WO2020099546A1 - Dispositif pyrotechnique avec boitier rivete - Google Patents

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WO2020099546A1
WO2020099546A1 PCT/EP2019/081300 EP2019081300W WO2020099546A1 WO 2020099546 A1 WO2020099546 A1 WO 2020099546A1 EP 2019081300 W EP2019081300 W EP 2019081300W WO 2020099546 A1 WO2020099546 A1 WO 2020099546A1
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WO
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rivet
housing part
housing
passage opening
metal insert
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/081300
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Francois Gaudinat
Sebastien MENESTRE
Ludovic Lageat
Original Assignee
Autoliv Development Ab
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Publication date
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Priority to US17/293,711 priority patent/US11929222B2/en
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/02—Bases, casings, or covers
    • H01H9/04—Dustproof, splashproof, drip-proof, waterproof, or flameproof casings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H39/00—Switching devices actuated by an explosion produced within the device and initiated by an electric current
    • H01H39/006—Opening by severing a conductor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
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    • H01H9/04—Dustproof, splashproof, drip-proof, waterproof, or flameproof casings
    • H01H9/042—Explosion-proof cases

Definitions

  • the present invention generally relates to a pyrotechnic device, for example a pyrotechnic switch, intended to be mounted on a motor vehicle.
  • Such devices typically include a housing in two or more parts which are fixed to each other by clipping, by bolts or rivets, to enclose a pyrotechnic actuator.
  • Document CN205943939 illustrates such a device with a housing.
  • this system with a multi-part housing has in particular the disadvantage of having weaknesses and therefore it is difficult to provide a good seal as well as a good resistance to the pressures generated by the pyrotechnic actuator during operation. The manufacturing process is therefore complicated since it is necessary to take into account the fragility of the parts.
  • Document EP0929090 (A2) discloses a pyrotechnic circuit breaker with a support bracket riveted to a part of the housing.
  • An object of the present invention is to respond to the drawbacks of the documents of the prior art mentioned above and in particular, first of all, to propose a pyrotechnic device with a multi-part housing which provides good sealing and good resistance to operating pressures, while remaining easy to assemble.
  • a first aspect of the invention relates to a pyrotechnic switch comprising:
  • - a housing formed by a first housing part and a second housing part;
  • At least one rivet by means of which the first housing part is riveted with (or on) the second housing part to form the housing;
  • At least one of the first housing part or of the second housing part comprises a metal insert and a plastic body molded onto the metal insert
  • the metal insert comprises a passage opening for the rivet
  • the rivet is in contact with the passage opening in the metal insert.
  • the rivet is in contact with the metal insert, so that it rests on a metal part which is resistant.
  • the plastic body therefore receives no riveting force or position holding force.
  • the fragility of plastic parts is no longer a problem.
  • the rivet is in contact on the one hand with the first housing part and on the other hand with the second housing part.
  • a first end of the rivet is in contact with the first housing part and a second end of the rivet is in contact with the second housing part.
  • the rivet is in contact with a side wall of the passage opening.
  • the swelling of the rivet is resumed by the passage opening of the metal insert.
  • a whole periphery of the rivet is in contact with a side wall of the passage opening. The holding of the rivet is then optimal.
  • the rivet comprises, opposite the zone of contact with the passage opening, a base with a shoulder perpendicular to an axial direction of the rivet, to form a support on or for the other of the first housing part or the second housing part.
  • a stepped base provides a large bearing surface, which therefore limits the contact pressures.
  • the perpendicular shoulder making it possible to avoid generating radial stresses in the opening of the other of the first housing part or of the second housing part.
  • the base forms the base of the rivet, and is already formed before the assembly of the pyrotechnic switch.
  • the head of the rivet is initially cylindrical to be introduced into the passage opening. During assembly, the head is deformed by the riveting tool to be flattened and expanded.
  • the rivet is free from any contact with the plastic body of said at least one of the first housing part or of the second housing part comprising the metal insert with the passage opening in contact with the rivet , in particular in an area of the housing located between the metal insert and the base of the rivet.
  • the rivet only touches the metal insert of the housing part that includes it.
  • the radial forces generated by the riveting operation are taken up first and mainly by the metal insert. It is possible to provide a contact between the head of the rivet once deformed and the housing, or else a material recess (a counterbore for example) at this level.
  • the metal insert has a passage of size smaller than a passage around the rivet of said at least one of the first housing part or the second housing part comprising the 'metal insert.
  • the insert has a passage hole of smaller size than the passage hole of the plastic body, which guarantees the absence of contact of the rivet with the plastic body. This ensures that the rivet first contacts the metal insert when it is deformed.
  • the insert has a through hole with a diameter less than the diameter formed in the plastic body.
  • the metal insert comprises a plurality of overmolding openings, so as to allow overmolding of the plastic body on both sides of the metal insert, and a continuity of material of the plastic body through the overmolding openings .
  • the plastic body is then firmly attached to the metal insert, and the method of manufacturing (typically by injection-molding) remains simple to implement,
  • the zone of the rivet in contact with the passage opening is a zone deformed by a riveting operation during the assembly of the pyrotechnic switch.
  • the riveting operation is an operation of bolting, of bolting or radial riveting, of bolting or orbital riveting ("orbital riveting”, “orbital crimping”, “radial riveting”, “radial crimping” or even “spinning riveting” in English).
  • a snap (cylindrical tool and inclined relative to the rivet) is pushed on the head of the rivet to crush it, flatten it and expand it radially by plastic deformation.
