ES2240880T3 - Sensor de velocidad del despliegue de un airbag. - Google Patents

Abstract

Un dispositivo de airbag (20) para un vehículo motorizado que consta de: un habitáculo para el airbag (24); un airbag (22) montado en el habitáculo del airbag (24), y que define una superficie interior de la bolsa ; un cartucho con un medio de escaneo (40; 94; 138) montado fijo con respecto al habitáculo del airbag (24) y que contiene una cantidad de un medio alargado de escaneo (36) almacenado dentro del cartucho, pasando el medio de escaneo por el cartucho y extendiéndose a través de una salida (64) del cartucho (40; 94; 138) para el medio alargado de escaneo, y estando fijado a la superficie interior del airbag (22); un sensor (44; 106) posicionado dentro del cartucho con el medio de escaneo (40; 94; 138) para detectar el medio de escaneo (36) cuando se extrae del cartucho; caracterizado porque hay conectada una junta (92) al medio alargado de escaneo (36) para sellar la salida (64), de tal modo que la extracción del medio de escaneo de la salida deja ésta al descubierto.

Description

Sensor de velocidad del despliegue de un airbag.

La presente invención versa sobre airbags y sensores usados para controlar en general el despliegue de un airbag, y en particular sobre sensores que monitorizan la secuencia real de despliegue.

Cuando un pasajero de un vehículo está colocado de tal forma que el despliegue del airbag pudiese resultar peligroso, se dice que el pasajero está "fuera de posición". Se han desarrollado diversos sistemas para detectar un pasajero que esté "fuera de posición" en un vehículo. Los sistemas de sensores diseñados para detectar la posición del pasajero de un vehículo suelen requerir una monitorización constante para que, si se produce un choque, la posición del pasajero sea conocida. Se han propuesto sistemas de sensores diseñados para detectar la posición de un pasajero de un vehículo basados en sensores de ultrasonidos, ópticos, o capacitivos. La monitorización constante de los sensores, que pueden producir altas tasas de datos, requiere el diseño de algoritmos que puedan reducir los datos de los sensores a una condición única o a un número limitado de condiciones de datos que se utilicen para la toma de decisión de despliegue de un airbag para evitar el despliegue del airbag o, en el caso de un airbag de dos fases, para seleccionar el nivel de despliegue. Mantener la integridad de los datos entre los datos posicionales anteriores al choque, y los datos posicionales que se precisan durante el despliegue del airbag resulta complicado por el ruidoso entorno producido por un choque. Dar satisfacción a las cuestiones de la integridad de los datos demanda una mayores capacidades de procesador y el desarrollo de algoritmos, lo que también requiere verificaciones adicionales.

Los enfoques que se han dado hasta ahora dentro de la especialidad procuran determinar, basándose en diversos sensores, la distancia entre el airbag y el pasajero del vehículo antes de que se despliegue el airbag. En muchos casos, el pasajero del vehículo no estará demasiado cerca del airbag en el momento de tomar la decisión de desplegar el airbag, pero, debido a la velocidad con la que se acerca el pasajero al airbag, el pasajero del vehículo estará demasiado cerca cuando el airbag sea desplegado efectivamente. Para abordar estas situaciones hacen falta sensores y algoritmos más sofisticados para procurar predecir la posición del pasajero cuando se despliega realmente el airbag o cuando está casi completamente desplegado. Dicho de otra manera, el sistema ideal de despliegue de un airbag funciona de tal modo que el airbag se despliegue completa o casi completamente antes de que el pasajero del vehículo se tope con él. Los sistemas existentes inhiben el despliegue del airbag cuando, basándose en diversos sensores y algoritmos, se determina que, por la posición del pasajero del vehículo, es más probable que el airbag hiera al pasajero que lo beneficie. Conseguir la creación de un sistema sensor y un algoritmo resulta complicado por cuanto normalmente hay muy poca demora entre la decisión de desplegar y el despliegue efectivo.

