车辆安全约束带卷轴和收至卷轴期间限制收带速度的方法
【专利摘要】本发明涉及用于车辆安全约束装置的安全带卷轴（20）。所述安全带卷轴（20）包括可收缩的和可抽出的安全带（14），适于从抽出位置收缩所述安全带（14）的收缩机构，适于在所述安全带（14）的收缩期间通过将制动力施加至所述安全带卷轴（20）来限制所述安全带（14）的收缩速度的带收缩制动装置（30）。所述安全带收缩制动装置（30）的所述制动力经由电感被施加至所述安全带卷轴（20）。本发明还涉及用于限制设置在安全带卷轴上的收缩速度的方法。本发明提供了一种安全带卷轴，其减少了损伤内部面板、车漆或车身和/或门以及安全带自身的风险。
【专利说明】车辆安全约束带卷轴和收至卷轴期间限制收带速度的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于车辆安全约束装置(vehicle safety restraint arrangement)的安全带卷轴，所述安全带卷轴适于利用收缩机构从抽出位置收缩安全带。所述安全带卷轴包括适于在安全带的收缩期间限制收缩速度的安全带收缩制动装置。本发明还涉及用于在安全带收缩至安全带卷轴上期间限制安全带卷轴的收缩速度的方法。
【背景技术】
[0002]座椅固定带有时称为安全带，在车辆碰撞或其它事故期间能够显著降低受伤的机率。安全带自身大体围绕通常被称为安全带卷轴(belt reel)的卷轴缠绕。常规类型的安全带卷轴包括收缩机构以从抽出位置(extracted position)收缩安全带。其中一个抽出位置是扣紧位置(buckled position),例如车辆驾驶员在方向盘后面系好安全带的位置。
[0003]当所述安全带卷轴收缩所述安全带时，所述安全带及其带扣具有收缩过慢或过快的风险。如果过慢收缩，所述安全带可能卡在车身与车门之间，这就可能损伤安全带。如果带扣卡在车门与车身之间，带扣可能损坏或损伤车身的车漆。如果安全带卷轴过快地收缩安全带，带扣具有撞入车辆的内部面板内并且损伤内部面板的风险。要注意，如果被带扣撞击的话，大约>3.0m/s的安全带收缩速度可能损伤车辆的内部面板。即使带扣在内部面板上的冲击没有破坏内部面板，也会留下难看的印迹，减少车辆的市值。因此提供受控的安全带收缩是亟待解决的问题。
[0004]在公开的英国专利申请号GB 2319502 A中公开了一种收缩器组件。所述收缩器组件包括间隔一定距离设置的两个弯曲的制动块。在抽出和收缩运动期间，安全带在两个制动块之间移动。弯曲的制动块包括感应材料，使得当电流穿过它们时它们彼此吸引以将制动力施加至安全带织物带。可旋转线轴或安全带卷轴自身也可配备有涡流电流制动装置以在碰撞或撞击期间约束安全带的放出。但所述文献未提及安全带如何能够以安稳方式收缩而不对所述车辆的内部面板或车漆造成损伤。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是至少部分解决上述缺点，至少提供对现有方案的改进或至少提供有用的可选方案。通过用于车辆安全约束装置的安全带卷轴至少部分符合了该目的。安全带卷轴包括可收缩和可抽出的安全带、适于从抽出位置收缩安全带的收缩机构、以及适于在安全带的收缩期间通过将制动力施加至安全带卷轴来限制安全带收缩速度的安全带收缩制动装置。安全带收缩制动装置的制动力经由电感被施加至安全带卷轴。
[0006]所述安全带卷轴被构造为具有收缩机构，收缩机构适于在安全带收缩期间利用高于适合的负载收缩安全带，因此避免安全带的收缩速度达到最高。如果所述收缩机构是预张紧偏压部件(例如预张紧弹簧)，安全带收缩制动装置还补偿了安全带卷轴的预张紧弹簧的公差。
[0007]此外，通过利用使用高于适合的负载收缩安全带的收缩机构，安全带以及带扣结构(有可能)被夹在车身与车门之间的风险减少了。
