CN107187413B - 座椅安全带卷收器总成 - Google Patents

Abstract

座椅安全带卷收器总成。一种约束系统包括壳体、卷轴、盘、切割器、板和致动器。卷轴可旋转地连接到壳体。盘固定在卷轴上。切割器可沿着一路径从远离盘的间隔位置移动到邻近盘的切割位置。板可在在路径中延伸的接合位置和与路径间隔开的分离位置之间移动。致动器连接到板。

Description

座椅安全带卷收器总成

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，并且特别地涉及一种座椅安全带卷收器总成。

背景技术

车辆中的座椅安全带可以配备有“负荷限制”部件。在碰撞期间，座椅安全带的卷收器可以将座椅安全带的织带锁定防止其从卷收器的进一步延伸，但是当施加在织带上的力超过负荷限制阈值时，负荷限制部件允许织带的一些附加的有限延伸。

不同的负荷限制阈值可以适用于不同类型的乘员。相对低的负荷限制模式，即在织带延伸之前的较低阈值力可适用于成年人。另一方面，相对高负荷限制模式可适用于安装到车辆座椅的儿童汽车座椅中的婴儿或幼儿，在这种情况下，儿童汽车座椅更稳固地定位在车辆座椅上。

可能有助于儿童汽车座椅的座椅安全带的另一个部件是自动锁定卷收器。当自动锁定卷收器被接合时，安全带的织带被允许缩回但不延伸。座椅安全带的织带然后可以保持儿童汽车座椅更加牢固地定位在车辆座椅上。

发明内容

根据本发明，提供一种约束系统，包含：

壳体；

可旋转地连接到壳体的卷轴；

可沿着一路径从与卷轴间隔开的间隔位置移动到邻近卷轴的切割位置的切割器；

可在在路径中延伸的接合位置和与路径间隔开的分离位置之间移动的板；和

连接到板的致动器。

根据本发明的一个实施例，致动器是螺线管。

根据本发明的一个实施例，约束系统进一步包含连接到壳体并且具有设置在路径上的槽的开槽部件，其中槽被定位成接纳切割器。

根据本发明的一个实施例，切割器具有键，并且当切割器处于切割位置时，键与槽对齐，以及当切割器处于间隔位置时，键与槽不对齐。

根据本发明的一个实施例，处于接合位置的板部分地覆盖槽，并且处于分离位置的板远离槽。

根据本发明的一个实施例，约束系统进一步包含从开槽部件延伸到切割器的弹簧。

根据本发明的一个实施例，约束系统进一步包含与致动器通信的霍尔效应传感器。

根据本发明的一个实施例，约束系统进一步包含：

自动锁定卷收器，自动锁定卷收器连接到卷轴，并在接合状态和分离状态之间移动；和

传感器，该传感器与致动器通信，并且被设计成检测自动锁定卷收器的接合状态和分离状态中的至少一个。

根据本发明的一个实施例，约束系统进一步包含附接到卷轴的织带，当织带完全延伸时，自动锁定卷收器移动到接合状态。

根据本发明的一个实施例，约束系统进一步包含：

固定到卷轴的凸轮；

安装到壳体并且接合凸轮的杆；和

与致动器通信并且定位成检测杆相对于壳体的位置的传感器。

根据本发明的一个实施例，卷轴包括相对于卷轴与切割器径向对齐的圆形逐渐变细的带。

根据本发明，提供一种约束系统，包含：

壳体；

可旋转地连接到壳体的卷轴；

可移动地连接到壳体的切割器；

连接到壳体的致动器；

从邻近切割器的接合位置到与切割器间隔开的分离位置，可移动地连接到致动器的板；和

与致动器通信的传感器。

根据本发明的一个实施例，约束系统进一步包含连接到卷轴并且在接合状态和分离状态之间移动的自动锁定卷收器，其中传感器设计成检测自动锁定卷收器的接合状态和分离状态中的至少一个。

根据本发明的一个实施例，约束系统进一步包含与传感器和致动器通信的控制器，该控制器被编程为基于来自传感器的信号指示致动器移动板。

根据本发明的一个实施例，约束系统进一步包含附接到卷轴的织带，当织带完全伸出时，自动锁定卷收器移动到接合状态。

根据本发明的一个实施例，切割器可沿着一路径从与卷轴间隔开的间隔位置移动到邻近卷轴的切割位置，约束系统进一步包含连接到壳体并且具有设置在路径上的槽的开槽部件，其中槽被定位成接纳切割器。

