CN100361846C

CN100361846C - 安全带收缩器

Info

Publication number: CN100361846C
Application number: CNB2004100699258A
Authority: CN
Inventors: 犬塚浩二; 田中康二
Original assignee: Takata Corp
Current assignee: Takata Corp
Priority date: 2003-09-19
Filing date: 2004-07-19
Publication date: 2008-01-16
Anticipated expiration: 2024-07-19
Also published as: US20050061904A1; US7611086B2; DE602004002641D1; EP1516789A3; DE602004002641T2; JP4379783B2; EP1516789B1; EP1516789A2; JP2005088838A; CN1597398A

Abstract

一种具备扭力杆的电动机驱动式的ELR，通过扭力杆进一步有效地进行冲击能量吸收。电动机(12)的动力通过动力传递机构(21)的连接齿轮(27)、小齿轮(28)、制动底座(17)、扭力杆(7)以及套筒(20)传递到卷轴(4)，从而使卷轴(4)旋转而控制皮带张力。且减速传感器(5)被启动而棘爪(16)转动，与底架(2)侧壁的内齿(30)配合，从而阻止制动底座(17)的旋转。于是，扭力杆(7)被扭曲，只有卷轴(4)旋转。此时，由于电动机驱动单元(13)被设置在扭力杆(7)的锁定机构(6)侧，因而卷轴(4)不受来自电动机驱动单元(13)的阻力而旋转，从而冲击能量容易被传递到扭力杆(7)。

Description

安全带收缩器

技术领域

本发明涉及一种汽车等车辆中用于约束保护乘员的卷绕安全带的安全带收缩器的技术领域，特别是涉及一种具备通过转动卷轴来控制安全带的皮带张力，同时在如冲突等在车辆上作用了很大车辆减速时等紧急时刻阻止拉出安全带时，通过安全带来吸收作用于乘员的冲击能量的能量吸收机构(以下，还称作EA机构)的安全带收缩器的技术领域。

背景技术

安装在汽车等车辆的座席上的安全带收缩装置具备通过卷轴卷绕安全带的的安全带收缩器。以往，作为这种收缩器，开发出了各种紧急制动式收缩器(以下，还称作ELR)。该ELR在车辆冲突等车辆上发生很大减速的紧急时刻感应该减速，从而通过锁定机构阻止卷轴向拉出方向旋转，可阻止乘员由于惯性要向前方移动时拉出安全带。由此，ELR可更确实地进行约束保护。

但是，这种ELR，在锁定机构阻止卷轴向安全带拉出方向旋转而安全带对乘员进行约束保护时，使乘员从安全带侧受到很大的冲击。该冲击对乘员没有特别的问题，但希望尽量吸收该冲击能量而限制冲击力。

因此，ELR在以往开发出设置了能量吸收机构(EA机构)，从而在系扣安全带状态下的前述紧急时刻，吸收冲击能量而限制施加在安全带上的负载的技术。作为具备这种EA机构的安全带收缩器，提出了在卷轴与锁定机构间设置扭力杆的收缩器(例如参照专利文献1)。在该专利文献1所公开的安全带收缩器，扭力杆的一端侧被安装在卷轴并能够与其一体旋转，同时扭力杆的另一端侧被安装在支撑锁定机构的棘爪的棘爪支撑部件(以下，通常称作制动底座)并能够与此一体旋转。

并且，在前述紧急时刻，锁定机构的棘爪与底架配合，从而制动底座向安全带拉出方向的旋转被阻止，但卷轴由于乘员的惯性而要向安全带拉出方向旋转，因而扭力杆被扭曲变形，且前述的冲击能量被吸收。

另一方面，作为其他ELR，以往提出了通过借助电动机的动力旋转卷轴而卷绕安全带的电动式的ELR(例如，参照专利文献2)。在该专利文献2中公开的ELR通过借助电动机卷绕安全带而控制安全带的张力，因此可根据车辆行驶状况等，恰当地进行安全带对乘员的约束。

