CN109421653A - 安全带锚固件 - Google Patents

Abstract

一种安全带锚固件包括附接部分。该安全带锚固件包括安全带支撑部分，安全带支撑部分与附接部分间隔开以在它们之间限定槽。安全带锚固件包括一对连接部分，这一对连接部分用设置在它们之间的槽彼此间隔开并且将附接部分连接到安全带支撑部分并且包括相对于附接部分和安全带支撑部分可塑性变形的格子结构。

Description

安全带锚固件

技术领域

本文总体上涉及机动车辆设备领域，并且更具体地，涉及安全带锚固件。

背景技术

车辆约束系统的安全带部分固定车辆的乘员以防止可能由车辆碰撞引起的有害运动。安全带的功能是通过减少车辆内部结构对乘员的碰撞力来降低受伤的可能性。在此角色中，安全带将负载施加在乘员的胸部或膝部上。控制或减少这些负载可以降低碰撞期间乘员受伤的风险。

发明内容

根据本发明，提供一种安全带锚固件，包含：

附接部分；

安全带支撑部分，该安全带支撑部分与附接部间隔开以在它们之间形成槽；以及

一对连接部分，该一对连接部分用设置在它们之间的槽彼此间隔开，并且将附接部分连接到安全带支撑部分以及包括相对于附接部分和安全带支撑部分可塑性变形的格子结构。

根据本发明的一个实施例，其中格子结构具有负泊松比。

根据本发明的一个实施例，其中附接部分由金属形成。

根据本发明的一个实施例，其中槽限定轴向方向，并且一对连接部分在轴向方向上彼此间隔开。

根据本发明的一个实施例，其中附接部分在横向方向上与安全带支撑部分间隔开，并且一对连接部分在横向方向上可塑性变形。

根据本发明的一个实施例，其中附接部分包括格子结构。

根据本发明的一个实施例，其中安全带支撑部分包括格子结构。

根据本发明的一个实施例，其中一对连接部分由金属形成。

根据本发明的一个实施例，其中一对连接部分是3D打印的。

根据本发明的一个实施例，其中附接部分由第一材料形成，并且安全带支撑部分由与第一材料不同的第二材料形成。

根据本发明的一个实施例，该安全带锚固件还包含覆盖附接部分、连接部分和安全带支撑部分的外壳。

根据本发明的一个实施例，该安全带锚固件还包含连接到附接部分的安全带定位部分。

根据本发明的一个实施例，其中安全带定位部分包括限定第一密度的格子结构，并且附接部分包括限定大于第一密度的第二密度的格子结构。

根据本发明的一个实施例，其中安全带定位部分包括限定第一密度的格子结构，并且安全带支撑部分包括限定第二密度的格子结构，第二密度大于第一密度。

根据本发明的一个实施例，其中安全带定位部分具有第一强度，并且附接部分具有大于第一强度的第二强度。

根据本发明的一个实施例，其中安全带定位部分具有第一强度，并且安全带支撑部分具有大于第一强度的第二强度。

根据本发明的一个实施例，其中安全带定位部分从附接部分朝向安全带支撑部分延伸。

根据本发明，提供一种安全带总成，包含：

伸缩器；

锚固件，该锚固件包括附接部分、安全带支撑部分和一对连接部分，安全带支撑部分与附接部间隔开以限定在它们之间的槽，该一对连接部分用设置在它们之间的槽彼此间隔开并且将附接部分连接到安全带支撑部分以及包括相对于附接部分和安全带支撑部分可塑性变形的格子结构；以及

