CN110520336B - 包括活塞安全阀构件的安全带预紧式卷收器组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于乘用车辆的安全带预紧式卷收器组件。预紧式组件包括与气体发生器流体连通的管以及设置在其中的驱动元件，该驱动元件响应于气体发生器的致动而沿第一方向行进。驱动元件包括聚合物杆。止动器联接到聚合物杆的近侧端部。活塞安全阀构件设置在气体发生器和止动器之间，并且被构造为允许来自气体发生器的气体在气体处于或高于预定压力时穿过其中。

Description

包括活塞安全阀构件的安全带预紧式卷收器组件

相关申请

本申请要求2017年3月17日提交的名称为“包括活塞安全阀构件的安全带预紧式卷收器组件(SEATBELT PRETENSIONING RETRACTOR ASSEMBLY INCLUDING A PISTON-SAFETY VALVE MEMBER)”的美国专利申请号15/461,533的权益，该专利申请的内容据此全文以引用方式并入。

技术领域

技术领域整体涉及用于约束车辆的乘员的安全带约束设备，并且更具体地讲，涉及用于预紧安全带的设备。

背景技术

用于约束车辆座椅中的乘员的安全带约束系统在车辆碰撞情况下降低乘员伤害方面起着重要作用。常规所谓“3点”式安全带约束系统通常具有延伸跨过座椅乘员的骨盆的腰带区段以及跨越上半身的肩带区段，这两个区段由连续长度的安全带织带紧固在一起或形成。腰带区段和肩带区段由固定点连接到车辆结构。通常提供带卷收器以储存带织带，并且带卷收器还可用于在碰撞情况下管理带张力负荷。由乘员手动部署(所谓“主动”类型)的安全带约束系统通常还包括由固定点附接到车辆车身结构的锁扣。附接到带织带的插销板由锁扣接纳以允许带系统被紧固而实现约束，并且被解开以允许从车辆进出。安全带系统在被部署时在碰撞期间有效地约束乘员。

OEM车辆制造商通常为安全带约束系统提供预紧设备，这些预紧设备在车辆的撞击期间或甚至在撞击之前(也称为“预先预紧器”)拉紧安全带以增强乘员约束性能。预紧器消除织带中的松弛并且允许带约束系统在碰撞序列的早期与乘员联接。一种类型的预紧器作用于织带卷收器以拉紧带。目前存在卷收器预紧器的各种设计，包括称为旋转预紧器的类型，该旋转预紧器结合用于生成烟火填料的气体发生器。此类旋转预紧器的示例描述1995年4月11日提交的美国专利号5,881,962、2005年4月27日提交的美国专利申请公布号2006/0243843、2010年7月6日提交的美国专利申请公布号2012/0006925以及2011年8月2日提交的美国专利号7,988,084中，这些专利由本申请的受让人共同拥有并且据此全文以引用方式并入以用于所有目的。一般来讲，烟火填料或其他可燃材料的点火在具有活塞的室中产生气体压力以向驱动元件(诸如活塞、齿条与小齿轮或设置在预紧器管中的一系列球)上施加运动，该系列球与卷收器卷轴链轮接合并且使该卷收器卷轴链轮卷绕以卷收织带。

使用一系列金属球的预紧器的一个问题是完整预紧冲程所需的该系列球的重量以及供应具有严格公差的多个金属球的对应成本。此外，对于使用一系列金属球或基于齿条与小齿轮的系统的预紧器而言，需要同步或离合器特征部确保该系列球或小齿轮充分接合卷收器卷轴链轮。

预紧器的另一个问题已知是低阻力条件，在该条件下，驱动元件将在不经历实质性阻力的情况下到达冲程的终点。如果安全带织带中存在过度松弛，则可发生这种现象。在这些情况下，低阻力使得从驱动元件产生更低量的反向压力。反向压力由驱动元件与链轮之间的接合产生，因此较低的反向压力降低了拖驱动元件的密封元件上的压力。密封元件上降低的压力降低了密封元件被周向地压缩的量。降低的密封能力可引起气体在该系列球的周围从管泄漏。

预紧器的另一个问题是需要在预紧冲程结束时保持卷收器和安全带织带处于锁定条件。当卷收器卷轴未保持锁定时，可发生松回，其允许安全带退绕并且在安全带中重新引入松弛。一种用于保持锁定位置的方法包括保持来自气体发生器的压力超过预紧冲程所需的量。然而，这会增加重量和成本。

关于预紧器的另一个问题是需要排出气体以防止过压条件或在出现过压条件的情况下。例如，当气体发生器被部署并且卷收器卷轴由于某种原因而不能预紧，并且驱动元件在其试图朝向预紧冲程的结束推进时经历实质性阻力时，这可能发生。这可引起试图推动驱动元件的来自气体发生器的膨胀气体的压力的实质性增加。

发明内容

本文提供了用于乘用车辆的安全带预紧式卷收器组件。在一个示例性实施方案中，安全带预紧式卷收器组件包括适于安装到车辆结构的外壳。该外壳具有内部腔体。管具有弧形且弯曲的形状，并且具有与气体发生器流体连通的第一端和与外壳的内部腔体流体连通的第二端。链轮可旋转地安装到外壳并且牢固地联接到主轴，该主轴适于在预紧期间收起安全带织带。驱动元件包括聚合物杆，该聚合物杆具有朝向气体发生器设置的近侧端部和与近侧端部相对的远侧端部。聚合物杆被构造为沿纵向方向从近侧端部延伸到远侧端部。聚合物杆设置在管内并且响应于气体发生器引起的致动而能够沿第一方向穿过管朝向链轮平移。止动器联接到聚合物杆的近侧端部。活塞安全阀构件设置在气体发生器和止动器之间，并且被构造为允许来自气体发生器的气体在气体处于或高于预定压力时穿过其中。

