WO2008090059A2 - Initiateur electro-pyrotechnique a commande magnetique - Google Patents

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WO2008090059A2
WO2008090059A2 PCT/EP2008/050422 EP2008050422W WO2008090059A2 WO 2008090059 A2 WO2008090059 A2 WO 2008090059A2 EP 2008050422 W EP2008050422 W EP 2008050422W WO 2008090059 A2 WO2008090059 A2 WO 2008090059A2
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WO
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microswitch
initiator
pyrotechnic charge
initiator according
pyrotechnic
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PCT/EP2008/050422
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WO2008090059A3 (fr
Inventor
Hugues Filiputti
Mathias Lamien
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Schneider Electric Industries Sas
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Publication date
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Publication of WO2008090059A2 publication Critical patent/WO2008090059A2/fr
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B3/00—Blasting cartridges, i.e. case and explosive
    • F42B3/10—Initiators therefor
    • F42B3/12—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
    • F42B3/18—Safety initiators resistant to premature firing by static electricity or stray currents

Definitions

  • the present invention relates to an electro-pyrotechnic initiator with magnetic control.
  • Electro-pyrotechnic initiators are described in numerous patents. They are commonly used in motor vehicle occupant protection devices such as airbag gas generators or seat belt retractors. These electro-pyrotechnic initiators are typically composed of a fragmentable cap containing a pyrotechnic charge and a support of insulating material traversed by two conductive pins connected to a heating resistive element, such as a filament, for igniting the pyrotechnic charge. These initiators are particularly sensitive to vibrations that are likely to render them inoperative as well as electrostatic discharges that are likely to cause their accidental ignition.
  • the US6220163 patent describes in particular an initiator insensitive to vibration and electrostatic discharge.
  • this initiator comprises a filtering conductor device mounted in parallel with the resistive heating element making it possible to define a voltage tripping threshold above which the initiator does not operate.
  • This filtering conductor device will for example consist of a capacitor and a varistor connected in parallel with respect to each other or two zener diodes in parallel mounted "head to tail”.
  • An external control device makes it possible to control their ignition.
  • this document provides for the use of electronic switches such as transistors or thyristors that can block the passage of current in the semiconductor bridge.
  • the initiator can be controlled only in response to a determined coded signal.
  • the use of electronic switches considerably increases the cost price of the initiator and it does not completely solve the disadvantages of electrostatic discharge and the birth of leakage currents.
  • US Pat. No. 4,527,480 for its part describes a device for defusing a bomb comprising in particular an explosive charge and a switch controlled by an external magnetic field.
  • the switch can be normally closed or normally open shorted.
  • Such a device requires external magnetic control means to operate. It can not be controlled by the injection of a simple electric current.
  • the object of the invention is therefore to provide an electro-pyrotechnic initiator controlled at ignition by an electric current which is compact, insensitive to vibrations and electrostatic discharges and which can be triggered from a current threshold determined without use a conductive filter device or a semiconductor bridge.
  • an electro-pyrotechnic initiator comprising: a body enclosing a pyrotechnic charge and means for igniting the pyrotechnic charge, said ignition means comprising an electric ignition circuit, the ignition means comprise a microswitch with magnetic actuation placed on the electric ignition circuit and controlled by magnetic control means between an open position and a closed position for controlling the ignition of the pyrotechnic charge, characterized in that: the means magnetic control of the microswitch are housed in the body of the initiator.
  • the magnetic control means comprise an excitation coil.
  • the excitation coil is placed on the electrical ignition circuit in parallel with the microswitch.
  • the same current thus makes it possible to control the microswitch to close the electric ignition circuit and to ignite the pyrotechnic charge.
  • the passage of a current of sufficient intensity in the coil causes the creation of a magnetic field to control the closing of the microswitch and thus the electric ignition circuit.
  • the current passing through the electrical ignition circuit then makes it possible to initiate combustion of the pyrotechnic charge.
  • the current sent into the ignition circuit must be of sufficient intensity to both control the microswitch on closing and to cause the ignition of the pyrotechnic charge.
  • the microswitch is biased in each of its open and closed positions by a permanent magnetic field.
  • This permanent magnetic field is for example generated by a permanent magnet housed in the body of the initiator.
  • the microswitch comprises a ferromagnetic membrane mounted on a substrate.
  • the ignition of the pyrotechnic charge is carried out directly by the microswitch which is designed to volatilize during the passage of the current in the electric ignition circuit.
  • the membrane of the microswitch is for example fusible and is therefore intended to ignite the pyrotechnic charge when it is subjected to a current of determined intensity.
  • the ignition means comprise a heating resistive element placed in series with the microswitch on the electric ignition circuit and for initiating the pyrotechnic charge in combustion.
