CN104853963B - 低噪声、碎屑耐受的伸缩装置惯性传感器 - Google Patents

Abstract

一种用于机动车辆安全带约束系统的座位安全带伸缩装置惯性锁定系统。所述惯性锁定系统具有特征以减小污染物引起相关伸缩装置的不必要的锁定的影响。所述特征由球形质量体与锁定杆之间的接触区域的定位部分地提供。惯性致动器形成具有开口结构的惯性球形质量体窝面，所述开口结构允许污染物排出并进一步有助于减小由球形质量体与窝面之间的接触产生的噪声。

Description

低噪声、碎屑耐受的伸缩装置惯性传感器

技术领域

本发明涉及机动车乘员约束座位安全带伸缩装置，并具体涉及用于这一伸缩装置的车辆灵敏控制系统的惯性传感器。

背景技术

机动车辆通常配备例如座位安全带组件的主动乘员约束系统。座位安全带组件通常具有在碰撞或翻车事件中用于约束乘员的腰带部分和肩带部分。为了增加座位安全带系统提供的舒适性和便捷性以及为了提供其他功能，提供了伸缩装置，当车辆没有遭受不寻常的加速力或倾斜时，伸缩装置允许安全带带子自由地抽出和缩回。在受到这类力的情况中，伸缩装置控制系统激活以锁定伸缩装置，从而防止带子的额外的抽出(拔出或伸长)。因此，伸缩装置以一方式锁定从而使座位安全带带子能够约束乘员。这种伸缩装置控制系统可采用多种形式。这种控制系统中的已知的一类是车辆灵敏惯性锁定系统。这些系统对由正面碰撞、侧面碰撞和翻车引起的作用在车辆上的加速力是灵敏的，以及对当某些其他力作用在车辆上时的加速力是灵敏的。

这种伸缩装置控制系统中的已知的另一类是安全带灵敏控制系统。这些设备多数以离心式离合器的方式操作，并且感测伸缩装置卷轴的旋转速度，从而当发生与带子的快速抽出相关的伸缩装置卷轴的高的角加速度时，控制系统接合以锁定伸缩装置。本发明涉及改进的车辆灵敏伸缩装置惯性锁定传感器。

如前所述，车辆灵敏伸缩装置惯性锁定传感器必须对作用在各个轴线和平面中加速负荷作出响应。首先重要的是对车辆的碰撞，所述碰撞产生作用在水平平面中的加速负荷，所述碰撞例如是前、后或侧面碰撞状况。然而，如果已经发生翻车事件，使伸缩装置锁定以约束乘员是很重要的。传统的惯性伸缩装置锁定传感器利用摆、站立体或滚球类型的惯性质量来激活锁定杆，所述锁定杆与用作卷轴锁的伸缩装置带子卷轴的棘轮直接地或间接地接合。响应于车辆的加速度，惯性质量移动以促使锁定杆与棘轮接合，由此锁定卷轴而使带子不能进一步地抽出。这些设备使用了几十年，已经证明是可靠和有效的伸缩装置控制系统。

在客车的运行环境中，内部部件与异物接触，所述异物例如是与车辆的来自其乘员的正常使用或预期使用相关的液体、污垢和颗粒。侵入座位安全带伸缩装置机制的异物的存在可妨碍惯性灵敏传感器的操作。使用滚球或站立体类型的惯性质量的传统惯性传感器在碎屑保持与惯性质量或有关部件接触的情况中能够造成不恰当操作，这妨碍了系统的期望的锁定操作。例如，在滚球类型的质量体的情况下，聚集在球形质量体上的外来颗粒能够变为插入到球形质量体与相关的球座之间，或者插入到球形质量体与感测球运动的相关的致动杆之间。这些污染物的存在会妨碍设计的系统的耐受性和致动部件之间的相互作用。此外，由于提供通过球形质量体作用在传感杆的传统方式，非常小尺寸的污染物能够产生杆的显著移动，这会导致意外的锁定行为。现有设计的精度要求导致制造成本代价和功能约束。

在机动车部件的设计和制造中的另一重要考虑因素是这些部件在车辆运行期间带来不必要的噪声的倾向性，通常为嗡嗡声、吱吱声和咔嗒声(BSR)。现有的车辆灵敏惯性传感器趋向于当惯性质量体在其座中并抵靠相关的锁定杆(locking leaver)和其他部件移动时产生不期望的噪声。

