ES2257355T3 - Procedimiento para el control del par de giro en el eje de la correa de un enrollador de correa acoplado a un motor electrico. - Google Patents
Procedimiento para el control del par de giro en el eje de la correa de un enrollador de correa acoplado a un motor electrico.Info
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Abstract
Procedimiento para el control del par de giro en el eje de la correa (12) de un enrollador de correa acoplado a un motor eléctrico (14), donde - durante el giro del eje de la correa (12) se detecta el sentido de giro; caracterizado porque - cuando se detecta un sentido de giro del eje de la correa (12), en el sentido de desenrollado de la correa del cinturón, se alimenta el motor eléctrico (14) con una primera corriente I2; y - cuando se detecta un sentido de giro del eje de la correa (12), en el sentido de enrollado de la correa del cinturón, se alimenta el motor eléctrico (14) con una segunda corriente I3, que es mayor que la primera corriente, diferenciándose el valor de la primera corriente I2 del valor de la segunda corriente I3 de tal modo que se compensen las fuerzas de histéresis que se produzcan y se obtengan unos pares de giro esencialmente iguales en el eje de la correa (12) y, en consecuencia, unas fuerzas de la correa esencialmente iguales, tanto si se enrolla como si se desenrolla la correa del cinturón.
Description
Procedimiento para el control del par de giro en
el eje de la correa de un enrollador de correa acoplado a un motor
eléctrico.
La invención se refiere a un procedimiento para
controlar el par de giro en el eje de la correa de un enrollador de
correa acoplado a un motor eléctrico.
La patente DE 100 18 972 describe un enrollador
de correa cuyo eje de la correa no es accionado por un resorte
espiral sino por un motor eléctrico. El motor eléctrico está
acoplado al eje de la correa por medio de una correa dentada. Si se
alimenta el motor eléctrico con una corriente constante, del
rozamiento y del trabajo de flexión de la correa dentada resulta
una histéresis en las fuerzas de la correa que son diferentes
cuando se enrolla o cuando se desenrolla la correa del cinturón.
La patente US 4.511.097, que se corresponde con
el preámbulo de la reivindicación 1, describe un enrollador de
correa cuyo eje de la correa también es accionado por un motor
eléctrico. Está previsto un dispositivo que detecta cuándo el eje
de la correa gira en el sentido de desenrollar. En este caso se pone
a 0 voltios la tensión del motor, de manera que no actúe ninguna
fuerza sobre la correa del cinturón. También está previsto un
dispositivo que detecta una flojedad en la correa y un dispositivo
que detecta si se lleva puesto el cinturón. A partir de las señales
de estos dos dispositivos se detecta si se ha de incrementar la
tensión del motor para enrollar la correa.
El objetivo de la invención es el de evitar en lo
esencial las fuerzas de histéresis para mantener sensiblemente
constante la presión ejercida por la correa del cinturón sobre el
cuerpo del ocupante del vehículo.
En el procedimiento objeto de la invención se
controla el par de giro que se forma en el eje de la correa de un
enrollador de correa, que está acoplado a un motor eléctrico, por el
hecho de que primeramente se detecta el sentido de giro del eje de
la correa.
Cuando se ha detectado un sentido de giro del eje
de la correa en el sentido de desenrollar la correa del cinturón se
alimenta el motor eléctrico con una primera corriente y cuando se ha
detectado un sentido de giro del eje de la correa en el sentido de
enrollamiento de la correa del cinturón se alimenta el motor
eléctrico con una segunda corriente. La segunda corriente es mayor
que la primera corriente, diferenciándose el valor de la primera
corriente del valor de la segunda corriente de tal manera que se
compensan las fuerzas de histéresis que se produzcan, y en el eje
de la correa se producen unos pares de giro esencialmente iguales,
y en consecuencia unas fuerzas esencialmente iguales en la correa,
tanto cuando se enrolla como cuando se desenrolla la correa del
cinturón.
Para equiparar por lo tanto las fuerzas en la
correa del cinturón se ajusta la corriente eléctrica que alimenta
el motor eléctrico de tal manera que ésta se incrementa en el
sentido de enrollado y se reduce en el sentido de desenrollado, lo
que da lugar a unos pares de giro esencialmente iguales en el eje de
la correa y, en consecuencia, a unas fuerzas esencialmente iguales
en la correa, tanto cuando se enrolla como cuando se desenrolla la
correa del cinturón.