在另一个示例性实施方案中，提供了用于乘用车辆的安全带预紧式卷收器组件。安全带预紧式卷收器组件包括适于安装到车辆结构的外壳并且具有内部腔体。管具有弧形且弯曲的形状，并且具有与气体发生器流体连通的第一端和与外壳的内部腔体流体连通的第二端。链轮可旋转地安装到外壳并且牢固地联接到主轴，该主轴适于在预紧期间收起安全带织带。链轮具有多个叶片。驱动元件包括聚合物杆，该聚合物杆具有朝向气体发生器设置的近侧端部和与近侧端部相对的远侧端部。聚合物杆被构造为沿纵向方向从近侧端部延伸到远侧端部。聚合物杆设置在管内并且响应于气体发生器引起的致动而能够沿第一方向穿过管朝向链轮平移。止动器联接到聚合物杆的近侧端部。活塞安全阀构件在与聚合物杆的近侧端部相对的一侧上设置成与止动器邻近。活塞安全阀构件包括活塞主体和操作地联接到活塞主体的安全阀。密封构件设置在气体发生器与活塞安全阀构件之间并具有与安全阀流体连通的通孔。密封构件和活塞安全阀构件协作以允许来自气体发生器的气体在气体处于或高于预定压力时穿过其中。

对于本发明涉及的领域中的技术人员而言，当结合附图来考虑以下描述和所附权利要求书时，本发明的另外目标、特征和优点将变得显而易见。

附图说明

本文描述的附图仅用于说明的目的，并不意图以任何方式限制本公开的范围。

图1是根据一个示例性实施方案的乘员约束系统的透视图；

图2是根据一个示例性实施方案的乘员约束系统的透视图，其中移除了各种部件以显示安全带预紧式卷收器组件；

图3是根据一个示例性实施方案的安全带预紧式卷收器组件的透视图；

图4是根据一个示例性实施方案的处于非致动位置的安全带预紧式卷收器组件的剖切图，该图示出了管、聚合物杆和链轮；

图5是根据一个示例性实施方案的聚合物杆和止动器的侧剖切图；

图6是根据一个示例性实施方案的具有多个叶片的链轮的平面图；

图7是根据一个示例性实施方案的链轮的侧视图；

图8是根据一个示例性实施方案的链轮的局部视图，该图示出了叶片的形状；

图9是根据一个示例性实施方案的处于致动位置的安全带预紧式卷收器组件的剖视图；

图10是根据一个示例性实施方案的安全带预紧式卷收器组件的管、密封构件、活塞安全阀构件、止动器和聚合物杆的剖视图；

图11是根据一个示例性实施方案的密封构件、活塞安全阀构件、止动器和聚合物杆的分解侧视图；

图12是根据一个示例性实施方案的活塞安全阀构件的剖视图；

图13是根据一个示例性实施方案的活塞安全阀构件的分解透视侧视图；

图14是根据一个示例性实施方案的管、聚合物杆和止动器的局部分解透视图；

图15A至图15C是图10所示的沿着线15-15截取的管和止动器的各种实施方案的剖视图；

图16A至图16E是图5所示的沿着线16-16截取的聚合物杆的各种实施方案的剖视图；

图17是管中的收缩部分的一个实施方案的剖视图；

图18是收缩部分的另一个实施方案的剖视图；

图19是收缩部分的另一个实施方案的剖视图；

图20A和图20B是根据一个示例性实施方案的聚合物杆的透视图；以及

图21A至图21D是根据各种示例性实施方案的活塞安全阀构件、止动器和聚合物杆的近侧部分的剖视图。

应当理解，在整个附图中，对应的参考数字指示相同或对应的部分和特征。

具体实施方式

以下描述本质上仅仅是示例性的，并不意图限制本公开或其应用或用途。

现在参见附图，图1示出了根据一个示例性实施方案的车辆座椅10和安全带组件12。安全带组件12包括安全带织带14，该安全带织带具有从上部导向环或固定点18延伸到插销板20的肩带部分16以及从插销板20延伸到固定点24的腰带部分22。插销板20可包括安全带织带14延伸穿过其中的环部分26。插销板20能够插入安全带锁扣28中以便锁定和解锁安全带组件12。安全带锁扣索30直接地或在与其他部件协作下将安全带锁扣28固定到车辆结构(例如，车辆车架)的部分31。应当理解，也可使用将安全带织带14附接到车辆的其他方式，包括有关插销板20和安全带锁扣28及其与安全带织带14和相关联的车辆结构的附接件的变型。

安全带织带14能够从安全带预紧式卷收器组件或卷收器组件32(图2和图3中示出)松出，该安全带预紧式卷收器组件或卷收器组件位于车辆座椅10(采用一体化结构座椅设计)内或在结构上联接到车辆车身，因此安全带织带14的有效长度是可调的。当插销板20已被紧固到安全带锁扣28时，安全带组件12限定固定点18、插销板20和固定点24之间的三点约束。任何其他合适的构型(诸如卷收器组件32、插销板20和固定点24的替代位置)可与本发明一起使用。

现在参照图2，根据一个示例性实施方案示出了与机动车辆分离的安全带组件12的等距视图，该图示出了卷收器组件32。卷收器组件32包括安装到公共车架38的卷轴组件34和气体发生器36。卷轴组件34与肩带部分16的安全带织带14连接并收纳该安全带织带，而安全带织带14的腰带部分22的一端与固定点(例如，机动车辆的车架38或另一部分诸如座椅10(图1所示)或地板底盘)牢固地接合。

还参见图3，卷轴组件34包括带卷轴40，该带卷轴接合安全带织带14的肩带部分16并且旋转以卷起或松出安全带织带14。扭转“钟表”或“电机”型弹簧承载在弹簧端帽42内并且旋转地偏置带卷轴40以卷收安全带织带14。卷轴组件34还可结合根据现有技术已知的其他卷轴控制机构，包括预紧器、惯性和织带敏感锁定设备、扭杆限力器或其他带控制设备。本说明书中提及的“卷轴控制系统”可包括控制织带卷轴的旋转运动的任何系统，从而控制安全带织带的取出和卷收。一种此类卷轴控制系统是电机辅助卷收器。卷轴锁定设备通常结合惯性敏感元件(诸如滚动球或钟摆)，并且引起卷轴的链轮被接合以防止安全带织带14从带卷轴40进一步拉出。织带敏感锁定设备感测安全带织带14的快速松出以锁定卷收器组件32。检测安全带织带14的拉出和/或插销板20与安全带锁扣28的连接的各种电子感测机构也可结合到卷收器组件32中。

