CN109153368B - 具有第二力限制器的安全带卷收器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种安全带卷收器，包括：框架(10)；可旋转地设置在框架中的安全带卷轴(12)；锁定机构(18)，利用该锁定机构能够将安全带卷轴(12)锁定在框架(10)中；以及力限制器(14)，该力限制器与安全带卷轴(12)可分离地耦合，其特征在于，为了耦合该力限制器(14)使用至少一个传递载荷的止动件(28)，所述止动件设置在安全带卷轴(12)上并且被支撑环(32)保持在耦合位置中，该支撑环(32)能够借助致动器(70)从支撑位置运动到释放位置中。

Description

具有第二力限制器的安全带卷收器

技术领域

本发明涉及一种安全带卷收器，其包括框架、可旋转地安装在框架中的安全带卷轴、锁定机构(利用该锁定机构可将安全带卷轴锁定在框架中)以及力限制器。

背景技术

这种安全带卷收器由DE 102008063639A1公开。它用于为机动车的车辆乘员提供安全带。在正常运行中车辆乘员可克服卷绕弹簧的作用自由地从安全带卷轴中拉出安全带，并且当车辆乘员例如解开安全带时，安全带卷轴再次卷起安全带。根据不同的外部参数、如车辆的减速或在拉出安全带时安全带卷轴的旋转加速度，激活锁定机构，借助其可将安全带卷轴锁定在框架中。

当安全带卷轴锁定在框架中时，不能再从安全带卷轴上进一步拉出安全带，直至在安全带中达到预定的力水平；安全带卷轴不能相对于安全带卷收器的框架旋转，如果不考虑基于所有处于力流中的构件的固有弹性的最小屈服的话。

当达到预定的力水平时，力限制器起作用，其允许安全带卷轴在安全带的拉力作用下相对于框架旋转。由此释放一定量的安全带，这可供用于车辆乘员减速的附加行程。

在此使用的力限制器通常是扭杆，其在一个端部上与安全带卷轴不可相对旋转地耦合并且在另一端部上与框架不可相对旋转地耦合。

现代安全带卷收器通常包括第二力限制器，当完成上述力限制阶段时，切换到第二力限制器的力水平上。在第二力限制阶段中也可从安全带卷轴中拉出一定量的安全带。但在安全带中为此所需的力要低于在第一力限制阶段中的力，在第一力限制阶段中两个力限制器通常并联起作用，因此其力水平叠加。

这两个力限制阶段通常这样彼此协调，使得第一力限制阶段允许车辆乘员上身的向前移动直至与安全气囊接触并且第二力限制阶段允许车辆乘员上身沉入安全气囊中。

发明内容

本发明的任务在于改进已知的安全带卷收器，使得在力限制阶段中可提供的力水平方面产生更多可能性。

为了解决所述任务根据本发明规定，所述力限制器与安全带卷轴可分离地耦合，为了耦合所述力限制器使用至少一个传递载荷的止动件，该止动件设置在安全带卷轴上并且被支撑环保持在耦合位置中，该支撑环可借助致动器从支撑位置运动到释放位置中。在支撑位置中支撑环不仅沿着轴向方向而且沿着径向方向贴靠在止动件上，在释放位置中支撑环不贴靠在止动件上并且止动件能够整体上在安全带卷轴中沿径向方向向外偏移。通过使扭杆与安全带卷轴之间的连接可分离，可停用扭杆。由此可以较少的花费切换到另一力水平上。在此安全带卷轴与力限制器之间的连接非常可靠，而该连接在特定时刻能够可靠地分离。同时产生整体上非常小的结构空间。

根据本发明的一种方案规定，所述止动件设置在安全带卷轴的凹部中。通过这种方式可无需其它措施以较少的花费使安全带卷轴带动止动件，而止动件同时保持可沿轴向方向移动。

优选设置两个或三个止动件，它们对称地设置，即彼此的角距为180°或120°。在多个止动件的情况下，用于将扭矩从安全带卷轴传递到力限制器所需的力被均匀划分，使得参与构件整体上尺寸可更小。

