CN104842928A - 能量吸收座椅安全带卷收器 - Google Patents

Abstract

一种用于机动车辆座椅安全带总成的能量吸收座椅安全带卷收器。座椅安全带卷收器包括用于缠绕或解绕座椅安全带的卷轴以及细长轴，卷轴附接于轴。在一个示例中，可移动的盘连接到轴上并且沿轴纵向移动。卷筒以及可移动的盘中至少一个包括提供摩擦表面的摩擦层，以便当可移动的盘沿轴向向卷轴驱动时，在卷轴和可移动的盘之间具有摩擦接合，该接合吸收作用在乘员上的撞击能量并且限制应用于座椅安全带的负荷。

Description

能量吸收座椅安全带卷收器

技术领域

本发明总体涉及一种用于约束车辆乘员的座椅安全带系统，以及尤其涉及一种包括能量吸收机构的座椅安全带卷收器。

背景技术

汽车典型地包括在座椅安全带或者约束系统，其在例如撞击所引起的车辆紧急减速中用于约束车辆座椅上的车辆乘员。常用的多种类型的座椅安全带或约束系统通常采用座椅安全带卷收器。安全带卷收器的一种类型包括用于缠绕以及存储安全带织带的卷筒或卷轴。该卷筒或卷轴锁定就位，从而在车辆紧急减速中防止座椅安全带进一步解绕，从而约束车辆乘员。

卷收器可以包括能量吸收机构，例如响应乘员施加在座椅安全带上的负荷而容许卷筒或卷轴转动并且释放额外量的座椅安全带的扭杆。乘员向前的运动在扭杆上施加负荷，使卷筒或卷轴扭转扭杆，由此作用在乘员上的约束力通过使该力经由扭杆而受到限制，从而形成所述预设座椅安全带负荷。

发明内容

本发明的实施例提供了在机动车辆内使用的能量吸收座椅安全带总成。该座椅安全带总成包括用于缠绕以及解绕座椅安全带的卷轴以及细长轴，卷轴连接到轴上。在一个示例中，盘连接到轴并且随着轴转动，盘以能够沿轴纵向移动的方式连接到轴。该盘包括提供摩擦表面的摩擦层，从而在盘沿轴轴向地向卷轴移动时在盘和卷轴之间存在摩擦接合。

该实施例进一步包括多层摩擦材料。由不同摩擦材料形成的每层都具有不同的摩擦系数，每层都具有不同的剪切、拉伸或压缩性能；每层都具有不同的表面积；以及每层都具有不同的径向以及轴向厚度，因此产生具有不同环形配置的多层摩擦表面。

