專利名稱：用于機動車的力限制設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于機動車的力限制設備，當發生汽車內兩部件相對運動的危險 情況時，該設備用于調節作用力的吸收。
背景技術：
使用這些類型的力限制設備，特別是在機動車安全系統中，使得碰撞中機動車安 全系統可以吸收安全帶的收縮力，以便力限制設備能夠相對于固定安全帶的組件限制安全 帶的釋放。這些類型的力限制設備用在機動車安全系統中，優選以自鎖安全帶牽引器和與 張力調整器結合的安全帶牽引器的形式可旋轉的操作，或者以純粹的張力調整器，比如端 部張緊輪的形式，這些類型的力限制設備也可用于線性操作的機動車安全系統，在所述線 性操作的安全系統中，安全帶被夾持在線性運動的配合件中通過例如活塞/圓柱裝置的方 式以張緊或者調節安全帶的可控拉伸。然而，在機動車的另一位置也需要整合一力限制設備，例如緩沖器和機動車框架 之間，以便利用撞擊產生的相對運動使兩部件之間的能量消散。歐洲專利文獻EP1222097B1公開了一種作為機動車安全系統的一部分的設在安 全帶牽引器中的力限制設備。在該文獻中，力限制設備包括一扭力桿，其一端連接到所述 安全帶軸，在危險情形下另一端通過合適的鎖定裝置固定到殼體。因為意外事故發生時機 動車發生加速或者減速，系了安全帶的機動車乘客會向前沖，因此導致了作用在安全帶軸 上的安全帶收縮力，然后通過一定程度的安全帶收縮力，安全帶的軸會旋轉，扭力桿同時扭 動，使得安全帶軸旋轉時放松安全帶。抑制乘客向前運動的力因此被吸收。已知的安全帶 牽引器設有慣性質量塊形式的第二力限制設備，該慣性質量塊連接到安全帶軸，慣性質量 塊的效果被疊加到響應的扭力桿的效果上。根據系安全帶的乘客向前運動的速度，也依據 系安全帶的乘客的數據，通過把慣性質量塊的慣性引入安全帶軸的旋轉使得慣性質量塊起 作用，以便獲得額外的能量消耗，從而使得力限制組件起作用。現有的安全帶牽引器與其力限制設備的結合有下述缺點，力限制設備的效果依賴 于乘客，特別依賴于乘客的體形、體重以及乘客在機動車中的位置，也與事故的嚴重性、因 此引發的危險事故中對乘客的推力和其后出現的加速力有關。所述力限制單元的作用導致 不同的力的等級，力的等級可以由系安全帶的乘客以大的代價調節和控制，以阻止事故時 安全帶系統給乘客過大的壓力。因此，本發明的目的是以上述方式設計一種上述類型的力限制設備以便其響應并 獨立影響事故的分界條件。特別是在機動車安全系統中使用這種類型的力限制設備保護乘 客時，力限制應該獨立于乘客的身體和座位位置的數據而起作用。包括本發明的優選實施例和改進在內的該問題的解決方案取決于遵從說明書內
本發明的基本理念是所述力限制設備包括以這種方式設計的運動學能量吸收設 備，預先確定的在危險事故時相對運動的兩部件之間的速度差異，以使得危險情況發生時， 可以實現不同的力限制等級作為運動部件和動力部件質量塊的功能。因此本發明首先通過已知的力限制設備的基本概念豐富其本身，控制所述力限制 設備作為確定事故分界條件的功能，特別是在機動車安全系統中，也作為發自乘客的安全 帶收縮力的功能。另外，本發明利用了發生事故時持續有限時間，平均約70ms的加速或減 速力的影響。可以這種方式設計本發明的力限制系統，以使得其在此期間內所述力限制系 統運行，并且還使得相應部件彼此的最大相對運動被有效的限制。力限制設備的設計使得 確定相對運動的特定速度成為可能，比如用于不同的汽車設計。由于部件彼此間的可能的 相對運動已經通過所述部件的已調節的運動速度和力限制設備運行的時間被定義，相對運 動的產生與加速度和作用力的大小無關，僅由本發明的具體實施例的結構性調節決定或者 由發生事故時加速或減速力的作用時間決定。換而言之，機動車零部件的用于限制力的相 對運動按照預先設定的力限制設備的結構進行，獨立于由事故嚴重程度引起的機動車的加 速度或減速度是如何構成的。