安全带卷收器和用于安全带卷收器的止动装置的制作方法

1.本发明涉及一种安全带卷收器。该安全带卷收器可以例如一般性地应用于交通工具、例如机动车、特别是轿车中。本发明还涉及一种用于安全带卷收器的止动装置。


背景技术：

2.目前，在车辆技术领域中已知一些安全带卷收器，其具有预紧功能和限力功能。对于这些安全带卷收器的预紧功能，典型地可以采用气体发生器，其可以在点爆之后产生高压气体，通过球体或其他驱动媒介驱动从动轮，使得该从动轮带动卷带筒在织带卷收方向上转动，对织带进行预紧。在预紧功能被激活之后，当乘员因惯性而拉动织带，使得安全带卷收器的卷带筒在与织带卷收方向相反的织带拉出方向上转动时，限力装置起作用，给乘员提供稳定约束力以避免或降低乘员的伤害。
3.在现有技术中，从预紧功能到限力功能的过程中，卷带筒的转动方向发生变化，在该过程中，需要克服安全带卷收器的内部的各种阻力总和。这些阻力主要是由气体发生器产生的剩余反向推力、啮合传动的摩擦力、扭力杆的扭力。在织带拉力克服剩余反向推力和摩擦力并且使得卷带筒在织带拉出方向上转动之后，才有相对稳定的扭力杆的扭力输出给卷带筒，从而实现限力功能。在限力装置起作用之前，即卷带筒在织带拉出方向上转动之前，需要克服各种阻力总和，这使得织带对乘员的约束力会出现峰值。该峰值的大小与诸多因素相关，并且会持续地施加到卷带筒上并且最终传导到织带上。与之相关的问题可以称为预紧过载问题，其中，预紧过载的情况还可以是不稳定的，并且因此导致约束系统的保护性能的低的稳健性。
4.为了降低预紧过载，可以考虑降低由气体发生器产生的剩余反向推力。然而这可能意味着，需要选择气体发生器的低的工作压力，但这也会降低预紧性能；或者在气体发生器点爆之后将气体泄出，但这也是以牺牲预紧性能为代价，并且可能在气体泄出时产生烟雾、甚至明火。


技术实现要素：

5.本发明的目的是，提出一种用于安全带卷收器的止动装置，借此能够在预紧装置被激活时可靠地单向地锁止预紧装置的从动轮，并且因此保证安全带卷收器的预紧功能和对乘员的约束功能。
6.所述目的可以通过一种用于安全带卷收器的止动装置达到，所述止动装置包括：
7.棘轮，所述棘轮构造成用于与安全带卷收器的预紧装置的从动轮传动连接、优选抗扭连接；
8.活动地支撑的棘爪；
9.弹簧元件，所述弹簧元件将所述棘爪朝棘轮偏压；和
10.活动部件，所述活动部件在初始位置中克服弹簧元件的偏压力使得棘爪与棘轮脱离接合，所述活动部件构造成用于被激活的预紧装置的驱动构件运动离开初始位置，使得
棘爪与棘轮接合并且因此在织带拉出方向上单向地锁止棘轮。
11.在按本发明的止动装置中，棘轮具有单向齿，使得在棘轮与棘爪接合的情况下棘轮仅还能在织带卷收方向上或者说预紧方向上转动，而在相反方向上或者说织带拉出方向上被止动。因此，在预紧装置激活的情况下可以可靠地单向地锁止预紧装置的从动轮，并且因此保证安全带卷收器的预紧功能和对乘员的约束功能。
12.所述目的可以还通过一种安全带卷收器达到，其包括可转动地支撑的卷带筒和预紧装置，所述卷带筒构造成用于缠绕织带，所述预紧装置构造成用于在其被激活时在织带卷收方向上驱动卷带筒，以使得织带被预紧，所述预紧装置具有驱动构件和从动轮，所述从动轮与卷带筒抗扭连接，其中，所述安全带卷收器包括根据本发明的用于安全带卷收器的止动装置。
13.在一些实施方式中，所述安全带卷收器可以还包括限力装置，所述限力装置构造成用于在织带从卷带筒拉出时限制织带的拉力。
