專利名稱：旋轉致動器操縱的座位安全帶的預張緊器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于座位安全帶系統(tǒng)的一種預張緊器，具體來說，涉及一種座位安全帶卷繞軸由氣壓操縱的旋轉式致動器轉動的預張緊器。
在車輛座位安全帶系統(tǒng)中，安全帶松馳地保持接合在車輛乘員身上，為了在事故如撞車時拉緊安全帶且更有效地約束乘員的身體，在這種系統(tǒng)中設置預張緊器呈增加趨勢。已經(jīng)知道有各種預張緊器的操縱機構，其中一種機構具有由氣壓操縱的轉轉式致動器，其中，安全帶卷軸是由致動器的轉動件轉動的。這種預張緊器公開于美國專利第4，455，000號(文獻1)，日本專利公開文本第58-195571號(相應于美國專利第4，588，832號，文獻2)，日本專利公開文本第59-15657(文獻3)以及日本專利公開文本第60-45449號(文獻4)上。
當預張緊安全帶的卷繞機構使用座位安全帶縮回裝置時，預張緊器不得干擾縮回裝置的正常卷帶和將帶拉出的工作。
為脫開需設置離合機構，但在上述各篇文獻中，如文獻1，2和4中的離合機構復雜且昂貴。另外，因為在卷軸的軸向上離合機構是與轉動件串列布置的，所以需要較長的卷軸。在文獻3中，提出一種更合理的布置，其中，支承在葉片上的一個銷由氣壓操縱。但是，由于銷的接合部分裝在卷軸的凸緣上的一個孔中，孔的相對于孔徑的對準節(jié)距具有局限，而且該裝置不能進行精密的操作。這就會產(chǎn)生接合時游隙不合要求的問題。另外，由于銷與孔的接合只有當葉片轉動后才能實現(xiàn)，故接合操作不連貫。
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種通過旋轉式致動器轉動座位安全帶卷軸的預張緊器，其中，對致動器，離合機構及其安裝位置進行改進，減小了安全帶卷的軸向長度，以便使致動器轉動件和安全帶卷軸之間的接合更加可靠和順利。
另外，本發(fā)明的另一個目的是提供一種旋轉式致動器操縱的預緊器，其中，通過卷軸的慣性轉動可保持足夠的卷繞行程。
按照本發(fā)明，上述目的是通過一種旋轉式致動器操縱的安全帶預張緊器實現(xiàn)的，這種預致緊器具有一框架，一裝在框架上可轉動的安全帶卷軸，一裝在框架上且包括一壓力腔，一轉動件和將加壓氣體送至壓力腔以便使轉動件轉動的氣體發(fā)生器，以及放置在轉動件和卷軸之間的一離合器。本發(fā)明特征在于致動器的壓力腔是環(huán)形的，且包括一個壓力腔中限定一空間的內壁，離合器是裝在壓力腔的上述空間內。
由于上述布置，利用環(huán)形致動器中的死空間作為離合器的接合間空，通過將離合器裝置安裝在上述死空間的方式可減小整個預張緊器裝置的軸向尺寸。
在本發(fā)明的一些實施例中，離合器包括由轉動件承載的一個主動接合件和裝在卷軸上的從動接合件，主動接合件具向朝向壓力腔的受壓部分，以便通過氣壓產(chǎn)生的力與從動接合件進入接合，上述氣壓是由壓力發(fā)生器向壓力腔供送而作用在上述受壓部分上的。在另一些實施例中，離合器具有安裝在卷軸上的從動接合件和安裝在轉動件上主動接合件，主動接合件通過轉動件的轉動與從動接合件接合。
離合器的從動接合件最好為安裝在卷軸上的棘輪，離合器的主動接合件則可以包括一離合鍵，活動地由轉動件承載，以便沿與棘輪的一部分相交而且基本與卷軸的轉動軸線正交的運動軸線進入與棘輪的接合狀態(tài)。下面將要講到，接合鍵的運動軸線和卷軸的轉動軸線需要間隔開預定的偏置距離。
在按照本發(fā)明的預張緊器中，氣體發(fā)生器是由一來自對加速作出反應的電氣的或機械的傳感器的信號而操作的。當向致動器的壓力腔輸送工作氣體時，氣體的壓力作用在轉動件上，也作用在離合件的受壓部分上。離合鍵被推向棘輪，棘輪位于致動器內壁中所限定的空間并由離合鍵接合。轉動件連接于卷軸，轉動件的轉動力通過離合器裝置傳送到座位安全帶卷軸。作為卷軸轉動的結果，安全帶由于在安全帶卷軸上的卷繞而預張緊。由于棘輪機構的工作，可以保證轉動件和座位安全帶卷軸之間的可靠接合。
當離合鍵沿其運動棘輪接合的軸線與卷軸的轉動軸線偏置一預定間隔時，離合鍵當離合器接合時撞擊棘輪的沖擊力大部分轉化為相對于棘輪轉動力。這種設計可大大減小作用在卷軸上的沖擊彎曲負載。
