专利名称：一种负荷限制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种负荷限制器(force limiter)，更具体而言，涉及一种与诸如机动车中的安全装置一起使用或结合在该安全装置中的能量吸收负荷限制器形式的负荷限制器。
背景技术：
业内已经推荐使用了负荷限制器，特别是能量吸收负荷限制器与机动车中设置的诸如安全带的安全装置结合使用。如果负荷限制器受到超过预定的上限的力，该负荷限制器的作用在于屈服同时能量吸收。同时总是希望确保汽车的驾乘者不应以相当大的相对速度碰撞汽车的任何部件，众所周知由于施加大的力可能伤害汽车的驾乘者，因此为了达到上述目的通过安全带给驾乘者的躯体施加过大的力是不可取的。因此，负荷限制器的作用在于当一相当大的加速度通过安全带被施予汽车驾乘者时，该安全带将微屈服，同时负荷限制器吸收能量，从而使所引起伤害的风险最小。
以前已经提出过各种类型的负荷限制能量吸收器，包括依靠金属元件形变的能量吸收器。此类设置相对简单并且具有可完全预测的操作特性，但是其具有缺点不易于响应例如在事故发生之前座位上驾乘者的重量或者座位上驾乘者的位置，来改变能量吸收量。
也已经一直推荐提供一种可调控的负荷限制器，该负荷限制器结合第一部件以及相对于该第一部件可移动的第二部件，该负荷限制器包括一种提供能量吸收、抗动效应(movement-resisting effect)以阻止第二部件相对于第一部件移动的结构。GB-A-2,386,350公开了此类型的一种负荷限制器，在该负荷限制器中摩擦力被用于提供抗动效应和吸收能量。在一实施方案中，牵引器卷轴(retractor reel spool)相对于外壳移动，并且通过展开形成叠层板(stack of plates)的连续的压电板，摩擦效应可以施予卷轴的部件。传送控制信号以展开压电板，从而控制摩擦力和抗动效应。然而，摩擦力不仅仅由压电板的展开度决定，而且也取决于摩擦配合的部件的温度，这是因为该温度可以改变摩擦系数的绝对值。因此，在描述的装置中，设有一控制回路，在该控制回路中，期望的“带束力(belt force)”通过一比较仪与必须被测量的表示卷轴“带束力”的值进行比较。当然，在真正发生事故时，这样的控制回路较“慢”，需要在事故发生后十分迅速地以精确地适当的方式吸收能量，并且能量吸收持续的期间本身要十分短。因此，“慢”控制回路是很不理想的。
发明内容
本发明寻求提供一种改善的能量吸收负荷限制器。
根据本发明的一方面，提供了一种用于安全装置的能量吸收负荷限制器，所述限制器包括第一部件和相对于该第一部件可移动的第二部件，所述负荷限制器包括提供能量吸收、抗动效应以阻止第二部件相对于第一部件移动的装置，所述装置包括可调节的控制元件，抗动效应的大小是可调节控制元件的特定调节程度和至少一参数的当前值的函数，有一响应于表示期望的抗动效应的信号和表示所述至少一参数的信号，以影响可调节的控制元件的调控以控制抗动效应大小的控制机构。
在一实施方案中，所述抗动效应是摩擦效应。
可选地，所述抗动效应是液压效应。
在另一可选的实施方案中，所述抗动效应是形变效应。
如果所述抗动效应是摩擦效应，那么所述阻止第二部件移动的装置优选为制动器，可调节的控制元件推动制动元件与协同面接合，所述协同面为第二部件或与第二部件一起移动，控制机构根据反映制动元件和协同面之间的相关参数的信号做出响应。
方便地，所述控制机构根据至少一有关安全带移动速度的信号和有关制动元件的温度的信号做出响应。
可选地，如果所述抗动效应是液压效应，那么所述可调节的控制元件优选为调控汽缸内活塞的抗动效应的阀，控制机构根据汽缸内液压机液体的温度做出响应。
如果所述抗动效应为形变效应，那么所述部件之一优选地与一个或多个元件连接，所述元件设置为在第二部件相对于第一部件移动时使部分其它部件形变，当所述部件移动时，可调节的控制元件用于调控形变的程度，控制机构根据将要形变的部件的所述其它部分的温度做出响应。