14.在一些实施方式中，所述从动轮与卷带筒的抗扭连接可以在超过卷带筒相对于从动轮在织带拉出方向上的预定的转矩阈值时松开。
15.在安全带卷收器工作中在预紧装置例如因车辆碰撞而被激活时，在预紧过程结束之后，在限力过程之前或者在限力过程的初期，可以利用织带拉力，将从动轮与卷带筒的抗扭连接松开，使得预紧过载不再与由限力装置产生的载荷叠加地传导到织带上，从而消除预紧过载问题，实现稳健的织带约束力。
16.在一些实施方式中，所述驱动构件可以是一组球体、尤其是钢球，并且因此所述从动轮可以是球齿轮。
17.在一些实施方式中，所述驱动构件可以是能与从动轮啮合的柔性元件，例如柔性齿轮或者柔性条。所述柔性条可以形象地称为“蛇”，因为其可以在由气体发生器产生的气体的推动下在蜿蜒曲折的引导管中像蛇一样前行。
18.在一些实施方式中，所述从动轮与卷带筒可以借助于至少一个销元件抗扭连接。
19.在一些实施方式中，所述抗扭连接可以通过一组销元件实现，其中，所述卷带筒可以具有一组在周向上分布的优选轴向地延伸的第一凹槽，所述从动轮可以具有一组在周向上分布的优选轴向地延伸的第二凹槽，每一个销元件可以插入到其中一个第一凹槽和其中一个第二凹槽中。
20.在一些实施方式中，所述安全带卷收器可以包括一个一体的固定构件，所述固定构件可以具有环，所述一组销元件从所述环轴向地伸出。所述固定构件例如可以通过注塑由塑料材料制成。
21.在一些实施方式中，所述一组销元件之中的至少一个销元件可以具有额定断裂部位。
22.在一些实施方式中，所有的销元件可以相同地构成。
23.在一些实施方式中，所述卷带筒可以具有在其第一端侧上轴向地伸出的轴颈，所述从动轮可以套装在所述轴颈上，所述轴颈可以具有所述一组第一凹槽，所述从动轮可以在其内周面上具有所述一组第二凹槽。
24.在一些实施方式中，所述棘轮可以是单独的部件并且与从动轮抗扭连接，或者可以与从动轮一体地构成。取代直接传动连接，所述棘轮也可以通过传动机构与从动轮传动
连接，该传动机构例如可以是行星齿轮机构或者圆柱齿轮机构。
25.在一些实施方式中，所述止动装置可以包括基体。
26.在一些实施方式中，所述活动部件可平移运动地被引导。
27.在一些实施方式中，所述基体可以具有导轨，所述活动部件被导轨引导。
28.在一些实施方式中，所述棘爪可枢转地支撑在基体上，例如支撑在基体的枢轴上。作为替换，所述棘爪可平移运动地支撑，例如支撑在基体上。
29.在一些实施方式中，所述弹簧元件可以安装在基体上。所述弹簧元件例如可以是金属片异型弹簧、钢丝弹簧、螺旋弹簧、螺旋扭力弹簧或者其他弹簧。所述活动部件可以被弹簧元件保持在初始位置中。
30.在一些实施方式中，所述导轨可以通过基体中的滑动孔构成。
31.在一些实施方式中，所述滑动孔和所述活动部件的本体可以具有互补的非圆形的横截面。例如该滑动孔可以具有钥匙孔的横截面形状。
32.在一些实施方式中，所述活动部件可以具有从其本体横向地伸出的止挡部。
33.在一些实施方式中，在所述初始位置中，所述止挡部可以顶靠所述棘爪的自由端部。
34.在一些实施方式中，所述活动部件可以具有用于与所述驱动构件共同作用的斜面。
35.在一些实施方式中，所述活动部件在棘轮的切线方向上被直线地引导。
36.在一些实施方式中，在初始位置中，所述斜面伸入到驱动构件的运动路径中，使得活动部件能被驱动构件推动离开初始位置。
