一种安全带卷收器、安全带装置及汽车的制作方法

本申请涉及安全带技术领域，尤其涉及一种安全带卷收器、安全带装置及汽车。

背景技术：

现有技术中的安全带卷收器配置有预紧功能，但是在目前的安全带卷收器中，预紧功能作动后，从预紧动作向限力动作转化时，会出现限力跌落的问题。限力跌落的问题产生的主要原因在于，当预紧结束后，卷收器必须先锁止，限力功能才能够启动，但是由于现有技术中卷收器锁止的行程较长，导致织带拉出量较大，因此会产生较为严重的限力跌落问题。限力跌落会严重影响安全带的约束性能，造成碰撞胸部位移距离增大，增大伤害值。

因此，需设计一种改善限力跌落问题，减少车辆碰撞时胸部位移距离，保护乘员安全的安全带卷收器、安全带装置及汽车。

技术实现要素：

本申请的目的在于克服现有技术的不足，提供一种安全带卷收器、安全带装置及汽车，改善限力跌落问题，能够减少车辆碰撞时胸部位移距离，保护乘员安全。

本申请的技术方案提供一种安全带卷收器，包括芯轴、限力杆和织带，所述芯轴包括定轴和动轴，所述织带卷绕在所述动轴上，所述限力杆分别连接所述定轴和所述动轴，还包括滑动机构、能够触发所述滑动机构滑动的触发装置以及与所述定轴连接的锁止机构；

所述滑动机构与所述动轴通过联动件连接，所述滑动机构与所述锁止机构通过活动件连接；

所述安全带卷收器至少包括预紧状态和限力状态；

所述预紧状态时，所述触发装置触发所述滑动机构滑动，所述滑动机构通过所述联动件带动所述芯轴沿第一方向转动，同时所述滑动机构通过活动件触发所述锁止机构动作，使得所述锁止机构锁定所述定轴不能够沿第二方向转动，所述第一方向与所述第二方向相反；

所述限力状态时，外力带动所述动轴沿所述第二方向转动，所述限力杆扭转使得所述动轴以恒定作用力沿所述第二方向转动，所述定轴保持被锁止。

优选地，所述锁止机构包括棘爪和与所述定轴连接的棘轮，所述棘轮与所述定轴同轴固定连接，所述棘爪与所述活动件连接，当所述活动件被触发时，所述棘爪锁止所述棘轮不能沿所述第二方向转动。

优选地，还包括壳体，所述活动件包括弹性件、销轴和连接绳，所述棘爪滑动设置在所述壳体上，所述弹性件连接在所述棘爪与所述壳体之间，所述连接绳一端与所述销轴连接，另一端与所述棘爪连接，所述销轴与所述滑动机构连接，使所述弹性件被压缩；

当所述滑动机构滑动时，所述滑动机构折断所述销轴，所述弹性件恢复变形并推动所述棘爪滑向所述棘轮使得所述棘爪锁止所述棘轮不能沿所述第二方向转动。

优选地，所述滑动机构包括管体以及设置在所述管体内的滑块，所述滑块与所述联动件联动，所述滑块与所述活动件联动。

优选地，所述联动件为与所述动轴连接的预紧轮，所述预紧轮与所述动轴同轴固定连接，所述滑块包括球链，所述预紧轮上设有与所述球链匹配的卡槽，至少部分所述球链卡入至所述卡槽内；

