CN113428107B - 一种具有可控性的电控锁止卷收器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有可控性的电控锁止卷收器，所述的电控锁止卷收器包括框架、芯轴、所述的芯轴安装在框架上；所述的卷收器还包括电控锁止机构：所述的芯轴的外周缠绕有织带：所述的芯轴的一端安装锁止组件：所述的锁止组件上设置有棘爪：所述的电控锁止机构发出锁止信号，促使芯轴转动产生惯性离心力将棘爪摆出，并与框架啮合而锁止。其优点表现在：通过电控锁止机构，实现了电子感应，而非传统的机械零件的感应，能够有效提高卷收器的锁止精确度，使得安全带的锁止可控性更高；同时能够有效降低汽车安全带的噪音。

Description

一种具有可控性的电控锁止卷收器

技术领域

本发明涉及卷收器技术领域，具体地说，是一种具有可控性的电控锁止卷收器。

背景技术

卷收器的紧急锁止功能通常采用机械式车感和带感的复合敏感式锁止机构实现。当车辆减速度、或倾斜角度超出限值时，在惯性力和重力作用下车感钢球产生运动，推动棘爪锁定卷收器的织带芯轴；当织带加速度超出限值时，带感的惯性元件推动棘爪摆动，与框架的棘齿啮合，阻止芯轴转动。

然而，现有机械敏感式锁止技术存在以下缺陷和不足：

敏感元件必须灵活运动，因此会产生明显的噪音；其次，由于机械零件加工精度的一致性的原因，导致锁止性能波动较大，出现误锁或漏锁问题，难以有效控制；另外，由于不同车型的安装要求差异，敏感元件一般无法通用，造成额外的模具开发和生产成本。

针对上述问题，US7003385B2和CN201620451932.2采用电磁开关控制锁止棘轮和芯轴的转动或锁定；CN110753644A尝试利用电磁偏转装置直接或间接地摆动锁止棘爪，实现对芯轴转动的锁定。然而，对于普通机械式卷收器而言，额外的电子和电磁装置显著增加了成本，限制了相关技术的市场应用；即便在成本较高的电机安全带产品上，例如:US20140318915,仍然广泛使用传统的机械复合敏感式锁止机构。

此外，现有技术的敏感元件只能被动感知预先设定的锁止限值，同时机械动作存在延时，导致锁止响应滞后；而且无法根据实际车辆运行状态、乘客身材和坐姿等情况作出实时调整，提前或推迟锁止操作，不利于充分利用智能自动驾驶车辆的主动安全装置的技术潜力。

综上所述，亟需一种能够有效提高卷收器锁止过程的精确度和可控性，低成本且低噪音的卷收器。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种能够有效提高卷收器锁止过程的精确度和可控性，低成本且低噪音的电控锁止卷收器。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种具有可控性的电控锁止卷收器，所述的电控锁止卷收器包括框架、芯轴、所述的芯轴安装在框架上；所述的卷收器还包括电控锁止机构；所述的芯轴的外周缠绕有织带；所述的芯轴的一端安装锁止组件；所述的锁止组件上设置有棘爪：所述的电控锁止机构发出锁止信号，促使芯轴转动产生惯性离心力将棘爪摆出，并与框架啮合而锁止。

作为一种优选的技术方案，所述的电控锁止机构包括电机模块、减速器模块、控制器装置、和集成在控制器装置中的感应模块；所述的减速器模块一端和电机模块建立连接，另一端芯轴建立连接；所述的控制器装置安装在框架上边缘；所述的感受器模块用于感应车身信号，并将该车身信号传递给控制器装置模块；所述的控制器模块接收感受器模块发出的车身信号后进行处理后发出锁止信号给电机模块，且在非碰撞工况下，控制器装置输出“普通”锁止信号，使电机模块维持恒定扭矩，通过转速器增扭后传递到芯轴上，阻止芯轴转动，由于没有机械敏感元件的介入，“普通”锁止过程响应迅速、低延时；碰撞工况状态下，控制器装置输出“碰撞”锁止信号，使电机模块快速转动，并经减速器模块增扭后传递到芯轴上，使得芯轴转动释放织带同时带动锁止组件上的棘爪离心摆出，并与框架上齿形齿啮合而锁止。

作为一种优选的技术方案，所述感应模块可以集成于智能自动驾驶车辆的整车安全控制器中，并结合主动安全感知系统，例如：雷达、摄像头等，对周围交通状况、车辆运行状态、以及乘客身材和坐姿等信息进行综合处理，预先判断碰撞风险和车辆主动避让措施，并对所述电控锁止机构的控制装置发出“普通”或“碰撞”锁止信号，实现卷收器的智能锁止功能。

