WO2021037896A1 - Interrupteur pyrotechnique - Google Patents

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WO2021037896A1
WO2021037896A1 PCT/EP2020/073827 EP2020073827W WO2021037896A1 WO 2021037896 A1 WO2021037896 A1 WO 2021037896A1 EP 2020073827 W EP2020073827 W EP 2020073827W WO 2021037896 A1 WO2021037896 A1 WO 2021037896A1
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WO
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piston
housing
cutting
electrical conductor
switch according
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/073827
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English (en)
Inventor
Valentin PRIMEL
Francois Gaudinat
Jean CHAMPENDAL
Ludovic Lageat
Philippe Fernandez
Gildas Clech
Catherine LEBARH
Original Assignee
Autoliv Development Ab
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Priority to JP2022513432A priority patent/JP2022546469A/ja
Priority to US17/753,206 priority patent/US20220285115A1/en
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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
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/40—Multiple main contacts for the purpose of dividing the current through, or potential drop along, the arc
    • 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 generally to a pyrotechnic switch for cutting an electrical circuit, for example for cutting an electrical power circuit of a motor vehicle in the event of an accident.
  • Pyrotechnic switches such as that disclosed in document DE102012212509, are known in the prior art.
  • this system has the particular drawback of presenting a variable operating risk (depending on the cutting conditions of the electrical conductor).
  • An object of the present invention is to respond to the drawbacks of the prior art mentioned above and in particular, first of all, to provide a pyrotechnic switch which has a reliable circuit breaking with cut-off conditions of predictable and controlled current.
  • a first aspect of the invention relates to a pyrotechnic switch, comprising: - a housing,
  • the piston-housing assembly being arranged to cut the electrical conductor at least at three distinct locations, so as to form at least two free conductive strands, distinct from the rest of the electrical conductor,
  • a pyrotechnic actuator arranged to force the piston to cut the electrical conductor, characterized in that the piston-housing assembly is arranged to
  • each free strand has at least one base portion with either none or two folded wings arranged on either side of the base portion and for
  • each free strand comprises either only a base portion (not deformed), or a base portion with two folded wings.
  • each free strand is either a rectilinear or planar base portion, or a base portion framed by two folded wings.
  • the pyrotechnic switch therefore comprises a piston which is movable between a rest position (in which the electrical conductor is a continuous part and can conduct electricity), and an activated position (in which the electrical conductor is no longer intact and can no longer conduct electricity).
  • each free strand comprises a base portion (with or without folded wings) and this base portion is not deformed. That is to say, the base portion is a portion of the electrical conductor having the same shape before and after activation of the circuit breaker. In other words, each free strand comprises a portion (the base portion) which has the same geometry as the initial electrical conductor before cutting.
  • the base portion may not undergo plastic deformation during the cutting of the initial electrical conductor.
  • the base portion can simply undergo a translation during the cut, and in the final position, can be found parallel to its initial position.
  • the base portion may be parallel to a bearing surface of the piston, itself preferably perpendicular to a direction of movement of the piston.
  • the circuit breaker can be arranged to cut the electrical conductor by shearing.
  • the circuit breaker piston may include a bearing surface which receives the base portion of each free strand without deforming it, and at least two cutting angles arranged on either side of the bearing surface, arranged to cut the electrical conductor by shearing.
  • the bearing surface can be framed by two protrusions of the piston, and the two cutting angles can each be arranged on one of the protrusions, and
  • each protrusion - preferably on a side of each protrusion opposite the bearing surface, so as to form a free end with an undeformed base portion and two folded wings, or
  • At least one free strand, and preferably each free strand may have at least one reference portion which may occupy the same position in the box before and after switching off.
  • the piston-housing assembly can be arranged to block at least one movement of each free end after cutting.
  • each free end whether it is constituted by a single base portion or by a base portion and two folded wings, is held, retained or locked in place by the piston housing assembly.
  • the piston-housing assembly may have cutting protrusions, so that after cutting:
  • a free end with no folded wing can be arranged between two cutting protrusions with a play less than 1 mm and preferably a play less than 0.5 mm, and / or
  • a free end with two folded wings can be arranged with a cutting protrusion of one of the piston-housing assembly between the two folded wings, and with two adjacent cutting protrusions of the other of the piston assembly - housing each being able to be in contact with one end of each folded wing.
  • a cutting protrusion denotes a protrusion or a projection which exerts a cutting force, and / or on which the electrical conductor relies at least during a moment of the cut.
  • These protrusions can be on the housing or integral with the latter (therefore considered static), or on the piston or integral with the latter (therefore considered mobile).
  • a free end without bent wings has a cutting protrusion of one of the piston-housing assembly facing or at its base portion, and has its ends in contact or almost in contact with two adjacent cutting protrusions on the other of the piston-housing assembly: it cannot move lengthwise;
  • each free strand once separated from the electrical conductor, is held at its ends by cutting protrusions.
  • a free end with no folded wing can be arranged in an enclosed space defined between at least:
  • the cutting protrusions may have relief angles.
  • the piston may include cutting protrusions forming knives
  • the housing can include cutting protrusions forming dies, and, after cutting, each knife of the piston can be arranged between two dies.
  • each relief face, and preferably each relief face, of each knife may be facing a relief face of a die.
  • This implementation ensures that the piston reliably closes a volume around the free strands.
  • the undercut faces rest on each other, and as the undercuts are reversed, the contact between the blades of the piston and the dies of the housing is a contact of the surface type. Any electric arc is then reliably confined, and any leakage path is over a long distance, between two parts in surface contact.
  • each knife of the piston can be arranged between two faces of a die, and preferably between two draft faces of a matrix.
  • a die may be provided on either side of each knife, even with regard to the side knives: a lateral die may well be provided on each side of the casing to provide an undercut face. next to each side knife.
  • the dies can be integral with or formed directly with the housing.
