安全带预张紧牵引器组件的制作方法

本技术领域整体涉及用于约束车辆乘员的安全带约束装置，并且更具体地，涉及用于预紧安全带的装置。

背景技术：

用于约束车辆座椅上的乘员的安全带约束系统在减少车辆碰撞情况中的乘员受伤方面发挥重要作用。传统的所谓“三点”类型的安全带约束系统通常具有横跨座椅乘员骨盆延伸的腰带区段和横跨上部躯干的肩带区段，其被紧固在一起或者由连续长度的安全带织带形成。腰部和肩部带区段通过锚固件连接至车辆结构。通常提供安全带牵引器以存储安全带织带，并且可进一步操作以在碰撞情况下管理安全带张力负载。由乘员手动部署的(所谓的“活动”类型)安全带约束系统通常还包括通过锚固件附接到车身结构的带扣。附接到安全带织带的闩锁板被带扣接纳，以允许安全带系统被扣紧从而实现约束，并且解开以允许从车辆进出。安全带系统在部署时有效地约束了碰撞过程中的乘员。

oem车辆制造商通常提供具有预张紧装置的安全带约束系统，该系统在车辆撞击期间或者甚至在撞击之前张紧安全带(也称为“预张紧器”)，以增强乘员约束性能。预张紧器消除织带松弛，并且允许安全带约束系统在碰撞顺序的早期与乘员结合。一种类型的预张紧器在织带牵引器上作用以张紧安全带。目前存在的牵引器预张紧器的各种设计，包括称为旋转预张紧器的类型，该类型结合了用于产生烟火燃料的气体发生器。这种旋转预张紧器的示例描述在1995年4月11日提交的美国专利no.5,881,962、2005年4月27日提交的美国专利申请公布第no.2006/0243843、2010年7月6日提交的美国专利申请公布no.2012/0006925以及2011年8月2日提交的美国专利no.7,988,084中，所述专利申请由受让人共同拥有，并且通过引用方式整体并入本文以用于所有目的。通常，点燃烟火燃料或其他可燃材料在具有活塞的腔室中产生气体压力，以在驱动元件诸如活塞、齿条和小齿轮或设置在预张紧器管中的一系列球上施加运动，所述驱动元件与预张紧器卷轴链轮接合并且卷绕牵引器卷轴链轮以回缩织带。

使用一系列金属球的预张紧器的一个问题是完整预张紧行程所需的一系列球的重量，以及提供具有严格公差的多个金属球的对应成本。此外，对于使用一系列金属球的预张紧器，或基于齿条和齿轮的系统，需要同步或离合器特征以确保一系列球或小齿轮充分接合牵引器卷轴链轮。

预张紧器的另一个问题被称为低阻力条件，其中驱动元件将在没有经历大量阻力的情况下达到行程末端。如果安全带织带过度松弛，就会发生这种情况。在这些情况下，低阻力导致来自驱动元件的较低量的背压。背压通过驱动元件和链轮之间的接合产生，因此较低的背压降低了跟随驱动元件的密封元件上的压力。密封元件上的压力降低减少了密封元件周向压缩的量。密封能力降低会导致气体从一系列球周围的管中泄漏。

预张紧器的另一个问题是需要在预张紧行程结束时将牵引器和安全带织带保持在锁定状态。当牵引器卷轴未保持锁定时，可发生回收，这允许安全带松开并重新引入安全带中的松弛部分。一种用于保持锁定位置的方法包括保持来自气体发生器的压力超过预张紧行程所需的量。然而，这增加了重量和成本。

另选类型的预张紧器将金属球替换为驱动元件。代替金属球，柔性杆可用作驱动元件。柔性杆可由聚合物制成并且具有细长形状。可使用聚合物杆的不同横截面形状。聚合物杆以与金属球类似的方式被驱动，其中气体发生器产生电荷并且在一个端部处增大压力，导致杆被推进穿过通道并与链轮或小齿轮接合。小齿轮可操作地联接到主轴，使得当杆与小齿轮接合并使小齿轮旋转时，小齿轮将导致主轴旋转并将安全带织带卷起。

已知的预张紧器组件包括装配在一起的多个部件以允许小齿轮响应于驱动元件的致动而旋转并且还使主轴响应地旋转。例如，该组件可以包括胎面头、两件式小齿轮、轴承盘、弯曲元件、扭杆和主轴。两件式主轴和弯曲元件安装到胎面头，并且轴承盘安装到主轴的一侧。扭杆的一个端部安装到胎面头，并且其相对端安装到主轴。这些组件可以包括轴向公差累积以及组装时间的问题。此外，在装配的部件之间传递扭矩的需求需要附接接口固定以防止旋转，由此导致锯齿状或包括突出部的外圆周表面。

技术实现要素：

本文提供了用于乘用车辆的安全带预张紧牵引器组件。在示例性实施方案中，用于安全带牵引器组件的预张紧装置包括：可旋转的主轴，该可旋转的主轴被构造用于响应于主轴的旋转而卷起安全带，其中主轴围绕中心纵向轴线旋转；胎面头小齿轮，该胎面头小齿轮可操作地联接到主轴，该胎面头小齿轮被构造成响应于施加到其上的预张紧负载而旋转，其中胎面头的旋转使主轴旋转；以及可变形杆，其被构造成响应于杆的致动而沿着预定路径平移成与胎面头小齿轮直接接合，其中杆的平移以及与胎面头小齿轮的接合使胎面头小齿轮旋转。