综上所述，在伸缩装置惯性致动器的设计中期望提高他们对污染物的耐受性，以及期望进一步提供用于排除可导致上述不恰当地操作的污染物的器件。此外，需要提供减少BSR问题的伸缩装置惯性致动器。

发明内容

为满足上述需要，以及克服列举的缺点和本领域的其他限制，本发明提供了一种车辆灵敏伸缩装置惯性锁定传感器，与传统设计相比，所述锁定传感器在球形质量体与其相关的致动杆之间具有相互作用的点，所述相互作用的点与致动杆的枢转运动的轴线相隔一定距离。与现有技术的设计相比，这使得在球形质量体与致动杆之间的接触区域处由给定大小的污染物颗粒的存在引起的致动杆的角度偏转减小。本发明的惯性锁定系统进一步提供了一种惯性球座设计，其特征在于开口结构，所述开口结构有助于使污染物下落离开致动器，以及进一步提供了阻尼功能以减少由惯性球形质量体的振动引起的噪声。

下文将结合附图，对优选实施例和随附的权利要求进行描述，由此，对本领域技术人员来说，本发明附加的益处和优势将会变得明显。

附图说明

图1是根据本发明的座位安全带伸缩装置惯性锁定致动器的示图；

图2是图1所示的座位安全带伸缩装置惯性锁定致动器的侧面剖视图，其中进一步示出了伸缩装置卷轴的部件；

图3是图2所示的致动器的放大的截面图；

图4是示出了锁定杆并且去除了球形质量体的惯性锁定致动器的示图；以及

图5是沿着图4的线5-5获得的截面图。

具体实施方式

图1和图2中示出以及附图标记10整体指示了根据本发明的座位安全带伸缩装置惯性锁定传感器。锁定传感器10连同棘轮12一起操作，所述棘轮12是具有旋转的带子卷轴的座位安全带伸缩装置(未整体示出)的一部分。棘轮12包括围绕其周长的一组倾斜的齿部14。齿部14用于使锁定传感器10能够锁定带子伸缩装置卷轴，在特定的操作状态下抑制座位安全带带子的抽出。锁定传感器10主要包括锁定杆16、球形质量体18和形成球窝20的壳体22。

应该认识到，用于提供伸缩装置锁定系统的卷轴锁定的多种方法是已知的。由于在抑制作用在座位安全带带子上的冲击负荷中伸缩装置的锁定操作涉及相当大的力，棘轮12可用作用于相关伸缩装置的中间锁定设备。锁定杆16可促使枢转锁定条(未示出)进入与卷轴棘轮12的接合。换句话说，臂边缘28与棘轮12之间的相互作用不能(以本发明的某些形式)直接抑制在乘员约束期间作用在伸缩装置卷轴上的高转矩负荷。常规已知的机械伺服式卷轴锁定接合系统能够被用于伸缩装置惯性灵敏锁定系统，例如本发明的系统。这些系统使高度灵敏的惯性锁定传感器10能够致动卷轴锁定机制的其他元件，以用足够高的强度来锁定卷轴从而承担约束负荷。这些特征通常是已知的，且在本发明的新颖的特征的范围之外。

锁定杆16被旋转地支撑以绕着限定枢转轴线24的轴23进行枢转运动(在图3中最佳示出)。锁定杆16包括形成边缘28的臂26，所述边缘28在特定的操作状态下与棘轮齿部14接合，正如上文简要描述的和下文详细解释的。杆16在球形质量体18的上表面的上方延伸，以及杆16包括环形边沿30。边沿30是环状的，并且当在其正常位置时，边沿30围绕球形质量体18的上表面，但被移置以不与球形质量体相接触，像一个光环。杆16的重心38(cg)相对于枢转轴线24放置，使得锁定杆通常被促使按逆时针方向旋转(如图3当观看杆时)，从而促使杆向下与球形质量体18接触。