  • the clearance angle of one of the piston / housing assembly is equal to the clearance angle of the other of the piston / housing assembly.
  • the lateral faces (undercut) of the piston and of the housing are mutually parallel.
  • the relief angle of one of the piston / housing assembly is different from the relief angle of the other of the piston / housing assembly, and contained in the cone of friction of the draft surfaces coming into contact.
  • the side faces (undercut) of the piston and the housing are not parallel to each other, but the angle difference is less than the friction angle, so that there is jamming between the surfaces once the piston is in the activated position, so that it remains in this position. In particular, if the surfaces are plastic, then the difference in draft angles will remain less than 5 °.
  • the folds of a free end with two folded wings can be symmetrical.
  • the pyrotechnic switch can comprise, after switching off, two distinct elements including:
  • the piston may have an axis of application of a thrust force of the pyrotechnic actuator
  • the piston-housing assembly can be arranged to cut the electrical conductor at points located at a predetermined distance from the axis of application of force, and the sum of the predetermined distances of the points located on one side of the force application axis may be equal to the sum of the predetermined distances of the points located on the other side of the force application axis.
  • the position of the cutting points along the electrical conductor is distributed so that the axis of application of force passes in the middle, which guarantees an absence of overturning torque on the piston. The latter will therefore have a regular and easy movement from the rest position to the activated position, with a limited risk of bracing or jamming.
  • the electrical conductor may have at least a first portion anchored in the housing, and a second portion facing the piston, and the second portion may have a cross section of area less than a section area transverse of the first portion.
  • the second portion is typically the one on which the piston will exert its cutting force, it is weaker, so the first portion will be little stressed. The breakage is guaranteed in the second portion.
  • the first portion can be overmolded in a material forming a separate part of the housing. In conjunction with the implementation where the piston knives come between housing dies, this implementation facilitates fabrication with adequate undercuts even for overmolding of the electrical conductor, while ensuring that the piston comes into surface contact. on the housing, in the activated position.
  • the piston and / or the housing may comprise at least one insert at the level of a cutting protrusion.
  • the free strands can be trapped in the housing.
  • the pyrotechnic switch can include anti-return elements. It is possible to envisage a tight fitting, a jamming at the end of the piston stroke, or even an engagement with a non-return tab for example.
  • a second aspect of the invention relates to a motor vehicle comprising at least one pyrotechnic switch according to the first aspect of the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a first implementation of a pyrotechnic switch according to the invention, before triggering;
  • FIG. 2 represents the pyrotechnic switch of FIG. 1, after triggering
  • FIG. 3 shows a schematic view of a second implementation of a pyrotechnic switch according to the invention, before triggering;
  • FIG. 4 shows the pyrotechnic switch of Figure 3, after triggering
  • FIG. 5 shows a schematic view of a third implementation of a pyrotechnic switch according to the invention, before triggering;
  • FIG. 6 represents the pyrotechnic switch of FIG. 5, after triggering;
  • FIG. 7 shows a detailed section of the pyrotechnic switch of FIG. 1;
  • FIG. 8 shows a detail of Figure 7 to show one aspect of the invention
  • Figure 1 shows a pyrotechnic switch which comprises a housing 10 consisting of an upper housing part 10A and a lower housing part 10B.
  • An electrical conductor 20 passes through the housing 10 and a piston 30 is located under the electrical conductor 20, and a pyrotechnic actuator (an electro-pyrotechnic igniter 40) is provided integral with the lower part of the housing 10B.
  • a pyrotechnic actuator an electro-pyrotechnic igniter 40
  • the piston 30 is mounted movable relative to the housing 10, between a rest position (in Figures 1 and 7) and an activated position (in Figure 2).
  • the electro-pyrotechnic igniter 40 opens onto a combustion or pressurization chamber 41, so that the triggering of the electro-pyrotechnic igniter 40 causes a sudden rise in pressure in the combustion chamber 41, which causes the passage of the piston 30 from the rest position to the activated position.
  • the triggering of the electro-pyrotechnic igniter 40 is caused by an electronic control unit, after detection of a situation where it is necessary to cut the electrical conductor 20 (for example a vehicle shock, if the electrical conductor 20 is part of an electrical circuit comprising batteries to be isolated after shock).
  • the piston assembly 30 - housing 10 includes cutting protrusions (or cutting and folding as explained below) which are dies 11 on the housing 10 (11 A, 11 B, 11C, 11 D in figure 7 only) and knives 31 on the piston 30 (31 A, 31 B, 31 C on figure 7).
  • the electrical conductor 20 is arranged between the cutting protrusions of the housing 10, that is to say the dies 11 (11a, 11 B, 11C, 11 D in Figure 7, this will not be repeated in the remainder of the description) of the housing 10, and the cutting protrusions of the piston 30, that is to say the knives 31 (31 A, 31 B, 31 C in FIG. 7, this will not be repeated in the remainder of the description) on the piston 30.
  • the knives 31 will cut the electrical conductor 20 while resting on the dies 11.
  • the electrical conductor 20 is then cut at three points and two free strands 21 and 22 are created or formed, as shown in Figure 2.
  • These free strands 21 and 22 are detached from the rest of the electrical conductor and as visible in Figure 2, the free strand 21 comprises only a straight base portion (or not deformed by the knives / dies, that is to say whose shape is identical before and after cutting), and the free end 22 comprises a base portion 22A, with two folded wings 22B and 22C.
  • each end of the free end 21 is in contact with one of two adjacent punches 31 of the piston 30, and the ends of the folded wings 22B and 22C are also each in contact with one of two punches 31 adjacent to the piston 30.
  • each free strand is blocked in the position occupied in FIG. 2.
  • the free strands 21 and 22 cannot move in the axial direction of the conductor 20 before triggering (the horizontal direction of the figure 2).
