專利名稱：車輛安全帶約束系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種車輛安全帶的約束系統，它包括皮帶回收器和設置于回收器之下的帶子夾緊裝置，所述夾緊裝置具有兩個夾緊楔相對設置在殼體中帶子兩側，該夾緊楔遠離帶子具有滑動面，而且該面片在殼體的支承面上，在非靜止位置上，楔可轉動地以對汽車運動敏感和/或對帶子敏感的方式可移動地連接，兩相對的夾緊面向夾緊位置方向移動與帶子嚙合，所述夾緊位置處于皮帶回抽方向上。
在諸如由DE-OS-3，330，938的這類系統中，帶子夾緊裝置用于消除或至少減小薄膜軸對皮帶回收器的制動作用，回收器是以對汽車敏感或帶子敏感的方式動作的，在普通皮帶回收器中，上述制動作用由于在帶子軸制動之后拉緊帶卷使帶子長度回抽幾厘米所引起的。另外，帶子夾緊裝置還減輕皮帶回收器的負荷，而使回收器的尺寸適于較小的機械負荷。
帶子夾緊裝置必須能夠承受一個非常大的力，該力在帶子走向方向上于其相對短些的長度上作用在帶子上。此外，在汽車顛簸的情況下，在夾緊裝置的嚙合區域中帶子要承受非常高的載荷。但在車輛正常行駛中，可利用帶子夾緊裝置使帶子承受負荷。為保證在車輛顛簸的情況下夾緊裝置能盡早反應，希望將帶子夾緊裝置的響應臨界值保持在盡可能低的水平。但是，對于低的響應臨界值，甚至是在車輛正常行駛的情況下，也經常由帶子夾緊裝置而使帶子工作不佳，且通常是在同一點上產生這種情況，此外由于時間的原因還可影響安全。
已知的帶子夾緊裝置的結構能夠減小上述應力，這種裝置中有設置于帶子兩側的夾緊楔，這是因為夾緊楔本身是相互同步運動的，因而在夾緊楔之間不會產生拉伸帶子的相對運動，且帶子是兩邊同時受力的。但在實際使用中，帶子仍然在基本低于帶子靜態撕裂阻力的受力狀態下破裂。
本發明的目的在于進一步增加已有安全帶約束系統的動態承載能力。
根據本發明，以一種預期的安全帶約束系統解決上述問題，其中利用連接裝置將以對車輛敏感和/或對帶子敏感的方式可制動的帶子回收器和帶子夾緊裝置連接起來。這種連接裝置在塑性變形下屈服，且在作用下帶子上的力超過一個預定值時，連接裝置允許帶子夾緊裝置離開帶子回收器有一有限的移動。
由于連接裝置的同步塑性變形，帶子夾緊裝置離開皮帶回收器的運動可用于減小帶子系統中的載荷峰值，該系統較小的伸長不但無害而是所期望的。由于連接裝置的塑性變形，所制動的皮帶軸承受的拉力，超過帶子夾緊裝置的最大預定力的拉力。然后，使傳入約束系統中的力沿帶子非常均勻地分布。皮帶軸及其安裝，以及帶子夾緊裝置的尺寸都可小于已有技術，這將降低重量和成本。皮帶軸和帶子夾緊裝置可制成結構配套的系統，以滿足安全帶約束系統的各種要求。
在優選實施例中，最好讓沒有增加摩擦力結構的夾緊楔的夾緊面以其對著皮帶回收器的一側按照大于另一側的程度嵌入帶料中。在后一個受特別大拉力的一側上，在夾緊面之間適當選擇的角度上，僅有很小的橫向力作用在帶子上，或根本沒有力，結果是消除了任何由于上述原因所引起的撕裂傾向。在夾緊楔之間由于帶子的其它原因所引起的橫向力向著皮帶回收器逐漸增加，這種情況是無害的，因為拉力也同時減小。在拉力減小的同時，由于同級增長的帶子的雙向對稱載荷的原因，可使皮帶回收器的動態撕裂強度明顯增加。
假如夾緊面在靜止狀態時沿與帶子回抽方向基本平行的方向延伸將是有益的。在下次與帶子接觸時，夾緊面首先將相互平行且與帶子平行地延伸，這樣當帶子夾緊裝置動作時，帶子上的微弱但卻頻繁的初始撕裂應力被分布于一個盡能大的面積上，并且夾緊楔有一個好的傳遞效果。
