專利名稱：用于張緊保護(hù)車內(nèi)乘客的安全帶的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于安全帶的帶制動(dòng)器，安全帶用來保護(hù)車內(nèi)乘客，該安全帶可以纏繞在帶滾筒上，并叢滾筒上展開，帶滾筒可旋轉(zhuǎn)地安裝在帶軸上。此外，還描述了一種用于鎖定安全帶的方法，安全帶用來保護(hù)車內(nèi)乘客。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代的安全帶系統(tǒng)通常包括多個(gè)機(jī)械被動(dòng)工作系統(tǒng)，其用來保證車輛乘客在事故中受到最小的負(fù)荷，并且，如果可能的話不要與車輛內(nèi)部接觸，也不與由于沖擊可能穿透乘客艙的部分接觸。現(xiàn)有技術(shù)中幾乎所有的用于制動(dòng)或鎖定安全帶的裝置都帶有被動(dòng)動(dòng)作閉合裝置，該裝置可以被突然致動(dòng)，而與事故情況和要被保護(hù)不受傷害的車輛乘客無關(guān)，特別是與乘客的體重和身材無關(guān)。無法得到或只能以很高的設(shè)計(jì)成本才能得到可以保證安全帶制動(dòng)的、而與事故席位和乘客無關(guān)的自適應(yīng)系統(tǒng)。
除了那些已知的僅僅用于帶制動(dòng)的裝置和那些特別適用于防止帶從帶滾筒上進(jìn)一步展開的裝置之外，還有智能帶張緊系統(tǒng)，其集成到整個(gè)傳感器支持車輛系統(tǒng)中，其可以根據(jù)傳感器記錄的數(shù)據(jù)致動(dòng)。例如，這些數(shù)據(jù)也可以影響安全氣囊的起爆時(shí)間以及帶張緊系統(tǒng)的致動(dòng)。反向操作帶張緊裝置迫使車輛乘客處于最佳坐姿，在這種情況下，在碰撞時(shí)作用于車輛乘客上的力矩將處于一個(gè)很大的生理容許極限內(nèi)?，F(xiàn)有技術(shù)中的上述反向操作帶張緊裝置使用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)來以特定方式繃緊帶。這樣的帶張緊裝置例如在DE19927731C2中公開。即使是僅僅懷疑即將發(fā)生碰撞，也可以通過適當(dāng)評(píng)估從車輛中的所謂預(yù)碰撞傳感器導(dǎo)出的數(shù)據(jù)來產(chǎn)生適當(dāng)?shù)男盘?hào)來致動(dòng)帶張緊裝置。這樣，車輛乘客在碰撞之前不久向前滑動(dòng)的距離就可以減少到150mm到50mm，這是相當(dāng)可觀的潛在安全性。如果車輛數(shù)次翻滾或存在多個(gè)碰撞，則重復(fù)繃緊安全帶是非常有益的。然而，在上述專利說明書中介紹的帶張緊系統(tǒng)包括許多獨(dú)立部件，它們的靈敏度成為整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。這樣，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的加速轉(zhuǎn)矩和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩通過一個(gè)行星齒輪被傳遞給帶軸，帶纏繞在帶軸上，或從其上面展開。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種用于安全帶的帶制動(dòng)器，安全帶可以用來保護(hù)在車輛中的乘客，其纏繞在帶滾筒上或從帶滾筒上展開，帶滾筒可旋轉(zhuǎn)地安裝在帶軸上，這樣，采用盡可能最少的獨(dú)立部件，每個(gè)部件發(fā)生故障的可能性很低，根據(jù)碰撞情況，安全帶就可以進(jìn)行受控的展開動(dòng)作，并保護(hù)車輛乘客。安全帶的展開通過根據(jù)本發(fā)明的帶制動(dòng)器進(jìn)行控制，從而有助于減輕乘客受到事故的影響。
本發(fā)明的目的的成果在權(quán)利要求1中表示。權(quán)利要求16的目的是提供一種方法，用于鎖定用來保護(hù)車內(nèi)乘客的安全帶。進(jìn)一步發(fā)展發(fā)明構(gòu)思的有益特征構(gòu)成了從屬權(quán)利要求的目的，其可以從對(duì)示范實(shí)施例的說明書中推導(dǎo)出。
本發(fā)明所依據(jù)的基本概念是對(duì)帶滾筒的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行減速或完全制動(dòng)，安全帶纏繞在帶滾筒之上，如果發(fā)生碰撞，安全帶從帶滾筒上展開，一個(gè)類似的盤制動(dòng)器或多盤制動(dòng)器用于在安全帶從帶滾筒上沿著旋轉(zhuǎn)的帶軸過程中對(duì)安全帶進(jìn)行減速或制動(dòng)，制動(dòng)器通過摩擦接觸提供帶滾筒制動(dòng)所需的制動(dòng)力。通過沿著帶軸優(yōu)選設(shè)置多重的單獨(dú)制動(dòng)裝置，就可以產(chǎn)生摩擦副，在軸向地作用法向力的控制作用下，在摩擦副之間就會(huì)產(chǎn)生作用在帶軸上的轉(zhuǎn)矩，制動(dòng)裝置優(yōu)選設(shè)計(jì)為盤制動(dòng)器或多片制動(dòng)器的形式。