  • the electrical conductor 20 is molded in an attached portion 23, which is separate from the upper housing parts 10A and lower 10B. As shown in FIG. 8, this construction makes it possible to provide undercuts on the cutting protrusions located on the housing 10 which allow an additional technical effect.
  • the side face 31 Cs of the knife 31 C has a relief angle, which improves the manufacture of the part by injection molding.
  • the lateral face 11 Ds of the die 11 D has a relief angle.
  • the draft angle of the lateral face 11 Ds of the die 11 D is effectively complementary to the relief angle of the lateral face 31 Cs of the knife 31 C. It should be noted that such a complementary angle cannot be obtained on the attached portion 23 by injection-molding.
  • each punch 31 of the piston 30 of the switch has at least one lateral face which will come into surface contact with a lateral face of a die 11 of the housing. 10 (that is to say with a draft complementary to a draft of the lateral face of the matrix concerned). This creates a succession of closed spaces with surface contacts. This makes it possible to control the path of an electric arc by defining a specific non-contact zone such as a groove to force the path of the arc always in the same place.
  • the cutting of the electrical conductor 20 is a shearing effect carried out at the level of the die 11 B with the knives 31 A and 31 B, and at the level of the die 11 D with the knife 31 C.
  • the dies 11A and 11C serve as a fulcrum to force the bending of the electrical conductor 20 and of the free strand 22. Consequently, the cutting protrusions mentioned above participate either in the shear cut or in the bending of the electrical conductor 20.
  • Figure 9 shows in detail the position of the cutting points by shearing, and their distance from an axis 100.
  • the axis 100 is the axis of application of the thrust force on the piston 30.
  • the electrical conductor 20 is cut at the points distant from the axis 100 by a distance x1 and x2, while on the other side of the axis 100, the conductor electrical 20 is cut at the point distant from the axis 100 by a distance x3.
  • x1 + x2 x3 ⁇ 20%; so as to avoid any tilting torque of the piston 30 in the housing 10.
  • the movement of the piston 30 is reliable, with forces distributed equally on each side of the axis of application of the pressure force, even when cutting by shear at several points.
  • the piston 30 - housing 10 assembly is arranged to cut by shear the electrical conductor at three distinct points, so:
  • each free strand 21, 22 has its ends in contact with a cutting protrusion, which maintains or blocks in place the free strands 21, 22 in the housing 10, - that, in the final position or activated position, the piston 30 contact the box
  • Figure 3 shows a second embodiment, in which the piston 30 comprises four knives 31, so that the electrical conductor 20 will be cut into three free strands 21 and 22 separate.
  • a free end 21 (without a folded wing) and two free ends 22 (with two folded wings) are formed, as shown in FIG. 4.
  • the rest of the technical details and advantages remain identical to the first embodiment.
  • Figure 5 shows a third embodiment, in which the piston 30 comprises four knives 31, so that the electrical conductor 20 will be cut into three free strands 21 and 22 separate.
  • two free ends 21 (without a folded wing) and a free end 22 (with two folded wings) are formed, as shown in Figure 6.
  • the rest of the technical details and advantages remain identical to the first mode of operation. production.

Landscapes

  • Automotive Seat Belt Assembly (AREA)
  • Push-Button Switches (AREA)
  • Switch Cases, Indication, And Locking (AREA)

Abstract

Interrupteur pyrotechnique, comprenant : - un boîtier (10), - au moins un conducteur électrique (20) traversant le boîtier (10), - un piston (30) logé dans le boîtier (10), l'ensemble piston (30) - boîtier (10) étant agencé pour couper le conducteur électrique (20) au moins à trois endroits distincts, de sorte à former au moins deux brins libres (21, 22) conducteurs, distincts du reste du conducteur électrique (20), - un actionneur pyrotechnique agencé pour forcer le piston (30) à couper le conducteur électrique (20), caractérisé en ce que l'ensemble piston (30) - boîtier (10) est agencé pour - couper le conducteur électrique (20) de sorte que chaque brin libre (21, 22) présente au moins une portion de base avec soit aucune, soit deux ailes pliées (22B, 22C) agencées de part et d'autre de la portion de base et pour - générer au moins un brin libre (22) avec deux ailes pliées (22B, 22C).

Description

DESCRIPTION
TITRE : Interrupteur pyrotechnique [0001] La présente invention concerne de manière générale un interrupteur pyrotechnique pour couper un circuit électrique, par exemple pour couper un circuit électrique de puissance d’un véhicule automobile en cas d'accident. [0002] Il est connu dans l’art antérieur des interrupteurs pyrotechniques, tel que celui divulgué dans le document DE102012212509. En contrepartie, ce système présente notamment l'inconvénient de présenter un risque de fonctionnement variable (en fonction des conditions de coupe du conducteur électrique).
