本發(fā)明涉及一種安全帶卷收器、一種具有該安全帶卷收器的車輛安全帶以及一種具有該車輛安全帶的車輛。

背景技術(shù)：

車輛安全帶是車輛乘員約束系統(tǒng)中的重要組成部分，特別是在交通事故中為車輛乘員提供保護，避免乘員受到傷害或?qū)档偷阶钚〕潭取ｎA(yù)緊限力式安全帶得到越來越廣泛的應(yīng)用，這種安全帶具有預(yù)緊功能，在交通事故發(fā)生時加強對乘員的約束力，以便對乘員提供有效的保護。這種安全帶還具有限力功能，以避免對乘員施加過大的作用力以及因此引起的傷害。

中國專利文件cn102490681a公開一種安全帶卷收器，其包括安全帶卷軸、設(shè)置在安全帶卷軸一端上的預(yù)緊裝置以及設(shè)置在安全帶卷軸另一端上的限力裝置。由于設(shè)置在安全帶卷軸兩端上的彼此獨立的預(yù)緊裝置和限力裝置，這種安全帶卷收器在安全帶卷軸的軸向方向上需要較大的結(jié)構(gòu)空間。另外，預(yù)緊裝置的預(yù)緊力與限力裝置的限制力彼此疊加地由佩戴車輛安全帶的乘員承受，這是不利的。

德國專利文件de102010054845a1也公開一種安全帶卷收器，其包括安全帶卷軸、驅(qū)動元件、用于驅(qū)動該驅(qū)動元件的按照煙火技術(shù)的驅(qū)動單元，其中，安全帶卷軸在與驅(qū)動元件相反的一端被彈性的殼體壁壓緊并且能夠克服該殼體壁的壓緊力軸向移動。在該專利文件的一種實施方式中，驅(qū)動元件具有內(nèi)圓錐齒，安全帶卷軸具有對應(yīng)的外圓錐齒。在驅(qū)動元件與安全帶卷軸之間的力矩在達到一定閾值時克服殼體壁的壓緊力、迫使安全帶卷軸軸向移動，從而安全帶卷軸與驅(qū)動元件基本上松開。在此，在安全帶卷軸的與驅(qū)動元件相反的一端需要保 留軸向空間，以便允許安全帶卷軸的軸向移動，在安全帶卷軸的設(shè)有驅(qū)動元件的一端上也需要較大的軸向空間。安全帶卷軸與驅(qū)動元件不能徹底解耦，而且解耦行程較長。另外，在該專利文件中提及的按煙火技術(shù)的驅(qū)動單元可以應(yīng)用在本發(fā)明中，在此通過引用而成為本申請的記載內(nèi)容的一部分。

中國專利文件cn103547490a公開一種安全帶卷收器，其包括安全帶卷軸、驅(qū)動元件、用于驅(qū)動該驅(qū)動元件的按照煙火技術(shù)的驅(qū)動單元。在該專利文件中主要涉及預(yù)緊裝置，而未詳細討論限力裝置。在此，預(yù)緊裝置和限力裝置是彼此獨立的，并且預(yù)緊裝置的預(yù)緊力與限力裝置的限制力彼此疊加地由佩戴車輛安全帶的乘員承受，這是不利的。在該專利文件中提及的按煙火技術(shù)的驅(qū)動單元可以應(yīng)用在本發(fā)明中，在此通過引用而成為本申請的記載內(nèi)容的一部分。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，提出一種安全帶卷收器，其在結(jié)構(gòu)緊湊的情況下在同一個端部區(qū)段同時實現(xiàn)預(yù)緊、限力和脫耦功能。本發(fā)明的目的還在于，提出一種具有該安全帶卷收器的車輛安全帶以及一種具有該車輛安全帶的車輛。

