WO2021014088A1 - Dispositif de coupure pyrotechnique - Google Patents

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WO2021014088A1
WO2021014088A1 PCT/FR2020/051315 FR2020051315W WO2021014088A1 WO 2021014088 A1 WO2021014088 A1 WO 2021014088A1 FR 2020051315 W FR2020051315 W FR 2020051315W WO 2021014088 A1 WO2021014088 A1 WO 2021014088A1
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WO
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piston
conductive portion
sealing portion
cavity
sealing
Prior art date
Application number
PCT/FR2020/051315
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Inventor
Frédéric MARLIN
Romain LORENZON
Lun BREVET
Philippe Lopez
Original Assignee
Arianegroup Sas
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Publication date
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    • 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
    • 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
    • H01H2039/008—Switching devices actuated by an explosion produced within the device and initiated by an electric current using the switch for a battery cutoff

Definitions

  • the present invention relates to the general field of electrical switching devices, and more particularly those of the pyrotechnic actuation type.
  • Pyrotechnic cutoff devices comprising a body in which is present a pyrotechnic initiator configured to, when triggered, set in motion a piston provided with a relief in the direction of a conductive bar to be cut.
  • WO 2016/038050 show examples of devices of this type.
  • the invention provides a pyrotechnic switching device
  • the cutting device is characterized in that the piston defines a first sealing portion having a section narrowing in the direction of movement, and in that the cavity has a wall defining a second portion
  • the first sealing portion of the piston and the second sealing portion defined by the wall of the cavity can cooperate in the second position of the piston so as to create a surface seal on either side of the conductive portion , which makes it possible to separate in a sealed manner the two terminals of the device between which the conductive portion extends.
  • the power cut and the reliability of the device are improved.
  • the sectional narrowings of the sealing portions allow the piston to fit into the cavity in the manner of a Morse taper or fitting cone, which makes it possible to center the piston in the cavity, to prevent piston to move once it is in the second position and also to maintain this seal.
  • the device according to the invention makes it possible to obtain a characteristic low cut-off time, corresponding to the time between the moment when the conductive portion is cut off from the moment when the current is effectively cut off, which can generally be between 50 ps and 150 ps.
  • the sections of the piston and of the cavity may be circular or oblong. These rounded cross-sectional shapes improve the seal between the piston and the wall of the cavity.
  • the conductive portion can be broken by impact with the piston during the passage from the first to the second position.
  • the conductive portion can be broken into three parts, one of which is driven by the piston.
  • the conductive portion may present to the
  • the fragile zone can for example comprise a plurality of tongues, or even at least one groove.
  • the first sealing portion can
  • first surface and the second sealing portion can have a second surface, said surfaces each forming an angle of between 1 ° and 10 ° with the direction of movement of the piston.
  • angles made by the first surface and the second surface may be different to allow one sealing portion to fit into the other, in order to further improve the sealing.
  • the hardness of the material forming the first sealing portion and the hardness of the material forming the second sealing portion may be different.
  • the difference in hardness between said materials may be between 50 Shore A and 100 Shore D.
  • This feature allows one seal portion to deform relative to the other when the piston moves to the second position, further improving the seal and power cut.
  • the piston in the first position, may have a housing and the device may further comprise a relief which extends from a bottom of the cavity, said relief being housed in the housing when the piston is in the second position.
  • the conductive portion can be cut into three parts, one of which is driven by the piston and then folded against the relief in the housing when the piston is in the second configuration. This configuration further improves the cut by isolating in the housing the folded part of the conductive portion from the remaining parts of the latter.
  • the invention is also aimed at a secure electrical installation comprising a switching device such as that presented above and an electrical circuit connected to the conductive portion of said device.
  • the invention relates to a vehicle comprising an electrical installation
  • Such a vehicle can for example be an electric motor vehicle.
  • Figure 1 is a perspective view of a switching device according to a first embodiment of the invention.
  • Figure 2 is an exploded view of the device of Figure 1.
  • Figure 3 is a sectional and perspective view of part of the body of the switch-off device of Figure 1.
  • Figure 4 shows a sectional and perspective view of the piston of the switch-off device of Figure 1.
  • Figures 5A and 5B respectively show sectional views of the switch-off device of Figure 1 when the piston is in the first and second positions.
  • Figure 6 is a sectional and perspective view of part of the body of a switching device according to a second embodiment of the invention.
  • Figure 7 is a sectional and perspective view of the piston of the
  • Figures 8A and 8B respectively show sectional views of the switching device according to the second embodiment of the invention when the piston is in the first and in the second position.
  • Figure 9 shows a secure electrical circuit in which is
  • the switching device 100 according to a first embodiment illustrated in Figures 1 to 5B comprises: a body 10 in two parts 10a and 10b, a pyrotechnic initiator 20, a piston 30, and a conductive portion 40.
  • the device 100 comprises a first 41 and a second 42 terminals
  • the conductive portion 40 here takes the form of a conductive bar or tab.
  • the device 100 can comprise a plurality of conductive portions. An example of an installation comprising an electrical circuit connected to terminals 41 and 42 will be described in conjunction with Figure 9.
