CN107458342B - 用于车辆安全带系统的安全带卷收器 - Google Patents

Abstract

用于车辆安全带系统的安全带卷收器(10)包括：安全带张紧器，用于在安全带张紧阶段期间张紧安全带；以及负载限制器，用于在安全带张紧阶段之后的负载限制阶段期间限制由安全带施加在车辆乘员身上的负载。安全带张紧器包括框架(12)、安全带卷轴(14)、具有齿的小齿轮(22)、驱动单元(16)和长形负载传递元件(20)。安全带卷轴(14)被可旋转地支撑在框架(12)中，而小齿轮(22)联接到安全带卷轴(14)。在安全带张紧阶段期间，负载传递元件(20)啮合小齿轮(22)的齿。安全带张紧器还包括分离机构，用于在安全带张紧阶段结束时将安全带卷轴(14)与小齿轮(22)分离。

Description

用于车辆安全带系统的安全带卷收器

技术领域

本发明涉及一种用于车辆安全带系统的安全带卷收器。特别地，本发明涉及这样一种安全带卷收器，其包括：安全带张紧器，用于在安全带张紧阶段期间张紧安全带；以及负载限制器，用于在负载限制期间在安全带张紧阶段之后限制由安全带施加在车辆乘员身上的负载。

背景技术

安全带张紧器用于在发生碰撞的情况下张紧安全带，以便车辆乘员尽可能快地参与车辆的整体减速。通过张紧安全带，特别地减少了阻碍对车辆乘员的束缚的所谓薄片卷轴效应(安全带织带松懈地卷绕在安全带卷轴上)和带松弛(安全带织带不与车辆乘员紧密接触)的负面影响。

负载限制器规定了在安全带张紧后作用于车辆乘员身上的安全带的负载不会过度增加。然而，为了减轻车辆乘员负担，在锁定安全带卷轴之后，安全带卷轴允许沿展开方向(与卷绕方向相反)旋转，但该旋转通过能量转换，即通过执行工作(例如扭转扭力杆)被减速。

从公开的德国专利申请DE 10 2006 031 359 A1中获知的特定类型的安全带卷收器使用可变形负载传递元件代替用于张紧安全带的线性运动齿条。可变形负载传递元件被容纳在节省空间的弯管中，并且可以通过驱动单元朝向联接到安全带卷轴的具有齿的小齿轮的激活来运动。可变形负载传递元件使小齿轮旋转，以便安全带卷轴沿卷绕方向旋转。可变形负载传递元件相对较柔和地平滑地啮合小齿轮的齿，从而避免了普通齿条-小齿轮型张紧器的齿接触面上的粗齿。这种类型的安全带卷收器的变型特别示于DE 10 2010 051418 A1、DE 10 2010 051 419 A1、DE 10 2010 051 420 A1、DE 10 2010 051 422 A1和DE10 2010 051 463 A1中。

发明内容

本发明的一个目的是当在紧跟安全带张紧阶段之后的负载限制阶段期间安全带卷轴沿退卷方向旋转时，防止小齿轮和负载传递元件的任何干扰。

该问题通过本发明所述的安全带卷收器来解决。根据本发明的安全带卷收器的有利和方便实施例被叙述在下文中。

本发明提供了一种用于车辆安全带系统的安全带卷收器，其包括：安全带张紧器，用于在安全带张紧阶段期间张紧安全带；以及负载限制器，用于在安全带张紧阶段之后的负载限制阶段期间限制由安全带施加在车辆乘员身上的负载。安全带张紧器包括框架、安全带卷轴、具有齿的小齿轮、驱动单元和长形负载传递元件。安全带卷轴可旋转地支撑在框架中，而小齿轮联接到安全带卷轴。负载传递元件在安全带张紧阶段期间与小齿轮的齿啮合。安全带张紧器还包括分离机构，用于在安全带张紧阶段结束时使安全带卷轴与小齿轮分离。