  • the excitation coil is for example planar type integrated into the substrate.
  • the body is for example composed of a cap enclosing the pyrotechnic charge and an insulating support traversed by two conductive pins opening into the inside of the cap and connected to the electric ignition circuit.
  • the current is sent on these conductive pins in a direction suitable for creating a magnetic field of direction and direction adequate to control the microswitch.
  • the device comprises for example an electronic circuit connected to the electric ignition circuit and adapted to perform addressing and diagnostic functions.
  • FIG. 1 schematically represents an electropyrotechnic initiator according to FIG.
  • FIG. 2 represents an alternative embodiment of the electropyrotechnic initiator of the invention
  • FIG. 3 represents the electro-pyrotechnic initiator of the invention to which new functionalities have been added.
  • Figures 4 to 8 show a microswitch as used in the initiator of the invention.
  • the invention relates to an electropyrotechnic initiator 1 (hereinafter initiator) comprising a body provided with a metal cap, of circular cylindrical shape around the vertical axis (X) of the initiator 1
  • This cap 10 has a side wall closed at one end by an upper wall 100 and open at its other end.
  • the body of the initiator 1 further comprises a support member 1 1, also called through, closing the open end of the cap 10.
  • This support member 11 is made of an electrically insulating material such as a glass mixture and resin.
  • the upper wall 100 of the cap 10 is fragmentable according to a breaking primer so as to burst under the effect of an increase in pressure inside the cap 10.
  • the initiator 1 further comprises an electric ignition circuit consisting of two conductive pins 6a, 6b passing through the support member 11 and opening at their upper ends to the inside of the cap 10.
  • these two pins 6a, 6b conductors are interconnected in the cap 10 via a resistive element 9 heating and a microswitch M.
  • This resistive element 9 heating may be constituted for example by a single filament ( Figure 1) or a layer assembly as described in the patent application WO2006 / 095066.
  • the lower ends of the two conductive pins 6a, 6b are for example each connected to a terminal of an energy source SE which is for example able to receive a trigger signal coming from detection means 2.
  • the resistive heating element 9 is, for example, embedded in a pyrotechnic charge of ignition 50 surmounted by a pyrotechnic ignition charge 5, these two charges 5, 50 being hermetically sealed in the cap 10 of the initiator 1.
  • the charge pyrotechnic priming 50 is for example based on nitrocellulose or may consist of a mixture of boron and potassium nitrate.
  • the pyrotechnic ignition charge 5 may for example be composed of a mixture of titanium hydride and potassium perchlorate.
  • the electric ignition circuit further comprises the magnetically actuated microswitch M housed in the cap 10 of the initiator 1 and mounted in series with the resistive element 9 heating. In the closed position, this microswitch M controls heating of the resistive element 9 and thus the ignition of the pyrotechnic charges 5, 50 of ignition and ignition.
  • This excitation coil 4 is mounted on the electric ignition circuit in parallel with the microswitch M and the resistive element 9 heating.
  • the microswitch M and the excitation coil 4 are therefore both housed in the cap 10 of the initiator 1, which makes it possible in particular to simplify the control of the initiator 1.
  • the microswitch M as used in the invention has the following advantages: high galvanic isolation in the open position, resistance to high electrostatic discharges, - operation with low triggering energy, fast closing, high reliability and low sensitivity to aging.
  • the microswitch M according to the invention is housed in a perfectly hermetic housing (not shown) which makes it insensitive to chemical interactions with the pyrotechnic charges 5, 50 and in particular with the gases resulting from the combustion of these charges. It may in particular be manufactured by a MEMS type technology
  • the microswitch M can be designed to volatilize by producing the energy required for the ignition of the pyrotechnic charge 50.
  • the microswitch M comprises for example a fuse 20 membrane suitable for volatilize when the controlled current becomes too strong.
  • the microswitch is positioned in front of the pyrotechnic charge 50 and along the axis (X) of the initiator so as to be able to initiate this charge 50 when its membrane 20 is volatilized.
  • the operation of the initiator 1 remains identical and its advantages are the same.
  • the microswitch M comprises a mobile element mounted on a substrate S made of materials such as silicon, glass, ceramics or in the form of printed circuits.
  • the substrate S carries for example on its surface 30 at least two contacts or conductive tracks 31, 32 planes, identical and spaced, intended to be electrically connected by a movable electrical contact 21 carried by the movable member to obtain the closure of the electric ignition circuit.
  • the movable element is composed of a deformable membrane 20 having at least one layer of ferromagnetic material.
  • the ferromagnetic material is for example of the soft magnetic type and may for example be an alloy of iron and nickel ( "permalloy" Ni 8 OFE 2 o).