Un sistema que emplee sensores y algoritmos para captar la posición de los pasajeros de un vehículo debe poder suministrar en todo momento una indicación de si el despliegue del airbag hubiese de verse inhibida para que la decisión de inhibición pueda aplicarse siempre que se dé la decisión de despliegue del airbag. Esto quiere decir que los sensores y algoritmos usados para generar la señal de inhibición por posición del pasajero no pueden optimizarse para enfrentarse con un marco temporal específico en el que se tome la decisión del despliegue efectivo. El resultado final es que puede que tales algoritmos sean menos precisos de lo deseable debido a que deben predecir sucesos que están relativamente alejados en el futuro, quizá decenas de milisegundos. En la patente EP 0990567 A1 se muestra un dispositivo de airbag en conformidad con el preámbulo de la reivindicación 1. Emplea una pluralidad de cintas que se extienden entre la parte frontal del airbag y un cartucho dispensador de cinta montado en el habitáculo del airbag. Unos sensores de la extracción de la cinta que hay dentro del cartucho monitorizan la velocidad con la que sale la cinta del cartucho y pueden detectar el impacto del airbag con un pasajero del vehículo por una disminución de la velocidad del airbag medida por la velocidad de la salida de la cinta del cartucho.

De acuerdo con la invención, se presenta un dispositivo de airbag en conformidad con la reivindicación 1 dotado de un cartucho de cinta con la funcionalidad y fiabilidad mejoradas de los sensores de monitorización del despliegue de airbags de tipo cinta.

La Fig. 1 es una vista isométrica, con un corte transversal parcial, del módulo del airbag de esta invención, en el momento en que se despliega el airbag.

La Fig. 2 es una vista isométrica parcialmente despiezada del cartucho de cinta de esta invención.

La Fig. 3 es una vista isométrica parcialmente despiezada de un ejemplo de realización alternativo del cartucho de cinta de esta invención.

La Fig. 4 es una vista ampliada detallada de un corte transversal de la salida de la cinta del cartucho de cinta de la Fig. 2 que muestra una junta de ojal.

La Fig. 5 es una vista ampliada detallada de un corte transversal de la salida de la cinta del cartucho de cinta de la Fig. 2 que muestra una junta de elastómero.

La Fig. 6 es una vista ampliada de la salida del cartucho de la Fig. 2 mostrando un ejemplo de realización alternativo de la junta de ojal.

La Fig. 7 es una vista ampliada de la salida de la cinta siendo extraída con una pluralidad de ángulos de la salida del cartucho de la Fig. 2.

La Fig. 8a es una vista fragmentaria ampliada de la junta ultrasónica usada para sellar el cartucho de cinta de la Fig. 2 antes del montaje.

La Fig. 8b es una vista fragmentaria ampliada de la junta ultrasónica usada para sellar el cartucho de cinta de la Fig. 2 después del montaje.

La Fig. 9 es una vista en plano superior de un ejemplo de realización alternativo de un mecanismo de frenado usado con el cartucho de cinta de la Fig. 2.

La Fig. 10 es una vista isométrica de un ejemplo de realización alternativo de la porción inferior del cartucho de cinta de la Fig. 2 dotado de un muelle integral moldeado de frenado.

Refiriéndonos más en concreto a las Figs. 1-10, en las que números homólogos se refieren a piezas similares, la Fig. 1 muestra un módulo de airbag 20 que despliega un airbag 22. Un habitáculo de airbag 24 contiene un deflagrador 26 y una cantidad de generante de gas 28, tal como el 5-aminotetrazol, y es montado tras un panel de instrumentos 30. Un pasajero del vehículo 32 va sentado en un asiento del vehículo 34 frente al airbag 22. Hay cintas de tela 36 fijadas a la superficie interior 38 del airbag 22, y se mantienen dentro de los cartuchos dispensadores de cinta 40 montados en el habitáculo del airbag 24, o tras él. Los cartuchos 40 van montados de forma solidaria con respecto al habitáculo del airbag de modo que pueda medirse el movimiento relativo del airbag 22. Cuando se activa el módulo del airbag 20, el airbag 22 se despliega hacia el pasajero del vehículo 32, y las cintas 36 se sacan de los cartuchos 40. El propósito de los cartuchos 40 y de las cintas 36 que se sacan de los cartuchos es permitir la detección de un pasajero del vehículo que esté "fuera de posición" y ajustar o detener el despliegue del airbag en respuesta a la detección del pasajero "fuera de posición" dentro del vehículo.

