发明的详述
本发明座位安全带回缩器20的主要构件包括一框架22和一扭条/卷轴组件300,如图13所示,一段座位安全织物带环绕该组件卷绕。图1-4是回缩器框架22的各种视图。该回缩器框架较佳地包含模注而成、且玻璃纤维强化的热塑性塑料,该热塑性塑料系在尼龙树脂中具有重量密度至少为50%至大约70%的、约10毫米长的玻璃纤维。也可利用碳或芳族聚酰胺纤维来加固树脂,该树脂可为乙缩醛或酚,而不是尼龙。或者,在某些应用场合中,热塑性塑料也可采用长度为2-3毫米的、较短的玻璃纤维。
框架22具有一主体部分24和至少一个安装特征部,诸如下部安装件60。如图所示,该下部安装件无需采用一分离的螺栓或其它紧固件来安装回缩器。该安装件将回缩器锚接在一安装表面或结构上,诸如车柱或座位件上。主体24的形状为基本四边形,它具有带有一开口顶部28的一内腔或空腔26,在装配期间,诸如卷轴之类的各种回缩器构件通过该开口顶部容纳到内腔中。
该主体包括第一或弹簧侧面30和第二或机构侧面32。多种支柱或交叉件将两个侧面整体结合,以便提供强度、防止歪曲、并确保框架及其构件的适当的取向。其中某些交叉件构成一后侧面34,该后侧面相对于其关于车柱的安装位置面向外;而其它的交叉件则构成一前侧面36,该前侧面相对于其关于车柱的安装位置面向里。倘若回缩器以颠倒的方式进行安装,则该前后侧面的设计会有所改变。每个侧面30和32的顶部31大致呈矩形,它们由上部的前后支柱或交叉件40a和40b相结合,以构成一开口顶部28。左右两侧的下部33呈曲线状,以便允许框架装配在比下部为矩形时更小的空间内。各下部33和后侧面34的后侧或外侧边缘42要比前部或内侧边缘44和前侧面36更加弯曲。
左右两侧的下部弯曲外侧边缘42由构成仅仅沿着每条外侧边缘42的一部分延伸的后侧面34的一体成形的下部后侧支柱或交叉件46相连接。在图1中,支柱46与上部支柱40a和安装件60间隔开。侧面30和32也由构成沿着每个框架侧面的边缘44延伸的前侧面36(参见图2)的一较长的下部前侧支柱或交叉件48相连接。该支柱48与支柱40b间隔开,并向下延伸至安装件60,还构成安装件的前壁62。
框架22包括连接侧面30和32的下部33的一中间下部支柱66。该中间支柱66基本垂直于安装件的底部74延伸。当下部安装件受压时,支柱66有助于将这些力分配到一体成形的框架侧面30和32上。中间支柱66的下部构成安装件60的第一后壁或后向壁72。支柱48和66在安装件的附近合为一体(如图3中的标号49所示),以便提供加强的横过安装件的该部分的强度。
从图1-4中可看到安装件60的细节。该安装件呈带有底部74和自该底部向上延伸的诸壁面或侧面的篮状或钩状。这些壁面的其中之一是由中间支柱66的下部的壁面72所形成的。横向壁面或侧面76a和76b是由侧面30和32的极下部分所形成的。下廓第二后向壁78将侧面76a、76b与底部相连接。安装件60的各种构件构成一结构容纳腔80。图3和4中示出了该空腔80的形状。壁面72、78和底部74形成一钩子,该钩子与和诸如B或C形车柱或座位框架件之类的安装结构90相关联的部分98或插入件100相匹配,如图5a所示。倘若在某些应用场合无需结构支承的话,则可去除壁面76a和76b,这将使安装件60愈发呈钩状。框架22可包括一体形成在空腔80的底部中、或者侧面36与支柱66的交叉处、以及/或者支柱252与侧面34的底部处的输出孔77,如图1和3所示。
安装表面90形成有其尺寸足以容纳回缩器框架22的第一开口92,如图5c所示。对于回缩器而言相当普遍的是凹进到安装结构90的开口中。图5a是从车辆的外部朝着车厢的内部所看到的视图,它示出了B形车柱的后侧或隐蔽侧。图5b是示出了位于B形车柱90中的回缩器框架的截面图。图中未示出回缩器的卷轴及其它构件。图5c是位于结构90中的回缩器20的面向外的立体图。在本发明中,安装结构包括足以容纳安装件60的一部分的第二开口94。该结构90的中间结构部分96将两个开口92和94间隔开。该车柱的中间部分96可形成有延伸至开口94中的一可选用的安装部分98。如果使用的话,该部分98的形状较佳地与安装件60的空腔80的形状相一致,以便其易于紧密地容纳在该空腔中。在本发明的较佳实施例中,如图5b所示,安装件60的空腔80的深度d约为4毫米。倘若该尺寸大于安装结构90的安装部分98的厚度,则采用一插入件100以防止回缩器框架在安装表面上颤动(rattle)。车柱通常是由金属薄板所形成的。插入件100可通过焊接或采用分离的紧固件连接在结构90的中间部分96上,以便对其进行加固。插入件100可为带有突出的顶端102的一成形金属、粉状金属或铸造金属件。该顶端102的外形与安装件60的空腔80或钩子的形状相匹配。