本发明利用了这样一个发现：负载传递元件迫使小齿轮以及与其联接的安全带卷轴旋转，只要小齿轮的齿以力传递方式与负载传递元件啮合即可。这是当小齿轮齿切入运动负载传递元件时的情况。在这个范围内，安全带张紧阶段与已知技术相似。

然而，在紧跟安全带张紧阶段的负载限制阶段中，安全带卷轴需要以受控方式沿相反方向(展开方向)转动。因此，负载传递元件的任何过度运动不能经由小齿轮传递到安全带卷轴。此外，只要小齿轮的齿仍然卡在负载传递元件中，当小齿轮联接到安全带卷轴上时，安全带卷轴沿展开方向的期望旋转可能被阻碍或甚至被阻挡。因此，根据本发明的安全带卷收器的分离机构确保了在安全带张紧阶段结束时，安全带卷轴不再联接到小齿轮。结果，在负载限制阶段的进一步过程中，安全带卷轴沿展开方向的旋转既不受负载传递元件的影响，也不受小齿轮的影响。

根据本发明的优选实施例的共同原理，小齿轮与安全带卷轴同轴地布置，并且分离机构包括用于沿轴向推动小齿轮远离安全带卷轴的装置。换句话说，最初，小齿轮靠在安全带卷轴的轴向侧上以便于共同旋转。在安全带卷轴已经执行了用于张紧安全带的足够旋转之后，分离机构将小齿轮沿轴向方向与安全带卷轴脱离，以便小齿轮的扭矩不会被更多地传递到安全带卷轴。

在本发明的第一优选实施例中，限定了用于负载传递元件的路径，并且在该路径中提供引导装置，用于沿负载传递元件沿轴向在小齿轮上施加力的方向引导负载传递元件。这意味着将负载传递本身用于将小齿轮从安全带卷轴推开。路径和引导装置可以被设计成使得在负载传递元件沿着该路径行进对应于用于张紧安全带的安全带卷轴的足够旋转的一定距离之后，负载传递元件被指向远离安全带卷轴，以便仍然与小齿轮啮合的负载传递元件向前拖动小齿轮，至少直到小齿轮与安全带卷轴分离。

优选地，引导装置是或包括斜坡。斜坡有效且可靠地改变运动负载传递元件的方向并且只需要最小的结构空间，特别是如果它直接形成在框架上尤其如此。

当小齿轮具有负载传递可以被指向和作用在的适当定位的目标表面时，使用负载传递元件作为用于移位小齿轮的推动器是最有效的。为此，小齿轮可以在背离安全带卷轴的轴向侧上设置有径向凸缘。该凸缘应径向延伸超过小齿轮的齿，以便为负载传递元件提供足够大的目标表面。

根据本发明的第二优选实施例，分离机构包括用于在小齿轮上提供轴向力的齿轮结构。由于负载传递元件的运动在安全带张紧阶段期间被传递到小齿轮的旋转中，所以有利的是也将这种技术用于实现将小齿轮运动到其与安全带卷轴分离的位置的另一可旋转部件。齿轮结构背后的基本理念是，其可以根据小齿轮的总旋转角度精确地确定什么时候应该为了开始力限制操作而放弃安全带张紧阶段。

上述构思可以通过包括在安全带张紧阶段期间执行相对于小齿轮的运动的附加齿轮的齿轮结构来实现。齿轮的相对运动在安全带张紧阶段结束时在小齿轮上产生力，以便将小齿轮与安全带卷轴分离。这意味着在安全带张紧阶段期间，齿轮相对于小齿轮运动，并且在小齿轮的确定的整体旋转之后，将相对运动用于将小齿轮从安全带卷轴中提升来。

