專利名稱：安全帶卷張緊器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車輛的安全帶裝置。更具體地，本發(fā)明涉及一種高比率(ratio)的旋轉(zhuǎn)安全帶卷張緊器(web spool tightener)，其具有完全嚙合的行星齒輪系機(jī)構(gòu)，從而在碰撞情況下提供旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)以張緊座椅安全帶的帶。
背景技術(shù)：
汽車裝備有座椅安全帶裝置。在座椅安全帶系統(tǒng)中安裝預(yù)張緊裝置，以在突然的碰撞或事故中約束車輛中座位的乘員。預(yù)張緊器的功能在于，在車輛突然和快速減速的情況下，通過使其上卷繞有座椅安全帶的帶的預(yù)張緊裝置的軸快速轉(zhuǎn)動(dòng)而向座椅安全帶施加張力以消除松弛，從而將乘員約束在座位上。
近來，對用于座椅安全帶的高比率預(yù)張緊器的需求日益增加。一種典型的預(yù)張緊器具有容納在氣體發(fā)生器中的爆炸裝置(煙火裝料(pyrotechnical charge))，該裝置在突然碰撞的情況下起爆，并且產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力和爆炸產(chǎn)生的氣壓用于驅(qū)動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)以使安全帶卷轉(zhuǎn)動(dòng)。
已知另一種轉(zhuǎn)動(dòng)型預(yù)張緊器，其中使用球體來驅(qū)動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)。齒輪機(jī)構(gòu)又連接至預(yù)張緊器的主軸，在車輛突然減速時(shí)通過球體在齒輪機(jī)構(gòu)上的撞擊產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)而使預(yù)張緊器的主軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
美國專利5,699,976公開了一種具有齒輪機(jī)構(gòu)的預(yù)張緊器，該齒輪機(jī)構(gòu)包括恒星齒輪、行星齒輪、內(nèi)齒輪、凸輪裝置和帶有齒條的活塞，該活塞用于驅(qū)動(dòng)凸輪裝置，凸輪裝置又驅(qū)動(dòng)齒輪系統(tǒng)。在該齒輪機(jī)構(gòu)中，在正常狀態(tài)下所有的齒輪不完全嚙合。使用一組銷來支撐受剪切的行星齒輪，之后行星齒輪與內(nèi)齒輪嚙合。
US 5881962教授了一種帶有回卷器(retractor)的安全帶轉(zhuǎn)動(dòng)張緊裝置，其具有外殼、支撐在外殼中的軸、以及與該軸連接以使該軸旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)輪。外殼還包括用于質(zhì)量體(mass body)的通道；在突然碰撞時(shí)，這些質(zhì)量體在加速的情況下用于驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪，并最終驅(qū)動(dòng)所述軸以張緊座椅安全帶的松弛。使用收集容器來收集從外殼排出的質(zhì)量體。
US 6532739描述了一種預(yù)張緊器，其具有容納在一管內(nèi)的多個(gè)球體，該管連接至活塞和氣體發(fā)生器。在碰撞時(shí)，所述球體與齒輪機(jī)構(gòu)接觸而產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作。氣體釋放孔位于所述管內(nèi)以排放氣體。避免了質(zhì)量體在齒輪內(nèi)的撞擊，而另一方面由于主軸僅轉(zhuǎn)動(dòng)一轉(zhuǎn)，因此預(yù)張緊行程較小。
另外，已知的預(yù)張緊器通常具有在100-150mm范圍內(nèi)的安全帶拉動(dòng)(web-pulling)能力。然而，為了完成獲得200mm范圍內(nèi)的安全帶拉動(dòng)能力的任務(wù)，需要一種具有高比率預(yù)張緊的緊湊型安全帶卷張緊器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種座椅安全帶的緊湊型安全帶卷張緊器，其具有完全接合且無撞擊的齒輪系機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)能夠在車輛快速減速時(shí)提供座椅安全帶的顯著預(yù)張緊。
