ES2245426T3 - Generador de gas para airbag hinchable. - Google Patents
Generador de gas para airbag hinchable.Info
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Abstract
Generador de gas (10) su para empleo en un sistema de retención de ocupantes de vehículos, con una carcasa (12) de forma tubular, a base de un material resistente a la presión y un cordón de propelente (22) introducido en la carcasa (12), donde el cordón de propelente (22) está dotado de una funda (26), y entre la funda (26) y el cordón de propelente (22) están previstos uno o varios canales (28) que discurren en dirección axial, caracterizado porque el cordón de propelente (22) tiene una sección redonda y la funda (26) una sección poligonal.
Description
Generador de gas para airbag hinchable.
La invención se refiere a un generador de gas
para su empleo en un sistema de retención de ocupantes de ocupantes
de vehículos, con una carcasa de forma tubular a base de un
material resistente a la presión, y un cordón de propelente
introducido en la carcasa, donde el cordón de propelente está
dotado de una funda y entre la funda y el cordón de propelente
están previstos uno o varios canales que discurren en dirección
axial.
Un generador de gas tubular de esta clase ya se
conoce por la patente DE-A1 100 09 417. En el
generador de gas conocido, los canales que discurren axialmente
están formados por un bloque de propelente sólido de sección
transversal en forma de cruz con un orificio central, estando
rodeado el bloque de propelente de un tubo contráctil. El tubo
contráctil también puede estar dispuesto para el aislamiento sobre
la cara exterior de la carcasa de forma tubular.
La patente EP 0 995 645 A2 describe un generador
de gas de forma tubular en el que un cordón de propelente dotado de
unos salientes que discurren radialmente está introducido en una
carcasa de forma tubular de un material resistente a la presión,
quedando los salientes radiales adosados a la pared interior de la
carcasa. Debido a la geometría especial del cordón de propelente se
forman así entre los respectivos salientes radiales unos canales
que discurren en dirección axial para el paso de la onda de presión
generada por el encendedor. Para asegurar la combustión lo más
completa posible del propelente sólido, los orificios introducidos
en la carcasa están al menos parcialmente aislados.
En la patente DE-A1 39 32 576 se
describe un generador de gas para un generador de gas para expulsar
munición o para llenar airbags, que lleva un propelente sólido de
combustión lenta en forma de tubo o cordón, y un recubrimiento de
explosivo adosado sobre una cara longitudinal del propelente
sólido. El propelente sólido puede presentar una forma cilíndrica
hueca, de manera que en el interior del cordón de propelente se
forma un canal que discurre axialmente. El revestimiento de
explosivo queda entonces también en el interior de este canal. Como
alternativa, está previsto dotar el propelente sólido de una funda.
En este caso, la sección transversal del propelente sólido tiene
forma de estrella.
Los generadores de gas tubulares previstos para
uso en sistemas de retención de ocupantes de vehículos han de
presentar unos tiempos de reacción del orden de pocos milisegundos.
Para ello tiene que estar garantizada la combustión íntegra del
propelente en un tiempo brevísimo. Por lo tanto es preciso
asegurarse de que el propelente se inflama lo más simultáneamente
posible en toda la longitud del generador de gas. La inflamación se
efectúa generalmente por medio de una onda de gas a presión
provocada por un elemento fulminante, y que se propaga por el
generador de gas tubular a lo largo de los canales que discurren en
dirección axial. Para compensar las pérdidas de energía de la onda
de presión y para asegurar una inflamación uniforme, el propelente
generalmente está dotado de un revestimiento de material explosivo
que es activado por la onda de presión.
Debido a este mecanismo de encendido especial en
un generador de gas tubular, es decir, en un generador de gas que
tenga una relación entre longitud y diámetro superior a 10,
preferentemente superior a 50, están formados unos canales que
generalmente discurren en dirección axial. Para formar estos
canales hasta ahora era necesario recurrir a unas geometrías
complicadas del propelente. Comoquiera que es necesario asegurar la
estabilidad de la geometría del propelente a lo largo de toda la
vida útil del vehículo, no se puede recurrir a propelentes
pirotécnicos cualesquiera. Así, por ejemplo, en la
EP-A2 995 645 se considera conveniente el empleo de
un propelente pirotécnico reforzado con fibra. La forma de
realización descrita en la patente DE-39 32 576 A1
de un cordón de propelente de forma cilíndrica hueca, con
revestimiento interior de material explosivo, resulta muy difícil
de realizar técnicamente, y da lugar a unas características de
combustión insuficientes.
