座椅安全帶卷收器總成的製作方法

2023-05-28 17:22:36

本發明涉及車輛技術領域，並且特別地涉及一種座椅安全帶卷收器總成。

背景技術：

車輛中的座椅安全帶可以配備有「負荷限制」部件。在碰撞期間，座椅安全帶的卷收器可以將座椅安全帶的織帶鎖定防止其從卷收器的進一步延伸，但是當施加在織帶上的力超過負荷限制閾值時，負荷限制部件允許織帶的一些附加的有限延伸。

不同的負荷限制閾值可以適用於不同類型的乘員。相對低的負荷限制模式，即在織帶延伸之前的較低閾值力可適用於成年人。另一方面，相對高負荷限制模式可適用於安裝到車輛座椅的兒童汽車座椅中的嬰兒或幼兒，在這種情況下，兒童汽車座椅更穩固地定位在車輛座椅上。

可能有助於兒童汽車座椅的座椅安全帶的另一個部件是自動鎖定卷收器。當自動鎖定卷收器被接合時，安全帶的織帶被允許縮回但不延伸。座椅安全帶的織帶然後可以保持兒童汽車座椅更加牢固地定位在車輛座椅上。

技術實現要素：

根據本發明，提供一種約束系統，包含：

殼體；

可旋轉地連接到殼體的捲軸；

可沿著一路徑從與捲軸間隔開的間隔位置移動到鄰近捲軸的切割位置的切割器；

可在在路徑中延伸的接合位置和與路徑間隔開的分離位置之間移動的板；和

連接到板的致動器。

根據本發明的一個實施例，致動器是螺線管。

根據本發明的一個實施例，約束系統進一步包含連接到殼體並且具有設置在路徑上的槽的開槽部件，其中槽被定位成接納切割器。

根據本發明的一個實施例，切割器具有鍵，並且當切割器處於切割位置時，鍵與槽對齊，以及當切割器處於間隔位置時，鍵與槽不對齊。

根據本發明的一個實施例，處於接合位置的板部分地覆蓋槽，並且處於分離位置的板遠離槽。

根據本發明的一個實施例，約束系統進一步包含從開槽部件延伸到切割器的彈簧。

根據本發明的一個實施例，約束系統進一步包含與致動器通信的霍爾效應傳感器。

根據本發明的一個實施例，約束系統進一步包含：

自動鎖定卷收器，自動鎖定卷收器連接到捲軸，並在接合狀態和分離狀態之間移動；和

傳感器，該傳感器與致動器通信，並且被設計成檢測自動鎖定卷收器的接合狀態和分離狀態中的至少一個。

根據本發明的一個實施例，約束系統進一步包含附接到捲軸的織帶，當織帶完全延伸時，自動鎖定卷收器移動到接合狀態。

根據本發明的一個實施例，約束系統進一步包含：

固定到捲軸的凸輪；

安裝到殼體並且接合凸輪的杆；和

與致動器通信並且定位成檢測杆相對於殼體的位置的傳感器。

根據本發明的一個實施例，捲軸包括相對於捲軸與切割器徑向對齊的圓形逐漸變細的帶。

根據本發明，提供一種約束系統，包含：

殼體；

可旋轉地連接到殼體的捲軸；

可移動地連接到殼體的切割器；

連接到殼體的致動器；

從鄰近切割器的接合位置到與切割器間隔開的分離位置，可移動地連接到致動器的板；和

與致動器通信的傳感器。

根據本發明的一個實施例，約束系統進一步包含連接到捲軸並且在接合狀態和分離狀態之間移動的自動鎖定卷收器，其中傳感器設計成檢測自動鎖緊卷收器的接合狀態和分離狀態中的至少一個。

根據本發明的一個實施例，約束系統進一步包含與傳感器和致動器通信的控制器，該控制器被編程為基於來自傳感器的信號指示致動器移動板。

根據本發明的一個實施例，約束系統進一步包含附接到捲軸的織帶，當織帶完全伸出時，自動鎖定卷收器移動到接合狀態。

根據本發明的一個實施例，切割器可沿著一路徑從與捲軸間隔開的間隔位置移動到鄰近捲軸的切割位置，約束系統進一步包含連接到殼體並且具有設置在路徑上的槽的開槽部件，其中槽被定位成接納切割器。