  • the rivet part in the opening changes from a generally cylindrical shape to a generally conical shape.
  • the other, of said at least one of the first housing part or the second housing part comprising the metal insert with the passage opening in contact with the rivet is in contact with the rivet only through an electrically insulating material, such as plastic.
  • the other, of said at least one of the first housing part or of the second housing part comprising the metal insert with the passage opening in contact with the rivet has another passage opening. for the rivet, and is free of metal insert at the other passage opening.
  • the other part of the case (the part in contact with the base of the rivet) is completely plastic, because there is no need for an insert.
  • the other passage opening has a passage section greater than a passage section of the metal insert.
  • the pyrotechnic switch comprises an electrical conductor passing through the housing and arranged between the first housing part and the second housing part.
  • the electrical conductor is sandwiched and compressed between the first housing part and the second housing part. Consequently, the rivet exerts a compressive force on the electrical conductor (sandwiched between the first housing part and the second housing part, themselves fixed to each other by the rivet).
  • the electrical conductor comprises a passage opening crossed by the rivet.
  • a ring of insulating material plastic overmolded or reported for example
  • a second aspect of the invention relates to a motor vehicle comprising a pyrotechnic switch according to the first aspect of the invention.
  • a third aspect of the invention relates to a method for manufacturing a pyrotechnic switch according to the first aspect of the invention, comprising the steps consisting in:
  • the step of deformation of the free end is long enough to radially deform the free end at the passage opening, and short enough not to radially deform the base of the rivet located at the opposite the free end and facing the other passage opening.
  • the step of deformation of the free end is preceded by a step of pressing or compressing the housing parts towards each other.
  • a tool called "blank holder”, mounted on a spring and which descends at the same time as the riveting tool (the dowel) and which touches one of the housing parts before the riveting tool touches the rivet to be crimped or deformed.
  • the invention therefore relates to a pyrotechnic device comprising:
  • - a housing formed by a first housing part and a second housing part;
  • At least one of the first housing part or of the second housing part comprises a metal insert and a plastic body molded onto the metal insert
  • the metal insert comprises a passage opening for the rivet, and in that the rivet is in contact with the passage opening in the metal insert.
  • the pyrotechnic device forms a pyrotechnic switch.
  • a pyrotechnic switch can be a member for cutting an electrical circuit, or for closing an electrical circuit of a motor vehicle.
  • FIG. 1 represents a perspective view of a pyrotechnic device according to the invention
  • FIG. 2 shows a sectional view of the pyrotechnic device of Figure 1;
  • Figure 3 shows another sectional view of the device of Figure 1;
  • Figure 4 shows a view of a metal insert of the device of Figure 1
  • FIG. 5 shows a section of a part of the housing of the pyrotechnic device of Figure 1, at a first stage of manufacture
  • FIG. 6 shows a section of a part of the housing of the pyrotechnic device of Figure 1, at a second stage of manufacture
  • FIG. 7 represents an alternative manufacturing of the pyrotechnic device of FIG. 1.
  • FIG. 1 represents a perspective view of a pyrotechnic device according to the invention, comprising a housing 10 formed by a first housing part 11 and a second housing part 12. An electrical conductor 20 is sandwiched between the first housing part 11 and the second housing part 12. The lower part of FIG. 1 shows a connection interface 31 of an actuator pyrotechnic 32 which is installed in the housing 10 and shown in FIG. 3.
  • This Figure 3 shows the internal structure of the pyrotechnic device, arranged here as a switch provided to cut the electrical conductor 20 if necessary (cutting the vehicle supply circuit in the event of an accident for example).
  • the electrical conductor 20 carries a molded guide part 21, which forms a bore in which a punch 33 is placed, and which forms with the second housing part 12 a combustion chamber C opposite the pyrotechnic actuator 32 (here an igniter electro pyrotechnic, but we can consider an additional pyrotechnic relay if necessary).
  • the punch 33 is in a rest position.
  • the first housing part 1 1 comprises opposite the punch 33 and on the other side of the electrical conductor 20 against a form 34 which can be considered as an anvil or a matrix.
  • the pyrotechnic actuator 32 When it is necessary to cut the electrical conductor 20, the pyrotechnic actuator 32 is ignited, which causes a strong rise in pressure in the combustion chamber, so that the punch 33 is pushed towards the top of Figure 3 in a translational movement from the rest position to a final position in which the electrical conductor 20 has been cut.
  • each housing part 11 and 12 has a plastic body C1 or C2.
  • FIGS. 1 and 2 show a section at the rivets 40, to illustrate the assembly.
  • the rivets 40 are shouldered rivets. That is to say that before riveting, they have a base 40E and a cylindrical body, so that they can be inserted into each housing part 11 and 12 which has a passage opening for the rivets 40. Then, each rivet 40 is deformed at the level of its head 40T in order to finalize the assembly, guarantee the tightness of the device and prevent any subsequent dismantling. According to this implementation, the heads 40T are embedded under or flush with the surface of the second housing part 12.
  • each rivet 40 is supported on a basic tool, and a chuck (riveting tool) movable in a particular movement to be at least temporarily inclined relative to the axis of the rivet 40 is brought into contact on the head 40T of the rivet 40 to apply a vertical force thereto, so as to crush and expand the head 40T by plastic deformation during the rotational movement and / or oscillation of the chisel.
  • the riveting operation results in deforming the head 40T so as to guarantee an axial stop of the second housing part 12, without however deforming the entire cylindrical part of the rivet 40, in particular at the level of the base 40E.