当所述触发装置触发所述球链在所述管体内滑动时，所述球链带动所述预紧轮沿第一方向转动。

优选地，所述触发装置为设置在所述管体的首端的气体发生器，所述球链由若干并列设置的球体组成，所述球体的最前端设有一个密封球，所述密封球密封在所述管体的首端内；

当所述气体发生器被触发时，所述气体发生器点爆并在所述管体形成高压气体推动所述密封球以及所述球链沿所述管体滑动。

优选地，所述管体远离所述气体发生器的一端设有出口，当所述高压气体推动所述球链滑动时，所述球链末端的球体从所述出口回收。

优选地，所述动轴套接在所述限力杆上且所述动轴与所述限力杆的一端通过键固定连接，所述定轴套接在所述限力杆上且所述定轴与所述限力杆的另一端通过键固定连接；

当处于所述预紧状态时，所述动轴、所述定轴和所述限力杆同步沿所述第一方向转动；

当处于所处限力状态时，所述定轴被锁止，所述动轴沿所述第二方向转动，所述限力杆沿所述第二方向扭转。

一种安全带装置，包括上述的安全带卷收器；

当处于所述预紧状态时，所述织带绕所述动轴朝向所述第一方向卷收；

当处于所述限力状态时，所述织带绕所述动轴朝向所述第二方向拉出。

一种汽车，包括上述的安全带装置。

采用上述技术方案后，具有如下有益效果：

当车辆发生碰撞时，触发触发装置，触发装置触发滑动机构滑动带动芯轴沿第一方向转动，使得织带朝向乘员胸部方向收紧，起到预紧作用，同时滑动机构触发锁止机构动作使得定轴不能够沿与第一方向相反的第二方向转动，当乘员在碰撞后惯性向前位移时拉动织带，同时织带带动动轴沿第二方向转动，由于在预紧状态时定轴已经被锁止不能够沿第二方向转动，从预紧状态转换至限力状态时，定轴立刻停止转动，动轴沿第二方向转动，同时由于限力杆的一端与定轴固定，因此限力杆立刻发生扭转使得动轴能够以恒定作用力沿第二方向转动，因此从预紧状态转换至限力状态的过程不会出现芯轴空转的问题，从而改善限力跌落的问题，能够减少车辆碰撞时胸部位移距离，保护乘员安全。

附图说明

参见附图，本申请的公开内容将变得更易理解。应当理解：这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本申请的保护范围构成限制。图中：

图1是本发明在一个实施例中安全带卷收器的结构示意图；

图2是本发明在一个实施例中安全带卷收器的内部结构示意图；

图3是本发明在一个实施例中安全带卷收器另一角度的结构示意图；

图4是图3中a处局部放大图；

图5是本发明在一个实施例中安全带卷收器的另一角度的内部结构示意图；

图6是现有技术在碰撞测试中的肩带力-时间曲线图；

图7是本发明在碰撞测试中的肩带力-时间曲线图；

图8是现有技术与本发明在滑台试验中的测试结果对比图。

附图标记对照表：

芯轴1：定轴11、动轴12；

限力杆2；

织带3；

滑动机构4：管体41、密闭段411、安装段412、收集盒413、球体42、密封球43；

触发装置5：气体发生器51；

锁止机构6：棘轮61、棘爪62；

联动件7：预紧轮71、卡槽711；

活动件8：弹性件81、销轴82、连接绳83；

壳体9：凸缘91、滑槽92。

具体实施方式

下面结合附图来进一步说明本申请的具体实施方式。

容易理解，根据本申请的技术方案，在不变更本申请实质精神下，本领域的一般技术人员可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本申请的技术方案的示例性说明，而不应当视为本申请的全部或视为对申请技术方案的限定或限制。

在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述属于在本申请中的具体含义。

实施例一：

在本发明的一些实施例中，公开了一种安全带卷收器，如图1和图2所示，其包括芯轴1、限力杆2和织带3，芯轴1包括定轴11和动轴12，织带3卷绕在所述动轴12上，限力杆2分别连接定轴11和动轴12。

如图3和图5所示，安全带卷收器还包括滑动机构4、能够触发滑动机构4滑动的触发装置5以及与定轴11连接的锁止机构6；

如图2所示，滑动机构4与动轴12通过联动件7连接，如图3所示，滑动机构4与锁止机构6通过活动件8连接；

安全带卷收器至少包括预紧状态和限力状态；

预紧状态时，触发装置5触发滑动机构4滑动，滑动机构4通过联动件7带动芯轴1沿第一方向转动，同时滑动机构4通过活动件8触发锁止机构6动作，使得锁止机构6锁定定轴11不能够沿第二方向转动，第一方向与第二方向相反；

