CN108622013B - 约束系统 - Google Patents

Abstract

一种约束系统包括壳体、可旋转地连接到壳体的卷轴以及相对于壳体固定的致动器。卷轴具有带孔的基板。孔围绕卷轴周向地彼此间隔开。致动器具有在延伸到孔中的一个中的接合位置和与孔间隔开的未接合位置之间可移动的销。

Description

约束系统

技术领域

本发明总体上涉及机动车辆装备领域，并且更具体地，涉及一种约束系统。

背景技术

车辆包括用于每个车载座椅的安全带。安全带包括带条，当安全带被扣住时，该带条伸长横跨座椅的乘员。锚固件将带条的一端附接到座椅框架上。带条的另一端送入卷收器，卷收器包括放出和收回带条的卷轴。夹子沿着带条自由滑动，并且当与插扣接合时，将带条分成腰部带和肩带。安全带通常是三点式安全带，这意味着带条在固定时在乘员周围的三个点处附接：锚固件、卷收器和插扣。

在一些车辆中，座椅的子集(通常为后座)包括用于在为小孩或婴儿安装儿童座椅时使用的自动锁定机构。当带条完全放出时，卷收器切换到自动锁定模式，其中带条可以收回但不会被放出。因此，带条将儿童座椅牢固地保持在座椅中。

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，卷轴具有带有孔的基板，孔围绕卷轴周向地彼此间隔开；以及

相对于壳体固定的致动器，并且致动器具有在延伸到孔中的一个中的接合位置和与孔间隔开的未接合位置之间可移动的销。

根据本发明的一个实施例，其中销被设计成在阈值力下断裂，阈值力大于在以每小时14英里的正面碰撞期间响应于面向后方的儿童座椅中的18个月大的CRABI儿童假人而由卷轴施加的力。

根据本发明的一个实施例，其中阈值力小于在以每小时14英里的正面碰撞期间响应于Hybrid III型第5百分位女性假人而由卷轴施加的力。

根据本发明的一个实施例，其中阈值力大于在以每小时14英里的正面碰撞期间响应于Hybrid III型6岁儿童假人而由卷轴施加的力。

根据本发明的一个实施例，该约束系统还包含与致动器通信的控制模块，其中控制模块被编程为响应于指示碰撞的信号将销移动到接合位置。

根据本发明的一个实施例，其中卷轴具有旋转轴线，并且孔位于以旋转轴线为中心的圆上。

根据本发明的一个实施例，其中基板与旋转轴线正交。

根据本发明的一个实施例，其中致动器与旋转轴线间隔开等于圆的半径的距离。

根据本发明的一个实施例，其中孔沿着圆等距间隔。

根据本发明的一个实施例，其中销沿着平行于旋转轴线的轴线是线性可移动的。

根据本发明的一个实施例，其中致动器是螺线管。

根据本发明的一个实施例，其中致动器是线性致动器。

根据本发明的一个实施例，该约束系统还包含自动锁定机构，该自动锁定机构连接到卷轴并且在接合状态和未接合状态之间可移动。

根据本发明的一个实施例，该约束系统还包含附接到卷轴的带条，当带条完全放出时，自动锁定机构移动到接合状态。

根据本发明的一个实施例，该约束系统还包含固定到卷轴的扭杆。

根据本发明的一个实施例，该约束系统还包含紧急锁定机构，其中扭杆从固定到卷轴的第一端延伸到第二端，并且紧急锁定机构在与第二端间隔开的未接合状态以及接合第二端的接合状态之间是可移动的。

附图说明

图1是车辆中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立体图；

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立体图；

图5是卷收器总成的自动锁定机构的平面图；

图6是卷收器总成的紧急锁定机构的平面图；

图7是卷轴、壳体的一部分和处于未接合位置的致动器的立体图；

图8是卷轴、壳体的一部分和处于接合位置的致动器的立体图；

图9是用于约束系统的控制系统的框图。

具体实施方式

参考附图，其中相同的附图标记在几个附图中表示相同的部件，约束系统34包括壳体48、可旋转地连接到壳体48的卷轴54以及相对于壳体48固定的致动器96。卷轴54具有带有孔64的基板62。孔64围绕卷轴54周向地彼此间隔开。致动器96具有销98，该销98在延伸到孔64中的一个中的接合位置与从孔64间隔开的未接合位置之间是可移动的。