在车辆的正常操作期间，卷收器组件32允许安全带织带14松出以给予乘员一定量的运动自由度。然而，如果检测到撞击或潜在撞击情况，则卷收器组件32被锁定以防止松出并且将乘员固定在座椅10中。例如，如果车辆以预定速率减速或如果用预定力致动制动器，则卷收器组件32被锁定。部分由于安全带织带14的自由松出，安全带组件12通常在正常使用期间出现松弛。

图4提供根据一个示例性实施方案的预紧器系统44的剖切图示。参见图3至图4，具体地讲，卷收器组件32还结合预紧器系统44，该预紧器系统操作地连接到卷轴组件34并且可操作来旋转带卷轴40以便进行预紧。如本领域技术人员已知，在检测的车辆撞击的初始阶段，卷收器预紧器将安全带织带卷绕成对乘员更为绷紧的条件。提供这种情形的目的是响应于车辆撞击或翻车的减速力而降低乘员的前向运动或偏移。

预紧器系统44包括与气体发生器36连通的预紧器管52。气体发生器36用于响应于点火信号而提供膨胀气体。如本领域已知，例如，车辆包括发送指示紧急事件(诸如撞击事件、碰撞或翻车)的信号的传感器阵列。车辆传感器可为特定撞击传感器，或可为传统车辆传感器(例如，纵向加速度传感器或横向加速度传感器)或者为具有一套多个传感器的控制系统的一个部分。本领域技术人员已知或将来已知的任何其他撞击传感器也可易于结合本发明的安全带组件12一起采用。电子控制单元(诸如中央处理单元(CPU)或其他控制器)接收信号并且控制安全带组件12以通过绷紧车辆的安全带织带14(例如，经由预紧器的激活)来作出响应。

如下文将更详细讨论，预紧器管52具有设置在其中的预紧器杆53(例如，聚合物杆或可塑性变形的聚合物杆)，该预紧器杆具有细长形状并且在管52内是柔性的。更具体地讲，如下文将更详细讨论，预紧器杆53在插入其中之前设置在预紧器管52外部时具有大致笔直的形状，并且在插入管52中时，该预紧器杆将根据管52的曲折形状来弯曲和挠曲。

现在转到卷收器组件32，卷收器组件32包括安装到公共车架38的卷轴组件34，如上所述。更具体地讲，卷轴组件34将相对于公共车架38旋转以卷绕附接到卷轴组件34的安全带织带14。公共车架38包括用于容纳预紧器系统44的各部件的外壳54。

卷轴组件34包括设置在外壳54内的链轮56。链轮56附接到带卷轴40。链轮56的旋转将引起附接的带卷轴40旋转以卷绕附接到带卷轴40的安全带织带14。

图5提供根据一个示例性实施方案的预紧器杆53和止动器55的侧剖切图示。图16A至图16E提供图5所示的沿着线16-16截取的预紧器杆53的各种实施方案的剖视图。如图5和图16A至图16E所示，预紧器杆53在一种形式中具有大致圆形的横截面。在另一种方法中，预紧器杆53可具有非圆形的横截面，诸如大致矩形的横截面、大致三角形的横截面或其他多边形横截面，该非圆形的横截面允许预紧器杆53插入预紧器管52(图4中示出)中，并且在插入时适应预紧器管52的曲折形状。出于讨论的目的，预紧器杆53将被讨论为具有大致圆形的横截面

如图所示且如上所讨论，预紧器杆53在设置在预紧器管52外部时具有大致笔直的形状，并且沿纵向方向200从近侧端部202延伸到远侧端部204。当预紧器杆53安装在预紧器系统44内时，近侧端部202朝向气体发生器36(图10中示出)设置。在一个示例性实施方案中，预紧器管52的横截面沿着其长度改变以限定非凹进部分206和凹进部分208，该凹进部分限定凹进部210。在一个示例中，如图5和图16D所示，凹进部210被构造作为凹槽212，例如具有侧壁214a的U形凹槽。在另一个示例中，如图16A所示，凹进部分208具有凹进直纹表面214b(例如，基本上平坦的表面)，该凹进直纹表面限定凹进部210。图16B至图16C和图16E中示出了凹进部210的不同形式的非限制性替代示例。

参见图5，在一个示例性实施方案中，凹进部分208沿着预紧器杆53的总体长度的大部分从近侧端部202延伸到远侧端部204且包括该远侧端部。如图所示，近侧端部202包括非凹进部分206，其中凹进部210终止于非凹进部分206的最远区段。如下文将更详细讨论且如图5和图16A至图16E所示，预紧器杆53的非凹进部分206具有比凹进部分208大的直径、横截面尺寸和/或周长。在一个示例性实施方案中，非凹进部分206具有约15mm至约25mm(诸如约20mm)的长度L1以及约4mm至约7mm的宽度W1，并且凹进部分208具有约60mm至约145mm的长度L2以及约2.5mm至约8.0mm的厚度W2。

在一个示例性实施方案中，预紧器杆53还包括从近侧端部202朝近侧延伸的正向特征部216(例如，小块或柱)。止动器55具有形成于其中的负向特征部218，该负向特征部接纳正向特征部216以将止动器55联接到预紧器杆53的近侧端部202。在一个示例中，负向特征部218和正向特征部216的尺寸被设定为使得止动器55被压缩配合(例如，过盈配合)到正向特征部216上以将止动器55牢固地联接到预紧器杆53。可使用将止动器55联接和/或固定到正向特征部216和/或近侧端部202的其他形式，诸如粘合剂、机械装置等。如图5所示，负向特征部218可被构造作为盲孔220。

在一个示例性实施方案中，预紧器杆53由聚合物材料制成，该聚合物材料具有相对于其他旋转预紧器的金属球驱动元件而言降低的重量。可选择特定聚合物材料以符合用户的特定需求。聚合物材料优选地是具有足够柔性的聚合物材料，使得其可弯曲和挠曲穿过预紧器管52以允许初始安装以及对气体发生器36引起的致动作出响应。聚合物材料优选地是响应于致动而具有足够可推性的聚合物材料，使得预紧器杆53将负载充分转移到预紧器系统44的链轮56，从而用作引起预紧的驱动元件。