根據本發明的一個實施例，切割器具有鍵，並且當切割器處於切割位置時，鍵與槽對齊，以及當切割器處於間隔位置時，鍵與槽不對齊。

根據本發明的一個實施例，處於接合位置的板部分地覆蓋槽，並且處於分離位置的板遠離槽。

根據本發明的一個實施例，約束系統進一步包含從開槽部件延伸到切割器的彈簧。

根據本發明的一個實施例，約束系統進一步包含固定到捲軸的凸輪，和安裝到殼體並且接合凸輪的杆，其中傳感器定位成檢測杆相對於殼體的位置。

附圖說明

圖1是車輛中的具有約束系統的車輛座椅的透視圖；

圖2是約束系統的一部分的透視圖；

圖3是約束系統的卷收器總成的分解圖；

圖4是卷收器總成的捲軸的透視圖；

圖5是卷收器總成的自動鎖定卷收器系統的平面圖；

圖6是卷收器總成的與捲軸的一部分的切除部接合的開槽部件和切割器的側視圖；

圖7是在約束系統的分離位置中的開槽部件、切割器和板的平面圖；

圖8是在約束系統的接合位置中的開槽部件、切割器和板的平面圖；

圖9是約束系統的控制系統的框圖；

圖10是約束系統的過程流程圖。

具體實施方式

參照附圖，其中在幾個視圖中相同的附圖標記表示相同的部件，約束系統30包括殼體32、捲軸34、盤36、切割器38、板40和致動器42。捲軸34可旋轉地連接到殼體32上。盤36固定到捲軸34上。切割器38可沿著路徑p從遠離盤36的間隔位置移動到鄰近盤36的切割位置。板40可在在路徑p中延伸的接合位置和與路徑p間隔開的分離位置之間移動。致動器42連接到板40。

例如，當自動鎖定卷收器44處於接合狀態時，如下面進一步所述，約束系統30提供冗餘以將約束系統30保持在高負荷限制狀態。當切割器38處於切割位置時，切割器38提高負荷限制閾值。板40有助於確保切割器38不會滑出切割位置。另一方面，例如，當自動鎖緊卷收器44處於分離狀態時，板40可以移動到分離位置，以允許切割器38相對於盤36移動到間隔位置，並將約束系統30置於可能更適合的低負荷限制狀態。

參照圖1，車輛46包括可以支撐乘員50的座椅48。座椅48可以是前座椅或後座椅，並且可以處於任何車輛橫向位置。圖1所示的座椅48是鬥式座椅，但是替代地，座椅48可以是長凳座椅或另一種類型的座椅。乘員50可以是成人或青少年，或者可以是用於支撐嬰兒或幼兒的兒童汽車座椅。

約束系統30可以包括卷收器總成54、可縮回地從卷收器總成54拉出的織帶52、連接到織帶的安全腰帶安裝件56和接合插扣60的夾子58。約束系統30在被緊固時例如在車輛46的突然減速期間將乘員50保持在座椅48上。

卷收器總成54可以附接到車輛46的主體(未編號)，例如，在座椅48是前座椅的情況下附接到b柱62，在座椅48是後座椅的情況下附接到c柱(未編號)等。卷收器總成54可替代地安裝到座椅48。

安全腰帶安裝件56將織帶52的一端連接到座椅48。織帶52的另一端進入卷收器總成54。夾子58沿著織帶52自由滑動，並且當與插扣60接合時，將織帶52分成腰帶(lapband)64和肩帶66。

圖1的約束系統30是三點式安全帶，意味著當被緊固時，織帶52在乘員50周圍的三個點處附接：安全腰帶安裝件、卷收器總成54和插扣60。約束系統30可以可選地包括附接點的另一種布置。

卷收器總成54可以包含在殼體32中。殼體32可以包括殼體主體80和附接到殼體主體80的殼體蓋82。殼體32可以由金屬或塑料形成。殼體32可以安裝到車輛46的主體(未編號)——例如在座椅48是前座椅的情況下安裝到b柱62，在座椅48是後座椅的情況下安裝到c柱(未編號)——或者可以安裝到座椅48上。

參照圖3和圖4，捲軸34可旋轉地連接到殼體32。捲軸34可相對於殼體32自由旋轉。捲軸34可以是圓柱形形狀。捲軸34可以限定捲軸34旋轉所圍繞的旋轉軸線r。捲軸34可以適於接收織帶52，例如通過包括織帶附接槽84並且允許織帶52纏繞在捲軸34的軸86上。

