CN110171384B - 座椅安全带卷收器 - Google Patents

Abstract

一种座椅安全带卷收器包括卷轴和用于确定从卷轴放出的座椅安全带带材的量的测量值的测量机构。测量机构包括摆线齿轮传动装置。传感器设置成用于检测安装在感测齿轮上的磁体的运动，并且可以提供控制器用于基于磁体的运动确定表征卷轴的旋转量和带材的撤回量的测量值。

Description

座椅安全带卷收器

技术领域

本申请总体上涉及用于乘坐者约束系统(例如，座椅安全带系统)中的卷收器领域。这些座椅安全带系统包括收取或卷绕装置，用于在座椅安全带被锁扣后收取或卷起已被展出的任何多余量的座椅安全带带材。

背景技术

卷收器还可包括自动锁定装置，称作自动锁定卷收器(ALR)，其配置成锁定卷收器以防止进一步放出座椅安全带带材。卷收器可以配置成在突然或急剧牵拉带材时实施锁定。

座椅安全带卷收器还可包括机构(例如，电机)，用于卷起座椅安全带。电机可以用于当座椅安全带正被车辆的乘坐者系着时控制座椅安全带的张力。因此，电机驱动的卷收器可以配置成沿两个方向操作以便卷绕和放出安全带。卷收器系统还可包括预张紧装置(例如，烟火型从动装置)，用于张紧座椅安全带。

在卷收器系统中，有用的是能够确定座椅安全带带材放出或的撤回量以便方便卷收器及其一或多个相关特征的操作(例如，预张紧，电机驱动卷绕和/或放出，弹簧卷绕，等等)。

发明内容

根据这里公开的一种实施方式，一种座椅安全带卷收器被提供，其包括卷轴，用于卷绕和放出座椅安全带带材。卷收器包括测量机构，用于确定从卷轴放出的座椅安全带带材的量的测量值。测量机构包括摆线齿轮传动装置，用于将卷轴的旋转运动转换成感测齿轮的旋转运动。感测齿轮的旋转运动被第一传感器检测，并且第二传感器设置成用于检测卷轴的角位置。第一和第二传感器提供信号至控制器，使得控制器能够基于卷轴角位置和卷轴旋转量这二者确定带材从卷轴放出的量的测量值。

