車輛安全約束帶卷軸和收至卷軸期間限制收帶速度的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于車輛安全約束裝置的安全帶卷軸（20）。所述安全帶卷軸（20）包括可收縮的和可抽出的安全帶（14），適于從抽出位置收縮所述安全帶（14）的收縮機(jī)構(gòu)，適于在所述安全帶（14）的收縮期間通過將制動力施加至所述安全帶卷軸（20）來限制所述安全帶（14）的收縮速度的帶收縮制動裝置（30）。所述安全帶收縮制動裝置（30）的所述制動力經(jīng)由電感被施加至所述安全帶卷軸（20）。本發(fā)明還涉及用于限制設(shè)置在安全帶卷軸上的收縮速度的方法。本發(fā)明提供了一種安全帶卷軸，其減少了損傷內(nèi)部面板、車漆或車身和/或門以及安全帶自身的風(fēng)險。
【專利說明】車輛安全約束帶卷軸和收至卷軸期間限制收帶速度的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于車輛安全約束裝置(vehicle safety restraint arrangement)的安全帶卷軸，所述安全帶卷軸適于利用收縮機(jī)構(gòu)從抽出位置收縮安全帶。所述安全帶卷軸包括適于在安全帶的收縮期間限制收縮速度的安全帶收縮制動裝置。本發(fā)明還涉及用于在安全帶收縮至安全帶卷軸上期間限制安全帶卷軸的收縮速度的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]座椅固定帶有時稱為安全帶，在車輛碰撞或其它事故期間能夠顯著降低受傷的機(jī)率。安全帶自身大體圍繞通常被稱為安全帶卷軸(belt reel)的卷軸纏繞。常規(guī)類型的安全帶卷軸包括收縮機(jī)構(gòu)以從抽出位置(extracted position)收縮安全帶。其中一個抽出位置是扣緊位置(buckled position),例如車輛駕駛員在方向盤后面系好安全帶的位置。
[0003]當(dāng)所述安全帶卷軸收縮所述安全帶時，所述安全帶及其帶扣具有收縮過慢或過快的風(fēng)險。如果過慢收縮，所述安全帶可能卡在車身與車門之間，這就可能損傷安全帶。如果帶扣卡在車門與車身之間，帶扣可能損壞或損傷車身的車漆。如果安全帶卷軸過快地收縮安全帶，帶扣具有撞入車輛的內(nèi)部面板內(nèi)并且損傷內(nèi)部面板的風(fēng)險。要注意，如果被帶扣撞擊的話，大約>3.0m/s的安全帶收縮速度可能損傷車輛的內(nèi)部面板。即使帶扣在內(nèi)部面板上的沖擊沒有破壞內(nèi)部面板，也會留下難看的印跡，減少車輛的市值。因此提供受控的安全帶收縮是亟待解決的問題。
[0004]在公開的英國專利申請?zhí)朑B 2319502 A中公開了一種收縮器組件。所述收縮器組件包括間隔一定距離設(shè)置的兩個彎曲的制動塊。在抽出和收縮運(yùn)動期間，安全帶在兩個制動塊之間移動。彎曲的制動塊包括感應(yīng)材料，使得當(dāng)電流穿過它們時它們彼此吸引以將制動力施加至安全帶織物帶。可旋轉(zhuǎn)線軸或安全帶卷軸自身也可配備有渦流電流制動裝置以在碰撞或撞擊期間約束安全帶的放出。但所述文獻(xiàn)未提及安全帶如何能夠以安穩(wěn)方式收縮而不對所述車輛的內(nèi)部面板或車漆造成損傷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是至少部分解決上述缺點(diǎn)，至少提供對現(xiàn)有方案的改進(jìn)或至少提供有用的可選方案。通過用于車輛安全約束裝置的安全帶卷軸至少部分符合了該目的。安全帶卷軸包括可收縮和可抽出的安全帶、適于從抽出位置收縮安全帶的收縮機(jī)構(gòu)、以及適于在安全帶的收縮期間通過將制動力施加至安全帶卷軸來限制安全帶收縮速度的安全帶收縮制動裝置。安全帶收縮制動裝置的制動力經(jīng)由電感被施加至安全帶卷軸。
