CN1026676C - 车辆安全带约束系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车辆用安全皮带约束装置，包括皮带回收器(10)和设置于回收器(10)下方的皮带夹紧装置(12)，该装置具有在一个壳体中于皮带子(22)两侧相对设置的两个夹紧楔(46，48)。皮带回收器(10)可依据车辆敏感和/或带子敏感的方式制动，皮带回收器(10)和皮带夹紧装置(12)由连接装置(60，62)连在一起。在作用于皮带(22)上的力超过预定值时，连接装置在塑性变形下屈服并允许皮带夹紧装置(12)相对皮带回收器(10)移开有限的距离。

Description

本发明涉及一种车辆安全带的约束系统，它包括皮带回收器和设置于回收器之下的皮带夹紧装置，所述夹紧装置具有两个夹紧楔相对设置在壳体中皮带两侧，该夹紧楔远离皮带具有滑动面，而且该面靠在壳体的支承面上，在非静止位置上，楔可转动地以对汽车运动敏感和/或对皮带敏感的方式可移动地连接，两相对的夹紧面向夹紧位置方向移动与皮带啮合，所述夹紧位置处于皮带回抽方向上。

在诸如由DE-OS-3，330，938的这类系统中，皮带夹紧装置用于消除或至少减小薄膜轴对皮带回收器的制动作用，回收器是以对汽车敏感或皮带敏感的方式动作的，在普通皮带回收器中，上述制动作用由于在皮带轴制动之后拉紧带卷使皮带长度回抽几厘米所引起的。另外，皮带夹紧装置还减轻皮带回收器的负荷，而使回收器的尺寸适于较小的机械负荷。

皮带夹紧装置必须能够承受一个非常大的力，该力在皮带走向方向上于其相对短些的长度上作用在皮带上。此外，在汽车颠簸的情况下，在夹紧装置的啮合区域中皮带要承受非常高的载荷。但在车辆正常行驶中，可利用皮带夹紧装置使皮带承受负荷。为保证在 车辆颠簸的情况下夹紧装置能尽早反应，希望将皮带夹紧装置的响应临界值保持在尽可能低的水平。但是，对于低的响应临界值，甚至是在车辆正常行驶的情况下，也经常由皮带夹紧装置而使皮带工作不佳，且通常是在同一点上产生这种情况，此外由于时间的原因还可影响安全。

已知的皮带夹紧装置的结构能够减小上述应力，这种装置中有设置于皮带两侧的夹紧楔，这是因为夹紧楔本身是相互同步运动的，因而在夹紧楔之间不会产生拉伸皮带的相对运动，且皮带是两边同时受力的。但在实际使用中，皮带仍然在基本低于皮带静态撕裂阻力的受力状态下破裂。

本发明的目的在于进一步增加已有安全带约束系统的动态承载能力。

根据本发明，以一种预期的安全带约束系统解决上述问题，其中，利用连接装置将以对车辆敏感和/或对皮带敏感的方式可制动的皮带回收器和皮带夹紧装置连接起来。这种连接装置在塑性变形下屈服，且在作用在皮带上的力超过一个预定值时，连接装置允许皮带夹紧装置离开皮带回收器进行有限的移动。

由于连接装置的同步塑性变形，皮带夹紧装置离开皮带回收器的运动可用于减小皮带系统中的载荷峰值，该系统较小的伸长不但无害而是所期望的。由于连接装置的塑性变形，所制动的皮带轴承受的拉力，超过皮带夹紧装置的最大预定力的拉力。然后，使传入约 束系统中的力沿皮带非常均匀地分布。皮带轴及其安装，以及皮带夹紧装置的尺寸都可小于已有技术，这将降低重量和成本。皮带轴和皮带夹紧装置可制成结构配套的系统，以满足安全带约束系统的各种要求。

在优选实施例中，最好让没有增加摩擦力结构的夹紧楔的夹紧面以其对着皮带回收器的一侧按照大于另一侧的程度嵌入带料中。在后一个受特别大拉力的一侧上，在夹紧面之间适当选择的角度上，仅有很小的横向力作用在皮带上，或根本没有力，结果是消除了任何由于上述原因所引起的撕裂倾向，在夹紧楔之间由于皮带的其它原因所引起的横向力向着皮带回收器逐渐增加，这种情况是无害的，因为拉力也同时减小。在拉力减小的同时，由于同级增长的皮带的双向对称载荷的原因，可使皮带回收器的动态撕裂强度明显增加。

