DE102018110416A1

DE102018110416A1 - Sicherheitsgurtretraktor mit lastbeschränkung

Info

Publication number: DE102018110416A1
Application number: DE102018110416.2A
Authority: DE
Inventors: Mohammad Omar Faruque; James Chih Cheng; Robert William McCoy; Saeed David Barbat; Dean M. Jaradi
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-05-03
Filing date: 2018-04-30
Publication date: 2018-11-08
Also published as: CN108791175A; US20180319363A1; US10486644B2; GB201807189D0; GB2563991A

Abstract

Ein Sicherheitsgurtretraktor schließt eine Basis, eine Spule, einen Zylinder, eine Übertragungsplatte und ein Zylinderschloss ein. Die Spule ist drehbar an die Basis gekoppelt und weist einen Kolbenabschnitt auf. Der Zylinder steht mit dem Kolbenabschnitt in Eingriff und definiert damit eine Kammer. Der Kolbenabschnitt ist von einer ersten Stellung in eine zweite Stellung beweglich. Die Übertragungsplatte ist übersetzbar in der ersten Kammer angeordnet. Das Zylinderschloss fixiert in einem ersten Zustand den Zylinder drehbar an der Basis. Dämpfungsfluid befindet sich in der Kammer.

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Ein Sicherheitsgurtsystem kann einen Retraktor zum Ausgeben eines Sicherheitsgurtbands einschließen. Der Retraktor schließt eine Spule ein, um die das Gurtband gewickelt ist. Das Gurtband wird von der Spule abgewickelt, wenn das Gurtband von dem Sitzinsassen angelegt wird. Im Falle eines Fahrzeugaufpralls wird die Spule gesperrt, wodurch ihre Drehung verhindert wird und ein weiteres Abwickeln des Gurtbands verhindert wird. Durch das plötzliche Sperren in Kombination mit einer Trägheit des Insassen kann sich eine Widerstandslast des Gurtbands gegenüber dem Insassen ergeben, die ausreicht, um dem Insassen Unbehagen zu bereiten. Ein Lastbeschränkungsmechanismus in dem Retraktor ermöglicht einen gedämpften Abschluss der Bewegung des Gurtbands, um ein solches Unbehagen zu verringern. Ein bekannter Lastbeschränkungsmechanismus schließt einen Torsionsstab ein, der in einem Zentrum der Spule angeordnet ist. Der Torsionsstab kann ein zylindrischer Stab aus Stahl sein, der eine Streckgrenze aufweist, die ausgewählt ist, um zu ermöglichen, dass der Stab bei einem Wert, der mit einem potenziellen Schwellenwert für das Unbehagen assoziiert ist, drehelastisch nachgibt. Durch das Verdrehen des Torsionsstabs wird ein Teil der Trägheitsenergie absorbiert, wodurch die Last verringert wird, die von dem Insassen gegenüber dem Gurtband aufrechterhalten wird. Der Torsionsstab, wenn plastisch verformt, muss ersetzt werden. Es ist wünschenswert, einen wiederverwendbaren Lastbeschränkungsmechanismus bereitzustellen.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeuginsassen mit einem beispielhaften Sicherheitsgurtsystem.
2 ist eine erste perspektivische Ansicht eines beispielhaften Retraktors.
3 ist eine zweite perspektivische Ansicht des beispielhaften Retraktors aus 2.
4 ist eine auseinandergezogene Ansicht des beispielhaften Retraktors aus den 2 und 3.
5 ist eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Spule und eines beispielhaften Kammerzylinders.
6 ist eine Querschnittsseitenansicht eines Kolbenendes der Spule aus 5 in Gewindeeingriff mit dem Kammerzylinder in einer neutralen Konfiguration.
7 ist eine Querschnittsseitenansicht der Spule und des Kammerzylinders aus 6 in einer komprimierten Konfiguration.
8A ist ein beispielhafter Verlauf eines Drucks gegenüber einer Volumenänderung eines beispielhaften Gemischs in einer abgedichteten Kammer.
8B ist ein beispielhafter Verlauf des Drehmoments gegenüber der Drehverschiebung des Kolbenendes in Bezug auf den Zylinder aus den 5-7 und den 12-14.
9 ist eine Querschnittsseitenansicht eines Eingriffsmechanismus in einem Nicht-Aufprallzustand.
10 ist eine Querschnittsseitenansicht des Eingriffsmechanismus aus 9 in einem Aufprallzustand.
11A und 11B sind schematische Darstellungen eines Gemischs, einschließend nanoporöse Teilchen.
12 ist eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Spule und eines alternativen beispielhaften Kammerzylinders.
13 ist eine Querschnittsseitenansicht eines Kolbenendes der Spule aus 11 in Gewindeeingriff mit dem Kammerzylinder in einer neutralen Konfiguration.
14 ist eine Querschnittsseitenansicht der Spule und des Kammerzylinders aus 12 in einer komprimierten Konfiguration.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Relative Ausrichtungen und Richtungen (beispielsweise oberes, unteres, Unterseite, nach vorn, nach hinten, vorderes, hinteres, hinten, außenliegend, innenliegend, nach innen, nach außen, seitlich, links, rechts) sind in dieser Beschreibung nicht als Einschränkungen aufgeführt, sondern, damit sich der Leser zumindest eine Ausführungsform der beschriebenen Strukturen besser vor Augen führen kann. Derartige beispielhafte Ausrichtungen sind aus der Perspektive eines Insassen, der mit Blickrichtung zu einem Armaturenbrett auf einem Sitz sitzt, zu sehen. In den Figuren kennzeichnen gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Ansichten gleiche Teile.
Ein Sicherheitsgurtretraktor schließt eine Basis, eine Spule, einen Zylinder, eine Übertragungsplatte und ein Zylinderschloss ein. Die Spule ist drehbar an die Basis gekoppelt und weist einen Kolbenabschnitt auf. Der Zylinder steht mit dem Kolbenabschnitt in Eingriff und definiert damit eine Kammer. Der Kolbenabschnitt ist von einer ersten Stellung in eine zweite Stellung beweglich. Die Übertragungsplatte ist übersetzbar in der ersten Kammer angeordnet. Das Zylinderschloss fixiert in einem ersten Zustand den Zylinder drehbar an der Basis. Dämpfungsfluid befindet sich in der Kammer.
Die Spule des Retraktors kann eine Drehachse definieren, wobei der Kolbenabschnitt auf der Drehachse zentriert ist und der Zylinder auf der Drehachse zentriert ist. Die erste Stellung des Kolbens definiert ein erstes Kammervolumen. Die zweite Stellung des Kolbens definiert ein zweites Kammervolumen. Das Kammervolumen ist durch die Übertragungsplatte in ein erstes Teilvolumen und ein zweites Teilvolumen unterteilt. Die Übertragungsplatte schließt eine Plattenöffnung dahindurch ein.
Der Kolbenabschnitt kann Kolbengewinde aufweisen und der Zylinder kann Zylindergewinde aufweisen. Die Kolbengewinde und die Zylindergewinde können miteinander in Gewindeeingriff stehen.
Der Zylinder kann den Kolbenabschnitt aufnehmen, wobei die Zylindergewinde an einem Innendurchmesser der Kammer gebildet sind und die Kolbengewinde an einem Außendurchmesser des Kolbenabschnitts gebildet sind.
Die Übertragungsplatte ist Teil einer Übertragungsplattenbaugruppe, die in der Kammer angeordnet ist. Die Übertragungsplattenbaugruppe umfasst ferner einen Plattenabstandshalter und eine Tellerfeder und eine Dichtung. Der Plattenabstandshalter ist an einer ersten Seite der Platte fixiert und definiert eine Eingriffsfläche in einem vorbestimmten Abstand von der ersten Seite der Übertragungsplatte. Die Tellerfeder ist an einer zweiten Seite der Übertragungsplatte zwischen der Übertragungsplatte und einer Stirnwand des Zylinders angeordnet. Die Dichtung ist zwischen einem Umfang der Übertragungsplatte und der Kammer angeordnet.
