用于机动车的力限制设备的制作方法

专利名称：用于机动车的力限制设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于机动车的力限制设备，当发生汽车内两部件相 对运动的危险情况时，该设备用于调节作用力的吸收。
背景技术：
使用这些类型的力限制设备，特别是在机动车安全系统中，使得碰 撞中机动车安全系统可以吸收安全带的收缩力，以便力限制设备能够相 对于固定安全带的组件限制安全带的释放。这些类型的力限制设备用在 机动车安全系统中，优选以自锁安全带牵引器和与张力调整器结合的安 全带牵引器的形式可旋转的操作，或者以纯粹的张力调整器，比如端部 张紧轮的形式，这些类型的力限制设备也可用于线性操作的机动车安全 系统，在所述线性操作的安全系统中，安全带被夹持在线性运动的配合 件中通过例如活塞/圓柱装置的方式以张紧或者调节安全带的可控拉 伸。
然而，在机动车的另一位置也需要整合一力限制设备，例如緩冲器 和机动车框架之间，以便利用撞击产生的相对运动使两部件之间的能量消散。
欧洲专利文献EP12 2 2 0 9 7 B1公开了 一种作为机动车安全系统的 一部 分的设在安全带牵引器中的力限制设备。在该文献中，力限制设备包括 一扭力杆，其一端连接到所述安全带轴，在危险情形下另一端通过合适 的锁定装置固定到壳体。因为意外事故发生时机动车发生加速或者减 速，系了安全带的机动车乘客会向前冲，因此导致了作用在安全带轴上 的安全带收缩力，然后通过一定程度的安全带收缩力，安全带的轴会旋 转，扭力杆同时扭动，使得安全带轴旋转时放松安全带。抑制乘客向前 运动的力因此被吸收。已知的安全带牵引器设有惯性质量块形式的第二 力限制设备，该惯性质量块连接到安全带轴，惯性质量块的效果被叠加 到响应的扭力杆的效果上。根据系安全带的乘客向前运动的速度，也依据系安全带的乘客的数据，通过把惯性质量块的惯性引入安全带轴的旋 转使得惯性质量块起作用，以便获得额外的能量消耗，从而使得力限制 组件起作用。
现有的安全带牵引器与其力限制设备的结合有下述缺点，力限制设 备的效果依赖于乘客，特别依赖于乘客的体形、体重以及乘客在机动车 中的位置，也与事故的严重性、因此引发的危险事故中对乘客的推力和 其后出现的加速力有关。所述力限制单元的作用导致不同的力的等级， 力的等级可以由系安全带的乘客以大的代价调节和控制，以阻止事故时 安全带系统给乘客过大的压力。
因此，本发明的目的是以上述方式设计一种上述类型的力限制设备 以便其响应并独立影响事故的分界条件。特别是在机动车安全系统中使 用这种类型的力限制设备保护乘客时，力限制应该独立于乘客的身体和 座位位置的数据而起作用。
包括本发明的优选实施例和改进在内的该问题的解决方案耳又决于 遵从说明书内容的权利要求书的内容。

发明内容
本发明的基本理念是所述力限制设备包括以这种方式设计的运动 学能量吸收设备，预先确定的在危险事故时相对运动的两部件之间的速 度差异，以使得危险情况发生时，可以实现不同的力限制等级作为运动 部件和动力部件质量块的功能。
因此本发明首先通过已知的力限制设备的基本概念丰富其本身，控 制所述力限制设备作为确定事故分界条件的功能，特别是在机动车安全 系统中，也作为发自乘客的安全带收缩力的功能。另外，本发明利用了
发生事故时持续有限时间，平均约70ms的加速或减速力的影响。可以 这种方式设计本发明的力限制系统，以使得其在此期间内所述力限制系 统运行，并且还使得相应部件彼此的最大相对运动被有效的限制。力限 制设备的设计使得确定相对运动的特定速度成为可能，比如用于不同的 汽车设计。由于部件;波此间的可能的相对运动已经通过所述部件的已调节的运动速度和力限制设备运行的时间被定义，相对运动的产生与加速 度和作用力的大小无关，仅由本发明的具体实施例的结构性调节决定或 者由发生事故时加速或减速力的作用时间决定。换而言之，机动车零部 件的用于限制力的相对运动按照预先设定的力限制设备的结构进行，独 立于由事故严重程度引起的机动车的加速度或减速度是如何构成的。
如果用于机动车安全系统中的力限制设备包括能保护车内乘客并 且可相对于固定到车内的框架旋转的一安全带轴，然而事故发生时，比 如在安全带系统和座位结构中，因为存在弹性，该安全带轴不能避免或 改变延缓机动车和乘客减速。这种延緩的减速造成了机动车运动和乘客 运动的速度差，这种速度差能够通过适当的测试测出。使用本发明的想 法，所述安全带轴预先设定安全带的恒定的退绕速度，以便机动车和乘 客之间的速度差不断地被调节，导致安全带收回期间不发生额外的加速 度并且乘客的绝对减速度与机动车的绝对减速度一致。因此所述力限制 单元能够精确的设计，以便撞车时乘客通过独立于其他外部的参数的预 先设置的车内可用的向前位移的路径。在预置的收回速度下，乘客的碰 撞速度，例如碰撞到气嚢上的速度，也是大概已知的，以使得例如气嚢 的膨胀可以被调节。如果所述机动车安全系统包括可折叠的驾驶杆，可 以调节驾驶杆的突起以便与机动车内乘客的碰撞速度相适应，使得乘客 尽可能少的扭伤。