需要有至少一個(gè)致動(dòng)器元件生產(chǎn)作用在沿著帶軸布置的制動(dòng)裝置之間的制動(dòng)力，致動(dòng)器元件的響應(yīng)時(shí)間較短，其驅(qū)動(dòng)力可以被直接傳遞到制動(dòng)裝置。致動(dòng)器元件位于接近沿著帶軸布置的制動(dòng)裝置的鄰近處。此時(shí)，摩擦副之間的距離必須盡可能短以保證沒有反應(yīng)路徑或僅有很短的反應(yīng)路徑。另一方面，安全帶從帶滾筒上無阻力的展開是因?yàn)榘踩珟У膶?shí)際用途決定的，其在使用的時(shí)候還要保證車輛乘客在使用安全帶有很多自由的動(dòng)作，也就是說，當(dāng)至少一個(gè)致動(dòng)器元件沒有致動(dòng)即處于正常狀態(tài)而非碰撞情況下的時(shí)候至少一個(gè)致動(dòng)器元件不會(huì)給沿著帶軸布置的制動(dòng)裝置施加任何制動(dòng)力。
根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的帶制動(dòng)器包括至少一個(gè)制動(dòng)裝置，其安裝成使其能沿著帶軸移動(dòng)，并以可旋轉(zhuǎn)地安裝方式連接到帶軸上，制動(dòng)裝置位于第一和第二止推軸承之間。至少作用連接到第一止推軸承上的裝置保證了第一止推軸承根據(jù)安全帶在帶滾筒上纏繞或從其上展開而沿著帶軸強(qiáng)制引導(dǎo)，從而使得第一止推軸承從第一位置移動(dòng)到第二位置，在第一位置，安全帶纏繞在帶滾筒上并且在制動(dòng)裝置和至少一個(gè)止推軸承之間的軸向距離為a1，在第二位置，安全帶至少部分從帶滾筒上展開并且在制動(dòng)裝置和至少一個(gè)止推軸承之間的軸向距離為a2，距離a2小于距離a1。被兩個(gè)止推軸承限定的制動(dòng)裝置在兩個(gè)位置都不會(huì)產(chǎn)生摩擦接觸，這就意味著在兩個(gè)位置帶可以自由地纏繞在帶滾筒上以及從帶滾筒上展開。此外，還有至少一個(gè)致動(dòng)器元件，當(dāng)其在第二位置被致動(dòng)的時(shí)候，就會(huì)產(chǎn)生制動(dòng)力，其在第一和第二止推軸承之間沿著帶軸發(fā)生作用并引導(dǎo)到至少一個(gè)制動(dòng)裝置上。
由于根據(jù)本發(fā)明在至少一個(gè)制動(dòng)裝置和兩個(gè)軸向相對(duì)的止推軸承之間沿著帶軸的軸向距離會(huì)減小，所以，就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)情況，當(dāng)致動(dòng)器元件被致動(dòng)的時(shí)候，致動(dòng)器元件必須做一個(gè)輕微的軸向驅(qū)動(dòng)動(dòng)作，其導(dǎo)致制動(dòng)力作用在至少一個(gè)制動(dòng)裝置上。制動(dòng)力作用需要的制動(dòng)行程可以被止推軸承最小化，止推軸承間隔很短距離，并且在它們之間具有至少一個(gè)制動(dòng)裝置，從而能大大減少制動(dòng)機(jī)構(gòu)的響應(yīng)時(shí)間。
一般地，所有這些元件只要能通過一個(gè)平移運(yùn)動(dòng)或在形狀方面的變化來施加軸向制動(dòng)力，它就能作為致動(dòng)器元件。例如，為了達(dá)到這個(gè)目的就可以選擇電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，其能夠產(chǎn)生能軸向作用在止推軸承上的力，并且它們能通過提升機(jī)構(gòu)反向施加這樣的力。但是，出于特別目的，也可以采用所謂的轉(zhuǎn)換器，其可以承受由于能量而產(chǎn)生的類型的自發(fā)變化，這些變化特別有利于軸向產(chǎn)生制動(dòng)力。任何種類的轉(zhuǎn)換器都可以采用，例如壓電陶瓷、壓電聚合物、電致伸縮陶瓷、電流變流體、聚合體凝膠、磁流體流體、形狀記憶合金或形狀記憶聚合物。對(duì)于上述轉(zhuǎn)換器，所有具有固相且能被電能致動(dòng)的材料都是特別適合的。流體轉(zhuǎn)換器也是很適當(dāng)?shù)模撬鼈儽仨毐蝗菁{在適當(dāng)?shù)拿芊馕镏幸员惚挥米鲋聞?dòng)器元件。