方便地，当所述第二部件为制动器时，所述制动元件具有至少一摩擦表面，第二部件具有至少一协同表面，在预定的所述第二部件相对于所述第一部件在和第一部件的摩擦表面平行的方向移动时，所述摩擦表面和协同表面相互直接邻近地摆放，结合有压力施加机构的负荷限制器装置施加法向力(FN)以使所述表面相互反向推动，从而在与所述移动平行的第一部件和第二部件之间产生摩擦力(FN)，控制机构包括一计算器以提供表示期望的摩擦力(Ffd)的值、从而获得期望的抗动效应以阻止所述部件的相对移动，控制机构与一装置连接以提供有关反映制动元件和协同表面之间的摩擦系数的信号，根据所述期望的摩擦力的值(Ffd)和所述表示所述参数的值调控压力施加机构。
从而，根据本发明的第二方面，提供了一种能量吸收负荷限制器装置，所述装置包括第一部件和第二部件，所述第一部件和第二部件可相互相对移动，一所述部件具有至少一摩擦表面，另一所述部件具有至少一协同表面，在预定的所述部件相对于所述另一部件在和另一部件的摩擦表面平行的方向移动时，所述摩擦表面和协同表面相互直接邻近地摆放，结合有压力施加机构的负荷限制器装置施加法向力(FN)以使所述表面相互反向推动，从而在与所述移动平行的第一部件和第二部件之间产生摩擦力(Ff)，有一装置以提供表示期望的摩擦力(Ffd)的值、从而获得期望的抗动效应以阻止所述部件的相对移动，并且有表示反映所述摩擦表面和协同表面之间的至少一摩擦系数的至少一信号的装置，根据所述期望的摩擦力的值(Ffd)和所述表示所述参数的值调控压力施加机构。
在一实施方案中，所述提供表示所述参数的所述至少一值的装置为提供表示在与所述表面平行的方向的第一部件和第二部件之间的相对速度的值的装置。
方便地，所述提供表示所述参数的至少一所述值的装置提供表示所述两个部件的至少一个的温度的值。
在一特定的实施方案中，所述装置还包括用于测量互相反向推动所述表面而施加的法向力的装置，有一控制压力施加机构的反馈回路以使压力施加机构施加与必需的期望的力(FNd)基本上相等的力(FN)，所述力(FNd)是提供期望的摩擦力(Ffd)所必须的。
在一可选的实施方案中，所述负荷限制器装置包括根据计算出的期望的法向力(FNd)和施加的力(FN)之间的差额调整压力施加机构的控制装置。
方便地，所述期望的法向力(FNd)根据期望的摩擦力(Ffd)计算出。
在另一实施方案中，根据期望的摩擦力(Ffd)和根据施加的力(FN)计算出的实际摩擦力(Ff)之间的差额调控所述压力施加机构。
所述负荷限制器装置可以用于汽车安全系统。
所述负荷限制器优选结合在一安全带装置中。
在一实施方案中，所述一部件为安全带。
在另一实施方案中，所述部件之一为安全带牵引器的部分线轴。
所述期望的摩擦力(Ffd)优选地根据期望的带束力(Fbd)确定。
方便地，设有根据多个测出的参数计算所述期望的摩擦力(Ffd)的一计算器。
有利地，所述参数包括驾乘者重量、驾乘者位置、碰撞强度和驾乘者与充气安全气囊的冲力中的两个或多个。
所述压力施加装置可以为压电叠层(piezo-electric stack)或液压活塞装置。
为了使本发明可以更易于得到理解，现将参照附图，通过实施例描述本发明以使本发明的更多的特征得到理解，其中图1是描述了本发明的一实施方案的示意框图；图2是描述了本发明的一修改的实施方案的与图1部分对应的框图；
图3是描述了本发明的另一实施方案的与图1部分对应的修改的框图；图4是描述了本发明的另一实施方案的部分示意的、部分框图；图5是描述了本发明的另一实施方案的部分示意的、部分框图；图6是用于说明的绘制图；图7是用于说明的另一绘制图；图8是本发明的另一实施方案的操作部件的示意图；图9是与图8相应的示意图，该图示出了在一可选情形下图8的操作部件并且示出了一控制装置；和图10仍是本发明的另一实施方案的示意图。
具体实施例方式
本发明首先将主要地参照结合有汽车安全带的一个实施例描述，但是可以理解根据本发明的负荷限制器设置可具有别的应用，特别是在汽车安全领域。
在本发明的实施方案中，将描述提供用于确定期望的抗动效应的装置，该抗动效应由发生事故时的安全带提供以限制驾乘者移动和吸收能量。根据下面的描述将变得清楚的上述期望的抗动效应可以根据一个或多个参数计算、确定，例如座位上驾乘者的重量、座位上驾乘者相对于汽车的仪表盘或方向盘的位置，该抗动效应也可能取决于事故的严重程度，可能与发生事故的汽车的速度或者与发生事故的汽车和发生事故的其它汽车或物体之间的相对速度相关。在事故过程中，期望的抗动效应也可能变化，例如在座位上的驾乘者受充汽安全气囊冲击的瞬时，期望的作用减小。