胎面头小齿轮可形成为单件并且包括：背离主轴的第一侧和面向主轴的第二侧；环部分，其在第一侧和第二侧之间延伸并且具有多个径向突出的齿以用于接收来自杆的预张紧负载；一对凸缘，其包括位于第一侧的第一凸缘和位于第二侧的第二凸缘，其设置在齿的相对侧上并且径向向外突起超过齿，这些凸缘被设置成与多个齿纵向相邻，其中齿混合到凸缘中以限定相邻齿和凸缘之间的腔；以及从第二凸缘朝主轴径向突起的轴承部分，该轴承部分限定主轴将抵靠的轴承表面。

在另一个实施方案中，用于安全带牵引器组件的预张紧装置包括：可旋转的主轴，其被构造用于响应于主轴的旋转来卷起安全带，其中主轴围绕中心纵向轴线旋转；可操作地联接到主轴的胎面头小齿轮，该胎面头小齿轮被构造成响应于施加到其上的预张紧负载而旋转，其中胎面头的旋转使主轴旋转；以及可变形杆，其被构造成响应于杆的致动而沿着预定路径平移成与胎面头小齿轮直接接合，其中杆的平移以及与胎面头小齿轮的接合使胎面头小齿轮旋转。

胎面头小齿轮可形成为单件并且可包括：背离主轴的第一侧和面向主轴的第二侧；环部分，其在第一侧和第二侧之间延伸并且具有多个径向突出的齿以用于接收来自杆的预张紧负载；一对凸缘，其包括位于第一侧的第一凸缘和位于第二侧的第二凸缘，其设置在齿的相对侧上并且径向向外突起超过齿，这些凸缘被设置成与多个齿纵向相邻，其中齿混合到凸缘中以限定相邻齿和凸缘之间的腔。扭杆可延伸到由胎面头小齿轮的环部分限定的内腔中，并且可在第一端部处附接到胎面头小齿轮且在第二端部附接到主轴。

通过结合附图考虑以下说明书和所附权利要求书，本发明的其他目的、特征和优点对于与本发明有关的本领域技术人员将显而易见。

附图说明

本文描述的附图仅用于说明的目的，并不意图以任何方式限制本公开的范围。

图1是根据示例性实施方案的乘员约束系统的透视图；

图2是根据示例性实施方案的乘员约束系统的透视图，其中各种部件被移除以示出安全带预张紧牵引器组件；

图3是根据示例性实施方案的安全带预张紧牵引器组件的透视图；

图4是根据示例性实施方案的处于非致动位置的安全带预张紧牵引器组件的剖视图，示出了管、可塑性变形的聚合物杆和胎面头小齿轮；

图5a是预张紧组件的分解图，该预张紧组件包括胎面头小齿轮、弯曲元件、弯曲元件衬套、扭杆和主轴；

图5b示出了铆接到胎面头小齿轮的弯曲元件；

图6是胎面头小齿轮的透视图；

图7a是胎面头小齿轮的横截面视图；

图7b是胎面头小齿轮的局部剖视图；

图7c是胎面头小齿轮的透视剖视图；

图8是胎面头小齿轮和可变形聚合物杆的剖视图；

图9a示出了现有技术的预张紧器部件的多件式组件；

图9b示出了另选胎面头小齿轮；

图10a是根据示例性实施方案的可塑性变形的聚合物杆和止动件的侧剖视图；

图10b是根据另一个示例性实施方案的可塑性变形的聚合物杆和止动件的侧剖视图；

图10c是根据示例性实施方案的处于非致动位置的安全带预张紧牵引器组件的气体发生器、密封件、止动件和可塑性变形的聚合物杆的横截面视图；

图11是根据示例性实施方案的处于致动位置的安全带预张紧牵引器组件的横截面视图；并且

图12是根据示例性实施方案的管、可塑性变形的聚合物杆和止动件的局部分解透视图。

应当理解，在整个附图中，对应的参考数字指示相同或对应的部分和特征。

具体实施方式

以下描述本质上仅仅是示例性的，并不意图限制本公开或其应用或用途。

现在参考附图，图1示出了根据示例性实施方案的车辆座椅10和安全带组件12。安全带组件12包括安全带织带14，该安全带织带具有从上引导套环或锚固件18延伸到闩锁板20的肩带部分16，以及从闩锁板20延伸到锚固件24的腰带部分22。闩锁板20可包括安全带织带14延伸穿过其中的套环部分26。闩锁板20能够插入安全带带扣28中以锁定和解锁安全带组件12。安全带带扣线缆30直接或与其他部件协作，以将安全带带扣28固定到车辆结构的部分31(例如，车架)。应当理解，也可以使用将安全带织带14附接到车辆的其他方式，包括闩锁板20和安全带带扣28及其与安全带织带14和相关联车辆结构的附接的变型。

安全带织带14能够从安全带预张紧牵引器组件或牵引器组件32(图2和3中所示)放出，所述牵引器组件位于车辆座椅10内(在集成结构座椅设计中)或者在结构上联接到车身，使得安全带织带14的有效长度是可调节的。当闩锁板20已经紧固到安全带带扣28时，安全带组件12在锚固件18、闩锁板20和锚固件24之间限定三点约束。任何其他合适的构造诸如牵引器组件32、闩锁板20和锚固件24的另选位置可以与本发明一起使用。

现在参考图2，示出了与机动车辆分离的安全带组件12的等距视图，并且示出了根据示例性实施方案的牵引器组件32。牵引器组件32包括安装到公共框架38的卷轴组件34和气体发生器36。卷轴组件34与肩带部分16的安全带织带14连接并收纳安全带织带，而安全带织带14的腰带部分22的端部与锚定点固定接合，例如框架38或机动车辆的另一部分诸如座椅10(如图1所示)或底盘。