另外，提出了在具备前述扭力杆的ELR上适用电动式ELR的安全带收缩器(例如，参照专利文献3)。在该专利文献3中公开的ELR，当有车辆冲突危险时，在启动ELR的锁定机构之前通过驱动电动机来预先增大皮带张力而约束乘员，然后在启动了锁定机构时，如前所述扭力杆被变形，从而冲击能量被吸收。由此，在紧急时刻，不会给乘员带来很大的冲击，而可以更有效地约束保护乘员。

专利文献1：特开平7-47923号公报

专利文献2：特开2000-95064号公报

专利文献3：特开2001-163179号公报

但是如在前述的专利文献3中公开的安全带收缩器，由于电动机通过其动力传递系统直接连接在卷轴上，因而如前所述启动锁定机构以后，卷轴向皮带拉出方向旋转而扭力杆被扭曲变形时，卷轴会受到某种程度的来自电动机和该动力传递系统的阻力。冲击能量与该阻力的对应地多少会传递到扭力杆而受到影响，但对扭力杆的冲击能量吸收效果则不成问题，且可得到良好的冲击能量吸收效果。但希望尽量限制这种阻力而能够得到更好的冲击能量吸收效果。

发明内容

本发明就是鉴于这些方面而研制出的，其目的在于，提供一种具备扭力杆的电动机驱动式的ELR，能够更有效地利用扭力杆进行对冲击能量吸收的安全带收缩器。

为解决前述问题，如方案1所述的安全带收缩器，至少具备：卷绕安全带的卷轴、具有通常时刻与前述卷轴一体旋转且紧急时刻被阻止向安全带拉出方向旋转的锁定部件的锁定机构、设置在前述卷轴与前述锁定部件之间，且在紧急时刻前述卷轴对前述锁定部件作向安全带拉出方向的相对旋转时吸收乘员的冲击能量的能量吸收机构、发生旋转卷轴的动力的电动机、以及把该电动机的动力传递给前述卷轴的动力传递机构，其特征在于，前述动力传递机构连接在前述锁定部件上，而前述电动机的动力通过前述动力传递机构、前述锁定部件、以及前述能量吸收机构传递到前述卷轴上。

此外，如方案2，其特征在于，前述能量吸收机构由扭力杆构成，该扭力杆连接前述卷轴与前述锁定部件，并且在前述卷轴与前述锁定部件相对旋转时发生扭曲变形。

进而，如方案3，其特征在于，在前述动力传递机构上设置了阻止超过预先设定的设定值的负载转矩传递到前述电动机的转矩限制机构。

进而，如方案4，其特征在于，在前述设定值以上的负载转矩传递到前述动力传递机构上时，前述转矩限制机构为阻断动力传递的离合器。

传递机构连接在锁定部件上，且通过动力传递机构、锁定部件以及能量吸收机构把电动机的动力传递给卷轴，因而可使卷轴不受来自电动机和动力传递机构的阻力而旋转。因此，能够把冲击能量很容易地传递给能量吸收机构，从而可以更有效地启动能量吸收机构。由此，可以更好地吸收缓冲乘员的冲击能量。

此外，可在EA机构的锁定机构侧设置电动机和动力传递机构，因此包括使用把电动机和动力传递机构设置在EA机构的卷轴侧的现有收缩器，可提高布置上的自由度和收缩器的设计自由度。

特别是根据方案2，由于EA机构由扭力杆7构成，因此可使EA机构的结构更为简单。

此外，根据方案3和4，由于在动力传递机构上设置了转矩限制机构，因此在电动机卷绕皮带而驱动时，例如由于在车辆上产生小冲突等减速而在安全带上发生皮带张力等，要向动力传递机构传递设定值以上的负载转矩时，通过该转矩限制机构，可以防止该负载转矩作用到动力传递机构。因此，不使动力传递机构的构成部件的耐用强度与此对应地提高也可以。且可以抑制施加在电动机上的负载转矩。

