CN116323338A - 用于车辆安全带的安全带卷收器 - Google Patents

Abstract

公开了一种安全带卷收器，具有：框架(10)；安全带卷轴(12)，能够旋转布置在框架(10)中并且能够接纳安全带(14)；至少一个限力器(16)，能够使安全带卷轴(12)在克服由限力器(16)提供的制动矩时相对于框架(10)旋转以释放安全带(14)；以及可切换的联接装置(26)，具有切换笼架(22)和联接元件(24)，其中切换笼架(22)能够借助于致动器(28)从打开位置被移位至闭合位置，在打开位置中联接元件(24)被保持为与安全带卷轴(12)脱离接合，在闭合位置中联接元件(24)接合在安全带卷轴(12)处。为了实现轴向紧凑的构造形式，安全带卷收器包含：与致动器(28)联接的调节器(38)；以及将切换笼架(22)与调节器(38)联接的自由轮(40)，使得调节器(38)能够将切换笼架(22)从打开位置移位至闭合位置。

Description

用于车辆安全带的安全带卷收器

本发明涉及一种安全带卷收器，该安全带卷收器具有：框架；安全带卷轴，该安全带卷轴可旋转地布置在框架中并且能够接纳安全带；至少一个限力器，该至少一个限力器能够使安全带卷轴在克服由限力器提供的制动矩时相对于框架旋转，以释放安全带；以及可切换的联接装置，该联接装置具有切换笼架和联接元件，其中切换笼架能够借助于致动器从打开位置被移位至闭合位置，在打开位置中联接元件被保持为与安全带卷轴脱离接合，在闭合位置中联接元件接合在安全带卷轴处。

从DE 10 2017 111 398 A1中已知一种这样的安全带卷收器。切换笼架可旋转地被支承并且具有径向突出的操纵销。为了能够将切换笼架从打开位置扭转至闭合位置，设有微型气体发生器，为该微型气体发生器指配有活塞，该活塞进而接合在操纵销上。

当切换笼架处于闭合位置中并且限力器因此与安全带卷轴联接时，如果安全带卷轴在力限制过程期间旋转，则该切换笼架被带动。因此，操纵销也必须能够旋转。为此目的，操纵销和微型气体发生器被布置成使得微型气体发生器的活塞的移位路径与操纵销的移动轨迹相切，并且当操纵销实施一次完整旋转时，操纵销插入微型气体发生器的布置在侧向的窗口中。

这种结构的缺点在于，微型气体发生器、操纵销和切换笼架需要相对较大的轴向构造空间。

因此，本发明的目的在于改进该安全带卷收器，从而得到轴向紧凑的构造形式。

为了实现该目的，根据本发明设有：调节器，该调节器被布置成能够被致动器操纵；以及自由轮，该自由轮将切换笼架与调节器联接，使得调节器可以将切换笼架从打开位置移位至闭合位置。本发明基于如下基本构思，即，通过简单且轴向扁平构造的自由轮实现了用于使限力器运行所需的、切换笼架的可自由旋转性。

自由轮可以实现在旋转方向上传递闭合联接装置所需的转矩。同时，切换笼架可以在一个方向上相对于调节器自由地旋转。相反，调节器可以在启用联接装置之后保持固定不动，从而无需为其提供空间，这可以实现，当安全带卷轴在联接装置闭合的情况下旋转时，调节器旋转360°。

由于无需在周向方向上留有空间，因此根据本发明设置的调节器可以在径向方向上比已知的操纵销实施得更长。如果调节器与已知的操纵销相比更长，即调节器远离安全带卷轴，那么与已知的现有技术相比，致动器可以与联接装置进一步轴向重叠，从而得到轴向更紧凑的构造形式。因此，根据本发明的结构适用于节省双倍的轴向空间，即，一方面通过轴向扁平构造的自由轮并且另一方面通过使致动器与自由轮轴向重叠。此外，可以使用功率较小的致动器，或者如果仍然使用具有相同功率的致动器，那么可以获得更快的操纵，因为可以用更长的调节器实现更大的转矩。