此外，在一个示例性实施方案中，预紧器杆53由可塑性变形的聚合物材料制成。在致动期间和之后，预紧器杆53将响应于致动以及与预紧器系统44的其他部件(例如，链轮56)的接触而发生塑性变形。如下文将更详细讨论，该塑性变形将引起预紧器杆53变为被锁定在例如链轮56中以防止或限制预紧器杆53的松回而不必完全依赖于该系统中的保持的压力。

在一种方法中，预紧器杆53由尼龙热塑性材料制成。预紧器杆53还可由脂族聚酰胺热塑性材料制成。在另一种方法中，预紧器杆53可由类似的热塑性材料(诸如缩醛材料或聚丙烯材料)制成。

参照图6至图8，链轮56具有限定内部孔口76的大致环形的形状。链轮56还限定延伸到孔口76中的多个向内延伸的齿78。齿78的尺寸和构型被设定为对应于在带卷轴40(图3中示出)的外部表面上限定的凹进部或凹陷部以将链轮56连接到带卷轴40，使得它们被旋转地联接。在另一种方法中，内部孔口76可包括单个齿或凸起以将链轮56旋转地联接到带卷轴40。

链轮56包括环形主体部分80和凸缘部分82，该凸缘部分从环形主体部分80的底部径向地突出。链轮56还包括多个叶片84，每个叶片从环形主体部分80径向地以及从凸缘部分82纵向地突出，使得叶片82在环形主体部分80与凸缘部分82之间延伸。

当从前面观察时，叶片84各自具有大致三角形的形状，其中底部在叶片84从环形主体部分80径向向外延伸时渐缩成点86。可根据需要选择叶片84的特定宽度和间距。多个叶片84组合以限定设置在相邻叶片84之间的腔体88。

在一种方法中，叶片84中的每个叶片可具有相同尺寸和形状并且围绕链轮56均匀地分布。在另一种方法中，叶片84可具有不同尺寸和/或以不同间隔隔开。调节叶片84的尺寸和间距可在激活预紧器系统44时改变链轮84的旋转量和/或旋转速率。该可变尺寸和/或间距是可能的，这是由于该致动是由预紧器杆53而非由一系列类似形状的球引起的。在使用多个球形驱动元件的预紧器中，尺寸和间距优选地是均匀的以考虑这些球的预定形状和尺寸。

再一次参照图4，外壳54还包括导向部分90。与链轮56类似，导向部分90设置在外壳54内。更具体地讲，导向部分90设置成与管52的出口89相对，并且链轮56设置在导向部分90与管52之间。因此，离开管52的预紧器杆53在接触导向部分90之前将接触链轮56。

导向件90具有大致弓形的着陆表面92，该着陆表面具有朝向管52的出口的凹形形状。在一种方法中，表面92的圆弧具有恒定半径。此外，该圆弧的半径的中心点与链轮56的旋转轴线对齐，使得表面92与链轮56之间的径向间距沿着表面92的长度是一致的。在另一种方法中，表面92的半径的中心点可从链轮轴线偏移，使得表面92与链轮56的外径之间的径向间距将在沿着表面92的不同点处改变。

表面92包括第一端96和第二端98。第一端96设置成与管52的出口89相对，使得预紧器杆53在离开管52并经过链轮56之后将在第二端98之前接合第一端96。

外壳54还限定设置成与导向件90相对的溢流腔体100。溢流腔体100还设置成与管52的弯曲部相邻，并且链轮56设置在导向件90与溢流腔体100之间。因此，导向件90的中间部分101与溢流腔体100在链轮56两侧是直径上相对的。

溢流腔体100的尺寸和构型被设定为如有必要的话允许预紧器杆53的一部分在预紧器系统44的致动期间接纳在其中。例如，在预紧器杆53已离开管52之后，其将接触导向件90并且沿对应于导向件90的弓形路径引导，使得预紧器杆53最终朝向溢流腔体100引导。预紧器杆53可延伸到溢流腔体100中，并且还可沿着与溢流腔体100相邻的管52的弯曲部导向。然而，应当理解，预紧器杆53可不必在致动期间行进得足够远以最终到达溢流腔体100。

如上所述，卷收器组件32包括气体发生器36，该气体发生器响应于点火信号而提供膨胀气体。膨胀气体引起管52内的压力增加，这最终引起预紧器杆53被迫远离气体发生器36、穿过管52，并且经过出口89进入链轮56中以便进行预紧。

更具体地，如图10至图11所示，预紧器管52包括活塞安全阀构件300和密封构件102，该活塞安全阀构件设置成与和预紧器杆53相对的止动器55邻近的，该密封构件设置在气体发生器36与活塞安全阀构件300之间。在一个示例性实施方案中，活塞安全阀构件300和密封构件102操作地联接在一起并可滑动地设置在管52内，以便在预紧期间用作活塞以沿着致动方向或路径A驱动预紧器杆53通过管52并进入链轮56。如将在下面进一步详细讨论的，然而，为了防止在预紧期间出现过压条件或者如果在预紧期间出现过压条件，当气体处于或高于预定压力时，活塞安全阀构件300和密封构件102协作以允许来自气体发生器36的气体穿过其中。然而，应当注意到，尽管本文公开的各种实施方案描述了密封构件102和活塞安全阀构件300协作以用作活塞，但本领域技术人员应当理解，在本公开的范围内，活塞安全阀构件300可以在不具有密封构件102的情况下独立地用作活塞，例如，通过修改活塞安全阀构件300以附加地提供与管52的内壁的密封特征部。例如，活塞安全阀构件300可以由相对柔性的材料形成，该材料可以在预紧期间由于来自气体发生器36的气体的压力而周向地伸展抵靠管52的内壁，并且/或者活塞安全阀构件300的外表面可以被设计成接近与管52的内壁净配合，以便基本上防止气体在构件300的外表面和管52的内壁之间推进经过活塞安全阀构件300。