在本发明的一些实施方案中，设有将制动元件直接地应用于安全带或缠绕安全带的牵引器轴的负荷限制或制动装置，制动元件上被施加了力，该力以希望的方式提供阻止安全带移动的摩擦效应以提供期望的抗动效应。至少设有一个传感器以检测至少一种引起共同作用的元件的摩擦系数变化的参数，该共同作用的元件提供摩擦效应以使起作用的摩擦系数可以估算，从而根据预定的摩擦系数，达成由安全带提供的期望的抗动效应的力，以使带有足够的力的制动元件可以应用于牵引器轴或安全带。由于没有慢的控制“回路”，因此可以迅速地应用期望的抗动效应。
首先参照附图的图1，图1示出了一牵引器轴，该牵引器轴具有缠绕在其上面的安全带2。所示出的安全带2穿过制动装置3。该制动装置结合有安装在安全带一侧上的固定块4，可移动的制动元件5安装在安全带的另一侧上。制动元件5可以通过传动装置6向固定块4移动，从而限制(trap)制动元件5上呈现的摩擦表面和固定块4之间的部分安全带2。例如，传动装置6可以是由一叠层压电元件形成的可调控的中央元件，但是可以使用其它类型的传动装置。该传动装置用于产生通过制动元件5施予安全带2的法向力FN。在描述的实施方案中，为了检测由传动装置实际施予元件5的法向力FN，在传动装置6与制动元件5之间设有一力传感器7。
表示施加的法向力FN的力传感器7的输出与微分放大器8的一输入连接。微分放大器8的其它输入与将在下面描述的控制装置9连接，微分放大器8的输出作为控制信号提供给传动装置6。
控制装置9是用于产生提供给微分放大器8的控制信号的一种控制机构，控制信号表示施予安全带2的FNd，即期望的法向力。如上面已经提及的，根据许多参数计算出期望的法向力FNd以提供获得期望的抗动效应的情况。从而控制装置9与带速度传感器10连接，该带速度传感器10可以是一种光传感器，其检测安全带2的移动速度。所示出的传感器10与部分安全带邻近，但是由于轴1的转动速度与安全带2的实际速度密切相关，传感器可以，例如确定牵引器轴1的转动速度。控制装置9也与温度传感器11连接，安装的温度传感器11用于检测制动元件5的温度。
控制装置9也与计算期望的摩擦力Ffd的计算器12连接。期望的摩擦力为需要的抗动效应的测量值。由于高的期望的摩擦力Ffd提供大的抗动效应，因此只允许很小的移动，而由于低的期望的摩擦力Ffd存在较小的抗动，因此将允许较大的移动。计算器12可以根据许多从更多的传感器输入的不同的信号计算期望的摩擦力Ffd。在描述的实施方案中，传感器13用于测量驾乘者的重量和提供输入信号至计算器12。另一传感器14用于检测驾乘者与汽车的仪表盘和方向盘的相对位置。因此，如果驾乘者向前倾斜，那么传感器14将提供一特定的信号。驾乘者位置传感器14提供信号X至计算器12。
另一传感器15用于产生应用于计算器12的信号Vcr，信号Vcr以某种方式表示特定碰撞的强度。因此，传感器15，例如可以为一用于确定安装有描述的负荷限制器的汽车与该汽车将碰撞的物体之间的相对速率的多普勒雷达。
另一传感器16用于检测汽车驾乘者与充气安全气囊之间的相互作用。因此，交互传感器可以设置成一种检测安全气囊内的由座位驾乘者撞击安全气囊引起的压力突然增加的传感器。
同时，前述段落中已经概述了适当的传感器13至16的各种具体的实施例，可以理解许多不同类型的传感器可以用于执行描述的各个功能，并且无论如何，所描述的传感器只是可以用于给计算期望的摩擦力Ffd的计算器12提供输出信号的传感器的实施例。
可以理解制动构件5与安全带2之间存在摩擦系数μ。此摩擦系数取决于实施方案中描述的如传感器10测出的带的速度以及如传感器11测出的制动元件5的温度。
可以理解可以将由制动元件5施予在带上的实际的力Ff与计算的期望的力Ffd进行比较。此种比较可以形成部分控制回路，但是在操作中此种控制回路会十分慢，还需要某种传感器以确定施予在带上实际的力Ff。
因此，业内人士认为应测量施予带的法向力Fn，并根据该法向力Fn由公式Ff＝μ.FN可以适当地估算出实际的摩擦力。然后可以将该估算值Ff与Ffd比较(如图2所示)。此种控制装置比控制回路会更快，但是可以理解μ并非常数而是随着如描述的实施方案中所示的诸如带速和温度等参数变化。
