专利名称：至少包括两个扭杆来限制安全带缩卷器中力的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及了一种至少包括两个扭杆的装置，用于限制安全带缩卷器中的力，第一扭杆是空心的，而第二扭杆设置在第一扭杆之内。
从德国公布的专利申请19653510中已知了这样一种装置，例如在撞车时，它容许在克服预定阻力下拽出织物带，以减小在安全带中的峰值载荷，从而减小被安全带束住的车辆乘员的最终受伤风险。根据对每个情况有效的扭转阻力矩来确定拽出织物带的阻力。交替地启用一个或另一个扭杆，或者同时启用两个扭杆，使得该阻力可适应于各种个别需求。
这种已知安全带缩卷器的缺点是为了改变沿着所拽出织物带长度上的最终阻力特性，需要一个复杂而笨重的机构，由它根据所需的安全性来随意变换各种扭杆。
本发明的目的是提供一种用于限制安全带缩卷器中力的装置，其中，可随意地改变沿着所拽出织物带长度上的织物带拽出力的最终特性，而不必制造为变换功能所需的任何复杂的外部控制机构。
为此提供了一种上述类型的装置，至少部分地选择第一扭杆的内径，使得至少在扭转状态下可由第二扭杆来支承第一扭杆。这产生了另一个特性，由此可以改变由两个扭杆整体提供的扭转阻力矩。换句话说，当承受高载荷时空心的扭杆倾向于收缩或皱缩。用于支承第一扭杆的第二扭杆在支承开始起作用时刻，及时对第一扭杆提供的阻力矩施加影响。因此，可以建立许许多多种不同的工作状态，例如，可利用第一扭杆的剪断或第一扭杆预定的缩短来把第一扭杆从开始用作传递力的支座中拔出，使得它不再用于扭矩的传递。
从以下各个从属权利要求中可理解到本发明的各个有利的特征。
现根据附图所示的各种实施例来描述本发明。
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图1是一个包括了本发明装置的安全带缩卷器的剖视图；-图2是本发明第一实施例装置的剖视图；-图2a是图2所示装置的替代物的透视图；-图3是第一实施例装置的特性曲线图；-图4是本发明第二实施例装置的剖视图；-图5是图4所示装置一个轴端的简化平面视图；-图6是本发明第三实施例装置的剖视图；-图7是本发明第四实施例装置的剖视图；-图8是第四实施例装置的特性曲线图；-图9是本发明第五实施例装置的剖视图；-图10表示了第五实施例装置的特征；-图11是本发明第六实施例装置的剖视图；-图12表示了第六实施例装置的特性；-图13是本发明第七实施例装置的剖视图；-图14是图13所示第七实施例的改型的剖视图；-图15是图14所示改型的轴端的平面视图；-图16是第七实施例装置中所用扭杆在扭转状态下的侧视图。
现参照图1，图中表示了一个安全带的缩卷器1，它包括一个卷筒2，卷筒2可转动地装在适于安放在车辆内的框架3上。一条织物带4卷绕在卷筒2上，它可用于在撞车时约束车辆乘员，使得乘员处于车辆的减速状态之中。在卷筒内部设置了一个装置5，它一般包括一个变形装置6，其一端(如图1所示的左边)不转动地与卷筒连接，在相对的另一端上装有一个锁定齿圈7。可采用已知的方法和装置使锁定棘爪8与锁定齿圈7啮合。
当张力F作用在织物带4中时，该力对卷筒2施加一个扭矩，它超过与变形装置6相应的阻力矩，因而从卷筒上拽出织物带4，在与卷筒固定的一端以及由锁定棘爪8和锁定齿圈7保持不转动的一端之间，变形装置6被扭曲。现参照以下附图来描述变形装置6的构造，以及由此达到的沿所拽出织物带长度上织物带拽出力F的特性。
现参照图2，它表示了本发明第一实施例的一种变形装置。变形装置是这样一种装置它包括空心的第一扭杆10，以及位于第一扭杆内部的第二扭杆12。两个扭杆10、12在图2所示左边的第一轴端和图2所示右边的第二轴端均相互固定连接，此时用焊接符号14表示。但是，两个扭杆也可作成花键形式，从而它们以互锁方式相互配合。为了便于装配，第二扭杆12可作成管截面，它插入第一扭杆10的内部，然后在其两个轴端上扩宽。
