CN108367730A - 用于影响安全带的力的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种装置(100)用于例如在发生碰撞时影响安全带(101)对客运载具(200)的乘员所加的力，所述装置包括以磁流变流体(6)为工作流体的旋转阻尼器(1)用于在安全带(101)的卷绕或退绕期间阻尼该旋转阻尼器(1)的阻尼轴(3)的旋转运动。旋转阻尼器(1)具有压排装置(2)，该压排装置具有彼此啮合且被磁流变流体(6)润湿的多个压排部件(4，5)。通过使用相关的控制装置(7)，包括电线圈(9)的磁场源(8)的磁场(10)可以被控制，且所述磁流变流体(6)可以被影响，以调节对阻尼轴(3)的旋转运动的阻尼。

Description

用于影响安全带的力的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种用于影响例如在发生碰撞时在例如客运载具的乘员身上的安全带的力的装置和方法。

背景技术

根据现有技术，已知的装置和方法可以用于例如在发生碰撞时限制安全带作用于乘客的力，以避免由于安全带过高的力而导致乘员可能受伤。为此目的，在现有技术中例如使用扭力杆，该扭力杆在发生碰撞时在安全带的自动张紧之后扭转并因此限制作用于乘员的最大力。这样的系统以固有可靠的方式运行。然而，其缺点是力的变化曲线不能被影响。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于影响安全带在例如客运载具的乘员身上的力的装置和方法，利用该装置和方法可以更灵活地影响力的变化曲线。

所述目的通过具有权利要求1的特征的装置以及具有权利要求23的特征的方法来实现。从属权利要求涉及优选的改进。本发明的其它优点和特征从一般性描述和实施例的描述中显现。

根据本发明的用于影响安全带在例如客运载具的乘客上的力的装置，例如在发生碰撞时或特别是在发生碰撞时，包括以磁流变流体作为工作流体的至少一个旋转阻尼器，以用于在安全带的卷绕或退绕期间阻尼旋转阻尼器的阻尼轴的旋转运动。

根据本发明的用于例如在发生碰撞时或特别是在发生碰撞时影响安全带在例如客运载具的乘员上的力的装置，其包括以磁流变流体作为工作流体的至少一个旋转阻尼器，以用于在安全带的卷绕或退绕期间阻尼旋转阻尼器的阻尼轴的旋转运动。特别地，安全带卷绕在皮带辊上并从皮带辊上退绕。旋转阻尼器具有至少一个压排装置，该压排装置具有相互啮合并且特别是旋转的压排部件。磁流变流体至少包含在压排装置中。相互啮合并且特别是旋转的压排部件被磁流变流体润湿，或者压排部件将磁流变流体作为工作流体排出。借助相关的控制装置，可以控制包括至少一个电线圈的磁场源的磁场并影响磁流变流体，以便设定对阻尼轴的旋转运动的阻尼。由此尤其可能在带辊的卷绕过程中使安全带的卷绕或退绕有针对性地被阻尼。这里，随时间变化的控制也是可能的，该控制也是基于传感器的。

根据本发明的装置具有许多优点。根据本发明的装置的主要优点在于，借助于控制装置有针对性地控制电线圈的磁场，从而由此针对性地影响磁流变流体。例如在磁流变流体中的由羰基铁粉构成的颗粒在磁场的影响下成团。成团的强度取决于磁场的强度。

因此，可能随时以灵活的方式对变化的外部条件作出反应，并实时设定安全带的力。磁流变流体在1毫秒或几毫秒内(＜5或小于10或小于20毫秒)发生反应，因此一般情况下可能在发生碰撞时迅速作出反应。

根据本发明的装置也可以被称为带力设定装置或带力限制器。

在本发明的上下文中，表述“旋转阻尼器”意味着在阻尼操作期间旋转阻尼器的部件必须相对于彼此旋转。这意味着在阻尼期间，被磁流变流体润湿的压排部件相对于彼此旋转。

磁流变液体作为工作被包含在流体压排装置。压排部件直接被磁流变流体润湿并直接与磁流变流体接触。这意味着压排部件将磁流变流体作为工作流体排出。压排装置可设计为压缩机、泵或齿轮泵，其中各压排部件例如可设计为带齿部件、齿轮或主轴螺杆或其它螺旋带齿部件。其它相互啮合的外轮廓和内轮廓也是可能的。彼此接合的压排部件尤其彼此啮合。

在所有实施例中，磁场源或至少一个磁场源可能具有至少一个附加的永磁体。所述类型的永磁体产生随时间恒定的磁场，该磁场可以具有叠加在其上的电线圈的磁场，并且因此可以对其进行调制，以便减小或增强有效作用的磁场。这使得借助于永磁体可以预先确定基本的力，其中例如在电系统发生故障的情况下也保持所述基本的力。

在优选的改进中，压排部件的第一压排部件固定连接至阻尼轴。压排部件的第二压排部件可旋转地容置在压排装置的壳体中。这里特别是，第一压排部件与第二压排部件啮合并相对于第二压排部件偏心地布置。这意味着第一压排部件的旋转轴线相对于第二压排部件的旋转轴线偏心地布置。阻尼轴优选地至少部分地容纳在旋转阻尼器的壳体中。旋转阻尼器的壳体优选地也是压排装置的壳体并可由一个壳体部分或多个部分组成。