37.在一些实施方式中，所述预紧装置可以包括引导管和设置在引导管的远离从动轮的端部上的气体发生器，多个球体作为驱动构件容纳在引导管中，在气体发生器被点爆时，所述多个球体能被引导管朝从动轮引导，所述从动轮构成为球齿轮，所述球齿轮在相邻的齿之间具有用于接纳球体的球窝。
38.在一些实施方式中，所述引导管可以具有用于容纳由气体发生器产生的气体的完全封闭的气室。“完全封闭的气室”可以如下地理解，即没有为该气室设置用来泄出气体的泄漏路径。典型地，气室可能存在因形成该气室的部件之间可能存在的无意的间隙而微小地泄漏气体。典型地，所述气室可以在一侧通过气体发生器封闭并且在另一侧通过活塞封闭。相反，在一些现有技术中在活塞中或者在活塞与引导管的壁之间可能存在专门设计的泄漏路径，借此解决预紧过载的问题。按照本发明的具有完全封闭的气室的方案可以消除与气体泄出有关的问题，同时也不存在预紧过载的问题。另外，由于采用完全封闭的气室，与在具有泄漏路径的气室的情况相比，可以采用较低设计压力的气体发生器，其可以具有较小的尺寸和较低的成本以及提高的安全性。在替换的实施方式中，所述气室也可以具有用来泄出气体的泄漏路径。例如泄漏路径可以比现有技术更小地设计。
39.在一些实施方式中，所述限力装置可以与卷带筒带有间隙地连接，使得卷带筒能相对于限力装置转动一个空程角。通过带有间隙的连接，可以至少降低预紧过载与限力装置的扭力的叠加。
40.在一些实施方式中，所述空程角可以大于等于行程角的最大值，其中，在预紧装置激活的情况下，在卷带筒在织带拉出方向上被织带牵拉，使得所述从动轮与卷带筒的抗扭
连接松开时，所述卷带筒在织带拉出方向上转动所述行程角。通过该技术措施，可以避免预紧过载与限力装置的扭力的叠加，使得在限力装置起作用之前，预紧过载对卷带筒的作用已被解除，在限力装置起作用之后，织带只受到限力装置的扭转载荷。
41.上面提及的各个技术特征以及下面将要提及的各个技术特征以及可以从附图中得出的技术特征可以任意地相互组合，只要相互组合的单个技术特征不是相互矛盾的。
附图说明
42.下面参照示意性的附图说明本发明的示例性的实施方式，其中，在附图中相同的部件或者功能相同的部件用相同的附图标记表示。
43.图1是按本发明的一种实施方式的安全带卷收器的分解图。
44.图2是图1的安全带卷收器在组装状态下的透视图。
45.图3是图1的安全带卷收器在组装状态下的前视图。
46.图4是沿着图3中的剖视线b-b的剖视图。
47.图5是图1的安全带卷收器在组装状态下的侧视图。
48.图6是沿着图5中的剖视线c-c的剖视图。
49.图7是图1的安全带卷收器的固定构件的平面图。
50.图8是单个销元件的横截面图。
51.图9是图1的安全带卷收器的组件的透视图。
52.图10是图9的组件的局部放大的前视图。
53.图11是图9的组件沿着从动轮的中平面剖开的剖视图。
54.图12是与图10对应的在另一状态下的视图。
55.图13是止动装置的分解图。
56.图14是卷带筒在与扭力杆的梅花头接合的区段中的横截面图。
具体实施方式
57.按本发明的一种实施方式的安全带卷收器的总体概况在图1至图6中示出，在这些附图中省略了安全带卷收器的安装框架、机械侧盖和卷簧侧盖以及在本发明中不关键的其他组件。例如，安全带卷收器可以包括未示出的车感组件和带感组件。为简明起见，在图1中也省略了预紧装置的引导管7。