  • the body 10 has a generally parallelepipedal shape.
  • the body 10 has a generally parallelepipedal shape.
  • the cover 10b comprises a part 10a housing the various elements of the device 100 and a cover 10b which closes the body 10 at an upper end.
  • the cover 10b is fixed to part 10a by screws 10c.
  • the part 10a of the body 10 has an upper opening 11 in which the piston 30 can be inserted.
  • the cover 10b has an opening 12 for passing connectors 21 of the pyrotechnic initiator 20.
  • the part 10a of the body 10 has two openings lateral 13 in which the conductive portion 40 can be inserted.
  • the pyrotechnic initiator 20 comprises a pyrotechnic charge connected to the connectors 21.
  • the pyrotechnic charge is, when it is initiated for example using a current passing through the connectors 21, capable of generating a pressurization gas by its combustion.
  • the conductive elements 21 can be connected to a control device C ( Figure 9) configured to actuate the pyrotechnic initiator 20 when an anomaly is detected.
  • the piston 30 has, in this example, a shape of revolution about a Z axis.
  • the Z axis corresponds to the axis of movement of the piston 30.
  • the Z axis is transverse, for example perpendicular, to the direction of passage of the current in the conductive portion 40.
  • the piston 30 comprises a circumferential groove 31 in which a seal 32, for example an O-ring, is intended to be housed.
  • the piston 30 can move in a direction of movement A along the Z axis inside the body 10 between a high position (first position) as in Figure 5A, and a low position (second position) as in Figure 5B.
  • the direction of movement A is oriented from the pyrotechnic initiator 20 towards the conductive portion 40 or towards the second sealing portion 14b (downward in the example illustrated). As long as the pyrotechnic initiator 20 has not been triggered, the piston 30 is in the first position.
  • the piston 30 comprises a first sealing portion 33, corresponding here to a lower part of the piston, which has a section narrowing in the direction of movement A of the piston 30.
  • the first portion is a first sealing portion 33, corresponding here to a lower part of the piston, which has a section narrowing in the direction of movement A of the piston 30.
  • Sealing 33 corresponds here to one end of the piston 30 facing the conductive portion 40.
  • the first sealing portion 33 is of frustoconical shape, for example of circular section.
  • the angle a1 formed by the surface of the first sealing portion 33 with the direction of movement of the piston A may be between 1 ° and 10 °.
  • the eagle a1 can be measured in a plane containing the direction of travel A (or the Z axis).
  • the piston could have other sections, for example oblong, or even square.
  • the upper part 34 of the piston where the groove 31 is present is for its part here of cylindrical shape.
  • the body 10 defines a cavity 14 in which the piston 30 can move and which is crossed by the conductive portion 40.
  • the cavity 14 is here divided into three parts: an upper part 14a where the wall of the cavity 14 is generally cylindrical in shape, a second sealing portion 14b where the wall has a section narrowing in the direction of movement A of the piston 30, and a lower portion 14c where the wall of the cavity is generally cylindrical in shape.
  • the second sealing portion 14b extends the upper part 14a, and the lower part 14c extends the second sealing portion 14b.
  • the second sealing portion 14b has a frustoconical shape.
  • the internal diameter D1 of the cavity 14 at the level of the upper part 14a is greater than the internal diameter D2 of the cavity at the level of the lower part 14c, and the internal diameter of the cavity at the level of the second portion d sealing 14b is reduced
  • the second sealing portion 14b extends on either side of the conductive portion 40, that is to say here on either side of the openings 13 which open into the cavity 14.
  • the second portion d The seal 14b has a surface which forms an angle a2 with the direction of movement A of the piston 30 which may be between 1 ° and 10 °.
  • the angle a2 could be measured in a plane containing the direction of movement A (or the Z axis).
  • the angle a1 and the angle a2 may be the same or be slightly different.
  • the angle a1 can be 3 ° and the angle a2 can be 4 °, or various.
  • the conductive portion 40 has, in this example, two zones of weakness 43 ( Figure 2) which facilitate the cutting of the conductive portion 40 by the piston 30.
  • each zone of weakness 43 has a plurality of tongues 43a spaced apart from each other which connect each terminal 41 and 42 of the conductive portion 40 to a part 44 which is intended to be separated from the terminals 41 and 42 and driven by the piston.
  • Other types of fragile zones can be envisaged, for example grooves made in the conductive portion 40.
  • the conductive portion 40 is cut into three parts by the piston 30.
  • the conductive portion 40 has a width L0. As a variant, other cut-off configurations are possible.
  • first pressurization chamber 15 and a second chamber 16 in which the conductive portion 40 is present.
  • the conductive portion 40 is separate from the body 10a.
  • the conductive portion 40 can be overmolded with the body 10 (here part 10a) so as to improve the seal between the conductive portion 40 and the body 10.
  • Figure 5A shows the device 100 before it is triggered. Following the
  • the chamber 15 is pressurized by the gases resulting from the combustion of the pyrotechnic charge, and the piston 30 moves towards the conductive portion 40 until the first sealing portion 33 of the piston 30 impacts the conductive portion 40. More specifically, the first sealing portion 33 of the piston 30 impacts the part 44 of the conductive portion 40 which then detaches from the parts of the conductive portion 40 connected to the terminals 41 and 42 During the passage of the piston 30, the tabs 43a can be folded back as can be seen on
  • This contact surface may have a frustoconical shape.