在优选实施例中，第一压排部件具有外齿，并且第二压排部件具有内齿。这里，第二压排部件特别是(自由)可旋转地容置在壳体中。在这些情况下，第一压排部件也可以被称为内部压排部件，并且第二压排部件可以被称为外部压排部件。

优选地，磁场源的磁场的主要部分可以作用于旋转阻尼器的内部。在此，磁流变流体至少部分地容纳在旋转阻尼器的内部，特别是旋转阻尼器的壳体的内部。这样，磁场源的磁场直接作用于旋转阻尼器的内部所包含的磁流变流体，使得作为工作流体的磁流变流体影响被磁流变流体润湿的压排部件的旋转运动。

在有利的实施例中，旋转阻尼器包括磁场源的磁场可以作用的至少一个阻尼通道。特别地，旋转阻尼器包括在压排装置或旋转阻尼器的壳体的内部中的至少一个阻尼通道。布置在内部的阻尼通道允许特别紧凑的构造和设计，并且因此允许磁场作用在阻尼通道所包含的磁流变流体。阻尼通道可以形成为阻尼间隙或者可以包括至少一个这样的阻尼间隙。

在优选的改进中，作为阻尼通道的阻尼间隙径向布置在第二压排部件和壳体之间。多个阻尼间隙也是可能的。特别优选地，阻尼间隙可能形成为在第二压排部件与壳体之间径向延伸的、特别是围绕第二压排部件的环形间隙或环形通道。这里，阻尼间隙可以被分成多段。阻尼间隙或至少一个阻尼间隙可以优选地具有针对性地施加到其上的磁场。

在优选改进中，至少磁场源的磁场的主要部分可作用于阻尼间隙。这意味着磁场或磁场的磁力线在很大程度上通过阻尼间隙并因此以有效的方式作用在所述阻尼间隙所包含的磁流变流体。借助于作用在阻尼间隙上的磁场的变化，因此可能以有效的方式影响由带施加在乘员上的最大力。

在有利的改进中，第二压排部件借助于多个导向单元被可旋转地引导在壳体中，以便确保在第二压排部件和壳体之间限定有阻尼间隙。第二压排部件特别地基本上形成为外部圆柱形部分，该外部圆柱形部分在内部是中空形式的并且具有与第一压排部件的外齿相啮合的内齿。借助于多个导向单元，第二压排部件以限定的方式被引导到壳体中，并且确保了阻尼间隙的限定的径向范围。在此，例如形成为环形间隙的阻尼间隙可能被导向单元分成多个间隙段或角段。

导向单元可以形成为滑动单元或者作为轴承单元，并且尤其是布置成均匀地分布或者至少基本均匀或者对称地分布在周向上。导向单元可以各自由一种滑块形成并且可以由黄铜、青铜或类似物构成。导向单元可以例如具有大致圆柱形的形式，其中，为了更好地适应壳体的内部轮廓，尤其是径向外侧可以更加平坦。

这种导向单元确保了阻尼间隙中要限定的条件，并且对基本摩擦没有影响或仅具有非常轻微的作用。压排部件特别在操作期间旋转。

在有利的实施例中，壳体具有第一端部区域和第二端部区域以及位于其间的中间区域。这里，电线圈被容纳在两个端部区域中的至少一个中。线圈的轴线特别地基本平行于阻尼轴定向。线圈的轴线例如可以是线圈的对称轴线，或者例如可以垂直于线圈的横截面区域定向。优选地，至少一个端部区域具有阻尼轴，所述阻尼轴在那里是可接近的并且尤其从其引出。在优选的改进中，阻尼轴仅在一个端部区域被引出壳体或可接近。每个端部区域可能并且优选为单独的部件，使得在优选实施例中，壳体由第一端部和第二端部以及布置在其间的可能的中间部分构成(或者两个或多个中间部分或其间的壳体部分)。

在特别优选的改进中，壳体至少在很大程度上且尤其是基本上或几乎完全或完全由磁导率大于100的导磁材料构成。具体地，相对磁导率大于500，并且特别优选大于1000。

特别优选地，壳体包括邻接压排部件的壳体部分。该壳体部分布置在压排部件的端侧(彼此相对)并且每个轴向地邻近压排部件(侧向端部)，或者通过小的轴向间隙与压排部件隔开。轴向间隙沿径向延伸。轴向间隙的轴向宽度优选大于磁流变流体(MRF)内最大(羰基铁)颗粒的典型尺寸。由此确保，由于进入轴向间隙的(铁或羰基铁)颗粒具有比间隙宽度更小的外径，所以压排部件在壳体部分上不会被卡住、堵住等。轴向间隙的轴向宽度优选大于5微米，特别是大于10微米或20微米。