销98可以被设计成以阈值力断裂。阈值力可以大于在以每小时14英里的正面碰撞期间响应于面向后方的儿童座椅中的18个月大的CRABI(美国联邦机动车安全标准指定的一种儿童碰撞测试假人)儿童假人而由卷轴54施加的力。阈值力可以小于在以每小时14英里的正面碰撞期间响应于Hybrid III型(Hybrid III，美国联邦机动车安全标准指定的一种碰撞测试假人)第5百分位女性假人而由卷轴54施加的力。阈值力可以大于在以每小时14英里的正面碰撞期间响应于Hybrid III型6岁儿童假人而由卷轴54施加的力。

约束系统34可以包括与致动器96通信的控制模块100。控制模块100可以被编程为响应于指示碰撞的信号将销98移动到接合位置。

卷轴54可以具有旋转轴线R。孔64可以位于以旋转轴线R为中心的圆上。基板62可以与旋转轴线R正交。致动器96可以是与旋转轴线R隔开等于圆的半径的距离。孔64可以沿着圆等距间隔。销98可以沿着平行于旋转轴线R的轴线是线性地可移动的。

致动器96可以是螺线管。

致动器96可以是线性致动器。

约束系统34可以包括自动锁定机构66，该自动锁定机构66连接至卷轴54并且可以在接合状态和未接合状态之间可移动的。约束系统34还可以包括附接至卷轴54的带条38，并且当带条38完全被放出时，自动锁定机构66可以移动至接合状态。

约束系统34可以包括固定至卷轴54的扭杆82。约束系统34可以包括紧急锁定机构88。扭杆82可以从固定至卷轴54的第一端84延伸至第二端86，并且紧急锁定机构88可以在与第二端部86间隔开的未接合状态与接合第二端部86的接合状态之间是可移动的。

如果乘员是成年人，则约束系统34可以允许在碰撞期间带条38的负载限制放出，但如果乘员是儿童座椅中的儿童则阻止放出。负载限制可以通过减小对乘员施加的力来防止或减少成人乘员在碰撞时的伤害。阻止放出可以在碰撞期间保持儿童座椅不会向前倾斜或以其他方式移出位置，这可以阻止或减少儿童乘员受伤。

参照图1，车辆30包括可以支撑乘员的座椅32。座椅32可以是前排座椅或后排座椅，并且可以处于任何车辆横向位置。图1所示的座椅32是斗式座椅，但是替代地，座椅32可以是长座椅或另一种类型的座椅。如图1所示，乘员可以是成人或青少年，或乘员可以是支持在儿童汽车座椅的婴儿或幼儿。

约束系统34可以包括卷收器总成36、可伸缩地从卷收器总成36放出的带条38、连接到带条38的锚固件40以及接合插扣44的夹子42。当紧固时，约束系统34在例如车辆30突然减速期间将乘员保持在座椅32上。

卷收器总成36可以附接到车辆30的车身(未标号)，例如在座椅32是前排座椅的情况下附接到B车柱46、当座椅32是后排座椅时附接到C车柱(未标号)等。卷收器总成36可以替代地安装到座椅32。

锚固件40将带条38的一端附接到座椅32上。带条38的另一端进入卷收器总成36。夹子42沿带条38自由滑动，并且当与插扣44接合时，将带条38分成腰部带和肩带。

图1的约束系统34是三点式安全带，这意味着带条38在被紧固时在乘员周围的三个点处附接：锚固件40、卷收器总成36和插扣44。约束系统34可以替换地包括附接点的另一种布置。

卷收器总成36可以容纳在壳体48中。壳体48可以包括壳体主体50和附接到壳体主体50的壳体盖52。壳体48可以由金属或塑料形成。带条引导件106可以附接到壳体48。壳体48可以安装到车辆30的车身(未标号)，例如在座椅32是前排座椅的情况下安装到B车柱46、当座椅32是后排座椅时安装到C车柱(未标号)或者可以安装到座椅32。

参照图3和图4，卷轴54可旋转地连接到壳体48。卷轴54可以相对于壳体48自由旋转。卷轴54在外型上可以是圆柱形的。卷轴54可以限定卷轴54围绕其旋转的旋转轴线R。例如，通过包括带条附接槽56并允许带条38围绕卷轴54的轴58卷绕，卷轴54可以适于接收带条38。

