CN106143404A - 具有递增限力功能的车辆安全带限力卷收器 - Google Patents

Abstract

一种用于车辆安全带的具有递增限力功能的限力卷收器，所述限力卷收器包括卷带筒、止动轮和限力杆。所述限力卷收器还包括可拆卸的限力构件，在止动轮上设置用于固定限力构件的固定构件、用于推动限力构件的促动构件和用于引导限力构件的引导结构，并且在卷带筒上设置宽度逐渐减小的渐缩式滑槽，由此能够在卷收器的工作过程中通过卷带筒上的滑槽对限力构件的挤压而实现限力的递增。

Description

具有递增限力功能的车辆安全带限力卷收器

技术领域

本发明涉及用于车辆安全带的具有递增限力功能的限力卷收器。

背景技术

随着中国机动车保有量的不断增加，很多机动车用户对车辆的动力性和经济性提出了更高的要求，同时，还要求车辆具有良好的安全性。车辆的安全策略主要分为主动安全和被动安全，在被动安全系统中，安全带是最主要的组件之一。安全带的使用，有效挽救了交通事故中大约45％的生命，使67％的人免受重大伤害。在机动车发生碰撞时，普通安全带对乘员胸部的冲击力可以高达11KN或更高，对乘员的胸部压缩量比较大，容易对乘员造成较大的伤害。因此，在普通安全带的基础上又开发出了能够减小织带对乘员冲击的被动安全产品，比如具有吸能效果的插锁、带扣和限力卷收器等。

限力卷收器是一种常见的用于安全带的吸能装置。在普通的限力卷收器的内部设有能够吸能的限力杆，当负荷达到预定的载荷数值时，限力杆即发生扭转变形，在扭转过程中释放一定长度的织带，吸收部分肩带力，由此实现安全带的限力功能。

随着车辆被动安全技术的发展，普通的限力卷收器存在一定的局限性，后来又出现了递增式限力卷收器、递减式限力卷收器以及可调节式限力卷收器等。

现有的设计中，有的限力卷收器采用刀片切除卷带筒上材料的方式实现递增或者递减，但是刀片在切除材料的过程中，由于卷带筒一般采用压铸工艺制作，因此若压铸材料的内部出现气孔等压铸缺陷，则会对特性曲线产生影响，其限力性能将会不稳定。而且，由于刀具在切除材料的过程中会产生轴向力，所以需要增加用于固定止动轮和卷带筒的组件，这将会增加组件成本，使结构趋于复杂。

发明内容

为了克服上述缺点，本发明提供一种用于车辆安全带的具有递增限力功能的限力卷收器。所述限力卷收器包括：卷带筒、止动轮和限力杆，其特征在于，所述限力卷收器还包括可拆卸的限力构件，在止动轮上设置用于固定限力构件的固定构件、用于推动限力构件的促动构件和用于引导限力构件的引导结构，并且在卷带筒上设置宽度逐渐减小的渐缩式滑槽，由此能够在卷收器的工作过程中通过卷带筒上的滑槽对限力构件的挤压而实现限力的递增。

在优选的实施例中，所述限力构件的硬度高于所述滑槽的硬度，由此通过所述限力构件的滚动挤压致使所述滑槽变形而产生限力值。

在优选的实施例中，所述引导结构是阶梯式滑槽，由此能够实现限力的分级递增。

在优选的实施例中，所述限力构件是滚珠或钢球。

在另一些实施例中，所述限力构件是横截面为方形、菱形、椭圆形或其他形状的可运动构件。

在优选的实施例中，所述促动构件是推块。

在优选的实施例中，所述固定构件是销。

在优选的实施例中，通过调节卷带筒和止动轮的装配相对位置，能够控制限力构件在落入卷带筒的滑槽之前的行程位移量。

在优选的实施例中，通过微调限力构件的尺寸，能够控制增值限力的大小。

在车辆发生碰撞的过程中，根据本发明的限力卷收器能够有效地降低对乘员(或者测试用假人)的伤害，伴随着乘员(或者测试用假人)在碰撞过程中的位移，限力值逐渐增大，降低乘员(或者测试用假人)的位移量，减少乘员(或者测试用假人)与车内物件的二次碰撞。而且，根据本发明的限力卷收器能够节约成本，结构紧凑精巧，性能稳定，减小卷收器的体积，减轻卷收器的重量，减少组件数量并且易于装配。