[0008]安全带收缩制动装置可为被动的，不需电力即没有电源就能操作。当安全带收缩 制动装置为被动的时，永磁体是有利的。在另一实施例中，可以理解电源与电子控制单元 (E⑶)连接在一起以更好地控制安全带卷轴的收缩制动特性。
[0009]根据一方面，带收缩制动装置包括适于与安全带卷轴协作的线圈部分和设置在安 全带卷轴上的至少一个磁体。因此在安全带的收缩期间和当安全带卷轴旋转时就施加电 感。使用永磁体是有利的。
[0010]根据一方面，安全带收缩制动装置的线圈部分包括扼流器，或可选地包括铜柱。
[0011]根据一方面，安全带卷轴可包括第一和第二端部以及设置在安全带卷轴的第一和 第二端部之间的带部分。因此至少在安全带收缩后安全带围绕所述带部分缠绕。安全带卷 轴的至少一个端部适于形成安全带收缩制动装置的一部分，可选地，安全带卷轴的第一和 第二端部都适于形成安全带收缩制动装置的一部分。
[0012]安全带卷轴的第一和/或第二端部可具有不同形状和形式。例如，安全带的第一 和/或第二端部可为:对称或不对称的；具有多边形形式例如三角形(或三边形(trigon))、 四边形(或方形或四角形)、五边形、六边形、七边形、八边形、九角形或九边形、十边形。应该 注意，十边形或以上的周缘被认为是或多或少地为圆形。优选地，第一和第二端部包括基本 上圆形的周缘，可选地为真正的圆形周缘。安全带卷轴的第一和第二端部的至少一个端部 可以包括非圆形的周缘。
[0013]扼流器或铜柱(copper cylinder)可被设置在安全带卷轴的第一和/或第二端部 附近。
[0014]根据一方面，至少一个磁体设置在安全带卷轴的第一和/或第二端部上。磁体可 为永磁体。可在安全带卷轴的第一和/或第二端部上设置至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10个 或更多个磁体。适宜的磁体数量在6-20个磁体之间。所述至少一个磁体有利地围绕安全 带卷轴的第一和/或第二端部的周缘设置。
[0015]根据一方面，安全带收缩制动装置的制动力约为1-30W。
[0016]根据一方面，安全带收缩制动装置包括圆盘形元件(如铜盘、铝盘或导电材料盘) 以及至少一个永磁体。所述圆盘形元件可被设置在安全带卷轴上，优选设置在安全带卷轴 的第一和/或第二端部上。所述至少一个永磁体可被设置在相对圆盘形元件的固定位置 上，例如安全带卷轴外壳上。
[0017]根据一方面，所述收缩机构适于将收缩力施加至安全带卷轴。所述收缩力旋转安 全带卷轴以使安全带从抽出位置缩回。由收缩机构施加至安全带卷轴的收缩力大于经由安 全带收缩制动装置施加至安全带卷轴的制动力。
[0018]根据本发明的第二方面，本发明还涉及用于限制设置在安全带卷轴上的安全带的 收缩速度的方法。安全带卷轴适用于车辆安全约束装置，所述方法包括如下步骤:
[0019]-利用收缩机构将安全带收缩至安全带卷轴上；
[0020]-通过利用电感将制动力施加至安全带卷轴来限制收缩期间的最大速度。
[0021]安全带卷轴可为根据所附权利要求任意一项所述的安全带卷轴。
[0022]本发明涉及用于车辆安全约束装置的安全带卷轴。安全带卷轴包括可收缩和可抽 出的安全带、适于从抽出位置收缩安全带的收缩机构、适于在安全带的收缩期间通过将制动力施加至安全带卷轴来限制安全带的收缩速度的带收缩制动装置。安全带收缩制动装置的制动力经由电感被施加至安全带卷轴。本发明还涉及用于限制设置在安全带卷轴上的安全带的收缩速度的方法。本发明提供了一种安全带卷轴，其减少了损伤内部面板、车漆或车身和/或车门以及安全带自身的风险。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]将参照下面的附图详述本发明的非限定性实施例，其中:
[0024]图1示出小汽车的驾驶员，驾驶员利用根据本发明实施例的安全带、带扣和安全带卷轴系好安全带；
[0025]图2详细示出图1的安全带卷轴；
[0026]图3示出图3的安全带卷轴的截面；
[0027]图4示出图3的安全带卷轴的截面；
[0028]图5示出根据本发明的带有一替换安全带收缩制动装置的安全带卷轴的截面；
[0029]图6示出图5的安全带卷轴的截面；
[0030]图7示出最高点速度与数量关系的曲线图；其中安全带卷轴不包括感应制动装置；安全带卷轴包括感应制动装置和形式为加强弹簧的加强收缩机构；并且
[0031]图8a_8b示出安全带收缩制动装置的示意性的实施例的两个不同视图。
【具体实施方式】
[0032]图1示出车辆11的驾驶员10，在该示例中，车辆为小汽车(轿车)；驾驶员位于方向盘12前方的车辆驾驶员侧的驾驶员座位13上。为防止驾驶员10在例如撞击的情形下受伤，驾驶员10用包括带扣15的安全带14系上安全带。安全带14从根据本发明实施例的安全带卷轴20延伸出，安全带卷轴位于车辆的立柱25上。立柱25也被称为车辆11的A-柱25。应该注意，安全带卷轴20可位于车辆11的其它位置。在组装于车辆11上之后，安全带卷轴20与安全带14和带扣15 —同形成了车辆安全约束装置。
[0033]下面将详述安全带卷轴20的非限定性实施例。图2示出安全带卷轴20的一个实施例，其包括绕着安全带卷轴20缠绕的安全带14。安全带14用虚线来清楚图解以更好地示出安全带卷轴20。安全带卷轴20允许安全带14被抽出和收缩从而例如固定图1所示的驾驶员。安全带卷轴20包括形式为弹簧(未示出)的收缩机构，当安全带14收缩时收缩机构被加载。如果使用者例如驾驶员系好安全带，弹簧被加载以便在解开安全带14后缩回至大体在安全带卷轴20附近的位置。在安全带14的抽出或收缩期间，安全带卷轴20绕A-A旋转轴旋转。安全带卷轴20包括第一和第二端部21、22以及在第一和第二端部21、22之间延伸的带部段23。带部段23是安全带14缠绕其上的那部分安全带卷轴20。轴杆24从安全带卷轴20的第一和第二端部21、22延伸出。图2还不出了外壳25,夕卜壳25适于封闭安全带卷轴20同时允许安全带14延伸穿过槽或开口(图2未示出)。为了说明安全带卷轴20，外壳25被示为部分透明的。轴杆24旋转地连接于外壳25，外壳25在图1中车辆11的A-柱25附近连接于车辆11。
[0034]安全带卷轴20包括收缩机构、收缩装置，例如当驾驶员从图1所示的位置解开安全带14时从抽出位置收缩安全带14。收缩机构可以是弹簧，其被预张紧并且在从安全带卷轴20抽出安全带14期间被加载,其它偏置构件(biasing member)也是可能的,如弹性 聚合物材料或电动机等等。收缩机构可被构造为将0.10-0.50Nm、有利地0.10-0.3Nm、优选
0.12-0.25Nm的转矩施加至安全带卷轴。
[0035]设置在安全带卷轴20的第一端部21处的是安全带收缩制动装置30。应该注意安 全带卷轴20可设置有一个或多个安全带收缩制动装置，例如图2所示的两个带收缩制动装 置，但是此处将描述仅一个安全带收缩制动装置30。收缩机构适于将收缩力施加至安全带 卷轴，但是通过收缩机构施加至安全带卷轴的收缩力大于经由安全带收缩制动装置施加至 安全带卷轴的制动力。图3示出图2所示的安全带卷轴20沿直线1-1的截面，第一和第二 端部21、22，带部段23和安全带14。安全带收缩制动装置30设置在安全带卷轴20的第一 端部21处，并且被设置为与安全带卷轴20的第一端部21协作。通过在旋转期间，至少在 将安全带14缩回安全带卷轴20上的旋转期间减小安全带卷轴20的角速度，安全带收缩制 动装置30适于限制安全带14在收缩期间的速度。