其它從屬權利要求的主題構成若干優選實施例。
本發明的其它特點及優點將由以下對幾個實施例的描述及諸附圖所表示。其中

圖1表示皮帶回收器一實施例的局部剖側視圖，該回收器具有帶雙夾緊楔的帶子夾緊裝置;
圖2是沿圖1中Ⅱ-Ⅱ線剖開的本實施例的剖視圖;
圖3是根據圖1的帶雙夾緊楔的帶子夾緊裝置的示意剖視圖;
圖4是根據圖3的帶子夾緊裝置的示意剖視詳圖;
圖5和6表示帶子夾緊裝置的其它實施例的示意剖視詳圖;
圖7是一個皮帶回收器和一個帶子夾緊裝置的立體視圖，上述兩者在出現高負荷之前由可塑性變形的連接裝置相互連接;
圖8表示出現高負荷之后的圖7所示的系統;
圖9表示在圖1、2、4和5所示的系統中，隨著帶子的伸展動作而作用其上的固有力的曲線圖;
圖10至14表示連接裝置的其它實施例。
在圖1和2所示的實施例中，以序號10表示一個普遍公知的皮帶回收器，并以12表示帶子夾緊裝置，10與12由筋板14和16連接在一起。
皮帶回收器10包括一個U型殼體18，殼體18的側柱上裝有皮帶軸20，對其進行徑向限位。帶子22局部地卷繞在皮帶軸20上，并從中心(未示出)穿過帶子夾緊裝置12向外伸出。側面制動齒輪24與皮帶軸20制成一體，并使偏置的皮帶軸20與制動齒26相配合，齒26裝在殼體18側柱的開口中。在一個制動齒輪24上還可轉動地裝有具有星狀齒的控制盤28。當車輛敏感球形傳感器32響應車體減速動作時，或當未詳細表示的慣性傳感器34響應帶子回抽時，控制盤28便以公知的方式控制制動棘爪30局部地與制動齒輪24嚙合。再進一步回抽帶子時，制動齒輪24便與制動齒26相嚙合，從而使皮帶軸20在皮帶回抽方向上的轉動被制止。同時，隨著棘爪30的動作，控制盤28使裝在殼體18上的偏置桿36向著帶子夾緊裝置12的方向偏移。
圖3很好地反應了帶子夾緊裝置12的結構。夾緊殼體40包圍著帶子22，并在其內側設置兩個支承面42和44，上述支承面相對于帶子平面，形成橫向傘狀對稱，且沿帶子的回抽方向G匯攏。將分立的夾緊楔46和48裝在各支承面42、44與帶子22之間，且將夾緊楔46和48相對帶子平面成橫向傘狀對稱。在未示出的約束系統彈簧的靜止狀態下，保證夾緊楔46和48距帶子22有一定的距離;夾緊楔46和48的對著帶子22的夾緊面50和52相互平行，且沿帶子回抽方向G延伸。將夾緊面50和52制成有助于增加摩擦力的形式，最好設有齒，齒的節距要適應帶子22結構及其拉伸特性，以保證與帶子22可靠地同時也是輕緩地嚙合。夾緊楔46和48遠離帶子22的背面分別是滑動面54和56，當在帶子回抽方向G上由偏置桿36移動夾緊楔46、48時，滑動面54和56便沿著夾緊殼體40的兩個支承面42和44中相應的一個面滑動。夾緊面50，52上的齒嵌入帶子材料中。支承面42，44和滑動面54，56相對于皮帶回抽G的角度選擇成隨著帶子的每次回抽使夾緊楔46，48自動鎖定，從而使帶子22相對帶子夾緊裝置12固定。為了順利移動夾緊楔46，48進入嚙合，可為支承面42，44和滑動面54，56設置一層滑動涂層。