[0006]所述安全帶卷軸被構(gòu)造為具有收縮機(jī)構(gòu)，收縮機(jī)構(gòu)適于在安全帶收縮期間利用高于適合的負(fù)載收縮安全帶，因此避免安全帶的收縮速度達(dá)到最高。如果所述收縮機(jī)構(gòu)是預(yù)張緊偏壓部件(例如預(yù)張緊彈簧)，安全帶收縮制動裝置還補(bǔ)償了安全帶卷軸的預(yù)張緊彈簧的公差。
[0007]此外，通過利用使用高于適合的負(fù)載收縮安全帶的收縮機(jī)構(gòu)，安全帶以及帶扣結(jié)構(gòu)(有可能)被夾在車身與車門之間的風(fēng)險減少了。
[0008]安全帶收縮制動裝置可為被動的，不需電力即沒有電源就能操作。當(dāng)安全帶收縮 制動裝置為被動的時，永磁體是有利的。在另一實(shí)施例中，可以理解電源與電子控制單元 (E⑶)連接在一起以更好地控制安全帶卷軸的收縮制動特性。
[0009]根據(jù)一方面，帶收縮制動裝置包括適于與安全帶卷軸協(xié)作的線圈部分和設(shè)置在安 全帶卷軸上的至少一個磁體。因此在安全帶的收縮期間和當(dāng)安全帶卷軸旋轉(zhuǎn)時就施加電 感。使用永磁體是有利的。
[0010]根據(jù)一方面，安全帶收縮制動裝置的線圈部分包括扼流器，或可選地包括銅柱。
[0011]根據(jù)一方面，安全帶卷軸可包括第一和第二端部以及設(shè)置在安全帶卷軸的第一和 第二端部之間的帶部分。因此至少在安全帶收縮后安全帶圍繞所述帶部分纏繞。安全帶卷 軸的至少一個端部適于形成安全帶收縮制動裝置的一部分，可選地，安全帶卷軸的第一和 第二端部都適于形成安全帶收縮制動裝置的一部分。
[0012]安全帶卷軸的第一和/或第二端部可具有不同形狀和形式。例如，安全帶的第一 和/或第二端部可為:對稱或不對稱的；具有多邊形形式例如三角形(或三邊形(trigon))、 四邊形(或方形或四角形)、五邊形、六邊形、七邊形、八邊形、九角形或九邊形、十邊形。應(yīng)該 注意，十邊形或以上的周緣被認(rèn)為是或多或少地為圓形。優(yōu)選地，第一和第二端部包括基本 上圓形的周緣，可選地為真正的圓形周緣。安全帶卷軸的第一和第二端部的至少一個端部 可以包括非圓形的周緣。
[0013]扼流器或銅柱(copper cylinder)可被設(shè)置在安全帶卷軸的第一和/或第二端部 附近。
[0014]根據(jù)一方面，至少一個磁體設(shè)置在安全帶卷軸的第一和/或第二端部上。磁體可 為永磁體?？稍诎踩珟Ь磔S的第一和/或第二端部上設(shè)置至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10個 或更多個磁體。適宜的磁體數(shù)量在6-20個磁體之間。所述至少一個磁體有利地圍繞安全 帶卷軸的第一和/或第二端部的周緣設(shè)置。
[0015]根據(jù)一方面，安全帶收縮制動裝置的制動力約為1-30W。
[0016]根據(jù)一方面，安全帶收縮制動裝置包括圓盤形元件(如銅盤、鋁盤或?qū)щ姴牧媳P) 以及至少一個永磁體。所述圓盤形元件可被設(shè)置在安全帶卷軸上，優(yōu)選設(shè)置在安全帶卷軸 的第一和/或第二端部上。所述至少一個永磁體可被設(shè)置在相對圓盤形元件的固定位置 上，例如安全帶卷軸外殼上。
[0017]根據(jù)一方面，所述收縮機(jī)構(gòu)適于將收縮力施加至安全帶卷軸。所述收縮力旋轉(zhuǎn)安 全帶卷軸以使安全帶從抽出位置縮回。由收縮機(jī)構(gòu)施加至安全帶卷軸的收縮力大于經(jīng)由安 全帶收縮制動裝置施加至安全帶卷軸的制動力。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明還涉及用于限制設(shè)置在安全帶卷軸上的安全帶的 收縮速度的方法。安全帶卷軸適用于車輛安全約束裝置，所述方法包括如下步驟:
[0019]-利用收縮機(jī)構(gòu)將安全帶收縮至安全帶卷軸上；