根据本发明的一个实施例，切割器具有键，并且当切割器处于切割位置时，键与槽对齐，以及当切割器处于间隔位置时，键与槽不对齐。

根据本发明的一个实施例，处于接合位置的板部分地覆盖槽，并且处于分离位置的板远离槽。

根据本发明的一个实施例，约束系统进一步包含从开槽部件延伸到切割器的弹簧。

根据本发明的一个实施例，约束系统进一步包含固定到卷轴的凸轮，和安装到壳体并且接合凸轮的杆，其中传感器定位成检测杆相对于壳体的位置。

附图说明

图1是车辆中的具有约束系统的车辆座椅的透视图；

图2是约束系统的一部分的透视图；

图3是约束系统的卷收器总成的分解图；

图4是卷收器总成的卷轴的透视图；

图5是卷收器总成的自动锁定卷收器系统的平面图；

图6是卷收器总成的与卷轴的一部分的切除部接合的开槽部件和切割器的侧视图；

图7是在约束系统的分离位置中的开槽部件、切割器和板的平面图；

图8是在约束系统的接合位置中的开槽部件、切割器和板的平面图；

图9是约束系统的控制系统的框图；

图10是约束系统的过程流程图。

具体实施方式

参照附图，其中在几个视图中相同的附图标记表示相同的部件，约束系统30包括壳体32、卷轴34、盘36、切割器38、板40和致动器42。卷轴34可旋转地连接到壳体32上。盘36固定到卷轴34上。切割器38可沿着路径P从远离盘36的间隔位置移动到邻近盘36的切割位置。板40可在在路径P中延伸的接合位置和与路径P间隔开的分离位置之间移动。致动器42连接到板40。

例如，当自动锁定卷收器44处于接合状态时，如下面进一步所述，约束系统30提供冗余以将约束系统30保持在高负荷限制状态。当切割器38处于切割位置时，切割器38提高负荷限制阈值。板40有助于确保切割器38不会滑出切割位置。另一方面，例如，当自动锁定卷收器44处于分离状态时，板40可以移动到分离位置，以允许切割器38相对于盘36移动到间隔位置，并将约束系统30置于可能更适合的低负荷限制状态。

参照图1，车辆46包括可以支撑乘员50的座椅48。座椅48可以是前座椅或后座椅，并且可以处于任何车辆横向位置。图1所示的座椅48是斗式座椅，但是替代地，座椅48可以是长凳座椅或另一种类型的座椅。乘员50可以是成人或青少年，或者可以是用于支撑婴儿或幼儿的儿童汽车座椅。

约束系统30可以包括卷收器总成54、可缩回地从卷收器总成54拉出的织带52、连接到织带的安全腰带安装件56和接合插扣60的夹子58。约束系统30在被紧固时例如在车辆46的突然减速期间将乘员50保持在座椅48上。

卷收器总成54可以附接到车辆46的主体(未编号)，例如，在座椅48是前座椅的情况下附接到B柱62，在座椅48是后座椅的情况下附接到C柱(未编号)等。卷收器总成54可替代地安装到座椅48。

安全腰带安装件56将织带52的一端连接到座椅48。织带52的另一端进入卷收器总成54。夹子58沿着织带52自由滑动，并且当与插扣60接合时，将织带52分成腰带(lap band)64和肩带66。

图1的约束系统30是三点式安全带，意味着当被紧固时，织带52在乘员50周围的三个点处附接：安全腰带安装件、卷收器总成54和插扣60。约束系统30可以可选地包括附接点的另一种布置。

卷收器总成54可以包含在壳体32中。壳体32可以包括壳体主体80和附接到壳体主体80的壳体盖82。壳体32可以由金属或塑料形成。壳体32可以安装到车辆46的主体(未编号)——例如在座椅48是前座椅的情况下安装到B柱62，在座椅48是后座椅的情况下安装到C柱(未编号)——或者可以安装到座椅48上。