為此，本發(fā)明建議一種安全帶卷收器，其在一個端部區(qū)段上具有預(yù)緊、限力和脫耦裝置，所述預(yù)緊、限力和脫耦裝置包括可轉(zhuǎn)動地、但不可軸向運動地支撐的安全帶卷軸并且包括驅(qū)動元件，所述預(yù)緊、限力和脫耦裝置還包括套筒和吸能盤；沿軸向朝外觀察，所述安全帶卷軸的所述端部區(qū)段包括直徑依次減小的第一段、第二段和第三段，在第二段上設(shè)置第一凹部，在所述第一凹部的朝向安全帶卷收方向的端部上設(shè)置第一螺旋面，第一螺旋面的螺旋方向與安全帶卷收方向?qū)?yīng)，優(yōu)選第一螺旋面的母線處在徑向方向上或者與徑向方向形成20°以下、特別是10°以下、尤其是5°以下的角度，并且在第三段上設(shè)置第二凹部；所述驅(qū)動元件套裝在第二段上，所述驅(qū)動元件以軸向內(nèi)端擋靠在第一段的軸向外端上，所述驅(qū)動元件在內(nèi)圓周面上具有第一突 起，所述第一突起安裝在第一凹部中，在所述第一突起的朝向安全帶卷收方向的端部上設(shè)置與第一螺旋面共同作用的第二表面、優(yōu)選在安裝狀態(tài)下與第一螺旋面面狀貼緊的第二螺旋面；所述套筒套裝在第三段上并且沿徑向處于驅(qū)動元件的內(nèi)部，所述套筒在內(nèi)圓周面上具有第二突起，所述第二突起安裝在第二凹部中，所述第二突起在超過預(yù)定載荷時能被切斷，而所述第一突起能承受該預(yù)定載荷，所述驅(qū)動元件能將軸向力傳遞到套筒上；在所述吸能盤與所述套筒的軸向外端以及所述驅(qū)動元件的軸向外端之間具有軸向間隙，所述軸向間隙的軸向尺寸——優(yōu)選為1～3mm、特別是大約1mm——小于第一突起的軸向尺寸——優(yōu)選為2～10mm、特別是4～6mm、尤其是大約4mm，所述吸能盤能通過所述套筒的軸向外端和/或所述驅(qū)動元件的軸向外端擠壓而塑性變形；在所述預(yù)定載荷下，所述第二突起的切斷時間——優(yōu)選為3～6ms——和所述吸能盤的擠壓塑性變形時間——優(yōu)選為8～16ms——之和限定額定預(yù)緊時間。

通過本發(fā)明的構(gòu)造，與按照現(xiàn)有技術(shù)的具有彼此分開的預(yù)緊裝置和限力裝置的安全帶卷收器相比，不僅軸向結(jié)構(gòu)空間更加緊湊，而且零件數(shù)量顯著減少，另外還能實現(xiàn)徹底的解耦功能。

在此，除非另外說明，軸向方向是指安全帶卷軸的軸向方向，徑向方向是指安全帶卷軸的徑向方向。也就是說，參考安全帶卷軸的縱軸線來定義縱向方向、徑向方向、圓周方向。

在一種特別優(yōu)選的實施方式中，第一螺旋面具有恒定的螺旋角，并且第二表面是具有相同的恒定螺旋角的第二螺旋面，這兩個螺旋面完全互補并且因此面狀地相互貼靠。作為等同或替換方案，例如第二表面設(shè)有一個滾輪或者多個滾針，所述滾輪或滾針在第一螺旋面上滾動，因此在脫耦時以滾動運動取代滑動運動；第一螺旋面和第二表面的互換也是可能的，在此情況下存在第一表面和第二螺旋面。這些等同或替換方案同樣處在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

按照本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，所述吸能盤由一塊鋼片制成，優(yōu)選吸能盤能通過所述套筒的軸向外端和/或所述驅(qū)動元件的軸向外 端擠壓而被完全壓平。由此能夠使得軸向結(jié)構(gòu)空間進一步緊湊。

按照本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，所述驅(qū)動元件是齒輪，其特別是能夠通過以煙火技術(shù)的驅(qū)動單元來驅(qū)動。