在根據(jù)本發(fā)明的帶制動(dòng)器的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，采用的是包括壓電陶瓷材料的疊加致動(dòng)器，當(dāng)施加電壓時(shí)，致動(dòng)器會(huì)產(chǎn)生于電壓成比例的長度變化，面對(duì)外部機(jī)械力的時(shí)候，變化產(chǎn)生相應(yīng)的壓力，在根據(jù)本發(fā)明的裝置中，該壓力用來產(chǎn)生制動(dòng)力。雖然由于壓電疊加致動(dòng)器的長度變化而產(chǎn)生的力相對(duì)于施加的電力來說很高，但是這樣的材料只需伸展很短的距離。當(dāng)轉(zhuǎn)換器材料被用作在帶制動(dòng)器的機(jī)架內(nèi)致動(dòng)器元件的時(shí)候，就必須考慮到它們的性質(zhì)，因?yàn)檗D(zhuǎn)換器材料能在沒有外部機(jī)械力的情況下展開，則其展開的距離必須被認(rèn)為是力勢的損失。因此，必須將轉(zhuǎn)換器元件和止推軸承之間的任何公差、裝配間隙和功能間隙都最小化以便在致動(dòng)器元件縱向展開過程中，在它們之間的止推軸承和制動(dòng)裝置之間得到直接的力。
因?yàn)榘踩珟У挠脩粲押眯圆粦?yīng)該受到根據(jù)本發(fā)明的帶制動(dòng)器的影響，也就是說，安全帶從帶滾筒上展開以及纏繞在上面的過程都應(yīng)該是在無障礙條件下進(jìn)行的，因此在作用連接到帶軸上的止推軸承和該至少一個(gè)制動(dòng)裝置之間要有一個(gè)零點(diǎn)幾到1毫米平均數(shù)自由間隙，但是該間隙不能由于壓電疊加致動(dòng)器的縱向伸展而閉合。為此，根據(jù)本發(fā)明的帶制動(dòng)器要采取一種不同的結(jié)構(gòu)，其能夠使得安全帶空轉(zhuǎn)需要的中間間隙僅僅在安全帶致動(dòng)的時(shí)候才閉合，另一方面，通過該致動(dòng)器可以施加制動(dòng)力。通過一個(gè)機(jī)械裝置可以克服任何裝配間隙和功能間隙，該機(jī)械裝置將在下面示范實(shí)施例中介紹，其為盤形凸輪或帶有滑動(dòng)螺母的主軸，因?yàn)榘踩珟У恼归_或纏繞引起的帶軸功能性旋轉(zhuǎn)，該機(jī)械裝置就能將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為軸向朝著帶軸的平移運(yùn)動(dòng)。由于在軸向上朝著帶軸的平移運(yùn)動(dòng)，在兩個(gè)止推軸承之間的距離就減小了，以便將止推軸承和該至少一個(gè)制動(dòng)裝置之間的中間間隙最小化，這樣，雖然在一方面仍然保證了制動(dòng)裝置相對(duì)于止推軸承具有最小的運(yùn)動(dòng)自由度，但是另一方面這保證了在制動(dòng)裝置之間的摩擦的表面在彼此不受力的情況下互相接觸，并與對(duì)應(yīng)的止推軸承接觸。在僅僅通過手動(dòng)致動(dòng)安全帶將其從帶滾筒上展開而得到的位置，軸向朝著帶軸定位的壓電致動(dòng)器的縱向延伸就能在對(duì)應(yīng)制動(dòng)裝置和止推軸承之間產(chǎn)生一個(gè)制動(dòng)力。在制動(dòng)裝置和止推軸承之間縱向延伸引起的摩擦接觸產(chǎn)生作用于帶軸上的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，其大小取決于對(duì)施加到壓電致動(dòng)器上的電壓的選擇。因此根據(jù)本發(fā)明的帶制動(dòng)器可以自由調(diào)節(jié)制動(dòng)力，并且制動(dòng)力可以根據(jù)事故情況反復(fù)地減少和恢復(fù)。
從預(yù)碰撞傳感器得到的數(shù)據(jù)最好被用來致動(dòng)壓電致動(dòng)器以便產(chǎn)生適當(dāng)?shù)闹苿?dòng)力，即使在產(chǎn)生碰撞能量之前。也可以以可控方式展開安全帶，特別是在發(fā)生碰撞的情況下。例如，安全帶的受控展開有助于在事故過程中對(duì)乘客減速作用。應(yīng)該給車輛乘客自由空間，而不是常規(guī)的機(jī)械控制，特別是在碰撞速度較低的情況下，這樣就能減少減速作用，減速作用會(huì)加重受傷程度。即使是在高速碰撞的情況下，受控的帶力-時(shí)間關(guān)系曲線也有助于減少加速度峰值，從而優(yōu)化乘客保護(hù)。
與帶制動(dòng)器從初始條件向預(yù)應(yīng)力條件的轉(zhuǎn)變類似，其中在初始條件下安全帶完全纏繞在帶滾筒上并且如上所述帶制動(dòng)器的部件具有相互的縱向間隙，在預(yù)應(yīng)力條件中帶制動(dòng)器的部件在沿著帶制動(dòng)器的帶軸的軸向有很多自由間隙，第一狀態(tài)可以被認(rèn)定為僅僅是自動(dòng)地將安全帶纏繞在帶滾筒上。因此僅僅通過手動(dòng)地操作安全帶就可以將帶制動(dòng)器轉(zhuǎn)變到上述條件，并且不需要進(jìn)一步的處理。因此根據(jù)本發(fā)明的制動(dòng)系統(tǒng)是用戶友好的，特別是除了現(xiàn)有技術(shù)已有的手動(dòng)操作之外，不需要更多的手動(dòng)操作。
