CN103213557A - 安全带装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种安全带装置，所述安全带装置包括织带、卷绕所述织带的卷轴、驱动所述卷轴的电机、及控制所述电机工作的控制器，所述电机包括定子及可转动地安装到所述定子内的转子，所述转子包括转轴、固定到转轴的换向器、转子铁芯及其绕组，所述绕组缠绕转子铁芯的齿并电性连接到换向器的换向片上，所述绕组包括若干线圈组，每个线圈组包括至少两个线圈，每个线圈组中的所有线圈都缠绕到相同的齿并连接到相同的一对换向片。

Description

安全带装置
技术领域
本发明涉及车辆系统，特别涉及车辆系统的安全带装置。
背景技术
在车辆系统中，安全带被装备于座椅上用于保护乘员安全。现今，越来越多的安全带装置利用电机驱动织带的卷绕轴，以实现对织带的卷绕。因此，电机的故障碍将直接导至安全带装置的故障。其中，一种不可忽视的电机故障碍是电机绕组的断路。请参阅图6，以使用两个电刷的永磁直流（PMDC）电机为例，线圈C1’缠绕转子铁芯的齿T1和T2并端接到换向片S1和S2，线圈C2’缠绕转子铁芯的齿T2和T3并端接到换向片S2和S3，其他线圈依此类推。所述两个电刷将这些线圈分成两个并联支路，在这种情况下，如果电机绕组的某个线圈例如C1’出现了断路，将会导致其中一个支路断路，从而导致电机内只有一个支路在工作，电机性能下降，进而无法迅速地执行卷绕，甚至电机会因为绕组不平衡而停止转动，从而导致安全带装置无法工作。
发明内容
鉴于此，有必要提供一种更为安全可靠的安全带装置。
本发明一方面提供一种安全带装置，所述安全带装置包括织带、卷绕所述织带的卷轴、驱动所述卷轴的电机、及控制所述电机工作的控制器，所述电机包括定子及可转动地安装到所述定子内的转子，所述转子包括转轴、固定到转轴的换向器、转子铁芯及其绕组，所述绕组缠绕转子铁芯的齿并电性连接到换向器的换向片上，所述电机的绕组包括若干线圈组，每个线圈组包括至少两个线圈，每个线圈组中的所有线圈都缠绕到相同的齿并连接到相同的一对换向片。
优选地，每一线圈组包括相对更靠近转子轴心的第一线圈和相对远离转子轴心的第二线圈，所述绕组包括内层绕组和外层绕组，所有线圈组的第一线圈共同构成内层绕组，所有线圈组的第二线圈共同构成外层绕组。
优选地，所述外层绕组和内层绕组相间隔。
优选地，所述外层绕组的线圈两两相交，内层绕组的线圈也两两相交。
优选地，所述电机的磁极数为2，转子的绕线槽数为5，换向器的换向片的数量为5。
本发明另一方面提供的安全带装置包括织带、卷绕所述织带的卷轴、与所述卷轴传动连接的预紧器和电机、及控制所述电机工作的控制器，所述电机包括定子及可转动地安装到所述定子内的转子，所述转子包括转轴、固定到转轴的换向器、转子铁芯及其绕组，所述绕组缠绕转子铁芯的齿并电性连接到换向器的换向片上，所述电机的绕组包括若干线圈组，每个线圈组包括至少两个线圈，每个线圈组中的所有线圈都缠绕到相同的齿并连接到相同的一对换向片。
优选地，每一线圈组包括相对更靠近转子轴心的第一线圈和相对远离转子轴心的第二线圈，所述绕组包括内层绕组和外层绕组，所有线圈组的第一线圈共同构成内层绕组，所有线圈组的第二线圈共同构成外层绕组。
优选地，所述外层绕组和内层绕组相间隔。
优选地，所述外层绕组的线圈两两相交，内层绕组的线圈也两两相交。
优选地，所述电机的磁极数为2，转子的绕线槽数为5，换向器的换向片的数量为5。
上述安全带装置的电机的绕组的每个线圈组包括至少两个线圈，每个线圈组中的所有线圈都缠绕到相同的齿并连接到相同的一对换向片，即每个线圈组中的各个线圈呈并联，因此，即使某个线圈出现了断路，该线圈组的其他线圈还能继续工作，且电机的性能不会有明显下降，从而确保电机能够顺利执行驱动卷轴卷绕织带的功能，提高了安全带装置的可靠性和安全性。
为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1是本发明第一实施例的安全带装置的立体图；
