CN109476277A - 用于车辆安全带的安全带卷收器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于车辆安全带系统的安全带卷收器(5)，所述安全带卷收器具有框架(10)、可转动地安装在框架(10)中的安全带卷轴(14)和锁定系统，所述锁定系统能够以安全带敏感的方式锁定安全带卷轴，其中，所述锁定系统具有惯性棘爪(30)，所述惯性棘爪本身与安全带卷轴(14)一起转动并且能从初始位置绕枢转轴线(S)枢转到锁定位置中，安全带卷轴能在所述初始位置中自由地转动，其特征在于，设有用于触发惯性棘爪(30)的枢转的器件，所述器件对超过预先确定的离心力作出响应。

Description

用于车辆安全带的安全带卷收器

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，所述安全带卷收器具有框架、可转动地安装在框架中的安全带卷轴和锁定系统，所述锁定系统能够以安全带敏感的方式锁定安全带卷轴，其中，所述锁定系统具有惯性棘爪，所述惯性棘爪本身与安全带卷轴一起转动并且能从初始位置绕着枢转轴线枢转到锁定位置中，在初始位置中安全带卷轴能自由转动。

背景技术

在安全带卷轴上容纳安全带，车辆乘员可以利用所述安全带束紧。在正常状态下，安全带卷轴能克服回位弹簧的作用沿安全带拉出方向自由转动。因此，车辆乘员可以拉出安全带，以便例如系上安全带或者在系好安全带的状态下向前倚靠。当释放安全带时、例如当车辆乘员解开安全带或者再次向后倚靠时，在回位弹簧的作用下使安全带再次卷绕到安全带卷轴上。

通常已知的是，这样的安全带卷收器的安全带卷轴可以以两种不同的方式锁止：车辆敏感的方式和安全带敏感的方式。车辆敏感的锁止根据与车辆有关的参量触发，所述参量例如是车辆的减速。安全带敏感的锁止根据与安全带或保险带有关的参量触发，所述参量例如是将安全带从安全带卷收器拉出的加速度。

当其中设置有安全带卷收器的车辆相应地大程度地减速和/或从安全带卷收器以相应的加速度拉出安全带时，触发安全带卷轴的锁止。在这种情况下(几乎)不再能拉出安全带。在此，忽略安全带的有限的拉出，这种有限的拉出基于胶卷效应或者可能存在的安全带限力器是可能的。

发明内容

在本发明的范围内，仅考虑安全带敏感的锁止。这种锁止借助于惯性棘爪触发。惯性棘爪安装在安全带卷轴上或者安装在与安全带卷轴连接的构件上，从而惯性棘爪与安全带卷轴一起转动。在此，惯性棘爪在其质心处可枢转地支承，并且惯性棘爪被回位弹簧加载到初始位置中。

惯性棘爪设置在锁定齿部内部，所述锁定齿部环形地包围惯性棘爪并且是锁定环的一部分，锁定环可以相对于框架从初始位置转动到锁止位置中。当锁定环转动到锁止位置中时，锁止安全带卷轴。

惯性棘爪在其初始位置中可以在锁定齿部的内部自由转动，从而安全带卷轴也可以自由转动。

当安全带以渐增的速度从安全带卷轴被拉出时，这导致安全带卷轴的转动加速度。如果转动加速度处于安全带敏感的锁止的触发阈值之下，则惯性棘爪由于回位弹簧的作用保留在该惯性棘爪的初始位置中。

当转动加速度超过触发阈值，则这导致，惯性棘爪由于其质量惯性而相对于安全带卷轴转动，由此，惯性棘爪的尖端与锁定齿部达到嵌接。由此，将安全带卷轴的转动传递到锁定齿部上进而传递到锁定环上，锁定环由此转动到锁止位置中。于是将安全带卷轴锁止。