織帶52可以附接到捲軸34上。具體地，織帶52的一端可以附接到安全腰帶安裝件56上，織帶52的另一端可以附接到捲軸34上，同時織帶52從該端開始纏繞在捲軸34上。織帶52可以由帶狀的織物形成。

參照圖3，卷收器彈簧78可以從殼體32延伸到捲軸34。卷收器彈簧78可以在織帶52完全縮回的情況下被拉緊或壓縮地加載，並且卷收器彈簧78可以在織帶52從捲軸34伸出的情況下進一步被拉緊或壓縮地加載。因此，卷收器彈簧78可施加傾向於將織帶52縮回的力。卷收器彈簧78可以是螺旋扭力彈簧或任何其它合適類型的彈簧。

參照圖4，盤36可以固定到捲軸34上。具體地，盤36可以固定到捲軸34的一端並且與捲軸34一起圍繞旋轉軸線r旋轉。盤36可以與軸86一體，即與軸86同時形成為單個連續單元。或者，盤36可以單獨形成，並隨後附接到軸86上。盤36可以具有圓形形狀。盤36可以由金屬或塑料形成。

盤36可以包括圓形逐漸變細的帶88，也稱為綏帶(scarf)，其相對於盤36與切割器38徑向對齊。換句話說，帶88可以設置為與切割器38相距旋轉軸線r相同的距離。帶88可以在以旋轉軸線r為中心的圓中延伸。帶88可以從圍繞圓的開始點到可以位於開始點的結束點在寬度和/或深度上逐漸增加。帶88可以與盤36成一體，即與盤36同時形成為單個連續單元。或者，帶88可以單獨形成並隨後附接到盤36。

參照圖5，自動鎖定卷收器44可以連接到捲軸34上。自動鎖定卷收器蓋118可以固定到殼體上並且可以覆蓋自動鎖定卷收器44。

自動鎖定卷收器44可以在接合狀態(未示出)和分離狀態(如圖5所示)之間移動。當織帶52從捲軸34完全伸出時，自動鎖定卷收器44可以移動到接合狀態。在分離狀態下，自動鎖定卷收器44允許捲軸34自由旋轉，使得織帶52能夠從捲軸34伸出。在接合狀態下，自動鎖定卷收器44防止捲軸34沿一個方向旋轉，因此織帶52可以縮回但不延伸。自動鎖定卷收器44可包括凸輪90和杆92或任何其它合適的機構。

繼續參照圖5，凸輪90可以固定到捲軸34上。凸輪90可以與捲軸34一起圍繞旋轉軸線r旋轉。凸輪90可以具有基部表面94和凸輪表面96。基部表面94和凸輪表面96可以圍繞旋轉軸線r遵循圓弧。凸輪表面96可以具有比基部表面94更大的曲率半徑。

杆92可以安裝到殼體32並且接合凸輪90。杆92可以包括配置為相對於殼體32樞轉的任何結構。杆92可以通過例如緊固件98固定到殼體32上。杆92可以用緊固件98作為支點相對於殼體32樞轉。此外，杆92可包括配置為接合凸輪90的臂100。或者，杆92可以無需臂100而接合凸輪90。杆92可具有取決於杆92是否接合凸輪90的基部表面94或凸輪表面96的位置。凸輪90的旋轉可以使得杆92的位置改變。

參照圖3，扭力杆70可以連接到自動鎖定卷收器44和捲軸34上。扭力杆70可以被設計成當扭力杆70通過捲軸34旋轉但是通過自動鎖定卷收器44固定時旋轉地屈服(例如，塑性變形)。特別地，扭力杆70可以由適當的形狀、尺寸和在受到閾值旋轉力時屈服的材料形成。例如，如果自動鎖定卷收器44處於接合狀態，但織帶52在捲軸34上施加旋轉力，則扭力杆70可防止捲軸34旋轉，除非力超過閾值，在這種情況下，旋轉屈服可以允許捲軸34旋轉。因此，可以限制由織帶52保持的負荷。