进而，根据方案4，由于由离合器构成转矩限制机构，因而可以使转矩限制机构以更简单的结构形成。

附图说明

图1为模式化表示本发明的安全带收缩器的实施方式例的剖视图。

图2为大致表示图1所示例的安全带收缩器的分解透视图。

图3为更详细表示图1所示的安全带收缩器的一部分的分解透视图。

图4为表示图1所示例的安全带收缩器的制动底座，(a)为从制动齿轮侧看的透视图，(b)为从(a)的IVB方向看的透视图。

图5为在取下电动机驱动单元外壳的状态下表示图1所示例的安全带收缩器的透视图。

图6为在取下动力传递机构的各齿轮的状态下表示图1所示例的安全带收缩器的透视图。

图7为表示用于图1所示例的安全带收缩器的连接齿轮，(a)为从电动机驱动单元的外壳侧看的透视图，(b)为从(a)的IVB方向看的透视图。

图8为表示图1所示例的安全带收缩器的转矩限制机构，(a)为分解透视图，(b)为模式化地表示转矩限制机构的动力可传递状态的图，(c)为模式化地表示转矩限制机构的动力传递阻断状态的图。

具体实施方式

以下，参照附图对用于实施本发明的最佳方式进行说明。

图1为模式化表示本发明的安全带收缩器的实施方式例的剖视图，图2为大致表示图1所示例的安全带收缩器的分解透视图，图3为更详细表示图1所示的安全带收缩器的一部分的分解透视图。

如图1至图3所示，该例中的安全带收缩器1为ELR，且大致上由コ状底架2、安全带3、被可旋转地支撑在コ状底架2的两侧壁间，且卷绕安全带3的卷轴4、感应发生在前述紧急时刻的很大的车辆减速而启动的减速传感器5、通过减速传感器5启动而至少阻止卷轴4向皮带拉出方向的旋转的锁定机构6、与卷轴4的中心在轴向上滑配合，并被贯通，且把卷轴4和锁定机构6连接为旋转的状态的扭力杆7、利用上述紧急时刻产生的反应气体将皮带卷绕转矩施加在卷轴4上的预张力器8、根据螺旋弹簧9的弹簧力通过套筒10使卷轴4向平时皮带卷绕方向复位的弹簧单元11、以及把电动机12的动力施加给卷轴4的电动机驱动单元13构成。

减速传感器5为由如图3和图6所示由于在紧急时刻发生的车辆减速而启动的惯性滚珠5a与通过启动该惯性滚珠5a而被启动的扣爪5b构成的现有周知的设备。省略其详细说明。

锁定机构6具备：被从底架2的侧壁向图1的右方突出的扭力杆7的右端部7a支撑为可相对于该扭力杆7旋转的制动齿轮14、和可一体旋转地被后述的第1转矩传递轴15支撑且使棘爪16保持为可摇动状态的制动底座(相当于本发明的锁定部件)17。在制动齿轮14的外周形成了棘齿14a。该制动齿轮14通常与扭力杆7一体旋转，且在前述紧急时刻启动前述传感器5的惯性滚珠5a，并通过扣爪5b与棘齿14a配合而阻止皮带拉出方向的旋转。

如图4(a)和(b)所示，制动底座17具有筒状的轴部17a，同时在该轴部17a形成了阳螺纹17b。且在轴部17a的一端一体设置了由环状圆板构成的法兰部17c，而在该法兰部17c外周形成了外齿17d。

在扭力杆7上形成了不可与制动底座17相对旋转地配合的第1转矩传递部15，同时从该第1转矩传递部15以规定间隔形成了不可与卷轴4相对旋转地配合的第2转矩传递部18。

进而，在卷轴4与制动底座17的轴部17a之间配设了环状的相对旋转锁定部件19。该相对旋转锁定部件19在内周面形成阴螺纹19a而配合到形成于制动底座17的轴部17a的阳螺纹17b，同时不可相对旋转且可轴向移动地啮合到卷轴4的轴向孔中。并且，如果卷轴4对制动底座17向皮带拉出方向相对旋转，则相对旋转锁定部件19与卷轴4一体旋转而对卷轴4和制动底座17向图1的轴向右方相对移动。