根据本发明，提供一种座椅安全带总成，包括：

壳体；

可转动地支承于所述壳体的轴；

连接于所述轴的卷轴；

连接于所述轴的盘；

离合器，所述离合器将所述盘连接于所述壳体；以及

所述卷轴以及所述盘之一具有摩擦表面，所述摩擦表面安置于所述卷轴和所述盘之间。

根据本发明的一个实施例，其中所述摩擦表面包括多层摩擦材料。

根据本发明的一个实施例，其中所述多层摩擦材料具有不同的厚度。

根据本发明的一个实施例，其中所述摩擦表面包括不同的摩擦材料，每一种所述不同的摩擦材料都具有不同的表面积。

根据本发明的一个实施例，其中每一个所述摩擦材料层都具有不同的摩擦系数。

根据本发明的一个实施例，其中所述盘可移动地连接到所述轴上，并且基于所述轴的转动以平行于所述轴的纵向轴线的方向而轴向地沿所述轴移动。

根据本发明的一个实施例，其中所述盘以及卷轴每一个都包括多个摩擦表面。

根据本发明的一个实施例，包括每一层所述多个摩擦表面都具有不同的环形配置。

根据本发明的一个实施例，其中所述轴包括螺纹部分；以及

所述盘具有与所述轴的所述螺纹部分螺纹接合的互补的螺纹孔。

根据本发明的一个实施例，其中所述卷轴包括摩擦板。

根据本发明的一个实施例，其中所述摩擦板位于所述卷轴与所述盘之间。

根据本发明，提供一种座椅安全带卷收器，包括：

卷轴；

轴；

固定于所述轴上的可移动盘；以及

所述卷轴以及所述盘之一具有连接于其上的摩擦组件。

根据本发明的一个实施例，其中所述摩擦组件包括多层摩擦材料，每层都具有不同的摩擦系数。

根据本发明的一个实施例，其中所述摩擦组件包括多层摩擦材料，每层都具有不同的表面积。

根据本发明的一个实施例，其中所述摩擦组件包括具有位于其上的至少一层摩擦材料的所述至少一个可移动的盘。

根据本发明的一个实施例，包括所述可移动盘以及所述卷轴中的每一个具有位于其上的多层摩擦材料。

根据本发明，提供一种用于吸收作用在车辆乘员上的撞击能量的方法，包括以下步骤：

提供具有缠绕或解绕座椅安全带的卷轴的座椅安全带卷收器；

提供可移动的盘，其中所述卷轴和可移动的盘中的至少一个具有附接于其上的摩擦材料层；以及

使所述可移动的盘向卷轴以能够使卷轴与可移动的盘之间的接合吸收撞击能量的方式移动。

根据本发明的一个实施例，包括向所述卷轴以产生预设的力曲线的方式移动所述可移动盘的步骤。

根据本发明，提供一种用于吸收作用在车辆乘员上的撞击能量的方法，包括提供带有多层摩擦材料的卷轴和可移动的盘的步骤，每层都具有不同的摩擦系数，由此每层的磨削使能量吸收变化。

本发明的进一步适用领域将从所提供的详细说明中变得显而易见。应当理解的是，详细的说明以及具体的示例尽管表明了本发明的优选实施例，但其仅用于说明的目的而并非用于限制本发明的范围。

附图说明

从详细的说明以及附图中可以更加充分的理解本发明，其中：

图1是结合了根据本发明的座椅安全带卷收器的座椅安全带总成的立体图；

图2是具有根据本发明的能量吸收机构的座椅安全带卷收器的示意性立体图；

图3是具有如图2中所示的能量吸收机构的座椅安全带卷收器的分解立体图；

图4是具有如图2中所示的能量吸收机构的座椅安全带卷收器的示意性截面侧视图；

图5是如图2中所示的能量吸收机构的部分的侧视图；

图6是沿图5中6-6线做出的能量吸收机构的局部截面视图；

图7是说明如图2中所示的能量吸收机构的摩擦表面的示意性端视图；

图8是用于说明本发明的能量吸收系统的曲线图。

具体实施方式

下面优选实施例的说明仅为示例性的，其目的并非限制本发明、其应用或利用。

图1示出了座椅安全带系统，总体上示为10。座椅安全带系统包括座椅安全带卷收器12。座椅安全带卷收器12典型地操作用于随着车辆乘员拉出和放开座椅安全带14而缠绕或解绕座椅安全带14。卷收器操作用于在使座椅安全带14内的松弛收紧，以及在例如撞击的紧急减速的时段中，锁定以及防止座椅安全带14抽出。如图所示，座椅安全带14通过D型环16以及舌片18。舌片18可以自由地沿座椅安全带14滑动并且使座椅安全带14与搭扣20接合。座椅安全带14上与卷收器12相对的一端固定或锚定于车辆的基座/车架。如图所示，座椅安全带卷收器12固定于车身靠近B-立柱。上述座椅安全带系统10的说明仅为背景介绍，根据本发明所公开的示例的座椅安全带卷收器12可以用在其他类型的利用座椅安全带卷收器的座椅安全带系统中。

图2-4示出了根据本发明的座椅安全带卷收器12的示例，其包括具有限定轴向孔或通孔25的柱状中心部分24的卷筒或卷轴22。第一径向延伸凸缘26在中心部分24的一端，第二径向延伸凸缘28在中心部分24的相对端。卷筒或卷轴22固定于延伸通过卷筒22的轴向孔或孔25的轴30。壳体32可转动地支承轴30。

卷筒22以及各凸缘26、28操作用于在座椅安全带14缠绕或解绕时引导座椅安全带14。总体上示为34的偏置机构操作用于对座椅安全带14提供回缩力。偏置机构34可以包括一端连接到壳体32以及相对端连接到轴30的扭转弹簧36。虽然示为扭转弹簧36，但偏置机构34也可以包括沿缠绕或解绕方向转动卷轴22的电动马达。如图所示，将卷筒或卷轴22固定到轴30上，在卷筒22缠绕或解绕座椅安全带14时会引起轴30随着卷筒22转动。

