CN107433929B - 一种负载限制卷收器 - Google Patents

Abstract

一种卷收器，包括卷轴、旋转固定到卷轴的扭杆和扭筒，以及与扭杆对齐的锁止构件。扭杆和扭筒从卷轴同轴地延伸到各自的第一端部，并且扭杆具有键。锁止构件可从与扭杆旋转脱离的未锁定位置移动到锁定位置，在该锁定位置中，键将锁止构件旋转固定到扭杆的第一端部。当锁止构件处在未锁定位置，扭杆可以塑性变形以限制织带施加给乘客的负载。如果施加给织带足够的力，那么锁止构件移动到锁定位置，在该锁定位置中扭杆和扭筒二者锁定在一起并且串联限制织带施加的负载。

Description

一种负载限制卷收器

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，特别涉及一种负载限制卷收器。

背景技术

车辆中的座椅安全带可以配备“负载限制”零件。在碰撞过程中，座椅安全带的卷收器可以锁定座椅安全带的织带，以防止织带进一步从卷收器伸出，但是当作用在织带上的力超过负载限制阈值时，负载限制零件容许受限制的一些额外的织带延伸。织带从卷收器的额外延伸限制了织带给乘客胸部施加的负载以减少胸部变形。

可以通过使用扭杆来实现负载限制。扭杆的一端可以连接到卷轴，织带盘绕在卷收器中的卷轴上。在碰撞事件中，扭杆的另一端可以是固定的。当乘客施加倾向于从卷收器抽出织带的力时，卷轴对扭杆施加扭转力。在已知的阈值力下，扭杆弯曲，即发生变形。因此扭杆的阈值力限制了通过座椅安全带传递给乘客的力。