限力状态时，外力带动动轴12沿第二方向转动，限力杆2扭转使得动轴12以恒定作用力沿第二方向转动，定轴11保持被锁止。

当车辆发生碰撞时，车辆上的传感器检测到发生碰撞后传输信号至行车电脑，并通过行车电脑触发触发装置5动作。其中，传感器通常设置在车辆的前保险杆上，当车辆发生了预设的较大程度的碰撞后传感器才会发送信号至行车电脑并触发触发装置5动作。

当车辆发生碰撞后，安全带卷收器先进入至预紧状态，然后进入至限力状态，其中，在预紧状态时，触发装置5触发滑动机构4滑动，在滑动机构4滑动的同时带动芯轴1沿第一方向转动，以第一方向为顺时针为例，在预紧状态时，动轴12、限力杆2和定轴11同步顺时针转动，使得卷绕在动轴12上的织带3能够回收贴近于乘员的胸部。同时，在预紧状态时，滑动机构4还通过活动件8触发锁止机构6动作，使得锁止机构6锁定定轴11，使得定轴11不能够沿第二方向转动，即定轴11不能够沿第二方向转动，即定轴11不能够逆时针转动，但此时定轴11仍然能够顺时针转动。

当乘员在碰撞后惯性向前位移时，乘员拉动织带3，此时从预紧状态切换至限力状态，织带3带动动轴12逆时针转动，此时由于定轴11被锁止机构6锁定，因此定轴11停止转动，定轴11和动轴12之间发生相对转动，并使得限力杆2立刻发生扭转，使得织带3能够对乘员施加恒定的作用力。这样从预紧状态转换至限力状态时，芯轴1不会发生空转，使得限力杆2能够立刻发生扭转从而改善限力跌落的问题，能够减少车辆碰撞时胸部位移距离，保护乘员安全。

在本发明的一些实施例中，如图3和图4所示，锁止机构6包括棘爪62和与定轴11连接的棘轮61，棘轮61与定轴11同轴固定连接，棘爪62与活动件8连接，当活动件8被触发时，棘爪62锁止棘轮61沿第二方向转动。

其中，滑动机构4在滑动时触发活动件8，使得棘爪62与棘轮61接触，从而限定棘轮61不能够沿第二方向转动，即使得与棘轮61固定连接的定轴11也不能够沿第二方向转动，但棘轮61依然能够沿第一方向转动不影响预紧的过程。当从预紧状态切换至限力状态时，棘轮61受到了棘爪62的约束使得棘轮61固定不能够沿第二方向转动。其中，通过提高棘轮61上的棘齿的排布密度能够尽可能地减少从预紧状态转换至限力状态时棘轮61沿第二方向转动的角度，从而最大限度地减少定轴11沿第二方向的转动，进而尽可能地消除限力跌落。

在本发明的一些实施例中，如图3所示，还包括壳体9，如图4所示，活动件8包括弹性件81、销轴82和连接绳83，棘爪62滑动设置在壳体9上，弹性件81连接在棘爪62与壳体9之间，连接绳83一端与销轴82连接，另一端与棘爪62连接，销轴82与滑动机构4连接，使弹性件81被压缩；