可从伸缩器伸出并且可滑动地接收在槽中的织带。

根据本发明的一个实施例，其中格子结构具有负泊松比。

根据本发明的一个实施例，其中一对连接部分是3D打印的。

附图说明

图1是包括多个安全带总成的示例性车辆的立体图；

图2是示例性车辆和其中一个安全带总成在碰撞车辆期间的侧视图；

图3是图1的安全带总成的示例性安全带锚固件的立体图；

图4是具有施加到连接部分的拉力以及由此导致的连接部分长度的变化的图3的示例性安全带锚固件的立体图；

图5是具有负泊松比的图3的安全带锚固件的示例性格子结构的图示；

图6是具有施加的拉力的图4的示例性格子结构的图示；

图7是具有负泊松比的图3的安全带锚固件的另一示例性格子结构的单元的图示；

图8是具有施加的拉力的图7的示例单元的图示；

图9是图3的安全带锚固件的侧剖视图；

图10是描绘施加到连接部分的拉力和由此导致的连接部分长度变化的曲线图。

具体实施方式

安全带锚固件包括附接部分。安全带锚固件包括安全带支撑部分，安全带支撑部分与附接部分间隔开以在它们之间限定槽。安全带锚固件包括用设置在它们之间的槽彼此间隔开的一对连接部分，并且一对连接部分将附接部分连接到安全带支撑部分并且包括相对于附接部分和安全带支撑部分可塑性变形的格子结构。

格子结构可以具有负泊松比。

附接部分可以由金属形成。

槽可以限定轴向方向，并且该一对连接部分可以在轴向方向上彼此间隔开。

附接部分可以在横向方向上与安全带支撑部分间隔开，并且该一对连接部分可以在横向方向上塑性变形。

附接部分可以包括格子结构。

安全带支撑部分可以包括格子结构。

该一对连接部分可以由金属形成。

该一对连接部分可以是3D打印的。

附接部分可以由第一材料形成，并且座椅安全带支撑部分可以由与第一材料不同的第二材料形成。

安全带锚固件可以包括覆盖附接部分、连接部分和安全带支撑部分的外壳。

安全带锚固件可以包括连接到附接部分的安全带定位部分。

安全带定位部分可以包括限定第一密度的格子结构，并且附接部分可包括限定大于第一密度的第二密度的格子结构。

安全带定位部分可包括限定第一密度的格子结构，并且座椅安全带支撑部分可包括限定第二密度的格子结构，第二密度大于第一密度。

安全带定位部分可以具有第一强度，并且附接部分可以具有大于第一强度的第二强度。

安全带定位部分可以具有第一强度，并且安全带支撑部分可以具有大于第一强度的第二强度。

安全带定位部分可以从附接部分朝向安全带支撑部分延伸。

安全带总成包括伸缩器。安全带总成包括锚固件，锚固件包括附接部分，安全带支撑部分(其与附接部分间隔开以在其间限定槽)，以及一对连接部分，这一对连接部分用设置在其间的槽彼此间隔开并且将附接部分连接到安全带支撑部分以及包括相对于附接部分和安全带支撑部分可塑性变形的格子结构。安全带总成包括从伸缩器伸出并且可滑动地接收在槽中的织带。

格子结构可以具有负泊松比。

该一对连接部分可以是3D打印的。

参考附图，用于安全带总成22的安全带锚固件20包括附接部分24。安全带锚固件20包括安全带支撑部分26，安全带支撑部分26与附接部分24间隔开以在它们之间限定槽28。安全带锚固件20包括一对连接部分30，这一对连接部分30用设置在它们之间的槽28彼此间隔开并且将附接部分24连接到安全带支撑部分26并且包括相对于附接部分24和安全带支撑部分26可塑性变形的格子结构。

附接部分24、安全带支撑部分26、连接部分30和安全带定位部分52(下面讨论)在图3和4中示出为由虚线分开。部分24、26、30、52可以在虚线处立即改变，或者可以在虚线上逐渐改变。

连接部分30相对于附接部分24和座椅安全带支撑部分26的塑性变形吸收能量，从而减小例如在对车辆36的碰撞期间对车辆36的乘员42的力。

如图1和2所示的安全带总成22可以包括伸缩器32和织带34。安全带总成22可以是车辆36的部件。车辆36可以是任何乘客或商用机动车辆，例如小轿车、卡车、运动型多用途车、跨界车、货车、小型货车、出租车、公共汽车等。车辆36可以包括安全带总成22、一个或多个座椅38、一个或多个车柱40等。在例如正面和/或后部碰撞期间，安全带总成22约束座椅38的乘员42和/或限制乘员42相对于座椅38的位移。

