MX2011005326A - Accionador disparado de golpe para un dispositivo de seguridad incorporado en un vehiculo motor para proteger a un peaton en el caso de un impacto frontal. - Google Patents

Abstract

Un accionador disparado de golpe con un golpe de retorno protegido. De acuerdo con la invención, el accionador aloja un pistón (15), y un generador de gas (19) que incluye una carga pirotécnica de rápida combustión, y además aloja una carga pirotécnica (38) de la combustión que es más lenta que la combustión de dicho generador de gas (19).

Description

ACCIONADOR DISPARADO DE GOLPE PARA UN DISPOSITIVO DE SEGURIDAD INCORPORADO EN UN VEHÍCULO MOTOR PARA PROTEGER A UN PEATÓN EN EL CASO DE UN IMPACTO FRONTAL La invención se refiere a un accionador disparado de golpe que constituye el elemento motor de un sistema de seguridad adaptado a un vehículo motor y que sirve para desplazar rápidamente la capota del vehículo, en el caso de una colisión con un peatón.

Más particularmente, la invención se refiere a una mejora que permite que la varilla del accionador regrese de manera amortiguada y, en consecuencia, provoque que la capota lleve a cabo un movimiento inverso amortiguado después del impacto y, también en el caso de nulo impacto, permitir que la capota vuelva a colocarse en su posición inicial bajo el efecto de su propio peso o tras la aplicación de una fuerza moderada, una vez que ha transcurrido una cierta cantidad de tiempo después del di sparo .

La Patente FR 2,878,212 describe un sistema de seguridad para proteger a un peatón de ser golpeado por un vehículo motor. Ese sistema comprende un mecanismo que permite que la capota del vehículo motor se eleve rápidamente en el caso de una colisión. Cuando ocurre tal colisión, la cabeza del peatón con frecuencia golpea la capota del vehículo. El impacto de la cabeza contra la capota provoca que se deforme la capota. Después de deformarse una cierta cantidad, la capota entra en contacto con el bloque del motor y todas las partes rígidas que rodean al motor. Es en ese momento que la cabeza del peatón se sujeta al máximo nivel de desaceleración, lo cual puede dar origen a severos daños. A esto se debe que el sistema arriba mencionado se diseñe para elevar rápidamente la capota a través de una cierta altura a fin de evitar al peatón y, en particular, la cabeza del peatón, golpeando el bloque del motor después de deformar la capota. La capota se eleva en su extremo posterior, detrás del parabrisas. La capota permanece sujeta a la parte frontal del vehículo motor.

Por lo tanto, si tal sistema de seguridad se activa a tiempo mediante medios detectores adecuados, sirve para elevar la capota a través de unas cuantas decenas de milímetros en unas cuantas decenas de milisegundos (donde 80 mm y 30 ms son valores representativos), es decir, muy rápidamente después de que se ha detectado un impacto inminente. El miembro motriz de tal sistema ventajosamente comprende un accionador disparado de golpe del tipo que comprende una carga pirotécnica que se enciende de manera eléctrica. El gas generado por la combustión de la carga empuja el pistón del accionador, cuyo pistón se asocia con una varilla que activa el mecanismo para elevar la capota, o incluso activa directamente la capota en sí.

Después de que se ha elevado la capota, se conoce el permitir que lleve a cabo un movimiento de retorno amortiguado a fin de acompañar el golpe contra la capota y reducir su impacto en el peatón. El sistema amortiguador de retorno se combina venta osamente con el accionador que elevó la capota. De esta manera, el ensamble constituido por la capota, el mecanismo de elevación y el pistón del accionador, se contrae bajo impacto (después de que la capota se ha elevado y deformado) mientras se frena y después se bloquea. El dispositivo amortiguador se instala en el cuerpo. Hace uso de medios que son mecánicos.

Una manera de proporcionar un efecto de anti-retorno con amortiguamiento es mantener la cámara de presión del accionador bajo una presión que sea lo suficientemente elevada para limitar su movimiento de retorno. Esta longitud de tiempo típicamente tiene una duración de 300 ms . No es posible prever el uso de una carga pirotécnica de mayor masa, adecuada para proporcionar tanto la presión sobre el pistón para desplegar rápidamente el accionador y también la presión continua en la cámara de pistón. Una carga pirotécnica de ese tipo provocaría que el accionador se despliegue tan repentinamente y correría el riesgo de dañar el mecanismo de despliegue y la capota.

