專利名稱：一種座椅安全帶裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種座椅安全帶裝置，其結合有一個座椅安全帶和一個力限制器。
背景技術：
關于設置在機動車輛中的安全裝置，例如安全帶，主張使用力限制器，特別是吸收能量的力限制器。力限制器的作用是如果力限制器受到一個超過預定閥值的力，則屈服并同時吸收能量。雖然通常希望在事故發(fā)生過程中，確保車輛乘客基本上不關于車輛加速或減速，但也已經(jīng)知道，為了實現(xiàn)該目標而將過大的力通過座椅安全帶施加到乘客的軀干上不是所希望的，因為應用很大的力可能傷害車輛乘客。因而，力限制器的作用是這樣的，即當非常大的加速度被安全帶傳遞給車輛乘客時，安全帶將稍微屈服，同時力限制器吸收能量，從而使傷害上升的危險減到最少。
以前已經(jīng)提出了各種類型的力限制能量吸收器，包括依靠一個金屬件的變形的能量吸收器，這種裝置是相對簡單的并具有可充分預測的工作特性，但其具有缺點，即不容易在事故開始之前，響應例如座椅乘客的重量或座椅乘客的位置立即改變被吸收的能量的等級。
在機動車輛的安全帶中所使用的力限制器吸收的能量是相當大的，因而許多系統(tǒng)是相對復雜的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明試圖提供一種改進的座椅安全帶裝置，其結合有一個能量吸收器。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種座椅安全帶裝置，其結合有一個座椅安全帶和一個吸收能量的力限制器，力限制器包括第一部件和第二部件，所述第一部件存在至少一個摩擦表面，所述第二部件存在至少一個相互配合表面，所述摩擦表面和相互配合表面彼此直接相鄰以允許所述第一部件相對于第二部件的預定相對運動，所述力限制器結合一個施加力的力施加機構，以推動所述表面彼此緊靠，所述力施加機構包括至少一個可電變形材料的元件，和將電勢施加到所述至少一個元件的裝置。
可電變形材料是在電勢施加到其上時變形的材料，在施加電勢時，這種材料的元件可以在一個特定方向上膨脹。這種材料的例子是壓電材料和電致伸縮材料，優(yōu)選地，所述元件或每個元件都是壓電元件。
優(yōu)選地，所述力施加機構包括一組多個所述元件。
便利地，設置一個控制裝置，以響應至少一個輸入信號來控制施加到所述元件或多個元件的電勢。
優(yōu)選地，所述力施加機構包括至少一個傳感器元件，其優(yōu)選地是一個壓電元件，以響應所述力施加機構所施加的力來提供電勢，該電勢被用作一個用于所述控制裝置的輸入信號。
有利地，所述控制裝置包括計算安全帶力的希望值的計算器，和測量所述座椅安全帶內(nèi)的實際安全帶力的裝置，和包括比較器，該比較器將希望的安全帶力和實際的安全帶力進行比較以產(chǎn)生一個控制信號。
優(yōu)選地，一個力傳感器設置在安全帶固定座中以測量所述實際的安全帶力。
便利地，將來自一個或更多傳感器的一個或更多輸入信號提供給所述計算器，所述傳感器適于檢測座椅乘客的重量、座椅乘客的位置、事故的強烈程度或安全氣囊的影響。
在一個實施方式中，所述第一部件相對于第二部件的預定運動具有一個或兩個自由度。
在一個將在此描述的實施方式中，在所述第一部件和第二部件之間的運動是角運動。
在另一個實施方式中，在所述第一部件和第二部件之間的運動基本上是線性的。
在一個優(yōu)選實施方式中，所述第一部件具有多個摩擦表面，和所述第二部件具有多個相互配合表面。
優(yōu)選地，所述表面設置在彼此交替的薄片上，所述薄片被安裝成通過所述力施加機構的動作帶入牢固的接合，交替的薄片分別與第一部件和第二部件固定在一起。