如果调节器是扁平的板，那么可以获得轴向特别扁平的构造形式。

为了实现在机械方面简单且可靠的安全带卷收器，切换笼架可以具有至少一个自由轮棘爪，该至少一个自由轮棘爪与设置在调节器上的自由轮齿部相互配合。可切换的联接装置和自由轮的组合可以实现，只有在致动器被触发后，自由轮才自由运转。因此可以选择简单的自由轮结构。当该至少一个自由轮棘爪和自由轮齿部互补地成形时，则接触区域中的表面应力降低到均匀的水平，从而最终实现自由轮的扁平的构造形式。

当调节器被设计成用于将转矩对称地输入到自由轮中时，避免了切换笼架的偏心变形或移位。例如，调节器可以具有两个、三个或更多个传动点，这些传动点均匀地或以相等的角度间隔布置在周向方向上。

当切换笼架具有均匀地布置在周向方向上的多个自由轮棘爪时，避免了切换笼架的不平衡。因此，即使在较高的转速和角加速度下，切换笼架仍然可以平稳转动。

可简单制造的切换笼架包含塑料或者甚至由塑料制成，并且自由轮棘爪在此优选与切换笼架一件式地实施。

为了即使在极高的角加速度下也是可靠的，可以将自由轮齿部实施为具有底切部。例如，这种底切可以包含：齿头在自由轮的传动方向上以一定角度超过对应的齿根突出或者位于其前方。例如，底切部可以在齿侧壁中具有空腔。可以将这些底切示例组合。底切的优点还在于，保持力可以以自增强的方式起作用，即，所传递的转矩越大，保持力就越大。换言之，棘爪被卡住。

当调节器是调节环时，由于其闭合的形状，它可以特别稳定地引导和输出待传递的转矩。如果调节环从周围接合切换笼架，那么省去在径向内部对调节环进行支承，从而节省了构造空间，由此再次实现更扁平的构造形式。此外，自由轮齿部可以是沿调节环的内开口延伸的内齿部，这使得多个齿-棘爪接触可以传递大转矩。

如果自由轮棘爪的数量与自由轮齿部的齿的数量相同，那么可传递的转矩最大，因为所有自由轮棘爪同时承受负载。因此可以减小自由轮的轴向宽度，从而得到扁平的构造形式。

为了在轴向上尽可能扁平地构造安全带张紧器，调节器可以被支承在致动器的壳体与切换笼架之间。调节器因此受到径向支承，从而使其被定位成与切换笼架同心且其次与安全带卷轴同心。致动器的壳体可以被设计和布置成用于导出致动器反作用力。为此，致动器的壳体可以与框架固定地连接，例如借助于螺纹连接。当致动器的壳体既吸收致动器反作用力又支承调节器时，确保使致动器作用力高效地传递至调节器。由于调节器被致动器的壳体支承，因此在触发致动器期间可以防止调节器出现不期望的、在径向上偏离的运动：于是，调节器将转矩均匀地引入自由轮中。致动器的壳体还可以用作限力器的壳体，以便例如保护限力器免受侵入污物的影响。

如果致动器的壳体具有其中布置有调节器的扁平的凹陷部，那么调节器不需要单独的壳体，使得一方面使用和装配较少的零件并且另一方面使安全带卷收器在轴向上更加扁平地构造。扁平的凹陷部可以轴向支承调节器或者在进给运动期间对其进行引导。

结合附图从以下描述中得出其他优点和特征。在附图中：

-图1示出根据本发明的安全带卷收器的立体图，

-图2以前视图示出图1中的安全带卷收器，

-图3以侧视图示出图1中的安全带卷收器，

-图4以分解图示出图1中的安全带卷收器，其中详细展示了限力器，

-图5和图6以彼此偏移的截面图示出处于如下状态下的图1中的安全带卷收器，在该状态下，限力器的切换笼架位于打开位置，

-图7和图8以偏移的截面图示出处于如下状态下的图1中的安全带卷收器，在该状态下，致动器借助于调节器藉由自由轮将切换笼架从打开位置移位至闭合位置，

-图9和图10以偏移的截面图示出处于如下状态下的图1中的安全带卷收器，在该状态下，切换笼架已经被移位至闭合位置中并且自由轮仍未自由运转，以及

-图11至图16以偏移的截面图示出处于如下三种状态下的图1中的安全带卷收器，在这三种状态下，切换笼架已经被移位至闭合位置中并且自由轮在自由运转。

首先借助图1至图4来阐述安全带卷收器的一般结构。

安全带卷收器具有框架10。安全带卷轴12可旋转地支承在框架10中。在附图中，安全带14被部分地收卷在安全带卷轴12上。借助于安全带14，可以将装有安全带卷收器的车辆中的车辆乘员束缚住，使得车辆乘员可以经受住车辆的剧烈减速。