具體來說，即使當棘輪的齒頂和離合鍵相互碰撞時，齒頂容易偏離，而這保證了離合器總是能夠穩(wěn)定地接合工作。由于離合鍵運動軸線的偏置，離合器接合的沖擊力只在卷軸上作用一個小時的彎曲應力，所以卷軸的強度要求不高，可以制成重量較輕的卷軸。
按照本發(fā)明的另一個方面，設有一個離合鍵連接器，以便對離合鍵與棘輪的接合運動，以及對由氣體發(fā)生器引入壓力腔的氣壓所引起的轉動件的轉動進行程序控制。由于設置了程序控制，當工作氣體送向致動器的壓力室時，可以對工作氣壓向離合鍵的輸送以及為使轉動件轉動而將工作氣體向壓力室的提供按程序進行控制。因此離合鍵最初移向位于致動器內部自由空間中的棘輪，而使離合鍵與棘輪進入接合。然后，開始由離合鍵連接器將工作氣體送至壓力腔，使轉動件開始轉動。因此，離合鍵和棘輪直接相互接合，如果它們已處于接合狀態(tài)的話，或者如果它們處于接觸狀態(tài)，則隨著轉動件轉動進入相互接合，使轉動件的轉動力傳遞至座位安全帶卷軸。
由于上述布置，離合鍵連接器的程序控制保證了只有在建立了離合器接合狀態(tài)之后才開始轉子的轉動，即使當棘輪的頂與離合鍵相互碰撞時，齒頂可容易地偏轉;而與相鄰的齒頂接合。這有助于離合器總是可以穩(wěn)定地工作。
離合器可以是一種超越離合器，卷軸靠慣性的轉動可以超越致動器轉動件轉動的量。由于這種超越離合器，當致動器的轉動件達到其行程端而停止時，一直被轉動件帶動的卷軸靠慣性繼續(xù)其轉動。因此卷軸的轉動超越轉動件的轉動，使超越離合器脫開。因此，卷軸繼續(xù)轉動，卷繞安全帶直至慣性矩達到與安全帶的平衡。
由于致動器和離合機構在垂直于卷軸軸線的方向上的重量，本發(fā)明可將座位安全帶卷軸軸向長度的增加減至最小程度，也可以保持足夠的卷繞行程，該行程可以超過致動器的行程。
為了更好地理解本發(fā)明，下而對照附圖詳述本發(fā)明的實施例。


圖1是按照本發(fā)明第一實施例的旋轉式致動器操縱的預張緊器的立體圖，圖中部分零件是量分解狀態(tài)。
圖2A-2C表示第一實施例的工作步驟;
圖3是離合器裝置經(jīng)過改進的第二實施例的側視圖;
圖4A和4B是具有改進的離合器裝置的第三實施例的側視圖，表示其操作;
圖5是第四實施例的橫剖圖，也具有改進的離合器裝置，并且具有一個安全帶縮回裝置部分;
圖6是第四實施例的氣缸部分側視圖;
圖7第四實施例的轉子的立體圖;
圖8A和8B是第五實施例的側視圖，表示其兩個工作階段;
圖9是本發(fā)明第二實施例的橫剖圖;
圖10是第六實施例的分解立體圖;
圖11A至11E表示第六實施例各步驟的操作;
圖12A至12E是第六實施例的局部視圖，表示離合器是如何接合的。
圖13是本發(fā)明第七實施例的橫剖圖;
圖14是本發(fā)明第八實施例的橫剖圖;
圖15是一分解立體圖，表示第八實施例的離合鍵和離合鍵連接器的細節(jié);
圖16是第八實施例的分解立體圖;
圖17A至17E按順序表示第八實施例的工作;
圖18A至18D是第八實施例的局部視圖，表示離合器的接合過程。
在圖1和圖2所示的本發(fā)明第一實施例中，圖1所示預張緊器底部2相對于圖2所示位置繞軸線旋轉了180°。在座位安全帶卷軸1(以下簡稱“卷軸”)一端的一矩形體部分102，卷軸可轉動地支承在預張緊器底部2上，底部2也用作縮回裝置的框架。矩形體部分102接合在棘輪51上的矩形孔514內。因此，構成從動接合件的棘輪51安裝在卷軸1的一端。棘輪51的圓周上具有傾斜棘齒511。
一氣缸30通過適當?shù)木o固件如螺釘安裝在預張緊器底部2上。氣缸30具有一環(huán)形工作空間Q，其一側面是敞開的。氣缸30面對預張緊器底部2的壁上有一孔(在圖1中可見)以接受棘輪51。隔板304從氣缸的圓筒形周壁基本以徑向向內延伸。在周壁靠近隔板304的孔300用作進氣孔，下面將詳述。
氣缸30內裝有一轉子31，轉子31可轉動地支承在棘輪51上。轉子31具有一環(huán)形部分311，用作可轉動地支承在棘輪51的外周上的軸承，還有一葉片312，基本以相對于環(huán)形部分311的徑向向外延伸，用作受壓部分。與氣缸隔板304和用作封閉氣缸30工作空間Q的敞開側面的端壁的蓋302配合工作，環(huán)形部分311和葉片312將氣缸30中的空間分成一工作空間Q和一接合空間，棘輪51位于接合空間中。工作空間又被葉片分成一壓力腔C和一背壓腔。