為了平穩地傳遞帶子22作用在帶子夾緊裝置12上的拉力，當夾緊楔的夾緊面與帶子表面平行時，由其兩個滑動面54，56所形成的角度稍稍小于由支承面42，44所形成的角度。在圖示的實施例中，當在靜止狀態下夾緊面50，52相對帶子22平行延伸時，滑動面54和56之間的角度大約為27°，而支承面42和44之間的角度約為26°。這樣，在相應的各滑動面42或44與輔助支承面54或56之間便存在一個約為半度的角度差α。在帶子夾緊裝置12動作時，夾緊面50，52靠近皮帶回收器10的部分便在其安裝于帶子回抽方向上的位置上較大程度地嵌入帶子材料。因此，在帶子22和帶子夾緊裝置12之間的壓力和力的傳遞便在皮帶回抽方向G上連續減小。在理想的情況下，角度差須根據帶料的厚度和拉伸強度以及帶子夾緊裝置12的尺寸這樣選擇，使皮帶回抽方向G上的夾緊面50，52的末端上，沒有力的傳遞或在帶子22和帶子夾緊裝置12之間僅有很小的力的傳遞。這樣便使得在該區域中實際上沒有橫向應力作用于常規的帶子夾緊裝置中的這種類型的帶子22上，因為帶子上的最大應力而使帶子產生一種由此點脫離的趨勢，從而導致帶子恰于此點被撕斷。
在對帶子夾緊裝置12加載時，由于夾緊楔46，48的對稱結構，在夾緊楔之間沿帶子運行通道的方向上沒有相對運動，并且由此對帶子22的承載能力產生積極的影響。為保證在正常操作時沒有不成對的動作磨損，即當或多或少地頻繁移動夾緊楔46，48并使其與帶子22嚙合時，夾緊楔46，48最好是聯合動作的。由于夾緊面50，52相對帶子22平行延伸直至與其接觸，因此只要一出現帶子回抽便立即由帶子22對夾緊楔46，48產生一個平緩的拖帶。為了使夾緊楔46，48移動，可相應設置偏置桿36，或以圖中未予表示的鎖固方式將夾緊楔46，48相互連接，例如利用在帶子的整個橫向上嚙合的導向裝置，使夾緊楔總是在帶子回抽方向G上聯合運動。
為了在靜止狀態下保證夾緊面50，52與帶子22相平行地被固定，尤其是為了保證在汽車顛簸時滑動面54，56與支承面42，44高負荷相接觸，在每個支承面42，44上設置一條棱402，404和一道槽406，408。這種設計在圖4中予以清楚地表示，該圖中僅清晰地表示了半個夾緊殼體40。
當夾緊面56作用在棱404上的載荷較小時，夾緊面50，52便與帶子22相平行。在使用夾緊裝置12時夾緊面52以其整個表面與帶子22相嚙合，從而由整個夾緊面52施加恒定載荷。這種情況對于夾緊楔46和棱402是完全一樣的。
例如，當汽車顛簸出現高負荷時，夾緊楔48首先向皮帶回抽方向G移動，從而使夾緊面52靠向帶子22。隨著載荷增加，夾緊楔48使棱404發生塑性變形并將其壓入相鄰的槽408中。然后滑動面56與支承面44進行表面接觸，并在夾緊面52和帶子22之間形成敞開的銳角。而在高負載時相應的同步動作也在夾緊楔46上發生，該楔亦以塑性變形的方式將棱402壓入槽406中。
也可使用圖5和6所示的實施例作為對圖3和4所示結構的變形。
根據圖5，在夾緊楔48的滑動面56上設置一條棱410，這樣可以棱410的形式由夾緊殼體40支承夾緊楔48。在夾緊殼體40的支承面44上開一道凹槽412，該槽412設計成傾斜的并相距棱410一段距離。只要夾緊面52靠在帶子22上，就須選擇這段距離和傾斜結構設計，在帶子22加壓期間使棱410傾伏于凹槽412中。夾緊楔46和支承面42亦由相應的結構組成，為簡明起見在此未予表示。利用本實施例，棱410不會由高載荷所破壞。
圖6所示的另一個實施例包括一個彈簧414和空腔416構成，它們用于改變夾緊楔46和48在帶子22上的角度。空腔416設在夾緊殼體40的支承面44上，彈簧414靠在夾緊楔48的滑動面56上。彈簧414的大小需設計成在超出預定載荷時能由夾緊楔48壓入空腔416。只要彈簧414由夾緊楔48全部壓入空腔416中，則滑動面56便與支承面44相接觸。同樣布置及彈簧414和空腔416的設計也設置于另一個夾緊楔46止，以便使夾緊楔46和48產生同步運動。
