CZ2015114A3

CZ2015114A3 - Pyrotechnický aktivátor se společnou iniciací časově posunutých dějů

Info

Publication number: CZ2015114A3
Application number: CZ2015-114A
Authority: CZ
Inventors: Ondřej Němčák
Original assignee: Indet Safety Systems A.S.
Priority date: 2015-02-19
Filing date: 2015-02-19
Publication date: 2016-09-14
Also published as: CZ306186B6

Abstract

Pyrotechnický aktivátor se společnou iniciací časově posunutých dějů má iniciátor (1), tvořený G-pinem (1a) a I-pinem (1b) a zasazený v nosiči (2) opatřeném kovovým kalíškem (9) s primární složí (10), který má v nosiči (2) odporového elementu (13) vestavěnou zpožďovací kolonu (3) naplněnou energetickým materiálem (4) s časem shoření 0,003 až 15 sekund, a za zpožďovací kolonou (3) je umístěn sekundární akční prostor (5). Zpožďovací kolona (3) je oddělena od sekundárního akčního prostoru (5) prostřednictvím dočasného uzávěru (6). Energetický materiál (4) ve zpožďovací koloně (3) může být na bázi struskotvorných nebo plynotvorných látek. Sekundární akční prostor (5) může obsahovat zesilovací slož (12).

Description

Pyrotechnický aktivátor se společnou iniciací časově posunutých dějů

Oblast techniky

Vynález se týká pyrotechnického aktivátoru, určeného hlavně pro předpínače bezpečnostních pásů, aktuátory pro systémy ochrany chodců a airbagy v automobilech, ale i pro jiné neautomobilní aplikace systémů na bázi elektrických iniciátorů. Je využitelný především v takových systémech, kde je kromě prvotní aktivace systému vyžadována ještě další a v čase zpožděná funkce.

Dosavadní stav techniky

Jak je známo vdaném oboru, pro iniciaci vyšších celků, k jejichž funkci musí dojít velmi γ rychle, typicky do 2 milisekund po připojení zdroje zážehového proudu 1,2Ά, se používají elektrické zažehovače nazývané squiby. Jejich primární funkcí je vyvinout výšleh plamene, žhavých částic a plynů o vysokém tlaku. Výsledkem musí být buď zážeh dalších energetických materiálů^nebo vykonání nějaké práce - například posun pístu v aktuátoru nebo předpínači bezpečnostních pásů.

Po průběhu této prvotní funkce zažehovače ale zůstává v daném výrobku zbytkový tlak, který nezřídka působí problémy. Například u aktuátorů zdvihačů kapoty automobilu pro ochranu chodců tento zbytkový tlak brání návratu pístu do výchozí polohy a blokuje zavření kapoty zpět po vykonání práce zdvihače. Je tedy žádoucí, aby systém po určité době porušil svou těsnost a byl tak umožněn únik přebytečného a nežádoucího tlaku z dosud uzavřeného systému. Tento problém není u stávajících aktuátorů dosud uspokojivě vyřešen. Jeden ze známých způsobů řešení představuje aktuátor popsaný v;pZrPV 2011-594. Jeho konstrukce dává možnost upuštění zbytkového plynu z aktuátoru pomocí kuželové drážky na pístku, do které sklouzne o kroužek, jestliže se shora zatlačí na pístek, načež mohou plyny uniknout. Určité omezení je ale možno spatřovat v tom, že tento proces neproběhne automaticky, aleje k němu potřeba mechanické iniciace zatlačením na pístek.

