專利名稱：用于車輛安全帶的安全帶卷收器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于車輛安全帶的安全帶卷收器，其包括一框架、一可旋轉(zhuǎn)地安裝在框架上的安全帶繞軸、一能與和安全帶繞軸相聯(lián)接的驅(qū)動輪聯(lián)動的驅(qū)動馬達、一鎖定鉤和鎖定齒，鎖定鉤能被導(dǎo)入鎖定齒中以鎖定該安全帶繞軸。
已知這樣的安全帶卷收器如DE 100 18 972所述。該鎖定鉤當(dāng)與鎖定齒結(jié)合時被一彈簧偏壓。設(shè)置有一電磁石，在其開啟狀態(tài)下能保持鎖定鉤不與鎖定齒相結(jié)合。
本發(fā)明目的在于提高現(xiàn)有安全帶卷收器的效果，使其結(jié)構(gòu)成本更低。
為了這個目的，根據(jù)本發(fā)明，在最初提到的安全帶卷收器上作了改進，驅(qū)動輪相對于安全帶繞軸在限制范圍內(nèi)是可旋轉(zhuǎn)的，并且鎖定鉤作為這種相對旋轉(zhuǎn)的作用是可控制的。根據(jù)本發(fā)明的安全帶卷收器是基于使用安全帶繞軸的驅(qū)動馬達的基本構(gòu)思，其已為現(xiàn)有的，也能夠控制鎖定鉤。驅(qū)動馬達被控制以便產(chǎn)生了驅(qū)動輪和安全帶繞軸之間的相對旋轉(zhuǎn)，必要時控制鎖定鉤。這使得可以省略迄今為止啟動鎖定鉤所必需的附加配件。
最好是，在鎖定輪上成型有鎖定齒，鎖定輪可靠地與安全帶繞軸相連接，同時在驅(qū)動輪和鎖定輪之間至少設(shè)置一個回復(fù)彈簧，其相對于鎖定輪將驅(qū)動輪偏壓至一最初位置。這樣做，最好是結(jié)合到鎖定齒中時，鎖定鉤通過鎖定彈簧被永久偏壓，該驅(qū)動輪設(shè)置有在驅(qū)動輪的外圓周表面上由凹陷形成的控制齒，并且該鎖定齒和控制齒在驅(qū)動輪和鎖定輪之間的初始位置時，驅(qū)動輪的外圓周表面阻止該鎖定鉤被導(dǎo)入鎖定齒。這里的回復(fù)彈簧使得自由電流的驅(qū)動馬達的拖拽力矩比相對于鎖定輪用于使驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)所必需的旋轉(zhuǎn)力矩要大。這樣便達到一個緊急鎖定狀態(tài)，其在驅(qū)動馬達停止時沿安全帶撤出方向鎖定安全帶繞軸。該回復(fù)彈簧也可以成型得更硬，以使得通過從安全帶繞軸上緩慢地撤出安全帶，在驅(qū)動輪和鎖定輪之間便不會產(chǎn)生相對旋轉(zhuǎn)，但會產(chǎn)生安全帶繞軸預(yù)定角加速度的超速，因為在此驅(qū)動馬達的慣性旋轉(zhuǎn)力矩又起了制動作用。這樣，便實現(xiàn)了鎖定作用，其符合常規(guī)的機械的安全帶張緊鎖定。
根據(jù)本發(fā)明的最優(yōu)實施例，與鎖定鉤聯(lián)動的鎖定齒的側(cè)面沒有進行底切。這使得當(dāng)安全帶被鎖定時，驅(qū)動輪的控制齒將鎖定鉤導(dǎo)出鎖定齒成為可能，安全帶繞軸不必為此目的而沿安全帶纏繞方向旋轉(zhuǎn)；這樣的旋轉(zhuǎn)，安全帶受力的主要增加，會使駕車者感到不適。
最好是，設(shè)置有一纏繞彈簧，其在安全帶纏繞方向作用于安全帶繞軸，當(dāng)后者為無電流(current-free)時，其旋轉(zhuǎn)的力矩比驅(qū)動馬達的拖拽力矩要大。這也保證了如在驅(qū)動馬達的電供給被切斷的情況下或控制失靈的情況下的緊急效果，在駕車者移動安全帶的每種情況下，它都能保證安全帶被正確纏繞。