如图5b所示,倘若采用的话,顶端102和安装部分98紧密地装配在空腔80内。顶端102和部件98的组合厚度较佳地与空腔或钩子的深度d相等。倘若结构90不具有部件98、或者不在顶端102之后,则顶端102的厚度适当地增加。图5d示出了本发明的另一种情况,其中空腔80由弹性材料104填满,或者包含有弹性材料104,该弹性材料将顶端102牢牢地保持在适当位置上,并且还用作为减振及降噪器。
在较佳实施例中,将其上连接有座位安全织物带的、已装配好的回缩器20插入在开口92和94中。使该回缩器20向上移动,直到部件98或插入件100精确地位于安装件60的空腔80内为止。接着,利用一上部安装件将回缩器20的顶部固定到车辆结构90的匹配部分上。该上部安装件可防止回缩器转动,从而确保回缩器适当地对齐。事实上,向上作用的所有的力均在下部安装件60处被吸收。
请参阅图6a以及图5a-5d。图6a示出了扣合并保持在上部支柱40b上的上部安装件160。因其扣合特征,故不再需要分离的紧固件。该上部安装件160包括环绕支柱40b扣合在主体24的顶部之上的下部开口的框架形部分162。该部分162的内部是空心的,其形成一整体式开口或织物带引导部169。如假想线所示,座位安全带350自回缩器卷轴(图6a中未示出)延伸,并通过织物带引导部169伸出。上部安装件160的侧面形成有扣合特征部167和/或167a,该特征部与位于支柱40b上和/或位于框架侧面30和32的顶端上的互补扣合特征部167a(如图5b所示)相匹配。此类扣合特征部的构造在本技术领域中是已知的。上部安装件160包括由整体式加固件或肋件165所支承的向上延伸臂164和自该臂件164向后延伸的指状件166。该指状件166容纳在安装结构或车柱90中的开口95内。臂件164的位置和高度将随着安装结构90的形状的变化而变化。该臂件164相对于结构90适当地设置指状件。如图所示,该指状件166系一平坦的矩形,故开口95也大致呈矩形,并且该指状件相对于臂件164的设置(如图所示是垂直的)以大约5-10度的角度取向。该平坦的指状件166还绕一水平轴线转动,以便与开口95的设置对齐。指状件的形状可变化,它包括星形或圆形等。在那种情况下,开口95的形状应与指状件的形状相对应。指状件166还可包括一扣入或自锁特征部168。在图6b中,该自锁特征部168包括可与结构90中的匹配开口互锁的一组可变形的突片或脊部。在较佳实施例中,上部安装件也可为塑料制品。
在将回缩器安装到安装表面或结构90上之前,首先在将上部安装件160连接到框架上之前先将回缩器的卷轴安装到该支架上。使卷绕在卷轴上的座位安全织物带从形成在上部安装件160内的织物带引导部169伸出。接着,将下部安装件60设置在开口94中,其中顶端102位于空腔或钩子80中。在下部安装件60于安装结构90上适当就位的情况下,将指状件166推压通过开口95。由于指状件166向下弯曲,回缩器框架的上部将保持在适当位置上。或者,倘若指状件包括自锁特征部168,则在将该自锁特征部168推压通过一形状互补的开口95之后,它们提供了一种压配或者锁配,从而将安装结构90的金属片夹置在突片168与延伸臂164的背部之间。
上部安装件160也可一体地形成作为回缩器框架的一部分。该安装件160可采用多种形状,并可位于框架上的多个位置上。带有上述弯曲构造或自锁特征部的一体成形的安装件166a可自弹簧和/或机构壳体延伸,如图2和5c所示。该安装件166a也可通过一相关的开口、诸如95等装入。在另一种实施例中,如图3所示,上部安装件160b也可为框架侧面或者其前或后表面的整体延伸部分。