假如夹紧面在静止状态时沿与皮带回抽方向基本平行的方向延伸将是有益的。在下次皮带接触时，夹紧面首先将相互平行且与皮带平行地延伸，这样当皮带夹紧装置动作时，皮带上的微弱但却频繁的初始撕裂应力被分布于一个尽可能大的面积上，并且夹紧楔有一个好的传递效果。

本发明的其它特点及优点将由以下对几个实施例的描述及诸附图所表示。其中：

图1表示皮带回收器一实施例的局部剖侧视图，该回收器具有带双夹紧楔的皮带夹紧装置;

图2是沿图1中Ⅱ-Ⅱ线剖开的本实施例的剖视图;

图3是根据图1的带双夹紧楔的皮带夹紧装置的示意剖视图;

图4是根据图3的皮带夹紧装置的示意剖视详图;

图5和6表示皮带夹紧装置的其它实施例的示意剖视详图;

图7是一个皮带回收器和一个皮带夹紧装置的立体视图，上述两者在出现高负荷之前由可塑性变形的连接装置相互连接;

图8表示出现高负荷之后的图7所示的系统;

图9表示在图1、2、4和5所示的系统中，随着皮带的伸展动作而作用其上的固有力的曲线图;

图10至14表示连接装置的其它实施例。

在图1和2所示的实施例中，以序号10表示一个普遍公知的皮带回收器，并以12表示皮带夹紧装置，10与12由筋板14和16连接在一起。

皮带回收器10包括一个U型壳体18，壳体18的侧柱上装有皮带轴20，对其进行径向限位。皮带22局部地卷绕在皮带轴20上，并从中心（未示出）穿过皮带夹紧装置12向外伸出。侧面制动齿轮24与皮带轴20制成一体，并使偏置的皮带轴20与制动齿26相配合，齿26装在壳体18侧柱的开口中。在一个制动齿轮24上还可转动地装有具有星状齿的控制盘28。当车辆敏感球形传感器32响应车体减速动作时，或当未详细表示的惯性传感器34响应皮带回抽时，控制盘28便以公知的方式控制制动棘爪30局部地与制动齿轮 24啮合。再进一步回抽皮带时，制动齿轮24便与制动齿26相啮合，从而使皮带轴20在皮带回抽方向上的转动被制止。同时，随着棘爪30的动作，控制盘28使装在壳体18上的偏置杆36向着皮带夹紧装置12的方向偏移。

图3很好地反应了皮带夹紧装置12的结构。夹紧壳体40包围着皮带22，并在其内侧设置两个支承面42和44，上述支承面相对于皮带平面，形成横向伞状对称，且沿皮带的回抽方向G汇拢。将分立的夹紧楔46和48装在各支承面42、44与皮带22之间，且将夹紧楔46和48相对皮带平面成横向伞状对称。在未示出的约束系统弹簧的静止状态下，保证夹紧楔46和48距皮带22有一定的距离;夹紧楔46和48的对着皮带22的夹紧面50和52相互平行，且沿皮带回抽方向G延伸。将夹紧面50和52制成有助于增加摩擦力的形式，最好设有齿，齿的节距要适应皮带22结构及其拉伸特性，以保证与皮带22可靠地同时也是轻缓地啮合。夹紧楔46和48远离皮带22的背面分别是滑动面54和56，当在皮带回抽方向G上由偏置杆36移动夹紧楔46、48时，滑动面54和56便沿着夹紧壳体40的两个支承面42和44中相应的一个面滑动。夹紧面50，52上的齿嵌入皮带材料中。支承面42，44和滑动面54，56相对于皮带回抽G的角度选择成随着皮带的每次回抽使夹紧楔46，48自动锁定，从而使皮带22相对皮带夹紧装置12固定。为了顺利移夹紧楔46，48进入啮合，可为支承面42，44和滑动面54，56设置一层滑动涂层。