如图所示，座椅安全带卷收器12也包括能量吸收机构，总体上示为36。能量吸收机构36包括轴30的螺纹部分38、盘40以及操作用于将盘40耦接到壳体32的离合器或接合机构，总体上示为42。在所公开的示例中，离合器或接合机构42包括以一对具有导向臂53、55的锁定组件44示出的机械的掣子或棘爪总成，导向臂53、55形成了通道或槽57。如所公开的，盘40位于通道或槽57内。锁定组件44操作用于接合盘40的外围边缘48上的多个齿轮齿46。锁定组件44可滑动地安装用于沿支承杆50往复运动。当车辆发生突然停止，惯性引起锁定组件44的各摆52向前摆动或绕支承杆50的纵轴线转动，由此棘爪54接合盘40上的齿轮齿46，阻止盘40的转动。其他明确地将盘40耦接或连接到壳体32同时能够实现沿支承杆50以及轴30横向移动的离合器总成也适用。也可以利用其他类型的惯性锁件。从各种车辆传感器接收信号的电子离合器或锁定装置也可以明确地将盘40耦接或连接到壳体32。

在所公开的示例中，盘40包括在盘40各侧表面58、60之间延伸的中心孔56。中心孔61包括与轴30的螺纹部分38互补的多个螺纹62，由此盘40螺纹地连接在轴30的螺纹部分38上。卷筒或卷轴22固定到轴30，由此卷筒或卷轴22的转动引起轴30的转动。当离合器机构42保持盘40静止时，即阻止盘40随着轴30转动时，轴30继续转动引起盘40沿轴30以其纵向轴线66的方向而向卷筒或卷轴22轴向移动，如图4中箭头64所示。由于盘40位于锁定组件44的导向臂53、55之间，盘40在轴30上的移动引起锁定组件44轴向地在各支承杆50上沿与盘40相同的方向移动。盘40以及锁定组件44轴向向内朝卷筒或卷轴22移动，其移动速率以及距离由轴30的转动以及轴30的螺纹部分38的螺距所确定。轴30作为滚珠丝杆或丝杠导向螺杆操作，使盘40向内朝卷筒或卷轴22移动。

首先能量吸收机构36的盘40随着轴30的螺纹部分38转动并且不会沿轴30的螺纹部分38轴向移动。也就是，盘40在锁定组件44的各导向臂53、55之间转动并且不会沿轴30的螺纹部分38轴向移动直至锁定组件44与盘40接合。

在所公开的示例中，如图4所示，在轴30的螺纹部分38上应用了螺纹锁定胶黏剂68。首先，螺纹锁定胶黏剂68保持盘40在轴30的螺纹部分38就位。如图所示，螺纹锁定胶黏剂68是应用于轴30的螺纹部分38的胶黏剂薄层。各种类型的螺纹锁定胶黏剂是已知的并且能够获得额定承受变化的剪切力的配方。螺纹锁定胶黏剂提供高的剪切强度、良好的耐热性、快速固化、便于实施以及良好的抗振性。根据螺纹锁定粘结剂68的类型以及相应的剪切力，锁定组件44与盘40接合并且阻止卷筒22转动以及安全带14相应的释放。以这种方式，安全带14可以锁定并且约束车辆乘员，但是，当安全带锁定时，根据作用在乘员上的撞击能量，螺纹锁定粘结剂68可以切断。当粘结剂68切断时，卷筒22和轴30可以独立于盘40转动，由此螺纹部分38将盘40向内拉至与卷筒22接触。胶黏剂68沿螺纹部分38的长度方向延伸并且随着盘40在轴30的螺纹部分38转动时继续吸收能量。

图5-6示出了在轴30和盘40之间易碎连接的另一个示例。此处所用的易碎件是在承受预设负荷时屈服、断裂、剪切或扭转的结构或组件。剪切组件的一个示例是设计为当受到过度的机械负荷或撞击时即切断。如上述示例，盘40螺纹地连接于轴30的螺纹部分38上。轴30的螺纹部分38以及中心孔61的螺纹62都包含互补的槽或通道70。易碎组件72安置在槽或通道70中。易碎组件72在轴30和盘40之间提供分离连接。一旦达到所需分离力或剪切负荷时，易碎组件72分离或切断，容许轴30的螺纹部分38和盘40之间的相对转动。轴30以及盘40的相对转动引起盘40在轴30的螺纹部分38上向内移动。