Ein Entlastungsventil kann durch die Plattenöffnung angeordnet sein.
Das Dämpfungsfluid kann ein heterogenes Gemisch sein, einschließend hydrophobe nanoporöse Teilchen und eine Flüssigkeit.
Die nanoporösen Teilchen können Nanoporen aufweisen. In der ersten Stellung des Kolbenabschnitts sind die Nanoporen im Wesentlichen mit einem Gas gefüllt und in der zweiten Stellung des Kolbenabschnitts sind die Nanoporen im Wesentlichen mit der Flüssigkeit gefüllt.
Das heterogene Gemisch kann ein Kolloid von hydrophoben nanoporösen Teilchen in einer Flüssigkeit sein.
Die Teilchen können aus Siliziumdioxid gebildet sein.
Die Teilchen können eine hydrophobe Oberflächenbehandlung aufweisen.
Eine Kombination einer Steigung der Gewinde und einer Beschaffenheit des Gemischs und eines Volumens der Kammer kann es ermöglichen, dass sich die Spule zweimal drehen kann, bevor das Fluid im Wesentlichen inkompressibel wird.
Ein Volumen des heterogenen Gemischs, wenn sich der Kolbenabschnitt in der zweiten Stellung befindet, kann höchstens bei der Hälfte eines Volumens des heterogenen Gemischs liegen, wenn sich der Kolbenabschnitt in der ersten Stellung befindet.
Das Gemisch kann beschaffen sein, um eine Rückkehr zu dem Volumen in der ersten Stellung zu ermöglichen, wenn das erste Kammervolumen wiederhergestellt ist.
Die Kammer schließt eine Kolbenkapsel ein, die in dem Kolbenabschnitt angeordnet ist. Die Kolbenkapsel weist die Übertragungsplatte auf, die an dem Kolbenabschnitt fixiert ist. Die Übertragungsplatte definiert ein Ende der Kolbenkapsel. Ein Volumen in der Kolbenkapsel entspricht dem ersten Teilvolumen.
Das erste Teilvolumen kann im Wesentlichen mit einem Gas gefüllt sein, wenn sich der Kolbenabschnitt in der ersten Stellung befindet. Das erste Teilvolumen kann im Wesentlichen mit dem Fluid gefüllt sein, wenn sich der Kolbenabschnitt in der zweiten Stellung befindet.
Ein Entlastungsventil kann durch die Verbindungsöffnung angeordnet sein.
Eine Feder kann zwischen der Übertragungsplatte und einer Stirnwand des Zylinders angeordnet sein.
Ein beispielhaftes Rückhaltesystem 20, wie in den 1-14 veranschaulicht, kann in einem Fahrzeug 22 angeordnet sein. Das Fahrzeug 22 schließt einen Sitz 24 ein, der einen Insassen 26 des Fahrzeugs 22 stützen kann. Der Sitz 24 kann ein Vordersitz oder ein Rücksitz sein und kann sich in einer beliebigen Position im Fahrzeug befinden. Bei dem in 1 gezeigten Sitz 24 handelt es sich um einen Schalensitz, alternativ kann der Sitz 24 jedoch eine Sitzbank oder eine andere Art von Sitz sein. Der Insasse 26 kann ein Erwachsener oder Heranwachsender sein, oder er kann alternativ ein Kind in einem Autokindersitz, der einen Säugling oder ein junges Kind stützt, sein. Die Position und Ausrichtung des Sitzes 24 und von Komponenten davon können von dem Insassen 26 einstellbar sein.
Das Rückhaltesystem 20 schließt ein beispielhaftes Sicherheitsgurtsystem 28 ein und kann außerdem ein Airbagsystem (nicht gezeigt) einschließen. Das veranschaulichte Sicherheitsgurtsystem 28 ist ein Dreipunktsystem. Mit Dreipunkt ist gemeint, dass ein Sicherheitsgurt, d. h. ein Gurtband, 30 des Systems 28 den Insassen 26 an drei Punkten zurückhält: an einer Schulter, in dem Beispiel aus 1 der rechten Schulter, und an beiden Seiten des Beckens des Insassen.
Das Sicherheitsgurtsystem 28 kann zusätzlich zu dem Sicherheitsgurt 30 einen Retraktor 32, einen D-Ring 34, eine Sicherheitsgurtverriegelungsplatte 36, eine Verankerung (nicht gezeigt), eine Gurtzunge 38 und eine Gurtzungenhalterung 40 einschließen. Das Sicherheitsgurtsystem 28 kann alternativ eine andere Anordnung von Befestigungspunkten einschließen. Wenn befestigt, hält das Sicherheitsgurtsystem 28 den Insassen 26 auf dem Sitz 24, z. B. während eines plötzlichen Abbremsens des Fahrzeugs 22.
Der Retraktor 32 nimmt ein erstes Ende des Sicherheitsgurts 30 auf und gibt es aus. Der Retraktor 32 kann, wie veranschaulicht, an der Fahrzeugstruktur fixiert sein, z. B. an einer B-Säule 42 oder alternativ an einem Rahmen des Sitzes 24. Eine alternative Postion der Fahrzeugstruktur schließt einen Boden des Fahrzeugs 22 ein.
Der D-Ring 34 stellt eine gleichbleibende Ausrichtung des Sicherheitsgurts 30 durch die Schulter des Insassen, z. B. an einer Rückenlehne des Sitzes 24 bereit. Der D-Ring, wenn eingeschlossen, nimmt den Sicherheitsgurt 30 auf und leitet den Sicherheitsgurt 30 von dem Retraktor 32 durch die Schulter des Insassen 26. Der D-Ring 34 kann an der Rückenlehne des Sitzes oder alternativ an einer strukturellen Komponente des Fahrzeugs, z. B. einer B-Säule 42, fixiert sein. Wenn der Retraktor 32 an einem von der B-Säule 42 und dem Sitzrahmen montiert ist, kann der D-Ring 34 in Bezug auf das System 28 weggelassen werden.
Die Sicherheitsgurtverriegelungsplatte 36, d. h. ein Clip, greift an einer innenliegenden Seite des Insassen 26 selektiv in die Gurtzunge 38 ein. Die Verriegelungsplatte 36 wird von einem Schlitz 45 in der Gurtzunge aufgenommen. Die Gurtzunge 38 wird an der Fahrzeugstruktur oder an dem Sitzrahmen durch die Gurtzungenhalterung 40 fixiert.
Die Sicherheitsgurtverankerung kann in Form einer Verankerungsplatte (nicht gezeigt) vorliegen und kann an einer außenliegenden Seite des Sitzes 24 angeordnet sein. Die Platte ist an einem zweiten Ende des Sicherheitsgurts 30 gegenüber dem Retraktor 32 fixiert und ist außerdem an einem von dem Rahmen des Sitzes 14 und der Struktur des Fahrzeugs 12 fixiert, um dadurch das zweite Ende des Sicherheitsgurts 30 zu fixieren.
Die Verriegelungsplatte 36 gleitet frei entlang des Sicherheitsgurts 30 und unterteilt den Sicherheitsgurt 30 in einen Beckengurt 44 und einen Schultergurt 46, wenn sie mit der Gurtzunge 38 in Eingriff steht. Der Beckengurt 44 ist zwischen der Verriegelungsplatte 36 und der Verankerung angeordnet. Der Schultergurt 46 kann zwischen der Verriegelungsplatte 36 und dem D-Ring 34 angeordnet sein.
