CN1453163A - 用于车辆安全带的安全带卷收器 - Google Patents

Abstract

一种用于车辆安全带的安全带卷收器，其包括一个框架(10)、一个可旋转地安装在该框架(10)上的安全带绕轴(12)和一个能够与一驱动轮(22)联动的驱动马达(36)，该驱动轮与该安全带绕轴(12)相联接。该安全带卷收器还包括一锁定钩(46)和锁定齿(20)，锁定钩(46)能被导入锁定齿中以锁定该安全带绕轴(12)。该卷收器的特征在于，驱动轮(22)在一限定范围内相对于安全带绕轴为可旋转，并且该锁定钩(46)为此相对旋转而是可控制的。

Description

用于车辆安全带的安全带卷收器

本发明涉及一种用于车辆安全带的安全带卷收器，其包括一框架、一可旋转地安装在框架上的安全带绕轴、一能与和安全带绕轴相联接的驱动轮联动的驱动马达、一锁定钩和锁定齿，锁定钩能被导入锁定齿中以锁定该安全带绕轴。

已知这样的安全带卷收器如DE 100 18 972所述。该锁定钩当与锁定齿结合时被一弹簧偏压。设置有一电磁石，在其开启状态下能保持锁定钩不与锁定齿相结合。

本发明目的在于提高现有安全带卷收器的效果，使其结构成本更低。

为了这个目的，根据本发明，在最初提到的安全带卷收器上作了改进，驱动轮相对于安全带绕轴在限制范围内是可旋转的，并且锁定钩作为这种相对旋转的作用是可控制的。根据本发明的安全带卷收器是基于使用安全带绕轴的驱动马达的基本构思，其已为现有的，也能够控制锁定钩。驱动马达被控制以便产生了驱动轮和安全带绕轴之间的相对旋转，必要时控制锁定钩。这使得可以省略迄今为止启动锁定钩所必需的附加配件。

最好是，在锁定轮上成型有锁定齿，锁定轮可靠地与安全带绕轴相连接，同时在驱动轮和锁定轮之间至少设置一个回复弹簧，其相对于锁定轮将驱动轮偏压至一最初位置。这样做，最好是结合到锁定齿中时，锁定钩通过锁定弹簧被永久偏压，该驱动轮设置有在驱动轮的外圆周表面上由凹陷形成的控制齿，并且该锁定齿和控制齿在驱动轮和锁定轮之间的初始位置时，驱动轮的外圆周表面阻止该锁定钩被导入锁定齿。这里的回复弹簧使得自由电流的驱动马达的拖拽力矩比相对于锁定轮用于使驱动轮旋转所必需的旋转力矩要大。这样便达到一个紧急锁定状态，其在驱动马达停止时沿安全带撤出方向锁定安全带绕轴。该回复弹簧也可以成型得更硬，以使得通过从安全带绕轴上缓慢地撤出安全带，在驱动轮和锁定轮之间便不会产生相对旋转，但会产生安全带绕轴预定角加速度的超速，因为在此驱动马达的惯性旋转力矩又起了制动作用。这样，便实现了锁定作用，其符合常规的机械的安全带张紧锁定。

根据本发明的最优实施例，与锁定钩联动的锁定齿的侧面没有进行底切。这使得当安全带被锁定时，驱动轮的控制齿将锁定钩导出锁定齿成为可能，安全带绕轴不必为此目的而沿安全带缠绕方向旋转；这样的旋转，安全带受力的主要增加，会使驾车者感到不适。

最好是，设置有一缠绕弹簧，其在安全带缠绕方向作用于安全带绕轴，当后者为无电流(current-free)时，其旋转的力矩比驱动马达的拖拽力矩要大。这也保证了如在驱动马达的电供给被切断的情况下或控制失灵的情况下的紧急效果，在驾车者移动安全带的每种情况下，它都能保证安全带被正确缠绕。

