ES2256346T3 - Dispositivo de retraccion de u n cinturon de seguridad. - Google Patents

Abstract

Un dispositivo de retracción del cinturón de un asiento que comprende un bastidor de dispositivo de retracción, un carrete de cinturón montado de forma giratoria en el bastidor, un motor de accionamiento eléctrico, un engranaje reductor de correa con una correa dentada que conecta el motor eléctrico permanentemente con el carrete del cinturón, y un muelle de arrollamiento dispuesto funcionalmente entre dicho bastidor y dicho carrete del cinturón y que desvía de forma permanente el carrete del cinturón con un par de arrollamiento, estando controlado el motor eléctrico o bien para contrarrestar o asistir al muelle de arrollamiento.

Description

Dispositivo de retracción de un cinturón de seguridad.

La presente invención se refiere a un dispositivo de retracción de cinturón de asiento que comprende un batidor de dispositivo de retracción, un carrete de cinturón montado de forma giratoria en el bastidor, un motor de accionamiento óptico y un engranaje reductor que acopla el motor eléctrico al carrete del cinturón.

Los dispositivos de retracción del cinturón del asiento convencionales tienen un muelle de arrollamiento que está acoplado permanentemente entre el bastidor y el carrete del cinturón para desviar el carrete del cinturón en el sentido de arrollamiento. El muelle de arrollamiento debe ser dimensionado para superar la resistencia a la fricción de varias fuentes, tales como anillos de desviación y ropas de pasajeros sobre los que se desliza la tela del cinturón, asegurando de esta manera que el cinturón está substancialmente libre de holgura. Por otra parte, la tensión del cinturón es perjudicial para la comodidad y, de hecho, es una de las razones por las que no se pone el cinturón del asiento. Han sido desarrollados mecanismos sofisticados para reducir la tensión del cinturón sobre un rango limitado de la longitud del cinturón extraída desde el carrete para mejorar la comodidad.

Otro método consiste en sustituir el muelle de arrollamiento con un motor de accionamiento eléctrico. El motor de accionamiento eléctrico puede ser controlado fácilmente para desarrollar una tensión adecuada del cinturón en todas las circunstancias, incluyendo la tensión pre-impacto del cinturón del asiento. Sin embargo, en el caso de un fallo de la corriente eléctrica, no está disponible ninguna función de arrollamiento, y no pueden utilizarse correas de cinturón, ni se pueden almacena arrollándolas sobre sus carretes de cinturón.

El documento JP-A-58139844 describe un dispositivo de retracción de cinturón de asiento, que comprende un bastidor de retracción, un carrete de cinturón montado de forma giratoria en el bastidor, un motor de accionamiento eléctrico, un engranaje reductor que conecta el motor eléctrico de una manera permanente con el carrete del cinturón, y un muelle de arrollamiento dispuesto funcionalmente entre el bastidor y el carrete del cinturón y que desvía de forma permanente el carrete del cinturón con un par de arrollamiento, estando controlado el motor eléctrico para asistir al muelle de arrollamiento.

El documento GB-A-2 345 890 describe un dispositivo de retracción del cinturón del asiento que comprende un bastidor de base, un carrete de arrollamiento del cinturón articulado al bastidor de base, un muelle de retorno para arrollar el cinturón por su fuerza de retorno, y un motor con un mecanismo de reducción de velocidad para arrollar el cinturón a una baja velocidad para ajustar el cinturón en el cuerpo de un ocupante, en el que el mecanismo de reducción de la velocidad tiene un engranaje dentado con una relación de engranaje reductor predeterminado. En este documento, se menciona también un engranaje reductor con una correa de transmisión para transmitir por sí el par de torsión desde el árbol del motor hasta un árbol de salida, tal como un árbol que arrolla el cinturón.

El documento DE-A-31 49 573 propone un dispositivo de retracción del cinturón de un asiento, en el que el carrete del cinturón está desviado permanentemente por un muelle de arrollamiento, mientras que un accionamiento eléctrico puede ser acoplado adicionalmente para contrarrestar el muelle de arrollamiento con el fin de mejorar la comodidad de uso del cinturón y para reducir la fuerza de tracción necesaria del cinturón.

El documento EP-A-0 893 313 describe un dispositivo de retracción del cinturón de un asiento, en el que un accionamiento de cinturón está dispuesto entre un motor eléctrico y un elemento giratorio, al que está fijado un muelle de arrollamiento para un carrete de cinturón. Por lo tanto, se puede ajustar la fuerza del muelle de accionamiento que actúa sobre el carrete del cinturón.

