專利名稱：座椅安全帶伸縮裝置的滑動機構的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種帶有可卷取織物帶的自鎖式卷帶軸的座椅安全帶伸縮裝置，尤其涉及一種安裝在織物帶卷取軸上的滑動機構，該機構可分級限制扭力桿扭矩進而平滑地控制安全帶作用在乘車人身上的壓力。
一般來說，座椅安全帶伸縮裝置帶有卷帶軸或卷帶盤，安全帶或織物帶卷繞在其上，其中卷帶軸包括一扭力桿，扭力桿的一端與卷帶軸連接，另外一端與伸縮裝置的鎖定構件連接。因此，遇到緊急情況時帶有扭力桿的安全帶伸縮裝置的一端旋轉，另外一端被鎖定，迫使扭力桿扭轉，吸收乘車人的沖擊動能。尤其當扭力桿與空氣囊配合使用時，扭力桿可以容許乘車人有一向前的但減速的移動。換言之，在緊急情況時隨著安全帶被從卷帶軸上的拉出，鎖定構件對卷帶軸鎖定而在安全帶上形成的負荷會因扭力桿促使卷帶軸進一步旋轉而減小。
但是，普通的座椅安全帶伸縮裝置具有這樣的缺陷在車輛與其他車輛撞擊時或在緊急情況下乘車人過于肥胖，扭力桿會由于安全帶的拉力過大而發生過度扭轉和斷裂。而且，扭力桿作用在卷帶軸上的作用力會因為材料的冷變形和卷繞直徑的減小而增大。換句話說，隨著相關的杠桿力臂的減小，對應的力一路程特性曲線漸進。
為了解決這個問題，出現了兩個典型的專利，美國專利No．4，322，046和國際申請No．WO96／3230。
前一個專利提出了一種座椅安全帶伸縮裝置，它包括一個盤、一扭力桿、和一制動器；扭力桿一端與盤連接并且可與盤同時轉動，扭力桿另一端出現緊急情況時是鎖定的；制動器包括一螺紋零件，在盤使扭力桿旋轉時螺紋零件與盤一起移動，同時由于安全帶的拉力作用而扭轉，在移動一段預定距離后螺紋零件停止并使盤停止轉動。扭力桿包括安裝在盤中的桿狀扭轉部分、螺紋部分、齒輪部分；桿狀扭轉部分的一端與盤連接；螺紋部分位于扭轉部分的另外一端，其直徑大于扭轉部分的直徑，螺紋部分的外表面帶有螺紋；齒輪部分安裝在螺紋部分處可做朝向制動部件以及盤的螺旋運動；扭轉部分與螺紋部分及齒輪部分形成一體化連接。因此，扭力桿不會由于安全帶的過大拉力發生斷裂。
但是，在車輛傳感器(如帶有齒輪部分的擺動體)緊急接合時，這個專利設計不能調節由于座椅安全帶突然拉出而產生的扭力桿的扭矩。這就是扭轉部分發生扭轉時齒輪部分亦發生扭轉的原因。這就意味著螺紋部分的螺紋會受到扭轉部分的影響而產生變形，因而螺紋零件難以在螺紋上移動。而且，降低了在緊急情況時因安全帶處于拉出停止狀態對乘車人施加的壓力的緩解作用。
后一個專利提出了一種安全帶卷軸，該安全帶卷軸帶有在鎖定構件接合時可限制安全帶拉出的緩沖力限制器。緩沖力限制器包括一端與安全帶卷軸連接而另外一端與鎖定構件端部連接的扭力桿、與相關的軸端面連接并與安全帶卷軸一同旋轉的異型頭、設置在扭力桿、異型頭和軸之間力傳遞路徑上的消能裝置。
圖1為帶有緩沖力限制器的安全帶卷軸的分解立體圖。安全帶卷軸包括U形的殼體10，卷帶軸13可以安裝在殼體的U形臂中或其中的孔12中。在卷帶軸13的鎖定端，與卷帶軸13一同旋轉的異型頭14同卷帶軸13的端面連接。鎖定構件15安裝在異型頭14上，在控制裝置的作用下鎖定構件15可以發生徑向變形，在減速時鎖定構件15被控制并引導進入相關孔中與連接齒30配合。