  • the entire surface of the second sealing portion 14b is in contact with the first sealing portion 33.
  • the contact surface between the piston 30 and the wall of the cavity 14 surrounds the openings 13. which open into the cavity 14. In this way, the terminals 41 and 42 are sealed from each other.
  • the contact surface between the piston 30 and the wall of the cavity 14 extends around, in particular all around (at 360 ° around), the axis of movement Z of the piston 30.
  • the portion 44 cut from the conductive portion 40 is for its part housed in the lower part 14c of the cavity 14 on a bottom 14d thereof.
  • the materials of the first sealing portion 33 of the piston 30 and of the part of the body 10 forming the second sealing portion 14b may be identical. As a variant, these materials can advantageously have different hardnesses. The difference in hardness between these materials can be between 50 Shore A and 100 Shore D. Thus, the body 10 or the piston 30 can be deformed during the passage of the piston 30 from the first to the second position which ensures even better contact between the two sealing portions, better sealing and therefore better power cut.
  • Figures 6 to 8B show views of a switching device 200 according to a second embodiment of the invention.
  • the identical reference signs between the first and the second embodiment denote identical characteristics.
  • the piston 30 of the device 200 comprises a housing 35 and its cavity 14 has a relief 17.
  • the housing 35 of the piston 30 is present in the sealing portion 33 and opens opposite the conductive portion 40 when the piston 30 is in the first position.
  • the housing 35 is cylindrical in shape.
  • the relief 17 extends from a bottom 14d of the cavity 14. In the first position, the relief 17 extends here more precisely between the bottom 14d of the cavity 14 and the conductive portion 40.
  • the relief 17 has a triangular section in a plane containing the conductive portion 40 and the axis of movement A of the piston.
  • the relief 17 extends in a transverse direction T relative to the longitudinal direction L along which the conductive portion 40 extends.
  • the conductive portion 40 has grooves as areas of weakness 43, which delimit the part 44 of the conductive portion 40 which will be separated from the terminals 41 and 42 when switching off.
  • the internal diameter D3 of the housing 35 is greater than the width L0 of the conductive portion 40 so that the housing 35 can accommodate the part 44 after the cut.
  • the operation of the device 200 is similar to that of the device 100, except that, when the piston 30 is in the second position, the part 44 of the conductive portion 40 which is cut and driven by the piston 30 is bent by the relief 17 in the housing 35. In the second position, the part 44 is located between the relief 17 and the piston 30 in the housing 35, which makes it possible to isolate the part 44 from the terminals 41 and 42, and to further improve the power cut. In particular, with this device 200, the speed of separation of the part 44 from the terminals 41 and 42 is increased, and the separation distance between the part 44 and the terminals 41 and 42 is greater while maintaining a reduced size.
  • Figure 9 shows schematically an example of a secure electrical installation 300 implementing a switching device 100 or 200 according to the invention.
  • the secure electrical installation 300 comprises a secure power supply system 310 comprising a switching device 100 or 200 (shown very schematically) and a supply circuit 31 1.
  • the supply circuit 31 1 here comprises an electric generator G connected to the second terminal 42 of the conductive portion 40 of the switching device 100 or 200.
  • the electric generator G can be for example a battery or an alternator.
  • the secure power system 310 further comprises a control element C configured to actuate the pyrotechnic initiator 20 when an anomaly is detected.
  • the control element C is connected to the pyrotechnic initiator 20 via the connectors 21.
  • the anomaly in response to which the control element C can trigger the pyrotechnic initiator 20 may be an electrical anomaly, such as an electrical fault. current threshold exceeded in the circuit, or a non-electrical anomaly such as the detection of a shock, for example a sudden deceleration of the control element, a
  • control element C is able to send an electric current to the pyrotechnic initiator 20 for its triggering in order to cut off the current, as described above.
  • the secure electrical installation 300 finally comprises an electrical device D here connected to the first terminal 41 of the conductive portion 40 of the switching device 100 or 200 to be powered by the secure power system 310.
  • a motor vehicle can include a secure electrical installation 300.

Landscapes

  • Automotive Seat Belt Assembly (AREA)
  • Air Bags (AREA)
  • Fuses (AREA)

Abstract

L'invention concerne un dispositif de coupure pyrotechnique (100) comprenant : un initiateur pyrotechnique (20), une portion conductrice (40) et un piston (30) mobile, le piston étant apte à se déplacer dans une cavité (14) selon une direction de déplacement (A) suite à l'actionnement de l'initiateur pyrotechnique entre une première position de passage du courant dans la portion conductrice et une deuxième position de coupure du courant, caractérisé en ce que le piston (30) définit une première portion d'étanchéité (33) présentant un rétrécissement de section selon la direction de déplacement (A), et en ce que la cavité (14) présente une paroi définissant une deuxième portion d'étanchéité (14b) qui s'étend de part et d'autre de la portion conductrice (40) et qui présente un rétrécissement de section selon la direction de déplacement (A), la première portion d'étanchéité (33) étant en contact avec la deuxième portion d'étanchéité (14b) selon une surface de contact s'étendant de part et d'autre de la portion conductrice (40) lorsque le piston est dans la deuxième position.