特别优选的是，所述壳体部分中的至少一个在轴向间隙的区域中由导磁材料构成。

优选将由相对磁导率小于10的材料构成的环沿轴向布置在壳体中的电线圈附近。该环特别是轴向地布置在电线圈和压排部件之间。特别优选地，环和/或电线圈基本上或几乎全部或全部径向地位于比位于压排部件和壳体部分之间的轴向间隙更靠外的位置。这里，“几乎完全”应理解为意指占径向外侧的比例大于80％并且特别是大于90％。该环特别优选地位于轴向邻近壳体的中心部分并与之相邻的位置。环材料的相对磁导率特别优选小于5，优选小于2。因此，环实际上由不导磁材料组成。合适的材料可以是例如奥氏体钢。由低磁导率材料构成的环可防止磁短路。该环可以是单件式或多件式。另一种可能性是多个环彼此平行或彼此嵌套设置。环也可能构成例如用诸如空气的介质填充的空腔。该环也可能在周向方向上由例如由薄壁彼此分离的多个段组成。取决于壁的壁厚，所述壁可能由具有较大渗透性的材料制成，只要总体上确保防止磁短路即可。

磁场源的磁场的主要部分最好穿过壳体与压排部件之间的至少一个轴向间隙。这意味着磁场作用于轴向间隙。以这种方式，压排部件(多个压排部件)和壳体之间的轴向间隙也可用于影响带的力。所述类型的轴向间隙通常需要从结构方面考虑，以便通过低闭合作用和/或低摩擦力使压排部件相对于壳体旋转成为可能。通过使用磁场，轴向间隙也可用于产生期望扭矩。此外，防止了由于磁流变流体溢出而导致的轴向间隙内的压力损失。

在所有实施例中优选的是，借助彼此啮合的压排部件的旋转运动将磁流变流体从压排装置的入口输送到压排装置的出口。在此，可能将至少一个压力传感器连接到入口和/或出口。特别优选地，阻尼轴在入口侧即吸入侧从壳体中伸出。阻尼轴可以安装在壳体上。

在所有实施例中，入口和出口可能位于同一侧。但如果存在小的甚至极小的通道或不准确性，则可能发生跨过小的中间段的溢流。因此，入口和出口的开口位于不同的端面更为有利，即使余下的轴向间隙通过磁流变流体(MRF)被密封。两端面的轴向间隙最好借助磁流变流体(MRF)密封。

在有利的改进中，入口和出口布置在压排装置的不同轴向侧。通过这种方式实现了入口和出口的空间分离，这有利于密封并且可靠地避免了被输送的磁流变流体从出口到入口的不希望的溢流导致的可能的压力损失。然而，传统的结构也是可行的，其中，入口和出口布置在压排装置的同一轴向侧，其中入口和出口例如为肾形形状，并且相应的密封措施在入口和出口之间实施。在这种实施例的情况下，压排装置外部的至少一个外部阻尼通道是优选的。

在入口的区域中的磁场优选被构造成弱于在出口的区域中的磁场。为此可以实施适当的构造措施。借助入口区域即吸入侧的相对较弱的磁场，可以更有效地防止磁流变流体内的气蚀。

在所有实施例的有利改进中优选的是，在旋转阻尼器和带辊之间起作用地设置一类离合器。该离合器可以例如是离心式离合器的形式，或者可以基于某种其它操作原理。以这种方式，在安全带运动缓慢的情况下，仅需要较小的致动力，而在安全带快速运动的情况下，离合器接合，并且旋转阻尼器因此被激活。

在所有实施例中优选设有至少一个补偿容积以允许例如温度补偿。补偿容积可以由例如气囊或一些其它可压缩材料构成。补偿容积优选布置在进气侧，因为在那里存在相对较低的压力水平。进气侧的磁场可能相对较弱，以便在进气过程中不会发生气蚀现象。虽然涉及闭路，但这会增加温度变化和膨胀时的可靠性。

优选设有至少一个具有作为阻尼通道的阀通道的外部阻尼阀。外部阻尼阀还可以提供另外的阻尼通道。然而，也可能在外部阻尼阀上形成单个阻尼通道或多个单个阻尼通道。外部阻尼阀在构造方面提供了更大的自由度。无外部阻尼阀的旋转阻尼器提供了紧凑的结构形式和便宜的构造。

优选地，提供至少一个角度传感器，该角度传感器检测阻尼轴的角度位置的值。所述类型的角度传感器可以形成为例如绝对旋转角度发射器。其它传感器类型(例如力传感器、加速度传感器等)也是可能的。

在所有的实施例中，旋转阻尼器可以联接到电动机上以用于退绕和/或卷绕安全带。在所有情况下，使用辅助传动机构也是可能的。

在所有实施例中，旋转阻尼器可能布置在任何期望的带偏转点处(例如在肩部高度处的B柱；在车辆后部的座椅长凳的上边缘处)。在所有情况下，还可能使用辅助传动机构或者与带非形状锁合或形状锁合的连接。

借助电动机，例如在发生碰撞时也可预张紧安全带。但也可采用其它预张紧机构如使用合适的炸药，以便在发生碰撞时实现安全带的有效预张紧或热致动器(形状记忆)。一个非常显著的优点是电动机只需要能够施加比旋转阻尼器必须能够制动的扭矩低得多的扭矩。通过这种方式，可以使用电动机，该电动机可能经由辅助传动机构直接连接到旋转阻尼器。电动机以及辅助传动机构可以是便宜的设计，因为它们被设计用于低负载。相反，旋转阻尼器适用于相当高的制动力矩，并且同样可以便宜地实现。所发生的总体成本远远低于采用可执行卷绕和制动的电动机的设计的情况。