如图2、3、4和9所示的附接部分24将安全带锚固件20固定到车辆36。例如，附接部分24可以包括例如尺寸适于接收紧固件的孔44。紧固件(例如，螺栓)可以将安全带锚固件20固定到车辆36，例如，固定到座椅38中的一个、支柱40中的一个等。附接部分24可以由金属形成。

附接部分24可以包括格子结构(lattice structure)。图5至8中所示的格子结构可以是包括多个互连单元46的蜂窝结构，即格子结构可以包括彼此连接的单元46的重复图案。每个单元可以在例如所有方向上为1-2mm。在这样的实施例中，格子结构可以是整体的，即单元46彼此连接为一体式单元。单元46可以彼此形成一体，即单元46是整体的，没有将单元保持在一起的接缝、接头、紧固件或粘合剂。作为示例，如下所述，单元可以例如通过3D打印同时形成为单个连续单元。

单元46可以具有任何合适的几何形状，例如矩形、六边形、金字塔形、五边形等。在一个示例中，单元46可以具有相似的尺寸和/或形状。例如，单元46可以是矩形的并且具有相似的尺寸。或者，一些单元46可以具有与其他单元46不同的尺寸和/或形状。

单元46可以各自包括带条48，带条48彼此连接和/或连接到相邻单元46的带条48。带条48可以在单元46内限定一个或多个空隙50。当格子结构经受超过阈值的拉力F时，带条48通过弯曲和/或拉伸而变形，使得格子结构伸长。可以基于带条48的厚度和形状、带条48的材料与空隙50的比率等来设计格子结构的塑性变形。带条48与空隙50的比率限定了单元46的体积分数。体积分数可以基于每个单元的尺寸、用于生产每个单元的材料片的厚度等。

可以使用各种生产技术来生产格子结构。例如，格子结构可以是3D打印的。例如，格子结构可以使用选择性激光熔化(Selective Laser Melting，SLM)技术来进行3D打印。SLM是一种特殊的快速原型制作技术，例如3D打印、增材制造(Additive Manufacturing，AM)等，设计用于使用高功率密度激光器将金属粉末熔化和熔合在一起。可以使用其他3D打印过程、技术和材料。

附接部分24的格子结构可以限定密度。格子结构的密度可以由单元46的体积分数限定，例如，体积分数越大，密度越大。格子结构的密度可以由固定体积材料中的多个带条48限定，例如，固定体积材料中带条48的数量越多，密度越大。换句话说，格子结构的密度是带条48相对于包括带条48之间的间隙的格子结构的总体积的比率。附接部分24的格子结构的密度可以大于由安全带定位部分52的格子结构限定的密度(下面讨论)。

附接部分24可以具有强度。强度越大，使附接部分24变形和/或破裂所需的拉力F越大。附接部分24的强度可以基于附接部分24的尺寸和形状、附接部分24的材料、附接部分24的格子结构等。

安全带支撑部分26支撑织带34。例如，在对车辆36的碰撞期间，乘员42将拉力F施加到织带34，如图2所示。织带34上的拉力F经由安全带支撑部分26传递到安全带锚固件20。

安全带支撑部分26可以由金属形成，如上针对附接部分24所描述的。安全带支撑部分26可以是3D打印的，如上针对附接部分24所描述的。安全带支撑部分26可以包括限定密度的格子结构，如上针对附接部分24所描述的。安全带支撑部分26可以具有强度，如上针对附接部分24所描述的。安全带支撑部分26可以由与形成附接部分24的材料不同的材料形成。例如，安全带支撑部分26的格子结构的密度可以不同于附接部分24的格子结构的密度。

如图2、3、4和9所示的安全带支撑部分26与附接部分24间隔开，以在它们之间限定槽28。槽28提供从安全带锚固件20的前表面54延伸到安全带锚固件20的后表面56的开口。槽28限定轴向方向A，例如沿着槽28的长度延伸。