En cambio la invención crea un generador de gas
tubular con una estructura sencilla y de fabricación económica,
para cuya fabricación se puede recurrir a técnicas conocidas. De
acuerdo con la invención, se facilita para ello un generador de gas
para su empleo en un sistema de retención de ocupantes de
vehículos, con una carcasa de forma tubular de un material
resistente a la presión y un cordón de propelente introducido en la
carcasa, estando dotado el cordón de propelente de una funda y
estando previstos entre la funda y el cordón de propelente uno o
varios canales que discurren en dirección axial, y que está
caracterizado porque el cordón de propelente presenta una sección
esencialmente circular, es decir redonda, y la funda una sección
poligonal.
Para los fines de la invención deben entenderse
como cordones de propelente, de sección esencialmente circular o
redonda, también aquellos cordones de propelente cilíndricos que
como variante de la forma circular tengan forma ovalada o aplastada
en su cara longitudinal.
La utilización de un cordón de propelente
esencialmente circular permite recurrir a procedimientos conocidos
de extrusión, tal como por ejemplo los usuales en la fabricación de
pólvoras de un solo agujero o multiagujero. De esta manera se pueden
emplear también todos los propelentes extruibles. En cambio, la
fabricación de fundas de forma estable de sección poligonal más
compleja puede efectuarse sin gran complejidad técnica, por ejemplo
mediante la extrusión de materiales adecuados. Encajando un cordón
de propelente de forma esencialmente cilíndrica circular dentro de
una funda poligonal, preferentemente triangular o cuadrada, queda
garantizada al mismo tiempo la formación de los canales que
discurren axialmente para transmitir la onda de gas a presión
generada por el encendedor.
Por otra parte y gracias a la estabilidad de
forma del cordón de propelente y de la funda se reduce notablemente
el peligro de rotura del cordón, por lo tanto el riesgo de que
falle el mecanismo de encendido.
Para aumentar la resistencia a la compresión, la
carcasa de forma tubular puede tener una estructura a base de
varias capas. La carcasa presenta preferentemente una capa interior
y una capa exterior de plástico así como una capa intermedia de
aluminio, unida a la capa interior y a la capa exterior por medio
de unas capas intermedias que faciliten la adherencia. Una
estructura estratificada de esta clase asegura especial resistencia
a la compresión, conservando al mismo tiempo la flexibilidad. Otra
posibilidad consiste en el empleo de una carcasa de doble capa, con
una capa exterior de plástico y una capa interior de aluminio. En
este caso, la capa de aluminio puede estar realizada como lámina
metálica delgada con un espesor de capa inferior a 0,1 mm,
preferentemente entre 0,08 y 0,1 mm, asumiendo la función de un
aislamiento. La lámina de aluminio cierra entonces también los
orificios realizados en la carcasa.
La carcasa de capas múltiples puede fabricarse
mediante coextrusión de los materiales citados. La relación entre
la longitud y el diámetro de la carcasa es por lo menos de 10,
preferentemente por lo menos de 50 y muy preferentemente por lo
menos de 100.
El cordón de propelente tiene preferentemente una
sección transversal cilíndrica circular, es decir que el cordón
está realizado como cilindro hueco. La fabricación de esta clase de
propelentes cilíndricos huecos por extrusión ya es conocida y puede
efectuarse sin dificultades técnicas. Para la fabricación del cordón
de propelente se puede recurrir a propelentes pirotécnicos sólidos
conocidos, como los que se describen por ejemplo en la patente
EP-A2 995 645. También es posible emplear los
propelentes compuestos conocidos por la patente
DE-A1 44 46 976, con un aglutinante termoplástico,
eventualmente un plastificante y un oxidante. El empleo de estos
propelentes compuestos resulta ventajoso gracias a su superior
elasticidad. Para los fines de la invención, el cordón de
propelente puede estar además subdividido en segmentos, que pueden
tener preferentemente una longitud de unos 3 a 10 cm.
El cordón de propelente puede estar provisto de
un revestimiento de una mezcla de inflamación, por lo menos en una
de sus superficies que sea contigua a los canales que discurren
axialmente entre la funda y el cordón de propelente. Como mezcla de
encendido puede emplearse, por ejemplo, una mezcla aluminizada de
boro y nitrato potásico. La mezcla de encendido se activa por la
onda de gas a presión generada por el fulminante, y asegura la
inflamación completa del cordón de propelente en toda la longitud
del generador de gas tubular. Sin embargo, de preferencia se podrá
activar suficientemente el propio propelente por la onda de
presión.
La funda que rodea al cordón de propelente tiene
por lo menos una capa de un material extruible. Este material se
puede elegir por ejemplo entre latón, aluminio, plástico o papel.