发明内容

根据本发明，提供一种卷收器，包含：

卷轴；

扭杆和扭筒，扭杆和扭筒旋转固定在卷轴上并且从卷轴同轴地延伸到各自的第一端部，扭杆具有键；和

锁止构件，锁止构件与扭杆对齐并且可从与扭杆旋转脱离的未锁定位置移动到锁定位置，在锁定位置中，键将锁止构件旋转固定到扭杆的第一端部。

根据本发明的一个实施例，其中锁止构件进一步被限定为包括槽的螺母。

根据本发明的一个实施例，其中当螺母处在锁定位置时，槽与键接合。

根据本发明的一个实施例，其中螺母具有外部形状，并且扭筒包括设置在第一端部的凹槽，凹槽被限定为接收螺母的外部形状。

根据本发明的一个实施例，其中螺母的外部形状是多边形。

根据本发明的一个实施例，其中螺母具有内部形状，并且扭杆包括周边凸起，凸起被限定为接收螺母的内部形状。

根据本发明的一个实施例，其中螺母的内部形状是多边形。

根据本发明的一个实施例，其中当螺母处在未锁定位置时，键推抵在螺母的表面上。

根据本发明的一个实施例，进一步包含螺母的表面上的涂层，该涂层具有相对于螺母的其他表面的摩擦系数更低的摩擦系数。

根据本发明的一个实施例，还包含附接到扭杆的第一端部的棘轮。

根据本发明的一个实施例，还包含设置在棘轮和锁止构件之间的弹簧，其中当锁止构件处在未锁定位置时弹簧处在压缩状态。

根据本发明的一个实施例，其中当锁止构件处在未锁定位置时键推抵在锁止构件上。

根据本发明的一个实施例，其中弹簧附接到棘轮。

根据本发明的一个实施例，还包含外壳，其中卷轴可旋转地连接到外壳。

根据本发明的一个实施例，还包含铰接到外壳的棘爪。

根据本发明的一个实施例，其中棘爪可在与棘轮隔开的未锁定位置和与棘轮接合的锁定位置之间移动。

根据本发明的一个实施例，还包含外壳，其中卷轴可旋转地连接到外壳。

根据本发明的一个实施例，还包含连接到卷轴和外壳的卷轴弹簧。

根据本发明的一个实施例，还包含具有端部的织带，织带的端部附接到卷轴。

附图说明

图1是包括约束系统的车辆的透视图；

图2是约束系统的部分透视图；

图3是约束系统中卷收器的分解视图；

图4A是当卷收器处在较低负载限制阶段时卷收器的卷轴、扭杆、扭筒、棘轮和锁止构件的横截面视图；

图4B是当卷收器处在较高负载限制阶段时卷轴、扭杆、扭筒、棘轮和锁止构件的横截面视图；

图5是卷收器的棘轮、锁止构件和扭杆的一端的透视图；

图6是卷收器的弹簧、锁止构件和扭杆的一端的透视图；

图7是卷收器的弹簧、锁止构件、扭杆的一端和扭筒的透视图；

图8是卷收器的扭杆、锁止构件和扭筒的侧视图。

具体实施方式

参考附图，其中，这几个视图中同样的附图标记表示同样的部分，约束系统52的卷收器30包括卷轴32、扭杆34、旋转固定到卷轴32的扭筒36和与扭杆34对齐的锁止构件38。扭杆34和扭筒36从卷轴32同轴地延伸到各自的第一端部40、42，并且扭杆34具有键44。锁止构件38可从如图4A所示的与扭杆34旋转脱离的未锁定位置移动到如图4B所示的锁定位置，在锁定位置中，键44将锁止构件38旋转固定到扭杆34的第一端部40。

当卷收器30处在锁定位置时，如以下进一步阐述的，卷收器30具有较低负载限制阶段和较高负载限制阶段，当在较低负载限制阶段中，扭杆34相对于卷轴32和扭筒36变形，而当在较高负载限制阶段中，扭杆34和扭筒36二者都相对于卷轴32变形。这两个阶段之间的渐进负载限制的差顺应了不同体型的乘客50。体型相对小的乘客50(如体型处于第五百分位的女士或者6岁儿童)可以在卷收器30上(通过如下所述的织带54)施加相对小的力，这个力足以引发较低负载限制阶段，但是不足以引发较高负载限制阶段。相反，体型相对大的乘客50(如体型处于第五十百分位或第九十五百分位的男士)可以在织带54上施加足够的力来使卷收器30进入较高负载限制阶段。在较低负载限制阶段和较高负载限制阶段中，织带54从卷收器30的额外延伸限制了织带54给乘客胸部施加的负载以减少胸部变形。

如图1所示，车辆46包括可以支撑乘客50的座椅48。座椅48可以是前排座椅或者后排座椅，并且可以处在任意的车辆横向位置。如图1所示的座椅48是斗式座椅，但可选地，座椅48可以是长条座椅或另一种类型的座椅。

约束系统52可以包括卷收器30、可从卷收器30伸缩拉出的织带54、与织带54连接的腰带支架56和卡子58。卡子58可以是沿着织带54可调的并且可以可选择地与相对于座椅48固定的插扣60接合。当栓紧约束系统52时，如在车辆46突然减速过程中，约束系统52使乘客50保持在座椅48上。

腰带支架56将织带54的一端附接到座椅48上。织带54的另一端进入卷收器30中。卡子58沿着织带54自由滑动，并且当卡子58与插扣60接合时，将织带54分为腰带62和肩带64。

图1所示的约束系统52是三点式安全带，即当腰带支架、卷收器30和插扣60栓紧时，织带54附接在乘客50周围的三个点。或者，约束系统52可以包括另一种附接点设置方式。

卷收器30可以附接到车辆46的车身(未标号)，例如，当座椅48是前排座椅的情况下，卷收器30附接到B柱66，当座椅48是后排座椅时卷收器30附接到C柱(未标号)等。或者，卷收器30可以安装在座椅48上。

如图2所示，卷收器30可以包括外壳68。外壳68可以包括壳身70、附接到壳身70的壳盖72，和附接到壳身的织带导向器92。外壳68可以由金属或塑料制成。外壳68可以安装到车辆46的车身(未标号)，例如，当座椅48是前排座椅的情况下，外壳68附接到B柱66，当座椅48是后排座椅时外壳68附接到C柱(未标号)，或者外壳68可以安装在座椅48上。

如图3所示，卷轴32可旋转地连接到外壳68。卷轴32可以相对于外壳68自由旋转并且可以在其他所有自由度上与外壳68固定。卷轴32可以是圆柱形。卷轴32可以限定旋转轴R，卷轴32绕旋转轴R旋转。例如通过使卷轴32包括织带附接槽(未标号)并且容许织带缠绕在卷轴32上，来使卷轴32可以适于接收织带54。

如图2所示，织带54可以附接到卷轴32。具体地，织带54的一端可以附接到腰带支架56，并且织带54的另一端可以附接到卷轴32，同时织带54以这端为起点缠绕在卷轴32上。织带54可以是由带状织物制成。