现返回图1，在控制装置9中，改变的是将FNd与FN比较，FNd通过期望的摩擦力Ffd与值μ相除确定，μ由测得的带速v和测得的温度T确定。因此，FNd＝Ffd/μ(v，T)。
发生事故时，计算器12由传感器13至16提供信号，该传感器13至16显示驾乘者的重量、驾乘者的位置和预期的碰撞强度，当座位驾乘者开始与安全气囊相互作用时该传感器13至16也显示。
在驾乘者开始与安全气囊相互作用前，计算器12产生期望的摩擦力Ffd的输出值，该输出值表示抗动效应的期望的大小，该输出值取决于驾乘者、驾乘者的重量、位置和碰撞强度。在驾乘者开始与充气安全气囊作用后，改变期望的摩擦力Ffd以考虑驾乘者和安全气囊之间的相互作用。
从而在事故开始的瞬时期望的摩擦力信号Ffd可能具有较高的值，在事故之后的过程中，当座位驾乘者开始与充气安全气囊作用时，该值可能降低。
在发生事故的期间，由于座位驾乘者开始相对于汽车向前移动，安全带将从牵引器缩回。通过带速传感器10测量带的移动速度，然后一适当的信号被发送给控制装置9。带在制动元件5的区域与制动元件5的摩擦表面平行地移动。如将变得清楚的，在发生事故期间，制动元件5与移动安全带2的上表面紧压啮合，从而限制安全带在制动元件5和固定块4之间移动。制动元件5将趋向阻止安全带的移动，通过摩擦吸收能量，这引起制动原件5的温度升高。这将改变制动元件5和安全带2之间的摩擦系数。制动元件的温度由传感器11测出，然后一适当的信号被传送给控制装置9。控制装置9根据测出的温度和测出的带速在发生事故时首先计算出制动元件5和移动的安全带2之间的摩擦系数μ的瞬时值。使用μ的瞬时值，通过处理瞬时的期望的摩擦力值Ffd和摩擦系数值μ计算出法向力FNd的瞬时的期望值。瞬时的期望的法向力值FNd被提供给微分放大器，微分放大器的输出与传动装置6连接以增加由传动装置6提供的力直至传感器7测出的力与期望的法向力FNd瞬时值正好相等。
可以理解在发生事故的期间，期望的法向力FNd的瞬时值应该增加或减少，微分放大器8和传感器7的作用在于确保传动装置6总是提供适当的控制信号以使实际施加的力FN与期望的法向力FNd的瞬时值一致。
因此，微分放大器的作用在于根据由控制装置9产生的期望的法向力FN与通过传感器7测量的实际施加的力FN之间的差额调控传动装置。
可以理解在描述的实施方案中，既检测带速也检测温度。然而，可以设想，在一些情形下作为制动元件5的温度升高所致的摩擦系数的变化程度可能最小，从而仅带速传感器10可能是合适的。在一种可选择的装置中，制动原件5的温度可以根据环境温度和作为时间的函数的吸收功率(v.Ff)计算出。
现参照附图中的图2，在本发明的一修正的实施方案中，可以使用修改的控制装置9，控制装置与设置的其它部件之间的相互连接也被修改。
在图2的实施方案中，存在另一传动装置6′，优选地以压电叠层(piezo-electric stack)的形式，该传动装置6用于偏置制动元件5从而与安全带2接触，在传动装置6和制动元件5的摩擦表面之间有一力传感器7。此外，安全带速检测器10被设置成与温度传感器11一起检测制动元件5的温度。检测施加的法向力FN的传感器7的输出与控制装置9′连接，控制装置9′也从带速传感器10和温度传感器11接收信号。控制装置9′计算出施加的摩擦力Ff，施加的摩擦力Ff是由传感器7测出的FN和计算出的值μ的函数，μ由带速和通过传感器10和11测出的温度确定。
从而Ff＝FN-μ(v，T)。
控制装置9′的输出直接地作为微分放大器8的一个输入而提供，微分放大器8的其它输入来自计算期望的摩擦力Ffd的计算器12。微分放大器8的作用在于确保由传动装置施加的力FN被调控至下述状态计算出的摩擦力Ff与期望的摩擦力Ffd相等。
因此，在本发明的实施方案中，根据期望的摩擦力Ffd和施予带的摩擦力Ff之间的差额调控传动装置，在此种情形下，施予带的摩擦力Ff根据施加在制动元件5以推动其与带接触的法向力计算得出。
