CN101454184B - 座椅安全带预紧器 - Google Patents

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Abstract

一种座椅安全带预紧器(20)，具有直管(22)，该直管具有圆柱形壁(22a)、第一端(24)和第二端(26)。所述端部(24、26)中的至少一个具有开口(32)。直管(22)在壁(22a)上具有第一开口(38)以接纳弯管(50)。弯管(50)具有第一端部(52)、第二端部(56)和中心节段(54)。第二端部(56)定位成使其中心与延伸穿过直管(22)的中心的中心轴线(64)共线。延伸穿过第一端部的中心的轴线相对于中心轴线(64)以锐角布置。在直管(22)的一端设有火药装置(40)以提供燃烧产物来沿直管(22)驱动活塞(100)。活塞(100)的运动沿将移动座椅安全带带扣(84)以减少围绕车辆乘客的安全带松弛的方向移动缆绳(80)。

Description

座椅安全带预紧器
技术领域
本发明总地涉及一种座椅安全带系统，且更具体地涉及一种座椅安全带预紧器或安全带张紧器。
背景技术
多年来，在车辆中使用也称为座椅安全带张紧器的座椅安全带预紧器。一般而言，在车辆碰撞开始时被火药驱动的活塞被迫沿直管向下。该活塞附连到缆绳上，缆绳的另一端固定到座椅安全带带扣。带扣又连接到座椅安全带舌片，舌片附连到例如3点式座椅安全带系统的腰部安全带和肩部安全带。在带扣预紧器中，缆绳的一部分经常绕过为缆绳提供通道并支承缆绳的滑轮或铸件并还用作缆绳的相邻部分的方向改变构件。活塞移动通过以相对于连接到带扣的缆绳的延伸件以锐角定向的直管。预紧器通常包括用于将预紧器安装到例如车辆结构或座椅结构的一部分的壳体件或支架。壳体件或支架还包括辅助将缆绳组件的缆绳/带扣部分设置成符合政府或工业标准规定的带扣区域的要求的构件。
发明内容
本发明提供一种避免使用昂贵铸件的轻质、廉价的预紧器。因而，本发明提供一种座椅安全带预紧器，其包括：直管，其具有圆柱形壁、第一端和第二端，第一端或第二端中的至少一个是开口的，直管在壁上包括接纳弯管的开口，弯管具有第一端部；第二端部以及弯曲的中心节段，第二端部的中心与延伸穿过直管中心的直管的中心轴线共线，延伸穿过第一端部中心的轴线设置成相对于直管的中心轴线以锐角布置；火药装置，其设置在直管内以提供燃烧产物来沿直管内部驱动活塞，活塞的运动沿移动座椅安全带带扣以减少围绕车辆乘客的安全带松弛的方向移动缆绳。
附图说明
图1是本发明的座椅安全带预紧器的立体图。
图2是图1中预紧器的剖视图。
图3是预紧器的各部件的局部分解图。
图4和4A是示出预紧器的各管状部件之间相互关系的局部剖视图。
图4B示出直管内的气体流动。
图5是示出预紧器的一部分的放大图的剖视图。
图6示出处于作用位置的预紧器。
图6A是预紧器的某些主要部件的投影图。
具体实施方式
图1-4示出本发明的第一实施例的各特征。预紧器20包括挤压而成的钢制直管22，该直管具有第一端24和第二端26。直管22的端部24、26是开口的。在组装过程中，靠近直管22的端部24形成皱缩28以将火药装置40固定到直管内。直管22的端部26的末端是向下滚压部30以将端部开口32的直径减小到小于套圈130的直径。火药装置40是已知构造并插入直管22的端部24内。火药装置可包括扩大的头部41，该头部通过直管22的皱缩28和滚压端34限制在位，如图4所示。火药装置40(图4中未示出)包括用火药材料填充的壳体46。火药装置40包括接纳来自控制单元的电流的一根或多根引线或导线48a。在触发火药装置时，由火药装置40产生的燃烧产物排出火药装置的开口端45，开口端45位于直管22的区域36附近。直管22具有卵形开口38，直管22的顶部22a穿过该开口，如图1和4所示。火药装置40的开口端45由箔片47封闭以保护火药材料。