特别是在使用电动机的情况下，至少一个外部液压致动器也可以布置成流体地连通到压排装置。所述类型的致动器例如可以通过致动用作泵的压排装置而伸出或缩回。例如可能借助弹簧至少在一个作用方向上实现预加载，使得复位运动能够自动进行。

在所有实施例中优选的是设有检测乘员的至少一个位置和/或重量和/或体形和/或年龄的至少一个乘员传感器。控制装置优选设计和构造成根据至少一个测得的测量参数来控制旋转阻尼器。例如乘员传感器可检测到距机动车辆的内部的固定装置的距离，并且以与所确定的距离有关的方式相应地设定安全带的力，使得一方面可用距离被合理利用，而另一方面，由安全带施加在乘员上的负载减小。乘员体重也被考虑在内。

根据本发明的方法用于影响例如客运载具的乘员上的安全带的力，特别是在发生碰撞的情况下。在此，确定由安全带施加在乘员上的负载的值，并且随后以与所确定的值有关的方式将磁场源的磁场作用于阻尼通道，该阻尼通道具有旋转阻尼器的作为工作流体的磁流变流体。通过这种方式，在安全带卷绕或退绕期间旋转阻尼器的阻尼轴的旋转运动可以被阻尼。

本发明的方法还有很多优点，因为它允许个人实时影响乘员安全带的力。这里，安全带的力可以被设置在几毫秒(小于5或10或20毫秒)内。

在所有的实施例中，压排装置中的间隙尺寸优选地大于现有技术中不用磁流变流体作为工作流体工作的常规压排装置的情况。因此，旋转压排部件与压排装置的壳体之间的轴向间隙可以例如＞0.02毫米，并且在优选实施例中可以为0.03毫米。第二压排部件或外部压排部件与压排装置的壳体的内周之间的径向间隙可以＞0.05毫米，特别是在约0.05毫米至0.5毫米之间，优选在约0.01毫米至0.4毫米之间。已经获得了约0.25毫米间隙的良好结果。每个间隙优选大于0.01毫米，优选大于0.015毫米，特别是大于0.02毫米。

借助磁场源磁场，包含间隙的主要部分优选被磁化，使得在那里的磁流变流体的铁粒子对齐并且可以执行附加的密封作用和附加的阻尼。

借助电线圈的电流可以连续、可变和很快速地设定力的变化曲线。整个磁化可能已经发生在压排装置本身中。这样就可能实现特别节省空间的构造。可以在几毫秒的范围内从0到100％执行阀单元的连续闭环控制，由此可能实现高的系统动态性。

在一个具体的实施例中，仅用3W的电功率及1.1A的电流强度就可以获得20Nm的制动转矩。通过相应的缩放，可以实现更大的转矩。

在所有实施例中，压排装置以及特别是第一和第二压排部件由例如ST37或S235的导磁材料制成。如果压排部件形成为齿形部件，则内部压排部件的齿数优选小于外部压排部件的齿数。内部和外部压排部件之间的一个齿的差是可能的并且是优选的。

啮合部件或承受增大的负载的部件可以例如通过硬铬层或其它表面层或通过增加表面硬度而形成为更硬，以实现更长的使用寿命。

本发明的相当大的优点还在于，旋转阻尼器的旋转次数基本上是无限的。然而在现有技术的扭力杆的情况下，为了限制带的力量，可以进行仅有限数量的旋转，但是在本发明的情况下基本上可以实现旋转阻尼器的无限次数的旋转，以便在任何时间点优化设置安全带的力。因此，如果在碰撞情况下看起来适宜，则实际上可能启用整个带行程。

通过考虑例如乘员的体重或身体体形，可能单独对乘员的特性作出反应，从而可以最佳地利用可用的最大行程。

因此，借助于根据本发明的装置，安全带施加在乘员身上的约束力可能一直可以减小到生物力学可承受的极限值。以这种方式，例如可能防止肋骨骨折，或者可以确保头部弯曲角度不超过某些极限值，如果这在碰撞情况中完全可能的话。通过本发明，适配的约束力可以例如减少乘员在头部和胸部区域中的负载。本发明使得实现安全带的自适应约束系统成为可能，其例如可以针对驾驶员和前排乘客以不同的方式构造，因为由于没有方向盘，在前排乘客侧通常可获得更大的向前位移行程。

在具体的实施例中，安全带上可能需要2000Nm至6000Nm的力，这在安全带卷收器处需要高达100Nm的力矩。在此，可能发生高达6000转/分钟的高转速。

来自现有技术的传统磁流变离合器不能处理这些旋转速度，因为在这种情况下，磁流变流体将被离心分离成其组成部分。这里，磁流变流体直接作为工作流体运行。不会出现离心分离的风险。