作为一种优选的技术方案，所述的电机模块包括防尘罩、转子支架、磁铁、定子(矽钢片和线圈)；所述的磁铁为环状结构；所述的矽钢片和线圈安装在磁铁内部；所述的磁铁固定安装在转子支架上；所述的转子支架内接在防尘罩中；所述的转子支架中设置有连接孔。

作为一种优选的技术方案，所述的减速器模块包括双摆线轮、固定轮以及输出转轮；所述的双摆线轮包括第一外齿轮和第二外齿轮；所述的第一外齿轮的一侧设置有偏心传递轮；所述的偏心传递轮的端面上设置有六角花形连接头；所述的固定轮内壁设置有第一内齿；所述的输出转轮上设置有第二内齿：所述的第一内齿与第一外齿轮相匹配；所述的第二内齿与第二外齿轮相匹配。

作为一种优选的技术方案，所述的六角花形连接头的中心线与双摆线轮的中心线之间呈偏心设置。

作为一种优选的技术方案，所述的固定轮两端面还设置有滚动轴承。

作为一种优选的技术方案，所述的电控锁止卷收器还包括圆盘外齿：所述的圆盘外齿上设置有回位簧：当棘爪摆出锁止时，芯轴上的离心力会克服回位簧的簧力：当芯轴上的织带回卷时，回位簧簧力驱动圆盘外齿回转，圆盘外齿回转同时也带动棘爪回位。

作为一种优选的技术方案，所述的电控锁止卷收器还包括车感组件。

作为一种优选的技术方案，在碰撞工况下，控制器装置发出“碰撞”锁止信号给电机模块；所述的电机模块快速转动释放芯轴上织带，且织带释放长度小于50mm。

本发明优点在于：本发明的一种具有可控性的电控锁止卷收器，通过电控锁止机构，实现了电子感应，而非传统的机械零件的感应，能够有效提高卷收器的锁止精确度，使得安全带的锁止可控性更高；同时能够有效降低汽车安全带的噪音；利用芯轴的快速转动来带动棘爪实现锁止，结构简单；无需增加额外的锁止机构，成本更低：无带感摆轮，通过锁止棘爪实现带感锁止，减少噪音源，零件少，振动时产生的噪音更低。

附图说明

附图1是本发明的一种具有可控性的电控锁止卷收器的拆卸示意图。

附图2是本发明的一种具有可控性的电控锁止卷收器的结构示意图。

附图3是框架与芯轴之间的装配示意图。

附图4为棘爪在非碰撞工况状态下的结构示意图。

附图5是本发明的减速器模块的结构示意图。

附图6是本发明的电机模块的结构示意图。

附图7是圆盘外齿的结构示意图。

附图8是车感组件的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的具体实施方式作详细说明。

附图中涉及的附图标记和组成部分如下所示：

1.框架 11.齿形齿

2.芯轴 3.锁止组件

31.棘爪 4.电机模块

41.防尘罩 42.转子支架

43.磁铁 44.定子(矽钢片和线圈)

45.螺钉连接孔

5.减速器模块 51.双摆线轮

52.固定轮 53.输出转轮

511.第一外齿轮 512.第二外齿轮

521.第一内齿 532.第二内齿

54.偏心传递轮 55.六角花形连接头

56.滚动轴承 6.控制器装置

7.圆盘外齿 71.回位簧

8.车感组件

请参照图1-图3，图1是本发明的一种具有可控性的电控锁止卷收器的拆卸示意图。图2是本发明的一种具有可控性的电控锁止卷收器的结构示意图。图3是框架1与芯轴2之间的装配示意图。一种具有可控性的电控锁止卷收器；所述的电控锁止卷收器包括框架1、芯轴2、所述的芯轴2安装在框架1上；所述的卷收器还包括电控锁止机构；所述的芯轴2上设置有锁止组件3；所述的锁止组件3设置有棘爪31：所述的电控锁止机构发出锁止信号，促使芯轴2转动产生惯性离心力将棘爪31摆出，并与框架1啮合而锁止。

所述的电控锁止机构包括电机模块4、减速器模块5、控制器装置6、感应模块；所述的减速器模块5一端和电机模块4建立连接，另一端芯轴2建立连接；所述的控制器装置6安装在框架1上边缘；所述的感受器模块用于感应车身信号，并将该车身信号传递给控制器装置6模块；所述的控制器模块接收感受器模块发出的车身信号后进行处理后发出锁止信号给电机模块4。