预紧器20包括弯管50，弯管具有内壁52，内壁的直径D约1.5mm，其大于延伸穿过弯管50的金属缆绳或钢丝绳80的直径D1。该直径差使弯管50能够弯曲并接纳缆绳的弯曲部分。弯管50包括中心节段54，该节段在所示实施例中是恒定曲率。一般而言，如果弯管具有诸如由两个或多个彼此相切的曲线所实现的圆滑的过渡，则不需要提供恒定的曲率。中心部分54在区域或位置56处开始并延伸到弯管50的位置或区域58。如图所示，中心节段构造成具有弓形曲率。弯管包括大致定向成与弯曲部分相切的延伸部分60并提供缆绳80延伸穿过其中的圆到直线的过渡区域。弯管50包括另一曲线到直线过渡节段62。
在组装期间，将弯管50放置在直管22的开口38内。可操纵弯管50使得直节段62与直管22的中心纵向轴线64共线。在该构造中，弯管50的曲线到直线过渡部分62的中心与直管22的中心共线。在图4和4A中可以看出这种关系。在图2和3中，弯管50与火药装置40间隔开。火药装置与用作缆绳引导件的弯管之间的间距使火药装置的箔片密封件自由地运动打开，这就会促进燃烧产物流过直管时如图4B中的箭头49表示的那样围绕弯管50的下部直线流动。应当注意，在图4和4A中，去除了活塞、缆绳套圈和缆绳以更清楚地示出弯管50在直管22中的定向。
在图4A中，弯管50的部分54、60大致垂直于直管22的顶表面22a定向。在组装过程中，将缆绳80穿过弯管50。如图1所清楚示出的那样，缆绳80的一端82或是直接连接到用在预紧器操作中的那类安全带带扣84、或是间接穿过可连接到带扣84的套圈85。图1示意地示出要与带扣84锁定固定的安全带舌片90。还示意地示出座椅安全带系统96的肩部安全带92和腰部安全带94的一部分，该部分以本领域已知的多种方式中的一种方式固定或连接到舌片。缆绳80包括固定到可移动活塞100的相对端86。示出了活塞100围绕缆绳的端部86并接纳该端部。诸如套圈130之类的缆绳终端件围绕缆绳80的端部86滑动并夹紧，由此提供套圈130和缆绳80之间的机械连接。
如图5所示，活塞100包括向前的圆柱形部分102和向后的圆柱形部分104。活塞的向前和向后部分102、104可滑动地与直管22的内壁22b配合，保持活塞100在直管内移动时与直管的纵向轴线64对齐。活塞100具有中心孔102以接纳缆绳80。活塞的向前和向后部分102、104协配以形成V形沟槽、凹槽或限制部106。诸如橡胶O形环或海绵材料之类的弹性件118接纳在V形沟槽、凹槽或限制部106内并弹性地支承多个球形支承件120。活塞100还包括漏斗形表面110，其从较小直径区域D2过渡到较大直径区域D3。较大直径D3接近直管22的内径的尺寸。
活塞100和弯管50的曲线到直线过渡节段62的端部之间定位有可移动柔性密封件142，该密封件由耐高温或等级高的弹性体制成。密封件142以类似于火器中使用的填塞或镗杆的方式密封管。当端部104配合到密封件142的凹陷144内时，活塞100和密封件142用作活塞组件140，且密封件142和活塞一起移动。密封件142还包括具有中心孔148的本体146。本体146的顶部包括形成凹陷144的唇部。本体的相对端构造为两个滑动或唇形密封件，第一个密封件密封抵靠直管22的内径，而第二个密封件密封抵靠弯管50的外径，更具体地说是抵靠曲线到直线过渡节段62。本体146的相对端包括锥形外部、柔性圆柱形壁150。柔性圆柱形壁150向外渐缩，从而其在一端有最细的部分。本体146的相对端包括锥形外部、柔性圆柱形壁150，该内壁与柔性圆柱形壁150同心。圆柱形内壁152向内渐缩，从而其在端部有最细的部分。圆柱形内壁152的内径形成围绕弯管50的曲线到直线过渡节段62的液密密封。两壁150、152形成渐缩的圆柱形空腔154。组装时，密封件142围绕弯管50的曲线到直线过渡节段62的端部放置，使活塞100的端部104接纳在凹陷144内。