De acuerdo con una forma de realización ventajosa
de la invención se detecta también la parada del eje de la correa.
Las fuerzas en la correa del cinturón, que son necesarias para
mantener constante la longitud de salida de la correa del cinturón,
son menores que las fuerzas necesarias para desenrollarlo. En
consecuencia se alimenta el motor eléctrico con una corriente
eléctrica mayor para compensar las fuerzas más reducidas.
En una situación de emergencia, cuando sobre el
vehículo actúan unas fuerzas de deceleración intensas, el cuerpo
del ocupante del vehículo es desplazado, separándolo del asiento,
debido a las fuerzas de inercia que actúan sobre él, con lo cual la
correa del cinturón es arrastrada y desenrollada al mismo tiempo con
una velocidad que es mayor que durante un movimiento normal del
ocupante del vehículo. Para proteger al ocupante del vehículo es
preciso evitar que la correa del cinturón se desenrolle con
demasiada rapidez.
De acuerdo con otra forma de realización
ventajosa de la invención se mide la velocidad de giro del eje de
la correa en el sentido de desenrollado y, en cuanto se haya
rebasado un valor umbral predeterminado de la velocidad de giro, se
incrementa la resistencia a la extracción de la correa del cinturón
por el hecho de que la corriente eléctrica que alimenta al motor
eléctrico se va incrementando en relación lineal con la velocidad
de extracción. Solamente cuando se haya alcanzado un segundo valor
umbral de la velocidad de giro, que corresponda a un valor umbral
de la corriente eléctrica, se activa un mecanismo de bloqueo
mecánico en el enrollador de la correa. En los demás casos, la
limitación de la correa del cinturón se consigue exclusivamente
sirviéndose del motor eléctrico.
Una aplicación ventajosa del procedimiento objeto
de la invención está realizada en un enrollador de correa del tipo
que tiene un bastidor, un eje de correa, apoyado rotativo en el
bastidor y un motor eléctrico, acoplado al eje de la correa por
medio de una correa de transmisión, determinándose el sentido de
giro y adaptándose la corriente del motor según el sentido de giro
detectado.
La invención se describe a continuación con
detalle haciendo referencia a los dibujos adjuntos. Las figuras
muestran:
- Figura 1 una vista en sección de un enrollador
de correa;
- Figura 2 una representación esquemática que
muestra las diferentes fuerzas al desenrollar y al enrollar la
correa del cinturón, que tienen como consecuencia una
histéresis;
- Figura 3 una representación esquemática que
muestra la fuerza en la correa del cinturón en función de la
velocidad de desenrollado.
La figura 1 muestra una vista en sección de un
enrollador de la correa del cinturón en el que se aplica el
procedimiento objeto de la invención.
El enrollador de la correa del cinturón comprende
un bastidor 10, un eje de la correa 12 apoyado rotativo en el
bastidor 10, para recibir la correa del cinturón, y un motor
eléctrico 14 sin escobillas, acoplado al eje de la correa 12 por
medio de una correa de transmisión 16. Por el lado opuesto a la
correa de transmisión 16, el eje de la correa 12 lleva un mecanismo
de bloqueo mecánico. El mecanismo de bloqueo comprende una rueda de
mando 12, un trinquete de bloqueo 20 y un electroimán 22. En una
situación de emergencia, se produce el acoplamiento controlado del
trinquete de bloqueo 20 con un dentado exterior de la rueda de mando
18, de manera que quede bloqueado el eje de la correa 12.
El enrollador de la correa comprende además una
tarjeta de circuitos 24 que está dispuesta dentro de la carcasa 26
del motor eléctrico 14. La tarjeta de circuitos 24 está equipada con
un microcontrolador electrónico que contiene una memoria fija (ROM)
así como sensores Hall para controlar la conmutación del motor.
Cuando el motor eléctrico 14 trabaja en régimen
de corriente constante, este enrollador de la correa produce un par
de giro constante que a través de la correa de accionamiento 16
acciona el eje de la correa 12. Dado que en función de que se
desenrolle o se enrolle la correa del cinturón, el rozamiento y el
trabajo de flexión de la correa de transmisión 16 da lugar a
diferentes fuerzas en la correa del cinturón, según el sentido de
movimiento, se producen en este régimen de funcionamiento unos
efectos de histéresis.