如果用于機動車安全系統中的力限制設備包括能保護車內乘客并且可相對于固 定到車內的框架旋轉的一安全帶軸，然而事故發生時，比如在安全帶系統和座位結構中，因 為存在彈性，該安全帶軸不能避免或改變延緩機動車和乘客減速。這種延緩的減速造成了 機動車運動和乘客運動的速度差，這種速度差能夠通過適當的測試測出。使用本發明的想 法，所述安全帶軸預先設定安全帶的恒定的退繞速度，以便機動車和乘客之間的速度差不 斷地被調節，導致安全帶收回期間不發生額外的加速度并且乘客的絕對減速度與機動車的 絕對減速度一致。因此所述力限制單元能夠精確的設計，以便撞車時乘客通過獨立于其他 外部的參數的預先設置的車內可用的向前位移的路徑。在預置的收回速度下，乘客的碰撞 速度，例如碰撞到氣囊上的速度，也是大概已知的，以使得例如氣囊的膨脹可以被調節。如 果所述機動車安全系統包括可折疊的駕駛桿，可以調節駕駛桿的突起以便與機動車內乘客 的碰撞速度相適應，使得乘客盡可能少的扭傷。在這種類型的申請中，在碰撞中，由質量系統的振動頻率限定的釋放速度控制把 機動車乘客固定在座位上的安全帶的釋放速度以調節安全帶收縮力的吸收。在這種情況下，本發明的第一實施例設有發生危險時可收縮的安全帶，所述安全 帶有質量系統的刺激，以便其實現自身振動頻率并且安全帶的釋放由安全帶推繞力起作用 時間周期決定。其中設有機械相互作用組件能夠把安全帶的釋放轉變成質量系統的振動刺 激。該實施例的基本原則是建立在安全帶收縮的基礎上，也就是，在事故發生時開始的安全 帶的退繞通過安全帶軸在退繞方向上關聯的旋轉使得質量系統振動。另外，本發明的力限制設備可以用于所有可以想到的應用，例如外部驅動器，像是 時鐘機構中的驅動器，刺激質量系統以使得達到其振動頻率，并且使得在危險事件中觸發 驅動器并在預先確定的時間段內起作用。在這種情況下，根據本發明的實施例，外部驅動器 作為一預應力的彈簧/質量系統配置。在這種情況下，必須注意被驅動的質量系統的齒與被驅動的運動部件的配置以便確保各個齒的持續的嚙合。如果質量系統的結構設計能夠影響振動頻率，根據本發明的實施例所述質量系統 的連續振動頻率置于所述質量系統操作的時間間隔之上。但是也為質量系統提供一種遞減 的或累進的振動頻率以使得能夠預先選擇在事故期間發生的力限制的質量變化。可以設有一振動終止裝置，其在時間間隔端發生作用并且固定到質量系統，用于 固定或限制安全帶收縮的期望的延伸。特別地，在本發明的一個應用中，本發明的通常應用原理，提供一種自鎖安全帶牽 引器，該牽引器包括一安裝在殼體上并夾持安全帶的安全帶軸，所述質量系統在松開方向 上回應安全帶軸的旋轉，該質量系統由多個雙臂擺錘組成，所述雙臂擺錘設在安全帶軸的 外圍并且以使其能繞固定到殼體的中軸點旋轉的方式安裝，并且在其退繞運動的兩最終位 置，所述雙臂擺錘利用設在兩端的齒與齒環的外齒嚙合，在危險的情況下，所述齒環被連接 到安全帶軸并隨其旋轉，以這種方式的嚙合使得當齒環相對于擺錘旋轉的時候，配置在擺 錘的齒的齒側在齒環外齒的齒側上滑動，該滑動產生各個擺錘的振動。為了確保這種滑動， 在滑動齒的本質下，可以選擇平齒也可以選擇圓齒。在這種情況下，可以設置兩實施例中的另一個，4個或6個擺錘互相對稱的排列， 本發明不限制所述擺錘的數量。為了防止擺錘旋轉時可能發生的不平衡，本發明的擺錘以 其運動相互補償的方式安裝和配置。根據本發明的一實施例，一與擺錘外側嚙合的環形彈簧設有凸出物，其配置在環 形彈簧上并且撞擊設置在擺錘齒上的擺錘區域，通過環形彈簧生成的預應力確定所述擺錘 被激活的響應閾值，只有當超出包括齒環的安全帶軸旋轉發出的啟動力時，使得包括擺錘 和環形彈簧的所述質量系統產生振蕩。根據本發明的實施例，其設有擺錘，該擺錘完全與齒環嚙合并且其外端互相疊放， 這樣產生下述的優點，單個擺錘的運動被傳遞到另一個擺錘以使得振動頻率更穩定。在本發明的另一實施例中，一個或多個彈簧額外的分配給質量系統，因此形成振 動系統，通過所述振動系統實現時間的控制，以使得所述彈簧或多個彈簧分別制動所述質 量系統或擺錘。根據本發明的第一實施例，擺錘的一端連接到一控制擺錘的振動的額外的彈簧。 這樣，根據一實施例彈簧被固定到其另一端。