  • the membrane 20 can take a low position, called closure, in which its movable contact 21 electrically connects the two tracks 31, 32 fixed conductors so as to close the electrical circuit or a raised up position, said opening, in which its movable contact 21 is remote from the two conductive tracks so as to open the electrical circuit.
  • closure in which its movable contact 21 electrically connects the two tracks 31, 32 fixed conductors so as to close the electrical circuit or a raised up position
  • said opening in which its movable contact 21 is remote from the two conductive tracks so as to open the electrical circuit.
  • the free space In the open position, the free space must be sufficient to maintain the "no fire" standard in case of parasitic current.
  • the membrane 20 of the microswitch M has a longitudinal axis (A) and is secured to the substrate S via two arms
  • the membrane 20 is able to pivot between its open position and its closed position along an axis of rotation (R) parallel to the axis described by the contact points of the membrane 20 with the electrical tracks 31 , 32 and perpendicular to its longitudinal axis (A).
  • Its movable electrical contact 21 is disposed under the membrane 20, at one end thereof.
  • the magnetic actuation of the microswitch M consists of subjecting the membrane 20 to a permanent magnetic field B 0 , preferably uniform and for example of direction perpendicular to the surface 30 of the substrate S to maintain the membrane 20 in each of its positions, and to apply a temporary magnetic field Bc control to control the passage of the membrane 20 from one position to another, by inverting the magnetic torque exerted on the membrane 20. Force the membrane 20 to the opening by using a temporary magnetic field
  • the membrane 20 can be prestressed mechanically, for example by adding a layer made of a prestressed material.
  • a permanent magnet (not shown) is used, for example fixed under the substrate S.
  • the temporary magnetic field Bc is for example generated using the excitation coil 4 of the electrical circuit. 'ignition.
  • This excitation coil 4 may be planar (FIG. 5), integrated in the substrate S, or external, for example of the solenoid type.
  • the passage of a current in the excitation coil 4 generates a temporary magnetic field direction parallel to the substrate S and parallel to the longitudinal axis (A) of the membrane 20 to control, according to the direction of the current in the coil, the tilting of the membrane 20 from one of its positions to the other of its positions.
  • the operation of such a microswitch M is detailed below with reference to FIGS. 6 to 8.
  • the substrate S supporting the membrane 20 is placed under the effect of the permanent magnetic field B 0 already defined above.
  • the first magnetic field B 0 initially generates a magnetic component BP 2 in the membrane 20 along its longitudinal axis (A).
  • the magnetic torque resulting from the first magnetic field B 0 and the BP component 2 generated in the membrane 20 holds the membrane 20 in one of its positions, for example the open position in FIG. 4.
  • the passage of a control current in a defined direction through the excitation coil 4 makes it possible to generate the temporary control magnetic field Bc whose direction is parallel to the substrate S, its direction depending on the direction of the current fed into the coil 4.
  • the temporary magnetic field Bc generates the magnetic component BP 3 in the magnetic layer of the membrane 20. If the control current is supplied in an appropriate direction, this new magnetic component BP 3 opposes the BP 2 component generated in the magnetic layer of the membrane 20 by the first magnetic field B 0 . If the BP component 3 is of greater intensity than that generated by the first magnetic field B 0 , the magnetic torque resulting from the first magnetic field B 0 and this BP 3 component is reversed and causes the membrane 20 to tilt. opening position to its closed position ( Figure 7).
  • the magnetic field Bc is generated only transiently to tilt the membrane 20 from one position to another. As represented in FIG. 8, the membrane 20 is then kept in its closed position under the effect of the only first magnetic field B 0 creating a new magnetic component BP 4 in the membrane 20 and therefore a new magnetic torque imposing on the membrane 20 to keep in its closed position.
  • the initiator is shown schematically.
  • the excitation coil 4 is positioned relative to the microswitch M so as to create the control magnetic field Bc adapted to switch the microswitch M.
  • the initiator 1 may comprise an electronic circuit 7 having in particular a microprocessor.
  • the initiator can perform related functions, including addressing and diagnostics. It is therefore able to interact with a central unit and be controlled individually by injecting a current into its control coil 4.
  • This electronic circuit 7 is for example positioned on the electric ignition circuit, in parallel with the two conductive pins 6a, 6b. In addition, it can also be disabled by sending a current in the opposite direction in its coil 4 or even neutralized by the injection of a strong current causing its destruction.
  • the operation of the initiator 1 of the invention is as follows.

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Abstract

La présente invention concerne un initiateur électro-pyrotechnique (1) comprenant : -un corps renfermant une charge pyrotechnique (5, 50) et des moyens d'allumage de la charge pyrotechnique, lesdits moyens d'allumage comportant un circuit électrique d'allumage, -les moyens d'allumage comprenant un micro-interrupteur (M) à actionnement magnétique placé sur le circuit électrique d'allumage et piloté par des moyens de commande magnétiques entre une position d'ouverture et une position de fermeture pour commander l'allumage de la charge pyrotechnique (5, 50).