Jiné řešení tohoto problému je popsáno v mezinárodní přihlášce WQÍ20 l()Ó6ljn7 (Borg), kde dojde k upuštění zbytkového plynu z aktuátoru po prohoření vrstvy propelentu, umístěného v pístu aktuátoru. Z tohoto důvodu je zde vytvořen kanál lomený do pravého úhlu a zároveň je píst zeslabený, což jsou znaky z konstrukčního i funkčního hlediska nepraktické. Další slabinou tohoto řešení je také skutečnost, že se celkového účinku dosahuje až pomocí vyššího

VrMictniVr^níhn r*p»1Vn c r*c» ιπγτλΚμι ηόκΛΛηΛο+ n τrVrrrvMz-n V oblasti iniciace a funkce vyšších celků na bázi pyrotechnických aktivátorů se vedle již popsaných požadavků a problémů objevuje také potřeba po určité době od zahájení prvotní funkce zažehovače navázat realizací další akce, kterou může být například zážeh další náplně energetických materiálů, konání práce apod. Tento požadavek jsou stávající systémy schopny řešit pouze zařazením dalšího iniciátoru, který samostatně nastartuje novou akci. Příkladem takové konstrukce výrobku může být řešení podle US|2005/(jo3íj579, USj2014|í45421 na tzv. „duál stage inflator“ - vyvíječ plynu pro airbagy, který má dvě komory postupně odpalované pomocí dvou squibů, z nichž se nejdřív odpálí jeden squib a nafoukne airbag do určité míry a pak se se zpožděním odpálí druhý squib a doplní tlak v airbagu. Cílem tohoto řešení je časové rozložení účinku, aby nebylo nafouknutí airbagu tak agresivní. Toho se dosahuje za cenu vyšší konstrukční složitosti a nákladnosti výrobku, s nutností samostatné iniciace druhého iniciátoru a nastavení vhodné časové prodlevy mezi oběma starty. Úkolem vynálezu je vyřešení konstrukce pyrotechnického aktivátoru s elektrickým iniciátorem tak, aby tento po určité době sám porušil svou těsnost a umožnil tak únik přebytečného a nežádoucího tlaku z uzavřeného systému, a/nebo aby po určité době samočinně realizoval další návaznou akci (zážeh další náplně energetických materiálů, konání práce apod.).

Podstata vynálezu

Uvedené nevýhody a nedostatky dosud známých pyrotechnických aktivátorů do značné míry odstraňuje pyrotechnický aktivátor se společnou iniciací časově posunutých dějů podle vynálezu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že jeho iniciátor, tvořený G-pinem (groundedpin = uzemněný) a I-pinem (insulated pin = izolovanýj a zasazený v nosiči opatřeném kovovým kalíškem s primární složí, má v nosiči odporového elementu vestavěnou zpožďovací kolonu naplněnou energetickým materiálem s časem shoření 0,003 až 15 sekund, a za zpožďovací kolonou je umístěn sekundární akční prostor, od něhož je zpožďovací kolona oddělena prostřednictvím dočasného uzávěru. Dočasný uzávěr může být tvořen kovovou lepicí páskou nebo také zeslabeným dnem nosiče.

Energetický materiál ve zpožďovací koloně může být na bázi struskotvomých nebo plynotvomých látek.

Pyrotechnický aktivátor podle vynálezu může být s výhodou umístěn přímo v aktuátoru tak, že svým kovovým kalíškem s primární složí zasahuje do pracovní komory aktuátoru, přičemž cpkunHarní nl^pní nrnctnr c HnAacnvrn π7m/prpm Vnlonv ca na^há^í mimn nraA/vf/rií

Pyrotechnický aktivátor podle vynálezu může být s výhodou řešen také tak, že jeho nosič, uchycený v plastovém těle, má zde v oblasti přiléhající k dočasnému uzávěru zpožďovací kolony vymezen sekundární akční prostor, který je naplněn zesilovací složí.

Pyrotechnický aktivátor se společnou iniciací časově posunutých dějů podle vynálezu vykazuje oproti dosud používaným výrobkům dané třídy zásadní výhodu v tom, že je schopen pomocí jediného iniciátoru spustit nejméně dva na sebe navazující děje s časově optimálním provázáním. Tato skutečnost má pozitivní dopad jak na celkový výsledek a kvalitu sledu požadovaných dějů, tak také na zjednodušení konstrukce, které se promítá do zvýšení funkční spolehlivosti a snížení ceny výrobku.