為了將缸30的內孔空間與壓力腔C相分隔，設有一離合鍵52，其用作主動接合件，其一側由轉子31的葉片312支承，，另一側導向件316支承，因此，離合鍵52可以在徑向上位移。離合鍵52具有一尖部522，其形狀適于接合棘輪51的齒511。轉子31的環(huán)形部分311上的矩形孔313使離合鍵52可向內移動，接合棘輪51。
一乞體發(fā)生器4安裝在缸30外面。氣體發(fā)生器4的供氣孔與缸30圓周壁上的孔300連通，孔300則通向壓力腔C。
在第一實施例的棘輪51外周上的齒相對于棘輪51的轉動方向是向后傾斜的。離合鍵52的尖部522也是傾斜形式的;與棘輪51的齒形相匹配，從而防止尖部(棘爪)522從外部齒511上脫平，而且也保證了順利接合。
不工作時，轉子31處于圖2A所示的位置。轉子31的導向件的316接觸隔板304。在為種情況下，工作空間Q的壓力腔C具有其最小的容積，且離合鍵52通過適當?shù)难b置如剪切銷固定在位，因此，不接合棘輪51的齒511。因此，即使當安全帶縮回裝置的安全帶卷軸用作預張緊器的卷軸1時，縮回裝置也可以正常工作。
如通過一個電信號使氣體發(fā)生器工作，且通過供氣孔和進氣孔300將產(chǎn)生的氣體送入壓力腔C時，通過作用在離合鍵52徑向外端上的氣體壓力使離合鍵向著棘輪51位移，移至圖2B中實線所示位置。在這種情況下，尖部522位于棘輪51兩個齒511之間的空間中，轉子31通過離合鍵52與棘輪51相接合。同時，氣壓也作用在葉片312上，周向推動葉片，轉子31如圖2B中雙點劃線所示繞軸線轉動。轉動力通過離合鍵52和棘輪51傳至卷1。
當卷軸1轉動時，一段安全帶繞卷軸1上，由于安全帶收緊而形成預張緊。最后，轉子31達到圖3C所示位置，從而完成預張緊工作。
在圖3所示的第二實施例中，對主動接合件和從動接合件作了改進。離合鍵52裝在一個孔，即轉子31的環(huán)形部分的矩形孔313中，因此，可在徑向自由位移，離合鍵52用作主動接合件。與一齒輪51A外周上的齒511A接合的齒522位于離合鍵52的內面上。在該圖示實施例中，齒522A和511A都具有正常的齒形。但是，它們可以制成第一實施例中的棘齒。第三實施例的其它特征基本與第一實施例相同。因此，與第一實施例相同的標號代表相應的零部件，本文略去對其的詳細描述(下文中也有相同的作法)。本實施例的工作與第一實施例相同。
圖4A和4B表示第三實施例，其中，對從動接合件和主動接合件作了改進。在轉子31的環(huán)形部分311上有一個孔313B，孔313B具有一圓錐形外部。一個球52B裝在孔313B內以便在氣壓作用下在徑向上可位移。在轉子31的環(huán)形部分311的內壁上有一槽317，槽317相對于轉子的轉動方向從圓孔313B的內端向后延伸。槽317是錐形槽，在圓孔313B一側較深，朝向相對另一側逐漸變淺。在球52B后面現(xiàn)設有錐形閥53B。一個不帶外部齒的滾輪用作從動接合件。
當氣壓作用在此實施例的壓力腔C時，球52B被氣壓推出孔313B，推向滾輪51B。當轉子31轉動時，球52B在槽317中向后移動。如圖2B所示，球最后進入滾輪51B的外周和槽317之間的間隙中，轉子31通過楔作用與滾輪51B接合。同時，閥53B置于孔313B的圓錐部分中，從而防止多余氣體的泄露。在此后的工作與第一實施例相同。
圖5至圖7示出本發(fā)明的第四實施例，其中從動接合件和主動接合件也經(jīng)過改進。在上三個實施例中，主動接合件是靠氣壓移動的，兩接合件是在轉動方向上接合的，但是在本實施例中，主動接合件是靠轉子的轉動操縱的，兩接合件是在垂直于轉動方向的方向上接合的。