Description

Initiateur électro-pyrotechnique à commande magnétique
La présente invention se rapporte à un initiateur électro-pyrotechnique à commande magnétique.
Les initiateurs électro-pyrotechniques sont décrits dans de nombreux brevets. Ils sont couramment employés dans des dispositifs de protection des occupants de véhicule automobile tels que des générateurs de gaz pour airbag ou des rétracteurs de ceinture de sécurité. Ces initiateurs électro-pyrotechniques sont composés typiquement d'un capuchon fragmentable renfermant une charge pyrotechnique et d'un support en matériau isolant traversé par deux broches conductrices connectées à un élément résisitif chauffant, tel qu'un filament, destiné à allumer la charge pyrotechnique. Ces initiateurs sont particulièrement sensibles aux vibrations qui sont susceptibles de les rendre inopérant ainsi qu'aux décharges électrostatiques qui sont susceptibles d'entraîner leur mise à feu accidentelle.
Le brevet US6220163 décrit notamment un initiateur insensible aux vibrations et aux décharges électrostatiques. Pour cela, cet initiateur comporte un dispositif conducteur filtrant monté en parallèle de l'élément résistif chauffant permettant de définir un seuil de déclenchement de tension au-dessus duquel l'initiateur ne fonctionne pas. Ce dispositif conducteur filtrant sera par exemple constitué d'un condensateur et d'une varistance montés en parallèle l'un par rapport à l'autre ou de deux diodes zener en parallèle montées "tête-bêche". Un dispositif de commande externe permet de commander leur allumage. II est également connu du brevet FR 2 720 493 un initiateur électropyrotechnique employant un pont semi-conducteur pour initier sa charge pyrotechnique. Ce pont semi-conducteur présente la particularité de présenter des seuils de sécurité et de fonctionnement précis ce qui rend l'initiateur peu sensible aux décharges électrostatiques. En outre, ce document prévoit l'emploi d'interrupteurs électroniques tels que des transistors ou des thyristors pouvant bloquer le passage du courant dans le pont semi-conducteur. Dans ce cas, l'initiateur ne pourra être commandé qu'en réponse à un signal codé déterminé. Cependant, l'emploi d'interrupteurs électroniques augmente considérablement le coût de revient de l'initiateur et il ne permet pas de régler complètement les inconvénients liés aux décharges électrostatiques et à la naissance de courants de fuite.
Le brevet US 4,527,480 décrit pour sa part un dispositif de désamorçage de bombe comportant notamment une charge explosive et un interrupteur piloté par un champ magnétique externe. L'interrupteur peut être normalement fermé ou normalement ouvert en court-circuit. Un tel dispositif nécessite des moyens de commande magnétiques externes pour pouvoir fonctionner. Il ne peut pas être commandé par l'injection d'un simple courant électrique.
Le but de l'invention est donc de proposer un initiateur électro-pyrotechnique commandé à l'allumage par un courant électrique qui soit compact, insensible aux vibrations et aux décharges électrostatiques et qui puisse se déclencher à partir d'un seuil de courant déterminé sans recourir à un dispositif conducteur filtrant ou à un pont semi-conducteur.
Ce but est atteint par un initiateur électro-pyrotechnique comprenant : - un corps renfermant une charge pyrotechnique et des moyens d'allumage de la charge pyrotechnique, lesdits moyens d'allumage comportant un circuit électrique d'allumage, les moyens d'allumage comprennent un micro-interrupteur à actionnement magnétique placé sur le circuit électrique d'allumage et piloté par des moyens de commande magnétiques entre une position d'ouverture et une position de fermeture pour commander l'allumage de la charge pyrotechnique, caractérisé en ce que : les moyens de commande magnétique du micro-interrupteur sont logés dans le corps de l'initiateur.
Selon une particularité, les moyens de commande magnétique comportent une bobine d'excitation.
Selon une autre particularité, la bobine d'excitation est placée sur le circuit électrique d'allumage en parallèle du micro-interrupteur. Selon l'invention, un même courant permet donc de commander le micro-interrupteur pour fermer le circuit électrique d'allumage et pour allumer la charge pyrotechnique. Le passage d'un courant d'intensité suffisante dans la bobine provoque la création d'un champ magnétique permettant de commander la fermeture du micro-interrupteur et donc du circuit électrique d'allumage. Le courant passant dans le circuit électrique d'allumage permet ensuite d'initier en combustion la charge pyrotechnique. Le courant envoyé dans le circuit d'allumage doit être d'intensité suffisante pour à la fois commander le micro-interrupteur à la fermeture et pour entraîner l'allumage de la charge pyrotechnique.
