CN107848487A - 具有可压扁的卷轴***件的卷收器 - Google Patents
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Abstract
一种3点式安全带***具有带有卷轴(32)的安全带卷收器(20)，卷轴(32)具有锁定的工作模式和不受拘束的工作模式；安全带(411)，特征在于具有在应力下已知的延伸率；可塌缩的构件(40)，围绕卷收器(20)的卷轴(32)的中心部分缠绕，该构件(40)在不受应力时具有初始直径d1，而在应力下可塌缩到更小的直径d2。方法具有产生与可塌缩的构件(40)塌缩的程度成比例的、在乘员(404)上的减速力的步骤。
Description
技术领域
本发明涉及安全带卷收器并且更具体地涉及具有包括在其中的能量吸收机构的安全带卷收器。
背景技术
简要参考图7，图7示出了3点式安全带***400的总体布置。在图7中也示出了乘员404坐于其上的车辆座椅402。多点式安全带***400包括安全带卷收器410，其具有在图7中未示出的卷轴，一定长度的安全带411围绕该卷轴卷绕。安全带围绕卷收器的卷轴卷绕，并且离开卷收器通道通过幅材引导件415。在图1中未示出安全带围绕卷轴卷绕，但在图6中示出了。安全带从卷收器延伸到定位在肩部高度处、也已知为D形环或幅材引导件412的锚定件。安全带411延伸穿过乘员的上部躯干的部分称作肩部安全带414。通常肩部安全带可滑动地接纳于舌部416中，并且延伸穿过乘员的膝部，在此其止于另一锚定件418处。历来将安全带延伸穿过膝部的部分称为膝部安全带420。舌部416接纳于由另一锚定件424支承的安全带带扣422中。如所示的，锚定件424和418示出为固定到车辆底板426，然而，这些锚定件可固定到车辆座椅的一部分。类似地，卷收器410示出为安装在车辆的B柱430上或靠近B柱，而如在本领域中已知的，卷收器也可是安装在座椅上的。如在本领域中已知的，另一类卷收器是ALR卷收器，而ALR代表“总是锁定的卷收器(always locking retractor)”。这类卷收器具有卷轴和锁定机构，该锁定机构在安全带被从带拉出之后进入锁定的工作模式。本发明也可应用于这类卷收器。ALR卷收器常常作为2点式安全带***的一部分使用。
发明内容
更具体地，本发明包括安全带卷收器和用于操作卷收器的方法，该方法包括以下步骤：在碰撞中可控地使车辆乘员的向前运动减缓，该方法包括：
a)提供多点式(包括2点式、3点式、4点式)安全带***，包括具有卷轴的安全带卷收器，该卷轴具有锁定的工作模式和未锁定或不受拘束(自由)的工作模式，安全带织带特征在于具有在应力下已知的延伸率(伸长率)，
b)提供由金属、塑料或塑料和聚合物泡沫的复合材料制成的可塌缩的构件，
c)将该可塌缩的构件围绕卷收器的卷轴的中心或本体部分缠绕，该构件在不受应力时具有初始直径d1，而在应力作用下可塌缩到更小的直径d2；
该法包括以下步骤：
a)感测事故并且锁定卷轴避免转动；
b)允许乘员向前运动和对安全带加载；
c)允许安全带伸长并且通过这样做使在碰撞过程中作用在乘员上的能量耗散；
d)将在安全带上的乘员的碰撞力转化为趋于使构件塌缩的压缩力；
e)产生与可塌缩的构件塌缩的程度成比例的在乘员上的减速力(阻碍力)。
附图说明
图1是包括本发明的安全带卷收器的分解图。
图1a进一步示出卷收器的锁定机构的细节。
图2是另一分解图，示出安全带卷收器、安全带的一部分、销和吸收能量的***件。
图2a进一步示出卷收器的细节。
图3是剖视图，仅示出具有安装在其上的吸收能量的可塌缩的构件的卷轴的一个部段。
图4是另一剖视图，示出包括安装在卷收器框架内的本发明的安全带卷收器。