便利地，第一組薄片安裝成與一個座椅安全帶的卷繞器的卷軸一起旋轉，而其余的薄片與所述卷繞器的外殼固定在一起。
有利地，所述第一部件是安全帶卷繞器的卷軸，而所述第二部件是安全帶卷繞器的外殼。
在另一個實施方式中，所述第一部件包括至少一段條帶，其可以是所述安全帶自身的一部分，而所述第二部件包括一個構件，該構件將所述條帶夾靠在一個固定部分上，向所述構件施加一個力的力施加機構趨向于將所述帶子壓靠在所述固定部分上。
便利地，所述第一部件適于連接到座椅安全帶的一端，而所述第二部件適于連接到機動車輛內(nèi)的一個錨定點。


為了可以更容易地了解本發(fā)明，以便可以理解其更多的特征，現(xiàn)在將參考附圖借助于實例對本發(fā)明進行描述，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明結合了力限制器的安全帶卷繞器的一部分的分解圖；圖2是圖1的卷繞器的橫截面圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明結合了力限制器的安全帶固定座的示意性的截面圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明使用力限制器的完整的安全帶系統(tǒng)的圖；和圖5是一個控制裝置的示例性的框圖。
具體實施例方式
在本發(fā)明的實施方式中，摩擦被用來在力限制器中吸收能量。在力限制器中使用摩擦來吸收能量被認為是不合適的，因為預測通過摩擦提供的阻力或能量吸收的效果是困難的，特別是關于這樣一種設備的零件，它長時間保持在不使用狀態(tài)，同時遭受環(huán)境的變化，例如溫度、壓力和濕度變化。這里應該了解，通常一個力限制器不工作，除非裝有力限制器的車輛卷入了一個重大事故。在許多現(xiàn)有建議的力限制器中，一旦力限制器工作，該力限制器就必需更換。因而力限制器保持安裝在機動車輛中，經(jīng)常是幾年都保持不被使用，但每當事故發(fā)生，必須能夠以希望的方式在正好正確的時刻進行工作，精確地提供所希望的力限制效果。
現(xiàn)在參考附圖1和2，現(xiàn)在將對一個根據(jù)本發(fā)明的力限制器進行描述，該力限制器被結合在一個安全帶裝置中。
一個安全帶卷繞器包括一個支撐框架1，該支撐框架1包括一個背板2和兩個平行突出的側臂3、4，突出的側臂支撐一個卷軸5，安全帶的一部分可以纏繞在該卷軸5上，卷軸5安裝成使得它能繞著它的軸線旋轉。卷軸5在一端設有一個非圓形橫截面的軸向突出的軸柱6，其延伸越過框架2的一個側臂4。框架2的側臂4在其外表面上載裝一個大體圓柱形的外殼7，該圓柱形外殼設置有四個等角間隔開的槽8，它們延伸外殼的長度，外殼7環(huán)繞突出的軸柱6。
容納在外殼7內(nèi)的是多個薄片，呈多個不可旋轉盤9和多個可旋轉盤10的形式，不可旋轉盤9和可旋轉盤10彼此交替布置。每個不可旋轉盤9都具有一個相對大的中心孔11和一個外邊緣，外邊緣設有四個等角間隔開的徑向朝向外方向的突出部12，突出部被定位和尺寸確定成容納在設于外殼7中的槽8內(nèi)，每個不可旋轉盤9都可以滑動到外殼7中。由于每個不可旋轉盤9都被插入外殼7內(nèi)的合適位置，所以突出部12與槽8相互對齊。
每個可旋轉盤10都是圓形形狀的，每個盤10的直徑都小于外殼7的內(nèi)徑，所以每個可旋轉盤10都可以在不接合外殼7的情況下旋轉。每個可旋轉盤10都設有一個中心孔13，其具有與軸柱6的非圓形橫截面相同的構形，因而當可旋轉盤10插入外殼7中時，可旋轉盤10的孔13與軸柱6相互對齊并與軸柱6接合，以便可旋轉盤10與軸柱6同步旋轉。
可以提供任何希望數(shù)量的不可旋轉盤9和可旋轉盤10來形成一個盤組件，每個盤都可以存在一個高摩擦表面。優(yōu)選地，一個固定盤10設置在固定和可旋轉盤的組件的每端。