本发明的任务在于，改进已知的锁定机构。

为了解决该任务，在一种开始时提到的类型的安全带卷收器中设有一种用于触发惯性棘爪的枢转的器件，该器件对超过预先确定的离心力作出响应。这样的安全带卷收器的锁定机构不仅对安全带的转动加速度作出响应，而且也对转速作出响应。由此确保安全带卷轴在锁定机构锁止安全带卷轴之前不能达到过高的转速。

按照本发明的一种优选的实施方式规定，所述器件是在惯性棘爪的枢转轴线和惯性棘爪的质心之间的间距。此外强调：惯性棘爪偏心地支承，从而可以在确定的状态下产生绕着枢转轴线作用的转矩。

优选规定，所述间距沿一定方向延伸，该方向与延伸穿过枢转轴线和安全带卷轴的旋转轴线的半径不同。在质心相对于枢转轴线的这种布置的情况下，在质心处作用的离心力产生试图使惯性棘爪绕着枢转轴线转动的转矩。

当惯性棘爪的重心在穿过枢转轴线延伸的半径与穿过安全带卷轴的旋转轴线和配设给锁定系统的锁定齿部的惯性棘爪尖端延伸的半径之间延伸时，确保：一旦离心力高到克服回位弹簧的作用，就使惯性棘爪枢转到锁定位置中。

所述间距优选大致垂直于穿过枢转轴线延伸的半径延伸。在这种构造方案中，利用尽可能短的间距在惯性棘爪的质心与该惯性棘爪的重心之间产生最大的转矩。

在0.5mm至2mm的数量级中的数值适用于在惯性棘爪的质心与该惯性棘爪的枢转轴线之间的间距。所述数值特别优选处于0.7mm至1.0mm的数量级中。

按照本发明的另一种优选的实施方式规定，所述器件是枢转杆件，该枢转杆件设置在惯性棘爪的外侧上并且可以贴靠到锁定系统的锁定齿部上。在枢转杆件和锁定齿部之间的接触点作为推力轴承起作用，在该处，即使惯性棘爪继续支承在该惯性棘爪的质心处，在转速在结构上能调节时，枢转杆件也将惯性棘爪从初始位置“杠到”锁定位置中。然而，如果这是期望的，在该实施方式中也可以以与在第一实施方式中相同的方式设有在惯性棘爪的质心与该惯性棘爪的枢转轴线之间的间距。

按照一种构造方案，枢转杆件以一个端部安装在惯性棘爪上，而该枢转杆件在另一个端部上具有杆件质量体。由此，将杆件质量体在离心力时对惯性棘爪施加的作用最大化。通过杆件质量体的大小可以调节转速，在所述转速的情况下，枢转杆件使惯性棘爪运动到锁定位置中。

枢转杆件优选在惯性棘爪的背离惯性棘爪尖端的端部上与该惯性棘爪连接。这导致，当杆件质量体被作用的离心力向外挤压并且枢转杆件支撑在锁定齿部上时，将惯性棘爪从初始位置挤压到锁定位置中。

按照一种构造方案，枢转杆件是由金属制成的板簧。由此，能够产生用于杆件质量体的高的回位力。

按照一种备选的构造方案，枢转杆件与惯性棘爪一件式地构造。由此，省去单独的装配步骤。

附图说明

下面借助于两个实施方式描述本发明，这两个实施方式在附图中示出。在附图中：

图1以侧视图示出按照第一实施方式的按照本发明的安全带卷收器；

图2示出与图1相对应的另一个示意性的视图；

图3以侧视图示出按照本发明的第二实施方式的安全带卷收器；

图4以立体图示出用于按照关于第二实施方式的实施变型方案的安全带卷收器的惯性棘爪；以及

图5示出一个曲线图，在该曲线图中呈现用于按照本发明的安全带卷收器的惯性棘爪的不同的触发状态。

具体实施方式

在图1中可看到安全带卷收器5，该安全带卷收器可以用作特别是在机动车中的车辆乘员约束系统的部分。

所述安全带卷收器具有框架10，该框架用于安装在车辆中。安全带卷轴14可转动地安装在框架的两个支腿12之间，在图1中仅可看到这两个支腿中的一个支腿。在这里，由安全带卷轴14仅示出侧向法兰或者与该安全带卷轴连接的构件。