In Bezug auf die 2-10 schließt der beispielhafte Retraktor 32 eine Basis 48, eine Spule 50, eine Retraktorfeder 52, eine Scheibe 54, eine Übertragungsplattenbaugruppe 53, einen Kammerzylinder 55, ein Zylinderschloss 58, eine Federabdeckung 60 und eine Schlossabdeckung 62 ein. Die Spule 50 ist drehbar an die Basis 48 gekoppelt. Die beispielhafte Scheibe 54 ist an einem ersten Ende der Spule 50 fixiert, um sich damit zu drehen. Der Kammerzylinder 55 ist mit einem Gewinde an einem zweiten Ende der Spule 50 angebracht. Die Retraktorfeder 52 ist zwischen der Spule 50 und der Basis 48 angeordnet. Die Federabdeckung 60 ist an der Basis 48 an dem ersten Ende der Spule fixiert, und ist über der Scheibe 54 und der Feder 52 angeordnet. Die Feder 52 kann sich an einem Ende mit der Federabdeckung 60 und an einem zweiten Ende mit der Scheibe 54 verbinden. Die Schlossabdeckung 62 ist an der Basis 48 an dem zweiten Ende der Spule 50 fixiert, und ist über dem Kammerzylinder 55 und dem Schloss 58 angeordnet. Das veranschaulichte Schloss 58, das am besten in den 9 und 10 gezeigt ist, kann Komponenten einschließen, die entweder an der Basis 48 oder der Schlossabdeckung 62 fixiert sind.
Die Spule 50 ist für eine Drehung um eine Drehachse 63, die durch die Spule 50 definiert ist, drehbar an die Basis 48 gekoppelt. Die Spule 50 kann sich in Bezug auf die Basis 48 frei drehen. Das erste Ende des Sicherheitsgurts 30 ist mit der Spule 50 verbunden. Die Spule 50 schließt eine Nabe 64 ein, die eine zylindrische Form aufweisen kann und auf der Achse 63 zentriert ist. Die Spule 50 kann dazu angepasst sein, den Sicherheitsgurt 30 aufzunehmen, zum Beispiel durch Einschließen eines Gurtbandbefestigungsschlitzes 65 und Erlauben, dass sich der Sicherheitsgurt 30 um die Nabe 64 der Spule 50 wickelt.
Der Sicherheitsgurt 30 kann an der Spule 50 befestigt sein. Insbesondere kann ein Ende des Sicherheitsgurts 30 an der Sicherheitsgurtverankerung befestigt sein und ein anderes Ende des Sicherheitsgurts 30 kann an der Spule 50 befestigt sein, wobei der Sicherheitsgurt 30, der um die Spule 50 gewickelt ist, an diesem Ende beginnt. Der Sicherheitsgurt 30 kann aus einem Gewebe in Form eines Riemens gebildet sein.
Die Spule 50 kann einen ersten Flansch 66 an einem ersten Ende der Nabe 64 und einen zweiten Flansch 68 an einem zweiten Ende der Nabe 64 einschließen. Die Flansche 66, 68 können eine Begrenzung für den Sicherheitsgurt 30 bereitstellen, was dazu beiträgt, die Schichten oder Wicklungen des Sicherheitsgurts über der Nabe 64 miteinander in Ausrichtung zu halten. Ein Kolbenabschnitt 70, koaxial zu der Nabe 64, kann sich von einer Seite des zweiten Flanschs 68, gegenüber der Nabe 64, erstrecken. Der beispielhafte Kolbenabschnitt 70 kann an einem Ende, z. B. einer Stirnplatte 72, gegenüber der Nabe 64, verschlossen sein. Ein äußeres Ende des Kolbenabschnitts 70, gegenüber der Nabe 64, weist Gewinde 74, d. h. Kolbengewinde für einen Eingriff mit Gewinden 76, d. h. Zylindergewinden, in einem Innendurchmesser des Kammerzylinders 55 auf. Der Zylinder 55 kann zu dem Kolbenabschnitt 70 und der Nabe 64 koaxial sein.
Die Retraktorfeder 52 spannt die Spule 50 drehbar in Bezug auf die Basis 48 vor. Die Retraktorfeder, wie vorstehend angemerkt, kann sich von der Basis 48 zu der Spule 50 entweder direkt oder indirekt, z. B. durch die Scheibe 54 und die Abdeckung 60 erstrecken. Die Retraktorfeder 52 kann sich unter Spannung oder Druck befinden, wenn der Sicherheitsgurt 30 vollständig aufgerollt ist, und die Retraktorfeder 52 kann sich ferner entweder unter Spannung oder Druck befinden, wenn der Sicherheitsgurt 30 von der Spule 50 ausgerollt wird. Demnach kann die Retraktorfeder 52 eine Kraft ausüben, die dazu tendiert, den Sicherheitsgurt 30 aufzurollen. Die Retraktorfeder 52 kann eine Spiraltorsionsfeder oder jede andere geeignete Art von Feder sein.
Die Basis 48 kann aus gestanztem Stahlblech oder einem anderen auf geeignete Weise starren Material, z. B. Kunststoff, gebildet werden. Die Basis 48 kann einen zentralen Abschnitt 80 einschließen, der einen ersten Flügel 82 und einen zweiten Flügel 84 verbindet. Der erste Flügel 82 und der zweite Flügel 84 befinden sich an gegenüberliegenden Seiten des zentralen Abschnitts 80 und sind einander zugewandt. Die Flügel nehmen die Spule 50 auf, wobei die Flansche 66, 68 zwischen den Flügeln 82, 84 angeordnet sind. Die Basis 48 kann an einem Strukturelement des Fahrzeugs 22 montiert sein, z. B. an der B-Säule 42, im Fall, dass es sich beim Sitz 24 um einen Vordersitz handelt, an einer C-Säule (nicht gezeigt), wenn es sich beim Sitz 24 um einen Rücksitz handelt, oder kann am Sitz 24 montiert sein.
Der Kammerzylinder 55 kann eine zylindrische Seitenwand 56 und eine Stirnwand 57 beinhalten. Die Stirnwand 57 kann eben oder gekrümmt, z. B. halbkugelförmig, sein. Die Zylindergewinde 76 nehmen die Kolbengewinde 74 auf. Der Zylinder 55 weist eine Blindbohrung 86 auf, in welcher die Zylindergewinde 76 geformt werden. Die Bohrung 86, zusammen mit dem Kolbenabschnitt 70, definiert eine Fluidkammer 88. Ein Volumen der Kammer 88 variiert mit einer Tiefe des Kolbenabschnitts 70 in der Blindbohrung 86.
Die beispielhafte Übertragungsplattenbaugruppe 53 kann eine Übertragungsplatte 85, einen Plattenabstandshalter 87, eine Dichtung 81 und eine Tellerfeder 89 einschließen. Der veranschaulichte Abstandshalter 87 ist ein Zylinderstift, der auf der Platte 85 zentriert ist, er kann jedoch alternativ eine sich axial erstreckende Lippe (nicht gezeigt) an einem Außenumfang der Platte sein. Der Abstandshalter definiert eine Eingriffsfläche 83, die in die Stirnplatte 72 in einem vorbestimmten Abstand D von der Stirnplatte 72 eingreifen kann. Eine derartige Lippe kann dazu beitragen, die Platte in einer Ausrichtung zu halten, die zu der Achse 63 normal verläuft und sie kann dabei helfen, eine Dichtungsbeziehung zwischen der Platte und der Wand der Bohrung 86 bereitzustellen. Dennoch kann alternativ eine Vielzahl von Abstandshaltern 87 und Federn 89 eingesetzt werden. Die beispielhafte Platte 85 weist zwei Plattenöffnungen 91 auf, die erlauben, dass Fluid von einer ersten Seite der Platte 85 zu einer zweiten Seite der Platte 85 hindurchgehen kann. Ein Druckentlastungsventil 119 kann durch, wobei „durch“ sowohl „in“ als auch „über“ einschließt, jede Öffnung 91 angeordnet sein. Die Druckentlastungsventile 119 können Widerstand leisten, wodurch es dem Fluid 110 ermöglicht wird, von dem zweiten Teilvolumen 95 zu dem ersten Teilvolumen 93 hindurchzugehen, bis ein Druck des Fluids 110 in dem zweiten Teilvolumen 95 einen vorbestimmten Druckwert erreicht. Die Übertragungsplatte 85 ist übersetzbar, z. B. gleitend, in der Kammer 88 angeordnet. Der Plattenabstandshalter 87 bewahrt einen Spalt, der dem Abstand D zwischen der Übertragungsplatte 85 und der Stirnplatte 72 entspricht. Die Plattenfeder 89 spannt die Platte 85 weg von einer Unterseite der Kammer 88 und zu der Stirnplatte 72 vor. Die Dichtung 81, z. B. ein O-Ring oder eine Lippendichtung, kann in einer Haltenut 77 in einem Außenumfang der Übertragungsplatte 85 angeordnet sein. Das Volumen der Kammer 88 ist durch die Übertragungsplatte 85 in zwei Teilvolumen unterteilt. Ein erstes Teilvolumen 93 befindet sich zwischen der Stirnplatte 72 und der Übertragungsplatte 85. Ein zweites Teilvolumen 95 befindet sich zwischen der Übertragungsplatte 85 und einer Unterseite der Bohrung 86. Das erste Teilvolumen 93 bleibt fest, da der Abstandshalter 87 unter allen Bedingungen bei der gleichen Länge bleibt. Das zweite Teilvolumen 95 wird kleiner, wenn die Feder 89 komprimiert wird.