附接部分24可以在横向方向L1上与安全带支撑部分26间隔开。横向L1可以垂直于轴向方向A。

如图2、3、4和9所示的一对连接部分30将附接部分24连接到安全带支撑部分26。一对连接部分30可以用设置在其间的槽28彼此间隔开。例如，连接部分30可以在轴向方向A上彼此间隔开。

一对连接部分30可以由金属形成。一对连接部分30可以是3D打印的，如上针对附接部分24所描述的。连接部分30可以包括格子结构，如上针对附接部分24所描述的。

连接部分30的格子结构相对于附接部分24和安全带支撑部分26是可塑性变形的。换句话说，将例如在车辆36碰撞期间由织带34施加到安全带支撑部分26的拉力F施加到安全带锚固件20，使连接部分30比附接部分24和安全带支撑部分26更大的塑性变形。例如，当附接部分24和安全带支撑部分26不变形时，拉力F的施加可以导致连接部分30发生塑性变形。在该塑性变形期间，连接部分30的例如在附接部分24和安全带支撑部分26之间的长度增加以减轻施加到乘员42的躯干的力，例如通过织带34的约束以减少在车辆36碰撞期间由乘员42的惯性引起的胸部按压和/或腹部按压。

在本公开的上下文中，塑性变形是固体材料响应于所施加的力而其形状经历不可逆变化的变形。例如，当例如在车辆36碰撞期间引起的拉力F超过阈值时，连接部分30可以塑性变形。当拉力F超过阈值时，连接部分30塑性变形。拉力F使连接部分30的格子结构塑性变形的阈值可以基于连接部分30的尺寸、形状、材料等来限定。例如，拉力F使连接部分30的格子结构塑性变形的阈值可以基于格子结构的单元46的尺寸、格子结构的单元46的形状、格子结构的体积分数等来限定。连接部分30的特征和连接部分30的格子结构的特征可以基于拉力F使格子结构塑性变形的阈值、乘员42的估计重量、车辆36在碰撞期间的估计减速力等来选择。

一对连接部分30在横向方向L1上可塑性变形。例如，连接部分30的格子结构可以对齐以在横向方向L1上提供塑性变形。例如，蝴蝶结格子结构60(下面讨论)的相对端58可以在横向方向L1上彼此间隔开。

连接部分30在横向方向上的变形可以是相对于附接部分24和安全带支撑部分26。例如，连接部分30可以设计成当在横向方向L1上施加拉力F到安全带锚固件20时塑性变形，以及附接部分24和安全带支撑部分26可以被设计成当拉力F施加到座椅安全带锚固件20时不会变形，例如连接部分30可以与附接部分24和安全带支撑部分26相比具有较低强度、较小密度的格子结构等。

连接部分30可以具有原始长度D1，如图3所示。在本文中，原始长度D1是指在例如由于拉力F而拉伸的变形之前连接部分30的长度。当连接部分30相对于附接部分24和安全带支撑部分26塑性变形时，连接部分30的长度可以伸长。换句话说，连接部分30在经历塑性变形之后可以从原始长度D1拉伸到如图4所示的延伸长度D2。例如，原始长度D1可以是例如3厘米，并且响应于拉力F超过阈值，例如由车辆碰撞引起，连接部分30可以变形到延伸长度D2(例如4厘米)。

连接部分30的格子结构可以具有负泊松比(Negative Poisson’s ratio，NPR)。换句话说，连接部分30的格子结构在横向于施加拉力方向的方向上扩展。换句话说，拉伸时材料会变得更宽。

例如，每个连接部分30可以具有原始宽度W1，如图3所示。在本上下文中，原始宽度是指在例如由于拉力F而拉伸的变形之前连接部分30之一的宽度。当连接部分30相对于附接部分24和安全带支撑部分26塑性变形时，连接部分30的宽度可以增大。换句话说，连接部分30可以在经历塑性变形之后从原始宽度W1拉伸到延伸长度W2，如图4所示。