预张力器8为现有周知的部件，在紧急时刻初期启动预张力器而产生反应气体，且通过该反应气体产生的皮带卷绕转矩通过套筒20传递到卷轴4上，由此卷轴4在紧急时刻初期可使安全带3卷绕规定量。

如图5和图6所示，电动机驱动单元13具备把电动机12的动力减速而传递到制动底座17的动力传递机构21。该动力传递机构21由可一体旋转地安装在电动机12的旋转轴的小径的电动机齿轮22、平时啮合在该电动机齿轮22且形成为直径大于电动机齿轮22的第1中间齿轮23、平时啮合在该第1中间齿轮23且形成为与第1中间齿轮23同径的第2中间齿轮24、平时啮合在该第2中间齿轮24上的第1限制齿轮25、与该第1限制齿轮25同轴且相邻而配置且直径形成为小于第1限制齿轮25的第2限制齿轮26、平时与该第2限制齿轮26啮合，而形成为直径大于电动机齿轮22且与制动底座17的外齿17d同径，同时可相对转动地被扭力杆7的右端部支撑的连接齿轮27、以及平时与连接齿轮27和制动底座17的外齿17d双方啮合且形成为直径小于这些连接齿轮27和外齿17d的小齿轮28构成。

如图7(a)和(b)所示，连接齿轮27由其中心贯通了扭力杆7的右端部7a的孔27a的圆板构成，且在该圆板的中心部突出部27b与孔27a配合而向轴向突设。

如图8(a)所示，第1限制齿轮25和第2限制齿轮26被设置成能够相互相对旋转，同时第2限制齿轮26被设置成远离第1限制齿轮25而可在轴向移动。第1限制齿轮25在外周具有平时与第2中间齿轮24啮合的外齿25a，同时在中心部具有电动机侧的棘齿25b。且第2限制齿轮在外周具有平时与连接齿轮27啮合的外齿26a，同时在中心部具有扭力杆侧(即卷轴4侧)的棘齿26b。并且，通过缩设在电动机驱动单元13的外壳13a与第2限制齿轮26之间的限制弹簧29，第2限制齿轮26平时向第1限制齿轮25接近的方向复位。

由此，在传递到第2限制齿轮26的皮带拉出方向的负载转矩小于根据限制弹簧29的截止负载预先设定的设定值的通常时刻，如图8(b)所示，两棘齿25b、26b配合而如图的箭头所示的电动机6的动力从第1限制齿轮25传递到第2限制齿轮26。此时，棘齿26b被施加轴向力，以便脱离棘齿25b，但由于前述的负载转矩小于设定值而限制弹簧29不会缩小，从而两棘齿25b、26b的配合被保持。

此外，在前述的负载转矩超过前述的设定值时，如图8(c)所示，棘齿25b滑过棘齿26b的斜面而相对旋转。通过该棘齿25b对棘齿26b的相对旋转，第2限制齿轮26缩小限制弹簧29而向轴向右方移动，以便从第1限制齿轮25脱离。因此，两棘齿25b、26b的配合被解除，且在第2限制齿轮26上没有超过设定值的负载转矩的作用。由此，电动机12的负载转矩也被限制为小于设定值的值，且电动机12受到来自过大负载转矩的保护。于是，根据由棘齿25b、棘齿26b以及限制弹簧29构成的离合器，构成本发明的收缩机构。

接着，对于该例的安全带收缩器1的启动进行说明。

在未系扣安全带时，由于弹簧单元11的回复力，安全带3被完全卷绕着。且电动机12停止，且由于限制弹簧29的弹簧力，第2限制齿轮26的棘齿26b位于能够与第1限制齿轮25的棘齿25b配合的位置。

并且，如果为了系扣而以通常速度拉出安全带3。则卷轴4向安全带拉出方向旋转，从而安全带3被拉出。把滑动自如地设置在安全带3上的未图示的钮扣扣进固定在车体上的带扣(未图示)后，拉出过量的安全带3由于弹簧单元11的回复力而被卷入卷轴4上，而安全带3被调整为不给乘员带来压迫感的程度。且通过把钮扣扣进带扣内，未图示的带扣开关被置成ON，而电动机12成为可驱动状态。