在这种类型的申请中，在碰撞中，由质量系统的振动频率限定的释 放速度控制把机动车乘客固定在座位上的安全带的释放速度以调节安 全带收缩力的吸收。
在这种情况下，本发明的第一实施例设有发生危险时可收缩的安全 带，所述安全带有质量系统的刺激，以便其实现自身振动频率并且安全 带的释放由安全带推绕力起作用时间周期决定。其中设有机械相互作用 组件能够把安全带的释放转变成质量系统的振动刺激。该实施例的基本 原则是建立在安全带收缩的基础上，也就是，在事故发生时开始的安全
另外，本发明的力限制设备可以用于所有可以想到的应用，例如外
部驱动器，像是时钟机构中的驱动器，刺激质量系统以使得达到其振动 频率，并且使得在危险事件中触发驱动器并在预先确定的时间段内起作 用。在这种情况下，根据本发明的实施例，外部驱动器作为一预应力的 弹簧/质量系统配置。在这种情况下，必须注意被驱动的质量系统的齿 与被驱动的运动部件的配置以便确保各个齿的持续的啮合。
如果质量系统的结构设计能够影响振动频率，根据本发明的实施例 所述质量系统的连续振动频率置于所述质量系统操作的时间间隔之上。 但是也为质量系统提供 一 种递减的或累进的振动频率以使得能够预先 选择在事故期间发生的力限制的质量变化。
可以设有一振动终止装置，其在时间间隔端发生作用并且固定到质 量系统，用于固定或限制安全带收缩的期望的延伸。
特别地，在本发明的一个应用中，本发明的通常应用原理，提供一 种自锁安全带牵引器，该牵引器包括一安装在壳体上并夹持安全带的安 全带轴，所述质量系统在松开方向上回应安全带轴的旋转，该质量系统 由多个双臂摆锤组成，所述双臂摆锤设在安全带轴的外围并且以使其能 绕固定到壳体的中轴点旋转的方式安装，并且在其退绕运动的两最终位 置，所述双臂摆锤利用设在两端的齿与齿环的外齿啮合，在危险的情况 下，所述齿环被连接到安全带轴并随其旋转，以这种方式的啮合使得当 齿环相对于摆锤旋转的时候，配置在摆锤的齿的齿侧在齿环外齿的齿侧 上滑动，该滑动产生各个摆锤的振动。为了确保这种滑动，在滑动齿的 本质下，可以选择平齿也可以选择圆齿。
在这种情况下，可以设置两实施例中的另一个，4个或6个摆锤互 相对称的排列，本发明不限制所述摆锤的数量。为了防止摆锤旋转时可 能发生的不平衡，本发明的摆锤以其运动相互补偿的方式安装和配置。
根据本发明的一实施例， 一与摆锤外侧啮合的环形弹簧设有凸出 物，其配置在环形弹簧上并且撞击设置在摆锤齿上的摆锤区域，通过环 形弹簧生成的预应力确定所述摆锤被激活的响应阈值，只有当超出包括 齿环的安全带轴旋转发出的启动力时，使得包括摆锤和环形弹簧的所述 质量系统产生振荡。
根据本发明的实施例，其设有摆锤，该摆锤完全与齿环啮合并且其 外端互相叠放，这样产生下述的优点，单个摆锤的运动被传递到另一个 摆锤以使得振动频率更稳定。
在本发明的另一实施例中， 一个或多个弹簧额外的分配给质量系 统，因此形成振动系统，通过所述振动系统实现时间的控制，以使得所 述弹簧或多个弹簧分别制动所述质量系统或摆锤。
根据本发明的第一实施例，摆锤的一端连接到一控制摆锤的振动的 额外的弹簧。这样，根据一实施例弹簧被固定到其另一端。
通过补充作用到有额外质量的摆锤上的弹簧系统，改进所述时间控 制，额外的质量也能对阻尼方式起作用。通过影响振荡时间和以这种方同的减速特性。这样，所述弹簧/质量系统应该以这样的方式设计，作 用在摆锤上的阻尼力在自然谐振的情况下总是大于机动车零部件运动 产生的能量，例如通过包括齿环的安全带轴的旋转。因为摆锤以高频率摆动，大约高至2000Hz,所以需要使用非常硬的弹簧。
因此在第一实施例中，额外的质量被加入到所述弹簧摆锤上的悬挂 系统及其固定装置之间。通过加入额外的质量，可以调节振荡频率或振 荡时间以使得质量系统适应不同机动车的车辆减速特性。
在另一实施例中，弹簧的另一端固定到两臂、旋转安装杆上，当齿 环旋转的时候，可以通过连接到所述齿环的转换凸轮撞击另一个臂。
另外，弹簧的其他端固定到连接摆锤的臂上并且额外的惯性质量设 在摆锤的悬挂系统和摆臂的悬挂系统之间的弹簧上。
根据具体实施例，摆锤作为振动的质量系统的 一部分被一刹车元件 撞击以减慢其振动，其中 一适当的刹车或衰减能够被以机动车乘客座椅 位置的函数来调节。所述弹簧/质量系统应该以下述方式设计，在自然 谐振的情况下，摆锤上的刹车力总是大于被才是供的能量。所述自然频率 也总是决定可能的安全带释放的时间周期。
根据本发明的另 一实施例，所述刹车元件包括侧面沖击所述摆锤的 制动垫或是阻止摆锤振动的阻尼元件，或者摆锤的振动能够通过电机械运行的控制设备控制或减慢。
在本发明的实施例中，对应于在退绕方向上的安全带轴旋转的质量 系统在伸直的方向上也能设置在安全带轴的内部，安全带轴是空心的并 且有一空腔。在一实施例中，本发明设有至少一安装摆，双臂摆锤，摆 锤有一设置在其每个外端的齿，在安全带轴上设有一空腔。所述齿，在 摇摆运动的两最终位置，啮合条形元件的外齿，轴向延伸进入安全带轴 的空腔并以不可旋转的方式连接到安全带牵引器一侧的锁定系统部件 的侧头部，所述啮合以这种方式产生以使得当包括摆锤的安全带轴相对 于条形元件旋转时，在条形元件的外齿齿侧上的设置在摆锤上的齿的齿 侧的滑动产生各个摆锤的振动。