请参照图4，图4为棘爪31在非碰撞工况状态下的结构示意图。在非碰撞工况下，控制器装置6输出“普通”锁止信号，使电机模块4维持恒定扭矩，通过转速器增扭后传递到芯轴2上，阻止芯轴2转动，由于没有机械敏感元件的介入，“普通”锁止过程响应迅速、低延时；在碰撞工况状态下，控制器装置6输出“碰撞”锁止信号，使电机模块4快速转动，并经减速器模块5增扭后传递到芯轴2上，使得芯轴2转动释放织带同时带动锁止组件3上的棘爪31离心摆出，并与框架1上齿形齿11啮合而锁止。

请参照图5，图5是本发明的减速器模块5的结构示意图。所述的减速器模块5包括双摆线轮51、固定轮52以及输出转轮53；所述的双摆线轮51包括第一外齿轮511和第二外齿轮512；所述的第一外齿轮511的一侧设置有偏心传递轮54；所述的偏心传递轮54的端面上设置有六角花形连接头55，与转子支架42的连接孔45装配；所述的六角花形连接头55的中心线与双摆线轮51的中心线之间呈偏心设置：所述的固定轮52内壁设置有第一内齿521；所述的输出转轮53上设置有第二内齿532；所述的第一内齿521与第一外齿轮511相匹配；所述的第二内齿532与第二外齿轮512相匹配；所述的固定轮52两端面还设置有滚动轴承56。

请参照图6，图6是本发明的电机模块4的结构示意图。所述的电机模块4包括防尘罩41、转子支架42、磁铁43以及定子44(矽钢片和线圈)；所述的磁铁43为环状结构；所述的定子44安装在磁铁43内部；所述的磁铁43固定安装在转子支架42上；所述的转子支架42内接在防尘罩41中；所述的转子支架42中设置有六角花型连接孔45。

请参照图7，图7是圆盘外齿7的结构示意图。所述的电控锁止卷收器还包括圆盘外齿7；所述的圆盘外齿7上设置有回位簧71；当芯轴2快速旋转释放织带时，棘爪31的离心力克服回位弹簧71的簧力，棘爪31摆出锁止；当芯轴2上的织带回卷时，回位簧71簧力驱动圆盘外齿7回转，圆盘外齿7回转同时也带动棘爪31回位。

请参照图8，图8是车感组件8的结构示意图。所述的电控锁止卷收器还包括车感组件8。

该实施例需要说明的是：

所述的卷收器还包括电控锁止机构；所述的芯轴2的外周缠绕有织带；所述的芯轴2的一端安装锁止组件3；所述的锁止组件3上设置有棘爪31；所述的电控锁止机构发出锁止信号，促使芯轴2转动产生惯性离心力将棘爪31摆出，并与框架1啮合而锁止。该设计的效果是：通过电控锁止，实现了电子感应，而非传统的机械零件的感应，能够有效提高卷收器的锁止精确度，使得安全带的锁止可控性更高；其次，利用惯性离心力作为锁止作用力，设计巧妙，利用芯轴2的快速转动来带动棘爪31实现锁止，结构简单；另外，锁止位置是与棘爪31直接与框架1形成卡死，将锁止点设置在框架1上，滞后性小，锁止效果好，有效避免晃动产生的干扰。

所述的电控锁止机构包括电机模块4、减速器模块5、控制器装置6、感应模块；所述的减速器模块5一端和电机模块4建立连接，另一端芯轴2建立连接；所述的控制器装置6安装在框架1上边缘；所述的感受器模块用于感应车身信号，并将该车身信号传递给控制器装置6模块；所述的控制器模块接收感受器模块发出的车身信号后进行处理后发出锁止信号给电机模块4。该设计的效果是：通过设置电机模块4，便于接收锁止信号，并控制芯轴2转动来触发锁止，改变了传统的机械锁止方式，实现了用电控锁止代替传统的机械锁止；通过减速器模块5，能够增扭减速，传动效率高：通过控制器装置6，能够自动识别车身信号并处理产生相应的锁止信号；通过感应模块能够识别车身信号，其中车身信号包括整车的加速度信号以及通过陀螺仪检测出的角速度信号，从而更加精准的判定整车的工况状态。

针对智能自动驾驶车辆，所述感应模块可以集成于整车安全控制器中，并结合主动安全感知系统，例如：雷达、摄像头等，对周围交通状况、车辆运行状态、以及乘客身材和坐姿等信息进行综合处理，预先判断碰撞风险和车辆主动避让措施，并对所述电控锁止机构的控制装置发出“普通”或“碰撞”锁止信号，实现卷收器的智能锁止功能。