图6示出了易碎组件72的一个示例，易碎组件72是支座于轴30的螺纹部分38以及盘40的中心孔61的相对半圆槽处的圆柱/销钉组件74。支座的圆柱/销钉组件74设计为当负荷超过预设值时切断。易碎组件72可以由包括聚合物、蜡、金属或其他具有适当的剪切强度的不同的材料形成或制成。

在轴30和盘40之间的易碎连接的进一步示例包括位于或嵌入螺纹部分38以及中心孔61的螺纹62之间的聚合物套管或环形组件。聚合物套管或环形组件提供在轴30与盘40之间相对于转动的相对恒定的力或阻力。在各螺纹38、62以及套管之间的摩擦力引起额外的能量吸收机构，其在轴30相对于盘40转动时抑制和吸收能量。套管可以包括位于所有的或部分盘40的中心孔61内的尼龙嵌入件，其中内径(ID)略微小于轴30的螺纹部分38的外径。套管在轴30的螺纹部分38上弹性变形，但是螺纹部分38不会切入到套管的材料内。套管增加了盘40和轴30之间的摩擦力并且向轴30的螺纹部分38应用压缩力。套管可以由适当的热塑性塑料形成，例如尼龙。

盘40螺纹地容纳在轴30的螺纹部分，以便盘40随着轴30转动。但是，一旦锁定组件44与盘40接合，盘40就不会绕轴30的纵轴线64转动，而是随着轴30的持续转动而沿轴30的纵轴线64的方向在轴30上横向移动。车辆突然减速会引起锁定组件44与盘40接合并且阻止盘40转动。典型地，在车辆突然减速中，车辆操作者/乘员向前移动抵靠安全带，引起座椅安全带14释放并且使卷筒或卷轴22继续转动。继续转动的卷筒或卷轴22使盘40向内朝卷筒或卷轴22移动。

由于卷筒或卷轴22转动但不会横向移动，当驱动盘40与卷筒或卷轴22接触时，在卷筒或卷轴22与盘40之间产生特定的/可以确定的摩擦力。在公开的示例中，盘40与卷筒或卷轴22的凸缘28接触或接合。如图所示，盘40包括在内表面或接触表面58上的第一和第二层摩擦材料80、82。盘40的接触表面58可以包含位于盘40的接触表面58相邻处的第一层摩擦材料80。第二层摩擦材料82显示位于第一层摩擦材料80上或相邻处。应当理解的是，另外的摩擦材料层也可以位于盘40的接触表面58上。盘的接触表面58也可以作为摩擦材料，例如接触表面可以具有粗糙的或配置的表面，其设计与位于卷筒或卷轴22的第二凸缘28相邻处的摩擦板84接合。摩擦板84也可以包括一层或多层摩擦材料。图7示出了示例，其中每一个第一、第二层摩擦材料80、82以及盘40的每一个接触表面58中的每一个都各自具有环形配置，该配置带有具有最小的径向或环形宽度(w1)的第一或内层80以及具有较大的径向或环形宽度(w2、w3)的剩余层82和接触表面58，如图7所示阶梯形增加。

虽然示出的示例显示盘40具有至少一层或多层摩擦材料，但这仅为示例的目的，盘40或摩擦板84的每一个或二者都可以不用摩擦材料并且具有接合表面。盘40和摩擦板84都具有一层或多层摩擦材料。尽管盘40的摩擦材料层80、82由不同的材料形成，每一种材料都具有不同的摩擦系数以及能量吸收特性，层80、82可以由相同的摩擦材料形成，其中每一层的所有表面积都是可变的。

通过磨削每一层摩擦材料来产生能量吸收。每一种材料的相对硬度、耐磨性、表面积以及摩擦系数会引起不同的能量吸收和磨削。本发明的另一个示例包括每一层都具有不同剪切、拉伸以及压缩性能，其随着材料磨损而容许不同的能量吸收量。此外，附接于盘40的第一层摩擦材料80可以具有较低的摩擦系数并且快速磨损露出第二层摩擦材料82。再者，各层摩擦材料的性能或特性可以变化或改变，从而获得所需的能量吸收。进一步地，如图7所示，摩擦材料与中心线或纵向轴线64的径向距离越大，其移动的距离越大，吸收的能量越多。由于磨削部分取决于移动的距离，本发明也可以想到将摩擦材料放置为距离中心不同的距离。

在另一个实施例中，轴30的螺纹部分38上的螺纹62的螺距变化改变了由盘40施加在摩擦板84上的压缩力。压缩力是在确定能量吸收中所考虑的另一个参数以及用于变化压缩力的机构的另一个示例。