La presente invención proporciona un dispositivo de retracción del cinturón de un asiento con un motor de accionamiento eléctrico, en el que está disponible una función de arrollamiento, incluso en el caso de un fallo de la potencia eléctrica. De acuerdo con la invención, el dispositivo de retracción del cinturón comprende un bastidor del dispositivo de retracción, un carrete del cinturón montado de forma giratoria en el bastidor, un motor de accionamiento eléctrico y un engranaje reductor de correa con una correa dentada que conecta el motor eléctrico permanentemente con el carrete del cinturón. Un muelle de arrollamiento está dispuesto funcionalmente entre el bastidor y el carrete del cinturón, desviando permanentemente el carrete del cinturón con un par de arrollamiento. El motor eléctrico está controlado o bien para contrarrestar o para asistir al muelle de arrollamiento. En el caso de un fallo de la potencia eléctrica, el muelle de arrollamiento debe accionar el carrete del cinturón y al mismo tiempo arrastrar el motor eléctrico a través del engranaje reductor que actúa ahora como un engranaje escalonado. Como un primer requerimiento, el engranaje reductor debe ser reversible, es decir, debe transmitir rotación en ambos sentidos. Un segundo requerimiento es que el engranaje reductor debería tener una alta eficiencia, limitando de esta manera la fuerza necesaria del muelle. Un engranaje de correa satisface inherentemente ambos requerimientos.

En la forma de realización preferida de la invención, se detecta la longitud del cinturón que es extraída desde el carrete del cinturón. La longitud del cinturón que es extraída es comparada con valores umbrales predeterminados para discriminar entre una condición de uso del cinturón y una condición de no uso del cinturón. El motor eléctrico es accionado en la condición de uso con corriente de una primera polaridad y es ajustado para contrarrestar el muelle de arrollamiento para la comodidad de uso adecuada del cinturón, y es accionado en una condición de no uso con corriente de una segunda polaridad opuesta ajustada para la retracción completa del cinturón sobre el carrete del cinturón. Por lo tanto, la tensión del cinturón se puede ajustar para una comodidad óptima después de una tensión inicial para eliminar la holgura excesiva del cinturón, y se puede incrementar en la condición de no uso para retraer con seguridad, en combinación con el muelle de arrollamiento, el cinturón sobre el carrete del cinturón. El muelle de arrollamiento está dimensionado para superar la resistencia a la ficción y la inercia de masas en todo el sistema de cinturón, incluyendo el engranaje reductor y el motor eléctrico.

Otras ventajas y características serán evidentes a partir de la siguiente descripción de una forma de realización preferida con referencia a los dibujos. En los dibujos:

La figura 1 es una vista en sección de un dispositivo de retracción del cinturón de un asiento.

La figura 2 es un diagrama de bloques de un circuito de control electrónico; y

La figura 3 es un diagrama de fuerzas del cinturón con respecto a la longitud extraída del cinturón.

El dispositivo de retracción del cinturón de un asiento tiene un bastidor 10 con dos paredes opuestas 10aa, 10b entre las cuales está montado un carrete de cinturón 12 de forma giratoria. La pared 10b del bastidor 10 tiene una extensión 10c, en la que está montado un motor de accionamiento eléctrico 14. El motor eléctrico 14 tiene un estator 16 llevado por un manguito de cojinete 18 que tiene un extremo axial fijado en una abertura de la extensión de la pared 10c. El motor eléctrico 14 tiene un rotor externo 20 conectado al árbol 22 de forma giratoria y que se extiende axialmente a través del manguito de cojinete 18. El árbol 22 tiene un extremo de salida que se proyecta desde el manguito de cojinete 18 con un piñón 24 fijado allí para rotación conjunta. Una rueda 26 dentada externamente está fijada a un extremo axial del carrete de cinturón 2 para rotación conjunta. Una correa dentada 28 está extendida sobre el piñón 24 y la rueda 26. La rueda 26 tiene un diámetro exterior mucho mayor que el del piñón 24, formando de esta manera un engranaje reductor de correa que acopla el motor eléctrico 14 al carrete del cinturón 12.

La rueda 26 tiene una cavidad anular para formar una caja de muelle para el alojamiento de un muelle de arrollamiento helicoidal 30. El muelle de arrollamiento 30 tiene un extremo exterior conectado a la rueda 26 y un extremo interior conectado a un casquillo cilíndrico 32 fijado en una abertura de la pared 10b del bastidor 10. El casquillo 32 incluye un cojinete para montar de forma giratoria el carrete 12 sobre el bastidor 10.

Sobre su rueda 26 lateral axial opuesta, el carrete del cinturón 12 tiene un extremo axial conectado rígidamente a una rueda de bloqueo 34 para co-operación con un trinquete de bloqueo 36 controlado por un solenoide 38.

Una unidad de control eléctrico está montada sobre un cuadro de circuito impreso 40 e incluye un número de componentes electrónicos, tales como un condensador 42, transistores de potencia FET 44 y un circuito integrado que incorpora un microprocesador. El cuadro de circuito impreso 40 se extiende en paralelo a la extensión de la pared 10c y está espaciado ligeramente desde allí.