58.安全带卷收器可以包括可转动地支撑在安装框架中的卷带筒3。未示出的织带可以在织带卷收方向上卷绕到卷带筒3上，并且可以在与织带卷收方向相反的织带拉出方向上从卷带筒3拉出。卷带筒3构造成中空筒体，并且具有在其第一端侧上轴向地伸出的轴颈32。在轴颈32的周面上具有一组在周向上分布的轴向地延伸的第一凹槽31。卷带筒3的中空的腔室在卷带筒的第二端侧上敞开。下面将要说明的从动轮2可以抗扭地套装在轴颈32上，轴头52可以以其突出部可转动地在第二端侧上插入到卷带筒3的中空的腔室中。
59.安全带卷收器可以包括预紧装置10，所述预紧装置构造成用于在其被激活时在织带卷收方向上驱动卷带筒3，以使得织带被预紧，实现预紧功能。所述预紧装置10可以具有气体发生器9、引导管7、驱动构件8(见图6)和从动轮2。气体发生器9可以设置在引导管7的远离从动轮2的端部上，并且可以与在引导管7中可移动的未示出的活塞限定气室，该气室
例如可以是完全封闭的气室。多个球体可以作为驱动构件8容纳在引导管7中。在气体发生器9被点爆时，所述多个球体能被活塞驱动并且被引导管7朝从动轮2引导并且因此驱动从动轮2在织带卷收方向上转动。所述从动轮2可以构成为球齿轮，所述球齿轮在相邻的齿之间具有用于接纳球体的球窝。
60.从动轮2与卷带筒3抗扭连接，其中，从动轮2与卷带筒3的抗扭连接可以在超过卷带筒3相对于从动轮2在织带拉出方向上的预定的转矩阈值时松开。为此，所述安全带卷收器可以包括一个一体的固定构件1，所述固定构件可以具有环12，一组销元件11可以从所述环12轴向地伸出，并且从动轮2可以在其内周面上具有一组在周向上分布的轴向地延伸的第二凹槽21。每一个销元件11可以插入到其中一个第一凹槽31和其中一个第二凹槽21中，使得从动轮2与卷带筒3借助于这些销元件11以形锁合连接的方式抗扭连接。销元件11可以由塑料和/或金属制成。优选整个固定构件1完全地由塑料制成。
61.图7是固定构件1的平面图，并且图8是单个销元件11的横截面图。如由图7可见，固定构件1具有在周向方向上均匀分布的11个销元件11。每个销元件具有周向的延伸角度α。该延伸角度α在所示的实施方式中为大约10
°
。为了便于抗扭连接在预定载荷下的精确的松开，一部分销元件11或者全部的销元件11可以具有额定断裂部位13，以便通过卷带筒3相对于从动轮2转动而将销元件11剪断。通过适宜地设计销元件11的数量、有效作用长度、横截面积、额定断裂部位等等参数，可以确定用于使抗扭连接松开的预定载荷。
62.安全带卷收器可以包括限力装置20，所述限力装置构造成用于在织带从卷带筒3拉出时限制织带的拉力。所述限力装置20可以包括扭力杆4，所述扭力杆4以一个第一端部与卷带筒3抗扭连接并且以一个第二端部与轴头5抗扭连接。具体地，所述扭力杆4的第一端部和第二端部可以分别具有梅花头41、42。卷带筒3可以具有与扭力杆4的第一端部的梅花头41共同作用的、特别是间隙配合的梅花凹坑33，见图14，在该图中用虚线箭头表示卷带筒3相对于扭力杆4在织带拉出方向上的转动方向。所述轴头5可以具有与扭力杆4的第二端部的梅花头42共同作用的、特别是过盈配合的梅花凹坑51。所述扭力杆4可以在超过预定的扭力阈值时被扭断，并且因此限制织带的最大约束力。此外，所述轴头5可以与主锁止装置共同作用，例如用于在车感装置或带感装置被激活时借助于在轴头5的空缺部52中引导的与安装框架的齿圈接合的锁止爪将轴头5锁止，并且因此将卷带筒3锁止。
63.有利的是，所述限力装置20可以与卷带筒3带有间隙地连接，使得卷带筒3能相对于限力装置20转动一个空程角β(见图14)，其例如可以为大约15
°