[0003] Un but de la présente invention est de répondre aux inconvénients de l’art antérieur mentionnés ci-dessus et en particulier, tout d'abord, de proposer un interrupteur pyrotechnique qui présente une coupure de circuit fiable avec des conditions de coupure de courant prévisibles et maîtrisées. [0004] Pour cela un premier aspect de l'invention concerne un interrupteur pyrotechnique, comprenant : - un boîtier,
- au moins un conducteur électrique traversant le boîtier,
- un piston logé dans le boîtier, l'ensemble piston-boîtier étant agencé pour couper le conducteur électrique au moins à trois endroits distincts, de sorte à former au moins deux brins libres conducteurs, distincts du reste du conducteur électrique,
- un actionneur pyrotechnique agencé pour forcer le piston à couper le conducteur électrique, caractérisé en ce que l'ensemble piston-boîtier est agencé pour
- couper le conducteur électrique de sorte que chaque brin libre présente au moins une portion de base avec soit aucune, soit deux ailes pliées agencées de part et d’autre de la portion de base et pour
- générer au moins un brin libre avec deux ailes pliées. [0005] L'interrupteur pyrotechnique selon la mise en œuvre ci-dessus coupe le conducteur électrique en plusieurs brins, ce qui améliore la capacité de coupe de l’interrupteur. En effet, couper à plusieurs endroits revient à allonger la longueur d'un éventuel arc électrique. De plus, chaque brin libre comprend soit uniquement une portion de base (non déformée), soit une portion de base avec deux ailes pliées. En d'autres termes, chaque brin libre est soit une portion de base rectiligne ou plane, soit une portion de base encadrée par deux ailes pliées. Ainsi, les brins libres sont symétriques, ce qui garantit une coupe équilibrée de chaque côté : les efforts sont semblables à chaque extrémité des brins libres, ce qui limite les risques de déplacement en cours de coupe et donc de fonctionnement erratique qui peut affecter la performance et/ou l’intégrité de l’interrupteur. En effet, des efforts similaires ou symétriques aux extrémités de chaque brin libre vont garantir la stabilité et l'absence de déplacements intempestifs en cours ou après la coupure. De tels déplacements intempestifs d’éléments conducteurs peuvent soit engendrer des conditions d’établissement d’arc non souhaités pouvant affecter la performance du dispositif et/ou engendrer des sollicitions mécaniques, du fait de coincement par exemple, pouvant affecter l’intégrité de composants. [0006] L'interrupteur pyrotechnique selon la mise en œuvre ci-dessus comprend donc un piston qui est mobile entre une position de repos (dans laquelle le conducteur électrique est une pièce continue et peut conduire l'électricité), et une position activée (dans laquelle le conducteur électrique n'est plus intact et ne peut plus conduire l'électricité). Le passage de la position de repos à la position activée est provoqué par l'actionneur pyrotechnique, lui-même déclenché ou mis à feu, par exemple par une unité ou carte électronique du véhicule. Enfin, le passage de la position de repos à la position activée provoque donc la coupure du conducteur électrique, la formation de plusieurs brins libres, et le pliage de certains des brins libres. Les brins libres pliés ont donc une forme différente avant et après coupure. [0007] Cependant, chaque brin libre comprend une portion de base (avec ou sans ailes pliées) et cette portion de base est non déformée. C’est-à-dire que la portion de base est une portion du conducteur électrique ayant la même forme avant et après activation du coupe circuit. En d'autres termes, chaque brin libre comprend une portion (la portion de base) qui a la même géométrie que le conducteur électrique initial avant coupure.
[0008] En particulier, la portion de base peut ne pas subir de déformation plastique lors de la découpe du conducteur électrique initial.
[0009] En particulier, la portion de base peut simplement subir une translation pendant la coupure, et en position finale, peut se retrouver parallèle à sa position initiale.
[0010] En particulier, la portion de base peut être parallèle à une surface d'appui du piston, elle-même de préférence perpendiculaire à une direction de déplacement du piston. [0011] Selon une mise en œuvre, le coupe circuit peut être agencé pour découper le conducteur électrique par cisaillement. En particulier, le piston du coupe circuit peut comprendre une surface d'appui qui reçoit la portion de base de chaque brin libre sans la déformer, et au mois deux angles de coupe agencés de part et d'autre de la surface d'appui, agencés pour couper le conducteur électrique par cisaillement.
[0012] Selon une mise en œuvre, la surface d'appui peut être encadrée par deux protrusions du piston, et les deux angles de coupe peuvent être chacun agencés sur une des protrusions, et
- de préférence sur un flanc de chaque protrusion opposé à la surface d'appui, de sorte à former un brin libre avec une portion de base non déformée et deux ailes pliées, ou
- de préférence sur un flanc de chaque protrusion adjacent à la surface d'appui, de sorte à former un brin libre avec une portion de base non déformée et sans aucun aile pliée. [0013] Selon une mise en œuvre, au moins un brin libre, et de préférence chaque brin libre, peut présenter au moins une portion de référence qui peut occuper une même position dans le boîtier avant et après coupure. Une telle mise en œuvre permet de limiter les déplacements du conducteur électrique et des brins libres lors de la coupe, ce qui limite d'autant les risques de non- reproductibilité.
[0014] Selon une mise en œuvre, l'ensemble piston-boîtier peut être agencé pour bloquer au moins un déplacement de chaque brin libre après coupure. Autrement dit, chaque brin libre, qu'il soit constitué par une seule portion de base ou par une portion de base et deux ailes pliées, est maintenu, retenu ou bloqué en place par l'ensemble piston boîtier.
[0015] Selon une mise en œuvre, l'ensemble piston-boîtier peut présenter des protrusions de coupe, de sorte qu’après coupure :
- un brin libre avec aucune aile pliée peut être agencé entre deux protrusions de coupe avec un jeu inférieur à 1 mm et de préférence un jeu inférieur à 0.5 mm, et/ou
- un brin libre avec deux ailes pliées peut être agencé avec une protrusion de coupe de l'un de l'ensemble piston-boîtier entre les deux ailes pliées, et avec deux protrusions de coupe adjacentes de l'autre de l'ensemble piston- boîtier chacune pouvant être en contact avec une extrémité de chaque aile pliée.
[0016] Selon la mise en œuvre ci-dessus, une protrusion de coupe désigne une protrusion ou une saillie qui exerce un effort de coupe, et/ou sur laquelle s'appuie le conducteur électrique au moins pendant un moment de la coupe. Ces protrusions peuvent être sur le boîtier ou solidaire de ce dernier (donc considérées statiques), ou sur le piston ou solidaire de ce dernier (donc considérées mobiles).