如圖7的立體圖所示，一個作為主動接合件的活動葉片52C可擺動地安裝在轉子31的葉片312的后面，一摩擦板522C安裝在活動葉片52C的內端?；顒尤~片52C的中部插進轉子31的開口313中，這防止了多余氣體的泄露。一摩擦板51C裝在卷軸1的一端，用作主動接合件，與摩擦板522C面對面的設置。缸30的工作空間Q的上游部分具有一錐形面30C，而且如圖5和圖6所述錐形面30C是傾斜的，其外面部分較寬，向著轉子的轉動方向逐漸變窄，終止于一預定的位置上。在此實施例中，轉子31的環(huán)形部分311的外周支承在缸30和蓋31的孔300C和320C中。在圖5中，標號22代表縮回裝置框架的側壁，標號20則代表縮回裝置的卷繞彈簧裝置。
在這種預張緊器中，活動葉片52C最初靠裝在其內端的摩擦板522C的重量繞樞軸點順時針偏動，兩摩擦板522C和51C處于非接合狀態(tài)。當向致動器輸送氣體時，氣壓作用在葉片312和活動葉片52C的背面，使轉子31沿圖7中雙點劃線所示方向移動。在轉動時，活動葉片52C沿錐形表面30C移動。活動葉片52C相對于葉片312的偏斜逐漸減少，在錐形表面30的端部被消除。裝在活動葉片52C內端的摩擦板522C與卷軸1的摩擦板51C接合。因此，轉子31和卷軸1相互接合。接下來的工作與上一實施例相同。
圖8表示本發(fā)明簡化形式的第五實施例。轉子31的葉片312可擺動地安裝在環(huán)形部分311上，用作一活動葉片。葉片312的內端用作主動接合件。
象第一實施例中一樣，從動接合件是一棘輪51。轉子的葉片312具有一個軸線在框軸上的外圓柱表面312D，一小直徑圓柱部分314D，以及一個凹形的內圓柱形表面315D以免接觸棘輪51的齒。表面312D與缸的工作空間的外壁滑動接觸，小直徑圓柱形部分314D可擺動地裝在轉子31的環(huán)形部分311上的圓柱形孔313中。
當有氣壓作用時，葉片312繞樞軸在活塞轉動方向上向前傾斜。因此，在部分314與表面315D接合處形成的凸起522D與棘輪51的一個齒接合。由于這種由氣壓維持的接合狀態(tài)，轉子31與棘輪51一起轉動。在此實施例中，接下來的工作也是與上述實施例相同。
在第一實施例中的離合鍵布置的方式中，其運動軸線和棘輪的軸線在同一平面內相交，而在離合鍵52的布置方式中，其運動軸X可以一定間距D與棘輪51的軸線Y相交叉，如圖9所示。(下文中，這種狀態(tài)稱為“偏置”。)下面要描述圖9至12所示的這種布置方式的第六實施例。
圖9至12所示的預張緊器具有一個安裝在預張緊器底部2(底部2也用作縮回裝置的框架，如圖10所示，并支承著一個可轉動的卷軸1)上的旋轉式致動器3，一個向致動器3的壓力腔3供送工作氣體的氣體發(fā)生器4，以及用于靠送至壓力腔C的氣壓將轉子31(用作致動器3的轉動輸出件)連接于卷軸1的離合器裝置5。致動器3具有一個繞空間S的腔，離合器裝置5設置在空間S中。離合器裝置5具有一個裝在卷軸1上的棘輪51和一個活動地支承在轉子31上的離合鍵52。離合鍵52的運動軸線X與棘輪51的轉動軸線Y垂直但間隔一定間距D(即偏置)，受壓部分521面對壓力腔C。
現(xiàn)參閱圖10，卷軸1與一卷筒連為一體以便卷繞安全帶(未畫)卷筒11設有接受安全帶端部的縫12，以及在卷筒兩端的凸緣13和14。一環(huán)套141設在一個凸緣14上，軸向稍許凸出并包圍卷軸1的圓周。環(huán)套141上的內齒142嚙合外軸511，使與卷軸1分離的棘輪51的內端可插入，當棘輪51與卷軸1接合時用作一種棘爪。
預張緊器底部是U形的，支承著卷軸1的兩端，也用作縮回裝置的框架。安裝卷筒凸緣13和14的側壁21和22上的孔23和24具有內部棘齒25和26，與鎖定棘爪15和16嚙合，棘爪15和16是由緊急鎖定機構18操縱的，且安裝在由卷筒支承的一條連接軸17上?？s回裝置具有卷繞彈簧裝置20。安全帶導向器裝在框架上并為安全帶導向。
致動器3具有構成其固定件的缸30，用作轉動件的轉子31，以及封閉缸30的敞開外端的蓋32。缸30包括一具有工作空間Q的部分，工作空間Q的一端敞開，空間Q由一環(huán)形內壁301，外周壁302和一端壁303限定，還包括一隔板304和與工作空間Q連通的供給腔R?？拷舭?04一側的引氣槽300連通供給腔R和工作空間Q。靠近另一側有一孔305，孔305從工作空間Q穿過外周壁302。在缸30的開口端面上繞工作空間和供給腔外周設有密封槽306。環(huán)形軸向凸緣321從蓋32的內端面凸出，以一定的間隔面對著缸30的內周壁301，用作支承轉子31的內孔的軸承。