带条38可以附接到卷轴54。具体地，带条38的一端可以附接到锚固件40，并且带条38的另一端可以附接到卷轴54，带条38从该端开始围绕卷轴54。带条38可以由带状织物形成。

参考图3，卷收器弹簧60可以从壳体48延伸到卷轴54。当带条38完全缩回时，卷收器弹簧60可以以拉紧或压缩的方式加载，并且卷收器弹簧60可以是当带条38从卷轴54延伸时以拉紧或压缩的方式的进一步加载。因此，卷收器弹簧60可以施加倾向于收回带条38的力。卷收器弹簧60可以是螺旋扭转弹簧或任何其他合适的类型的弹簧。

参考图4，基板62可以固定到卷轴54上。具体地，基板62可以固定到卷轴54的一端并且随着卷轴54绕旋转轴线R旋转。基板62可以与旋转轴线R正交；换句话说，旋转轴线R可以与由基板62限定的平面成直角。基板62可以与轴58成一体，即与轴58同时形成为单个连续装置。或者，基板62可以单独形成并随后附接到轴58上。基板62可以具有圆形形状。基板62可以由金属或塑料形成。

基板62包括孔64。孔64围绕卷轴54周向地彼此间隔开。更具体地，孔64可以位于以旋转轴线R为中心的圆上。孔64可以沿圆等间距；也就是说，每个孔64距相邻孔64的距离是相同的。孔64在形状上可以各自为圆形或环形。孔64中的每一个可以在平行于旋转轴线R的方向上延伸，即，垂直于基板62。孔64可以延伸穿过基板62。

参照图5，自动锁定机构66可以连接到卷轴54。自动锁定机构盖68可以固定到壳体48并且可以覆盖自动锁定机构66。

自动锁定机构66可以在接合状态(未示出)和如图5所示的未接合状态之间移动。自动锁定机构66可以在带条38从卷轴54完全伸出时移动到接合状态。在未接合状态下，自动锁定机构66允许卷轴54自由旋转，使得带条38可以从卷轴54延伸。在接合状态下，自动锁定机构66防止卷轴54沿一个方向旋转，所以带条38可以收回但不能放出。自动锁定机构66可以包括凸轮70和杠杆72或任何其他合适的机构。

继续参照图5，凸轮70可以固定到卷轴54。凸轮70可以围绕旋转轴线R随着卷轴54旋转。凸轮70可以具有基部表面74和凸轮表面。基部表面74和凸轮表面76可以遵循围绕旋转轴线R的圆的圆弧。凸轮表面76可以具有比基部表面74更大的曲率半径。

杠杆72可以安装到壳体48并且与凸轮70接合。杠杆72可以包括被构造成相对于壳体48枢转的任何结构。杠杆72可以经由例如紧固件78被紧固到壳体48。杠杆72可以以紧固件78作为支点相对于壳体48枢转。此外，杠杆72可以包括构造成接合凸轮70的臂80。可选地，杠杆72可以在没有臂80的情况下接合凸轮70。杠杆72可以具有取决于杠杆72是否接合凸轮70的基部表面74或凸轮表面76的位置。凸轮70的旋转可以引起杠杆72的位置改变。

参照图3，扭杆82可以被固定或连接到自动锁定机构66和卷轴54。扭杆82可以从固定到卷轴54的第一端84延伸到与自动锁定机构66可接合的第二端86。扭杆82可以被设计成当扭杆82由卷轴54旋转但由自动锁定机构66固定时可旋转地屈服，例如塑性变形。特别地，扭杆82可以由适当的形状、尺寸和材料形成以在受到阈值旋转力时屈服。例如，如果自动锁定机构66处于接合状态，但带条38在卷轴54上施加旋转力，则扭杆82可以防止卷轴54旋转，除非该力超过阈值，在这种情况下，旋转屈服可以允许卷轴54旋转。因此，由带条38保持的负载可以受到限制。

参考图6，紧急锁定机构88可以连接到卷轴54。紧急锁定机构88可以在与扭杆82的第二端86间隔开的未接合状态和接合第二端86的接合状态之间是可移动的。在未接合状态下，紧急锁定机构88允许卷轴54自由旋转，使得带条38从卷轴54延伸。在接合状态下，紧急锁定机构88防止卷轴54在一个方向上旋转，所以带条38可以收回但不能放出。紧急锁定机构88可以通过车辆30的突然减速(如图6所示)、带条38的突然抽出或任何其他合适的触发器来触发。