[0017] Selon la mise en œuvre ce dessus :
- un brin libre sans ailes pliées a une protrusion de coupe de l'un de l'ensemble piston-boîtier en regard ou au niveau de sa portion de base, et a ses extrémités en contact ou quasiment en contact avec deux protrusions de coupe adjacentes de l'autre de l'ensemble piston-boîtier : il ne peut pas bouger dans le sens de sa longueur ;
- un brin libre avec deux ailes pliées a une protrusion de coupe de l'un de l'ensemble piston-boîtier en regard ou au niveau de sa portion de base, et deux protrusions de coupe adjacentes de l'autre de l'ensemble piston-boîtier chacune en contact avec une extrémité du brin libre (les extrémités libres de chaque aile pliée). Ainsi chaque brin libre, une fois séparé du conducteur électrique, est tenu au niveau de ses extrémités par des protrusions de coupe.
[0018] Selon une mise en œuvre, un brin libre avec aucune aile pliée peut être agencé dans un espace clos défini entre au moins :
- une protrusion de coupe de l'un de l'ensemble piston-boîtier, et
- deux protrusions de coupe de l'autre de l'ensemble piston-boîtier.
[0019] Selon une mise en œuvre, les protrusions de coupe peuvent présenter des angles de dépouille.
[0020] Selon une mise en œuvre :
- le piston peut comprendre des protrusions de coupe formant des couteaux,
- le boîtier peut comprendre des protrusions de coupe formant des matrices, et, après coupure, chaque couteau du piston peut être agencé entre deux matrices.
[0021] Selon une mise en œuvre, après coupure, au moins une face en dépouille, et de préférence chaque face en dépouille, de chaque couteau peut être en regard d'une face en dépouille d'une matrice. Cette mise en œuvre permet de garantir que le piston ferme de manière fiable un volume autour des brins libres. En effet, les faces en dépouille s'appuient les unes sur les autres, et comme les dépouilles sont inversées, le contact entre les couteaux du piston et les matrices du boîtier est un contact de type surfacique. Tout arc électrique est alors confiné de manière fiable, et tout trajet de fuite se fait sur une longue distance, entre deux pièces en contact surfacique.
[0022] Selon une mise en œuvre, après coupure, chaque couteau du piston peut être agencé entre deux faces d'une matrice, et de préférence entre deux faces en dépouille d'une matrice. En d'autres termes, il peut être prévu une matrice de part et d'autre de chaque couteau, même en ce qui concerne les couteaux latéraux : il peut être bien prévu une matrice latérale sur chaque côté du boîtier pour procurer une face en dépouille en regard de chaque couteau latéral.
[0023] Selon une mise en œuvre, les matrices peuvent être solidaires ou formées directement avec le boîtier.
[0024] Selon une mise en œuvre, l'angle de dépouille de l'un de l'ensemble piston/boîtier est égal à l'angle de dépouille de l'autre de l'ensemble piston/boîtier. Selon cette mise en œuvre, les faces latérales (en dépouille) du piston et du boîtier sont parallèles entre elles.
[0025] Selon une mise en œuvre, l'angle de dépouille de l'un de l'ensemble piston/boîtier est différent de l'angle de dépouille de l'autre de l'ensemble piston/boîtier, et contenu dans le cône de frottement des surfaces en dépouille entrant en contact. Selon cette mise en œuvre, les faces latérales (en dépouille) du piston et du boîtier ne sont pas parallèles entre elles, mais la différence d'angle est inférieure à l'angle de frottement, si bien qu'il y a coincement entre les surfaces une fois le piston en position activée, si bien qu'il reste dans cette position. En particulier, si les surfaces sont en plastique, alors la différence d'angles de dépouille restera inférieure à 5°.
[0026] Selon une mise en œuvre, les plis d'un brin libre avec deux ailes pliées peuvent être symétriques.
[0027] Selon une mise en œuvre, l'interrupteur pyrotechnique peut comprendre, après coupure, deux éléments distincts dont :
- un brin libre avec une portion de base sans ailes pliées,
- un brin libre avec une portion de base avec deux ailes pliées.
[0028] En d'autres termes, il y a un brin libre droit, rectiligne ou non déformé par le passage du piston (portion de base seule) et un brin plié avec deux ailes pliées. D'une manière générale, la coupe se fait en générant une alternance de brins libres sans ailes pliées et de brins libres avec deux ailes pliées.
[0029] Selon une mise en œuvre :
- le piston peut présenter un axe d'application d'un effort de poussée de l'actionneur pyrotechnique,
- l'ensemble piston-boîtier peut être agencé pour couper le conducteur électrique en des points localisés à une distance prédéterminée de l'axe d'application d'effort, et la somme des distances prédéterminées des points localisés d'un côté de l'axe d'application d'effort peut être égale à la somme des distances prédéterminées des points localisés de l'autre côté de l'axe d'application d'effort. La position des points de coupe le long du conducteur électrique est répartie de sorte à ce que l'axe d'application d'effort passe au milieu, ce qui garantit une absence de couple de renversement sur le piston. Ce dernier aura donc un mouvement régulier et aisé de la position de repos à la position activée, avec un risque limité d’arc-boutement ou de coincement.
[0030] Selon une mise en œuvre, le conducteur électrique peut présenter au moins une première portion ancrée dans le boîtier, et une deuxième portion en regard du piston, et la deuxième portion peut présenter une section transversale de surface inférieure à une surface de section transversale de la première portion. La deuxième portion est typiquement celle sur laquelle le piston exercera son effort de coupe, elle est plus faible, donc la première portion sera peu sollicitée. On garantit la rupture dans la deuxième portion. [0031] Selon une mise en œuvre, la première portion peut être surmoulée dans une matière formant une pièce distincte du boîtier. En conjonction avec la mise en œuvre où les couteaux du piston viennent entre des matrices du boîtier, cette mise en œuvre permet de faciliter la fabrication avec des dépouilles adéquates même pour le surmoulage du conducteur électrique, tout en garantissant que le piston vient en contact surfacique sur le boîtier, en position activée. [0032] Selon une mise en œuvre, le piston et/ou le boîtier peut comprendre un moins un insert au niveau d'une protrusion de coupe.
