CN1036907C - 汽车用安全带约束系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车用安全带系统，它包括一个带伸缩器和一个设置在带伸缩器下游的编织带夹紧器，后者具有在壳体内编织带两面相对设置的两个夹紧楔。当滑动面支承在支承面上时，夹紧楔的夹紧面彼此形成一个约1°的夹角，在带拉出方向G上此角为开口。夹持装置用于在上述静止位置支承上述夹紧楔，其滑动面与上述支承面保持倾斜，而其夹紧面平行于编织带，在载荷下上述夹持装置失效，所以上述滑动面与上述支承面进行面接触。

Description

汽车用安全带约束系统

本发明涉及一种汽车用安全带约束系统，它包括一个带伸缩器和一个设置在伸缩器下游的编织带夹紧器，后者具有在壳体内相对设置的两个夹紧楔，在编织带的任一面夹紧楔具有远离编织带的滑动面并靠压在壳体支承面上，在非静止位置的车体传感和/或编织带传感方式中，夹紧楔可以联合活动，并且用其相对的夹紧面沿着在位于安全带拉出方向上朝向夹紧位置的方向与编织带啮合。

在德国专利DE-OS-3,330,938公布的实例的一种系统中，编织带夹紧器用于消除或至少是减少在车体传感或编织带传感方式中引发的带卷筒对带伸缩器的阻塞作用，上述作用能引起普通带伸缩器中编织带卷筒阻塞后编织带卷的张紧而使编织带长度被拉长几厘米。而且，编织带夹紧器减轻了带伸缩器的负担，使带伸缩器能具有用于低的机械载荷的尺寸。

编织带夹紧器必须能够吸收在较小纵向范围内沿编织带通道方向上施加在编织带上的极大的力。因此，在车辆相撞时编织带在夹紧器啮合区承受极高的载荷。然而，在正常的车辆工作时，编织带也要承受夹紧器的载荷。因为希望保持尽可能低的夹紧器响应临界值，以保证在车辆相撞时尽可能早实现上述夹紧功能。然而，采用低的响应临界值甚至在正常的车辆工作时编织带频繁地通常在同一点被编织带夹紧器作用，时间久了它就会损坏，影响安全。

在已知编织带夹紧器的结构中，排列在编织带的每一面的夹紧楔可以用来减少上述应力，因为两个夹紧楔是相互同步运动，因此它们之间没有相对位移来对编织带加载，编织带的两面对称加载。但是，在实际使用中编织带还是在大大低于编织带静撕裂强度的应力下撕裂。

本发明的目的是进一步解决改进已知安全带约束系统的动承载能力的问题。

根据本发明解决问题的方法是提供一种汽车用安全带约束系统，它包括一个带伸缩器和一个设置在伸缩器下游的编织带夹紧器，后者具有在壳体内编织带两边相对设置的两个夹紧楔，夹紧楔具有远离编织带的滑动面并靠压在壳体支承面上，在非静止位置的车体传感和/或编织带传感方式中，夹紧楔可以联合活动，并用其相对的夹紧面沿着在位于安全带拉出方向上朝向夹紧位置的方向与编织带啮合。在这种安全带约束系统中提供了一种夹持装置，用以将上述夹紧楔夹在静止位置，并使其滑动面对于上述支承面倾斜，而其夹紧面平行于编织带，上述夹持装置可以不受载荷作用，所以滑动面与上述支承面进行面接触，两个夹紧面彼此形成一个约1°的夹角，在安全带拉出方向上为开口。

根据本发明的技术方案基于理解到在已知的编织带夹紧器中编织带的拉伸应力在编织带边缘不规则变化。在实际工作中编织带最常见的是在沿安全带拉出方向设置的夹紧楔边缘处撕裂。其理由之一是不仅最大拉伸应力作用于此区域的编织带，而且还有横向力作用其上。

在静止位置夹紧面实质上是平行于编织带拉出方向延伸。与编织带进一步接触时，夹紧面首先彼此平行并平行于编织带延伸，因此当编织带夹紧器响应时，作用在编织带上很弱的但却是相当频繁的开始撕裂应力分布在尽可能广的区域内，夹紧楔达到良好的吸收载荷作用。