根据本发明的一种优选实施方式，设置保持器，其将支撑环保持在支撑位置中。该保持器确保支撑环不会意外移动并且由此不会以不希望的方式释放止动件。

保持器优选安装在安全带卷轴上。由此支撑环直接固定在安全带卷轴上。

优选保持器是塑料注塑件。塑料注塑件即使在复杂的几何形状下也能够可靠地制造。

优选保持器设有多个保持臂，它们沿轴向方向固定支撑环。保持臂在此尤其是可弹性地弹动，从而可以较少的花费将支撑环套到保持器上以固定在那里。

根据本发明的一种优选实施方式，设置提升环，该提升环能够在初始位置和提升位置之间转动，在所述初始位置中支撑环位于其支撑位置中，在所述提升位置中提升环已经使支撑环沿轴向从其支撑位置移动到释放位置中。提升环用于将提升环的能够以较少的花费实现的转动运动转换成轴向运动，借助该轴向运动最终使支撑环这样远地移动，以致释放止动件。采用转动运动和提升环在所需结构空间方面是有利的。

提升环优选设置在提升壳体中。提升壳体可安装在安全带卷收器的框架上并且具有其它构件。

尤其是提升壳体优选设有多个提升斜坡。当提升环在提升壳体内转动时，所述提升斜坡产生希望的提升环升程。

提升壳体设有多个固定凸耳，所述固定凸耳将提升环固定在其初始位置中。由此，提升环可靠地保持在距支撑环一定距离处，从而在安全带卷轴旋转期间避免不希望的噪音或摩擦。

在提升壳体中优选也设置致动器，其可使提升环在初始位置和提升位置之间转动。因此，为此所需的力可直接在提升壳体内施加。

致动器优选可具有烟火式填料和活塞。这种致动器在短的响应时间内提供非常高的操作力，从而可在希望的时刻可靠地解除力限制器与安全带卷轴的连接。

活塞优选直接与提升环配合作用，使得当致动器80已经被激活时，活塞使提升环转动。为此提升环可具有径向突出的操作翼片，活塞84的端面作用在该操作翼片上。

力限制器优选是扭杆，该扭杆借助止动件在一个端部上与安全带卷轴耦合。扭杆是经过验证并且众所周知的构件，借助该扭杆，力限制器可节省空间地实现于安全带卷轴内。

优选设置第二力限制器，其在安全带卷轴的另一端部上与安全带卷轴耦合。第二力限制器使得能够实现两种不同水平的力限制。

附图说明

下面参考附图中所示的实施方式来描述本发明。附图如下：

图1示出根据本发明的安全带卷收器的分解图；

图2示出图1的安全带卷收器的横截面图；

图3示出作用的安全带力与拉出的安全带长度的关系的线图；

图4a至4c以透视图示出将波纹垫圈安装在安全带卷轴上的不同步骤；

图5a和5b以示意性剖面图示出将波纹垫圈安装在安全带卷轴上的两个步骤；

图6a和6b示出在图5a和5b的安装步骤中波纹垫圈在位于配置给其的波纹表面之间的示意剖视图；

图7以透视性局部剖面图示出处于完成安装状态中的波纹垫圈；

图8以示意性剖面图示出设置在波纹表面之间的波纹垫圈的细节；

图9以透视图示出完成安装的安全带卷轴；

图10示出图9的安全带卷轴的剖面图；

图11示出沿图10的平面XI-XI的剖面图；

图12以分解图示出在图1的安全带卷收器中使用的执行机构；

图13以局部剖面透视图示出安装在安全带卷收器上的图12的执行机构，该执行机构处于初始状态中；

图14示意性示出图13的安全带卷收器在安全带卷轴的设有执行机构的一侧上的局部剖面图；

图15示出相应于图13的视图的视图，在此执行机构处于触发状态中；和

图16示出相应于图14的视图的视图，在此执行机构处于触发状态中。

具体实施方式

参考图1和2首先说明安全带卷收器的一般结构。

安全带卷收器具有框架10作为支承构件，在其中设有安全带卷轴12。

扭杆14延伸穿过安全带卷收器，扭杆是力限制器的核心构件。扭杆14在一个端部上(图中左端)配置给安全带卷轴12并且在另一端部上(图中右端)中不可相对旋转地容纳在毂件16中。在毂件上安装有在此未进一步详细说明的锁定机构18，该锁定机构用于在需要时将毂件16相对于框架10不可相对旋转地锁定。