Description

Description
Titre de l'invention : Dispositif de coupure pyrotechnique
Domaine Technique
[0001 ] La présente invention se rapporte au domaine général des dispositifs de coupure électrique, et plus particulièrement ceux du type à actionnement pyrotechnique.
Technique antérieure
[0002] On connaît des dispositifs de coupure pyrotechnique comprenant un corps dans lequel est présent un initiateur pyrotechnique configuré pour, lorsqu’il est déclenché, mettre en mouvement un piston muni d’un relief en direction d’une barre conductrice à sectionner. Les documents WO 2016/038043 et
WO 2016/038050 montrent des exemples de dispositifs de ce type.
[0003] Les dispositifs connus permettent d’obtenir des résultats satisfaisants lors de coupure sur des circuits à basse tension. Toutefois, dès lors que la tension d’utilisation augmente, la fiabilité des dispositifs de coupure connus diminue et le temps de coupure augmente.
[0004] Il existe ainsi toujours un besoin pour un dispositif de coupure pyrotechnique qui soit plus fiable à des tensions élevées tout en étant de conception simple et économique.
Exposé de l’invention
[0005] A cet effet, l’invention propose un dispositif de coupure pyrotechnique
comprenant : un initiateur pyrotechnique, une portion conductrice et un piston mobile, le piston étant apte à se déplacer dans une cavité selon une direction de déplacement suite à l’actionnement de l’initiateur pyrotechnique entre une première position de passage du courant dans la portion conductrice et une deuxième position de coupure du courant. Le dispositif de coupure est caractérisé en ce que le piston définit une première portion d’étanchéité présentant un rétrécissement de section selon la direction de déplacement, et en ce que la cavité présente une paroi définissant une deuxième portion
d’étanchéité qui s’étend de part et d’autre de la portion conductrice et qui présente un rétrécissement de section selon la direction de déplacement, la première portion d’étanchéité étant en contact avec la deuxième portion d’étanchéité selon une surface de contact s’étendant de part et d’autre de la portion conductrice lorsque le piston est dans la deuxième position.
[0006] La première portion d’étanchéité du piston et la deuxième portion d’étanchéité définie par la paroi de la cavité peuvent coopérer dans la deuxième position du piston de sorte à créer une étanchéité surfacique de part et d’autre de la portion conductrice, ce qui permet de séparer de façon étanche les deux bornes du dispositif entre lesquelles s’étend la portion conductrice. Ainsi, la coupure du courant et la fiabilité du dispositif sont améliorées. En outre, les rétrécissements de section des portions d’étanchéité permettent l’emboitement du piston dans la cavité à la manière d’un cône morse ou cône d’emmanchement, ce qui permet de centrer le piston dans la cavité, d’empêcher le piston de bouger une fois qu’il est dans la deuxième position et d’assurer aussi un maintien de cette étanchéité.
[0007] Quand la coupure du courant est réalisée par section de la portion
conductrice par le piston, le dispositif selon l’invention permet d’obtenir un temps caractéristique de coupure faible, correspondant à la durée séparant le moment où la portion conductrice est coupée du moment où courant est effectivement coupé, qui peut être compris généralement entre 50 ps et 150 ps.
[0008] Dans un exemple de réalisation, les sections du piston et de la cavité peuvent être de forme circulaire ou oblongue. Ces formes de section arrondies permettent d’améliorer l’étanchéité entre le piston et la paroi de la cavité.
[0009] Dans un exemple de réalisation, la portion conductrice peut être rompue par impact avec le piston lors du passage de la première à la deuxième position. En particulier, la portion conductrice peut être rompue en trois parties dont une est entraînée par le piston.
[0010] Dans un exemple de réalisation, la portion conductrice peut présenter au
moins une zone de fragilité pour faciliter la rupture de ladite portion conductrice. La zone de fragilité peut par exemple comprendre une pluralité de languettes, ou encore au moins une rainure.
[0011 ] Dans un exemple de réalisation, la première portion d’étanchéité peut
présenter une première surface et la deuxième portion d’étanchéité peut présenter une deuxième surface, lesdites surfaces faisant chacune un angle compris entre 1 ° et 10° avec la direction de déplaement du piston. En particulier, les angles faits par la première surface et la deuxième surface peuvent être différents pour permettre un emboîtement d’une portion d’étanchéité dans l’autre, afin d’améliorer encore l’étanchéité.
[0012] Dans un exemple de réalisation, la dureté du matériau formant la première portion d’étanchéité et la dureté du matériau formant la deuxième portion d’étanchéité peuvent être différentes. La différence de dureté entre lesdits matériaux peut être comprise entre 50 Shore A et 100 Shore D. Cette
caractéristique permet une déformation d’une portion d’étanchéité par rapport à l’autre lorsque le piston passe dans la deuxième position, ce qui améliore encore l’étanchéité et la coupure du courant.