雖然構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的帶制動(dòng)器受控的部件數(shù)目很少，并且它們的工作可靠性很高，但是根據(jù)本發(fā)明的帶制動(dòng)器具有自動(dòng)工作的互鎖裝置，其用于致動(dòng)器元件沒有致動(dòng)的情況，例如，很少或幾乎沒有能量供給用于致動(dòng)器元件的受控的致動(dòng)。這樣的話，上述用于第一止推軸承軸向位移的裝置隨著安全帶進(jìn)一步從帶滾筒上展開而再次作用連接到第一止推軸承上，這樣第一止推軸承就朝著第二止推軸承的方向軸向移動(dòng)，在兩個(gè)止推軸承之間產(chǎn)生一個(gè)制動(dòng)力作用在該至少一個(gè)制動(dòng)裝置上。
因此，根據(jù)本發(fā)明的帶制動(dòng)器是基于一種鎖定安全帶的新方法，其中，帶滾筒通過轉(zhuǎn)換器材料被鎖定，能量被供給到轉(zhuǎn)換器，并且其與以無相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)方式連接到帶滾筒上的制動(dòng)裝置接觸。這樣的話，帶滾筒就可以通過至少部分展開安全帶而從第一狀態(tài)轉(zhuǎn)變到第二狀態(tài)，其中第一狀態(tài)中安全帶被纏繞在帶滾筒上且安全帶可以進(jìn)行不間斷地纏繞和展開，在第二狀態(tài)中轉(zhuǎn)換器材料在被供給能量后直接鎖定帶滾筒。


下面將采用實(shí)施例和參照附圖示范性的描述本發(fā)明，而不是對(duì)總的發(fā)明構(gòu)思進(jìn)行限定，其中圖1a、b表示了一個(gè)帶滾筒的示意圖，其帶有驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和處于第一位置(a)和第二位置(b)的主軸，圖2表示一個(gè)帶制動(dòng)器結(jié)構(gòu)的示意圖，圖3a、b表示不帶外殼(a)和帶有外殼(b)的帶制動(dòng)器結(jié)構(gòu)，圖4表示一個(gè)帶有盤形凸輪的帶制動(dòng)器的示意圖，圖5表示一個(gè)盤形凸輪。
具體實(shí)施例方式
圖1a和b表示了一個(gè)示范性的帶制動(dòng)器，其在圖1a中，處于第一位置即靜止?fàn)顟B(tài)，這時(shí)安全帶(未表示)或多或少地完全纏繞在帶滾筒1上。帶滾筒1具有一個(gè)帶軸2，其從帶滾筒1的單側(cè)伸出，沿著帶軸布置的部件包括帶制動(dòng)器1。緊靠著帶滾筒1有一個(gè)止推軸承3，不一定是以可旋轉(zhuǎn)的安裝方式，但是相對(duì)于帶軸2最好是具有一個(gè)固定的軸向位置。止推軸承3最好為盤形并且具有至少兩個(gè)、最好為多個(gè)致動(dòng)器元件4，在該盤遠(yuǎn)離帶滾筒1的一側(cè)沿著盤均勻分布，每個(gè)元件最好設(shè)計(jì)成壓電疊加致動(dòng)器。制動(dòng)盤5以可無相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)且可軸向移動(dòng)的方式連接到帶軸2上，它們沿著帶軸2連接起來。制動(dòng)盤5形式的制動(dòng)裝置具有環(huán)狀的制動(dòng)襯51，彼此相對(duì)，且安裝方式使得它們?cè)谳S向相互重疊。最后，還有另一個(gè)止推軸承6安裝到帶軸2上，以便軸向移動(dòng)。
在與帶軸2軸向間隔固定的位置上，安裝到一個(gè)固定止推軸承7上的主軸8帶有陽螺紋，滑動(dòng)螺母9通過陽螺紋自由連接到主軸8上。反過來滑動(dòng)螺母9以可拆卸、可旋轉(zhuǎn)但是可軸向移動(dòng)的方式安裝到帶軸2上，這樣當(dāng)帶軸2由于主軸8的陽螺紋的特定節(jié)距而旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，滑動(dòng)螺母9就朝著帶軸2的方向軸向移動(dòng)。在圖1a所示的靜止?fàn)顟B(tài)，其中假設(shè)沒有詳細(xì)表示的安全帶至少部分纏繞在帶滾筒2上，滑動(dòng)螺母9處于在主軸8的軸向完全地縮回位置。從根據(jù)圖1a的示意圖中不能推斷出滑動(dòng)螺母9被作用連接到止推軸承6上，或者其能保持在其未遠(yuǎn)離相對(duì)止推軸承的位置上。位于止推軸承3和6之間的制動(dòng)盤5相互之間的距離處于零點(diǎn)幾到1毫米之間，并保證帶滾筒1繞著帶軸2無阻力轉(zhuǎn)動(dòng)。
