带式卷绕器单元和带这种带式卷绕器单元的车辆的制作方法-j9九游会真人

带式卷绕器单元和带这种带式卷绕器单元的车辆
1.说明书
2.本发明涉及一种根据权利要求1的序言的带式卷绕器单元，以及一种根据权利要求10的带这种带式卷绕器单元的车辆。
3.任何现代乘用车，以及大多数卡车、公共汽车等都有安全带系统。这种安全带系统始终具有一个带式卷绕器单元，其又具有一个带壳体的带式卷绕器和一个可旋转地支承在该壳体中的带式线圈。安全带系统的部分带缠绕在该带式线圈上，用户可以克服作用在带式线圈和壳体之间的复位弹簧的力将其从带式线圈上解开。还设置一种闭锁装置，其具有带式线圈不与壳体闭锁的释放状态和带式线圈与壳体闭锁的闭锁状态。该闭锁装置通常具有两个独立的传感器，即带敏感传感器和车辆敏感传感器，前者检测带式线圈的旋转，后者检测车辆位置和/或车辆加速度(特别是负车辆加速度，即减速)。在正常行驶状态下，即当带没有超速拔出，车辆没有异常位置和异常加速时，闭锁装置处于未闭锁状态，用户可以拔出带，从而可以相对自由地移动。但是，如果带拉得太快和/或例如，车辆减速太快，则闭锁装置处于闭锁状态。
4.目前，闭锁装置大多是完全机械设计的，这意味着完整的闭锁装置(包括传感器)刚性地连接到带式卷绕器单元的壳体上。然而，整个闭锁装置与壳体的这种刚性连接具有缺点，特别是当带式卷绕器单元固定在车辆座椅上，特别是其靠背上时，因为在这种情况下，带式卷绕器的位置以及因此车辆敏感传感器的位置可能相对于车辆发生变化。
5.因此，也已知了全部或部分电动工作的带式卷绕器单元，其闭锁装置具有连接到壳体的具有电磁铁的闭锁装置和用于控制电磁铁的控制装置。该电磁铁是可电操控的致动器单元的一部分，其方式使得致动器单元的状态(特别是无电或通电)决定了闭锁单元(可旋转的带式线圈或闭锁的带式线圈)的状态。通常，闭锁单元仍然具有与电磁铁相反的复位元件(通常是弹簧的形式)。此复位元件可以是致动器单元的一部分。出于安全原因(故障安全)，无电状态通常是闭锁状态，通电状态是解锁状态。因此，具有连接到车载电源的电源输入和连接到电磁铁的电源输出的操控致动器单元的控制装置具有从电源输入到电源输出的电源供给中断的无源开关状态和电源输入连接到电源输出从而电流流过电磁铁的有源开关状态。在这种情况下，该控制装置通常仅通过电气耦合到闭锁装置，可位于车辆的任何位置，特别是使其不与靠背一起移动。例如，在gb 23 98 824 b中描述了具有这种闭锁单元和控制装置的通用带式卷绕器单元。这种电动工作带式卷绕器单元具有更多的优点，因为其提供了更多的可能性来控制带式卷绕器单元的状态(闭锁/不闭锁)。
6.当然，这种通用的带式卷绕器单元的缺点是，与纯机械工作的带式卷绕器单元相比，其增加了车辆的功耗。这尤其适用，因为通常优选，甚至规定，带式卷绕器单元处于无电状态，即当电磁铁没有被电流流经时，处于锁定状态。这意味着，在正常行驶过程中，当带式卷绕器单元自然处于解锁状态时，电流流过电磁铁，从而在车辆运行过程中产生一个永久的附加耗电器。当然，对于普通的内燃机车辆来说，这是不可取的，因为交流发电机永久地承受更高的负载，这本身就增加了车辆的总能耗。当然，对于完全或部分电力驱动的车辆来说，这个问题更加严重，因为功耗的增加会对电动行驶的续航里程产生负面影响。
7.由此，本发明提出了以降低其功耗的方式改进通用带式卷绕器单元的目的。
8.该目的由具有权利要求1的特征的带式卷绕器单元实现。在权利要求10中规定了具有这种带式卷绕器单元的车辆。