当滑动机构4滑动时，滑动机构4折断销轴82，弹性件81恢复变形并推动棘爪62滑向棘轮61使得棘爪62锁止棘轮61不能沿第二方向转动。

具体地，在壳体9上设有滑槽92或滑轨，棘爪62滑动设置在滑槽92内或滑轨上，当弹性件81恢复变形的时候推动棘爪62滑向棘轮61。

在本发明的一些实施例中，如图5所示，滑动机构4包括管体41以及设置在管体41内的滑块，滑块与联动件7联动，滑块与活动件8联动。

进一步的，如图5所示，管体41绕安全带卷收器的轮廓边缘设置，能够减少安全带卷收器的大小。其中，如图4所示，管体41的侧壁设置有通孔，销轴82的一端与滑块连接，另一端穿过通孔穿出管体41，且销轴82穿出管体41的一端通过连接绳83连接棘爪62。如图3所示，棘爪62设置在壳体9上，其中壳体9的中部设置有用于伸出棘轮61的安装口，并在安装口的周围设置有至少一组锁止机构6。具体地，在壳体9的表面设置有滑槽92，壳体9的周向边缘设置有凸缘91，棘爪62滑动设置在滑槽92内，弹性件81为弹簧，弹簧设置在棘爪62与凸缘91之间，弹簧的一端连接棘爪62，另一端连接凸缘91，在初始状态时，在连接绳83的牵引作用下，弹簧保持压缩状态。

当触发装置5触发滑动滑块滑动时，滑块带动销轴82移动，由于销轴82受到了管体41的侧壁的切断，最终使得销轴82折断，此时棘爪62失去了连接绳83的牵引作用力，弹簧伸展并推动棘爪62沿滑槽92滑向棘轮61，并最终使得棘爪62卡入至棘轮61，实现限制棘轮61沿第二方向转动。

可选地，滑动机构4还可以包括滑道以及设置在滑道内的滑块，活动件8包括弹簧、连杆和销轴82，弹簧的两端分别连接棘爪62和凸缘91，销轴82连接滑块，连杆一端与棘爪62固定连接，连杆的另一端设置有勾爪，勾爪勾挂在销轴82上，勾爪的开口方向朝滑块的滑动方向设置，当触发装置5触发滑块滑动时，销轴82从勾爪的开口脱离并与勾爪分离，弹簧伸展并推动棘爪62滑向棘轮61。

在本发明的一些实施例中，如图2和图5所示，联动件7为与动轴12连接的预紧轮71，预紧轮71与动轴12同轴固定连接，滑块包括球链，预紧轮71上设有与球链匹配的卡槽711，至少部分球链卡入至卡槽711内；

当触发装置5触发球链在管体41内滑动时，球链带动预紧轮71沿第一方向转动。

进一步的，如图5所示，卡槽711为球型凹槽，多个球型凹槽并排设置在预紧轮71的周向边缘，球链的至少部分卡入至至少一个球型凹槽内，当球链滑动的时候，球链带动预紧轮71转动，从而使得预紧轮71带动动轴12沿第一方向转动，实现预紧作用。

在本发明的一些实施例中，如图5所示，触发装置5为设置在管体41的首端的气体发生器51，球链由若干并列设置的球体42组成，球体42的最前端设有一个密封球43，密封球43密封在管体41的首端内；

当气体发生器51被触发时，气体发生器51点爆并在管体41形成高压气体推动密封球43以及球链沿管体41滑动。

具体地，球型凹槽的半径与单个球体42的半径相同，至少一个球体42卡入至球型凹槽内，并且至少一个球体42与销轴82连接。其中，如图5所示，管体41具有安装段412和密闭段411，其中，球链设置在安装段412内，密闭段411设置在密封球43与气体发生器51之间，密闭段411内腔体密封，且密封球43的直径略大于管体41的直径，使得密封球43能够阻挡球链滑向密闭段411并保证了密闭段411内的密闭。预紧轮71的周向边缘插入至安装段412内并使得安装段412内的至少一个球体42卡入至预紧轮71的球型凹槽内，当气体发生器51被触发时，气体发生器51发生点爆并在密闭段411内产生高压气体，当高压气体产生的作用力大于密封球43与管体41之间的摩擦力时，高压气体推动密封球43滑动并带动球链滑动，进而使得球链能够推动预紧轮71转动以及折断销轴82。

在本发明的一些实施例中，管体41远离气体发生器51的一端设有出口，当高压气体推动球链滑动时，球链末端的球体42从出口回收。

进一步的，如图5所示，在出口设置有收集盒413，球链设置在收集盒413和密封球43之间，当气体发生器51未被触发时，球链能够保持在管体41内静止的状态，当气体发生器51被触发时，球链末端的球体42从出口推出通过收集盒413对球体42进行回收。

