专利名称：安全带卷张紧器的制作方法
技术领域：
本发明涉及车辆的安全带装置。更具体地，本发明涉及一种高比率(ratio)的旋转安全带卷张紧器(web spool tightener)，其具有完全啮合的行星齿轮系机构，从而在碰撞情况下提供旋转驱动以张紧座椅安全带的带。
背景技术：
汽车装备有座椅安全带装置。在座椅安全带系统中安装预张紧装置，以在突然的碰撞或事故中约束车辆中座位的乘员。预张紧器的功能在于，在车辆突然和快速减速的情况下，通过使其上卷绕有座椅安全带的带的预张紧装置的轴快速转动而向座椅安全带施加张力以消除松弛，从而将乘员约束在座位上。
近来，对用于座椅安全带的高比率预张紧器的需求日益增加。一种典型的预张紧器具有容纳在气体发生器中的爆炸装置(烟火装料(pyrotechnical charge))，该装置在突然碰撞的情况下起爆，并且产生的驱动力和爆炸产生的气压用于驱动齿轮机构以使安全带卷转动。
已知另一种转动型预张紧器，其中使用球体来驱动齿轮机构。齿轮机构又连接至预张紧器的主轴，在车辆突然减速时通过球体在齿轮机构上的撞击产生的驱动而使预张紧器的主轴转动。
美国专利5,699,976公开了一种具有齿轮机构的预张紧器，该齿轮机构包括恒星齿轮、行星齿轮、内齿轮、凸轮装置和带有齿条的活塞，该活塞用于驱动凸轮装置，凸轮装置又驱动齿轮系统。在该齿轮机构中，在正常状态下所有的齿轮不完全啮合。使用一组销来支撑受剪切的行星齿轮，之后行星齿轮与内齿轮啮合。
US 5881962教授了一种带有回卷器(retractor)的安全带转动张紧装置，其具有外壳、支撑在外壳中的轴、以及与该轴连接以使该轴旋转的驱动轮。外壳还包括用于质量体(mass body)的通道；在突然碰撞时，这些质量体在加速的情况下用于驱动驱动轮，并最终驱动所述轴以张紧座椅安全带的松弛。使用收集容器来收集从外壳排出的质量体。
US 6532739描述了一种预张紧器，其具有容纳在一管内的多个球体，该管连接至活塞和气体发生器。在碰撞时，所述球体与齿轮机构接触而产生转动动作。气体释放孔位于所述管内以排放气体。避免了质量体在齿轮内的撞击，而另一方面由于主轴仅转动一转，因此预张紧行程较小。
另外，已知的预张紧器通常具有在100-150mm范围内的安全带拉动(web-pulling)能力。然而，为了完成获得200mm范围内的安全带拉动能力的任务，需要一种具有高比率预张紧的紧凑型安全带卷张紧器。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种座椅安全带的紧凑型安全带卷张紧器，其具有完全接合且无撞击的齿轮系机构，该机构能够在车辆快速减速时提供座椅安全带的显著预张紧。
本发明的一个目的在于提供一种安全带拉动能力达到200mm的、高比率的安全带卷张紧器。
本发明的另一目的在于提供一种安全带卷张紧器，其具有数量大大减少的质量体，这些质量体作为用于产生用于齿轮系的驱动的驱动装置。
本发明的又一目的在于提供一种安全带卷张紧器，其具有径向可动活塞，该活塞与齿轮系的中央齿轮接合，以在从驱动装置接收驱动时实现齿轮系的旋转运动。
本发明的又一目的在于，减少所述齿轮系中的齿轮装置的数量，从而在不损失能量的情况下实现高比率。
本发明的目的还在于提供一种齿轮比系统(gear ratio system)，可以容易地修改该系统以提高安全带卷张紧器的预张紧性能。
本发明的再一目的在于提供一种安全带卷张紧器，其不需要容器来存储排出的球形质量体。