在本发明的另一实施例中，在自锁安全带牵引器的一应用中，所述 自锁安全带牵引器包括安全带轴，该安全带轴固定在壳体上并且用于固 定安全带，在所述应用中，质量系统包括摆锤，所述摆锤固定在壳体上 并且有一控制销， 一旦发生危险所述控制销啮合一连续的控制曲线并且 控制摆锤的振动，并且，在所述应用中，所述控制曲线设在一控制轮上， 在危险的情况下，控制轮与安全带轴结合并随之旋转，以这样的方式配 置使得当控制轮相对于控制销旋转时，控制销在控制曲线内的运动产生 摆锤振动，控制销被摆锤带动。
这样的优点是，所述控制曲线的结构使得调节振动的时间和频率成 为可能。因此，根据本发明的另一实施例，控制曲线示出了摆锤恒定的 振动频率始终如一 的过程或者改变摆锤振动频率的另 一 过程。在此实施 例中，控制曲线端示出了用于控制销固定摆锤的凹槽。
还可以通过齿轮将附加的质量结合到摆锤上，以使得能够再次适应 不同机动车的减速特性。
除了对作为车辆安全系统部分的安全带轴的力限制使用新的操作 原则以外，本发明的概念也延伸到在机动车的其他位置使用所述才喿作原 则。因此，在本发明的一实施例中，彼此相对运动的部件为紧紧连接到 机动车辆上的一部分，并且作为机动车的线性运动组件，在碰撞发生时 驾驶杆可以线性运动。在具有驾驶杆支撑的方向盘可以被灵活设置的范围内，在固定到车辆的部分中驾驶杆的插入路径被阻止。
另外，相对运动的部件为紧密连接到机动车的部件，并且作为机动 车的线性运动部件，在事故发生时机动车框架的部件移动。因此，在碰 撞的前部或后部，机动车框架的部件设置成可以相对于机动车框架的另 一部分移动，其中根据本发明的操作原则可以抑制位移运动。
为了阻止打火器的影响，现在的緩沖器设置成可相对于机动车移 动，在这个范围内，这种类型的緩冲器的插入运动也能作为在碰撞时执 行力限制的运动体部件。在这方面，本发明提供一实施例，相对于彼此 运动的部件是一 紧密连接到机动车的部件，并且作为机动车的线性运动 部件，石並撞发生时运动的主体部件。
在另 一实施例中，本发明在包括配合件的线性操作机动车安全系统 中使用新的力限制原则，所述配合件固定所述安全带并且相对于固定到 机动车的组件线性运动，所述运动能够限制安全带的释放。
在这种类型的线性运动部件中， 一实施例设有关于所述力限制设备 的结构，所述固定到机动车的组件是圓柱体的，并且相对于该组件运动 的组件呈能够在圆柱体中运动的管形。其中圆柱体的内壁设有齿和至少 一个摆锤，摆锤能够在管内摆动直到圆柱体壁的限制而停止，摆锤设在 管内并且齿被相向设置，并且在两最终位置上摆锤啮合圆柱体的齿，这 种方式使得当管道相对于管壁纵向运动时，设在摆锤上的齿的齿侧在圓 柱体内齿齿侧上的滑动产生摆锤的振动，这种方式使得所述管道的运动 被摆动运动频率限定的馈送率所控制。
最后，管道内可以设有多个摆锤，所述摆锤彼此相对旋转摆动。 为了确定一个响应阈值，在开始位置时，在圆柱体内的管道由弹簧 提供预应力。


下面，将结合附图对本发明的具体实施方式
进行进一步详细的说
明，其中
图l是一图表，示出了机动车加速度a,机动车变形路径s和事故时间t之间的相互关系；
图2是一图表，示出了机动车加速度a，乘客的有效质量m以及肩 带上的力f之间的相互关系；
图3是安全带牵引器锁定侧的俯视图，该安全带牵引器有一本发明 的力限制设备的质量系统；
图4是图3的另一实施例；
图5是图3的又一实施例；
图6是带有图示附加弹簧的图3的质量系统的单个摆锤；
图7是图6所示的另一实施例；
图8是带有图示附加弹簧质量系统的图3的质量系统的单个摆锤；
图9是图8所示的另一实施例；
图10是带有图示附加阻尼件的单个摆锤；
图11是图IO所示的另一实施例；
图12是图IO所示的又一实施例；
图13是设在力限制设备内部的带有质量系统的安全带牵引器的安 全带轴；
图14是图3和图4的带有控制曲线的另一实施例；
图15是带有质量系统的力限制设备的俯视图，所述设备设在线性 操作系统中；
图16是图15所示的另一实施例；
图17示出带有机动车安全系统的力限制设备作用于机动车内乘客 的交互作用。
具体实施例方式
下面将在图1和图2的基础上再次解释本发明考虑的基本原则。
图1显然示出了事故发生在独立于事故边界条件的狭窄的时间窗 内，可以假设该时间窗的近似平均值是已经涉及到的70ms。在图l中， 事故中的机动车减速度a与所关心的机动车部件的变形路径s还有时段 t被画出。适当的机动车撞击测试显示测试结果基本上位于所述点域之内，特别是在窄时间窗内的结果，由于冲力的作用，发生机动车变形(变 形路径S),即，机动车产生加速度，准确的说，机动车产生减速度。 因此，点域示出的测量结果确定了运动学上碰撞中如下基本的相互关系 t=^"^,例如,更猛烈的冲力导致变形路径增大，所述碰撞期基本维 持不变。