[0013] Dans un exemple de réalisation, dans la première position, le piston peut présenter un logement et le dispositif peut comprendre en outre un relief qui s’étend à partir d’un fond de la cavité, ledit relief étant logé dans le logement lorsque le piston est dans la deuxième position. Dans cette configuration, la portion conductrice peut être coupée en trois parties, dont une est entraînée par le piston puis pliée contre le relief dans le logement lorsque le piston est dans la deuxième configuration. Cette configuration permet encore d’améliorer la coupure en isolant dans le logement la partie pliée de la portion conductrice des parties restantes de celle-ci.
[0014] L’invention vise aussi une installation électrique sécurisée comprenant un dispositif de coupure tel que celui présenté ci-avant et un circuit électrique relié à la portion conductrice dudit dispositif.
[0015] L’invention vise enfin un véhicule comprenant une installation électrique
sécurisée telle que celle décrite ci-avant. Un tel véhicule peut par exemple être un véhicule automobile électrique.
Brève description des dessins
[0016] [Fig. 1 ] La figure 1 est une vue en perspective d’un dispositif de coupure selon un premier mode de réalisation de l’invention.
[0017] [Fig. 2] La figure 2 est une vue éclatée du dispositif de la figure 1 . [0018] [Fig. 3] La figure 3 est une vue en coupe et en perspective d’une partie du corps du dispositif de coupure de la figure 1.
[0019] [Fig. 4] La figure 4 montre une vue en coupe et en perspective du piston du dispositif de coupure de la figure 1.
[0020] [Fig. 5A-5B] Les figures 5A et 5B montrent respectivement des vues en coupe du dispositif de coupure de la figure 1 lorsque le piston est dans la première et dans la deuxième position.
[0021 ] [Fig. 6] La figure 6 est une vue en coupe et en perspective d’une partie du corps d’un dispositif de coupure selon un deuxième mode de réalisation de l’invention.
[0022] [Fig. 7] La figure 7 est une vue en coupe et en perspective du piston du
dispositif de coupure selon le deuxième mode de réalisation de l’invention.
[0023] [Fig. 8A-8B] Les figures 8A et 8B montrent respectivement des vues en coupe du dispositif de coupure selon le deuxième mode de réalisation de l’invention lorsque le piston est dans la première et dans la deuxième position.
[0024] [Fig. 9] La figure 9 montre un circuit électrique sécurisé dans lequel est
présent un dispositif de coupure selon l’invention.
Description des modes de réalisation
[0025] Le dispositif de coupure 100 selon un premier mode de réalisation illustré sur les figures 1 à 5B comprend : un corps 10 en deux parties 10a et 10b, un initiateur pyrotechnique 20, un piston 30, et une portion conductrice 40.
[0026] Le dispositif 100 comprend une première 41 et une deuxième 42 bornes
électriques destinées à être reliées à un circuit électrique à couper et qui correspondent ici à deux extrémités de la portion conductrice 40. La portion conductrice 40 prend ici la forme d’une barre ou languette conductrice. Dans un mode de réalisation non illustré, le dispositif 100 peut comprendre une pluralité de portions conductrices. Un exemple d’installation comprenant un circuit électrique relié aux bornes 41 et 42 sera décrit en lien avec la figure 9.
[0027] Le corps 10 a une forme généralement parallélépipédique. Le corps 10
comprend une partie 10a abritant les différents éléments du dispositif 100 et un couvercle 10b qui vient fermer le corps 10 à une extrémité supérieure. Le couvercle 10b est fixé sur la partie 10a par des vis 10c. La partie 10a du corps 10 présente une ouverture supérieure 1 1 dans laquelle on peut insérer le piston 30. Le couvercle 10b présente une ouverture 12 pour laisser passer des connecteurs 21 de l’initiateur pyrotechnique 20. La partie 10a du corps 10 présente deux ouvertures latérales 13 dans lesquelles on peut insérer la portion conductrice 40.
[0028] L’initiateur pyrotechnique 20 comprend une charge pyrotechnique reliée aux connecteurs 21. La charge pyrotechnique est, lorsqu’elle est initiée par exemple à l’aide d’un courant traversant les connecteurs 21 , apte à générer un gaz de pressurisation par sa combustion. Les éléments conducteurs 21 peuvent être reliés à un dispositif de contrôle C (figure 9) configuré pour actionner l’initiateur pyrotechnique 20 lorsqu’une anomalie est détectée.
[0029] Le piston 30 présente, dans cet exemple, une forme de révolution autour d’un axe Z. L’axe Z correspond à l’axe de déplacement du piston 30. L’axe Z est transversal, par exemple perpendiculaire, au sens de passage du courant dans la portion conductrice 40. Le piston 30 comprend une gorge circonférentielle 31 dans laquelle un joint d’étanchéité 32, par exemple un joint torique, est destiné à être logé. Le piston 30 peut se déplacer selon une direction de déplacement A le long de l’axe Z à l’intérieur du corps 10 entre une position haute (première position) comme sur la figure 5A, et une position basse (deuxième position) comme sur la figure 5B. La direction de déplacement A est orientée de l’initiateur pyrotechnique 20 vers la portion conductrice 40 ou vers la deuxième portion d’étanchéité 14b (vers le bas dans l’exemple illustré). Tant que l’initiateur pyrotechnique 20 n’a pas été déclenché, le piston 30 est dans la première position.