9.在给定几何形状的情况下，电磁铁施加在磁元件上的力完全取决于流经电磁铁(即其绕组)的电流的强度。这种电磁铁的绕组基本上是欧姆电阻，因此电流强度线性地依赖于所施加的电压。在电磁铁被电流流经的情况下，为了保持闭锁单元的状态，电磁铁必须对其施加的元件施加最小的力，这反过来意味着必须确保具有最小电流强度的电流流经电磁铁。如果像现有技术中的情况那样，简单地将车辆的车载电压施加到电磁铁上，则电磁铁的设计必须使保持力仍然可靠，即使车载电压具有其允许的最小值。需要注意的是，车辆的车载电压可以在相当大的范围内波动，特别是取决于电池的充电状态。然而，这意味着，当车载电压在其正常或较高范围内时，流经电磁铁的电流超过了所需的电流，从而消耗了不必要的大量电流。
10.因此，根据本发明，控制装置在电源输入和电源输出之间具有至少一个作为恒流源的直流-直流转换器，使得在第一有源开关状态下的电流强度具有与施加在电源输入上的电压无关的定义的第一值。这种直流-直流转换器作为恒流源，在技术上得到了广泛的应用，具有很高的效率，并且在相关的电源范围内具有非常低的价格。
11.通过使用作为恒流源的直流-直流转换器，致动器单元的电磁铁只接收“其所需要的”电流，这使得与现有技术相比能够节省电流。
12.通常，电流强度的第一值在50ma和500ma之间。
13.在一个特别优选的实施方式中，控制装置不仅具有一个而且具有两个有源开关状态，其中，在第二有源开关状态下的电流强度具有比在第一有源开关状态下更高的值。优选地，即使在该第二有源开关状态下，电流强度也具有定义的第二值；这比第一值大。本发明的这种特别优选的实施方式基于以下考虑：如果控制装置从无源开关状态切换到有源开关状态，则致动器单元的电磁铁应将可移动元件从第一位置移动到第二位置。通常，该移动意味着闭锁单元的解锁。此后，闭锁单元通常相对经常相对长时间地保持在解锁位置，也就是说，可由电磁铁移动的元件保持不动，但由电磁铁保持。结果发现，电磁铁移动由电磁铁驱动的元件所需要的力要比电磁铁将该元件保持在其“由电磁铁保持”的位置所需要的力大得多。当然，这也意味着改变状态所需的电流强度大于保持状态所需的电流强度。由于“保持状态”通常比实际状态持续的时间长得多，如果保持状态下流经电磁铁的电流小于开关过程中的电流，则可以节省大量的能量。为了实现精确定义的开关行为并进一步最小化能耗和磨损，即使在第二有源开关状态下的电流强度也优选地具有与施加在电源输入上的电压无关的定义值。这意味着，即使在该第二有源开关状态下，流经电磁铁的电流也由直流-直流转换器提供。可切换的直流-直流转换器可用于实现两种有源开关状态。然而，由于第一有源开关状态通常存在于比第二有源开关状态长得多的时间内，因此与现有技术相比，为了节能，在第二有源开关状态下流经电磁铁的电流不一定必须由直流-直流转换器提供。选择电路的方式必须使在第二有源开关状态下的电流强度在任何情况下(即使在车载电源的低电压下)都足够，以确保由电磁铁驱动的元件的移动。
14.根据本发明的带式卷绕器单元的设计方案提供了进一步的优点：
15.当然，电磁铁的控制电流也需要一个控制电压。借助直流-直流转换器，电磁铁上
的电压与车辆电池电压无关。这意味着车辆电池波动的任何波动都可以得到补偿。
16.虽然使用pwm控制也可以实现节能，但其缺点是通常会产生与emc相关的干扰。然而，由于不产生pwm频率，根据本发明使用直流电将任何与emc相关的干扰降至最低。