通過補充作用到有額外質量的擺錘上的彈簧系統，改進所述時間控制，額外的質 量也能對阻尼方式起作用。通過影響振蕩時間和以這種方式可能的振蕩頻率，本發明的力 限制設備還可以適用于不同機動車的不同的減速特性。這樣，所述彈簧/質量系統應該以 這樣的方式設計，作用在擺錘上的阻尼力在自然諧振的情況下總是大于機動車零部件運 動產生的能量，例如通過包括齒環的安全帶軸的旋轉。因為擺錘以高頻率擺動，大約高至 2000Hz，所以需要使用非常硬的彈簧。因此在第一實施例中，額外的質量被加入到所述彈簧擺錘上的懸掛系統及其固定 裝置之間。通過加入額外的質量，可以調節振蕩頻率或振蕩時間以使得質量系統適應不同 機動車的車輛減速特性。在另一實施 例中，彈簧的另一端固定到兩臂、旋轉安裝桿上，當齒環旋轉的時候， 可以通過連接到所述齒環的轉換凸輪撞擊另一個臂。
另外，彈簧的其他端固定到連接擺錘的臂上并且額外的慣性質量設在擺錘的懸掛 系統和擺臂的懸掛系統之間的彈簧上。根據具體實施例，擺錘作為振動的質量系統的一部分被一剎車元件撞擊以減慢其 振動，其中一適當的剎車或衰減能夠被以機動車乘客座椅位置的函數來調節。所述彈簧/ 質量系統應該以下述方式設計，在自然諧振的情況下，擺錘上的剎車力總是大于被提供的 能量。所 述自然頻率也總是決定可能的安全帶釋放的時間周期。根據本發明的另一實施例，所述剎車元件包括側面沖擊所述擺錘的制動墊或是阻 止擺錘振動的阻尼元件，或者擺錘的振動能夠通過電機械運行的控制設備控制或減慢。在本發明的實施例中，對應于在退繞方向上的安全帶軸旋轉的質量系統在伸直的 方向上也能設置在安全帶軸的內部，安全帶軸是空心的并且有一空腔。在一實施例中，本發 明設有至少一安裝擺，雙臂擺錘，擺錘有一設置在其每個外端的齒，在安全帶軸上設有一空 腔。所述齒，在搖擺運動的兩最終位置，嚙合條形元件的外齒，軸向延伸進入安全帶軸的空 腔并以不可旋轉的方式連接到安全帶牽引器一側的鎖定系統部件的側頭部，所述嚙合以這 種方式產生以使得當包括擺錘的安全帶軸相對于條形元件旋轉時，在條形元件的外齒齒側 上的設置在擺錘上的齒的齒側的滑動產生各個擺錘的振動。在本發明的另一實施例中，在自鎖安全帶牽引器的一應用中，所述自鎖安全帶牽 引器包括安全帶軸，該安全帶軸固定在殼體上并且用于固定安全帶，在所述應用中，質量系 統包括擺錘，所述擺錘固定在殼體上并且有一控制銷，一旦發生危險所述控制銷嚙合一連 續的控制曲線并且控制擺錘的振動，并且，在所述應用中，所述控制曲線設在一控制輪上， 在危險的情況下，控制輪與安全帶軸結合并隨之旋轉，以這樣的方式配置使得當控制輪相 對于控制銷旋轉時，控制銷在控制曲線內的運動產生擺錘振動，控制銷被擺錘帶動。這樣的優點是，所述控制曲線的結構使得調節振動的時間和頻率成為可能。因此， 根據本發明的另一實施例，控制曲線示出了擺錘恒定的振動頻率始終如一的過程或者改變 擺錘振動頻率的另一過程。在此實施例中，控制曲線端示出了用于控制銷固定擺錘的凹槽。還可以通過齒輪將附加的質量結合到擺錘上，以使得能夠再次適應不同機動車的 減速特性。除了對作為車輛安全系統部分的安全帶軸的力限制使用新的操作原則以外，本發 明的概念也延伸到在機動車的其他位置使用所述操作原則。因此，在本發明的一實施例中， 彼此相對運動的部件為緊緊連接到機動車輛上的一部分和作為機動車的線性運動組件在 碰撞發生時能夠線性運動的駕駛桿。在具有駕駛桿支撐的方向盤可以被靈活設置的范圍 內，在固定到車輛的部分中駕駛桿的插入路徑被阻止。另外，相對運動的部件為緊密連接到機動車的部件和作為機動車的線性運動部件 在事故發生時移動的機動車框架的部件。因此，在前部或后部碰撞中，機動車框架的部件設 置成可以相對于機動車框架的另一部分移動，其中根據本發明的操作原則可以抑制所述位 移運動。為了阻止打火器的影響，現在的緩沖器設置成可相對于機動車移動，在這個范圍 內，這種類型的緩沖器的插入運動也能作為在碰撞時的移動主體部件以執行力限制。在這 方面，本發明提供一實施例，相對于彼此運動的部件是一緊密連接到機動車的部件和作為 機動車的線性運動部件在碰撞發生時移動的主體部件。