参见图10至图13，在一个示例性实施方案中，活塞安全阀构件300包括活塞主体302和操作地联接到活塞主体的安全阀304。在一个示例中，限定活塞主体302的外表面(其形状可以是圆柱形或其他形状)的直径或尺寸的大小被设置为略小于管52的宽度以有利于活塞安全阀构件300平移通过管52。

安全阀304包括安全阀隔膜306和与止动器55交接的唇缘插入件308。安全阀隔膜306设置在活塞主体302与唇缘插入件308之间。具体地，活塞主体302具有壁309，该壁限定主体开口310(例如，通孔)并且包括至少部分地围绕主体开口311的台阶或肩部311。主体开口310与安全阀隔膜306流体连通。

同样，唇缘插入件308具有穿过其中形成的唇缘插入件开口312(例如，通孔)，其在与主体开口310相对的一侧与安全阀隔膜306流体连通。如图所示，安全阀隔膜306是“杯形的”，具有围绕中心隔膜部分316的侧壁314。安全阀隔膜306设置在活塞主体302的肩部311与唇缘插入件308之间，其中侧壁314设置在肩部311上并且中心隔膜部分316跨主体开口310延伸。这样，当完全完整时，安全阀隔膜306的中心隔膜部分316提供密封或以其他方式阻碍主体开口310与插入件开口312之间的流体连通。如下面将进一步详细讨论的，为了防止发生过压条件或如果出现过压条件，安全阀隔膜306的中心隔膜部分316在预定压力下破裂，由此破坏密封以允许从主体开口310到插入件开口312的流体连通。

如图所示，唇缘插入件308具有唇缘部分318，该唇缘部分沿着界面320接触止动器55。唇缘插入件308具有沿唇缘部分318形成的通道，这些通道允许流体(例如，来自气体发生器36的气体)从唇缘插入件308(例如，插入件开口312)向下游经过界面320并沿着止动器55的外部推进。

在一个示例性实施方案中，密封构件102与活塞安全阀构件300密封地交接并且具有与安全阀304流体连通的通孔324。这样，在预紧期间，来自气体发生器36的气体可以穿过密封构件102的通孔324和主体开口310到达活塞安全阀构件300的安全阀隔膜306。如上所讨论，当安全阀隔膜306的中心隔膜部分316完整时(例如，在低于用于使中心隔膜部分316破裂的预定压力的正常预紧条件期间)，来自气体发生器36的气体将基本上被阻碍进一步向下游推进以有助于推动预紧器杆53通过管52。

在一种方法中，密封构件102可具有带大致圆柱形的外表面的大致圆柱形的形状。在另一种方法中，密封构件102可具有带球形外表面的球形形状或另一种适于密封的形状和外表面。如本领域技术人员将理解的，密封构件102可以压配或以其他方式装配在管52内。

如图10所示，密封构件102具有与气体发生器36隔开的近端以便在其间限定气体室。密封构件102具有远端，该远端与活塞安全阀构件300密封地交接并且被引导朝向止动器55和预紧器杆53。

止动器55优选地由铝制成，但可由足够强度的另一种合适材料制成，诸如钢、其他金属或金属合金、或增强塑料。在一个示例性实施方案中，止动器55的外周长基本上匹配非凹进部分206的周长。止动器55邻近活塞安全阀构件300的远端，其沿着界面320与构件300的唇缘部分318交接。在一个示例性实施方案中，止动器55具有外表面326，该外表面是弯曲的并且与唇缘部分316交接。在一个示例中并如图所示，止动器55的外表面326被构造为半球形表面。

还参见图15A至图15C，在一个示例性实施方案中，间隙328设置在止动器55与管52的内表面330之间。如将在下面进一步详细讨论的，为了防止出现过压条件或者如果出现过压条件，向下游流过活塞安全阀构件300的唇缘部分318和止动器55的界面320的流体(例如，来自气体发生器36的气体)可以继续向下游流过间隙328并经过止动器55。在一个示例中并如图15B所示，止动器55的外表面326具有形成止动器55与管52的内表面330之间的间隙328的至少一部分的凹口332。在另一个示例中并如图15A所示，止动器55的外表面326的至少一部分是基本上非圆形的并且管52的内表面330是基本上圆形的，以便形成止动器55与管52的内表面330之间的间隙328的至少一部分。在另一个示例中并如图15C所示，止动器55的外表面326的至少一部分是基本上圆形的，并且管52的内表面330基本上是圆形的，但具有比止动器55的外表面326大的直径，以便形成止动器55与管52的内表面330之间的间隙328。

在预紧期间，密封构件102、活塞安全阀构件300和止动器55协作以将来自气体室108中的增加的压力的能量转移到预紧器杆53。为了行进穿过管52并根据管52的弯曲部来挠曲，预紧器杆53的尺寸被设定为略小于管52的宽度。因此，在不具有密封构件102和活塞安全阀构件300的情况下，来自气体发生器36的气体将在预紧器杆53与管52之间限定的空间中流过预紧器杆53。

密封构件102限定大致弹性的结构，并且可由本领域已知的各种材料构成，诸如任何合适的塑料或聚合物(例如，硅树脂、聚酯、橡胶、热塑性塑料、或其他弹性或可变形材料)。在一个示例性实施方案中，密封构件102由硅树脂制成。此外，密封构件102可由金属、塑料或其他合适的材料压铸、锻造或模塑而成。在一个实施方案中，使用两腔注塑工艺来形成密封构件102。大致弹性的结构允许密封构件102的形状响应于压力而轻微变化，从而改善其提供的密封。

参见图9至图10，在操作中，气体发生器36产生膨胀气体，该膨胀气体对气体室加压，从而使密封构件102和活塞安全阀构件300能够沿着致动路径A强制地驱动预紧器杆53。在预紧器杆53被驱动穿过管52时，其接合链轮56。更具体地讲，预紧器杆53接合链轮56的叶片84。在膨胀气体沿箭头A的方向驱动预紧器杆53时预紧器杆53与链轮56的接合引起带卷轴40(图3中示出)旋转，继而提供预紧。