。进一步有利的是，所述空程角β大于等于行程角的最大值，其中，在预紧装置20激活的情况下，在卷带筒3在织带拉出方向上被织带牵拉，使得从动轮2与卷带筒3的抗扭连接松开时，所述卷带筒3在织带拉出方向上转动所述行程角。具体地，在所示的实施方式中，扭力杆4的第一端部的梅花头41与卷带筒3的梅花凹坑33的抗扭连接带有间隙，使得卷带筒3能相对于扭力杆4转动空程角β，所述空程角大于等于一个转角α和棘轮23的齿22的分度角γ(后面还将结合图9说明，其例如可以为大约5
°
)之和，其中，所述卷带筒3相对于从动轮2在织带拉出方向上转动所述转角α能使得销元件11被剪断并且因此卷带筒3与从动轮2的抗扭连接松开。在这种优选的技术方案中，由于β≥α γ，在预紧过程结束之后，在限力过程开始之前，卷带筒3与从动轮2的抗扭连接已被松开，因此完全避免预紧过载的问题。在次优的方案中，也可以采用减小的空程角，例如α γ＞β≥(α γ)/2，或者甚至没有空程角。优选β≤2(α γ)，例如β≤1.5(α γ)。
64.所述安全带卷收器可以包括止动装置6。在图9至13中示出止动装置6的一种实施方式。所述止动装置6在预紧装置20激活时能被驱动构件8从不起作用的状态(见图9和图10)转换到激活状态(见图12)，在激活状态中，所述止动装置6能在织带拉出方向上单向地锁止从动轮2。
65.在所示的实施方式中，所述止动装置6可以包括配设给从动轮2的棘轮22，所述棘轮的齿23是单向齿，使得棘轮22并且从而从动轮2能在织带拉出方向上被锁止，而在织带卷收方向上不能被锁止。有利的是，棘轮22可以与从动轮2一体地构成。
66.所述止动装置6可以包括可枢转地支撑的棘爪64和弹簧元件63以及活动部件62，所述弹簧元件63将所述棘爪64朝棘轮22偏压，所述活动部件62在初始位置中克服弹簧元件63的偏压力使得棘爪64与棘轮22的齿23脱离接合，在预紧装置20激活时，所述活动部件62能被驱动构件8运动离开初始位置，使得棘爪64与棘轮22的齿23接合并且因此在织带拉出方向上单向地锁止棘轮22。在图12中用箭头表示棘爪64从不起作用的状态转换到激活状态的转动方向。
67.有利的是，所述止动装置6可以包括基体61，棘爪64和弹簧元件63以及活动部件62可以都安装在基体61上。基体61可以固定地安装，例如可以固定地安装在安全带卷收器的安装框架上。在所示的实施方式中，所述基体61可以具有导轨66，该导轨以滑动孔的形式构成，该滑动孔具有钥匙孔的横截面。所述活动部件62被导轨66引导，优选地可平移地运动。所述棘爪64可枢转地支撑在基体的枢轴65上，并且弹簧元件63包围棘爪64。所述活动部件62可以具有从其本体横向地伸出的止挡部67，在所述初始位置中，所述止挡部67顶靠所述棘爪64的自由端部69，如图9和图10所示。所述活动部件62可以还具有用于与驱动构件8共同作用的斜面68。如图11所示，在预紧装置20被激活时，由一组球体构成的驱动构件8朝从动轮2被推出。这些球体的运动方向如图11中的实线箭头所示。最前面的一个球体在与处于初始位置中的活动部件62相遇时，该球体对活动部件62的斜面68加载，使得活动部件62运动离开初始位置，活动部件62的运动方向如图11中的虚线箭头所示。有利的是，活动部件62可以在棘轮的切线方向上运动，换言之，导轨66可以是沿着棘轮的切线方向直线地延伸的导轨。在活动部件62运动离开初始位置之后，止挡部67已离开棘爪64的自由端部69，棘爪64在弹簧63的弹簧力的作用下与棘轮22接合，嵌入到棘轮22的两个相邻的齿23之间的齿槽中(见图12)。在棘爪64与棘轮22接合之后，棘轮22仅还能在织带卷收方向上转动，而不能在织带拉出方向上转动。在棘爪64与棘轮22接合时，棘轮在从织带卷收方向到织带拉出方向的反转中可以有一个空程角度，该空程角度可以随机地处于0与棘轮的齿的分度角γ(见图9)之间。