[0033] Selon une mise en œuvre, après coupure, les brins libres peuvent être prisonniers du boîtier.
[0034] Selon une mise en œuvre, l'interrupteur pyrotechnique peut comprendre des éléments anti-retours. On peut envisager un montage serré, un coincement en fin de course du piston, ou encore un engagement avec une patte anti retour par exemple.
[0035] Un deuxième aspect de l'invention se rapporte à un véhicule automobile comprenant au moins un interrupteur pyrotechnique selon le premier aspect de l'invention.
[0036] Il est entendu que toutes les caractéristiques techniques ci-dessus peuvent être combinées entre elles ou dissociées les unes des autres tant qu'il n'y a pas d'incohérence ou incompatibilité technique.
[0037] D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit de modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, dans lesquels :
[0038] [fig. 1] représente une vue schématique d'une première mise en œuvre d'un interrupteur pyrotechnique selon l'invention, avant déclenchement ;
[0039] [fig. 2] représente l'interrupteur pyrotechnique de la figure 1, après déclenchement ;
[0040] [fig. 3] représente une vue schématique d'une deuxième mise en œuvre d'un interrupteur pyrotechnique selon l'invention, avant déclenchement ;
[0041] [fig. 4] représente l'interrupteur pyrotechnique de la figure 3, après déclenchement ;
[0042] [fig. 5] représente une vue schématique d'une troisième mise en œuvre d'un interrupteur pyrotechnique selon l'invention, avant déclenchement ; [0043] [fig. 6] représente l'interrupteur pyrotechnique de la figure 5, après déclenchement ;
[0044] [fig. 7] représente une coupe détaillée de l'interrupteur pyrotechnique de la figure 1 ;
[0045] [fig. 8] représente un détail de la figure 7 pour montrer un aspect de l'invention ;
[0046] [fig. 9] représente le détail de la figure 8, pour montrer un autre aspect de l'invention.
[0047] La figure 1 représente un interrupteur pyrotechnique qui comprend un boîtier 10 constitué d'une partie de boîtier supérieure 10A et d'une partie de boîtier inférieure 10B. Un conducteur électrique 20 traverse le boîtier 10 et un piston 30 est situé sous le conducteur électrique 20, et un actionneur pyrotechnique (un allumeur électro-pyrotechnique 40) est prévu solidaire de la partie inférieure de boîtier 10B.
[0048] En référence à la figure 7, plus détaillée, le piston 30 est monté mobile par rapport au boîtier 10, entre une position de repos (sur les figures 1 et 7) et une position activée (sur la figure 2). L'allumeur électro-pyrotechnique 40 donne sur une chambre de combustion ou de pressurisation 41 , si bien que le déclenchement de l'allumeur électro-pyrotechnique 40 provoque une montée soudaine de pression dans la chambre de combustion 41 , ce qui provoque le passage du piston 30 de la position de repos à la position activée.
[0049] Typiquement, le déclenchement de l'allumeur électro-pyrotechnique 40 est provoqué par une unité de commande électronique, après détection d'une situation où il faut couper le conducteur électrique 20 (par exemple un choc véhicule, si le conducteur électrique 20 fait partie d'un circuit électrique comportant des batteries à isoler après choc).
[0050] Lors de ce passage du piston 30 de la position de repos à la position activée, le conducteur 20 électrique est coupé par des protrusions de coupe prévues sur l'ensemble piston 30 - boîtier 10. Dans le détail, l'ensemble piston 30 - boîtier 10 comprend des protrusions de coupe (ou de coupe et pliage comme explique plus bas) qui sont des matrices 11 sur le boîtier 10 (11 A, 11 B, 11C, 11 D sur la figure 7 uniquement) et des couteaux 31 sur le piston 30 (31 A, 31 B, 31 C sur la figure 7). Comme visible figures 1 et 7, avant déclenchement, le conducteur électrique 20 est agencé entre les protrusions de coupe du boîtier 10, c’est-à-dire les matrices 11 (11a, 11 B, 11C, 11 D sur la figure 7, cela ne sera plus répété dans la suite de la description) du boîtier 10, et les protrusions de coupe du piston 30, c’est-à-dire les couteaux 31 (31 A, 31 B, 31 C sur la figure 7, cela ne sera plus répété dans la suite de la description) sur le piston 30.
[0051] Lors de la montée du piston 30 après déclenchement, les couteaux 31 vont couper le conducteur électrique 20 alors en appui sur les matrices 11. [0052] Le conducteur électrique 20 est alors découpé en trois points et deux brins libres 21 et 22 sont créés ou formés, comme le montre la figure 2. Ces brins libres 21 et 22 sont détachés du reste du conducteur électrique et comme visible sur la figure 2, le brin libre 21 comprend uniquement une portion de base rectiligne (ou non déformée par les couteaux/matrices, c’est- à-dire dont la forme est identique avant et après coupure), et le brin libre 22 comprend une portion de base 22A, avec deux ailes pliées 22B et 22C.
[0053] De plus, chaque extrémité du brin libre 21 est en contact avec l'un de deux poinçons 31 adjacents du piston 30, et les extrémités des ailes pliées 22B et 22C sont aussi chacune en contact avec l'un de deux poinçons 31 adjacents du piston 30. Ainsi, chaque brin libre est bloqué dans la position occupée sur la figure 2. En particulier, les brins libres 21 et 22 ne peuvent pas se déplacer selon la direction axiale du conducteur 20 avant déclenchement (la direction horizontale de la figure 2).