Una cubierta alargada 50 está montada sobre la rueda 26, la correa 28, el piñón 24 y parcialmente sobre los componentes del circuito de control electrónico y está fijada al bastidor 10. Una caperuza 52 está montada sobre el motor eléctrico 14 y está fijada también al bastidor 10 para formar un cerramiento continuo con cubierta 50 para alojar el motor eléctrico, la unidad de control electrónico y el engranaje reductor de correa. Otra cubierta 54 está montada sobre el mecanismo de bloqueo formado por la rueda de bloqueo 34, el trinquete 36 y el solenoide 38.

La unidad de control electrónico mostrada en la figura 2 incluye un microprocesador 60 con un número de entradas y salidas. Las salidas del microprocesador 60 están conectadas a un circuito de excitación 62m cuyas salidas están conectadas, a su vez, a puertas de control de FETs de potencia 44a, 44b, 44c y 44d. Cada FET de potencia 44aa-44d acciona un arrollamiento 46aa, 46b, 46c y 46d del estator 16. Unas resistencias de detección de corriente R1, R2 están conectadas en serie con los arrollamientos dele stator 16. Cada una de las resistencias de detección de la corriente R1, R2 proporciona una caída de la tensión que es indicativa de la corriente que fluye a través de los arrollamientos del motor eléctrico 14 y se aplica a una pareja de entradas de microprocesador 60 a través de un circuito de excitación de entrada 64. Una pareja de detectores HALL H1, H2 están conectados a entradas correspondientes del microprocesador 60. Los detectores HALL H1, H2 están asociados con el rotor 20 del motor eléctrico 14 para detectar las posiciones de rotación del rotor 20. Detectando las posiciones de rotación del rotor 20, el microprocesador 60 controla, por una parte, la conmutación del motor eléctrico 14 y, por otra parte, contabiliza etapas incrementales de rotación para mantener la trayectoria del ángulo absoluto de rotación del carrete del cinturón 12 y, por lo tanto, de la longitud del cinturón extraída desde el carrete del cinturón 12. Otra entrada del microprocesador 60 está conectada a un sensor de pre-impacto 66 que está montado en el vehículo, en el que está montado el dispositivo de retracción del cinturón el asiento.

A continuación se explicará el funcionamiento del dispositivo de retracción del cinturón de un asiento con referencia a la figura 3. En la figura 3, la línea S muestra la fuerza desarrollada permanentemente por el muelle de arrollamiento 30 y que aparece como una fuerza de tensión del cinturón. La fuerza de tensión del cinturón es una función de la longitud del cinturón extraída desde el carrete del cinturón 12. Esta fuerza procede desde un valor inicial de 5 N (cinturón totalmente retraído) hasta un valor por encima de 10 N (más que 1.000 mm de longitud de la correa extraída). Cualquier fuerza desarrollada por el motor eléctrico 14 o bien es añadida o restada de la fuerza desarrollada por el muelle de arrollamiento 30, dependiendo del signo del par transmitido desde el motor 14 hasta el carrete del cinturón 12 a través del engranaje reductor de la correa. La fuerza de tensión del cinturón resultante es la experimentada por el ocupante que lleva puesto el cinturón del asiento, y es también la responsable del arrollamiento del cinturón sobre el carrete del cinturón 12.

En la forma de realización preferida, un primer nivel relativamente alto de la tensión del cinturón es substancialmente constante sobre la longitud del cinturón extraída desde el carrete del cinturón 12, como se indica por la línea (1) en la figura 3. El primer nivel (1) se utiliza para retraer el cinturón sobre el carrete 12. Resulta a partir de las fuerzas combinadas del muelle de arrollamiento 30 y del motor 14, estando indicada la fuerza desarrollada por el motor 14 por la línea M(1) en la figura 3. La fuerza M(1) es inicialmente del orden de 2N (cinturón totalmente retraído), disminuyendo hasta 0 después de la extracción de una longitud pequeña del cinturón (aproximadamente 300 mm en la figura 3) y cambia el signo para alcanzar valores negativos que compensan las fuerzas crecientes desarrolladas por el muelle de arrollamiento 30. Un segundo nivel relativamente bajo de la tensión del cinturón es también substancialmente constante sobre la longitud del cinturón extraída desde el carrete del cinturón 12, como se indica por la línea (2) en la figura 3. El segundo nivel (2) se utiliza después de que el ocupante ha abrochado el cinturón del asiento y está dimensionado para comodidad. También resulta de las fuerzas combinadas del muelle de arrollamiento 30 y el motor 14, siendo indicada la fuerza desarrollada por el motor 14 por la línea M(2) en la figura 3. La fuerza M(2) es negativa inicialmente del orden de –1N (cinturón totalmente retraído) y se incrementa constantemente hasta valores negativos más altos para compensar las fuerzas crecientes desarrolladas por el muelle de arrollamiento 30. La conmutación entre el primero y segundo niveles (1) y (2) es controlada por microprocesador 60 como una función de la longitud del cinturón extraída desde el carrete del cinturón 12, como se determina por el recuento de las etapas de rotación incrementales del motor 14, y por la comparación de la longitud actual del cinturón con umbrales predeterminados.