在图1、2和7中,框架侧面30和32分别包括一相应的开口120、122,卷轴组件的各种部件通过该开口装入。框架侧面30还包括一体成形的壁面124,该壁面构成一弹簧杯体或空腔,并且还构成弹簧壳体126的一部分。该壁面140的形状大致呈圆形。一体地形成在框架侧面30上、壁面124内的是用于接合一反绕(rewind)弹簧130(如图8所示)的外端128的一弹簧保持件127。该弹簧保持件127还与壁面124间隔设置,如图1和8中的标号129所示,以使弹簧从中通过。图8是示出了框架侧面30、壁面124和弹簧130的平面图,其中弹簧的外端128容纳在弹簧保持件127中。一弹簧轴杆(arbor)337连接于弹簧130的内端。
壁面124形成有环绕该壁面124分布的多个第一压配紧固特征部132。这些第一压配特征部具有一体成形的小径孔,这些孔容纳弹簧帽盖件140的匹配指状件144。
图9a和9b中示出了弹簧帽盖件140。图7示出了该帽盖件140在框架22的壁面124上适当就位。由于交叠接合部125的缘故,可改善帽盖件与壁面124之间的密封质量。框架材料的大约20,700Mpa的高弯曲系数(在模制时干燥)可提高密封的稳定性,并防止因由反绕弹簧130在壁面124上所产生的恒定向外的压力所引起的歪曲和变形。该弹簧帽盖件包括具有多个压配特征部、诸如指状件144的一基本平坦的板材、本体或帽体部分142。虽然图中未详细地示出,但每个指状件的横截面呈三叶形。指状件144的其中每一个插入在相应的扣合特征部132中,以使弹簧帽盖件140和壁面124压配连接。
如上所述,侧面32包括一开口122。在图示实施例中,该开口122的直径要大于开口120的直径。开口120和122的相对尺寸将随着卷轴组件的特征部的变化而变化。框架侧面32在其外表面121上且环绕开口122包括可防止锁定轮(如图13所示)和相关部件在平坦的框架侧面32上摩擦的一升高边缘150。框架侧面32的内表面123包括一环绕开口122的、一体的且倾斜延伸的壁段151a,该壁段提供一用于紧密地间隔回缩器卷轴的凸缘(但图7中未示出)的固定器(stand-off)。壁侧面30的内表面123包括一类似的环绕开口120的壁段151b。边缘150减小了与锁定轮之间的摩擦。如图2和7所示,侧面32形成有构成机构壳体190的一部分的一整体延伸的壁面170。该壁面170还包括类似于部件132、用于将机构帽盖件180固定于其上的容纳件172。如图10a、10b和7所示,该机构帽盖件180包括一板材或本体部分182和诸突出的指状件184。该板材182和壁面170形成一交叠接合部188,它能防止灰尘或其它物质进入到由帽盖件180和壁面170所形成的机构侧壳体190中。该帽盖件180由吸声材料所制成,诸如聚丙烯或类似材料。
框架侧面32包括接近壁面170的下部的一凹部200。自该凹部200向外延伸的是一可选用的小突片202。在该凹部上不设任何通孔,以便防止污物进入到回缩器中。凹部200容纳车辆惯性传感器的一部分(图2中未示出)。倘若使用的话,突片202起到一挡块的作用,它毗邻车辆传感器壳体的一部分,并防止该壳体侧向移动。邻近凹部200的壁面170包括两个槽204a和204b(如图2所示),这两个槽与惯性传感器上的形状互补的凸起相匹配,以使该传感器能在壁面170中滑动到位。一旦壁面170由帽盖件190所覆盖,只能通过开口122进入壳体190。该帽盖件轻压在车辆传感器壳体上,以便使其保持在位。与机构壳体帽盖件180相结合的此类构造将邻近传感器的框架中的开口减至最少,由此将传感器与外界隔离。
图示的回缩器20包括一单侧锁定机构。本发明也可使用在双侧锁定模式中,其中采用两个锁定轮,这两个锁定轮位于框架的相对两侧上,通常邻近框架侧面的内表面、接近开口120、122。为了锁定回缩器,采用一可转动的锁定棘爪,该棘爪移动至与锁定轮的轮齿相接触。如现有技术中已知的,锁定棘爪绕一销转动。美国专利号5,904,371、美国专利号5,511,741或美国专利号4,564,154中揭示了其中一种棘爪和锁定机构。在本发明中,如图2和11a所示的圆柱形销整体模制成为侧面32的一部件。该销具有一基底210a,该基底的直径大于顶部圆柱形部分210b。该销被设计成:可响应在确定能级的碰撞过程中所产生的锁定力的大小而特意弯曲。
