專利名稱：至少包括兩個(gè)扭桿來限制安全帶縮卷器中力的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及了一種至少包括兩個(gè)扭桿的裝置，用于限制安全帶縮卷器中的力，第一扭桿是空心的，而第二扭桿設(shè)置在第一扭桿之內(nèi)。
從德國公布的專利申請19653510中已知了這樣一種裝置，例如在撞車時(shí)，它容許在克服預(yù)定阻力下拽出織物帶，以減小在安全帶中的峰值載荷，從而減小被安全帶束住的車輛乘員的最終受傷風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)對每個(gè)情況有效的扭轉(zhuǎn)阻力矩來確定拽出織物帶的阻力。交替地啟用一個(gè)或另一個(gè)扭桿，或者同時(shí)啟用兩個(gè)扭桿，使得該阻力可適應(yīng)于各種個(gè)別需求。
這種已知安全帶縮卷器的缺點(diǎn)是為了改變沿著所拽出織物帶長度上的最終阻力特性，需要一個(gè)復(fù)雜而笨重的機(jī)構(gòu)，由它根據(jù)所需的安全性來隨意變換各種扭桿。
本發(fā)明的目的是提供一種用于限制安全帶縮卷器中力的裝置，其中，可隨意地改變沿著所拽出織物帶長度上的織物帶拽出力的最終特性，而不必制造為變換功能所需的任何復(fù)雜的外部控制機(jī)構(gòu)。
為此提供了一種上述類型的裝置，至少部分地選擇第一扭桿的內(nèi)徑，使得至少在扭轉(zhuǎn)狀態(tài)下可由第二扭桿來支承第一扭桿。這產(chǎn)生了另一個(gè)特性，由此可以改變由兩個(gè)扭桿整體提供的扭轉(zhuǎn)阻力矩。換句話說，當(dāng)承受高載荷時(shí)空心的扭桿傾向于收縮或皺縮。用于支承第一扭桿的第二扭桿在支承開始起作用時(shí)刻，及時(shí)對第一扭桿提供的阻力矩施加影響。因此，可以建立許許多多種不同的工作狀態(tài)，例如，可利用第一扭桿的剪斷或第一扭桿預(yù)定的縮短來把第一扭桿從開始用作傳遞力的支座中拔出，使得它不再用于扭矩的傳遞。
從以下各個(gè)從屬權(quán)利要求中可理解到本發(fā)明的各個(gè)有利的特征。
現(xiàn)根據(jù)附圖所示的各種實(shí)施例來描述本發(fā)明。
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圖1是一個(gè)包括了本發(fā)明裝置的安全帶縮卷器的剖視圖；-圖2是本發(fā)明第一實(shí)施例裝置的剖視圖；-圖2a是圖2所示裝置的替代物的透視圖；-圖3是第一實(shí)施例裝置的特性曲線圖；-圖4是本發(fā)明第二實(shí)施例裝置的剖視圖；-圖5是圖4所示裝置一個(gè)軸端的簡化平面視圖；-圖6是本發(fā)明第三實(shí)施例裝置的剖視圖；-圖7是本發(fā)明第四實(shí)施例裝置的剖視圖；-圖8是第四實(shí)施例裝置的特性曲線圖；-圖9是本發(fā)明第五實(shí)施例裝置的剖視圖；-圖10表示了第五實(shí)施例裝置的特征；-圖11是本發(fā)明第六實(shí)施例裝置的剖視圖；-圖12表示了第六實(shí)施例裝置的特性；-圖13是本發(fā)明第七實(shí)施例裝置的剖視圖；-圖14是圖13所示第七實(shí)施例的改型的剖視圖；-圖15是圖14所示改型的軸端的平面視圖；-圖16是第七實(shí)施例裝置中所用扭桿在扭轉(zhuǎn)狀態(tài)下的側(cè)視圖。