附图说明

通过结合附图考虑以下对本发明优选实施例的说明内容，本发明的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。

图1是普通式限力卷收器的特性曲线图。

图2是递减式限力卷收器的特性曲线图。

图3是递增式限力卷收器的特性曲线图。

图4是根据本发明的限力卷收器的零部件分解图。

图5是卷带筒的零部件装配示意图。

图6是已组装完成的卷带筒的截面图。

图7是示出了限力构件和止动轮之间的相对位置关系的示意图。

图8是示出了限力构件和卷带筒之间的相对位置关系的示意图。

图9是示出了在卷带筒开始发生相对位移时的限力构件和止动轮之间的相对位置关系的示意图以及对应的特性曲线图，此时仅限力杆起作用。

图10是示出了在卷带筒相对位移达到一定阈值之后促动构件挤压推动限力构件的运动过程的示意图。

图11是示出了限力构件进一步运动以实现增值限力的示意图以及对应的特性曲线图。

附图标记列表：

1 卷带筒

2 止动轮

3 限力构件

4 卷簧组件

5 限力杆

6 锁止爪

7 带感组件

8 复位弹簧

9 机械侧盖

10 车感组件

11 U型架组件

12 促动构件

13 引导结构

14 固定构件

15 限力杆的花形齿

具体实施方式

以下参照附图介绍根据本发明的递增式限力卷收器的实施例。说明内容和附图实质上是示范性的，其提供用来使本领域技术人员能够制造和使用所述的递增式限力卷收器，而并不是为了以任何方式限制所附权利要求的保护范围。

本文中使用的术语“包括”、“包含”和“具有”用来表示包括在内并且意指除了所列举的元件之外还可以存在另外的元件。术语“卷收器”是指用于全部卷收或部分卷收安全带织带的装置。术语“卷带筒”是指卷收器上用于缠绕织带的筒状组件。术语“卷簧组件”是指卷收器上用于提供扭力的装置。术语“卷簧”是指盘绕在卷簧组件里的片状弹簧，其中心有钩状件与卷带筒连接，从而传递扭矩。术语“卷簧座”是指用于将卷簧固定在卷收器上的组件，簧片和卷簧座一般设置在卷簧外盖中。术语“框架”是指在卷收器上用于支撑其他零部件的组件。术语“卷收器锁止”是指在织带的作用力下，卷带筒随着织带运动与框架接触，从而防止织带继续被拉出。在未发生锁止时，卷带筒和框架是互不接触的。术语“限力卷收器”是指一种能够降低碰撞过程中乘员受伤程度的卷收器。

普通式限力卷收器给出的肩带力-时间(F-t)特性曲线如图1所示，在车辆发生碰撞的过程中，在限力卷收器的受力达到一定的力值之后，限力卷收器内部的限力杆开始发生扭转变形，吸收一部分能量。

递减式限力卷收器给出的F-t特性曲线如图2所示，在车辆发生碰撞的过程中，在限力卷收器的受力达到一定的力值之后，限力卷收器内部的限力杆开始发生扭转变形，吸收一部分能量。伴随着测试用假人的位移的增加，气囊开始点爆后也会对假人产生一定的作用力，此时限力卷收器的曲线发生一定的跌落，这样限力卷收器和气囊展开的力值叠加后不会对人体造成更大的伤害。

