ES2564571T3 - Dispositivo de limitación de fuerza para un vehículo - Google Patents

Dispositivo de limitación de fuerza para un vehículo

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ES2564571T3
ES2564571T3 ES09778324.5T ES09778324T ES2564571T3 ES 2564571 T3 ES2564571 T3 ES 2564571T3 ES 09778324 T ES09778324 T ES 09778324T ES 2564571 T3 ES2564571 T3 ES 2564571T3
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Abstract

Dispositivo de limitación de fuerza para un vehículo, que está dispuesto en un árbol de cinturón de un dispositivo de arrollamiento de cinturón, y que presenta al menos dos partes (1, 2, 10, 12, 16, 20, 21, 46, 22, 40) controladas con un movimiento definido en función de la frecuencia relativamente entre sí, caracterizado porque las partes (1, 2, 10, 12, 16, 20, 21, 46, 22, 40) que se mueven relativamente una respecto a otra presentan dentados (3, 4, 13, 15, 24, 25, 26, 27) que se engranan uno con otro y el movimiento controlado en función de la frecuencia se produce porque al menos una de las partes (1, 10, 21, 22) con respecto a la otra parte (2, 12, 16, 20, 40, 46) realiza un movimiento de avance en forma de onda, en el que los dentados (3, 4, 13, 15, 24, 25, 26, 27) se engranan y desengranan de manera alterna, estando formado el movimiento de avance en forma de onda por movimientos alternantes en diferentes direcciones, y porque la parte (10, 21, 22) que realiza el movimiento de avance en forma de onda está unida con arrastre de fuerza con el árbol de cinturón.

Description

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Dispositivo de limitacion de fuerza para un vehfculo.
La invencion se refiere a un dispositivo de limitacion de fuerza para un vehfculo con las caracterfsticas del preambulo de la reivindicacion 1.
Los dispositivos de limitacion de fuerza se conocen en general por diferentes aplicaciones en vehfculos. Asf, por ejemplo se conocen volantes de direccion, que se sumergen en caso de choque debido al choque de un ocupante y que presentan un dispositivo para la absorcion de energfa, mediante el que se limita la fuerza que actua sobre el ocupante. Ademas, en toda la estructura del vehfculo estan previstos elementos de deformacion elasticos, mediante los cuales, en caso de choque, se disipa energfa, de modo que se limita la fuerza que actua sobre el compartimento del pasajero.
Ademas, se conoce prever en los cinturones de seguridad elementos para la limitacion de fuerza, mediante los cuales, en caso de choque, se limita la fuerza que actua sobre el ocupante durante el desplazamiento hacia delante permitido a traves del dispositivo de limitacion de fuerza. Para ello, en la practica, han resultado eficaces sobre todo arboles de cinturon de dos partes con una barra de torsion dispuesta entre las dos partes del arbol de cinturon. Por tanto, en caso de choque, se bloquea una parte del arbol de cinturon con respecto al vehfculo, mientras que la otra parte en cada caso esta unida con el cinturon de seguridad y rota en el sentido de extraccion del cinturon. Durante el giro relativo de las dos partes entre sf, la barra de torsion dispuesta entre las dos partes se deforma de manera plastica con respecto a su propio eje disipando energfa, con lo que de manera correspondiente se limita la fuerza en el cinturon de seguridad durante el desplazamiento hacia delante del ocupante. A este respecto el nivel de limitacion de fuerza se determina por la barra de torsion y no puede modificarse.
Por el documento WO 2006/108451 A1 relativo al solicitante se conoce un sistema de limitacion de fuerza novedoso con las caracterfsticas del preambulo de la reivindicacion 1, que de este modo constituye el estado de la tecnica mas proximo para la invencion. El sistema de limitacion de fuerza descrito en el mismo esta formado por dos partes que se mueven una hacia otra, cuyo movimiento relativo se controla mediante un sistema de masa que se hace oscilar con una frecuencia predeterminada. La disipacion de la energfa se produce porque las partes se desaceleran y aceleran de manera alterna, siendo la frecuencia casi independiente de la fuerza que actua. Asf, con este sistema de limitacion de fuerza pueden implementarse diferentes niveles de limitacion de fuerza en funcion de la masa de las partes moviles y del impulso que se produce en caso de peligro, siendo la frecuencia y el trayecto del desplazamiento hacia delante casi constantes.
El objetivo de la invencion es proporcionar un dispositivo de limitacion de fuerza con dos partes que realizan un movimiento controlado en funcion de la frecuencia una respecto a otra con una construccion lo mas sencilla y pequena posible.
La consecucion del objetivo se produce porque las partes que se mueven relativamente una respecto a otra presentan dentados que se engranan uno con otro y el movimiento controlado en funcion de la frecuencia se produce porque al menos una de las partes con respecto a la otra parte realiza un movimiento de avance en forma de onda, en el que los dentados se engranan y desengranan de manera alterna.