Das Zylinderschloss 58 kann einem beliebigen Mechanismus entsprechen, der geeignet ist, um eine Drehung des Zylinders 55 oder der Spule 50 in Bezug auf die Basis 48 zu verhindern oder einzuschränken. Derartige Mechanismen wie das Schloss 58 sind bekannt und von Unternehmen, einschließend Autoliv Inc. und ZF Friedrichshafen AG, kommerziell erhältlich. Eine Art eines Zylinderschlosses kann als Reaktion auf eine schnelle Bewegung des Gurtbands 30 und ein assoziiertes schnelles Drehen der Spule 50 in den Zylinder mit der Basis 48 eingreifen. Eine andere Art eines Zylinderschlosses, übereinstimmend mit dem veranschaulichten Zylinderschloss 58, kann als Reaktion auf ein plötzliches Abbremsen oder eine Rückwärtsbeschleunigung des Fahrzeugs 22 in den Zylinder 55 mit der Basis 48 eingreifen. Es ist außerdem bekannt, beide Arten von Mechanismen in einen einzigen Retraktor 32 einzubinden. Das beispielhafte Zylinderschloss 58 stellt lediglich einen Ansatz zum Eingreifen in den Zylinder 55 mit der Basis 48 dar. Das beispielhafte Zylinderschloss 58 schließt eine sich axial erstreckende Schaltverzahnung 90, die um einen äußeren Umfang des Zylinders 55 angeordnet ist und einen beispielhaften Eingriffsmechanismus 92 ein, der unter vorbestimmten Bedingungen in die Schaltverzahnung 90 eingreift.
Der Eingriffsmechanismus 92 kann einen Schwenkarm 96 einschließen, der in Bezug auf einen Kugelhalter 94 schwenkbar ist. Der Kugelhalter 94 schließt eine erste Kugelbahn 98 ein und ist in Bezug auf die Basis 48 fixiert. Der Schwenkarm 96 schließt eine zweite Kugelbahn 100 ein, die der ersten Kugelbahn 98 zugewandt ist. Der Schwenkarm 96 schließt außerdem einen Eingriffszahn 102 an einer Seite gegenüber der zweiten Kugelbahn 100 ein. In einer eingebauten Stellung verlaufen die Bahnen parallel zu einer Vorwärtsbewegungsrichtung des Fahrzeugs. Eine Kugel 104, z. B. eine Stahlkugel, ist auf den Bahnen 98, 100 angeordnet. Ein Gelenk 106, das eine Schwenkbewegung des Schwenkarms 96 in Bezug auf den Kugelhalter 94 ermöglicht, befindet sich an einer Rückseite der Bahnen 98, 100.
In einer ersten Stellung sind der Zahn 102 und der Schwenkarm 96 nach unten geschwenkt, wodurch gewährleistet wird, dass kein Eingriff zwischen dem Zahn 102 und der Schaltverzahnung vorliegt. Außerdem ist in der ersten Stellung, die damit assoziiert ist, dass sich die Kugel 104 auf den Bahnen 98, 100 in einer hinteren Stellung befindet, wie in 9 veranschaulicht, ein Abstand zwischen vorderen Enden der Bahnen 98, 100 kleiner als ein Durchmesser der Kugel 104. Eine Abwickelrichtung der Drehung der Spule 50 wird durch einen Pfeil 107 angegeben. Die Drehung der Spule 50 in Richtung des Pfeils 107 führt dazu, dass das Gurtband 30 von der Spule 50 abgewickelt und von dem Retraktor 32 ausgegeben wird.
In einer zweiten Stellung sind der Zahn 102 und der Schwenkarm 96 nach oben zu dem Zylinder 55, und der Zahn 102 ist in einen Eingriff mit der Schaltverzahnung geschwenkt. In der zweiten Stellung, die damit assoziiert ist, dass sich die Kugel 104 auf den Bahnen 98, 100 in einer vorderen Stellung befindet, wie in 10 veranschaulicht, ist ein Abstand zwischen vorderen Enden der Bahnen 98, 100 größer als der Abstand in der ersten Stellung.
Eine Drehfeder 108 kann zwischen dem Schwenkarm 96 und dem Kugelhalter 94 angeordnet sein, um den Schwenkarm 96 zu der gelösten Stellung vorzuspannen. Durch das Vorspannen des Schwenkarms 96 nach unten kann auch die Kugel 104 zu der gelösten Stellung vorgespannt werden.
Die zweite Kugelbahn 100 weist einen ersten Abschnitt in einer ersten Stellung relativ nah zu dem Gelenk 106 auf. Wenn sich das Zylinderschloss 58 in einem gesperrten Zustand befindet, d. h. wenn der Eingriffszahn 102 des Schwenkarms 96 in die Schaltverzahnung 90 eingreift, ist der Zylinder 55 in Bezug auf die Basis 48 fixiert.
Ein Dämpfungsfluid 110 ist in der Fluidkammer 88 angeordnet. Das Dämpfungsfluid 110 kann außerdem ein Nanopartikelgemisch sein, das kompressibel ist, z. B. ein heterogenes Gemisch 110', einschließend nanoporöse Teilchen 112. Die Kammer 88 ist abgedichtet. Wenn ein Widerstandsmoment an dem Zylinder 55 in Bezug auf die Spule 50 angewendet wird, und der Kolbenabschnitt 70 über ein Gewinde tiefer in den Zylinder 55 eindringt, nimmt ein Druck des Fluids 110 in der Kammer 88 zu. Das Dämpfungsfluid 110 kann alternativ ein im Wesentlichen inkompressibles Hydraulikfluid, z. B. hydraulisches Bremsfluid, Lenkfluid, Getriebefluid und Achsenschmiermittel sein.
In Bezug auf 6 ist das Fluid 110 in dem zweiten Teilvolumen 95 der Kammer 88 umschlossen. Der Zylinder 55 und die Übertragungsplatte 85, die Dichtung 81 und die Ventile 119 enthalten zusammenwirkend das Fluid in der zweiten Teilkammer.
In Bezug auf 7 ist das Fluid 110 in der Kammer 88 umschlossen, sowohl in dem ersten Teilvolumen 93 als auch dem zweiten Teilvolumen 95. Ein Teil des Fluids 110 wurde durch die Öffnungen 91 von dem zweiten Teilvolumen 95 in das erste Teilvolumen 93 verschoben. Die Bewegung des Fluids 110 findet mit der Verschiebung des Kolbenabschnitts 70 und der Übertragungsplatte 85 von der in 6 gezeigten Stellung in die in 7 gezeigte Stellung statt. Der Zylinder 55 und der Kolbenabschnitt 70 enthalten zusammenwirkend das Fluid 110 und verhindern, dass das Fluid 110 frei aus der Kammer 88 fließt.
In Bezug auf die 11A-B schließt das Fluid 110 in Form des heterogenen Gemischs 110', auf das zuvor verwiesen wird, hydrophobe nanoporöse Teilchen 112 und eine Flüssigkeit 114 ein. Ein „heterogenes Gemisch“ wird aus unterschiedlichen Substanzen hergestellt, die getrennt bleiben, z. B. ein Kolloid oder eine Suspension, und schließt zum Zwecke dieser Erörterung flüssigen Nanoschaum ein. Zum Beispiel kann das heterogene Gemisch 110' ein Kolloid aus den hydrophoben nanoporösen Teilchen 112 in der Flüssigkeit 114 sein. Die Flüssigkeit 114 kann eine beliebige inerte, d. h. nicht reaktive, Flüssigkeit, z. B. Wasser, Lithiumchlorid usw. sein.