  • the plastic body C2 of the second housing part 12 has a wider passage opening than that of the metal insert 16, so that the rivet 40, at the level of the head 40E , only touches the second housing part 12 via the metal insert 16. Consequently, no radial force is exerted by the rivet 40 on the plastic body C2. The risks of cracking, breaking, damaging the pastic are therefore avoided.
  • the passage diameter for the rivet 40 in the plastic bodies C1 and C2 are greater than the passage diameter in the metal insert 16.
  • the first housing part therefore only consists of a plastic body C1 according to this implementation.
  • FIG. 4 shows an example of a metallic insert 16, which has holes 16T (visible in FIGS. 4, 5 and 6), to allow continuity of the plastic of the plastic body C2 of the second housing part 12, in order to facilitate the overmolding operation and obtain a solid C2 plastic body.
  • the metallic insert 16 can be made of stamping steel of the DC04 - 1.0338 type (Re: 210-220 MPa, Rm: 270-350MPa, A%> 38%).
  • the plastic body C1 of the first housing part 11 may be made of polymer, such as polyamide (PA, PA6.6, PA6.12), or Polyoxymethylene (POM), optionally loaded with reinforcing fibers, such as glass fibers, for example in a proportion of 25% to 35% by weight.
  • the rivets 40 can be made of steel, copper, aluminum with a significant elongation before rupture (A%> 20% for example).
  • the second housing part 12 is composed of two plastic materials: a first portion 12a of first plastic material and a second portion 12B of second plastic material.
  • the connection interface 31 is therefore produced in the second portion 12B of the second housing part 12 which is manufactured with the second plastic material, and it is possible, for example, to use polyamide (PA, PA6, PA6-12, PA6-6), and comprises between 10% and 50% by mass of reinforcing fibers, for example glass.
  • polyamide PA6 with 30% glass fiber by mass. Consequently, it is possible to provide shapes (grooves, recesses) of small dimensions, however precise at the connection interface 31, the second plastic material chosen being easy to inject into molds with complex shapes.
  • the second material chosen will also be able to correctly withstand the pressures present in the combustion chamber C due to the reinforcing fibers added.
  • first portion 12A of the second housing part 12 which is manufactured with the first plastic material may be intended to be exposed during operation of the switch to a medium in which an electric arc is formed.
  • part of the first plastic material is arranged to be removed by ablation, and the first plastic material is chosen from Polyphthalamide (PPA), polyoxymethylene (POM), poly (methyl methacrylate) ( PMMA).
  • Figure 5 shows the second housing part 12 after a first injection molding operation during which the first portion 12A has been injected-molded with the first plastic material.
  • Figure 6 shows the second housing part 12 after a second injection molding operation during which the second portion 12B has been injected-molded with the second plastic material.
  • the first plastic material is molded to the level of a shoulder of the metal insert 16, with a shift of a border F between the two sides of the insert metallic 16.
  • a lower border Fi (on the lower side of the metal insert 16 in FIG. 5) has a smaller internal diameter than an upper border Fs, on the other side. Construction provides several advantages. Indeed, the shoulder of the metal insert 16 is free of holes, and in combination with the offset of the border, this provides good rigidity of the second housing part 12, and small deformations. This limits the risks of rupture, delamination, and cracking.
  • the manufacturing mold for the second injection molding operation of the second plastic material can bear on the surfaces 12As and / or 12Ai of the first plastic material, at the border F, which also simplifies manufacturing.
  • the metal insert 16 has holes 16T visible in Figures 4, 5 and 7 which include holes 16T1 and 16T2 each dedicated to allow continuity respectively of the first plastic and the second material plastic.
  • the metal insert 16 comprises in its lower part shown in FIG. 6 a shoulder 16E with a through hole 16P for the pyrotechnic actuator 32 (visible in FIG. 3 and not in FIG. 6 for reasons of clarity).
  • the shoulder 16E is free of holes or recesses other than the through hole 16P, so as to present an adequate resistance to the forces and stresses present in this zone during operation, in particular due to the pressures in the combustion chamber C.
  • Figure 7 shows an alternative manufacturing, according to which the second plastic material is injected first.
  • the border F always includes an offset (Fs, Fi) between the two sides of the metal insert 16, and bearing surfaces 12Bs, 12Bi with a continuous perimeter to provide tight support to the manufacturing mold for the overmolding operation to follow.

Abstract

Interrupteur pyrotechnique comprenant : - un boîtier (10), formé par une première partie de boîtier (11) et une deuxième partie de boîtier (12); - au moins un rivet (40) au moyen duquel la première partie de boîtier (11) est rivetée sur la deuxième partie de boîtier (12) pour former le boîtier (10); - au moins un actionneur pyrotechnique (32) agencé dans le boîtier (10); caractérisé : en ce qu'au moins une de la première partie de boîtier (11) ou de la deuxième partie de boîtier (12) comprend un insert métallique (16) et un corps plastique (C1, C2) surmoulé sur l'insert métallique (16), en ce que l'insert métallique (16) comprend une ouverture de passage pour le rivet (40), et en ce que le rivet (40) est en contact avec l'ouverture de passage de l'insert métallique (16).

Description

DESC RI PTI ON
TITRE : DISPOS ITI F PYROTECHN IQU E AVEC BOITI ER RIVETE
[0001] La présente invention concerne de manière générale un dispositif pyrotechnique, par exemple un interrupteur pyrotechnique, destiné à être monté sur un véhicule automobile.