由于在压排装置中径向和轴向方向上可能存在相对较大的间隙这一事实，所以可以获得进一步的优点，因为不存在磁场时的基本摩擦大大低于用液压油运行的常规压排装置的情况。在这些情况下，并未利用间隙来避免压力损失。在本发明的压排装置的情况下，由于发生磁流变颗粒的自动密封和成团，因此可将磁场作用其上的沿轴向和径向的间隙选择成较大。以这种方式，当施加磁场时，产生高制动转矩，而在磁场停止作用后或在磁场减小后，由于大的间隙尺寸，仅存在非常低的基本摩擦。轴向间隙特别是径向间隙，优选横向于其纵向长度，被磁场的主要部分穿过。特别地，磁场至少在很大程度上大致垂直于或垂直于至少一个轴向间隙和/或至少一个径向间隙的纵向范围。

该装置优选用于在发生碰撞时收紧安全带。为此，安全带在大约5毫秒至20毫秒的短时间内收紧达15厘米甚至30厘米。特别是如果厚的衣服防止带绷紧身体，这是特别有利的。

这里，带紧固例如可集成在带卷收器中或带辊上。在带扣下方和/或将安全带锚固到车身上的布置也是可能的。例如受压弹簧或小爆炸电荷可用作能源。通过电动机进行张紧也是可能的。建立特定磁场的持续时间优选＜100ms，特别是＜20ms，优选小于10ms。该装置优选不需要单独的冷却布置。特别地，由于通常带辊不连续操作，所以该装置可能尺寸小型化。

在所有实施例中优选设有用于磁流变流体的闭合流路。闭合流路可以存在于压排装置内。然而，流体管线也可能从压排装置的内部引出，经由阀引导并且被引回到压排装置中。带辊的旋转运动通过旋转阻尼器进行阻尼或制动。

在所有实施例中，借助于控制器借助磁场相应地随时间进行相应地控制，可能使由压排装置的操作引起的压力波动在技术上得到补偿。这是可能的，因为磁流变流体在极短时间内对磁场变化起反应。

如果例如包括爆炸装药、电马达或作为蓄压器的压力容器，安全带也可能且优选借助旋转阻尼器被预张紧。这里，预加载力可以通过旋转阻尼器来改变。预加载优选选择为使得这可以进行多次(依次)(预防安全)。

在所有实施例中，通过闭环控制磁场源的磁场强度可以使由压排装置产生的压力波动平滑。这种压力波动可能会出现，源于通过压排部件间的齿廓的容积流量是不恒定的。

该装置最好与计算机如车载计算机联网以使数据在不同的约束系统之间进行交换，优选实时地且在事故(撞车)期间，用于记录设置或实施设置(例如以在撞车/碰撞期间取决于当前情况的方式适应气囊点火点或气囊强度)。可通过安全网络或通过互联网进行更新。因此可设置新的特性曲线。

本发明提供了一种用于影响安全带的力的装置，借助该装置能够通过电流以闭环方式连续地、可变地且很快速地控制力的变化曲线。

附图说明

本发明的其它优点和特征将从下面参考附图讨论的实施例的描述中显现出来，其中：

图1示出了根据本发明的装置的透视示意图；

图2示出了根据图1的装置的截面；

图3示出了根据图1的装置的旋转阻尼器的局部截面图；

图3b示出了根据图1的旋转阻尼器的壳体的端部区域的示意性平面图；

图4示出了图3的旋转阻尼器的分解图；

图5显示了根据图4的绘制的磁力线图；

图6以示意截面示出用于根据本发明的装置的另一旋转阻尼器；和

图7以示意图示出了根据本发明的装置的另一实施例。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的装置100的透视示意图，该装置100被固定到客运载具200。在这种情况下，装置100包括具有带辊102的带卷收器，安全带101被卷绕在带卷收器102上。为了设定由安全带101施加在乘员身上的力，设有旋转阻尼器1，其借助内部或外部的控制装置7进行控制。控制装置7可以具有内部传感器且也可被连接到外部传感器201。所述类型的外部传感器201例如可以是乘员传感器，其检测乘员的特性或乘员的当前位置等。至少在碰撞情况下，根据感测检测到的数据来调设旋转阻尼器1处的制动扭矩以根据期望设定乘员上的带力。

图2以截面图形式示出图1中的装置100。装置100包括旋转阻尼器1和具有带辊102的带卷收器。在带辊102上例如可以设置负载传感器33，负载传感器33检测加载在乘员上的安全带101的值，使得控制装置7能够以也取决于来自载荷传感器33的测量数据的方式设定合适的制动转矩。

旋转阻尼器1具有壳体12，在这种情况下，壳体12是压排装置2的一部分或形成其壳体。在压排装置2的内部布置有阻尼轴3，阻尼轴3借助于离合器103可联接到带辊102。在机动车辆形式的客运载具200的正常驾驶操作期间，离合器103可以允许带辊102的自由旋转运动，以便提供低致动力。在碰撞的情况下，离合器103接合，使得旋转阻尼器1可共同旋转地联接到带辊102。

在此，阻尼轴3固定地联接到第一或者内部压排部件4，并且在这种情况下与其一体地制造。第一压排部件4具有与第二压排部件的内齿13啮合的外齿11。

第二压排部件5具有大致圆柱形的外部形状并容置在壳体12中。这里，两个压排部件4和5在相同的轴向宽度上延伸。

包括电线圈9的至少一个磁场源8布置在壳体12中。这里，在壳体中设置两个电线圈9，其中线圈的磁场用于影响存在于压排装置的内部的磁流变流体。这里，两个端侧轴向间隙25借助电线圈9的磁场被密封。