应注意到，以上所用的两个扭杆的第一和第二轴端的标志符号也保持在以下实施例的描述中。
可把由两个扭杆10、12形成的装置插入如图1所示的安全带缩卷器中，使得第一轴端固定连接到卷筒上，而第二轴端固定连接到锁定齿圈上。从图3可明显看出在工作中沿所拽出织物带长度上的织物带拽出力F的特性。在第一阶段产生高量级的织物带拽出力，因为此时两个扭杆并联连接。由于第二扭杆12的壁厚比第一扭杆10小，因而第二扭杆的强度小于第一扭杆。因此，在两个扭杆10、12的第一和第二轴端之间产生预定的扭角之后，第二扭杆12达到了载荷极限，并造成剪断。因此，在第一和第二轴端之间仅第一扭杆10是有效的，减小了可用的阻力矩。随着扭杆10两个轴端之间扭角的增加，第一扭杆开始收缩，结果进一步减小可用的阻力矩。因此特性具有三个不同量级的力第一个高量级的力，它由并联连接的两个扭杆所确定，第二个较低量级的力，它由无变形状态下的第一扭杆10所确定，以及最后的更低量级的第三个力，它由变形状态下的第一扭杆10所确定。
图2a表示了作为替代图2所示实施例的一个实施例。这里，两个扭杆10、12上均形成花键端，由此达到一种形状锁定的配合。第二扭杆12在一侧形成一个小端，在另一侧形成一个较大端，使得可把它插入第一扭杆10，由此与第一扭杆达到同时的形状锁定配合。
由铝或铝合金制造的第一扭杆上设有局部的凹槽E，当扭杆扭曲时，它使得扭杆很快开始破坏，由此可得到力限制器的递减特性。可由铝、铝合金或钢制造的第二扭杆可根据所需的特性作成空心或实心零件。
参照图4和图5，它说明了本发明第二实施例的装置。该实施例基本上与图2所示的相当，但作了一些修改。在这个实施例中，第二扭杆12是实心的而不是如第一实施例那样的空心形式。此时，为了装配两个扭杆，第一扭杆10可在第二扭杆12上滑动。在第二轴端上可设置焊接点14来相互连接两个扭杆。此外，在第二轴端上不转动地装上锁定齿圈6。
与第一实施例相比的另一个区别是扭杆10不直接与第二扭杆接触。相反，在第一扭杆10的内壁和第二扭杆12的外壁之间，有一个约0.25mm壁厚A的筒形间隙，第二扭杆12的外壁上设有滑动涂层。在该实施例中，第二扭杆12的外径约为9mm，而第一扭杆10的外径约为12mm。因此，当两个扭杆一起扭曲时，第一扭杆10可产生变形，直到它被支承在第二扭杆12的外表面上为止。
现参照图6，它说明了本发明第三实施例的装置。在该实施例中，第一扭杆10也在其第一轴端上与卷筒2固定连接。在扭杆10的第二轴端上装有锁定齿圈6。此外，在第二轴端上第二扭杆12与第一扭杆10固定连接，同时两个扭杆能在第一轴端上相互作相对转动。在第一轴端上第二扭杆12的形状变长，并装有一个第二锁定齿圈6’。
这样，有选择地截住两个锁定齿圈6、6’，可得到两种不同的变换状态，它可与两个扭杆10、12联合产生的特性变化一起，被利用来方便地使织物带的拽出力适应个别需求。在锁定齿圈6被截住的第一变换状态下，仅第一扭杆10是有效的。也就是说，阻力矩仅仅由第一扭杆10的扭转阻力矩所确定。在锁定齿圈6被释放、但锁定齿圈6’被截住的的第二状态下，两个扭杆10、12为串联连接，因此产生比第一变换状态更低的阻力矩。
现参照图7，它说明了本发明的第四实施例。在该实施例中，两个扭杆10、12在第一轴端相互固定连接。另外，在该端装有第三锁定齿圈6”。最后，卷筒2也是不转动地与两个扭杆的这一端连接。
在第二轴端上，两个扭杆10、12能相互作相对转动。在第一扭杆10上装有第一锁定齿圈6，而在第二扭杆12上装有第二锁定齿圈6’。