Die Teilchen 112 sind nanoporös; anders ausgedrückt, weisen die Teilchen 112 Nanoporen 116 auf. Die Nanoporen 116 können Durchmesser der Größenordnung von 1 nm bis 100 nm aufweisen. Die Teilchen 112 können z. B. aus Siliziumdioxid gebildet sein. Die Teilchen 112 sind hydrophob, das heißt, sie neigen dazu, Wasser abzustoßen oder mischen sich nicht mit Wasser. Die Teilchen 112 können aus einem Material gebildet sein, das hydrophob ist, oder die Teilchen 112 können eine hydrophobe Oberflächenbehandlung aufweisen, z. B. Chlortrimethylsilan oder Chlordimethyloctylsilan in Toluol.
8A ist ein beispielhafter Graph einer Kurve 118, der das Verhältnis zwischen einer Reduktion eines Volumens des heterogenen Gemischs 110' und des Drucks veranschaulicht, den das heterogene Gemisch 110' in einer Kammer mit abnehmendem Volumen erfährt. Das Volumen des heterogenen Gemisches 110', welches das Kammervolumen vollständig ausfüllt, wird durch Druck reduziert. Der Kammer 88 kann es an Auslässen mangeln. Anders ausgedrückt, sind keine Routen bereitgestellt, über welche das heterogene Gemisch 110' aus der Kammer 88 entweichen kann. Der Druck erhöht sich anfangs sehr stark. Wenn sich das Volumen weiterhin verringert, nähert sich der Druck einem Plateaudruck P_P und erhöht oder verringert sich nur relativ langsam, wie über einem Plateaubereich 120 der Kurve 118 gezeigt. Über dem Plateaubereich 120 ist die Neigung der Kurve 118, das heißt die Änderungsrate des Drucks pro Einheit der Volumenreduktion, geringer als die Neigung von anderen Bereichen der Kurve 118. Der Plateaudruck P_P kann an einem Wendepunkt der Kurve 118 in dem Plateaubereich 120 liegen, das heißt dem Punkt, an dem eine Änderung in der Richtung der Krümmung der Kurve 118 erfolgt, das heißt, einem Punkt, der einen Bereich der Kurve 118 mit abfallender Neigung von einem Bereich der Kurve 118 mit stark ansteigender Neigung trennt. Nach dem Plateaubereich 120 wird das Fluid im Wesentlichen inkompressibel, wobei eine kleine Volumenreduktion dazu führt, dass der Druck von dem Plateaubereich 120 stark ansteigt.
In Bezug auf 11A kann ein Gas, z. B. Luft, die Nanoporen 116 der Teilchen 112 füllen, bevor eine druckinduzierte Volumenreduktion stattfindet. Die Oberflächenspannung kann dazu beitragen, die Flüssigkeit 114 daran zu hindern, bei einem Anfangsdruck, z. B. Atmosphärendruck, in die Nanoporen 116 einzutreten. In dem Plateaubereich 120 wird der Druck ausreichend, um die Oberflächenspannung zu überwinden und die Flüssigkeit 114 tritt in die Nanoporen 116 ein, wobei das Gas in den Nanoporen 116 komprimiert wird und im Wesentlichen die Nanoporen 116 gefüllt werden, wie in 11B gezeigt. Sobald die Nanoporen 116 überwiegend mit der Flüssigkeit 114 gefüllt sind, und das Volumen des Gemischs 110' verringert wurde, nimmt die Geschwindigkeit des Druckanstiegs mit der Volumenverkleinerung im Wesentlichen zu, wie durch die steilere Neigung veranschaulicht. Zumindest teilweise in Abhängigkeit von dem verfügbaren Volumen in den Nanoporen 116 kann das Volumen des Gemischs 110' in dem zweiten Teilvolumen 95 an einem Ende des Plateaubereichs 120 um so viel wie 80 % verringert werden. Das Plateau P_P und die Länge des Plateaubereichs 120, sowie das Potenzial für die Volumenreduktion, werden von der Wahl des Materials für die Teilchen 112, der durchschnittlichen Größe der Teilchen 112, der Anzahl von Nanoporen 116 pro Teilchen 112, der durchschnittlichen Größe der Nanoporen 116, der Oberflächenbehandlung und der Wahl der Flüssigkeit 114 beeinflusst.
Die Kompression des heterogenen Gemisches 110' kann teilweise oder vollständig umkehrbar sein. Wenn der Druck abnimmt, weitet sich das in den Nanoporen 116 komprimierte Gas aus, und das Volumen, das von dem heterogenen Gemisch 110' eingenommen wird, weitet sich aus. Der Kompressions- und Expansionszyklus können eine gewisse Hysterese aufweisen. Es kann nicht die gesamte Energie, die zum Komprimieren des Gemischs 110' verwendet wird, während der Expansion zurückgewonnen werden, wobei ein Teil der Differenz in Wärmeenergie umgewandelt wird.
In Bezug auf die 6 und 7 kann das Fluid 110 durch eine Bewegung des Kolbenabschnitts 70 in Bezug auf den Zylinder 55 von der Stellung aus 6 in die Stellung aus 7 mit Druck beaufschlagt werden. Wenn das Fluid 110 aus 6 in Form des heterogenen Gemischs 110' vorliegt, kann sich das Gemisch 110' in einem Zustand wie dem in 11A veranschaulichten befinden, wobei die Nanoporen 116 im Wesentlichen mit Gas gefüllt sind. Wenn das Fluid 110 aus 7 das heterogene Gemisch 110' ist, kann sich das Gemisch 110' in dem Zustand befinden, der in 11B veranschaulicht ist, wobei die Nanoporen 116 im Wesentlichen mit der Flüssigkeit 114 gefüllt sind. Das Volumen des heterogenen Gemischs 110', wenn sich der Kolbenabschnitt 70 in der zweiten Stellung aus 7 befindet, kann höchstens der Hälfte des Volumens, d. h. die Hälfte oder weniger als die Hälfte des Volumens, z. B. nur 20 % des Volumens, des heterogenen Gemischs 110' entsprechen, wenn sich der Kolbenabschnitt 70 in der ersten Stellung aus 6 befindet.
Da das erste Teilvolumen 93, wie in 6 veranschaulicht, mit einem Gas, z. B. Luft, gefüllt sein kann, weicht ein Graph des Widerstandsmoments gegenüber der Spulenverschiebung für den Retraktor 32 von dem in 8A veranschaulichten ab. Der Graph kann außerdem abweichen, wenn Hydraulikfluid anstelle des heterogenen Gemischs verwendet wird.
8B stellt eine beispielhafte erste und zweite Kurve, 118' und 118", für die Systemreaktion bereit. Die Kurven 118' und 118" werden mit zwei unterschiedlichen und im Wesentlichen konstanten Geschwindigkeiten der Spulenverschiebung generiert. Der Pfeil 122 zeigt eine Richtung einer Erhöhung der Geschwindigkeit einer Drehverschiebung der Spule an. Wie vorstehend angemerkt, variiert die Geschwindigkeit der Spulenverschiebung linear mit der Geschwindigkeit der Verkleinerung des Volumens der Kammer 88. Die Geschwindigkeit der Spulenverschiebung der Kurve 118' ist größer als, z. B. zweimal, die Geschwindigkeit der Spulenverschiebung der Kurve 118". Eine höhere Geschwindigkeit der Spulenverschiebung ist zu erwarten, wenn die Trägheitsenergie des Insassen 26 größer wird. Ein Anstieg der Trägheitsenergie ist entweder mit einem Anstieg einer Masse des Insassen (wie zwischen einem erwachsenen Insassen und einem Kind), oder einem Anstieg des Ausmaßes des Abbremsens des Fahrzeugs (wie zwischen dem Treffen auf ein Hindernis mit einer ersten Geschwindigkeit, und einer zweiten, größeren Geschwindigkeit) oder mit beidem zu erwarten. Jede der Kurven 118', 118" zeigt eine relativ schnelle Erhöhung des Drehmoments mit der Spulenverschiebung, und dann jeweils das Erreichen eines Plateaus 120', 120". Nach dem Erreichen ihrer jeweiligen Spitzenwerte T_P1, T_P2, bei einem oder in der Nähe eines Ende(s) der Plateaus 120', 120", beginnen die Drehmomentwerte der Kurven 118', 118" kleiner zu werden. Die Abwärtsflanke deutet darauf hin, dass das Fluid 110 durch die Öffnungen 91 zu der anderen Seite der Platte 85 fließt. Die Fähigkeit des heterogenen Gemischs, durch die Öffnungen 91 hindurchzugehen, kann verringert werden, während der Druck verringert wird.