为了平稳地传递皮带22作用在皮带夹紧装置12上的拉力，当夹紧楔的夹紧面与皮带表面平行时，由其由个滑动面54，56所形成的角度稍稍小于由支承面42，44所形成的角度。在图示的实施例中，当在静止状态下夹紧面50，52相对皮带22平行延伸时，滑动面54和56之间的角度大约为27°，而支承面42和44之间的角度约为26°。这样，在相应的各滑动面42或44与辅助支承面54或56之间便存在一个约为半度的角度差α。在皮带夹紧装置12动作时，夹紧面50，52靠近皮带回收器10的部分便在其安装于皮带回抽方向上的位置上较大程度地嵌入皮带材料。因此，在皮带22和皮带夹紧装置12之间的压力和力的传递便在皮带回抽方向G上连续减小。在理想的情况下，角度差须根据带料的厚度和拉伸强度以及皮带夹紧装置12的尺寸这样选择，使皮带回抽方向G上的夹紧面50，52的末端上，没有力的传递或在皮带22和皮带夹紧装置12之间仅有很小的力的传递。这样便使得在该区域中实际上没有横向应力作用于常规皮带夹紧装置中的这种类型的皮带22上，因为皮带上的最大应力而使皮带产生一种由此点脱离的趋势，从而导致皮带恰于此点被撕断。

在对皮带夹紧装置12加载时，由于夹紧楔46，48的对称结构，在夹紧楔之间沿皮带运行通道的方向上没有相对运动，并且由此对皮带22的承载能力产生积极的影响。为保证在正常操作时没有不成对的动作磨损，即当或多或少地频繁移动夹紧楔46，48并使其与皮 带22啮合时，夹紧楔46，48是好是联合动作的。由于夹紧面50，52相对皮带22平行延伸直至与其接触，因此只要一出现皮带回抽便立即由皮带22对夹紧楔46，48产生一个平缓的拖带。为了使夹紧楔46，48移动，可相应设置偏置杆36，或以图中未予表示的锁固方式将夹紧楔46，48相互连接，例如利用在皮带的整个横向上啮合的导向装置，使夹紧楔总是在皮带回抽方向G上联合运动。

为了在静止状态下保证夹紧面50，52与皮带22相平行地被固定，尤其是为了保证在汽车颠簸时滑动面54，56与支承面42，44高负荷相接触，在每个支承面42，44上设置一条棱402，404和一道槽406，408。这种设计在图4中予以清楚地表示，该图中仅清晰地表示了半个夹紧壳体40。

当夹紧面56作用在棱404上的载荷较小时，夹紧面50，52便与皮带22相平行。在使用夹紧装置12时夹紧面52以其整个表面与皮带22相啮合，从而由整个夹紧面52施加恒定载荷。这种情况对于夹紧楔46和棱402是完全一样的。

例如，当汽车颠簸出现高负荷时，夹紧楔48首先向皮带回抽方向G移动，从而使夹紧面52靠向皮带22。随着载荷增加，夹紧楔48使棱404发生塑性变形并将其压入相邻的槽408中。然后滑动面56与支承面44进行表面接触，并在夹紧面52和皮带22之间形成敞开的锐角。而在高负载时相应的同步动作也在夹紧楔46上发生，该楔亦以塑性变形的方式将棱402压入槽406中。

也可使用图5和6所示的实施例作为对图3和4所示结构的变形。

根据图5，在夹紧楔48的滑动面56上设置一条棱410，这样可以棱410的形式由夹紧壳体40支承夹紧楔48。在夹紧壳体40的支承面44上开一道凹槽412，该槽412设计成倾斜的并相距棱410一段距离。只要夹紧面52靠在带子22上，就须选择这段距离和倾斜结构设计，在皮带22加压期间使棱410倾伏于凹槽412中。夹紧楔46和支承面42亦由相应的结构组成，为简明起见在此未予表示。利用本实施例，棱410不会由高载荷所破坏。

图6所示的另一个实施例包括一个弹簧414和空腔416构成，它们用于改变夹紧楔46和48在皮带22上的角度。空腔416设在夹紧壳体40的支承面44上，弹簧414靠在夹紧楔48的滑动面56上。弹簧414的大小需设计成在超出预定载荷时能由夹紧楔48压入空腔416。只要弹簧414由夹紧楔48全部压入空腔416中，则滑动面56便与支承面44相接触。同样布置及弹簧414和空腔416的设计也设置于另一个夹紧楔46上，以便使夹紧楔46和48产生同步运动。