例如，当对蝴蝶结格子结构60的相对端58一致地施加拉力F时，图5和图6中所示的蝴蝶结格子结构60提供NPR。例如连接部分30的其他NPR格子结构可以被设计成当无论方向施加拉力F时展开，例如在图7和8中所示的折返装置单元结构(reentrant unit cellstructure)62。NPR结构的展开吸收例如由乘员42产生并且在车辆36碰撞期间施加到织带34的能量。具有NPR格子结构的材料可以称为拉胀材料。

图10示出了包括拉力F和连接部分30的长度的曲线图。连接部分30可以具有原始长度D1。响应于超过阈值的拉力F的施加，连接部分30变形到延伸长度D2。在图10所示的示例中，格子结构具有负泊松比。在这种情况下，连接部分30的长度随着格子结构塑性变形而增加。随着连接部分30的长度增加，由于格子结构的负泊松比，当连接部分30拉伸到延伸长度D2时，塑性变形所需的力在再次上升之前下降。

在图2、图3、图4和图9所示的安全带锚固件20可以包括安全带定位部分52。安全带定位部分52将织带34定位在槽28内，例如缩小了槽28以抑制织带34在其中折叠、滚动等。座椅安全带定位部分52可以被连接到附接部分24。安全带定位部分52可以从附接部分24延伸朝向安全带支撑部分26。例如，安全带定位部分52可以从附接部分24延伸进槽28。

安全带定位部分52可以由金属形成。安全带定位部分52可以包括限定密度的格子结构，如上针对附接部分24所描述的。安全带定位部分52的格子结构的密度可以小于附接部分24的格子结构的密度和/或安全带支撑部26的格子结构的密度。换句话说，附接部分24的格子结构的密度和/或安全带支撑部26的格子结构的密度大于安全带定位部分52的格子结构的密度。

安全带定位部分52可以具有强度，如上针对附接部分24所描述的。安全带定位部分52的强度可以小于附接部分24的强度和/或安全带支撑部26的强度。换句话说，附接部分24的强度和/或安全带支撑部26的强度可以大于安全带定位部分52的强度。

附接部分24、安全带支撑部分26、连接部分30和/或安全带定位部分52可以由相同类型的材料(例如相同类型的金属)形成，并且可以具有相同格子结构等。附接部分24、安全带支撑部分26、连接部分30和/或安全带定位部分52可以由不同类型的材料(例如不同类型的金属)形成，并且可以具有格子结构等。附接部分24、安全带支撑部分26、连接部分30和/或安全带定位部分52可以形成有它们的组合，例如附接部分24和安全带支撑部分26可以是由相同类型的材料形成，连接部分30可以由与附接部分24和安全带支撑部分26不同的材料形成，并且安全带定位部分52可以由与连接部分30、附接部分24和安全带支撑部分26不同的材料形成。

附接部分24、安全带支撑部分26、连接部分30和/或安全带定位部分52可以是整体式的，即整体的，没有将部分24、26、30保持在一起的接缝、接头、紧固件或粘合剂。作为示例，附接部分24、安全带支撑部分26、连接部分30和/或安全带定位部分52可以在单个3D打印操作等中形成。作为整体式的替代，附接部分24、安全带支撑部分26、连接部分30和/或安全带定位部分52可以分开形成并且随后连接。例如，附接部分24、安全带支撑部分26、连接部分30和/或安全带定位部分52可以单独形成，并且随后通过熔合、激光焊接等连接。

安全带锚固件20可以包括覆盖附接部分24、连接部分30、安全带支撑部分26和/或安全带定位部分52的外壳64。外壳64可以是聚合物(例如尼龙、丙烯腈丁二烯苯乙烯(acrylonitrile butadiene styrene，ABS)，乙烯基树脂等)。外壳64呈现安全带锚固件20的均匀外观，即附接部分24、安全带支撑部分26、连接部分30和/或安全带定位部分52可以看起来像一个整体件而不是多部分件。在一个示例中，当连接部分30变形(伸长)时，外壳64的表面可能破裂。