La idea fundamental de la invencion radica en que el movimiento controlado en funcion de la frecuencia no se produce mediante un sistema de masa independiente, sino porque las partes en sf mismas presentan dentados, y al menos una de las partes realiza un movimiento de avance en forma de onda, que se controla mediante el engranaje y desengranaje alternos de los dentados. Asf, el control del movimiento de avance se produce mediante el movimiento de la parte en sf mismo, de modo que se prescinde de un sistema de masa independiente. Como ahora la parte que realiza en sf misma el movimiento con limitacion de fuerza tambien se utiliza para la realizacion del movimiento oscilante de disipacion de energfa, y este debido a su diseno ya puede presentar una masa elevada, mediante la solucion segun la invencion puede disiparse ya una energfa muy elevada, sin aumentar innecesariamente el peso por un sistema de masa adicional como resulta necesario en el estado de la tecnica. De este modo, con el dispositivo de limitacion de fuerza segun la invencion con un peso menor del dispositivo de limitacion de fuerza puede generarse un nivel de limitacion de fuerza superior, o a la inversa, puede reducirse el dispositivo de limitacion de fuerza para una zona predeterminada de la limitacion de fuerza. Ademas, mediante el engranaje de los dentados puede proporcionarse una gran cantidad de dientes dispuestos adyacentes entre sf, con lo que se consigue un solapamiento correspondientemente grande y pueden absorberse fuerzas correspondientemente grandes. La caracterfstica de limitacion de fuerza que puede generarse con el dispositivo de limitacion de fuerza es por lo demas identica a la conocida por el documento WO 2006/108451 A1, de modo que a este respecto se remite expresamente a este documento.
Ademas, se propone que las partes que se mueven relativamente una respecto a otra presenten al menos un segundo par de dentados que se engranan entre sf y que el segundo par de dentados que se engranan entre sf se engrane con un desplazamiento con respecto al primer par de dentados que se engranan entre sf. De este modo la parte que se mueve con un movimiento de avance en forma de onda se engrana de manera alterna con dos
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dentados con un desplazamiento, con lo que se multiplica la frecuencia y se aumenta considerablemente la energfa disipada. Debido al aumento de la energfa disipada, el dispositivo de limitacion de fuerza, en el diseno para una zona prevista de un nivel de limitacion de fuerza, puede reducirse adicionalmente.
Preferiblemente los pares primero y segundo de dentados que se engranan entre si estan dispuestos en lados opuestos en una de las partes, estando dispuestos al menos dos de los dentados en una parte con un desplazamiento entre si. De este modo, el desengranaje de un par de dentados mediante el deslizamiento de los flancos de diente lleva automaticamente a un engranaje del otro par de dentados, de modo que el sistema con un diseno correspondiente no puede quedarse parado.
Ademas, se propone que entre los dentados que se engranan este dispuesto un medio de amortiguacion, de modo que se amortigue la alta velocidad de arranque del dispositivo de limitacion de fuerza, que se produce debido al impulso al inicio de la limitacion de fuerza.
En este caso, la parte que realiza el movimiento de avance esta realizada preferiblemente por un disco de dentado giratorio con un dentado axial, y el disco de dentado con su dentado axial puede engranarse con un dentado fijado a la carcasa. De este modo el movimiento de avance se implementa mediante el movimiento giratorio del disco de dentado, de modo que no tiene una longitud limitada y ademas, independientemente de la posicion del disco de dentado, siempre la misma cantidad de dientes, preferiblemente todo el dentado, puede engranarse con el dentado fijado a la carcasa.
Para que la limitacion de fuerza generada mediante el dispositivo de limitacion de fuerza presente una carga basica predeterminada, se propone que el disco de dentado este cargado por resorte en la direccion del engranaje del dentado axial y del dentado fijado a la carcasa.
Ademas, se propone que el dentado axial este formado por dientes dirigidos radialmente hacia el centro del disco de dentado. De este modo el disco de dentado se centra automaticamente mediante el dentado axial, porque se evita una desviacion del disco de dentado con respecto a la posicion centrada por los dientes en si mismos.
Se consigue una realizacion preferida adicional de la invencion porque entre el arbol de cinturon y la parte que realiza el movimiento de avance en forma de onda esta previsto un engranaje. De este modo la frecuencia del movimiento de avance, que determina el nivel de limitacion de fuerza, puede disenarse independientemente del movimiento giratorio del arbol de cinturon en el sentido de extraccion de la correa de cinturon. En particular puede aumentarse la frecuencia del movimiento de avance, de modo que se eleva el nivel de limitacion de fuerza o puede reducirse adicionalmente el dispositivo de limitacion de fuerza con un nivel de limitacion de fuerza predeterminado.