[0002] De tels dispositifs comprennent typiquement un boîtier en deux ou plusieurs parties qui sont fixées l’une à l’autre par clipsage, par des boulons ou des rivets, pour renfermer un actionneur pyrotechnique. Le document CN205943939 illustre un tel dispositif avec un boîtier. En contrepartie, ce système avec un boîtier en plusieurs parties présente notamment l'inconvénient de présenter des fragilités et donc il est difficile de prévoir une bonne étanchéité ainsi qu’une bonne résistance aux pressions générées par l’actionneur pyrotechnique lors du fonctionnement. Le procédé de fabrication est donc compliqué puisqu’il faut tenir compte de la fragilité des pièces. Le document EP0929090(A2) divulgue un coupe circuit pyrotechnique avec une équerre support rivetée sur une partie de boîtier.
[0003] Un but de fa 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 dispositif pyrotechnique avec un boîtier en plusieurs parties qui procure une bonne étanchéité et une bonne résistance aux pressions de fonctionnement, tout en restant aisé à assembler.
[0004] Pour cela un premier aspect de l'invention concerne un interrupteur pyrotechnique comprenant :
- un boîtier, formé par une première partie de boîtier et une deuxième partie de boîtier ;
- au moins un rivet au moyen duquel la première partie de boîtier est rivetée avec (ou sur) la deuxième partie de boîtier pour former le boîtier ;
- au moins un actionneur pyrotechnique agencé dans le boîtier ; caractérisé :
en ce qu'au moins une de la première partie de boîtier ou de la deuxième partie de boîtier comprend un insert métallique et un corps plastique surmoulé sur l'insert métallique,
en ce que l'insert métallique comprend une ouverture de passage pour le rivet, et en ce que le rivet est en contact avec l'ouverture de passage de l'insert métallique. Selon la mise en œuvre ci-dessus, le rivet est en contact avec l’insert métallique, si bien qu’il prend appui sur une pièce en métal qui est résistante. Le corps plastique ne reçoit donc pas d’effort de rivetage ni d'efforts de maintien en position. La fragilité des pièces plastiques ne pose plus problème.
[0005] Avantageusement, le rivet est en contact d'une part avec la première partie de boîtier et d'autre part avec la deuxième partie de boîtier. En d'autres termes, une première extrémité du rivet est en contact avec la première partie de boîtier et une deuxième extrémité du rivet est en contact avec la deuxième partie de boîtier.
[0006] Avantageusement, le rivet est en contact avec une paroi latérale de l’ouverture de passage. Autrement dit, le gonflement du rivet est repris par l’ouverture de passage de l’insert métallique. [0007] Avantageusement, toute une périphérie du rivet est en contact avec une paroi latérale de l'ouverture de passage. La tenue du rivet est alors optimale.
[0008] Avantageusement, le rivet comprend, à l'opposé de la zone de contact avec l'ouverture de passage, une embase avec un épaulement perpendiculaire à une direction axiale du rivet, pour former un appui sur ou pour l'autre de la première partie de boîtier ou de la deuxième partie de boîtier. Une telle embase épaulée procure une grande surface d’appui, qui limite donc les pressions de contact. L’épaulement perpendiculaire permettant d’éviter d’engendrer des contraintes radiales dans l’ouverture de l'autre de la première partie de boîtier ou de la deuxième partie de boîtier. [0009] Par convention dans la présente demande, l’embase forme le pied du rivet, et est déjà formée avant l’assemblage de l’interrupteur pyrotechnique. A l’opposé de l’embase, la tête du rivet est initialement cylindrique pour être introduite dans l’ouverture de passage. Lors de la l’assemblage, la tête est déformée par l’outil de rivetage pour être aplatie et dilatée.
[0010] Avantageusement, le rivet est exempt de tout contact avec le corps plastique de ladite au moins une de la première partie de boîtier ou de la deuxième partie de boîtier comprenant l'insert métallique avec l'ouverture de passage en contact avec le rivet, en particulier dans une zone du boîtier située entre l'insert métallique et l'embase du rivet. En d’autres termes, le rivet ne touche que l’insert métallique de la partie de boîtier qui le comprend. Ainsi les efforts radiaux générés par l’opération de rivetage sont repris en premier lieu et principalement par l’insert métallique. On peut prévoir un contact entre la tête du rivet une fois déformée et le boîtier, ou alors un évidement de matière (un lamage par exemple) à ce niveau.
[0011] Avantageusement, au niveau de l'ouverture de passage, l'insert métallique présente un passage de taille inférieure à un passage autour du rivet de ladite au moins une de la première partie de boîtier ou de la deuxième partie de boîtier comprenant l'insert métallique. Autrement dit, l’insert présente un trou de passage de taille inférieure au trou de passage du corps plastique, ce qui garantit l’absence de contact du rivet avec le corps plastique. Cela garantit que le rivet contacte d’abord l’insert métallique lors de sa déformation. En particulier, l’insert présente un trou de passage avec un diamètre inférieur au diamètre ménagé dans le corps plastique.