參照圖6，切割器38可以可移動地連接到殼體32。切割器38可以沿著路徑p從與盤36間隔開的間隔位置(未示出)移動到鄰近盤36的切割位置(如圖6所示)。當自動鎖定卷收器44處於分離狀態時，切割器38可以定位在間隔位置，並且當自動鎖定卷收器44處於接合狀態時，切割器38可以移動到切割位置。在間隔位置，切割器38可以與盤36間隔開，因此如果盤36旋轉，則可以避免接觸盤36。在切割位置，切割器38可以鄰近盤36，使得在切割器38和盤36之間沒有任何東西。如果盤36在切割器38處於切割位置時旋轉，則切割器38可以從盤36切割帶88的材料從而防止盤36和捲軸34的旋轉，並增加負荷限制。具體地，在切割位置，切割器38可以與帶88對齊，並且當盤36旋轉時可以在帶88處切除。

切割器38可以包括切割部件102和鍵(key)104。切割部件102和鍵104可以是一體的、剛性附接的或可移動地附接的。

切割部件102可以具有指向盤36的切割表面106。切割器38或至少切割表面106可以由比形成盤36的材料更硬的材料形成。

開槽部件76可以連接到殼體32。具體地，開槽部件76可以相對於殼體32固定，使得開槽部件76不隨捲軸34和盤36旋轉。開槽部件76可以設置為鄰近盤36。

參照圖7和圖8，開槽部件76可以具有設置在路徑p上的槽108。槽108定位成接納切割器38。槽108可以具有寬度和長度，並且寬度可以比長度窄。

切割器38可以具有鍵104。當切割器38處於切割位置時，如圖8所示，鍵104可以與槽108對齊，並且當切割器38處於間隔位置時，如圖7所示，鍵104可以與槽108不對齊。具體地，鍵104可以具有寬度和長度，並且寬度可以窄於長度。鍵104的寬度可以短於槽108的寬度，並且鍵104的長度可以短於槽108的長度但是長於槽108的寬度。如果鍵104的長度與槽108的長度對齊，則鍵104可以因此適配穿過槽108，但是如果鍵104的長度與槽108的長度不對齊，則鍵104無法適配穿過槽108。

參照圖6，彈簧72可從開槽部件76延伸到切割器38。彈簧72可以是螺旋彈簧或任何其它合適類型的彈簧。彈簧72可以被壓縮加載，使得彈簧72傾向於將切割器38推出間隔位置進入切割位置。

捲軸34可包括連接或固定到殼體32的安裝盤74。安裝盤74可相對於捲軸34保持切割器38和彈簧72。

參照圖9，控制系統110可以包括傳感器112、控制器114和致動器42。傳感器112可以通過向控制器114發送信號來與控制器114通信。控制器114可以通過向致動器42發送信號來與致動器42通信。傳感器112可以直接地或經由控制器114間接地與致動器42通信。

參照圖3和圖5，傳感器112可以相對於殼體32固定。傳感器112可以被設計成檢測自動鎖定卷收器44的接合狀態和分離狀態中的至少一個。具體地，傳感器112可以被定位成檢測杆92相對於殼體32的位置。例如，傳感器112可以是霍爾(hall)效應傳感器，其是響應於磁場而改變輸出電壓的換能器。相應地，杆92可以具有設置在杆92上並隨著杆92移動的磁場發生器116，例如永磁體。霍爾效應傳感器112可以通過由磁場發生器116產生的磁場的接近度來檢測杆92相對於殼體32的位置。或者，傳感器112可以是能夠檢測杆92的位置或自動鎖定卷收器44的狀態的任何其它合適的傳感器。

控制器114可以是基於微處理器的控制器。控制器114可以包括處理器、存儲器等。控制器114的存儲器可以存儲可由處理器執行的指令。

控制器114可以與傳感器112和致動器42通信。控制器114可以被編程為基於來自傳感器112的信號指示致動器42移動板40。控制器114可以接收來自傳感器112的指示自動鎖定卷收器44處於接合狀態的信號，並且控制器114然後可以向致動器42發送信號以移動板40。

參照圖7和圖8，致動器42可以連接到殼體32並且連接到板40。致動器42可以從控制器114接收信號或者直接從傳感器112接收信號。致動器42可以是用於移動板40的任何合適的裝置。例如，致動器42可以是螺線管。