图3还描述了本发明的另一个修改的实施方案。在图3的实施方案中，控制装置9″被设置成与传动装置6连接以直接地控制传动装置6，传动装置6直接地作用于制动构件5以推动制动构件5的摩擦表面与安全带2接触。控制装置9″从计算期望的摩擦力Ffd的计算器12接收第一输入信号。控制装置9″也从带速传感器10和检测制动元件5的温度的温度传感器11接收输入信号。可以理解在本发明的该实施方案中，由传动装置6施加在制动元件5的法向力FN没有被真实地测量，而是根据产生的期望的法向力FNd的信号控制传动装置，该信号通过期望的摩擦力信号Ffd与μ的瞬时的值相除计算得出，该μ的瞬时的值根据测出的带速和温度计算得出。
从而FNd＝Ffd/μ(v，T)。
因此，图3的装置没有包括任何反馈回路而是提供直接的控制。
参照图1至图3，在所描述的本发明的实施方案中，制动元件5设有直接地作用于移动的安全带的一摩擦表面。当然，可以理解可以使用其它技术施予安全带摩擦作用。
现参照附图的图4，示出了包括一轴21的部分牵引器线轴20，部分安全带22安装在轴21上。轴的终端带有法兰23。制动装置24设置在与法兰邻近的位置。制动装置24与传动装置25结合成一体，可为上面讨论的类型的压电叠层，以作为一种与应用的力传感器26连接的可调控的中央元件起作用，力传感器26隔开传动装置25与制动器支座27。制动器支座支撑环形的制动元件28。制动元件28的有效直径R1与法兰23的直径相等。轴21(从轴的中央至安全带的最外圈(outermost turn))的有效直径R2可以认为随着线轴上安全带数量的增大而增大。
在描述的实施方案中，多种传感器分别被用于以温度传感器29的形式检测环形制动元件28的温度、安全带30的速率或速度，并且另一长度传感器31用于检测从线轴21缩回的安全带的长度，从而能够随时地计算出R2的真值。传感器的输出与控制装置32连接，影响由压电叠层形成(embody)的可调控控制元件。控制装置32产生控制信号FNd，其为由传动装置25施加的期望的法向力。这是带速、温度、已经从牵引器缩回的带的长度和待获得的期望的抗动效应的函数。来自控制装置32的信号被传送至微分放大器33，微分放大器33具有与传感器26连接的第二输入，传感器26检测由传动装置25施加的法向力FN。微分放大器的输出作为控制输入和传动装置25连接。
施加在带2上的能量吸收力Fb可以由下述方程式确定Fb-R2＝Ff-R1，其中Ff是由具有半径R1的环形制动元件21施加的摩擦力。当然，注意到R2取决于抽出的带长度l。
从而Ff＝Fb-R2(l)/R1；FNd＝Ffd/μ＝Fbd-R2(l)/R1-μ(v，T)可以理解在图4所描述的实施方案的操作中，发生事故时，安全带2从轴21缩回，从而线轴20将转动。从而法兰23将在与制动元件28的摩擦表面平行的平面中转动。当传动装置25启动时，制动器支座27向法兰23移动，然后制动元件28的摩擦表面与移动的法兰接触，从而施予法兰期望的摩擦作用，阻止安全带22的缩回并吸收能量。如上所述，摩擦作用由控制装置32控制。
图5还描述了本发明的另一实施方案，在本发明的该实施方案中，改变的是，传动装置结合了一压电叠层，使用了一种液压活塞装置。在图5的装置中，仍在牵引器1上缠绕安全带2。安全带穿过制动装置3，在安全带的一侧上结合有固定块4，在安全带的另一侧上结合有可移动的制动元件5。制动元件5和供给液压机液体的汽缸形式的液压传动装置40相连接，汽缸包括安装有制动元件5的活塞。从而可以移动制动元件5以使制动元件的摩擦表面与安全带2接触。液压泵41被设置成与一结合有可控制的阀43的自动反馈回路42连接，部分反馈回路42通过连接机构44与液压汽缸40连接。阀43是一种可调节的控制元件。通过控制阀43的开启程度，可以调控汽缸40内的液压机液体的压力，从而调控制动力，使抗动效应得到控制。设有控制器45，该控制器接收来自计算期望的摩擦力Ffd的计算器46(等同于之前描述的实施方案的计算器12)，检测带速的另一传感器47和检测制动元件5的温度的又一传感器48的输入信号。计算器45用于计算汽缸40内存在的期望的压力Pd。期望的压力信号Pd是Ffd、带速和温度的函数。
传送期望的压力信号Pd至微分放大器49，微分放大器49的其它输入来自位于汽缸40内的压力传感器50。微分放大器的输出以使液压汽缸40内的压力等于由处理器45计算出的期望压力Pd的方式控制可调控的阀43。