根据本发明的技术方案，夹紧楔的夹紧面最好具有摩擦增强结构，在对着安全带伸缩器一边咬入编织带材料的程度大于另一边。在后者特别强的拉伸应力边经适当选择夹紧面之间的夹角后，仅有小的横向力作用在编织带上，甚至完全没有，结果使上述各种原因引起的任何撕裂倾向被消除。在夹紧楔之间编织带后一阶段产生的横向力朝安全带伸缩器方向逐渐增大是无害的，因为同时拉伸应力降低。由于对编织带双边横向对称加载荷，当拉伸载荷降低时此横向加载作同样程度的增加，而安全带伸缩器的动撕裂强度达到相当大的增加。

根据一个最佳实施例，夹紧面与编织带之间1°的角仅适用于车辆相撞时的高载荷。因此，有效的方法是在滑动面和/或支承面上设置与安全带拉出方向垂直延伸的凸棱，它在预定载荷下变形和/或可进行剪切，使滑动面与支承面进行面接触

保证凸棱消除的方法是使滑动面在结构上采用简单的方法相互接触，所以在邻近凸棱处安排有凹槽。

存在的优点还有凸棱不会损坏。因此，在相对面上制有切槽，使滑动面和支承面可以进行面接触。

作为凸棱的代替方案，可以在一个支承面和滑动面上设置空腔放入弹簧，上述弹簧经预定载荷弹性压缩，使滑动面与支承面进行面接触。夹紧面和编织带之间的角度出现的时间，可根据弹簧的强度简单地调节。

要特别强调另一个最佳实施例，其安全带伸缩器可在车体传感和/或编织带传感方式中阻塞，以及编织带夹紧器用连接器连接到一起，当施加在编织带上的力超过预定值时，连接器产生塑性变形和允许编织带夹紧器由安全带伸缩器中有限度地移动出来。在连接器发生塑性变形的同时编织带夹紧器由安全带伸缩器中移动出来，可用于消除安全带系统中的载荷峰值，系统的较小的拉伸不仅无害，甚至是希望这样的。引入约束系统的力然后沿编织带非常均匀地分布。由于连接器塑性变形引起阻塞的带卷筒吸收的拉伸力超过编织带夹紧器设计吸收的最大力。带卷筒及其安装件以及编织带夹紧器的尺寸都比普通技术方案中小得多，因此重量较轻，并且成本低。带卷筒和夹紧器可制成结构组件系统，以满足对安全带约束系统不同的要求。

通过对下面实施例及参照附图的说明可以明白本发明的其它特征和优点，附图中：

图1示出安全带伸缩器一个实施例的部分侧视剖面图，这种安全带伸缩器具有带双夹紧楔的编织带夹紧器；

图2为沿图1中线II-II的剖面图；

图3为按图1具有双夹紧楔的编织带夹紧器的剖面图；

图4为按图3的编织带夹紧器的详细剖面图；

图5和6示出编织带夹紧器另一实施例的详细剖面图；

图7为安全带伸缩器和与其用可塑性变形连接器连接的编织带夹紧器的透视图；

图8示出图4所示系统在高载荷出现后的状态；

图9所示为按图1，2，4和5系统中编织带上基本力与编织带伸长的关系曲线；

图10至14示出连接器的其它实施例。

在如图1和2所示的实施例中，众所周知的带伸缩器以标号10表示，编织带夹紧器以标号12表示，它们借助腹板14和16连接在一起。

带伸缩器10具有U形壳体18，在其侧室内装有带卷筒20，所以它能径向压缩。编织带22部分卷在带卷简20上，通过编织带夹紧器12从中心伸出(未示出)。横向阻塞齿轮24与带卷筒20是整体制成的，当带卷筒20偏转时与设置在壳体18侧室开口处的阻塞齿26一起工作。具有星形齿的控制盘28也是可转动地安装在一个阻塞齿轮24上。当车体球式传感器32响应车辆减速，或惯性传感器34(未示出)响应编织带拉出时，上述控制盘28以已知方式控制阻塞棘爪30与阻塞齿轮24部分啮合。当编织带进一步拉出时，阻塞齿轮24啮合入阻塞齿26中，从而使带卷筒20在带拉出方向被阻塞。在阻塞棘爪30起动的同时，控制盘28推动安装在壳体18上的偏转杆36向编织带夹紧器12方向偏转。