轉子31用作工作空間Q的內周壁，并且有一個限定空間S(圖9)的環(huán)形部分311，以及從環(huán)形部分311徑向伸出，用作受壓部分的葉片312。相對于轉動方向，在葉片312的上游側，穿過環(huán)形部分311的一矩形孔接納離合鍵52?？?13相對于卷軸1的軸線偏置。在環(huán)形部分311的內側，設有兩端擴大的臺階孔以接納缸30的內周301和蓋32的軸向凸緣321。
葉片312的受壓表面與一密封件314配合，密封件314具有在兩側緣和外周緣上的連續(xù)密封唇。密封件314通過鉤在葉片312的尖部的角上的凹口中的接合而裝在葉片312的后面上，防止當轉子31轉動時氣體從工作空間Q的壓力腔泄露進背壓腔C中。
離合機構的離合鍵52有滑動間隙地裝在孔313中，因而可沿其運動軸線自由位移。離合鍵52具有接受氣壓的受壓頭和用作與棘輪51的外齒的接合件的尖部522。尖部522面朝向棘輪51。在離合鍵52的后面上有一止動槽523，垂直于離合鍵52的運動方向，如圖9所示。槽523與一條凸脊309接合，凸脊309與缸30的隔板304面對面設置，并用作將離合鍵52保持在最初“設定”的位置上的止動裝置。
在隔板304上的一深的徑向槽，在槽中裝著的一密封307由插在其后的彈簧308推壓，構成與轉子31的環(huán)形部分311的外周面的滑動密封。在密封件307的前密封面上有一條平行于轉子31軸線的接合槽310(如圖9所示)，在轉子31面對著槽310的環(huán)形部分311的外周面上有一條凸脊315。上述槽和凸脊相互接合，用作一可松釋的止動裝置，以便將轉子31保持在其最初設定的位置上。
一彈性密封33裝在沿供腔R和工作空間Q周圍的密封槽306中，并從其間凸出，朝向隔板，以實現(xiàn)缸30和蓋32之間的密封作用。
氣體發(fā)生器4屬于下述類型，在這種氣體發(fā)生器中，在殼體中的噴氣燃料由點火裝置點燃并燃燒，在本例中它裝在缸30內。氣體發(fā)生器4裝在缸中與卷軸軸線平行的腔340中。腔340的底部上的一個孔使撞針當加速傳感器9工作時被推進至氣體發(fā)生器4中使氣體發(fā)生器4點火。一個帶有環(huán)套的密封套42從腔340插入孔中，帶有底火41的氣體發(fā)生器插入腔340中，并由卡環(huán)43保持在位。
離合器裝置5具有用作卷軸接合裝置的棘輪51，以及用作致動器接合裝置的離合鍵52。棘輪51圓周上的齒511相對于棘輪的轉動方向是向后傾斜的。為與其配合，離合鍵52的尖部522具有瑜個傾斜齒。傾斜的齒可保證當棘輪51由離合鍵帶動時尖部522與齒511的嚙合，而當反向傳動時使尖部522可從棘輪齒511上脫開，因此使離合器裝置5可象一個超越離合器那樣工作。
零件是以下述程序布設在框架上的，不過裝配程序又不局限于此首先，將鎖定機構18裝在卷筒11上形成的組件插入框架兩側的孔23和24中。當凸起190插入框架的安裝孔210時，鎖定機構18即被定心和裝好，這樣，具有卷軸支承孔191的蓋19即蓋住鎖定機構18。其次，使棘輪51與卷軸1的直徑較大的部分101接合，卷軸1的一端如上所述被支承。在這種情況下，棘輪51的外齒511與內齒142嚙合，因此，不能相對于卷軸1轉動。然后，用螺栓將缸30固定在一側壁2上。接著從缸30的敞開端插入裝有離合鍵52的轉子31，密封件314的及密封33。裝好結合有彈簧308的密封件307之后，用螺釘將蓋32固定在缸30上。最后，將彈簧裝置20上的凸起201裝入從蓋32延伸至缸30的安裝孔中即裝好了彈簧裝置20。這樣，卷軸1的一端穿過蓋19，支承在框架的一側，而另一端通過彈簧裝置20支承在框架的另一側。
圖11按順序表示圖9至12所示預張緊器的工作。當預張緊器經(jīng)調整而未工作時，處于圖11A所示的位置，在該位置上，插入轉子31中的離合鍵52的背部觸及隔板304。在這種狀態(tài)下，壓力腔C具有其最小容積，由于離合鍵后面的槽523與隔板304的凸脊309(圖9)相配合，離合鍵52不與棘輪51的齒511接合。因此，卷軸1與致動器3完全分離，可自由轉動，維持縮回裝置的正常功能。