图2再次示出了机动车加速度a,作用在肩带附近的机动车乘客的 质量m和作用在肩带上的安全带力f之间的相互关系。可以计算出，所 述肩带力是质量和加速度的乘积(f=m.a)。如图所示，这种简单的数 学关系不会应用于现有技术中熟知的肩带力限制器，因为由于机动车乘 客相对于机动车延迟的减速，机动车运动和机动车乘客运动之间有速度 差异，并且这种速度差异产生一图2中用于机动车加速度"A"的可变 的附加量。因此所述数学关系fNn . a对于本申请无效。
在现有技术中熟知的安全带力限制器的范围内假定一 固定的力，例 如3000N，在三维坐标系统中，不同的加速度a和质量m的结合仅能置 于平行于基面的平面内。相反，图2所示图表的伸展区示出了不同的固 定力f,该力f作用为应用本发明时机动车加速度a和质量m结合的功 能。因此，中心点A作用于对角安全带14Kg的质量负载和大约对应35g 的加速度350m/s2的情形，，该负载情形会引起大约5000N的固定力。 在负载情况下乘客的总质量分布在两安全带部分和机动车上的三扣紧 点上。图2中假设的质量代表作用在对角安全带的顶点的质量。本发明 在一定范围内避免机动车和人之间的速度差异，机动车加速度和减速度 对于具有不同乘客数据的乘客是相同的，以便在相同的35g的机动车加 速度的情况下为质量为10kg的较小的人确定一对应B点的大约3500N 的维持力。因此， 一相对较大的约6500N的固定力作用于C点具有20kg 质量的乘客。所述密布点的箭头示出当机动车乘客的质量不变时如果机 动车加速度下降所述固定力的变化，因此所述碰撞是轻微的。在这种情 况下，固定力f是线性下降的。
关于本发明的具体实施例，图3示出普通现有技术可以采用的一自 锁安全带牵引器作为示例。所述安全带牵引器有一壳体IO，该壳体有一 U型框架ll,框架内可旋转地安装有一安全带轴，其作为退绕安全带的 载体。在安全带牵引器或框架10的锁定侧，其示出图1的俯视图，一 齿锁垫圏12，所述齿锁垫圈被以其能径向向外转动的方式安装在未示出的安全带上，所述齿锁垫圈被齿环13环绕，该齿环可旋转的设在壳体 10上并且有一内齿14。当齿锁垫圈12啮合齿环13的内齿14时，当安 全带轴在对应于箭头21的收缩方向上旋转时，齿锁垫圈12的齿与齿环 13的内齿14的配置使得齿环13能够沿箭头21的方向运动。
齿环13的外侧设有一外齿15。而且，六个对称布置的摆锤16围绕 并包围齿环13的外围，其中每一个摆锤16都通过一中心枢轴设在壳体 0上使得每个摆锤16能够按箭头22所示的方向绕其各自的旋转轴17 摆动。对于这种情况，所述摆锤16设有两臂18,所述臂18在旋转轴 17的两侧延伸，其中，在臂18的外端部设有齿19,通过所述齿19,各个摆锤在其两个最终位置与齿环13的外齿15啮合。对于这种情况，外 齿15的齿和摆锤16的齿19的配置使得齿环13在箭头21所示的方向 旋转时，因为摆锤一侧上的齿19啮合齿环13的外齿15，关联的齿侧互相滑动并且旋转的齿环13使得摆锤16摆动或者将摆锤保持在内部，当 对面的齿19不与外齿啮合时，当齿环13相对于摆锤旋转时，原本啮合 的摆锤16的齿19被推出，从而摆动摆锤16使得其对面的齿19被推入与齿环13的外齿15啮合。直到齿环13相对于摆锤进一步旋转，所述 运动过程倒转，以便当齿环13旋转时，摆锤16的摆动可以通过其外齿 19的交替啮合来维持，然而同时，摆锤16的齿19的交替啮合不会不消弱齿环13的旋转，所述齿环13的可能的旋转速度作为摆动运动的频率。
在事故时，在自锁安全带牵引器的情形下被充分了解的未示出的安 全带敏感的和/或机动车敏感的控制系统偏离齿锁垫圏12与齿环13的内 齿14的啮合。如果齿环13用一安全销(未示出)固定从而确定激活质 量系统的响应阈值，则当某个力过大时齿环13在箭头21的方向上旋转。 对于这端，如所描述的，齿环13的外齿15推出设在摆锤16外围一侧 上的齿19,摆锤16另一侧的齿19再次啮合所述外齿15。在此过程中， 每一个独立的摆锤16交替加速和减速，消耗能量。更强的加速力作用在摆锤上，因为其摆动运动，会有更大的减速力同时出现。因为齿环与 齿锁垫圈12连接，所述齿环和安全带轴也能以摆锤摆动节奏所允许的 速度旋转，以便安全带轴在展开方向上的旋转引起的安全带收缩单独地 由安全带轴的旋转启动的质量系统的摆动决定，并且所述收缩独立于作 用在安全带上的安全带收缩力。
在现有技术中，所述安全带的收缩程度本质上由所述作用的大小以 及或多或少的扭带力决定，例如用作力限制设备的转矩棒的力，在本发 明使用的质量系统中，安全带被收缩或推出的程度仅依赖于质量系统运行的时间段。根据经验，事故在发生大约70ms后完成，质量系统可以 用下述方法设计以便在大致该时间段之后其运转终止使得不会发生进 一步的安全带收缩并且固定的减速环把安全带固定到外壳上。图中未详 细示出，可以设置一振动截止期，该截止期在时间间隔的一端起作用并 且影响所述质量系统的平銜M立置(rest position)。