Selon une autre particularité, le micro-interrupteur est polarisé dans chacune de ses positions d'ouverture et de fermeture par un champ magnétique permanent. Ce champ magnétique permanent est par exemple généré par un aimant permanent logé dans le corps de l'initiateur.
Selon une autre particularité, le micro-interrupteur comporte une membrane ferromagnétique montée sur un substrat.
Dans une première configuration, l'allumage de la charge pyrotechnique est réalisée directement par le micro-interrupteur qui est conçu pour se volatiliser lors du passage du courant dans le circuit électrique d'allumage. Dans ce cas, la membrane du micro-interrupteur est par exemple fusible et est donc destinée à initier en combustion la charge pyrotechnique lorsqu'elle est soumise à un courant d'intensité déterminée. Dans une seconde configuration, les moyens d'allumage comprennent un élément résistif chauffant placé en série avec le micro-interrupteur sur le circuit électrique d'allumage et destiné à initier en combustion la charge pyrotechnique.
Selon l'invention, la bobine d'excitation est par exemple de type planaire intégrée au substrat. Selon l'invention, le corps est par exemple composé d'un capuchon renfermant la charge pyrotechnique et d'un support isolant traversé par deux broches conductrices débouchant à l'intérieur du capuchon et connectées au circuit électrique d'allumage. Pour commander le micro-interrupteur et entraîner l'allumage de la charge pyrotechnique, le courant est envoyé sur ces broches conductrices, dans un sens approprié pour créer un champ magnétique de direction et de sens adéquats pour commander le micro-interrupteur. Selon une particularité de l'invention, le dispositif comporte par exemple un circuit électronique connecté sur le circuit électrique d'allumage et apte à réaliser des fonctions d'adressage et de diagnostics.
D'autres caractéristiques et avantages vont apparaître dans la description détaillée qui suit en se référant à un mode de réalisation donné à titre d'exemple et représenté par les dessins annexés sur lesquels : la figure 1 représente schématiquement un initiateur électro- pyrotechnique selon l'invention, la figure 2 représente une variante de réalisation de l'initiateur électropyrotechnique de l'invention, la figure 3 représente l'initiateur électro-pyrotechnique de l'invention auquel ont été ajoutées de nouvelles fonctionnalités. - les figures 4 à 8 représentent un micro-interrupteur tel qu'employé dans l'initiateur de l'invention.
En référence à la figure 1 , l'invention concerne un initiateur électropyrotechnique 1 (ci-après initiateur) comportant un corps doté d'un capuchon 10 métallique, de forme cylindrique circulaire autour de l'axe vertical (X) de l'initiateur 1. Ce capuchon 10 présente une paroi latérale fermée à une extrémité par une paroi supérieure 100 et ouverte à son autre extrémité. Le corps de l'initiateur 1 comporte en outre un élément support 1 1 , appelé également traversée, obturant l'extrémité ouverte du capuchon 10. Cet élément support 11 est réalisé dans un matériau isolant de l'électricité tel qu'un mélange de verre et de résine. La paroi supérieure 100 du capuchon 10 est fragmentable suivant une amorce de rupture de manière à pouvoir éclater sous l'effet d'une augmentation de pression à l'intérieur du capuchon 10.
L'initiateur 1 comporte en outre un circuit électrique d'allumage composé de deux broches 6a, 6b conductrices traversant l'élément support 1 1 et débouchant par leurs extrémités supérieures à l'intérieur du capuchon 10. Sur la figure 1 , ces deux broches 6a, 6b conductrices sont reliées entre elles dans le capuchon 10 par l'intermédiaire d'un élément résistif 9 chauffant et d'un micro-interrupteur M. Cet élément résistif 9 chauffant peut être constitué par exemple d'un simple filament (figure 1 ) ou d'un assemblage de couches comme décrit dans la demande de brevet WO2006/095066. Les extrémités inférieures des deux broches 6a, 6b conductrices sont par exemple connectées chacune à une borne d'une source d'énergie SE qui est par exemple apte à recevoir un signal de déclenchement provenant de moyens de détection 2.
L'élément résistif 9 chauffant est par exemple enrobé dans une charge pyrotechnique d'amorçage 50 surmontée d'une charge pyrotechnique d'allumage 5, ces deux charges 5, 50 étant enfermées hermétiquement dans le capuchon 10 de l'initiateur 1. La charge pyrotechnique d'amorçage 50 est par exemple à base de nitrocellulose ou peut être constituée d'un mélange de bore et de nitrate de potassium. La charge pyrotechnique d'allumage 5 peut par exemple être composée d'un mélange d'hydrure de titane et de perchlorate de potassium. L'envoi par la source d'énergie SE d'un courant d'intensité suffisante sur les deux broches 6a, 6b conductrices entraîne un échauffement de l'élément résistif 9 qui, en produisant de la chaleur, allume la charge pyrotechnique d'amorçage 50, celle-ci allumant la charge pyrotechnique d'allumage 5.
