ES2261828T3 - Procedimiento para la fabricacion de una carcasa de un generador de gas; generador de gas con dicha carcasa y modulo de airbag. - Google Patents
Procedimiento para la fabricacion de una carcasa de un generador de gas; generador de gas con dicha carcasa y modulo de airbag.Info
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Abstract
Procedimiento para fabricar una parte del cuerpo de un generador de gas a partir de un tubo de pared delgada (22, 24) y una tubuladura aplicada lateralmente al mismo, caracterizado por las fases siguientes: a) Preparación de un tubo (22, 24), cuyo espesor de pared (WS) representa como máximo el 10% del diámetro exterior del tubo (D) y cuya resistencia mínima a la tracción es por lo menos de aproximadamente 800 N/mm2; b) Preparación de una tubuladura cuyo diámetro exterior (do) representa entre el 15% y el 40% del diámetro exterior del tubo (D); c) Alineación de la tubuladura radialmente con respecto al tubo (22, 24), de manera que la superficie frontal de la tubuladura está orientada hacia la superficie exterior del tubo (22, 24); d) Soldadura por fricción del tubo (22, 24) y de la tubuladura, generando para ello un giro relativo entre el tubo (22, 24) y la tubuladura, y aproximando entre sí el tubo (22, 24) y la tubuladura, donde e) el tiempo máximo de soldadura es inferior a 1 segundo, preferentemente inferior a 0, 3 segundos, y f) la profundidad de fricción (h) es inferior al 80% del espesor de pared (WS) del tubo (22, 24).
Description
Procedimiento para la fabricación de una carcasa
de un generador de gas; generador de gas con dicha carcasa y módulo
de airbag.
La invención se refiere a un procedimiento para
la fabricación de una parte del cuerpo de un generador de gas a
partir de un tubo de pared delgada y por lo menos una tubuladura
colocada lateralmente. La invención se refiere especialmente a un
procedimiento para aplicar al tubo que define la carcasa exterior
del generador de gas, una carcasa hueca para el alojamiento del
fulminante.
La unión entre un tubo de pared delgada, que
forma parte del cuerpo de un generador de gas y una tubuladura
colocada en el mismo, debe cumplir unos requisitos rigurosos de
resistencia y estanqueidad. La unión debe tener por lo menos una
resistencia equivalente a la resistencia al reventamiento del tubo.
Las dos piezas se unen entre sí preferentemente mediante soldadura,
lo cual sin embargo resulta problemático ya que el adelgazamiento de
la pared del tubo puede alterar de forma indeseable la estructura
del material debido a una aportación excesiva de calor. Si se suelda
una tubuladura gruesa, maciza en el extremo de la unión, a un tubo
de pared delgada por el exterior, es ante todo la pared periférica
la que queda expuesta a unos esfuerzos elevados durante la
soldadura. Por otra parte, las partes del cuerpo del generador de
gas no pueden tener paredes periféricas de gran espesor de pared,
debido a los requisitos relativos al peso.
El documento US 5.000.479, que se considera como
el estado más próximo de la técnica, describe un procedimiento para
la fabricación de una parte de cuerpo del generador de gas a base de
un tubo de pared delgada y una tubuladura colocada lateralmente en
el mismo, caracterizado por las operaciones siguientes:
a) Preparación de un tubo, cuyo espesor de pared
representa como máximo el 10% del diámetro exterior del tubo;
b) Preparación de una tubuladura, cuyo diámetro
exterior representa entre el 15% y 40% del diámetro exterior del
tubo; y
c) Alineación de la tubuladura radialmente con
respecto al tubo, de manera que la superficie frontal de la
tubuladura está orientada hacia la superficie exterior del tubo.
La carcasa del filtro se fija al fondo de una
cámara de combustión del generador de gas mediante soldadura por
fricción.
El documento US 5.000.479 describe también un
generador de gas y un módulo de generador de gas fabricado de
acuerdo con el procedimiento antes citado.