最好是，設(shè)置一個電控制單元，其能控制驅(qū)動馬達，以使得在安全帶的撤出或纏繞方向上，總有一個預(yù)定的安全帶受力起作用。該控制單元可以識別安全帶繞軸的旋轉(zhuǎn)方向，例如，通過安全帶繞軸傳感器，并且控制驅(qū)動馬達，并因此控制安全帶繞軸的旋轉(zhuǎn)，以使其實現(xiàn)最佳狀態(tài)。當(dāng)駕車者拉出安全帶，例如，該驅(qū)動馬達便提供一個于纏繞彈簧的旋轉(zhuǎn)力矩相對的旋轉(zhuǎn)力矩。這樣，一個比較低的安全帶撤出力便產(chǎn)生了。這里，通過驅(qū)動馬達得到的旋轉(zhuǎn)力矩最好是變化的，因為對于駕車者不變的的安全帶撤出力是可察覺的，雖然纏繞彈簧帶來的旋轉(zhuǎn)力矩隨著增加的安全帶撤出力而增長。該驅(qū)動馬達也能在安全帶的纏繞上提供一個旋轉(zhuǎn)力矩，其能抵擋纏繞彈簧的旋轉(zhuǎn)力矩。這樣，纏繞彈簧相對較高的安全帶纏繞力被減低至一個更適宜的量。
該控制單元可以是一個用于車輛加速度的信號輸入，該控制單元可針對預(yù)定的車輛加速度的超速而對驅(qū)動輪進行控制，以使得該驅(qū)動輪被代入一個相對于鎖定輪的鎖定位置，其中該鎖定鉤結(jié)合到鎖定齒中。用于車輛加速度的信號可以用現(xiàn)有的系統(tǒng)發(fā)出，例如從一個電子穩(wěn)定程序或一個抗鎖定系統(tǒng)，并且經(jīng)由一個例如CAN總線的車輛總線系統(tǒng)提供到控制單元。這樣，安全帶繞軸的車輛傳感鎖定便能用最小的成本實現(xiàn)。
本發(fā)明進一步的優(yōu)點可在從屬權(quán)利要求中顯示出來。
下文將參照附圖所示的實施例對本發(fā)明進行描述附

圖1表明了本發(fā)明中安全帶卷收器的概略分解視圖；附圖2更清楚地表明了附圖1中安全帶卷收器的概略透視圖，其中一些構(gòu)件被省略；附圖3表明了附圖2中安全帶卷收器的鎖定機構(gòu)處于非鎖定狀態(tài)的透視放大視圖；附圖4表明了附圖3中的鎖定機構(gòu)處于鎖定狀態(tài)的視圖；附圖5表明了安全帶撤出力、纏繞彈簧的彈性特征和在不同操作狀態(tài)下的驅(qū)動馬達旋轉(zhuǎn)力矩的曲線圖。
在附圖1和2中能夠看到一個安全帶卷收器，其具有一個框架10和一個可旋轉(zhuǎn)地安裝在框架上的安全帶繞軸12。汽車的安全帶能夠被容納在該安全帶繞軸上。安全帶繞軸12的內(nèi)側(cè)安裝有一扭桿14，其相對于附圖1的左手端與安全帶繞軸12相連接，用于連接其上的旋轉(zhuǎn)。在這一端上還連接有一個纏繞彈簧16，其在安全帶纏繞方向上偏壓該安全帶繞軸12。一個鎖定輪18被連接，用于與附圖1中扭桿14的右手端的旋轉(zhuǎn)相連。該鎖定輪18具有一平滑的外圓周表面，其被具有規(guī)則間距的凹陷20所打斷。該凹陷20具有一與徑向?qū)R的側(cè)面和一從凹陷的最低點向外圓周表面傾斜的表面，該徑向?qū)R側(cè)面被安全帶繞軸12所旋轉(zhuǎn)，并因此鎖定輪18在安全帶解繞方向上產(chǎn)生延遲。所有的凹陷20一起形成了鎖定輪18的鎖定齒。
在鎖定輪18上同心地安裝有一設(shè)有兩個凹槽24的驅(qū)動輪22。在每個凹槽24中，與一個構(gòu)造在鎖定輪18上的舌片26相結(jié)合。在每個舌片26和凹槽24的壁之間，安裝有一回復(fù)彈簧28(參看附圖3)，其相對于鎖定輪18操縱驅(qū)動輪22，使其進入一個如附圖3所示的初始位置。該驅(qū)動輪22被設(shè)置在其外圓周面上，用與鎖定輪18相同的方式，并帶有一些凹陷，在這里用附圖標(biāo)記30來表示。對比于鎖定輪18上的凹陷20，驅(qū)動輪22的凹陷30的構(gòu)造是具有大約對稱的兩個傾斜側(cè)面，以使得形成控制齒。