Como se ve en la Fig. 2, la retirada de una cinta 36 de un cartucho dispensador 40 es monitorizada por un LED (diodo emisor de luz) 42 montado dentro del cartucho 40. El diodo emisor de luz 42 hace pasar luz por la cinta 36 hasta un sensor 44 montado frente al diodo 42. El sensor detecta el cambio en la intensidad de luz según va pasando la cinta 36 entre el diodo emisor de luz 42 y el fotosensor 44. La cinta 36 tiene bandas de coloración oscura 46 que pueden estar impresas en la cinta o tejidas en la propia cinta. Según se va retirando una cinta 36 de un cartucho 40, el fotosensor 44 recibe o deja de recibir, de forma alternativa, la luz procedente del diodo 42. Monitorizando la velocidad (frecuencia) a la que el fotosensor 44 pasa de recibir luz a no recibir luz, puede determinarse el número de bandas 46 que han pasado entre el diodo emisor de luz y el fotosensor. Cuando se pone en colación con el tiempo, puede determinarse la distancia, la velocidad y la aceleración de una zona de airbag 48, al que va fijada una cinta 36, a partir de la señal derivada de los cartuchos de cinta 40.

Cuando la zona 48 del airbag al que va fijada la cinta 36 entra en contacto con un objeto, la zona del airbag disminuye en velocidad o se para. Como se ve en la Fig. 2, la retirada de la cinta 36 se ve retardada de forma continua por un freno 50 que consta de un émbolo 52 que se proyecta del habitáculo del cartucho por la presión de un muelle 54. El émbolo 52 fuerza constantemente a la cinta 36 contra una superficie opuesta 56 que la frena. El freno 50 vence el momento de la cinta 36, de modo que, una vez que la zona del airbag 48 ya no extrae la cinta 36 del cartucho dispensador de cinta 40, la cinta se detiene en un espacio que va de unos milímetros hasta aproximadamente un centímetro.

Como se ve en la Fig. 2, la cinta 36 se almacena plegada en un compartimento para la cinta 58 que alberga aproximadamente un metro de cinta (unos tres pies). La salida 60 del compartimento de cinta 58 está formada entre dos esquinas redondeados 62, cada uno de los cuales tiene un radio de aproximadamente seis milímetros. La salida redondeada 60 permite que la cinta 36 pueda ser extraída sin tirones pasando por el cartucho de cinta 40. La cinta 36 discurre desde el compartimento de cinta 58, por el freno 50 y el sensor 44, y luego sale del cartucho por la salida del cartucho 64. La salida del cartucho 64 también está formada por dos esquinas redondeadas 66 para prevenir que se atasque la cinta 36 cuando salga del cartucho 40 a gran velocidad. La salida 60 del compartimento de cinta 58 y la salida del cartucho 64 forman rebajes redondeados, o sea, un estrechamiento en el que el ángulo del rebaje aumenta en la dirección en la que la cinta sale del cartucho 40. Como se ve en la Fig. 7, durante el despliegue inicial del airbag 22, la cinta 36 puede verse sujeta a tirones a distintos ángulos respecto a la salida del cartucho 64. Los lisos salientes redondeados 66 son esenciales para permitir el funcionamiento relacionado con la salida a gran velocidad de la cinta que se está moviendo a la vez lateralmente debido a la agitación de la bolsa.