在前述的紧急时刻初期，预张力器8所产生的安全带卷绕转矩被传递到卷轴4，从而卷轴4对安全带3卷绕规定量而迅速约束乘员。另一方面，由于紧急时刻发生的车辆减速而启动减速传感器5，从而如前所述锁定机构6被启动。即通过启动减速传感器5，制动齿轮14向安全带拉出方向的旋转被阻止，而锁定机构6的棘爪16转动，因此与底架2的侧壁的内齿30配合。

于是，制动底座17向安全带拉出方向的旋转被阻止。但是，由于乘员的惯性而作用到安全带3的拉出力而卷轴4要向皮带拉出方向旋转，因此扭力杆7被扭曲，而只有卷轴4向安全带拉出方向对制动底座17作相对旋转。此时，电动机驱动单元13被设置在扭力杆7的锁定机构6侧，因此卷轴4可以不受来自电动机驱动单元13的阻力而旋转。因此，冲击能量容易被传递到扭力杆7上。此后，通过卷轴4扭曲扭力杆7而向安全带拉出方向旋转，借助于该扭力杆7的扭矩而乘员的冲击能量进一步有效地被吸收缓冲，从而被施加到安全带3的负载受到了限制。

由于卷轴4对制动底座17的向皮带拉出方向的相对旋转，相对旋转锁定部件19向图8的轴向右方移动。并且，相对旋转锁定部件19移动到制动底座17的阳螺纹的终端以后便不再向轴向右方移动，因此旋转被阻止，从而相对旋转锁定部件19便不对制动底座17作相对旋转(再者，也可以通过相对旋转锁定部件19对接到制动底座17的法兰部17c的侧面，阻止进一步向轴向右方移动)。

因此，卷轴4也不对制动底座17作相对旋转。即卷轴4向安全带拉出方向的旋转被阻止，从而安全带3不被拉出，而乘员被安全带3阻止惯性移动而受到保护。

此外，此例的安全带收缩器1即使在急剧拉出安全带时，也通过惯性部件31(图1和图3所示)被启动而使锁定机构6的制动底座17对制动齿轮14向安全带拉出方向作相对旋转(该惯性部件31的启动为以往周知，且并不是本发明的特征部分，因此省略其详细说明)。由此，与前述一样锁定机构6的棘爪16与底架2侧壁的内齿30配合而制动底座17的旋转被阻止，因此通过扭力杆7而卷轴4向拉出方向的旋转被阻止，从而安全带被阻止拉出。

另一方面，在通常的安全带系扣状态下，为了控制安全带3的皮带张力而电动机12若被驱动为与卷轴4的皮带卷绕方向对应的旋转方向，则该旋转力便通过电动机齿轮22、第1和第2中间齿轮23，24、第1限制齿轮25、第2限制齿轮26、连接齿轮27、小齿轮28、制动底座17、扭力杆7、以及套筒20被传递到卷轴4，从而卷轴4向皮带卷绕方向旋转。由此，安全带3被卷绕而皮带张力变大。

此外，电动机12相反若被与卷轴4的皮带拉出方向对应的旋转方向驱动，则该旋转力同样地被传递到卷轴4，从而卷轴4向皮带拉出方向旋转。由此，安全带3被拉出而皮带张力变小。

但是，在通过电动机12驱动而卷绕安全带3时，例如由不足以启动作为ELR机构的锁定机构6的程度的小冲突等导致的减速产生在车辆上而在安全带3上发生皮带张力等，较第2限制齿轮26偏卷轴4侧发生的某种原因而在第2限制齿轮26上作用有很大的负载转矩时，被传递电动机12的动力而要使第2限制齿轮26旋转的第1限制齿轮25的负载转矩和电动机12的负载也分别增大。但若第1和第2限制器25，26的负载转矩分别达到设定值以上，如前述的图8(c)所示两个棘齿25b、26b的配合被解除而离合器置为OFF，从而动力传递被阻断。由此，在动力传递机构21的各构成部件上不会作用有设定值以上的负载转矩，从而电动机12的负载转矩被限制在设定值以下，因此电动机12由过大的负载转矩受到保护。