一驅(qū)動馬達35通過齒帶32和馬達輪34與驅(qū)動輪22聯(lián)接。該驅(qū)動馬達最好是一個同步外部轉(zhuǎn)子馬達。該驅(qū)動馬達被一概略表示的控制部件38所控制，該控制部件從一個概略表示的車輛加速傳感器40處和一個概略表示的安全帶繞軸傳感器44處接收信號，后者能夠探測安全帶繞軸的轉(zhuǎn)速。
安全帶卷收器的框架10上安裝有兩個鎖定鉤46，其相對于鎖定輪18和驅(qū)動輪22的旋轉(zhuǎn)軸線沿直徑方向相對定位。該兩個鎖定構(gòu)46能夠被引導(dǎo)進鎖定輪18的鎖定齒中。為此目的，當(dāng)鎖定輪18的鎖定齒進入嚙合時，它們被鎖定彈簧48所操縱(如附圖3所示)。
參照附圖3和5，安全帶卷收器的操作模式如下文所述。這里的起始點是一種平衡狀態(tài)，其中安全帶的力、纏繞彈簧的旋轉(zhuǎn)力矩和驅(qū)動馬達的旋轉(zhuǎn)力矩處于平衡，以使得安全帶繞軸并不旋轉(zhuǎn)。因纏繞彈簧16的尺寸被設(shè)計成，通過自由電流驅(qū)動馬達36，其能在纏繞方向上旋轉(zhuǎn)安全帶繞軸，對于這種平衡狀態(tài)需要驅(qū)動馬達36在纏繞彈簧的旋轉(zhuǎn)力矩很大程度地對其進行補償。該驅(qū)動馬達因此嘗試著相對于附圖3中的逆時針方向使驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動。僅在這里，該驅(qū)動輪22相對于鎖定輪18為設(shè)置在附圖3中的初始位置，其不同于鎖定輪18的凹陷20與驅(qū)動輪22的凹陷30交錯安裝。
如果，從附圖3中的平衡狀態(tài)開始，安全帶將要被從安全帶繞軸上撤出，也就是說，安全帶繞軸相對于附圖3逆時針旋轉(zhuǎn)，為了減低作用在安全帶上使其進入更輕松等級的力，該驅(qū)動馬達同時支撐，該等級位于一個為了對抗纏繞彈簧所必須的等級之下。在解繞安全帶上，該驅(qū)動輪22把持在相對于鎖定輪18的初始位置上，以使得鎖定鉤46交替地支撐在驅(qū)動輪22和鎖定輪18的外表面上；以此方法，它們能夠被防止與鎖定輪18的鎖定齒相結(jié)合。
如果突然間，安全帶繞軸非?？斓卦诎踩珟Ы饫@方向上作用于安全帶一個強烈的牽引，其“壓倒”了驅(qū)動輪，該回復(fù)彈簧28被壓縮。鎖定輪18的凹陷20則進入驅(qū)動輪22的凹陷30的交迭中(參見附圖3)，并且鎖定鉤46能夠與鎖定輪18最近的凹陷20相結(jié)合；該安全帶繞軸被鎖定。附圖4表明了此種狀態(tài)。
如果，從該鎖定狀態(tài)開始，這種鎖定將被再次解除，引導(dǎo)驅(qū)動馬達使得該驅(qū)動輪22相對于附圖4沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)。這樣做后，驅(qū)動輪22的凹陷30相對側(cè)面便縮到鎖定鉤46的尖端，并且將后者沿徑向向外壓，直至它們被引導(dǎo)出鎖定輪18的鎖定齒后為止。這里。不必要沿安全帶纏繞方向輕輕地旋轉(zhuǎn)安全帶繞軸，因為鎖定齒的側(cè)面相對于設(shè)置的鎖定鉤46被徑向?qū)R。當(dāng)鎖定鉤46定位在驅(qū)動輪22的平滑外圓周表面上時，這種鎖定再次終止，同時鎖定輪18的相應(yīng)凹陷20被留下。