根据齿轮结构的优选设计，齿轮大致为圆盘形状，并且小齿轮或齿轮包括至少一个突起，其在安全带卷轴和小齿轮的(初始)联接状态下分别与齿轮或小齿轮中的凹部啮合。

通过使用这种设计，可以选择突起和凹部的尺寸，使得在齿轮到达凹部的边缘之前，突起在齿轮的相对运动期间可以行进一定距离。该行进距离应该与小齿轮和安全带卷轴的用于足够地张紧安全带的旋转量相关。

有效地将小齿轮和齿轮之间的相对运动的方向改变为允许小齿轮与安全带卷轴的轴向脱离的一种优选方式需要斜坡结构。为此，突起和/或凹部的边缘是倾斜的，以便在垂直于小齿轮和安全带卷轴的旋转轴线的平面内的相对运动被转换成包括轴向指向分量的运动。

用于驱动附加齿轮的必要动力优选地取自运动负载传递元件。由于齿轮需要具有与小齿轮的角速度不同的角速度，因此至少有一个中间齿轮是便利的，即齿轮由负载传递元件间接地驱动。

特别地，齿轮可以与部分地布置在负载传递元件的与小齿轮相对的路径中的钝齿轮啮合，齿轮的齿与钝齿轮的齿啮合。根据该结构，负载传递元件不仅迫使小齿轮旋转，而且迫使钝齿轮旋转。安全带张紧阶段结尾所依赖的齿轮与小齿轮之间的相对运动速度可以按期望经由小齿轮、齿轮和钝齿轮的直径来设定。

附图说明

本发明的其他特征和优点将从下面的描述和所参考的附图中变得显而易见，在这些示意图中：

图1示出了安全带卷收器的分解图；

图2示出了已组装的安全带卷收器的截面图；

图3a示出了在安全带张紧阶段期间根据本发明的安全带卷收器构思的截面图；

图3b示出了在安全带张紧阶段期间该安全带卷收器构思的另一截面图；

图4a示出了在安全带张紧阶段结束时该安全带卷收器构思的截面图；

图4b示出了在安全带张紧阶段结束时该安全带卷收器构思的另一截面图；

图5a示出了在力限制操作期间该安全带卷收器构思的截面图；

图5b示出了在力限制操作期间该安全带卷收器构思的另一截面图；

图6a示出了在安全带张紧阶段期间根据本发明的第一实施例的安全带卷收器的俯视图；

图6b示出了在安全带张紧阶段期间该安全带卷收器的一部分的截面图；

图7a示出了在安全带张紧阶段结束时该安全带卷收器的俯视图；

图7b示出了在安全带张紧阶段结束时该安全带卷收器的侧视图；

图8a示出了在力限制操作期间该安全带卷收器的侧视图；

图8b示出了在力限制操作期间该安全带卷收器的一部分的截面图；

图9示出了根据本发明的第二实施例的安全带卷收器的分解图；

图10示出了图9的安全带卷收器的透视图；

图11示出了图9的安全带卷收器的俯视图；

图12a示出了在安全带张紧阶段期间根据本发明的第二实施例的安全带卷收器的一部分的俯视图；

图12b示出了沿着图12a的线A-A的截面图；

图13a示出了在安全带张紧阶段结束时该安全带卷收器的一部分的俯视图；

图13b示出了沿着图13a的线A-A的截面图；

图14a示出了在力限制操作期间该安全带卷收器的一部分的俯视图；和

图14b示出了沿着图14a的线A-A的截面图。

具体实施方式

在图1中，示出了安全带卷收器10的示例性实施例的实质部件，该安全带卷收器10包括烟火驱动式安全带张紧器。在图2中，以已组装状态示出安全带卷收器。安全带卷收器10包括支撑可旋转安全带卷轴14的框架12，安全带被卷绕到该卷轴14上。此外，安全带卷收器10包括在此未详细示出的力限制机构(负载限制器)。