紧急锁定机构88可以包括相对于棘爪92固定的加重摆锤90。加重摆锤90和棘爪92可以相对于例如壳体48一起旋转。扭杆82的第二端86可以包括棘轮94。当车辆30以恒定速度、逐渐加速或减速运动时，加重摆锤90的重量使得加重摆锤90和棘爪92处于第一位置，在第一位置棘爪92与棘轮94间隔开。当车辆30突然减速时，加重摆锤90的动量使得加重摆锤90和棘爪92旋转到第二位置，从而使棘爪92与棘轮94接触。棘爪92然后防止棘轮94围绕旋转轴线R旋转。当棘爪92与棘轮94接触时，紧急锁定机构88处于接合状态，并且当棘爪92与棘轮94间隔开，紧急锁定机构88处于未接合状态。

致动器96可以相对于壳体48固定。例如，致动器96可以直接或间接地连接到壳体48。致动器96可以与旋转轴线R间隔开等于基板62的孔64所在的圆的半径的距离；换句话说，致动器96可以围绕旋转轴线R与孔64径向对准。致动器96可以平行于旋转轴线R取向。

致动器96可以是线性致动器，即可以沿着直线是可致动的。具体地，致动器96可以在平行于旋转轴线R的方向上是可致动的。致动器96可以是螺线管。螺线管使用螺旋线圈产生电磁场以诱导物体移动。

致动器96可以具有在延伸到孔64中的一个中的接合位置和与孔64间隔开的未接合位置之间可移动的销98。销98可以沿着平行于旋转轴线R的轴线是线性可移动的。更具体地，销98可以沿着平行于旋转轴线R的轴线在接合位置和未接合位置之间是可移动的。销98可以具有比其中一个孔64的横截面更小的圆形截面。在接合位置中，销98可以占据孔64中的一个。

销98可以被设计成在阈值力下断裂。特别地，销98可以被设计成由于基板62和致动器96在销98上施加的相反侧向力而剪切。当销98处于基板62中的一个孔64中的接合位置中时，基板62可以经历引起基板62围绕旋转轴线R旋转的扭矩，并且致动器96可以相对于旋转轴线R周向地固定。基板62因此可以推挤销98，而致动器96抵抗通过销98的动作。

阈值力可以被选择为使得汽车座椅中的大多数儿童在碰撞期间不会导致销98断裂，但是大多数成年人会在碰撞期间使销98断裂。换句话说，仍然使用儿童座椅(例如面向后方儿童座椅、面向前方儿童座椅、增高座椅等)的儿童将不会施加足够的力量来断裂销98。足够大不再使用儿童座椅的青少年和成年人将施加足够的力量来断裂销98。阈值力在由使用儿童座椅的儿童施加的力的下边界和由不使用儿童座椅的成年人施加的力的上边界之间。例如，阈值力可以大于在以每小时14英里的正面碰撞期间响应于用于碰撞测试的面向后方的儿童座椅中的18个月大CRABI儿童假人而由卷轴54施加的力。阈值力可以小于在以每小时14英里的正面碰撞期间响应于Hybrid III型(Hybrid III)第5百分位女性假人而由卷轴54施加的力。阈值力可以大于在以每小时14英里的正面碰撞期间响应于HybridIII型6岁儿童假人而由卷轴54施加的力。

控制模块100是基于微处理器的控制器。控制模块100可以包括处理器、存储器等。控制模块100的存储器可以包括用于存储由处理器可执行的指令以及用于电子存储数据和/或数据库的存储器。控制模块100可以是约束控制模块(Restraint Control Module，RCM)，换句话说，控制模块100可以与车辆30中的安全气囊、预紧器等以及其他功能通信并且可以控制安全气囊、预紧器等以及其他功能。

碰撞传感器102可以与控制模块100通信。碰撞传感器102适于检测对车辆30的碰撞。碰撞传感器102可以是任何合适的类型，例如如线性或角度加速度计、陀螺仪、压力传感器和接触开关的接触后传感器；以及雷达、激光雷达和视觉传感系统的预碰撞传感器。视觉系统可以包括一个或多个摄像机、CCD图像传感器、CMOS图像传感器等。碰撞传感器102可以位于车辆30中或车辆30上的许多点处。

控制模块100可以通过诸如控制器局域网(CAN)总线、以太网、本地互连网络(LIN)等通信网络104和/或通过任何其他有线或无线通信网络发送和接收信号。控制模块100可以经由通信网络104与碰撞传感器102和致动器96通信。