根据卷收器的替代性实施方式，角位置传感器可以省略，并且卷收器可以配置成包括自动锁定机构(ALR)。

可以理解，前面的一般性描述和下面的详细描述都只是示例性和解释性的，并不限制请求保护的发明的范围。

附图说明

从下面的描述、所附权利要求以及附图中展示的附带示例性实施方式，可以更清楚地理解这些以及其它特征、方面和优点。下面简要介绍附图。

图1是车辆侧视图，展示根据示例性实施方式的形式为具有卷收器的座椅安全带组件的乘坐者约束系统。

图2是座椅安全带卷收器的分解图。

图3是图2中的卷收器的侧视图，取自位于弹簧板和第二齿轮或太阳轮之间的平面。

图4是图2中的卷收器的侧视图，从位于摆线齿轮和第二齿轮或太阳轮之间的平面所作。

图5是座椅安全带卷收器的分解图，其中包括两个传感器用于检测旋转运动。

图6是图5中的卷收器的侧视图，取自卷收器弹簧和罩盖之间的平面。

图7A是图5中的卷收器的侧视图。

图7B是图5中的卷收器的横截面图，沿着图7A中的线B-B截取。

图8是图2中的卷收器的第二齿轮的透视图。

图9-12是图2中的卷收器的侧视图，展示ALR机构在操作中。

图13A是图2中的卷收器的第二齿轮的前侧的透视图。

图13B是图2中的卷收器的第二齿轮的后侧的透视图。

图14A是图2中的卷收器的第一摆线齿轮的透视图。

图14B是图2中的卷收器的第二摆线齿轮的透视图。

具体实施方式

这里公开的是卷收器机构(例如，卷收器)，配置成包括能量管理装置，所述能量管理装置以渐进的方式吸收能量和负载，例如起始于相对低级别的能量吸收(例如，负载抵抗力)，然后随着由带材紧固的乘坐者移动(例如，偏转)卷收器，增大负载和能量吸收级别(例如，负载抵抗力)。具有带能量管理装置(例如，负载吸收件)的卷收器的乘坐者约束系统，如这里公开的，被配置成限制胸部偏转(或位移)和束紧乘坐者。通过初始提供相对低级别的能量吸收，卷收器，如这里公开的，可以有利地为小身材乘坐者(例如，第五百分位数的乘坐者)提供益处。此外，通过提供渐进级别的负载和能量吸收，卷收器，如这里公开的，也能够约束较大身材乘坐者(例如，第九十五百分位数的乘坐者)以限制其偏转，因为在车辆动态事件期间，对于校小身材乘坐者理想的相对低能量吸收级别可能对于限制较大身材乘坐者偏转来说不是理想的。换言之，卷收器，如这里公开的，可以有益地提供高效的方法以限制各种身材的乘坐者(例如，从小身材到大身材乘坐者)的偏转，从而提供满意的性能，诸如通过采用能量管理系统，其在车辆动态事件期间提供渐进方式的负载和能量吸收。

图1公开了示例性的座椅安全带系统10。座椅安全带系统10在车辆中使用，以有助于在突然加速期间约束乘坐者11的运动，突然加速典型地源于车辆的动态碰撞事件。术语加速代表车辆经历的绝对加速度值，不论是负值(例如，减速)还是正值。座椅安全带系统10包括带材或系带12，带扣14，用于接合带扣14的舌形件16，锚固件18，和卷收器20。在车辆动态碰撞事件期间，卷收器20可锁定带材以防止其抽取或放出，这可约束乘坐者的运动。座椅安全带系统10可以包括一或多个传感器(未示出)，其配置成检测车辆的突然加速。加速度传感器(一或多个)配置成发送信号至用于卷收器20的控制器。控制器可以配置成根据需要启动卷收器，这取决于传感器检测到的是低或高加速度事件。

如示于图2，卷轴40经从卷轴40沿轴向延伸的轴45连接于齿轮芯轴215。齿轮芯轴215连接于作为安全带放出检测系统的一部分的传动机构。传动机构包括至少一个摆线齿轮。如示于图2，传动可以包括连接于齿轮芯轴215的第一摆线齿轮210和第二摆线齿轮220。摆线齿轮(一或多少)啮合位于限位器205内的相应的齿轮齿206，限位器固定于卷收器框架50。摆线齿轮210、220传递运动至第二齿轮或太阳轮225。

如上所述，只有一个摆线齿轮是必需的。附加的摆线齿轮(例如，齿轮220)被提供以减小传递至第二齿轮225的运动的公差。进一步附加的摆线齿轮也可被提供(即，总数为三个或更多)以便提高传递的运动的解析度。更高的传动解析度或精度可提高检测座椅安全带带材的放出量的精度。摆线传动装置的作用类似于齿轮。举例而言，在一个示例性实施方式中，减速比为27：1。因此，在该例中，27圈的卷轴旋转等价于一或多个摆线齿轮1圈的旋转。然而，减速比可以改变。

摆线齿轮(一或多个)经位于第二齿轮225后侧的六个销或凸起226将卷轴的运动传递至第二齿轮225，如图13B所示。销或凸起226由位于第一和第二摆线齿轮210、220中的孔211、221引导，参看图14A和14B。销的数量能够改变，取决于期望的精度。更多的销导致更高的解析度或带从卷轴放出的量更精确的测量和检测。

随着第二齿轮225旋转，与第二齿轮225啮合的外部平面或感测齿轮230旋转相应的量。感测齿轮230包括磁体310，其安装成使得磁体310的位置随着感测齿轮230的旋转而变化。举例而言，如示于图中，磁体310可以是半球形或半圆形的，并且配合在感测齿轮230的中心开口中。霍尔效应传感器305邻近于第一磁体310布置，并且感测磁体310的位置的变化。根据一种实施方式，传动配置成使得，当带材从完全卷绕状态(即，完全卷入的卷收器)移动到完全放出状态(即，没有带材围绕卷轴卷绕的状态)时，感测齿轮230的旋转小于一整圈。