从图3可以很好看出编织带夹紧器的结构。夹紧器壳体40包容着编织带22，其内部有两个支承面42和44，它们相对于编织带平面的编织带拉出方向G呈横向倒置对称收敛形。在每一个支承面42和44与编织带22之间设置有相应的夹紧楔46和48。这两个夹紧楔46和48制成相对于编织带平面横向倒置对称形。当伸缩系统弹簧处于静止状态(未示出)，保证夹紧楔46，48与编织带22有一定距离，夹紧楔46，48对着编织带22的夹紧面50，52彼此平行延伸并与编织带拉出方向G平行。夹紧面50，52为增加摩擦为，最好带齿，其齿距适合于编织带22的结构和拉伸行为，以保证与编织带22可靠的啮合，而且同时这种啮合对编织带材料来说应是柔和的。夹紧楔46和48远离编织带22的后边是滑动面54和56，当夹紧楔46，48被偏转杆36按带拉出方向G推动时，滑动面54和56沿着相应支承面42，44滑动，夹紧面50，52的齿啮入编织带材料中。支承面4244和滑动面54，56与带拉出方向G之间角度的选择，应使随后每次编织带拉出导致夹紧楔46，48自动阻塞，使编织带22与编织带夹紧器12保持固定。为了使夹紧楔46，48便于活动啮合，支承面42，44和滑动面54，56可以涂滑动涂料。

为了将作用在编织带22上的拉伸力平稳地传递给编织带夹紧器12，当夹紧面平行于编织带表面时，两个滑动面54，56形成的夹角略小于支承面42，44形成的夹角。在本发明实施例的一实例中，当静止状态夹紧面50，52平行于编织带22延伸时，滑动面54和56形成的夹角约27°，而支承面42和44形成的夹角约26°。因此，在相应滑动面42或44与相应支承面54或56之间的差角a约为半度。当夹紧器12起动时，与带伸缩器10相邻的夹紧面50，52的一部分啮入设置在编织带拉出方向上编织材料的程度较大。因而压力以及由编织带22传递至编织带夹紧器12的力在安全带拉出方向G上逐渐降低。在理想的情况下，差角的选择应根据编织带材料的厚度和拉伸，以及编织带夹紧器12的尺寸而定，这时设置在带拉出方向G上的夹紧面50，52的末端在编织带22和编织带夹紧器12之间没有力的传递或者仅有低的力传递发生。结果，在此区域实际没有作用在编织带22上的横向应力，而在普通编织带夹紧器中因为在编织带上由此点向前的最高拉伸应力促进编织带倾向于精确在此点撕裂。

由于夹紧楔46，48具有对称外形，当编织带夹紧器12被加载时，它们之间的编织带通道方向上没有相对位移发生，这点也有利于编织带22的承载能力。为了保证在正常的操作中没有磨损，而影响工作可靠性，即当夹紧楔46，48较频繁地起动和啮入编织带22时，夹紧楔46，48最好联合起动。由于夹紧面50，52平行于编织带22延伸直至与其接触，当编织带继续拉出时，夹紧楔46，48在拉出方向G上被编织带平稳地曳出。为了起动夹紧楔46，48，可相应制出偏移杆36，或者以形状锁闭方式(图中未示出)例如，用横向啮合在编织带上的导向器，把夹紧楔46，48连接起来，从而使它们总是在编织带拉出方向G上联合行动。

