CN100558583C - 安全带卷收器及具有该卷收器的安全带装置 - Google Patents

安全带卷收器及具有该卷收器的安全带装置 Download PDF

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Abstract

提供电动马达驱动的安全带卷收器，可以减轻拉出安全带时暂时的拉出安全带的沉重感，抑制不适感。在未佩戴安全带(6)时，内齿轮(17)的突出部(21)通过两弹簧(26、27)的弹力设定在相邻突出部(25)之间的圆周方向的中央位置上。由于通过卷轴(13)向安全带拉出方向转动，使内齿轮(17)也向安全带拉出方向转动，因而减速机构(15)不能进行动力传递，卷轴(13)和连接到太阳轮(16)上的电动马达之间的直接连接被断开，从而减轻拉出安全带时的暂时沉重感。内齿轮(17)转动规定角度时，突出部(21)与突出部(25)抵接而使内齿轮(17)停止转动。由此，减速机构(15)不能进行动力传递，卷轴(13)和电动马达通过减速机构(15)直接连接。

Description

安全带卷收器及具有该卷收器的安全带装置
技术领域
本发明涉及一种安全带卷收器及具有该安全带卷收器的安全带装置的技术领域，该安全带卷收器用于汽车等车辆上所配备的、利用安全带约束保护乘员的安全带装置，通过马达的驱动力使卷轴转动，从而卷绕和拉出安全带。
背景技术
以往，汽车等车辆上所配备的安全带装置，在车辆碰撞等情况下车辆上产生较大减速度的紧急时刻，通过用安全带对乘员进行约束而阻止乘员从座椅产生惯性移动，从而保护乘员。在该安全带装置上设有安全带卷收器，利用卷轴卷绕和拉出安全带，并且在紧急时刻阻止拉出安全带。
在这种安全带卷收器中，以往，公开了利用马达卷绕和拉出安全带的安全带卷收器(例如，参照专利文献1)。该专利文件1公开的该安全带卷收器，在安全带卷轴(ベルトリ一ル)(以下也称作卷轴(スプ一ル))的轴方向的一侧，与安全带卷轴同轴地串联配置电动马达，电动马达的转动被由行星齿轮减速机构构成的减速机构减速之后传递给安全带卷轴。并且，通过电动马达的转动，使安全带卷轴向安全带卷绕方向或安全带拉出方向转动，从而将安全带卷绕到安全带卷轴上或从安全带卷轴拉出。
专利文献1：特表2003-507252号公报
但是，在以专利文献1所公开的安全带卷收器为首的，一般的现有安全带卷收器中，卷轴和电动马达通过减速机构直接连接，为了卷绕和拉出安全带，对电动马达进行驱动，其驱动力通过减速机构传递给卷轴，从而利用卷轴来卷绕和拉出安全带。在这种情况下，由于在初期状态下不向电动马达通电，所以未驱动电动马达，当乘员拉出安全带而使电动马达的转动轴(转子)转动时，通过传感器检测出该电动马达转动轴的转动而对电动马达进行驱动。由此，电动马达驱动的安全带卷收器，在拉出安全带时发挥电动马达驱动力的辅助功能，从而缓冲拉出安全带时所产生的沉重感。拉出安全带时所产生的沉重感，主要是电动马达的齿槽转矩被减速机构按照齿轮比相应增大所产生的拉出阻力。
但是，在如上所述地通过乘员拉出安全带而驱动电动马达的情况下，由于卷轴和电动马达通过减速机构直接连接，因而乘员拉出安全带时，会暂时地感觉到上述拉出安全带时的沉重感而造成不适感。因而乘员不能舒适地进行安全带的佩戴动作。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种电动马达驱动的安全带卷收器，其可以减轻拉出安全带时暂时的拉出安全带的沉重感，并抑制不适感。
并且，本发明的另一目的在于提供一种乘员可以舒适地进行安全带的佩戴动作的安全带装置。
为了解决上述问题，技术方案1的发明的安全带卷收器，包括：卷轴，可拉出地卷绕安全带；马达，用于产生使该卷轴向安全带卷绕方向和安全带拉出方向转动的转动驱动力；和减速机构，直接连接所述卷轴和所述马达，将所述马达的转动减速而进行传递；根据所述安全带的拉出，向安全带拉出方向对所述马达进行转动驱动，其特征在于，包括卷轴-马达断开机构，在拉出安全带时，暂时断开所述卷轴和所述马达之间的直接连接状态。