現(xiàn)參照圖1，圖中表示了一個(gè)安全帶的縮卷器1，它包括一個(gè)卷筒2，卷筒2可轉(zhuǎn)動(dòng)地裝在適于安放在車輛內(nèi)的框架3上。一條織物帶4卷繞在卷筒2上，它可用于在撞車時(shí)約束車輛乘員，使得乘員處于車輛的減速狀態(tài)之中。在卷筒內(nèi)部設(shè)置了一個(gè)裝置5，它一般包括一個(gè)變形裝置6，其一端(如圖1所示的左邊)不轉(zhuǎn)動(dòng)地與卷筒連接，在相對的另一端上裝有一個(gè)鎖定齒圈7?？刹捎靡阎姆椒ê脱b置使鎖定棘爪8與鎖定齒圈7嚙合。
當(dāng)張力F作用在織物帶4中時(shí)，該力對卷筒2施加一個(gè)扭矩，它超過與變形裝置6相應(yīng)的阻力矩，因而從卷筒上拽出織物帶4，在與卷筒固定的一端以及由鎖定棘爪8和鎖定齒圈7保持不轉(zhuǎn)動(dòng)的一端之間，變形裝置6被扭曲?，F(xiàn)參照以下附圖來描述變形裝置6的構(gòu)造，以及由此達(dá)到的沿所拽出織物帶長度上織物帶拽出力F的特性。
現(xiàn)參照圖2，它表示了本發(fā)明第一實(shí)施例的一種變形裝置。變形裝置是這樣一種裝置它包括空心的第一扭桿10，以及位于第一扭桿內(nèi)部的第二扭桿12。兩個(gè)扭桿10、12在圖2所示左邊的第一軸端和圖2所示右邊的第二軸端均相互固定連接，此時(shí)用焊接符號(hào)14表示。但是，兩個(gè)扭桿也可作成花鍵形式，從而它們以互鎖方式相互配合。為了便于裝配，第二扭桿12可作成管截面，它插入第一扭桿10的內(nèi)部，然后在其兩個(gè)軸端上擴(kuò)寬。
應(yīng)注意到，以上所用的兩個(gè)扭桿的第一和第二軸端的標(biāo)志符號(hào)也保持在以下實(shí)施例的描述中。
可把由兩個(gè)扭桿10、12形成的裝置插入如圖1所示的安全帶縮卷器中，使得第一軸端固定連接到卷筒上，而第二軸端固定連接到鎖定齒圈上。從圖3可明顯看出在工作中沿所拽出織物帶長度上的織物帶拽出力F的特性。在第一階段產(chǎn)生高量級(jí)的織物帶拽出力，因?yàn)榇藭r(shí)兩個(gè)扭桿并聯(lián)連接。由于第二扭桿12的壁厚比第一扭桿10小，因而第二扭桿的強(qiáng)度小于第一扭桿。因此，在兩個(gè)扭桿10、12的第一和第二軸端之間產(chǎn)生預(yù)定的扭角之后，第二扭桿12達(dá)到了載荷極限，并造成剪斷。因此，在第一和第二軸端之間僅第一扭桿10是有效的，減小了可用的阻力矩。隨著扭桿10兩個(gè)軸端之間扭角的增加，第一扭桿開始收縮，結(jié)果進(jìn)一步減小可用的阻力矩。因此特性具有三個(gè)不同量級(jí)的力第一個(gè)高量級(jí)的力，它由并聯(lián)連接的兩個(gè)扭桿所確定，第二個(gè)較低量級(jí)的力，它由無變形狀態(tài)下的第一扭桿10所確定，以及最后的更低量級(jí)的第三個(gè)力，它由變形狀態(tài)下的第一扭桿10所確定。