La invención crea un procedimiento para la
fabricación de una parte de un cuerpo de un generador de gas, en el
que el tubo tiene solamente un espesor de pared máximo del 10%,
preferentemente aproximadamente el 7% del diámetro exterior del tubo
(D). El procedimiento objeto de la invención prevé las operaciones
siguientes:
a) Preparación de un tubo, cuyo espesor de pared
representa como máximo el 15% del diámetro exterior del tubo (D) y
cuya resistencia mínima a la tracción es por lo menos de
aproximadamente 800 N/mm^{2};
b) Preparación de una tubuladura cuyo diámetro
exterior representa entre el 15% y el 40% del diámetro exterior del
tubo (D);
c) Alineación de la tubuladura radialmente con
respecto al tubo, de manera que la superficie frontal de la
tubuladura está orientada hacia la superficie exterior del tubo;
d) Soldadura por fricción del tubo y de la
tubuladura, generando para ello un giro relativo entre el tubo y la
tubuladura, y aproximando entre sí el tubo y la tubuladura,
donde
e) el tiempo máximo de soldadura es inferior a 1
segundo, preferentemente inferior a 0,3 segundos, y
f) la profundidad de fricción es inferior al 80%
del espesor de pared del tubo.
El procedimiento objeto de la invención prevé un
ajuste de precisión de diversos parámetros, que permiten por primera
vez aplicar lateralmente, mediante soldadura por fricción, una
tubuladura relativamente gruesa a un tubo de pared delgada. Esta
soldadura se efectúa generalmente por el hecho de girar la
tubuladura y comprimirla después radialmente contra la pared
periférica del tubo. La profundidad de fricción deberá ser inferior
al 80% del espesor de pared, preferentemente aproximadamente dos
tercios del espesor de pared, de manera que por la cara interior del
tubo permanezca todavía un tramo de pared que pueda ofrecer
suficiente resistencia al efecto de la fuerza radial causada por la
tubuladura.
Tal como se ha visto en el complejo desarrollo y
en numerosas investigaciones, se puede aplicar una tubuladura gruesa
a un tubo de pared delgada radialmente desde el exterior mediante
soldadura por fricción, en contra de todas las previsiones, si la
profundidad de fricción no llega a ser tan alta y el tubo tiene una
resistencia a la tracción mínima de 800 N/mm^{2}.
Otra sorpresa la representa el resultado de que
el tubo debe permanecer preferentemente sin mecanizar en la
superficie de soldadura, antes del proceso de soldadura. Esto quiere
decir que en la zona de la superficie de soldadura, es decir de la
superficie de contacto entre la tubuladura y la superficie exterior
del tubo, no se mecaniza con arranque de viruta y/o se aplasta, tal
como se venía haciendo hasta ahora, para obtener una superficie de
contacto lo más exacta y grande posible entre la tubuladura que se
ha de soldar por su extremo frontal y la pared periférica.
Simplemente resulta conveniente limpiar la cara exterior del tubo en
la zona de la superficie de soldadura. La tubuladura, que por el
extremo es preferentemente plana, que incide por lo tanto sobre la
superficie exterior curvada del tubo. Debido a la ausencia de
mecanizado del tubo, en la zona de la superficie de soldadura, la
pared periférica sin embargo presenta en esta zona mayor estabilidad
que en estado mecanizado y puede oponer una mayor resistencia a la
fuerza radial que la ejercida por la tubuladura sobre ella. A pesar
de que, por lo tanto, las superficies de contacto tienen menor
extensión y están alineadas entre sí con menor precisión, lo que
puede tener como consecuencia un tiempo de soldadura más largo, este
inconveniente se compensa en exceso sorprendentemente debido a la
mayor estabilidad de la pared periférica.
El tubo tiene un espesor de pared máximo de 2,5
mm, preferentemente incluso máximo de 2 mm, y un diámetro exterior
del tubo de unos 35 mm.
El procedimiento objeto de la invención se
aplica especialmente en una tubuladura que se utiliza como carcasa
para el alojamiento del fulminante, es decir que es hueca. A través
de un orificio pasante realizado en la tubuladura y en la pared
periférica después de la soldadura, están entonces en comunicación
el fulminante y la carga de propulsión con el interior del tubo.