Selon l'invention, le circuit électrique d'allumage comporte en outre le microinterrupteur M à actionnement magnétique logé dans le capuchon 10 de l'initiateur 1 et monté en série avec l'élément résistif 9 chauffant. En position de fermeture, ce micro-interrupteur M commande réchauffement de l'élément résistif 9 et donc l'allumage des charges pyrotechniques 5, 50 d'amorçage et d'allumage.
Le circuit électrique d'allumage comporte également une bobine d'excitation
4 logée dans le capuchon 10 de l'initiateur 1 , permettant de commander le basculement du micro-interrupteur M entre ses deux positions comme décrit ci-après.
Cette bobine d'excitation 4 est montée sur le circuit électrique d'allumage en parallèle par rapport au micro-interrupteur M et à l'élément résistif 9 chauffant.
Selon l'invention, le micro-interrupteur M ainsi que la bobine d'excitation 4 sont donc tous deux logés dans le capuchon 10 de l'initiateur 1 ce qui permet notamment de simplifier la commande de l'initiateur 1.
Le micro-interrupteur M tel qu'utilisé dans l'invention présente les avantages suivants : isolation galvanique élevée en position d'ouverture, résistance à des décharges électrostatiques élevées, - fonctionnement avec une faible énergie de déclenchement, rapidité de fermeture, grande fiabilité et faible sensibilité au vieillissement. En outre, il est également possible de s'assurer de façon régulière du bon fonctionnement de l'initiateur 1 en injectant un couple tension/courant inférieur ou égal au courant de "non feu" et en mesurant régulièrement un paramètre déterminé tel que par exemple la résistance du circuit électrique d'allumage.
Le micro-interrupteur M selon l'invention est logé dans un boîtier parfaitement hermétique (non représenté) ce qui le rend insensible aux interactions chimiques avec les charges pyrotechniques 5, 50 et notamment avec les gaz issus de la combustion de ces charges. Il pourra notamment être fabriqué par une technologie de type MEMS
(Micro-Electro-Mechanical System).
Dans une variante de réalisation représentée en figure 2, il est possible de se passer de l'élément résistif 9 chauffant en employant directement le micro-interrupteur M comme moyen d'allumage des charges pyrotechniques 5, 50. En effet, à partir d'un certain courant, le micro-interrupteur M peut être conçu pour se volatiliser en produisant l'énergie nécessaire à la mise à feu de la charge pyrotechnique 50. Pour cela, le micro-interrupteur M comporte par exemple une membrane 20 fusible apte à se volatiliser lorsque le courant commandé devient trop fort. Sur la figure 2, le microinterrupteur est positionné en face de la charge pyrotechnique 50 et suivant l'axe (X) de l'initiateur de manière à pourvoir initier cette charge 50 lorsque sa membrane 20 se volatilise. Hormis le remplacement de l'élément résistif 9 par le micro-interrupteur M lui même, le fonctionnement de l'initiateur 1 reste identique et ses avantages sont les mêmes.
La structure du micro-interrupteur M magnétique employé dans l'initiateur 1 ainsi que son fonctionnement sont détaillés ci-dessous :
En référence à la figure 4, le micro-interrupteur M comporte un élément mobile monté sur un substrat S fabriqué dans des matériaux comme le silicium, le verre, des céramiques ou sous forme de circuits imprimés. Le substrat S porte par exemple sur sa surface 30 au moins deux contacts ou pistes conductrices 31 , 32 planes, identiques et espacées, destinées à être reliées électriquement par un contact électrique mobile 21 porté par l'élément mobile afin d'obtenir la fermeture du circuit électrique d'allumage. L'élément mobile est composé d'une membrane 20 déformable présentant au moins une couche en matériau ferromagnétique. Le matériau ferromagnétique est par exemple du type magnétique doux et peut être par exemple un alliage de fer et de nickel (« permalloy » Ni8oFe2o). Selon l'orientation d'une composante magnétique créée dans la membrane, la membrane 20 peut prendre une position basse, dite de fermeture, dans laquelle son contact mobile 21 relie électriquement les deux pistes 31 , 32 conductrices fixes de manière à fermer le circuit électrique ou une position haute, relevée, dite d'ouverture, dans laquelle son contact mobile 21 est éloigné des deux pistes conductrices de manière à ouvrir le circuit électrique. En position d'ouverture, l'espace libre devra être suffisant pour tenir la norme de "non feu" en cas de courant parasite.