Die veranschaulichten Drehmomentspitzen T_P1 und T_P2 treten nahezu bei dem gleichen Wert der Spulenverschiebung auf. Die unterschiedlichen Spitzenwerte T_P1 and T_P2 geben an, dass der Retraktor 32, bei dem die offenbarte Struktur eingesetzt wird, in Kombination mit dem heterogenen Fluid 110' im Wesentlichen eine proportionale Kraftbegrenzung bereitstellt, um den Insassen 26 vor einem Unbehagen durch den Sicherheitsgurt zu schützen. Ein kleinerer Insasse ist einer kleineren Kraft durch den Sicherheitsgurt unterworfen als ein größerer Insasse.
Ein Druck, bei dem das Fluid 110 durch die Öffnungen 91 hindurchgeht, und demnach die Kurven 118' und 118" aus 8B, kann bzw. können von Faktoren abhängig sein, einschließend die Viskosität des Fluids 110, ob Ventile 119 durch die Öffnungen 91 angeordnet sind und, wenn die Ventile 119 eingesetzt werden, einen Druckwert, bei dem sich die Ventile 119 öffnen. Andere Faktoren, welche die Kurven 118' und 118" aus 8B beeinflussen können, schließen eine Federrate der Tellerfeder 89 und eine Größe der Öffnungen 91 ein. Derartige Parameter können ausgewählt werden, um eine gewünschte Steuerung des Drehmoments und demnach der Absorption der Trägheitsenergie des Insassen 26 zu erreichen. Das Widerstandsmoment hält einer Drehung der Spule 50 und einem assoziierten Abwickeln des Sicherheitsgurts 30 stand. Die Größe des Widerstandsmoments variiert direkt mit dem Widerstand des Fluids 110 in der Kammer gegenüber der Kompression und dem Durchgehen durch die Öffnungen 91. Der Druck in dem zweiten Teilvolumen 95 und demnach das Widerstandsmoment können teilweise durch die Übertragungsplattenbaugruppe 53 gesteuert werden. Zum Beispiel wenn das heterogene Gemisch 110' als das Fluid 110 eingesetzt wird, können die Druckentlastungsventile 119 Widerstand leisten, wodurch es dem Gemisch 110' ermöglicht wird, von dem zweiten Teilvolumen 95 zu dem ersten Teilvolumen 93 hindurchzugehen, bis der Druck des Gemischs 110' in dem zweiten Teilvolumen 95 einen vollständig komprimierten Zustand erreicht. Sobald sich das Gemisch 110' in dem vollständig komprimierten Zustand befindet, ist es im Wesentlichen inkompressibel.
Als eine Alternative zu dem Gemisch 110' kann das Fluid 110 ein im Wesentlichen inkompressibles Fluid, wie etwa Hydraulikfluid, sein. Durch die Verwendung von Hydraulikfluid ist das erste Teilvolumen 93 auf der ersten Seite des Abstandshalters 87 vor der relativen Drehung der Spule 50 zu dem Zylinder 55 im Wesentlichen frei von Hydraulikfluid. Die Ventile 119 blockieren das Fluid 110 im Hinblick auf eine Bewegung von dem zweiten Teilvolumen 95, durch die Platte 85, zu dem ersten Teilvolumen 93. Durch eine Verschiebung des Kolbenabschnitts 70 werden der Plattenabstandshalter 87 und die Platte 85 bewegt, wodurch der Druck in dem zweiten Teilvolumen 95 auf eine Größe erhöht wird, die größer ist als der Druck, der zum Öffnen der Ventile 119 benötigt wird. Durch eine Bewegung des Fluids 110 durch die Ventile 119, d. h. von dem zweiten Teilvolumen 95 zu dem ersten Teilvolumen 93, wird ein Teil der Trägheitsenergie des Insassen 26 abgebaut, bevor die Bewegung der Spule 50 und demnach des Gurtbands 30 abgeschlossen ist, wobei die Feder 89 der Übertragungsplatte vollständig komprimiert ist, wie in 7 gezeigt.
Dennoch alternativ in Bezug auf die 12-14 kann eine Übertragungsplattenbaugruppe 53' eine Übertragungsplatte 85', eine Kolbenkapsel 78' und eine Feder einschließen. Die Übertragungsplatte 85' dient als eine Stirnplatte 72' eines Kolbenabschnitts 70' der Spule 50 und übersetzt axial in der Kammer 88' mit dem Kolbenabschnitt 70'. Die Kolbenkapsel 78' kann in Form einer zylindrischen Tasse vorliegen, die auf der Übertragungsplatte 85' zentriert und an der Übertragungsplatte 85' abdichtend fixiert ist. Die Übertragungsplatte 85' und die Kolbenkapsel 78' definieren zusammenwirkend ein erstes Teilvolumen 93'. Die Übertragungsplatte 85' und die Kolbenkapsel 78' können in dem Kolbenabschnitt 70' als eine Baugruppe eingebaut sein. Das erste Teilvolumen 93' kann alternativ definiert sein, indem die Kolbenkapsel 78' in dem Kolbenabschnitt 70' fixiert wird, und dann die Übertragungsplatte 85' an dem Ende des Kolbenabschnitts 70' fixiert wird. Das erste Teilvolumen 93' kann zudem alternativ durch eine abdichtende Fixierung einer Platte in dem Kolbenabschnitt 70' in einem vorbestimmten Abstand von dem Ende des Kolbenabschnitts, und eine Fixierung der Übertragungsplatte 85' an dem Ende des Kolbenabschnitts 70' geformt sein.
Die Übertragungsplatte 85' ist mit einer oder mehreren Öffnungen 91' versehen. Ein Ventil 119' kann durch jede Öffnung 91' angeordnet sein. Das Ventil oder die Ventile 119' können Druckentlastungsventile sein und können in Form eines Membranventils vorliegen, das unter Druck zerreißt oder aufreißt.
Da die Übertragungsplatte 85' für eine einheitliche Bewegung damit an dem Kolbenabschnitt 70' fixiert ist, muss die Feder 89' die Übertragungsplatte 85' nicht in einem Eingriff mit dem Kolbenabschnitt 70' halten. Jedoch kann die Feder 89' verwendet werden, um ein Abwickeln des Zylinders 55 von dem Kolbenabschnitt 70' zu vereinfachen.
Ein zweites Teilvolumen 95' wird zusammenwirkend von der Übertragungsplatte 85' des Kolbenabschnitts 70' und der Bohrung 86 des Zylinders 55 definiert. Das Fluid 110 ist in dem zweiten Teilvolumen 95' in dem ersten in 13 veranschaulichten Zustand angeordnet. In dem in 14 veranschaulichten Zustand hat sich die Übertragungsplatte der Stirnwand genähert, die Feder 89' ist komprimiert und das Fluid 110 ist durch die Öffnungen 91' von dem zweiten Teilvolumen 95' zu dem ersten Teilvolumen 93' hindurchgegangen.