还有驱动轮20与毂件16不可相对旋转地连接，所谓的预张紧器(如电动机)或主张紧器可作用于驱动轮上，主张紧器例如是通过在图13中示出的活塞22内的烟火式填料可移动的力传递元件24。

预张紧器和主张紧器的作用是众所周知的，因此在这里只是粗略解释。预张紧器用于在需要时在卷绕方向上转动安全带卷轴，使得安全带被拉紧到一定的预张紧力。这个过程是可逆的。主张紧器用于在需要时在卷绕方向上这样驱动安全带卷轴，使得在安全带中达到明显更高的张紧力。主张紧器只能被激活唯一一次。

扭杆14在其配置给安全带卷轴12的端部上设有带动齿部26，多个止动件28的尖部嵌入带动齿部中，所述止动件设置在安全带卷轴的相应凹部30中。在那里止动件28被支撑环32保持，该支撑环借助保持器34固定在安全带卷轴12上。

当例如通过安全带上的拉动而有扭矩施加于安全带卷轴12上时，该扭矩通过凹部30的边缘和止动件28传递到扭杆14并从扭杆传递到毂件16中。假设毂件16相对于框架不可相对旋转地锁定，则安全带卷轴12也不能相对于框架转动，只要作用的扭矩低于扭杆14出现塑性扭转时的扭矩。在此提到的力传递路径在图2中以虚线I表示。

在安全带卷轴12的与止动件28相反的一侧上设有波纹垫圈36，该波纹垫圈是另一力限制器的中心构件。波纹垫圈36在扭杆的配设给毂件16的端部上与扭杆14不可相对旋转地连接并且沿轴向方向被弹性夹紧在安全带卷轴12的端面和盖件38之间。

当作用扭矩大于波纹垫圈36的保持扭矩时，波纹垫圈36可在安全带卷轴12和盖件38之间旋转，所述保持扭矩由波纹垫圈的摩擦分量和阻止变形的阻力组成。

关于第二力限制器，第二力路径从安全带卷轴延伸到波纹垫圈、从波纹垫圈延伸到扭杆中并从扭杆最终进入毂件16中，第二力路径在图2中通过附图标记II以虚线示出。

下面参考图3说明力限制。

在初始状态中，使用扭杆14的力限制器和使用波纹垫圈36的力限制器都起作用。这在图3的线图中相应于从s1到s2的安全带拉出。在该阶段中两个力限制器并联起作用，由此在安全带中产生合力F_G，其是由扭杆14决定的力F_I和由波纹垫圈36决定的力F_II之和。

在点s₂处，使用扭杆14的力限制器停用，因此仅使用波纹垫圈36的力限制器还起作用。因而安全带中的力减小到力F_II。

下面参照图4至8详细说明具有波纹垫圈36的力限制器的结构。

波纹垫圈36在初始状态中具有平面的盘形区段40。

波纹垫圈36在其内周边缘上具有沿轴向延伸的凸缘42。该凸缘42与盘形区段40一体构造并具有带动体，该带动体在此构造为齿廓。

波纹垫圈36的带动体42的齿廓不可相对旋转地套在外齿部44上，扭杆14也借助该外齿部不可相对旋转地容纳在毂件16中。因此，波纹垫圈36不仅不可相对旋转地与扭杆14的在附图中的右端部耦合并且也不可相对旋转地与毂件16耦合。

