ES2227743T3 - Dispositivo pirotecnico para sistema de preoteccion de los ocupantes de un vehiculo automovil. - Google Patents
Dispositivo pirotecnico para sistema de preoteccion de los ocupantes de un vehiculo automovil.Info
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Abstract
LA INVENCION SE REFIERE A UN DISPOSITIVO PIROTECNICO PARA SISTEMAS DE PROTECCION DE OCUPANTES DE VEHICULOS QUE PRESENTA UN RECIPIENTE (10) PARA UN DISPOSITIVO DE ENCENDIDO, UN PROPULSANTE Y/O GAS COMPRIMIDO. PARA FACILITAR LA FABRICACION DE DISPOSITIVOS PIROTECNICOS HERMETICOS AL GAS Y ESTABLES EN EL TIEMPO, EL RECIPIENTE (10) PRESENTA UN CUERPO (12) Y AL MENOS UNA TAPA (14), ENCONTRANDOSE ENTRE EL CUERPO (12) Y LA TAPA (14) UNA UNION HERMETICA AL GAS SOLDADA POR ULTRASONIDOS.
Description
Dispositivo pirotécnico para sistema de
protección de los ocupantes de un vehículo automóvil.
La invención se refiere a un dispositivo
pirotécnico para sistemas de protección de ocupantes de vehículos,
según el preámbulo de las reivindicaciones 1 y 2.
Se conocen dispositivos pirotécnicos en los que
un dispositivo de encendido de accionamiento eléctrico está rodeado
de un propelente sólido, que se quema espontáneamente después de
inflamarlo. El gas caliente producido de esta manera sirve por
ejemplo, para encender otras cargas propelentes o directamente para
inflar un airbag o para tensar un cinturón de seguridad. También se
conocen dispositivos pirotécnicos en los que un dispositivo de
encendido de accionamiento eléctrico está rodeado de una cantidad
pequeña de propelente sólido y el dispositivo de encendido y el
propelente están situados en el interior de un recipiente lleno de
gas a presión. El dispositivo de encendido y el propelente sirven
para que después del encendido se abra una membrana de
reventamiento y para que cuando a continuación salga el gas a
presión se compense, durante un determinado período de tiempo, su
pérdida de temperatura y presión. El recipiente para el dispositivo
de encendido, el propelente y/o el gas a presión va generalmente
encajado a presión con una montura, con el fin de impedir que las
influencias del medio ambiente, tal como por ejemplo, la humedad,
penetren en el interior del recipiente. Si se exige que el
recipiente sea estanco a los gases, por ejemplo, con unas pérdidas
del 0,5% en quince años con una presión de helio de 220 bar,
entonces hay que sellarlo mediante procedimientos complejos y
caros, como por ejemplo, sellado de vidrio de los puntos de
ensamble, ya que la soldadura dura o blanda no se pueden tomar en
consideración debido a las altas temperaturas que requieren, que
dañan o perjudican el dispositivo de encendido, el propelente o el
gas a presión.
Por la patente WO 95/20509 se conoce un
dispositivo pirotécnico de la clase descrita inicialmente donde una
membrana de reventamiento va encajada en una pieza de sujeción, en
la que están formadas varias oquedades. Las oquedades están
rodeadas respectivamente de una pequeña placa de plástico que está
unida a la pieza de sujeción por medio de una unión de soldadura
por ultrasonido.
Con la invención se trata de simplificar la
fabricación de dispositivos pirotécnicos estancos a los gases y con
estabilidad de larga duración.