该实施例容许有两种变换状态来限制力；从图8可明显看出相应的特性。在产生高量级的织物带拽出力的第一状态中，两个扭杆10、12由被截住的两个锁定齿圈6、6’作并联连接。在第二连接状态下仅一个扭杆是有效的；此时属于另一个相应扭杆的锁定齿圈未被截住。
第三锁定齿圈6”用于在卷筒预定转角之后使力限制功能失效。为此使一个截住棘爪(图中未示)与锁定齿圈6”啮合，由此卷筒被直接截住。这样，不再有织物带可从卷筒上拽出。因此，例如卷筒最大容许转角可限制到400°，以防止拽出的织物带长度能使被束住的车辆乘员过分向前移动。
现参照图9，它说明了本发明的第五实施例。在该实施例中采用了三个扭杆。第一扭杆10和第二扭杆12是空心的，而第三扭杆13作成实心扭杆，并位于第二扭杆12之内。所有三个扭杆均不转动地在第一轴端上相互连接，并与卷筒2作不转动连接。在第二轴端上，扭杆能相互作相对转动，在该轴端每个扭杆上分别装有锁定齿圈6,6’和6”。
采用这种装置，依靠个别组合在每种情形下有效的扭杆，可实现最多的各种特性。图10表示了一个例子在第一阶段采用两个扭杆，从而产生中等量级的力，而在接着的第二阶段中，仅一个扭杆仍有效从而力的量级减小，在最后之前，所有三个扭杆均有效，从而达到高量级的力。这样的特性是非常希望的。在车辆乘员仅由安全带束住的第一阶段，需要由足够的织物带拽出力来避免对车辆乘员的任何伤害，但同时得到车辆乘员的高的减速度。在第二阶段，车辆乘员陷入在乘员前面展开的气囊中，此时需要降低织物带拽出力，因为否则与气囊对车辆乘员躯体施加的载荷一起，可能达到不能避免伤害的载荷极限。在第三阶段，最后希望有高量级的织物带拽出力，以防止车辆乘员过分向前移动，例如防止穿透气囊而与车辆内壁相碰。
现参照图11，它说明了本发明第六实施例的装置。这里也采用相互放在其内部的三个扭杆10、12、13。第一扭杆10在第一轴端上不转动地与卷筒2以及第二扭杆12相连接。扭杆10在第二轴端上装有锁定齿圈6。第二扭杆12在第二轴端上装有锁定齿圈6’，并不转动地与第三扭杆13连接。扭杆13的形式的实心的，并在其第一轴端上装有第三锁定齿圈6”，在该轴端上扭杆13能相对于第二扭杆12作自由转动。此外，第三扭杆13的形式作成在第一轴端和扭杆中间之间的区域具有缩小的截面，因而在该区域中第二扭杆12不再直接与第三扭杆13接触。
采用这个实施例，也可达到第四实施例中图8的特性曲线。例如，截住锁定齿圈6可得到中等量级的力。此时仅第一扭杆10是有效的。作为替代方式，可截住第二锁定齿圈6’而同时释放锁定齿圈6。此时仅第二扭杆12是有效的。然后仅截住第三锁定齿圈6”而同时释放第一和第二锁定齿圈6、6’，可达到量级减小的力。此时第二和第三扭杆12、13为串联连接。然后同时截住锁定齿圈6、6’，可达到高量级的力，使得两个扭杆10、12在并联连接状态下均为有效。
现参照图13，它说明了本发明第七实施例的装置。相似于第二实施例的装置，采用了第一扭杆10和第二扭杆12，在两个扭杆之间有一个间隙。此外在第二扭杆12的外表面上涂有一层塑料涂层16，该涂层作为第一扭杆10的滑动表面，并防止两个扭杆在载荷下的冷点焊。也可采用弹性钢支承来替代涂层。两个扭杆10、12在第二轴端相互作不转动的连接，并且与卷筒2连接。第二扭杆12在第一轴端不转动地与锁定齿圈6连接，这里仍用焊接14符号表示。第一扭杆10在第一轴端不转动、但可轴向移动地安装在锁定齿圈6中。为此，例如可采用一个花键。
当在锁定齿圈6和卷筒2之间的扭矩为有效时，两个扭杆10、12开始是有效地处于并联连接状态。由于第一扭杆10内表面和第二扭杆12上塑料涂层16提供的滑动表面之间的间隙，第一扭杆10从预定转角起开始皱缩，形成螺旋形的褶皱18(参见图16)。在此过程中，它由塑料涂层16支承，防止了在两个扭杆之间金属与金属的接触，以及由此因冷点焊引起的它们之间摩擦的增加。由于产生了褶皱18，第一扭杆10缩短到使它在第一轴端上从锁定齿圈6滑出的程度。在此状态下仅第二扭杆12保持有效。