波纹垫圈36，更确切地说其盘形区段40设置在第一波纹表面46和第二波纹表面48之间。

第一波纹表面46是安全带卷轴12的端面之一。尤其是如图4a和图7可见，第一波纹表面46在其径向外边缘上设有正弦曲线轮廓(也参见图8)。例如在图7中的第一波纹表面46的轮廓投影P中可以看出，外周A具有正弦曲线轮廓，而内周I则形成平面圆。对于外周上的具体轮廓已表明下述公式是合理的(也参见图8中所示的坐标系)：y＝0.8·sinx。

第二波纹表面48构造为盖件38的内表面。第二波纹表面48的轮廓相应于第一波纹表面46的轮廓：在盖件38的内周上第二波纹表面48沿平面圆延伸，而第二波纹表面在其外周上具有正弦曲线轮廓(尤其是参见图4a)。

在安装波纹垫圈36时，将其套到设置在安全带卷轴12内的扭杆14上，更确切地说套到其外齿部44上(参见图4a和4b)。接着，沿轴向方向套上盖件38，盖件设有多个凸片50，所述凸片嵌入相应的凹口52中，所述凹口在第一波纹表面46之外设置在安全带卷轴12的外周上。通过这种方式盖件38沿周向方向不可相对旋转地固定在安全带卷轴12上(参见图4c)，但在预装状态中可轴向移动。

在该预装状态中波纹垫圈36的盘形区段40决定第一和第二波纹表面46、48之间的距离(见图5a和6a)。

为了完成安装用作力限制器的波纹垫圈36，将压接环54套到盖件38上，该压接环在初始状态中具有C形横截面。随后将盖件38与压接环54一起沿轴向方向压到安全带卷轴12上，直至波纹垫圈的盘形区段40在两个波纹表面46之间变形(尤其是参见图6b)，并且将压接环54的配置给安全带卷轴12的区段在图5b的箭头P方向上卷边或卷曲，使得盖件38沿轴向方向固定安装在安全带卷轴12上。

在安全带卷轴12的构成第一波纹表面46的端面中扭杆14在其伸出安全带卷轴12的区域中支承在轴承环39中。由此，波纹垫圈也在安全带卷轴12和盖件38之间对中。

观察图5b和6b可以看出，当扭杆14的设有外齿部44的端部相对于安全带卷轴12转动时，波纹垫圈36相对于波纹表面46、48并在波纹表面之间转动。波纹垫圈36对该转动施加一个阻力矩，其由摩擦分量和变形力分量组成。

摩擦分量取决于一方面波纹垫圈36和另一方面两个波纹表面46、48之间的表面特性和接触力。变形力分量由盘形区段40的阻力决定，盘形区段对沿这两个波纹表面46、48的正弦曲线轮廓的连续变形施加该阻力。换句话说，通过波纹垫圈36相对于波纹表面46、48的旋转，波纹垫圈36尤其是沿其外周连续地在相反方向上弯曲。

下面参考图9至14说明使用扭杆14的力限制器的结构。

使用扭杆14的力限制器的重要特征在于安全带卷轴12可与扭杆14解除耦合。在这种状态下，仅使用波纹垫圈36的力限制器起作用。

但在安全带卷收器的初始状态中、即在“正常运行”中，安全带卷轴12与扭杆14固定耦合。为此使用上面已经提到的止动件28，其设置在安全带卷轴12的凹部30中。

在图10和11中可更清楚地看到这些止动件28。止动件在其径向内端部上具有两个齿60，所述齿嵌入扭杆14的带动齿部26中。

在图11所示的位置中(在其中止动件28位于凹部30内并且齿60嵌入带动齿部26中)，扭矩可从安全带卷轴12传递到扭杆14上。这如此进行：相应凹部30的沿旋转方向位于后方的边缘带动止动件28并且止动件又通过齿60的沿圆周方向位于前方的齿面旋转扭杆14的带动齿部26。