卷軸5和可旋轉盤9形成第一部件，其能相對于由卷繞器的支撐框架1上的外殼7和不可旋轉盤10構成的第二部件以兩個運動自由度進行角移動，即旋轉地移動。盤9與第一部件固定在一起，由于盤9在卷軸5旋轉時旋轉，而盤10與第二部件固定在一起，由于它們即使在卷軸5旋轉時也不旋轉。鄰近終端固定盤10的是一個由呈壓電板形式的可電變形材料形成的元件疊體14。在本實施方式中為了簡化的目的，僅僅示出六個壓電板，它們彼此相對相鄰地安裝。在一個可實行的實施方式中，可以使用多得多的壓電板，例如一百個板或更多。壓電板的疊體14遠離不可旋轉盤和可旋轉盤9、10的組件的端部設有一個蓋板15，蓋板15通過螺栓16連接到卷繞器的支撐框架1的側臂4上。
電接點17設置成，它們能用來在形成所述疊體14的多個壓電板上施加電勢，且也用來接收由其中一個壓電板所產(chǎn)生的輸出信號。
應當理解，在卷繞器的平常情況下，如所示的，當不可旋轉盤和可旋轉盤自由的軸向移動并自然地變得彼此分離，足以允許卷軸5的自由旋轉時，由于在相鄰的不可旋轉盤和可旋轉盤9與10之間沒有產(chǎn)生摩擦的接觸，所以卷繞器機構的卷軸5能夠自由旋轉。當卷軸旋轉時，可旋轉盤10將旋轉，但不可旋轉盤9不旋轉。
然而，如果電勢被適當?shù)厥┘拥蕉俗?7，則因為壓電板由于施加到其上的電勢而變形，所以最初具有長度“1”的壓電板疊體14將在長度上增加一個距離Δ1。因而該疊體的全長增加，且一個軸向力在盤組件的端部被施加到不可旋轉盤9上，迫使該盤朝向相鄰的可旋轉盤10，結果是所有的不可旋轉盤和可旋轉盤9和10彼此牢固接觸，該接觸提供摩擦效果。該摩擦效果表現(xiàn)為卷軸5上的安全帶經(jīng)受的力限制和吸收能量的效果，效果的大小取決于壓電疊體所施加的力。
因為壓電材料會由于施加給材料的力而產(chǎn)生一個電勢，所以輸出電勢能從壓電板疊體中的所述一個壓電板獲得，該輸出電勢表示在疊體中經(jīng)受的力隨著時間的變化。該輸出信號能被積分以提供一個合力信號，因而能從輸出電勢確定由壓電板的疊體施加到不旋轉盤和旋轉盤9和10上的實際的力。從而，一個控制裝置可以控制施加到壓電板的疊體14上的電勢，以確保壓電板的疊體向不旋轉盤和旋轉盤9和10提供合適的力，以便實現(xiàn)所希望的力限制或吸收能量的效果。在卷繞器卷繞的情況下，如所述的，控制裝置18可以緊接在事故開始之前依據(jù)座椅乘客的重量和/或座椅的位置調節(jié)阻力，和/或依據(jù)座椅乘客相對于座椅的位置和/或事故的強烈程度和/或提供的任何用來保護座椅乘客的安全氣囊的影響或效果來調節(jié)阻力。安全氣囊的影響或效果可以例如通過測量安全帶的拉出速度來確定。
圖3表示本發(fā)明一個非常不同的實施方式，呈安全帶的一部分的端部固定座20的形式。端部固定座20包括一個設有整體安裝板22的外殼21，通過整體該安裝板22，外殼可以固定到一個設于機動車輛內(nèi)的共同配合的錨定點。
外殼的上部確定兩個固定引導板23、24，它們相對于彼此傾斜，和，位于引導板之間的是一個大體三角形的摩擦元件25。摩擦元件25具有兩個傾斜面26、27，它們鄰接并平行于引導板23、24的內(nèi)表面，但與引導板23、24的內(nèi)表面間隔開。一個與上述疊體14相當?shù)膲弘姲瀵B體28位于元件25和外殼21內(nèi)的橫向固定板29之間，設置有呈帶子的節(jié)段形式的條帶例如金屬帶30、31，它們每個都具有一個牢固地固定到外殼21的下部的固定端，帶子30通過面26和引導板23之間，而帶子31通過面27和引導板24之間，帶子30和31被固定到一個設置在安全帶33的端部的孔32上，帶子30、31的各節(jié)段被夾在摩擦元件25的面26、27和固定引導板23、24之間。