图11a是框架22的另一种立体图,它还示出了销210上的锁定棘爪220。该锁定棘爪220如图所示与锁定轮230的轮齿232锁定啮合。回缩器20包括一凸轮型机构,诸如已知的可转动锁定环310,该凸轮机构将锁定棘爪220从一自由或者未锁定位置移动至与锁定轮230相啮合。该锁定棘爪220可包括一凸轮从动销231。锁定环在织物带传感器或车辆传感器以已知方式的影响下绕一回缩器轴部分转动。锁定杯体包括通常采用凸轮槽的形式的凸轮,以便容纳凸轮销231。随着锁定环转动,它使锁定棘爪移动,以使其与锁定轮230的轮齿啮合和脱离。在本发明的回缩器中还可采用其它的锁定机构。如图所示,锁定棘爪220包括啮合锁定轮的轮齿232的其中两个轮齿的两个锁定齿222a和222b。于是,反作用力就由两组(而不是一组)匹配齿来吸收。虽然棘爪齿被设计成同时啮合匹配的锁定齿,但倘若所采用的制造公差(tolerance)范围过宽的话,则可能不会发生同时匹配。在这些情形中,其中一个齿将啮合,并且可能会导致损坏。在本发明的另一个实施例中,锁定棘爪的本体223形成有一凹部225(如图11b所示),该凹部可使棘爪本体在载荷的作用下弯曲。倘若构成框架、锁定棘爪和锁定轮的制造公差致使下部棘爪齿222b将最初冲击锁定轮,则在该最初锁定啮合现象发生之后,锁定棘爪220将略微弯曲,并使另一个齿222a与锁定轮的另一个齿相啮合。这种设计确保了:当回缩器处于碰撞情形时,锁定棘爪的两个锁定齿将啮合。此种构造的一个好处在于,棘爪可由诸如锌压铸件之类的低成本材料所制成。
锁定棘爪220包括用作为轴衬、且环绕销210的基底210a的圆形孔。
锁定棘爪和锁定轮的几何形状被设计成:当锁定棘爪与锁定齿相啮合时,如图11a所示,在缩合过程中所产生的反作用力的诸分量将位于由箭头240所构成的整个区域中。
框架22还包括一体成形的棘爪和销支承机构250。该支承机构250包括一体成形的交叉件或支柱252,如图1、3、5b和11a所示。支柱252形成在支柱或交叉件46的内侧上,并连接侧面30、32。该支柱252包括自侧面32伸出的一端件254。该机构250还包括一曲线形支承件256。该曲线形支承件256的一端256a自壁面170的内侧延伸,以便提供增大的强度和载荷分量。该曲线形支承件256的另一端或侧面256b垂直延伸穿过支柱252的延伸端件254。
当回缩器被锁定时,棘爪和锁定轮采取图11a所示的取向。当力增大至一可确定的能级以上时,它们往往会使销10歪曲,并使棘爪的下部移动至与支承机构250的曲线形部分256相接触。于是,这些反作用载荷或力被传递至支柱252的凸出端部254,由此传递至支柱252,并被分配到框架侧面30和32上。这样,塑料框架就能吸收由碰撞所产生的力。
图12示出了容纳在槽204a、204b和框架22的凹部200中的车辆惯性传感器270。该传感器270包括具有两个柱杆或凸起274a和274b的壳体272。每个凸起包括一颈部或窄部276和一端部。每个柱杆容纳在一相应的槽204a、204b中。传感器270包括容纳惯性块279的下端278的支承表面277。惯性块279的顶部280是内凹的,它容纳感应棘爪282的延伸部分282a。该棘爪282枢轴安装在支承件283上,该支承件可为壳体272的延伸部分,诸如平行的翼部273。在某些安装中,棘爪282可被设置成使其将与棘齿轮的一齿相接触,在这种情况下,棘爪的末端的形状被做成为齿状,以便啮合棘齿轮的齿。如图所示,回缩器20包括设于棘爪282上方的第二棘爪290。该棘爪290包括一齿292。如图所示,惯性块系一种站立着的人形惯性块。当车辆遭遇超出预定限制的减速时,站立着的人形惯性块翻倒,并使传感器棘爪282的齿上升,以便使棘爪290移动至例如与织物带传感器或锁定环的棘齿轮相接触。这种动作起动锁定杯体的移动,然而使锁定棘爪移动至与锁定轮230的齿232锁定啮合。