图5是隔离视图，示出卷轴、可塌缩的构件和从卷轴延伸的安全带的一部分。
图6示出处于其已在碰撞中保护了乘员之后的状态中的、围绕可塌缩的构件和卷轴卷绕的安全带(也称作安全带织带)。
图7示出现有技术的3点式安全带***。
图8示出能够形成可塌缩的构件的一块钢板。
图8a示出形成为板的复合材料结构，该板也能够形成可塌缩的构件。
图9示出形成多个波动部的钢板。
具体实施方式
图1示出包括本发明的安全带卷收器20的主要部件。卷收器20包括多面框架22，其具有相对定位的两个开口24和26。接近开口26的框架22包括多个齿28，它们以已知的方式由与锁定爪30a关联的齿30接合，该锁定爪是由卷轴32承载的锁定机构的一部分。该爪包括槽31b，通过操作锁定杯以已知的方式使其运动，以开始对卷收器的锁定。爪由板31保持到卷轴。复位弹簧31a将该锁定爪偏置到其初始位置。吸收能量的可塌缩的构件40在图1中示出为围绕卷轴安装，而在图2中示出为从卷轴32移开。
在图1中示出的卷收器代表应急锁定安全带卷收器(ELR)，其包括构成锁定机构的一部分的、诸如幅材传感器50和车辆传感器52的多个惯性传感器。车辆传感器52安装在盖部54内，而盖部安装到框架侧22a。当车辆减速度超过已知的量时，车辆传感器与锁定杯协同作用以启动对卷收器的锁定。如所述的，锁定杯将锁定爪移动到锁定位置中，从而将卷轴锁定以避免进一步转动。附加地，如果安全带以足够快的速度被收回，则幅材传感器将也与锁定杯协同作用来启动锁定。如在本领域中已知的，安全带卷收器通常包括倒卷弹簧60，其接合与卷轴32关联的轴62的端部。该卷轴也可具有另一轴62a，锁定杯、锁定爪和幅材传感器可围绕该轴安装。倒卷弹簧60由固定到框架侧22b的盖部64覆盖。在美国专利申请20080290203A1中示出了具有转动的锁定杯的一个这种车辆传感器，该专利申请以参见的方式纳入本文。该专利也描述了诸如幅材传感器50的典型的幅材传感器，该幅材传感器与卷轴一起转动。美国专利6679447示出了锁定杯和幅材传感器的另一形式，其也已参见的方式纳入本文。
安全带卷收器410的典型的卷轴32包括狭槽70，如图2和3所示；槽72的一端是放大的，以接纳安全带411的成环端部74。诸如钢销76的销***在成环端部74内。在安全带411被拉动穿过狭槽70之后，成环端部74与位于其中的销76被捕获在槽内，如图4-6中所示。
可塌缩的构件40是具有波纹部的基本上圆柱形地成形的构件，其可由弹簧或热处理钢、塑料或复合塑料与复合泡沫制成。在一实施例中，可塌缩的构件40可由AISI 1050热处理钢的板100制成。一般而言，板100应具有以下物理特征：当未受应力时，足够长以覆盖卷轴的周缘的大部分，而在受应力时，比卷轴的周缘长的长度，具有较佳地不超过卷轴的宽度的宽度、和允许波纹部以受控的方式塌缩的延伸率。在用由钢制成的可塌缩的构件测试时，延伸率(伸长率)是约至少9％。
如在图8、8a和9中示出的，板100具有第一端102、第二端104和本体106。板100被弯曲成波浪状成形的结构110。如在各个附图中所示的，构件40包括约八个波浪部、波纹部或波动部112a-112h；波浪部、波纹部或波动部的数量和尺寸可随所期望的载荷限制水平和持续时间特征而变化。端部102形成为具有下翻的弯曲部，而端部104形成为具有上翻的弯曲部。具有波浪部的可塌缩的构件40形成为如图2中所示的圆柱状的形状40a并且接着围绕卷轴32定位。基本上如所示的，可塌缩的构件40采用具有开口侧的圆柱的形状。如在各个附图诸如图3、4、5和6中可见的，构件40的端部102***到狭槽70的窄端内。构件40(或板100)的折叠的本体部分106a围绕卷轴的周界定位，而端部104从端部102和狭槽70的端部偏离或间隔开。