本发明示出了应用在带有座椅安全带卷收器的用于产生能量吸收曲线的装置的一个示例。该装置提供多个可变参数，任意或全部的参数可以用于获得力曲线。在当前的示例中，推进盘40与摩擦板84接合可以在二者之间产生预定的摩擦力。随着卷筒或卷轴22以及相应的摩擦板84在座椅安全带14的释放下转动，盘40通过轴30的转动而相对被驱动至抵靠于摩擦板84驱动，由于盘40和摩擦板84之间的摩擦力而吸收能量。

进一步地，通过改变各摩擦层的材料来增加负荷限制或者能量吸收特性。第一摩擦层80可以具有低于第二摩擦层82的摩擦力，以便负荷限制随着每一种材料增加。随着第一摩擦材料80磨削，盘40和摩擦板84之间的相对转动需要更大的摩擦力。相应地，一旦第二层摩擦材料82磨削，卷筒或卷轴22的接触表面58和摩擦板84之间的相对转动以及盘40和卷筒或卷轴22之间的相对转动需要更大的力。以这种方式，能量吸收卷收器作为递增的负荷限制器。在可选的示例中，如果多层的摩擦力降低，那么能量吸收卷收器作为递减的负荷限制器。

转到图8，其示出了力(F)相对于时间(t)的曲线图，其中图示了多个力曲线F1、F2以及F3。F1示出了递减的负荷限制器，其中力随时间降低。F2示出了递增的负荷限制器，其中力随时间增加。F3示出了两级的递增负荷限制器，其中力随时间增加。这些是示例，其中力相对时间的线并不需要是直线，也可以遵循弯曲或其他非线性的曲线。改变以上识别的能量吸收机构36的特性及参数实现了预设或预选的负荷限制曲线的选择和利用。利用盘上的衬垫或材料的几何形状，材料本身以及施加的压缩力可以实现创建几乎任何力/时间曲线。

根据本发明的能量吸收机构36的另一个示例包括在摩擦板84和盘40上的摩擦层。摩擦板84可以包括在距轴30的纵向轴线66的不同径向距离处的多层摩擦材料。另一个实施例的另外的示例可以包括利用相对的凸缘28作为摩擦板84。

进一步的示例包括作为扭杆或由扭杆所代替的轴30，其中随着扭杆转动，其推进盘40与摩擦板84接触。一旦盘40与摩擦板84之间的相对转动停止，扭杆扭转或转动从而吸收任何额外的负荷。

本发明的说明实质上仅为示例性的，并且不脱离本发明的主旨的变化也因此在本发明的范围之内。这样的变化不能视为与本发明的精神和范围相违背。

Claims (10)

1.一种座椅安全带总成，包括：

壳体；

可转动地支承于所述壳体的轴；

连接于所述轴的卷轴；

连接于所述轴的盘；

离合器，所述离合器将所述盘连接于所述壳体；以及

所述卷轴以及所述盘之一具有摩擦表面，所述摩擦表面安置于所述卷轴和所述盘之间。

2.根据权利要求1所述的座椅安全带总成，其中所述摩擦表面包括多层摩擦材料。

3.根据权利要求2所述的座椅安全带总成，其中所述多层摩擦材料具有不同的厚度。

4.根据权利要求1所述的座椅安全带总成，其中所述摩擦表面包括不同的摩擦材料，每一种所述不同的摩擦材料都具有不同的表面积。

5.根据权利要求2所述的座椅安全带总成，其中每一个所述摩擦材料层都具有不同的摩擦系数。

6.一种座椅安全带卷收器，包括：

卷轴；

轴；

固定于所述轴上的可移动盘；以及

所述卷轴以及所述盘之一具有连接于其上的摩擦组件。

7.根据权利要求6所述的座椅安全带卷收器，其中所述摩擦组件包括多层摩擦材料，每层都具有不同的摩擦系数。

8.根据权利要求6所述的座椅安全带卷收器，其中所述摩擦组件包括多层摩擦材料，每层都具有不同的表面积。

9.根据权利要求6所述的座椅安全带卷收器，其中所述摩擦组件包括具有位于其上的至少一层摩擦材料的所述至少一个可移动的盘。

10.根据权利要求6所述的座椅安全带卷收器，包括所述可移动盘以及所述卷轴中的每一个具有位于其上的多层摩擦材料。