[0012] Avantageusement, l'insert métallique comprend une pluralité d'ouvertures de surmoulage, de sorte à permettre un surmoulage du corps plastique des deux côtés de l'insert métallique, et une continuité de matière du corps plastique au travers des ouvertures de surmoulage. Le corps plastique est alors fermement solidaire de l’insert métallique, et le procédé de fabrication (typiquement par injection-moulage) reste simple à mettre en œuvre,
[0013] Avantageusement, la zone du rivet en contact avec l'ouverture de passage, est une zone déformée par une opération de rivetage lors de l'assemblage de l’interrupteur pyrotechnique. Typiquement, l’opération de rivetage est une opération de bouterollage, de bouterollage ou rivetage radial, de bouterollage ou rivetage orbital (« orbital riveting », « orbital crimping », « radial riveting », « radial crimping » ou encore « spinning riveting » en langue anglaise). Une bouterolle (outil cylindrique et incliné par rapport au rivet) est poussée sur la tête du rivet pour l'écraser, l'aplatir et la dilater radialement par déformation plastique. Par cette opération, la partie de rivet dans l’ouverture passe d’une forme généralement cylindrique à une forme généralement conique.
[0014] Avantageusement, l'autre, de ladite au moins une de la première partie de boîtier ou de la deuxième partie de boîtier comprenant l'insert métallique avec l'ouverture de passage en contact avec le rivet, est en contact avec le rivet uniquement par l'intermédiaire d'une matière isolante de l'électricité, telle qu'une matière plastique.
[0015] Avantageusement, l’autre, de ladite au moins une de la première partie de boîtier ou de la deuxième partie de boîtier comprenant l'insert métallique avec l'ouverture de passage en contact avec le rivet, présente une autre ouverture de passage pour le rivet, et est exempte d'insert métallique au niveau de l'autre ouverture de passage. Autrement dit l’autre partie de boîtier (celle en contact avec l’embase du rivet) est complètement en plastique, car il n’y a pas besoin d’insert.
[0016] Avantageusement, l’autre ouverture de passage présente une section de passage supérieure à une section de passage de l’insert métallique. [0017] Avantageusement, l’interrupteur pyrotechnique comprend un conducteur électrique traversant le boîtier et agencé entre la première partie de boîtier et la deuxième partie de boîtier.
[0018] Avantageusement, le conducteur électrique est pris en sandwich et compressé entre la première partie de boîtier et la deuxième partie de boîtier. En conséquence, le rivet exerce un effort de compression sur le conducteur électrique (pris en sandwich entre la première partie de boîtier et la deuxième partie de boîtier, elles mêmes fixées entre elles par le rivet).
[0019] Avantageusement, le conducteur électrique comprend une ouverture de passage traversée par le rivet. De plus, on peut prévoir une bague en matière isolante (plastique surmoulé ou rapporté par exemple) entre le rivet et le conducteur électrique.
[0020] Un deuxième aspect de l’invention concerne un véhicule automobile comprenant un interrupteur pyrotechnique selon le premier aspect de l’invention.
[0021] Un troisième aspect de l’invention concerne un procédé de fabrication d'un interrupteur pyrotechnique selon le premier aspect de l’invention, comprenant les étapes consistant à :
- accoupler, assembler ou positionner la première partie de boîtier avec la deuxième partie de boîtier,
- passer une extrémité libre du rivet par l'ouverture de passage,
- déformer par une opération de bouterollage l'extrémité libre, de sorte à faire entrer en contact le rivet avec l'ouverture de passage, sur toute sa périphérie.
[0022] Avantageusement, l'étape de déformation de l'extrémité libre est suffisamment longue pour déformer radialement l'extrémité libre au niveau de l'ouverture de passage, et suffisamment courte pour ne pas déformer radialement l'embase du rivet située à l'opposé de l'extrémité libre et en regard avec l'autre ouverture de passage. [0023] Avantageusement, l'étape de déformation de l'extrémité libre est précédée par une étape consistant à plaquer ou comprimer les parties de boîtier l'une vers l'autre. On peut utiliser un outil appelé "serre flan", monté sur ressort et qui descend en même temps que l'outil de rivetage (la bouterolle) et qui touche l'une des parties de boîtier avant que l'outil de rivetage ne touche le rivet à sertir ou à déformer.
[0024] De manière plus générale, l’invention concerne donc un dispositif pyrotechnique comprenant :
- un boîtier, formé par une première partie de boîtier et une deuxième partie de boîtier ;
- au moins un rivet au moyen duquel la première partie de boîtier est rivetée sur la deuxième partie de boîtier pour former le boîtier ;
- au moins un actionneur pyrotechnique agencé dans le boîtier ;
caractérisé :
en ce qu'au moins une de la première partie de boîtier ou de la deuxième partie de boîtier comprend un insert métallique et un corps plastique surmoulé sur l'insert métallique,
en ce que l'insert métallique comprend une ouverture de passage pour le rivet, et en ce que le rivet est en contact avec l'ouverture de passage de l'insert métallique.
[0025] Avantageusement, le dispositif pyrotechnique forme un interrupteur pyrotechnique.
[0026] De manière générale, un interrupteur pyrotechnique peut être un organe pour couper un circuit électrique, ou pour fermer un circuit électrique de véhicule automobile.
[0027] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 représente une vue en perspective d’un dispositif pyrotechnique selon l’invention ;
la figure 2 représente une vue en coupe du dispositif pyrotechnique de la figure 1 ;
la figure 3 représente une autre vue en coupe du dispositif de la figure 1 ;
la figure 4 représente une vue d’un insert métallique du dispositif de la figure 1
la figure 5 représente une coupe d'une partie du boîtier du dispositif pyrotechnique de la figure 1 , à un premier stade de fabrication ;
la figure 6 représente une coupe d'une partie du boîtier du dispositif pyrotechnique de la figure 1 , à un deuxième stade de fabrication ;
la figure 7 représente une alternative de fabrication du dispositif pyrotechnique de la figure 1. [0028] La figure 1 représente une vue en perspective d’un dispositif pyrotechnique selon l’invention, comprenant un boîtier 10 formé par une première partie de boîtier 11 et une deuxième partie de boîtier 12. Un conducteur électrique 20 est pris en sandwich entre la première partie de boîtier 11 et la deuxième partie de boîtier 12. [0029] La partie inférieure de la figure 1 montre une interface de connexion 31 d’un actionneur pyrotechnique 32 qui est installé dans le boîtier 10 et montré figure 3.