17.如前所述，电磁铁的磁场的强度主要取决于电流。因此，由于恒定的电流始终通过电磁铁，直流-直流转换器也可以补偿温度依赖性和老化效应。
18.现在通过参考图的优选实施例更详细地说明本发明。示出了：
19.图1示出了一种带式卷绕器单元的示意图，其中，带式卷绕器单元的带式卷绕器以示意性侧向俯视图示出，其中，控制装置处于其无源开关状态，且其中，带式卷绕器处于其锁定状态，
20.图2示出了图1所示的带式卷绕器从上看的示意性俯视图，
21.图3示出了图1所示，其中，控制装置处于有源开关状态，而带式卷绕器处于其解锁状态，
22.图4a示出了在图1和图3中简化示出的控制装置的实施例的更详细的图示，其中处于第一有源开关状态，
23.图4b示出了图4a中的控制装置，其中处于其第二有源开关状态，
24.图4c示出了图4a和图4b中的控制装置，其中处于其无源开关状态，并且
25.图5示出了流经闭锁单元的电磁铁的电流的典型时间-电流强度图。
26.参考图1和图2，将首先描述本发明的带式卷绕器单元的基本特征。这里需要注意的是，这些图示是非常示意性的，并且仅表示本发明的基本原理。带式卷绕器单元可以被认为由带式卷绕器10和控制装置50组成。在这种情况下，控制装置50可以直接连接到带式卷绕器10的壳体上，但不必这样做，因此，在图1和图3中，其也被表示为从壳体上移除。当然，控制装置和带式卷绕器必须电连接。
27.以下是电气线路的示意图(不包括回程线路)。在这里，电源线路显示为实线，信号线路显示为“破折号-冒号-破折号”模式的线。
28.带式卷绕器10通常由壳体10、可旋转地支承在壳体中的带式线圈20、其上卷绕有一段带5和用于在壳体12中闭锁带式线圈20的闭锁单元组成。在所示的实施例中，壳体12具有通过连接螺栓16连接的两个壳体板14a、14b，但是，这只能理解为示例性的。通常，并且这里也示出，闭锁单元具有与带式线圈20紧密连接的闭锁轮22。此外，还提供了一个锁闩24a，其在闭锁状态(图1)时将闭锁轮22以及因此将带式线圈20闭锁在壳体12上，但在释放状态(图3)时不这样做。
29.重要的是，锁闩24a的位置由具有电磁铁42的致动器单元40直接(如图所示)或间接控制。在所示的实施例中，这种影响由以下事实给出：除电磁铁42外，致动器单元40具有由电磁铁驱动的挺杆44，其作用于锁闩24a的杠杆24。当电磁铁被足够强的电流流过时，其将挺杆44向外推。然而，如前所述，必须指出的是，这种结构只能被理解为一种示例。重要的是，闭锁单元具有电磁铁，使得致动器单元依赖于通过磁铁的电流来控制闭锁单元。通常，也如图所示，设置弹簧，这里是拉伸弹簧30或其他弹性元件，其在致动器单元40的电磁铁42处于无电状态并因此不对其驱动的挺杆施加力时，明确地定义闭锁单元的状态。如图所示，这种无电状态是锁定状态。
30.这种具有电磁铁的电控制闭锁单元在现有技术中是已知的。因此，本发明仅涉及
电磁铁的操控，即控制装置50。
31.如上所述，本发明的核心在于控制装置50具有至少一个作为恒流源的直流-直流转换器，使得在控制装置50的第一有源开关状态下，仅向电磁铁提供足以维持所需状态(即解锁状态)的强度的电流。如上所述，控制装置优选地具有三种开关状态，即第一有源开关状态、第二有源开关状态和无源开关状态。在无源开关状态下，控制装置不向电磁铁提供电流，在第一有源开关状态下，控制装置向电磁铁提供电流，其强度具有定义的第一值i1，在第二有源开关状态下，控制装置向电磁铁提供电流，其电流强度具有定义的第二值i2。这种控制装置的可能示意性电路图如图4a至图4c所示，并将描述如下：