Un tercer nivel mucho más alto de las fuerzas de tensión del cinturón (no se muestra en a figura 3) se utiliza en una situación de pre-impacto como se señala por el sensor de pre-impacto 66.

En el caso de un fallo de la potencia eléctrica, el muelle de arrollamiento 30 proporciona todavía una fuerza de arrollamiento de acuerdo con la línea S en la figura 3, reducida solamente un poco por pérdidas de fricción en el engranaje reductor de correa. El muelle de arrollamiento 30 está dimensionado para proporcionar una fuerza de arrollamiento suficiente en todas las circunstancias para retraer con seguridad el cinturón sobre el carrete del cinturón 12.

Claims (9)

1. Un dispositivo de retracción del cinturón de un asiento que comprende un bastidor de dispositivo de retracción, un carrete de cinturón montado de forma giratoria en el bastidor, un motor de accionamiento eléctrico, un engranaje reductor de correa con una correa dentada que conecta el motor eléctrico permanentemente con el carrete del cinturón, y un muelle de arrollamiento dispuesto funcionalmente entre dicho bastidor y dicho carrete del cinturón y que desvía de forma permanente el carrete del cinturón con un par de arrollamiento, estando controlado el motor eléctrico o bien para contrarrestar o asistir al muelle de arrollamiento.

2. El dispositivo de retracción del cinturón del asiento de la reivindicación 1, en el que dicho muelle de arrollamiento está dimensionado para accionar dicho carrete del cinturón y al mismo tiempo para arrastrar dicho motor eléctrico a través de dicho engranaje de correa cuando dicho motor eléctrico está inoperativo.

3. El dispositivo de retracción del cinturón del asiento de la reivindicación 1 ó 2 en el que se detecta una longitud del cinturón extraída desde el carrete del cinturón, la longitud del cinturón extraída es comparada con valores umbrales predeterminados para discriminar entre una condición de uso del cinturón y una condición de no uso del cinturón, y el motor eléctrico es accionado en la condición de uso con corriente de una primera polaridad y es ajustado para contrarrestar el muelle de arrollamiento para la comodidad de uso adecuada del cinturón, y es accionado en una condición de no uso con corriente de una segunda polaridad opuesta ajustada para la retracción completa del cinturón sobre el carrete del cinturón.

4. El dispositivo de retracción del cinturón del asiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el motor eléctrico es accionado por una unidad de control electrónico que tiene una entrada para un sensor de pre-impacto y la unidad de control electrónico acciona dicho motor eléctrico con un par de arrollamiento máximo para la tensión previa del cinturón del asiento.

5. El dispositivo de retracción del cinturón del asiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que dicho engranaje de correa acciona una rueda conectada al carrete del cinturón para rotación conjunta, formando dicha rueda de engranaje una caja de muelle, y dicho muelle de arrollamiento es un muelle helicoidal alojado en dicha caja de muelle.

6. El dispositivo de retracción del cinturón del asiento de la reivindicación 5, en el que dicho muelle helicoidal tiene un primer extremo exterior conectado a dicha rueda de engranaje y un segundo extremo interior conectado a un manguito de cojinete fijado al bastidor del dispositivo de retracción y que monta de forma giratoria la rueda de engranaje y el carrete del cinturón está conectado rígidamente al mismo sobre un primer eje axial del carrete del cinturón.

7. El dispositivo de retracción del cinturón del asiento de la reivindicación 6, y que comprende un mecanismo de bloqueo para bloquear selectivamente el carrete del cinturón sobre el bastidor del dispositivo de retracción, estando dispuesto el mecanismo de bloqueo sobre un segundo extremo axial del carrete del cinturón.

8. El dispositivo de retracción del cinturón del asiento de la reivindicación 3, en el que una fuerza de tensión del cinturón, que resulta de las fuerzas combinadas del muelle de arrollamiento y del motor eléctrico es substancialmente constante sobre un primer nivel relativamente bajo sobre una gama de longitud extraída del cinturón desde el carrete del cinturón que corresponde a una condición de uso del cinturón.

9. El dispositivo de retracción del cinturón del asiento de la reivindicación 3, en el que una fuerza de tensión del cinturón, que resulta de las fuerzas combinadas del muelle de arrollamiento y del motor eléctrico es substancialmente constante sobre un segundo nivel relativamente alto sobre una gama de longitud extraída del cinturón desde el carrete del cinturón que corresponde a una condición de retracción del cinturón.