图2是图1所示安全带装置的模块连接示意图；
图3是图2所示的安全带装置的电机的转子铁芯及其绕组的示意图；
图4是图3所示绕组的一个线圈组的电路连接关系示意图；
图5是本发明第二实施例的安全带装置的模块连接示意图；
图6是现有的一种安全带装置的电机的绕组的局部示意图；
具体实施方式
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。
请参阅图1和图2，本发明第一实施例提供的安全带装置10用于一车辆的座椅12上。该安全带装置10包括用于将人体14约束于座椅12上的织带16，用于驱动织带16的卷收器20、控制卷收器20工作的控制器32、以及一感测单元34。该感测单元34用于感测车辆发生碰撞或即将发生碰撞的信息，并发送一信号至控制器32，控制器32根据该信号控制卷收器20工作。
所述织带16的一端固定于车室下部的固定部42上。绕过人体14后，另一端穿过位于乘员14肩膀附近的支撑部44后折返，并端接于卷收器20上。织带16的中央穿设有一舌板46。该舌板46可卡扣于位于座椅12上的带扣48上。该带扣48与固定部42分别位于座椅12的相对两侧，因此，当舌板46卡扣于带扣48中后，织带16位于舌板46两侧的部分可分别约束人体14的上半身和腰部。
所述卷收器20包括用于卷绕织带16的卷轴22、用于驱动卷轴22的电机24、以及传动连接电机24的输出轴241和卷轴22的齿轮组26。
所述卷轴22可旋转地设置于一固定架21内。所述织带16的端部结合于卷轴22的中央。卷轴22的一末端通过齿轮组26与电机24的输出轴241传动连接，从而使电机24的转矩可输出至卷轴22。
当感测单元34感测到车辆在行驶过程中发生碰撞或即将发生碰撞时，控制器32控制电机24启动，电机24工作时驱动卷轴22卷绕织带16，固定人体14，防止人体14前倾与转向盘、仪表板和玻璃窗相碰撞。
所述电机24是永磁直流（PMDC）电机，其包括定子和安装到定子内的转子。定子上设有永磁体磁极。转子包括转轴、固定到转轴的换向器、转子铁芯242及其绕组244。
图3是电机24的转子铁芯242及其绕组244的示意图。如图3所示，转子铁芯242具有5个齿T1-T5，相邻的两个齿之间形成绕线槽243用于收容绕组244。本实施例的电机24的磁极数为2，转子的绕线槽数为5，换向器的换向片的数量为5。可以理解地，本发明的电机的磁极数、转子的绕线槽数、以及换向片的数量可根据实际情况进行调整。
绕组244包括5个线圈组C1~C5。每个线圈组Cn包括一第一线圈Cn1和一第二线圈Cn2。每个线圈组Cn中的两个线圈Cn1，Cn2都缠绕相同的齿，并电性连接到相同的一对换向片。
图4表示了其中一个线圈组C1的电路连接关系的示意图。线圈C11和C12都是缠绕齿T1和T2，并与换向片S1和S2电性连接，从而实现并联。如此，即使某个线圈(例如第一线圈C11)出现断路，该线圈组C1中的另一线圈（例如第二线圈C12）还能继续工作，因此，电机24的性能几乎不受影响，从而提高了车辆安全带装置10的可靠性和安全性。
下面表1是一个实施例的电机24进行的测试结果。
表1：本发明一个实施例的电机的测试数据
从表1的数据显示可见，本实施例的电机24在工作时，即使某个线圈组Cn的部分线圈出现断路，电机24的性能并没有明显下降。
再次参考图3，本实施例中，绕组的所有第一线圈C11~C51共同位于转子铁芯242的内层，即更靠近转子铁芯242的轴心。所有第一线圈C11~C51共同构成内层绕组。绕组244的所有第二线圈C12~C52共同位于转子铁芯242的外层，即相对第一线圈C11~C51更靠近转子铁心242的外围。所有第二线圈C12~C52共同构成外层绕组。相邻的第一线圈C11~C51两两相交，相邻的第二线圈C12~C52也两两相交。
在绕线时，先绕制内层绕组，即第一线圈C11~C51，完成所有第一线圈C11~C51的绕制后，接着绕制外层绕组，即第二线圈C12~C52。第一线圈C11~C51和第二线圈C12~C52可由一根导线缠绕而成。