[0036]图4示出图3所示的安全带卷轴20沿直线I1-1I的截面。图4示出安全带收缩 制动装置30包括磁体部分31，在所述实施例中其包括多个磁极，用N表示北极并且用S表 示南极。磁体部分31可以由多个磁体形成。包括铁芯33和缠绕在一部分铁芯33上的铜 丝34的扼流器(drossel)32提供了导体。当安全带卷轴20旋转时,将在扼流器32内形成 涡流电流，产生电磁力，电磁力将制动力施加至安全带卷轴20，这将限制安全带收缩期间安 全带14的收缩速度。
[0037]可被操纵以增加施加至安全带卷轴20的制动力的一些参数是:
[0038]-使用更强的磁体-增加剩磁(remanence) T。
[0039]-更快地改变电场(更快地旋转安全带卷轴20)——增加频率。
[0040]-使用更厚的导电材料，必须小心不使用过厚的材料，因为所述磁体之间的距离可 能过远。
[0041 ]-更低的电阻率材料——减少P。
[0042]在安全带14的收缩期间使用安全带收缩制动装置30实际上是非常有利的；如果 安全带卷轴20的角速度增加，将显著提高安全带收缩制动装置30的制动力。
[0043]图5示出安全带卷轴20的另一个实施例。图6示出图5所示的安全带卷轴20沿 直线II1-1II的截面。参照图5和6，安全带卷轴20包括安全带14以及第一和第二端部
21、22，第一和第二端部21、22之间设有带部段23。在安全带卷轴20的第一端部21处设置 了可替换的安全带收缩制动装置30。安全带收缩制动装置30这种情况下包括围绕形式为 多个磁体的磁体部分31设置的圆形铜环35，从而产生施加至安全带卷轴20而非上述扼流 器的制动力。
[0044]图7示出包括第一和第二曲线A、B的曲线图，表示了上述非限定性实施例中安全 带卷轴20的安全带收缩制动装置30与由于安全带卷轴的收缩速度所致的不同类型损伤之 间的关系。安全带卷轴位于小汽车内，如图1所见。第一轴是最高点速度(m/s)(在某时间 点的最高速度)并且第二轴是收缩的数量(无量纲(dimensionless))。
[0045]图7的曲线图还被分为三个区域:第一区域表示对立柱和车门的损伤，主要是小 汽车的A-立柱；第二区域表示没有发生损伤的状态，即所述安全带被收缩而无任何损伤或 不良后果；以及所述第三区域表示对安全带织物、带扣、车门密封件或小汽车的车门区域内的车漆的损伤。
[0046]第一曲线A示出具有标准化收缩机构的正常安全带卷轴的正态分布。从图7可看出，使用没有安全带收缩制动装置的正常安全带卷轴时，收缩的百分比导致对小汽车的立柱或侧板的损伤。另一个百分比可能由于收缩缓慢(即收缩机构太弱)导致对安全带织物或车门密封件的损伤。
[0047]上述损伤的代价太大，致使在小汽车内部或者在安全带上或其带扣上留下丑陋和不美观的印迹。还存在一种风险，即可能损伤安全带自身——有时称为安全带织物，这在撞击期间可能具有惊人的后果。
[0048]使用根据本发明实施例的包括安全带收缩制动装置的安全带卷轴，正态分布能够更好地适配安全区域(即图7所示的第二区域)。安全带收缩制动装置允许收缩机构比合适的程度更坚固，同时防止在安全带收缩期间安全带获得过大的速度。
[0049]已经注意到,安全带到达3.0m/s以上的收缩速度,安全带14的带扣15就能够损伤小汽车的内部面板。因此选择磁体部分31以使带扣的收缩速度保持在3.0m/s以下或优选2.5m/s以下。如上所述可选地，可改变其它参数以限制收缩速度。
[0050]用在磁体部分31中的磁体的适宜力是0.5-3T，优选为大约0.75-2T。
[0051]图8a_8b示出可用于本发明目的的磁性断线(magnetic break)。图8a_8b示出形式为铜盘40的带有孔口 41的圆盘形元件。铜盘40连接于安全带卷轴20并且具有与图2 所示的相同旋转轴A-A,并且围绕A-A轴以旋转矢量I? = u> A-A旋转。总直径是Dy。在铜盘的相反侧上设置有两个按钮状永磁体43、44，总共四个永磁体，半径为rMg、高度为Iniag并且与铜盘40上方具有距离tgap。所述永磁体被设置的尽可能紧密，这就确定了图8a中的角度小。永磁体43、44已被剩磁Br磁化。一些永磁体具有单向剩磁，这样磁场平行于铜盘 40的旋转轴A-A。