按照本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，所述驅(qū)動元件具有兩個在驅(qū)動元件的內(nèi)圓周面的直徑上相對設(shè)置的第一突起，優(yōu)選每個第一突起具有一個第二表面，所述第二段相應(yīng)地具有兩個第一凹部。通過該技術(shù)措施，不僅驅(qū)動元件而且套筒在承受載荷方面是較為均勻的。當(dāng)然，正好一個第一突起和正好一個第一凹部或者更多數(shù)量的第一突起和第一凹部也是可以考慮的，它們可以在圓周方向上均勻地或者不均勻地分布。

按照本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，所述套筒具有兩個在套筒的內(nèi)圓周面的直徑上相對設(shè)置的、沿圓周方向延伸的第二突起，優(yōu)選所述第三段包括兩個對應(yīng)的l形槽，在將套筒套裝到第三段上時，所述第二突起首先沿著所述l形槽的軸向分支沿軸向運動到所述l形槽的軸向分支與圓周方向分支的交點并且緊接著通過轉(zhuǎn)動運動而運動到所述l形槽的圓周方向分支之中，所述圓周方向分支構(gòu)成第二凹部。通過該技術(shù)措施，套筒在安全帶卷軸上的安裝十分簡單。當(dāng)然，正好一個第二突起和正好一個第二凹部或者更多數(shù)量的第二突起和第二凹部也是可以考慮的，它們可以在圓周方向上均勻地或者不均勻地分布。

按照本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，所述第二突起和所述第二凹部在他們的朝向安全帶卷收方向的端部上具有卡勾連接結(jié)構(gòu)，由此能夠以簡單方式確保套筒在安全帶卷軸上的穩(wěn)固的安裝。

按照本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，所述套筒在軸向外端上具有凸緣，所述驅(qū)動元件在軸向外端上具有用于容納所述凸緣的凹部，優(yōu)選所述套筒的軸向外端和所述驅(qū)動元件的軸向外端形成一個共同的平面。由此能夠?qū)崿F(xiàn)驅(qū)動元件向套筒的特別有利的軸向傳力。

按照本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，沿軸向朝外觀察，所述安全帶卷軸的所述端部區(qū)段還包括直徑減小的第四段，并因此第三段的軸向外端構(gòu)成一個環(huán)繞的肩部，優(yōu)選所述第四段穿過殼體中的一個孔，優(yōu) 選所述吸能盤套裝在第四段上，并且優(yōu)選吸能盤被夾緊在所述殼體與所述肩部之間。由此能夠?qū)崿F(xiàn)安全帶卷軸的十分穩(wěn)定的支撐以及吸能盤的良好安裝。

按照本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，所述第一螺旋面具有恒定的螺旋角，或者具有變化的螺旋角，優(yōu)選第一螺旋面的螺旋角沿軸向從內(nèi)向外遞減，特別是按照以下公式：

tanα＝tanα0*(1-x/(k*l)),

k＝(l/c)^1/2

其中，α表示第一螺旋面某一點的螺旋角，α0表示第一螺旋面在軸向內(nèi)端的螺旋角，x表示第一螺旋面某一點至軸向內(nèi)端的軸向距離，l表示第一螺旋面在軸向內(nèi)端與軸向外端之間的距離，k表示大于1的常數(shù)，c表示吸能盤與套筒的軸向外端和/或驅(qū)動元件的軸向外端之間的初始的軸向間隙。通過有利的螺旋角設(shè)計，能夠?qū)崿F(xiàn)快速的解耦啟動、有利的預(yù)緊時間和良好的限力。

按照本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，所述安全帶卷收器包括按煙火技術(shù)的驅(qū)動單元，該驅(qū)動單元能驅(qū)動所述驅(qū)動元件。