如果在下文中使用了如轴向、径向或周向方向等方向指示，那么在有疑问的情况下，它们涉及安全带卷轴12的旋转轴线。

安全带卷收器具有多个限力器，利用这些限力器可以产生制动矩，安全带卷轴12可以克服制动矩而进行旋转，使得安全带14可以从安全带卷收器上被拉出。通过该过程，当特别强的减速作用在车辆上时，可以限制作用在安全带14上并且因此作用在车辆乘员上的力。

在此，这些限力器中只有一个是相关的，因此不对其他限力器进一步进行阐述。在此相关的限力器具有轴垫圈16，该轴垫圈为了实现力限制过程可以与安全带卷轴12联接，并且当轴垫圈被安全带卷轴带动时，轴垫圈通过摩擦和形变功的混合来提供制动矩。

在环绕的通道中引导轴垫圈16。该通道一方面由框架10的轴向端侧(在其上安装有突起)并且另一方面由以凸缘的方式安装到框架10的该端侧的壳体18(具有设置在其上的突起和/或凹口)以波浪状的形式构成。轴垫圈16大致呈环形并且其从周围接合联接笼架20。轴垫圈16在周向方向上与联接笼架20固定地联接。联接笼架20通常为环形并且在径向内部具有凹口58，这些凹口在一个方向上收窄并且切换笼架22的同步件60和指形保持件62分别接合到这些凹口中。在同步件60与指形保持件62之间，在凹口58中分别接纳有联接元件24。联接元件24在此为滚轮。

联接笼架20被接纳在夹紧面13或夹紧凸肩上，该夹紧面或夹紧凸肩防旋转地与安全带卷轴12连接或者与其一体式地实施。

联接笼架20、切换笼架22和联接元件24构成可切换的联接装置26，借助于该联接装置，轴垫圈16可以在旋转方向上与安全带卷轴12的夹紧凸肩13固定地联接。切换笼架22可以通过转动Rk在打开位置与闭合位置之间移位。

在切换笼架22的打开位置中，联接元件24不是以传递负载的方式接合安全带卷轴12的夹紧凸肩13，因为联接元件被切换笼架22的同步件60和指形保持件62保持在凹口58的较宽区段中。因此，在联接装置26的打开位置中，安全带卷轴12能够在联接笼架20内自由旋转。

在切换笼架22的闭合位置中，联接元件24已被移位到凹口58的较窄区段中，使得联接元件被夹在对应的凹口58的倾斜布置的外壁与夹紧凸肩13的外表面之间。因此，在联接装置26的闭合位置中，能够从安全带卷轴12向联接笼架20传递大转矩，即，在安全带卷轴12在图5至图16中顺时针旋转的旋转方向中。这个转矩随后可以被传递到轴垫圈16上。

为了启用联接装置26，在壳体18中接纳有致动器28，该致动器在所示实施例中包含微型气体发生器30和活塞32。壳体18构成活塞32能够在其中移动的气缸34。通过如下方式将切换笼架22移位至闭合位置中：在压缩气体(该压缩气体由在启用过程中由微型气体发生器30提供)的作用下将活塞32从初始位置(参见图5和图6)移位至启用位置，在该启用位置中，活塞与微型气体发生器30间隔开更远(参见图11和图12)。

活塞32的运动借助于调节器38和自由轮40或自由轮联接器传递到切换笼架22上，以此带动切换笼架22在朝联接装置26的闭合位置的方向上运动，但可以实现在相反方向上的相对旋转。

调节器38藉由自由轮40与切换笼架22的主区段36处于操作性连接，使得活塞32的伸出运动A被转换为切换笼架22的移位性转动Rk。当活塞32处于准备好的位置中时，切换笼架22处于打开位置中。当活塞32处于伸出位置中时，切换笼架22处于闭合位置中。