Por consiguiente, la persona experta en la materia busca aún un dispositivo para un accionador, cuyo dispositivo sea simple, es decir, no requiera de un mecanismo especial, y permita que el accionador se despliegue a baja fuerza en un periodo breve (típicamente 30 ms ) y que después sirva para mantener una fuerza anti-retorno con amortiguamiento por una larga duración (típicamente 300 ms ) , seguido por liberación de la fuerza a fin de permitir que el accionador regrese bajo una fuerza baja, por ejemplo, meramente bajo la fuerza de gravedad después de un largo periodo, típicamente después de varios segundos.

La invención sirve para proporcionar, en primer lugar, esta función de retorno amortiguado de la capota mediante el uso de medios que sean más simples.

Para este fin, la invención proporciona un accionador disparado de golpe que comprende un cuerpo que aloja un pistón enlazado a una varilla que se proyecta desde un extremo de dicho cuerpo, y un generador de gas controlado, montado en el cuerpo de frente al pistón y a una distancia predeterminada desde una posición inicial del mismo antes del disparo a fin de definir una cámara de expansión entre el generador de gas y el pistón, incluyendo el generador de gas una carga pirotécnica de rápida combustión, caracterizándose el accionador porque incluye una carga pirotécnica de combustión que es menor que la combustión del generador de gas y que se aloja en una ubicación que se comunica con la cámara de expansión. Ventajosamente, la carga pirotécnica de combustión lenta se enciende por la combustión de la carga pirotécnica de rápida combustión .

La carga pirotécnica de combustión lenta puede alojarse en el generador de gas que incluye la carga pirotécnica de rápida combustión, es decir, por ejemplo, en un alojamiento plástico que tiene un ducto filamentario que permite que las cargas pirotécnicas se inicien bajo control. En una segunda variante ventajosa, las cargas pirotécnicas de combustión rápida y lenta se alojan por separado en el accionador, en comunicación con la cámara de expansión. Esta variante sirve para separar las funciones de las cargas y hace posible modificar cada una de sus funciones de manera independiente, dependiendo de los requisitos de cada aplicación .

También podría suceder que el sistema de seguridad se accione y, en consecuencia, que la capota se eleve sin que ocurra un accidente, por ejemplo, como resultado de una detección errónea. También puede suceder que el peatón no golpee la capota. Bajo tales circunstancias es deseable que la capota sea capaz de regresar a su posición inicial, después de que ha transcurrido una cierta longitud de tiempo desde el disparo.

La invención también hace posible tal re-posicionamiento de la capota de manera automática, por ejemplo, bajo el efecto de su propio peso.

Para este fin, se forma un paso de fuga calibrada a través del pistón, y posiblemente a través de la varilla, con objeto de dejar escapar el gas que ha activado el pistón.

Ventajosamente, el pistón y la varilla se aseguran fuertemente entre si y el paso de fuga se abre a través de la superficie de la varilla y la pared interior del cuerpo.

De este modo, la salida proveniente del paso de fuga se encuentra en comunicación con el exterior solo una vez que se ha disparado el accionador. Durante todo el periodo durante el cual no se dispara el accionador, no existe el temor de que ocurra corrosión y las cargas pirotécnicas se protegen del medio externo. Los elementos de metal al interior del accionador pueden elaborarse de metales que son económicos sin requerir de tratamiento anticorrosión en especial, alguno.

La carga pirotécnica de combustión lenta, adicional, se consume en aproximadamente tres décimas de segundo después del despliegue y mantiene una presión al interior de la cámara que es suficiente para proporcionar el retorno amortiguado de la capota durante el accidente.

En contraste, en el caso de que el disparo no sea seguido por un impacto, se necesita una mayor longitud de tiempo para permitir que el gas escape a través del paso de fuga. El pistón se contrae entonces hacia el cuerpo del accionador y permite que la capota regrese a su posición normal bajo el efecto de su propio peso o como resultado de una fuerza moderada que es aplicada a la capota en si.

La invención puede entenderse mejor y otras ventajas de la misma aparecen más claramente a la luz de la siguiente descripción de una modalidad actualmente preferida de un accionador disparado de golpe, de acuerdo con el principio de la invención, dado únicamente a manera de ejemplo y elaborado con relación a las figuras 1 y 2 acompañantes, en las cuales: La Figura 1 es una vista de sección longitudinal esquemática de un accionador disparado de golpe, de acuerdo con la invención; y La Figura 2 es una gráfica que muestra la fuerza desarrollada por el accionador como una función de tiempo que comienza a partir del di sparo .