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種安全帶拉動(dòng)能力達(dá)到200mm的、高比率的安全帶卷張緊器。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種安全帶卷張緊器，其具有數(shù)量大大減少的質(zhì)量體，這些質(zhì)量體作為用于產(chǎn)生用于齒輪系的驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種安全帶卷張緊器，其具有徑向可動(dòng)活塞，該活塞與齒輪系的中央齒輪接合，以在從驅(qū)動(dòng)裝置接收驅(qū)動(dòng)時(shí)實(shí)現(xiàn)齒輪系的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
本發(fā)明的又一目的在于，減少所述齒輪系中的齒輪裝置的數(shù)量，從而在不損失能量的情況下實(shí)現(xiàn)高比率。
本發(fā)明的目的還在于提供一種齒輪比系統(tǒng)(gear ratio system)，可以容易地修改該系統(tǒng)以提高安全帶卷張緊器的預(yù)張緊性能。
本發(fā)明的再一目的在于提供一種安全帶卷張緊器，其不需要容器來存儲(chǔ)排出的球形質(zhì)量體。
本發(fā)明提供了一種高比率的安全帶卷張緊器，其具有連續(xù)嚙合的行星齒輪系，該齒輪系包括中央齒輪，該中央齒輪與作為驅(qū)動(dòng)件的外齒輪以及作為從動(dòng)齒輪件的內(nèi)齒輪嚙合，以在施加驅(qū)動(dòng)時(shí)通過離合器使回卷器的主軸旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明的另一方面在于提供一種預(yù)張緊裝置(pretensioning engine)，其具有完全嚙合的齒輪系機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)從通過煙火加速的、數(shù)量減少的驅(qū)動(dòng)裝置接收驅(qū)動(dòng)，用于使安全帶預(yù)張緊。本發(fā)明的又一方面在于提供一種高比率的安全帶卷張緊器，其具有可動(dòng)活塞以向齒輪系提供旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。


圖1表示安全帶卷張緊器的分解圖，該安全帶卷張緊器具有可動(dòng)活塞、行星齒輪系和作為驅(qū)動(dòng)裝置的質(zhì)量體；圖2提供了安全帶卷張緊器的另一分解圖；圖3表示在正常狀態(tài)下的齒輪系和活塞的完全嚙合布置，以及在預(yù)張緊階段之前安全帶的狀態(tài)；圖4表示在安全帶卷預(yù)張緊之后，卷回的安全帶的位置以及質(zhì)量體、活塞和齒輪系的位置；圖5表示在預(yù)張緊階段之前的齒輪系的立體圖；圖6表示在預(yù)張緊階段之后的齒輪系的立體圖；和圖7、圖8和圖9表示帶有銷的可動(dòng)活塞以及該活塞與中間齒輪的接合的立體圖。
具體實(shí)施例方式
因此，本發(fā)明提供了一種預(yù)張緊裝置，其使座椅安全帶回卷器的卷軸轉(zhuǎn)動(dòng)以張緊所述預(yù)張緊裝置所包括的座椅安全帶。
首先，參照圖1、2和3，將具有外殼2的安全帶卷張緊器1安裝在車輛中的座位附近，所述張緊器具有一對彼此平行直立的壁2a和2b。主軸3可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在外殼2的側(cè)壁之間，該主軸具有主軸端3a和另一端3b。將安全帶14繞在主軸3上以為座椅安全帶系統(tǒng)提供抽出和回卷。主軸3的主軸端3a與中央齒輪9可轉(zhuǎn)動(dòng)地嚙合。中間齒輪10與中央齒輪9嚙合。中央齒輪9中布置有離合器棘齒9a，并且蓋13中布置有相應(yīng)的安全銷15。殼體11具有帶有固定環(huán)形齒輪11a的殼體配合面11b，環(huán)形齒輪11a通過從殼體11刻出凸起而刻出(carved out)，這些凸起與中間齒輪10連續(xù)嚙合。殼體環(huán)形插口11c引導(dǎo)中央齒輪9的凸起9b，確保主軸軸線與中央齒輪軸線之間的同軸性。一組螺釘12用于將殼體11和蓋13固定到回卷器的壁2b上。蓋孔13a用于將蓋13固定到框架壁2b上。導(dǎo)向槽11d布置在殼體11中，另一導(dǎo)向槽13b布置在蓋13中，用于引導(dǎo)中間齒輪10和活塞8的徑向運(yùn)動(dòng)。因此，形成包括中央齒輪、中間齒輪和環(huán)形齒輪的完全嚙合的齒輪系系統(tǒng)，以在車輛突然減速的情況下向主軸提供無撞擊旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)?？