Se obtiene una forma especialmente favorable del engranaje, porque es un engranaje planetario, el arbol de cinturon esta unido de manera resistente a la torsion con los pinones satelite y el disco de dentado esta formado por el planeta y/o un anillo de dentado interno, que presentan dentados radiales, con los que se engranan pinones satelite. El engranaje planetario es adecuado en la medida en que presenta una construccion sencilla y puede disponerse en un plano ahorrando espacio, siendo posibles relaciones de multiplicacion y desmultiplicacion muy altas con un funcionamiento muy silencioso y un espacio constructivo reducido. Ademas, el movimiento giratorio del arbol de cinturon mediante la union a traves de los pinones satelite en varios puntos puede introducirse en el planeta y/o el anillo de dentado interno, de modo que en total se obtiene una buena distribucion del flujo de fuerza y con ello una reduccion de las fuerzas que aparecen como maximo en los componentes.
Ademas, se propone que el nivel de limitacion de fuerza generado por el movimiento de avance en forma de onda del planeta y el nivel de limitacion de fuerza generado por el movimiento de avance en forma de onda del anillo de dentado interno sean diferentes. De este modo con el mismo dispositivo de limitacion de fuerza pueden implementarse dos niveles de limitacion de fuerza diferentes, en funcion de si se acciona el planeta o el anillo de dentado interno.
Para que el nivel de la limitacion de fuerza pueda determinarse de manera activa se propone ademas que el planeta y/o el anillo de dentado interno presenten un dispositivo de fijacion separable. Mediante la inmovilizacion del planeta o del anillo de dentado interno se determina automaticamente que se accione la otra parte en cada caso y asf se determine el nivel de limitacion de fuerza.
En este caso el dispositivo de fijacion separable esta asociado preferiblemente al planeta o al anillo de dentado interno, que con el movimiento de avance en forma de onda genera el nivel de limitacion de fuerza menor. De este modo, al inicio de la limitacion de fuerza actua el nivel de limitacion de fuerza superior, mientras que tras separar el dispositivo de fijacion automaticamente actua el nivel de limitacion de fuerza menor, porque ahora la parte con el nivel de limitacion de fuerza superior actua automaticamente como rodamiento fijo, sin que para ello sea necesario un dispositivo de fijacion independiente.
Ademas, el dispositivo de limitacion de fuerza puede presentar una carcasa y entre la carcasa y el arbol de cinturon y/o el engranaje planetario pueden estar previstos medios para la limitacion del angulo de giro, de modo que se
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limita el desplazamiento hacia delante durante la limitacion de fuerza, no teniendo que producirse evidentemente la limitacion de manera brusca, sino que tambien puede producirse de manera correspondiente a un aumento de la desaceleracion.
En este caso se propone ademas que los medios esten formados por una o varias ruedas dentadas, que se engranan con un dentado asociado a la carcasa y uno asociado al arbol de cinturon o al engranaje planetario, y que el trayecto formado por los dos dentados se estreche hacia el extremo. Los dentados representan un guiado del giro relativo, que por el estrechamiento permite ademas una posibilidad muy buena para frenar el giro relativo.
A continuacion se explicara la invencion mediante varios ejemplos de realizacion preferidos. En las figuras pueden reconocerse en detalle:
las figuras 1a-1d: el dispositivo de limitacion de fuerza con dos partes moviles entre si de manera lineal
la figura 2: el dispositivo de limitacion de fuerza con un disco de dentado que se engrana con un dentado de
carcasa que realiza un movimiento giratorio
la figura 3:
el dispositivo de limitacion de fuerza con el engranaje planetario en una representacion en despiece ordenado
la figura 4:
el dispositivo de limitacion de fuerza con el engranaje planetario en el estado compuesto sin cubierta de carcasa
la figura 5:
las figuras 6a-6d: la figura 7: las figuras 8a-8c:
el dispositivo de limitacion de fuerza con el engranaje planetario en el estado compuesto en seccion transversal
el movimiento de avance en forma de onda de los discos dentados durante la limitacion de fuerza el dispositivo de limitacion de fuerza con anillo de conmutacion
el dispositivo de limitacion de fuerza con anillo de conmutacion en diferentes posiciones durante la limitacion de fuerza
la figura 9: la carcasa del dispositivo de limitacion de fuerza con dentado interno, disco motriz con dentado
externo y ruedas dentadas para la limitacion del angulo de giro
la figura 10: el desarrollo de la limitacion de fuerza con respecto a la velocidad relativa
la figura 11: el desarrollo de la limitacion de fuerza para diferentes tipos de ocupante y diferentes impulsos
En las figuras 1a a 1d puede reconocerse en primer lugar un ejemplo de realizacion de la invencion, en el que estan previstas dos partes 1 y 2, que forman un dispositivo de limitacion de fuerza segun la invencion y que pueden preverse en diferentes aplicaciones en el vehfculo. Una de las partes 1 o 2 esta dispuesta de manera fija en el vehfculo, en este caso la parte 2, mientras que la otra parte 1 o 2 respectiva, en este caso la parte 1, realiza un movimiento con limitacion de fuerza. La parte 1 puede ser por ejemplo un volante de direccion o una parte asociada al mismo, o tambien un elemento de deformacion en la estructura del vehfculo. Finalmente el dispositivo de limitacion de fuerza es adecuado para todas las aplicaciones en vehfculos en las que tiene que disiparse energfa o tiene que permitirse un movimiento o deformacion con limitacion de fuerza para proteger al ocupante o el compartimento del pasajero.