本發(fā)明還要求保護一種車輛安全帶，其包括根據(jù)本發(fā)明的用于車輛安全帶的安全帶卷收器。

本發(fā)明還要求保護一種車輛，其包括根據(jù)本發(fā)明的安全帶卷收器。

附圖說明

以下通過實施例結(jié)合附圖更詳細地說明本發(fā)明。附圖如下：

圖1a是按本發(fā)明的安全帶卷收器在第一狀態(tài)的部分縱剖視圖，其中顯示共同作用的螺旋面；

圖1b是按本發(fā)明的安全帶卷收器在第一狀態(tài)的、相對于圖1a轉(zhuǎn)動90°的部分縱剖視圖；

圖2a是按本發(fā)明的安全帶卷收器在第二狀態(tài)的、與圖1a對應(yīng)的部分縱剖視圖，其中顯示共同作用的螺旋面；

圖2b是按本發(fā)明的安全帶卷收器在第二狀態(tài)的、相對于圖2a轉(zhuǎn) 動90°的部分縱剖視圖；

圖3a是按本發(fā)明的安全帶卷收器在第三狀態(tài)的部分縱剖視圖，其中顯示已經(jīng)彼此脫開的共同作用的螺旋面；

圖3b是按本發(fā)明的安全帶卷收器在第三狀態(tài)的、相對于圖3a轉(zhuǎn)動90°的部分縱剖視圖；

圖4a是安全帶卷軸的局部的透視圖；

圖4b是套筒的透視圖；

圖4c是驅(qū)動元件的透視圖。

具體實施方式

在附圖中示出按照本發(fā)明的一種實施方式的用于車輛安全帶的安全帶卷收器，在安全帶卷收器的一個端部區(qū)段上具有預(yù)緊、限力和脫耦裝置。

在如圖所示的實施例中，圖1a是按本發(fā)明的預(yù)緊、限力和脫耦裝置在第一狀態(tài)的部分縱剖視圖，其中顯示共同作用的螺旋面，圖1b是按本發(fā)明的預(yù)緊、限力和脫耦裝置在第一狀態(tài)的、相對于圖1a轉(zhuǎn)動90°的部分縱剖視圖，第一狀態(tài)對應(yīng)于初始狀態(tài)。圖2a是按本發(fā)明的預(yù)緊、限力和脫耦裝置在第二狀態(tài)的、與圖1a對應(yīng)的部分縱剖視圖，其中顯示共同作用的螺旋面；圖2b是按本發(fā)明的預(yù)緊、限力和脫耦裝置在第二狀態(tài)的、相對于圖2a轉(zhuǎn)動90°的部分縱剖視圖。在第二狀態(tài)中，套筒3的第二突起31已被切斷，驅(qū)動元件2已相對于安全帶卷軸1轉(zhuǎn)動一定角度，并且驅(qū)動元件2的軸向外端和套筒3的軸向外端正好與吸能盤4接觸，但尚未壓縮吸能盤4。圖3a是按本發(fā)明的預(yù)緊、限力和脫耦裝置在第三狀態(tài)的部分縱剖視圖，其中顯示已經(jīng)彼此脫開的共同作用的螺旋面；圖3b是按本發(fā)明的預(yù)緊、限力和脫耦裝置在第三狀態(tài)的、相對于圖3a轉(zhuǎn)動90°的部分縱剖視圖。在第二狀態(tài)中，驅(qū)動元件2與安全帶卷軸1脫耦，并且吸能盤4被完全壓平。

