确定安全带织带拉出的系统和方法与流程

本公开涉及安全带卷收器系统和用于从安全带卷收器检测安全带织带拉出的方法。

背景技术：

用于约束机动车辆中的乘员的安全带系统通常采用安全带卷收器。安全带卷收器具有卷盘，安全带织带缠绕在卷盘上。安全带织带可由车辆乘员从卷盘上解开并通过将耦接到安全带织带的插销板插入安全带带扣而围绕车辆乘员固定。不使用时，安全带卷收器在弹簧的帮助下将安全带织带卷收到卷收器中和卷盘上。

因此，在目前的安全带系统实现其预期目的的同时，需要一种用安全带固定车辆乘员的新的改进系统和方法。新的改进方法应能够确定安全带织带拉出。

技术实现要素：

根据几个方面，一种安全带卷收器包括：卷收器架，固定设置以便与卷盘轴共同旋转的卷盘，缠绕在卷盘上的安全带织带，耦接到卷盘轴用于接收卷盘的第一移动速率并将卷盘的第一移动速率转换成减速机构的第二移动速率的减速机构，以及与减速机构连通用于感测卷盘移动的传感器。卷盘轴可旋转地支撑在卷收器架中。第一移动速率大于第二移动速率。

在本公开的一个附加方面，卷盘正齿轮附接以便与卷盘共同旋转，并耦接到减速机构。

在本公开的另一方面，减速机构还包括与卷盘正齿轮连通的第一齿轮。

根据几个方面，减速机构还包括与减速机构的第一正齿轮连通的第二正齿轮。

在本公开的另一方面，传感器是电位计，具有固定设置以便与减速机构共同旋转的电位计轴，从而减速机构的旋转改变电位计中的响应水平。

根据几个方面，减速机构是具有多个与卷盘正齿轮连通的内齿的环形齿轮。

在本公开的另一方面，卷盘皮带轮附接在卷盘轴上并与减速机构连通。

在本公开的另一方面，减速机构还包括通过皮带与卷盘皮带轮连通的第一皮带轮。

在本公开的另一方面，减速机构还包括通过皮带与第一皮带轮连通的第二皮带轮。

在本公开的另一方面，减速机构还包括与卷盘正齿轮连通的第一正齿轮、与第一正齿轮连通的齿形带和可旋转地附接到卷收器架上的第二正齿轮。

在本公开的另一方面，减速机构还包括与卷盘正齿轮连通的第一正齿轮和与第二正齿轮连通的齿条，其中齿条与安装在卷收器架上的至少一个导轨可滑动地接合。

在本公开的另一方面，减速机构还包括附接到卷盘轴的蜗轮和与蜗轮连通的正齿轮。

在本公开的另一方面，减速机构还包括附接到卷盘轴的蜗轮和与蜗轮连通的螺纹螺母，其中螺纹螺母具有至少一个翼，并且其中该至少一个翼与安装在卷收器架上的导轨接合。

在本公开的又一方面，一种从安全带卷收器感测安全带织带拉出的方法，包括：提供卷收器架，提供固定设置以便与卷盘轴共同旋转的卷轴，将安全带织带缠绕在卷盘上，将减速机构耦接到卷盘，以及使用耦接到减速机构的传感器感测卷盘的移动。卷盘的移动速率高于减速机构的移动速率。卷盘轴可旋转地支撑在卷收器架中。

在本公开的另一方面，该方法还包括将卷盘正齿轮附接到卷盘轴并将第一正齿轮耦接到减速机构。

在本公开的另一方面，耦接减速机构还包括将第一正齿轮与卷盘正齿轮啮合。

在本公开的又一方面，耦接减速机构还包括将第二正齿轮与减速机构的第一正齿轮啮合。

在本公开的又一方面，感测卷盘的移动还包括耦接电位计，该电位计具有固定在减速机构第二正齿轮上的电位计轴，从而第二正齿轮的旋转改变电位计中的响应水平。

在本公开的又一方面，一种安全带卷收器包括：卷收器架，固定设置以便与卷盘轴共同旋转的卷盘，缠绕在卷盘上的安全带织带，固定设置以便与卷盘轴共同旋转的卷盘齿轮，具有与卷盘齿轮啮合的第一正齿轮以及与第一正齿轮啮合的第二正齿轮的减速机构，以及耦接到第二正齿轮用于感测卷盘旋转的传感器。卷盘轴可旋转地支撑在卷收器架中。第一正齿轮的旋转速率大于第二正齿轮的旋转速率。