技术方案2的安全带卷收器，其特征在于，所述减速机构由行星齿轮机构构成，该行星齿轮机构包括太阳轮、内齿轮以及可转动地支撑与所述太阳轮及内齿轮啮合的行星齿轮的行星齿轮架；所述太阳轮可一体转动地设在所述马达的转子上，并且所述行星齿轮架可一体转动地设在所述卷轴上；并且，所述内齿轮被设置成至少在拉出安全带时向该安全带拉出方向转动规定量；所述卷轴-马达断开机构由内齿轮转动允许装置构成，所述内齿轮转动允许装置在拉出安全带时允许内齿轮暂时向安全带拉出方向转动规定量，并且阻止向安全带拉出方向超过规定量地转动。
技术方案3的安全带卷收器，其特征在于，所述卷轴和所述减速机构支撑在框架上；所述内齿轮转动允许装置包括：设在所述框架上的框架侧止动器；和内齿轮侧止动器，在所述内齿轮向安全带拉出方向转动规定量时，与所述框架侧止动器抵接而阻止所述内齿轮向安全带拉出方向的转动。
技术方案4的安全带装置，至少包括约束乘员的安全带、可拉出地卷绕该安全带的安全带卷收器、可滑动地支撑在所述安全带上的舌片以及可扣合或脱离地与该舌片扣合的带扣，其特征在于，所述安全带卷收器是技术方案1至3中任一项所述的安全带卷收器。
发明效果
根据结构如上的技术方案1至3发明的安全带卷收器，由于具有卷轴-马达断开机构，因而在开始拉出安全带时，暂时断开卷轴和马达之间的直接连接，并且当被拉出的安全带超过规定量时，卷轴和马达可通过减速机构直接连接，因而在拉出安全带时，能够暂时减轻因马达的齿槽转矩所产生的拉出安全带的沉重感(安全带拉出阻力)。由此，能够抑制拉出安全带时的不舒适感。
特别是，根据技术方案2的发明，由于由行星齿轮机构构成减速机构，并且由内齿轮转动允许装置构成卷轴-马达断开机构，因而能够在内齿轮转动允许装置中利用减速机构的行星齿轮机构，其中上述内齿轮转动允许装置，在拉出安全带时允许内齿轮暂时向安全带拉出方向转动规定量，并且阻止向安全带拉出方向转动得超过规定量。由此，能够简化安全带卷收器的结构。
并且，根据技术方案3的发明，由于由结构简单的止动器构成内齿轮转动允许装置，因而能够进一步简化安全带卷收器的结构。
此外，根据本发明的安全带装置，由于设有本发明的安全带卷收器，因而在拉出安全带时不会感到因马达的齿槽转矩所产生的沉重感，乘员能够舒适地进行安全带6的佩戴动作。
附图说明
图1是示意性地表示具有本发明安全带卷收器的一个实施方式的安全带装置的一个示例的图。
图2是示意性地局部表示图1所示安全带装置中所使用的安全带卷收器的剖视图。
图3是沿着图2中的III-III线的剖视图。
图4的(a)是图3的局部放大图，(b)是沿(a)中的IVB-IVB线的剖视图，(c)是从(a)中IVC方向观察的局部立体图。
图5是用于检测卷轴的转动及转动方向的传感器的说明图。
具体实施方式
下面，利用附图说明用于实施本发明的优选方式。
图1是示意性地表示具有本发明安全带卷收器的一个实施方式的安全带装置的一个示例的图。其中，在以下说明中，左和右是指在各个说明部分中所使用的附图中的左和右。
如图1所示，该例子的安全带装置1，包括下述部件：安全带卷收器3，固定在车体的B柱2等上，且通过马达进行驱动；安全带6，从该安全带卷收器3拉出，并且前端的安全带固定器4固定在车体的地板或车辆座椅5上；导向固定器7，例如设在中柱等的车体上，向乘员C的肩部方向引导从安全带卷收器3拉出的安全带6；舌片8，可自由滑动地支撑在从该导向固定器7引导出的安全带6上；带扣9，固定在车体的地板或车辆座椅上，可以将舌片8插入而扣合，且可扣合或脱离；对安全带卷收器3的马达进行驱动控制的电子控制装置(ECU)10；以及向ECU10发送由ECU10控制马达的各种输入信号的、例如碰撞检测装置、物体检测装置等的输入装置11。
图2是示意性地局部表示该例子的安全带卷收器的剖视图。