通過將安全帶從帶滾筒1上展開來致動(dòng)安全帶，滑動(dòng)螺母9的軸向位移就使得止推軸承6沿著軸向地安裝的止推軸承3的方向軸向地直行，從而減少了制動(dòng)盤5之間的相互距離。圖1b表示一個(gè)所謂的預(yù)應(yīng)力條件，其中制動(dòng)盤5在不受力的情況下相互軸向接觸?；瑒?dòng)螺母9和止推軸承6在預(yù)應(yīng)力條件下能如此形成作用連接，以便安全帶從帶滾筒1上進(jìn)一步展開不是必需地導(dǎo)致滑動(dòng)螺母9的進(jìn)一步軸向移動(dòng)，以保證車輛乘客的受控前彎，例如為了從工具箱中取東西，并防止帶制動(dòng)器的鎖定。
在圖1b所示的預(yù)應(yīng)力條件下，其中止推軸承3和6假設(shè)處于軸向位置，也就是相對(duì)于帶軸2固定，并且在它們之間的制動(dòng)盤5之間沒有中間間隙而鎖定，由于致動(dòng)器4的縱向伸展，直接的軸向制動(dòng)力就作用在制動(dòng)盤5上，致動(dòng)器4可以以可控方式致動(dòng)，這樣由于制動(dòng)盤5可無相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地連接到帶軸2上，盤產(chǎn)生一個(gè)作用于帶滾筒1上的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。這樣的話安全帶就無法從帶滾筒1上進(jìn)一步展開。容易理解的是，參考圖1b，作用在制動(dòng)盤5之間的制動(dòng)力可以根據(jù)碰撞情況通過致動(dòng)器元件4的受控縱向展開而進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。特別，也可以根據(jù)每次要求增加和減少制動(dòng)力。
如果致動(dòng)器元件4由于故障不能致動(dòng)，那么就必須在滑動(dòng)螺母9和止推軸承6之間形成一個(gè)作用連接，這樣由于安全帶的進(jìn)一步展開，止推軸承6連續(xù)地移動(dòng)來抵抗止推軸承3，導(dǎo)致全部制動(dòng)盤5的連續(xù)夾緊，意味著制動(dòng)轉(zhuǎn)矩還可以增加?；瑒?dòng)螺母9和止推軸承6之間所需要的作用連接，如上所述，將在預(yù)應(yīng)力狀態(tài)下打開，在緊急狀況下必須被適當(dāng)恢復(fù)。在帶軸2和引導(dǎo)件9之間的機(jī)械互鎖裝置，與在傳統(tǒng)的帶系統(tǒng)中正在使用的互鎖裝置類似，也適用于這個(gè)目的。一般地，在滑動(dòng)螺母9和帶軸2之間的連接應(yīng)該是機(jī)械的，除致動(dòng)器外要盡可能少使用電子器件以增加故障安全性。例如，緊急互鎖可以利用電磁體來完成，在電源故障的時(shí)候，電磁體會(huì)引起互鎖。
圖2是分解示意圖的一部分，表示了用于構(gòu)造帶制動(dòng)器的全部部件。帶滾筒1不需要整體連接到帶軸2，帶軸2從帶滾筒1側(cè)向伸出?？商鎿Q的是，它可以以可旋轉(zhuǎn)地安裝方式將帶滾筒1連接到帶軸2上，例如通過為滑動(dòng)軸承21形式的法蘭連接。這就使得根據(jù)本發(fā)明的帶制動(dòng)器可以改裝用于現(xiàn)有帶滾筒上。
在止推軸承3的朝著遠(yuǎn)離帶滾筒1的圓盤表面上帶有多重的單獨(dú)致動(dòng)器元件4，致動(dòng)器元件4作為壓電疊加致動(dòng)器設(shè)計(jì)成環(huán)形布置結(jié)構(gòu)，止推軸承3以軸向安裝方式連接到帶軸2上。致動(dòng)器元件4軸向地朝著對(duì)應(yīng)止推軸承表面41，其反過來被安裝在環(huán)形盤42的后側(cè)上，并保證致動(dòng)器元件4不受扭轉(zhuǎn)的夾持力影響。此外，沿著帶軸設(shè)置有制動(dòng)盤5，其以固定方式或者連接到環(huán)形盤42上或者進(jìn)一步連接到環(huán)形構(gòu)件51上，或者以可旋轉(zhuǎn)安裝方式但可軸向移動(dòng)的方式在軸向上沿著凹槽導(dǎo)軌22單獨(dú)安裝在帶軸2上。
除了以可無相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)方式連接到帶軸2上的制動(dòng)盤5之外，另外的環(huán)形構(gòu)件51在其邊緣上有插入式銷52，如下所示，插入式銷與外殼的對(duì)應(yīng)凹口嚙合，從而與帶軸2的旋轉(zhuǎn)分離。
沿著帶軸2還有止推軸承6，其帶有適當(dāng)?shù)毓潭ㄔ谄渖系闹聞?dòng)器元件4，在這種情況下，止推軸承3也在軸向上與對(duì)應(yīng)的接收結(jié)構(gòu)41相對(duì)。還示意的表示了滑動(dòng)螺母9，其帶有一個(gè)能嚙合的主軸8。部件81表示一個(gè)外殼蓋，能容納滑動(dòng)螺母-主軸機(jī)構(gòu)并保護(hù)它不受污染。