由于本发明的电机24的绕组的每一线圈组Cn包括第一线圈Cn1和第二线圈Cn2，且第一线圈Cn1和第二线圈Cn2呈并联，因此，即使某个线圈Cn1或Cn2出现了断路，该线圈组Cn的另一线圈还能够继续工作，且电机24的性能不会有明显的下降，从而确保电机24能够顺利执行驱动卷轴22卷绕织带16的功能，提高了安全带装置10的可靠性和安全性。
图5所示为本发明另一实施例所提供的安全带装置50。该安全带装置50与上述实施例的安全带装置10的区别在于：该安全带装置50的卷收器52还包括一预紧器54。该预紧器54连接于卷轴22的另一端。该实施例中的电机24与第一实施例中的电机24相同。
该安全带装置50的感测单元34用于感应车辆与前车的间距。如果间距小于某一设定值，即在车辆发生碰撞前，该感测单元34发出信号至控制器32控制电机24工作，消除织带16与人体14之间的间隙，并且提醒驾驶员紧急制动或者应急处理。
当车辆发生碰撞时，车辆的安全气囊ECU向预紧器54发出一个预紧点火信号，预紧器72内的火药燃烧产生高压气体迅速驱动卷轴将织带16回拉，并且，卷收器54会紧急锁止织带16，固定人体14，防止事故发生。
以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，如：使每个线圈组包含2个以上的线圈，本领域的普通技术人员应当可以预见，当每个线圈组包括N（N>2）个线圈时，其同样能实现所述技术效果，因此，所有这些改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种安全带装置，包括织带、卷绕所述织带的卷轴、驱动所述卷轴的电机、及控制所述电机工作的控制器，所述电机包括定子及可转动地安装到所述定子内的转子，所述转子包括转轴、固定到转轴的换向器、转子铁芯及其绕组，所述绕组缠绕转子铁芯的齿并电性连接到换向器的换向片上，其特征在于：所述电机的绕组包括若干线圈组，每个线圈组包括至少两个线圈，每个线圈组中的所有线圈都缠绕到相同的齿并连接到相同的一对换向片。
2.根据权利要求1所述的安全带装置，其特征在于：每一线圈组包括相对更靠近转子轴心的第一线圈和相对远离转子轴心的第二线圈，所述绕组包括内层绕组和外层绕组，所有线圈组的第一线圈共同构成内层绕组，所有线圈组的第二线圈共同构成外层绕组。
3.根据权利要求2所述的安全带装置，其特征在于：所述外层绕组和内层绕组相间隔。
4.根据权利要求2所述的安全带装置，其特征在于：所述外层绕组的线圈两两相交，内层绕组的线圈也两两相交。
5.根据权利要求1所述的安全带装置，其特征在于：所述电机的磁极数为2，转子的绕线槽数为5，换向器的换向片的数量为5。
6.一种安全带装置，包括织带、卷绕所述织带的卷轴、与所述卷轴传动连接的预紧器和电机、及控制所述电机工作的控制器，所述电机包括定子及可转动地安装到所述定子内的转子，所述转子包括转轴、固定到转轴的换向器、转子铁芯及其绕组，所述绕组缠绕转子铁芯的齿并电性连接到换向器的换向片上，其特征在于：所述电机的绕组包括若干线圈组，每个线圈组包括至少两个线圈，每个线圈组中的所有线圈都缠绕到相同的齿并连接到相同的一对换向片。
7.根据权利要求6所述的安全带装置，其特征在于：每一线圈组包括相对更靠近转子轴心的第一线圈和相对远离转子轴心的第二线圈，所述绕组包括内层绕组和外层绕组，所有线圈组的第一线圈共同构成内层绕组，所有线圈组的第二线圈共同构成外层绕组。
8.根据权利要求7所述的安全带装置，其特征在于：所述外层绕组和内层绕组相间隔。
9.根据权利要求7所述的安全带装置，其特征在于：所述外层绕组的线圈两两相交，内层绕组的线圈也两两相交。
10.根据权利要求6所述的安全带装置，其特征在于：所述电机的磁极数为2，转子的绕线槽数为5，换向器的换向片的数量为5。
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