La Figura 1 muestra un accionador disparado de golpe 11 que tiene un cuerpo generalmente cilindrico 13 que aloja un pistón 15 asociado con una varilla 17 que se proyecta axialmente a partir de un extremo 18 del cuerpo. El cuerpo 13 también aloja un generador de gas 19, ventajosamente un microgenerador de gas, de ducto f ilamentario, eléctricamente controlado, que se monta en el cuerpo de frente al pistón, a una distancia predeterminado del mismo. El generador de gas 19 se mantiene estático en el otro extremo 21 del cuerpo por un obstáculo 22 en el mismo y por un tope trasero 23. Un empaque anular 25 se coloca entre el generador de gas 19 y la pared interior del cuerpo. Un elemento de conexión frenable o que puede desconectarse 27 se interpone entre el generador y el pistón. Por lo tanto, sostiene el pistón 15 a una distancia predeterminada desde el generador de gas para estabilizar la posición del pistón 15 y la varilla 17 antes del accionamiento y para definir el volumen inicial de una cámara de expansión 30 entre el generador de gas y la superficie de frente del pistón.

El generador de gas 19 comprende una carga pirotécnica de rápida combustión. Cuando se enciende la carga, el gas expulsado hacia la cámara de expansión 30 provoca que el elemento de conexión 27 frene o se desconecte e impulse al ensamble de pi s t ón- y- a ril la a fin de que la varilla se proyecte rápidamente y de manera axial a partir del extremo del cuerpo. Este movimiento sirve para disparar un mecanismo que eleva la capota (no mostrada) . De manera simple y ventajosa, la varilla puede incluso articularse directamente a la capota.

En el extremo del cuerpo a partir del cual se proyecta la varilla, puede observarse un obstáculo 35 que forma un espacio anular longitudinal 36 entre la varilla y la pared interior del cuerpo. Como se muestra, un empaque de sellado 37 se porta por la varilla en la inmediación de su extremo que se proyecta hacia fuera. Este empaque se extiende entre la varilla 17 y la pared interior del cuerpo en la inmediación de su extremo correspondiente 18. Por lo tanto, durante todo el periodo precedente al encendido, el espacio anular 36 se aisla del medio exterior. El espacio anular también se aisla de la cámara de expansión por medio de un anillo circular 39, localizado entre el pistón 15 y el cuerpo 13.

De acuerdo con una característica importante de la invención, el accionador 11 también incluye una carga pirotécnica 38 de combustión que es menor que la del generador de gas. Esta segunda carga, en la forma de un gránulo de polvo compactado, se aloja en una ubicación que se comunica con la cámara de expansión 30 a fin de encenderse por la combustión de la carga pirotécnica de rápida combustión.

En el ejemplo mostrado, la carga pirotécnica de combustión lenta se coloca en una cavidad 40 del pistón que se abre hacia la cámara de expansión.

La carga 38 se mantiene en su lugar mediante una cubierta que se perfora en su centro y que se embraga en el orificio de la cavidad 40.

Ventajosamente, la cavidad se abre en la cámara de expansión 30 axialmente de frente al generador de gas .

La Figura 2 muestra el resultado de la combinación de las combustiones sucesivas de las dos cargas. La fuerza axialmente comunicada al pistón por la expansión de gas se gráfica en el eje de las ordenadas y el tiempo se gráfica a lo largo del eje de la abscisa. Puede observarse que se comunica un muy elevado nivel de empuje por la carga de rápida combustión durante un breve periodo (A) . Este empuje excede 1000 newtons (N) pero disminuye muy rápidamente hasta 500 N aproximadamente en una duración de unas cuantas decenas de milisegundos , típicamente 30 ms . Esto corresponde al movimiento del pistón y por lo tanto al disparo del sistema de seguridad para elevar la capota. Esta rápida calda no proporciona suficiente amortiguamiento de retorno. No obstante, de acuerdo con la invención, también se enciende la carga pirotécnica de combustión lenta 38, permitiendo asi que se imparta un cierto nivel de fuerza, cuyo nivel disminuye mucho más lentamente, como se muestra. Se estima que la fuerza desarrollada es generalmente suficiente y debe disminuirse de una manera lo suficientemente lenta, durante aproximadamente varias décimas de segundo (B) , con objeto de obtener el amortiguamiento perseguido, variando la fuerza opuesta por el pistón por un rango de unos cuantos cientos de newtons (C) .