所选择的尺寸对所产生的褶皱特别有影响，已经证明，对于在塑料涂层16和扭杆10内表面之间的间隙厚度A，选择0.5到1.5mm范围的值是很好的作法。由所需的扭转阻力来确定第二扭杆的直径；通常的直径为约8mm到约13mm范围内。上述情况也适用于与所选直径有关的第一扭杆的壁厚；该壁厚通常在0.3mm到2mm范围内。
现参照图14和15，它说明了第七实施例的一个改型。在该改型中，在第一扭杆10的第一轴端上采用了指状突起19。这些指状突起与锁定齿圈6中的相应凹槽配合。适当选择突起19的轴向长度，可确定一个扭转角度，在此角度下第一扭杆10被缩短到可从锁定齿圈6中滑出的程度。
权利要求
1．一种至少包括两个扭杆(10,12)的装置，用于限制安全带缩卷器中的力，第一扭杆(10)是空心的，而第二扭杆(12)设置在第一扭杆(10)之内，装置的特征在于至少部分地选择第一扭杆(10)的内径，使得至少在扭转状态下可由第二扭杆(12)来支承第一扭杆(10)。
2．权利要求1的装置，其特征在于可由上述第一扭杆(10)作为最大值传递的扭矩不同于可由上述第二扭杆(12)作为最大值传递的扭矩，从而随着载荷的增加，上述扭杆(10,12)之一被剪断，仅留下的扭杆用于传递扭矩。
3．权利要求1的装置，其特征在于上述两个扭杆(10,12)之一在一个轴端上轴向可滑动和不转动地安装在支座内，从而它随着载荷的增加而缩短，并从上述支座中滑出，由此仅上述留下的扭杆用于传递扭矩。
4．权利要求1的装置，其特征在于上述两个扭杆(10,12)在第一轴端上不转动地相互连接，一个锁定齿圈(6,6”)装在上述第一扭杆(10)的各个轴端上并与上述扭杆(10)不转动地连接，以及一个锁定齿圈(6’)装在上述另一个第二轴端上并与上述第二扭杆(12)不转动地连接。
5．上述权利要求中任一个的装置，其特征在于上述第二扭杆(12)也是空心的，并且提供了一个位于上述第二扭杆(12)内部的第三扭杆(13)。
6．权利要求5的装置，其特征在于所有三个扭杆(10,12,13)均在一个轴端上相互连接，并且在每个扭杆的另一轴端上装有一个锁定齿圈(6,6’,6”)。
7．权利要求5的装置，其特征在于上述第一和第二扭杆(10,12)在第一轴端上相互固定连接，上述第二和第三扭杆(12,13)在另一个的第二轴端上相互固定连接，每个锁定齿圈(6,6’)装在上述第一和第二扭杆(10,12)的第二轴端上，以及锁定齿圈(6”)装在上述第三扭杆(13)的上述第一轴端上。
8．上述权利要求中任一个的装置，其特征在于在上述第一扭杆(10)和上述第二扭杆(12)外壁之间设有一个正圆筒形间隙，以及在上述第二扭杆(12)的上述外壁上形成一个滑动表面(16)。
9．权利要求8的装置，其特征在于上述滑动表面由在上述第二扭杆(12)上的塑料涂层(16)形成。
10．上述权利要求中任一个的装置，其特征在于上述第三扭杆(13)上设有一个截面收缩区域。
11．上述权利要求1到9中任一个的装置，其特征在于上述扭杆(10,12)之一上设有一个凹槽。
12．一种车辆安全带用的安全带缩卷器，它包括了上述权利要求中任一个的装置。
全文摘要
一种至少包括两个扭杆(10，12)的装置，用于限制安全带缩卷器中的力，第一扭杆(10)是空心的，而第二扭杆(12)设置在第一扭杆(10)之内，装置的特征在于至少部分地选择第一扭杆(10)的内径，使得至少在扭转状态下可由第二扭杆(12)来支承第一扭杆(10)。
文档编号B60R22/34GK1238279SQ99106998
公开日1999年12月15日 申请日期1999年6月4日 优先权日1998年6月4日
发明者弗朗茨·维尔 申请人:Trw乘员约束系统两合公司