在所有附图中展示的实施方式中，调节器38具有环形闭合的内区段42。即，调节器38被实施为调节环或开关环。调节器38还具有从内区段42完全径向突出的凸块44。调节器38在此为扁平的板。调节器38优选具有与切换笼架22的主区段36相等的厚度。由此，轴向紧凑地构造安全带张紧器。在壳体18的凹陷部46中轴向地引导凸块44。凹陷部46被设计成局部呈槽状且局部开放。

借助于多个固定凸耳47将调节器38保持在图5所示的初始位置，这些固定凸耳分别接合到调节器36的环形主区段36的外侧上的对应凹部中。

在壳体18处以凸缘的方式安装有壳体部分48。

凸块44设有凸形的贴靠面50，在活塞32作伸出运动A期间或者在调节器38对应地转动Rs期间，该贴靠面的曲面与活塞32的端侧52相互配合。由于活塞32的端侧52贴靠贴靠面50，因此当活塞32在方向A上被移位时，调节器38被强制地带动。因此，端侧52和贴靠面50构成贴靠联接装置。致动器28被置于扁平的调节器38的轴向平面中，由此轴向紧凑地构造安全带张紧器。

自由轮40由彼此处于操作性接合的至少一个自由轮棘爪54和自由轮齿部56构成。

该至少一个自由轮棘爪54形成于切换笼架22的主区段36的外周表面上。主区段36在此被实施为扁平的板，该板环形地包围安全带卷轴12的夹紧凸肩13。同步件60和指形保持件62从主区段36突出。主区段36轴向布置在联接笼架20旁边，使得切换笼架22的同步件60伸入联接笼架20的凹口58中。

自由轮棘爪54在此与切换笼架22一件式地实施。在此，切换笼架22可以与自由轮棘爪54一起被实施为注塑件。选择如下适合的塑料做为材料，即，利用该塑料一方面实现期望的刚度并且另一方面实现自由轮棘爪54所需的弹性。

自由轮齿部56在调节器38的内区段42的内开口处延伸。通过如下方式来实现尽可能大的可传递的转矩，即，在切换笼架22处存在多个自由轮棘爪54并且在内区段42处存在自由轮齿部56的相同数量的齿。在此，自由轮棘爪54和自由轮齿部56的齿分别均匀地布置在周向方向上。为了安全起见需要指出，主区段36的外周表面可以是纯结构尺寸。

自由轮齿部56在传动方向上被底切处理，从而得到单侧的卡锁部，由此卡住自由轮棘爪54。这以自增强的方式增大了可传递的转矩。自由轮棘爪54从切换笼架的主区段36的周向表面突出的角度、自由轮棘爪54的长度以及(简而言之)主区段36的外周表面的直径和自由轮齿部56的直径彼此协调，使得各个自由轮棘爪54在传动方向上以不受负载的方式大致切向地从主区段36的外周表面突出。这增大了每个自由轮棘爪54可传递的推力并且因此增大了可传递的转矩。

图5、图7、图9、图11、图13和图15的截面图位于如下平面中，该平面示出致动器28、调节器38和自由轮40的相互配合。与之相比，图6、图8、图10、图12、图14和图16的截面图在切换笼架22的主区段36后方位于如下平面中，在该平面中示出由联接笼架20、切换笼架22和联接元件24构成的联接装置。

图5至图10示出致动器28是如何借助于调节器38将切换笼架22移位至闭合位置中。

在图5和图6中展示了初始状态。安全带卷轴可以相对于联接笼架20和轴垫圈16自由地旋转，因为联接装置26是打开的。

在图7和图8示出其中微型气体发生器30被触发的状态。联接装置仍旧处于打开状态。

在图9和图10中，活塞32已经带动调节器38且因此藉由自由轮40带动切换笼架22，使得联接元件24位于凹口58的倾斜的外壁与夹紧凸肩13的柱状的外表面之间。联接装置26因此被闭合，并且安全带卷轴12的顺时针旋转藉由联接元件24传递至联接笼架20并且因此传递至轴垫圈16。