De acuerdo con un primer aspecto de la invención,
para resolver este objetivo se ha previsto un dispositivo
pirotécnico de la clase descrita inicialmente que presenta las
propiedades características de la reivindicación 1. La unión
soldada por ultrasonido es estanca a los gases y además ofrece
estabilidad de larga duración. Dado que en la soldadura por
ultrasonido las superficies de contacto entre el cuerpo del
recipiente y la tapa del recipiente solamente reciben un
calentamiento local por fricción, el resto del recipiente se
mantiene bastante frío, de manera que el cebador, el propelente o
el gas a presión no se calientan durante la soldadura por
ultrasonido o lo hacen en pequeña medida. Sorprendentemente se ha
comprobado que durante la soldadura por ultrasonido el
calentamiento no se propaga hasta las paredes interiores que están
en contacto con el propelente. La previsión de una membrana de
reventamiento en el cuerpo del recipiente y/o en la tapa del
recipiente simplifica la fabricación del dispositivo pirotécnico,
ya que no es necesario unir de manera estanca a los gases ninguna
membrana de reventamiento independiente con el cuerpo del
recipiente o con la tapa del recipiente. Mediante la entalladora se
logra una rotura controlada de la membrana de reventamiento al
alcanzarse una presión interior predeterminada.
Según un segundo aspecto, el objetivo de la
invención se resuelve también mediante un dispositivo pirotécnico
de la clase descrita inicialmente que presente las propiedades
características de la reivindicación 2.
El escalonamiento de la membrana de reventamiento
se puede efectuar por ejemplo mediante embutición combinada con
estirado. También existe la posibilidad de fabricar toda la tapa
del recipiente o el cuerpo del recipiente con la membrana de
reventamiento por un procedimiento extrusión inversa en frío o de
embutición profunda. Mediante el escalonamiento de la membrana de
reventamiento se obtiene un endurecimiento en frío por deformación
de la zona escalonada, de tal manera que la membrana de
reventamiento se rompe de forma controlada o queda punzonada debido
a la presión interior, en lugar de deformarse parcialmente y
reventar de forma incontrolada, tal como sucede con un material
blando.
En un perfeccionamiento de la invención está
previsto que el cuerpo del recipiente y/o la tapa del recipiente
estén fabricados en un metal no férreo o una aleación de metal no
férreo. El empleo de metal no férreo o de una aleación de metal no
férreo ofrece buenas condiciones para la soldadura por ultrasonido
entre el cuerpo del recipiente y la tapa del recipiente. Por
ejemplo, cabe la posibilidad de emplear Cu 99,5, una aleación de
bronce o una aleación de latón. Resulta ventajoso emplear para la
tapa del recipiente un material blando y para el cuerpo del
recipiente un material más duro. El empleo de un material más duro
para el cuerpo del recipiente favorece la rotura controlada de una
membrana de reventamiento que esté prevista en las paredes de
éste.
De forma ventajosa también se puede fabricar el
cuerpo del recipiente y/o la tapa del recipiente en aluminio o en
una aleación de aluminio. En este caso, el cuerpo del recipiente y
la tapa del recipiente se fabrican preferentemente en Al
99,5-99,75 o en una aleación de aluminio, como por
ejemplo, AlMgSi 0,5.
Como otra medida de perfeccionamiento, el cuerpo
del recipiente presenta una pared periférica sobre cuya superficie
frontal va colocada la tapa del recipiente. Esta configuración del
cuerpo del recipiente da lugar a una disposición ventajosa para la
soldadura por ultrasonido. Dado que se desea una presión
superficial elevada durante el proceso de soldadura se mantiene la
superficie de contacto entre el cuerpo del recipiente y la tapa del
recipiente lo más estrecha posible, por ejemplo, < 1 mm.
Es conveniente que la superficie frontal de la
pared periférica esté achaflanada hacia la boca del recipiente y
que la tapa del recipiente asiente sobre la superficie frontal y
sobre el chaflán. De esta manera, la tapa del recipiente queda
centrada simplemente al colocarla sobre el cuerpo del recipiente, ya
que la tapa del recipiente entonces asienta sobre la cara frontal y
el chaflán. La soldadura se realiza entonces en la zona de la
superficie frontal y en la zona del chaflán o solo en una de las
dos zonas. Con esta configuración del recipiente y de la tapa del
recipiente se puede evitar el pandeo de la pared periférica al
aplicar desde arriba la presión de soldadura, en particular en el
caso de recipientes de pared delgada, al apoyar lateralmente la
pared periférica.
