following detailed description of two embodiments of the invention given as non-limiting examples and illustrated by the appended drawings, in which: FIG. 1 represents a first variant of a contactor according to the invention; - Figure 2 shows a second variant of a contactor according to the present invention. FIG. 1 shows a contactor with a housing 100 crossed by a first electrical conductor 10 and a second electrical conductor 20. The first electrical conductor 10 comprises a first contact area 11 and the second electrical conductor 20 comprises a second contact area 21, the first and the second contact areas 11 and 21 being arranged in a connection chamber 40.

Un piston 50 sépare la chambre de connexion 40 d'une chambre de combustion 60 qui contient un actionneur pyrotechnique 70. L'actionneur pyrotechnique 70 peut par exemple être un allumeur pyrotechnique. Ce dernier, lors de son fonctionnement expulse des gaz sous pression dans la chambre de combustion 60, ce qui a pour effet de pousser le piston 50 d'une première position (représentée en traits pleins) vers une deuxième position (non représentée). Le piston 50 est en matière isolante, pour éviter de conduire de l'électricité vers la chambre de combustion, si un arc électrique se forme dans la chambre de connexion 40 par exemple. Lors du passage de la première vers la deuxième position, le piston 50 25 déforme le deuxième conducteur 20, de sorte que la deuxième zone de contact 21 et la première zone de contact 11 entrent en contact l'une avec l'autre. Le premier conducteur électrique 10 comprend un orifice 12 dans lequel le deuxième conducteur électrique 20 est poussé par le piston 50 30 lorsqu'il passe dans la deuxième position. Afin de garantir un contact permanent entre les deux zones de contact 11 et 21, le piston 50 présente une partie 51 conique, de sorte qu'il va coincer le deuxième conducteur électrique 20 dans l'orifice 12. il est à noter que la bande formant le deuxième conducteur 20 est moins large que la bande formant le premier conducteur 10, car l'orifice 12 est moins large que le premier conducteur 10. Les conducteurs électriques 10 et 20 sont des bandes réalisées en une matière conductrice, de sorte que la première et la deuxième zone de contact 11 et 21 présentent un contact surfacique lorsque le piston 50 est dans la deuxième position, ce qui permet le passage d'un courant électrique important. La première zone de contact 11 comprend donc une partie de la paroi de l'orifice 12, et une partie de sa surface inférieure dans la chambre de connexion 40. La deuxième zone de contact 21 du deuxième conducteur 20 est repliée sur elle-même lorsque le piston 50 est dans la première position. Lors du passage du piston 50 vers la deuxième position, la deuxième zone de contact 21 du deuxième conducteur électrique 20 est dépliée, mais comme la déformation est transversale à la longueur de la bande, et perpendiculaire à la largeur de la bande formant le deuxième conducteur 20, les efforts de déformation (de la flexion) sont faibles.A piston 50 separates the connection chamber 40 from a combustion chamber 60 which contains a pyrotechnic actuator 70. The pyrotechnic actuator 70 may for example be a pyrotechnic igniter. The latter during its operation expels gases under pressure in the combustion chamber 60, which has the effect of pushing the piston 50 from a first position (shown in solid lines) to a second position (not shown). The piston 50 is made of insulating material, to avoid driving electricity to the combustion chamber, if an electric arc is formed in the connection chamber 40 for example. During the passage from the first to the second position, the piston 50 deforms the second conductor 20, so that the second contact area 21 and the first contact area 11 come into contact with each other. The first electrical conductor 10 comprises an orifice 12 in which the second electrical conductor 20 is pushed by the piston 50 when it passes into the second position. In order to guarantee a permanent contact between the two contact zones 11 and 21, the piston 50 has a conical portion 51, so that it will wedge the second electrical conductor 20 in the orifice 12. It should be noted that the band forming the second conductor 20 is narrower than the band forming the first conductor 10, since the orifice 12 is narrower than the first conductor 10. The electrical conductors 10 and 20 are strips made of a conductive material, so that the first and second contact areas 11 and 21 have a surface contact when the piston 50 is in the second position, which allows the passage of a large electrical current. The first contact zone 11 thus comprises a portion of the wall of the orifice 12, and a portion of its lower surface in the connection chamber 40. The second contact zone 21 of the second conductor 20 is folded back on itself when the piston 50 is in the first position. During the passage of the piston 50 to the second position, the second contact zone 21 of the second electrical conductor 20 is unfolded, but as the deformation is transverse to the length of the strip, and perpendicular to the width of the strip forming the second conductor 20, the strain (bending) forces are weak.