板40可以可移動地連接到致動器42。板40可以在如圖7所示的分離位置和如圖8所示的接合位置之間移動。在圖8所示的接合位置，板40可以在路徑p中延伸，部分地覆蓋槽108，並且鄰近切割器38；在圖7所示的分離位置，板40可以與路徑p間隔開，遠離槽108，並且與切割器38間隔開。因此，當切割器38處於切割位置並且切割器38的鍵104設置在槽108中時，板40可以通過阻止鍵104移出槽108而防止切割器38移動離開切割位置。雖然彈簧72也可以將切割器38保持在切割位置，但是板40提供冗餘的故障保護以將切割器38保持在切割位置。板40可以是防止鍵104移出槽108的任何合適的障礙物。

參照圖10，在操作中，約束系統30可以開始於框1002，其中織帶52被完全縮回，自動鎖定卷收器44處於分離狀態，切割器38處於間隔位置，以及板40處於分離位置。然後乘員50可以在框1004中延伸織帶52。織帶52可以在判定框1006中完全延伸或不延伸。例如，如果乘員50是坐在座位48中的成年人，則乘員50可以僅部分地延伸織帶52；或者，例如，如果乘員50正在安裝兒童汽車座椅，則乘員50可以從捲軸34完全延伸織帶52。如果織帶52未完全延伸，則在框1008中，自動鎖定卷收器(alr)44保持在分離狀態，並且系統不進行任何操作直到下一次延伸織帶52。如果織帶52從捲軸34完全延伸，則在框1010中，自動鎖定卷收器44假定存在兒童座椅並且切換到接合狀態，這意味著捲軸34允許織帶52縮回但不延伸。傳感器112檢測自動鎖定卷收器44的狀態；例如，在框1012中，凸輪90旋轉，使得杆92與凸輪表面96接合，並且傳感器112檢測杆92上的磁場發生器116的增加的距離。在框1014中，傳感器112向控制器114發信號。在框1016中，控制器114向切割器38發信號以使切割器38從間隔位置移動到切割位置，並且控制器114向致動器42發信號以移動板40。在框1018中，切割器38移動到切割位置。在框1020中，致動器42將板40從分離位置移動到接合位置。板40現在定位成防止切割器38意外地移出切割位置。在判定框1022中，如果織帶52完全進入回到捲軸34上，則約束系統30再次切換到開始狀態，其中織帶52完全縮回，自動鎖定卷收器44處於分離狀態，切割器38處於間隔位置，以及板40處於分離位置。

在車輛46在約束系統30處於起始位置時涉及碰撞的情況下，可以接合緊急鎖定卷收器系統(未示出)，從而防止乘員50的向前動量使織帶延伸。扭力杆70抵抗捲軸34上的扭矩。如果乘員50施加在織帶52上的力超過扭力杆70的閾值，則扭力杆70屈服，以允許捲軸34旋轉，並且允許織帶52延伸一段距離。切割器38處於分離位置，因此不會阻礙捲軸34旋轉。

在車輛46在自動鎖定卷收器44處於接合狀態時涉及碰撞的情況下，自動鎖定卷收器44防止乘員50的向前動量使捲軸34自由地旋轉以及使織帶延伸。切割器38處於切割位置，並且板40處於接合位置。扭力杆70抵抗捲軸34上的扭矩。另外，如果乘員50施加在織帶52上的力超過扭力杆70的閾值並且扭力杆70開始旋轉屈服，則切割器38切入盤36上的材料中，進一步抵抗捲軸34的旋轉。切割器38接合盤36上的圓形逐漸變細的錐形帶88。由於帶88的橫截面積隨著盤36旋轉而增加，所以來自切割器38切割材料的阻力相應地增加。增加的阻力稱為漸進負荷限制。在切割位置中來自扭杆70和切割器38的總阻力大於單獨地來自扭杆70的阻力。因此，當自動鎖定卷收器44處於接合狀態時在織帶52延伸之前必須通過織帶52施加的力大於自動鎖定卷收器44處於分離狀態時的力。約束系統30在自動鎖定卷收器44的接合狀態下處於比在自動鎖定卷收器44的分離狀態更高的負荷限制狀態。

已經以說明性方式描述了本公開，並且應當理解的是，已經使用的術語旨在是描述性的詞語的性質，而不是限制性的。根據上述教導，本公開的許多修改和變化是可能的，並且本公開可以以不同於具體描述的方式實施。