[0030] Cette figure 3 montre la structure interne du dispositif pyrotechnique, agencé ici comme un interrupteur prévu pour couper le conducteur électrique 20 en cas de besoin (coupure du circuit d’alimentation du véhicule en cas d’accident par exemple).
[0031] A cet effet, le conducteur électrique 20 porte une pièce de guidage 21 surmoulée, qui forme un alésage dans lequel un poinçon 33 est placé, et qui forme avec la deuxième partie de boîtier 12 une chambre de combustion C en regard de l’actionneur pyrotechnique 32 (ici un allumeur électro pyrotechnique, mais on peut envisager un relais pyrotechnique additionnel si besoin). Sur la figure 3, le poinçon 33 est dans une position de repos.
[0032] La première partie de boîtier 1 1 comprend en regard du poinçon 33 et de l’autre côté du conducteur électrique 20 une contre forme 34 que l’on peut considérer comme une enclume ou une matrice.
[0033] Lorsqu’il est nécessaire de couper le conducteur électrique 20, l’actionneur pyrotechnique 32 est mis à feu, ce qui provoque une forte montée en pression dans la chambre de combustion, si bien que le poinçon 33, est poussé vers le haut de la figure 3 selon un mouvement de translation depuis la position de repos vers une position finale dans laquelle le conducteur électrique 20 a été coupé.
[0034] En considérant que le dispositif pyrotechnique est prévu pour pouvoir fonctionner même après plusieurs années de durée de vie, et qu’en fonctionnement, des pressions de plusieurs dizaines de bars ou plus sont prévues, il est prévu des moyens d’étanchéité entre la première partie de boîtier 1 1 , la deuxième partie de boîtier 12, la pièce de guidage 21 , avec selon l’exemple représenté des joints 13 et 14. Il est également prévu un joint d’étanchéité 15 entre le poinçon 33 et la deuxième partie de boîtier 12. [0035] On comprend qu’il faut alors garantir une bonne fixation entre la première partie de boîtier 1 1 et la deuxième partie de boîtier 12. Cependant, pour garantir une bonne isolation électrique, il faut aussi prévoir que le boîtier 10 ne conduise pas l’électricité entre le conducteur électrique 20 et la masse du véhicule par exemple. Pour satisfaire cette dernière condition, chaque partie de boîtier 1 1 et 12 présente un corps plastique C1 ou C2. Pour satisfaire la condition de fixation, il est prévu de riveter les parties de boîtier 1 1 et 12 ensemble, à S’aide de rivets 40 visibles figures 1 et 2. Avant assemblage du boîtier, et ce pour garantir un maintien efficace du conducteur électrique 20 et une étanchéité du dispositif, la première partie de boîtier 1 1 et la deuxième partie de boîtier 12 ne sont pas en contact. [0036] La figure 2 représente une coupe au niveau des rivets 40, pour illustrer l’assemblage. En particulier, il est prévu d’agencer dans la deuxième partie de boîtier 12 un insert métallique 16, de sorte à limiter les contraintes sur le corps plastique de cette deuxième partie de boîtier 12.
[0037] Les rivets 40 sont des rivets épaulés. C’est-à-dire qu'avant rivetage, ils présentent une embase 40E et un corps cylindrique, de sorte à pouvoir être insérés dans chaque partie de boîtier 11 et 12 qui présente une ouverture de passage pour les rivets 40. Ensuite, chaque rivet 40 est déformé au niveau de sa tête 40T pour finaliser l'assemblage, garantir l'étanchéité du dispositif et empêcher tout démontage ultérieur. Selon cette mise en œuvre, les têtes 40T sont noyées sous ou affleurant à la surface de la deuxième partie de boîtier 12.
[0038] En pratique lors de cette opération de rivetage, l'embase 40 E de chaque rivet 40 est mise en appui sur un outillage de base, et une bouterolle (outil de rivetage) mobile selon un mouvement particulier pour être au moins momentanément inclinée par rapport à l'axe du rivet 40 est mise en contact sur la tête 40T du rivet 40 pour lui appliquer un effort vertical, de sorte à écraser et dilater la tête 40T par déformation plastique au cours du mouvement de rotation et/ou d'oscillation de la bouterolle.
[0039] L'opération de rivetage conduit à déformer la tête 40T de sorte à garantir un arrêt axial de la deuxième partie de boîtier 12, sans pour autant déformer toute la partie cylindrique du rivet 40, notamment au niveau de l'embase 40E.
[0040] Comme on le voit figure 2, le corps plastique C2 de la deuxième partie de boîtier 12 présente une ouverture de passage plus large que celle de l'insert métallique 16, si bien que le rivet 40, au niveau de la tête 40E, ne touche la deuxième partie de boîtier 12 que via l'insert métallique 16. En conséquence, aucun effort radial n'est exercé par le rivet 40 sur le corps plastique C2. Les risques de fissure, rupture, endommagement du pastique sont donc évités. En d'autres termes, le diamètre de passage pour le rivet 40 dans les corps plastiques C1 et C2 sont supérieurs au diamètre de passage dans l'insert métallique 16.