Im Fall eines Frontalaufpralls weist der Insasse 26 auf dem Vordersitz 24 einen Vorwärtsimpuls in Bezug auf den Rest des Fahrzeugs 22 auf. Gleichermaßen weist die Kugel 104 des Eingriffsmechanismus 92 einen Vorwärtsimpuls in Bezug auf den Kugelhalter 94 und den Schwenkarm 96 auf. Durch eine assoziierte Vorwärtsbewegung der Kugel 104 entlang der Bahnen 98, 100 wird der Schwenkarm 96 gegen das Drehmoment der Drehfeder 108 und weg von dem Halter 94 schwenkbar verschoben. Durch das Schwenken des Schwenkarms 96 wird der Eingriffszahn 102 in einen Eingriff mit der Schaltverzahnung 90 des Zylinders 55 gebracht, wodurch eine weitere Drehung des Zylinders in Bezug auf die Basis 48 verhindert wird.
Die Vorwärtsträgheitsbewegung des Insassen 26, und insbesondere des Oberkörpers des Insassen, kann gegen das Gurtband 30 wirken. Wenn eine Drehung des Zylinders 55 durch einen Eingriff des Zahns 102 mit den Zähnen 90 verhindert wird, hält die Spule 50 des Retraktors 32 einer Trägheitskraft des Insassen 26 gegenüber dem Gurtband 30, und insbesondere dem Schultergurt 46, stand.
In Übereinstimmung mit der Ausführungsform der 5-8 werden durch das Verhindern einer Drehung des Zylinders 55 eine Drehung der Spule 50 und ein weiteres Ausgeben des Gurtbands 30 von dem Retraktor 32 nicht unmittelbar verhindert. Durch eine Drehung der Spule 50, wenn der Zylinder 55 gesperrt ist, dringt der Kolbenabschnitt 70 über ein Gewinde tiefer in den Zylinder 55 ein, wodurch das Fluid 110 in der Kammer 88, insbesondere das Fluid in dem zweiten Teilvolumen 95, komprimiert wird. Das Volumen des Fluids 110 in dem Teilvolumen 95 nimmt ab, wenn die Größe des Drucks gegenüber dem Fluid 110 größer wird, wodurch ein begrenztes Maß einer fortgesetzten Drehung der Spule 50 erlaubt wird. Das zusätzliche Gurtband, das durch den Retraktor 32 von der Spule 50 ausgegeben wird, kann dasjenige sein, das im Wesentlichen zwei Umdrehungen der Spule 50 nach dem Eingriff des Zahns 102 mit den Zähnen 90 entspricht, z. B. annähernd 8-10 Zoll (ca. 20,3-25,4 cm).
Das Ausmaß der verfügbaren Drehung und demnach eine Menge an Gurtband, das ausgegeben wird, kann durch Faktoren gesteuert werden, einschließend eine Steigung der Gewinde 74, 76 und einen verfügbaren Betrag der Bewegung des Kolbenabschnitts 70 zum Zylinder 55. Die Bewegung des Kolbenabschnitts 70 zum Zylinder 55 kann wiederum von zusätzlichen Faktoren beeinflusst werden, einschließend: eine Tiefe der Kammer 88, eine Gesamthöhe der Übertragungsplattenbaugruppe 53', wobei die Feder 89 vollständig komprimiert ist, und die Eigenschaften des Fluids 110, einschließend, wie zuvor für das heterogene Gemisch 110' erwähnt: die Wahl des Materials für die Teilchen 112, die durchschnittliche Größe der Teilchen 112, die Anzahl von Nanoporen 116 pro Teilchen 112, die durchschnittliche Größe der Nanoporen 116, die Oberflächenbehandlung und die Wahl der Flüssigkeit 114.
Ein wesentlicher Abschluss der Drehung der Spule 50 tritt auf, wenn das Gemisch 110' seine maximale Kompressionsstufe erreicht. Auf der maximalen Kompressionsstufe kann der Druck in der Kammer 88 stark über den Plateaudruck P_P aus 8A ansteigen. Das Gemisch 110' wird gegenüber einer weiteren Kompression ausreichend resistent, und eine weitere Drehung der Spule 50 wird im Wesentlichen verhindert. Alternativ, egal ob das Fluid 110 ein Hydraulikfluid oder das Gemisch 110' ist, wird, wenn eine ausreichende Bewegung des Kolbenabschnitts 70 in den Zylinder 55 vorliegt, sodass die Feder 89 vollständig komprimiert ist, eine weitere Drehung der Spule im Wesentlichen verhindert. Ein Teil der Vorwärtsträgheitsenergie des Insassen kann durch die Kompression des Fluids 110 absorbiert werden, wodurch die Kraft verringert wird, die von dem Gurtband 30 auf den Insassen 26 übertragen wird, wenn das Gurtband während eines Vorfalls, wie etwa eines Frontalaufpralls, stoppt. Energie wird ebenso absorbiert, da das Fluid 110 durch die Ventile 119 gedrängt wird.
Nach dem Aufprall können der Retraktor 32 und die Stellung des Zylinders 55 an dem Kolbenabschnitt 70 für eine Wiederverwendung zurückgesetzt werden. Wenn das gewählte Fluid 110 das heterogene Gemisch 110' ist und eine geringe Kompressionshysterese vorliegt, kann das System dazu in der Lage sein, sich selbst zurückzusetzen, wenn die Ventile 119 geschlossen geblieben sind.
Nach dem Abschnallen des Insassen nach dem Aufprall dreht die Retraktorfeder 52 die Spule 50 in eine Wickelrichtung, die der Abwickelrichtung von Pfeil 107, am besten in den 9 und 10 gezeigt, entgegengesetzt ist. Durch die Drehung in die Wickelrichtung wird das Gurtband 30 in den Retraktor 32 gezogen, wobei das Gurtband 30 um die Spule 50 gewickelt wird. Durch eine Bewegung der Spule 50 in die Wickelrichtung, die der Abwickelrichtung von Pfeil 107 entgegengesetzt ist, wird der Zahn 102 von den Zähnen 90 freigegeben. Die Zähne 90 können gegen den Zahn 102 drücken, um der Drehfeder 108 dabei zu helfen, den Schwenkarm 96 in die gelöste Stellung zurückzuführen. Der Eingriffswinkel der Bahnen 98, 100 mit der Kugel 104 ist ausgewählt, um einen Zustand der Selbstsperrung zwischen der Kugel 104 und dem Schwenkarm 96 und zwischen der Kugel 104 und dem Halter 94 zu vermeiden.
Sobald die Kraft auf das Gurtband 30 entlastet wurde, und demnach das Drehmoment der Spule 50 gegen den Zylinder 55 entlastet wurde, das dazu neigt, den Kolbenabschnitt 70 über ein Gewinde tiefer in den Zylinder 55 eindringen zu lassen, kann der Druck in der Kammer 88 dazu neigen, den Zylinder 55 von der Spule 50 abzuwickeln, um die Kammer 88 auszudehnen. Jedoch hängt das Auftreten eines derartigen Abwickelns von Faktoren, einschließend einen Winkel der Gewinde 74, 76 und einen Reibungskoeffizienten zwischen den Gewinden 76 des Zylinders 55 und den Gewinden 74 des Kolbenabschnitts 70, ab. Für Systeme, die keine Gewindeeigenschaften aufweisen, die für ein spontanes Abwickeln des Zylinders 55 von der Spule 50 geeignet sind, kann der Zylinder 55 in Bezug auf die Spule 50 manuell gedreht werden, um die Größe der Kammer 88 auf ihren Ausgangswert zurückzusetzen. Eine weitere Zerlegung kann erforderlich sein, wenn die erste Teilkammer vor dem Aufprall mit Gas gefüllt ist, und sich die Ventile 119 geöffnet haben, um zu ermöglichen, dass sich das Fluid 110 von der zweiten Teilkammer 95 in die erste Teilkammer 93 bewegen kann. Die Ventile 119 können Zweiwege-Druckentlastungsventile sein, die sich als Reaktion auf einen ersten Druck in eine erste Richtung öffnen, und sich als Reaktion auf einen zweiten Druck in eine zweite Richtung öffnen. Die Ventile 119 können konfiguriert sein, um sich in eine Richtung von dem ersten Teilvolumen 93 zu dem zweiten Teilvolumen 95 zu öffnen, wenn der Druck in dem ersten Teilvolumen 93 den Druck in dem zweiten Teilvolumen 95 übersteigt. Die Ventile können ferner konfiguriert sein, um sich in eine Richtung von dem zweiten Teilvolumen 95 zu dem ersten Teilvolumen 93 zu öffnen, wenn der Druck in dem zweiten Teilvolumen 95 den Druck in dem ersten Teilvolumen 95 um einen Betrag übersteigt, der im Wesentlichen größer gleich einem Wert ist, bei dem das heterogene Gemisch 110' vollständig komprimiert ist. Mit derartigen Ventilen 119 ist die Feder 89 dazu in der Lage, den Abstandshalter 87 in Eingriff mit der Stirnplatte 72 zu halten, und der Druck des heterogenen Fluids ist dazu in der Lage, dazu beizutragen, den Kolbenabschnitt 70 zurückzufahren.