La tubuladura puede tener un extremo de diámetro
reducido por el lado del tubo.
El esquema de la tubuladura que se trata de
soldar, sin embargo, es macizo, es decir, que no presenta orificio
de paso. La superficie frontal que se pone en contacto con la pared
periférica es preferentemente plana, de manera que al comienzo del
proceso de soldadura por fricción resulta un contacto lineal. Una
ventaja del extremo de diámetro reducido consiste en que después del
proceso de soldadura por fricción el extremo adelgazado forma una
ranura en la que queda el cordón de soldadura. Por lo tanto, puede
resultar innecesario repasar el cordón de soldadura puesto que se
encuentra protegido preferentemente en su totalidad dentro de la
ranura y no representa ningún riesgo de lesiones.
La invención se refiere además a un generador de
gas fabricado de acuerdo con el procedimiento objeto de la
invención. El generador de gas está caracterizado porque la
tubuladura es hueca y aloja un fulminante, que está en contacto con
el interior del tubo por medio de un agujero pasante en la
tubuladura, donde en el interior del tubo está prevista
preferentemente una cámara de combustión que contiene un material
pirotécnico.
Por último la invención se refiere también a un
módulo de airbag con un generador de gas, conforme a la invención o
fabricado conforme a la invención y a una placa de soporte del
generador. En este caso la tubuladura sirve como dispositivo para
fijar el generador de gas a la placa soporte del generador, de
manera que la unión entre la tubuladura y el generador de gas cumple
además unos requisitos de resistencia adicionales.
Otras características y ventajas de la invención
se deducen de la siguiente descripción y de los dibujos que se
acompañan, a los que se hace referencia.
Las figuras muestran:
Figura 1 una vista en sección longitudinal a
través de una forma de realización del módulo de airbag objeto de la
invención, con un generador de gas conforme a la invención,
fabricado de acuerdo con el procedimiento objeto de la
invención,
Figura 2 una sección a través del generador de
gas, a lo largo de la línea II-II de la figura 1,
y
Figura 3 la sección según la figura 2, en una
representación simbólica simplificada para indicar las dimensiones
del tubo de la tubuladura, así como
Figura 4 el tubo y la tubuladura antes de
fabricar la unión de soldadura por fricción.
En la figura 1 está representado un generador de
gas tubular 10 de dos etapas. Las etapas 12 y 14 están definidas por
dos cámaras de combustión 16 y 18, respectivamente, independientes,
que están cargadas con un agente propelente sólido pirotécnico 20 en
forma de discos. El cuerpo exterior cilíndrico del generador de gas
10 está formado por dos tubos 22, 24, a los que les corresponde
respectivamente una etapa 12 ó 14, y que están unidos entre sí a
través de una pared de separación 26. Los dos tubos 22, 24 tienen un
extremo frontal cerrado, orientado hacia el exterior y un extremo
opuesto abierto. A cada etapa 12, 14 le corresponde también una
unidad fulminante 32, 34.
Cada unidad fulminante 32, 34 está compuesta por
una tubuladura de forma tubular que forma una carcasa para el
alojamiento del fulminante 36, y que en su interior tiene una cámara
para el alojamiento 38 para alojar un fulminante 40 y una carga
propulsora 41. Las carcasas para el alojamiento del fulminante 36
están representadas por dos tubuladuras que sobresalen radialmente
de las paredes periféricas cilíndricas 42, 44 y que van fijadas a
éstas por el exterior.
El extremo de la carcasa para el alojamiento del
cebador 36 del lado tubular orientado hacia la pared periférica 42,
44 tiene un diámetro muy reducido y forma un escalón. La reducción
lleva la referencia 50. En este extremo frontal, las carcasas para
el alojamiento del fulminante 36 y la pared periférica 42, 44 tienen
un orificio pasante 52 que desemboca en la cámara para el
alojamiento 38. De la cámara para el alojamiento 38 sobresale una
tobera de entrada de gas 53, a modo de dedo, a través del orificio
pasante 52 al interior de la correspondiente cámara de combustión
16, 18.