[0054] La sécurité et la fiabilité sont améliorées car le trajet d'un arc éventuel est celui entre les extrémités dans la position représentée figure 2. En effet, les mouvements et déplacement imprévus des brins libres 21 et 22 sont supprimés, car les brins libres 21 et 22 sont maintenus en position ou bloqués par les protrusions de coupe (les matrices 11 et les couteaux 31 qui prennent appui les uns sur les autres pour former des espaces clos, et qui touchent les brins libres de sorte à les bloquer). Les conditions d’établissement d’un arc seront ainsi toujours les mêmes sur une série d’interrupteurs. En outre il n’y pas de risque de coincement du piston 30 du fait d’un brin libre qui ne resterait pas en place.
[0055] Par ailleurs, de retour à la figure 7, il est à noter que le conducteur électrique 20 est surmoulé dans une portion rapportée 23, qui est distincte des parties de boîtier supérieure 10A et inférieure 10B. Comme le montre la figure 8, cette construction, permet de prévoir des dépouilles sur les protrusions de coupe situées sur le boîtier 10 qui permettent un effet technique supplémentaire.
[0056] En effet, en se focalisant sur les protrusions de coupe de droite (la matrice 11 D et le couteau 31 C de la figure 8), on voit que la face latérale 31 Cs du couteau 31 C présente un angle de dépouille, ce qui améliore la fabrication de la pièce par moulage-injection. De la même manière, la face latérale 11 Ds de la matrice 11 D présente un angle de dépouille. Comme la matrice 11 D n'est pas surmoulée sur le conducteur électrique 20 (puisque c'est la portion rapportée 23 qui est surmoulée sur le conducteur électrique 20), alors l'angle de dépouille de la face latérale 11 Ds de la matrice 11 D est effectivement complémentaire de l'angle de dépouille de la face latérale 31 Cs du couteau 31 C. Il est à noter qu'un tel angle complémentaire ne peut pas être obtenu sur la portion rapportée 23 par moulage-injection.
[0057] En conséquence, lorsque le piston 30 sera en position activée, alors la face latérale 11 Ds de la matrice 11 D pourra être en contact surfacique avec la face latérale 31 Cs du couteau 31 C (et non en contact linéaire). Il est à noter que ce qui est dit ici est valable pour chaque protrusion de coupe : chaque poinçon 31 du piston 30 de l'interrupteur a au moins une face latérale qui viendra en contact surfacique avec une face latérale d'une matrice 11 du boîtier 10 (c’est-à-dire avec une dépouille complémentaire d'une dépouille de la face latérale de la matrice concernée). On crée ainsi une succession d'espaces clos avec des contacts surfaciques. Cela permet de maîtriser le trajet d'un arc électrique en définissant une zone spécifique de non contact telle qu’une gorge pour forcer le parcours de l’arc toujours au même endroit. [0058] Il est à noter que dans ce premier mode de réalisation, la coupe du conducteur électrique 20 est un cisaillement effectué au niveau de la matrice 11 B avec les couteaux 31 A et 31 B, et au niveau de la matrice 11 D avec le couteau 31 C. Les matrices 11A et 11C servent de point d'appui pour forcer le pliage du conducteur électrique 20 et du brin libre 22. En conséquence, les protrusions de coupe mentionnées plus haut participent soit à la coupe par cisaillement, soit au pliage du conducteur électrique 20.
[0059] La figure 9 montre en détail la position des points de coupe par cisaillement, et leur distance par rapport à un axe 100. En particulier, l'axe 100 est l'axe d'application de l'effort de poussée sur le piston 30. D'un côté de l'axe 100, le conducteur électrique 20 est coupé aux points distants de l'axe 100 d'une distance x1 et x2, tandis que de l'autre côté de l'axe 100, le conducteur électrique 20 est coupé au point distant de l'axe 100 d'une distance x3. Il est prévu d'avoir x1 +x2 = x3±20% ; de sorte à éviter tout couple de basculement du piston 30 dans le boîtier 10. Ainsi le mouvement du piston 30 est fiable, avec des efforts répartis de manière égale de chaque côté de l'axe d'application de l'effort de pression, même lors de la coupure par cisaillement en plusieurs points.
[0060] De manière générale, il est prévu de maintenir le piston 30 en position activée, par exemple par des moyens anti-retour, tels qu'un montage serré en fin de course, un clipsage, ou un verrouillage par une patte flexible.
[0061] En résumé de ce premier mode de réalisation, l'ensemble piston 30 - boîtier 10 est agencé pour couper par cisaillement le conducteur électrique en trois points distincts, de sorte :
- que deux brins libres distincts sont formés, ce qui allonge le trajet d'un arc électrique ,
- qu'un premier brin libre 21 est sans ailes pliées et symétrique, qu'un deuxième brin libre 22 est avec deux ailes pliées et symétrique, ce qui évite tout effort asymétrique qui pourrait conduire à un déplacement intempestif ou aléatoire des brins libres 21 , 22,
- que chaque brin libre 21 , 22 a ses extrémité en contact avec une protrusion de coupe, ce qui maintient ou bloque en place les brins libres 21 , 22 dans le boîtier 10, - que, en position finale ou position activée, le piston 30 contacte le boîtier
10 selon un contact surfacique, de sorte à fermer une chambre de coupure avec un trajet de fuite ou trajet d'arc de plusieurs millimètres entre deux surfaces en contact l'une sur l'autre.
[0062] La figure 3 montre un deuxième exemple de réalisation, dans lequel le piston 30 comprend quatre couteaux 31 , si bien que le conducteur électrique 20 sera coupé en trois brins libres 21 et 22 distincts. Dans cette mise en oeuvre, un brin libre 21 (sans aile pliée) et deux brins libres 22 (avec deux ailes pliées) sont formés, comme le montre la figure 4. Le reste des détails techniques et avantages reste identique au premier mode de réalisation. [0063] La figure 5 montre un troisième exemple de réalisation, dans lequel le piston 30 comprend quatre couteaux 31 , si bien que le conducteur électrique 20 sera coupé en trois brins libres 21 et 22 distincts. Dans cette troisième mise en œuvre, deux brins libres 21 (sans aile pliée) et un brin libre 22 (avec deux ailes pliées) sont formés, comme le montre la figure 6. Le reste des détails techniques et avantages reste identique au premier mode de réalisation.