En référence à la figure 2, la membrane 20 du micro-interrupteur M présente un axe longitudinal (A) et est solidaire du substrat S par l'intermédiaire de deux bras
22a, 22b de liaison reliant ladite membrane 20 à deux plots d'ancrage 23a, 23b disposés symétriquement de part et d'autre de son axe longitudinal (A) et s'étendant perpendiculairement par rapport à cet axe (A). Par torsion des deux bras de liaison
22a, 22b, la membrane 20 est apte à pivoter entre sa position d'ouverture et sa position de fermeture suivant un axe de rotation (R) parallèle à l'axe décrit par les points de contact de la membrane 20 avec les pistes électriques 31 , 32 et perpendiculaire à son axe longitudinal (A). Son contact électrique mobile 21 est disposé sous la membrane 20, à une extrémité de celle-ci.
L'actionnement magnétique du micro-interrupteur M consiste à soumettre la membrane 20 à un champ magnétique permanent B0, préférentiellement uniforme et par exemple de direction perpendiculaire à la surface 30 du substrat S pour maintenir la membrane 20 dans chacune de ses positions, et à appliquer un champ magnétique temporaire Bc de commande pour piloter le passage de la membrane 20 d'une position à l'autre, par inversion du couple magnétique s'exerçant sur la membrane 20. Forcer la membrane 20 à l'ouverture en employant un champ magnétique temporaire
B0 peut s'avérer nécessaire pour résister aux décharges électrostatiques et pour conférer au micro-interrupteur M une forte isolation galvanique. Cependant, il est possible de se passer de l'application du champ magnétique permanent B0 si la membrane au repos garantit un espace à l'ouverture suffisant. Pour garantir cet espace à l'ouverture suffisant, la membrane 20 peut être précontrainte mécaniquement, par exemple en lui adjoignant une couche réalisée dans un matériau précontraint.
Pour générer le champ magnétique permanent B0, on utilise un aimant permanent (non représenté) par exemple fixé sous le substrat S. Le champ magnétique temporaire Bc est par exemple généré à l'aide de la bobine d'excitation 4 du circuit électrique d'allumage. Cette bobine d'excitation 4 peut être planaire (figure 5), intégrée au substrat S, ou externe, par exemple de type solénoïde. Le passage d'un courant dans la bobine d'excitation 4 génère un champ magnétique temporaire de direction parallèle au substrat S et parallèle à l'axe longitudinal (A) de la membrane 20 pour commander, selon le sens du courant dans la bobine, le basculement de la membrane 20 de l'une de ses positions vers l'autre de ses positions. Le fonctionnement d'un tel micro-interrupteur M est détaillé ci-dessous en liaison avec les figures 6 à 8.
Le substrat S supportant la membrane 20 est placé sous l'effet du champ magnétique permanent B0 déjà défini ci-dessus. Comme représenté en figure 6, le premier champ magnétique B0 génère initialement une composante magnétique BP2 dans la membrane 20 suivant son axe longitudinal (A). Le couple magnétique résultant du premier champ magnétique B0 et de la composante BP2 générée dans la membrane 20 maintient la membrane 20 dans l'une de ses positions, par exemple la position d'ouverture sur la figure 4.
En référence à la figure 7, le passage d'un courant de commande dans un sens défini à travers la bobine d'excitation 4 permet de générer le champ magnétique temporaire de commande Bc dont la direction est parallèle au substrat S, son sens dépendant du sens du courant délivré dans la bobine 4. Le champ magnétique temporaire Bc génère la composante magnétique BP3 dans la couche magnétique de la membrane 20. Si le courant de commande est délivré dans un sens approprié, cette nouvelle composante magnétique BP3 s'oppose à la composante BP2 générée dans la couche magnétique de la membrane 20 par le premier champ magnétique B0. Si la composante BP3 est d'intensité supérieure à celle générée par le premier champ magnétique B0, le couple magnétique résultant du premier champ magnétique B0 et de cette composante BP3 s'inverse et provoque le basculement de la membrane 20 de sa position d'ouverture vers sa position de fermeture (figure 7).
Une fois le basculement de la membrane 20 effectué, l'alimentation en courant de la bobine 4 n'est plus nécessaire. Selon l'invention, le champ magnétique Bc n'est généré que de manière transitoire pour faire basculer la membrane 20 d'une position à l'autre. Comme représenté en figure 8, la membrane 20 est ensuite maintenue dans sa position de fermeture sous l'effet du seul premier champ magnétique B0 créant une nouvelle composante magnétique BP4 dans la membrane 20 et donc un nouveau couple magnétique imposant à la membrane 20 de se maintenir dans sa position de fermeture.