La parte 1 esta dotada en sus lados opuestos de dentados 3 y 5 y se engrana con una parte 2, que tambien esta dotada de dentados 4 y 6. En la posicion mostrada en la figura 1a, en primer lugar, los dentados 5 y 6 estan engranados. Si ahora se ejerce una fuerza en el sentido de la flecha “A” sobre la parte 1, entonces los dentados 5 y 6 se deslizan por sus flancos de diente y la parte 1 se acelera en el sentido de la flecha “I”, como puede reconocerse en la figura 1b. Mediante el deslizamiento por los flancos de diente, los dentados 5 y 6 se desengranan y se produce el engranaje de los dentados 3 y 4 opuestos, hasta que han alcanzado su posicion de engranaje representada en la figura 1c. Si se continua con el movimiento de avance desde la posicion representada en la figura 1c, ahora los flancos de diente de los dentados 3 y 4 empiezan a deslizarse unos sobre otros y la parte 1 realiza un movimiento en el sentido de la flecha “II”, de modo que finalmente los dentados 5 y 6 vuelven a engranarse.
De manera correspondiente la parte 1 realiza con una accion de fuerza en el sentido de la flecha “A” un movimiento de avance en forma de onda formado a partir de los movimientos alternantes en los sentidos de la flecha “I” y “II”. Debido a la aceleracion y el frenado de la parte 1 que se alternan permanentemente se degrada energfa y se produce el movimiento relativo con limitacion de fuerza deseado.
En la figura 2 se representa un ejemplo de realizacion alternativo, en el que el dispositivo de limitacion de fuerza esta
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asociado a un dispositivo de arrollamiento de cinturon no representado. Entonces, el dispositivo de limitacion de fuerza permite con el dispositivo de arrollamiento de cinturon bloqueado un desplazamiento hacia delante con limitacion de fuerza del ocupante para la reduccion de la carga sobre el ocupante, como es el caso tambien con los dispositivos de arrollamiento de cinturon conocidos hasta ahora con limitacion de fuerza. El dispositivo de limitacion de fuerza presenta un cubo 7, que en el centro presenta una abertura cuadrada 8 para la conexion del dispositivo de arrollamiento de cinturon. El cubo 7 esta dotado por fuera de un dentado 9, que se engrana con un dentado 36 interno de un disco 10 de dentado y que acciona con el dispositivo de arrollamiento de cinturon bloqueado. Para ello, el dispositivo de limitacion de fuerza esta dispuesto o bien entre dos partes de un arbol de cinturon, como se conocfa hasta ahora por las barras de torsion, o bien entre la parte bloqueada, tambien denominada cabeza de perfil, y el marco de carcasa del dispositivo de arrollamiento de cinturon. Entonces, en el segundo caso el dispositivo de arrollamiento de cinturon no bloquea en el marco de carcasa sino en el dispositivo de limitacion de fuerza.
El dispositivo de limitacion de fuerza esta formado por dos discos 16 y 12 de carcasa fijos, entre los cuales en el estado montado esta dispuesto un anillo 11 de distanciamiento. Ademas, entre los discos 16 y 12 de carcasa esta dispuesto el disco 10 de dentado accionado por el arbol de cinturon durante la limitacion de fuerza, que presenta dentados 13 y 14 dispuestos desplazados entre si en ambos lados. Los dentados 13 y 14 se engranan con dentados asociados a los discos 16 y 12 de carcasa, pudiendo reconocerse en este caso solo el dentado 15 en el disco 12 de carcasa. Los dentados 13 y 14 estan formados por dientes dirigidos radialmente hacia el centro del disco 10 de dentado, que se distribuyen uniformemente por la circunferencia del disco 10 de dentado y de este modo provocan adicionalmente un efecto de centrado para el disco 10 de dentado con respecto a los discos 16 y 12 de carcasa fijos.