非碰撞工况下，控制器装置6输出“普通”锁止信号，使电机模块4维持恒定扭矩，通过转速器增扭后传递到芯轴2上，阻止芯轴2转动。该设计的效果是：在非碰撞工况状态下，如日常紧急刹车等，控制器装置6接收到整车加速(减速)或陀螺仪角度触发信号，并产生相应的锁止信号，在该状态下的“普通”锁信号触发给电机模块4时，电机模块4产生动力并让芯轴2维持恒定的力矩(1KN左右)，阻止织带拉出，从而确保在一些非碰撞工况(小力矩)下的乘客约束功能。

在碰撞工况状态下，控制器装置6输出“碰撞”锁止信号，使电机模块4快速转动，并经减速器模块5增扭后传递到芯轴2上，使得芯轴2转动释放织带同时带动锁止组件3上的棘爪31离心摆出，并与框架1上齿形齿11啮合而锁止。该设计的效果是：在碰撞工况状态下，控制器装置6接收到整车加速(减速)或陀螺仪角度触发信号，并产生相应的“碰撞”锁止信号，在该状态下的锁信号触发给电机模块4时，使其产生动力，快速的带动芯轴2转动，使芯轴2上的棘爪31产生惯性离心力，摆出锁止，实现乘客有效约束。

所述的电机模块4包括防尘罩41、转子支架42、磁铁43以及矽钢片33；所述的磁铁43为环状结构；所述的矽钢片33安装在磁铁43内部；所述的磁铁43固定安装在转子支架42上；所述的转子支架42内接在防尘罩41中；所述的转子支架42中设置有螺钉连接孔45。该设计的效果是：能够输出一个比较大的主转扭矩，即和传统的直流电机相比，提供更大的主转扭矩；其次，具体工作原理如下：磁铁43与矽钢片33在通电状态下产生磁场，在磁场力作用下发生旋转，从而带动转子支架42旋转，因转子支架42的螺钉连接孔45与减速器模块5中的六角花形连接头55是连接在一起的，从而实现将扭矩电机模块4向减速器模块5的传递。

所述的减速器模块5包括双摆线轮51、固定轮52以及输出转轮53；所述的双摆线轮51包括第一外齿轮511和第二外齿轮512；所述的第一外齿轮511的一侧设置有偏心传递轮54；所述的偏心传递轮54的端面上设置有六角花形连接头55；所述的固定轮52内壁设置有第一内齿521；所述的输出转轮53上设置有第二内齿532：所述的第一内齿521与第一外齿轮511相匹配；所述的第二内齿532与第二外齿轮512相匹配。该设计的效果是：通过设置双摆线轮51，即设置第一外齿轮511与第二外齿轮512，在运转时实现了双级摆速，减速比增大，同时增大了扭矩；其次，通过设置偏心齿轮，便于双摆线轮51提供驱动作用力，使得双摆线轮51能够摆动起来。

所述的六角花形连接头55的中心线与双摆线轮51的中心线之间呈偏心设置。该设计的效果是：使得偏心驱动轮与双摆线轮51之间的中心线呈偏心分布，当双摆线轮51上的六角花形连接头55与电机模块4上的螺钉连接孔45相连接时，实现了电机模块4向减速器模块5之间的扭矩传递，同时确保偏心驱动轮与电机模块4的扭矩输出端的中心线是同轴设计的，这样在动力传递时，实现偏心传递，便于触发双摆线轮51启动。

所述的固定轮52两端面还设置有滚动轴承56。其中，滚动轴承56设计，减少了摩擦力，用于对双摆线轮51上固定轮52提供支撑作用，防止双摆线轮51的约束下导致双摆线轮51滑动。

所述的电控锁止卷收器还包括圆盘外齿7：所述的圆盘外齿7上设置有回位簧71：当棘爪31摆出锁止时，芯轴2上的离心力会克服回位簧71的簧力：当芯轴2上的织带回卷时，回位簧71簧力驱动圆盘外齿7回转，圆盘外齿7回转同时也带动棘爪31回位。该设计的效果是：能够实现对锁止状态进行解锁，避免发生卡死现象，可操控性好。

所述的电控锁止卷收器还包括车感组件8。该设计的效果是：通过设置车感组件8，具有能够提供安全冗余的作用，作为电控锁止失效安全(fail-safe)的保障；同时，可以显著降低车感组件8的敏感性，降低噪音，提高产品一致性。

在碰撞工况下，控制器装置6发出锁止信号给电机模块4；所述的电机模块4快速转动释放芯轴2上织带，且织带释放长度小于50mm。该设计的效果是：控制器装置6与电机模块4的配合，能够实现对织带的精准控制，且将织带释放长度小于50mm，精准度高。