如果可塌缩的构件40由诸如硬质聚氨酯泡沫或铝蜂窝结构的吸收能量的材料制成，则其可模制为与所示出的可塌缩的构件40相同的形状。如果可塌缩的构件40由复合泡沫制成，则较佳地使用微孔塑料泡沫，其已特别地成形以在聚合物基体中产生微孔或小孔(在模制过程中，对泡沫注射气体，以在其中产生小洞/或气穴)。这将允许***件具有比原聚合物材料的密度降低百分之5的密度。
每个波动部112包括高点116和低点114。在本发明的较佳实施例中，各低点114中的每一个设计为与卷轴的周界或本体接触。该定位可通过在可塌缩的构件40形成为所要求的圆柱形形状时实现。附加地，即便圆柱形成形的***件没有使其各低点114落在卷轴的本体上，构件也应设计为使得借助由安全带的相邻的各圈或头几圈施加的适度的径向压力，各低点会适当地定位为抵靠卷轴的周界或本体。
图4示出卷轴32、可塌缩的构件40并且卷轴安装在框架22上，而安全带延伸出卷轴并且围绕可塌缩的构件40卷绕。在图5中已消除卷轴，以更清楚地示出卷轴、构件40、安全带和销之间的关系。在运行中，在事故之后剩下的围绕卷轴和可塌缩的构件40卷绕的安全带的量会随佩戴安全带的乘员的大小(体型)而变化。对于可能坐得离方向盘或仪表板相对较远的更大(体型)的乘员，剩下在构件40和卷轴上的安全带的圈数将比对于坐得离方向盘或仪表板更近的更小(体型)的乘员的剩下在构件40和卷轴上的圈数少。
图6示出具有可确定圈数的围绕可塌缩的构件40的安全带的卷收器20。安全带411如图6所示向上朝向幅材引导件415延伸。在前进或倾斜事故期间，乘员404将一般向前运动，卷收器将暂时地锁定，从而防止安全带织带进一步从卷收器拉长。在乘员向前运动时，由碰撞引起的缩回力F将被传递到肩部安全带414并且接着向下传递到围绕***件锁定的安全带。在碰撞力施加到围绕构件40的安全带的内圈时，压缩力FC施加在可塌缩的构件40的顶部部分上。该压缩力FC开始使可塌缩的构件40的波纹部、波动部或波浪部变形。在碰撞继续时，如图6所示，***件伸长，而端部104在安全带的相邻各圈之间移动。从另一角度来看，在事故期间，安全带由所施加的力相对于卷轴径向地并且切向地受应力，导致安全带的各圈围绕可塌缩的构件收紧，该收紧力是向内的径向力，从而沿一个方向作用，以朝向卷轴压扁或压缩波纹部，并且也在安全带的两层之间径向推动构件的松弛端104。随着构件40被压缩并且接着延长，构件40吸收碰撞能的一部分，并且也允许安全带以受控的方式从卷收器拉长或延伸(伸出)，以使得在碰撞期间乘员的向前运动被控制。乘员在碰撞期间运动的受控方式很大程度上与如果扭杆包括在卷收器中的情况相同。借助本发明发生了有趣的现象。例如，如果在对卷收器的锁定开始时围绕***件存在X圈织带，则在***件已塌缩之后将存在相同数量的圈。改变的是这些圈的半径或直径。如可理解的，在***件塌缩时允许从卷收器延伸或拉长的安全带的量与各圈的直径的改变成比例。
当然可实现本发明的上述实施例中多种更改和修改而不偏离其保护范围。由此，该范围意在仅由所附权利要求的范围限定。
Claims (12)
1.一种安全带卷收器(20)，所述安全带卷收器包括
安装成相对于框架(22)能转动的卷轴(32)；所述卷轴(32)具有锁定的工作模式和不受拘束的工作模式，
幅材传感器(50)和/或车辆传感器中的一个或两个，用于启动对所述卷轴(32)的锁定；
围绕所述卷轴(32)的周缘定位的可塌缩的构件(40)，***件具有第一端(102)、第二端(104)和在它们之间的中段，所述***件初始地定位为所述第一端(102)固定到所述卷轴或以其它方式定位为抵靠所述卷轴(32)，所述中段包括由相邻的峰部和谷部形成的多个波纹部(112a-112h)，每个所述谷部构造为初始位于紧邻所述卷轴(32)的周缘，所述***件的所述第二端(104)初始定位为邻近所述第一端(102)并与所述第一端隔开，并且构造为在工作期间在所述第一端(102)上滑过。