安全带卷轴以本身已知的方式这样可转动地支承在框架10中，使得该安全带卷轴在正常状态中能自由转动，由此，可以拉出接纳在该安全带卷轴上的安全带。为了将安全带再次卷绕到安全带卷轴上，设有(在这里不可见的)回位弹簧。

此外，安全带卷收器设有锁止系统，利用该锁止系统可以在需要时锁止安全带卷轴。这可以以安全带敏感的方式或者以车辆敏感的方式触发，如开始时详细描述的那样。

作为车辆敏感的锁止系统的重要部件，在这里也可看到惯性质量体16和不同的锁定杆件18、20。

为了触发车辆敏感的锁止，必须将惯性质量体16由初始位置向外移出。由此，这样调整锁定杆件18、20，使得将安全带卷轴14与锁定环22耦联。锁定环22以能转过预先确定的角度的方式安装在框架10上。当通过安全带卷轴14的转动使锁定环克服弹簧24的作用由其初始位置向外携动时，这造成安全带卷轴的锁止。这一般是已知的并且在这里不再进一步阐述。

锁定环22也用于引起以安全带敏感的方式锁止安全带卷轴14。惯性棘爪30是用于安全带敏感的锁止的机构的重要部件，该惯性棘爪以能绕枢转轴线S枢转的方式安装在安全带卷轴14上或者安装在与安全带卷轴14连接的构件上。惯性棘爪20在一个端部上具有惯性棘爪尖端32，该惯性棘爪尖端可以嵌接到锁定齿部34中，该锁定齿部设在锁定环22的内侧上。

惯性棘爪30配设有回位弹簧36，该回位弹簧将惯性棘爪30加载到图1中示出的初始位置中。在该初始位置中，惯性棘爪尖端32的最外部的点处于比锁定齿部34的最内部的点更小的半径上，从而惯性棘爪30可以自由地转动并且安全带卷轴14可以与该惯性棘爪一起自由地转动。

反之，当惯性棘爪30从其在图1中示出的初始位置沿顺时针枢转到锁定位置中时，惯性棘爪尖端32嵌接到锁定齿部34中，从而安全带卷轴14经由惯性棘爪30与锁定环22耦联。在这种情况下，安全带卷轴14的转动也导致锁定环22克服弹簧24的作用而携动，由此引起安全带卷轴14的锁止。

在传统的安全带卷收器中，惯性棘爪30支承在其质心处。因此，安全带卷轴的绝对转速完全不影响惯性棘爪30的锁定特性；仅安全带卷轴的转动加速度的水平对于如下情况是决定性的，即，是否由惯性棘爪的质量惯性力矩引起一个转矩，在该转矩的作用下可以克服回位弹簧36的力。

然而，按照本发明规定，惯性棘爪30的质心M相对于枢转轴线S错开，并且更确切地说，错开间距A(见图2)。在此，间距A大致垂直于穿过安全带卷轴14的旋转轴线R和惯性棘爪30的枢转轴线S延伸的半径。

当安全带卷轴进而惯性棘爪30沿箭头P的方向转动时，如果该转动加速进行，则得到由惯性棘爪30的质量惯性引起的转矩D，该转矩克服回位弹簧36的力F作用。此外，在惯性棘爪30的质心M处作用的离心力产生绕枢转轴线S的转矩，该转矩由离心力和杠杆臂A组成。所述转矩沿与在拉出安全带时在安全带卷轴转动加速的情况下作用的转矩相同的方向作用。

由此，为了惯性棘爪30由其初始位置运动到锁定位置中，两个参量是决定性的。首先，考虑如下情况，即，安全带卷轴14以大的角加速度转动，而绝对转速还是相对低的。在这种情况下，对于惯性棘爪30触发锁止来说，(几乎仅)转动加速度是决定性的。