Objasnění výkresů

Konkrétní příklady provedení pyrotechnického aktivátoru podle vynálezu jsou znázorněny na přiložených výkresech, kde značí: - obr. 1 - pyrotechnický GTMS iniciátor se zpožďovací kolonou zatěsněnou hliníkovou těsnicí membránou; - obr. 2a - výrobek - pyrotechnický aktuátor (předpínač pásů) na bázi GTMS iniciátoru se zpožďovací kolonou neprůchozí - k upuštění tlaku z aktuátoru po funkci - stav před funkcí; - obr. 2b - výrobek dle obr. 2a - stav po funkci; - obr. 2c - graf ukazující průběh tlaku v aktuátoru nebo předpínači při použití GTMS iniciátoru s různými vestavěnými zpožďovacími kolonami sloužícími k upuštění tlaku z výrobku po funkci; - obr. 3 - GTMS iniciátor dvoustupňového vyvíječe plynů pro airbagy s jedinou iniciací a zpožděním zážehu mezi prvním a druhým stupněm. Příklady uskutečnění vynálezu K bližšímu objasnění podstaty vynálezu slouží následující příklady konkrétního provedení a použití pyrotechnického aktivátoru podle vynálezu. Příklad 1

Pyrotechnický aktivátor se společnou iniciací časově posunutých dějů podle obr. 1 má I 1a r>řinrli/anvm nn nr\Qiňi 9 h/nrpnpm nnsnvm nrstenrem / rtfirC7.1. má mezi oběma piny na nosiči 2 vytvořen odporový element (můstek) 13 z nichromu. V nosiči 2 je vedle centrálního otvoru nesoucího I-pin lb vytvořena zpožďovací kolona 3 ve tvaru průchozího válce s osazením o průměru zmenšeném ze strany vstupu elektrických kontaktů G-pinu la a I-pinu lb. Zpožďovací kolona 3 je vyplněna energetickým materiálem 4 s časem shoření 7 ms a zvenčí uzavřena dočasným uzávěrem 6, tvořeným zde hliníkovou lepicí páskou. Nosič 2 iniciátoru 1 je opatřen kovovým kalíškem 9, který obsahuje minimálně primární slož 10 a je k nosiči 2 těsně připojen svarem. Při aktivaci iniciátoru 1 dojde nejprve k zážehu primární slože K), od ní se následně zažehne energetický materiál 4 ve zpožďovací koloně 3 a jeho prohoření zajistí s daným zpožděním následnou akci, podmíněnou otevřením dočasného uzávěru 6. Nejjednodušším příkladem této následné akce je prosté porušení těsnosti sestavy iniciátoru 1 a požadované upuštění přebytečného tlaku. Může však jít také o zážeh dalších energetických materiálů po uplynutí žádaného zpoždění (na obr. 1 neznázoměno). Příklad 2

Pyrotechnický aktivátor se společnou iniciací časově posunutých dějů podle obr. 2a má iniciátor 1 vytvořen analogicky jako v příkladu 1, tedy G-pinem la a I-pinem lb. Zpožďovací kolona 3 vytvořená v nosiči 2 vedle centrálního otvoru je zde ve tvaru neprůchozího válce a zvenčí je uzavřena dočasným uzávěrem 6 - zeslabeným dnem o tloušťce umožňující pozdější protržení tlakem generovaným ve výrobku. Prostor zpožďovací kolony 3 je vyplněn energetickým materiálem 4 (nebo několika energetickými materiály 4a, 4b) s časem shoření 50 y 60 ms. Nosič 2 iniciátoru 1 je opět umístěn v kovovém kalíšku 9, který obsahuje minimálně primární slož 10 a je k nosiči 2 těsně připojen svarem.