[0030] Le piston 30 comprend une première portion d’étanchéité 33, correspondant ici à une partie inférieure du piston, qui présente un rétrécissement de section selon la direction de déplacement A du piston 30. La première portion
d’étanchéité 33 correspond ici à une extrémité du piston 30 en regard de la portion conductrice 40. Dans cet exemple, la première portion d’étanchéité 33 est de forme tronconique, par exemple de section circulaire. L’angle a1 que fait la surface de la première portion d’étanchéité 33 avec la direction de déplacement du piston A peut être compris entre 1 ° et 10° . L’aigle a1 peut être mesuré dans un plan contenant la direction de déplacement A (ou l’axe Z). En variante, le piston pourrait présenter d’autres sections, par exemple de forme oblongue, ou encore carrée. La partie supérieure 34 du piston où est présente la gorge 31 est quant à elle ici de forme cylindrique.
[0031 ] Le corps 10 définit une cavité 14 dans laquelle peut se déplacer le piston 30 et qui est traversée par la portion conductrice 40. La cavité 14 est ici divisée en trois parties : une partie supérieure 14a où la paroi de la cavité 14 est de forme généralement cylindrique, une deuxième portion d’étanchéité 14b où la paroi présente un rétrécissement de section dans la direction de déplacement A du piston 30, et une partie inférieure 14c où la paroi de la cavité est de forme généralement cylindrique. La deuxième portion d’étanchéité 14b prolonge la partie supérieure 14a, et la partie inférieure 14c prolonge la deuxième portion d’étanchéité 14b. Dans cet exemple, la deuxième portion d’étanchéité 14b présente une forme tronconique. Dans cet exemple, le diamètre interne D1 de la cavité 14 au niveau de la partie supérieure 14a est supérieur au diamètre interne D2 de la cavité au niveau de la partie inférieure 14c, et le diamètre interne de la cavité au niveau de la deuxième portion d’étanchéité 14b se réduit
progressivement entre la partie supérieure 14a et la partie inférieure 14c. La deuxième portion d’étanchéité 14b s’étend de part et d’autre de la portion conductrice 40, c’est-à-dire ici de part et d’autre des ouvertures 13 qui débouchent dans la cavité 14. La deuxième portion d’étanchéité 14b présente une surface qui fait un angle a2 avec la direction de déplacement A du piston 30 qui peut être compris entre 1 ° et 10°. L’angle a2 put être mesuré dans un plan contenant la direction de déplacement A (ou l’axe Z). L’angle a1 et l’angle a2 peuvent être identiques ou être légèrement différents. Par exemple, l’angle a1 peut être de 3° et l’angle a2 peut être de 4°, ou diversement.
[0032] La section de la cavité 14 et ses dimensions seront adaptées à celles du
piston 30 pour que celui-ci puisse se déplacer afin de couper la portion conductrice 40, et que les portions d’étanchéité 33 et 14b du piston et de la paroi de la cavité puissent coopérer dans la deuxième position, c’est-à-dire être en contact selon une surface de contact qui s’étend de part et d’autre de la portion conductrice 40.
[0033] La portion conductrice 40 présente, dans cet exemple, deux zones de fragilité 43 (figure 2) qui permettent de faciliter la coupure de la portion conductrice 40 par le piston 30. Dans cet exemple, chaque zone de fragilité 43 présente une pluralité de languettes 43a espacées entre elles qui relient chaque borne 41 et 42 de la portion conductrice 40 à une partie 44 qui est destinée à être séparée des bornes 41 et 42 et entraînée par le piston. D’autres types de zones de fragilité peuvent être envisagés, par exemple des rainures pratiquées dans la portion conductrice 40. Dans cet exemple, la portion conductrice 40 est coupée en trois parties par le piston 30. La portion conductrice 40 présente une largeur L0. En variante, d’autres configurations de coupure sont envisageables.
[0034] Lorsque le piston 30 est dans la cavité 14, il sépare la cavité 14 en une
première chambre de pressurisation 15 et une deuxième chambre 16 dans laquelle est présente la portion conductrice 40.
[0035] Dans les exemples illustrés, la portion conductrice 40 est distincte du corps 10a. En variante, la portion conductrice 40 peut être surmoulée avec le corps 10 (ici la partie 10a) de façon à améliorer l’étanchéité entre la portion conductrice 40 et le corps 10.
[0036] Les différentes étapes de fonctionnement du dispositif 100 vont à présent être décrites en lien avec les figures 5A et 5B qui en montrent des vues en coupe, respectivement lorsque le piston 30 est dans la première position et dans la deuxième position.