在試驗中，所述的帶子夾緊裝置和帶子的材質獲得了大約24KN的靜態撕裂強度和高達20KN的動態撕裂強度，且已發現這種動態撕裂強度比已有夾緊裝置的強度更接近于理論上所期望的最大靜態撕裂強度。另外，已證明該帶子夾緊裝置不受皮帶上帶有油、油脂、藏蓄于空洞中的雜物及其雜物的污染的影響，而降低其撕裂強度，或在負荷下導致較大的帶子回抽。
這種帶子夾緊裝置以可靠的同時是輕緩的方式夾緊帶子。對于這種同時具備重量輕，成本低的帶子夾緊裝置的生產僅有少數幾個問題需說明可用合金模鑄或以中空金屬型材制成塑料的夾緊楔46，48。最好由鋼或燒結材料制造夾緊殼體40，也可采用鋁或鋅模鑄。在圖1中可以看到的肋58用于加強殼體40。
參考圖7和8，首先描述筋板14和16的結構和功能，在圖1中僅能看到這些筋板的一部分，這些筋板是將皮帶回收器10和帶子夾緊裝置12連接在一起。在圖示的安全帶約束系統實施例中，皮帶回收器10的殼體18是由弧形筋板60連接到帶子夾緊裝置12的殼體64上的一個相對的弧形筋板62上。筋板60，62于其尖端部位匯合，其自由端連接于相關的殼體上。弧形柱60，62的寬度在其端部處最小，以便形成一個在載荷下容易斷裂的區域。在達到預定的負載值時，此時，帶子夾緊裝置完全實現帶子制動，筋板60，62便開始塑性變形，接著殼體18，64便相互分離。再超過預定的載荷時，筋板60，62便于其端部區域的連接處撕裂。剩余的筋板部分再被進一步拉伸直至基本達到圖8所示狀態。由兩個殼體18，64相互分離所形成的距離D足以使皮帶軸20上的制動齒輪24與固定在殼體上的制動齒26嚙合。
圖1和2中的筋板14和16基本上以參考圖7和8所示的方式在不斷增加的載荷下變形。其區別在于，筋板14和16相對皮帶回收器的殼體18傾斜延伸，殼體18是用諸如鉚釘66等東西連接于帶子夾緊裝置12上。這里的筋板14和16并未由一個預期的斷裂點相互連接，因為這種筋板相對寬一些且從開始就牢固一些。
在筋板14，16和60，62的塑性變形中要做功，即要吸收能量，且以預期的方式減小的最終在皮帶系統中所形成的載荷峰值。能量吸收主要發生在圖9所示的D段內，其中的S是包括系統殼體變形在內的總的帶子伸長率。圖9所示的曲線表示作用在帶子上的力，它表示在根據圖1和2或7和8的系統中帶子伸長S的作用。用于靜態帶子夾緊裝置的再陡峭一些的力曲線形狀以虛線表示。
吸收能量用的距離D可高達約50mm，且最好選擇成使帶子夾緊裝置12所受的載荷不超過其固有的極限值，在考慮超過極限值的力對薄膜軸的影響的條件下，這些力由皮帶回收器10所承受。但由于該薄膜軸的影響所產生的帶子的進一步回抽明顯小于沒有帶子夾緊裝置的系統，甚至于希望由于發生進一步的能量吸收而向根據圖9的系統逐步傳入力。由于不會達到力的峰值，因而可以使用經濟、輕巧的系統零件。例如，皮帶軸和/或其支承軸或夾緊楔均可是塑料的。
可以不同的方式構成可塑性變形的連接裝置。下面將描述其它一些優選的結構。
圖10表示皮帶軸殼體70、部分帶子夾緊裝置72和連接上述零件的橫向設置的筋板74，76的平面圖。將筋板74，76設計成在帶子夾緊裝置72和皮帶軸殼體70之間的力超過一個諸如10-12KN的臨界時便被撕裂。接著便塑性拉長伸展件78，80，該件在一個局部區域內橫向疊置連接并折疊在一起，但這種拉伸允許皮帶軸殼體70有一個移動間距，且帶子夾緊裝置72容忍它們的伸展。