Al accionar el disco 10 de dentado este realiza un movimiento giratorio relativo con respecto a los discos 16 y 12 de carcasa, de modo que el disco 10 de dentado y los discos 16 y 12 de carcasa en este caso representan las partes que se mueven relativamente una respecto a otra segun lo reivindicado. A este respecto los dentados 13 y 15 y el dentado 14 y el dentado que no puede reconocerse del disco 16 de carcasa se engranan y desengranan de manera alterna, de modo que el disco 10 de dentado realiza un movimiento de avance en forma de onda, que en este caso, sin embargo, es un movimiento giratorio. La diferencia esencial visible con respecto a la solucion conocida por el estado de la tecnica consiste en que en este caso sin la interposicion de un sistema de masa independiente directamente la parte conectada al arbol de cinturon, concretamente el disco 10 de dentado, realiza el movimiento oscilante que disipa energfa. Esto ofrece la ventaja de que se eliminan los costes para el sistema de masa independiente y que una parte oscila con una masa relativamente grande con lo que puede disiparse correspondientemente mucha energfa, o dicho de otro modo, con un dispositivo de limitacion de fuerza reducido puede conseguirse un nivel de limitacion de fuerza relativamente grande. Haciendo que una parte lo mas grande posible realice el movimiento de avance en forma de onda tambien pueden preverse una gran cantidad de dientes, que finalmente permiten una amortiguacion grande y con ello un nivel de limitacion de fuerza elevado.
Ademas, el solapamiento de los dentados en comparacion con la solucion del estado de la tecnica es considerablemente mayor, de modo que pueden absorberse fuerzas considerablemente mayores o las partes para el mismo nivel de limitacion de fuerza pueden disenarse mas pequenas.
En las figuras 3 a 5 puede reconocerse un ejemplo de realizacion adicional de un dispositivo de limitacion de fuerza segun la invencion con un engranaje 47 planetario. El arbol de cinturon no representado esta conectado en este caso a traves de un disco 17 motriz, que presenta un dentado 44 externo y se dispone de tal manera que con un dentado 45 interno de una carcasa 48 del dispositivo de limitacion de fuerza forma un canal de dentado, que tambien esta representado en la figura 9.
En el canal de dentado estan dispuestas las ruedas 43a y 43b dentadas, que se engranan con el dentado 45 interno fijo de la carcasa 48 y el dentado 44 externo giratorio del disco 17 motriz. El canal de dentado se estrecha hacia el extremo, de modo que se limita el movimiento giratorio del disco 17 motriz en el sentido de la flecha “D” y la parada del disco 17 motriz se produce de manera amortiguada.
En este caso, el dispositivo de limitacion de fuerza esta dotado de un engranaje 47 planetario, que esta dispuesto entre el disco 46 de carcasa fijo y los anillos 20 y 40 de dentado fijados a la carcasa. El disco 17 motriz esta dotado de espigas 18 dirigidas axialmente, que se engranan con las ruedas 19 dentadas planetarias y las accionan en el sentido circunferencial.
Las ruedas 19 dentadas planetarias estan engranadas con un dentado 29 externo de un planeta 22 y un dentado 30 interno de un anillo 21 de dentado interno. Tanto el anillo 21 de dentado interno como el planeta 22 estan dotados de dentados 23, 24 y 26, 28 opuestos dirigidos axialmente que se disponen entre los dentados 25 y 27 dispuestos en los anillos 20 y 40 de dentado fijos y los dentados 35 y 37 del disco 46 de carcasa. Entre los dentados 23, 35, 28 y 37 estan dispuestas arandelas 31, 32 de goma, que actuan como medio de amortiguacion para el movimiento relativo de las partes entre si y que amortiguan la velocidad de arranque relativamente alta al inicio de la limitacion de fuerza. Ademas, estan previstas arandelas 33 y 34 elasticas, que aplican axialmente una fuerza elastica al anillo 21 de dentado interno y al planeta 22, y de este modo hacen que los dentados 24, 25 y 26, 27 se engranen.
El principio de la limitacion de fuerza es identico al del ejemplo de realizacion descrito en la figura 2, solo que en este
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caso en funcion de si esta fijado el anillo 21 de dentado interno o el planeta 22, la otra parte en cada caso realiza el movimiento de avance en forma de onda, que en este caso tambien es un movimiento giratorio. Como el nivel de limitacion de fuerza generado por el movimiento de avance en forma de onda del anillo 21 de dentado interno y del planeta 22 puede ser diferente, por consiguiente, con este dispositivo de limitacion de fuerza tambien pueden producirse diferentes niveles de la limitacion de fuerza, en funcion de si se acciona el anillo 21 de dentado interno o el planeta 22.
El principio de la limitacion de fuerza se representa en las figuras 6a a 6d de nuevo mediante los movimientos de los dentados 24, 25, 23 y 35 del anillo 21 de dentado interno. El movimiento del planeta 22 y del disco 10 de dentado de la figura 2 durante la limitacion de fuerza es identico al del anillo 21 de dentado interno y por ello no se representa.