在图示的具体实施例中，包括摆锤16的质量系统被i殳在安全带牵 引器壳体10上，也可能把该质量系统设在安全带轴本身的前面。
图4的具体实施例明显不同于前述的具体实施例，分布在齿环13 的外侧的摆锤16在箭头21指示的旋转方向上重叠，在旋转方向上凸出 的交叠的凸出物23被i殳在摆锤16上并且位于摆《垂16的交叠凹槽24上， 所述摆锤16在旋转方向上是相邻的。在此情况下，避免齿19在交叠凸 出物之下的配置成为可能。因此同步各摆锤16的摆动运动成为可能。
图5描述的具体实施例与图3是对应的。作为对图3提及的安全销 的替换，图5的实施例设有一环形弹簧20,该弹簧在外部包围着摆锤并 且给所有摆锤的预应力一致。该环形弹簧限定了所述质量系统被操作之前必须克服的初始力。在这方面，由作用在安全带上的收缩力引起的安 全带轴上的低于由环形弹簧20限定的响应阈值的轻微负载不会引起与 在此触发的质量系统的摆锤16的运动一起的齿环13的旋转。同时，各 个齿和环形弹簧20可以用这种方式配置及固定，该种方式使得在力限 制过程终止时当质量系统停止移动时，实际的锁定齿系统总是以此种方 式停止以使得自锁安全带牵引器的控制元件对安全带敏感的和/或机动车敏感的锁定是同步的。因此，可以使用质量系统多次连续的触发所述 力限制功能成为可能。
而且使用多个摆锤时，这些摆锤既可以同步^f喿作又可以异步运动。 这会影响特殊情况下力限制的程度。
对于摆锤16的运动的附加影响是有利的，特别是由于刻意的时间 控制。对于这种情况，用于弹簧系统或弹簧/质量系统或其他与一个或多 个摆锤16啮合的制动或阻尼元件可能影响摆锤的振动周期和/或振动频 率。对于这种情况，可以以此种方式配置另外的控制元件以使得由摆锤允许的齿环13的旋转决定安全带的卸载上限(beyond)可以对于机动 车的动力可变的调节。
如图6所示的最简单的实施例，设有弹簧25,所述弹簧25的一端 固定在相关摆锤16的臂18上并且另一端固定到固定轴26上。如果摆 锤16在一个方向上的摆动运动期间必须额外的克服弹簧25的力，则这 样会限制摆动运动的时间。
在图7所示的实施例中，弹簧25的关联端被固定到一独立的杠杆 27上，该杠杆可以绕固定到壳体上的杠杆支点28^走转。所述杠才干27i殳 有两臂，包括作为弹簧25连接点的第一臂29和第二臂30,其中第二臂 30延伸进入齿环13的i走转范围(turning range)并且与i殳置在齿环13 上隆起的嵌齿31相配合。当齿环13旋转时，由于隆起的嵌齿31碰撞 杠杆27,弹簧25的力在预定时间内改变，从而影响关联的摆锤16的振 动。
在图8和图9所示的实施例中，图6所示的弹簧系统补充了额外的 质量块32,以便产生一弹簧/质量系统，其同样影响相关摆锤16的振动 周期。在图8所示的实施例中， 一额外的质量块32被插入到设成两部 分的弹簧25中。
在图9所示的实施例中，所述弹簧包括质量块32，弹簧25的一端 固定到摆锤16并且另一端固定到摆锤16的保持臂33上。
如图10所示，如果一制动元件34与摆锤16啮合，该制动元件34 由交叉十字线示出，并且在摆锤16上作用如箭头34a所示的制动力，
控制摆动运动是可能的。
在图ll所示的实施例中，设有一机械操作阻尼元件35,该阻尼元
件35可以是活塞/圓柱体设备。
在图12所示的实施例中， 一电动机械操作的阻尼元件36设在摆锤 16上。
图13示出在安全带牵引器的安全带轴的内部用作力限制设备的质 量系统的结构。所述质量系统的结构与图3或图3-5所示的质量系统的 结构类似。现有技术熟知的安全带牵引器中装配的相关安全带轴70的 前部以这种方式连接到头部71,触发时头部71 ;波固定连接到壳体，以 使得所述安全带轴70能相对于用于力限制的锁定的头部71进一步旋 转，所述安全带轴70设成包括空腔72的中空体，其中包括外齿19的 相应的摆锤16设在安全带轴70的壁体上，外齿19如图3所示设在外 围设备的内部。用于与包括齿19的摆锤16啮合的相关外齿15被设在 条形元件73上，该条形元件73由头部71承载并且轴向延伸进入安全 带轴70的空腔72并且紧紧连接到头部71。当进行锁定时，如果头部 71被锁定，缠绕在安全带轴70上的安全带的持续的安全带力使得安全 带轴70相对于头部71和连接到其上的条形元件73进一步旋转，其中 由于安全带轴的进一步旋转，设置在空腔72内的摆锤16及其齿19 一 起在条形元件73的外齿15上滑动，因此产生用于力限制的摆锤16的 摆动。
未详细示出，为了驱动一个或多个摆锤，不是必须使用安全带力引 起齿环的旋转，也可以设置一类似时钟机构运行的外部驱动器，比如预 应力的弹簧/质量系统，该系统刺激或控制预定时间周期的摆锤的运动。 在这种情况下，以自锁或非自锁的方式配置的齿轮可以设在摆锤和外部 驱动器之间。