如图3中最佳示出的，当在其正常静止位置时(如图中所示)，锁定杆16在点接触区域32与球形质量体18相接触，所述点接触区域32沿着球形质量体18的垂直直径平面50被放置，或者被放置为与球形质量体18的垂直直径平面50邻近。当传感器10在其相关机动车辆内的安装位置时，平面50相对于重力垂直。如图3所示，这个点接触区域32创建致动杆臂长度34。由于一些原因(将在下文进行详细地描述)，点接触区域32的位置影响锁定传感器10的碎屑耐受能力。

球形质量体18搁靠在形成大致的凹形表面的球窝20上，球形质量体承托在所述凹形表面上以保持处于其图3所示的正常位置。部件的这个定位与锁定传感器10的部件的正常状态相关，其中惯性负荷不作用在相关的车辆上并且不期望伸缩装置锁定。在这个位置，锁定杆16的cg位置38将其维持在图3中所示的位置处，其中臂边缘28不与棘轮12接合。

现参照附图对多种状态下的控制传感器10的操作进行描述。如前所述，图3示出正常状态下的部件的定向，其中惯性力不作用在锁定传感器10上并且不期望相关的伸缩装置的锁定。在这种状态下，没有发生伸缩装置的锁定，这是因为臂边缘32不与用作卷轴锁的棘轮12接合。当惯性力在水平平面上作用在锁定传感器10上时(对应于车辆上的纵向或侧向惯性力)，球形质量体18被促使从其正常位置移动到位移的致动位置。图3以双点划线示出了球形质量体18的这种位移的示例。在这一致动中，球形质量体18通过其在接触区域32与杆16的接触，按压锁定杆以绕着轴线24顺时针旋转到一位置，在这一位置边缘28与棘轮12相接合，从而促使相关的伸缩装置锁定。

在常规的惯性致动器中，通常边沿30是锁定杆16与球形质量体18之间的初始接触表面。在球形质量体18与锁定杆16之间存在碎屑且插入其中的情况下，随着杆16与球形质量体18之间的相互作用点移动地最靠近枢转轴线24，给定大小的污染物颗粒会引起锁定杆16的更大的顺时针旋转。换句话说，与根据本发明的在接触区域32处插入在球形质量体与杆之间的污染物相比较，插入在球形质量体18与边沿30的右手区域(如区域40所指示的)之间的相同污染物引起锁定杆的更大角度的位移。通过将接触区域移动到球形质量体18的垂直直径平面50附近，增强了对卡在球形质量体与杆16之间的污染物的存在的耐受性。如前所述，对污染物的存在的耐受性是根据本发明的设备的重要的设计目标。

当球形质量体18移动到如图3中双点划线所示的其位移位置中的一个位置时，边沿30能够与球形质量体接合以有助于将锁定杆16旋转到锁定位置。这可能发生于边沿30的任何部分，包括球形质量体在右手方向上的位移(如图3中所示的部件)以在区域40处与边沿30接合。然而，在球形质量体18的正常位置处，边沿30与球形质量体的表面之间存在间隔。

图4例示锁定传感器10的附加特征，其有助于提供两个优势：即，污染物的耐受性和噪声的降低。窝表面38形成多个孔，所述多个孔包括由环形截面43和V形槽44形成的中心孔42，所述V形槽44形成从中心孔42向球窝20的外部周长延伸的多个径向伸出的肋状物46。V形槽44还限定向内延伸的尖的延伸部48。V形槽44、肋状物46和延伸部48用以中断由球形质量体18与球窝20的表面之间的接触引起的振动的传输，或者中断到球形质量体的振动的传输。这些特征易于减小基于这些振动的噪声的产生和传输，因为它们易于减小连续传输路径的存在，所述的连续传输路径沿着窝20穿过壳体22传导产生声音的振荡运动。由V形槽44提供的明显的开口和中心孔42进一步提供了用于可能存在于球形质量体18的区域中的污染物的排出路径。这使得污染物能够在重力的作用下下落，经过球形质量体38并位于球形质量体38的下方，在所述下方处它们不会妨碍锁定传感器10的操作。

上述描述了构成本发明的优选实施例，可理解的是，在不脱离随附的权利要求的适用范围和公平的意义的情况下，易于对本发明进行修改、改变和调整。

Claims (14)