除(或每个)电线圈9外还可以设置例如永磁体39，该永磁体产生可以借助电线圈9调制的静态磁场。

为了防止例如在发生电气故障的情况下系统故障，可以在旋转阻尼器上或其中或者在装置100上或其中设置电容器或一些其它本地能量源或储能器。因此，即使在客运载具的电气系统发生故障的情况下，也可能有足够的能量来确保装置100仍然可靠地运行。

永磁体39的磁场的规格也可以设计成具有这样的强度，使得即使在局部电气部件发生故障的情况下，也可以在装置100处提供足够高的制动扭矩，使得在发生碰撞时实现安全带101的足够大的约束力。借助电线圈9，可以设定相应的相反极化的磁场(或者同向磁场)，以模拟磁场源8的总体作用磁场。通过这种方式，总是可能设定最佳的磁场，并且永磁体39的磁场有针对性地增强或减弱。

图3示出了图2的旋转阻尼器115的局部截面图，其中可以看到第一压排部件4的外齿11和第二部件5的内齿13。

在此还可以看出，旋转阻尼器1的壳体12包括三个部段，具体是指第一端部区域22、中心区域23和第二端部区域24。这里，每个区域由单独的部分形成。也可能提供更多数目的部分，或者总共仅提供两个半壳。

在壳体12中总有一个电线圈9各自容纳在线圈支架38中，在左边的这种情况下是在端部区域22，在右边的这种情况下是在第二端部区域24。

环20设置成与每个电线圈9轴向紧邻，其中环20布置在两个线圈9之间，并且在这种情况下分别从外侧邻接中心区域23。环20被布置成与电线圈9轴向相邻，以防止那处发生磁短路，这将在下面参考图4和图5更详细地讨论。

在阻尼轴3上设有角度传感器32，该角度传感器例如可设计为绝对旋转角度编码器。阻尼轴3借助密封件28朝向内部空间16被密封。在不同区域的壳体部分之间布置有环周密封42用于防止磁流变流体从压排装置2的内部空间在这种情况下径向向外通过部分22、23和24之间的界面逸出。

具有大致圆柱形外形的第二压排部件5在外周具有多个导向单元21，这些导向单元在此处的实施例中沿整个轴向长度延伸，而在其它实施例中例如也可以为更短的形式。导向单元21径向向外突出超过第二压排部件5或第二压排部件5外侧的芯材，并确保在第二压排部件5的芯材的外表面与中心区域23处的壳体12的内周之间限定出径向间隔。

图3b示出了如图1的旋转阻尼器1的壳体12的端部区域22或24的高度示意性平面图，其中旋转阻尼器1的内部结构和流动导向更清晰。附图示出例如从内侧看去的为平面图形式的端部区域22，但没有压排部件4。外部压排部件5的内部轮廓13由虚线示出，并且在不同实施例中可以具有更多或更少的齿数。在此，端部区域22(和24)中设置有位于压排部件4和5的径向最外部齿轮廓的径向外侧的周向槽50，该周向槽围绕端部区域22(和24)中的轴线以完全环绕的方式延伸。所述周向槽50用作MRF的收集通道(50)或分配通道(51)。然而，周向槽也可以仅沿周向的部分区域延伸。

在附图中，此种情况为左手侧，在吸入侧26或入口处形成肾形吸入口26a，MRF可通过该肾形吸入口被吸入内齿13和外齿11之间的空隙43。为此，通过肾形吸入口26a吸入的MRF从压力侧27通过阻尼通道17或其部段流到吸入侧26。阻尼通道17在此情况下沿着外部压排部件5的(几乎)整个外周延伸。可能例如在整个外周上省略导向单元21的狭窄部段。

如同在内啮合齿轮泵或摆线泵中的常规情况，肾形吸入口26a和在另一端侧上的另一端部区域中形成的肾形压力口27a分别以近似肾形的方式延伸小于180°的角度范围。周向槽50和肾形吸入口26a一起形成供给通道，而周向槽51和肾形压力口27a一起形成排出通道。

吸入侧的收集槽50在吸入侧收集MRF，而收集槽51并沿着整个外周在压力侧排出所述MRF。通过将收集槽50和51布置在不同的端侧上来防止“串流”或流体短路，使得吸入侧和压力侧在这种情况下也在轴向上彼此分离。在肾形吸入口和肾形压力口的区域中，其图示可以通过图3b的水平镜像获得，MRF被分别收集和分配。收集槽51也可以被称为分配槽51。

肾形的吸入口和压力口也可以设置在同一端侧，其中，然后需要省去(完全环绕的)收集槽50和51，否则将产生流体短路。收集槽不必沿整个外周延伸。这也适用于阻尼通道17。

图4以截面示出了旋转阻尼器1的分解图，其中在该情况下具有第一端部区域22的左侧壳体部分以及第一压排部件4和第二压排部件5以其中它们分别略微轴向错开地布置而示出，以便更好地理解技术功能。