El anillo 21 de dentado interno se acciona mediante las ruedas 19 dentadas planetarias en primer lugar en el sentido de la flecha “A”. Mediante el deslizamiento de los flancos de diente de los dentados 24 y 25 al movimiento circunferencial en el sentido de la flecha “A” se superpone un movimiento en la direccion axial, de modo que a este respecto el anillo 21 de dentado interno se mueve en el sentido de la flecha “B” y se hace que los dentados 24 y 25 se desengranen y que los dentados 23 y 35 se engranen. Tras alcanzar la posicion de inversion representada en la figura 6c y seguir con el movimiento de avance, entonces el anillo 21 de dentado interno se mueve de manera opuesta en el sentido de la flecha “C”. Entonces, debido al frenado continuo y la nueva aceleracion del anillo 21 de dentado interno entrando y saliendo de las posiciones de inversion, se degrada la energfa de manera cinematica, transformandose entonces la energfa por ejemplo en calor, perdida de energfa por friccion interna y similares.
En la figura 5 puede reconocerse ademas como el anillo 38 de control mantiene el planeta 22 en la posicion en la que los dentados 28 y 37 se encuentran engranados, aunque se le aplica una fuerza elastica desde el otro lado a traves del anillo 34 elastico en la direccion del anillo 40 de dentado. De este modo el planeta 22 esta fijado al inicio de la limitacion de fuerza, de modo que no puede realizar ningun movimiento de avance en forma de onda y de manera correspondiente esta fijado con respecto al disco 46 de carcasa. En esta posicion el nivel de limitacion de fuerza se determina exclusivamente por el movimiento descrito del anillo 21 de dentado interno y el planeta 22 puede considerarse como un rodamiento fijo.
Como puede reconocerse en las figuras 7 y 8a, el anillo 38 de control al inicio de la limitacion de fuerza se mantiene mediante un elemento 39 de arrastre que se apoya sobre el anillo 40 de dentado a una distancia respecto al mismo, de modo que los dentados 27 y 26 no pueden engranarse. El anillo 38 de control actua como dispositivo de fijacion separable, produciendose la inmovilizacion del planeta 22 finalmente mediante el engranaje de los dentados 28 y 37.
Como se representa en las figuras 8a a 8c, la conmutacion se produce porque el disco 17 motriz esta dotado de un tope 42, que con la rotacion durante la limitacion de fuerza en el sentido de la flecha “S” choca con el elemento 39 de arrastre y al seguir girando lo desplaza en el sentido circunferencial. El elemento 39 de arrastre mediante el desplazamiento en el sentido circunferencial llega a un rebaje 41 en el anillo 40 de dentado y mediante la fuerza elastica de la arandela 34 elastica se presiona dentro del mismo. Mediante el desplazamiento axial del anillo 38 de conmutacion el planeta 22 no representado por motivos de claridad en las figuras 8a-8c ya no se apoya axialmente y puede moverse libremente entre los dentados 27 y 37. Como la limitacion de fuerza generada por el movimiento de avance en forma de onda del anillo 21 de dentado interno es superior a la limitacion de fuerza generada por el movimiento de avance en forma de onda del planeta 22, tras la conmutacion a traves del movimiento descrito del anillo 38 de conmutacion el planeta 22 empieza a realizar el movimiento de avance, mientras que el anillo 21 de dentado interno actua como rodamiento fijo. Como el nivel de la limitacion de fuerza depende de la gravedad del accidente y del ocupante, el nivel de limitacion de fuerza generado por el movimiento de avance en forma de onda del planeta 22 tambien puede ser tan elevado que el anillo 21 de dentado interno ya no actue como rodamiento fijo, sino que tambien se produzca un movimiento giratorio oscilante del mismo. En este caso esta presente una conexion en serie del planeta 22 y del anillo 21 de dentado interno y el anillo 21 de dentado interno tiene al mismo tiempo la funcion de una proteccion frente a sobrecarga.
En la figura 10, para entender mejor la invencion, en primer lugar se ha representado la variacion de la limitacion de fuerza anotada con respecto a la velocidad de extraccion de cinturon. La velocidad de extraccion de cinturon se obtiene durante el choque porque el ocupante en el instante T0 del choque del vehfculo contra el obstaculo, en el que de manera ideal la velocidad del vehfculo se considera igual a cero, debido a su inercia todavfa realiza un movimiento hacia delante, de modo que el cinturon se extrae del dispositivo de arrollamiento de cinturon unido de manera fija con el vetuculo. La recta indicada con “I” representa el desarrollo de la limitacion de fuerza con una barra de torsion de 4000 N segun el estado de la tecnica actual. El nivel de limitacion de fuerza es independiente de la velocidad de extraccion de cinturon, de modo que este tipo de limitacion de fuerza no se adapta ni al ocupante ni al choque. En comparacion con esto, con “II” se indica el desarrollo de la limitacion de fuerza con el dispositivo de limitacion de fuerza segun la invencion. Puede reconocerse que la limitacion de fuerza es proporcional al cuadrado de la velocidad de extraccion de correa de cinturon. Esto se debe a que con una velocidad de extraccion de cinturon superior la frecuencia del sistema oscilante es superior y con ello tambien la energfa disipada mediante el dispositivo de limitacion de fuerza o el nivel de limitacion de fuerza relacionado.