También es ventajoso que el cuerpo del recipiente
presente una pestaña periférica sobre la cual se coloca la tapa del
recipiente. De esta manera se crea una superficie de contacto
suficientemente estable para la soldadura por ultrasonido, incluso
en el caso de recipientes de pared muy delgada. Una pestaña
periférica se puede además apoyar bien, de manera que se puede
generar de forma sencilla la presión superficial deseada durante el
proceso de soldadura.
Otras características y ventajas de la invención
se deducen de la siguiente descripción y del dibujo, al que se hace
referencia. Las figuras muestran:
Figura 1, una vista en sección del recipiente de
una primera forma de realización de un dispositivo pirotécnico
conforme a la invención,
Figura 2, una vista en sección del recipiente de
una segunda forma de realización,
Las figuras 3 a 6, vistas en sección de distintas
posibilidades de diseño de la zona de contacto entre la tapa del
recipiente y el cuerpo del recipiente,
Figura 7, una vista en sección de otra forma de
realización del dispositivo pirotécnico conforme a la
invención,
Figura 8, una vista en sección lateral a lo largo
de la línea VIII-VIII de la figura 7,
Figura 9, una vista en sección de otra forma de
realización del dispositivo pirotécnico conforme a la
invención,
Figura 10, una vista en sección lateral a lo
largo de la línea X-X de la figura 9,
Figura 11, una posibilidad de sellado de un paso
de cable, y
Figura 12, una vista en sección parcial de un
recipiente adecuado para montaje tubular.
En la figura 1 está representado un recipiente 10
con simetría de rotación de una fuente de gas a presión
pirotécnica. El recipiente 10 sirve para alojar una carga
propelente, pues se inflama por el hecho de que un cebador
convencional (no representado) dispuesto en el exterior del
recipiente 10, perfora quemando una pared del recipiente 10. El
recipiente 10 se compone de un cuerpo del recipiente 12 y de una
tapa del recipiente 14, que están ambos fabricados en aluminio y
que se tocan entre sí en unas superficies de contacto anulares 16 y
18, donde van soldadas por ultrasonido de modo estanco a los gases.
Un recipiente con simetría de rotación de este tipo se puede situar
por ejemplo en un tensor del cinturón de seguridad, delante de un
émbolo en un cilindro. Un cable que se utiliza para tensar el
cinturón pasa entonces a través del centro del recipiente de forma
toroidal 10. La tapa del recipiente 14 presenta en su borde
exterior una zona acodada mediante la cual asienta sobre la
superficie frontal de la pared periférica exterior 20 del cuerpo
del recipiente 12. El borde interior de la tapa del recipiente 14
descansa sobre un escalón 22 realizado en una pared periférica
interior 24 del cuerpo del recipiente 12.
De este modo, el cuerpo del recipiente 12 y la
tapa del recipiente 14 rodean un espacio interior anular que está
previsto para el alojamiento del propelente 26. Para soldar entre
si el cuerpo del recipiente 12 y la tapa del recipiente 14, después
de cargar el propelente, se soporta el cuerpo del recipiente 12 por
su cara inferior y se ejerce sobre la tapa del recipiente 14 una
presión dirigida hacia abajo, según la figura 1, en la zona de su
borde exterior e interior, de manera que sobre las superficies de
contacto periféricas 16 y 18 se ejerce una presión superficial
uniforme. Al mismo tiempo se excitan el cuerpo del recipiente 12 y
la tapa del recipiente 14, por lo menos en la zona de la superficie
de contacto 16 y 18, vibrándolas de tal manera que se muevan la una
respecto a la otra, en dirección horizontal según la figura 1. La
frecuencia de esta vibración está dentro de la gama de los
ultrasonidos y su amplitud es del orden de 30 \mum. Debido a la
presión superficial y al movimiento relativo en la zona de las
superficies de contacto 16, 18, se produce allí un calentamiento
tan intenso que se forma una unión soldada. El calentamiento se
limita esencialmente a la zona de las superficies de contacto 16 y
18, de manera que las zonas restantes del cuerpo del recipiente 12
y de la tapa del recipiente 14 se mantienen sensiblemente frías. En
cuanto a la estanqueidad a los gases, el cordón de soldadura
presenta esencialmente las mismas propiedades que el material base
del cuerpo del recipiente 12 y de la tapa del recipiente 14, de
manera que se obtienen unas propiedades excelentes sin tener que
tomar unas medidas de sellado adicionales.