當端部固定件20工作以提供一個力限制效果時，一個電勢被施加到壓電板的疊體28內(nèi)的板上，從而導致壓電板疊體的長度增加，推動三角形的摩擦元件25以致其面26和27牢固地接合帶子30、31的相鄰表面，帶子30、31被引導板23和24引導和保持在適當位置中。施加的力趨向于壓擠帶子，因而如果帶子被從外殼抽出，則帶子經(jīng)受的摩擦力增加。如此布置使得帶子30、31能以具有力限制和吸收能量效果的線性運動從外殼20抽出，因而允許設置在安全帶21的端部的孔眼32以一種希望和預定的方式移動。此外，以上述方式，通過從疊體內(nèi)的一個壓電板獲取輸出信號，可以測量壓電板的疊體28所施加的力的大小，并可以通過調節(jié)施加到疊體上的電勢進行控制，因而吸收能量的效果可以得到控制。
一個脆性件可以將孔眼32連接到外殼21，以便在座椅安全帶33的平常使用中，沒有趨向于從外殼21抽出帶子的力被施加到帶子30、31上，然而，如果相當大的力被施加到安全帶33，脆性件將破裂，而帶子30、31將隨著上述吸收能量的效果被從外殼21抽出。
圖4表示一個完整的安全帶裝置40，其結合了一個參考圖1和2描述的類型的卷繞器41，該卷繞器設有一個安全帶42，安全帶42穿過一個支柱環(huán)43，并載裝一個與固定帶扣45接合的舌片44。安全帶42的自由端連接到一個在圖3中描述的類型的固定座46上。
現(xiàn)在參考附圖的圖5，描述一個控制裝置。
圖5示意性地表示一個壓電板的疊體50，其可以與第一個描述的實施方式的疊體14或第二個描述的實施方式的疊體28一致。
疊體50被表示為施加一個特定的安全帶力51。
設置一個比較器52，比較器52適于將代表真實安全帶力的信號53與來自計算器54的信號進行比較，該計算器54計算希望的安全帶力。該比較器用來將真實的安全帶力與計算出的安全帶力進行比較，并增加或減小壓電疊體所施加的力55。
代表真實安全帶力的值可以通過使用一個例如計算器56的裝置來確定，該計算器56由通過壓電板的疊體所施加的測定力來計算真實的安全帶力，盡管可選地，一個第二類型的裝置57可以傳感器的形式設置，該傳感器結合到座椅安全帶固定座內(nèi)，其適于測量由座椅安全帶施加到傳感器上的力。該力傳感器可以設在安全帶的終端固定座、帶扣固定座或卷繞器固定座，可選地，能使用一個響應卷繞器的卷軸的扭矩的傳感器。
計算器54與一個或更多適于感應不同參數(shù)并向計算器提供信號的傳感器相關聯(lián)。
第一傳感器58是乘客重量傳感器，其適于感應相關座椅的乘客重量，這可以是任何傳統(tǒng)的設計。
第二傳感器59是乘客位置傳感器，其適于感應座椅內(nèi)乘客的位置，這也可以是任何傳統(tǒng)的設計。
第三傳感器是碰撞強烈程度探測器，其也可以是任何傳統(tǒng)的設計。
第四傳感器是感應和探測任何設置的用來保護相關座椅的乘客的安全氣囊的影響，安全氣囊的相互作用，換句話說，就是安全氣囊關于座椅乘客具有的效果，這能通過感應安全帶從卷繞器的抽出速度和座椅乘客的最初位置進行測定，但也可以根據(jù)安全氣囊的膨脹計時進行估算。
因而應當理解，依據(jù)來自適于感應許多不同參數(shù)的傳感器的信號，有許多確定代表真實安全帶力的值的方式，和許多計算安全帶力的希望值的方式。
由于壓電板50的疊體50能非常迅速地響應輸入電壓的改變，所以在形成典型碰撞或意外事故的非常短的時間內(nèi)，安全帶力51能以一種預定的方式調節(jié)。
在本說明書中，“包括”意指“包含或由......組成”。
權利要求