参照图3和图4，卷轴34可旋转地连接到壳体32。卷轴34可相对于壳体32自由旋转。卷轴34可以是圆柱形形状。卷轴34可以限定卷轴34旋转所围绕的旋转轴线R。卷轴34可以适于接收织带52，例如通过包括织带附接槽84并且允许织带52缠绕在卷轴34的轴86上。

织带52可以附接到卷轴34上。具体地，织带52的一端可以附接到安全腰带安装件56上，织带52的另一端可以附接到卷轴34上，同时织带52从该端开始缠绕在卷轴34上。织带52可以由带状的织物形成。

参照图3，卷收器弹簧78可以从壳体32延伸到卷轴34。卷收器弹簧78可以在织带52完全缩回的情况下被拉紧或压缩地加载，并且卷收器弹簧78可以在织带52从卷轴34伸出的情况下进一步被拉紧或压缩地加载。因此，卷收器弹簧78可施加倾向于将织带52缩回的力。卷收器弹簧78可以是螺旋扭力弹簧或任何其它合适类型的弹簧。

参照图4，盘36可以固定到卷轴34上。具体地，盘36可以固定到卷轴34的一端并且与卷轴34一起围绕旋转轴线R旋转。盘36可以与轴86一体，即与轴86同时形成为单个连续单元。或者，盘36可以单独形成，并随后附接到轴86上。盘36可以具有圆形形状。盘36可以由金属或塑料形成。

盘36可以包括圆形逐渐变细的带88，也称为绥带(scarf)，其相对于盘36与切割器38径向对齐。换句话说，带88可以设置为与切割器38相距旋转轴线R相同的距离。带88可以在以旋转轴线R为中心的圆中延伸。带88可以从围绕圆的开始点到可以位于开始点的结束点在宽度和/或深度上逐渐增加。带88可以与盘36成一体，即与盘36同时形成为单个连续单元。或者，带88可以单独形成并随后附接到盘36。

参照图5，自动锁定卷收器44可以连接到卷轴34上。自动锁定卷收器盖118可以固定到壳体上并且可以覆盖自动锁定卷收器44。

自动锁定卷收器44可以在接合状态(未示出)和分离状态(如图5所示)之间移动。当织带52从卷轴34完全伸出时，自动锁定卷收器44可以移动到接合状态。在分离状态下，自动锁定卷收器44允许卷轴34自由旋转，使得织带52能够从卷轴34伸出。在接合状态下，自动锁定卷收器44防止卷轴34沿一个方向旋转，因此织带52可以缩回但不延伸。自动锁定卷收器44可包括凸轮90和杆92或任何其它合适的机构。

继续参照图5，凸轮90可以固定到卷轴34上。凸轮90可以与卷轴34一起围绕旋转轴线R旋转。凸轮90可以具有基部表面94和凸轮表面96。基部表面94和凸轮表面96可以围绕旋转轴线R遵循圆弧。凸轮表面96可以具有比基部表面94更大的曲率半径。

杆92可以安装到壳体32并且接合凸轮90。杆92可以包括配置为相对于壳体32枢转的任何结构。杆92可以通过例如紧固件98固定到壳体32上。杆92可以用紧固件98作为支点相对于壳体32枢转。此外，杆92可包括配置为接合凸轮90的臂100。或者，杆92可以无需臂100而接合凸轮90。杆92可具有取决于杆92是否接合凸轮90的基部表面94或凸轮表面96的位置。凸轮90的旋转可以使得杆92的位置改变。

参照图3，扭力杆70可以连接到自动锁定卷收器44和卷轴34上。扭力杆70可以被设计成当扭力杆70通过卷轴34旋转但是通过自动锁定卷收器44固定时旋转地屈服(例如，塑性变形)。特别地，扭力杆70可以由适当的形状、尺寸和在受到阈值旋转力时屈服的材料形成。例如，如果自动锁定卷收器44处于接合状态，但织带52在卷轴34上施加旋转力，则扭力杆70可防止卷轴34旋转，除非力超过阈值，在这种情况下，旋转屈服可以允许卷轴34旋转。因此，可以限制由织带52保持的负荷。