La pared periférica 20 del cuerpo del recipiente
12 tiene un espesor de pared inferior al de las restantes paredes y
al de la tapa del recipiente 14, de manera que por una parte, la
pared periférica 20 se puede perforar rápidamente quemándose debido
a un cebador dispuesto en el exterior del recipiente y por otra
parte, se revienta primero la pared periférica 20 una vez que se
haya inflamado el propelente 26 en el interior del recipiente
10.
La figura 2 muestra la vista en sección de un
recipiente 30 según una segunda forma de realización de la
invención. Igual que en la forma de realización representada en la
figura 1, el cuerpo del recipiente 32 y una tapa de recipiente 34
determinan un espacio interior anular para alojamiento de
propelente. La tapa del recipiente 34 presenta una membrana de
reventamiento, que está escalonada respecto a la superficie de la
tapa del recipiente 34 y que va rodeada de una entalladora 38. El
espesor de pared de la tapa del recipiente 34 está muy reducido en
la zona de la membrana de reventamiento 36 de tal manera que una
vez inflamado el propelente en el recipiente 32 es la membrana de
reventamiento 36 la primera que rompe. Durante la fabricación de la
tapa del recipiente 34, por ejemplo, por el procedimiento de
extrusión en frío, se produce un endurecimiento en frío de la zona
de la membrana de reventamiento 36, que de esta manera rompe de
forma más controlada que un material más blando.
En la figura 3 está representada una vista en
sección de la zona del borde exterior de un recipiente 40, que
nuevamente está compuesto por el cuerpo de un recipiente 42 y la
tapa de un recipiente 44. El cuerpo del recipiente 42 presenta una
pestaña periférica 46, sobre la cual asienta la zona del borde de
la tapa del recipiente 44. Para soldar entre sí la pestaña 46 y la
zona del borde de la tapa 44, éstas se comprimen entre sí y se les
imparte una vibración horizontal relativa dentro de la gama de los
ultrasonidos, tal como se indica por medio de flechas en la figura
3. Una membrana de reventamiento 47 realizada en la pared
periférica del cuerpo del recipiente 42 es perforada cebándola por
un cebador convencional dispuesto en el exterior y una entalladora
periférica 48 en la tapa del recipiente 44 asegura la rotura
controlada del recipiente 40 después de inflamar el propelente en
el recipiente 40.
En el recipiente 50 representado en la figura 4
se ha previsto, para la unión por soldadura por ultrasonido entre
el cuerpo del recipiente 52 y la tapa del recipiente 54, la
superficie frontal de la pared periférica exterior 56 del cuerpo
del recipiente 52.
La figura 5 muestra otro recipiente 60 con el
cuerpo de un recipiente 62 y la tapa de un recipiente 64. La tapa
del recipiente 64 tiene un acodamiento en ángulo recto en la zona
de su borde exterior y de esta manera asienta con seguridad sobre
el cuerpo del recipiente 62.
En el recipiente 70 representado parcialmente en
la figura 6, el cuerpo de un recipiente presenta una pared
periférica exterior 72 sobre la cual asienta la tapa de un
recipiente 74. La superficie frontal 76 de la pared periférica 72
está achaflanada hacia la boca del recipiente, con lo cual se forma
el chaflán 78. La tapa del recipiente 74 está acodada de acuerdo
con el ángulo de inclinación del chaflán 78, de manera que asienta
no sólo sobre la superficie frontal 76 sino también contra el
chaflán 78. Se obtiene una soldadura uniforme por ultrasonido en la
zona de la superficie frontal 76 y del chaflán 78, ejerciendo
presión sobre el cuerpo del recipiente 72 y sobre la tapa del
recipiente 74, en la dirección de las flechas indicadas en la figura
6. De esta manera se puede evitar que se produzca únicamente una
soldadura local en los puntos de contacto, logrando en su lugar una
soldadura de gran superficie, estanca a los gases.