专为帮助理解本发明，图6为一描述了随着带速增加的摩擦系数变化的典型曲线的绘制图。图7为描述摩擦系数随着温度的变化的绘制曲线，示出了一条当带收回(belt withdrawal)的速度为零时的静摩擦曲线，也示出了当带抽出(belt extraction)的速率为10米/秒时的另一带抽出的恒定速率的曲线。
虽然前述的实施方案都依靠摩擦效应提供期望的抗动度，但是可以理解可选择的设置可以用于抗动。例如，抗动的一种类型的设置可以依靠如图8和图9中示出的负荷限制器的一部件的塑性形变。
图8描述了一能量吸收装置60，该能量吸收装置60具有和汽车的部分结构连接的第一锚座61以及例如与安全带的柱形环(pillar loop)连接的第二锚座62，该能量吸收装置60或者用于与安全带带扣连接。如将描述的，该装置的长度可以增加，从而具有期望的抗动效应，并且吸收能量。
第一锚座61和伸长活塞元件63连接。活塞元件63具有由许多通常平行的指状物64形成的一轴向延伸杆部分。指状物64在锚座61的远端支持一向外径向定向的法兰65。在法兰65的较远的一边有一头部66。该头部包括许多叉开的指状物67，指状物67在其末端支持端板68。在图8中只示出了两个完全相对的指状物67，但是存在许多紧密地邻近的指状物。
驱动马达69由与法兰65邻近的杆63的指状物64支持。驱动马达69与活塞63的轴成一直线，并且指状物64的末端环绕驱动马达69。轴向延伸的螺纹杆穿过驱动马达69，螺纹杆穿过形成于法兰65中的孔，然后伸展形成许多叉开的指状物71，图8中只有一个指状物71可见。叉开的指状物71在叉开的指状物67之间延伸并且支持环绕头部68的指状物67的外部的环72，该环为法兰状。许多球73位于法兰状环72和由杆65的头部支持的法兰65之间。
如此描述的整个活塞63包括在通常由诸如“柔性”金属的塑性可形变材料形成的管状外壳74内。外壳的一端限定孔75，活塞63的杆64穿过法兰65从外壳露出，以使锚座61可进入。外壳的另一末端76与锚座62连接。注意到法兰65、环72和端板68的直径使整个活塞可以在管状外壳74内移动。活塞将通过未示出的易卸的元件首先固定就位。
如果施加足够的力至锚座62以分离可卸的元件，汽缸外壳将会相对于活塞63移动。球73将可以沿着头部66的叉开指状物67移动直至球和法兰状环72接合。当球沿指状物移动时，将相对于管状外壳74的轴径向地向外驱动球，从而使外壳74的侧壁开始形变。当球与环72接触时，活塞63将仍然从外壳74缩回，当活塞63缩回时，球将沿外壳有效地移动，使外壳的侧壁的材料形变、并且吸收能量，同时阻止锚座62的移动，从而阻止与该锚座连接的任何安全带的移动。
可以理解球根据一定的角度使外壳74的侧壁形变，从而通过操作马达69控制环72相对于头部66的位置可以调控抗动的大小和能量吸收的大小。由于抗动效应的大小是特定的调控程度的函数，因此环72在环71的轴向起可调控的控制元件的作用。
因此，通过调控环72的位置，可以获得期望的抗动效应。然而，抗动效应取决于外壳的材料的温度，其也取决于球沿外壳的轴的实际移动速度。
因此，如图9所示，设有控制装置78以控制马达69。控制装置接收来自计算期望的限制负荷(FId)的计算器79的输入，当然，期望的限制负荷(FId)与期望的移动限制效应相关。控制装置还与温度传感器80和带速传感器81连接。控制马达69受控，以沿头部66的叉开指状物67构成的坡道或楔为球73提供提供期望的移动度(dd)，移动度(dd)是期望的限制负荷(FId)、锚座61和锚座62之间的速度(v)和外壳材料的温度(T)的函数，期望的限制负荷(FId)是需要的抗动效应的测量值。
图10描述了本发明的另一实施方案，在该实施方案中设有一能量吸收装置82。能量吸收装置82具有与机动车辆连接的第一锚座83、可以例如与柱形环或安全带扣连接的第二锚座84。第一锚座与液压汽缸85连接，“回流”回路86连接在汽缸的相对端，该回流回路包括控制阀87。液压汽缸内的活塞88设有从汽缸延伸至第二锚座84的活塞杆89。第二锚座84可以相对于第一锚座83移动，液压机液体流过回路和控制阀87。通过调控控制阀的有效横截面面积，可以调控第二锚座84相对于第一锚座83的抗动程度。然而，抗动效应是第二锚座84相对于第一锚座83的函数，也与液压机液体的温度相关。