圖11的實施例不同于圖10的實施例之處在于沒有限定臨界值的筋板，且伸展件82，84直接連在皮帶軸殼體86上。伸展件82，84也可以是和皮帶軸殼體86為一體的延伸件。
圖12的實施例不同于圖10的實施例之處在于沒有伸展件78和80，且筋板74，76在塑性變形下屈服。假如施加于帶子22的力超過一個預定值時，筋板74，76允許帶子夾緊裝置12從皮帶回收器10移開一段確定的距離。
用于可塑性變形的連接裝置的其它實施例可參見圖13和14，為安裝的目的其中簡化圖示了相應于圖1中的帶子夾緊裝置12的帶子夾緊裝置90。在圖13中，以殼體的接頭狀延伸部分92的形式局部圖示了皮帶回收器的承載殼體。沿著帶子夾緊裝置90的各側伸出一個或多個這種延伸部分92。各延伸部分92均包括槽94，利用凸起的銷96將帶子夾緊裝置90裝在槽94中，并使其可沿皮帶回抽方向G移動。圖13中的延伸部分92具有四條自由筋板98、100、102和104，各條筋均沿皮帶回抽方向G的橫向的方向延伸，且通過延伸部分92挖掉的部分形成上述筋板。帶子夾緊裝置90的承載殼體上設有一個鼻部105，該鼻部嵌入延伸部分92的一個挖空部分中，且在皮帶回抽方向G上由筋板98所支承。當作用在安全皮帶約束系統上的載荷超過一個臨界值時，筋板98，100，102和104便依次變形，從而使帶子夾緊裝置90在皮帶回抽方向G上移動，并消耗能量。上述的臨界值沿鼻部105的方向傾出的筋板98，100，102和104的剛性所決定。
圖13的實施例設計成可使帶子夾緊裝置90移動大約30mm，而圖14中的可移動大約10mm。圖14的實施例與圖13所述實施例的主要區別在于，其皮帶回收器殼體的接頭狀延伸部分106上具有兩條筋板108和110，這兩條筋板以相互相反的方向傾斜。如上所述，帶子夾緊裝置90的鼻部112由筋板108支承。
綜合上述，當包括可屈服地設置的皮帶軸的皮帶回收器包括雙楔塊的帶子夾緊裝置，以及可彈性變形的連接裝置以上述方式協同工作時，這種安全皮帶約束系統的諸零件具有上述優點，尤其是有效地增加基本承載強度、結構輕巧的可能性以及配套結構系統的適用性，能以其獨特的適用范圍應用于整個系統中。
權利要求
1.用于車輛的安全皮帶約束系統，包括皮帶回收器(10)和設置于回收器(10)下方的帶子夾緊裝置(12)，該夾緊裝置(12)有處于殼體中在帶子(22)的兩側相對布置的兩個夾緊楔(46，48)，夾緊楔具有遠離帶子(22)的滑動面(54，56)，該面由殼體上的支承面(42，44)所支承，夾緊楔在非靜止狀態的位置上以對車輛敏感和/或對帶子敏感的方式聯合運動，并相對的夾緊面(50，52)可以朝著皮帶回抽方向設置的夾緊位置運動，從而與帶子(22)嚙合，其特征在于，皮帶回收器(10)以對車輛敏感和/或對帶子敏感的方式制動，回收器(10)與帶子夾緊裝置(12)由連接裝置(14，16；60，62；74，76，78，80；82，84；92，104；106，112)連接在一起，上述連接裝置在塑性變形下屈服，且當作用于帶子(22)上的力超過一個預定值時，連接裝置允許帶子夾緊裝置(12)離開皮帶回收器(10)進行有限的移動。
2.如權利要求1所述的安全皮帶約束系統，其特征在于，皮帶回收器(10)的承載殼體(18，64)和帶子夾緊裝置(12)的殼體由可變形的筋板(14，16;60，62;74，76)連接在一起。
3.如權利要求2所述的安全皮帶約束系統，其特征在于，可變形的筋板(14，16;60，62)是弧形的且在相互靠近殼體端部處連接。