En las figuras 7 y 8 está representada otra forma
de realización de una fuente de gas a presión pirotécnica conforme
a la invención. El dispositivo pirotécnico de las figuras 7 y 8
está realizado como cebador 80 y está previsto para inflamar una
carga propelente convencional para un tensor de cinturón
convencional (no representado). El cebador 80 está dispuesto sobre
un generador de gas tubular 82, en cuyo interior se encuentra una
carga propelente (no representada) y está sujeto al generador de
gas 82 mediante un anillo de presión 84. El cebador 80 consta de un
recipiente, compuesto por un cuerpo de recipiente 86 y una tapa de
recipiente 88, fabricados ambos de aluminio como piezas de
embutición profunda o de extrusión inversa. En el interior del
recipiente está dispuesta una cápsula fulminante 90 con un hilo
incandescente 92, que une entre sí dos cables eléctricos 94. Los
cables eléctricos 94 están empotrados en un cuerpo de plástico 96,
que está deslizado en el interior del cuerpo del recipiente 86
junto con unos componentes ferromagnéticos 98. El cuerpo del
recipiente 86 presenta en la zona de la cápsula fulminante 90 una
prolongación 100 con una carga de refuerzo 102, que está colocada
en un orificio del generador de gas 82 y cuya delgada pared se
puede perforar durante la inflamación. El cuerpo del recipiente 86
y la tapa del recipiente 88 están unidos entre sí y sellados
mediante una unión de soldadura por ultrasonido.
Tal como está representado en las figuras 9 y 10,
el cebador también puede estar integrado dentro de un generador de
gas 110. El recipiente, compuesto por el cuerpo del recipiente 112
y la tapa del recipiente 114 no representa únicamente el cuerpo del
cebador sino también el cuerpo del generador de gas 110. En el
interior del recipiente y en la zona de la cápsula fulminante 116
está previsto un espacio para alojar una carga propelente 118. El
cuerpo del recipiente 112 presenta un espesor de pared mayor en la
zona que rodea la cápsula fulminante 116, es decir, en la cámara de
combustión. La tapa del recipiente 114 y el cuerpo del recipiente
112 están unidos entre sí por medio de una soldadura por
ultrasonido, mientras que las espigas de contacto 120, que
atraviesan la tapa del recipiente 114 y que prolongan los cables
122, están selladas de forma convencional, por ejemplo, mediante
masa sellante.
La figura 11 muestra otra posibilidad de sellado
entre los cables de acometida eléctricos y la tapa del recipiente.
El cuerpo del recipiente 130 y la tapa del recipiente 132 están
unidos entre sí mediante una soldadura por ultrasonido. En la tapa
del recipiente 132 está formado un casquillo tubular 134, que para
efectuar el sellado se comprime alrededor del recubrimiento 136 de
los cables eléctricos 138.
La figura 12 muestra parte de un recipiente 140,
que ha sido soldado por ultrasonido en la figura 12a en la zona de
su pestaña periférica. La pestaña periférica permite efectuar una
soldadura por ultrasonido sencilla y segura, pero resulta
problemática en el caso de montarse el recipiente en un tubo. Por
lo tanto, si el recipiente 40 se desea montar, por ejemplo, dentro
del tubo de un tensor de cinturón de seguridad, se dobla hacia
arriba la pestaña periférica, tal como está representado en la
figura 12b. El recipiente 140 se puede introducir ahora sin
problemas dentro de un tubo.