s短的導(dǎo)管4容納在殼體11中，其在一端上具有氣體發(fā)生器5a，該端還與為感測和觸發(fā)煙火裝料而布置的引爆管5連通。所述導(dǎo)管延伸穿過殼體11的開口11e，并在殼體11的底端具有出口。數(shù)量大大減少的多個(gè)質(zhì)量體7用作驅(qū)動(dòng)裝置，其串聯(lián)布置在導(dǎo)管4中，并由煙火裝料加速。呈柱形的主驅(qū)動(dòng)裝置6在由高抗拉塑性材料制成的一側(cè)6a上具有布置成用于接收煙火裝料的平整表面，并在另一側(cè)6b上具有球形表面，該球形表面布置在用作輔助驅(qū)動(dòng)裝置7的其它球形質(zhì)量體附近。在正常和加速情況下，輔助驅(qū)動(dòng)裝置的末尾構(gòu)件都由布置在導(dǎo)管開口的底入口處的可動(dòng)活塞8的球形頭抵靠，并且活塞的另一端具有兩個(gè)臂端8a，以通過可轉(zhuǎn)動(dòng)銷10a保持中間齒輪10?？蓜?dòng)活塞8在任一端8a和8b在導(dǎo)向槽11d和13b上被引導(dǎo)的情況下行進(jìn)，從而為齒輪系提供軌道路徑和快速旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。提供該軌道路徑不僅為了將齒輪系定位在徑向同軸的路徑上，還為了防止在快速加速期間齒輪系脫軌。
具體參照圖3和圖4的安全帶卷張緊器的功能位于封閉室，即管內(nèi)的煙火裝料通過來自電子控制單元(ECU)或機(jī)械感測的高‘g’傳感器的信號而點(diǎn)燃。煙火裝料的能量通過管4傳遞至串聯(lián)布置的驅(qū)動(dòng)裝置7。與驅(qū)動(dòng)裝置流動(dòng)連通的活塞8驅(qū)動(dòng)齒輪系，該齒輪系又與主軸3接合以使其快速轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使安全帶卷回卷。因?yàn)樵擙X輪系的齒輪比為1∶4，所以活塞8的140°旋轉(zhuǎn)使中央齒輪9轉(zhuǎn)過兩轉(zhuǎn)，這足以將安全帶14向后拉動(dòng)大約200mm，如圖3和圖4中分別所示。如圖4所示的安全帶回卷(retraction)16表示高比率的預(yù)張緊。
下面參照圖5和圖6，圖5表示在正常狀態(tài)下完全嚙合的齒輪系系統(tǒng)9，10和11a連同保持質(zhì)量體7的縮短導(dǎo)管4一起的布置。圖5還表示在正常和加速狀態(tài)期間向齒輪系提供軌道路徑和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的導(dǎo)向槽11d。
安全帶運(yùn)動(dòng)16表示如圖3和圖4所示的預(yù)張緊之前和之后的狀態(tài)。
參照圖6，主驅(qū)動(dòng)裝置6的平整表面在接收到來自煙火裝料的驅(qū)動(dòng)時(shí)驅(qū)動(dòng)另一驅(qū)動(dòng)裝置7，所述驅(qū)動(dòng)裝置7又驅(qū)動(dòng)可動(dòng)活塞8。被加速的活塞8然后在導(dǎo)向槽11d和13b上以軌道運(yùn)動(dòng)行進(jìn)，這為齒輪系提供旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，該驅(qū)動(dòng)又快速地使卷繞在主軸(本圖中未示出)上的安全帶卷回卷用于高比率預(yù)張緊。
可選地，還可以使用不同類型的活塞17，其具有兩端，一端具有保持中間齒輪10的兩個(gè)臂17a，另一端為球形并與加速體7緊密接觸。
因此，本發(fā)明提供了一種高比率的活塞驅(qū)動(dòng)安全帶卷張緊器，用于在車輛突然減速時(shí)張緊座椅安全帶的安全帶卷以將乘員約束在座位上，所述安全帶卷張緊器包括殼體；固定的環(huán)形齒輪，通過在所述殼體內(nèi)表面上刻出凸起而刻出；帶凸起的中間齒輪，其可轉(zhuǎn)動(dòng)地與所述固定的環(huán)形齒輪嚙合以提供旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)；帶有離合器裝置的中央齒輪，用于與主軸接合以實(shí)現(xiàn)在突然減速時(shí)安全帶的突然回卷，所述中央齒輪外表面上的凸起與所述中間齒輪可轉(zhuǎn)動(dòng)地嚙合以接收來自所述中間齒輪的驅(qū)動(dòng)，所述環(huán)形齒輪、中間齒輪和中央齒輪嚙合在一起，從而形成不僅在正常運(yùn)行期間，而且在車輛快速減速期間都連續(xù)嚙合的齒輪系系統(tǒng)；主驅(qū)動(dòng)裝置，在一側(cè)具有平整表面以接收煙火裝料，而在與其它驅(qū)動(dòng)裝置接觸的一側(cè)具有球形表面；數(shù)量大大減少的