ES2289035T3 - Enrollador de cinturon de seguridad. - Google Patents

Abstract

Un enrollador de cinturón con un carrete del cinturón alojado de forma giratoria en una estructura y un motor de accionamiento, que se configura como un motor de corriente continua sin escobilla, acoplado mediante un engranaje desmultiplicador con el carrete del cinturón, caracterizado porque el motor de accionamiento está equipado con un rotor interno y presenta un tiempo cero de al menos 2 Nm.

Description

Enrollador de cinturón de seguridad.

La invención se refiere a un enrollador de cinturón de acuerdo con los términos generales de la reivindicación 1.

En tal enrollador de cinturón, como se conoce a partir del documento EP-A-1074439, el motor de accionamiento puede asumir la función de enrollamiento, que en enrolladores de cinturón convencionales se produce por un resorte cónico en espiral. Por el control adecuado del motor de accionamiento, la fuerza del cinturón puede variar de forma correspondiente al estado de funcionamiento del enrollador de cinturón. En la zona de contacto, la fuerza del cinturón disminuye para aumentar la comodidad al llevarlo; en la zona del enrollamiento la fuerza del cinturón aumenta para garantizar un enrollamiento completo de la cinta del cinturón. Además de esto, el motor de accionamiento puede realizar un pretensado de la cinta del cinturón, para preparar un tensado de la cinta del cinturón, que en un caso dado puede llegar a ser necesario, mediante un tensor de cinturón pirotécnico. Hasta ahora no se consideró un tensado inmediato de urgencia solamente mediante el motor de accionamiento, ya que con la técnica disponible no se pueden realizar ni las elevadas fuerzas de cinturón requeridas, ni los cortos tiempos de respuesta. De este modo, para el tensado de la cinta del cinturón, por lo general se requiere que se retraigan 120 mm de laxitud del cinturón en menos de 30 ms. Los tensores de cinturón pirotécnicos empleados habitualmente generan para ello fuerzas de cinturón superiores a 1000 N. Los motores eléctricos disponibles, que serían capaces de generar fuerzas de similar magnitud, son demasiado grandes y demasiado pesados para alcanzar el número necesario de revoluciones en el corto intervalo temporal de menos de 30 ms.

Por la invención se proporciona un enrollador de cinturón con un motor de accionamiento eléctrico, en el que la función de tensado se garantiza solamente por el motor de accionamiento, es decir, se puede omitir un motor pirotécnico del tensor separado. En el enrollador de cinturón de acuerdo con la invención, el motor de accionamiento se acopla con el carrete del cinturón mediante un engranaje desmultiplicador. El motor de accionamiento es un motor de corriente continua sin escobilla con rotor interno. Este motor de corriente continua tiene un elevado tiempo cero de 2 Nm o más, particularmente entre 2 y 5 Nm o un ligeramente superior. La invención se basa en el conocimiento de que se requieren varias medidas combinadas para garantizar el corto tiempo de respuesta y la fuerza del cinturón. Por un lado, el rotor del motor de accionamiento tiene que presentar un momento de inercia reducido. Este requerimiento se cumple por un motor de corriente continua sin escobilla con rotor interno. Los rotores externos tienen, en principio, un momento de giro particularmente elevado, sin embargo, al mismo tiempo también un elevado momento de inercia. Por otro lado, los motores de corriente continua sin escobilla permiten, al menos momentáneamente, densidades de corriente extremadamente elevadas, de manera que se puede realizar un tiempo cero relativamente grande de al menos 2 Nm sin dificultades. Junto con el momento de inercia más reducido, el tiempo cero elevado del motor de corriente continua garantiza una aceleración hasta varias miles revoluciones por minuto en el intervalo de solamente unos pocos milisegundos.

Otra contribución adicional al elevado rendimiento de tensado se proporciona por el engranaje desmultiplicador configurado como accionador de correa con una proporción de desmultiplicación de solamente entre 1:3 y 1:5. Tal engranaje desmultiplicador se caracteriza por un grado de eficacia particularmente elevado de al menos un 90%.

Para limitar la intensidad de la corriente requerida en las bobinas del estator, es ventajoso accionar el motor de corriente continua con una tensión a bordo del vehículo de 42 V.

Otras características y ventajas de la invención se producen a partir de la siguiente descripción y a partir de los dibujos adjuntos, a los que se hace referencia. En los dibujos se muestra:

- En la Figura 1, el enrollador de cinturón en una representación despiezada; y

- En la Figura 2, un diagrama que representa las curvas características del motor de corriente continua usado.