安全带卷收器10的安全带张紧器包括烟火驱动单元16、具有弯管状部分的张紧器管18、布置在张紧器管18上的负载传递元件20以及具有齿的小齿轮22。如可以在图2看到那样，安全带卷轴14和小齿轮被定位成使得它们与相邻的轴向侧面同轴。安全带张紧器的组成部分共同地布置在张紧器壳体24中。此外，在图1中示出了安全带卷收器10的卷收机构26。该机构对于安全带张紧器和负载限制器的功能并不重要，因此不再详细说明。

最初，小齿轮22联接到安全带卷轴14，以便它们共同旋转。小齿轮22可以通过将小齿轮22轴向运动离开安全带卷轴14而与安全带卷轴14分离。在分离状态下，小齿轮22和安全带卷轴14可以彼此独立地旋转。

对本发明的基本构思和两个优选实施例的以下描述基于总体如上所述的安全带卷收器设计。

图3a-5b示出了一种分离机构的基本构思，该分离机构允许在安全带张紧阶段之后的负载限制阶段期间安全带卷轴14与负载传递元件20和小齿轮22两者独立地旋转。

当烟火驱动单元16被激活以张紧安全带时，张紧器管18中产生的过大压力迫使负载传递元件20沿张紧方向远离驱动单元16，以便负载传递元件20啮合在小齿轮22中，如图3a所示。当负载传递元件20在张紧方向进一步向前运动时，小齿轮22在卷绕方向上强制旋转。联接到小齿轮22的安全带卷轴14随后者旋转(参见图3b)，以便安全带卷绕到安全带卷轴14上，从而实现安全带张紧。

在安全带张紧阶段结束时，由图4a中的箭头表示的分离机构被激活。该分离机构的具体实施例及其激活的细节将在下面进一步描述。

如图4b所示，当分离机构被激活时，小齿轮22被推动以沿轴向远离安全带卷轴14。虽然负载传递元件20可以沿卷绕方向进一步驱动小齿轮22(参见图5a)，但小齿轮22变成与安全带卷轴14分离。这意味着安全带卷轴14不再与小齿轮22的旋转相连。

因此，紧跟在安全带张紧之后的力限制操作(负载限制阶段)可以不受负载传递元件20和小齿轮22的干扰。特别地，允许安全带卷轴14与卷绕方向相反的有限旋转，以防止作用在车辆乘员身上的负载过度增加，如图5b所示。

在图6a-8b中，示出了分离机构的第一实施例。如可以在图6a中所看到那样，斜坡28形成在安全带卷收器10的框架12上。斜坡28位于负载传递元件20的路径中。用于限定路径的装置未示出在图6a中。斜坡28相对于小齿轮22和安全带卷轴14沿轴向从路径的地面水平上升。斜坡28还可以布置或整体地形成在负载传递元件20经过的安全带卷收器10的另一组件上。

如可以在图6b中所看到那样，小齿轮22在背离安全带卷轴14的其轴向侧上具有径向延伸的凸缘30。凸缘30径向突出在小齿轮22的齿上。凸缘30与斜坡28一起形成如下所述的分离机构。

当负载传递元件20在安全带张紧阶段期间啮合小齿轮22时，小齿轮22联接到安全带卷轴14，以便它们沿卷绕方向共同旋转(参见图6b)。如可以在图7a所看到那样，在安全带张紧阶段结束时，负载传递元件20到达斜坡28。斜坡28的斜率导致负载传递元件20远离路径的地面水平朝向小齿轮22的凸缘30运动。当负载传递元件20撞击凸缘30时，整个小齿轮22沿轴向被推向远离安全带卷轴14，如图7b所示。

因此，小齿轮22分离，并且允许安全带卷轴14在展开方向上旋转而不受负载传递元件20或小齿轮22的干扰，以便可以进行力限制操作(参见图8b)。

图9-11示出了具有分离机构的第二实施例的安全带卷收器10的设计。与图1和图2所示的安全带卷收器10的组件相同的组件被赋予相同的附图标记。(在图9-11中未示出烟火驱动单元16和负载传递元件20)。