在另一實施例中，本發明在包括配合件的線性操作機動車安全系統中使用新的力 限制原則，所述配合件固定所述安全帶并且相對于固定到機動車的組件線性運動，所述運 動能夠限制安全帶的釋放。在這種類型的線性運動部件中，一實施例設有關于所述力限制設備的結構，所述 固定到機動車的組件是圓柱體的，并且相對于該組件運動的組件呈能夠在圓柱體中運動的 管形。其中圓柱體的內壁設有齒和至少一個擺錘，擺錘能夠在管內擺動直到圓柱體壁的限 制停止點而停止，擺錘設在管內并且齒被相向設置，并且在兩最終位置上擺錘嚙合圓柱體 的齒，這種方式使得當管道相對于管壁縱向運動時，設在擺錘上的齒的齒側在圓柱體內齒 齒側上的滑動產生擺錘的振動，這種方式使得所述管道的運動被擺動運動頻率限定的饋送 速度所控制。最后，管道內可以設有多個擺錘，所述擺錘彼此相對旋轉擺動。 為了確定一個響應閾值，在開始位置時，在圓柱體內的管道由彈簧提供預應力。
下面，將結合附圖對本發明的具體實施方式
進行進一步詳細的說明，其中圖1是一圖表，示出了機動車加速度a，機動車變形路徑s和事故時間t之間的相 互關系；圖2是一圖表，示出了機動車加速度a，乘客的有效質量m以及肩帶上的力f之間 的相互關系；圖3是安全帶牽引器鎖定側的俯視圖，該安全帶牽引器有一本發明的力限制設備 的質量系統；圖4是圖3的另一實施例；圖5是圖3的又一實施例；圖6是帶有圖示附加彈簧的圖3的質量系統的單個擺錘；圖7是圖6所示的另一實施例；圖8是帶有圖示附加彈簧質量系統的圖3的質量系統的單個擺錘；圖9是圖8所示的另一實施例；圖10是帶有圖示附加阻尼件的單個擺錘；圖11是圖10所示的另一實施例；圖12是圖10所示的又一實施例；圖13是設在力限制設備內部的帶有質量系統的安全帶牽引器的安全帶軸；圖14是圖3和圖4的帶有控制曲線的另一實施例；圖15是帶有質量系統的力限制設備的俯視圖，所述設備設在線性操作系統中；圖16是圖15所示的另一實施例；圖17示出帶有機動車安全系統的力限制設備作用于機動車內乘客的交互作用。
具體實施例方式下面將在圖1和圖2的基礎上再次解釋本發明考慮的基本原則。圖1顯然示出了事故發生在獨立于事故邊界條件的狹窄的時間窗內，可以假設該時間窗的近似平均值是已經涉及到的70ms。在圖1中，事故中的機動車減速度a與所關心 的機動車部件的變形路徑s還有時段t被畫出。適當的機動車撞擊測試顯示測試結果基本 上位于所述點域之內，特別是在窄時間窗內的結果，由于沖力的作用，發生機動車變形(變 形路徑s)，即，機動車產生加速度，準確的說，機動車產生減速度。因此，點域示出的測量結
果確定了運動學上碰撞中如下基本的相互關系t=^/2s/a，例如，更猛烈的沖力導致變形路
徑增大，所述碰撞期基本維持不變圖2再次示出了機動車加速度a，作用在肩帶附近的機動車乘客的質量m和作用在 肩帶上的安全帶力f之間的相互關系。可以計算出，所述肩帶力是質量和加速度的乘積(f =m · a)。如圖所示，這種簡單的數學關系不會應用于現有技術中熟知的肩帶力限制器，因 為由于機動車乘客相對于機動車延遲的減速，機動車運動和機動車乘客運動之間有速度差 異，并且這種速度差異產生一圖2中用于機動車加速度“A”的可變的附加量。因此所述數 學關系f = m · a對于本申請無效。在現有技術中熟知的安全帶力限制器的范圍內假定一固定的力，例如3000N，在三 維坐標系統中，不同的加速度a和質量m的結合僅能置于平行于基面的平面內。相反，圖2 所示圖表的伸展區示出了不同的固定力f，該力f作用為應用本發明時機動車加速度a和質 量m結合的功能。因此，中心點A作用于對角安全帶14Kg的質量負載和大約對應35g的加 速度350m/s2的情形，，該負載情形會引起大約5000N的固定力。在負載情況下乘客的總質 量分布在兩安全帶部分和機動車上的三扣緊點上。圖2中假設的質量代表作用在對角安全 帶的頂點的質量。