卷收器可以配置成使得感测齿轮230的转动不超过一整圈。基于磁体位置，考虑到卷轴的直径、带材的厚度和感测齿轮230的旋转角度，传感器305的输出可以与卷轴的运动相关联，以确定带材放出位置的测量值。传感器305可以提供信号至控制器。控制器可以组合于卷收器中或布置成远离卷收器，并且可以与其它车辆安全设备的控制器相关联，举例而言，诸如气囊、靠垫头枕等等。控制器配置成从一或多个传感器获取与卷收器的角位置相关的数据，并将数据配置成传输至车辆网络，诸如CAN总线，以便被其它控制器使用。传感器可以配置成使用SPI通讯协议。控制器可以将数据转换成适合于由车辆网络(例如，CAN/LAN)使用的通讯协议的格式。采用摆线传动为确定安全带放出位置提供了改进的精度。

根据另一示例性实施方式，如示于图5，第二传感器315可以提供。第二传感器315可以是霍尔效应传感器并且感测第二磁体320的运动。传感器315可以经连接器325连接于控制器，第一传感器305可以包括类似的连接器用以将传感器305连接至控制器(传感器305、315可以共享同一控制器)。传感器305、315可以连接于适宜的控制器，经直接链路或经车辆LAN或通讯母线。如示于图2和5，卷收器包括带卷绕或卷紧弹簧130。弹簧130偏压卷轴，以将带材围绕卷轴卷紧。如示于图7B，弹簧130连接于衬套125，衬套125连接于轴45，轴45从卷轴40延伸到安全带放出测量机构中，安全带放出测量机构包括传感器305和315。如示于图2，弹簧板120为衬套125和弹簧130提供安装表面。弹簧130和衬套125容置于罩盖105中。优选地，第二磁体320安装于衬套125上。第二磁体320经轴140以与卷轴40相同的转速旋转，轴140从卷轴延伸。图7A和7B公开了两个传感器的实施方式，未呈现如后面详细描述的可选的ALR机构。

两个传感器305、315都可以在卷收器制造期间校准。校准过程可以用于固定磁体初始位置(即，在卷轴上不带带材的情况下确定与卷收器相关的角度)。使用两个传感器改进了控制器(一或多个)为确定带放出量使用的测量值的精度和解析度。由于摆线传动的机械公差和相关齿轮的游隙，第一传感器305可以呈现一定的不精确度。因此，提供第二传感器315可改进带放出量确定中的精度和解析度。没有机械游隙与第二传感器315相关。

包括两个传感器305、315的系统可以配置成以钟表的相同方式操作。基本上讲，第一传感器305用于测量轴的转数，第二传感器315用于确定轴或卷轴的角位置。举例而言，轴可被确定为沿抽取方向转动了四整圈，并且距离第五整圈的360度旋转还差110度。

确定卷轴或轴的转数和卷轴或轴的角位置这二者，使得带材位置能被更精确地确定。结果，这里描述的卷收器设计提供用于下述量的测量值的确定：带材从卷轴抽取的量；带材运动(即，抽取或收取)方向；和带材速度和/或加速度。霍尔效应传感器的精度可能取决于磁体的运动范围。卷收器构型可以使用磁体的小于整360度的角运动。在这样的条件下，通过控制器中的程序或应用所使用的比例范围，传感器输出信号的解析度可以改进。利用这种方式，传感器的输出的全额解析度被自动地放大到至少为18度的编程的角范围。范围可以规定为从开始位置至任何停止位置或角度范围值。在没有带材位于卷轴上的情况下，与卷收器相关联的角度可以通过校准器来确定，所述校准器检测优选地三种不同情况下的角度。优选的霍尔效应传感器公差可被最小化，优选地通过使得一度旋转角度等价于5-8mm的带材抽取距离。

根据所公开的实施方式，可选的ALR(自动锁定卷收器)特征可以提供。座椅安全带卷收器的ALR功能器件典型地随着座椅安全带带材被围绕儿童座椅紧固而被启动。典型地，在座椅安全带被围绕儿童座椅安置之前，当大部分座椅安全带带材(即使不是全部)被从卷轴手工拉出或抽出时，ALR被启动–切换到“ON”。然后座椅安全带被释放以包围儿童座椅。随着座椅安全带带材的最后一段被从卷轴抽出，卷收器可以进入其操作模式中的自动锁定模式(ALR)。