为了保证在静止状态夹紧面50，52保持与编织带22平行，特别是滑动面54，56在高载荷下与支承面42，44面接触，例如在车辆相撞时，在每个支承面42，44上设置有凸棱402，404和凹槽406和408。由图4可以清楚地见到这种设计，为了简洁起见，只示出夹紧器壳体40的一半。

在小载荷下滑动面56支承于凸棱404上，因此夹紧面50，52与编织带22保持平行。当夹紧器12工作时，夹紧面52的整个面啮入编织带22中，因此它被全部夹紧面52持续加载。同样情况适用于夹紧楔46和凸棱402。

例如，当一次车辆相撞而产生高载荷时，夹紧楔48首先沿带拉出方向G进行，使夹紧面52贴合编织带22。随着载荷的增加，夹紧楔48借助塑性变形压迫凸棱404进入相邻凹槽408中。然后滑动面56与支承面44进行面接触，导致在夹紧面52和编织带22之间出现开口锐角。对于夹紧楔46也会导致高载荷下的相应同步程度，这时夹紧楔46借助塑性变形压迫凸棱402进入凹槽406中。

也可采用图5和6所示实施例代替图3和4所示实施例。

根据图5，在夹紧楔48的滑动面56上设置有凸棱410，所以夹紧楔48被凸棱410支承在夹紧壳体40上。在夹紧壳体40中在支承面44上开有切槽412。切槽412设计成斜面，按至凸棱410的距离设置。距离和斜面的设计选择取决于夹紧面52是否与编织带22贴合，因此在编织带22压缩时凸棱410沉入切槽412中。夹紧楔46和支承面42包括的有关设计由于简化起见未示出。按本实施例凸棱410在高载荷下不会损坏。

图6所示另一实施例包括弹簧414和空腔416用于改变夹紧楔46和48与编织带22之间的角度。空腔416设置在夹紧壳体40的支承面44上，而弹簧414贴合在夹紧楔48的滑动面56上。当超过预定的载荷时，弹簧414的尺寸允许被夹紧楔48压入空腔416内。如果弹簧414全部被夹紧楔48压入空腔416内，随后滑动面56与支承面44接触。在另一夹紧楔46上也有弹簧414和空腔416的相应安排和设计，以便使两个夹紧楔46和48同步活动。

在试验中，上述编织带夹紧器根据编织带材料的不同，当静撕裂强度为约24KN时，动撕裂强度达到20KN。业已发现，动撕裂强度相当接近于最大静撕裂强度，这是在已知夹紧装置中在理论上预期的情况。此外，已证明编织带夹紧器对污染不敏感，如滑油、润滑脂、空洞防护剂等，因为它们的存在不会降低撕裂强度或导致加载时的编织带较大拉出。

因此所述编织带夹紧器是以一种既可靠又温和的方式夹紧编织带。下面仅介绍几种制造轻重量低成本编织带夹紧器的方法；夹紧楔46，48可用塑料制造，或由合金压铸件或空心金属件制造。夹紧壳体40最好用钢或烧结材料制造，也可用铝或锌压铸件制造。图1所见到的凸棱58用于加强夹紧壳体40。

参见图7和8，首先说明腹板14和16的结构和功能，在图2上只能部分见到，腹板14和16用于将安全带伸缩器10和编织带夹紧器12连接在一起。根据安全带约束系统的这一实施例，带伸缩器10的壳体18是用拱式腹板60连接到编织带夹紧器12的壳体64的反弯腹板62上。腹板60，62在其峰点位置融合在一起。而其自由端各与相应的壳体连接。拱式腹板60，62的宽度在峰点处达最小值，以便形成一个载荷下易断区。当编织带夹紧器单独使编织带阻塞的预定载荷值达到时，腹板60，62开始塑性变形。壳体18，64开始彼此分离。作用在腹板60，62上的预定载荷使它们在峰点区被撕裂。剩余腹板部分继续拉伸直到达到图8所示状态。两个壳体18，64相互分离移动的距离D，足以使带卷筒20的阻塞齿轮24运动到与安装在壳体上的阻塞齿26啮合。