如图3所示，卷轴弹簧74可以连接到卷轴32和外壳68。当织带完全缩回时卷轴弹簧74可以被加载以拉力或压力，并且当织带54从卷轴32伸出时卷轴弹簧74可以进一步被加载以拉力或压力。因此，卷轴弹簧74可以施加使织带54缩回的力。卷轴弹簧74可以是螺旋扭转弹簧或者任何其他合适类型的弹簧。

如图3-4B所示，扭杆34旋转固定到卷轴32，即，扭杆34的一端固定到卷轴32并且相对于卷轴32不可旋转。扭杆34从卷轴32轴向地延伸到第一端部40。扭杆34可以在卷轴32中从卷轴32轴向地延伸。

卷收器30可以在未锁定位置和锁定位置之间移动。在未锁定位置，卷轴32在外壳68中自由旋转来允许织带54从卷收器30伸出以及缩回进卷收器30。在未锁定位置，扭杆34和扭筒36随着卷轴32旋转。在锁定位置，卷轴32的第一端部40可以相对于外壳68旋转锁定，这防止织带54从卷收器30伸出，从而限制乘客50的向前移动。当卷收器30处在锁定位置时，锁止构件38可以处在未锁定位置，以在如图4A所示的较低负载限制阶段中运行，或者锁止构件38可以处在锁定位置，以在如图4B所示的较高负载限制阶段中运行。

卷收器30可以包括用于将卷轴32相对于外壳68锁定的锁定装置(未标号)。例如，卷轴32的第一端部40可以附接到棘轮76和棘爪78。扭杆34可以设计为在卷轴32使扭杆34旋转但是棘轮76将扭杆34固定时旋转弯曲，即塑性变形。特别是，扭杆34可以由合适的形状、尺寸和材料构成从而当扭杆34受到阈值旋转力时弯曲。例如，如果棘轮76锁定但是织带54在卷轴32上施加旋转力，只要该力不超过阈值，扭杆34就可以防止卷轴32旋转，在该力超过阈值的情况下该旋转弯曲可以让卷轴32旋转。因此，可以限制由织带54保持的负载。扭杆34可以渐进地增加织带54的负载，即，使扭杆34旋转弯曲的力可以随着扭杆34旋转而增加，这样当扭杆34进一步扭转时织带54的负载渐进地增加。

如图3-5所示，棘轮76附接到扭杆34的第一端部40。棘轮76包括多个齿，这些齿围绕棘轮76周向地对齐并且从棘轮76径向地延伸。每个齿包括第一侧和第二侧，其中，与第二侧相比，第一侧具有相对于棘轮76圆周线更小的夹角。当棘轮76相对于棘爪78旋转以将齿的第一侧呈现给棘爪78时，棘爪78滑过齿；以及当棘轮76相对于棘爪78旋转以将齿的第二侧呈现给棘爪78时，棘爪78勾住第二侧并且防止棘轮76旋转。

如图3所示，棘爪78铰接到外壳68。棘爪78可在与棘轮76隔开的未锁定位置和与棘轮76接合的锁定位置之间移动。棘爪78具有铰接端部和自由端部。在未锁定位置，自由端部与棘轮76隔开。在锁定位置，自由端部与棘轮76接触。

卷收器30可以包括激活传感器(未显示)，激活传感器感测车辆46突然的减速并且触发锁定装置(如棘轮76和棘爪78)的激活来接合扭杆34的第一端部40。激活传感器可以直接地或间接地通过控制器(未显示)与棘爪78通信。激活传感器可以位于卷收器30中或者车辆46中其他位置。当激活传感器在卷收器30中，激活传感器可以例如是重力摆锤、离心式离合器或者任何其他合适的类型。当激活传感器在车辆46中卷收器30外部，激活传感器可以例如是接触后传感器(如加速计、压力传感器和接触开关)、碰撞前传感器(如雷达、激光雷达和视觉传感器系统)或者任何其他合适的类型。视觉系统可以包括一个或多个摄像机、CCD(Charge-coupled Device，电荷耦合元件)图像传感器、CMOS(Complementary MetalOxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)图像传感器等。

如图4A和5-8所示，扭杆34具有键44。键44可以是凸起，该凸起从扭杆34径向地延伸并且防止例如锁止构件38沿着扭杆34轴向地滑动。键44可以由与扭杆34同样的材料构成并且与扭杆34形成一体，或者键44可以紧固到或附接到扭杆34并且由任何合适材料制成。