本发明提供了一种高比率的安全带卷张紧器，其具有连续啮合的行星齿轮系，该齿轮系包括中央齿轮，该中央齿轮与作为驱动件的外齿轮以及作为从动齿轮件的内齿轮啮合，以在施加驱动时通过离合器使回卷器的主轴旋转。本发明的另一方面在于提供一种预张紧装置(pretensioning engine)，其具有完全啮合的齿轮系机构，该机构从通过烟火加速的、数量减少的驱动装置接收驱动，用于使安全带预张紧。本发明的又一方面在于提供一种高比率的安全带卷张紧器，其具有可动活塞以向齿轮系提供旋转驱动。
图1表示安全带卷张紧器的分解图，该安全带卷张紧器具有可动活塞、行星齿轮系和作为驱动装置的质量体；图2提供了安全带卷张紧器的另一分解图；图3表示在正常状态下的齿轮系和活塞的完全啮合布置，以及在预张紧阶段之前安全带的状态；图4表示在安全带卷预张紧之后，卷回的安全带的位置以及质量体、活塞和齿轮系的位置；图5表示在预张紧阶段之前的齿轮系的立体图；图6表示在预张紧阶段之后的齿轮系的立体图；和图7、图8和图9表示带有销的可动活塞以及该活塞与中间齿轮的接合的立体图。
具体实施例方式
因此，本发明提供了一种预张紧装置，其使座椅安全带回卷器的卷轴转动以张紧所述预张紧装置所包括的座椅安全带。
首先，参照图1、2和3，将具有外壳2的安全带卷张紧器1安装在车辆中的座位附近，所述张紧器具有一对彼此平行直立的壁2a和2b。主轴3可转动地安装在外壳2的侧壁之间，该主轴具有主轴端3a和另一端3b。将安全带14绕在主轴3上以为座椅安全带系统提供抽出和回卷。主轴3的主轴端3a与中央齿轮9可转动地啮合。中间齿轮10与中央齿轮9啮合。中央齿轮9中布置有离合器棘齿9a，并且盖13中布置有相应的安全销15。壳体11具有带有固定环形齿轮11a的壳体配合面11b，环形齿轮11a通过从壳体11刻出凸起而刻出(carved out)，这些凸起与中间齿轮10连续啮合。壳体环形插口11c引导中央齿轮9的凸起9b，确保主轴轴线与中央齿轮轴线之间的同轴性。一组螺钉12用于将壳体11和盖13固定到回卷器的壁2b上。盖孔13a用于将盖13固定到框架壁2b上。导向槽11d布置在壳体11中，另一导向槽13b布置在盖13中，用于引导中间齿轮10和活塞8的径向运动。因此，形成包括中央齿轮、中间齿轮和环形齿轮的完全啮合的齿轮系系统，以在车辆突然减速的情况下向主轴提供无撞击旋转运动。缩短的导管4容纳在壳体11中，其在一端上具有气体发生器5a，该端还与为感测和触发烟火装料而布置的引爆管5连通。所述导管延伸穿过壳体11的开口11e，并在壳体11的底端具有出口。数量大大减少的多个质量体7用作驱动装置，其串联布置在导管4中，并由烟火装料加速。呈柱形的主驱动装置6在由高抗拉塑性材料制成的一侧6a上具有布置成用于接收烟火装料的平整表面，并在另一侧6b上具有球形表面，该球形表面布置在用作辅助驱动装置7的其它球形质量体附近。在正常和加速情况下，辅助驱动装置的末尾构件都由布置在导管开口的底入口处的可动活塞8的球形头抵靠，并且活塞的另一端具有两个臂端8a，以通过可转动销10a保持中间齿轮10。可动活塞8在任一端8a和8b在导向槽11d和13b上被引导的情况下行进，从而为齿轮系提供轨道路径和快速旋转驱动。提供该轨道路径不仅为了将齿轮系定位在径向同轴的路径上，还为了防止在快速加速期间齿轮系脱轨。
具体参照图3和图4的安全带卷张紧器的功能位于封闭室，即管内的烟火装料通过来自电子控制单元(ECU)或机械感测的高‘g’传感器的信号而点燃。烟火装料的能量通过管4传递至串联布置的驱动装置7。与驱动装置流动连通的活塞8驱动齿轮系，该齿轮系又与主轴3接合以使其快速转动，从而使安全带卷回卷。因为该齿轮系的齿轮比为1∶4，所以活塞8的140°旋转使中央齿轮9转过两转，这足以将安全带14向后拉动大约200mm，如图3和图4中分别所示。如图4所示的安全带回卷(retraction)16表示高比率的预张紧。