Además, de acuerdo con otra caracterís ica ventajosa, se forma un paso de fuga calibrada 45 en el pistón y ( opc iona lment e ) en la varilla con objeto de que escape el gas de combustión. Este paso de fuga calibrado 45 es lo suficientemente pequeño para no tener un efecto significativo durante la etapa en la cual se presuriza la cámara de expansión 30 como resultado de la combustión de las dos cargas pirotécnicas. La dimensión del paso se ajusta a fin de hacer posible que, posteriormente, el gas de combustión contenido en la cámara de expansión 30 se escape a una velocidad que sea suficiente para asegurar que la fuerza de retorno se disminuya sobre el rango especificado (D) y, por lo tanto, que la capota regrese a su posición con poca fuerza, posiblemente bajo el efecto de su propio peso.

En el ejemplo descrito, donde el pistón y la varilla se aseguran fuertemente entre si, el paso de fuga 45 se abre a través de la superficie de la varilla hacia el espacio anular arriba descrito 36. Se comunica con la cavidad 40 del pistón que aloja la carga pirotécnica de combustión lenta 38. Además, se instala un filtro 47 en el pistón entre la cavidad 40 y el paso de fuga calibrado 45. Este filtro sirve para evitar partículas que resultan de la combustión, obstruyendo el paso de fuga calibrado.

Esta instalación promueve una lenta disminución de la presión en la cámara de expansión y, en consecuencia, una lenta disminución en la fuerza desarrollada por el pistón, durante un periodo de tiempo que yace fuera del tiempo correspondiente al retorno amortiguado del pistón. Esta disminución en la presión y en la fuerza continúa disminuyendo hasta un valor que es lo suficientemente pequeño para permitir que la capota regrese a su posición inicial, de manera automática, bajo las circunstancias favorables de no haberse dañado la capota, tomando esto lugar típicamente después de unos cuantos segundos.

Claims (11)

REIVINDICACIONES

1. Un accionador disparado de golpe que comprende un cuerpo que aloja un pistón enlazado a una varilla que se proyecta desde un extremo del cuerpo, y un generador de gas controlado montado en el cuerpo de frente al pistón y a una distancia predeterminada desde una posición inicial del mismo antes del disparo, a fin de definir una cámara de expansión entre el generador de gas y el pistón, incluyendo el generador de gas una carga pirotécnica de rápida combustión, caracterizándose el accionador porque incluye una carga pirotécnica de combustión que es más lenta que la combustión del generador de gas y que se aloja en una ubicación que se comunica con la cámara de expansión.

2. Un accionador disparado de golpe según la reivindicación 1, caracterizado porque la carga pirotécnica de combustión lenta se coloca en una cavidad en el pistón, abriéndose la cavidad hacia la cámara de expansión.

3. Un accionador disparado de golpe según la reivindicación 2, caracterizado porque la cavidad se abre hacia la cámara de expansión axialmente de frente al generador de gas .

4. Un accionador disparado de golpe según la reivindicación 1, caracterizado porque un paso de fuga calibrada que se comunica con la cámara de expansión se forma en el pistón y opcionalmente en la varilla.

5. Un accionador disparado de golpe según la reivindicación 4, caracterizado porque el pistón y la varilla se aseguran fuertemente entre si, y porque el paso de fuga se abre a través de la superficie de la varilla hacia un espacio anular definido entre la varilla y la pared interior del cuerpo.

6. Un accionador disparado de golpe según la reivindicación 5, caracterizado porque un empaque de sellado se porta por la varilla en la inmediación de su extremo externo libre, y porque, en la posición no accionada del accionador, el empaque se extiende entre la varilla y la pared interior del cuerpo en la inmediación de su extremo correspondiente.

7. Un accionador disparado de golpe según la reivindicación 4, caracterizado porque la carga pirotécnica de combustión lenta se coloca en una cavidad en el pistón, abriéndose la cavidad hacia la cámara de expansión y porque el paso de fuga se comunica con la cavidad en el pistón que aloja la carga pirotécnica de combustión lenta.

8. Un accionador disparado de golpe según la reivindicación 7, caracterizado porque un filtro se instala en el pistón entre la cavidad y el paso de fuga calibrado.

9. Un accionador disparado de golpe según la reivindicación 5, caracterizado porque el espacio anular se aisla de la cámara de expansión por medio de un anillo circular instalado entre el pistón y el cuerpo.

10. Un accionador según la reivindicación 1, caracterizado porque incluye un elemento de conexión frenable o que puede desconectarse que mantiene al pistón a una distancia predeterminada a partir del generador pirotécnico para actuar, antes del accionamiento, a fin de estabilizar la posición de la varilla y el volumen inicial de la cámara de expansión .

11. Un accionador disparado de golpe según la reivindicación 1, caracterizado porque la carga pirotécnica de combustión lenta se coloca en el generador de gas que incluye la carga pirotécnica de rápida combustión, abriéndose hacia la cámara de expansión.