El enrollador de cinturón tiene un carrete del cinturón 12 alojado de forma giratoria en una estructura 10. En uno de los extremos axiales del carrete 12 se une un disco de corona dentada 14. En el extremo axial opuesto del carrete del cinturón 12 se une un disco de parada 16 provisto de un dentado externo, que actúa conjuntamente con un trinquete de parada 20 que se puede accionar con un imán eléctrico 18. El disco de corona dentada 14 se acopla mediante una corona dentada 22 con un piñón 24, que se fija en el árbol 26 de un motor de corriente continua indicado generalmente por 28. El motor de corriente continua 28 es un rotor interno sin escobilla con un estator 30 y un rotor 32, al que se fija el árbol 26. El estator 30 se construye sobre una placa de circuitos impresos 34, que se une lateralmente a la estructura 10. Sobre la placa de circuitos impresos 34 se disponen semiconductores de potencia 36, que son parte de un circuito de mando para el motor de corriente continua 28. El rotor 32 del motor eléctrico 28 se aloja en un manguito del cojinete 38, que se fija en un lado de la estructura 10.

El accionador de correa formado por el disco de corona dentada 14, el piñón 24 y la corona dentada 22 forma un engranaje desmultiplicador con una proporción de desmultiplicación de entre 1:3 y 1:5 y está cubierto por una cubierta 40, que se encaja sobre el lado contiguo de la estructura 10.

El mecanismo de bloqueo formado por el disco de parada 16, el trinquete de parada 20 y el imán eléctrico 18 está cubierto por una cubierta 42, que se encaja sobre el lado opuesto de la estructura 10.

Finalmente, también el motor eléctrico 28 está cubierto por una cubierta 44, que se desplaza sobre el estator 30 y se encaja sobre la placa de circuitos impresos 34.

El rotor 32 del motor eléctrico 28 está equipado con imanes permanentes de tierras raras. Tiene un momento de inercia reducido de preferiblemente aproximadamente 1,6 x 10^{-5} kgm^{2} y posibilita una rápida aceleración con un elevado tiempo cero de al menos 2 Nrn. Con un mayor momento de inercia de hasta aproximadamente 3,5 x 10^{-5} kgm^{2} se necesita un mayor tiempo cero de hasta aproximadamente 5 Nm. El estator 30 del motor de corriente continua 28 se diseña preferiblemente para una tensión a bordo de 42 V, de manera que las corrientes requeridas para la potencia de accionamiento necesaria en las bobinas del estator se mantienen en una magnitud que se puede controlar de forma sencilla.

Las curvas características de un motor de corriente continua sin escobilla con rotor interno usado de acuerdo con la realización preferida se representan en el diagrama de la Figura 2. El diagrama muestra el momento de accionamiento, la corriente suministrada a las bobinas del estator y la potencia eléctrica de entrada dependiendo del número de revoluciones. Particularmente, es llamativo el elevado tiempo cero de más de 5 Nm, que, en combinación con el reducido momento de inercia del rotor, permite un arranque tan rápido del motor de accionamiento con una fuerza del cinturón superior a 800 N, que en menos de 30 ms se puede eliminar una laxitud del cinturón de 120 mm. Las fuerzas de cinturón que se pueden realizar mediante este concepto de accionamiento son menores que en un accionamiento pirotécnico del tensor; al contrario que con un accionamiento pirotécnico del tensor, en el que se genera muy rápidamente una presión de accionamiento neumática, y en el que, después de alcanzar el máximo, sin embargo, disminuye bruscamente, el momento de accionamiento de un motor eléctrico se mantiene durante todo el proceso, de manera que son suficientes menores fuerzas de accionamiento.

Claims (7)

1. Un enrollador de cinturón con un carrete del cinturón alojado de forma giratoria en una estructura y un motor de accionamiento, que se configura como un motor de corriente continua sin escobilla, acoplado mediante un engranaje desmultiplicador con el carrete del cinturón, caracterizado porque el motor de accionamiento está equipado con un rotor interno y presenta un tiempo cero de al menos 2 Nm.

2. El enrollador de cinturón de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el tiempo cero se sitúa en el intervalo de entre 2 y 5 Nm o ligeramente por encima.

3. El enrollador de cinturón de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el engranaje desmultiplicador se configura mediante un accionador de correa con una proporción de desmultiplicación de entre 1:3 y 1:5.

4. El enrollador de cinturón de acuerdo con la reivindicación 1, 2 ó 3, caracterizado porque el motor de corriente continua se acciona con una tensión a borde del vehículo de 42 V.

5. El enrollador de cinturón de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el rotor del motor de corriente continua presenta un momento de inercia en el intervalo de entre 1,5 x 10^{-5} kgm^{2} y aproximadamente 3,5 x 10^{-5} kgm^{2}.

6. El enrollador de cinturón de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el rotor del motor de corriente continua está equipado con imanes permanentes de tierras raras.

7. El enrollador de cinturón de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el estator del motor de corriente continua se aplica sobre una placa de circuitos impresos, que lleva los semiconductores de potencia de un circuito de mando y a su vez se apoya en un lado de la estructura.