如图3-4B所示，扭筒36旋转固定到卷轴32，即，扭筒36的一端固定到卷轴32并且相对于卷轴32不可旋转。扭筒36与扭杆34同轴地从卷轴32延伸到第一端部42。扭筒36可以在卷轴32中从卷轴32轴向地延伸。当锁止构件38处在未锁定位置，第一端部42可以是不受限制的，以及当锁止构件处在锁定位置时，第一端部42可以是旋转固定的。扭筒36可以设计为随着卷轴32使扭筒36旋转但是棘轮76将扭筒36固定而旋转弯曲，即，塑性变形。特别地，扭筒36可以由当扭筒36受到阈值旋转力时弯曲的合适的形状、尺寸和材料构成。例如，如果锁止构件38处在锁定位置但是织带54在卷轴32上施加旋转力，只要该力不超过阈值，扭筒36就可以防止卷轴32旋转，在该力超过阈值情况下，旋转弯曲可以让卷轴32旋转。因此，可以限制织带54保持的负载。扭筒36可以渐进地增加织带54的负载，即，使扭筒36旋转弯曲的力可以随着扭筒36旋转而增加，这样随着扭筒36进一步扭转，织带54的负载渐进地增加。

如图3和6-7所示，弹簧82设置在棘轮76与锁止构件38之间。弹簧82可以附接到棘轮76。当锁止构件38处在未锁定位置，弹簧82可以处在压缩状态并且对锁止构件38施加力。

锁止构件38与扭杆34对齐，并且锁止构件38可从如图4A和5-6所示的与扭杆34旋转脱离的未锁定位置移动到如图4B和7-8所示的锁定位置，在锁定位置中，键44将锁止构件38旋转固定到扭杆34的第一端部40。锁止构件38可以是包括槽84的螺母38。螺母38可以具有表面86，该表面86带有涂层，该表面86具有比螺母38的其他表面的摩擦系数更低的摩擦系数。

螺母38可以具有外部形状，螺母38的外部形状可以是多边形的。具体地，螺母38的外部形状可以是六边形的，即，具有相等长度的六个边。

如图7-8所示，扭筒36可以包括设置在第一端部42的凹槽88。凹槽88可以限定为接收螺母38的外部形状。换言之，凹槽88的横截面可以具有与螺母38的外部形状的横截面同样的形状，并且凹槽88的横截面比螺母38的外部形状的横截面大。因此，当螺母38的外部形状与凹槽88的形状对齐时，螺母38能够进入凹槽88，但是当螺母38的外部形状不与凹槽88的形状对齐时，扭筒36防止螺母38进入凹槽88。

螺母38还具有内部形状，并且螺母38的内部形状可以是多边形的。具体地，螺母38的内部形状可以是六边形的，即，具有相等长度的六个边。

如图5-6所示，扭杆34可以包括周边凸起90。周边凸起90可以限定为接收螺母38的内部形状。换言之，周边凸起90的横截面可以与螺母38的内部形状的横截面具有同样的形状，并且周边凸起90的横截面比螺母38的内部形状的横截面小。因此，当螺母38的内部形状与周边凸起90的形状对齐时，螺母38能够滑过周边凸起90，但是当螺母38的内部形状不与周边凸起90的形状对齐时，周边凸起90防止螺母38滑过周边凸起90。

如图4A和5-6所示，当锁止构件38处在未锁定状态，键44推抵在锁止构件38上。具体地，当锁止构件38处在未锁定位置，键44推抵在螺母38的表面86上。当锁止构件38处在未锁定位置时，弹簧82处在压缩状态。进一步地，当锁止构件38是处在未锁定位置的螺母38时，凹槽88可以未接收螺母38并且螺母38可以与周边凸起90隔开。

如图4B和7-8所示，当锁止构件38处在锁定位置，锁止构件38旋转固定扭杆34的第一端部40，并且锁止构件38还可以固定扭筒36的第一端部42。当锁止构件38是处在锁定位置的螺母38时，槽84接合键44，即，键44设置在槽84中，并且槽84的侧边防止键44相对于槽84旋转。进一步地，凹槽88可以接收螺母38并且螺母38可以绕着周边凸起90延伸。