支撑环32确保止动件28不会在扭矩传递期间被向外压出于凹部30。更确切地说，止动件28分别借助肩部62贴靠在支撑环32的内圆周上。

支撑环32在此设有沿轴向方向弯折的支撑凸缘64。

支撑环32通过上面已经简单提及的保持器34固定在图9至14所示的位置中。

保持器34是塑料注塑件，其设计成笼状。在此保持器34具有广义上的环形形状，使得它可套到安全带卷轴12的突出部13上。

保持器34具有多个径向向内作用的卡锁臂66，保持器借助所述卡锁臂沿轴向方向固定在安全带卷轴12上。

保持器34还具有多个径向向外作用的保持臂68，支撑环32的支撑凸缘64贴靠在所述保持臂上。由此支撑环32沿轴向方向这样固定在安全带卷轴12上，使得支撑环沿径向方向支撑止动件28，以致当扭矩从安全带卷轴传递到扭杆上时止动件不能离开凹部30。

为了解除安全带卷轴12与扭杆14之间的耦合，支撑环32可沿轴向方向移动，直至支撑环不能再沿轴向方向支撑止动件28。为此设置致动器70，其尤其是在图12中示出。

致动器70包括壳体72，提升环74可转动地容纳在该壳体中。提升环沿其外周具有多个径向定向的贴靠边缘76，所述贴靠边缘用于与设置在壳体中的提升斜坡78配合作用。

当提升环74位于其初始位置中时，贴靠边缘76贴靠在每个提升斜坡78的“下”端部上，即参照图13在每个提升斜坡78的更进一步沿顺时针所处的区域中。当提升环相对于提升斜坡78转动时(参照图13逆时针)，贴靠边缘76沿提升斜坡78滑动，使得提升环74沿轴向方向移动。

为了使提升环74移动，设置微型气体发生器80，其例如可以是用于“大型”气体发生器的点火器，该大型气体发生器例如用于展开驾驶员或副驾驶的安全气囊。但原则上也可使用任何气体发生器，其在希望的时间间隔内产生希望的压缩气体量。

微型气体发生器80容纳在壳体72内的容纳部82中，该壳体在下文基于所产生的提升环74的升程运动被称为提升壳体。

在壳体72中还容纳有活塞84，该活塞与微型气体发生器80处于流动连接中。活塞84贴靠在操作翼片86上，该操作翼片从提升环74沿径向方向突出。操作翼片86在此与提升环74一体构造。

提升壳体72在安全带卷收器的完全安装状态中安装在框架10上(参见图13和14)。在此提升环74处于初始位置中，在该初始位置中提升环74靠近框架10的安装有壳体72的支腿。在此提升环74位于支撑环32之内，即位于支撑环32和安全带卷轴的区域之间，安全带卷绕在该区域上。

提升环借助固定凸耳73保持在其初始位置中，从而避免与支撑环32产生摩擦，该支撑环与安全带卷轴12一起旋转。

微型气体发生器80借助保持夹90(尤其是参见图12)锁止在提升壳体72中的配置给该微型气体发生器的容纳部82中。

保持夹90是金属板冲弯件，其具有一个弓形件92、一个沿周向闭合的保持区段94和两个卡锁臂96。

弓形件92挂入支座98中，该支座在提升壳体72上设置在用于微型气体发生器80的容纳部82的侧向。

保持区段94贴靠在肩部81上，该肩部设置在微型气体发生器80的背离活塞84的一侧上。由于保持区段94沿周向方向闭合、即构造成环形的，因此防止了微型气体发生器80滑落。

卡锁臂96在容纳部82的侧向嵌入适合的凹部中，该凹部位于提升壳体72的背离支座98的一侧上。尤其是由图14可见，卡锁臂96(其在该剖面图中位于剖面前方和后方并且因此在图14中不可见)贴靠在框架10的安装有提升壳体72的支腿上。卡锁臂因此通过该相应的壳体支腿固定地压到提升壳体72上，从而卡锁臂在那里不能离开配置给其的卡锁凹部。