[0020]-通過利用電感將制動力施加至安全帶卷軸來限制收縮期間的最大速度。
[0021]安全帶卷軸可為根據(jù)所附權(quán)利要求任意一項(xiàng)所述的安全帶卷軸。
[0022]本發(fā)明涉及用于車輛安全約束裝置的安全帶卷軸。安全帶卷軸包括可收縮和可抽 出的安全帶、適于從抽出位置收縮安全帶的收縮機(jī)構(gòu)、適于在安全帶的收縮期間通過將制動力施加至安全帶卷軸來限制安全帶的收縮速度的帶收縮制動裝置。安全帶收縮制動裝置的制動力經(jīng)由電感被施加至安全帶卷軸。本發(fā)明還涉及用于限制設(shè)置在安全帶卷軸上的安全帶的收縮速度的方法。本發(fā)明提供了一種安全帶卷軸，其減少了損傷內(nèi)部面板、車漆或車身和/或車門以及安全帶自身的風(fēng)險。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]將參照下面的附圖詳述本發(fā)明的非限定性實(shí)施例，其中:
[0024]圖1示出小汽車的駕駛員，駕駛員利用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的安全帶、帶扣和安全帶卷軸系好安全帶；
[0025]圖2詳細(xì)示出圖1的安全帶卷軸；
[0026]圖3示出圖3的安全帶卷軸的截面；
[0027]圖4示出圖3的安全帶卷軸的截面；
[0028]圖5示出根據(jù)本發(fā)明的帶有一替換安全帶收縮制動裝置的安全帶卷軸的截面；
[0029]圖6示出圖5的安全帶卷軸的截面；
[0030]圖7示出最高點(diǎn)速度與數(shù)量關(guān)系的曲線圖；其中安全帶卷軸不包括感應(yīng)制動裝置；安全帶卷軸包括感應(yīng)制動裝置和形式為加強(qiáng)彈簧的加強(qiáng)收縮機(jī)構(gòu)；并且
[0031]圖8a_8b示出安全帶收縮制動裝置的示意性的實(shí)施例的兩個不同視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]圖1示出車輛11的駕駛員10，在該示例中，車輛為小汽車(轎車)；駕駛員位于方向盤12前方的車輛駕駛員側(cè)的駕駛員座位13上。為防止駕駛員10在例如撞擊的情形下受傷，駕駛員10用包括帶扣15的安全帶14系上安全帶。安全帶14從根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的安全帶卷軸20延伸出，安全帶卷軸位于車輛的立柱25上。立柱25也被稱為車輛11的A-柱25。應(yīng)該注意，安全帶卷軸20可位于車輛11的其它位置。在組裝于車輛11上之后，安全帶卷軸20與安全帶14和帶扣15 —同形成了車輛安全約束裝置。
[0033]下面將詳述安全帶卷軸20的非限定性實(shí)施例。圖2示出安全帶卷軸20的一個實(shí)施例，其包括繞著安全帶卷軸20纏繞的安全帶14。安全帶14用虛線來清楚圖解以更好地示出安全帶卷軸20。安全帶卷軸20允許安全帶14被抽出和收縮從而例如固定圖1所示的駕駛員。安全帶卷軸20包括形式為彈簧(未示出)的收縮機(jī)構(gòu)，當(dāng)安全帶14收縮時收縮機(jī)構(gòu)被加載。如果使用者例如駕駛員系好安全帶，彈簧被加載以便在解開安全帶14后縮回至大體在安全帶卷軸20附近的位置。在安全帶14的抽出或收縮期間，安全帶卷軸20繞A-A旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。安全帶卷軸20包括第一和第二端部21、22以及在第一和第二端部21、22之間延伸的帶部段23。帶部段23是安全帶14纏繞其上的那部分安全帶卷軸20。軸桿24從安全帶卷軸20的第一和第二端部21、22延伸出。圖2還不出了外殼25,夕卜殼25適于封閉安全帶卷軸20同時允許安全帶14延伸穿過槽或開口(圖2未示出)。為了說明安全帶卷軸20，外殼25被示為部分透明的。軸桿24旋轉(zhuǎn)地連接于外殼25，外殼25在圖1中車輛11的A-柱25附近連接于車輛11。