最好是，设置一个电控制单元，其能控制驱动马达，以使得在安全带的撤出或缠绕方向上，总有一个预定的安全带受力起作用。该控制单元可以识别安全带绕轴的旋转方向，例如，通过安全带绕轴传感器，并且控制驱动马达，并因此控制安全带绕轴的旋转，以使其实现最佳状态。当驾车者拉出安全带，例如，该驱动马达便提供一个于缠绕弹簧的旋转力矩相对的旋转力矩。这样，一个比较低的安全带撤出力便产生了。这里，通过驱动马达得到的旋转力矩最好是变化的，因为对于驾车者不变的的安全带撤出力是可察觉的，虽然缠绕弹簧带来的旋转力矩随着增加的安全带撤出力而增长。该驱动马达也能在安全带的缠绕上提供一个旋转力矩，其能抵挡缠绕弹簧的旋转力矩。这样，缠绕弹簧相对较高的安全带缠绕力被减低至一个更适宜的量。

该控制单元可以是一个用于车辆加速度的信号输入，该控制单元可针对预定的车辆加速度的超速而对驱动轮进行控制，以使得该驱动轮被代入一个相对于锁定轮的锁定位置，其中该锁定钩结合到锁定齿中。用于车辆加速度的信号可以用现有的系统发出，例如从一个电子稳定程序或一个抗锁定系统，并且经由一个例如CAN总线的车辆总线系统提供到控制单元。这样，安全带绕轴的车辆传感锁定便能用最小的成本实现。

本发明进一步的优点可在从属权利要求中显示出来。

下文将参照附图所示的实施例对本发明进行描述：

附图1表明了本发明中安全带卷收器的概略分解视图；

附图2更清楚地表明了附图1中安全带卷收器的概略透视图，其中一些构件被省略；

附图3表明了附图2中安全带卷收器的锁定机构处于非锁定状态的透视放大视图；

附图4表明了附图3中的锁定机构处于锁定状态的视图；

附图5表明了安全带撤出力、缠绕弹簧的弹性特征和在不同操作状态下的驱动马达旋转力矩的曲线图。

在附图1和2中能够看到一个安全带卷收器，其具有一个框架10和一个可旋转地安装在框架上的安全带绕轴12。汽车的安全带能够被容纳在该安全带绕轴上。安全带绕轴12的内侧安装有一扭杆14，其相对于附图1的左手端与安全带绕轴12相连接，用于连接其上的旋转。在这一端上还连接有一个缠绕弹簧16，其在安全带缠绕方向上偏压该安全带绕轴12。一个锁定轮18被连接，用于与附图1中扭杆14的右手端的旋转相连。该锁定轮18具有一平滑的外圆周表面，其被具有规则间距的凹陷20所打断。该凹陷20具有一与径向对齐的侧面和一从凹陷的最低点向外圆周表面倾斜的表面，该径向对齐侧面被安全带绕轴12所旋转，并因此锁定轮18在安全带解绕方向上产生延迟。所有的凹陷20一起形成了锁定轮18的锁定齿。

在锁定轮18上同心地安装有一设有两个凹槽24的驱动轮22。在每个凹槽24中，与一个构造在锁定轮18上的舌片26相结合。在每个舌片26和凹槽24的壁之间，安装有一回复弹簧28(参看附图3)，其相对于锁定轮18操纵驱动轮22，使其进入一个如附图3所示的初始位置。该驱动轮22被设置在其外圆周面上，用与锁定轮18相同的方式，并带有一些凹陷，在这里用附图标记30来表示。对比于锁定轮18上的凹陷20，驱动轮22的凹陷30的构造是具有大约对称的两个倾斜侧面，以使得形成控制齿。

一驱动马达35通过齿带32和马达轮34与驱动轮22联接。该驱动马达最好是一个同步外部转子马达。该驱动马达被一概略表示的控制部件38所控制，该控制部件从一个概略表示的车辆加速传感器40处和一个概略表示的安全带绕轴传感器44处接收信号，后者能够探测安全带绕轴的转速。

安全带卷收器的框架10上安装有两个锁定钩46，其相对于锁定轮18和驱动轮22的旋转轴线沿直径方向相对定位。该两个锁定构46能够被引导进锁定轮18的锁定齿中。为此目的，当锁定轮18的锁定齿进入啮合时，它们被锁定弹簧48所操纵(如附图3所示)。