[0052]下面的附图标记和数值结合图8a_8b使用。
[0053]
【权利要求】
1.一种用于车辆安全约束装置的安全带卷轴(20)，所述安全带卷轴(20)包括可收缩和可抽出的安全带(14)，所述安全带卷轴(20)包括适于从抽出位置收缩所述安全带(14) 的收缩机构，其特征在于:所述安全带卷轴(20)还包括安全带收缩制动装置(30)，所述安全带收缩制动装置 (30)适于在所述安全带(14)的收缩期间通过将制动力施加至所述安全带卷轴(20)来限制所述安全带(14)的收缩速度，所述安全带收缩制动装置(30)的所述制动力经由电感被施加至所述安全带卷轴(20)。
2.根据权利要求1所述的安全带卷轴，其中所述安全带收缩制动装置(30)包括适于与所述安全带卷轴(20)协作的线圈部分，以及设置在所述安全带卷轴(20)上的至少一个磁体。
3.根据权利要求1或2所述的安全带卷轴，其中所述安全带收缩制动装置(30)的所述线圈部分包括扼流器(32)。
4.根据权利要求1或2所述的安全带卷轴，其中所述安全带收缩制动装置(30)的所述线圈部分包括铜柱(35)。
5.根据权利要求1所述的安全带卷轴，其中所述安全带收缩制动装置(30)包括圆盘形元件和至少一个永磁体(43，44),所述圆盘形元件例如是铜盘(40)。
6.根据权利要求5所述的安全带卷轴，其中所述圆盘形元件设置在所述安全带卷轴 (20)上。
7.根据前述权利要求任意一项所述的安全带卷轴，其中所述安全带卷轴(20)包括第一和第二端部(21，22)以及设置在所述第一和第二端部(21，22)之间的带部分(23)，所述安全带(14)绕着所述带部分(23)缠绕。
8.根据权利要求7所述的安全带卷轴，其中所述第一和/或所述第二端部(21，22)包括基本圆形的周缘。
9.根据权利要求7或8所述的安全带卷轴，其中至少一个磁体被设置在所述安全带卷轴(20)的所述第一和/或第二端部(21，22)上。`
10.根据权利要求9所述的安全带卷轴，其中所述至少一个磁体围绕所述安全带卷轴(20)的所述第一和/或第二端部(21，22)的所述基本圆形的周缘布置。
11.根据前述权利要求任意一项所述的安全带卷轴，其中所述安全带收缩制动装置 (30)的所述制动力约为1-30W。
12.根据前述权利要求任意一项所述的安全带卷轴，其中所述安全带收缩制动装置(30)是被动的安全带收缩制动装置。
13.根据前述权利要求任意一项所述的安全带卷轴，其中所述收缩机构适于将收缩力施加至所述安全带卷轴(20),由所述收缩机构施加至所述安全带卷轴(20)的收缩力大于经由所述安全带收缩制动装置(30)施加至所述安全带卷轴(20)的所述制动力。
14.用于限制设置在安全带卷轴(20)上的安全带(14)的收缩速度的方法，所述安全带卷轴(20 )适用于车辆安全约束装置，所述方法包括如下步骤:-利用收缩机构将所述安全带(14)收缩至安全带卷轴(20)上；-通过利用电感将制动力施加至安全带卷轴(20)来限制所述收缩期间的最大速度。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述安全带卷轴是根据权利要求1-13任意一项所述 的安全带卷轴(20)。
【文档编号】B60R22/34GK103522978SQ201310280773
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年7月5日 优先权日:2012年7月6日
【发明者】T·伯格曼 申请人:沃尔沃汽车公司