也可以考虑如下情况，即，安全带卷轴以相对较低的转动加速度转动，然而绝对转速随时间达到相当大的水平。在这种情况下，(几乎仅)作用于惯性棘爪30的离心力确保克服回位弹簧30的力。

最后，混合状态是可能的，在这些混合状态中，在确定的转速时起作用的离心力和抵制转动加速度的质量惯性力矩的组合导致整体上作用于惯性棘爪30的转矩D可以克服回位弹簧36的力F。

在该实施方式中，还如下地存在重力的一定的影响，即，根据惯性棘爪的位置，质心M产生抵制力F的或者支持力F的转矩。然而，这种影响相对于高的转动加速度和高的转速的影响是可以忽略的，从而在这里不再考虑这一点。

在图3中示出按照本发明的安全带卷收器的第二实施方式。对于由先前的实施方式已知的构件使用相同的附图标记，并且就此而言参考上面的阐述。

在第一和第二实施方式之间的主要区别在于，在第二实施方式中设有枢转杆件40，该枢转杆件在一个端部42上与惯性棘爪30连接，并且更确切地说，在该枢转杆件的背离惯性棘爪尖端32的端部上连接。在枢转杆件40的另一个端部上设有杆件质量体44。

在这里，枢转杆件40连同杆件质量体44与惯性棘爪30的剩余部分一起一件式地构造。惯性棘爪例如可以与枢转杆件40和杆件质量体44一起注塑成型。

枢转杆件40按照一种弹簧的类型构造并且当没有外力作用时，将杆件质量体44保持在图3中示出的位置中。当安全带卷轴14转动时，离心力作用于杆件质量体44，从而向外挤压杆件质量体44。由此，枢转杆件40贴靠到锁定齿部34上。在此，由于在安全带卷轴14进而枢转杆件40相对于锁定齿部34之间的持续的相对转动，在特定的时间点处获得如下情况，即，杆件质量体44向外挤压枢转杆件40，同时枢转杆件支撑在锁定齿部34的齿部的尖端上。由此造成，径向向外挤压枢转杆件40的反向于杆件质量体44的端部。这传递到惯性棘爪30上，由此使惯性棘爪克服回位弹簧36的作用从该惯性棘爪的在图3中示出的初始位置中运动到锁定位置中。安全带卷轴14由此与锁定换22耦联。

以与在第一实施方式中相同的方式，在第二实施方式中，安全带卷轴14的转动速度也导致离心力，该离心力最终产生克服回位弹簧36的作用的转矩。因此，安全带敏感的锁定可以基本上通过超过安全带卷轴的转动加速度、基本上通过超过安全带卷轴的极限转速或者通过安全带卷轴的转速与安全带卷轴的转动加速度的混合来触发。

在图4中示出关于第二实施方式的变型方案。与按照图3的实施方式的区别在于，在按照图4的变型方案中，枢转杆件40不是与惯性棘爪30一件式地构造，而是构造为单独的构件。枢转杆件40特别是构造为板簧，该板簧在惯性棘爪的背离惯性棘爪尖端32的端部上挂入到惯性棘爪30中并且在相反的端部上承载杆件质量体44。

在图5中示意性地示出用于安全带敏感地锁止安全带卷轴14的参量。线L示出在现有技术的安全带卷收器中的触发。转动加速度仅对于如下情况是决定性的，即安全带卷收器处于增强的状态下(右侧划阴影线的区域1)或者是未锁止的(线L下方的区域)。

线N示出用于按照第一实施例的按照本发明的安全带卷收器的所谓的锁定极限。在线N的上方(左侧划线的区域2)触发安全带敏感的锁定，并且在线N的下方不激活惯性棘爪30。

在曲线N的左边的区域中，(几乎)仅由于安全带卷轴的高的转动加速度触发安全带敏感的锁止。在该区域中，安全带敏感的锁止的响应特性与现有技术的安全带卷收器的响应特性类似。