在公开的实施方式中，ALR机构可以提供为使用第二齿轮225和弹簧偏压的ALR杠杆。ALR机构包括杠杆110，其被双位弹簧115偏压。举例而言，如示于图2，弹簧115可以配置为金属条，具有两个弯折部。弯折部为杠杆110提供收容区域，使得杠杆能够被保持在两个不同位置。如示于图8，第二齿轮225包括锁定凸起228和收取凸起227。所述凸起位于垂直于卷轴的旋转轴线的不同平面中。

如示于图9，当带材处在或接近于从卷轴完全抽取的状态时，锁定凸起228接合杠杆110以使杠杆沿“X”方向移动至“ON”位置，在此杠杆阻止第二齿轮225沿抽取方向(方向“U”)的运动。如示于图9，当ALR机构处在ON位置时，杠杆110与第二齿轮225的齿接合。从ON位置，第二齿轮225可以沿收取方向(方向“W”)移动，如示于图10。然而，杠杆110保持朝向第二齿轮225输转，并且因此没有可能带材的抽取运动超出示于图9的位置。随着带材被进一步收取，使得一定量的带材围绕卷轴卷绕，收取凸起227接触杠杆110(图11)以将杠杆110沿“Y”方向驱动至OFF位置，如示于图12。在杠杆110和ALR机构位于OFF位置时，卷收器卷轴和带材能够沿任一方向(收取或抽取)移动。

如本文所使用的，术语“大约”、“约”、“基本上”和类似的术语旨在具有与本公开的主题所涉及的领域中的普通技术人员的普遍和可接受的用法相一致的广泛含义。回顾本公开的本领域技术人员应当理解，这些术语旨在允许描述所述和所主张的某些特征而非将这些特征的范围限制于所提供的任何精确数值范围。因此，这些术语应被解释为表明，所述和所主张的主题的非实质性或不紧要的修改或变更被认为是在所附权利要求中所叙述的本发明的范围内。

应当注意，本文中用于描述各种实施方式的术语“示例性”旨在表示这些实施方式是可能的实施方式的可能的示例、呈现和/或说明(并且这样的术语并不意味着这些实施方式必然是超它的或最好的示例)。

本文中使用的术语“耦接”、“连接”等意味着两个构件直接或间接地彼此结合。这种结合可以是固定的(例如，永久的)或可移动的(例如，可移除的或可释放的)。这种结合可以通过将所述两个构件或所述两个构件与任何另外的中间构件彼此一体地形成为单个整体，或者通过将所述两个构件或所述两个构件与任何另外的中间构件彼此附接来实现。

本文中对元件的位置的指代(例如，“顶”、“底”、“上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“外”等)仅仅是用于描述图中各种元件的方位。应当注意，各种元件的方位可以根据其他示例性实施方式而不同，并且这些变化旨在被本公开所涵盖。

重要的是要注意，各种示例性实施方式中示出的卷收器的构造和布置仅仅是说明性的。尽管在本公开中仅仅详细描述了几个实施方式，但是回顾本公开的本领域技术人员将容易理解，可以进行许多修改(例如，各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例的变化，参数值的变化，安装布置的变化，材料使用的变化，颜色的变化，方位的变化等)，而不实质上脱离本文所述主题的新颖性的教导和优点。例如，示出为整体形成的元件可以由多个部件或元件构成，元件的位置可以颠倒或以其他方式变化，并且离散元件的性质或数量或位置可以改变或变化。根据备选实施方式，可以改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。还可以在各种示例性实施方式的设计、操作条件和布置方面中进行其他替换、修改、改变和省略，而不脱离本发明的范围。

Claims (15)