同样参照图3，卷轴组件34包括带卷轴或主轴40，其接合安全带织带14的肩带部分16并且旋转以卷绕或放出安全带织带14。扭转“时钟”或“马达”类型弹簧承载在弹簧端盖42内，并且旋转偏压带卷轴40以使安全带织带14回缩。卷轴组件34还可以结合根据现有技术已知的其他卷轴控制机构，包括预张紧器、惯性和织带敏感锁定装置、扭杆负载限制器或其他带控制装置，其中的一些将在下文进一步详细描述。本说明书中提到的“卷轴控制系统”可包括控制织带卷轴旋转运动，从而控制安全带织带的抽出和回缩的任何系统。一种此类卷轴控制系统是马达助力的牵引器。卷轴锁定装置通常结合了惯性敏感元件诸如滚珠或摆锤，并且使得接合卷轴的链轮以防止安全带织带14从带卷轴40进一步退出。织带敏感锁定装置检测安全带织带14的快速放出以锁定牵引器组件32。检测安全带织带14的退出和/或闩锁板20与安全带带扣28的连接的各种电子感测机构也可以结合到牵引器组件32中。

在车辆的正常操作期间，牵引器组件32允许安全带织带14的放出以给予乘员一定量的运动自由度。然而，如果检测到撞击或潜在的撞击情况，则牵引器组件32被锁定以防止放出并将乘员固定在座椅10中。例如，如果车辆以预定速率减速或者如果以预定力致动制动器，则牵引器组件32被锁定。部分地由于安全带织带14的自由放出，安全带组件12在正常使用期间经常发生松弛。

图4提供了根据示例性实施方案的预张紧器系统44的剖视图。参照图3至图4，具体地讲，牵引器组件32还包括预张紧器系统44，该预张紧器系统可操作地连接到卷轴组件34并且可操作以旋转带卷轴40以进行预张紧。如本领域技术人员已知的，牵引器预张紧器在检测到的车辆撞击的初始阶段将安全带织带卷绕到与乘员更加贴合的状态。这被提供用于响应于车辆撞击或翻车的减速力而减少乘员的向前运动或偏移。

预张紧器系统44包括与气体发生器36连通的预张紧器管52。气体发生器36用于响应点火信号提供膨胀气体。如本领域所已知的，例如，车辆包括传感器阵列，该传感器阵列发送指示紧急事件诸如撞击事件、碰撞或翻车的信号。车辆传感器可以是特定的撞击传感器，或者可以是传统的车辆传感器(例如，纵向或横向加速度传感器)或者是控制系统的具有一套多个传感器的其他部分。本领域技术人员已知或将要知道的任何其他冲击传感器也可以容易地与本发明的安全带组件12结合使用。电子控制单元诸如中央处理单元(cpu)或其他控制器接收信号并且控制安全带组件12以通过收紧车辆的安全带织带14(例如，通过激活预张紧器)来进行响应。

如下面将进一步详细讨论的，预张紧器管52具有预张紧器杆53，该预张紧器杆设置在其中并且具有细长形状且在管52内是柔性的，例如，可塑性变形的聚合物杆。更具体地并且如下面将进一步详细讨论的，当在插入其中之前设置在预张紧器管52的外部时，预张紧器杆53具有大致笔直的形状，并且当插入管52中时，其将根据管52的弯曲形状弯曲和挠曲。

在正常使用中，卷轴组件34将相对于公共框架38旋转，以卷绕附接到卷轴组件34的安全带织带14。公共框架38包括用于容纳预张紧器系统44的部件的外壳54。

参考图5a和图5b，预张紧器系统44包括预张紧器组件60，该预张紧器组件可包括卷轴或主轴40、扭杆62、胎面头小齿轮64和弯曲元件66。如下文进一步所述，胎面头小齿轮64可包括先前包含在单独的组装部件中的许多特征。图5a示出了分解视图，并且胎面头小齿轮64被布置成直接附接到扭杆62(其插入到胎面头小齿轮64中)，并且扭杆62还被布置成直接附接到主轴40(在主轴内；未示出)。弯曲元件66可以是偏心弯曲元件，其附接到胎面头小齿轮64和主轴40两者。弯曲元件66可以经由弯曲元件衬套67附接到主轴40。当组装时，主轴40抵靠胎面头小齿轮64，在预张紧期间如果需要，则允许主轴40相对于胎面头小齿轮64旋转。图5b示出了附接到胎面头小齿轮64的弯曲元件66。

扭杆62和弯曲元件66以本领域已知的方式操作，其允许在预张紧期间施加给乘客的负载。例如，扭杆62可以响应于安全带和主轴上超过预定水平的负载而扭曲，从而允许扭杆62和主轴相对于预张紧和锁定的胎面头小齿轮64扭转，由此允许安全带织带的一定放出。发生的放出相对于完全锁定的带减少了对乘客的负载。

参考图5a至图6，胎面头小齿轮64形成为单件。小齿轮64可以通过烧结或压铸形成，并由锌或铝制成。本文可以参考单件式设计的各种部分或特征来描述胎面头小齿轮64。应当理解，对各个部分或特征的引用旨在表示胎面头小齿轮64的单件式设计的一部分或特征。

胎面头小齿轮64具有大致圆形的轮廓，使得胎面头小齿轮64可以大致与主轴一起旋转(尽管在胎面头小齿轮64和主轴之间的某种相对旋转是可能的，具体取决于扭杆62在高负荷时间段期间的变形)。胎面头小齿轮64还可以被描述为具有盘状形状，其第一侧70面向第一方向且第二侧72面向与第一方向相反的第二方向。小齿轮64还可包括主体部分74，该主体部分在第一侧和第二侧之间轴向延伸。胎面头小齿轮64具有中心轴线a，胎面头小齿轮64将围绕该中心轴线a与主轴一起旋转。