圖2a表示了作為替代圖2所示實(shí)施例的一個(gè)實(shí)施例。這里，兩個(gè)扭桿10、12上均形成花鍵端，由此達(dá)到一種形狀鎖定的配合。第二扭桿12在一側(cè)形成一個(gè)小端，在另一側(cè)形成一個(gè)較大端，使得可把它插入第一扭桿10，由此與第一扭桿達(dá)到同時(shí)的形狀鎖定配合。
由鋁或鋁合金制造的第一扭桿上設(shè)有局部的凹槽E，當(dāng)扭桿扭曲時(shí)，它使得扭桿很快開始破壞，由此可得到力限制器的遞減特性。可由鋁、鋁合金或鋼制造的第二扭桿可根據(jù)所需的特性作成空心或?qū)嵭牧慵?br> 參照圖4和圖5，它說明了本發(fā)明第二實(shí)施例的裝置。該實(shí)施例基本上與圖2所示的相當(dāng)，但作了一些修改。在這個(gè)實(shí)施例中，第二扭桿12是實(shí)心的而不是如第一實(shí)施例那樣的空心形式。此時(shí)，為了裝配兩個(gè)扭桿，第一扭桿10可在第二扭桿12上滑動(dòng)。在第二軸端上可設(shè)置焊接點(diǎn)14來相互連接兩個(gè)扭桿。此外，在第二軸端上不轉(zhuǎn)動(dòng)地裝上鎖定齒圈6。
與第一實(shí)施例相比的另一個(gè)區(qū)別是扭桿10不直接與第二扭桿接觸。相反，在第一扭桿10的內(nèi)壁和第二扭桿12的外壁之間，有一個(gè)約0.25mm壁厚A的筒形間隙，第二扭桿12的外壁上設(shè)有滑動(dòng)涂層。在該實(shí)施例中，第二扭桿12的外徑約為9mm，而第一扭桿10的外徑約為12mm。因此，當(dāng)兩個(gè)扭桿一起扭曲時(shí)，第一扭桿10可產(chǎn)生變形，直到它被支承在第二扭桿12的外表面上為止。
現(xiàn)參照圖6，它說明了本發(fā)明第三實(shí)施例的裝置。在該實(shí)施例中，第一扭桿10也在其第一軸端上與卷筒2固定連接。在扭桿10的第二軸端上裝有鎖定齒圈6。此外，在第二軸端上第二扭桿12與第一扭桿10固定連接，同時(shí)兩個(gè)扭桿能在第一軸端上相互作相對轉(zhuǎn)動(dòng)。在第一軸端上第二扭桿12的形狀變長，并裝有一個(gè)第二鎖定齒圈6’。
這樣，有選擇地截住兩個(gè)鎖定齒圈6、6’，可得到兩種不同的變換狀態(tài)，它可與兩個(gè)扭桿10、12聯(lián)合產(chǎn)生的特性變化一起，被利用來方便地使織物帶的拽出力適應(yīng)個(gè)別需求。在鎖定齒圈6被截住的第一變換狀態(tài)下，僅第一扭桿10是有效的。也就是說，阻力矩僅僅由第一扭桿10的扭轉(zhuǎn)阻力矩所確定。在鎖定齒圈6被釋放、但鎖定齒圈6’被截住的的第二狀態(tài)下，兩個(gè)扭桿10、12為串聯(lián)連接，因此產(chǎn)生比第一變換狀態(tài)更低的阻力矩。
現(xiàn)參照圖7，它說明了本發(fā)明的第四實(shí)施例。在該實(shí)施例中，兩個(gè)扭桿10、12在第一軸端相互固定連接。另外，在該端裝有第三鎖定齒圈6”。最后，卷筒2也是不轉(zhuǎn)動(dòng)地與兩個(gè)扭桿的這一端連接。
在第二軸端上，兩個(gè)扭桿10、12能相互作相對轉(zhuǎn)動(dòng)。在第一扭桿10上裝有第一鎖定齒圈6，而在第二扭桿12上裝有第二鎖定齒圈6’。