Sur les figures 1 à 3, l'initiateur est représenté de manière schématique. Sur ces figures, il faut comprendre que la bobine d'excitation 4 est positionnée par rapport au micro-interrupteur M de manière à créer le champ magnétique de commande Bc adapté pour commuter le micro-interrupteur M.
En référence à la figure 3, l'initiateur 1 peut comporter un circuit électronique 7 doté notamment d'un micro-processeur. Ainsi, l'initiateur peut réaliser des fonctions connexes, notamment d'adressage et de diagnostics. Il est donc à même de pouvoir dialoguer avec une unité centrale et d'être commandé individuellement par injection d'un courant dans sa bobine 4 de commande. Ce circuit électronique 7 est par exemple positionné sur le circuit électrique d'allumage, en parallèle des deux broches conductrices 6a, 6b. En outre, il peut également être désactivé en envoyant un courant en sens inverse dans sa bobine 4 ou même neutralisé par l'injection d'un courant fort entraînant sa destruction.
Le micro-interrupteur M étant initialement en position d'ouverture, le fonctionnement de l'initiateur 1 de l'invention est le suivant.
Lorsqu'un courant d'intensité suffisante est envoyé par la source d'énergie SE dans le circuit électrique d'allumage, ce courant traversant la bobine d'excitation 4 crée le champ magnétique de commande Bc qui permet de commander le basculement de la membrane 20 du micro-interrupteur M vers sa position de fermeture comme décrit ci-dessus. La fermeture du micro-interrupteur M entraîne donc la fermeture de la branche de circuit portant l'élément résistif 9. Le courant traversant cette branche de circuit provoque réchauffement de l'élément résistif 9. Lorsque cet échauffement est suffisant, il entraîne l'initiation en combustion de la charge pyrotechnique 50 d'amorçage puis celle de la charge pyrotechnique 5 d'allumage. Les gaz générés à l'intérieur du capuchon 10 par la combustion des deux charges 5, 50 provoque l'éclatement de la paroi supérieure 100 du capuchon 10 suivant l'amorce de rupture. II est bien entendu que l'on peut, sans sortir du cadre de l'invention, imaginer d'autres variantes et perfectionnements de détail et de même envisager l'emploi de moyens équivalents.

Claims

REVENDICATIONS
1. Initiateur électro-pyrotechnique (1 ) comprenant : un corps renfermant une charge pyrotechnique (5, 50) et des moyens d'allumage de la charge pyrotechnique, lesdits moyens d'allumage comportant un circuit électrique d'allumage, les moyens d'allumage comprennent un micro-interrupteur (M) à actionnement magnétique placé sur le circuit électrique d'allumage et piloté par des moyens de commande magnétiques entre une position d'ouverture et une position de fermeture pour commander l'allumage de la charge pyrotechnique (5, 50), caractérisé en ce que : les moyens de commande magnétique sont logés dans le corps de l'initiateur (1 ).
2. Initiateur selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les moyens de commande magnétique comportent une bobine d'excitation (4).
3. Initiateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la bobine d'excitation (4) est placée sur le circuit électrique d'allumage en parallèle du micro-interrupteur (M).
4. Initiateur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le micro-interrupteur (M) est polarisé dans chacune de ses positions d'ouverture et de fermeture par un champ magnétique permanent (B0).
5. Initiateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le champ magnétique permanent (B0) est généré par un aimant permanent logé dans le corps de l'initiateur (1 ).
6. Initiateur selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la bobine d'excitation (4) est de type planaire intégrée à un substrat (S) supportant le micro-interrupteur (M).
7. Initiateur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le microinterrupteur (M) comporte une membrane ferromagnétique (20) montée sur le substrat (S).
8. Initiateur selon la revendication 7, caractérisé en ce que la membrane (20) du micro-interrupteur (M) est fusible et destinée à initier en combustion la charge pyrotechnique (5, 50) lorsqu'elle est soumise à un courant d'intensité déterminée.
9. Initiateur selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les moyens d'allumage comprennent un élément résistif (9) chauffant placé en série avec le micro-interrupteur (M) sur le circuit électrique d'allumage et destiné à initier en combustion la charge pyrotechnique (5, 50).
10. Initiateur selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le corps est composé d'un capuchon (10) renfermant la charge pyrotechnique (5, 50) et d'un support isolant (11 ) traversé par deux broches conductrices (6a, 6b) débouchant à l'intérieur du capuchon (10) et connectées au circuit électrique d'allumage.
1 1. Initiateur selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit électronique (7) connecté sur le circuit électrique d'allumage et apte à réaliser des fonctions d'adressage et de diagnostics.
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