第一侧70被设置成在轴向上比第二侧72更远离主轴40。换句话讲，第一侧70背离主轴40，第二侧72面向主轴40。第二侧72被布置成在组装时接合主轴40。

第一侧70可包括与安全带卷轴组件的传统功能相对应的各种结构，诸如与惯性锁配合的结构。第一侧70可包括轴部分76，该轴部分从第一侧70轴向向外突起。轴部分76被布置成与框架或组件外壳或其他结构配合以允许胎面头小齿轮64在正常操作条件下在幅材放出或收入期间旋转，并且允许胎面头小齿轮64响应于预张紧旋转以卷起安全带织带。

胎面头小齿轮64的主体74被布置成接收预张紧组件的驱动元件。驱动元件可以是聚合物杆53的形式，其被驱动通过管52并与胎面头小齿轮64的径向外部部分接合。在聚合物杆53与小齿轮64的径向外部部分接合的情况下，小齿轮64将响应于聚合物杆53的驱动力而旋转。本文描述了聚合物杆53作为驱动元件的使用，但是应当理解，单件式胎面头64的各方面也可以与其他类型的驱动元件一起使用。

参考图6以及图7a至图7c，主体74包括驱动元件接收环部分78，该环部分围绕主体74的径向外边缘周向延伸并限定胎面头小齿轮64的径向外表面。环部分78包括第一凸缘78a和第二凸缘78b。第一凸缘78a被设置为和第一侧70相邻，并且第二凸缘78b被设置为和第二侧72相邻。

凸缘78a和78b从中心轴线a径向向外延伸，并在第一凸缘78a和第二凸缘78b之间轴向限定内部空间78c。凸缘78a和78b之间的空间78c被设计成接收聚合物杆53或其他驱动元件，其在预张紧期间被驱动成与胎面头小齿轮64接合。

因此，凸缘78a和78b具有内表面和外表面，其内表面面向内部空间78c，并且外表面轴向向外。

凸缘78a和78b可包括倒角内边缘78d，该倒角内边缘位于凸缘78a和78b的径向外部内角处。倒角边缘78d可操作以在预张紧期间将驱动元件或聚合物杆53引导到内部空间78c中。因此，倒角边缘78d优选地围绕凸缘78a和78b的整个周边周向延伸。凸缘78a和78b中的一者或两者可包括径向外部凹口78e，该径向外部凹口延伸到凸缘78a和78b中。

环78还包括多个齿80，这些齿在内部空间78c中的凸缘78a和78b之间延伸。齿80被设计成与驱动元件53接合，使得当在预张紧期间驱动驱动元件53时，驱动元件将撞击齿80，使得胎面头小齿轮64和附接的主轴40旋转。齿80优选地围绕环78均匀地间隔开。

在一种形式中，并且进一步参考图8，当在轴向方向上观察齿80的横截面时，齿80各自具有径向外部顶角80a、第一面80b和第二面80c。第一面80b和第二面80c可以被布置成相对于顶角和中心轴线a成不同的角度。

例如，在一种方法中，参考从轴线a延伸穿过一个齿80的顶角80a的线l，第一面80b被布置成与该参考线成角度α，并且第二面80c被布置成与该参考线成角度β，使得α小于或等于β。在一个优选的示例中，角度α小于角度β。在一个示例中，角度α可以为大约25度并且角度β可以为大约30度。

第一面80b优选地设置在齿80的面向驱动元件53的一侧，使得当驱动元件53被驱动成与齿80接合时，驱动元件将撞击第一面80b。当驱动元件53开始推动胎面头小齿轮64时，第一面80b的减小的角度增加了小齿轮切向力与径向力之比。

环78还可包括基部表面82，该基部表面被设置为从齿80的顶角80a径向向内。基部表面82可以限定每个齿80的基部。齿80、凸缘78a和78b与基部表面82之间的交叉点可以是圆角82a的形式，从而限定内部空间78c内的多个弯曲凹坑84。圆角82a由此占据内部空间78c的一部分，这降低了聚合物杆变形到齿80、凸缘78a/b和基部表面82的交叉点附近的空间中的能力。过度的杆变形会浪费能量，因此减小杆53可以变形到其中的空间减少了潜在的浪费能量。

再次参考图6、图7a和7图b，胎面头小齿轮64的第二侧72包括附接到扭杆62和弯曲元件66以及为主轴40提供轴承表面的结构。第二侧72包括主轴轴承部分84，其远离第二凸缘78b轴向向外延伸。轴承部分84具有大致圆形的轮廓并形成从主体74和第二凸缘78b延伸的阶梯表面。轴承部分84具有小于第二凸缘78b的外径的外径，使得第二凸缘78b相对于轴承部分84径向向外延伸。

弯曲元件安装部分86从轴承部分84轴向向外延伸。弯曲元件安装部分86具有大致圆形的轮廓，其外径小于轴承部分84的外径，使得轴承部分84从弯曲元件安装部分86径向向外延伸。

弯曲元件安装部分86、轴承部分84和单件式胎面头小齿轮64的主体74组合以限定内腔88，该内腔从轴承元件安装部分86的轴向外表面轴向向内延伸到胎面头小齿轮64中。腔88以轴线a为中心，并且在轴向观察时具有花键轮廓。腔88的花键形状对应于扭杆62的端部形状，使得扭杆62可轴向插入腔88中并相对于胎面头小齿轮64旋转地固定。腔88和扭杆62的花键轮廓操作为在胎面头小齿轮64和扭杆62之间传递扭矩。