[0041] Cette mise en œuvre garantit que le rivet 40 ne touche la deuxième partie de boîtier 12 que via l'insert métallique 16, et un gonflement du diamètre de sa tige ne conduit pas à un contact du rivet 40 avec l'un ou l'autre des corps plastiques C1 ou C2.
[0042] De plus, comme le rivet 40 n'est pas déformé au niveau de son embase 40E, il n'est pas nécessaire de prévoir d'insert métallique dans la première partie de boîtier 1 1 pour résister à l’opération de rivetage, selon une mise en œuvre préférée et optionnelle. La première partie de boîtier se compose donc seulement d'un corps plastique C1 selon cette mise en œuvre.
[0043] La figure 4 montre un exemple d'insert métallique 16, qui comporte des trous 16T (visibles figure 4, 5 et 6), pour permettre une continuité de la matière plastique du corps plastique C2 de la deuxième partie de boîtier 12, afin de faciliter l'opération de surmoulage et obtenir un corps plastique C2 solide.
[0044] L’insert métallique 16 peut être réalisé en acier d'emboutissage du type DC04 - 1.0338 (Re : 210-220 MPa, Rm : 270- 350MPa, A%>38%). [0045] Le corps plastique C1 de la première partie de boîtier 11 peut être en polymère, tel que du polyamide (PA, PA6.6, PA6.12), ou du Polyoxyméthylène (POM), éventuellement chargé avec des fibres de renforcement, telles que des fibres de verre, par exemple en proportion de 25% à 35% en poids. Les rivets 40 peuvent être en acier, en cuivre, en aluminium avec un allongement avant rupture important (A% > 20% par exemple).
[0046] Quant à la deuxième partie de boîtier 12, elle est composée de deux matières plastiques : une première portion 12a en première matière plastique et une deuxième portion 12B en deuxième matière plastique. [0047] L’interface de connexion 31 est donc réalisée dans la deuxième portion 12B de la deuxième partie de boîtier 12 qui est fabriquée avec la deuxième matière plastique, et on peut utiliser par exemple du polyamide (PA, PA6, PA6-12, PA6-6), et comprend entre 10% et 50% en masse de fibres de renforcement, par exemple en verre. En particulier, on peut choisir du polyamide PA6 avec 30% de fibre de verre en masse. En conséquence, on peut prévoir des formes (gorges, évidements) de petites dimensions et toutefois précises au niveau de l'interface de connexion 31 , la deuxième matière plastique choisie étant aisée à injecter dans des moules avec des formes complexes. De plus, la deuxième matière choisie pourra également résister correctement aux pressions présentes dans la chambre de combustion C en raison des fibres de renforcement ajoutées.
[0048] Par ailleurs, la première portion 12A de la deuxième partie de boîtier 12 qui est fabriquée avec la première matière plastique peut être destinée à être exposée en cours de fonctionnement de l'interrupteur à un milieu dans lequel un arc électrique est formé. Selon un tel cas de figure, une partie de la première matière plastique est agencée pour être retirée par ablation, et la première matière plastique est choisie parmi du Polyphthalamide (PPA), du polyoxyméthylène (POM), du poly(méthacrylate de méthyle) (PMMA).
[0049] On voit figure 5 la deuxième partie de boîtier 12 après une première opération de moulage par injection au cours de laquelle la première portion 12A a été injectée-moulée avec la première matière plastique.
[0050] La figure 6 représente la deuxième partie de boîtier 12 après une deuxième opération de moulage par injection au cours de laquelle la deuxième portion 12B a été injectée-moulée avec la deuxième matière plastique.
[0051] On voit également figure 5 que la première matière plastique est moulée jusqu'au niveau d'un épaulement de l'insert métallique 16, avec un décalage d'une frontière F entre les deux côtés de l'insert métallique 16. En effet, une frontière inférieure Fi (du côté inférieur de l’insert métallique 16 sur la figure 5) présente un diamètre intérieur plus faible qu'une frontière supérieure Fs, de l'autre côté. La construction apporte plusieurs avantages. En effet, l'épaulement de l'insert métallique 16 est exempt de trous, et en combinaison avec le décalage de la frontière, cela permet de procurer une bonne rigidité de la deuxième partie de boîtier 12, et de faibles déformations. Cela limite les risques de rupture, délaminage, et fissurations.
[0052] On peut aussi mentionner que le moule de fabrication pour la deuxième opération de moulage injection de la deuxième matière plastique peut prendre appui sur les surfaces 12As et/ou 12Ai de la première matière plastique, au niveau de la frontière F, ce qui simplifie aussi la fabrication.
[0053] En ce qui concerne l'insert métallique 16, ce dernier comporte des trous 16T visibles figures 4, 5 et 7 qui comprennent des trous 16T1 et 16T2 chacun dédiés à permettre une continuité respectivement de la première matière plastique et de la deuxième matière plastique. Enfin, l'insert métallique 16 comprend dans sa partie inférieure représentée figure 6 un épaulement 16E avec un trou de passage 16P pour l'actionneur pyrotechnique 32 (visible figure 3 et non figure 6 pour des raisons de clarté). L'épaulement 16E est exempt de trous ou évidements autre que le trou de passage 16P, de sorte à présenter une résistance adéquate aux efforts et contraintes présents dans cette zone lors du fonctionnement, en raison notamment des pressions dans la chambre de combustion C.