安全带伸缩器32可以附接到车辆36的部件(例如，其中一个车柱40、其中一个座椅38等)。安全带伸缩器32可以以任何合适的方式(例如用一个或多个紧固件等)安装。安全带伸缩器32可以包括卷轴。卷轴可在伸缩器32内自由旋转。卷轴可以适于接收织带34，例如通过包括织带连接槽并且允许织带34缠绕卷轴。安全带伸缩器32可以包括锁定机构，当车辆36经受超过阈值量的减速时(例如在车辆36的碰撞期间)，该锁定机构阻止卷轴的旋转。

织带34可以由带条形状的织物形成。织带34可以附接到卷轴，织带34缠绕在卷轴上。例如，当未通过锁定机构阻止卷轴旋转时，可以从伸缩器32伸出织带34。织带34可以可滑动地接收在槽28中。例如，槽28可以在轴向方向A上延伸大于织带34的宽度的距离，并且槽28可以在横向方向L1上延伸大于织带34厚度的距离。

已经以说明性方式描述了本公开，并且应该理解的是已经使用的术语旨在具有描述性词语的性质而不是限制性的。鉴于以上教导，本公开的许多修改和变化是可能的，并且本公开可以不同于具体描述的方式实施。

Claims (15)

1.一种安全带锚固件，包含：

附接部分；

安全带支撑部分，所述安全带支撑部分与所述附接部分间隔开以在它们之间形成槽；以及

一对连接部分，所述一对连接部分用设置在它们之间的所述槽彼此间隔开，并且将所述附接部分连接到所述安全带支撑部分以及包括相对于所述附接部分和所述安全带支撑部分可塑性变形的格子结构。

2.根据权利要求1所述的安全带锚固件，其中所述格子结构具有负泊松比。

3.根据权利要求1所述的安全带锚固件，其中所述槽限定轴向方向，并且所述一对附接部分在所述轴向方向上彼此间隔开。

4.根据权利要求1所述的安全带锚固件，其中所述附接部分在横向方向上与所述安全带支撑部分间隔开，并且所述一对连接部分在所述横向方向上可塑性变形。

5.根据权利要求1所述的安全带锚固件，其中所述一对连接部分由金属形成。

6.根据权利要求1所述的安全带锚固件，其中所述一对连接部分是3D打印的。

7.根据权利要求1所述的安全带锚固件，其中所述附接部分由第一材料形成，并且所述安全带支撑部分由与所述第一材料不同的第二材料形成。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的安全带锚固件，还包含覆盖所述附接部分、所述连接部分和所述安全带支撑部分的外壳。

9.根据权利要求1-7中任一项所述的安全带锚固件，还包含连接到所述附接部分的安全带定位部分。

10.根据权利要求9所述的安全带锚固件，其中所述安全带定位部分包括限定第一密度的格子结构，并且所述附接部分包括限定大于所述第一密度的第二密度的格子结构。

11.根据权利要求9所述的安全带锚固件，其中所述安全带定位部分包括限定第一密度的格子结构，并且所述安全带支撑部分包括限定第二密度的格子结构，所述第二密度大于所述第一密度。

12.根据权利要求9所述的安全带锚固件，其中所述安全带定位部分从所述附接部分朝向所述安全带支撑部分延伸。

13.一种安全带总成，包含：

伸缩器；

锚固件，所述锚固件包括附接部分、安全带支撑部分和一对连接部分，所述安全带支撑部分与所述附接部分间隔开以限定在它们之间的槽，所述一对连接部分用设置在它们之间的所述槽彼此间隔开并且将所述附接部分连接到所述安全带支撑部分以及包括相对于所述附接部分和所述安全带支撑部分可塑性变形的格子结构；以及

可从所述伸缩器伸出并且可滑动地接收在所述槽中的织带。

14.根据权利要求13所述的安全带总成，其中所述格子结构具有负泊松比。

15.根据权利要求13或14所述的安全带总成，其中所述一对连接部分是3D打印的。