弯曲元件安装部分86包括凹口86a，该口从弯曲元件安装部分86的外圆周表面径向向内延伸。凹口86a提供凹坑或空间，弯曲元件66的端部可设置在该凹坑或空间中。

轴承部分84类似地包括被设置为与凹口86a轴向相邻的铆接凹坑84a，使得凹口86a的开放空间与凹坑84a连通。凹坑84a轴向向内延伸到轴承部分84中。

因此，弯曲元件66的端部可以轴向插入凹口86a和凹坑84a中。轴承部分84还包括进入腔84b，该进入腔在径向邻近并从铆接凹坑84a向外设置的位置处轴向向内延伸到轴承元件中。因此，铆接壁84c限定在凹坑84a和腔84b之间。铆接壁84c在径向方向上是可变形的，以将弯曲元件66的端部(其插入凹坑84a中)铆接到胎面头小齿轮64。

弯曲元件安装部分86在大部分圆周上具有连续光滑的外圆周表面。因此，除了凹口86a所在的区域之外，外圆周表面围绕大部分圆周具有大致恒定的直径。

参考图9a，现有的胎面头设计需要胎面头464的花键外表面，其中弯曲元件66将在其周围缠绕。这是由于胎面头464和小齿轮478是分开的件。小齿轮478包括花键内部开口，其与胎面头464的花键外表面配合，使得小齿轮478可与胎面头464组装，并且来自小齿轮478的扭矩将传递到胎面头464。胎面头464的花键部分延伸穿过小齿轮478并向外突出，突出超过小齿轮478的部分是弯曲元件66缠绕的部分。胎面头464的该部分需要具有花键，因为花键小齿轮478在组装期间需要经过它。

如图6所示，弯曲元件66在弯曲元件安装部分86周围设置有光滑的圆周轴承表面86b，而不是花键轴承表面。

此外，如上所述，轴承部分84从凸缘78b轴向向外延伸。轴承部分84提供轴承表面84d，当主轴40相对于小齿轮64旋转时，主轴40可以抵靠该轴承表面。在牵引器的正常操作中，主轴40不相对于胎面头64旋转。然而，当扭杆62响应于安全带织带上的负载而扭转时，主轴40相对于胎面头64旋转，并且将抵靠轴承部分84。

轴承表面84d具有围绕弯曲元件安装部分86的大致环形形状。用于铆接弯曲元件66的上述腔84a轴向延伸到轴承表面84d中。除了腔84a之外，轴承部分84还可包括多个芯出口84e。芯出口84e为在轴承表面84d中形成的腔或其他孔的形式。芯出口84e减小了胎面头64的总重量，并且单件形式的胎面头64允许轴承表面84d保持稳固。

在现有技术的设计中，如图9a所示，在小齿轮478和主轴40之间抵靠小齿轮478放置单独的轴承盘484。轴承盘484将包括具有花键内轮廓的内部开口，使得轴承盘484将装配在花键胎面头464上，类似于小齿轮478。轴承盘484还在内轮廓中包括凹口，以将弯曲元件66保持在适当位置。弯曲元件66将与轴承盘484接合，然后轴承盘484和弯曲元件66将被放置在胎面头464的花键部分上。

上述方法不包括单独的轴承盘，并且弯曲元件66可以简单地插入凹口86a和腔84a中并通过使壁84c变形而铆接。

在另选方法中，如图9b所示，另选的胎面头564可被布置成接收单独的轴承盘584。在该方法中，单件式构造可包括主体74和弯曲元件安装部分586的另选型式。轴承盘584的尺寸被设置成并被布置为设置在弯曲元件安装部分586上方。

当组装时，由于在轴承盘584和弯曲元件安装部分586上径向向内和向外延伸的相应凹口和突出部，轴承盘584将被旋转地保持在弯曲元件安装部分586上。弯曲元件安装部分586包括相对于主体74的轴向内部部分586a和轴向外部部分586b。内部部分586a具有外轮廓，该外轮廓被构造成与轴承盘584的内轮廓接合。外部部分586b被构造成在弯曲时与弯曲元件66接合。

弯曲元件部分586包括突出部587a、b、c、d、e和f，这些突出部被设置在轴承元件部分586的外轮廓周围。突出部587a具有内部部分587g和外部部分587h，其中内部部分587g具有梯形形状，外部部分587h具有尖头形状。内部部分587g接合轴承盘584，并且外部部分587h接合弯曲元件66。

突出部587b具有细长盒子形状，在径向具有外部平坦表面。突出部587c、d、e和f具有盒子形状或梯形形状。应当理解，还可以使用其他形状的突出部587。

弯曲元件安装部分586还可以包括外表面中的径向凹陷。凹陷588a被设置为沿周向与突出部587a相邻，并且凹陷588b被设置为沿周向与突出部586f相邻。凹陷588c被设置为沿周向与突出部586e相邻。

轴承盘584具有凹陷部584a和凹陷部584b，该凹陷部584a对应于弯曲元件安装部分586的突出部586a、b、c、d、e和f，该凹陷部584b用于接收弯曲元件66。凹陷部由从轴承盘584的内轮廓径向向内延伸的突起部585限定。轴承盘584限定了与突出部586b对应的平坦表面584c。轴承盘584可包括设置在突起部585中的一个上的凸块584d，以及设置在另一个突起部585上的另一个凸块584e。凸块584d对应于凹陷588c，并且凸块584e对应于凹陷588b。

弯曲元件66可以设置在弯曲元件安装部分586上，使轴承盘584在凹陷部584b处覆盖弯曲元件66的一部分，以将弯曲元件66保持在弯曲元件安装部分586和轴承盘584之间。轴承盘584提供上述轴承表面，并且弯曲元件66将以类似于上述的方式围绕弯曲元件安装部分586缠绕。