本發明在一定范圍內避免機動車和人之間的速度差異，機動車加速度和 減速度對于具有不同乘客數據的乘客是相同的，以便在相同的35g的機動車加速度的情況 下為質量為IOkg的較小的人確定一對應B點的大約3500N的維持力。因此，一相對較大的 約6500N的固定力作用于C點具有20kg質量的乘客。所述密布點的箭頭示出當機動車乘 客的質量不變時如果機動車加速度下降所述固定力的變化，因此所述碰撞是輕微的。在這 種情況下，固定力f是線性下降的。關于本發明的具體實施例，圖3示出普通現有技術可以采用的一自鎖安全帶牽引 器作為示例。所述安全帶牽弓I器有一殼體10，該殼體有一 U型框架11，框架內可旋轉地安裝 有一安全帶軸，其作為退繞安全帶的載體。在安全帶牽引器或框架10的鎖定側，其示出圖1 的俯視圖，一齒鎖墊圈12，所述齒鎖墊圈被以其能徑向向外轉動的方式安裝在未示出的安 全帶上，所述齒鎖墊圈被齒環13環繞，該齒環可旋轉的設在殼體10上并且有一內齒14。當 齒鎖墊圈12嚙合齒環13的內齒14時，當安全帶軸在對應于箭頭21的收縮方向上旋轉時， 齒鎖墊圈12的齒與齒環13的內齒14的配置使得齒環13能夠沿箭頭21的方向運動。齒環13的外側設有一外齒15。而且，六個對稱布置的擺錘16圍繞并包圍齒環13 的外圍，其中每一個擺錘16都通過一中心樞軸設在殼體10上使得每個擺錘16能夠按箭頭 22所示的方向繞其各自的旋轉軸17擺動。對于這種情況，所述擺錘16設有兩臂18，所述 臂18在旋轉軸17的兩側延伸，其中，在臂18的外端部設有齒19，通過所述齒19，各個擺錘 在其兩個最終位置與齒環13的外齒15嚙合。對于這種情況，外齒15的齒和擺錘16的齒 19的配置使得齒環13在箭頭21所示的方向旋轉時，因為擺錘一側上的齒19嚙合齒環13 的外齒15，關聯的齒側互相滑動并且旋轉的齒環13使得擺錘16擺動或者將擺錘保持在內 部，當對面的齒19不與外齒嚙合時，當齒環13相對于擺錘旋轉時，原本嚙合的擺錘16的齒19被推出，從而擺動擺錘16使得其對面的齒19被推入與齒環13的外齒15嚙合。直到齒 環13相對于擺錘進一步旋轉，所述運動過程倒轉，以便當齒環13旋轉時，擺錘16的擺動可 以通過其外齒19的交替嚙合來維持，然而同時，擺錘16的齒19的交替嚙合不會不消弱齒 環13的旋轉，所述齒環13的可能的旋轉速度作為擺動運動的頻率 在事故時，在自鎖安全帶牽引器的情形下被充分了解的未示出的安全帶敏感的和 /或機動車敏感的控制系統偏離齒鎖墊圈12與齒環13的內齒14的嚙合。如果齒環13用 一安全銷(未示出)固定從而確定激活質量系統的響應閾值，則當某個力過大時齒環13在 箭頭21的方向上旋轉。對于這端，如所描述的，齒環13的外齒15推出設在擺錘16外圍一 側上的齒19，擺錘16另一側的齒19再次嚙合所述外齒15。在此過程中，每一個獨立的擺 錘16交替加速和減速，消耗能量。更強的加速力作用在擺錘上，因為其擺動運動，會有更大 的減速力同時出現。因為齒環與齒鎖墊圈12連接，所述齒環和安全帶軸也能以擺錘擺動節 奏所允許的速度旋轉，以便安全帶軸在展開方向上的旋轉引起的安全帶收縮單獨地由安全 帶軸的旋轉啟動的質量系統的擺動決定，并且所述收縮獨立于作用在安全帶上的安全帶收 縮力。在現有技術中，所述安全帶的收縮程度本質上由所述作用的大小以及或多或少的 扭帶力決定，例如用作力限制設備的轉矩棒的力，在本發明使用的質量系統中，安全帶被收 縮或推出的程度僅依賴于質量系統運行的時間段。根據經驗，事故在發生大約70ms后完 成，質量系統可以用下述方法設計以便在大致該時間段之后其運轉終止使得不會發生進一 步的安全帶收縮并且固定的減速環把安全帶固定到外殼上。圖中未詳細示出，可以設置一 振動截止期，該截止期在時間間隔的一端起作用并且影響所述質量系統的平衡位置(rest position)0在圖示的具體實施例中，包括擺錘16的質量系統被設在安全帶牽引器殼體10上， 也可能把該質量系統設在安全帶軸本身的前面。圖4的具體實施例明顯不同于前述的具體實施例，分布在齒環13的外側的擺錘16 在箭頭21指示的旋轉方向上重疊，在旋轉方向上凸出的交疊的凸出物23被設在擺錘16上 并且位于擺錘16的交疊凹槽24上，所述擺錘16在旋轉方向上是相鄰的。