68.在所示的实施方式中，从动轮2与卷带筒3通过销元件11相互连接，这些销元件11可以在设定的剪切极限内在从动轮2与卷带筒3之间传递力矩。当要被传递的力矩大于剪切极限时，销元件11被剪断，在剪断过程中，卷带筒3相对于从动轮2在织带拉出方向上转动了角度α。
69.在所示的实施方式中，在织带的预紧过程中，从动轮2通过销元件11将小于剪切极限的转矩转递到卷带筒3，销元件11不会被剪断，卷带筒3在织带卷收方向上转动，织带被预紧。在预紧过程结束之后，织带通过乘员的加载而牵拉卷带筒3。此时，止动装置6已经被激活，卷带筒3被止动装置6单向地锁止并且不能在织带拉出方向上转动。当织带对卷带筒的
拉力足够大时，卷带筒3在克服阻力以及在织带拉出方向上经过可能在0与角度γ之间的空程角之后，并且在相对于从动轮2在织带拉出方向上继续转动角度α之后，销元件11被剪断。由于角度α和角度γ之和小于或等于角度β，所以在销元件11被剪断过程中，织带无须克服由扭力杆4所产生的阻力。当销元件11被剪断后，卷带筒3可以在织带拉出方向上继续转动，直至空程角β被完全消除，并且然后扭力杆4起作用，提供稳定的限力输出，防止对乘员因织带拉力过大而造成的伤害。
70.虽然在上面参照附图借助具体实施例来更详细地说明本发明，但是本发明并不限制于此。所示的具体实施例是示例性的。本领域技术人员可以做出多方面的修改。
71.例如，作为“从动轮2与卷带筒3通过销元件11形锁合连接”的替换或补充，从动轮2可以与卷带筒3材料锁合地连接、例如焊接，该焊接可以在超过预定的载荷阈值时断开，并且因此从动轮2可以与卷带筒3松开。例如，取代借助于销元件的形锁合连接，从动轮2与卷带筒3也可以通过细齿花键来连接，该细齿花键可以在超过预定的载荷阈值时失效。在所示的实施方式中，销元件11沿轴向安装。作为替换，销元件也可以径向安装，并且因此从动轮2和卷带筒3可以具有相应的径向孔。
72.例如，取代一体的扭力杆4，也可以采用具有两个杆段的扭力杆，这两个杆段可以相互插接并且在插接区域中具有预定的转动间隙，并且这两个杆段可以与卷带筒3和轴头5无间隙地抗扭连接。
73.例如，取代“从动轮2与卷带筒3通过销元件11的可松开的抗扭连接”，两者也可以在预紧装置被激活的情况下在安全带卷收器的工作过程中始终保持抗扭连接。
74.例如，所述安全带卷收器也可以不具有限力装置。
75.可以理解到，如果一个元件被称为在另一个元件上、与另一个元件耦合或者与另一个元件连接，那么所述一个元件可以直接地在所述另一个元件上形成、与之耦合或者与之连接，或者在它们之间可以有一个或多个介于中间的元件。相反，如果在此使用表述“直接在
……
上”、“直接与
……
耦合”和“直接与
……
连接”，那么表示没有介于中间的元件。用来说明元件之间的关系的其他词语应该被类似地解释，例如“在
……
之间”和“直接在
……
之间”、“附着”和“直接附着”、“相邻”和“直接相邻”等等。
76.最后要指出的是，上述实施例仅仅用于理解本发明，而不对本发明的保护范围构成限制。对于本领域技术人员来说，在上述实施例的基础上可以做出修改，这些修改都不脱离本发明的保护范围。