Le deuxième conducteur 20 traverse le boîtier 100 et présente deux parties 22 et 23 noyées dans le boîtier 100. Il est à noter également que l'effort de déformation du deuxième conducteur électrique 20 n'est pas exercé dans le sens de la longueur des parties 22 et 23, ce qui limite les risques de décohésion entre le deuxième conducteur 20 et le boîtier 100, car il n'y a pas d'effort tangentiels à l'interface entre ces deux composants.. La figure 2 représente une variante du contacteur de la figure 1. Seuls les éléments différents seront décrits dans le détail. Dans cette mise en oeuvre, le deuxième conducteur 25 est replié sur lui-même dans la chambre de connexion 45. Le piston 55 de cette mise en oeuvre, lorsqu'il passe dans la deuxième position, plie le deuxième conducteur pour établir le contact électrique entre le premier conducteur 15 et le deuxième conducteur 25. Afin de garantir le maintien du contact électrique lorsque le piston 55 a déformé le deuxième conducteur 25, le piston 55 comprend une lame 56 d'arc-boutement agencée pour s'arc-bouter dans la chambre de combustion 65. On comprendra que diverses modifications et/ou améliorations 5 évidentes pour l'homme du métier peuvent être apportées aux différents modes de réalisation de l'invention décrits dans la présente description sans sortir du cadre de l'invention défini par les revendications annexées.The second conductor 20 passes through the housing 100 and has two parts 22 and 23 embedded in the housing 100. It should also be noted that the deformation force of the second electrical conductor 20 is not exerted in the direction of the length of the parts 22 and 23, which limits the risk of decohesion between the second conductor 20 and the housing 100, because there is no tangential force to the interface between these two components. Figure 2 shows a variant of the contactor of Figure 1. Only the different elements will be described in detail. In this implementation, the second conductor 25 is folded on itself in the connection chamber 45. The piston 55 of this implementation, when it passes into the second position, folds the second conductor to establish the electrical contact between the first conductor 15 and the second conductor 25. In order to ensure the maintenance of the electrical contact when the piston 55 has deformed the second conductor 25, the piston 55 comprises an arching blade 56 arranged to be arched in the combustion chamber 65. It will be understood that various modifications and / or improvements obvious to those skilled in the art can be made to the various embodiments of the invention described in the present description without departing from the scope of the invention defined by the appended claims.

Claims

REVENDICATIONS1. An electric contactor comprising: - a housing (100) with a connection chamber (40; 45), - a first electrical conductor (10; 15) having a first contact area (11) arranged in the connection chamber (40; 45), - a second electrical conductor (20; 25) having a second contact area (21) arranged in the connection chamber (40; 45); - a movable piston (50; 55) arranged to be movable for a period of time; first to a second position, 10 - a pyrotechnic actuator (70) arranged to move the movable piston (50; 55) from the first to the second position during its operation, the movable piston (50; 55) during its passage from the first to the second position being arranged to deform at least one of the two electrical conductors to bring into contact the first contact area (11) and the second contact area (21), characterized in that the first and the second contact zone (11, 21) are arranged to make surface contact with each other.

2. Contactor according to claim 1, characterized in that the at least one of the two electrical conductors deformed by the movable piston (50; 55) is deformed in a deformation zone arranged in a strip form also forming the contact of said at least one of the two electrical conductors.

3. Contactor according to one of the preceding claims, characterized in that the movable piston (50; 55) is movable from the first position to the second position in a direction of movement, and in that the first electrical conductor (10 15) and the second electrical conductor (20; 25) each pass through the housing (100) in a direction comprising a component perpendicular to the direction of movement of the movable piston (50; 55), for each connecting their contact area to the rest of the housing. an electrical circuit.

4. Contactor according to one of the preceding claims, characterized in that the connection chamber (40; 45) comprises a vent, the vent being closed when the movable piston (50; 55) is in the first position and arranged for open when the movable piston (50; 55) moves to the second position.

5. Contactor according to claim 4, characterized in that the vent is arranged to open by a perforation of the movable piston (50; 55).

6. Contactor according to claim 4, characterized in that the vent is arranged to open under the action of a predetermined pressure inside the connection chamber (40; 45).

7. Contactor according to one of the preceding claims, characterized in that one of the first and the second electrical conductor (20; 25) has an orifice (12), at least one wall forms at least part of its zone in that the movable piston (50; 55) and the other of the first and second electrical conductors are arranged so that the movable piston (50; 55) deforms the other of the first and second electrical conductors. (20; 25) through said orifice (12) during operation of the pyrotechnic actuator (70).

8. Contactor according to claim 7, characterized in that the orifice (12) has a shape of rectangle.

9. Contactor according to one of the preceding claims, characterized in that one of the first and second electrical conductors has a contact zone at least partially folded on itself when the movable piston (50; 55) is in the first position, and in that the movable piston (50; 55) unfolds said contact zone as it passes into the second position.

10. Contactor according to one of the preceding claims, characterized in that the movable piston (50; 55) is of insulating material.

11. Contactor according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises non-return means arranged to maintain the piston (50; 55) in the second position.

12. Contactor according to the preceding claim, characterized in that the anti-return means comprise a bracing blade (56) arranged on the piston (50; 55).

13. Contactor according to one of claims 11 or 12, characterized in that the anti-return means comprise a conical portion arranged to wedge the piston (50; 55) in the second position.

14. Motor vehicle comprising at least one contactor according to one of the preceding claims.

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