輔助驅(qū)動(dòng)裝置，容納在縮短的導(dǎo)管內(nèi)，以向所述連續(xù)嚙合的齒輪系系統(tǒng)提供來自煙火裝料的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)；以及可動(dòng)活塞，其具有在所述導(dǎo)管出口附近抵靠所述輔助驅(qū)動(dòng)裝置的球形端，而另一端具有兩個(gè)臂，用于通過可轉(zhuǎn)動(dòng)銷保持所述中間齒輪，從而在所述可動(dòng)活塞通過所述驅(qū)動(dòng)裝置加速時(shí)向所述齒輪系系統(tǒng)提供無撞擊旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中無撞擊齒輪系在車輛突然減速時(shí)向安全帶卷張緊器的主軸提供驅(qū)動(dòng)用于預(yù)張緊安全帶。
本發(fā)明的另一實(shí)施例，其中所述齒輪系系統(tǒng)具有無剪切嚙合布置。
又一實(shí)施例，其中所布置的主驅(qū)動(dòng)裝置從這樣的柱體選擇，該柱體在一側(cè)具有平整表面，而在與其它驅(qū)動(dòng)體接合的一側(cè)具有凹入表面。
本發(fā)明的另一實(shí)施例，其中所述主驅(qū)動(dòng)裝置由高抗拉塑性材料制成。
本發(fā)明的又一實(shí)施例，其中所述輔助驅(qū)動(dòng)裝置從滾動(dòng)質(zhì)量體選擇。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，滾動(dòng)質(zhì)量體的數(shù)量減少了大約50％。
另外，在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)裝置的數(shù)量減少，導(dǎo)致容納滾動(dòng)質(zhì)量體的導(dǎo)管尺寸減小大約一半。
本發(fā)明的又一實(shí)施例，其中所述可動(dòng)活塞帶有銷，用于在通道內(nèi)可轉(zhuǎn)動(dòng)地引導(dǎo)該活塞，從而實(shí)現(xiàn)所述齒輪系的快速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
在另一實(shí)施例中，其中在安全帶卷張緊器的殼體內(nèi)設(shè)置有通道，從而在運(yùn)動(dòng)的同時(shí)引導(dǎo)所述可動(dòng)活塞，并且保持因所述活塞的快速徑向運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)致齒輪系的軌道位置。
另外，一種安全帶卷張緊器，其中由于即使在高比率預(yù)張緊導(dǎo)致的預(yù)張緊之后，驅(qū)動(dòng)裝置也保持在它們的位置，因此在所述預(yù)張緊裝置中未使用容器或收集室。
在另一實(shí)施例中，可通過適當(dāng)?shù)馗淖凖X輪比和驅(qū)動(dòng)裝置的數(shù)量來提高預(yù)張緊的比率。
優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明的安全帶卷張緊器具有改進(jìn)的安全帶卷入(pay-in)。
2、避免了與其它預(yù)張緊裝置相關(guān)聯(lián)的齒輪嚙合問題。
3、本發(fā)明的安全帶卷張緊器是緊湊型且簡單的旋轉(zhuǎn)單元。
4、本發(fā)明的安全帶卷張緊器具有在200mm范圍內(nèi)的安全帶卷的高比率預(yù)張緊。
5、本發(fā)明的安全帶卷張緊器沒有容器或收集室，因?yàn)榧词乖诟弑嚷暑A(yù)張緊導(dǎo)致的預(yù)張緊之后驅(qū)動(dòng)裝置也保持在它們的位置。
權(quán)利要求
1.一種高比率的活塞驅(qū)動(dòng)安全帶卷張緊器，用于在車輛突然減速時(shí)張緊座椅安全帶的安全帶卷以將乘員約束在座位上，所述安全帶卷張緊器包括殼體；固定的環(huán)形齒輪，通過在所述殼體內(nèi)表面上刻出凸起而刻出；帶凸起的中間齒輪，其可轉(zhuǎn)動(dòng)地與所述固定的環(huán)形齒輪嚙合以提供旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)；帶有離合器裝置的中央齒輪，用于與主軸接合以在突然減速時(shí)實(shí)現(xiàn)安全帶的快速回卷，所述中央齒輪外表面上的凸起與所述中間齒輪可轉(zhuǎn)動(dòng)地嚙合以接收來自所述中間齒輪的驅(qū)動(dòng)；所述環(huán)形齒輪、中間齒輪和中央齒輪嚙合在一起，從而形成不僅在正常運(yùn)行期間，而且在車輛快速減速期間都連續(xù)嚙合的齒輪系系統(tǒng)；主驅(qū)動(dòng)裝置，其在一