在此情況下，避 免齒19在交疊凸出物之下的配置成為可能。因此同步各擺錘16的擺動運動成為可能。圖5描述的具體實施例與圖3是對應的。作為對圖3提及的安全銷的替換，圖5 的實施例設有一環形彈簧20，該彈簧在外部包圍著擺錘并且給所有擺錘的預應力一致。該 環形彈簧限定了所述質量系統被操作之前必須克服的初始力。在這方面，由作用在安全帶 上的收縮力引起的安全帶軸上的低于由環形彈簧20限定的響應閾值的輕微負載不會引起 與在此觸發的質量系統的擺錘16的運動一起的齒環13的旋轉。同時，各個齒和環形彈簧 20可以用這種方式配置及固定，該種方式使得在力限制過程終止時當質量系統停止移動 時，實際的鎖定齒系統總是以此種方式停止以使得自鎖安全帶牽引器的控制元件對安全帶 敏感的和/或機動車敏感的鎖定是同步的。因此，可以使用質量系統多次連續的觸發所述 力限制功能成為可能。而且使用多個擺錘時，這些擺錘既可以同步操作又可以異步運動。這會影響特殊 情況下力限制的程度。對于擺錘16的運動的附加影響是有利的，特別是由于刻意的時間控制。對于這種情況，用于彈簧系統或彈簧/質量系統或其他與一個或多個擺錘16嚙合的制動或阻尼元件 可能影響擺錘的振動周期和/或振動頻率。對于這種情況，可以以此種方式配置另外的控 制元件以使得由擺錘允許的齒環13的旋轉決定安全帶的卸載上限(beyond)可以對于機動 車的動力可變的調節。如圖6所示的最簡單的實施例，設有彈簧25，所述彈簧25的一端固定在相關擺錘 16的臂18上并且另一端固定到固定軸26上。如果擺錘16在一個方向上的擺動運動期間 必須額外的克服彈簧25的力，則這樣會限制擺動運動的時間。在圖7所示的實施例中，彈簧25的關聯端被固定到一獨立的杠桿27上，該杠桿可 以繞固定到殼體上的杠桿支點28旋轉。所述杠桿27設有兩臂，包括作為彈簧25連接點的 第一臂29和第二臂30，其中第二臂30延伸進入齒環13的旋轉范圍(turning range)并且 與設置在齒環13上隆起的嵌齒31相配合。當齒環13旋轉時，由于隆起的嵌齒31碰撞杠 桿27，彈簧25的力在預定時間內改變，從而影響關聯的 擺錘16的振動。在圖8和圖9所示的實施例中，圖6所示的彈簧系統補充了額外的質量塊32，以便 產生一彈簧/質量系統，其同樣影響相關擺錘16的振動周期。在圖8所示的實施例中，一 額外的質量塊32被插入到設成兩部分的彈簧25中。在圖9所示的實施例中，所述彈簧包括質量塊32，彈簧25的一端固定到擺錘16并 且另一端固定到擺錘16的保持臂33上。如圖10所示，如果一制動元件34與擺錘16嚙合，該制動元件34由交叉十字線示 出，并且在擺錘16上作用如箭頭34a所示的制動力，控制擺動運動是可能的。在圖11所示的實施例中，設有一機械操作阻尼元件35，該阻尼元件35可以是活塞 /圓柱體設備。在圖12所示的實施例中，一電動機械操作的阻尼元件36設在擺錘16上。圖13示出在安全帶牽引器的安全帶軸的內部用作力限制設備的質量系統的結 構。所述質量系統的結構與圖3或圖3-5所示的質量系統的結構類似。現有技術熟知的安 全帶牽引器中裝配的相關安全帶軸70的前部以這種方式連接到側頭部71，觸發時側頭部 71被固定連接到殼體，以使得所述安全帶軸70能相對于用于力限制的鎖定的側頭部71進 一步旋轉，所述安全帶軸70設成包括空腔72的中空體，其中包括外齒19的相應的擺錘16 設在安全帶軸70的壁體上，外齒19如圖3所示設在外圍設備的內部。用于與包括齒19的 擺錘16嚙合的相關外齒15被設在條形元件73上，該條形元件73由側頭部71承載并且軸 向延伸進入安全帶軸70的空腔72并且緊緊連接到側頭部71。當進行鎖定時，如果側頭部 71被鎖定，纏繞在安全帶軸70上的安全帶的持續的安全帶力使得安全帶軸70相對于側頭 部71和連接到其上的條形元件73進一步旋轉，其中由于安全帶軸的進一步旋轉，設置在空 腔72內的擺錘16及其齒19 一起在條形元件73的外齒15上滑動，因此產生用于力限制的 擺錘16的擺動。