阻尼轴3在这种情况下与第一压排部件4形成为一体件，该第一压排部件4在其外周上具有外齿11，该外齿11与第二压排部件5内的内齿13啮合。第二压排部件5由阻尼通道17径向环绕，通过该阻尼通道17，在这种情况下已经在第二压排部件5的内部被输送的磁流变流体可以流回到轴向另一侧。

在此，控制装置7被示出位于壳体12的外侧上，该控制装置可以借助储能器37或蓄电池等被供应所需的电流，即使与乘客运输工具的车载电气系统的电气连接失效。

补偿容积29总是可用的，以便在存在不同温度时提供容积补偿。补偿容积29可包括可压缩物质或可压缩气囊以便为不同温度提供容积补偿。

阻尼轴3借助轴承44安装。第一压排部件4的旋转轴线14对应于阻尼轴3的旋转轴线。第二压排部件5的旋转轴线15与其平行地错开。

图5示出类似于图4的图示，但是通过示例的方式绘制了磁场10的一些磁力线。磁力线分别穿过壳体12的端部区域和中心区域23并且大致径向地穿过壳体12和第二压排部件5之间的阻尼间隙18(参见图6)，然后从第二压排部件5传递入第一压排部件4中。从那里，磁力线穿过第一或第二压排部件4、5和相应的端部区域22、24之间的轴向间隙25(参见图6)，从而形成闭合的磁力线。在此，每个端部区域22、24中的电线圈均产生磁场，该磁场密封压排部件之间的径向间隙和两个端侧轴向间隙25。

由于在壳体12的每个端部区域中设置电线圈9以及电线圈9沿着相应的端部区域的外周延伸的事实，实际上磁场源8的磁场10作用到压排部件4、5之间以及压排部件4、5与壳体12之间的每个间隙。由此，存在于旋转阻尼器1或壳体12的内部空间16中的磁流变流体6的磁流变颗粒彼此成团，其中成团的强度取决于作用磁场10的强度。

借助总体上具有小于10的相对磁导率的非导磁环20、25，可靠地防止了在相应端部区域22、24中的磁短路。一个端部区域(或两者)也可以由两个或更多个部分或部段组成。在此，邻接压排部件4、5的部分优选地表现出比非导磁环更好的导磁性。邻接部分(或整个端部区域)优选具有大于10且尤其大于100且优选大于1000的相对磁导率。

图6以示意性截面图示出了略微修改的实施例，其中在这种情况下，间隔18和间隙25以放大比例被示出以便能使它们按所示比例更加清晰。在此，旋转阻尼器1可选地在第二端部区域24处具有电动机35。为此目的，阻尼轴可以完全延伸穿过旋转阻尼器1，使得电动机35联接到其上。这里，辅助传动机构34可以自上游连接到第一端部区域22的一侧。

可以分别清楚地看到压排部件4、5与端部区域22、24之间的轴向间隙25以及在径向方向上在第二部件5与壳体12之间的径向间隙18。实际上，径向间隙18优选为轴向间隙25的大约2至4倍，特别是大约三倍。在具体实施例中，大约0.03毫米的轴向间隙25和近似高达0.3毫米的径向间隙已被证明是有利的。

最后，图7以高度示意性视图示出可设有电动机35和致动器36的实施例。在此，装置100包括两个压排装置2和至少一个带作为阻尼通道的阀通道31的外部阀30。在该实施例中，各压排装置2可能不具有限定的阻尼通道，而是仅设置有位于外部阻尼阀30处的阻尼通道31。磁场源8的磁场然后也作用在所述阻尼通道35上。在该实施例中，特别是构造为旋转单元的致动器可以旋转。电动机35的旋转方向可以改变，以便设定致动器的逆时针或顺时针运动。这样，安全带也可以被卷起来。

附图标记说明

1旋转阻尼器；2压排装置；3阻尼轴；4压排部件；5压排部件；6磁流变流体；7控制装置；8磁场源；9电线圈；10磁场；11压排部件4的外齿；12压排装置2的壳体；13压排部件5的内齿5；14压排部件4的旋转轴线；15压排部件5的旋转轴线；16压排装置2的内部空间；17阻尼通道；18阻尼间隙；19电线圈9的轴线；20壳体12中的环；21导向单元；22第一端部区域；23中心区域；24第二端部区域；25轴向间隙；26入口、吸入侧；26a肾形吸入口；27出口、压力侧30；27a肾形压力口；28阻尼轴3上的密封；29补偿容积；30阻尼阀；31阀通道；32角度传感器；33负载传感器；34辅助传动机构；35电动机；36致动器；37储能器；38线圈支架；39永磁体；42中心区域23的密封；43空隙；44轴承；50收集槽；51收集槽；100装置；101安全带；102带辊；103离合器；200客运载具；201乘员传感器。

Claims (23)