側(cè)具有平整表面以接收煙火裝料，而在與其它驅(qū)動(dòng)裝置接觸的一側(cè)具有球形表面；數(shù)量大大減少的輔助驅(qū)動(dòng)裝置，容納在縮短的導(dǎo)管內(nèi)，以接收來自所述主驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)，并向所述連續(xù)嚙合的齒輪系系統(tǒng)提供來自煙火裝料的快速旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)；以及可動(dòng)活塞，其具有在所述導(dǎo)管出口附近抵靠所述輔助驅(qū)動(dòng)裝置的球形端，而另一端具有兩個(gè)臂，用于通過可轉(zhuǎn)動(dòng)銷保持所述中間齒輪，從而在所述可動(dòng)活塞通過所述主驅(qū)動(dòng)裝置和輔助驅(qū)動(dòng)裝置加速的情況下向所述齒輪系系統(tǒng)提供無撞擊旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的安全帶卷張緊器，其特征在于，所述齒輪系系統(tǒng)具有無剪切嚙合布置。
3.如權(quán)利要求1所述的安全帶卷張緊器，其特征在于，所述主驅(qū)動(dòng)裝置從這樣的柱體選擇，該柱體在一側(cè)具有平整表面，而在與其它輔助驅(qū)動(dòng)裝置接合的一側(cè)具有凹入表面。
4.如權(quán)利要求3所述的安全帶卷張緊器，其特征在于，所述主驅(qū)動(dòng)裝置由高抗拉塑性材料制成。
5.如權(quán)利要求1所述的安全帶卷張緊器，其特征在于，所述輔助驅(qū)動(dòng)裝置從滾動(dòng)質(zhì)量體選擇。
6.如權(quán)利要求5所述的安全帶卷張緊器，其特征在于，用作輔助驅(qū)動(dòng)裝置的質(zhì)量體的總數(shù)量減少大約50％，并在4至7個(gè)的范圍內(nèi)。
7.如權(quán)利要求1所述的安全帶卷張緊器，其特征在于，輔助驅(qū)動(dòng)裝置的數(shù)量減少，導(dǎo)致容納所述主驅(qū)動(dòng)裝置和輔助驅(qū)動(dòng)裝置的導(dǎo)管的尺寸成比例地減小大約一半。
8.如權(quán)利要求1所述的安全帶卷張緊器，其特征在于，可通過適當(dāng)?shù)馗淖凖X輪比和驅(qū)動(dòng)裝置的數(shù)量來提高預(yù)張緊的比率。
9.如權(quán)利要求1所述的安全帶卷張緊器，其特征在于，所述安全帶卷的高比率預(yù)張緊可達(dá)200mm。
10.如權(quán)利要求1所述的安全帶卷張緊器，其特征在于，所述無撞擊齒輪系在車輛突然減速時(shí)向安全帶卷張緊器的主軸提供驅(qū)動(dòng)，用于預(yù)張緊安全帶。
11.如權(quán)利要求1所述的安全帶卷張緊器，其特征在于，所述可動(dòng)活塞帶有一銷，用于在通道內(nèi)可轉(zhuǎn)動(dòng)地引導(dǎo)該活塞，從而實(shí)現(xiàn)所述齒輪系的快速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
12.如權(quán)利要求1所述的安全帶卷張緊器，其特征在于，在所述殼體內(nèi)設(shè)置通道，從而在運(yùn)動(dòng)的同時(shí)引導(dǎo)所述可動(dòng)活塞，并且保持因所述活塞的快速徑向運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致所述齒輪系的軌道位置。
全文摘要
一種緊湊型安全帶卷張緊器，用于實(shí)現(xiàn)座椅安全帶的安全帶的高比率預(yù)張緊，具有連續(xù)嚙合的行星齒輪系系統(tǒng)(9，10，11)，其在正常和突然減速的狀態(tài)下都嚙合，以向主軸(3)提供無撞擊旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，用于張緊座椅安全帶的安全帶(14)；和數(shù)量減少的驅(qū)動(dòng)裝置(17)，串聯(lián)布置在較短導(dǎo)管內(nèi)并與活塞(6)流動(dòng)連通，從而在車輛突然減速時(shí)向齒輪系提供旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。
文檔編號B60R22/46GK1902068SQ03827167
公開日2007年1月24日 申請日期2003年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月16日
發(fā)明者比容·納格, 蘇達(dá)薩南·蘭加拉簡, 維賈伊·克里希納帕·謝蒂 申請人:奧特立夫Ifb印度有限公司