[0037] La figure 5A montre le dispositif 100 avant son déclenchement. Suite au
déclenchement de l’initiateur pyrotechnique 20, la chambre 15 est pressurisée par les gaz issus de la combustion de la charge pyrotechnique, et le piston 30 se met en mouvement vers la portion conductrice 40 jusqu’à ce que la première portion d’étanchéité 33 du piston 30 vienne impacter la portion conductrice 40. Plus précisément, la première portion d’étanchéité 33 du piston 30 vient impacter la partie 44 de la portion conductrice 40 qui se détache alors des parties de la portion conductrice 40 reliées aux bornes 41 et 42. Lors du passage du piston 30, les languettes 43a peuvent se replier comme cela est visible sur
l’agrandissement de la figure 5B afin de ne pas entraver la course du piston 30.
[0038] Quand le piston 30 est dans la deuxième position ou position basse comme sur la figure 5B, sa première portion d’étanchéité 33 est en contact surfacique avec la deuxième portion d’étanchéité 14b de la cavité 14. Dans la deuxième position, le piston 30 est interposé entre les ouvertures 13. Dans la deuxième position, le piston 30 est interposé entre les bornes 41 et 42 du dispositif de coupure. Dans la deuxième position, le piston 30 est interposé entre les fragments de la portion conductrice 40 rompue. Le piston 30 recouvre, dans la deuxième position, les ouvertures 13 qui débouchent dans la cavité. La surface de contact entre le piston 30 et la paroi de la cavité 14 s’étend de part et d’autre de l’emplacement initial de la portion conductrice 40 (ou, de façon équivalente, de part et d’autre des ouvertures 13) de sorte à créer une étanchéité empêchant le passage du courant entre les bornes 41 et 42. Cette surface de contact peut avoir une forme tronconique. Dans cet exemple, toute la surface de la deuxième portion d’étanchéité 14b est en contact avec la première portion d’étanchéité 33. Dans cet exemple, la surface de contact entre le piston 30 et la paroi de la cavité 14 entoure les ouvertures 13 qui débouchent dans la cavité 14. De la sorte, les bornes 41 et 42 sont isolées l’une de l’autre de façon étanche. La surface de contact entre le piston 30 et la paroi de la cavité 14 s’étend autour, en particulier tout autour (à 360° autour), de l’axe de déplacement Z du piston 30. La partie 44 coupée de la portion conductrice 40 est quant à elle logée dans la partie inférieure 14c de la cavité 14 sur un fond 14d de celle-ci.
[0039] Les matériaux de la première portion d’étanchéité 33 du piston 30 et de la partie du corps 10 formant la deuxième portion d’étanchéité 14b peuvent être identiques. En variante, ces matériaux peuvent présenter avantageusement des duretés différentes. La différence de dureté entre ces matériaux peut être comprise entre 50 Shore A et 100 Shore D. Ainsi, le corps 10 ou le piston 30 pourra se déformer lors du passage du piston 30 de la première à la deuxième position ce qui assure encore un meilleur contact entre les deux portions d’étanchéité, une meilleure étanchéité et donc une meilleure coupure du courant.
[0040] Les figures 6 à 8B montrent des vues d’un dispositif de coupure 200 selon un deuxième mode de réalisation de l’invention. Sauf mention contraire, les signes de référence identiques entre le premier et le deuxième mode de réalisation désignent des caractéristiques identiques. Par rapport au dispositif 100, le piston 30 du dispositif 200 comprend un logement 35 et sa cavité 14 présente un relief 17. [0041 ] Le logement 35 du piston 30 est présent dans la portion d’étanchéité 33 et débouche en regard de la portion conductrice 40 lorsque le piston 30 est dans la première position. Dans cet exemple, le logement 35 est de forme cylindrique.
[0042] Le relief 17 s’étend à partir d’un fond 14d de la cavité 14. Dans la première position, le relief 17 s’étend ici plus précisément entre le fond 14d de la cavité 14 et la portion conductrice 40. Le relief 17 présente une section triangulaire dans un plan contenant la portion conductrice 40 et l’axe de déplacement A du piston. Le relief 17 s’étend selon une direction transversale T par rapport à la direction longitudinale L selon laquelle s’étend la portion conductrice 40.
[0043] Dans cet exemple, la portion conductrice 40 présente des rainures en tant que zones de fragilité 43, qui délimitent la partie 44 de la portion conductrice 40 qui sera séparée des bornes 41 et 42 lors de la coupure.
[0044] Le diamètre interne D3 du logement 35 est supérieur à la largeur L0 de la portion conductrice 40 de sorte que le logement 35 puisse accueillir la partie 44 après la coupure.
[0045] Le fonctionnement du dispositif 200 est similaire à celui du dispositif 100, à l’exception près que, lorsque le piston 30 est dans la deuxième position, la partie 44 de la portion conductrice 40 qui est coupée et entraînée par le piston 30 est pliée par le relief 17 dans le logement 35. Dans la deuxième position, la partie 44 est située entre le relief 17 et le piston 30 dans le logement 35, ce qui permet d’isoler la partie 44 des bornes 41 et 42, et d’améliorer encore la coupure du courant. En particulier, avec ce dispositif 200, la vitesse de séparation de la partie 44 des bornes 41 et 42 est augmentée, et la distance de séparation entre la partie 44 et les bornes 41 et 42 est plus importante tout en conservant un encombrement réduit.