En la figura 11 se representa el desarrollo de la limitacion de fuerza durante el accidente para diferentes impulsos de
5
10
15
20
25
30
accidente y tipos de ocupante para entender mejor la utilidad practica para la funcion de retencion del ocupante. Las curvas C1 a C4 muestran el desarrollo de limitacion de fuerza para una velocidad de choque de 32 km/h con un dispositivo de limitacion de fuerza segun la invencion segun la figura 2 con 42 dientes que se engranan y desengranan de manera alterna. C1 muestra la curva para un maniquf HIII, 95% hombre, C2 la curva de un maniquf HIII 50% mujer, C3 la curva de un maniquf HIII 5% mujer y finalmente la curva C4 la curva para un TNO de un nino de 10 anos. El dispositivo de limitacion de fuerza actua de manera reconocible sobre el ocupante, de modo que el 95% hombre experimenta en la curva C1 una limitacion de fuerza considerablemente superior que el 5% mujer (curva C3) o el nino de 10 anos de la curva C4. En la curva A3 se representa la curva de limitacion de fuerza para un maniquf HIII, un 5% mujer, con una velocidad de impacto de 50 km/h y en la curva A2 la curva para un maniquf HIII, un 50% hombre, con una velocidad de impacto de 50 km/h. De nuevo puede reconocerse claramente que el 50% hombre experimente la limitacion de fuerza considerablemente superior que el 5% mujer. La curva A1 muestra el desarrollo de limitacion de fuerza para un maniquf HIII 95% hombre y la curva A4 el desarrollo de limitacion de fuerza con una velocidad de impacto de 56 km/h con el mismo mensaje. El nivel de limitacion de fuerza del dispositivo de limitacion de fuerza segun la invencion se adapta por tanto al ocupante.
Al comparar las curvas C1 a C4 con las curvas A1 a A4 puede reconocerse que tambien la velocidad de impacto influye claramente en la caracterfstica de limitacion de fuerza, como por ejemplo puede reconocerse en las curvas A3 y C3, que solo se diferencian por las velocidades de impacto de 32 km/h y 50 km/h. El nivel de limitacion de fuerza del dispositivo de limitacion de fuerza segun la invencion se adapta por tanto al choque.
Ademas, en la curva B1 puede reconocerse el desarrollo de limitacion de fuerza de un maniquf HIII 50% hombre y en la curva B2 el desarrollo de limitacion de fuerza de un maniquf HIII de un 5% mujer con en cada caso una velocidad de impacto de 50 km/h, presentando en este caso el dispositivo de limitacion de fuerza 36 dientes. Las curvas A2 y B1 representan por tanto las curvas de limitacion de fuerza para maniqufes identicos con una velocidad de impacto identica cuando se utilizan dispositivos de limitacion de fuerza con una cantidad diferente de dientes. La curva B1 del dispositivo de limitacion de fuerza con 36 dientes se encuentra claramente por debajo de la curva A2 del dispositivo de limitacion de fuerza con 42 dientes. La razon es que mediante la cantidad de dientes tambien se determina la amortiguacion del dispositivo de limitacion de fuerza y con ello el nivel de la limitacion de fuerza de manera decisiva. Cuantos mas dientes presente el dispositivo de limitacion de fuerza, mayor sera el nivel de limitacion de fuerza.

Claims (14)

  1. 5
    10
    15 2.
    20
  2. 3.
    25
  3. 4.
    30 5.
  4. 6.
    35
  5. 7.
    40
  6. 8.
    45
  7. 9.
    50
  8. 10.
    55
  9. 11.
    60
  10. 12.
  11. 13.
    Dispositivo de limitacion de fuerza para un vehfculo, que esta dispuesto en un arbol de cinturon de un dispositivo de arrollamiento de cinturon, y que presenta al menos dos partes (1, 2, 10, 12, 16, 20, 21, 46,
    22, 40) controladas con un movimiento definido en funcion de la frecuencia relativamente entre si, caracterizado porque las partes (1, 2, 10, 12, 16, 20, 21, 46, 22, 40) que se mueven relativamente una respecto a otra presentan dentados (3, 4, 13, 15, 24, 25, 26, 27) que se engranan uno con otro y el movimiento controlado en funcion de la frecuencia se produce porque al menos una de las partes (1, 10, 21, 22) con respecto a la otra parte (2, 12, 16, 20, 40, 46) realiza un movimiento de avance en forma de onda, en el que los dentados (3, 4, 13, 15, 24, 25, 26, 27) se engranan y desengranan de manera alterna, estando formado el movimiento de avance en forma de onda por movimientos alternantes en diferentes direcciones, y porque la parte (10, 21, 22) que realiza el movimiento de avance en forma de onda esta unida con arrastre de fuerza con el arbol de cinturon.