通过这种方式能够以较少的花费将微型气体发生器80非常可靠地定位在提升壳体72内的配设给该微型气体发生器的容纳部82中。

当从图13和14所示状态开始对微型气体发生器80点火时，活塞84在提升壳体72中这样移动，使得提升环(参照图13和15)逆时针转动。在此提升环74基于提升斜坡78执行轴向升程，更确切地说，远离框架10的安装有提升壳体72的支腿沿轴向方向向外部移动(参见图14和16)。

在该升程中，支撑环32相对于保持器34沿轴向方向这样远地移动，以致克服保持臂68的作用并且支撑环32沿轴向方向看位于止动件28之外(尤其是参见图16)。

在支撑环32的该状态下，当在安全带卷轴12和扭杆14之间传递扭矩时，止动件28可沿径向方向向外偏移。止动件28的这种径向移动可通过这样的方式得到辅助：倾斜设置齿60和带动齿部26的齿面以致在止动件28上产生径向向外作用的力。

Claims (16)

1.一种安全带卷收器，包括：框架(10)；可旋转地设置在框架中的安全带卷轴(12)；锁定机构(18)，利用该锁定机构能够将安全带卷轴(12)锁定在框架(10)中；以及力限制器(14)，该力限制器与安全带卷轴(12)可分离地耦合，其特征在于，为了耦合该力限制器(14)使用至少一个传递载荷的止动件(28)，所述止动件设置在安全带卷轴(12)上并且被支撑环(32)保持在耦合位置中，该支撑环(32)能够借助致动器(70)从支撑位置运动到释放位置中，在支撑位置中支撑环(32)不仅沿着轴向方向而且沿着径向方向贴靠在止动件(28)上，在释放位置中支撑环(32)不贴靠在止动件(28)上并且止动件(28)能够整体上在安全带卷轴(12)中沿径向方向向外偏移。

2.根据权利要求1所述的安全带卷收器，其特征在于，所述止动件(28)设置在安全带卷轴(12)的凹部(30)中。

3.根据权利要求1或2所述的安全带卷收器，其特征在于，设置两个或三个止动件(28)，这些止动件对称地设置。

4.根据权利要求1所述的安全带卷收器，其特征在于，设置保持器(34)，该保持器将支撑环(32)保持在支撑位置中。

5.根据权利要求4所述的安全带卷收器，其特征在于，所述保持器(34)安装在安全带卷轴(12)上。

6.根据权利要求4或5所述的安全带卷收器，其特征在于，所述保持器(34)是塑料注塑件。

7.根据权利要求4或5所述的安全带卷收器，其特征在于，所述保持器(34)设有多个保持臂(68)，所述保持臂沿轴向方向固定支撑环。

8.根据权利要求1所述的安全带卷收器，其特征在于，设置提升环(74)，该提升环能够在初始位置和提升位置之间转动，在所述初始位置中支撑环(32)位于其支撑位置中，在所述提升位置中提升环(74)已经使支撑环(32)沿轴向从其支撑位置移动到释放位置中。

9.根据权利要求8所述的安全带卷收器，其特征在于，所述提升环(74)设置在提升壳体(72)中。

10.根据权利要求9所述的安全带卷收器，其特征在于，所述提升壳体(72)设有多个提升斜坡(78)。

11.根据权利要求9或10所述的安全带卷收器，其特征在于，所述提升壳体(72)设有多个固定凸耳(73)，所述固定凸耳将提升环(74)固定在其初始位置中。

12.根据权利要求1或2所述的安全带卷收器，其特征在于，所述致动器(70)具有烟火式填料(80)和活塞(84)。

13.根据权利要求12所述的安全带卷收器，其特征在于，所述活塞(84)与提升环(74)配合作用。

14.根据权利要求13所述的安全带卷收器，其特征在于，所述提升环(74)具有径向突出的操作翼片(86)。

15.根据权利要求1或2所述的安全带卷收器，其特征在于，所述力限制器是扭杆(14)，该扭杆借助止动件(28)在一个端部上与安全带卷轴(12)耦合。

16.根据权利要求15所述的安全带卷收器，其特征在于，设置第二力限制器(36)，该第二力限制器在安全带卷轴(12)的另一端部上与安全带卷轴耦合。

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