CN1077425A - 汽车乘员用约束系统的换能器 - Google Patents

Abstract

在汽车乘员用约束系统的一种换能器中，达到了 特别平滑的力与行程的关系曲线，这时管形换能器壳 体(10)产生塑性变形，在未变形状态它具有圆形截 面。配置两个反向对称的滚柱(18)，分别支承在活塞 元件(14)的斜面上。

Description

本发明涉及汽车乘员用约束系统的换能器，它包括一个可塑性变形材料制成的管形换能器壳体和两个设计为圆柱形滚柱的可变形元件，滚柱设置在两个相对的对称面上，它们的轴线垂直于管形换能器壳体的轴线，并且每个滚柱都支承在活塞元件的斜面上离开换能器壳体的管壁，活塞元件与拉出或推入装置固定，以便使滚柱在换能器壳体内按预定方向移动，从而使滚柱与换能器壳体咬合，随后位移使管壁塑性变形。

这种能量转换器或换能器的目的是消除当车辆相撞乘员作向前位移时产生在安全带系统中的载荷峰值。当将此种换能器与安全带预拉伸器结合使用时更为有效，安全带预拉伸器可在乘员向前位移开始前消除带的松驰。此后能对乘员的向前位移给出适当的运动行程并同时产生能量转换。

这种换能器也可称为限力器，在专利EP0422，410A1中有所论述。它包括一个由可塑性变形材料制成的圆筒，其中装有一个杆件，杆件一端由圆筒伸出，其另一端限定一个自由空间，在此空间内容纳一组滚柱。由滚柱体排列成的环的外径大于圆筒膛孔的内径。当圆筒和杆件之间出现高拉伸载荷时，这些滚柱体嵌入圆筒壁材料中，进行变形工作并形成纵向凹槽;由于该变形工作使大量能量转揿和安全带系统中的载荷峰值消除。

利用这种换能器限制产生在安全带系统中的载荷峰值，对减少车祸危险作出了重大贡献，借助所谓模拟车的载荷测量能证明这一点。然而发现虽然利用这种换能器能限制载荷峰值，但并不能避免。

本发明基于改进这类换能器的问题，首先采用的方式是将安全带系统中的载荷峰值进一步降低和几乎消除，从而在安全带系统内产生的是几乎恒定的载荷，或者以希望方式逐渐增加的载荷。

为了解决这一问题，本发明建议在未变形状态管体具有圆横截面。按照本发明的换能器结构特别设计用于限制约5，000至12，000N范围内的力度。此范围的力产生在安全带扣套上;因为扣套上的力来源于两个编织带部分，即肩安全带和腰安全带，这里的力度比偏转配件和安全带收缩器之间编织带部分上高一倍。按照本发明的换能器专门用于扣套和它与车体固定件之间的区域。

本发明基于以下的理解，为了避免安全带系统中的载荷峰值，必须保证借助换能器壳体材料的塑性变形产生的能量转换，能平稳地进行而无冲击。为达到此点，使变形元件嵌入换能器壳体材料的深度明显超过普通换能器的滚柱体的深度是有利的。避免载荷峰值的方法还有在变形元件嵌入换能器管壁材料之前换能器壳体起初弹性变形，进行大致的多边形变形。业已发现，如果管形换能器管壁的塑性变形占优势和弹性变形大大受到抑制，则力度与行程关系曲线上的突然波动就能避免。

各种进一步发展和实施例列于下面各节。

本发明的其它特征和优点在几种实施例的下列说明和附图中可以参见，其中：

图1示出换能器第一种实施例的部分纵剖面图;

图2示出图1所示换能器在管形换能器壳体产生塑性变形后的横剖面图;

图2a示出图1和2所示换能器实施例中用的板件的透视图;

图3a至3c示出带有不同形状管形换能器壳体的换能器的三种实施例;

图4a至4c示出按照图3a和3c实施例力度与行程的关系曲线;其中力度作为行程的函数。

在圆截面管形换能器壳体10内的拉缆12上装有变形装置，它包括一前一后固定在拉缆12上的两个活塞元件14，16和两个滚柱18，滚柱支承在活塞元件14的两个反向对称设置的斜面20上，并且被弹性材料的板片22压贴在斜面20的底部位置，使其轴端面与管形换能器壳体10内壁接触。活塞元件14，16在管形换能器壳体10内可以移动。

在安全带系统中管形换能器壳体10可与车体固定，而安全带扣套与拉缆12连接。图1所示活塞1圆筒系统可以同时形成与扣套接合的安全带预拉伸器的直线传动器。在这样一种结构中，活塞元件16在管形换能器壳体10形成的圆筒内径受烟花气体发生器产生的气体压力，从而使图1所示活塞元件14，16在管形换能器壳体10内沿箭头F1方向移动，拉缆12与其连接的扣套相继被带动。安全带张紧后被安全带系统固定的乘员的向前位移一开始，拉缆12在图1箭头F2方向上对活塞元件14，16施加拉伸，允许活塞元件14，16沿箭头F1方向自由运动的滚柱18，被板片22弹性压合在管形换能器壳体10内壁，当沿箭头F2方向的运动发生后，滚柱与上述内壁咬合，因为它们被斜面20径向向外压迫。现在它们以一种平稳逐增的方式嵌入管形换能器壳体10壁层材料中，导致上述壁层材料的塑性变形。图2示出塑性变形的这一状态。