Tento výrobek se od výrobku popsaného v příkladu 1 liší především konstrukčním řešením dočasného uzávěru 6, přičemž obr. 2 zároveň přibližuje jeho aplikaci. Pyrotechnický aktivátor podle tohoto provedení, znázorněný na obr. 2a před funkcí, je umístěn v aktuátoru 7 tak, že svým kovovým kalíškem 9 s primární složí 10 zasahuje do pracovní komory 8 aktuátoru 7, přičemž sekundární akční prostor 5 s dočasným uzávěrem 6 zpožďovací kolony 3 se nachází mimo pracovní komoru 8 aktuátoru 7. Toto provedení je vhodné pro případ aktuátoru 7 (nebo předpínače pásu) s požadovanou mechanickou funkcí - posuvem akčního členu, kde je zapotřebí dosáhnout následného uvolnění zbytkového tlaku v pracovní komoře 8 aktuátoru 7 (viz obr. 2b). P f í L· i q h a

Nosič 2 iniciátoru i (G-pin ja, I-pin Jjb) znázorněný na obr. 3 má základní konstrukční prvky shodné s výrobkem dle pokladu 1, s tím rozdílem, že je vytvořen fixací nosiče 2 iniciátoru 1 zástříkem v plastovém těle H, ve kterém je v bezprostřední návaznosti na zpožďovací kolonu 3 vymezen sekundární akční prostor 5 naplněný zesilovací složí 12. Tato zesilovací slož 12 se zažehne s časovým posunem daným časem shoření 5 ms energetického materiálu 4 ve zpožďovací koloně 3. Tak se zajistí jedinou iniciací se zpožděním další akce - zážeh zesilovací slože 12 v sekundárním akčním prostoru 5 dvoustupňového vyvíječe plynů pro airbagy po uplynutí žádaného zpoždění. Toto konstrukční řešení je určeno pro zjednodušený dvoustupňový (vícestupňový) vyvíječ plynů.

Průmyslová využitelnost

Pyrotechnický GTMS aktivátor podle vynálezu najde využití zejména v automobilovém průmyslu (vyvíječe plynů pro předpínače bezpečnostních pásů, vyvíječe plynů pro vaky airbagů a aktuátory pro zdvihače kapoty pro ochranu chodců). Využitelný však bude i v jiných oblastech - všude tam, kde je kromě prvotní aktivace systému vyžadována ještě další a v čase zpožděná funkce.

Seznam vztahových značek: 1- iniciátor (la + lb) la - G-pin (grounded pirt = uzemněný) lb - I-pin (insulatedpin - izolovaný) 2- nosič (odporového elementu 13) 3- zpožďovací kolona 4- energetický materiál 5- sekundární akční prostor 6- dočasný uzávěr (zpožďovací kolony 3) 7 - aktuátor 8 - pracovní komora (aktuátoru 7) 9- kovový kalíšek 10 - primární slož 11 - plastové tělo 12 - zesilovací slož 13 - odporový element

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Pyrotechnický aktivátor se společnou iniciací časově posunutých dějů, vyznačující se tím, že jeho iniciátor (1), tvořený G-pinem (la) a I-pinem (1 b) a zasazený v nosiči (2) opatřeném kovovým kalíškem (9) s primární složí (10), má v nosiči (2) odporového elementu (13) vestavěnou zpožďovací kolonu (3) naplněnou energetickým materiálem (4) s časem shoření 0,003 až 15 sekund, a za zpožďovací kolonou (3) je umístěn sekundární akční prostor (5), od něhož je zpožďovací kolona (3) oddělena prostřednictvím dočasného uzávěru (6).

2. Pyrotechnický aktivátor se společnou iniciací časově posunutých dějů podle nároku 1, vyznačující se tím, že dočasný uzávěr (6) je tvořen kovovou lepicí páskou nebo zeslabeným dnem nosiče (2).

3. Pyrotechnický aktivátor podle nároku 1, vyznačující se tím, že energetický materiál (4) ve zpožďovací koloně (3) je na bázi struskotvomých látek.

4. Pyrotechnický aktivátor podle nároku 1, vyznačující se tím, že energetický materiál (4) ve zpožďovací koloně (3) je na bázi plynotvomých látek.

5. Pyrotechnický aktivátor podle nároku 1, v y z n a č u j í c í se t í m, že jeho nosič (2) je uchycen v plastovém těle (11), v němž je v oblasti přiléhající k dočasnému uzávěru (6) zpožďovací kolony (3) vymezen sekundární akční prostor (5) naplněný zesilovací složí (12).