图14所示的实施例与图3和图4所示的实施例基本一致，但是图 14的实施例为在相关摆锤摆动时基于不同的方式开始安全带轴的旋转。 在此实施例中，只有一个摆锤40绕着固定到壳体的杠杆支点41摆动， 其中通过齿轮43连接到摆锤40的额外的质量42被设置在摆锤40的自 由端。考虑插入的齿轮43,摆锤40的质量惯性整体增加。所述摆锤40 使用 一凸出于其上的控制销44与控制轮45啮合，所述控制轮45可旋 转的设在安全带牵引器的壳体IO上，其中，以类似齿环13的方式，所 述控制轮45设有内齿46,突出的齿锁垫圏12可以这种方式嵌入到所述 内齿46内以使得安全带轴在箭头21方向上的旋转可以转换成所述控制 轮45的相应的旋转。
在控制轮45上设有螺旋形控制曲线47,所述螺旋形控制曲线47被 以凹槽形式设置到控制轮45的前面上，并且所述螺旋控制曲线47引导 摆锤40的控制销44。所述预设的控制曲线47有这样的曲线以便其产生 摆锤40和其附加的质量42围绕着支点41的相应的摆动。控制曲线47 的一段49的形状更平直以便在该区域安全带卸载在时间单元上更大并 且安全带力会相应的降低。在控制曲线47的端区域50,控制曲线47再 次陡峭起来以便实现一更大的减速度并且控制曲线47在停止槽51终 止，进一步地，当控制销44到达停止槽51时，摆锤40进一步的摆动 并且可能的安全带的释放终止。所述设计上可以修改的控制槽47能够 使得被控制的、预定义的安全带的释放以便与机动车相应的减速特性相适应o
最后，图15和16示出碰撞时其组件相对运动转换成限制力的线性 操作系统。举例而言，这可以涉及一驾-驶杆，所述驾驶杆作为方向盘的 载体能够被推进固定到所述机动车上的部件内。特别地，在图15中示 出了一部件，该部件配置成圓柱体55并且被固定到机动车上并且所述 部件设有内齿62。管状驾驶杆56以可替换的方式在圆柱体55内一皮引导， 所述管状驾驶杆56作为方向盘57的载体，并且在示出的实施例中在所 述管状驾驶杆56内设有两个摆锤59以4吏得所述摆锤59能够绕杠杆支 点60旋转。所述驾驶杆56示出通道58,所述通道58《皮此相对，并且 在摆锤59各自的摆动运动期间设在摆锤59上的齿61能够穿过通道58 直到所述齿61与圆柱体55的内齿62啮合。图3描述的运动的顺序， 即，当驾驶杆56插入到圆柱体57内时，摆锤59的齿61滑出圆柱体55 一侧的内齿62,并且变得自由，并且由于摆锤的摆动运动而同时与圆柱体55另一侧的内齿62啮合。在圆柱体55内设有另一弹簧63以支持插 入运动，如在图3和图5中的描述，所述弹簧63限定被克服的启动力， 并且当力限制过程终止时同时也能重置驾驶杆56。
图16所示的实施例基本表示了相同的关系，其中，设有四个摆锤 59以代替图15所示的两摆锤59,所述摆锤59在驾驶杆56的轴向上延 伸并且相应配置为设有齿61的两臂状。在这种情况下，图1所示的对 于摆锤16的操作基本上转换到图16所示的实施例上。
未详细示出，这种设置类型能够应用到线性操作的安全带系统中， 在所述安全带系统中，例如，作为安全带载体的合适的零件可以插入到 圆柱体55中以代替驾驶杆56。以同样的方式，可以在圆柱体55内设置 可移动的机动车部件的相对运动作为固定到机动车的部件，比如机动车 侧面元件的緩沖器或部件。
上述的时间控制和速度控制交互作用的安全带释放的具体实施例 能够基于图17被再次解释。图17示出坐在座位70上的机动车乘客71 在前移端通过控制安全带72的释放，乘客的头部撞击到一膨胀的安全 气嚢73上。所述安全气嚢在方向盘74的外部展开，方向盘74插入在 驾驶杆76内。
由于一安全带牵引器(未示出)预限定了安全带72的释放速度， 所述气嚢73的膨胀率或是通风率以及驾驶杆76的插入率能够适当的调 节，其中相对于气嚢和相对于驾驶杆的总速度应当与安全带的释放率对 应。这种作为整体的配置尽可能少的伤害机动车乘客71。
本发明在说明书、权利要求、摘要以及附图中所公开的文档描述的 主题的特征，既可以独立4吏用也可以与另一个结合使用，以实现本发明 各种实施例。
权利要求
1.一种用于机动车的力限制设备，该力限制设备用于发生危险情形时在机动车内彼此相对运动的两部件之间调节力的吸收，其特征在于所述力限制设备包括一运动能量吸收设备，所述设备是以这种方式设计的，对于在限定危险事故发生时彼此相对运动的两部件之间的速度差异，不同的力限制等级可以危险情况下运动部件的质量和动力的函数实现。
2. 根据权利要求1所述的力限制设备，其特征在于所述力限制 设备通过质量系统(16、 40、 59)形成，在危险情况下所述质量系统以 预设的频率发生振动并且控制至少一个具有由频率限定的速度的运动 部件(13、 56)。
3. 根据权利要求2所述的力限制设备，其特征在于所述互相相 对运动的部件是机动车安全系统的组件，在碰撞事故中所述车辆安全系 统以摆动的质量系统(16, 40)的产生振动的频率限定的释放率控制固 定乘客的安全带，并且所述车辆安全系统包括安全带轴，所述安全带轴 相对于固定到所述机动车的框架(11)旋转。
4. 根据权利要求3所述的力限制设备，其特征在于发生危险时 所述安全带的收缩为所述质量系统(16、 40)提供激励，以便实现其振 动频率，并且所述安全带的释;^文以作用于安全带收缩力的时间周期的函 数决定。