根据上面进一步描述的通用基本构思，小齿轮22最初联接到安全带卷轴14，以便它们共同旋转。小齿轮22可以通过将小齿轮22轴向运动离开安全带卷轴14而与安全带卷轴14分离。在分离状态下，小齿轮22和安全带卷轴14可以彼此独立地旋转。

与第一实施例相反，脱钩机构的第二实施例利用了特殊的齿轮结构。齿轮32同轴地定位在安全带卷轴14和小齿轮22之间。齿轮32具有比小齿轮22更大的直径，并且可以相对于安全带卷轴14和小齿轮22自由旋转。如可以在图9所看到那样，齿轮32的形状类似于盘，并且具有位于中心开口36和外齿38之间的多个凹部34(也参见图12a)。凹部34沿轴向方向完全延伸通过齿轮32。所有凹部34位于离齿轮32的中心的相同的径向距离处，并且沿周向方向彼此间隔开。

如图12b所示，小齿轮22具有沿轴向方向朝向安全带卷轴14延伸的至少一个楔形突起40。突起40具有直的第一周向端部42和倾斜的第二周向端部44。突起40延伸到齿轮32的凹部34中的一个中。最初，突起40的第一端部42靠在凹部34的第一周向边缘上。由于突起40沿周向方向明显小于相应的凹部34，所以在突起40的第二端44和凹部34的与凹部34的第一边缘相对的第二周向边缘之间存在间隙。该间隙限定了突起40沿周向方向的行进路径。也可以倾斜第一周向端部42。

返回参考图10和图11，钝齿轮46被可旋转地支撑在框架12中，其旋转轴线平行于安全带卷轴14、小齿轮22和齿轮32的共同旋转轴线。钝齿轮46的直径明显小于齿轮32和小齿轮22的直径。钝齿轮46被定位成与小齿轮22相对并且部分地位于负载传递元件20的行进路径内。虽然钝齿轮46的外齿与较大齿轮32的齿38啮合，但在小齿轮22与钝齿轮46之间存在间隙，该间隙小于负载传递元件20的直径。

将参照图12a-14b说明该齿轮结构的功能。当负载传递元件20撞击小齿轮22时，安全带张紧阶段开始。当负载传递元件20继续运动时，其不仅与小齿轮22的齿啮合，而且与相对的钝齿轮46的齿啮合。因此，安全带卷轴14被联接到其上小齿轮22以及钝齿轮46被迫沿相反方向旋转。由于钝齿轮46的齿和齿轮32的齿38啮合，所以齿轮32由钝齿轮46沿与小齿轮22相同的方向驱动。

然而，由于不同的直径，齿轮32总是比小齿轮22转动得更慢(见图12b中的箭头)。由于小齿轮22的较高的角速度，突起40从其相对于齿轮32的初始位置(参见图12a)朝向凹部34的第二周向边缘运动。当突起40的倾斜的第二端44达到凹部34的第二周向边缘时，突起40的倾斜的第二端44起斜坡作用，并且小齿轮22相对于齿轮32的进一步旋转导致小齿轮22沿轴向方向远离安全带卷轴14运动，如图13a和13b所示。为了进一步促进小齿轮22的提升，凹部34的第二周向边缘可以相应于突起40的第二端部44的倾斜度而倾斜。

当突起40被完全从凹部34中提出时，安全带张紧阶段结束。在这种状态下，小齿轮22与安全带卷轴14分离，并且允许安全带卷轴14沿展开方向旋转而不受负载传递元件20或小齿轮22的干扰，以便能够进行力限制操作(参见图14a和14b)。

在图9-14b所示的实施例中，提供四个突起40和四个相应的凹部34。应当注意，原则上只需要一对突起40和凹部34，但是可以选择任何合适的数量。类似地，在至少一个凹部形成在小齿轮22中并且至少一个对应的突起形成在齿轮32上的情况下，小齿轮22的提升也是可能的。