胎面头64或胎面头564的一件式形式(相对于图9a的多件式组件，其组装胎面头464、小齿轮478和轴承盘484)允许小齿轮齿80之间的空间78c的深度更大，或提供相对于单独的小齿轮478额外的结构稳定性。在多件式设计中，小齿轮齿之间的深度受到限制，因为小齿轮478必须经过胎面头464的花键突起部。因此，小齿轮齿之间的空间的底部总是在胎面头464的花键突起部的最外表面的径向外侧，因为单独的小齿轮478经过花键突起部。胎面头464突起部超过轴承盘484的最外表面也充当弯曲元件66将围绕其缠绕的表面。

在单件式设计中，齿80之间的空间78c的深度可以在弯曲元件安装部分86的最外表面的径向内侧延伸到胎面头64或胎面头564的主体中。这在现有的多件式设计中是不可能的。

相对于多件式设计使用单件式设计还提供了制造优势。胎面头64或564可以压铸、烧结或注模。单件式设计的使用还相对于多件式设计减小了轴向方向上的总公差带。

因此，单件式胎面头小齿轮64或564与作为卷轴组件34的一部分的主轴40结合。卷轴组件34与牵引器组件32的其他部件配合，牵引器组件包括用于预张紧的部件，以及用于牵引器的正常操作的部件。

卷轴组件34包括设置在外壳54内的胎面头小齿轮64/564。小齿轮64/564附接到带卷轴40。小齿轮64/564的旋转将使附接的带卷轴40旋转，以卷绕附接到带卷轴40的安全带织带14。

图10a提供了根据示例性实施方案的预张紧器杆53和止动件55的侧面剖视图。如图10a所示，预张紧器杆53在一种形式中具有大致圆形的横截面。在另一种方法中，预张紧器杆53可以具有非圆形横截面，诸如大致矩形的横截面、大致三角形的横截面，或者允许预张紧器杆53插入预张紧器管52(如图4所示)并且在插入时适应预张紧器管52的弯曲形状的其他多边形横截面。出于讨论的目的，预张紧器杆53将被讨论为具有大致圆形的横截面。

如图所示和以上所述，当设置在预张紧器管52的外部时，预张紧器杆53具有大致笔直的形状，并且在纵向方向200上从近侧端部部分202延伸到远侧端部部分204。当预张紧器杆53安装在预张紧器系统44内时，近侧端部部分202朝向气体发生器36(图10c中示出)设置。在示例性实施方案中，预张紧器杆53具有沿其长度变化的横截面，以限定非凹陷部分206和凹陷部分208，该凹陷部分限定凹部210。在一个示例中并且如图10a和图12所示，凹部210被构造成凹槽，例如具有侧壁的u形槽。

参照图10a，在示例性实施方案中，凹陷部分208沿着预张紧器杆53的总长度的大部分从近侧端部部分202延伸到并包括远侧端部部分204。如图所示，近侧端部部分202包括非凹陷部分206，其中凹部210终止于非凹陷部分206的最远侧区段。如下面将进一步详细讨论的并且如图10a所示，预张紧器杆53的非凹陷部分206具有大于凹陷部分208的直径、横截面尺寸和/或周长。在示例性实施方案中，非凹陷部分206具有从约15至约25mm诸如约20mm的长度l1，从约4至约7mm的宽度w1，并且凹陷部分208具有从约60至约145mm的长度l2，以及从约2.5至约8.0mm的厚度w2。

在示例性实施方案中，预张紧器杆53还包括从近侧端部部分202向近侧延伸的正特征结构216，例如，凸块或柱。止动件55具有形成在其中的负特征结构218，该负特征结构接纳正特征结构216以将止动件55联接到预张紧器杆53的近侧端部部分202。在一个示例中，负特征结构218和正特征结构216的尺寸被设计成使得止动件55压配合(例如，过盈配合)到正特征结构216上，以将止动件55牢固地联接到预张紧器杆53。可以使用将止动件55联接和/或固定到正特征结构216和/或近侧端部部分202的其他形式，诸如粘合剂、机械装置等。如图10a所示，正特征结构218可以被构造为盲孔220。另选地并且如图10b所示，负特征结构220可以被构造成通孔222，其中正特征结构216部分地或完全地穿过其延伸。

在示例性实施方案中，预张紧器杆53由聚合物材料制成，其相对于其他旋转预张紧器的金属球驱动元件具有减小的重量。可以选择特定的聚合物材料以适合用户的特定需求。聚合物材料优选地是具有足够柔韧性的材料，使得其可以弯曲并挠曲穿过预张紧器管52，以允许初始安装并且响应于气体发生器36的致动。聚合物材料优选地是响应于致动具有足够推动性的材料，使得预张紧器杆53将负载充分地传递到预张紧器系统44的胎面头小齿轮64，从而用作用于引起预张紧的驱动元件。

此外，在示例性实施方案中，预张紧器杆53由可塑性变形的聚合物材料制成。在致动期间和之后，预张紧器杆53将响应于致动以及与预张紧器系统44的其他部件(例如，胎面头小齿轮64)接触而变得塑性变形。如将在下面进一步详细讨论的，这种塑性变形将使预张紧器杆53被锁定在例如胎面头小齿轮64中，以防止或限制预张紧器杆53的回收，而不完全取决于系统中保持的压力。

在一种方法中，预张紧器杆53由尼龙热塑性材料制成。预张紧器杆53也可以由脂族聚酰胺热塑性材料制成。在另一种方法中，预张紧器杆53可以由类似的热塑性材料制成，诸如乙缩醛材料或聚丙烯材料。

再次参考图4，外壳54还包括引导部分90。引导部分90设置在外壳54内，类似于胎面头小齿轮64。更具体地，引导部分90与管52的出口相对设置，并且胎面头小齿轮64设置在引导部分90和管52之间。因此，离开管52的预张紧器杆53将在接触引导部分90之前接触胎面头小齿轮64。