[0054] La figure 7 représente une alternative de fabrication, selon laquelle la deuxième matière plastique est injectée en premier. Cependant, la frontière F comprend toujours un décalage (Fs, Fi) entre les deux côtés de l'insert métallique 16, et des surfaces d'appuis 12Bs, 12Bi avec un périmètre continu pour procurer un appui étanche au moule de fabrication pour l'opération de surmoulage à suivre.
[0055] On comprendra que diverses modifications et/ou améliorations 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.

Claims

REVENDI CATIONS
1. Interrupteur pyrotechnique comprenant :
- un boîtier (10), formé par une première partie de boîtier (1 1 ) et une deuxième partie de boîtier (12) ;
- au moins un rivet (40) au moyen duquel la première partie de boîtier (1 1 ) est rivetée avec la deuxième partie de boîtier (12) pour former le boîtier (10) ;
- au moins un actionneur pyrotechnique (32) agencé dans le boîtier (10) ; caractérisé :
en ce qu'au moins une de la première partie de boîtier (11 ) ou de la deuxième partie de boîtier (12) comprend un insert métallique (16) et un corps plastique (C2) surmoulé sur l'insert métallique (16),
en ce que l'insert métallique (16) comprend une ouverture de passage pour le rivet (40),
et en ce que le rivet (40) est en contact avec l'ouverture de passage de l'insert métallique (16).
2. Interrupteur pyrotechnique selon la revendication précédente, dans lequel le rivet (40) est en contact avec une paroi latérale de l'ouverture de passage.
3. Interrupteur pyrotechnique selon l'une des revendications précédentes, dans lequel toute une périphérie du rivet (40) est en contact avec une paroi latérale de l'ouverture de passage
4. Interrupteur pyrotechnique selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le rivet (40) comprend, à l'opposé de la zone de contact avec l'ouverture de passage, une embase (40E) avec un épaulement perpendiculaire à une direction axiale du rivet (40), pour former un appui pour l'autre de la première partie de boîtier (1 1 ) ou de la deuxième partie de boîtier (12).
5. Interrupteur pyrotechnique selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le rivet (40) est exempt de tout contact avec le corps plastique (C2) de ladite au moins une de la première partie de boîtier (11 ) ou de la deuxième partie de boîtier (12) comprenant l'insert métallique (16) avec l'ouverture de passage en contact avec le rivet (40), en particulier dans une zone du boîtier (10) située entre l'insert métallique (16) et l'embase (40E).
6. Interrupteur pyrotechnique selon l'une des revendications précédentes, dans lequel, au niveau de l'ouverture de passage, l'insert métallique (16) présente un passage de taille inférieure à un passage de ladite au moins une de la première partie de boîtier (1 1 ) ou de la deuxième partie de boîtier (12) comprenant l'insert métallique (16).
7. Interrupteur pyrotechnique selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'insert métallique (16) comprend une pluralité d'ouvertures de surmoulage (16T), de sorte à permettre un surmoulage du corps plastique (C2) des deux côtés de l'insert métallique (16), et une continuité de matière du corps plastique (C2) au travers des ouvertures de surmoulage (16T).
8. Interrupteur pyrotechnique selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la zone du rivet (40) en contact avec l'ouverture de passage, est une zone déformée par une opération de bouterollage lors de l'assemblage de l’interrupteur pyrotechnique.
9. Interrupteur pyrotechnique selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’autre, de ladite au moins une de la première partie de boîtier (1 1 ) ou de la deuxième partie de boîtier (12) comprenant l’insert métallique (16) avec l'ouverture de passage en contact avec le rivet (40), est en contact avec le rivet (40) uniquement par l'intermédiaire d'une matière isolante de l'électricité, telle qu'une matière plastique.
10. Interrupteur pyrotechnique selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'autre, de ladite au moins une de la première partie de boîtier (11 ) ou de la deuxième partie de boîtier (12) comprenant l'insert métallique (16) avec l'ouverture de passage en contact avec le rivet (40), présente une autre ouverture de passage pour le rivet (40), et est exempte d'insert métallique (16) au niveau de l'autre ouverture de passage.
1 1. Interrupteur pyrotechnique selon la revendication précédente, dans lequel l’autre ouverture de passage présente une section de passage supérieure à une section de passage de l’insert métallique (16).
12. Interrupteur pyrotechnique selon l'une des revendications précédentes, comprenant un conducteur électrique traversant le boîtier (10) et agencé entre la première partie de boîtier et la deuxième partie de boîtier (12).
13. Véhicule automobile comprenant un interrupteur pyrotechnique selon l'une des revendications précédentes.
14. Procédé de fabrication d'un interrupteur pyrotechnique selon l'une des revendications 1 à 12, comprenant les étapes consistant à :
- positionner la première partie de boîtier (1 1 ) avec la deuxième partie de boîtier (12),
- passer une extrémité libre du rivet (40) par l'ouverture de passage,
- déformer par une opération de bouterollage l'extrémité libre, de sorte à faire entrer en contact le rivet (40) avec l'ouverture de passage, sur toute sa périphérie.
15. Procédé de fabrication selon la revendication précédente, dans lequel l'étape de déformation de l'extrémité libre est suffisamment longue pour déformer radialement l'extrémité libre au niveau de l'ouverture de passage, et suffisamment courte pour ne pas déformer radialement l'embase (40E) du rivet (40) située à l'opposé de l'extrémité libre et en regard avec l'autre ouverture de passage.
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