未詳細示出，為了驅動一個或多個擺錘，不是必須使用安全帶力引起齒環的旋轉， 也可以設置一類似時鐘機構運行的外部驅動器，比如預應力的彈簧/質量系統，該系統刺 激或控制預定時間周期的擺錘的運動。在這種情況下，以自鎖或非自鎖的方式配置的齒輪 可以設在擺錘和外部驅動器之間。圖14所示的實施例與圖3和圖4所示的實施例基本一致，但是圖14的實施例為在相關擺錘擺動時基于不同的方式開始安全帶軸的旋轉。在此實施例中，只有一個擺錘40 繞著固定到殼體的杠桿支點41擺動，其中通過齒輪43連接到擺錘40的額外的質量42被 設置在擺錘40的自由端。考慮插入的齒輪43，擺錘40的質量慣性整體增加。所述擺錘40 使用一凸出于其上的控制銷44與控制輪45嚙合，所述控制輪45可旋轉的設在安全帶牽引 器的殼體10上，其中，以類似齒環13的方式，所述控制輪45設有內齒46，突出的齒鎖墊圈 12可以這種方式嵌入到所述內齒46內以使得安全帶軸在箭頭21方向上的旋轉可以轉換成 所述控制輪45的相應的旋轉。在控制輪45上設有螺旋形控制曲線47，所述螺旋形控制曲線47被以凹槽形式設 置到控制輪45的前面上，并且所述螺旋控制曲線47引導擺錘40的控制銷44。所述預設 的控制曲線47有這樣的曲線以便其產生擺錘40和其附加的質量42圍繞著支點41的相應 的擺動。控制曲線47的一段49的形 狀更平直以便在該區域安全帶卸載在時間單元上更大 并且安全帶力會相應的降低。在控制曲線47的端區域50，控制曲線47再次陡峭起來以便 實現一更大的減速度并且控制曲線47在停止槽51終止，進一步地，當控制銷44到達停止 槽51時，擺錘40進一步的擺動并且可能的安全帶的釋放終止。所述設計上可以修改的控 制槽47能夠使得被控制的、預定義的安全帶的釋放以便與機動車相應的減速特性相適應。最后，圖15和16示出碰撞時其組件相對運動轉換成限制力的線性操作系統。舉 例而言，這可以涉及一駕駛桿，所述駕駛桿作為方向盤的載體能夠被推進固定到所述機動 車上的部件內。特別地，在圖15中示出了一部件，該部件配置成圓柱體55并且被固定到機 動車上并且所述部件設有內齒62。管狀駕駛桿56以可替換的方式在圓柱體55內被引導， 所述管狀駕駛桿56作為方向盤57的載體，并且在示出的實施例中在所述管狀駕駛桿56內 設有兩個擺錘59以使得所述擺錘59能夠繞杠桿支點60旋轉。所述駕駛桿56示出通道 58，所述通道58彼此相對，并且在擺錘59各自的擺動運動期間設在擺錘59上的齒61能夠 穿過通道58直到所述齒61與圓柱體55的內齒62嚙合。圖3描述的運動的順序，即，當駕 駛桿56插入到圓柱體57內時，擺錘59的齒61滑出圓柱體55 —側的內齒62，并且變得自 由，并且由于擺錘的擺動運動而同時與圓柱體55另一側的內齒62嚙合。在圓柱體55內設 有另一彈簧63以支持插入運動，如在圖3和圖5中的描述，所述彈簧63限定被克服的啟動 力，并且當力限制過程終止時同時也能重置駕駛桿56。圖16所示的實施例基本表示了相同的關系，其中，設有四個擺錘59以代替圖15 所示的兩擺錘59，所述擺錘59在駕駛桿56的軸向上延伸并且相應配置為設有齒61的兩臂 狀。在這種情況下，圖1所示的對于擺錘16的操作基本上轉換到圖16所示的實施例上。未詳細示出，這種設置類型能夠應用到線性操作的安全帶系統中，在所述安全帶 系統中，例如，作為安全帶載體的合適的零件可以插入到圓柱體55中以代替駕駛桿56。以 同樣的方式，可以在圓柱體55內設置可移動的機動車部件的相對運動作為固定到機動車 的部件，比如機動車側面元件的緩沖器或部件。上述的時間控制和速度控制交互作用的安全帶釋放的具體實施例能夠基于圖17 被再次解釋。圖17示出坐在座位80上的機動車乘客81在前移端通過控制安全帶82的釋 放，乘客的頭部撞擊到一膨脹的安全氣囊83上。所述安全氣囊在方向盤84的外部展開，方 向盤84插入在駕駛桿86內。由于一安全帶牽引器(未示出)預限定了安全帶82的釋放速度，所述氣囊83的膨脹率或是通風率以及駕駛桿86的插入率能夠適當的調節，其中相對于氣囊和相對于駕 駛桿的總速度應當與安全帶的釋放率對應。這種作為整體的配置盡可能少的傷害機動車乘 客81。