La funda tiene estabilidad de forma en condiciones ambientales. Sin
embargo, por el efecto de la presión se puede dilatar, adosándose a
los orificios realizados en la carcasa del generador de gas
tubular. Esto da lugar a que en el caso de activarse el generador de
gas, se produzca primeramente un incremento de presión en el
interior de la carcasa y con ello una combustión más rápida e
íntegra del propelente. Al rebasar una presión interior
predeterminada, la funda se rasga por los orificios, y los gases
liberados por el propelente pueden escapar del generador de gas
tubular y activar el sistema de retención para ocupantes de
vehículos, por ejemplo un airbag inflable o una retención para las
rodillas.
La sección transversal de la funda es
preferentemente un polígono regular, más preferentemente triangular
o rectangular, de manera que el cordón de propelente de forma
esencialmente circular se pueda introducir fácilmente dentro de la
funda, formando unas superficies de contacto lo más pequeñas
posibles y unos canales de gas lo más grandes posibles. La funda
puede estar dotada además de un revestimiento estanco a la humedad
para proteger al propelente de las influencias del medio ambiente y
garantizar la seguridad de funcionamiento a lo largo de toda la
vida útil del automóvil.
En general resulta ventajoso que el diámetro del
cordón de propelente de forma esencialmente circular se corresponda
aproximadamente con el diámetro interior mínimo de la funda. De
esta manera el cordón de propelente se puede apoyar en las
superficies interiores de la funda, formando pequeñas superficies de
contacto. De esta manera se evita que aparezcan ruidos y se
incrementa la estabilidad de forma del cordón de propelente. Del
mismo modo, el diámetro mayor de la funda se corresponde
aproximadamente con el diámetro interior mínimo de la carcasa de
forma tubular, que en este caso también debería presentar una
sección aproximadamente circular. De este modo, la funda se puede
fijar con seguridad en la carcasa sin limitar la flexibilidad del
generador de gas tubular.
Con la invención se facilita por lo tanto un
generador de gas tubular de estructura sencilla, para cuya
fabricación se puede recurrir a medios técnicos conocidos y que por
lo tanto se puede producir de forma económica.
Otras características y ventajas de la invención
se deducen de la siguiente descripción de una forma de realización
preferida así como del dibujo. Las figuras muestran:
- Figura 1 una sección transversal a través del
generador de gas tubular conforme a la invención.
En la forma de realización preferida representada
en la Figura 1, el generador de gas tubular 10 consta de una
carcasa 12 de forma tubular, de un material resistente a la
presión, que en este caso está compuesto por tres capas. La capa
exterior 14 y la capa interior 18 están formadas por un plástico
extruible. La capa intermedia 16, unida con la capa exterior 14 y
la capa interior 18, es preferentemente de aluminio. La carcasa 12
está fabricada por coextrusión de las capas 14, 16 y 18, donde para
unir mejor las capas se puede utilizar un agente adherente.
En la carcasa 12 hay unos orificios 20 para la
salida del gas. Estos orificios pueden estar dotados por su cara
interior de un aislamiento o membrana (que aquí no está
representado). En uno de los extremos frontales de la carcasa 12
está situado un elemento fulminante convencional (que aquí no está
representado).
Dentro de la carcasa 12 está introducido un
cordón de propelente cilíndrico 22. En la forma de realización aquí
representada, el cordón de propelente tiene una sección transversal
en forma de corona circular, es decir que el cordón presenta un
orificio central 24.
El cordón 22 cilíndrico circular, o más
exactamente cilíndrico circular hueco, está rodeado de una funda
26, que aquí es cuadrada. La funda puede fabricarse por ejemplo por
extrusión de latón, aluminio, plástico o también de papel.
Alternativamente a la forma de realización que está aquí
representada, la funda puede presentar también una sección
triangular o poligonal, muy especialmente en forma de un polígono
regular. Debido a las diferentes áreas de sección, en las esquinas
del polígono, en la forma de realización aquí representada están
configurados, en las esquinas de la funda de sección cuadrada, unos
canales 28 que discurren en dirección axial entre la funda y el
cordón de propelente. Estos canales 28 sirven para la propagación
de una onda de gas a presión generada por un elemento fulminante
(que aquí no está representado) en el caso de que se active el
generador de gas.
Las esquinas de la funda 26 se apoyan además
contra la cara interior de la carcasa 12, de manera que la funda y
el cordón de propelente quedan fijados de forma segura dentro de la
carcasa 12.
En el caso de que la funda esté formada por un
material plástico con acritud o de papel, puede ir revestida por su
cara exterior con una capa 30 que forme barrera contra la humedad.
De este modo se mantiene la funcionalidad del propelente a lo largo
de toda la vida útil del automóvil.