[0034]安全帶卷軸20包括收縮機(jī)構(gòu)、收縮裝置，例如當(dāng)駕駛員從圖1所示的位置解開安全帶14時從抽出位置收縮安全帶14。收縮機(jī)構(gòu)可以是彈簧，其被預(yù)張緊并且在從安全帶卷軸20抽出安全帶14期間被加載,其它偏置構(gòu)件(biasing member)也是可能的,如彈性 聚合物材料或電動機(jī)等等。收縮機(jī)構(gòu)可被構(gòu)造為將0.10-0.50Nm、有利地0.10-0.3Nm、優(yōu)選
0.12-0.25Nm的轉(zhuǎn)矩施加至安全帶卷軸。
[0035]設(shè)置在安全帶卷軸20的第一端部21處的是安全帶收縮制動裝置30。應(yīng)該注意安 全帶卷軸20可設(shè)置有一個或多個安全帶收縮制動裝置，例如圖2所示的兩個帶收縮制動裝 置，但是此處將描述僅一個安全帶收縮制動裝置30。收縮機(jī)構(gòu)適于將收縮力施加至安全帶 卷軸，但是通過收縮機(jī)構(gòu)施加至安全帶卷軸的收縮力大于經(jīng)由安全帶收縮制動裝置施加至 安全帶卷軸的制動力。圖3示出圖2所示的安全帶卷軸20沿直線1-1的截面，第一和第二 端部21、22，帶部段23和安全帶14。安全帶收縮制動裝置30設(shè)置在安全帶卷軸20的第一 端部21處，并且被設(shè)置為與安全帶卷軸20的第一端部21協(xié)作。通過在旋轉(zhuǎn)期間，至少在 將安全帶14縮回安全帶卷軸20上的旋轉(zhuǎn)期間減小安全帶卷軸20的角速度，安全帶收縮制 動裝置30適于限制安全帶14在收縮期間的速度。
[0036]圖4示出圖3所示的安全帶卷軸20沿直線I1-1I的截面。圖4示出安全帶收縮 制動裝置30包括磁體部分31，在所述實(shí)施例中其包括多個磁極，用N表示北極并且用S表 示南極。磁體部分31可以由多個磁體形成。包括鐵芯33和纏繞在一部分鐵芯33上的銅 絲34的扼流器(drossel)32提供了導(dǎo)體。當(dāng)安全帶卷軸20旋轉(zhuǎn)時,將在扼流器32內(nèi)形成 渦流電流，產(chǎn)生電磁力，電磁力將制動力施加至安全帶卷軸20，這將限制安全帶收縮期間安 全帶14的收縮速度。
[0037]可被操縱以增加施加至安全帶卷軸20的制動力的一些參數(shù)是:
[0038]-使用更強(qiáng)的磁體-增加剩磁(remanence) T。
[0039]-更快地改變電場(更快地旋轉(zhuǎn)安全帶卷軸20)——增加頻率。
[0040]-使用更厚的導(dǎo)電材料，必須小心不使用過厚的材料，因?yàn)樗龃朋w之間的距離可 能過遠(yuǎn)。
[0041 ]-更低的電阻率材料——減少P。
[0042]在安全帶14的收縮期間使用安全帶收縮制動裝置30實(shí)際上是非常有利的；如果 安全帶卷軸20的角速度增加，將顯著提高安全帶收縮制動裝置30的制動力。
[0043]圖5示出安全帶卷軸20的另一個實(shí)施例。圖6示出圖5所示的安全帶卷軸20沿 直線II1-1II的截面。參照圖5和6，安全帶卷軸20包括安全帶14以及第一和第二端部
21、22，第一和第二端部21、22之間設(shè)有帶部段23。在安全帶卷軸20的第一端部21處設(shè)置 了可替換的安全帶收縮制動裝置30。安全帶收縮制動裝置30這種情況下包括圍繞形式為 多個磁體的磁體部分31設(shè)置的圓形銅環(huán)35，從而產(chǎn)生施加至安全帶卷軸20而非上述扼流 器的制動力。
[0044]圖7示出包括第一和第二曲線A、B的曲線圖，表示了上述非限定性實(shí)施例中安全 帶卷軸20的安全帶收縮制動裝置30與由于安全帶卷軸的收縮速度所致的不同類型損傷之 間的關(guān)系。安全帶卷軸位于小汽車內(nèi)，如圖1所見。第一軸是最高點(diǎn)速度(m/s)(在某時間 點(diǎn)的最高速度)并且第二軸是收縮的數(shù)量(無量綱(dimensionless))。