在突然碰撞的情况下，激活传感器可以触发锁定装置，如将棘爪78与棘轮76接合。棘爪78可以从未锁定位置移动到锁定位置来与棘轮76接合。与此同时，乘客50的惯性将乘客50推靠在织带54上。织带54中的拉力倾向于将织带54从卷轴32拉出。通过扭杆34连接到卷轴32的棘轮76可以防止卷轴32旋转，直到织带54中的张力超过阈值力而导致扭杆34变形。随着扭杆34变形，键44可以相对于锁止构件38旋转。键44可以从接近槽84的初始位置处开始并且旋转远离槽84。键44可以抵靠锁止构件38的表面86滑动，锁止构件38的表面86具有相对于锁止构件38的其他表面的摩擦系数更低的摩擦系数。随着扭杆34变形，键44几乎可以旋转一整圈，直到键44与锁止构件38的槽84对齐。弹簧82可以将锁止构件38从未锁定位置推到锁定位置。键44可以与槽84接合并且防止锁止构件38相对于扭杆34的第一端部40旋转。在锁止构件38是螺母38的示例中，螺母38的外部形状可以与扭筒36的凹槽88接合，并且螺母38的内部形状可以与扭杆34的周边凸起90接合。扭筒36的第一端部42此时可以相对于棘轮76固定。棘轮76此时可以防止卷轴32旋转，直到织带54中的拉力超过导致扭杆34和扭筒36二者变形的组合阈值力。因此，卷收器30的负载限制具有只有扭杆34变形的较低负载限制阶段，和扭杆34和扭筒36一起变形的较高负载限制阶段。

如上所述，随着扭杆34在较低负载限制阶段逐渐地被扭转，扭杆34渐进地增加织带54的负载。因此，随着更多的织带在较低负载限制阶段从卷收器30拉出，织带54从卷收器30延伸的阻力增加。如果施加到织带54的力足够使扭杆34充分旋转来将键44接合在槽84中以激活较高负载限制阶段，那么随着更多的织带54在较高负载限制阶段从卷收器30拉出，串联的扭杆34和扭筒36渐进地增加织带54从卷收器30延伸的阻力。在较低负载限制阶段和较高负载限制阶段期间，织带54从卷收器30的额外延伸限制了织带54对乘客胸部施加的负载以减少胸部变形。

已经以说明性方式描述了本发明，并且应该理解的是，已经使用的术语旨在描述词语的本质而不是限制。根据上述教导，对本发明的许多改变以及变化是可能的，并且本发明可以以不同于具体描述的方式实施。

Claims (14)

1.一种卷收器，包含：

卷轴；

扭杆和扭筒，所述扭杆和所述扭筒旋转固定在所述卷轴上并且从所述卷轴同轴地延伸到各自的第一端部，所述扭杆具有键；和

螺母，所述螺母包括槽，所述螺母与所述扭杆对齐并且可从与所述扭杆旋转脱离的未锁定位置移动到锁定位置，在所述锁定位置中，所述键将所述螺母旋转固定到所述扭杆的所述第一端部。

2.根据权利要求1所述的卷收器，其中当所述螺母处在所述锁定位置时，所述槽与所述键接合。

3.根据权利要求2所述的卷收器，其中所述螺母具有外部形状，并且所述扭筒包括设置在所述第一端部的凹槽，所述凹槽被限定为接收所述螺母的所述外部形状。

4.根据权利要求3所述的卷收器，其中所述螺母的所述外部形状是多边形。

5.根据权利要求2所述的卷收器，其中所述螺母具有内部形状，并且所述扭杆包括周边凸起，所述凸起被限定为接收所述螺母的所述内部形状。

6.根据权利要求5所述的卷收器，其中所述螺母的所述内部形状是多边形。

7.根据权利要求2所述的卷收器，其中当所述螺母处在所述未锁定位置时，所述键推抵在所述螺母的表面上。

8.根据权利要求7所述的卷收器，进一步包含所述螺母的所述表面上的涂层，所述涂层具有相对于所述螺母的其他表面的摩擦系数更低的摩擦系数。

9.根据权利要求1所述的卷收器，还包含附接到所述扭杆的所述第一端部的棘轮。

10.根据权利要求9所述的卷收器，还包含设置在所述棘轮和所述螺母之间的弹簧，其中当所述螺母处在所述未锁定位置时所述弹簧处在压缩状态。

11.根据权利要求10所述的卷收器，其中当所述螺母处在所述未锁定位置时，所述键推抵在所述螺母上。

12.根据权利要求11所述的卷收器，其中所述弹簧附接到所述棘轮。

13.根据权利要求9所述的卷收器，还包含外壳，其中所述卷轴可旋转地连接到所述外壳。

14.根据权利要求13所述的卷收器，还包含铰接到所述外壳的棘爪。

Images