當(dāng)安全帶將被纏繞在安全帶繞軸上時，驅(qū)動馬達36的保持力矩會減小，以使得該安全帶繞軸12在纏繞彈簧16的作用下，沿安全帶纏繞方向旋轉(zhuǎn)。
當(dāng)安全帶將被纏繞在安全帶繞軸12上時，其僅必需要減小驅(qū)動馬達36的保持力矩，以使得纏繞彈簧現(xiàn)在能提供用于安全帶繞軸相對于附圖3和4中的順時針方向旋轉(zhuǎn)的支配力。
如果馬達或馬達控制過程中出現(xiàn)了失誤，并且馬達并沒有提供任何驅(qū)動力矩，纏繞彈簧16能保證安全帶被可靠地纏繞在安全帶繞軸12上。安全帶繞軸的緊急鎖定也同時被保證。當(dāng)安全帶被從安全帶卷收器上撤出時，驅(qū)動馬達36的拖拽力矩就作為了阻力力矩，當(dāng)安全帶繞軸承受著旋轉(zhuǎn)加速度時還加上一個慣性相關(guān)力矩。這樣的阻力力矩足夠可以克服回復(fù)彈簧28的偏壓力，因此該驅(qū)動輪22到達了相對于鎖定輪18的鎖定位置中(附圖4所示)。而后該鎖定鉤46將到鎖定輪18的最近的凹陷20中，并且鎖定該安全帶繞軸。
通過控制部件38，在安全帶卷收器的正常操作過程中可實現(xiàn)很多緩和作用。例如，其能夠保證施加在安全帶上的安全帶纏繞力比取消掉的低，或在旅行過程中依據(jù)行駛方式而保持變化。另外，其能夠保證安全帶纏繞力不會獨立于已經(jīng)纏繞的安全帶長度而變化。
不同于已經(jīng)表示出的實施例，其也可能安裝兩個彼此不沿直徑相對的鎖定鉤，但也不是要將它們與大約相對于兩個凹陷之間的角度距離的一半的角度沿直徑的安裝相互交錯。以這種方式，達到每個鎖定的狀態(tài)所需的安全帶卷收器的旋轉(zhuǎn)被減低?；旧弦部蓛H用一個單獨的鎖定鉤。
權(quán)利要求
1.一種用于車輛安全帶的安全帶卷收器(belt retractor)，其包括一個框架(10)、一個可旋轉(zhuǎn)地安裝在該框架(10)上的安全帶繞軸(12)、一個能與一和安全帶繞軸(12)相聯(lián)接的驅(qū)動輪(22)聯(lián)動的驅(qū)動馬達(36)、一鎖定鉤(46)，和一個鎖定鉤(46)能被導(dǎo)入其中以鎖定該安全帶繞軸(12)的鎖定齒(20)，其特征在于，該驅(qū)動輪(22)在一定范圍內(nèi)相對于安全帶繞軸可旋轉(zhuǎn)，并且該鎖定鉤(46)作為此相對旋轉(zhuǎn)的函數(shù)(function)是可控制的。
2.如權(quán)利要求1所述的安全帶卷收器，其特征為與安全帶繞軸(12)牢固連接的鎖定輪(18)上成型有鎖定齒(20)，并且在驅(qū)動輪(22)和鎖定輪(18)之間至少設(shè)置有一個回復(fù)彈簧(28)，其相對于鎖定輪將驅(qū)動輪偏壓至一個初始位置。
3.如權(quán)利要求2所述的安全帶卷收器，其特征為該鎖定輪(18)通過一個扭桿(14)與安全帶繞軸(12)相連接。
4.如前任一權(quán)利要求所述的安全帶卷收器，其特征為該鎖定鉤(46)通過一鎖定彈簧(48)永久地與鎖定齒(20)相嚙合，該驅(qū)動輪(22)設(shè)置有控制齒(30)，其是由驅(qū)動輪(22)平滑外圓周表面上的凹陷(30)形成，并且鎖定齒(20)和控制齒(30)的構(gòu)型使得在驅(qū)動輪(22)和鎖定輪(18)之間的初始位置，驅(qū)動輪(22)的外圓周表面能阻止鎖定鉤(46)被導(dǎo)入鎖定齒(20)中。
5.如權(quán)利要求3所述的安全帶卷收器，其特征為該鎖定輪(18)具有一外圓周表面，其在形成鎖定齒的凹陷(20)之間是平滑的表面，并且鎖定鉤(46)能夠支撐在該平滑的外圓周表面上。