[0045]圖7的曲線圖還被分為三個區(qū)域:第一區(qū)域表示對立柱和車門的損傷，主要是小 汽車的A-立柱；第二區(qū)域表示沒有發(fā)生損傷的狀態(tài)，即所述安全帶被收縮而無任何損傷或 不良后果；以及所述第三區(qū)域表示對安全帶織物、帶扣、車門密封件或小汽車的車門區(qū)域內(nèi)的車漆的損傷。
[0046]第一曲線A示出具有標(biāo)準(zhǔn)化收縮機(jī)構(gòu)的正常安全帶卷軸的正態(tài)分布。從圖7可看出，使用沒有安全帶收縮制動裝置的正常安全帶卷軸時，收縮的百分比導(dǎo)致對小汽車的立柱或側(cè)板的損傷。另一個百分比可能由于收縮緩慢(即收縮機(jī)構(gòu)太弱)導(dǎo)致對安全帶織物或車門密封件的損傷。
[0047]上述損傷的代價太大，致使在小汽車內(nèi)部或者在安全帶上或其帶扣上留下丑陋和不美觀的印跡。還存在一種風(fēng)險，即可能損傷安全帶自身——有時稱為安全帶織物，這在撞擊期間可能具有驚人的后果。
[0048]使用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的包括安全帶收縮制動裝置的安全帶卷軸，正態(tài)分布能夠更好地適配安全區(qū)域(即圖7所示的第二區(qū)域)。安全帶收縮制動裝置允許收縮機(jī)構(gòu)比合適的程度更堅固，同時防止在安全帶收縮期間安全帶獲得過大的速度。
[0049]已經(jīng)注意到,安全帶到達(dá)3.0m/s以上的收縮速度,安全帶14的帶扣15就能夠損傷小汽車的內(nèi)部面板。因此選擇磁體部分31以使帶扣的收縮速度保持在3.0m/s以下或優(yōu)選2.5m/s以下。如上所述可選地，可改變其它參數(shù)以限制收縮速度。
[0050]用在磁體部分31中的磁體的適宜力是0.5-3T，優(yōu)選為大約0.75-2T。
[0051]圖8a_8b示出可用于本發(fā)明目的的磁性斷線(magnetic break)。圖8a_8b示出形式為銅盤40的帶有孔口 41的圓盤形元件。銅盤40連接于安全帶卷軸20并且具有與圖2 所示的相同旋轉(zhuǎn)軸A-A,并且圍繞A-A軸以旋轉(zhuǎn)矢量I? = u> A-A旋轉(zhuǎn)?？傊睆绞荄y。在銅盤的相反側(cè)上設(shè)置有兩個按鈕狀永磁體43、44，總共四個永磁體，半徑為rMg、高度為Iniag并且與銅盤40上方具有距離tgap。所述永磁體被設(shè)置的盡可能緊密，這就確定了圖8a中的角度小。永磁體43、44已被剩磁Br磁化。一些永磁體具有單向剩磁，這樣磁場平行于銅盤 40的旋轉(zhuǎn)軸A-A。
[0052]下面的附圖標(biāo)記和數(shù)值結(jié)合圖8a_8b使用。
[0053]
【權(quán)利要求】
1.一種用于車輛安全約束裝置的安全帶卷軸(20)，所述安全帶卷軸(20)包括可收縮和可抽出的安全帶(14)，所述安全帶卷軸(20)包括適于從抽出位置收縮所述安全帶(14) 的收縮機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述安全帶卷軸(20)還包括安全帶收縮制動裝置(30)，所述安全帶收縮制動裝置 (30)適于在所述安全帶(14)的收縮期間通過將制動力施加至所述安全帶卷軸(20)來限制所述安全帶(14)的收縮速度，所述安全帶收縮制動裝置(30)的所述制動力經(jīng)由電感被施加至所述安全帶卷軸(20)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全帶卷軸，其中所述安全帶收縮制動裝置(30)包括適于與所述安全帶卷軸(20)協(xié)作的線圈部分，以及設(shè)置在所述安全帶卷軸(20)上的至少一個磁體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的安全帶卷軸，其中所述安全帶收縮制動裝置(30)的所述線圈部分包括扼流器(32)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的安全帶卷軸，其中所述安全帶收縮制動裝置(30)的所述線圈部分包括銅柱(35)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全帶卷軸，其中所述安全帶收縮制動裝置(30)包括圓盤形元件和至少一個永磁體(43，44),所述圓盤形元件例如是銅盤(40)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的安全帶卷軸，其中所述圓盤形元件設(shè)置在所述安全帶卷軸 (20)上。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求任意一項(xiàng)所述的安全帶卷軸，其中所述安全帶卷軸(20)包括第一和第二端部(21，22)以及設(shè)置在所述第一和第二端部(21，22)之間的帶部分(23)，所述安全帶(14)繞著所述帶部分(23)纏繞。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的安全帶卷軸，其中所述第一和/或所述第二端部(21，22)包括基本圓形的周緣。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的安全帶卷軸，其中至少一個磁體被設(shè)置在所述安全帶卷軸(20)的所述第一和/或第二端部(21，22)上。`
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的安全帶卷軸，其中所述至少一個磁體圍繞所述安全帶卷軸(20)的所述第一和/或第二端部(21，22)的所述基本圓形的周緣布置。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求任意一項(xiàng)所述的安全帶卷軸，其中所述安全帶收縮制動裝置 (30)的所述制動力約為1-30W。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求任意一項(xiàng)所述的安全帶卷軸，其中所述安全帶收縮制動裝置(30)是被動的安全帶收縮制動裝置。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求任意一項(xiàng)所述的安全帶卷軸，其中所述收縮機(jī)構(gòu)適于將收縮力施加至所述安全帶卷軸(20),由所述收縮機(jī)構(gòu)施加至所述安全帶卷軸(20)的收縮力大于經(jīng)由所述安全帶收縮制動裝置(30)施加至所述安全帶卷軸(20)的所述制動力。
14.用于限制設(shè)置在安全帶卷軸(20)上的安全帶(14)的收縮速度的方法，所述安全帶卷軸(20 )適用于車輛安全約束裝置，所述方法包括如下步驟:-利用收縮機(jī)構(gòu)將所述安全帶(14)收縮至安全帶卷軸(20)上；-通過利用電感將制動力施加至安全帶卷軸(20)來限制所述收縮期間的最大速度。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述安全帶卷軸是根據(jù)權(quán)利要求1-13任意一項(xiàng)所述 的安全帶卷軸(20)。
【文檔編號】B60R22/34GK103522978SQ201310280773
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年7月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月6日
【發(fā)明者】T·伯格曼 申請人:沃爾沃汽車公司