气体发生器36的启动使得与活塞安全阀构件300密封地交接的密封构件102能够抵抗气体泄漏。如此前所提及，密封构件102由相对弹性的材料构成。因此，气体室108内的加压气体引起密封构件102伸展，这有助于防止气体经过密封构件102和活塞安全阀构件300逸出。

另外，由于密封构件102抵靠活塞安全阀构件300、止动器55和预紧器杆53的压缩，预紧器杆53所产生的反向压力引起密封构件102周向地向外伸展。预紧器杆53在致动期间接合链轮56时经受阻力，从而在止动器55、活塞安全阀构件300和密封构件102上产生反向压力。密封构件102的周向伸展提供密封构件102的外表面与预紧器管52的内壁之间的紧密密封。因此，本发明的具有活塞安全阀构件300的密封构件102可操作来保持高密封压力以及保持管52内的残余气体压力。

在安全带的预紧期间，可存在称为松回的副作用，其中在触发预紧的事件期间乘员引起的安全带上的张力可沿与预紧旋转相反的方向旋转卷轴。该旋转被转移到链轮56和驱动元件，从而引起驱动元件沿相反方向在管52内行进。可通过保持管52中的压力来抵消松回，但这需要气体发生器36在更长时间段内点火并且需要附加推进剂。

然而，在一个示例性实施方案中，本文所述的预紧器系统44包括被构造为抵消上述松回副作用的特征部，作为保持的气体压力的替代或补充。如上所述，预紧器杆53优选地由可塑性变形的材料(诸如聚合物)制成。

在预紧器系统44的致动期间，预紧器杆53离开管52并且接触链轮56的叶片84，从而引起链轮56旋转。在预紧器杆53继续经过链轮56而使其旋转时，叶片84中的附加叶片将接触预紧器杆53的侧面，从而引起预紧器杆53在叶片84与预紧器杆53之间的过盈区域中被压缩和塑性变形。该压缩还将引起预紧器杆53抵靠导向件90压缩，从而在链轮56与导向件90之间形成预紧器杆53的压配式构型。

另外，预紧器杆53和导向件90可由将在预紧冲程结束时焊接在一起的材料制成。例如，可选择预紧器杆53和导向件90的材料，使得由预紧器杆53与导向件90之间的摩擦产生的热量将引起预紧器杆53和导向件90沿着导向件90和杆53彼此接触的界面W焊接在一起。一旦预紧器杆53和导向件90焊接在一起，就会使预紧器杆53变为被锁定并且防止或基本上限制其往回行进到管52中。叶片84所引起的预紧器杆53的塑性变形将防止或基本上限制链轮56沿相反方向旋转，从而防止或基本上限制松回。

该焊接由系统在致动期间产生的相对较高的热量和压力引起。对于要焊接的预紧器杆53和导向件90而言，各自所用的材料优选地属于相同族。例如，如果导向件90为尼龙，则预紧器杆53优选地为尼龙。类似地，如果导向件90为缩醛，则预紧器杆53优选地为缩醛。如果导向件90为聚丙烯，则预紧器杆53为聚丙烯。应当理解，也可使用将在高热量和压力下焊接在一起的其他材料。此外，应当理解，一些不同类型的材料可焊接在一起。

在预紧期间可发生的另一个副作用称为低阻力条件。当卷轴响应于致动预紧器而可收起或卷绕相对较大部分的安全带织带时，可发生这种条件。例如，如果安全带中存在额外松弛，则该松弛将以较低的阻力收起和卷绕，因为其直到收起该松弛才会对乘员起作用。在低阻力条件下，驱动元件的反向压力降低。反向压力降低可导致密封元件响应于反向压力而抵靠管的内壁表面周向地伸展的能力降低。对于被构造为响应于反向压力而周向地伸展、以此作为其密封过程的一部分的任何类型的活塞或密封件而言，都可发生这种情况。

参考图4、图9至图10和图14，为了解决预紧器系统44的低阻力条件的副作用，在一个示例性实施方案中，管52包括在管52内接近管52的一端(例如，出口89)延伸的突出部120以便靠近预紧器杆53离开的位置形成收缩部分130，由此降低管52在不同位置的横截面积。即，收缩部分130的开口直径、宽度或一个或多个尺寸小于这些管52部分的相邻部分(诸如在收缩部分130上游的管52的部分)的直径、宽度或一个或多个尺寸。

如下文将更详细讨论，预紧器杆53的凹进部210与突出部120沿着致动方向或路径A对齐，使得在致动和/或预紧期间，预紧器杆53的凹进部分208不受突出部120阻碍。此外，收缩部分130的尺寸被设定为使得存在足够的空间，至少让预紧器杆53的凹进部分208可行进经过收缩部分130，但止动器55、活塞安全阀构件300和密封构件102将受阻而不能行进经过收缩部分130。当止动器55、活塞安全阀构件300和密封构件102受阻而不能推进经过收缩部分130时，收缩部分130提供附加反向压力。因此，密封构件102将响应于该反向压力而周向地或径向地伸展，从而在低阻力条件下提供改善的密封。该改善的密封将防止或限制气体在低阻力条件下从管52逸出的可能性。

限定收缩部分130的突出部120可以以多种方式形成并且具有多种形状，同时提供上述功能。在图4、图9和图14所示的一种方法中，突出部120呈管52中的卷曲或凸块132的形式，使得管52的侧壁保持基本上相同的厚度。至少在收缩部分130的区域中，凸块132与管一体地形成为整体结构。换句话说，凸块132不是附接到管52的单独部件或材料。凸块132突出到管52中，并且在管52的外表面上具有对应凹陷部。凸块132具有管52内的凸形形状，并且凹陷部具有对应凹形形状。

在图17所示的另一种方法中，突出部120可呈与管52成一体的厚度增加的部分138的形式。这类似于凸块132，但在管52的外表面上没有对应凹陷部。

在图18所示的另一种方法中，突出部120呈在管52内附接到管52的单独工件或新月形物136的形式。新月形物136a、136b或136c可经由焊接、粘合剂、机械紧固件等附接。