El generador de gas 10 forma parte de un módulo
de airbag que presenta una placa de soporte del generador 60 y un
airbag 62, que es inflado por el generador de gas 10. Las carcasas
para el alojamiento de fulminante 36 que actúan como tubuladuras
sirven también como dispositivo para fijar el generador de gas 10 a
la placa del soporte del generador 60, que presenta unos orificios
64 a través de los cuales se introducen desde arriba las carcasas
para el alojamiento del fulminante 36. En la superficie exterior de
la carcasa para el alojamiento del fulminante está formada una
rosca, una ranura de retención o lo que se llama un perfil
3-K 66, que se describe por ejemplo en la patente DE
42 09 153 A1, que a este respecto se incorpora también en esta
solicitud. Entonces se puede enroscar una tuerca u otra pieza
contraria equipada con el perfil 3-K, desde abajo,
sobre la carcasa para el alojamiento del fulminante 36, para la
fijación de la placa de soporte del generador 60.
A continuación se describe el procedimiento para
la fabricación de una parte del cuerpo del generador de gas,
concretamente una unidad compuesta por el tubo 22 ó 24 y su
correspondiente carcasa para el alojamiento del fulminante 36. Para
mayor simplificación, se describe únicamente la unión entre el tubo
22 y la carcasa para el alojamiento del fulminante 36, ya que la
otra parte del cuerpo (tubo 24 y la correspondiente carcasa del
alojamiento del fulminante 36) se fabrican exactamente igual, y
tienen las mismas geometrías importantes para el procedimiento.
El tubo 22 tiene un diámetro exterior D de unos
35 mm y un espesor de pared muy reducido, que alcanza como máximo el
10%, preferentemente aproximadamente el 7% del diámetro exterior del
tubo D, que en este caso incluso preferentemente es inferior a 2 mm,
siendo de un material con una resistencia mínima a la tracción de
por lo menos unos 800 N/mm^{2}. La tubuladura, es decir, la
carcasa para el alojamiento del fulminante 36 tiene un diámetro
d_{0} en la zona del estrechamiento 50, que representa entre el 15
y el 40%, preferentemente aproximadamente el 30% del diámetro
exterior del tubo D.
Antes de la soldadura, la superficie frontal 78
de la tubuladura es plana, y el extremo de la tubuladura que se va a
soldar es macizo, si bien la cámara para el alojamiento 38 puede
estar prefabricada. La superficie exterior del tubo 22 en la zona
del contacto (superficie de soldadura) solamente se limpia antes del
proceso de soldadura y por lo demás está totalmente sin mecanizar y
no está aplanada.
Ambas piezas se amarran en una herramienta
correspondiente, efectuándose la alineación radial de la carcasa
para el alojamiento del fulminante 36 con respecto al tubo 22. La
carcasa para el alojamiento del fulminante 36 se gira y se desplaza
radialmente contra el tubo 22, con lo cual las dos piezas quedan
unidas por soldadura de fricción. El tiempo de soldadura es inferior
a un segundo, preferentemente inferior a 0,3 segundos, de manera que
la formación de calor tiene lugar sólo durante un tiempo
relativamente corto. La profundidad de fricción h, que puede darse
en la figura 3, supone menos del 80% del espesor de pared WS,
preferentemente aproximadamente dos tercios del mismo. La carcasa
para el alojamiento del fulminante 36, por lo tanto, no penetra en
el interior del tubo sino que entre la cara interior del tubo 22 y
la superficie frontal 78 de la carcasa para el alojamiento del
fulminante 36 queda un tramo de pared 90, lo que contribuye a
mantener la estabilidad de la pared periférica 42. Aunque durante la
soldadura por fricción se podría introducir opcionalmente un cuerpo
de soporte en el interior del tubo, con el fin de evitar la
deformación de la pared, sin embargo, en la realización preferida de
la invención se puede omitir ese cuerpo.
La reducción de diámetro 50, que todavía existe
durante el proceso de soldadura, sirve para alojar el cordón de
soldadura 80 y queda totalmente dentro de la zona estrechada 50 y
que no es necesario repasar.