4.如權利要求3所述的安全皮帶約束系統，其特征在于，可變形的筋板(60，62)于其尖端相互連接，且在其接合區域形成一個在負載下可斷裂的敏感的區域。
5.如權利要求1所述的安全皮帶約束系統，其特征在于，皮帶回收器的承載殼體包括一個連接片狀延伸部分(92，106)，帶子夾緊裝置(90)的承載殼體以可沿皮帶回抽方向(G)可滑動地裝在上述延伸部分上，該延伸部分(92，106)至少具有一個沿皮帶回抽方向的橫向延伸的弧狀可變形筋板(98，100，102，104;108，110)，帶子夾緊裝置(90)的承載殼體至少包括一個柱件(104，112)，該柱件支承于筋板(98，108)上，且當帶子夾緊裝置(90)的殼體在連接片狀的延伸部分(92，106)上滑動時，使所述筋板塑性變形。
6.如上述任一項權利要求之一所述的安全皮帶約束系統，其特征在于，設置以夾緊楔(46，48)的滑動面(54，56)相對支承面(42，44)傾斜，且使其夾緊面與帶子平行的方式將夾緊楔(46，48)固定于靜止位置的固定裝置(402，404;410，414)，該固定裝置在載荷下失效，從而使滑動面(54，56)形成與支承面(42，44)相接觸的面，且夾緊面(50，52)形成一個向皮帶回抽方向(G)敞開的約為1°的角。
7.如權利要求6所述的安全皮帶約束系統，其特征在于，上述固定裝置由棱(402，404)形成，該棱沿皮帶回抽方向(G)橫向的方向延伸，并設置于滑動面(54，56)和支承面(42，44)之一上，上述棱(402，404)在預定載荷下屈服，從而使滑動面(54，56)與支承面(42，44)相接觸。
8.如權利要求7所述的安全皮帶約束系統，其特征在于，靠近棱(402，404)設置槽(406，408)。
9.如權利要求6所述的安全皮帶約束系統，其特征在于，上述固定裝置由棱(410)和凹槽(412)組成，棱沿皮帶回抽方向(G)橫向延伸，且設置于滑動面(54，56)和支承面(42，44)之一上，凹槽設于相對的面(42，44)或(54，56)上，從而使滑動面(54，56)與支承面(42，44)相接觸。
10.如權利要求6所述的安全皮帶約束系統，其特征在于，上述固定裝置由設在空腔(416)中的彈簧(414)組成，空腔位于支承面(42，44)和滑動面(54，56)之一中，以預定載荷彈性壓縮上述彈簧(414)，從而使滑動面(54，56)與支承面(42，44)相接觸。
11.如上述任一項權利要求所述的安全皮帶約束系統，其特征在于，滑動面(54，56)相互傾斜大約27°的角度。
12.如上述任一項權利要求所述的安全皮帶約束系統，其特征在于，在支承面(42，44)和/或滑動面(54，56)上設置減摩涂層。
全文摘要
本發明涉及一種車輛用安全皮帶約束系統，包括皮帶回收器10和設置于回收器10下方的帶子夾緊裝置1 2，該裝置具有在一個殼體中于帶子22兩側相對設置的兩個夾緊楔。皮帶回收器10可依據車輛敏感和/或帶子敏感的方式制動，皮帶回收器10和帶子夾緊裝置12由連接裝置60，62連在一起。在作用于帶子22上的力超過預定值時，連接裝置在塑性變形下屈服并允許帶子夾緊裝置12相對皮帶回收器10移開有限的距離。
文檔編號B60R22/34GK1075926SQ93101818
公開日1993年9月8日 申請日期1993年2月19日 優先權日1992年2月20日
發明者波恩哈德·福理, 伍衛·黑澤爾, 馬丁·羅爾, 沃爾弗·迪特·霍恩 申請人:Trw萊帕有限公司