當檢測到加速而傳感器9(圖10)的撞針工作時，氣體發(fā)生器4的底火41被點燃，噴氣燃料燃燒產(chǎn)生的氣體通過供給腔R和引氣槽300(圖11C)被引入壓力腔C。由于作用在受壓頭521上的氣壓，使離合鍵52沿其偏置的運動軸線向內推進。尖部522進入棘輪51兩齒511之間的槽，轉子31通過離合鍵52與棘輪51接合。因此，卷軸1即聯(lián)結于致動器3。
氣壓也作用在轉子31的葉片312上，壓力作用在葉片312背面，因此如圖11D所示，轉子31繞軸逆時針轉動。工作空間Q的背壓腔(葉片的下游)中由上述轉動產(chǎn)生的壓力通過排氣孔305放入大氣中，這防止了由于背壓腔壓力的增加而出現(xiàn)阻力。因此，轉子31的轉動力通過離合鍵52和棘輪51傳至卷軸1。
當卷軸1轉動時，一段安全帶卷繞在卷軸上，通過拉緊安全帶實現(xiàn)預張緊。最后，轉子31達到圖11E所示的位置。當處于這個位置時，壓力腔C也連通于大氣，殘留氣壓通過排氣孔305放泄。但是，因為棘輪51的齒511在脫開方向推動離合鍵52，所以卷軸1和卷軸筒靠慣性繼續(xù)轉動。因此，卷軸1從轉轉上松釋，卷軸1繼續(xù)轉動?？繎T性產(chǎn)生的轉動繼續(xù)進行，直徑安全帶的張力與卷軸和卷筒的慣性轉矩達到平衡為止。由于轉動而實現(xiàn)的安全帶的預張緊可調整至轉子拉力的大約1/2，不過這取決于裝入氣體發(fā)生器4中噴氣燃料的量。這樣就完成了實施預張緊的操作。在這種操作完成之后，縮回裝置鎖定機構的零件，銷定爪15和16與框架中的棘齒25和26嚙合，從而阻止了安全帶的拉出。
下面描述離合器裝置5的接合操作。圖12表示在最不利的接合條件下，棘輪51的齒511的齒頂最初撞擊離合鍵52的尖部522的齒頂時所發(fā)生的情況。從圖12A所示的上述最初情況開始，氣壓對離合鍵52的推動和轉子31的轉動是同時開始的。轉子轉動一個角度α0，一齒頂碰撞齒G0，如圖12B所示，在這種情況下，假定在齒頂和環(huán)形部分內周之間在偏置方向上的距離是h0。在這種條件下，棘輪51仍是不動的，而轉子31繼續(xù)以一定的角加速度加速。離合鍵52在上述偏置方向上的速度為0。在這種狀態(tài)下不能接合，離合鍵52從這個位置繼續(xù)轉動一定角度，從速度0開始再次加速，直至轉動角度達到α1，達到下一個外齒G1，如圖12C所示。由上述再次加速而在偏置方向上移動距離和直至最初齒頂碰撞的移動距離的和h1總是大于距離h0。具體來說，當轉子31和離合鍵52是由相同材料制成時，離合鍵52的慣性質量遠遠低于轉子31的慣性質量。因此，當轉子31從外齒G0到G1加速并轉過一個角度α2時，出現(xiàn)再次加速，足以實現(xiàn)接合，如(D)中所示，直至尖部522最終觸擊下一個外齒G1。因此，即使在最不利的情況下，離合鍵52也可與下一個外齒G1接合，而不管與棘輪51的外齒511的齒頂?shù)奈恢藐P系如何。當離合鍵52和轉子31是由鋼制成時，直至上述那樣接合為止轉子轉動的角度α2大約為38°。
當離合器裝置5處于接合操作時，對離合鍵52與棘輪51的外齒511的碰撞情況的研究表明，由于偏置，沖擊力的工作點與軸線Y偏離一個距離D。大部分沖擊力轉化為繞軸Y的轉矩，而在軸線Y方向上的分變得很小。因此，由離合器接合而作用在卷軸1的彎曲載荷可以保持很小。
圖13表示本發(fā)明的第七實施例，其中軸間距離(偏置)被調節(jié)為“-D”，這是通過將離合52的偏置方向相反于上一實施例的偏置方向而實現(xiàn)的。在本實施例中，所進行的操作與第六實施例相同。但是，當將偏置方向相對于棘輪51的轉動方向向前調整時，由于轉子31的轉動產(chǎn)生的在接合方向上的力是機械地施加在離合鍵52上的，這一點不再是確定的了。因此，離合鍵52的受壓面521必須有足夠大的面積，以便從作用在離合鍵上的氣壓獲得接合力。
圖14至18表示本發(fā)明的第八實施例，其中，離合器裝置比第六實施例稍有改動。在此實施例中，增設了一個離合鍵連接器53，用于對工作氣壓向離合鍵52的傳遞以及對工作氣體向壓力腔C的供送進行程序控制。在此實施例中，用作接受氣壓的受壓部分的離合鍵52的頭部521也用作與離合鍵連接器53的連接件，而且鍵連接器53用作止動裝置，用于將離合鍵52保持在最初設定的位置上。