出于操作安全的目的，为了在转动Rk期间将切换笼架22带入联接装置26闭合的位置中所需的角度优选小于或等于如下角度，即，在活塞32从准备好的位置伸出至启用位置期间调节器38在转动Rs期间转动的角度。

在图11和图12中可以看到处于力限制状态的安全带卷收器，在该状态下，安全带卷轴12在安全带14的高拉力的作用下顺时针旋转。此时，联接笼架20被带动，由此使得切换笼架22也被带动。可以看到，自由轮棘爪的尖端已经从与其相对的贴靠面移开一些距离。当自由轮棘爪54在齿部上滑动时，自由轮棘爪弹性地向径向内部弯曲。

在图11中可以看到，安装在切换笼架22处的自由轮棘爪54被带动并且相对于调节器38扭转；调节器38保持在其位置中并且由于自由轮40而不必参与转动。

在图13和图14中所示的状态下，切换笼架22和自由轮棘爪54又继续略微旋转。可以看到，自由轮棘爪几乎已经到达齿部的下一个贴靠面，即几乎继续旋转了一个节距。

在图15和图16中所示的状态下，切换笼架22和自由轮棘爪54相对于图9和图10的初始状态继续旋转了一个齿距，使得自由轮棘爪54可以再次向外卡合。只要安全带卷轴12藉由联接装置与轴垫圈16联接并且将其带动，就重复此操作。

总体而言，图11至图16示出自由轮40的赶超转动(überholrotation)，即闭合的切换笼架22以自由运转的方式继续转动Rw。

Claims (10)

1.一种安全带卷收器，所述安全带卷收器具有：框架(10)；安全带卷轴(12)，所述安全带卷轴能够旋转地布置在所述框架(10)中并且能够接纳安全带(14)；至少一个限力器(16)，所述至少一个限力器能够使所述安全带卷轴(12)在克服由所述限力器(16)提供的制动矩时相对于所述框架(10)旋转，以释放安全带(14)；以及可切换的联接装置(26)，所述联接装置具有切换笼架(22)和联接元件(24)，其中所述切换笼架(22)能够借助于致动器(28)从打开位置被移位至闭合位置，在所述打开位置中所述联接元件(24)被保持为与所述安全带卷轴(12)脱离接合，在所述闭合位置中所述联接元件(24)接合在所述安全带卷轴(12)处，其特征在于：调节器(38)，所述调节器被布置成能够被所述致动器(28)操纵；以及自由轮(40)，所述自由轮将所述切换笼架(22)与所述调节器(38)联接，使得所述调节器(38)能够将所述切换笼架(22)从所述打开位置移位至所述闭合位置。

2.根据权利要求1所述的安全带卷收器，其特征在于，所述调节器(38)是扁平的板。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的安全带卷收器，其特征在于，所述切换笼架(22)具有至少一个自由轮棘爪(54)，所述至少一个自由轮棘爪与设置在所述调节器(38)处的自由轮齿部(56)相互配合。

4.根据权利要求3所述的安全带卷收器，其特征在于，所述切换笼架(22)具有均匀地布置在周向方向上的多个自由轮棘爪(54)。

5.根据权利要求3至4之一所述的安全带卷收器，其特征在于，所述切换笼架(22)由塑料制成，并且所述自由轮棘爪(54)与所述切换笼架(22)一件式地实施。

6.根据权利要求3至5之一所述的安全带卷收器，其特征在于，所述自由轮齿部(56)以底切方式实施。

7.根据权利要求3至6之一所述的安全带卷收器，其特征在于，所述调节器(38)是调节环，并且所述自由轮齿部(56)是沿所述调节环的内开口延伸的内齿部。

8.根据权利要求3至7之一所述的安全带卷收器，其特征在于，所述自由轮棘爪(54)的数量与所述自由轮齿部(56)的齿的数量相同。

9.根据前述权利要求之一所述的安全带卷收器，其特征在于，所述调节器(38)被支承在所述致动器(28)的壳体(18)与所述切换笼架(22)之间。

10.根据权利要求9所述的安全带卷收器，其特征在于，所述致动器的壳体(18)具有扁平的凹陷部(46)，所述调节器(38)被布置在所述凹陷部中。

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