在本发明的一些实施例中，动轴12套接在限力杆2上且动轴12与限力杆2的一端通过键固定连接，定轴11套接在限力杆2上且定轴11与限力杆2的另一端通过键固定连接；

当处于预紧状态时，动轴12、定轴11和限力杆2同步沿第一方向转动；

当处于所处限力状态时，定轴11被锁止，动轴12沿第二方向转动，限力杆2沿第二方向扭转。

具体地，动轴12与限力杆2的一端通过花键固定连接，定轴11与限力杆2的另一端通过花键固定连接。

在预紧状态时，由于动轴12和定轴11同步沿第一方向转动，且限力杆2受到的扭力小于其发生形变的作用力，因此限力杆2不会变形并能够与定轴11和动轴12同步转动。在限力状态时，由于限力杆2与定轴11连接的一端固定，限力杆2与动轴12连接的一端旋转，此时限力杆2受力扭转，并通过限力杆2的作用能够使得动轴12在沿第二方向转动的时候保持恒定的作用力，使得织带3施加在乘员身上的作用力恒定，能够在保证乘员安全的前提下减少织带3对乘员造成的伤害。

如图6所示为现有技术中的安全带卷收器的碰撞测试中肩带力-时间曲线图，由于现有技术中芯轴1需要空转30°～45°，导致织带3空拉最高可达20mm，因此在芯轴1发生空转的时间段中会出现图中b处20～30ms之间的限力跌落，导致在该时间段织带3对乘员的约束力陡然下降，影响约束性能。

而在本申请中，由于从在预紧状态时，定轴11已经被锁止使其不能够逆时针转动，因此从预紧状态切换至限力状态时，限力杆2能够立刻发生扭转避免织带3空拉，从而改善限力跌落问题。

如图7所示为本申请在碰撞测试中的肩带力值-时间曲线图，在大致110ms的c处为从预紧状态切换至限力状态的阶段，在该段时间段中由于织带3不会空拉，因此几乎不会存在限力跌落的问题。其中，由于定轴11通过棘轮61和棘爪62锁止，因此在实际的应用中，定轴11依然可能发生小角度0～6°的逆时针转动，理论上可以通过减少棘轮61上的棘齿的排布密度减少定轴11的逆时针转动进而实现无限贴近消除限力跌落的问题。

再参见如图8所示为现有技术与本申请在滑台试验中的测试结果对比图，其中，图中虚线为本申请方案的曲线图，点划线为现有技术的曲线图，根据图中比对可知，本申请方案能够相对于现有技术减少约20mm的胸部位移量，能够更好地保护乘员的安全。

实施例二：

一种安全带装置，包括织带3和上述的安全带卷收器，织带3卷绕在动轴12上；

当处于预紧状态时，织带3绕动轴12朝向第一方向卷收；

当处于限力状态时，织带3绕动轴12朝向第二方向拉出。

当车辆发生碰撞时，触发气体发生器51动作推动球链滑动，并通过球链推动动轴12、限力杆2和定轴11沿第一方向转动，此时织带3卷收并使得织带3与乘员胸部的距离减少。当乘员在碰撞后发生惯性前移时，乘员拉出织带3，此时限力杆2发生扭转，使得织带3能够对乘员施加恒定的作用力。

实施例三：

一种汽车，包括上述的安全带装置。

在本发明的一些实施例中，汽车还包括碰撞传感器，碰撞传感器与行车电脑通信连接，行车电脑与气体发生器51通信连接。一般地，碰撞传感器设置在汽车的前保险杆上，当汽车发生剧烈碰撞时触发碰撞传感器上传信号至行车电脑，行车电脑对气体发生器51发送执行指令，使得气体发生器51发生点爆并使得安全带卷收器进入预紧状态。

以上所述的仅是本申请的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本申请原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本申请的保护范围。