因此，在图10的实施方案中，设有控制装置88以调控阀87从而为液体流经阀提供期望的面积(Ad)，控制装置与计算器89连接。期望的面积(Ad)是期望的限制负荷(FId)的函数，期望的限制负荷(FId)是期望的抗动程度的测量值，因此控制装置是产生表示该值的信号的计算结果89。控制装置还设有装置90以提供表示第二锚座相对于第一锚座83的移动速度的输入信号，以及提供装置91以提供表示温度的信号。
虽然参照实施方案描述了本发明，其中通过摩擦效应和液压效应阻止移动，但是可以理解在本发明的其它实施方案中，通过电磁效应可以控制抗动效应，例如使用电磁控制元件控制螺线管内的芯线或管内液体的移动。
当在说明书和权利要求书中使用术语“包含”和“包括”以及其变形时，这些术语指包括特定的特征、步骤或构成整体所必需的。这些术语不可理解成排除其它特征、步骤或部件的存在。
前述说明书或下面的权利要求书、附图中公开的特征，以特殊形式表示的特征或用于执行公开的功能的手段，或为获得公开的结果的方法或程序可以单独或适当地组合这些特征以用于实现本发明的多种形式。
权利要求
1.一种用于安全装置的能量吸收负荷限制器，所述限制器包括第一部件(5、63、85)和相对于第一部件可移动的第二部件(2、74、89)，所述负荷限制器包括提供能量吸收、抗动效应以阻止第二部件相对于第一部件移动的装置(4、5、6、7；67、69、73；86、87、88)，所述装置包括可调控的控制元件(6、69、87)，所述抗动效应的大小是可调控控制元件的特定调控程度和至少一参数的当前值的函数，有一根据表示期望的抗动效应的信号(12、79、89)和表示所述至少一参数的信号(10、11；80、81；90、91)进行可调节的控制元件的调控以控制抗动效应的大小的控制机构(9、62、88)。
2.根据权利要求1所述负荷限制器，其特征在于，所述抗动效应是摩擦效应。
3.根据权利要求1所述负荷限制器，其特征在于，所述抗动效应是液压效应。
4.根据权利要求1所述负荷限制器，其特征在于，所述抗动效应是形变效应。
5.根据权利要求2所述负荷限制器，其特征在于，所述阻止第二部件移动的装置为制动器(4、5)，可调控的控制元件(6)推动制动元件(5)与协同面接合，所述协同面为第二部件(2)或与第二部件(2)一起移动，控制机构(9)响应于反映制动元件和协同面之间的相关参数的信号(10、11)。
6.根据权利要求5所述负荷限制器，其特征在于，所述控制机构响应于至少一有关安全带移动速度的信号(10)和有关制动元件的温度的信号(11)。
7.根据权利要求2所述负荷限制器，其特征在于，所述可调控的控制元件为调控汽缸(85)内的活塞(88)的抗动效应的阀(87)，控制机构(88)响应于汽缸内的液压机液体的温度(90)。
8.根据权利要求4所述负荷限制器，其特征在于，所述部件(63)之一与一个或多个元件(73)连接，所述元件(73)设置为第二部件相对于第一部件移动时使另一部件(74)部分形变，当所述部件移动时，可调控的控制元件(69)用于调控形变的程度，控制机构(78)响应于待形变的部分所述其它部件的温度(80)。
9.根据权利要求5或6所述负荷限制器，其特征在于，所述制动元件(5)具有至少一摩擦表面，第二部件(2)具有至少一协同表面，在预定的所述第二部件相对于所述第一部件在和第一部件的摩擦表面平行的方向移动时，所述摩擦表面和协同表面相互直接邻近地摆放，负荷限制器装置结合压力施加机构(6)，以施加法向力(FN)使所述表面相互反向推动，从而在与所述移动平行的第一部件和第二部件之间产生摩擦力(Ff)，控制机构(9)包括一计算器以提供表示期望的摩擦力(Ffd)的值，从而获得期望的抗动效应以阻止所述部件的相对移动，控制机构与装置(10、11)连接以提供有关反映制动元件(5)和协同表面(2)之间的摩擦系数的信号，根据所述期望的摩擦力的值(Ffd)和所述表示所述参数的值调控压力施加机构(6)。