控制模块100可以被编程为响应于指示碰撞的信号，将销98移动到接合位置。控制模块100可以进一步被编程为仅在座椅32被占用(例如如果夹子42扣入插扣44中、如果座椅32中的重量传感器指示重量超过阈值等)的情况下，则将销98移动到接合位置。

在正面碰撞的情况下，碰撞传感器102可以检测碰撞并且通过通信网络104将信号发送到控制模块100。控制模块100可以通过通信网络104将信号发送到致动器以致动，即将销98从未接合位置移动到接合位置。基本上同时，座椅32的乘员相对于座椅32具有向前的动量并且在带条38上施加张力。乘员可以是儿童座椅中的儿童或者可以是不在儿童座椅中的年龄较大的儿童或成人。紧急锁定机构88可以接合，从而防止乘员的向前动量自由地放出带条38。可选地或另外地，如果乘员是儿童座椅中的儿童，则自动锁定机构66可以被接合并且防止乘员的向前动量自由地放出带条38。扭杆82抵抗卷轴54上的扭矩。当接收到来自控制模块100的信号时，致动器96将销98从未接合位置朝向基板62移动。销98可以移动到孔64中的一个中或者可以推靠两个孔64之间的基板62。随后，卷轴54可以转动，从而允许销98移动到孔64中的一个中。销98抵抗卷轴54的运动。如果乘员是儿童座椅中的儿童，则销98可以足够坚固以抵抗断裂并且因此可以防止带条38的放出。如果乘员是较大的儿童或成人，则销98可以断裂。如果乘员施加在带条38上的力超过扭杆82的阈值，则扭杆82屈服，允许卷轴54旋转并且带条38放出一段距离。因此，在发生碰撞的情况下，约束系统34可以允许为了成人和较大的儿童的放出，但不允许为了儿童座椅中的儿童的放出。

已经以说明的方式描述了本发明，以及应当理解的是已经使用的术语旨在采用词语的描述性质而不是限制性质。依据上述教导，本发明的很多修改及改变是可能的，以及本发明也可以以除了具体的阐述的以外的方式来实施。

Claims (14)

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，所述卷轴具有带有孔的基板，所述孔围绕所述卷轴周向地彼此间隔开；以及

相对于所述壳体固定的致动器，并且所述致动器具有在延伸到所述孔中的一个中的接合位置和与所述孔间隔开的未接合位置之间可移动的销；

还包含与所述致动器通信的控制模块，其中所述控制模块被编程为响应于指示碰撞的信号将所述销移动到所述接合位置。

2.根据权利要求1所述的约束系统，其中所述销被设计成在阈值力下断裂，所述阈值力大于在每小时14英里的正面碰撞期间响应于面向后方的儿童座椅中的18个月大的CRABI儿童假人而由所述卷轴施加的力。

3.根据权利要求2所述的约束系统，其中所述阈值力小于在每小时14英里的正面碰撞期间响应于Hybrid III型第5百分位女性假人而由所述卷轴施加的力。

4.根据权利要求3所述的约束系统，其中所述阈值力大于在每小时14英里的正面碰撞期间响应于Hybrid III型6岁儿童假人而由所述卷轴施加的力。

5.根据权利要求1所述的约束系统，其中所述卷轴具有旋转轴线，并且所述孔位于以所述旋转轴线为中心的圆上。

6.根据权利要求5所述的约束系统，其中所述基板与所述旋转轴线正交。

7.根据权利要求6所述的约束系统，其中所述致动器与所述旋转轴线间隔开等于所述圆的半径的距离。

8.根据权利要求7所述的约束系统，其中所述孔沿着所述圆等距间隔。

9.根据权利要求8所述的约束系统，其中所述销沿着平行于所述旋转轴线的轴线是线性可移动。

10.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。

11.根据权利要求1所述的约束系统，其中所述致动器是线性致动器。

12.根据权利要求1所述的约束系统，还包含固定到所述卷轴的扭杆。

13.根据权利要求1-12中的任一项所述的约束系统，还包含连接到所述卷轴并且在接合状态和未接合状态之间可移动的自动锁定机构。

14.根据权利要求13所述的约束系统，还包含附接至所述卷轴的带条，当所述带条完全放出时，所述自动锁定机构移动至所述接合状态。

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