圖3a表示連接起來的圖2中所示的單獨(dú)部件，它們的附圖標(biāo)記已經(jīng)進(jìn)行了介紹，下面將介紹它們的用途。圖3a表示了帶制動(dòng)器非常緊湊的結(jié)構(gòu)，因?yàn)樵谥苿?dòng)盤5之間和在止推軸承3或6和環(huán)形盤51之間顯示的中間間隙，所以其處于靜止?fàn)顟B(tài)。插入式銷52，沿著環(huán)形盤51和止推軸承6的邊緣安裝，伸入外殼11的對(duì)應(yīng)凹口12中，如圖3b所示。外殼11以固定方式連接到止推軸承3上，通過插入式銷連接以可無相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)方式連接到部件51和止推軸承6上。因?yàn)樵谕鈿?1內(nèi)部開口12中有一個(gè)凹口，軸向尺寸稍大，因此插入式銷52就可以軸向直行，使帶制動(dòng)器從靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)轭A(yù)應(yīng)力條件，如上所述。
圖4表示了帶制動(dòng)器的另一個(gè)示范性實(shí)施例，其用于開始止推軸承6的縱向運(yùn)動(dòng)的裝置不是一個(gè)如上所述帶有主軸的滑動(dòng)螺母，而是一個(gè)所謂的盤形凸輪14。該盤形凸輪在圖5顯示為單個(gè)部件，包括三個(gè)部分S1、S2和S3，每個(gè)弧度都為120。。沿著每個(gè)單獨(dú)的部分，根據(jù)圖4，盤形凸輪一個(gè)節(jié)距外形，沿著該外形，有一個(gè)旋轉(zhuǎn)或滑動(dòng)本體15間接或直接作用連接到帶制動(dòng)器的止推軸承6上。例如，旋轉(zhuǎn)體15是一個(gè)球體，其可以沿著內(nèi)凹形面13展開，內(nèi)凹形面插入盤形凸輪14內(nèi)側(cè)的三個(gè)部分中。
在圖4的示意圖中，在止推軸承6和盤形凸輪14之間有一個(gè)滑動(dòng)元件15，該元件可以以可無相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)但是可軸向移動(dòng)方式機(jī)械地暫時(shí)連接到帶軸2上?；瑒?dòng)元件15可以為旋轉(zhuǎn)體，作用連接到盤形凸輪14上，并且當(dāng)沿著盤形凸輪14的形廓旋轉(zhuǎn)的時(shí)候展開。
與圖1中所示的實(shí)施例相同，制動(dòng)盤5的結(jié)構(gòu)位于止推軸承3和6之間。然而，在圖4所示的實(shí)施例中，致動(dòng)器4僅僅作用連接到止推軸承3上。壓電疊加4的一個(gè)優(yōu)選的結(jié)構(gòu)是提供單獨(dú)的致動(dòng)器的指狀齒，致動(dòng)器固定在止推軸承3的圓邊方向。
下面參照?qǐng)D4介紹帶制動(dòng)器的條件，其對(duì)于每個(gè)部分都再現(xiàn)了盤形凸輪外形。這樣，該圖表示了沿著X軸一個(gè)外形部分范圍為角度值為09°到120°，盤形凸輪的凸輪輪廓的節(jié)距是沿著X軸。
范圍1表示帶制動(dòng)器在例如扣緊情況下的其余位置。帶滾筒可以自由旋轉(zhuǎn)。
范圍2保證當(dāng)該部件被致動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)元件16軸向地移動(dòng)。如果該卷筒充分旋轉(zhuǎn)，滑動(dòng)元件16進(jìn)入范圍3—實(shí)際功能范圍。在該區(qū)內(nèi)，能理想地達(dá)到一個(gè)確定的預(yù)應(yīng)力水平，任何機(jī)械的和生產(chǎn)間隙都被消除，致動(dòng)器能施加超過它們極限的作用力。在帶軸2和滑動(dòng)元件16之間的機(jī)械連接就斷開。如果有電源故障，就恢復(fù)機(jī)械連接?；瑒?dòng)元件16轉(zhuǎn)入范圍4，導(dǎo)致產(chǎn)生系統(tǒng)的力。帶展開越多，軸向移動(dòng)越大，因此就增加了制動(dòng)力。下一個(gè)部分開始進(jìn)入范圍5?；瑒?dòng)元件可能改變部分，但是不會(huì)突然打開。
附圖標(biāo)記目錄1帶滾筒2帶軸21 滑動(dòng)軸承3止推軸承4致動(dòng)器元件41 承受結(jié)構(gòu)5制動(dòng)裝置、制動(dòng)盤51 環(huán)形盤52 插入式銷6止推軸承7固定止推軸承8主軸9滑動(dòng)螺母10 N.N11 外殼12 開口13 內(nèi)凹形面形狀14 盤形凸輪15 旋轉(zhuǎn)體16 滑動(dòng)元件
權(quán)利要求