該實(shí)施例容許有兩種變換狀態(tài)來限制力；從圖8可明顯看出相應(yīng)的特性。在產(chǎn)生高量級(jí)的織物帶拽出力的第一狀態(tài)中，兩個(gè)扭桿10、12由被截住的兩個(gè)鎖定齒圈6、6’作并聯(lián)連接。在第二連接狀態(tài)下僅一個(gè)扭桿是有效的；此時(shí)屬于另一個(gè)相應(yīng)扭桿的鎖定齒圈未被截住。
第三鎖定齒圈6”用于在卷筒預(yù)定轉(zhuǎn)角之后使力限制功能失效。為此使一個(gè)截住棘爪(圖中未示)與鎖定齒圈6”嚙合，由此卷筒被直接截住。這樣，不再有織物帶可從卷筒上拽出。因此，例如卷筒最大容許轉(zhuǎn)角可限制到400°，以防止拽出的織物帶長度能使被束住的車輛乘員過分向前移動(dòng)。
現(xiàn)參照圖9，它說明了本發(fā)明的第五實(shí)施例。在該實(shí)施例中采用了三個(gè)扭桿。第一扭桿10和第二扭桿12是空心的，而第三扭桿13作成實(shí)心扭桿，并位于第二扭桿12之內(nèi)。所有三個(gè)扭桿均不轉(zhuǎn)動(dòng)地在第一軸端上相互連接，并與卷筒2作不轉(zhuǎn)動(dòng)連接。在第二軸端上，扭桿能相互作相對轉(zhuǎn)動(dòng)，在該軸端每個(gè)扭桿上分別裝有鎖定齒圈6,6’和6”。
采用這種裝置，依靠個(gè)別組合在每種情形下有效的扭桿，可實(shí)現(xiàn)最多的各種特性。圖10表示了一個(gè)例子在第一階段采用兩個(gè)扭桿，從而產(chǎn)生中等量級(jí)的力，而在接著的第二階段中，僅一個(gè)扭桿仍有效從而力的量級(jí)減小，在最后之前，所有三個(gè)扭桿均有效，從而達(dá)到高量級(jí)的力。這樣的特性是非常希望的。在車輛乘員僅由安全帶束住的第一階段，需要由足夠的織物帶拽出力來避免對車輛乘員的任何傷害，但同時(shí)得到車輛乘員的高的減速度。在第二階段，車輛乘員陷入在乘員前面展開的氣囊中，此時(shí)需要降低織物帶拽出力，因?yàn)榉駝t與氣囊對車輛乘員軀體施加的載荷一起，可能達(dá)到不能避免傷害的載荷極限。在第三階段，最后希望有高量級(jí)的織物帶拽出力，以防止車輛乘員過分向前移動(dòng)，例如防止穿透氣囊而與車輛內(nèi)壁相碰。
現(xiàn)參照圖11，它說明了本發(fā)明第六實(shí)施例的裝置。這里也采用相互放在其內(nèi)部的三個(gè)扭桿10、12、13。第一扭桿10在第一軸端上不轉(zhuǎn)動(dòng)地與卷筒2以及第二扭桿12相連接。扭桿10在第二軸端上裝有鎖定齒圈6。第二扭桿12在第二軸端上裝有鎖定齒圈6’，并不轉(zhuǎn)動(dòng)地與第三扭桿13連接。扭桿13的形式的實(shí)心的，并在其第一軸端上裝有第三鎖定齒圈6”，在該軸端上扭桿13能相對于第二扭桿12作自由轉(zhuǎn)動(dòng)。此外，第三扭桿13的形式作成在第一軸端和扭桿中間之間的區(qū)域具有縮小的截面，因而在該區(qū)域中第二扭桿12不再直接與第三扭桿13接觸。