下面参照图5和图6，图5表示在正常状态下完全啮合的齿轮系系统9，10和11a连同保持质量体7的缩短导管4一起的布置。图5还表示在正常和加速状态期间向齿轮系提供轨道路径和旋转驱动的导向槽11d。
安全带运动16表示如图3和图4所示的预张紧之前和之后的状态。
参照图6，主驱动装置6的平整表面在接收到来自烟火装料的驱动时驱动另一驱动装置7，所述驱动装置7又驱动可动活塞8。被加速的活塞8然后在导向槽11d和13b上以轨道运动行进，这为齿轮系提供旋转驱动，该驱动又快速地使卷绕在主轴(本图中未示出)上的安全带卷回卷用于高比率预张紧。
可选地，还可以使用不同类型的活塞17，其具有两端，一端具有保持中间齿轮10的两个臂17a，另一端为球形并与加速体7紧密接触。
因此，本发明提供了一种高比率的活塞驱动安全带卷张紧器，用于在车辆突然减速时张紧座椅安全带的安全带卷以将乘员约束在座位上，所述安全带卷张紧器包括壳体；固定的环形齿轮，通过在所述壳体内表面上刻出凸起而刻出；带凸起的中间齿轮，其可转动地与所述固定的环形齿轮啮合以提供旋转驱动；带有离合器装置的中央齿轮，用于与主轴接合以实现在突然减速时安全带的突然回卷，所述中央齿轮外表面上的凸起与所述中间齿轮可转动地啮合以接收来自所述中间齿轮的驱动，所述环形齿轮、中间齿轮和中央齿轮啮合在一起，从而形成不仅在正常运行期间，而且在车辆快速减速期间都连续啮合的齿轮系系统；主驱动装置，在一侧具有平整表面以接收烟火装料，而在与其它驱动装置接触的一侧具有球形表面；数量大大减少的辅助驱动装置，容纳在缩短的导管内，以向所述连续啮合的齿轮系系统提供来自烟火装料的旋转驱动；以及可动活塞，其具有在所述导管出口附近抵靠所述辅助驱动装置的球形端，而另一端具有两个臂，用于通过可转动销保持所述中间齿轮，从而在所述可动活塞通过所述驱动装置加速时向所述齿轮系系统提供无撞击旋转运动。
本发明的一个实施例，其中无撞击齿轮系在车辆突然减速时向安全带卷张紧器的主轴提供驱动用于预张紧安全带。
本发明的另一实施例，其中所述齿轮系系统具有无剪切啮合布置。
又一实施例，其中所布置的主驱动装置从这样的柱体选择，该柱体在一侧具有平整表面，而在与其它驱动体接合的一侧具有凹入表面。
本发明的另一实施例，其中所述主驱动装置由高抗拉塑性材料制成。
本发明的又一实施例，其中所述辅助驱动装置从滚动质量体选择。
在本发明的另一实施例中，滚动质量体的数量减少了大约50％。
另外，在本发明的另一实施例中，驱动装置的数量减少，导致容纳滚动质量体的导管尺寸减小大约一半。
本发明的又一实施例，其中所述可动活塞带有销，用于在通道内可转动地引导该活塞，从而实现所述齿轮系的快速旋转运动。
在另一实施例中，其中在安全带卷张紧器的壳体内设置有通道，从而在运动的同时引导所述可动活塞，并且保持因所述活塞的快速径向运动而导致齿轮系的轨道位置。
另外，一种安全带卷张紧器，其中由于即使在高比率预张紧导致的预张紧之后，驱动装置也保持在它们的位置，因此在所述预张紧装置中未使用容器或收集室。
在另一实施例中，可通过适当地改变齿轮比和驱动装置的数量来提高预张紧的比率。
优点1、本发明的安全带卷张紧器具有改进的安全带卷入(pay-in)。
2、避免了与其它预张紧装置相关联的齿轮啮合问题。
3、本发明的安全带卷张紧器是紧凑型且简单的旋转单元。
4、本发明的安全带卷张紧器具有在200mm范围内的安全带卷的高比率预张紧。