2.如权利要求1所述的卷收器(20)，其特征在于，安全带(411)在离开狭槽(70)时围绕所述***件的所述波纹部(112a-112h)卷滚，并且其中所述***件的所述第二端(104)构造为在所述安全带(411)的相邻的圈之间滑动并且由所述安全带(411)的另一圈覆盖。
3.如权利要求2所述的卷收器(20)，其特征在于，在事故中，所述安全带(411)通过施加的力而受到应力，并且在所述卷轴(32)被锁定的情况下，该力通过围绕所述***件的数圈迁移，从而导致所述波纹部(112a-112h)被压于所述卷轴(32)的中心。
4.如权利要求2所述的安全带卷收器(20)，其特征在于，所述安全带(411)通过施加的力相对于所述卷轴(32)切向地并且径向地受应力，从而导致围绕所述可塌缩的构件(40)的所述安全带(411)的各圈围绕所述可塌缩的构件(40)收紧，收紧力是向内的径向力，从而沿一个方向作用，以朝向所述卷轴(32)压扁或压缩所述波纹部(112a-112h)，并且也在所述安全带(411)的两层之间径向推动构件的松弛端(104)。
5.如权利要求1所述的安全带，其特征在于，所述可塌缩的构件(40)由弹簧钢、热处理钢、塑料或复合泡沫中的一种制成。
6.一种在使用***时在碰撞中使车辆乘员(404)的向前运动可控地减缓的方法，所述***包括：
a)包括带有卷轴(32)的安全带卷收器(20)的多点式安全带***，所述卷轴具有锁定的工作模式和不受拘束的工作模式，
b)安全带(411)，特征在于具有在应力下已知的延伸率，
c)可塌缩的构件(40)，其围绕所述卷收器(20)的所述卷轴(32)的中心或本体部分缠绕，构件(40)在不受应力时具有初始直径d1，而在应力下能塌缩到更小的直径d2；
所述法包括如下步骤：
a)感测事故并且锁定所述卷轴(32)避免转动；
b)允许所述乘员(404)向前运动和对所述安全带加载；
c)允许所述安全带(411)伸长并且通过这样做使在碰撞期间作用在所述乘员(404)上的能量耗散；
d)将在所述安全带(411)上的所述乘员的碰撞力转化为趋于使所述构件(40)塌缩的压缩力；
e)产生与所述可塌缩的构件(40)塌缩的程度成比例的、在所述乘员(404)上的减速力。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，f)允许在塌缩的构件(40)塌缩时，所述塌缩的构件(40)的自由部分或自由端在所述安全带(411)的相邻各圈之间滑动。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，包括允许所述安全带(411)(织带)与所述构件(40)已(径向地)塌缩的程度成比例地放出。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在开始所述构件(40)的塌缩之前，存在围绕所述卷轴(32)的中心部分环绕的所述安全带的X卷，并且其中当所述安全带(411)被允许拉出时，圈的数量保持相同。
10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述安全带(411)的拉出量由所述波纹部的形状或描述所述波纹部的高度和长度来控制。
11.如权利要求2所述的方法，其特征在于，塌缩的构件(40)由塑料形成。
12.如权利要求2所述的方法，其特征在于，塌缩的构件(40)由弹簧硬化钢、复合塑料和聚合物泡沫材料形成。
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