图2和5示出触发前预紧器20的各部件的定位。在该构造中，活塞100的端表面114接纳在凹陷144内。密封件142与弯管50的曲线到直线过渡节段62相邻并围绕该节段定位。各球形支承件120宽松地接纳在直管内并围绕活塞和相邻的O形环118的较窄直径部分112。
在触发火药装置40期间，产生燃烧产物，燃烧产物进入直管22的区域36。此后燃烧产物流过直管22并沿弯管50的外壁并围绕弯管50的曲线到直线过渡节段62流动，并且围绕弯管50的中心部分54流动。燃烧产物容纳在渐缩圆柱形空腔154内并将唇部、密封件或壁150推抵直管22的内径形成其间的密封，并将唇部、密封件或壁152推抵弯管50的外径形成其间的密封。包括高压气体的燃烧产物沿箭头132的方向迅速将密封件142、活塞100、O形环118和球形支承件120沿直管22压下。移动的活塞推抵套圈130，使套圈以及缆绳端86迅速沿直管22向下移动。缆绳端部86的运动使缆绳80拉过弯管50，由此沿箭头132的方向移动座椅安全带带扣84，这如上所述倾向于为围绕车辆乘客的座椅安全带系统去除松弛并将其拉紧。在密封件142保持与弯管50配合的同时，密封件防止气体通过弯管50泄漏。随着预紧进行，密封件142会与弯管50脱开。密封件142、活塞100、O形环118、球形支承件120和套圈130在火药装置40触发后约10毫秒内响应于燃烧产物而再定位成更靠近直管22的端部26约100mm。
在本发明的一实施例中，活塞的直径大于直管22的端部30的减小的直径，且套圈130的直径大于直管22的端部30的直径。如果套圈撞击直管22的端部30，其使直管变形。因为能量用于使直管22变形，所以该撞击减慢缆绳80以及带扣84和连接到缆绳的其它部件的运动。此外，如果座椅安全带系统中有大量的松弛，可能活塞100会继续移动并与直管的端部30接触，该端部如果与套圈接触了就会已稍微扩大。这样，就吸收更多的能量来为活塞和套圈和缆绳的运动减速。
当碰撞继续时，受到座椅安全带系统和预紧器保护的车辆乘客倾向于向前移动，为肩部安全带92和腰部安全带94加载。该加载会倾向于沿箭头134方向拉动带扣84和缆绳80，该方向大致与箭头132的方向相反。如果未加抑制，由车辆乘客施加到缆绳的力会将活塞拉向其起始位置并再产生松弛。为了防止缆绳移动和由此再产生围绕车辆乘客的松弛，活塞构造有表面110和球形支承件120形式的单向锁定装置。在现有技术中已经使用这种锁定装置。当带扣朝向其初始位置向外移动时，球形支承件120的相对位置改变，使得球形支承件滚上活塞100的斜坡表面110并夹在活塞100的表面110和直管22的内壁22b之间以提供抵靠活塞100的机械锁定。这种类型的单向锁定装置可构造成在碰撞期间并响应于碰撞期间所产生的力而将活塞保持在位，或者使活塞沿与箭头132相反的方向可控制地移动。
预紧器20还包括诸如壳体或支架之类的安装件160，其用于将预紧器安装到车辆或座椅结构上。安装件160包括板部分162，板部分162上具有安装孔163以接纳安装固定件(未示出)来将安装件160固定到车辆或座椅上。板部分162包括顶部和下部弯曲部分或凸片166、168，它们分别通过诸如焊接或铜焊固定到弯管50和直管22。凸片166、168防止弯管50移动。板部分162包括与凸片166、168相对弯曲以从板部分162向外延伸的另一凸片170，该凸片形成定位凸片以正确地将预紧器20与安装表面对齐。