在试验中，所述的皮带夹紧装置和皮带的材质获得了大约24KN的静态撕裂强度和高达20KN的动态撕裂强度，且已发现这种动态撕裂强度比已有夹紧装置的强度更接近于理论上所期望的最大静态撕裂强度。另外，已证明该皮带夹紧装置不受皮带上带有油、 油脂、藏蓄于空洞中的杂物及其杂物的污染的影响，而降低其撕裂强度，或在负荷下导致较大的皮带回抽。

这种皮带夹紧装置以可靠的同时是轻缓的方式夹紧皮带。对于这种同时具备重量轻，成本低的皮带夹紧装置的生产仅有少数几个问题需说明：可用合金模铸或以中空金属型材制成塑料的夹紧楔46，48。最好由钢或烧结材料制造夹紧壳体40，也可采用铝或锌模铸。在图1中可以看到的肋58用于加强壳体40。

参考图7和8，首先描述筋板14和16的结构和功能，在图1中仅能看到这些筋板的一部分，这些筋板是将皮带回收器10和皮带夹紧装置12连接在一起。在图示的安全带约束系统实施例中，皮带回收器10的壳体18是由弧形筋板60连接到皮带夹紧装置12的壳体64上的一个相对的弧形筋板62上。筋板60，62于其尖端部位汇合，其自由端连接于相关的壳体上。弧形柱60，62的宽度在其端部处最小，以便形成一个在载荷下容易断裂的区域。在达到预定的负载值时，此时，皮带夹紧装置完全实现皮带制动，筋板60，62便开始塑性变形，接着壳体18，64便相互分离。再超过预定的载荷时，筋板60，62便于其端部区域的连接处撕裂剩余的筋板部分再被进一步拉伸直至基本达到图8所示状态，由两个壳体18，64相互分离所形成的距离D足以使皮带轴20上的制动齿轮24与固定在壳体上的制动齿26啮合。

图1和2中的筋板14和16基本上以参考图7和8所述的方式 在不断增加的载荷下变形。其区别在于，筋板14和16相对皮带回收器的壳体18倾斜延伸，壳体18是用诸如铆钉66等东西连接于皮带夹紧装置12上。这里的筋板14和16并未由一个预期的断裂点相互连接，因为这种筋板相对宽一些且从开始就牢固一些。

在筋板14，16和60，62的塑性变形中要做功，即要吸收能量，且以预期的方式减小最终在皮带系统中所形成的载荷峰值。能量吸收主要发生在图9所示的D段内，其中的S是包括系统壳体变形在内的总的皮带伸长率。图9所示的曲线表示作用在皮带上的力与表示在根据图1和2或7和8的系统中皮带伸长S的函数关系。用于静态皮带夹紧装置的再陡峭一些的力曲线形状以虚线表示。

吸收能量用的距离D可高达约50mm，且最好选择成使皮带夹紧装置12所受的载荷不超过其固有的极限值，在考虑超过极限值的力对皮带轴的影响的条件下，这些力由皮带回收器10所承受。但由于该皮带轴的影响所产生的皮带的进一步回抽明显小于没有皮带夹紧装置的系统，甚至于希望由于发生进一步的能量吸收而向根据图9的系统逐步传入力。由于不会达到力的峰值，因而可以使用经济、轻巧的系统零件。例如，皮带轴和/或其支承轴或夹紧楔均可是塑料的。

可以不同的方式构成可塑性变形的连接装置。下面将描述其它一些优选的结构。

图10表示皮带轴壳体70、部分皮带夹紧装置72和连接上述零 件的横向设置的筋板74，76的平面图。将筋板74，76设计成在皮带夹紧装置72和皮带轴壳体70之间的力超过一个诸如10-12KN的临界时便被撕裂。接着便塑性拉长伸展件78，80，该件在一个局部区域内横向叠置连接并折叠在一起，但这种拉伸允许皮带轴壳体70有一个移动间距，且皮带夹紧装置72容忍它们的伸展。

图11的实施例不同于图10的实施例之处在于没有限定临界值的筋板，且伸展件82，84直接连在皮带轴壳体86上。伸展件82，84也可以是和皮带轴壳体86为一体的延伸件。