采用這個(gè)實(shí)施例，也可達(dá)到第四實(shí)施例中圖8的特性曲線。例如，截住鎖定齒圈6可得到中等量級(jí)的力。此時(shí)僅第一扭桿10是有效的。作為替代方式，可截住第二鎖定齒圈6’而同時(shí)釋放鎖定齒圈6。此時(shí)僅第二扭桿12是有效的。然后僅截住第三鎖定齒圈6”而同時(shí)釋放第一和第二鎖定齒圈6、6’，可達(dá)到量級(jí)減小的力。此時(shí)第二和第三扭桿12、13為串聯(lián)連接。然后同時(shí)截住鎖定齒圈6、6’，可達(dá)到高量級(jí)的力，使得兩個(gè)扭桿10、12在并聯(lián)連接狀態(tài)下均為有效。
現(xiàn)參照圖13，它說明了本發(fā)明第七實(shí)施例的裝置。相似于第二實(shí)施例的裝置，采用了第一扭桿10和第二扭桿12，在兩個(gè)扭桿之間有一個(gè)間隙。此外在第二扭桿12的外表面上涂有一層塑料涂層16，該涂層作為第一扭桿10的滑動(dòng)表面，并防止兩個(gè)扭桿在載荷下的冷點(diǎn)焊。也可采用彈性鋼支承來替代涂層。兩個(gè)扭桿10、12在第二軸端相互作不轉(zhuǎn)動(dòng)的連接，并且與卷筒2連接。第二扭桿12在第一軸端不轉(zhuǎn)動(dòng)地與鎖定齒圈6連接，這里仍用焊接14符號(hào)表示。第一扭桿10在第一軸端不轉(zhuǎn)動(dòng)、但可軸向移動(dòng)地安裝在鎖定齒圈6中。為此，例如可采用一個(gè)花鍵。
當(dāng)在鎖定齒圈6和卷筒2之間的扭矩為有效時(shí)，兩個(gè)扭桿10、12開始是有效地處于并聯(lián)連接狀態(tài)。由于第一扭桿10內(nèi)表面和第二扭桿12上塑料涂層16提供的滑動(dòng)表面之間的間隙，第一扭桿10從預(yù)定轉(zhuǎn)角起開始皺縮，形成螺旋形的褶皺18(參見圖16)。在此過程中，它由塑料涂層16支承，防止了在兩個(gè)扭桿之間金屬與金屬的接觸，以及由此因冷點(diǎn)焊引起的它們之間摩擦的增加。由于產(chǎn)生了褶皺18，第一扭桿10縮短到使它在第一軸端上從鎖定齒圈6滑出的程度。在此狀態(tài)下僅第二扭桿12保持有效。
所選擇的尺寸對所產(chǎn)生的褶皺特別有影響，已經(jīng)證明，對于在塑料涂層16和扭桿10內(nèi)表面之間的間隙厚度A，選擇0.5到1.5mm范圍的值是很好的作法。由所需的扭轉(zhuǎn)阻力來確定第二扭桿的直徑；通常的直徑為約8mm到約13mm范圍內(nèi)。上述情況也適用于與所選直徑有關(guān)的第一扭桿的壁厚；該壁厚通常在0.3mm到2mm范圍內(nèi)。
現(xiàn)參照圖14和15，它說明了第七實(shí)施例的一個(gè)改型。在該改型中，在第一扭桿10的第一軸端上采用了指狀突起19。這些指狀突起與鎖定齒圈6中的相應(yīng)凹槽配合。適當(dāng)選擇突起19的軸向長度，可確定一個(gè)扭轉(zhuǎn)角度，在此角度下第一扭桿10被縮短到可從鎖定齒圈6中滑出的程度。
權(quán)利要求
1．一種至少包括兩個(gè)扭桿(10,12)的裝置，用于限制安全帶縮卷器中的力，第一扭桿(10)是空心的，而第二扭桿(12)設(shè)置在第一扭桿(10)之內(nèi)，裝置的特征在于至少部分地選擇第一扭桿(10)的內(nèi)徑，使得至少在扭轉(zhuǎn)狀態(tài)下可由第二扭桿(12)來支承第一扭桿(10)。
2．權(quán)利要求1的裝置，其特征在于可由上述第一扭桿(10)作為最大值傳遞的扭矩不同于可由上述第二扭桿(12)作為最大值傳遞的扭矩，從而隨著載荷的增加，上述扭桿(10,12)之一被剪斷，僅留下的扭桿用于傳遞扭矩。