32.控制单元具有连接到车辆的车载电源的电源输入55和连接到致动器单元40的电磁铁42的电源输出56。此外，控制装置具有信号输入57和/或其自身的传感器单元52(在所示的实施例中，两者都存在，但不是强制性的)、可切换的直流-直流转换器60和逻辑单元54。传感器单元52尤其可以是加速度传感器，其然后在超过或低于预定加速度值时向逻辑单元54输出信号。根据所获得的信号，该逻辑单元54操控可切换的直流-直流转换器60，其能够从通过电源输入55提供给其的车载电压开始，通过电源输出56向电磁铁42提供三个定义的电流强度。在所示的实施例中，直流-直流转换器60具有用于产生具有第一值i1的定义第一电流强度的第一转换器单元61，用于产生具有第二值i2的定义第二电流强度的第二转换器单元62，以及具有三个位置的选择开关64，其中i2》i1。选择开关64由逻辑单元54操控。在图4a所示的选择开关64的开关状态下，第一转换器单元61向电磁铁提供电流，在图4b所示的开关状态下，第二转换器单元62向电磁铁提供电流，在图4b所示的开关状态下，电磁铁无电。至少当车载电压施加到电源输入55时，控制单元的开关状态对应于选择开关的开关状态。
33.图5示出了逻辑单元54基于输出电流的工作方式。
34.当车辆不运行时，车辆的电源电网通常是关闭的，这本身就意味着电磁铁没有被供电，因此带式卷绕器处于图1的状态。替代地或另外地，选择开关可以处于如图4c所示的其开关状态。根据此处选择的定义，控制装置处于无源开关状态。现在，当车辆启动时，逻辑单元54在时间t0(例如，在进行系统测试之后)以这样一种方式控制选择开关64，使其处于如图4b所示的开关状态，使得强度为i2的电流流经电磁铁42，使其产生足够的力来移动挺杆44，从而使闭锁单元处于其解锁状态。在经过预定的时间间隔δt(该时间间隔可以小于一秒)之后，逻辑单元54现在操控选择开关64，使其过渡到图4a所示的开关状态，由此第一转换器单元61向电磁铁提供强度为i1的电流。该电流强度i1足以使闭锁单元保持在其解锁状态。现在，如果通过信号输入57或通过传感器单元54向逻辑单元54提供指示事故的信号，则逻辑单元54以这样一种方式操控选择开关64，使其过渡到其打开状态(图4c)，从而中断电磁铁42的电流，并且使带式卷绕器过渡到图1所示的状态。如果信号再次发生变化，以致不再发生事故或危险情况，则重复上述情况，即首先，强度为i2的电流在时间间隔δt内流经电磁铁，强度为i1的电流在该时间间隔之后流经电磁铁。
35.因此，重要的是，当从闭锁状态过渡到非闭锁状态时，首先有较强的电流流经磁铁，而在随后的保持状态下，有较弱的电流流经磁铁。
36.因此，与现有技术相比，总体上显著降低了功耗，这对于完全或部分由电力驱动的车辆尤其具有很大的优势。
37.附图标号清单
38.10带式卷绕器
39.12壳体
40.14a、b壳体板
41.16连接螺栓
42.18弹簧和致动器单元的支架
43.20带式线圈
44.22闭锁轮
45.24杠杆
46.24a锁闩
47.30拉伸弹簧
48.40致动器单元
49.42电磁铁
50.44挺杆
51.50控制装置
52.52传感器单元
53.54逻辑单元
54.55电源输入
55.56电源输出
56.57信号输入
57.60可切换的直流-直流转换器
58.61第一转换器单元
59.62第二转换器单元
60.64选择开关