Dada la larga duración que cabe esperar de los componentes del airbag, es importante que el módulo del airbag 20 sea resistente al envejecimiento. En particular, el cartucho de cinta 40 está sellado para evitar que la humedad y otros contaminantes migren al interior 68 del cartucho 40. Como se ve en la Fig. 2, puede soldarse una tapa 70 por ultrasonidos a una pieza inferior de recubrimiento 74, como se muestra en detalle en las Figs. 8a y 8b. Se forma una junta ultrasónica 72 entre la tapa 70 y la porción inferior 74 del cartucho. La soldadura se forma entre el borde biselado 76 y una lengüeta saliente 78. Se hace vibrar la tapa 70 a alta frecuencia y se pone en contacto con la porción inferior 74, formando así una junta hermética. La cinta 36 puede ser sellada a la salida del cartucho de alguna de las maneras mostradas en las Figs. 4-6. Como se ve en la Fig. 4, puede fijarse al extremo de la cinta un ojal de goma 80 dotado de unos salientes que engarcen en surcos 84 de la salida 64 del cartucho 40. De forma alternativa, como se ve en la Fig. 6, puede unirse un ojal 86 fijado a la cinta 36 mediante rebajes 88 que encajan en rebordes 90 que sobresalen a ambos lados de la salida. Cuando se extrae la cinta del cartucho, el ojal 86 se mueve con la cinta y se separa de la salida 64 que había sellado con anterioridad. Otra construcción alternativa, como se ve en la Fig. 4, tiene un material sellante como la cera o un elastómero como la goma que forma una junta 92 que, de modo similar, se arranca con la cinta 36 al desplegarse el airbag.

En la Fig. 3 se presenta un ejemplo de realización alternativo del cartucho de cinta 94 en el que el cartucho de cinta alberga la cinta 36 envuelta en forma de rollo 96 que está colocada alrededor de un eje 98, aunque no unida a él en un compartimento de almacenaje de la cinta 100. El cartucho de cinta 94 tiene la ventaja de que la cinta se aproxima a la salida del compartimento de almacenaje 102 desde un ángulo más uniforme. En los dispositivos de este ramo existentes hasta la fecha se aplicaba un freno a un carrete en el que estaba enrollada la cinta para vencer el momento del rodillo en rotación según se iba tirando de la cinta. El cartucho 94 emplea un freno 104 únicamente sobre la propia cinta, ya que la experimentación ha demostrado que no es necesario frenar el rollo 96. El freno 104 es suficiente para evitar que la cinta siga saliendo del cartucho y pasando entre el sensor 106 y la salida del cartucho 108 cuando el airbag 22 ya no tire de la cinta 36. Podría usarse un carrete (no mostrado) con el rollo de cinta 96, y el extremo de la cinta 110 puede unirse al carrete o al eje 98.

La tapa 112 del cartucho de cinta 94 puede fijarse haciendo coincidir espigas 114 en la porción inferior 116 que encajan en orificios (no mostrados) en la tapa 112, y espigas (no mostradas) en la tapa que encajan en orificios 118 en la porción inferior 116 del cartucho 94. Un surco 120 rodea la periferia de la porción inferior 116 y está relleno con una junta, o con un elastómero que se le haya aplicado o con un adhesivo para formar la junta con la tapa 112.

La Fig. 9 ilustra un diseño alternativo del freno 122 dentro del cartucho de cinta. Un primer muelle de lámina 124 se monta a una primera espiga 126 y se coloca contra un saliente 128. El primer muelle de lámina 124 está puesto de tal modo que ejerce presión contra un segundo muelle de lámina 130 que está montado a una segunda espiga 132 y colocado contra un segundo saliente 134.

Otro diseño adicional de un freno 136 dentro del cartucho 138, como se muestra en la Fig. 10, es co-formar una pieza de plástico que haga de muelle 140 que esté montada mediante bisagras vivas 142 al cartucho 138. La pieza muelle 140 está moldeada en una primera posición 144 y se la empuja por su centro a una segunda posición 146 mostrada en la Fig. 10, donde ejerce presión contra una superficie de frenado 148. Para permitir el libre movimiento de la pieza de plástico que hace de muelle 140, puede que haga falta separarla de la porción inferior del cartucho 150, o podría ser moldeada con un orificio bajo el muelle que luego se selle con un tapón (no mostrado). Aunque aumentase la complejidad del molde, podría usarse un molde de acción lateral para permitir al muelle moverse libremente con respecto a la porción inferior del cartucho 150.