El procedimiento objeto de la invención también
se puede utilizar para aplicar una tubuladura roscada a un tubo de
pared delgada.
Claims (13)
1. Procedimiento para fabricar una parte del
cuerpo de un generador de gas a partir de un tubo de pared delgada
(22, 24) y una tubuladura aplicada lateralmente al mismo,
caracterizado por las fases siguientes:
a) Preparación de un tubo (22, 24), cuyo espesor
de pared (WS) representa como máximo el 10% del diámetro exterior
del tubo (D) y cuya resistencia mínima a la tracción es por lo menos
de aproximadamente 800 N/mm^{2};
b) Preparación de una tubuladura cuyo diámetro
exterior (do) representa entre el 15% y el 40% del diámetro exterior
del tubo (D);
c) Alineación de la tubuladura radialmente con
respecto al tubo (22, 24), de manera que la superficie frontal de la
tubuladura está orientada hacia la superficie exterior del tubo (22,
24);
d) Soldadura por fricción del tubo (22, 24) y de
la tubuladura, generando para ello un giro relativo entre el tubo
(22, 24) y la tubuladura, y aproximando entre sí el tubo (22, 24) y
la tubuladura, donde
e) el tiempo máximo de soldadura es inferior a 1
segundo, preferentemente inferior a 0,3 segundos, y
f) la profundidad de fricción (h) es inferior al
80% del espesor de pared (WS) del tubo (22, 24).
2. El procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el tubo (22, 24) está sin mecanizar en
la superficie de soldadura, antes del proceso de soldadura.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque el tubo (22, 24) tiene una pared
periférica (42, 44) con un espesor de pared (WS) máximo de 2,5 mm,
preferentemente máximo de 2 mm.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en la
tubuladura se taladra, después de la soldadura, un agujero pasante
(52) que a través de un orificio lateral realizado después de la
soldadura en la pared periférica (42, 44) está en comunicación con
el interior del tubo.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la
tubuladura tiene un extremo de diámetro reducido por el lado del
tubo.
6. Procedimiento según la reivindicación 5,
caracterizado porque el extremo de diámetro reducido forma en
la tubuladura soldada una ranura en la que queda el cordón de
soldadura (80).
7. Procedimiento según la reivindicación 6,
caracterizado porque el cordón de soldadura (80) queda
totalmente dentro de la ranura.
8. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el cordón
de soldadura (80) fabricado no tiene mecanizado posterior.
9. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque antes del
proceso de soldadura, la tubuladura presenta una superficie frontal
(80), plana por el lado del tubo.
10. Procedimiento según la reivindicación 9,
caracterizado porque la tubuladura tiene el extremo del lado
del tubo macizo antes de la soldadura.
11. Generador de gas, fabricado mediante un
procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque la tubuladura es hueca y en ella se
aloja un fulminante (40), que a través de un agujero pasante (52) en
la tubuladura está en comunicación con el interior del tubo.
12. Generador de gas según la reivindicación 11,
caracterizado porque en el interior del tubo está prevista
una cámara de combustión (16, 18) que contiene un material
pirotécnico.
13. Módulo de airbag con un generador de gas
(10) fabricado según el procedimiento de una de las reivindicaciones
1 a 9 o con un generador de gas según las reivindicaciones 11 ó 12 y
con una placa de soporte del generador (60), caracterizado
porque la tubuladura representa un dispositivo para fijar el
generador de gas (10) a la placa soporte del generador (60).
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10240640 | 2002-09-03 | ||
| DE10240640A DE10240640B3 (de) | 2002-09-03 | 2002-09-03 | Verfahren zum Herstellung eines Gasgeneratorgehäuseteils, Gasgenerator mit diesem Gehäuseteil sowie Gassackmodul |
Publications (1)
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|---|---|
| ES2261828T3 true ES2261828T3 (es) | 2006-11-16 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES03016575T Expired - Lifetime ES2261828T3 (es) | 2002-09-03 | 2003-07-25 | Procedimiento para la fabricacion de una carcasa de un generador de gas; generador de gas con dicha carcasa y modulo de airbag. |
Country Status (4)
| Country | Link |
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