图1和2的腹板14和16基本上也是按图7和8所示方式在高载荷下变形。其差别在于腹板14和16是带伸缩器壳体18的斜延长件，用例如铆钉66连接在编织带夹紧器12上。腹板14和16在这里没有用预定的易断点连接，因为它们相当宽和开始时较牢固。

当腹板14，16和60，62塑性变形时已作功，即吸收了能量，结果安全带系统中的载荷峰以希望的方式消失。能量吸收实质上发生在距离D的过程中，见图9，S为编织带冲伸长，包括系统壳体的变形在内。图9的曲线图说明按图1和2或图7和8系统中作用在编织带上的力与编织带伸长S的函数关系。用虚线绘出的是静态编织带夹紧器上较陡的力的曲线。

利用于能量吸收的距离D可以扩大到约50mm，其选择方式最好使编织带夹紧器12的加载不要超过其固有的临界值，而超过的力由带伸缩器10吸收，计算时要考虑到相应于这些力的带卷筒作用。由于带卷筒作用而发生的编织带继续拉出，显然低于没有编织带夹紧器的系统，按图9对于力的逐渐引入系统中甚至是希望的，因为产生了能量的继续吸收。由于没有力的峰值出现，也就可能采用经济的和轻的系统元件。例如，带卷筒和/或其支承轴或夹紧楔可用塑料制造。

可塑性变形的连接器也可用不同方式设计。下面叙述某些优良的结构。

图10的顶视图中示出了带卷筒壳体70，部分编织带夹紧器72和连接这些部件的横置腹板74，76。腹板74，76的设计是使它们在编织带夹紧器72和带卷筒壳体70之间的力超过临界值(例如10～12KN)后撕裂。因此，横向互相啮合的伸长元件78，80在局部区域内是折迭到一起的，它们塑性延长使带卷筒壳体70和编织带夹紧器72分离的距离仅相当于它们的伸展。

按图11的实施例与图10的区别仅在于不存在决定临界值的腹板，伸长元件82，84直接连接在带卷筒壳体86上。伸长元件82，84也可制成带卷筒壳体86的整体延长件。

图12实施例与图10的区别仅在于它们没有伸长元件78和80，腹板74，76可产生塑性变形。如果施加在编织带22上的力超过预定值，则腹板74，76允许编织带夹紧器12由带伸缩器10内移出一定距离。

由图13和14还能看到可塑性变形连接器的另一些实施例，图中示出了在各种情况下用来帮助定位的相当于图1中编织带夹紧器12的编织带夹紧器90。图13中仅部分给出带伸缩器的承载壳体，呈片状延伸片92。一条或数条延伸片92沿编织带夹紧器90的相应边延伸。每个延伸片92上开有狭槽94，以便用凸销96将编织带夹紧器90活动安装在带拉出方向G上。图13的延伸片92具有四个自由腹板98，100，102和104，它们横跨带拉出方向G，是由延伸片92上材料切口形成的。编织带夹紧器90的承载壳体具有一个鼻锥105嵌入延伸片92的一个切口中，在带拉出方向G上被腹板98支承着。当安全带约束系统上的载荷超过与鼻锥105方向呈一定角度的腹板98，100，102，104规定的临界值时，腹板98，100，102和104相继塑性变形，从而允许编织带夹紧器90沿带拉出方向G移动，并消耗掉能量。

按图13的实施例设计的编织带夹紧器90的移动量约30mm，而按图14的实施例设计的编织带夹紧器90的移动量约10mm。按图14的实施例与上述实施例的区别在于带伸缩器壳体的片状延伸片106具有两个方向相反的角形腹板108和110，而编织带夹紧器90的鼻锥112支承在腹板108上。

安全带约束系统部件的上述优点，特别表现在有效地提高了最高载荷强度，可以使用重量轻的结构和适合于制成组件系统，当带伸缩器具有可压缩的带卷筒，编织带夹紧器具有两个楔和可塑性变形连接器以上述方式协同工作时，这些优点特别适用于全系统。

Claims (12)