10.一种能量吸收负荷限制器装置，所述装置包括第一部件(5)和第二部件(2)，所述第一部件(5)和第二部件(2)相互可相对移动，所述部件(5)具有至少一摩擦表面，所述另一部件(2)具有至少一协同表面，在预定的所述部件相对于所述另一部件在和另一部件的摩擦表面平行的方向移动时，所述摩擦表面和协同表面相互直接邻近地摆放，负荷限制器装置结合压力施加机构(6)，以施加法向力(FN)使所述表面相互反向推动，从而在与所述移动平行的第一部件和第二部件(5、2)之间产生摩擦力(Ff)，有一装置(12)以提供表示期望的摩擦力(Ffd)的值，从而获得期望的抗动效应以阻止所述部件的相对移动，并且有表示反映所述摩擦表面和协同表面之间的至少一摩擦系数的至少一信号(10、11)的装置，根据所述期望的摩擦力的值(Ffd)和所述表示所述参数的值调控压力施加机构(9)。
11.根据权利要求9或10所述负荷限制器装置，其特征在于，所述提供所述至少一表示所述参数值的装置为提供值(10)的装置，所述值(10)表示在与所述表面平行的方向上第一部件和第二部件之间的相对速度的值。
12.根据任一前述权利要求10至11所述负荷限制器装置，其特征在于，所述提供表示所述参数的至少一所述值的装置提供表示所述两个部件的至少一个的温度(11)的值。
13.根据任一权利要求10至12所述负荷限制器装置，其特征在于，所述装置还包括用于测量用于互相反向推动所述表面而施加的法向力的装置(7)，有一控制压力施加机构的反馈回路(8)以使压力施加机构施加与必需的期望的力(FNd)基本上相等的力(FN)，从而提供期望的摩擦力(Ffd)。
14.根据任一权利要求10至12所述负荷限制器装置，所述装置包括根据计算出的期望的法向力(FNd)(9)和施加的力(FN)(7)之间的差额调整压力施加机构(6)的控制装置(8)。
15.根据权利要求14所述负荷限制器装置，其特征在于，所述期望的法向力(FNd)(9)根据期望的摩擦力(Ffd)计算得出。
16.根据任一权利要求10至12所述负荷限制器装置，其特征在于，根据期望的摩擦力(Ffd)(9)和根据施加的力(FN)计算出的实际摩擦力(Ff)之间的差额(8)调控所述压力施加机构(6)。
17.根据前述任一权利要求所述负荷限制器装置，所述装置用于汽车安全系统。
18.根据权利要求17所述负荷限制器装置，其特征在于，所述负荷限制器结合在一安全带(2)装置中。
19.根据权利要求18所述负荷限制器装置，其特征在于，所述一部件为安全带(2)。
20.根据权利要求18所述负荷限制器装置，其特征在于，所述部件之一为安全带牵引器的部分线轴(1)。
21.根据权利要求9或10的任一从属权利要求18至20所述负荷限制器装置，其特征在于，所述期望的摩擦力(Ffd)根据期望的带束力(Fbd)确定。
22.根据任一权利要求17至21所述负荷限制器装置，其特征在于，设有根据多个测出的参数(13、14、15)计算所述期望的摩擦力(Ffd)的一计算器(12)。
23.根据权利要求22所述负荷限制器装置，其特征在于，所述参数(13、14、15)包括驾乘者重量、驾乘者位置、碰撞强度和驾乘者与充气安全气囊的冲力中的两个或多个。
24.根据任一权利要求10至23所述负荷限制器装置，其特征在于，所述压力施加装置为压电叠层(6)。
25.根据任一权利要求10至23所述负荷限制器装置，其特征在于，所述压力施加装置为液压活塞装置(40)。
全文摘要
一种用于安全装置的能量吸收负荷限制器，所述限制器包括第一部件(5)和相对于第一部件(5)可移动的诸如安全带的第二部件(2)。负荷限制器提供能量吸收、抗动效应，例如通过摩擦制动器(4、5)以阻止第二部件相对于第一部件的移动。可调控的控制元件(6)驱动制动器。摩擦效应的大小是调控元件的调控程度和至少一参数的函数，例如影响摩擦系数的温度。控制机构(9)调控可调节的控制元件(6)以根据表示期望的抗动效应的信号(12)和表示至少一参数的信号(10、11)控制抗动效应的大小。
文档编号B60R22/34GK101065271SQ200580040581
公开日2007年10月31日 申请日期2005年11月28日 优先权日2004年11月26日
发明者安德斯·伦宁 申请人:奥托立夫开发公司