ES2228328T3 - Dispositivo de proteccion de airbag para ocupantes de vehiculos. - Google Patents
Dispositivo de proteccion de airbag para ocupantes de vehiculos.Info
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Abstract
Dispositivo para el inflado rápido de un airbag plegado (3) para un dispositivo de protección contra colisiones para ocupantes de automóviles, con una carcasa (10) para el alojamiento de un propelente pirotécnico (7'') y un dispositivo de encendido, estando dotada la carcasa (1) de un paso para la salida de los gases de inflado del airbag (3), el cual está cerrado por una membrana de reventamiento (5) de resistencia definida o por un elemento de ajuste, y cuya sección se puede dejar total o parcialmente libre después de activar el dispositivo, caracterizado porque delante de la membrana de reventamiento (5) o del elemento de ajuste, y en el sentido de escape, está antepuesto un dispositivo de cierre que al inflar el airbag (3) se cierra por la presión de los gases de inflado pirotécnicos venciendo una fuerza de retroceso, y que una vez terminado el proceso de inflado se abre automáticamente.
Description
Dispositivo de protección de airbag para
ocupantes de vehículos.
La invención se refiere a un dispositivo para el
inflado rápido de un airbag plegado, para un dispositivo de
protección contra impactos de ocupantes en automóviles, conforme al
preámbulo de la reivindicación 1.
Con la denominación de "airbag" se conocen
los sistemas de protección que se están instalando actualmente ya
de serie en los automóviles modernos. Los usuales y más extendidos
son los módulos de airbag alojados en el volante de dirección de un
automóvil, que en caso de un accidente son activados por un
transductor de medida de la aceleración, inflándose el airbag
plegado de forma explosiva, formando entre el conductor y el volante
de dirección un cojín que evita lesiones, o al menos las reduce.
También para el acompañante se han previsto ya de serie los
correspondientes módulos de airbag. Como equipamiento adicional o
también de serie se ofrecen otros módulos de airbag adaptados a
determinadas situaciones de accidente, por ejemplo a una colisión
lateral.
En todos los módulos de airbag, éste solamente
puede ejercer un efecto de protección óptimo si se infla a plenitud
y a tiempo. A tiempo significa en los airbags frontales, por
ejemplo, en un plazo de 20 a 40 milisegundos. Para conseguir esto se
suelen emplear generalmente propelentes pirotécnicos que pueden
facilitar de forma explosiva todo el volumen de gas necesario como
producto de transformaciones químicas.
Dado que un airbag inflado a plenitud actuaría
como un elemento deformable elásticamente, que haría rebotar al
ocupante que se sumerge en él, es necesario que en todos los
sistemas de airbag se procure que los gases de inflado también
puedan volver a salir del airbag, porque solamente así se puede
conseguir un comportamiento de impacto esencialmente plástico con
una degradación óptima de la energía cinética al sumergirse dentro
un ocupante del vehículo. Para esto, o bien el material de la
envolvente del airbag está diseñado de una manera definida
permeable a los gases o, en el caso de una envolvente de airbag
esencialmente impermeable a los gases, se han previsto orificios de
escape independientes. En ambos casos no se puede evitar que
durante el llenado del airbag una parte más o menos grande de los
gases de inflado se escape y no se pueda conseguir el llenado
máximo posible con un determinado propelente. Si de todos modos se
desea conseguir un determinado grado de llenado hay que emplear
mayor cantidad de propelente para poder compensar la cantidad de gas
de inflado que escapa hasta que se sumerge el ocupante y que debe
considerarse como pérdida.
Un dispositivo de la clase citada inicialmente se
conoce por la patente US 4.964.652. Una membrana que se rasga al
alcanzar un determinado valor límite deja libre un canal de escape
que pone en comunicación el airbag con el entorno.
Las patentes DE 20 56 101 A y
GB-A-2 306 409 muestran también
dispositivos de esta especie, en los que está prevista una válvula
en el canal de escape.
El objetivo de la invención es el de mejorar un
dispositivo de los descritos inicialmente, de tal manera que con la
cantidad mínima posible de propelente y evitando pérdidas de gas de
inflado e introduciendo los gases de inflado de forma eficaz se
pueda disponer a tiempo de un airbag inflado a plenitud.
Este objetivo se resuelve de acuerdo con la
invención mediante un dispositivo con las características de la
reivindicación 1.
