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