如圖15所示，用鋼制成的離合鍵52具有一個矩形頭部521，矩形柱形式的導向件520，以及一個尖部522。在頭部521兩側設有伸向頭部兩端的凸起523。由聚合材料制成的鍵合接器具有一個支腳531(用于連接離合鍵52)，以及一整體為L形導向部分530。支腳531設有與離合鍵52的凸起523接合的燕尾槽532。在緊密配合在缸30的槽300(用于供氣和插入鍵連接器)中導向部分530的尖端設有一條控制槽534。限定控制槽的一個壁由于其很薄可在槽的方向上彈性位移，在該壁前端形成有一相對于槽向外的鉤535。
離合鍵52的凸起523與鍵連接器的燕尾槽532相接合，從而使離合鍵52和鍵連接器53相互連接。當結合時，離合鍵52的導向件520與轉子31的矩形孔313相接合，鍵連接器的導向部分530與缸30的槽300相接合，如圖14所示。在這種情況下，鉤535與供給腔R和槽300交叉處的一個角相接合，支腳531與燕尾槽相對的的部分觸及缸30的周壁。在這個位置上，鍵連接器53的導向部分530實際上在其全長阻塞了槽300，使供給腔R關斷于壓力腔C?？刂撇?34設定了從缸的周壁的內端至控制槽534的密封距離，使其等于直至離合鍵52的棘輪51之間出現(xiàn)齒頂碰撞的行程。
除上述講到的以外，第八實施例特征與第六實施例相同。因此，雖然整個裝置示于圖16中，但這里無需另外詳述。
圖17A至17F表示第八實施例的預張緊器的工作階段。當不工作時，轉子31處于圖17A所示的位置，在這個位置上，插入轉子中的離合鍵的背部觸及隔板304。在這種狀況下，壓力腔C具有最小的容積，離合鍵52由鍵連接器53(圖14)定位，不接觸棘輪51的齒511。因此，卷軸1與致動器3完全分離，可自由轉動，因而縮回裝置可以正常工作。
當檢測到加速度，因而傳感器9的撞針工作時，氣體發(fā)生器4的底火41被點燃(圖17B)，由噴氣燃料燃燒而產(chǎn)生的氣體作用在氣體供給室R中的鍵連接器53上。鉤535(圖15)的接合被松釋，鍵連接器53被沿著槽300推動。離合鍵52被鍵連接器53沿偏置方向向內推動，尖部移至觸及棘輪51的齒511的頂部的位置。鍵連接器53的控制槽534的底部達到壓力腔C的外周面，工作氣體開始供入壓力腔C。
因此，現(xiàn)在氣壓也作用在轉子31的葉片312上，推動葉片312背部上游表面。因此，轉子31開始繞軸逆時針轉動。如圖17C所示。在轉動時，工作空間Q的背壓腔中的壓力通過缸30的排氣孔305放入大氣中，這就防止了由于在背壓腔中壓力增加而出現(xiàn)阻力。另一方面，離合鍵52繼續(xù)位移。不久，離合鍵52的尖部522就與棘輪51的一外齒511相接合，因而轉子31通過離合鍵52與棘輪51相接合。在此時，卷軸1與致動器3相連接。如圖17D所示，轉子31上的轉動力通過離合鍵52和棘輪51傳至卷軸1。
當卷軸1轉動時，一段安全帶繞在卷軸1上，通過安全帶的拉緊而實現(xiàn)預張緊。當轉子達到圖17E所示的位置時，壓力腔C也連通于大氣，排出殘留氣壓。卷軸1和卷筒11繼續(xù)靠慣性轉動。其后的工作與第二實施例相同。
圖18A至18D表示在最不利的接合條件下，當棘輪51的齒511的齒頂被離合鍵52的尖部522撞擊時的接合過程。首先，如圖18A所示，鍵連接器53被氣壓從其最初設定的定位置推動，因而離合鍵52被開始推動。當推動進行且離合鍵52的尖部522的齒頂碰撞棘輪51的一個齒511的齒頂時，發(fā)生對齒G0(圖18B)的齒頂碰撞。當發(fā)生這種情況時，鍵連接器53的控制槽534的底部達到壓力腔C的外周。從這個位置開始對壓力腔C的供氣，轉子31開始轉動。假定在偏置方向上在齒頂和環(huán)形部分的內周之間的距離為h0。在這種狀態(tài)下，棘輪51仍然不動。轉子31開始以一定的角加速度開始加速，離合鍵52在偏置方向上的速度為零。