参照附图3和5，安全带卷收器的操作模式如下文所述。这里的起始点是一种平衡状态，其中安全带的力、缠绕弹簧的旋转力矩和驱动马达的旋转力矩处于平衡，以使得安全带绕轴并不旋转。因缠绕弹簧16的尺寸被设计成，通过自由电流驱动马达36，其能在缠绕方向上旋转安全带绕轴，对于这种平衡状态需要驱动马达36在缠绕弹簧的旋转力矩很大程度地对其进行补偿。该驱动马达因此尝试着相对于附图3中的逆时针方向使驱动轮转动。仅在这里，该驱动轮22相对于锁定轮18为设置在附图3中的初始位置，其不同于锁定轮18的凹陷20与驱动轮22的凹陷30交错安装。

如果，从附图3中的平衡状态开始，安全带将要被从安全带绕轴上撤出，也就是说，安全带绕轴相对于附图3逆时针旋转，为了减低作用在安全带上使其进入更轻松等级的力，该驱动马达同时支撑，该等级位于一个为了对抗缠绕弹簧所必须的等级之下。在解绕安全带上，该驱动轮22把持在相对于锁定轮18的初始位置上，以使得锁定钩46交替地支撑在驱动轮22和锁定轮18的外表面上；以此方法，它们能够被防止与锁定轮18的锁定齿相结合。

如果突然间，安全带绕轴非常快地在安全带解绕方向上作用于安全带一个强烈的牵引，其“压倒”了驱动轮，该回复弹簧28被压缩。锁定轮18的凹陷20则进入驱动轮22的凹陷30的交迭中(参见附图3)，并且锁定钩46能够与锁定轮18最近的凹陷20相结合；该安全带绕轴被锁定。附图4表明了此种状态。

如果，从该锁定状态开始，这种锁定将被再次解除，引导驱动马达使得该驱动轮22相对于附图4沿逆时针方向旋转。这样做后，驱动轮22的凹陷30相对侧面便缩到锁定钩46的尖端，并且将后者沿径向向外压，直至它们被引导出锁定轮18的锁定齿后为止。这里。不必要沿安全带缠绕方向轻轻地旋转安全带绕轴，因为锁定齿的侧面相对于设置的锁定钩46被径向对齐。当锁定钩46定位在驱动轮22的平滑外圆周表面上时，这种锁定再次终止，同时锁定轮18的相应凹陷20被留下。

当安全带将被缠绕在安全带绕轴上时，驱动马达36的保持力矩会减小，以使得该安全带绕轴12在缠绕弹簧16的作用下，沿安全带缠绕方向旋转。

当安全带将被缠绕在安全带绕轴12上时，其仅必需要减小驱动马达36的保持力矩，以使得缠绕弹簧现在能提供用于安全带绕轴相对于附图3和4中的顺时针方向旋转的支配力。

如果马达或马达控制过程中出现了失误，并且马达并没有提供任何驱动力矩，缠绕弹簧16能保证安全带被可靠地缠绕在安全带绕轴12上。安全带绕轴的紧急锁定也同时被保证。当安全带被从安全带卷收器上撤出时，驱动马达36的拖拽力矩就作为了阻力力矩，当安全带绕轴承受着旋转加速度时还加上一个惯性相关力矩。这样的阻力力矩足够可以克服回复弹簧28的偏压力，因此该驱动轮22到达了相对于锁定轮18的锁定位置中(附图4所示)。而后该锁定钩46将到锁定轮18的最近的凹陷20中，并且锁定该安全带绕轴。

通过控制部件38，在安全带卷收器的正常操作过程中可实现很多缓和作用。例如，其能够保证施加在安全带上的安全带缠绕力比取消掉的低，或在旅行过程中依据行驶方式而保持变化。另外，其能够保证安全带缠绕力不会独立于已经缠绕的安全带长度而变化。

不同于已经表示出的实施例，其也可能安装两个彼此不沿直径相对的锁定钩，但也不是要将它们与大约相对于两个凹陷之间的角度距离的一半的角度沿直径的安装相互交错。以这种方式，达到每个锁定的状态所需的安全带卷收器的旋转被减低。基本上也可仅用一个单独的锁定钩。

Claims (14)