[0046] La figure 9 montre schématiquement un exemple d’installation électrique sécurisée 300 mettant en oeuvre un dispositif de coupure 100 ou 200 selon l’invention.
[0047] L’installation électrique sécurisée 300 comprend un système d’alimentation sécurisé 310 comprenant un dispositif de coupure 100 ou 200 (représenté de façon très schématique) et un circuit d’alimentation 31 1. Le circuit d’alimentation 31 1 comprend ici un générateur électrique G relié à la deuxième borne 42 de la portion conductrice 40 du dispositif de coupure 100 ou 200. Le générateur électrique G peut être par exemple une batterie ou un alternateur.
[0048] Le système d’alimentation sécurisé 310 comprend en outre un élément de contrôle C configuré pour actionner l’initiateur pyrotechnique 20 lorsqu’une anomalie est détectée. L’élément de contrôle C est connecté à l’initiateur pyrotechnique 20 par l’intermédiaire des connecteurs 21. L’anomalie en réponse à laquelle l’élément de contrôle C peut déclencher l’initiateur pyrotechnique 20 peut être une anomalie électrique, comme un dépassement de seuil de courant dans le circuit, ou une anomalie non-électrique comme la détection d’un choc, par exemple une décélération brusque de l’élément de contrôle, d’un
changement de température, de pression, etc. En cas de détection d’une anomalie, l’élément de contrôle C est apte à envoyer un courant électrique à l’initiateur pyrotechnique 20 pour son déclenchement afin de couper le courant, comme décrit précédemment.
[0049] L’installation électrique sécurisée 300 comprend enfin un dispositif électrique D relié ici à la première borne 41 de la portion conductrice 40 du dispositif de coupure 100 ou 200 pour être alimenté par le système d’alimentation sécurisé 310.
[0050] A titre d’exemple, un véhicule automobile peut comprendre une installation électrique sécurisée 300.

Claims

Revendications
[Revendication 1 ] Dispositif de coupure pyrotechnique (100 ; 200)
comprenant : un initiateur pyrotechnique (20), une portion conductrice (40) et un piston (30) mobile, le piston étant apte à se déplacer dans une cavité (14) selon une direction de déplacement (A) suite à l’actionnement de l’initiateur pyrotechnique entre une première position de passage du courant dans la portion conductrice et une deuxième position de coupure du courant, caractérisé en ce que le piston (30) définit une première portion d’étanchéité (33) présentant un rétrécissement de section selon la direction de
déplacement (A), et en ce que la cavité (14) présente une paroi définissant une deuxième portion d’étanchéité (14b) qui s’étend de part et d’autre de la portion conductrice (40) et qui présente un rétrécissement de section selon la direction de déplacement (A), la première portion d’étanchéité (33) étant en contact avec la deuxième portion d’étanchéité (14b) selon une surface de contact s’étendant de part et d’autre de la portion conductrice (40) lorsque le piston est dans la deuxième position, la première portion d'étanchéité et la deuxième portion d'étanchéité coopérant dans la deuxième position de sorte à créer une étanchéité surfacique de part et d'autre de la portion conductrice, permettant de séparer de façon étanche les deux bornes du dispositif entre lesquelles s'étend la portion conductrice.
[Revendication 2] Dispositif (100 ; 200) selon la revendication 1 , dans
lequel les sections du piston (30) et de la cavité (14) sont de forme circulaire ou oblongue.
[Revendication 3] Dispositif (100 ; 200) selon la revendication 1 ou la
revendication 2, dans lequel la portion conductrice (40) est rompue par impact avec le piston (30 ; 30’) lors du passage de la première à la deuxième position.
[Revendication 4] Dispositif (100 ; 200) selon la revendication 3, dans
lequel la portion conductrice (40) présente au moins une zone de fragilité (43) pour faciliter la rupture de ladite portion conductrice.
[Revendication 5] Dispositif (100 ; 200) selon l’une quelconque des
revendications 1 à 4, dans lequel la première portion d’étanchéité (33) présente une première surface et la deuxième portion d’étanchéité (14b) présente une deuxième surface, lesdites surfaces faisant chacune un angle (a1 , a2) compris entre 1 ° et 10° avec la directionde déplacement (A) du piston (30).
[Revendication 6] Dispositif (100 ; 200) selon l’une quelconque des
revendications 1 à 5, dans lequel la dureté du matériau formant la première portion d’étanchéité (33) et la dureté du matériau formant la deuxième portion d’étanchéité (14b) sont différentes.
[Revendication 7] Dispositif (200) selon l’une quelconque des
revendications 1 à 6, dans lequel, dans la première position, le piston (30) présente un logement (35) et le dispositif comprend en outre un relief (17) qui s’étend à partir d’un fond (14d) de la cavité, ledit relief étant logé dans le logement (35) lorsque le piston est dans la deuxième position.
[Revendication 8] Installation électrique sécurisée (300) comprenant un dispositif de coupure (100 ; 200) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7 et un circuit électrique relié à la portion conductrice (40) dudit dispositif.
[Revendication 9] Véhicule comprenant une installation électrique sécurisée (300) selon la revendication 8.
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