参照图6，切割器38可以可移动地连接到壳体32。切割器38可以沿着路径P从与盘36间隔开的间隔位置(未示出)移动到邻近盘36的切割位置(如图6所示)。当自动锁定卷收器44处于分离状态时，切割器38可以定位在间隔位置，并且当自动锁定卷收器44处于接合状态时，切割器38可以移动到切割位置。在间隔位置，切割器38可以与盘36间隔开，因此如果盘36旋转，则可以避免接触盘36。在切割位置，切割器38可以邻近盘36，使得在切割器38和盘36之间没有任何东西。如果盘36在切割器38处于切割位置时旋转，则切割器38可以从盘36切割带88的材料从而防止盘36和卷轴34的旋转，并增加负荷限制。具体地，在切割位置，切割器38可以与带88对齐，并且当盘36旋转时可以在带88处切除。

切割器38可以包括切割部件102和键(key)104。切割部件102和键104可以是一体的、刚性附接的或可移动地附接的。

切割部件102可以具有指向盘36的切割表面106。切割器38或至少切割表面106可以由比形成盘36的材料更硬的材料形成。

开槽部件76可以连接到壳体32。具体地，开槽部件76可以相对于壳体32固定，使得开槽部件76不随卷轴34和盘36旋转。开槽部件76可以设置为邻近盘36。

参照图7和图8，开槽部件76可以具有设置在路径P上的槽108。槽108定位成接纳切割器38。槽108可以具有宽度和长度，并且宽度可以比长度窄。

切割器38可以具有键104。当切割器38处于切割位置时，如图8所示，键104可以与槽108对齐，并且当切割器38处于间隔位置时，如图7所示，键104可以与槽108不对齐。具体地，键104可以具有宽度和长度，并且宽度可以窄于长度。键104的宽度可以短于槽108的宽度，并且键104的长度可以短于槽108的长度但是长于槽108的宽度。如果键104的长度与槽108的长度对齐，则键104可以因此适配穿过槽108，但是如果键104的长度与槽108的长度不对齐，则键104无法适配穿过槽108。

参照图6，弹簧72可从开槽部件76延伸到切割器38。弹簧72可以是螺旋弹簧或任何其它合适类型的弹簧。弹簧72可以被压缩加载，使得弹簧72倾向于将切割器38推出间隔位置进入切割位置。

卷轴34可包括连接或固定到壳体32的安装盘74。安装盘74可相对于卷轴34保持切割器38和弹簧72。

参照图9，控制系统110可以包括传感器112、控制器114和致动器42。传感器112可以通过向控制器114发送信号来与控制器114通信。控制器114可以通过向致动器42发送信号来与致动器42通信。传感器112可以直接地或经由控制器114间接地与致动器42通信。

参照图3和图5，传感器112可以相对于壳体32固定。传感器112可以被设计成检测自动锁定卷收器44的接合状态和分离状态中的至少一个。具体地，传感器112可以被定位成检测杆92相对于壳体32的位置。例如，传感器112可以是霍尔(Hall)效应传感器，其是响应于磁场而改变输出电压的换能器。相应地，杆92可以具有设置在杆92上并随着杆92移动的磁场发生器116，例如永磁体。霍尔效应传感器112可以通过由磁场发生器116产生的磁场的接近度来检测杆92相对于壳体32的位置。或者，传感器112可以是能够检测杆92的位置或自动锁定卷收器44的状态的任何其它合适的传感器。

控制器114可以是基于微处理器的控制器。控制器114可以包括处理器、存储器等。控制器114的存储器可以存储可由处理器执行的指令。

控制器114可以与传感器112和致动器42通信。控制器114可以被编程为基于来自传感器112的信号指示致动器42移动板40。控制器114可以接收来自传感器112的指示自动锁定卷收器44处于接合状态的信号，并且控制器114然后可以向致动器42发送信号以移动板40。

参照图7和图8，致动器42可以连接到壳体32并且连接到板40。致动器42可以从控制器114接收信号或者直接从传感器112接收信号。致动器42可以是用于移动板40的任何合适的装置。例如，致动器42可以是螺线管。