1、一种用于车辆安全带的安全带卷收器(belt retractor)，其包括一个框架(10)、一个可旋转地安装在该框架(10)上的安全带绕轴(12)、一个能与一和安全带绕轴(12)相联接的驱动轮(22)联动的驱动马达(36)、一锁定钩(46)，和一个锁定钩(46)能被导入其中以锁定该安全带绕轴(12)的锁定齿(20)，其特征在于，该驱动轮(22)在一定范围内相对于安全带绕轴可旋转，并且该锁定钩(46)作为此相对旋转的函数(function)是可控制的。

2、如权利要求1所述的安全带卷收器，其特征为与安全带绕轴(12)牢固连接的锁定轮(18)上成型有锁定齿(20)，并且在驱动轮(22)和锁定轮(18)之间至少设置有一个回复弹簧(28)，其相对于锁定轮将驱动轮偏压至一个初始位置。

3、如权利要求2所述的安全带卷收器，其特征为该锁定轮(18)通过一个扭杆(14)与安全带绕轴(12)相连接。

4、如前任一权利要求所述的安全带卷收器，其特征为该锁定钩(46)通过一锁定弹簧(48)永久地与锁定齿(20)相啮合，该驱动轮(22)设置有控制齿(30)，其是由驱动轮(22)平滑外圆周表面上的凹陷(30)形成，并且锁定齿(20)和控制齿(30)的构型使得在驱动轮(22)和锁定轮(18)之间的初始位置，驱动轮(22)的外圆周表面能阻止锁定钩(46)被导入锁定齿(20)中。

5、如权利要求3所述的安全带卷收器，其特征为该锁定轮(18)具有一外圆周表面，其在形成锁定齿的凹陷(20)之间是平滑的表面，并且锁定钩(46)能够支撑在该平滑的外圆周表面上。

6、如前权利要求中任一所述的安全带卷收器，其特征为该锁定钩(46)是可枢转地安装在该框架(10)上。

7、如前权利要求中任一所述的安全带卷收器，其特征为与锁定钩(46)配合的锁定齿(20)的侧面不进行底切(undercut)。

8、如前权利要求中任一所述的安全带卷收器，其特征为作为驱动马达(36)无电流时的拖拽力矩和驱动马达(36)惯性转动力矩的函数，该回复弹簧的构型使得只有当安全带绕轴(12)在安全带撤出方向的角加速度超过一个预定的极限值时，在驱动轮(22)和锁定轮(18)之间才会产生相对旋转。

9、如前权利要求中任一所述的安全带卷收器，其特征为作为驱动马达(36)无电流时拖拽力矩的函数，回复弹簧(28)的构型使得当安全带绕轴(12)在安全带撤出方向上旋转时，在驱动轮(22)和锁定轮(18)之间会产生相对旋转。

10、如前权利要求中任一所述的安全带卷收器，其特征为设置有一个缠绕弹簧(16)，其受一个比驱动马达(36)无电流时的拖拽力矩还要大的力矩作用，在安全带缠绕方向上作用于安全带绕轴(12)。

11、如前权利要求中任一所述的安全带卷收器，其特征为设置有一个电子控制单元(38)，其能控制驱动马达(36)，以使得在安全带的撤出或缠绕中，一个预定的安全带受力总是有效的。

12、如前权利要求中任一所述的安全带卷收器，其特征为该控制单元从车辆加速传感器(40)处接收有关车辆超过预定加速度值的信号，并控制驱动马达(36)，以使得驱动轮(22)相对于锁定轮(18)被带入一个锁定钩(46)结合到锁定齿(20)中的锁定位置。

13、如前权利要求中任一所述的安全带卷收器，其特征为该控制单元能接收到来自安全带绕轴传感器(44)的信号，进行处理便能探测到安全带绕轴(12)的角加速度，同时根据安全带绕轴(12)超出预定的角加速度值，控制单元(38)能够控制驱动马达(36)，以使得该驱动轮(22)相对锁定轮(18)被带入一锁定钩(46)结合到锁定齿(20)中的锁定位置。

14、如权利要求13所述的安全带卷收器，其特征为安全带绕轴传感器(44)是一种霍尔(Hall)传感器。

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