1.一种座椅安全带卷收器，包括：

卷轴，用于卷绕和放出座椅安全带带材；

测量机构，用于确定从卷轴放出的座椅安全带带材的量的测量值，测量机构包括：

旋转的摆线齿轮，包括多个开口，并且其中摆线齿轮的旋转是由卷轴的旋转驱动的；

旋转的第二齿轮，其中第二齿轮包括多个销，并且其中每个销安置在摆线齿轮中的所述多个开口中的一个内，并且其中第二齿轮的旋转是由摆线齿轮的旋转驱动的；

旋转的感测齿轮，其中感测齿轮与第二齿轮啮合，并且其中感测齿轮的旋转是由第二齿轮驱动的；

磁体，其安装于感测齿轮；以及

传感器，用于检测磁体的运动，并且其中传感器配置成提供信号至控制器，用于基于磁体的运动确定表征卷轴的旋转量和带材的撤回量的测量值。

2.如权利要求1所述的座椅安全带卷收器，还包括旋转的第二摆线齿轮，其中旋转的第二摆线齿轮包括多个开口，并且其中第二摆线齿轮的旋转是由卷轴的旋转驱动的，并且其中第二齿轮的每个销分别安置在第二摆线齿轮中的所述多个开口中的相应一个内，并且其中第二齿轮的旋转是由第二摆线齿轮的旋转驱动的。

3.如权利要求1所述的座椅安全带卷收器，其中卷收器配置成使得感测齿轮旋转小于一整圈。

4.如权利要求3所述的座椅安全带卷收器，其中磁体邻近于感测齿轮的中心安置。

5.如权利要求1所述的座椅安全带卷收器，还包括自动锁定机构，其包括杠杆，所述杠杆配置成接合第二齿轮。

6.如权利要求5所述的座椅安全带卷收器，其中自动锁定机构配置成使得，当带材被从卷轴完全抽取时，杠杆与第二齿轮接合，由此防止卷轴沿放出方向的进一步旋转。

7.如权利要求6所述的座椅安全带卷收器，其中第二齿轮包括用于接合杠杆的收取凸起和锁定凸起，并且其中收取凸起在带材收取期间接合杠杆以将杠杆从其中带材的抽取被阻止的ON位置移离至其中带材的抽取被允许的OFF位置。

8.如权利要求7所述的座椅安全带卷收器，其中收取凸起位于第一平面中，锁定凸起位于第二平面中，并且其中第一和第二平面相互平行且垂直于卷轴的旋转轴线。

9.如权利要求1所述的座椅安全带卷收器，还包括第二磁体，其配置成与卷轴一起旋转，和第二传感器，用于检测第二磁体的运动，并且其中第二传感器提供信号至控制器，使得控制器能够基于第二磁体的运动确定表征卷轴的旋转量和带材的撤回量的测量值。

10.如权利要求9所述的座椅安全带卷收器，其中第二磁体安装成与卷轴以相同的转速旋转，使得第二传感器能够检测卷轴的角位置。

11.如权利要求10所述的座椅安全带卷收器，还包括轴，其连接于卷轴并且延伸穿过测量机构的各齿轮，和卷紧弹簧，用于沿卷绕方向偏压卷轴，其中卷紧弹簧连接于衬套，所述衬套连接于轴，并且第二磁体安装于所述衬套。

12.如权利要求10所述的座椅安全带卷收器，其中来自第一和第二传感器的信号被提供至控制器，使得控制器能够确定表征下述量的附加测量值：卷轴的旋转方向，卷轴的旋转速度，和带材加速度。

13.一种座椅安全带卷收器，包括：

卷轴，用于卷绕和放出座椅安全带带材；

测量机构，用于确定从卷轴放出的座椅安全带带材的量的测量值，测量机构包括摆线齿轮传动装置，用于将卷轴的旋转运动转换成感测齿轮的旋转运动，其中摆线齿轮传动装置包括第一齿轮，第一齿轮包括孔，所述孔与在第二齿轮上的销接合，以使得第一齿轮和第二齿轮中的至少一个偏心地旋转，其中感测齿轮的旋转运动被第一传感器检测，并且其中第一传感器配置成提供信号至控制器，用于基于感测齿轮的运动确定表征卷轴的旋转量和带材的撤回量的测量值。

14.如权利要求13所述的座椅安全带卷收器，其中第二齿轮比卷轴成比例地旋转得慢，其中卷收器包括自动锁定机构，其包括杠杆，所述杠杆配置成与第二齿轮接合。

15.如权利要求14所述的座椅安全带卷收器，其中第二齿轮包括用于接合杠杆的收取凸起和锁定凸起，并且其中收取凸起在带材收取期间接合杠杆以将杠杆从其中带材的抽取被阻止的ON位置移离至其中带材的抽取被允许的OFF位置。

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