引导部分90具有大致弓形的承坐面92，其具有朝向管52的出口的凹形形状。在一种方法中，表面92的弧具有恒定的半径。此外，弧的半径的中心点与胎面头小齿轮64的旋转轴线对齐，使得表面92和胎面头小齿轮64之间的径向间距沿着表面92的长度是一致的。在另一种方法中，表面92的半径的中心点可以从链轮轴线偏移，使得表面92和胎面头小齿轮64的外径之间的径向间距将在沿着表面92的不同点处变化。

表面92包括第一端部96和第二端部98。第一端部96与管52的出口相对设置，使得预张紧器杆53在离开管52并通过胎面头小齿轮64之后将在接合第二端部98之前先接合第一端部96。

外壳54还限定了与引导部分90相对设置的溢流腔100。溢流腔100同样设置在管52的曲率附近，并且胎面头小齿轮64设置在引导部分90和溢流腔100之间。因此，引导部分90的中间部分101在胎面头小齿轮64上与溢流腔100径向相对。

如有必要，溢流腔100的尺寸和构造被设计成允许预张紧器杆53的一部分在预张紧器系统44的致动期间被接纳在其中。例如，在预张紧器杆53离开管52之后，其将接触引导部分90并沿着对应于引导部分90的弧形路径导引，使得预张紧器杆53最终被引向溢流腔100。预张紧器杆53可以延伸到溢流腔100中，并且还可以沿着与溢流腔100相邻的管52的曲率被引导。然而，应当理解，预张紧器杆53在致动期间可能不一定行进得足够远以最终到达溢流腔100。

如上所述，牵引器组件32包括响应于点火信号提供膨胀气体的气体发生器36。膨胀气体导致管52内的压力增加，这最终导致预张紧器杆53通过管52被迫离开气体发生器36，并且通过出口进入胎面头小齿轮64以进行预张紧。

更具体地，如图10c所示，预张紧器管52包括活塞或密封构件102。在一种方法中，密封构件102可以具有球形外表面的球形形状。在另一种方法中，密封构件102可具有圆柱形外表面的大致圆柱形形状。密封构件102可滑动地设置在管52内并且可操作以沿致动方向或路径a驱动预张紧器杆53。如本领域技术人员将理解的，密封构件102可以压配合或以其他方式安装在管52内。

如图10c所示，密封构件102限定了与气体发生器36间隔开的近侧端部106，以便在它们之间限定气室108。密封构件102限定了朝向止动件55和预张紧器杆53的远侧端部110。

止动件55优选地由铝制成，但是可以由具有足够强度的其他合适材料诸如钢、其他金属或金属合金制成，或者由增强塑料制成，其中密封构件102通常更软，使得其可以提供所描述的密封能力。在示例性实施方案中，止动件55具有与非凹陷部分206的周边基本匹配的外周边。止动件55与密封构件102的远侧端部110相邻并且邻接预张紧器杆53的非凹陷部分206。

密封构件102和止动件55配合以将能量从气室108中的增加的压力传递到预张紧器杆53。为了移动穿过管52并且根据管52的曲率挠曲，预张紧器杆53的尺寸略小于管52的宽度。因此，在没有密封构件102的情况下，来自气体发生器36的气体将在预张紧器杆53和管52之间限定的空间中流过预张紧器杆53。

密封构件102限定大致弹性结构，并且可由本领域已知的各种材料诸如任何合适的塑料或聚合物(例如，聚酯、橡胶、热塑性塑料或其他弹性或可变形材料)构成。此外，密封构件102可以由金属、塑料或其他合适的材料浇注、锻造或模制。在一个实施方案中，密封构件102使用双腔注射成型工艺形成。通常的弹性结构允许密封构件102的形状响应于压力而略微改变，从而提高其提供的密封。

参照图10c和图11，在操作中，气体发生器36产生膨胀气体，其对气室108加压，从而使密封构件102能够沿着致动路径a强制驱动预张紧器杆53。随着预张紧器杆53被驱动通过管52，其与胎面头小齿轮64接合。更具体地，预张紧器杆53接合胎面头小齿轮64的齿80。当通过膨胀气体沿着沿箭头a的方向驱动预张紧器杆53时，预张紧器杆53与胎面头小齿轮64的接合使得带卷轴40(图3中所示)旋转，这继而提供预张紧。

气体发生器36的激活使得密封构件102能够抵抗气体泄漏。如前所述，密封构件102由相对弹性的材料构成。因此，气室108内的加压气体使密封构件102的近侧端部106膨胀，这有助于防止气体通过密封构件102逸出。

另外，由于密封构件102压靠在止动件55和预张紧器杆53上，由预张紧器杆53产生的背压使得密封构件102沿周向向外膨胀。当预张紧器杆53在致动期间接合胎面头小齿轮64时，预张紧器杆经受阻力，从而在止动件55和密封构件102上产生背压。密封构件102的周向膨胀在密封构件102的外表面和预张紧器管52的内壁之间提供紧密的密封。因此，本发明的密封构件102可操作以保持高密封压力并且保持管52内的残余气体压力。

在安全带预张紧期间，可以存在称为回收的副作用，其中在事件触发预张紧期间由乘员引起的安全带上的张力可以使卷轴沿与预张紧旋转相反的方向旋转。该旋转传递到胎面头小齿轮64和驱动元件，使得驱动元件在管52内沿相反方向行进。可以通过保持管52中的压力来抵消回收，但是这需要气体发生器36点火更长时间并且需要额外的推进剂。

然而，在示例性实施方案中，本文描述的预张紧器系统44包括构造用于抵消上述回收副作用的特征结构，作为维持气体压力的替代或补充。如上所述，预张紧器杆53优选地由可塑性变形的材料诸如聚合物制成。