板40可以可移动地连接到致动器42。板40可以在如图7所示的分离位置和如图8所示的接合位置之间移动。在图8所示的接合位置，板40可以在路径P中延伸，部分地覆盖槽108，并且邻近切割器38；在图7所示的分离位置，板40可以与路径P间隔开，远离槽108，并且与切割器38间隔开。因此，当切割器38处于切割位置并且切割器38的键104设置在槽108中时，板40可以通过阻止键104移出槽108而防止切割器38移动离开切割位置。虽然弹簧72也可以将切割器38保持在切割位置，但是板40提供冗余的故障保护以将切割器38保持在切割位置。板40可以是防止键104移出槽108的任何合适的障碍物。

参照图10，在操作中，约束系统30可以开始于框1002，其中织带52被完全缩回，自动锁定卷收器44处于分离状态，切割器38处于间隔位置，以及板40处于分离位置。然后乘员50可以在框1004中延伸织带52。织带52可以在判定框1006中完全延伸或不延伸。例如，如果乘员50是坐在座位48中的成年人，则乘员50可以仅部分地延伸织带52；或者，例如，如果乘员50正在安装儿童汽车座椅，则乘员50可以从卷轴34完全延伸织带52。如果织带52未完全延伸，则在框1008中，自动锁定卷收器(ALR)44保持在分离状态，并且系统不进行任何操作直到下一次延伸织带52。如果织带52从卷轴34完全延伸，则在框1010中，自动锁定卷收器44假定存在儿童座椅并且切换到接合状态，这意味着卷轴34允许织带52缩回但不延伸。传感器112检测自动锁定卷收器44的状态；例如，在框1012中，凸轮90旋转，使得杆92与凸轮表面96接合，并且传感器112检测杆92上的磁场发生器116的增加的距离。在框1014中，传感器112向控制器114发信号。在框1016中，控制器114向切割器38发信号以使切割器38从间隔位置移动到切割位置，并且控制器114向致动器42发信号以移动板40。在框1018中，切割器38移动到切割位置。在框1020中，致动器42将板40从分离位置移动到接合位置。板40现在定位成防止切割器38意外地移出切割位置。在判定框1022中，如果织带52完全进入回到卷轴34上，则约束系统30再次切换到开始状态，其中织带52完全缩回，自动锁定卷收器44处于分离状态，切割器38处于间隔位置，以及板40处于分离位置。

在车辆46在约束系统30处于起始位置时涉及碰撞的情况下，可以接合紧急锁定卷收器系统(未示出)，从而防止乘员50的向前动量使织带延伸。扭力杆70抵抗卷轴34上的扭矩。如果乘员50施加在织带52上的力超过扭力杆70的阈值，则扭力杆70屈服，以允许卷轴34旋转，并且允许织带52延伸一段距离。切割器38处于分离位置，因此不会阻碍卷轴34旋转。

在车辆46在自动锁定卷收器44处于接合状态时涉及碰撞的情况下，自动锁定卷收器44防止乘员50的向前动量使卷轴34自由地旋转以及使织带延伸。切割器38处于切割位置，并且板40处于接合位置。扭力杆70抵抗卷轴34上的扭矩。另外，如果乘员50施加在织带52上的力超过扭力杆70的阈值并且扭力杆70开始旋转屈服，则切割器38切入盘36上的材料中，进一步抵抗卷轴34的旋转。切割器38接合盘36上的圆形逐渐变细的锥形带88。由于带88的横截面积随着盘36旋转而增加，所以来自切割器38切割材料的阻力相应地增加。增加的阻力称为渐进负荷限制。在切割位置中来自扭杆70和切割器38的总阻力大于单独地来自扭杆70的阻力。因此，当自动锁定卷收器44处于接合状态时在织带52延伸之前必须通过织带52施加的力大于自动锁定卷收器44处于分离状态时的力。约束系统30在自动锁定卷收器44的接合状态下处于比在自动锁定卷收器44的分离状态更高的负荷限制状态。

已经以说明性方式描述了本公开，并且应当理解的是，已经使用的术语旨在是描述性的词语的性质，而不是限制性的。根据上述教导，本公开的许多修改和变化是可能的，并且本公开可以以不同于具体描述的方式实施。

Claims (20)

1.一种约束系统，包含：

壳体；

可旋转地连接到所述壳体的卷轴；

切割器，所述切割器可沿着一路径从与所述卷轴间隔开的间隔位置移动到邻近所述卷轴的切割位置，并且所述切割器包括切割部件和键，其中在所述切割位置，所述切割部件邻近所述卷轴并且所述切割部件和所述键是一体的、刚性附接的或可移动地附接的；