1.一種座椅安全帶裝置，其結合有座椅安全帶和吸收能量的力限制器，所述力限制器包括第一部件和第二部件，所述第一部件存在至少一個摩擦表面，所述第二部件存在至少一個相互配合表面，所述摩擦表面和相互配合表面彼此直接相鄰以允許所述第一部件相對于第二部件的預定相對運動，所述力限制器結合施加力的力施加機構，以推動所述表面彼此相互抵靠，所述力施加機構包括至少一個可電變形材料的元件，和將電勢施加到所述至少一個元件的裝置。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述元件或每個元件都是壓電元件。
3.如權利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述力施加機構包括多個所述元件的疊體。
4.如權利要求1到3中任一項所述的裝置，其特征在于，設置控制裝置，以響應至少一個輸入信號來控制施加到所述元件或多個元件上的電勢。
5.如權利要求4所述的裝置，其特征在于，所述力施加機構包括至少一個傳感器元件，以響應由所述力施加機構施加的力來提供電勢，該電勢被用作用于所述控制裝置的輸入信號。
6.如權利要求4或5所述的裝置，其特征在于，所述控制裝置包括計算所述座椅安全帶內(nèi)的安全帶力的希望值的計算器，和測量實際的安全帶力的裝置，并包括比較器，該比較器將希望的安全帶力和實際的安全帶力進行比較以產(chǎn)生控制信號。
7.如權利要求6所述的裝置，其特征在于，力傳感器設置在安全帶固定座中以測量所述實際的安全帶力。
8.如權利要求6或7所述的裝置，其特征在于，將來自一個或更多傳感器的一個或更多輸入信號提供給所述計算器，所述傳感器適于感應座椅乘客的重量、座椅乘客的位置、事故的強烈程度或安全氣囊的相互作用。
9.如前述任一項權利要求所述的裝置，其特征在于，所述第一部件相對于所述第二部件的預定運動具有一個或兩個自由度。
10.如權利要求9所述的裝置，其特征在于，在所述第一部件和第二部件之間的運動是角運動。
11.如權利要求1到8中任一項所述的裝置，其特征在于，在所述第一部件和第二部件之間的運動基本上是線性的。
12.如前述任一項權利要求所述的裝置，其特征在于，所述第一部件具有多個摩擦表面，和所述第二部件具有多個相互配合表面。
13.如權利要求12所述的裝置，其特征在于，所述表面設置在彼此交替的薄片上，所述薄片被安裝成通過所述力施加機構的動作進入牢固的接合，交替的薄片分別與第一部件和第二部件固定在一起。
14.如權利要求13所述的裝置，其特征在于，第一組薄片安裝成與用于座椅安全帶的卷繞器的卷軸一起旋轉，而其余的薄片與所述卷繞器的外殼固定在一起。
15.如前述任一項權利要求所述的裝置，其特征在于，所述第一部件是安全帶卷繞器的卷軸，而所述第二部件是安全帶卷繞器的外殼。
16.如權利要求1到12中任一項所述的裝置，其特征在于，所述第一部件包括至少一段條帶，而所述第二部件包括構件，該構件將所述條帶夾持抵靠在固定部分上，向所述構件施加力的力施加機構趨向于將所述條帶壓靠在所述固定部分上。
17.如權利要求1到12或16中任一項所述的裝置，其特征在于，所述第一部件適于連接到座椅安全帶的一端，而所述第二部件適于連接到機動車輛內(nèi)的錨定點。
全文摘要
一種座椅安全帶裝置，其包括一個吸收能量的力限制器，例如呈卷繞器卷繞卷軸(5)的形式的第一部件可相對于一第二部件移動，第二部件例如是卷繞器的框架(1)。卷軸(5)帶著其存在摩擦面的元件(10)，元件(10)與由框架(1)帶著的更多的元件(9)相互配合。壓電元件的疊體(14)施加一個一起驅動具有摩擦面的元件的壓縮力，以提供一個受控的摩擦吸收能量的效果。
文檔編號B60R21/01GK1642792SQ03805914
公開日2005年7月20日 申請日期2003年3月12日 優(yōu)先權日2002年3月12日
發(fā)明者A·英厄馬松 申請人:奧托里夫發(fā)展有限公司