如图2所示，安全带卷收器3，包括底部框架12、用于卷绕安全带6的卷轴13、使该卷轴13转动的电动马达14以及对该电动马达14的转动驱动力进行减速而传递给卷轴13的减速机构15。
如图2和图3所示，减速机构15构成行星齿轮减速机构。该行星齿轮减速机构，包括：设在电动马达14的转子35的左端上且能够与转子35一体转动的太阳轮16、可转动地嵌合支撑在底部框架12的第一支撑部件18的开口18a上的内齿轮17、与所述太阳轮16和内齿轮17同时啮合的规定个数(在图3所示的例子中为3个)的行星齿轮19以及可自由转动地支撑上述述行星齿轮19的行星齿轮架20。
如图3和图4(a)所示，内齿轮17，在圆周方向上等间隔地设有向径向突出的规定个数(图示例中为3个)的圆弧状的突出部(相当于本发明的内齿轮一侧的止动器)21。上述突出部21被第一支撑部件18的开口18a引导。如图4(b)和图4(c)所示，在各突出部21的圆周方向中央部上分别设有凹嵌部22，在各凹嵌部22上分别可自由转动地收容有滚珠(例如钢球)23。这些滚珠23分别可自由转动地嵌合在圆弧状的槽24中，该槽24沿着第一支撑部件18的开口18a设置在第一支撑部件18上。由此，以较小的力即可使内齿轮17相对于第一支撑部件18顺畅地转动。
另一方面，在第一支撑部件18的开口18a的边缘部上，在圆周方向上等间隔地设有与突出部21相同个数(图示例中为3个)的、向径向突出的圆弧状的突出部(相当于本发明的框架一侧的止动器)25。上述突出部25引导内齿轮17的相邻突出部21之间的外周面。在突出部21和与该突出部21相邻的突出部25之间收缩设置以圆弧状弯曲的弹簧26、27。其中一个弹簧26始终以较小的力向图3中的顺时针方向(安全带卷绕方向)对内齿轮17施力，并且另一个弹簧27始终以较小的力向图3中的逆时针方向(安全带拉出方向)对内齿轮17施力。
在未佩戴安全带6的通常情况下，内齿轮17的突出部21，借助两个弹簧26、27的弹力而设定在相邻的突出部25之间的圆周方向中央位置上。在该状态下，当卷轴13向安全带拉出方向转动时，如图4(a)所示，内齿轮17也向安全带拉出方向α转动。由此，由于内齿轮17转动，减速机构15不能进行动力传递，卷轴13和电动马达14之间的直接连接断开，卷轴13的转动不会传递给电动马达14。当内齿轮17转动规定角度(图示例中为30°)时，突出部21的周向端部21a与在安全带拉出方向上相邻的突出部25的周向端部25a抵接，内齿轮17不会继续向安全带拉出方向α转动，并停止。这样一来，由于内齿轮17停止转动，所以减速机构15能够进行动力传递。
并且，当卷轴13相反地向安全带卷绕方向转动时，内齿轮17也向安全带卷绕方向转动，当内齿轮17转动规定角度(例如，与拉出方向相同的30°)时，突出部21的周向端部21b与在安全带卷绕方向上相邻的突出部25的周向端部25b抵接，内齿轮17不会继续向安全带卷绕方向转动而停止。由此，减速机构15不能进行动力传递，卷轴13和电动马达14直接连接。
行星齿轮架20安装在卷轴13上而与卷轴13一体转动，并且卷轴13的左端侧通过行星齿轮架20及行星齿轮19沿着径向支撑在太阳轮16上。
卷轴13，其左端侧通过推力轴承28可沿着轴方向(推力方向)转动地支撑在内齿轮17上，并且其右端侧通过轴承30可沿着径向和轴方向转动地支撑在电动马达外壳29上。如图2和图5所示，在卷轴13的右端设有规定个数的圆弧状的磁铁31，并且上述磁铁31等间隔地设在同心圆上。另一方面，在底部框架12的第二支撑部件32上，由一对霍尔元件构成的霍尔IC33、34与磁铁31相向设置。上述霍尔IC33、34都与ECU10相连。霍尔IC33、34是一种输入装置11，卷轴13转动时，磁铁31也转动，从而检测出卷轴13的转动和转动方向，并将该检测信号提供给ECU10。
如图2所示，卷轴13形成右端开放且左端具有底部13a的有底圆筒状。在该底部13a上向左方突出地设置有圆筒状的转动轴13b，该转动轴13b贯通第一支撑部件18的开口18a。