所述的矽钢片33配有线圈，线圈通电后与矽钢片33形成磁场。该设计的效果是：在实际使用过程中，通过改变线圈中的电流方向就能实现电机模块4的正转和反转，即实现织带的收紧和释放，操控性好。

本发明的一种具有可控性的电控锁止卷收器，具体的动力传递路线如下：矽钢片33与线圈通电后形成磁场→驱动磁铁43(磁轭钢套)转动→带动转子支架42转动→偏心驱动轮摆动→带动双摆线轮51摆动→输出转轮53转动→芯轴2中的扭力杆转动→动轴转动→锁止组件3转动→棘爪31摆出锁止。

本发明的一种具有可控性的电控锁止卷收器，通过电控锁止机构，实现了电子感应，而非传统的机械零件的感应，能够有效提高卷收器的锁止精确度，使得安全带的锁止可控性更高；同时能够有效降低汽车安全带的噪音；利用芯轴2的快速转动来带动棘爪31实现锁止，结构简单；无需增加额外的锁止机构，成本更低：无带感摆轮，通过锁止棘爪31实现带感锁止，减少噪音源，零件少，振动时产生的噪音更低。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种具有可控性的电控锁止卷收器，其特征在于，所述的电控锁止卷收器包括框架、芯轴、所述的芯轴安装在框架上；所述的卷收器还包括电控锁止机构：所述的芯轴的外周缠绕有织带：所述的芯轴的一端安装锁止组件：所述的锁止组件上设置有棘爪：所述的电控锁止机构发出锁止信号，促使芯轴转动产生惯性离心力将棘爪摆出，并与框架啮合而锁止；

所述的电控锁止机构包括电机模块、减速器模块、控制器装置、和集成在控制器装置中的感应模块；所述的减速器模块一端和电机模块建立连接，另一端芯轴建立连接；所述的控制器装置安装在框架上边缘；所述的感应模块用于感应车身信号，并将该车身信号传递给控制器装置模块；所述的控制器装置接收感应模块发出的车身信号后进行处理后发出锁止信号给电机模块，且在非碰撞工况下，控制器装置输出“普通”锁止信号，使电机模块维持恒定扭矩，通过减速器增扭后传递到芯轴上，阻止芯轴转动：在碰撞工况状态下，控制器装置输出“碰撞”锁止信号，使电机模块快速转动，并经减速器模块增扭后传递到芯轴上，使得芯轴转动释放织带同时带动锁止组件上的棘爪离心摆出，并与框架上齿形齿啮合而锁止。

2.根据权利要求1所述的电控锁止卷收器，其特征在于，所述的电机模块包括防尘罩、转子支架、磁铁、定子；所述的磁铁为环状结构；所述的定子包括矽钢片和线圈：所述的矽钢片安装在磁铁内部；所述的磁铁固定安装在转子支架上；所述的转子支架内接在防尘罩中；所述的转子支架中设置有螺钉连接孔。

3.根据权利要求2所述的电控锁止卷收器，其特征在于，所述的减速器模块包括双摆线轮、固定轮以及输出转轮；所述的双摆线轮包括第一外齿轮和第二外齿轮；所述的第一外齿轮的一侧设置有偏心传递轮；所述的偏心传递轮的端面上设置有六角花形连接头；所述的固定轮内壁设置有第一内齿；所述的输出转轮上设置有第二内齿：所述的第一内齿与第一外齿轮相匹配；所述的第二内齿与第二外齿轮相匹配。

4.根据权利要求3所述的电控锁止卷收器，其特征在于，所述的六角花形连接头的中心线与双摆线轮的中心线之间呈偏心设置。

5.根据权利要求3所述的电控锁止卷收器，其特征在于，所述的固定轮两端面还设置有滚动轴承。

6.根据权利要求1所述的电控锁止卷收器，其特征在于，所述的电控锁止卷收器还包括圆盘外齿：所述的圆盘外齿上设置有回位簧：当棘爪摆出锁止时，芯轴上的离心力会克服回位簧的簧力：当芯轴上的织带回卷时，回位簧簧力驱动圆盘外齿回转，圆盘外齿回转同时也带动棘爪回位。

7.根据权利要求1所述的电控锁止卷收器，其特征在于，所述的电控锁止卷收器还包括车感组件。

8.根据权利要求1所述的电控锁止卷收器，其特征在于，在碰撞工况下，控制器装置发出锁止信号给电机模块；所述的电机模块快速转动释放芯轴上织带，且织带释放长度小于50mm。

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