Refiriéndonos a las Figs. 1 y 2, la cinta 36 hace de medio de escaneo que es escaneado al pasar por un sensor, y puede estar fabricada de tela tejida, como el algodón, el lino, la fibra de vidrio, el nylon y materiales similares. La cinta 36 también puede ser de una película con base de polímero, o una orla fibrosa o un metal fino. Cuando se usa la luz, ya sea en la transmisión o en la reflexión, para detectar la codificación, la cinta puede ser codificada con una variedad de técnicas. Por ejemplo, una cinta de tela puede ser teñida, pintada o tejida con un patrón de alto contraste. Las películas pueden ser metalizadas y, a continuación, grabadas al agua fuerte para producir un patrón de contraste. También pueden usarse agujeros físicos, en particular en película polimérica o en cinta metálica.

El medio de escaneo, o cinta 36, puede ser codificado con un patrón magnético usando un recubrimiento de metal magnetizable sobre una película, o una tira magnética magnetizable, o fibras magnetizables dentro de una cinta fibrosa, o usando una tinta magnetizable o cosas por el estilo. El material magnetizable puede colocarse de forma selectiva o puede ser magnetizable de forma selectiva para crear un patrón detectable cuando la cinta se mueva por un sensor magnético tal como un sensor de efecto Hall o un sensor GMR. También es posible detectar una película conductora, y partículas o hebras conductoras con un sensor de inductivo.

Debe entenderse que el medio de escaneo puede consistir en cinta tejida, en un hilo o un cordel. La anchura, espesor, longitud y material del que esté hecho el medio de escaneo pueden ser variados. Otros enfoques incluyen un alambre, una película de plástico, una cinta de metal, u otro objeto alargado que pueda empaquetarse en el cartucho y pueda ser codificado para que produzca una señal cuando se desplace delante de un sensor, la cual sea proporcional a la longitud o a la velocidad del medio que se escanea.

La cinta codificada puede ser diseñada con marcas uniformemente espaciadas que son leídas óptica o magnéticamente. El espaciamiento puede también no ser uniforme. Por ejemplo, la primera porción de la cinta puede no tener marca alguna, de modo que deje pasar o que refleje la luz al sensor. De este modo, pueden comprobarse la presencia de la cinta y el funcionamiento de la luz y del fotosensor. Además, el patrón puede ser variado, con una disposición logarítmica, por ejemplo, o un cambio en el espaciamiento de las marcas para contemplar una resolución variable durante porciones diferentes del despliegue del airbag. Por sencillez en el tratamiento de la señal, el objetivo puede ser generar una señal alternante que puede ser procesada, amplificada y filtrada de tal modo que pueda suponer beneficios en lo referente a la superación de fuentes de ruido, a la sencillez del tratamiento y a la fiabilidad de los algoritmos.

Dado un perfil esperado de aceleración, las marcas en la cinta podrían disponerse para producir una única frecuencia durante el despliegue hasta que se detenga el movimiento hacia adelante del cojín. Tal disposición puede simplificar la electrónica utilizada para detectar y monitorizar el despliegue del airbag.

La información procedente de los sensores que detectan las marcas de la cinta es enviada a una unidad electrónica de control que puede usarse para controlar aberturas 152 que pueden ser activadas por detonadores, o activadas por algún otro procedimiento, para permitir la salida de gases del habitáculo del módulo del airbag 24 para frenar o detener el inflado. Abrir un orificio reduce la presión del airbag 22 casi instantáneamente.