    Dispositivo de limitacion de fuerza segun la reivindicacion 1, caracterizado porque las partes (1, 2, 10, 12, 16, 20, 21, 22, 40, 46) que se mueven relativamente una respecto a otra presentan al menos un segundo par de dentados (5, 6, 14, 23, 35, 28, 37) que se engranan entre si y el segundo par de dentados (5, 6, 14,
    23, 35, 28, 37) que se engranan entre si se engrana con un desplazamiento con respecto al primer par de dentados (3, 4, 13, 15, 24, 25, 26, 27) que se engranan entre si.
    Dispositivo de limitacion de fuerza segun la reivindicacion 2, caracterizado porque el primer par (3, 4, 13, 15, 24, 25, 26, 27) y el segundo par (5, 6, 14, 23, 35, 28, 37) de dentados que se engranan entre si estan
    dispuestos en lados opuestos y al menos dos dentados (3, 5, 13, 14, 23, 24, 26, 28) estan dispuestos en
    una de las partes (1, 10, 21, 22) con un desplazamiento entre si.
    Dispositivo de limitacion de fuerza segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque entre los dentados (3, 4, 5, 6, 13, 14, 15, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 35, 37) que se engranan esta dispuesto un medio de amortiguacion.
    Dispositivo de limitacion de fuerza segun la reivindicacion 4, caracterizado porque el medio de
    amortiguacion esta formado por una masa de grasa o de cadena que rellena los espacios huecos entre los dentados (3, 4, 5, 6, 13, 14, 15, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 35, 37).
    Dispositivo de limitacion de fuerza segun la reivindicacion 4, caracterizado porque el medio de
    amortiguacion esta formado por un disco (31, 32) de goma dispuesto entre los dentados (3, 4, 5, 6, 13, 14, 15, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 35, 37).
    Dispositivo de limitacion de fuerza segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la parte (10, 21, 22) que realiza el movimiento de avance esta formada por un disco de dentado con un dentado (13, 14, 23, 24, 26, 28) axial y el disco de dentado con su dentado (13, 14, 23, 24, 26, 28) axial puede engranarse con un dentado (15, 25, 27, 35, 37) fijado a la carcasa del dispositivo de limitacion de fuerza.
    Dispositivo de limitacion de fuerza segun la reivindicacion 7, caracterizado porque el disco (21, 22) de dentado esta cargado por resorte en la direccion del engranaje del dentado (24, 26) axial y del dentado (25, 27) fijado a la carcasa.
    Dispositivo de limitacion de fuerza segun una de las reivindicaciones 7 u 8, caracterizado porque el dentado (13, 14, 23, 24, 26, 28) axial esta formado por dientes dirigidos radialmente hacia el centro del disco (10, 21, 22) de dentado.
    Dispositivo de limitacion de fuerza segun una de las reivindicaciones anteriores 7 u 8, caracterizado porque entre el arbol de cinturon y la parte (21, 22) que realiza el movimiento de avance en forma de onda esta previsto un engranaje.
    Dispositivo de limitacion de fuerza segun la reivindicacion 10, caracterizado porque el engranaje es un engranaje (47) planetario, el arbol de cinturon esta unido con los pinones (19) satelite y el disco (21, 22) de dentado esta formado por el planeta (22) y/o un anillo (21) de dentado interno, que presentan dentados (29, 30) radiales, con los que se engranan los pinones (19) satelite.
    Dispositivo de limitacion de fuerza segun la reivindicacion 11, caracterizado porque el nivel de limitacion de fuerza generado por el movimiento de avance en forma de onda del planeta (22) y el nivel de limitacion de fuerza generado por el movimiento de avance en forma de onda del anillo (21) de dentado interno son diferentes.
    Dispositivo de limitacion de fuerza segun la reivindicacion 11 o 12, caracterizado porque el planeta (22) y/o
    el anillo (21) de dentado interno presentan un dispositivo de fijacion separable.
    5
    10
    15
  12. 14. Dispositivo de limitacion de fuerza segun la reivindicacion 13, caracterizado porque el dispositivo de fijacion separable esta asociado al planeta (22) o al anillo (21) de dentado interno, que con el movimiento de avance en forma de onda genera el nivel de limitacion de fuerza menor.
  13. 15. Dispositivo de limitacion de fuerza segun una de las reivindicaciones 1 a 10 y/o segun una de las reivindicaciones 11 a 14, caracterizado porque el dispositivo de limitacion de fuerza presenta una carcasa (48) y entre la carcasa (48) y el arbol de cinturon y/o el engranaje (47) planetario estan previstos medios para la limitacion del angulo de giro.
  14. 16. Dispositivo de limitacion de fuerza segun la reivindicacion 15, caracterizado porque los medios estan formados por una o varias ruedas (43a, 43b) dentadas, que se engranan con un dentado (44, 45) asociado a la carcasa (48) y uno asociado al arbol de cinturon, a un disco motriz (17) unido con arrastre de fuerza al arbol de cinturon, o al engranaje (47) planetario y el trayecto formado por los dos dentados (44, 45) se estrecha hacia el extremo.
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