本發明在說明書、權利要求、摘要以及附圖中所公開的文檔描述的主題的特征，既 可以獨立使用也可以與另一個結合使用，以實現本發明各種實施例。
權利要求
一種力限制設備，所述力限制設備用在機動車上用于吸收在危險情形中發生在兩個彼此相對移動的結構部件之間的力，其特征在于，所述力限制設備由作為運動能量吸收設備的質量系統形成，所述質量系統在危險事件中進行響應并以由所述結構部件的彼此相對的線性移動確定的預定頻率振動，由此，所述力限制設備包括固定到機動車上的圓柱體(55)和可移動進所述圓柱體(55)內的管道(56)，并且由此所述圓柱體(55)的內壁設有齒(62)和至少一個擺錘(59)，所述擺錘的設置使得其能夠在管道(56)內擺動到圓柱體壁上的限制停止點，擺錘設在管道內并且帶有彼此相對設置的齒(61)，所述擺錘在兩最終位置上嚙合所述圓柱體(55)的所述齒(62)，以使得當所述管道(56)相對于圓柱體壁縱向運動時，配置在擺錘(59)上的齒(61)的齒側在圓柱體(55)的內齒(62)的齒側上滑動引起擺錘振動，使得管道(56)的運動由擺錘運動的頻率限定的饋送速度控制并且不依賴于施加在管道(56)上的在所述管道移動進所述圓柱體(55)的方向上的力，由此通過定義所述擺錘(59)的質量能夠實現不同的力限制等級。
2.根據權利要求1所述的力限制設備，其特征在于，多個擺錘(59)設置在管道(56) 內，并彼此相對旋轉擺動。
3.根據權利要求1或2所述的力限制設備，其特征在于，當在啟動位置時，由彈簧(63) 提供在所述圓柱體(55)內的管道(56)的預應力。
4.根據權利要求1到3任一項所述的力限制設備，其特征在于，可移動進固定到機動車 上的所述圓柱體(55)內的管道(56)由所述車輛的駕駛桿(56)構成。
5.根據權利要求1到3任一項所述的力限制設備，其特征在于，所述圓柱體(55)固定 到所述車輛上，并且可移動進所述圓柱體(55)內的所述管道(56)由車輛框架的另一個部 件構成。
6.根據權利要求1到3任一項所述的力限制設備，其特征在于，所述圓柱體(55)固定 到所述車輛上，并且可移動進所述圓柱體(55)內的管道(56)由車輛的另一主體部件構成， 該主體部件在危險情形中可移動。
7.根據權利要求1到3任一項所述的力限制設備，其特征在于，圓柱體(55)和管道(56)是包括所述管道(56)的線性運行的車輛安全系統的組件，所述管道(56)固定安全 帶并且相對于固定到車輛上的圓柱體(55)線性移動，由此所述管道(56)進入所述圓柱體 (55)的運動能夠限定所述安全帶的釋放。
全文摘要
本發明涉及用于機動車的力限制單元，用于發生危險情形時吸收機動車相互運動的兩部件之間的力。該力限制單元包括一運動學上的能量吸收設備，所述設備設計為在危險情形中相對運動的兩部件之間的速度差異的預定情形的情況下，能夠根據發生事故時運動部件的質量和動力而實現不同的力限制等級。用于自鎖安全帶牽引器的力限制設備包括安全帶軸，該軸固定安全帶并且設在殼體內部。所述質量系統，在退繞方向上回應安全帶軸的旋轉，其包括多個雙臂擺錘(16)，其設在安全帶軸的外圍并且使其能夠繞固定到殼體的中軸點(17)旋轉。所述擺錘在其旋轉運動的兩個最終位置與設在齒環(13)的外齒(15)內的其端部上的齒(19)嚙合。在危險事故期間，擺錘與安全帶軸結合并繞其旋轉。所述擺錘以下述方式嵌入外齒內，在齒環(13)相對于擺錘(16)旋轉期間，齒(19)的齒側的滑動引起的擺錘分別振動，該振動在形成在擺錘(16)上，形成在齒環(13)的外齒(15)的齒側上。
文檔編號F16F15/02GK101941411SQ201010232170
公開日2011年1月12日 申請日期2005年12月15日 優先權日2005年4月12日
發明者羅納德·雅布施 申請人:奧托立夫開發公司