5、本发明的安全带卷张紧器没有容器或收集室，因为即使在高比率预张紧导致的预张紧之后驱动装置也保持在它们的位置。
权利要求
1.一种高比率的活塞驱动安全带卷张紧器，用于在车辆突然减速时张紧座椅安全带的安全带卷以将乘员约束在座位上，所述安全带卷张紧器包括壳体；固定的环形齿轮，通过在所述壳体内表面上刻出凸起而刻出；带凸起的中间齿轮，其可转动地与所述固定的环形齿轮啮合以提供旋转驱动；带有离合器装置的中央齿轮，用于与主轴接合以在突然减速时实现安全带的快速回卷，所述中央齿轮外表面上的凸起与所述中间齿轮可转动地啮合以接收来自所述中间齿轮的驱动；所述环形齿轮、中间齿轮和中央齿轮啮合在一起，从而形成不仅在正常运行期间，而且在车辆快速减速期间都连续啮合的齿轮系系统；主驱动装置，其在一侧具有平整表面以接收烟火装料，而在与其它驱动装置接触的一侧具有球形表面；数量大大减少的辅助驱动装置，容纳在缩短的导管内，以接收来自所述主驱动装置的驱动，并向所述连续啮合的齿轮系系统提供来自烟火装料的快速旋转驱动；以及可动活塞，其具有在所述导管出口附近抵靠所述辅助驱动装置的球形端，而另一端具有两个臂，用于通过可转动销保持所述中间齿轮，从而在所述可动活塞通过所述主驱动装置和辅助驱动装置加速的情况下向所述齿轮系系统提供无撞击旋转运动。
2.如权利要求1所述的安全带卷张紧器，其特征在于，所述齿轮系系统具有无剪切啮合布置。
3.如权利要求1所述的安全带卷张紧器，其特征在于，所述主驱动装置从这样的柱体选择，该柱体在一侧具有平整表面，而在与其它辅助驱动装置接合的一侧具有凹入表面。
4.如权利要求3所述的安全带卷张紧器，其特征在于，所述主驱动装置由高抗拉塑性材料制成。
5.如权利要求1所述的安全带卷张紧器，其特征在于，所述辅助驱动装置从滚动质量体选择。
6.如权利要求5所述的安全带卷张紧器，其特征在于，用作辅助驱动装置的质量体的总数量减少大约50％，并在4至7个的范围内。
7.如权利要求1所述的安全带卷张紧器，其特征在于，辅助驱动装置的数量减少，导致容纳所述主驱动装置和辅助驱动装置的导管的尺寸成比例地减小大约一半。
8.如权利要求1所述的安全带卷张紧器，其特征在于，可通过适当地改变齿轮比和驱动装置的数量来提高预张紧的比率。
9.如权利要求1所述的安全带卷张紧器，其特征在于，所述安全带卷的高比率预张紧可达200mm。
10.如权利要求1所述的安全带卷张紧器，其特征在于，所述无撞击齿轮系在车辆突然减速时向安全带卷张紧器的主轴提供驱动，用于预张紧安全带。
11.如权利要求1所述的安全带卷张紧器，其特征在于，所述可动活塞带有一销，用于在通道内可转动地引导该活塞，从而实现所述齿轮系的快速旋转运动。
12.如权利要求1所述的安全带卷张紧器，其特征在于，在所述壳体内设置通道，从而在运动的同时引导所述可动活塞，并且保持因所述活塞的快速径向运动导致所述齿轮系的轨道位置。
全文摘要
一种紧凑型安全带卷张紧器，用于实现座椅安全带的安全带的高比率预张紧，具有连续啮合的行星齿轮系系统(9，10，11)，其在正常和突然减速的状态下都啮合，以向主轴(3)提供无撞击旋转驱动，用于张紧座椅安全带的安全带(14)；和数量减少的驱动装置(17)，串联布置在较短导管内并与活塞(6)流动连通，从而在车辆突然减速时向齿轮系提供旋转驱动。
文档编号B60R22/46GK1902068SQ03827167
公开日2007年1月24日 申请日期2003年9月16日 优先权日2003年9月16日
发明者比容·纳格, 苏达萨南·兰加拉简, 维贾伊·克里希纳帕·谢蒂 申请人:奥特立夫Ifb印度有限公司