Con el paso en la carcasa para alojamiento del
propelente pirotécnico, primeramente cerrado y después total o
parcialmente abierto, se tiene la posibilidad de coordinar en
tiempo el comienzo de la salida de los gases de inflado del airbag
con la inmersión del ocupante en el airbag. En combinación con una
envolvente de airbag impermeable a los gases se puede evitar de esta
manera el escape prematuro de gas, de manera que no se producen
pérdidas de gas y no se necesita ningún exceso de propelente.
De acuerdo con un primer aspecto de la invención
está previsto que el paso esté cerrado mediante una membrana de
reventamiento de resistencia definida. De esta manera se puede
conseguir de manera sencilla la coordinación en el tiempo que se
desea entre el comienzo de la salida del gas y la inmersión del
ocupante, ajustando la resistencia de la membrana de reventamiento
al súbito aumento de presión en el airbag que se produce durante la
inmersión. La salida es activada por lo tanto directamente por la
inmersión. Entre el momento en que se alcanza el máximo llenado del
airbag y la inmersión del ocupante, el airbag inflado a plenitud se
mantiene en cierto modo "en espera", y el escape de los gases
de inflado para conseguir un comportamiento plástico del impacto o
golpe solamente comienza cuando se necesite la elasticidad del
airbag.
De acuerdo con un segundo aspecto de la invención
está previsto que el paso esté cerrado por un elemento de ajuste,
donde después de activarse el dispositivo se puede abrir total o
parcialmente el paso por medio del elemento de ajuste, en función
de por lo menos una magnitud de medida. Esta versión algo más
compleja no solamente permite coordinar en el tiempo el comienzo
del escape del gas y el proceso de inmersión sino también la
determinación de la sección de escape, y con ello la posibilidad de
influir en el comportamiento de absorción de energía del airbag en
función de por lo menos una magnitud de medida. Ésta puede ser, por
ejemplo, el peso corporal del ocupante en cuestión, que se puede
determinar fácilmente mediante un transductor de medida adecuado
situado en el asiento del vehículo y que se puede retransmitir al
sistema electrónico de mando para el airbag. Obviamente una persona
pesada necesita un airbag más duro que una persona ligera ya que al
sumergirse en él es preciso absorber una energía cinética superior.
La dureza del airbag está determinada en primer lugar por el caudal
de escape del gas. Con un caudal de escape del gas pequeño se puede
conseguir un airbag duro, tal como se necesita para dar protección
óptima a una persona pesada. A la inversa, se puede realizar un
airbag blando, con un caudal de escape del gas elevado, que le
ofrece entonces a una persona ligera una protección óptima en caso
de accidente.
Naturalmente se pueden tener en cuenta también
otros valores de medida para establecer las dimensiones de la
sección de escape, tales como por ejemplo la magnitud y el sentido
de la deceleración del vehículo debida al accidente.
Otras realizaciones ventajosas de la idea de la
invención se describen en las sub-reivindicaciones
3 a 17. Pueden deducirse otros detalles de la siguiente descripción
de formas de realización objeto de la invención y a título de
ejemplo, en las que se pueden prever determinadas características en
las formas de realización objeto de la invención. La descripción
hace referencia a los dibujos adjuntos. Las figuras muestran:
Figura 1 una primera forma de realización a
título de ejemplo de un dispositivo para inflar un airbag, vista en
sección;
Figura 2 una vista de la cara inferior de la
forma de realización según la figura 1;
Figura 3 una forma de realización a título de
ejemplo con disco de reventamiento;
Figura 4 una forma de realización a título de
ejemplo con dos cámaras de combustión;
Figura 5 una forma de realización a título de
ejemplo con difusor,
Figura 6 un dispositivo conforme a la
invención;
Figura 7 otro dispositivo conforme a la
invención,
Figura 8 una forma de realización según la figura
3, pero con los orificios de escape del gas dirigidos hacia el
exterior.