未能實現(xiàn)接合，離合鍵52從這個位置轉過一定角度，并從速度0再次加速，直至轉動角度到α1，達到下一個齒G1。由上述再次加速而獲得在偏置方向上移動距離和直至齒頂碰撞的移動距離之和h1總是大于距離h0。具體來說，當轉子31和離合鍵是由相同材料制成時，離俁鍵52的慣性質量遠遠地小于轉子31的慣性質量。因此，當轉子31從外齒G0加速至G1且轉過一角度α2時再次出現(xiàn)加速度，直至尖部522最后碰撞下一個外齒G1，如圖18D所示可獲得足夠的接合量。因此，即使在最不利的情況下，不管與棘輪51的齒511的齒頂?shù)奈恢藐P系怎樣，離合鍵52都可與下一個齒G1接合。當離合鍵52是由鋼制成，而轉子31是由輕合金制成時，也就是說，當轉子31的慣性質量比兩者都由相同材料制成的情況更為接近離合鍵52的慣性質量時，直至接合時轉子轉動角度仍為大約36.5°。
在圖18B和18C所示和離合器接合的過程中，鍵連接器53之大部從槽300中撤出，，當轉女31開始轉動時支腳被離合鍵52拉動。因此，在燕尾槽中的接合被松開，鍵連接器與離合鍵52的脫開。
作為本發(fā)明的超越離合器，可用下述特征代替上述各實施例的相應特征在逆向傳動時可以脫開的在傳動裝置中使用的帶嚙合細齒的爪式離合器;一種正向傳動時球或滾柱被推入楔形空間，而在逆向傳動時脫開的裝置。
本發(fā)明的上述各實施例目的在舉例說明，本專業(yè)技術人員顯然可以對這些實施例作出許多變型和改進，而并不超出本發(fā)明的范圍。
權利要求
1.一種旋轉式致動器操縱的座位安全帶預張緊器，具有一個框架，一條可轉動地安裝在框架上的安全帶卷軸，一個裝在框架上且包括一壓力腔，一轉動件和用于向壓力腔供送加壓氣體而使轉動件轉動的一氣體發(fā)生器的旋轉式致動器，以及裝在轉動件和卷軸之間的離合器裝置，其特征在于致動器的壓力腔是環(huán)形的且包括一限定壓力腔中一空間的內壁，離合器裝置裝在壓力腔中的上述空間中。
2.如權利要求1所述的旋轉式致動器操縱的座位安全帶預張緊裝置，其特征在于所述離合器裝置包括活動地由所述轉動件承載的一主動接合件，以及安裝在所述卷軸上的一從動接合件，所述主動接合件具有面向所述壓力腔有受壓部分，以便通過由氣體發(fā)生器產(chǎn)生的氣壓引起的，作用在受壓部分上的力而移入與所述從動接合件接合的狀態(tài)。
3.如權利要求1所述的旋轉式致動器操縱的座位安全帶預張緊器，其特征在于所述離合器裝置包括一個裝在所述卷軸上的從動接合件和安裝在所述轉動件上且由于轉動件的轉動而與所述從動接合件接合的主動接合件。
4.如權利要求2所述的旋轉式致動器操縱的座位安全帶預張緊器，其特征在于所述離合器裝置的從動接合件是安裝在所述卷軸上的棘輪，所述離合器裝置的主動接合件包括可活動地由所述轉動件承載以便沿著一條與所述棘輪相交且基本正交于所述卷軸的轉動軸線的運動軸線移入與棘輪相接合狀態(tài)的一個離合鍵。
5.如權利要求4所述的旋轉式致動器操縱的座位安全帶預張緊器，其特征在于所述離合鍵的運動軸線與所述卷軸的轉動軸線分離開地預定距離。
6.如權利要求4所述的旋轉式致動器操縱的座位安全帶預張緊器，其特征在于設有一個離合鍵連接器，用于對離合鍵與棘輪接合的運動，以及對由氣體發(fā)生器產(chǎn)生的氣壓引入壓力腔而引起的轉動件的轉動進行程序控制。
7.如權利要求5所述的旋轉式致動器操縱的座位安全帶預張緊器，其特征在于設有一個離合鍵連接器，用于對離合鍵與棘輪接合的運動，以及對由氣體發(fā)生器產(chǎn)生的氣壓引入壓力腔而引起的轉動件的轉動進行程序控制。
8.如權利要求1所述的旋轉致動器操縱的座位安全帶預張緊器，其特征在于所述離合器裝置是一種超越離合器，它使所述卷軸靠慣性的轉動可超過所述致動器的轉動件的轉動量。
全文摘要
一種旋轉式致動器操縱的座位安全帶預張緊器具有框架，可轉動地裝在框架上的安全帶卷軸，和裝在框架上且包括壓力腔，轉動件和用于向壓力腔供送加壓氣體使轉動件轉動的旋轉式致動器。離合器裝在轉動件和卷軸之間。致動器的壓力腔呈環(huán)形并包括限定在腔中一空間的內壁，離合器裝在上述空間內。送入壓力腔的氣壓產(chǎn)生的轉動件的傳動力通過離合器傳至卷軸，卷軸的轉動將一段安全帶繞在卷軸上，從而拉緊安全帶。
文檔編號B60R22/34GK1092362SQ93120808
公開日1994年9月21日 申請日期1993年12月8日 優(yōu)先權日1992年12月9日
發(fā)明者書田滿彥, 吉田良一, 西澤宗雄, 平松幸治, 濱上哲也 申請人:塔卡塔株式會社