如果管形换能器壳体10的壁厚是恒定的，如图3a所示，则在图4a所示曲线图上的力F与行程S呈函数关系。力F是使活塞元件14，16与板片22一起在管形换能器壳体10内位移所需的力，行程距离S是上述活塞元件14，16与板片22在管形换能器壳体10内的位移。由图4a明显地看出，力F由零开始，平稳地增加至最大值，而此最大值是在经过可能的总行程的一部分时达到的。应该特别指出，力F的曲线大体上不存在峰值和谷值。按照本发明，此点正是这种换能器与以往装置的重大区别，以往的装置具有一组单独的变形元件，例如球，只能稍稍嵌入换能器壳体材料中。图3a所示实施例中，换能器壳体10具有恒定的壁厚，因此直到到达换能器壳体10的停止端点时力F几乎保持恒定。

在图3b所示实施例中，换能器壳体10的壁厚在其大约一半长度上是恒定的，然后在10a段逐渐增加约一倍，此后在10c段保持恒定。图4b示出力F与行程S的关系曲线。与图4a相比，力F在通过约一半行程S后增加，在刚刚达到换能器壳体末端前出现最大值。

按照图3c的实施例，换能器壳体10的壁厚由起点至末端逐渐增加。图4c示出力F与行程S的关系曲线，可以看出，力F的增加开始较陡峭，然后，逐步递增，逐渐在换能器壳体10的末端止点达到最大值。

适当调节换能器壳体10全长上的壁厚尺寸，可以获得任何所要的曲线和适合于特殊用途的力F与行程S的关系曲线。在全部方案图中可以看到，力曲线上完全没有明显的峰值和谷值，因此大大消除了受伤的危险。

图2a示出设置在斜面20上的板片22和滚柱18。斜面20制造在活塞元件14切槽的底部，每个滚柱18靠着凹槽侧壁支承在对开始变形工作有利的中心静止位置。为了避免载荷峰值，重要的是使滚柱18与管形换能器壳体10的内壁逐渐均匀地嵌入。

进一步的改进是使滚柱18在其轴端面至外表面之间有倒圆过渡。倒圆部分的半径取决于换能器壳体10的材料和尺寸，约为0.7-0.9mm，最好为0.8mm。这种倒圆可使滚柱18的端头与换能器壳体10的内壁以切入方式或去屑方式缓和地嵌入。

Claims (7)

1、汽车乘员用约束系统的换能器，它包括一个可塑性变形材料制成的管形换能器壳体(10)和两个设计为圆柱形滚柱(18)的可变形元件，滚柱设置在两个反向对称面上，它们的轴线垂直于管形换能器壳体(10)的轴线，并且每个滚柱都从侧面支承在活塞元件(14)的斜面(20)上离开换能器壳体的管壁，活塞元件中固定有拉出或推入装置(12)用于使滚柱(18)在换能器壳体(10)内按预定方向(F2)移动，从而使滚柱(18)与换能器壳体(10)的管壁嵌合，随后位移使管壁塑性变形，其特征在于管形换能器壳体(10)在不变形状态具有圆截面形状。

2、按照权利要求1所述的换能器，其特征在于在静止状态每个滚柱（18）被弹性材料制的板片（22）支承在斜面（20）的底部，并且其轴端部与换能器壳体（10）的管壁接触。

3、按照权利要求2所述的换能器，其特征在于斜面（20）制造在活塞元件（14）切槽的底部，以及滚柱（18）的轴端面由切槽的侧壁沿与管形换能器壳体（10）轴线垂直方向引导。

4、按照权利要求1至3任何一项所述的换能器，其特征在于滚柱（18）在其轴端具有由其外表面至其端面的倒圆过渡，倒圆过渡的半径为约0.5至1mm，最好为0.7至0.9mm。

5、按照上述权利要求任何一项所述的换能器，其特征在于管形换能器壳体（10）是由安全带预拉伸器的烟花活塞/汽缸直线传动器的气缸形成，以及变形装置设置在上述直线传动器的活塞上，直线传动器起动时活塞（14）的运动方向（F1）与预定方向（F2）相反。

6、按照上述权利要求任何一项所述的换能器，其特征在于管形换能器壳体（10）的壁厚在预定方向（F2）上增加至一定程度，此程度取决于预定的拉出或推入装置（12）施加的力（F）与换能器壳体（10）内滚柱（18）行程（S）的关系。

7、按照上述权利要求任何一项所述的换能器，其特征在于管形换能器壳体（10）内滚柱（18）位移时产生的定量力的范围由约5，000N至约12，000N，以及特别提供用于扣套和车体固定点之间。

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