扭力桿16將異型頭14和卷帶軸13連接起來，起到緩沖力限制裝置的作用，連接方式為扭力桿16的一端以強制鎖定的方式與異型頭14連接，延伸進安全帶卷軸13中的扭力桿16另一端與卷帶軸13連接，連接方式圖中未示。異型頭14被鎖定構件15鎖定之后，如果安全帶隨著卷帶軸13的轉動被進一步拉出，那么這個轉動通過扭力桿16傳遞到異型頭14同時伴有能量吸收，卷帶軸13與異型頭14之間應是面連接以減小扭力桿16的變形，或者是扭力桿的結構設計成可保證實現比能量轉換所需轉動更大的轉動范圍。為了在傳遞過程中設置另外的消能裝置，在安全帶卷軸13朝向異型頭14的的端面上至少安裝一個剪切元件25或31，該剪切元件與異型頭14上相關的孔26配合。通過改變剪切元件的斷面面積和剪切元件與安全帶卷軸13或異型頭14之間的距離，可以剪切元件被剪斷的方式調節扭矩和路徑，從而只有扭力桿16的負荷在起作用。在剪切元件被剪斷后，扭矩完全通過扭力桿16來傳遞。
但是，在受載時由于織物帶的拉力過大，剪切元件被剪斷后，這個專利設計也不能調節扭力桿的扭矩。其原因在于，由于剪切元件被剪斷，扭力桿16僅能轉動一次來調節扭矩。由于扭力桿繼續轉動超過了固有的應力極限，扭力桿會出現斷裂。而且，由于在織物帶的負荷去除后扭力桿回復到其原始狀態，而異型頭自己不能轉回到起始位置，力的緩沖效果不復存在，結果使得在緊急情況時乘車人處于織物帶的強拉力作用的不舒服狀態。
因此，非常需要能夠在扭力桿不斷裂的前提下對扭力桿的扭矩實現平滑控制。而且最好能夠對扭力桿的扭矩分級控制。
本發明的一個目的是提出一種安全帶伸縮裝置的滑動機構，該機構可限制扭力桿的扭矩從而平滑地控制安全帶作用在乘車人身上的拉力。
本發明的另一目的是提出一種可分級控制扭力桿扭矩的安全帶伸縮裝置的滑動機構，以提高緩沖力的極限。
本發明的又一個目的是提出一種安全帶伸縮裝置的滑動機構，該機構可以在扭力桿的扭轉釋放后使安全帶伸縮裝置返回到原始位置。
根據本發明，安全帶伸縮裝置包括卷帶軸、扭力桿、和滑動機構，卷帶軸帶有從一個端面伸出的圓柱形凸伸部分，扭力桿安裝在卷帶軸內部，一端與卷帶軸的端面連接，另外一端與同鏈輪一體化的滑動機構連接，滑動機構可限制扭力桿的扭矩；其中圓柱形凸伸部分包括可限定扭力桿轉動范圍的止動塊，滑動機構包括滑動零件和滑動結構，滑動零件帶有可與止動塊接觸、限定其左右運動的限位擋塊和控制扭力桿扭矩的滑動元件，滑動結構帶有可使扭力桿另外一端插入并形成配合的凸臺和環繞著凸臺圓周外側在其底面上的導槽。滑動結構在導槽的至少兩個位置處帶有至少兩個扭矩緩沖元件。
下面結合附圖對本發明進行詳細描述，附圖包括圖1為已有技術的帶有緩沖力限制器的安全帶卷軸的分解立體圖；圖2為相應于本發明的安全帶伸縮裝置的滑動機構的分解立體圖；圖3為滑動零件和滑動結構組裝在一起的滑動機構的立體圖；圖4a和圖4b為從鏈輪方向取向的剖視圖，示出了相應于本發明的滑動零件的凸伸部分在滑動結構導槽中的運動；和圖5為相應于本發明的安全帶伸縮裝置與滑動機構的組裝狀態的剖視圖。
參見圖2至圖4，下面將對本發明的優選實施例做詳細敘述，說明相應于本發明的滑動機構是如何與任意的座椅安全帶伸縮裝置做有效連接的。
根據優選實施例，滑動機構的設計可確保在緊急情況時，如出現車輛意外事故時，能夠限制作用在乘車人身上的安全帶的拉出力，滑動機構以任何車輛傳感器都可與圖中未示的鏈輪組件配合工作的方式與安全帶做有效連接。