本发明提供一种对点火期间发生的极高温度具有热阻的预紧器20，无论是在预紧器20运输到车辆组装厂或在机动车辆本身内时都是如此。与现有技术中使用的容纳火药装置40的常规模制锌部件相比，该保护通过钢管22、50来实现。火药装置在经受极热或诸如火焰之类的热源时，可在气体发生成分自动点燃之前开始软化并熔化，使软化的金属从装置射出。用作本发明中容纳火药装置40的钢管22、50的玻璃化相变温度比锌模铸的高几倍，从而可降低对车辆乘客或救护人员的潜在伤害。
该预紧器的其它方面是提供预紧期间和预紧之后座椅安全带带扣加速和减速的、间隔的和精确的能量管理。业已证实过度加速会损坏座椅安全带带扣84的内部部件，需要使用几个相反措施来减轻这种影响。由于本发明，第一减速特征是与直管22的渐缩部分接触的套圈130，它使直管稍微变形并吸收能量。
本发明还提供一种更有效的缆绳过渡路径。最常规的预紧器包括用作方向改变构件的滑轮或铸件缆绳通道。当围绕这些装置拉动缆绳时，缆绳呈现出摩擦力增大，该摩擦力增大影响预紧器性能并降低效率。使用变硬的材料来形成与诸如锌铸件之类的较软材料相反的缆绳路径，使得例如绞合线绳的缆绳不再钻入较软的支承材料。本发明的预紧器中的缆绳路径由直径足够大以克服现有技术缺点的弯管提供。

Claims (9)

1.一种座椅安全带预紧器(20)，包括：直管(22)，所述直管具有圆柱形壁(22b)、第一端(24)和第二端(26)，所述第一端或所述第二端中的至少一个是开口的(32)，所述直管(22)在所述壁(22b)上包括接纳弯管的开口(38)，所述弯管(50)具有第一端部、第二端部以及弯曲的中心节段(54)，所述第二端部的中心与延伸穿过所述直管(22)的中心的所述直管(22)的中心轴线(64)共线，延伸穿过所述第一端部中心的轴线设置成相对于所述直管(22)的中心轴线(64)以锐角布置；火药装置(40)，所述火药装置位于所述直管(22)内以提供燃烧产物来沿所述直管(22)内部驱动活塞(100)，所述活塞(100)的运动沿移动座椅安全带带扣(84)以减少围绕车辆乘客的安全带松弛的方向移动缆绳(80)，其中，所述缆绳(80)穿过所述弯管(50)，且一端直接或间接连接到所述座椅安全带带扣，另一端连接到所述活塞(100)。
2.如权利要求1所述的座椅安全带预紧器(20)，其特征在于，所述弯曲中心节段具有弓形弯曲部。
3.如权利要求1或2所述的座椅安全带预紧器(20)，其特征在于，靠近所述第二端部(56)的所述弯管(50)的直径小于所述直管(22)的内径。
4.如权利要求1或2所述的座椅安全带预紧器(20)，其特征在于，所述火药装置(40)接纳在所述直管(22)的所述第二端(26)内。
5.如权利要求4所述的座椅安全带预紧器(20)，其特征在于，所述火药装置(40)包括中心地设置在所述直管(22)内的出口开口(45)，且所述出口开口在邻近所述弯管(50)的所述第二端部并在所述第二端部的上游定位。
6.如权利要求1或2所述的座椅安全带预紧器(20)，其特征在于，包括所述活塞(100)，所述活塞构造成响应于所述火药装置产生的燃烧产物而被驱动沿所述直管向下。
7.如权利要求6所述的座椅安全带预紧器(20)，其特征在于，包括链接到所述缆绳的所述第二端(86)的套圈(130)，所述套圈(130)由所述活塞(100)移动。
8.如权利要求6所述的座椅安全带预紧器(20)，其特征在于，包括单向锁定机构，所述单向锁定机构构造成使所述活塞(100)能被沿一个沿所述直管(22)向下的方向(132)压下并构造成防止和抵抗沿相反方向的运动。
9.如权利要求1或2所述的座椅安全带预紧器(20)，其特征在于，所述活塞(100)定位成与所述弯管(50)的所述第二端部毗邻的关系。
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