1.一种用于座位安全带伸缩装置的座位安全带伸缩装置惯性锁定传感器，用于响应于作用在所述伸缩装置上的惯性力通过卷轴锁的接合来锁定所述伸缩装置，所述锁定传感器包括：

壳体，所述壳体形成球窝面；

球形质量体，所述球形质量体放置在所述窝面上，并且在所述窝面上响应于作用在所述球形质量体上的惯性力能够从正常位置移位到位移位置；

锁定杆，所述锁定杆安装用于绕着枢转轴线进行枢转运动，所述锁定杆具有用于与所述伸缩装置卷轴锁接合的接合特征，所述枢转轴线相对于所述锁定杆的重心放置，使得所述锁定杆在重力的影响下被迫枢转，随着伸缩装置接合特征脱离与卷轴锁的接合，以使所述锁定杆与球形质量体接合，其中，基于作用在所述球形质量体上的特定惯性负荷，所述球形质量体在所述窝面上从所述正常位置移动到所述位移位置，并且促使所述锁定杆移动到与所述卷轴锁接合的位置；以及

所述锁定杆沿着或邻近所述球形质量体的垂直直径平面形成与正常状态下的所述球形质量体的点接触区域。

2.根据权利要求1所述的锁定传感器，其特征在于，当所述球形质量体处于所述正常状态时，所述点接触区域是所述球形质量体与所述锁定杆之间唯一的接触。

3.根据权利要求1所述的锁定传感器，进一步包括所述窝面大致为凹形的且具有至少一个穿过其中的孔。

4.根据权利要求3所述的锁定传感器，其特征在于，所述窝面进一步形成中心孔。

5.根据权利要求3所述的锁定传感器，其特征在于，所述窝面限定多个径向伸出的肋状物。

6.根据权利要求5所述的锁定传感器，其特征在于，所述窝面进一步限定多个V形槽。

7.根据权利要求6所述的锁定传感器，进一步包括所述孔限定多个位于所述肋状物之间的尖的延伸部。

8.根据权利要求1所述的锁定传感器，进一步包括所述锁定杆形成环形边沿，所述环形边沿在所述球形质量体处于所述位移位置时与所述球形质量体接触以迫使所述锁定杆到达所述接合的位置。

9.一种用于座位安全带伸缩装置的座位安全带伸缩装置惯性锁定传感器，用于响应于作用在所述伸缩装置上的惯性力通过卷轴锁的接合来锁定所述伸缩装置，所述锁定传感器包括：

壳体，所述壳体形成球窝面；

球形质量体，所述球形质量体放置在所述窝面上，并且在所述窝面上响应于作用在所述球形质量体上的惯性力能够从正常位置移位到位移位置；

锁定杆，所述锁定杆安装用于绕着枢转轴线进行枢转运动，所述锁定杆具有用于与所述伸缩装置卷轴锁接合的接合特征，所述枢转轴线相对于所述锁定杆的重心放置，使得所述锁定杆在重力的影响下被迫枢转，随着伸缩装置接合特征脱离与所述卷轴锁的接合，以使锁定杆与球形质量体接合，其中，基于作用在所述球形质量体上的特定惯性负荷，所述球形质量体在所述窝面上能够从所述正常位置移动到所述位移位置，并促使所述锁定杆移动到与所述卷轴锁接合的位置；以及

所述锁定杆沿着或邻近所述球形质量体的垂直直径平面形成与正常状态下的所述球形质量体的点接触区域，其中当所述球形质量体处于所述正常状态时，所述点接触区域是所述球形质量体与所述锁定杆之间的唯一的接触，所述锁定杆进一步形成环形边沿，所述环形边沿在所述球形质量体处于所述位移位置时与所述球形质量体接触以迫使所述锁定杆到达所述接合的位置。

10.根据权利要求9所述的锁定传感器，进一步包括所述窝面大致为凹形的且具有至少一个穿过其中的孔。

11.根据权利要求9所述的锁定传感器，其特征在于，所述窝面进一步形成中心孔。

12.根据权利要求11所述的锁定传感器，其特征在于，所述窝面限定多个径向伸出的肋状物。

13.根据权利要求12所述的锁定传感器，其特征在于，所述窝面进一步限定多个V形槽。

14.根据权利要求13所述的锁定传感器，进一步包括所述孔限定多个位于所述肋状物之间的尖的延伸部。