圖2所示為安全帶伸縮裝置的結構示意圖，圖中未示出至少帶有兩個可對卷帶盤或卷帶軸40提供旋轉支承的框架的U形殼體。卷帶軸40模鑄成整體結構，其一端是封死的可與其他裝置連接，如圖中未示出的織物帶減張器，另外一端與鏈輪組件連接，鏈輪組件可與車輛傳感器和與織物帶傳感器相關的另外組件配合工作，由于這些組件的結構是很常見的，所以圖中未示出這些組件。
安全帶伸縮裝置包括卷帶軸40、扭力桿50、及滑動機構；卷帶軸40帶有可容納扭力桿50的插槽42；扭力桿50插裝在插槽42中，在車輛出現意外時由織物帶在外側施力可以使扭力桿50扭轉；滑動機構包括連接在一起的可控制扭力桿50扭矩的滑動零件60和滑動結構70。
卷帶軸40包括沿外圓周延伸的凸緣41、位于封死一端內表面上可固定扭力桿50的一端的連接部分(圖中未示)、由另外一個端面凸伸出一定高度與插槽42連通的圓柱凸伸部分44；凸緣41起到滑動零件60的轉動導向面的作用，見下面的詳細敘述，凸伸部分44的直徑小于凸緣41的直徑。圓柱凸伸部分44包括從一側突出的越過凸緣41并淹沒過凸緣41上表面的止動塊44a、和可與凸臺75(圖3)形成配合的中心孔43；圓柱凸伸部分44的側面構成了可引導滑動部分64的外側接觸部分44b，見下面的詳細敘述。
扭力桿50在其兩端包括兩個連接部分52和54，它們分別以六面體螺母的形式與卷帶軸40和滑動結構70的連接部分相連接。
滑動機構包括在組裝時連接在一起的滑動零件60和滑動結構70。滑動零件60為平板狀，直徑大于凸緣41的直徑，并帶有與圓柱凸伸部分44中心孔43尺寸相同的中心孔62。在滑動零件60的特定位置處有朝向圓柱凸伸部分44的限位擋塊64，限位擋塊64與滑動零件60為一體化結構。限位擋塊64還帶有階梯部分和限位部分，在轉動時階梯部分與凸伸部分44的側面和凸緣41的上表面接觸而被引導，限位部分與止動塊44a貼緊防止滑動零件60轉動。靠近開孔62處的凸起部分66與如圖3所示的滑動結構70導槽中的阻擋構件77配合可限制卷帶軸40的扭矩，同時還可對滑動零件60的轉動導向，見下面的詳細敘述。
滑動結構70與鏈輪組件(圖中未示)組裝在一起，但是這里不再對鏈輪組件做詳細敘述。鏈輪74與滑動結構70是一體化結構，并作為滑動結構70的一部分，滑動結構70帶有可對卷帶軸40做旋轉支承的旋轉支承軸72，旋轉支承軸72可與車輛傳感器配合。凸臺75從鏈輪74上凸起，方向朝向滑動零件60，凸臺75可穿過開孔62插入圓柱凸伸部分44的中心孔43中與扭力桿50連接。而且，凸臺75帶有形狀與扭力桿50另外一端54形狀相同的連接部分78。導槽76環繞在凸臺75的圓周外側，凸起部分66可以在導槽76中移動，在環形導槽76的特定位置上設有封閉段76a以將滑動零件60的運動范圍限制在小于一周，在導槽76中至少設置兩個阻擋構件77通過與凸起部分66相接觸的方式限制滑動零件60的轉動，阻擋構件77可以成對布置在導槽76的直徑線上，如圖4a和圖4b所示。
扭力桿50插入插槽42，一端與卷帶軸40封死端形成配合，然后再組裝滑動機構。如圖5所示，滑動零件60裝靠在圓柱凸伸部分44上，且使限位擋塊64處于靠近止動塊44a的初始位置。然后，滑動結構70與卷帶軸40連接，使凸臺75的連接部分78與扭力桿50另外一端54連接，滑動零件60的凸起部分66插入導槽76中，凸起部分66可以在導槽中從圖4a所示的起始位置移動到圖4b所示的停止位置。這樣組裝的滑動機構就成為安全帶伸縮裝置的一部分，從而可對卷帶軸的的受力轉動進行操作。