电动马达14构成现有的公知的内转子型的无电刷电动马达。在该电动马达14的转子35右端上设有磁盘36，该磁盘36能够与转子一体地进行转动。该电动马达14同轴地收容配置在卷轴13内。
并且，在电动马达外壳29上设有霍尔传感器37，由磁盘36和霍尔传感器37构成用于检测电动马达14的转动量的转动量检测传感器38。该转动量检测传感器38是一种输入装置11，由转动量检测传感器38所检测出的电动马达14的转动量检测信号被提供给ECU10。
在电动马达外壳29的右端上形成安装凸缘29a。该电动马达14从右方沿着轴方向插入到卷轴13内，在安装凸缘29a上形成的环状台阶部29b嵌合支撑在第二支撑部件32的开口32a中，并且安装凸缘29a通过未图示的固定件而固定到第二支撑部件32上。
对该例的上述结构的安全带卷收器3的动作进行说明。在未佩戴安全带6的状态下，安全带6被完全卷绕到安全带卷收器3上。并且，在该状态下，如上所述，电动马达14未通电而停止，突出部21设定在相邻的突出部25之间的中央位置上。
乘员为了进行佩戴而拉出安全带6时，卷轴13开始向安全带拉出方向转动。通过该卷轴13向安全带拉出方向的转动，使内齿轮17也向安全带拉出方向转动。由于该内齿轮17向安全带拉出方向转动，减速机构15不能进行动力传递，卷轴13和电动马达14之间的直接连接断开，因而卷轴13的转动未传递给电动马达14，上述安全带拉出阻力小。因此，乘员不会感到拉出安全带的沉重感，可以容易地拉出安全带。另一方面，霍尔IC33、34检测出卷轴13开始向安全带拉出方向转动后，将其检测信号发送给ECU10。于是，ECU10向安全带拉出方向对电动马达14进行转动驱动。
当突出部21的周向端部21a与突出部25的周向端部25a抵接，而使内齿轮17停止转动时，减速机构15不能进行动力传递，卷轴13和电动马达14直接连接。由此，电动马达14的转子的转动通过太阳轮16传递给行星齿轮19，从而使行星齿轮19自转。由于行星齿轮19通过其自转而在太阳轮16的周围进行公转，因而通过行星齿轮架20使卷轴13减速转动。在这种情况下，ECU10，根据来自转动量检测传感器38的转动量检测信号，对电动马达14的转动进行控制。由于安全带卷收器3利用电动马达14的转动驱动力辅助乘员进行拉出安全带6的动作，因而乘员以较小的力即可拉出安全带6。
如上所述，由设在内齿轮17上的突出部21、设在第一支撑部件18上的突出部25、弹簧26、27构成本发明的卷轴-马达断开机构和内齿轮转动允许装置。
当安全带6被拉出佩戴安全带所需的规定量时，即卷轴13向安全带拉出方向转动规定量时，根据来自霍尔IC33、34的检测信号，ECU10停止对电动马达14进行驱动。由此，通过弹簧26、27的弹力使内齿轮17向安全带卷绕方向转动，突出部21返回到相邻突出部25之间的中央位置上，处于初期状态。
当乘员将舌片8插入带扣9而扣合时，作为一个输入装置11的带扣9开关(未图示)接通，并将舌片8和带扣9之间的扣合检测信号提供给ECU10。由此，ECU10向安全带卷绕方向对电动马达14进行转动驱动。由此，减速机构15不能进行动力传递，因而内齿轮17向安全带卷绕方向转动。当突出部21的周向端部21b与突出部25的周向端部25b抵接，而使内齿轮17停止转动时，与上述相同地，通过电动马达14的转动驱动力，使卷轴13减速向安全带卷绕方向转动。从而对多拉出的安全带6进行卷绕。
通过以正转或逆转控制电动马达14的转动，使卷轴13向安全带卷绕方向或安全带拉出方向转动。ECU10，根据所检测出的来自输入装置11的各种输入信号，对电动马达14的转动进行控制，以便在约束乘员或收容安全带6时卷绕安全带，或者在要佩戴安全带时辅助拉出安全带等。
该例的安全带卷收器3的其他动作与现有公知的通过电动马达驱动来卷绕和拉出安全带的安全带卷收器的动作相同。