Debe entenderse que donde se describen los atributos referentes al sensor en el sentido de que no están distribuidos uniformemente a lo largo del medio alargado de escaneo, no se está haciendo referencia a la forma en que se codifica la información (como, por ejemplo, mediante líneas oscuras, orificios, inversiones del campo magnético, etc.), sino más bien al hecho de que la codificación (mediante líneas oscuras, orificios, inversiones del campo magnético) no está distribuida uniformemente. Dicho de otra manera, si la cinta fuese extraída a velocidad constante, la frecuencia u otro aspecto de la señal producida por la cinta no permanecería constante.

Claims (11)

1. Un dispositivo de airbag (20) para un vehículo motorizado que consta de:

un habitáculo para el airbag (24);

un airbag (22) montado en el habitáculo del airbag (24), y que define una superficie interior de la bolsa;

un cartucho con un medio de escaneo (40; 94; 138) montado fijo con respecto al habitáculo del airbag (24) y que contiene una cantidad de un medio alargado de escaneo (36) almacenado dentro del cartucho, pasando el medio de escaneo por el cartucho y extendiéndose a través de una salida (64) del cartucho (40; 94; 138) para el medio alargado de escaneo, y estando fijado a la superficie interior del airbag (22);

un sensor (44; 106) posicionado dentro del cartucho con el medio de escaneo (40; 94; 138) para detectar el medio de escaneo (36) cuando se extrae del cartucho; caracterizado porque hay conectada una junta (92) al medio alargado de escaneo (36) para sellar la salida (64), de tal modo que la extracción del medio de escaneo de la salida deja ésta al descubierto.

2. El dispositivo de airbag (20) de la reivindicación 1, en que la salida (64) del cartucho (40; 94; 138) para el medio de escaneo (64) tenga una primera superficie y una segunda superficie que diverja de la primera superficie para formar un rebaje redondeado.

3. El dispositivo de airbag (20) de las reivindicaciones 1 o 2, en que el medio alargado de escaneo (36) tenga atributos susceptibles de afectar a un sensor, y en que el sensor (44; 106) esté colocado adyacente al medio de escaneo, de tal modo que cuando el medio de escaneo (36) se extraiga, se genere una se al correspondiente a la cantidad de cinta extraída.

4. El dispositivo de airbag (20) de la reivindicación 3, en que los atributos susceptibles de afectar a un sensor no estén distribuidos de manera uniforme a lo largo del medio alargado de escaneo (36).

5. El dispositivo de airbag (20) de cualesquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en que la junta (92) encaje mecánicamente con una porción del cartucho (40; 94; 138) con el medio de escaneo.

6. El dispositivo de airbag (20) de cualesquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en que la junta (92) esté pegada al cartucho (40; 94; 138) alrededor de la salida (64) del medio de escaneo.

7. El dispositivo de airbag (20) de cualesquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en que el cartucho (40; 94; 138) con el medio de escaneo conste de una porción inferior (74) y una tapa (70) unida a la porción inferior mediante una junta hermética.

8. El dispositivo de airbag (20) de cualesquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que conste además de una pieza capaz de ejercer presión (54; 124) posicionada dentro del cartucho (40; 94; 138) con el medio de escaneo, siendo la presión ejercida por esa pieza una fuerza transversal al medio de escaneo.

9. El dispositivo de airbag (20) de la reivindicación 8, en que la pieza capaz de ejercer presión esté unida de forma integral al cartucho (40; 94; 138) con al menos una bisagra viva (142).

10. El dispositivo de airbag (20) de cualesquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que conste además de un mecanismo de fricción (50; 104; 122; 136) que esté en contacto con el medio de escaneo y que resista el que se tire del medio de escaneo para extraerlo del cartucho (40; 94; 138) con el medio de escaneo.

11. El dispositivo de airbag (20) de cualesquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en que la junta (92) esté fijada al medio de escaneo para que se desplace con el medio de escaneo entre una posición sellada en que la junta (92) bloquee la salida, y una posición en que la junta esté separada de la salida (64), mientras sigue adherida al medio de escaneo.