En los ejemplos de formas de realización del
dispositivo según la figura 1 la carcasa 1, para el alojamiento de
un propelente pirotécnico designado por 7' y un dispositivo de
encendido 10, está dotada de un espacio anular de forma cilíndrico
circular 7 que en la zona del fondo 8 presenta un orificio para el
alojamiento de un dispositivo de encendido 10, y que está cerrado
por una tapa 9. La carcasa 1 lleva por el exterior una brida de
montaje periférica 13, a la cual va fijado un airbag 3, que sólo
está representado esquemáticamente. En la práctica, el recinto
anular 7 está cargado con un propelente pirotécnico (no
representado), que se puede inflamar según necesidad mediante el
dispositivo de encendido, y que suministra los productos de
combustión gaseosos que se necesitan para inflar el airbag 3. Estos
productos pueden pasar a través de los orificios de salida del gas
11 al canal de salida 2 y de allí al airbag 3. En el ejemplo de
realización representado, los orificios de salida del gas 11 están
cubiertos por unos dispositivos de retención 12 a modo de tamiz
dispuestos delante, que evitan que puedan pasar partículas sólidas a
través de los orificios de salida del gas 11 al airbag 3. Además de
este modo se le puede quitar al airbag parte del calor, con el fin
de que el material del airbag quede expuesto a una menor
solicitación térmica. Al inflar el airbag 3, el canal de salida 2
está primeramente cerrado, por su extremo alejado del airbag,
mediante un elemento de ajuste compuesto por una corredera 4 y un
accionamiento de ajuste, que asienta sobre una prolongación 14 de
la carcasa 1 que sobresale hacia abajo más allá de la zona del
fondo 8. Para ajustar la corredera 4 y obtener una posición de
apertura definida se ha previsto un accionamiento de ajuste
pirotécnico 15, que se puede activar teniendo en cuenta unos valores
de medida específicos de los ocupantes, del vehículo o del
accidente, determinados por medio de sensores S, de manera que la
sección de flujo del canal de salida 2 se puede ajustar según la
necesidad. El canal de salida 2 forma un paso para el gas que
escapa del airbag.
La figura 2 muestra una vista por debajo de la
forma de realización a título de ejemplo según la figura 1, en una
representación algo ampliada y sin airbag. Se observa la zona del
fondo 8 de la carcasa 1 así como la pestaña de montaje 13 que lo
rodea por el exterior. El canal de salida 2 termina en la
prolongación 14 que sobresale hacia abajo y se puede abrir total o
parcialmente por la corredera 4. Para ajustar la corredera 4 está
previsto un accionamiento de ajuste pirotécnico 15. Tal como se
puede ver en la figura 6, para ajustar la corredera 4 también se
puede emplear un accionamiento con motor eléctrico 15a.
En la forma de realización a título de ejemplo
según la figura 3, el canal de salida 2 está cerrado por una
membrana de reventamiento 5, que se rasga al activarse el
dispositivo. La resistencia de esta membrana de reventamiento 5
está diseñada de tal manera que se rasgue al alcanzarse una presión
predeterminada en el airbag 3, dejando así libre el canal de flujo
2. Por lo demás, la forma de realización de la figura 3 se
corresponde con la de la figura 1, por lo que sobran las demás
cifras de referencia y explicaciones.
La forma de realización a título de ejemplo según
la figura 1 se distingue de la representada según la figura 1 por
el hecho de que el espacio anular 7 está subdividido en dos cámaras
de combustión 7a, 7b, con sus correspondientes dispositivos de
encendido 10a, 10b y los orificios de salida del gas 11a, 11b. Esta
forma de realización puede estar equipada tanto con una corredera 4
como con una membrana de reventamiento 5.
La forma de realización a título de ejemplo según
la figura 5 se distingue de la representada según la figura 1 por
el hecho de que el canal de salida 2 está equipado con un difusor
por su extremo próximo al airbag. Esta clase de difusores son
conocidos y sirven para el reenvío y distribución del flujo de gas
que sale con el fin de evitar la incidencia directa del flujo de gas
sobre el material del airbag, y poder influir en el proceso de
despliegue del airbag. También esta forma de realización puede
estar equipada con una corredera 4 o con una membrana de
reventamiento 5.
En las formas de realización a título de ejemplo
con corredera 4 y accionamiento de ajuste pirotécnico o por motor
eléctrico 15, 15a (figura 6) o con membrana de reventamiento 5
(figura 7) se han dispuesto en el canal de salida 2 unas clapetas
16a, 16b. Estas clapetas actúan como dispositivo de cierre a modo de
una válvula de retroceso y al inflamarse el propelente pirotécnico
son abatidas elásticamente 90º por los gases que escapan, con lo
cual cierran esencialmente el canal de salida 2 mientras continúen
saliendo productos de combustión gaseosos a través de los orificios
de salida del gas 11. Una vez finalizada la salida del gas las
clapetas vuelven a abatirse automáticamente a su posición de origen
dejando así nuevamente totalmente libre la sección de flujo del
canal de salida 2.