Der Vorgang der Ausführungsform aus den 12-15 entspricht weitgehend dem der Ausführungsform aus den 5-8. Unterschiede schließen einen möglicherweise größeren Betrag der Energieabsorption und eine stärkere Bewegung des Gurts für eine gegebene Menge an Fluid 110 ein. Die Anordnung aus den 12-15 kann außerdem die Verwendung eines Flüssigkeitsdämpfungsfluids ohne nanoporöse Teilchen 112 ermöglichen, um Energie zu absorbieren, bevor die Drehung der Spule 50 zum Beispiel dadurch angehalten wird, dass der Kolbenabschnitt 70 nach zwei Umdrehungen an der Wand 57 des Zylinders 55 aufsetzt. Ein anderer Unterschied besteht darin, dass möglicherweise ein Niederreißen des Retraktors 32 erforderlich ist, um das Fluid 110 aus dem ersten Teilvolumen 93' zu entfernen.
Wie hier verwendet, bedeutet der Ausdruck „im Wesentlichen“, dass eine Form, eine Struktur, ein Maß, eine Menge, eine Zeit usw. aufgrund von Mängeln hinsichtlich Materialien, Bearbeitung, Herstellung, Datenübertragung, Berechnungszeit usw. von einer bzw. einem genauen beschriebenen Geometrie, Abstand, Maß, Menge, Zeit usw. abweichen können.
Die Offenbarung wurde auf veranschaulichende Weise beschrieben und es versteht sich, dass die verwendete Terminologie als beschreibende und nicht als einschränkende Begriffe zu verstehen ist. In Anbetracht der vorstehenden Lehren sind viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Offenbarung möglich und die Offenbarung kann anders als konkret beschrieben umgesetzt werden.

Claims

Sicherheitsgurtretraktor, umfassend: eine Basis; eine Spule, die drehbar an die Basis gekoppelt ist und einschließend einen Kolbenabschnitt; einen Zylinder, der mit dem Kolbenabschnitt in Eingriff steht und damit eine Kammer definiert, wobei der Kolbenabschnitt von einer ersten Stellung in eine zweite Stellung beweglich ist; eine Übertragungsplatte, die übersetzbar in der Kammer angeordnet ist; ein Zylinderschloss in einem ersten Zustand, das den Zylinder drehbar an der Basis fixiert; und ein Dämpfungsfluid in der Kammer.
Sicherheitsgurtretraktor nach Anspruch 1, wobei: die Spule eine Drehachse definiert, der Kolbenabschnitt auf der Drehachse zentriert ist und der Zylinder auf der Drehachse zentriert ist; die erste Stellung des Kolbens ein erstes Kammervolumen definiert und die zweite Stellung des Kolbens ein zweites Kammervolumen definiert; das Kammervolumen durch die Übertragungsplatte in ein erstes Teilvolumen und ein zweites Teilvolumen unterteilt wird; und die Übertragungsplatte eine Plattenöffnung dahindurch einschließt.
Sicherheitsgurtretraktor nach Anspruch 2, wobei der Kolbenabschnitt Kolbengewinde aufweist und der Zylinder Zylindergewinde aufweist und die Kolbengewinde und die Zylindergewinde miteinander in Gewindeeingriff stehen.
Sicherheitsgurtretraktor nach Anspruch 2, wobei die Übertragungsplatte einen Teil einer Übertragungsplattenbaugruppe umfasst, der in der Kammer angeordnet ist, wobei die Übertragungsplattenbaugruppe ferner Folgendes umfasst: einen Plattenabstandshalter, der an einer ersten Seite der Platte fixiert ist und eine Eingriffsfläche in einem vorbestimmten Abstand von der ersten Seite der Platte definiert; eine Tellerfeder, die an einer zweiten Seite der Übertragungsplatte zwischen der Übertragungsplatte und einer Stirnwand des Zylinders angeordnet ist; und eine Dichtung, die zwischen einem Umfang der Übertragungsplatte und der Kammer angeordnet ist.
Sicherheitsgurtretraktor nach Anspruch 2, wobei das Dämpfungsfluid ein heterogenes Gemisch, einschließend hydrophobe nanoporöse Teilchen und eine Flüssigkeit, ist.
Sicherheitsgurtretraktor nach Anspruch 5, wobei die Teilchen Nanoporen aufweisen, und die Nanoporen in der ersten Stellung des Kolbenabschnitts im Wesentlichen mit einem Gas gefüllt sind und die Nanoporen in der zweiten Stellung des Kolbenabschnitts im Wesentlichen mit der Flüssigkeit gefüllt sind.
Sicherheitsgurtretraktor nach Anspruch 5, wobei die Teilchen aus Siliziumdioxid gebildet sind.
Sicherheitsgurtretraktor nach Anspruch 5, wobei der Kolbenabschnitt Kolbengewinde aufweist und der Zylinder Zylindergewinde aufweist und die Kolbengewinde und die Zylindergewinde miteinander in Gewindeeingriff stehen und ferner wobei eine Kombination einer Steigung der Gewinde und einer Beschaffenheit der Teilchen und eines Volumens der Kammer ermöglicht, dass sich die Spule zweimal drehen kann, bevor das Fluid im Wesentlichen inkompressibel wird.
Sicherheitsgurtretraktor nach Anspruch 5, wobei ein Volumen des heterogenen Gemischs, wenn sich der Kolbenabschnitt in der zweiten Stellung befindet, höchstens bei der Hälfte des Volumens des heterogenen Gemischs liegt, wenn sich der Kolbenabschnitt in der ersten Stellung befindet.
Sicherheitsgurtretraktor nach Anspruch 2, wobei die Kammer eine Kolbenkapsel einschließt, die in dem Kolbenabschnitt angeordnet ist und wobei die Übertragungsplatte an dem Kolbenabschnitt fixiert ist und ein Ende der Kolbenkapsel definiert und ein Volumen in der Kolbenkapsel dem ersten Teilvolumen entspricht.
Sicherheitsgurtretraktor nach Anspruch 10, wobei das erste Teilvolumen im Wesentlichen mit einem Gas gefüllt ist, wenn sich der Kolbenabschnitt in der ersten Stellung befindet und das erste Teilvolumen im Wesentlichen mit dem Fluid gefüllt ist, wenn sich der Kolbenabschnitt in der zweiten Stellung befindet.
Sicherheitsgurtretraktor nach Anspruch 4 oder Anspruch 10, ferner umfassend ein Entlastungsventil, das durch die Plattenöffnung angeordnet ist.
Sicherheitsgurtretraktor nach Anspruch 10, ferner umfassend eine Feder, die zwischen der Übertragungsplatte und einer Stirnwand des Zylinders angeordnet ist.
Sicherheitsgurtretraktor nach Anspruch 10, wobei das Dämpfungsfluid ein heterogenes Gemisch, einschließend hydrophobe nanoporöse Teilchen und eine Flüssigkeit, ist.
Sicherheitsgurtretraktor nach Anspruch 5 oder Anspruch 14, wobei das heterogene Gemisch ein Kolloid von hydrophoben nanoporösen Teilchen in einer Flüssigkeit ist.