1.一種用于安全帶的帶制動(dòng)器，安全帶用來保護(hù)車內(nèi)乘客，帶可以纏繞在帶滾筒上，并從滾筒上展開，帶滾筒可旋轉(zhuǎn)地安裝在帶軸上，其特征在于-設(shè)置有至少一個(gè)制動(dòng)裝置，其可移動(dòng)地縱向安裝到帶軸上，以可無相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)方式連接到帶軸上并位于第一和第二止推軸承之間，-至少作用連接到第一止推軸承上的裝置，通過該裝置第一止推軸承根據(jù)安全帶在帶滾筒上纏繞或從其上展開而沿著帶軸被強(qiáng)制引導(dǎo)，從而第一止推軸承能夠從第一位置移動(dòng)到第二位置，在第一位置，安全帶纏繞在帶滾筒上并且在制動(dòng)裝置和至少一個(gè)止推軸承之間的軸向距離為a1，在第二位置，安全帶至少部分從帶滾筒上展開并且在制動(dòng)裝置和至少一個(gè)止推軸承之間的軸向距離為a2，a2＜a1，以及-設(shè)置有至少一個(gè)致動(dòng)器元件，當(dāng)在第二位置被致動(dòng)的時(shí)候，就會(huì)產(chǎn)生制動(dòng)力，該制動(dòng)力在第一和第二止推軸承之間沿著縱向作用在帶軸上和被引導(dǎo)到至少一個(gè)制動(dòng)裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶制動(dòng)器，其特征在于，致動(dòng)器元件具有轉(zhuǎn)換器材料，其可以是以下材料中的一種壓電陶瓷、壓電聚合物、電致伸縮陶瓷、電流變流體、多泥灰?guī)r、磁流變流體、形狀記憶合金、形狀記憶聚合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的帶制動(dòng)器，其特征在于，致動(dòng)器元件為壓電疊加致動(dòng)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3之一所述的帶制動(dòng)器，其特征在于，當(dāng)致動(dòng)的時(shí)候，致動(dòng)器元件進(jìn)行縱向伸展，伸展尺寸大于a2并小于a1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4之一所述的帶制動(dòng)器，其特征在于，制動(dòng)裝置是制動(dòng)盤，其至少在一側(cè)、優(yōu)選為兩側(cè)具有制動(dòng)襯，或者為多片制動(dòng)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5之一所述的帶制動(dòng)器，其特征在于，該裝置為帶有主軸的滑動(dòng)螺母，主軸具有主軸軸線，該軸線在軸向與帶軸對(duì)齊，以及滑動(dòng)螺母以可無相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)但是可軸向移動(dòng)方式連接到主軸上并通過螺紋間隙與主軸嚙合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到5之一所述的帶制動(dòng)器，其特征在于，該裝置被設(shè)計(jì)為盤形凸輪，其以可無相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)且軸向固定方式連接到帶軸上，并通過至少一個(gè)、優(yōu)選為三個(gè)以上的旋轉(zhuǎn)體作用地且軸向地連接到第一止推軸承上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的帶制動(dòng)器，其特征在于，盤形凸輪具有在其軸向朝著第一止推軸承的表面上有凹陷設(shè)計(jì)的運(yùn)行路徑或多個(gè)凹陷形狀運(yùn)行路徑部分，其中所述部分被至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)體引導(dǎo)，旋轉(zhuǎn)體與第一止推軸承面朝向盤形凸輪的表面接觸。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到8之一所述的帶制動(dòng)器，其特征在于，在第一和第二止推軸承之間設(shè)置有多重單獨(dú)制動(dòng)器裝置，這些裝置在第一位置時(shí)它們之間軸向沒有彼此接觸，并是成對(duì)的，這樣在第二位置它們之間有大量的強(qiáng)制接觸。
10.根據(jù)權(quán)利要求1到9之一所述帶制動(dòng)器，其特征在于，第二止推軸承相對(duì)于帶軸以固定的方式軸向布置。
11.根據(jù)權(quán)利要求1到10之一所述帶制動(dòng)器，其特征在于，第一和第二止推軸承、在兩個(gè)止推軸承之間的至少一個(gè)制動(dòng)器裝置和該裝置都被布置在從帶滾筒的一側(cè)伸出的帶軸的一部分上。