在图19所示的另一种方法中，突出部120可呈板140的形式，该板插入穿过管52的侧壁中形成的开口142。板140可移除地地插入穿过开口142并且经由已知的固定机构固定到管52。在另一种方法中，板140在插入穿过开口142之后可被牢固地固定。板140的使用允许根据需要轻松选择和安装不同形状、尺寸和材料。

在上述方法中，突出部120(具有与其对准的预紧器杆53的凹进部210)可以沿着管52的内侧部分设置，如图4和图9中的实线所示，或者可替代地，可以沿着管52的外侧部分设置，如图14所示以及图4和图9中的虚线所示。有利地，在一个示例性实施方案中，突出部120在管52的外侧部分上的设置有利于将预紧器杆53的远侧端部204远离管52的外侧部分引导成与链轮56的叶片84接合，从而在致动期间接合预紧器杆53的完全或实心侧面(例如，链轮56接合与凹进部210相对的预紧器杆53的侧面)。这可有助于用链轮56锁定预紧器杆53以防止或降低预紧器杆53沿与致动方向或路径A相反的方向的任何平移。另选地，预紧器杆53的凹进部210与之对齐的突出部120可沿着管52的内侧部分或任何其他侧面部分设置。

如上所述，预紧器杆53在其近侧端部202处具有非凹进部分206，其中非凹进部分206的直径或一个或多个横截面尺寸比凹进部分208大。在一种方法中，非凹进部分206的直径或一个或多个横截面尺寸比收缩部分130处的管52的宽度或一个或多个横截面尺寸大。因此，在非凹进部分206设置在收缩部分130上游的情况下，收缩部分130将防止非凹进部分206经过。

在另一种方法中，非凹进部分206可小于收缩部分130处的管52的宽度或一个或多个横截面尺寸。在非凹进部分206足够小而能经过收缩部分130的情况下，其可超过收缩部分130。

在预紧期间可发生的另一个副作用称为过压条件。例如，当卷收器带卷轴由于某种原因而不能预紧，并且驱动元件在其试图朝向预紧冲程的结束推进时经历实质性阻力时，这可能发生。这可引起正在推进以伸展并推动驱动元件的来自气体发生器36的气体的压力的实质性增加。

参考图9至图13，为了解决预紧器系统44的过压条件的一个或多个副作用，在一个示例性实施方案中，管52包括密封构件102和活塞安全阀构件300以有助于排出气体，以便防止如上所讨论的过压条件或如果出现过过压条件。具体地，当来自气体发生器36的气体处于或高于与过压条件相关联的预定压力时，由于密封构件102抵靠活塞安全阀构件300的压缩，因此密封构件102沿周向地向外伸展。然而，来自气体发生器36的气体仍然可以穿过密封构件102的通孔324和活塞主体302的主体开口310以向安全阀隔膜306施加压力。由于气体的过度压力处于或高于预定压力，因此活塞安全阀构件300的中心隔膜部分316被构造为破裂(例如，经由用于形成隔膜的材料的厚度和选择)以允许气体流动穿过其中，向下游通过唇缘插入件308的通道322中的插入件开口312，并且通过一个或多个间隙328经过止动器55。气体可以继续在预紧器杆53的外表面和管52的内壁之间的空间之间和/或沿着预紧器杆53的凹进部210向下游流动，以通过管52的出口89排出，或者可替代地，通过管通风口400排出，该管通风口可以任选地靠近出口89和/或突出部120通过管52形成。这样，来自气体发生器36的气体可以被排出以解决、减轻和/或防止过压条件。

参见图20A至图21D，提供了预紧器杆53、活塞安全阀构件300和止动器55的替代性实施方案。如图所示，预紧器杆53的凹进部分208可以紧邻止动器55延伸到预紧器杆53的最近端。这样，沿凹进部分208存在止动器55与预紧器杆53之间的流体连通。附加地，在图21A至图21D中示出了活塞安全阀构件300的非限制性替代构造，其中安全阀隔膜306安装在活塞主体302中，并且活塞安全阀构件300例如直接安装在止动器55上而不具有唇缘插入件308。如图所示，安全阀隔膜306设置在活塞安全阀构件300的活塞主体与止动器55之间。在这些非限制性的替代构造中，来自气体发生器36的气体穿过密封构件102的通孔和活塞主体302的主体开口以向安全阀隔膜306施加压力。由于气体的过度压力处于或高于预定压力，因此安全阀隔膜306破裂以允许气体向下游流入并通过预紧器杆53的凹进部分208，以通过管52的出口89排出，或者可替代地通过管通风口400排出。这样，来自气体发生器36的气体可以被排出以解决、减轻和/或防止过压条件。

如本领域技术人员将易于理解，以上描述意在作为对本发明原理的实施方式的说明。该描述不旨在限制本发明的范围或应用，因为在不脱离如以下权利要求书中限定的本发明的实质的情况下，本发明易于修改、改变和变化。

Claims (16)

1.一种用于乘用车辆的安全带预紧式卷收器组件，所述安全带预紧式卷收器组件包括：

外壳，所述外壳适于安装到车辆结构并且具有内部腔体；

管，所述管具有弧形且弯曲的形状，并且具有与气体发生器流体连通的第一端和与所述外壳的所述内部腔体流体连通的第二端；

链轮，所述链轮可旋转地安装到所述外壳并且牢固地联接到主轴，所述主轴适于在预紧期间收起安全带织带；

驱动元件，所述驱动元件包括聚合物杆，所述聚合物杆具有朝向所述气体发生器设置的近侧端部和与所述近侧端部相对的远侧端部，并且被构造为沿纵向方向从所述近侧端部延伸到所述远侧端部，其中所述聚合物杆被设置在所述管内并且响应于所述气体发生器引起的致动而能够沿第一方向穿过所述管朝向所述链轮平移；