1.一种用于例如在发生碰撞时影响安全带(101)对客运载具(200)的乘员所加的力的装置(100)，所述装置包括以磁流变流体(6)作为工作流体的至少一个旋转阻尼器(1)用于在安全带(101)的卷绕或退绕期间阻尼该旋转阻尼器(1)的阻尼轴(3)的旋转运动，其特征在于，该旋转阻尼器(1)具有至少一个压排装置(2)，该压排装置具有彼此啮合且被磁流变流体(6)润湿的多个压排部件(4，5)，并且包括至少一个电线圈(9)的磁场源(8)的磁场(10)能借助相关的控制装置(7)被控制并且所述磁流变流体(6)能被影响，以便调设对该阻尼轴(3)的旋转运动的阻尼。

2.根据前述权利要求所述的装置(100)，其中，所述压排部件的第一压排部件(4)固定连接至所述阻尼轴(3)，且所述压排部件的第二压排部件(5)可旋转地容置在该压排装置(2)的壳体(12)中，其中所述第一压排部件(4)与第二压排部件(5)啮合并相对于所述第二压排部件(5)偏心地设置。

3.根据前述权利要求所述的装置(100)，其中，所述第一压排部件(4)具有外齿(11)，且所述第二压排部件(5)具有内齿(13)，并且所述第二压排部件(5)可旋转地容置在所述壳体(12)中。

4.根据前述权利要求之一所述的装置(100)，其中，所述旋转阻尼器(1)的内腔(16)能经受所述磁场源(8)的磁场(10)的主要部分的作用。

5.根据前述权利要求之一所述的装置(100)，其中，所述旋转阻尼器(1)包括能经受所述磁场源(8)的磁场(10)作用的至少一个阻尼通道(17)。

6.根据前述权利要求所述的装置(100)，其中，作为阻尼通道(17)的至少一个阻尼间隙(18)沿径向布置在所述第二压排部件(5)和壳体(12)之间。

7.根据前述两个权利要求之一所述的装置(100)，其中，所述阻尼间隙(18)能经受至少所述磁场源(8)的磁场(10)的主要部分的作用。

8.根据前三项权利要求之一所述的装置(100)，其中，所述第二压排部件(5)借助于多个导向单元(21)在所述壳体(12)中被可旋转地引导，以确保在所述第二压排部件(5)与壳体(12)之间的规定的阻尼间隙(18)。

9.根据前述权利要求之一所述的装置(100)，其中，所述壳体(12)包括第一端部区域和第二端部区域(22，24)以及在两者间的中心区域(23)，其中电线圈(8)容纳在两个端部区域(22，24)中的至少一个中，该线圈(9)的轴线(19)特别是基本上平行于该阻尼轴(3)定向。

10.根据前述权利要求之一所述的装置(100)，其中，至少所述壳体(12)的主要部分由相对磁导率大于100的导磁材料组成。

11.根据前述权利要求之一所述的装置(100)，其中，由相对磁导率小于10的材料制成的环(20)在轴向上邻近所述壳体(12)中的所述电线圈(9)布置，其中所述环(20)特别是沿轴向布置在所述电线圈(9)和所述压排部件(4，5)之间。

12.根据前述权利要求之一所述的装置(100)，其中，所述磁场源(8)的所述磁场(10)的主要部分穿过所述壳体(12)与所述压排部件(4，5)之间的轴向间隙(25)。

13.根据前述权利要求之一所述的装置(100)，其中，所述磁流变流体(6)能借助相互啮合的压排部件(4，5)的旋转运动从所述压排装置(2)的入口(26)被输送到所述压排装置(2)的出口(27)。

14.根据前述权利要求所述的装置(100)，其中，所述入口(26)和出口(27)布置在所述压排装置(2)的不同的轴向侧。

15.根据前两项权利要求之一所述的装置(100)，其中，在所述入口(26)的区域中的所述磁场(10)被设计成弱于在所述出口(27)的区域中的磁场。

16.根据前述权利要求之一所述的装置(100)，其中，离合器(103)起作用性地设置在所述旋转阻尼器(1)和所述带辊(102)之间。

17.根据前述权利要求之一所述的装置(100)，其中，设有允许温度补偿的补偿容积(29)。

18.根据前述权利要求之一所述的装置(100)，其中，至少一个外部阻尼阀(30)具有作为阻尼通道(17)的阀通道(31)。

19.根据前述权利要求之一所述的装置(100)，其中，角度传感器(32)检测所述阻尼轴(3)的角度位置的大小。

20.根据前述权利要求之一所述的装置(100)，其中，所述旋转阻尼器(1)联接到电动机(35)以退绕和/或卷绕所述安全带(101)。

21.根据前述权利要求之一所述的装置，其中，至少一个外部致动器(36)与所述压排装置(2)流体连通。

22.根据前述权利要求之一所述的装置，其中，设置有检测乘员的位置或重量或体形或年龄的乘员传感器(201)，其中所述控制装置(7)被设计和构造为根据至少一个测得的测量参数来控制该旋转阻尼器(1)。

23.一种用于影响例如在发生碰撞时安全带(101)对例如客运载具(200)的乘员所加的力的方法，其中确定由安全带(101)施加在乘员上的负载的大小，随后根据所确定的大小在旋转阻尼器(1)的以磁流变流体(6)为工作流体的阻尼通道(17)中调节磁场源(8)的磁场(10)以便在该安全带(101)卷绕或退绕期间内阻尼该旋转阻尼器(1)的阻尼轴(3)的旋转运动。