在曲线N的右边的端点处，(几乎)仅由于安全带卷轴14的高的转速触发安全带敏感的锁止；转动加速度在这里几乎是可以忽略的。这能实现，在结构上限制安全带卷轴的在运行中产生的最大的转速，例如限制到在每分钟2000次转动的数量级中的数值上。

在处于曲线N的两个端点之间的区域中，通过安全带卷轴的转动加速度的作用和安全带卷轴的绝对转速的作用的叠加触发安全带敏感的锁止。在此，可以通过在第一实施方式中的间距A的大小和枢转杆件40相对于杆件质量体44的弹簧刚性调节曲线N的变化。

在按照第二实施方式的按照本发明的安全带卷收器中，杆件质量体44由于离心力与转速相关地向外运动。在达到或者超过极限转速时，杆件质量体44与锁定齿部34接触，从而导致惯性棘爪(30)的偏移。

Claims (12)

1.用于车辆安全带系统的安全带卷收器(5)，所述安全带卷收器具有框架(10)、可转动地安装在框架(10)中的安全带卷轴(14)和锁定系统，所述锁定系统能够以安全带敏感的方式锁定安全带卷轴，其中，所述锁定系统具有惯性棘爪(30)，所述惯性棘爪本身与安全带卷轴(14)一起转动并且能从初始位置绕着枢转轴线(S)枢转到锁定位置中，在所述初始位置中安全带卷轴能自由地转动，其特征在于，设有用于触发惯性棘爪(30)的枢转的器件，所述器件对超过预先确定的离心力作出响应。

2.根据权利要求1所述的安全带卷收器(5)，其特征在于，所述器件是在惯性棘爪(30)的枢转轴线(S)和该惯性棘爪的质心(M)之间的间距(A)。

3.根据权利要求2所述的安全带卷收器(5)，其特征在于，所述间距(A)沿一个方向延伸，该方向不同于延伸穿过枢转轴线(S)和安全带卷轴(14)的旋转轴线(R)的半径。

4.根据权利要求3所述的安全带卷收器(5)，其特征在于，所述间距(A)大致垂直于穿过枢转轴线(S)延伸的所述半径延伸。

5.根据权利要求2至4之一所述的安全带卷收器(5)，其特征在于，所述惯性棘爪(30)的重心在穿过枢转轴线(S)延伸的半径与穿过安全带卷轴(14)的旋转轴线(R)和配设给锁定系统的锁定齿部(34)的惯性棘爪尖端(32)的半径之间延伸。

6.根据权利要求2至5之一所述的安全带卷收器(5)，其特征在于，所述间距(A)处于0.5mm至2mm的数量级中。

7.根据权利要求6所述的安全带卷收器(5)，其特征在于，所述间距(A)处于0.7mm至1.0mm的数量级中。

8.根据上述权利要求之一所述的安全带卷收器(5)，其特征在于，所述器件是枢转杆件(40)，所述枢转杆件设置在惯性棘爪(30)的外侧上并且能够贴靠到锁定系统的锁定齿部(34)上。

9.根据权利要求8所述的安全带卷收器(5)，其特征在于，所述枢转杆件(40)以一个端部安装在惯性棘爪(30)上并且在另一个端部上具有杆件质量体(44)。

10.根据权利要求8或9所述的安全带卷收器(5)，其特征在于，所述枢转杆件(40)在惯性棘爪的背离惯性棘爪尖端(32)的端部上与所述惯性棘爪(30)连接。

11.根据权利要求8至10之一所述的安全带卷收器(5)，其特征在于，所述枢转杆件(40)是由金属制成的板簧。

12.根据权利要求8至10之一所述的安全带卷收器(5)，其特征在于，所述枢转杆件(40)与惯性棘爪(30)一件式地构造。