1.一种汽车用安全带约束系统，它包括一个带伸缩器(10)和一个设置在伸缩器下游的编织带夹紧器(12)，后者具有在壳体内编织带(22)两边相对设置的两个夹紧楔(46，48)，夹紧楔具有远离编织带(22)的滑动面(54，56)并靠压在壳体支承面(42，44)上，在非静止位置的车体传感和/或编织带传感方式中，夹紧楔可以联合活动，并且用其相对的夹紧面(50，52)沿着在位于安全带拉出方向上朝向夹紧位置的方向与编织带(22)啮合，其特征在于设有夹持装置(402，404；410，414)用以把上述夹紧楔(46，48)夹在静止位置，并使其滑动面(54，56)对上述支承面(42，44)倾斜，而其夹紧面平行于编织带，上述夹持装置受载荷作用失效，所以滑动面(54，56)与上述支承面(42，44)进行面接触，而两个夹紧面(50，52)彼此形成一个约1°的夹角，在安全带拉出方向(G)上为开口。

2.按照权利要求1的安全带约束系统，其特征在于上述夹持装置是由一个凸棱(402，404)组成，凸棱相对于带拉出方向(G)横向延伸并设置在一个滑动面(54，56)和支承面(42，44)上，上述凸棱(402，404)在预定载荷下变形，从而使滑动面(54，56)与支承面(42，44)进行面接触。

3.按照权利要求2的安全带约束系统，其特征在于邻近凸棱(402，404)处设置有凹槽(406，408)。

4.按照权利要求1的安全带约束系统，其特征在于上述夹持装置是由一个凸棱(410)组成，凸棱相对于带拉出方向(C)横向延伸并设置在一个滑动面(54，56)和支承面(42，44)上，而一个切槽(412)制在相对面(42，44)或(54，56)上，从而使滑动面(54，56)与支承面(42，44)进行面接触。

5.按照权利要求1的安全带约束系统，其特征在于当夹紧楔(46，48)接近上述夹紧位置时，上述凸棱(410)嵌入上述切槽(412)内，在一个支承面(42，44)和滑动面(54，56)上设置空腔(416)放入弹簧(414)，上述弹簧(414)在预定载荷下弹性压缩，从而使滑动面(54，56)与支承面(42，44)进行面接触。

6.按照上述任何一项权利要求的安全带约束系统，其特征在于滑动面(54，56)彼此倾斜呈约27°的角。

7.按照权利要求1的安全带约束系统，其特征在于支承面(42，44)和/或滑动面(54，56)上有滑动涂料。

8.按照权利要求1的安全带约束系统，其特征在于在车体传感和/或编织带传感方式中带伸缩器(10)是可以阻塞的，编织带夹紧器(12)是用连接器(14，16；60，62；74，76；78，80；82，84；92，104；106，112)连接到一起的，当施加在编织带(22)上的力超过预定值时，在连接器发生塑性变形的同时编织带夹紧器(12)由带伸缩器(10)中有限度地移动出来。

9.按照权利要求8的安全带约束系统，其特征在于带伸缩器(10)的承载壳体(18，64)和编织带夹紧器(12)的壳体是用可变形腹板(14，16；60，62；74，76)连接列一起的。

10.按照权利要求9的安全带约束系统，其特征在于上述可变形腹板(14，16；60，62；74，76)为拱形并接合至相互邻近的壳体端。

11.按照权利要求10的安全带约束系统，其特征在于上述可变形腹板(60，62)在其峰点位置接合在一起并在其融合区形成一个载荷下易断区。

12.按照权利要求8的安全带约束系统，其特征在于上述带伸缩器承载壳体包括一个片状延伸片(90，106)，在它上面沿带拉出方向(G)滑动安装编织带夹紧器(90)的承载壳体，上述延伸片(92，106)具有至少一个拱形可变形腹板(98，100；102，104；108，110)，它们一般横跨带拉出方向，编织带夹紧器(90)的承载壳体具有至少一个支座(105，112)，用于支承上述腹板(98，108)和当上述编织带夹紧器(90)在上述片状延伸片(92，106)上滑动时使上述腹板塑性变形。

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