Mediante el empleo de una sección que tiene
esencialmente forma de corona circular, para el cordón de
propelente y de una sección en forma de un polígono regular para la
funda, donde el diámetro del cordón de propelente se corresponde
esencialmente con el diámetro interior menor del polígono regular,
se obtienen unas superficies de contacto sumamente pequeñas entre
la funda y el cordón de propelente, de manera que el cordón se
puede introducir en la funda de manera sencilla y sin peligro de
rotura. De este modo el cordón queda fijado con seguridad en la
funda. Con ello se evita también que se produzcan ruidos de
traqueteo. Por otra parte, en este caso el cordón de propelente
puede estar compuesto también de unos segmentos que tengan
aproximadamente de 3 a 10 cm de longitud.
Las áreas de sección de la funda y del cordón de
propelente están acordados entre sí de tal manera que los canales
que se forman en las esquinas del polígono tengan un volumen
suficientemente grande para la propagación de la onda de gas a
presión. En las superficies contiguas a los canales 28, el cordón
de propelente puede estar recubierto adicionalmente de una mezcla
inflamatoria para compensar las pérdidas de energía que se producen
durante la propagación de la onda de gas a presión.
En cuanto un sensor dispuesto en el vehículo
comprueba que se ha producido una colisión del vehículo, se activa
por medio de una señal eléctrica el fulminante dispuesto en una
cara extrema del generador de gas 10. Este elemento fulminante
genera una onda de gas a presión que inflama el cordón de
propelente 22 en toda su superficie, en el breve tiempo de
milisegundos que se precisan. La presión que se forma al inflamar el
cordón de propelente da lugar a que se rasgue la funda o bien llega
a deformar la funda 26 de tal manera que la funda quede adosada a
la cara interior de la carcasa 12 y que al seguir aumentando la
presión, la rasgue en la zona de los orificios 20. De este modo se
establece un equilibrio de presiones entre el caudal de gas
generado por la combustión del cordón de propelente 22 y la masa de
gas que escapa a través de los orificios 20. Los gases que escapan
activan entonces en el breve tiempo de reacción necesario de pocos
milisegundos un dispositivo de seguridad, por ejemplo un airbag
inflable, un protector contra fragmentos o una retención para las
rodillas.
Claims (14)
1. Generador de gas (10) su para empleo en un
sistema de retención de ocupantes de vehículos, con una carcasa
(12) de forma tubular, a base de un material resistente a la
presión y un cordón de propelente (22) introducido en la carcasa
(12), donde el cordón de propelente (22) está dotado de una funda
(26), y entre la funda (26) y el cordón de propelente (22) están
previstos uno o varios canales (28) que discurren en dirección
axial, caracterizado porque el cordón de propelente (22)
tiene una sección redonda y la funda (26) una sección
poligonal.
2. Generador de gas (10) según la reivindicación
1, caracterizado porque la carcasa tubular (12) está
compuesta de varias capas.
3. Generador de gas (10) según la reivindicación
1, caracterizado porque la carcasa (12) presenta una capa
interior (18) así como una capa exterior (14) de plástico, así como
una capa intermedia (16) de aluminio, unida a la capa interior y a
la capa exterior.
4. Generador de gas (10) según la reivindicación
1, caracterizado porque la carcasa presenta una capa
exterior de plástico y una capa interior de aluminio.
5. Generador de gas (10) según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el cordón
de propelente (22) tiene una sección en forma de corona
circular.
6. Generador de gas (10) según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el cordón
de propelente (22) está provisto, por lo menos sobre una de sus
superficies, de un revestimiento de una mezcla inflamatoria.
7. Generador de gas (10) según la reivindicación
6, caracterizado porque la mezcla inflamatoria es una mezcla
aluminizada de boro y nitrato potásico.
8. Generador de gas (10) según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la funda
(26) presenta por lo menos una capa de un material extruible.
9. Generador de gas (10) según la reivindicación
8, caracterizado porque el material extruible se elige de
entre latón, aluminio, plástico o papel.
10. Generador de gas (10) según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la carcasa
(12) está dotada de orificios (20), y la funda (26) se puede
dilatar por el efecto de la presión, quedando adosada a los
orificios (20) de la carcasa (12).
11. Generador de gas (10) según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la sección
de la funda (26) es triangular o cuadrada.
12. Generador de gas (10) según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la funda
está dotada de un revestimiento (30) estanco a la humedad.
13. Generador de gas (10) según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el
diámetro del cordón de propelente (22) se corresponde
aproximadamente con el diámetro interior menor de la funda (26).
14. Generador de gas (10) según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el
diámetro mayor de la funda (26) se corresponde aproximadamente con
el diámetro interior menor de la carcasa de forma tubular (12).
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