12.根據(jù)權(quán)利要求1到11所述的帶制動(dòng)器，其特征在于，在第二位置，該裝置距離第一止推軸承一定距離，并且第一止推軸承第二位置保持自我約束。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的帶制動(dòng)器，其特征在于，該致動(dòng)器元件可以通過能量的供給來致動(dòng)，以及提供互鎖裝置，在幾乎沒有能量供給的情況下，互鎖裝置在該裝置和第一止推軸承之間形成作用連接，其中該裝置隨著安全帶從帶滾筒上繼續(xù)展開，就能沿第二止推軸承方向軸向移動(dòng)第一止推軸承，并產(chǎn)生制動(dòng)力在兩個(gè)止推軸承之間作用在制動(dòng)器裝置上。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的帶制動(dòng)器，其特征在于，互鎖裝置具有至少一個(gè)埋頭線圈和/或一個(gè)電磁體。
15.根據(jù)權(quán)利要求1到14之一所述的帶制動(dòng)器，其特征在于，安裝在車輛上的預(yù)碰撞傳感器可以用來使至少一個(gè)致動(dòng)器元件被致動(dòng)。
16.一種鎖定安全帶的方法，安全帶用來保護(hù)在車輛中的乘客，所述帶可以纏繞在帶滾筒上并從滾筒上展開，帶滾筒可旋轉(zhuǎn)地安裝在帶軸上，其特征在于，帶滾筒通過轉(zhuǎn)換器材料被鎖定，能量被供給到轉(zhuǎn)換器并且轉(zhuǎn)換器與以無相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)方式連接到帶滾筒上的制動(dòng)裝置接觸。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其特征在于，通過至少部分展開安全帶而從第一狀態(tài)轉(zhuǎn)變到第二狀態(tài)，其中第一狀態(tài)中安全帶被纏繞在帶滾筒上且安全帶可以進(jìn)行不間斷地纏繞和展開，在第二狀態(tài)中轉(zhuǎn)換器材料在被供給能量后直接鎖定帶滾筒。
18.根據(jù)權(quán)利要求16到17之一所述的方法，其特征在于，所使用的轉(zhuǎn)換器材料可以是以下材料中的一種壓電陶瓷、壓電聚合物、電致伸縮陶瓷、電流變流體、多泥灰?guī)r、磁流變流體、形狀記憶合金、形狀記憶聚合物。
19.根據(jù)權(quán)利要求16到18之一所述方法，其特征在于，壓電疊加致動(dòng)器被用作該轉(zhuǎn)換器元件。
20.根據(jù)權(quán)利要求16到19之一所述的方法，其特征在于，在能量被供給之后，所使用的轉(zhuǎn)換器材料進(jìn)行縱向延伸。
21.根據(jù)權(quán)利要求16到20之一所述的方法，其特征在于，能量供給轉(zhuǎn)換器材料在數(shù)據(jù)、特別是預(yù)碰撞傳感器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上被控制。
22.根據(jù)權(quán)利要求16到21之一所述的方法，其特征在于，在第二狀態(tài)，在幾乎沒有能量供給到該轉(zhuǎn)換器材料的情況下，通過繼續(xù)展開安全帶借助于互鎖裝置來鎖定該帶滾筒。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其特征在于，在帶滾筒旋轉(zhuǎn)不到一周之后，通過互鎖裝置鎖定該帶滾筒。
24.根據(jù)權(quán)利要求22到23之一所述的方法，其特征在于，互鎖裝置具有至少一個(gè)埋頭線圈和/或一個(gè)電磁體。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于安全帶的帶制動(dòng)器，安全帶用來保護(hù)車內(nèi)乘客，帶可以纏繞在帶滾筒上并從滾筒上展開，帶滾筒可旋轉(zhuǎn)地安裝在帶軸上。還公開了一種用于鎖定安全帶的方法。本發(fā)明特征在于設(shè)置有至少一個(gè)制動(dòng)裝置，其能沿著帶軸移動(dòng)，制動(dòng)裝置以可無相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)方式連接到帶軸上，并位于第一和第二止推軸承之間，還設(shè)置有用來作用連接到至少第一止推軸承上，并通過它根據(jù)安全帶在帶滾筒上的纏繞或展開，從而第一止推軸承從第一位置移動(dòng)到第二位置，在第一位置，安全帶纏繞在帶滾筒上和在制動(dòng)裝置和至少一個(gè)止推軸承之間的軸向距離為a
文檔編號(hào)B60R22/34GK101068701SQ200580034075
公開日2007年11月7日 申請(qǐng)日期2005年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月5日
發(fā)明者蒂洛·拜恩, 吉多·菲舍爾, 霍爾格·漢塞爾卡 申請(qǐng)人:弗勞恩霍弗應(yīng)用技術(shù)研究院