图12的实施例不同于图10的实施例之处在于没有伸展件78和80，且筋板74，76在塑性变形下屈服。假如施加于皮带22的力超过一个预定值时，筋板74，76允许皮带夹紧装置12从皮带回收器10移开一段确定的距离。

用于可塑性变形的连接装置的其它实施例可参见图13和14，为安装的目的其中简化图示了相应于图1中的皮带夹紧装置12的皮带夹紧装置90。在图13中，以壳体的接头状延伸部分92的形式局部图示了皮带回收器的承载壳体。沿着皮带夹紧装置90的各侧伸出一个或多个这种延伸部分92。各延伸部分92均包括槽94，利用凸起的销96将皮带夹紧装置90装在槽94中，并使其可沿皮带回抽方向G移动。图13中的延伸部分92具有四条自由筋板98、100、102和104，各条筋均沿皮带回抽方向G的横向的方向延伸，且通过延伸部分92挖掉的部分形成上述筋板。皮带夹紧装置90的承载壳体上 设有一个鼻部105，该鼻部嵌入延伸部分92的一个挖空部分中，且在皮带回抽方向G上由筋板98所支承。当全用在安全皮带约束系统上的载荷超过一个临界值时，筋板98，100，102和104便依次变形，从而使皮带夹紧装置90在皮带回抽方向G上移动，并消耗能量。上述的临界值由沿鼻部105的方向倾斜的筋板98，100，102和104的刚性所决定。

图13的实施例设计成可使皮带夹紧装置90移动大约30mm，而图14中的可移动大约10mm。图14的实施例与图13所示实施例的主要区别在于，其皮带回收器壳体的接头状延伸部分106上具有两条筋板108和110，这两条筋板以相互相反的方向倾斜。如上所述，皮带夹紧装置90的鼻部112由筋板108支承。

综合上述，当包括可屈服地设置的皮带轴的皮带回收器，包括双楔块的皮带夹紧装置，以及可弹性变形的连接装置以上述方式协同工作时，这种安全皮带约束系统的诸零件具有上述优点，尤其是有效地增加基本承载强度、结构轻巧的可能性以及配套结构系统的适用性，能以其独特的适用范围应用于整个系统中。

Claims (4)

1、用于车辆的安全皮带约束系统，包括皮带回收器(10)和设置于回收器(10)下游的皮带夹紧装置(12)，该夹紧装置(12)有处于壳体中在皮带(22)的两侧相对布置的两个夹紧楔(46，48)，夹紧楔具有过离皮带(22)的滑动面(54，56)，该面由壳体上的支承面(42，44)的支承，夹紧楔在非静止状态的位置上以对车辆敏感和/或对带子敏感的方式联合运动，并且相对的夹紧面(50，52)可以朝着皮带回抽方向设置的夹紧位置运动，从而与皮带(22)啮合，其特征在于，皮带回收器(10)以对车辆敏感和/或对皮带敏感的方式制动，皮带回收器(10)具有一承载壳体(18，64)，皮带夹紧装置(12)亦具有承载壳体，皮带回收器(10)和皮带夹紧装置(12)的承载壳体由可变形筋极(14，16；60，62；71，76)连接在一起，当作用于皮带(22)上的力超过一个预定值时，该可变形筋板在塑性变形下屈服并允许皮带夹紧装置(12)进行离开皮带回收器(10)的有限的移动。

2、如权利要求1所述的安全皮带约束系统，其特征在于，可变形的筋板（14，16;60，62）是弧形的且在相互靠近壳体端部处连接。

3、如权利要求2所述的安全皮带约束系统，其特征在于，可变形的筋板（60，62）于其尖端相互连接，且在其接合区域形成一个在负载下可断裂的敏感的区域。

4、如权利要求1所述的安全皮带约束系统，其特征在于，皮带回收器的承载壳体包括一个连接片状的延伸部分（92，106），皮带夹紧装置（90）的承载壳体以可沿皮带回抽方向（G）可滑动地装在上述延伸部分上，该延伸部分（92，106）至少具有一个沿皮带回抽方向的横向延伸的弧状可变形筋板（98，100，102，104;108，110），皮带夹紧装置（90）的承载壳体至少包括一个柱件（104，112），该柱件支承于筋板（98，108）上，且当皮带夹紧装置（90）的壳体在连接片状的延伸部分（92，106）上滑动时，使所述筋板塑性变形。

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