图13是由框架22所支承的回缩器的卷轴和轴组件300的横截面图。图13还示出了其取向与图7中大致相同的框架。该组件300包括由总的由标号304所表示的轴机构所支承的卷轴302。在该实施例中,该轴机构304包括一锁定轮子组件310,该子组件包括其中具有止转楔314的中空体312。一大径部分316支承在框架的开口或轴衬122上,并且锁定轮230如上所述包括多个锁定齿232。该锁定轮230包括一设有止转楔的柱轴305,带齿的棘齿轮306藉由一销308固定在该柱轴上。该柱轴包括一小孔305a,该小孔容纳用于以已知方式将织物带传感器的诸部件固定在一起的销308。织物带传感器的各种带齿件309以已知方式与棘齿轮306容纳在一起。锁定环310可绕柱轴305转动。在该图示实施例中,轴机构304也可由一可选用的扭条320所形成。该扭条具有第一端324,该第一端具有啮合锁定轮子组件310的止转楔314的多个止转楔326。扭条320包括一中间部分330和第二端333。该第二端333形成有啮合形成在卷轴302的中空孔337内的止转楔336的止转楔334。锁定轮子组件310与扭条的末端324一同转动,同时卷轴302与扭条的末端333可转动地运动。该扭条320可由一不柔顺的金属轴件来取代。在这种情况下,该不柔顺的金属轴件可形成作为锁定轮子组件310的一整体部分。本体312的外部还可形成有止转楔,以便向卷轴302提供额外的支承。
在装配过程中,将卷轴302通过框架的开口顶部插入,接着将其中插入有扭条的锁定轮子组件310通过开口122插入到接着的孔337中。该扭条的末端332容纳在弹簧轴杆337a中,该弹簧轴杆设置在框架的开口120中,并固定在弹簧130上。
如图8所示,末端333具有两个凹部340a和340b,环绕弹簧轴杆的杯状内凹部所形成的匹配凸起341a和341b容纳在这两个凹部中。如图13所示,弹簧轴杆337包括至少一个槽342,用以容纳反绕弹簧130的内端。一段座位安全织物带350卷绕在卷轴302上。该织物带的一端(未图示)利用楔入在槽352中的一折叠部分或者一小销固定在卷轴的槽352中。该卷轴302可包括径向延伸的凸缘302a和302b,以便当织物带390卷绕在卷轴上时,引导该织物带。
图13中所示的实施例采用一扭条。该扭条表示一类能量吸收或消散座位安全带回缩器,该回缩器包括一个或多个扭条和一个或多个变形轴衬,以及具有可变伸长特性的座位安全织物带。这些能量吸收回缩器共享这样一个性能特性,即卷轴处的反作用力由扭条、变形轴衬或可变伸长织物带的能量吸收能级来限制。冲击在锁定棘爪上的力的能级也类似地受到限制。例如,对于一典型的扭条回缩器而言,力的能级应为大约4-12Kn。虽然在本发明的较佳实施例中,塑料框架将与某些种类的能量吸收机构一同使用,但由于它们所引起的载荷限制因素等缘故,塑料框架的应用并不一定要这样。本发明可与这些能量吸收机构一同使用、或者不用此类能量吸收机构。扭条可由一传统的轴所取代。
图14示出了本发明的又一种实施例,其中具有形成有内壁170a和外壁170b的机构壁170,在内壁与外壁之间构成一空间171。该空间171不一定要连续,而是可由紧固件132中的一部分分成若干段。外壁170b可完整地包封内壁和紧固件132,并可被分段或不分段、或者完全敞开,以便提供一不间断的空间171。如前所述,壁面或者、在这种情况中、内壁和外壁都由一机构帽盖件190所密闭。空间171减小了由车辆传感器和织物带传感器的诸活动部件所发出的噪声的能级。通过用诸如轻质泡沫材料或密集型触变材料之类的吸声材料173充填空间171可进一步降低噪声。帽盖件190的本体可被制成为中空状,并充填有吸声材料,以便进一步提高回缩器的降噪质量。
在图15中,钩状下部安装件160b被制成为一开口160b。一螺纹紧固件将空间的下部固定在安装表面90上。
本发明减少了部件数量,增加了尺寸控制,并减少了回缩器中的尺寸变化,从而提高了性能和可靠性。通过利用一体且同时形成为框架的部件的各种特征部,可更精确地控制各个构件的取向。另外,通过用许多一体成形的元件来形成回缩器,可不再需要对制造过程采取防错措施,这是因为这些特征部会在一体成形的框架中自动且适当地取向的缘故。