按本發(fā)明的預(yù)緊、限力和脫耦裝置包括安全帶卷軸1，該安全帶卷軸包括直徑依次減小的第一段11、第二段12和第三段13以及可選 的第四段14。第一段11的軸向外端、即第一段11的沿軸向朝向驅(qū)動元件2的端部，形成一個肩部，用于支撐驅(qū)動元件2，更具體地說支承驅(qū)動元件2的軸向內(nèi)端、即驅(qū)動元件2的沿軸向朝向第一段11的端部。在第二段12上設(shè)置第一凹部10。在附圖所示的實施例中有兩個沿圓周方向隔開180°的第一凹部10，但在圖中僅可見其中一個第一凹部10。在圖1a和1b所示的第一狀態(tài)即初始狀態(tài)中，驅(qū)動元件2的第一突起21安裝在第一凹部10中。在所述第一凹部10的朝向安全帶卷收方向的端部上設(shè)置第一螺旋面9，第一螺旋面的螺旋方向與安全帶卷收方向?qū)?yīng)。所述第一突起21具有與第一螺旋面共同作用的第二表面，特別優(yōu)選第二表面是在安裝狀態(tài)下與第一螺旋面面狀貼緊的第二螺旋面。在一種優(yōu)選方案中，第一螺旋面的母線處于徑向方向上，換言之，在關(guān)于安全帶卷軸縱軸線的橫剖視圖中，第一螺旋面的剖切線處在徑向方向上。也可能的是，第一螺旋面的母線與徑向方向形成30°以下、特別是10°以下、尤其是5°以下的角度，例如為25°、20°、15°、3°等等。

所述驅(qū)動元件2套裝在第二段12上，所述驅(qū)動元件2在內(nèi)圓周面上具有第一突起21、優(yōu)選沿圓周方向延伸的第一突起21，所述第一突起安裝在第一凹部10中，在所述第一突起的朝向安全帶卷收方向的端部上設(shè)置與第一螺旋面共同作用的第二表面、優(yōu)選在安裝狀態(tài)下與第一螺旋面面狀貼緊的第二螺旋面。特別優(yōu)選所述驅(qū)動元件2是齒輪，其例如可以通過按煙火技術(shù)的驅(qū)動單元被驅(qū)動。在附圖所示的實施例中，所述驅(qū)動元件2具有兩個在驅(qū)動元件的內(nèi)圓周面的直徑上相對設(shè)置的第一突起21，每個第一突起具有一個第二表面，所述第二段12相應(yīng)地具有兩個第一凹部10。

所述套筒3套裝在第三段13上并且沿徑向處于驅(qū)動元件2的內(nèi)部，所述套筒3在內(nèi)圓周面上具有第二突起31，所述第二突起安裝在第二凹部中。按照一種優(yōu)選方案，所述套筒3具有兩個在套筒的內(nèi)圓周面的直徑上相對設(shè)置的、沿圓周方向延伸的第二突起31，優(yōu)選所述第三段13包括兩個對應(yīng)的l形槽8，在將套筒3套裝到第三段13上 時，所述第二突起31首先沿著所述l形槽的軸向分支沿軸向運動到所述l形槽的軸向分支與圓周方向分支的交點并且緊接著通過轉(zhuǎn)動運動而運動到所述l形槽的圓周方向分支之中，所述圓周方向分支構(gòu)成第二凹部。因此，套筒3的安裝非常簡單。為便于將套筒3在安裝狀態(tài)下固定不動，優(yōu)選所述第二突起31和所述第二凹部在他們的朝向安全帶卷收方向的端部上具有卡勾連接結(jié)構(gòu)33。不言而喻，其他固定措施也是可以考慮的，例如通過壓配合的方式或者通過粘接的方式。

所述第二突起31在超過預(yù)定載荷時能被切斷，而所述第一突起21能承受該預(yù)定載荷，所述驅(qū)動元件2能將軸向力傳遞到套筒3上。作用在第二突起31上的軸向力與作用在安全帶上的作用力或者與施加在佩戴該安全帶的乘員上的作用力成比例。按照一種優(yōu)選方案，所述預(yù)定載荷對應(yīng)于大約2kn的安全帶作用力，尤其是對應(yīng)于2+/-0.3kn的安全帶作用力。