递增式限力卷收器给出的F-t特性曲线如图3所示，在车辆发生碰撞的过程中，在限力卷收器的受力达到一定的力值之后，限力卷收器内部的限力杆开始发生扭转变形，吸收一部分能量。伴随着测试用假人的位移的增加，若佩戴安全带的乘员的体重较轻，其惯性不足以使限力卷收器的限力值很大，普通的限力卷收器就能有效地对乘员实施保护；若佩戴安全带的乘员的体重较重，其惯性较大，发生的位移量也将偏大，那么普通的限力卷收器由于力值增幅较小(如图1)，将不足以对乘员实施有效的约束，而递增式限力卷收器的力值增幅较大，可以对体重较大的乘员实施有效约束。也就是说，递增式限力卷收器将在织带的拉出量达到一定值时提供进一步增大的限力。

图4是根据本发明的限力卷收器的组件分解图。如图4所示，本实施例中的限力卷收器通常包括卷带筒1、止动轮2、限力构件3、卷簧组件4、限力杆5、锁止爪6、带感组件7、复位弹簧8、机械侧盖9、车感组件10、U型架组件11。其中，卷带筒1、止动轮2和限力杆5是限力卷收器的主要组件。限力卷收器的限力功能的实现主要是通过：限力杆5一端的花形齿与卷带筒1的内侧的花形齿啮合，另外一端的花形齿与止动轮2内侧的花形齿啮合，装配后，再通过一定的连接结构使卷带筒1与止动轮2固定在一起。

在普通安全带中，卷收器的卷带筒与止动轮是一体式的。根据本发明，在限力型安全带中，如图4所示，卷收器的卷带筒1与止动轮2是分体式的。但无论是普通安全带还是限力型安全带，都需要在止动轮上装配带感组件，其安装顺序是：先在止动轮2上安装锁止爪6，然后装入带感组件7，最后安装复位弹簧8。

在限力型安全带中，能够吸能的限力杆5安装在卷带筒1中。当限力卷收器发生作用时，在带感、车感(例如经由带感组件7或车感组件10)或者角度倾斜感应中的任何一项功能的触发作用下，装配在止动轮2上的锁止爪6与U型架组件11的齿啮合锁止，处于静止状态不再跟随卷带筒旋转。卷带筒1在织带继续拉动的过程中，承受扭矩作用。当负荷达到预定载荷数值时，限力杆5即发生扭转变形，在扭转过程中释放一定长度的织带，吸收安全带在碰撞过程中对人体产生的部分冲击力，由此实现安全带的限力功能。

在本发明中，如图5-9所示，对于限力卷收器，增加可拆卸的限力构件3，同时在止动轮2上设置用于固定限力构件3的固定构件14、用于推动限力构件3的促动构件12和用于引导限力构件3的引导结构13，并且在卷带筒1上设置宽度逐渐减小的渐缩式滑槽。由此，当在限力卷收器中未安装所述可拆卸的限力构件3时，该限力卷收器就相当于普通式限力卷收器。当在限力卷收器中安装所述可拆卸的限力构件3时，该限力卷收器就相当于递增式限力卷收器，并且能够在卷收器的工作过程中通过卷带筒1上的滑槽对限力构件3的挤压而实现限力的递增。限力构件3的硬度高于滑槽的硬度，由此通过限力构件3的滚动挤压致使滑槽变形而产生限力值。在下文中对递增式限力卷收器的工作过程进行详细说明。

在卷收器锁止功能触发后，止动轮2静止，卷带筒1在织带的拉动下继续逆时针旋转。由于此相对运动，限力杆5开始扭转变形。此时钢球并未进入到引导结构13中，没有阻力产生，如图9所示。

当卷带筒1旋转产生的相对位移量达到一定的阈值时(该阈值可以通过调整促动构件12和限力构件3的初始位置关系进行调节)，卷带筒1上的促动构件12接触到限力构件3以进行推挤，止动轮2上的固定构件14断裂，限力构件3沿止动轮2上的引导结构13导向进入到卷带筒1的滑槽中，如图10所示。