止动器，所述止动器联接到所述聚合物杆的所述近侧端部；和

活塞安全阀构件，所述活塞安全阀构件设置在所述气体发生器和所述止动器之间，并且被构造为允许来自所述气体发生器的气体在所述气体处于或高于预定压力时经过所述阀构件，

其中所述活塞安全阀构件包括活塞主体和安全阀，所述安全阀操作地联接到所述活塞主体以允许来自所述气体发生器的所述气体在所述气体处于或高于所述预定压力时穿过所述活塞主体，

其中所述安全阀包括位于所述活塞主体和所述止动器之间的安全阀隔膜，

其中所述活塞主体具有与所述安全阀隔膜流体连通的主体开口，并且

其中所述活塞主体具有壁，所述壁限定所述主体开口并且包括至少部分地围绕所述主体开口的肩部，并且其中所述安全阀隔膜在所述肩部上被设置成跨所述主体开口延伸。

2.根据权利要求1所述的安全带预紧式卷收器组件，其中所述安全阀隔膜被设置在所述活塞主体的所述肩部与所述止动器之间。

3.根据权利要求2所述的安全带预紧式卷收器组件，其中所述安全阀包括与所述止动器交接的唇缘插入件并且所述安全阀隔膜被设置在所述活塞主体与所述唇缘插入件之间，并且其中所述唇缘插入件具有与所述安全阀隔膜流体连通的唇缘插入件开口。

4.根据权利要求3所述的安全带预紧式卷收器组件，其中所述安全阀隔膜被设置在所述活塞主体的所述肩部与所述唇缘插入件之间。

5.根据权利要求3所述的安全带预紧式卷收器组件，其中所述唇缘插入件具有唇缘部分，所述唇缘部分沿着界面接触所述止动器并且限定至少一个通道，所述通道允许来自所述气体发生器的所述气体从位于所述唇缘部分与所述止动器之间的所述界面向下游推进。

6.根据权利要求1所述的安全带预紧式卷收器组件，还包括设置在所述气体发生器与所述活塞安全阀构件之间的密封构件。

7.根据权利要求6所述的安全带预紧式卷收器组件，其中所述密封构件和所述活塞安全阀构件被协作地构造为响应于来自所述气体发生器的所述气体而沿所述第一方向驱动所述聚合物杆通过所述管。

8.根据权利要求7所述的安全带预紧式卷收器组件，其中所述密封构件与所述活塞安全阀构件密封地交接。

9.根据权利要求6所述的安全带预紧式卷收器组件，其中所述密封构件具有与所述活塞安全阀构件流体连通的通孔。

10.根据权利要求1所述的安全带预紧式卷收器组件，其中在所述止动器与所述管的内表面之间提供间隙，所述间隙允许来自所述气体发生器的所述气体推进经过所述止动器。

11.根据权利要求10所述的安全带预紧式卷收器组件，其中所述止动器的外表面限定至少一个凹口，所述至少一个凹口形成所述止动器与所述管的所述内表面之间的所述间隙的至少一部分。

12.根据权利要求10所述的安全带预紧式卷收器组件，其中所述止动器的外表面是基本上非圆形的并且所述管的所述内表面是基本上圆形的，以便形成所述止动器与所述管的所述内表面之间的所述间隙的至少一部分。

13.根据权利要求10所述的安全带预紧式卷收器组件，其中所述管包括突出部，所述突出部邻近所述第二端处的出口在所述管内延伸以限定收缩部分，所述收缩部分的开口尺寸小于所述管的相邻部分的内部尺寸，并且其中所述收缩部分的尺寸被设定成限制所述止动器经过所述收缩部分。

14.根据权利要求13所述的安全带预紧式卷收器组件，其中所述聚合物杆具有限定凹进部的凹进部分，所述凹进部沿所述纵向方向大致延伸，并且其中所述凹进部沿所述第一方向与所述突出部对齐，并且所述收缩部分的尺寸被设定为允许所述聚合物杆的所述凹进部分经过所述收缩部分。

15.根据权利要求14所述的安全带预紧式卷收器组件，其中所述管包括靠近所述出口和/或所述突出部的管通风口以有利于排出来自所述气体发生器的所述气体。

16.一种用于乘用车辆的安全带预紧式卷收器组件，所述安全带预紧式卷收器组件包括：

外壳，所述外壳适于安装到车辆结构并且具有内部腔体；

管，所述管具有弧形且弯曲的形状，并且具有与气体发生器流体连通的第一端和与所述外壳的所述内部腔体流体连通的第二端；

链轮，所述链轮可旋转地安装到所述外壳并且牢固地联接到主轴，所述主轴适于在预紧期间收起安全带织带，其中所述链轮具有多个叶片；

驱动元件，所述驱动元件包括聚合物杆，所述聚合物杆具有朝向所述气体发生器设置的近侧端部和与所述近侧端部相对的远侧端部，并且被构造为沿纵向方向从所述近侧端部延伸到所述远侧端部，其中所述聚合物杆被设置在所述管内并且响应于所述气体发生器引起的致动而能够沿第一方向穿过所述管朝向所述链轮平移；

止动器，所述止动器联接到所述聚合物杆的所述近侧端部；

活塞安全阀构件，所述活塞安全阀构件在与所述聚合物杆的所述近侧端部相对的一侧上设置成与所述止动器邻近，其中所述活塞安全阀构件包括活塞主体和操作地联接到所述活塞主体的安全阀；和

密封构件，所述密封构件设置在所述气体发生器与所述活塞安全阀构件之间并具有与所述安全阀流体连通的通孔，其中所述密封构件和所述活塞安全阀构件协作以允许来自所述气体发生器的气体在所述气体处于或高于预定压力时经过所述管的收缩部分，

其中所述活塞安全阀构件包括活塞主体和安全阀，所述安全阀操作地联接到所述活塞主体以允许来自所述气体发生器的所述气体在所述气体处于或高于所述预定压力时穿过所述活塞主体，

其中所述安全阀包括位于所述活塞主体和所述止动器之间的安全阀隔膜，

其中所述活塞主体具有与所述安全阀隔膜流体连通的主体开口，并且

其中所述活塞主体具有壁，所述壁限定所述主体开口并且包括至少部分地围绕所述主体开口的肩部，并且其中所述安全阀隔膜在所述肩部上被设置成跨所述主体开口延伸。

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