3．權(quán)利要求1的裝置，其特征在于上述兩個(gè)扭桿(10,12)之一在一個(gè)軸端上軸向可滑動(dòng)和不轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在支座內(nèi)，從而它隨著載荷的增加而縮短，并從上述支座中滑出，由此僅上述留下的扭桿用于傳遞扭矩。
4．權(quán)利要求1的裝置，其特征在于上述兩個(gè)扭桿(10,12)在第一軸端上不轉(zhuǎn)動(dòng)地相互連接，一個(gè)鎖定齒圈(6,6”)裝在上述第一扭桿(10)的各個(gè)軸端上并與上述扭桿(10)不轉(zhuǎn)動(dòng)地連接，以及一個(gè)鎖定齒圈(6’)裝在上述另一個(gè)第二軸端上并與上述第二扭桿(12)不轉(zhuǎn)動(dòng)地連接。
5．上述權(quán)利要求中任一個(gè)的裝置，其特征在于上述第二扭桿(12)也是空心的，并且提供了一個(gè)位于上述第二扭桿(12)內(nèi)部的第三扭桿(13)。
6．權(quán)利要求5的裝置，其特征在于所有三個(gè)扭桿(10,12,13)均在一個(gè)軸端上相互連接，并且在每個(gè)扭桿的另一軸端上裝有一個(gè)鎖定齒圈(6,6’,6”)。
7．權(quán)利要求5的裝置，其特征在于上述第一和第二扭桿(10,12)在第一軸端上相互固定連接，上述第二和第三扭桿(12,13)在另一個(gè)的第二軸端上相互固定連接，每個(gè)鎖定齒圈(6,6’)裝在上述第一和第二扭桿(10,12)的第二軸端上，以及鎖定齒圈(6”)裝在上述第三扭桿(13)的上述第一軸端上。
8．上述權(quán)利要求中任一個(gè)的裝置，其特征在于在上述第一扭桿(10)和上述第二扭桿(12)外壁之間設(shè)有一個(gè)正圓筒形間隙，以及在上述第二扭桿(12)的上述外壁上形成一個(gè)滑動(dòng)表面(16)。
9．權(quán)利要求8的裝置，其特征在于上述滑動(dòng)表面由在上述第二扭桿(12)上的塑料涂層(16)形成。
10．上述權(quán)利要求中任一個(gè)的裝置，其特征在于上述第三扭桿(13)上設(shè)有一個(gè)截面收縮區(qū)域。
11．上述權(quán)利要求1到9中任一個(gè)的裝置，其特征在于上述扭桿(10,12)之一上設(shè)有一個(gè)凹槽。
12．一種車輛安全帶用的安全帶縮卷器，它包括了上述權(quán)利要求中任一個(gè)的裝置。
全文摘要
一種至少包括兩個(gè)扭桿(10，12)的裝置，用于限制安全帶縮卷器中的力，第一扭桿(10)是空心的，而第二扭桿(12)設(shè)置在第一扭桿(10)之內(nèi)，裝置的特征在于至少部分地選擇第一扭桿(10)的內(nèi)徑，使得至少在扭轉(zhuǎn)狀態(tài)下可由第二扭桿(12)來支承第一扭桿(10)。
文檔編號(hào)B60R22/34GK1238279SQ99106998
公開日1999年12月15日 申請日期1999年6月4日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月4日
發(fā)明者弗朗茨·維爾 申請人:Trw乘員約束系統(tǒng)兩合公司