Esta situación está representada en la figura 2,
en la que están representadas las fuerzas f en la correa del
cinturón en función de que la correa del cinturón se enrolle o se
desenrolle, como función de la longitud de extracción S, y se
explica con mayor detalle haciendo referencia a las cifras que allí
figuran y que tienen el siguiente significado:
\ding{192} - Una fuerza f_{1} es una fuerza
ideal de desenrollado/enrollado de la correa del cinturón, en el
sentido de que no se produce histéresis, es decir que la fuerza
f_{1} en la correa del cinturón es independiente del sentido de
desplazamiento de la correa del cinturón. Si se designa por
M_{Motor} el par de accionamiento del motor eléctrico 14, por
M_{Transmisión} el par de giro transmitido al eje de la correa 12
por medio de la correa de transmisión 16, por M_{fricción} el par
de giro provocado por el rozamiento y el trabajo de flexión, por f
la fuerza en la correa del cinturón y con r el brazo de palanca de
la fuerza de la correa del cinturón, que provoca M_{Transmisión},
entonces la diferencia entre una fuerza f_{2} y una fuerza
f_{3} (que se explicarán más adelante) es 2M_{fricción}/r y
f_{1} = (f_{2} + f_{3})/2, tal como está representado en la
figura 2.
\ding{193} y \ding{194} - Si se mantiene
constante la corriente del motor, la fuerza f_{2} en la correa del
cinturón, al desenrollar la correa del cinturón, es mayor que la
fuerza f_{3} en la correa del cinturón al enrollarlo.
\ding{195} - Fuerzas de histéresis. Una vez que
la correa del cinturón haya sido extraída un tramo S = b con la
fuerza f_{2}, la fuerza de la correa del cinturón desciende a un
valor inferior f_{3} en el momento en que se vuelve a enrollar.
En cambio una vez que la cinta de la correa ha sido enrollada un
tramo S = b - a con la fuerza f_{3}, la fuerza en la correa del
cinturón salta a un valor superior f_{2} en el momento en que se
vuelve a desenrollar.
También la fuerza de retención es inferior a
f_{2}, una vez que la correa del cinturón haya sido extraída con
la fuerza de f_{2} un determinado tramo y se mantenga entonces en
esta posición.
La solución propuesta por la invención para
evitar los efectos de histéresis antes descritos comprende
esencialmente los dos pasos siguientes:
- a)
- Determinación del sentido de giro del eje de la correa 12.
- Mediante los sensores Hall para el control de la conmutación del motor se detecta el sentido de giro del eje de la correa 12. Adicionalmente se reconoce una parada de la correa del cinturón en el enrollador de la correa cuando el último cambio de flanco Hall se mantuvo estable durante un tiempo superior a aproximadamente un segundo. En función del sentido de giro se ajusta la magnitud de la corriente eléctrica que alimenta el motor eléctrico 14, en la forma siguiente:
- b)
- Ajuste de la magnitud de la corriente del motor para evitar los efectos de histéresis.
- Con el fin de obtener el par de giro necesario para compensar los efectos de histéresis, condicionados por la correa de transmisión 16, es necesario adaptar la corriente del motor. Esto se consigue de acuerdo con la invención mediante una modulación por duración de impulsos. Los valores de una primera corriente de motor I_{2} y de una segunda corriente de motor I_{3}, que den lugar a fuerzas iguales en la correa al enrollar y al desenrollar, se determinan de forma experimental.
- Si se detecta un movimiento de desenrollado de la correa del cinturón se ajusta la primera corriente de motor I_{2}, más baja, adaptando para ello la relación de pulsación de la modulación por duración de impulsos. La corriente I_{2} ajustada de esta manera corresponde a la fuerza de desenrollado de la correa deseada.
- Si por otra parte se determina un movimiento de recogida de la correa del cinturón, se incrementa la relación de pulsación de la modulación de duración de impulsos a un valor que corresponda a la segunda corriente de motor I_{3}, más alta. Los valores I_{2} e I_{3} se ajustan de tal manera que se compensen en gran medida los efectos de histéresis que aparecen en los puntos a y b de la figura 2.
- La corriente del motor también se ajusta a un valor superior cuando se determina una parada de la correa del cinturón.