La figura 8 muestra una forma de realización a
título de ejemplo en la que los orificios de salida del gas 11 no
están orientados hacia el interior, hacia el canal de salida 2 sino
hacia el exterior, al espacio situado encima de la pestaña de
montaje 13. De este modo, las puntas de presión que se producen al
inflamar el propelente se pueden mantener alejadas de la membrana de
reventamiento 5, evitando que ésta sea destruida
prematuramente.
Claims (17)
1. Dispositivo para el inflado rápido de un
airbag plegado (3) para un dispositivo de protección contra
colisiones para ocupantes de automóviles, con una carcasa (10) para
el alojamiento de un propelente pirotécnico (7') y un dispositivo de
encendido, estando dotada la carcasa (1) de un paso para la salida
de los gases de inflado del airbag (3), el cual está cerrado por una
membrana de reventamiento (5) de resistencia definida o por un
elemento de ajuste, y cuya sección se puede dejar total o
parcialmente libre después de activar el dispositivo,
caracterizado porque delante de la membrana de reventamiento
(5) o del elemento de ajuste, y en el sentido de escape, está
antepuesto un dispositivo de cierre que al inflar el airbag (3) se
cierra por la presión de los gases de inflado pirotécnicos venciendo
una fuerza de retroceso, y que una vez terminado el proceso de
inflado se abre automáticamente.
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque el paso está cerrado por un elemento de
ajuste, que después de activarse el dispositivo abre total o
parcialmente el paso en función de por lo menos una magnitud de
medida.
3. Dispositivo según la reivindicación 2,
caracterizado porque como elemento de ajuste está prevista
una corredera (4) con accionamiento de ajuste.
4. Dispositivo según la reivindicación 3,
caracterizado por estar previsto un accionamiento de ajuste
por motor eléctrico.
5. Dispositivo según la reivindicación 3,
caracterizado por estar previsto un accionamiento de ajuste
(15) pirotécnico.
6. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 5, caracterizado porque el paso presenta una sección
rectangular y porque como dispositivo de cierre están previstas dos
clapetas (16a, 16b) con recuperación elástica, apoyadas de forma
basculante en el lado de la pared del paso.
7. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 6, caracterizado porque la carcasa (1) tiene forma anular
y porque como paso está previsto un canal de escape central (2).
8. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 7, caracterizado porque la carcasa (1) presenta una
pestaña (13) periférica exterior para la fijación del airbag
(3).
9. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 8, caracterizado porque la carcasa (1) define un espacio
anular cilíndrico (7) con una zona del fondo (8) y una zona de la
tapa (9).
10. Dispositivo según la reivindicación 9,
caracterizado porque el espacio anular cilíndrico (7)
presenta multitud de orificios de salida del gas (11).
11. Dispositivo según la reivindicación 10,
caracterizado porque los orificios de salida del gas (11)
desembocan en el extremo del canal de salida (2) próximo al airbag
(3).
12. Dispositivo según la reivindicación 8 y 10,
caracterizado porque los orificios de salida del gas (11)
están dispuestos en la pared exterior del espacio anular cilíndrico
(7), por encima de la pestaña periférica exterior (13).
13. Dispositivo según la reivindicación 11 ó 12,
caracterizado porque los orificios de salida del gas (11)
están realizados con un trazado oblicuo hacia arriba en dirección
hacia el airbag (3), y porque llevan delante un dispositivo de
retención (12) a modo de tamiz.
14. Dispositivo según una de las reivindicaciones
9 a 13, caracterizado porque en la zona del fondo (8) está
previsto por lo menos un orificio para el alojamiento de un
dispositivo de encendido (10).
15. Dispositivo según una de las reivindicaciones
9 a 14, caracterizado porque el canal de salida (2) forma en
su extremo alejado del airbag (3) una prolongación (14) que
sobresale de la zona del fondo (8) de la carcasa (1).
16. Dispositivo según una de las reivindicaciones
9 a 15, caracterizado porque el canal de salida (2) está
equipado con un difusor (6) en su extremo próximo al airbag (3).
17. Dispositivo según una de las reivindicaciones
9 a 16, caracterizado porque la carcasa (1) está subdividida
en dos o más cámaras de combustión (7a, 7b) con sus
correspondientes dispositivos de encendido (10a, 10b) y los
orificios de salida del gas (11a, 11b).
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