根据如此构成的此例的安全带收缩器1，由于把电动机驱动单元13(即电动机12和动力传递机构21)设置在扭力杆7的锁定机构6侧，因而不受来自电动机驱动单元13的阻力而能够使卷轴4旋转。因此，能够容易地把冲击能量传递到扭力杆7，从而能够更有效地使扭力杆7扭曲变形。由此，可以进一步有效地吸收缓冲乘员的冲击能量。

此外，由于可以把电动机驱动单元13设置在扭力杆7的锁定机构6侧，因而还包括使用把电动机驱动单元13设置在扭力杆7的卷轴4侧的现有收缩器，可以提高布置上的自由度和收缩器的设计自由度。

还因EA机构由扭力杆7构成，因而能简化EA机构的结构。

还因设置了转矩限制机构，因而在电动机12的皮带卷绕驱动时，例如由于不足以启动作为ELR机构的锁定机构6的程度的小冲突等导致的减速产生在车辆上而在安全带3上发生皮带张力等，要向动力传递机构21传递设定值以上的负载转矩时，根据该转矩限制机构而能够防止该负载转矩作用到动力传递机构21上。因此，即使不把动力传递机构21的齿轮等构成部件的耐用强度提高到相应程度也可以顺利完成。而且，还可以控制附加到电动机12的负载转矩，从而可由过大的负载转矩保护电动机12。

特别是由于转矩限制机构由电动机侧棘齿25b、卷轴侧棘齿以及限制弹簧26b构成的离合器29构成，因而可以使转矩限制机构的结构更为简化。

再者，在前述例中作为EA机构使用了扭力杆7，但取代扭力杆7，还可以使用例如能使能量吸收部件切裂变形的EA机构和舞动带状的能量吸收部件的EA机构等公知的其他EA机构，还可以把扭力杆7与公知的其他EA机构组合使用。

此外，在前述例中设置了预张力器8和相对旋转锁定部件19，但这些不是必需的，还可以省略掉。且在前述例中通过连接齿轮27和小齿轮28把电动机12的动力传递到制动底座17，但根据收缩器1的结构还可以不通过这些齿轮27，28而把电动机12的动力传递到制动底座17。在这种情况下，还可以省略连接齿轮27和小齿轮28。

进而，有第1限制齿轮25、第2限制齿轮26、以及限制弹簧29构成的转矩限制机构也不是必需的，可以省略掉。但除了防止在电动机12和动力传递机构21上作用过大负载以外，优选设置该转矩限制机构。

本发明的安全带收缩器可以优选利用在被设置在汽车等车辆的座席而用于约束保护乘员的安全带装置。

Claims

1.一种安全带收缩器，至少具备：卷绕安全带的卷轴；具有通常时刻与所述卷轴一体旋转且紧急时刻能够阻止向安全带拉出方向旋转的锁定部件的锁定机构；设置在所述卷轴与所述锁定部件之间，且在紧急时刻所述卷轴对所述锁定部件作向安全带拉出方向的相对旋转时，吸收乘员的冲击能量的能量吸收机构；产生旋转卷轴的动力的电动机；以及把该电动机的动力传递给所述卷轴的动力传递机构，其特征在于，

所述动力传递机构连接在所述锁定部件上，而所述电动机的动力通过所述动力传递机构、所述锁定部件以及所述能量吸收机构传递到所述卷轴上。

2.如权利要求1所述的安全带收缩器，其中，所述能量吸收机构由扭力杆构成，该扭力杆连接所述卷轴与所述锁定部件，并且在所述卷轴与所述锁定部件相对旋转时发生扭曲变形。

3.如权利要求1或2所述的安全带收缩器，其中，在所述动力传递机构上设置了阻止超过预先设定的设定值的负载转矩传递到所述电动机的转矩限制机构。

4.如权利要求3所述的安全带收缩器，其中，所述转矩限制机构是在超过所述设定值的负载转矩传递到所述动力传递机构上时，阻断动力传递的离合器。