在致动预张紧器系统44期间，预张紧器杆53离开管52并接触胎面头小齿轮64的齿80，从而使胎面头小齿轮64旋转。当预张紧器杆53继续经过胎面头小齿轮64使其旋转时，另外的齿80将接触预张紧器杆53的侧部，使得预张紧器杆53在齿80和预张紧器53之间的干扰区域中被压缩和塑性变形。这种压缩还将使预张紧器杆53压靠引导部分90，从而在胎面头小齿轮64和引导部分90之间形成预张紧器杆53的压配合构造。

另外，预张紧器杆53和引导部分90可以由在预张紧行程结束时将焊接在一起的材料制成。例如，可以选择预张紧器杆53和引导部分90的材料，使得由预张紧器杆53和引导部分90之间的摩擦产生的热量将使预张紧器杆53和引导部分90沿着引导部分90和杆53彼此接触的界面w焊接在一起。一旦预张紧器杆53和引导部分90焊接在一起，预张紧器杆53将被锁定并且防止或基本上限制其行进返回到管52中。由齿80引起的预张紧器杆53的塑性变形将防止或基本上限制胎面头小齿轮64沿相反方向旋转，从而防止或基本上限制回收。

焊接由系统在致动期间产生的相对高的热量和压力产生。为了使预张紧器杆53和引导部分90焊接，用于预张紧器杆和引导部分的材料优选地在相同系列中。例如，如果引导部分90是尼龙，则预张紧器杆53优选地是尼龙。类似地，如果引导部分90是乙缩醛，则预张紧器杆53优选地是乙缩醛。如果引导部分90是聚丙烯，则预张紧器杆53是聚丙烯。应当理解，也可以使用在高温和高压下焊接在一起的其他材料。此外，应当理解，一些不同类型的材料可以焊接在一起。

在预张紧期间可能发生的另一个副作用被称为低阻力条件。这可以在安全带织带的相对较大部分响应于致动预张紧器而被卷轴卷起或卷绕时发生。例如，如果安全带有额外的松弛部分，此类松弛部分将被卷起并以较低的阻力卷绕，因为在松弛部分被卷起之前其不会作用在乘员身上。在低阻力条件下，驱动元件的背压降低。降低的背压可导致密封元件响应于背压周向地压靠管的内壁表面膨胀的能力下降。这可以发生在任何类型的活塞或密封上，所述活塞或密封被构造成响应于背压而周向膨胀作为其密封过程的一部分。

参考图4、图8、图11和图12，为了解决预张紧器系统44的低阻力条件的副作用，在示例性实施方案中，管52包括在管52内靠近管52的端部延伸的突起部120，以在预张紧器杆53离开的位置附近形成收缩部分130，从而在不同的位置减小管52的横截面积。也就是说，收缩部分130的开口直径、宽度或尺寸小于管52部分诸如管52的位于收缩部分130上游的部分的相邻部分的直径、宽度或尺寸。

如将在下面进一步详细讨论的，凹部210沿着致动方向或路径a与突起部120对齐，使得在致动和/或预张紧期间，预张紧器杆53的凹陷部分208不被突起部120阻挡。此外，收缩部分130的尺寸被设计成使得存在足够的空间使至少预张紧器杆53的凹陷部分208可以行进通过收缩部分130，但是止动件55和密封构件102将被阻止行进通过收缩部分130。当止动件55和密封构件102被阻止前进通过收缩部分130时，收缩部分130提供额外的背压。因此，密封构件102将响应于该背压而周向或径向地膨胀，从而在低阻力条件下提供改进的密封。这种改进的密封将防止或限制气体在低阻力条件下从管中逸出的可能性。

限定收缩部分130的突起部120可以以各种方式形成并且具有各种形状，同时提供上述功能。

在上述方法中，具有与其对准的预张紧器杆53的凹陷部210的突起部120可以沿着管52的内侧部分设置，如图4和图11所示，或者另选地，可以沿着图8和图12所示管52的外侧部分设置。有利地，在示例性实施方案中，突起部120在管52的内侧部分上的布置有助于预张紧器杆53在行进期间滑过管52的外侧部分。随着预张紧器杆53行进穿过管52，预张紧器杆的离心力将趋向于迫使预张紧器杆53朝向管52的外侧部分移动，因此将突起部120定位在内侧部分上有助于减小收缩部分130增加到预张紧器杆53的阻力的可能性。另选地并且有利地，在示例性实施方案中，突起部120在管52的外侧部分上的设置有利于在致动期间胎面头小齿轮64接合预张紧器杆53的完全或实心侧(例如，胎面头小齿轮64接合预张紧器杆53的与凹陷部210相对的一侧)，从而便于将预张紧器杆53与胎面头小齿轮64锁定，以防止或减少预张紧器杆53在与致动方向或路径a相反的方向上的任何平移。

如上所述，预张紧器杆53在其近侧端部部分202处具有非凹陷部分206，其中非凹陷部分206具有比凹陷部分208更大的直径或横截面尺寸。在一种方法中，非凹陷部分206具有大于管52在收缩部分130处的宽度或横截面尺寸的直径或横截面尺寸。因此，通过将非凹陷部分206设置在收缩部分130的上游，收缩部分130将防止非凹陷部分206通过。

在另一种方法中，非凹陷部分206可以小于管52在收缩部分130处的宽度或横截面尺寸。在非凹陷部分206小到足以通过收缩部分130的情况下，其可以越过收缩部分130。

如本领域技术人员将容易理解的，以上描述旨在作为本发明原理的具体实施的说明。本说明书并非旨在限定本发明的范围或应用，在不脱离所附权利书限定的本发明的实质的情况下，可对本发明进行修改、变化和改变。