根据该例的安全带卷收器3，由于开始拉出安全带6时，减速机构15不能进行动力传递，而将安全带6拉出规定量时，减速机构15能够进行动力传递，所以能够在拉出安全带6时暂时地减轻拉出安全带的沉重感(安全带拉出阻力)。由此，能够抑制拉出安全带时的不适感。
特别是，由于由行星齿轮机构构成减速机构15，并且由内齿轮转动允许装置构成卷轴-马达断开机构，所以可以在内齿轮转动允许装置中利用减速机构15的行星齿轮机构，其中，上述内齿轮转动允许装置在拉出安全带时允许内齿轮17暂时向安全带拉出方向转动规定量，并且阻止向安全带拉出方向超过规定量地转动。由此，能够简化安全带卷收器3的结构。
并且，由于由结构简单的突出部21、25构成内齿轮转动允许装置，因而能够进一步简化安全带卷收器3的结构。
根据使用该例的安全带卷收器3的安全带装置，在拉出安全带6时不会感到因电动马达14的齿槽转矩所产生的沉重感，乘员能够舒适地进行安全带6的佩戴动作。
另外，在前述例子的安全带卷收器3中，用于检测卷轴13的转动量的霍尔IC33、34以及磁铁31和用于检测电动马达的转动量的转动量检测传感器38单独设置，本发明不限定于此，也可以只设置用于检测卷轴13的转动量的霍尔IC33、34以及磁铁31，并省略转动量检测传感器38，在这种情况下，根据利用霍尔IC33、34以及磁铁31所检测出的卷轴13的转动量，对电动马达14的驱动进行控制。由此，能够减少部件数。
并且，在前述例子的安全带卷收器3中，将电动马达14收容到筒状的卷轴13内，本发明则是下述安全带卷收器，以将前述专利文献1公开的电动马达14与卷轴13同轴地设置在卷轴13外的安全带卷收器或将电动马达14与卷轴13平行地设置在卷轴13外的安全带卷收器为首的、通过减速机构直接连接卷轴13和马达14的安全带卷收器3，只要能够断开卷轴13和马达14之间的直接连接的安全带卷收器3，即可适用于任何安全带卷收器3中。
工业实用性
本发明的安全带卷收器和具有该安全带卷收器的安全带装置，用于利用安全带约束保护乘员的安全带装置中，尤其适用于具有可转动地支撑用于卷绕和拉出安全带的卷轴的底部框架的安全带卷收器和具有该安全带卷收器的安全带装置。

Claims (4)

1.一种安全带卷收器，包括：卷轴，可拉出地卷绕安全带；马达，用于产生使该卷轴向安全带卷绕方向和安全带拉出方向转动的转动驱动力；和减速机构，直接连接所述卷轴和所述马达，将所述马达的转动减速而进行传递；根据所述安全带的拉出，向安全带拉出方向对所述马达进行转动驱动，其特征在于，
包括卷轴-马达断开机构，在拉出安全带时，暂时断开所述卷轴和所述马达之间的直接连接状态，
所述卷轴-马达断开机构由内齿轮转动允许装置构成，所述内齿轮转动允许装置在拉出安全带时允许内齿轮暂时向安全带拉出方向转动规定量，并且阻止向安全带拉出方向超过规定量地转动。
2.根据权利要求1所述的安全带卷收器，其特征在于，
所述减速机构由行星齿轮机构构成，该行星齿轮机构包括太阳轮、内齿轮以及可转动地支撑与所述太阳轮及内齿轮啮合的行星齿轮的行星齿轮架；
所述太阳轮可一体转动地设在所述马达的转子上，并且所述行星齿轮架可一体转动地设在所述卷轴上；
并且，所述内齿轮被设置成至少在拉出安全带时向该安全带拉出方向转动规定量。
3.根据权利要求2所述的安全带卷收器，其特征在于，
所述卷轴和所述减速机构支撑在框架上；
所述内齿轮转动允许装置包括：设在所述框架上的框架侧止动器；和内齿轮侧止动器，在所述内齿轮向安全带拉出方向转动规定量时，与所述框架侧止动器抵接而阻止所述内齿轮向安全带拉出方向的转动。
4.一种安全带装置，至少包括约束乘员的安全带、可拉出地卷绕该安全带的安全带卷收器、可滑动地支撑在所述安全带上的舌片以及可扣合或脱离地与该舌片扣合的带扣，其特征在于，
所述安全带卷收器是权利要求1至3中任一项所述的安全带卷收器。
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