[0064] 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 défini par les revendications annexées. En particulier, il est fait référence à des ailes pliées en un seul point, mais on peut envisager de plier les brins libres suivant un grand rayon de courbure, ou selon plusieurs plis.

Claims

REVENDICATIONS
[Revendication 1] Interrupteur pyrotechnique, comprenant :
- un boîtier (10),
- au moins un conducteur électrique (20) traversant le boîtier (10),
- un piston (30) logé dans le boîtier (10), l'ensemble piston (30) - boîtier (10) étant agencé pour couper le conducteur électrique (20) au moins à trois endroits distincts, de sorte à former au moins deux brins libres (21 , 22) conducteurs, distincts du reste du conducteur électrique (20),
- un actionneur pyrotechnique agencé pour forcer le piston (30) à couper le conducteur électrique (20), caractérisé en ce que l'ensemble piston (30) - boîtier (10) est agencé pour
- couper le conducteur électrique (20) de sorte que chaque brin libre (21 , 22) présente au moins une portion de base non déformée avec soit aucune, soit deux ailes pliées (22B, 22C) agencées de part et d’autre de la portion de base et pour
- générer au moins un brin libre (22) avec deux ailes pliées (22B, 22C).
[Revendication 2] Interrupteur pyrotechnique selon la revendication 1 , dans lequel l'ensemble piston (30) - boîtier (10) est agencé pour bloquer au moins un déplacement de chaque brin libre (21 , 22) après coupure.
[Revendication 3] Interrupteur pyrotechnique selon l'une des revendications 1 à 2, dans lequel l'ensemble piston (30) - boîtier (10) présente des protrusions de coupe, de sorte qu'après coupure :
- un brin libre (21 ) avec aucune aile pliée est agencé entre deux protrusions de coupe avec un jeu inférieur à 1 mm et de préférence un jeu inférieur à 0.5 mm, et/ou
- un brin libre (22) avec deux ailes pliées (22B, 22C) est agencé avec une protrusion de coupe de l'un de l'ensemble piston (30) - boîtier (10) entre les deux ailes pliées (22B, 22C), et avec deux protrusions de coupe adjacentes de l'autre de l'ensemble piston (30) - boîtier (10) chacune en contact avec une extrémité de chaque aile pliée.
[Revendication 4] Interrupteur pyrotechnique selon la revendication 3, dans lequel un brin libre (21) avec aucune aile pliée est agencé dans un espace clos défini entre au moins:
- une protrusion de coupe de l'un de l'ensemble piston (30) - boîtier (10), et
- deux protrusions de coupe de l'autre de l'ensemble piston (30) - boîtier (10).
[Revendication 5] Interrupteur pyrotechnique selon l'une des revendications 3 à 4, dans lequel les protrusions de coupe présentent des angles de dépouille.
[Revendication 6] Interrupteur pyrotechnique selon l'une des revendications 3 à 5, dans lequel :
- le piston (30) comprend des protrusions de coupe formant des couteaux
(31),
- le boîtier (10) comprend des protrusions de coupe formant des matrices
(11), et dans lequel, après coupure, chaque couteau (31 ) du piston (30) est agencé entre deux matrices (11).
[Revendication 7] Interrupteur pyrotechnique selon la revendication 6 dans sa dépendance à la revendication 5, dans lequel, après coupure, au moins une face en dépouille, et de préférence chaque face en dépouille, de chaque couteau (31 ) est en regard d'une face en dépouille d'une matrice (11).
[Revendication 8] Interrupteur pyrotechnique selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel les plis d'un brin libre (22) avec deux ailes pliées (22B,
22C) sont symétriques.
[Revendication 9] Interrupteur pyrotechnique selon l'une des revendications 1 à 8, comprenant, après coupure, deux éléments distincts dont :
- un brin libre (21) avec une portion de base sans ailes pliées, - un brin libre (22) avec une portion de base avec deux ailes pliées (22B, 22C).
[Revendication 10] Interrupteur pyrotechnique selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel :
- le piston (30) présente un axe (100) d'application d'un effort de poussée de l'actionneur pyrotechnique,
- l'ensemble piston (30) - boîtier (10) est agencé pour couper le conducteur électrique (20) en des points localisés à une distance prédéterminée (x1, x2, x3) de l'axe d'application d'effort, et dans lequel la somme des distances prédéterminées des points localisés d'un côté de l'axe (100) d'application d'effort est égale à la somme des distances prédéterminées des points localisés de l'autre côté de l'axe (100) d'application d'effort.
[Revendication 11] Interrupteur pyrotechnique selon l'une des revendications 1 à 10, dans lequel le conducteur électrique (20) présente au moins une première portion ancrée dans le boîtier (10), et une deuxième portion en regard du piston (30), et dans lequel la deuxième portion présente une section transversale de surface inférieure à une surface de section transversale de la première portion.
[Revendication 12] Interrupteur pyrotechnique selon la revendication 11 , dans lequel la première portion est surmoulée dans une matière formant une pièce distincte du boîtier (10).
[Revendication 13] Interrupteur pyrotechnique selon l'une des revendications 1 à 12, dans lequel le piston (30) et/ou le boîtier (10) comprend un moins un insert au niveau d'une protrusion de coupe.
[Revendication 14] Interrupteur pyrotechnique selon l'une des revendications 1 à 13, dans lequel après coupure, les brins libres (21 , 22) sont prisonniers du boîtier (10). [Revendication 15] Véhicule automobile comprenant au moins un interrupteur pyrotechnique selon l'une des revendications 1 à 14.
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