5. 根据权利要求4所述的力限制设备，其特征在于机械的相互作用组件(12、 13)能够把安全带的释放转变为所述质量系统的摆动激励。
6. 根据权利要求2或3所述的力限制设备，其特征在于 一外部 驱动器提供所述质量系统(16、 40)的激励以便达到所述质量系统的振 动频率并且在危险事件中触发所述驱动器并在预先确定的时间周期内 起作用。
7. 根据权利要求6所述的力限制设备，其特征在于所述外部驱动器配置为一预应力的弹簧/质量系统。
8. 根据权利要求2-7任意一项所述的力限制设备，其特征在于 所述质量系统(16、 40、 59)恒定的振动频率设在时间间隔之上。
9. 根据权利要求2-7任意一项所述的力限制设备，其特征在于 所述质量系统(16、 40、 59)递减的振动频率设在时间间隔之上。
10. 根据权利要求2-7任意一项所述的力限制设备，其特征在于 所述质量系统(16、 40、 59)增加的振动频率设在时间间隔之上。
11. 根据权利要求2-10任意一项所述的力限制设备，其特征在于 提供一振动终止，该振动终止在时间间隔的末端起作用并且固定所述质 量系统(16、 40、 59)。
12. 根据权利要求3-5任意一项所述的用于自锁安全带牵引器的力 限制设备包括设在壳体上并且固定所述安全带的安全带轴，其特征在 于对安全带轴展开方向上的旋转作出响应的所述质量系统包括多个双 臂摆锤(16),该双臂摆锤设在安全带轴的外围并且以能够绕固定到壳 体的中心支撑点(17)摆动的方式固定，在摆锤摆动运动的最终位置， 利用设在两端的齿(19)以啮合齿环(13)的外齿(l5),在危险事件 中，其连接到所述安全带轴并与之旋转，所述啮合以下述方式产生，当 齿环(13 )相对于摆锤(16 )旋转时，设在所述摆锤(16 )上的齿(19 ) 的齿侧在齿环(13)的外齿(15)的齿侧上滑动产生各个摆锤(16)的 振动。
13. 根据权利要求12所述的力限制设备，其特征在于两摆锤(16 ) 以对称排列的方式彼此相对设置。
14. 根据权利要求12所述的力限制设备，其特征在于四摆锤(16 ) 以对称排列的方式彼此相对设置。
15. 根据权利要求12所述的力限制设备，其特征在于六摆锤(16 ) 以对称排列的方式彼此相对设置。
16. 根据权利要求12-15任意一项所述的力限制设备，其特征在于 所述摆锤(16)以互相补偿的运动方式排列和配置。
17. 根据权利要求12-16任意一项所述的力限制设备,其特征在于 啮合摆锤(16)的外围的环形弹簧(20)设有凸出物，该凸出物设在所述环形弹簧(20)上并且撞击位于摆锤(16)的齿(19)的上方的摆锤 (16)区域。
18. 根据权利要求12-17任意一项所述的力限制设备,其特征在于 所迷摆锤(16)配置成完全啮合所述齿环(13)并且其外端互相交叠。
19. 根据权利要求12-18任意一项所述的力限制设备，其特征在于 所述摆锤(16 )的一端连接到附加的控制摆锤(16 )振动的弹簧(25 ) 上。
20. 根据权利要求19所述的力限制设备，其特征在于所述弹簧 (25)的另一端固定。
21. 根据权利要求20所述的力限制设备，其特征在于 一附加的 质量块(32 )插入到在摆锤(16 )上的悬挂系统及其固定扣件之间的弹 簧中。
22. 根据权利要求19所述的力限制设备，其特征在于所述弹簧 (25)的一端固定到两臂的旋转安装杆U7)上，当齿环(U)旋转时， 该杆的另一臂(30)可以被连接到齿环(13)的转换凸轮(31)冲击。
23. 根据权利要求19所述的力限制设备，其特征在于所述弹簧 (25 )的一端固定到连接到摆锤(16 )的一臂上并且附加的惯性质量(23 ) 被插入到在摆锤(16)上的悬挂系统及其臂(33)的悬挂系统之间的弹 簧(25)中。
24. 根据权利要求12-18任意一项所述的力限制设备，其特征在于 所述摆锤(16)被制动元件(34、 35、 36)撞击以减慢其振动。
25. 根据权利要求24所迷的力限制设备，其特征在于所述制动 元件包括侧面撞击所述摆锤(16)的制动垫(34)。
26. 根据权利要求12-18任意一项所述的力限制设备，其特征在于 摆锤(16 )被阻止摆锤(16 )摆动的阻尼元件(35 )碰撞。
27. 根据权利要求26所述的力限制设备，其特征在于所述阻尼 元件U5)包括水压才乘作活塞/圆柱系统。
28. 根据权利要求12-18任意一项所述的力限制设备,其特征在于 摆锤(16)的振动能够通过机电操作的控制设备控制。
29. 根据权利要求3-5任意一项所述用于自锁安全带牵引器的力限 制设备包括设在壳体上并且固定所述安全带的安全带轴，其特征在于 响应所述安全带轴(70)在展开方向上旋转的所述质量系统设在所迷安 全带轴(70)之内，该安全带轴中空配置并且有一空腔(72)。