6.如前權(quán)利要求中任一所述的安全帶卷收器，其特征為該鎖定鉤(46)是可樞轉(zhuǎn)地安裝在該框架(10)上。
7.如前權(quán)利要求中任一所述的安全帶卷收器，其特征為與鎖定鉤(46)配合的鎖定齒(20)的側(cè)面不進行底切(undercut)。
8.如前權(quán)利要求中任一所述的安全帶卷收器，其特征為作為驅(qū)動馬達(36)無電流時的拖拽力矩和驅(qū)動馬達(36)慣性轉(zhuǎn)動力矩的函數(shù)，該回復(fù)彈簧的構(gòu)型使得只有當(dāng)安全帶繞軸(12)在安全帶撤出方向的角加速度超過一個預(yù)定的極限值時，在驅(qū)動輪(22)和鎖定輪(18)之間才會產(chǎn)生相對旋轉(zhuǎn)。
9.如前權(quán)利要求中任一所述的安全帶卷收器，其特征為作為驅(qū)動馬達(36)無電流時拖拽力矩的函數(shù)，回復(fù)彈簧(28)的構(gòu)型使得當(dāng)安全帶繞軸(12)在安全帶撤出方向上旋轉(zhuǎn)時，在驅(qū)動輪(22)和鎖定輪(18)之間會產(chǎn)生相對旋轉(zhuǎn)。
10.如前權(quán)利要求中任一所述的安全帶卷收器，其特征為設(shè)置有一個纏繞彈簧(16)，其受一個比驅(qū)動馬達(36)無電流時的拖拽力矩還要大的力矩作用，在安全帶纏繞方向上作用于安全帶繞軸(12)。
11.如前權(quán)利要求中任一所述的安全帶卷收器，其特征為設(shè)置有一個電子控制單元(38)，其能控制驅(qū)動馬達(36)，以使得在安全帶的撤出或纏繞中，一個預(yù)定的安全帶受力總是有效的。
12.如前權(quán)利要求中任一所述的安全帶卷收器，其特征為該控制單元從車輛加速傳感器(40)處接收有關(guān)車輛超過預(yù)定加速度值的信號，并控制驅(qū)動馬達(36)，以使得驅(qū)動輪(22)相對于鎖定輪(18)被帶入一個鎖定鉤(46)結(jié)合到鎖定齒(20)中的鎖定位置。
13.如前權(quán)利要求中任一所述的安全帶卷收器，其特征為該控制單元能接收到來自安全帶繞軸傳感器(44)的信號，進行處理便能探測到安全帶繞軸(12)的角加速度，同時根據(jù)安全帶繞軸(12)超出預(yù)定的角加速度值，控制單元(38)能夠控制驅(qū)動馬達(36)，以使得該驅(qū)動輪(22)相對鎖定輪(18)被帶入一鎖定鉤(46)結(jié)合到鎖定齒(20)中的鎖定位置。
14.如權(quán)利要求13所述的安全帶卷收器，其特征為安全帶繞軸傳感器(44)是一種霍爾(Hall)傳感器。
全文摘要
一種用于車輛安全帶的安全帶卷收器，其包括一個框架(10)、一個可旋轉(zhuǎn)地安裝在該框架(10)上的安全帶繞軸(12)和一個能夠與一驅(qū)動輪(22)聯(lián)動的驅(qū)動馬達(36)，該驅(qū)動輪與該安全帶繞軸(12)相聯(lián)接。該安全帶卷收器還包括一鎖定鉤(46)和鎖定齒(20)，鎖定鉤(46)能被導(dǎo)入鎖定齒中以鎖定該安全帶繞軸(12)。該卷收器的特征在于，驅(qū)動輪(22)在一限定范圍內(nèi)相對于安全帶繞軸為可旋轉(zhuǎn)，并且該鎖定鉤(46)為此相對旋轉(zhuǎn)而是可控制的。
文檔編號B60R22/34GK1453163SQ0312327
公開日2003年11月5日 申請日期2003年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月26日
發(fā)明者科尼利厄斯·彼得 申請人:Trw車輛電氣與零件有限兩合公司