驅(qū)動元件2向套筒3傳遞軸向力可以通過多種方式實現(xiàn)。在一種優(yōu)選方案中，如圖所示，所述套筒3在軸向外端上具有凸緣32，所述驅(qū)動元件2在軸向外端上具有用于容納所述凸緣的凹部，優(yōu)選所述套筒的軸向外端和所述驅(qū)動元件的軸向外端形成一個共同的平面。凸緣32可以由一個環(huán)繞的凸緣構(gòu)成，也可以由多個沿圓周方向彼此間隔開的凸緣區(qū)段構(gòu)成。與之對應(yīng)，用于容納所述凸緣32的凹部可以由一個環(huán)繞的凹部構(gòu)成，也可以由多個沿圓周方向彼此間隔開的凹部區(qū)段構(gòu)成。作為等同方案，凸緣32也可以直接支撐在驅(qū)動元件2的平坦的軸向外端上，即驅(qū)動元件2的軸向外端沒有設(shè)置用于容納凸緣32的凹部，此時凸緣32的外徑可以等于、大于或小于驅(qū)動元件的外徑。

按本發(fā)明的預(yù)緊、限力和脫耦裝置還包括吸能盤4，其與套筒3的軸向外端以及驅(qū)動元件2的軸向外端相對地設(shè)置并且在它們之間具有軸向間隙，所述軸向間隙的軸向尺寸優(yōu)選為1～4mm，例如為大約1mm、2mm或3mm。所述軸向間隙的軸向尺寸小于第一突起的軸向尺寸，后者優(yōu)選為2～10mm、特別是4～6mm、尤其是大約4mm。所述吸能盤4能通過所述套筒3的軸向外端和/或所述驅(qū)動元件2的軸向 外端擠壓而塑性變形。在如圖所示的實施方式中，吸能盤4能同時被套筒3的軸向外端和驅(qū)動元件2的軸向外端擠壓，并且能被最終壓平。

在預(yù)定載荷下，第二突起31被切斷，其切斷時間優(yōu)選為3～6ms。在預(yù)定載荷下，吸能盤4被擠壓而發(fā)生塑性變形，直至被最終壓平，該擠壓塑性變形時間優(yōu)選為8～16ms。從驅(qū)動單元被激活，直至吸能盤4被完全壓平，所經(jīng)過的時間限定額定預(yù)緊時間，其優(yōu)選為大約20ms，例如處在16ms～24mm的范圍內(nèi)。

如圖所示，所述安全帶卷軸的所述端部區(qū)段還包括直徑減小的第四段14，并因此第三段13的軸向外端構(gòu)成一個環(huán)繞的肩部，所述第四段14穿過殼體5中的一個孔51，所述吸能盤4套裝在第四段14上并且被夾緊在所述殼體5與所述環(huán)繞的肩部之間。

按照一種優(yōu)選方案，所述第一螺旋面9具有恒定的螺旋角，所述螺旋角例如處在5°～85°、優(yōu)選20°～70°、尤其是30°～50°的范圍內(nèi)，例如為60°、45°、30°等等。所述第一螺旋面9也可以具有變化的螺旋角，優(yōu)選第一螺旋面的螺旋角沿軸向從內(nèi)向外遞減，特別是按照以下公式：

tanα＝tanα0*(1-x/(k*l)),

k＝(l/c)^1/2,

其中，α表示第一螺旋面某一點的螺旋角，α0表示第一螺旋面在軸向內(nèi)端的螺旋角，x表示第一螺旋面某一點至軸向內(nèi)端的軸向距離，l表示第一螺旋面在軸向內(nèi)端與軸向外端之間的軸向距離，k表示大于1的常數(shù)。k＝(l/c)^1/2，c表示吸能盤與套筒的軸向外端和/或驅(qū)動元件的軸向外端之間的初始的軸向間隙。利用如此確定的螺旋角，能夠?qū)崿F(xiàn)快速的解耦啟動、有利的額定預(yù)緊時間和良好的限力。

由此按照一種有利的方案，α0為45°，并且k為2。因此第一螺旋面10在軸向內(nèi)端的螺旋角為45°，并且在軸向外端的螺旋角為30°。

在此需要說明的是，上述具體實施方式僅用于理解本發(fā)明，而不對本發(fā)明的保護范圍構(gòu)成限制。等同或等效措施也是可以考慮的，而不脫離本發(fā)明的保護范圍。