附图标记清单

10 安全带卷收器

12 框架

14 安全带卷轴

16 驱动单元

18 张紧管

20 负载传递元件

22 小齿轮

24 张紧器壳体

26 卷收机构

28 斜坡

30 凸缘

32 齿轮

34 凹部

36 中心开口

38 齿轮的齿

40 突起

42 突起的第一端

44 突起的第二端

46 钝齿轮

Claims (9)

1.一种用于车辆安全带系统的安全带卷收器(10)，所述安全带卷收器(10)包括：

安全带张紧器，用于在安全带张紧阶段期间张紧安全带；以及

负载限制器，用于在安全带张紧阶段之后的负载限制阶段期间限制由安全带施加在车辆乘员身上的负载，

所述安全带张紧器包括框架(12)、安全带卷轴(14)、具有齿的小齿轮(22)、驱动单元(16)和长形负载传递元件(20)，

所述安全带卷轴(14)可旋转地支撑在所述框架(12)中，

所述小齿轮(22)联接到所述安全带卷轴(14)，

所述负载传递元件(20)在安全带张紧阶段期间与所述小齿轮(22)的齿啮合，

所述安全带张紧器还包括分离机构，用于在安全带张紧阶段结束时使所述安全带卷轴(14)与所述小齿轮(22)分离；

其特征在于，所述小齿轮(22)与所述安全带卷轴(14)同轴地布置，并且所述分离机构包括用于沿轴向推动所述小齿轮(22)远离所述安全带卷轴(14)的装置；限定了用于所述负载传递元件(20)的路径，并且在该路径中提供引导装置，用于沿所述负载传递元件(20)沿轴向在所述小齿轮(22)上施加力的方向引导负载传递元件(20)；所述引导装置是形成在框架(12)上的斜坡(28)。

2.根据权利要求1所述的安全带卷收器(10)，其特征在于，所述小齿轮(22)在背离所述安全带卷轴(14)的轴向侧上设置有径向凸缘(30)，所述凸缘(30)径向延伸超过所述小齿轮(22)的齿。

3.根据权利要求1所述的安全带卷收器(10)，其特征在于，所述分离机构包括用于在所述小齿轮(22)上提供轴向力的齿轮结构。

4.根据权利要求3所述的安全带卷收器(10)，其特征在于，所述齿轮结构包括齿轮(32)，所述齿轮(32)在所述安全带张紧阶段期间执行相对于所述小齿轮(22)的运动，所述齿轮(32)的相对运动在安全带张紧阶段结束时在所述小齿轮(22)上产生力，以便将所述小齿轮(22)与所述安全带卷轴(14)分离。

5.根据权利要求4所述的安全带卷收器(10)，其特征在于，所述齿轮(32)大致为圆盘形状，所述小齿轮(22)或所述齿轮(32)包括至少一个突起(40)，其在所述安全带卷轴(14)和所述小齿轮(22)的联接状态下分别与所述齿轮(32)或所述小齿轮(22)中的凹部(34)啮合。

6.根据权利要求5所述的安全带卷收器(10)，其特征在于，所述突起(40)和所述凹部(34)的尺寸被选择成使得在突起(40)到达所述凹部(34)的边缘之前，所述突起(40)在齿轮(32)的相对运动期间可以行进一定距离。

7.根据权利要求5或6所述的安全带卷收器(10)，其特征在于，所述突起(40)和/或所述凹部(34)的边缘是倾斜的，以便改变在所述小齿轮(22)和所述齿轮(32)之间的相对运动的方向。

8.根据权利要求4至6中任一项所述的安全带卷收器(10)，其特征在于，所述齿轮(32)由所述负载传递元件(20)间接地驱动。

9.根据权利要求8所述的安全带卷收器(10)，其特征在于，所述齿轮(32)的齿(38)与部分地布置在所述负载传递元件(20)的与所述小齿轮(22)相对的路径中的钝齿轮(46)的齿啮合。

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