随着卷带筒1继续旋转，卷带筒1的滑槽挤压限力构件3产生阻力，该阻力和限力杆5的作用力累加以形成增值限力，增值限力的大小可以通过微调限力构件3的尺寸来进行调整。随着卷带筒1的滑槽宽度逐渐变小，阻力逐渐增大，由此实现限力的递增，如图11所示。

在优选的实施例中，引导结构13是阶梯式滑槽，由此能够实现限力的分级递增。在优选的实施例中，限力构件3是滚珠或钢球。在另一些实施例中，所述限力构件也可以是横截面为方形、菱形、椭圆形或其他形状的可运动构件。在优选的实施例中，促动构件12是推块。在优选的实施例中，固定构件14是销。

如上所述，本发明的上述结构设置使得限力过程分为两个阶段：

1)在限力构件3不落入卷带筒1的滑槽时，仅限力杆5吸能变形以提供限力。

2)在限力构件3落入卷带筒1的滑槽之后，挤压卷带筒1的滑槽从而产生阻力。该阻力和限力杆5的作用力累加以形成增值限力。

本发明可以通过调节卷带筒1和止动轮2的装配相对位置，控制限力构件3在落入卷带筒的滑槽之前的行程位移量。也可以通过微调限力构件3的尺寸来控制增值限力的大小。

如上所述，本发明提供了独特的卷带筒1、止动轮2和限力构件3的组合结构。限力构件3可作为标准件加工生产，成本低廉，性能稳定。卷收器的限力值和位移量均非常易于调节，能够满足各种不同车型的需求。在有效降低设计研发的成本同时，结构更加紧凑，零部件结构简单，与传统的设计相比减小了体积，尺寸链叠加减少，而且降低了质量风险。

尽管已经参照某些实施例公开了本发明，但是在不背离本发明的范围和范畴的前提下，可以对所述的实施例进行多种变型、修改和改变。因此，应该理解本发明并不局限于所阐述的实施例，而是具有由所附权利要求的文字及其等效内容限定的完整范围。

Claims (9)

1.一种用于车辆安全带的具有递增限力功能的限力卷收器，所述限力卷收器包括：卷带筒、止动轮和限力杆，

其特征在于，所述限力卷收器还包括可拆卸的限力构件，在所述止动轮上设置用于固定所述限力构件的固定构件、用于推动所述限力构件的促动构件和用于引导所述限力构件的引导结构，并且在所述卷带筒上设置宽度逐渐减小的渐缩式滑槽，由此能够在所述限力卷收器的工作过程中通过所述卷带筒上的滑槽对所述限力构件的挤压而实现限力的递增。

2.根据权利要求1所述的限力卷收器，其特征在于，所述限力构件的硬度高于所述滑槽的硬度，由此通过所述限力构件的滚动挤压致使所述滑槽变形而产生限力值。

3.根据权利要求1或2所述的限力卷收器，其特征在于，所述引导结构是阶梯式滑槽，由此能够实现限力的分级递增。

4.根据权利要求1或2所述的限力卷收器，其特征在于，所述限力构件是滚珠或钢球。

5.根据权利要求1或2所述的限力卷收器，其特征在于，所述限力构件是横截面为方形、菱形、椭圆形或其他形状的可运动构件。

6.根据前述权利要求中的任意一项所述的限力卷收器，其特征在于，所述促动构件是推块。

7.根据前述权利要求中的任意一项所述的限力卷收器，其特征在于，所述固定构件是销。

8.根据前述权利要求中的任意一项所述的限力卷收器，其特征在于，通过调节所述卷带筒和所述止动轮的装配相对位置，能够控制所述限力构件在落入所述卷带筒的滑槽之前的行程位移量。

9.根据前述权利要求中的任意一项所述的限力卷收器，其特征在于，通过微调所述限力构件的尺寸，能够控制增值限力的大小。