Claims (10)
1. Dispositivo pirotécnico para sistemas de
protección de ocupantes de vehículos, con un recipiente (10; 30;
40; 50; 60; 70) para un dispositivo de encendido, para un medio
propelente y/o gas a presión, comprendiendo el recipiente (10; 30;
40; 50; 60; 70), comprendiendo el recipiente (10; 30; 40; 50; 60;
70) un cuerpo de recipiente (12; 42; 52; 62; 86) y por lo menos una
tapa de recipiente (34; 44; 54), entre los cuales está prevista una
unión estanca a los gases soldada por ultrasonido y donde en el
cuerpo del recipiente (12; 42; 52; 62; 86) y/o en la tapa del
recipiente (34; 44; 54) está realizada una membrana de
reventamiento (36; 47; 56), caracterizado porque la zona de
la membrana de reventamiento (36) está rodeada de una entalladura
(38, 48).
2. Dispositivo pirotécnico para sistemas de
protección de ocupantes de vehículos, con un recipiente (10; 30;
40; 50; 60; 70) para un dispositivo de encendido, para un medio
propelente y/o gas a presión, comprendiendo el recipiente (10; 30;
40; 50; 60; 70), comprendiendo el recipiente (10; 30; 40; 50; 60;
70) un cuerpo de recipiente (12; 42; 52; 62; 86) y por lo menos una
tapa de recipiente (34; 44; 54), entre los cuales está prevista una
unión estanca a los gases soldada por ultrasonido y donde en el
cuerpo del recipiente (12; 42; 52; 62; 86) y/o en la tapa del
recipiente (34; 44; 54) está realizada una membrana de
reventamiento (36; 47; 56), caracterizado porque la zona de
la membrana de reventamiento (36) está escalonada respecto a la
superficie de la pared circundante del cuerpo del recipiente (12;
42; 52; 62; 86) o de la tapa del recipiente (34; 44; 54).
3. Dispositivo pirotécnico según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el cuerpo del
recipiente (12; 32; 42; 52; 62; 86) y/o la tapa del recipiente (14;
34; 44; 54; 64; 74; 88) están fabricados en metal no férreo o en
una aleación de metal no férreo.
4. Dispositivo pirotécnico según la
reivindicación 3, caracterizado porque el cuerpo del
recipiente y/o la tapa del recipiente están fabricados de cobre.
5. Dispositivo pirotécnico según la
reivindicación 3, caracterizado porque el cuerpo del
recipiente y/o la tapa del recipiente están fabricados de
bronce.
6. Dispositivo pirotécnico según la
reivindicación 3, caracterizado porque el cuerpo del
recipiente y/o la tapa del recipiente están fabricados de latón.
7. Dispositivo pirotécnico según las
reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque el cuerpo del
recipiente (12; 32; 42; 52; 62; 86) y/o la tapa del recipiente (14;
34; 44; 54; 64; 74; 88) están fabricados de aluminio o de una
aleación de aluminio.
8. Dispositivo pirotécnico según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el cuerpo
del recipiente (12; 32; 52; 62; 86) presenta una pared periférica
(20; 56; 72), sobre cuya superficie frontal (76) está colocada la
tapa del recipiente (14; 34; 54; 64; 74; 88).
9. Dispositivo pirotécnico según la
reivindicación 8, caracterizado porque la superficie frontal
(76) de la pared periférica (72) está achaflanada hacia la boca del
recipiente, y porque la tapa del recipiente (74) asienta sobre la
superficie frontal (76) y sobre el chaflán (78).
10. Dispositivo pirotécnico según una de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el cuerpo del
recipiente (42) presenta una pestaña periférica (46) sobre la cual
está colocada la tapa del recipiente (44).
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29709390U | 1997-05-28 | ||
| DE29709390U DE29709390U1 (de) | 1997-05-28 | 1997-05-28 | Zünder für einen pyrotechnischen Gasgenerator und Gasgenerator |
| DE29720819U DE29720819U1 (de) | 1997-05-28 | 1997-11-24 | Pyrotechnische Einrichtung für Fahrzeuginsassen-Schutzsysteme |
| DE29720819U | 1997-11-24 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2227743T3 true ES2227743T3 (es) | 2005-04-01 |
Family
ID=26060362
Family Applications (1)
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