在車輛與另外的車輛撞擊或由于撞擊到其他物體而迅速減速時，鏈輪74進入與卷帶軸殼體接合的鎖定狀態，停止繼續轉動，其方式為與同車輛傳感器或織物帶傳感器配合的鎖定裝置形成連接。與此同時，一個很大的力施加在織物帶上并且作用到車輛中系安全帶的乘車人身上。突然產生的負荷迫使滑動機構的滑動零件60最初只是與卷帶軸40一同轉動，同時凸起部分66在導槽76中運動。但是，在限位擋塊64與止動塊44a接觸之前，凸起部分66的運動至少一次受到成對的阻擋構件77的阻擋，如圖4a和圖4b所示，因此，作用在織物帶上的過大的力被消除。在限位擋塊64與止動塊44a接觸后，扭力桿50發生扭轉以與卷帶軸40的進一步轉動相協調，扭轉量決定于其扭轉特性，因此減緩了作用在乘車人身上的壓力感覺。隨后，在織物帶上的負荷去除之后，扭力桿50又回復到原始狀態，同時迫使滑動零件60反向轉動，從而使限位擋塊64回到原始位置。應該注意到，每當出現過大的織物帶負荷時滑動零件60都會重復地操作。
如上所述，根據本發明，滑動機構與卷帶軸連接很方便，其中滑動機構包括連接在一起的滑動零件和滑動結構，以增加卷帶軸的轉動范圍和控制對織物帶負荷的消除量或加大對織物帶負荷作用力的限制范圍，所以在車輛發生沖撞時它可以使系安全帶的乘車人身上的作用力是柔和的。
權利要求
1．一種安全帶伸縮裝置，包括卷帶軸和安裝在卷帶軸中的扭力桿，扭力桿一端與卷帶軸的端面零件連接，另外一端與鎖定裝置連接，其特征在于，該卷帶軸包括沿其外圓周延伸的一凸緣和從該卷帶軸另外一端上凸伸出來的可與一滑動機構連接的一圓柱凸伸部分；和該滑動機構包括靠著該圓柱凸伸部分安裝的一滑動零件和與該扭力桿另外一端相連接與滑動零件一起控制卷帶軸緩沖力矩的滑動結構。
2．根據權利要求1所述的安全帶伸縮裝置，其特征在于，該圓柱凸伸部分包括從其一側突出的、可限定扭力桿在左右方向上運動的一止動塊。
3．根據權利要求1所述的安全帶伸縮裝置，其特征在于，該滑動零件包括與該止動塊接觸的一限位擋塊，以限定扭力桿的扭轉范圍，還包括靠近該滑動零件中心孔的一凸起部分，以限制卷帶軸的扭矩。
4．根據權利要求1或3所述的安全帶伸縮裝置，其特征在于，該限位擋塊包括一階梯部分，該階梯部分與該圓柱凸伸部分的側面和該凸緣的上表面接觸，從而對滑動零件的轉動進行導向。
5．根據權利要求1所述的安全帶伸縮裝置，其特征在于，該滑動結構包括與之組裝在一起的鏈輪組件、扭力桿的另外一端可插入其中的凸臺、環繞在凸臺的圓周外側在其底面上對凸起部分的轉動進行導向的導槽。
6．根據權利要求1或5所述的安全帶伸縮裝置，其特征在于，該滑動結構包括至少兩個設置在導槽中可緩沖扭力桿的扭矩的阻擋構件。
全文摘要
一種安全帶伸縮裝置包括卷帶軸和扭力桿,卷帶軸包括一個圓柱凸伸部分,扭力桿的一端與卷帶軸的一個端面連接,另外一端與滑動機構連接,圓柱凸伸部分包括可限定扭力桿運動的止動塊,滑動機構包括滑動零件和滑動結構,滑動零件帶有與止動塊接觸的限位擋塊,滑動結構包括凸臺和導槽,扭力桿的另外一端可插入凸臺,導槽環繞在凸臺的圓周外側,導槽中有至少兩對鎖定構件。滑動機構可分級控制扭力桿扭矩從而平滑地控制安全帶的拉力。
文檔編號B60R22/44GK1278495SQ99109858
公開日2001年1月3日 申請日期1999年7月20日 優先權日1999年6月18日
發明者安熙敦 申請人:株式會社星宇