板，所述板可在在所述路径中延伸的接合位置和与所述路径间隔开的分离位置之间移动；和

连接到所述板的致动器。

2.根据权利要求1所述的约束系统，其中所述致动器是螺线管。

3.根据权利要求1所述的约束系统，进一步包含连接到所述壳体并且具有设置在所述路径上的槽的开槽部件，其中所述槽被定位成接纳所述切割器。

4.根据权利要求3所述的约束系统，其中当所述切割器处于所述切割位置时，所述键与所述槽对齐，以及当所述切割器处于所述间隔位置时，所述键与所述槽不对齐。

5.根据权利要求3所述的约束系统，其中处于所述接合位置的所述板部分地覆盖所述槽，并且处于所述分离位置的所述板远离所述槽。

6.根据权利要求3所述的约束系统，进一步包含从所述开槽部件延伸到所述切割器的弹簧。

7.根据权利要求1所述的约束系统，进一步包含与所述致动器通信的霍尔效应传感器。

8.根据权利要求1所述的约束系统，进一步包含：

自动锁定卷收器，所述自动锁定卷收器连接到所述卷轴，并在接合状态和分离状态之间移动；和

传感器，所述传感器与所述致动器通信，并且被设计成检测所述自动锁定卷收器的所述接合状态和所述分离状态中的至少一个。

9.根据权利要求8所述的约束系统，进一步包含附接到所述卷轴的织带，当所述织带完全延伸时，所述自动锁定卷收器移动到所述接合状态。

10.根据权利要求1所述的约束系统，进一步包含：

固定到所述卷轴的凸轮；

安装到所述壳体并且接合所述凸轮的杆；和

传感器，所述传感器与所述致动器通信并且定位成检测所述杆相对于所述壳体的位置。

11.根据权利要求1所述的约束系统，其中所述卷轴包括相对于所述卷轴与所述切割器径向对齐的圆形逐渐变细的带。

12.一种约束系统，包含：

壳体；

可旋转地连接到所述壳体的卷轴；

可移动地连接到所述壳体的切割器，所述切割器可沿着一路径从与所述卷轴间隔开的间隔位置移动到邻近所述卷轴的切割位置，并且所述切割器包括切割部件和键，其中所述切割部件和所述键是一体的、刚性附接的或可移动地附接的，并且在所述切割位置，所述切割部件邻近所述卷轴；

连接到所述壳体的致动器；

板，所述板从邻近所述切割器的接合位置到与所述切割器间隔开的分离位置，可移动地连接到所述致动器；和

与所述致动器通信的传感器。

13.根据权利要求12所述的约束系统，进一步包含连接到所述卷轴并且在接合状态和分离状态之间移动的自动锁定卷收器，其中所述传感器设计成检测所述自动锁定卷收器的所述接合状态和所述分离状态中的至少一个。

14.根据权利要求13所述的约束系统，进一步包含与所述传感器和所述致动器通信的控制器，所述控制器被编程为基于来自所述传感器的信号指示所述致动器移动所述板。

15.根据权利要求13所述的约束系统，进一步包含附接到所述卷轴的织带，当所述织带完全伸出时，所述自动锁定卷收器移动到所述接合状态。

16.根据权利要求12所述的约束系统，其中所述约束系统进一步包含连接到所述壳体并且具有设置在所述路径上的槽的开槽部件，其中所述槽被定位成接纳所述切割器。

17.根据权利要求16所述的约束系统，其中当所述切割器处于所述切割位置时，所述键与所述槽对齐，以及当所述切割器处于所述间隔位置时，所述键与所述槽不对齐。

18.根据权利要求16所述的约束系统，其中处于所述接合位置的所述板部分地覆盖所述槽，并且处于所述分离位置的所述板远离所述槽。

19.根据权利要求16所述的约束系统，进一步包含从所述开槽部件延伸到所述切割器的弹簧。

20.根据权利要求12所述的约束系统，进一步包含固定到所述卷轴的凸轮，和安装到所述壳体并且接合所述凸轮的杆，其中所述传感器定位成检测所述杆相对于所述壳体的位置。

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