De acuerdo con otra forma de realización de la
invención se pueden almacenar en la memoria del microcontrolador
una serie de valores (I_{2}, I_{3}), respectivamente, para
diferentes temperaturas T_{i}, para tener de este modo en cuenta
la dependencia que el trabajo de flexión y las fuerzas de rozamiento
tienen respecto a la temperatura. La información sobre la
temperatura que necesita el microcontrolador para elegir la
magnitud correspondiente de los valores (I_{2}, I_{3}), de tal
modo que se eliminen esencialmente los efectos de histéresis, se
puede medir o bien localmente mediante un termistor NTC integrado o
se puede consultar a través de un interfaz de bus CAN.
De acuerdo con otra forma de realización de la
invención se mide la velocidad de giro del eje de la correa 12 al
desenrollar y se incrementa la magnitud de la corriente eléctrica
que alimenta el motor eléctrico 14, si se rebasa un primer valor
umbral predeterminado V_{1} de la velocidad de giro, tal como
está representado en la figura 3. La corriente del motor I se
incrementa en función de la velocidad de desenrollado de la correa
del cinturón V. Solamente cuando se alcance un segundo valor umbral
V_{2} de la velocidad de giro se activa el mecanismo de bloqueo
mecánico en el enrollador de la correa.
Dicho de otra manera, no se inicia ninguna
limitación de la correa del cinturón si la velocidad de giro del
eje de la correa 12 es inferior a V_{1} al desenrollar. Si el
valor medido de la velocidad de giro está entre V_{1} y V_{2},
se efectúa la limitación sirviéndose únicamente del motor eléctrico
14. Si la velocidad de giro es superior a V_{2}, se activa el
mecanismo de bloqueo mecánico.
Claims (10)
1. Procedimiento para el control del par de giro
en el eje de la correa (12) de un enrollador de correa acoplado a
un motor eléctrico (14), donde
- -
- durante el giro del eje de la correa (12) se detecta el sentido de giro;
caracterizado
porque
- - cuando se detecta un sentido de giro del eje de la correa (12), en el sentido de desenrollado de la correa del cinturón, se alimenta el motor eléctrico (14) con una primera corriente I_{2}; y
- -
- cuando se detecta un sentido de giro del eje de la correa (12), en el sentido de enrollado de la correa del cinturón, se alimenta el motor eléctrico (14) con una segunda corriente I_{3}, que es mayor que la primera corriente, diferenciándose el valor de la primera corriente I_{2} del valor de la segunda corriente I_{3} de tal modo que se compensen las fuerzas de histéresis que se produzcan y se obtengan unos pares de giro esencialmente iguales en el eje de la correa (12) y, en consecuencia, unas fuerzas de la correa esencialmente iguales, tanto si se enrolla como si se desenrolla la correa del cinturón.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque se detecta también la parada del eje de
la correa (12) y durante la parada del eje de la correa (12) también
se alimenta la corriente más alta.
3. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el ajuste
de los valores de la corriente tiene lugar teniendo en cuenta la
temperatura ambiente medida.
4. Procedimiento según la reivindicación 3,
caracterizado porque los valores de corriente dependientes
de la temperatura se recuperan desde una memoria de valores
fijos.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se detecta
la velocidad de giro del eje de la correa (12) en el sentido de
desenrollado y al rebasar un valor umbral predeterminado se
incrementa la corriente eléctrica que alimenta el motor eléctrico
(14).
6. Procedimiento según la reivindicación 5,
caracterizado porque la corriente que alimenta el motor
eléctrico (14) se incrementa al aumentar la velocidad de giro del
eje de la correa (12).
7. Procedimiento según la reivindicación 6,
caracterizado porque al alcanzar un valor umbral
predeterminado de la corriente que alimenta el motor eléctrico (14)
se activa, mediante un electroimán, un mecanismo de bloqueo
mecánico del enrollador de la
correa.
correa.
8. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el motor
eléctrico (14) está acoplado al eje de la correa (12) por medio de
una correa de transmisión (16).
9. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la
detección del movimiento del eje de la correa se efectúa de forma
indirecta por medio de los sensores Hall del motor eléctrico
(14).
10. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el ajuste
de la corriente de alimentación se efectúa mediante modulación por
duración de impulsos.
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