30. 根据权利要求29所述的力限制设备，其特征在于至少一个 具有设在其每一外端的齿(19 )的摆动设置的双臂摆锤(16 )被设置在 所述安全带轴(70 )上的空腔(72 )内，所述齿在摆锤(16 )摆动运动 的两最终位置啮合条形元件(73)的外齿(15),所述条形元件轴向延 伸进入安全带轴(70)的空腔(72)中并且以不可旋转的方式连接到侧 头部(71)作为安全带牵引器一侧的锁定系统的部分，以这样的方式产 生所述啮合使得当包括摆锤(16 )的安全带轴(70 )相对于所述条形元 件(73 )旋转时，设在摆锤(16 )上的齿(19 )的齿侧在条形元件(") 的外齿(15)的齿侧上滑动产生各个摆锤(16)的摆动。
31. 根据权利要求3-5任意一项所述用于自锁安全带牵引器的力限 制设备包括设在壳体上并且固定所述安全带的安全带轴，其特征在于 所迷质量系统包括摆锤(40)，该摆锤固定到所述壳体并且有一控制销 (44),在危险事件中所述控制销啮合连续的控制曲线(47)并且因此控 制所述摆锤(40)的振动，并且所述控制曲线设在一控制4仑(45)上， 在危险事件中该控制轮连接到所述安全带轴并且绕其旋转，以该方法配 置使得当控制轮(45)相对于控制销(44)旋转时，控制销(44)在控 制曲线(47)中的运动产生所述摆锤(40)的振动，所述控制销被摆锤 (40)携带。
32. 根据权利要求31所述的力限制设备，其特征在于所述控制 曲线(47)示出具有摆锤(40)的恒定摆动频率的均匀路径。
33. 根据权利要求31所述的力限制设备，其特征在于所述控制 曲线(47)示出摆锤(40)的变化摆动频率的交替路径。
34. 根据权利要求31-33任意一项所述的力限制设备，其特征在于 所述控制曲线(47)的一端示出用于固定摆锤(40)的控制销(44)的 停止槽(51)。
35. 根据权利要求31-33任意一项所述的力限制设备,其特征在于 附加的质量块(42)通过齿轮(43)被连接到所述摆锤(40)。
36. 根据权利要求2所述的力限制设备，其特征在于彼此相对运 动的部件紧密连接到机动车的部件(55)并且作为机动车的线性运动组 件，在碰撞事件中能够线性移动的驾驶杆(56)。
37. 根据权利要求2所述的力限制设备，其特征在于彼此相对运 动的部件紧密连接到机动车(55 )的部件并且为机动车的线性运动组件， 在碰撞事件中移动的机动车框架的部件。
38. 根据权利要求2所述的力限制设备，其特征在于彼此相对运 动的部件紧密连接到机动车的部件并且是机动车的线性运动组件，在碰 撞事件中移动的 一主体部件。
39. 根据权利要求2所述的力限制设备，其特征在于彼此相对运动的部件是线性操作的包括一配合件的机动车安全系统的组件，所述配 合件固定安全带并且相对于固定到机动车的组件(55)线性运动，并且 该运动限定所述安全带的释放。
40. 根据权利要求36-39任意一项所述的力限制设备，其特征在于 固定到机动车的所述组件(55)设成圆柱形并且该相对运动的组件为能 够在圆柱体中运动的管道(56),其中圆柱体(55)的内壁设有齿(62) 和至少一个摆锤(59),摆锤的设置使得其能够在管道(56)内摆动到 圆柱体壁上的限制器，摆锤设在管道内并且带有彼此相对设置的齿 (61),所述摆锤在两最终位置上啮合圆柱体(55)的齿(62),以使得 当所述管道(56 )相对于圆柱体壁纵向运动时，配置在摆锤(59 )上的 齿(61)的齿侧在圆柱体(55)的内齿(62)的齿侧上滑动引起摆锤振 动，使得管道(56)的运动由摆锤运动的频率限定的馈送率控制。
41. 根据权利要求40所述的力限制设备，其特征在于管道(56) 内设有多个摆锤(59),该摆锤彼此相对旋转摆动。
42. 根据权利要求40或41所述的力限制设备，其特征在于当在 启动位置时，由弹簧(63)引起在圆柱体(55)内的管道(56)的预应力。
全文摘要
本发明涉及用于机动车的力限制单元，用于发生危险情形时吸收机动车相互运动的两部件之间的力。该力限制单元包括一运动学上的能量吸收设备，所述设备设计为在危险情形中相对运动的两部件之间的速度差异的预定情形的情况下，能够根据发生事故时运动部件的质量和动力而实现不同的力限制等级。用于自锁安全带牵引器的力限制设备包括安全带轴，该轴固定安全带并且设在壳体内部。所述质量系统，在退绕方向上回应安全带轴的旋转，其包括多个双臂摆锤(16)，其设在安全带轴的外围并且使其能够绕固定到壳体的中轴点(17)旋转。所述摆锤在其旋转运动的两个最终位置与设在齿环(13)的外齿(15)内的其端部上的齿(19)啮合。在危险事故期间，摆锤与安全带轴结合并绕其旋转。所述摆锤以下述方式嵌入外齿内，在齿环(13)相对于摆锤(16)旋转期间，齿(19)的齿侧的滑动引起的摆锤分别振动，该振动在形成在摆锤(16)上，形成在齿环(13)的外齿(15)的齿侧上。
文档编号B60R22/34GK101203408SQ200580050100
公开日2008年6月18日 申请日期2005年12月15日 优先权日2005年4月12日
发明者罗纳德·雅布施 申请人:奥托立夫开发公司