其他适用领域将在本文提供的描述中变得显而易见。应理解，描述和具体示例仅用于说明的目的，并不旨在限制本公开的范围。

附图说明

本文描述的附图仅用于说明的目的，并不旨在以任何方式限制本公开的范围。

图1a和图1b是根据示例性实施例的安全带卷收器的透视图和分解图；

图2a和图2b是根据示例性实施例的具有交替减速机构的安全带卷收器的透视图；

图3是根据示例性实施例的具有交替减速机构的安全带卷收器的透视图；

图4是根据示例性实施例的具有交替减速机构的安全带卷收器的透视图；

图5是根据示例性实施例的具有交替减速机构的安全带卷收器的透视图；

图6是根据示例性实施例的具有交替减速机构的安全带卷收器的透视图；以及

图7是根据示例性实施例的具有交替减速机构的安全带卷收器的透视图。

具体实施方式

以下描述本质上仅是示例性的，并不旨在限制本公开，应用或用途。

参照图1a和图1b，根据本发明的一个方面示出了安全带卷收器10的透视图和分解图。安全带卷收器10配置成附接到乘用车辆。作为安全约束，安全带卷收器10由车辆乘员或诸如轮椅的装置利用，以便在车辆减速期间限制乘员的移动。安全带卷收器10具有卷收器架12。利用拧入螺纹孔的螺栓或焊接到车身或车架的螺母或通过另一机械装置将卷收器架12固定到车辆的结构件或车辆的乘员座椅上。车辆的乘员座椅(若存在)又固定到车辆的结构件上，例如车架或车身。

而且，卷收器10包括卷盘14，固定设置以便与卷盘轴16共同旋转。卷盘14可具有与图中所示不同的几何形状，因为这些图示已经简化了卷盘14。例如，传统的卷盘包含安全带织带附接装置和一些锁定齿，这些锁定齿与其他安全带卷收器构件相互作用以锁定卷盘的旋转。卷盘轴16可以是紧固到卷盘14的单独元件，或者可以与卷盘14一体形成为一个构件。卷收器架12配置成可旋转地支撑卷盘轴16，因此卷盘14可在卷收器架12中自由旋转。安全带织带18附接到卷盘14，并且当处于卷收状态时缠绕在卷盘14上。安全带织带18可以由车辆乘员通过拉动织带并从卷盘14展开织带18而从安全带卷收器10中拉出。

在本发明的一个实施例中，设置卷盘正齿轮20并固定，以便与卷盘轴16共同旋转。卷盘正齿轮20通过机械装置附接到卷盘轴16的一端。例如，卷盘正齿轮20可以是具有中心孔隙的正齿轮，该中心孔隙的形状与形成在卷盘轴16端部的相对形状配合，使得正齿轮键合到卷盘轴16的端部。或者，卷盘正齿轮20可与卷盘轴16成一体。卷盘正齿轮20是传统的直径为d1的正齿轮，具有多个齿，配置成与另一个正齿轮或齿形构件上的多个齿啮合，如下面将进一步详细描述的。本公开中的正齿轮可具有直的或弯曲的齿，以便与随附齿轮或齿形构件的轮廓啮合。

继续参照图1a和图1b，示出了根据本发明的一个方面的减速机构24。减速机构24包括输入构件或正齿轮26和输出构件或正齿轮28。架12上的孔隙或安装孔(未示出)与正齿轮26中的整体形成或单独附接的轴配合，以便可旋转地固定正齿轮26，以在架12上自由旋转。正齿轮26具有直径为d2的第一齿轮部分，该第一齿轮部分具有与正齿轮20上的多个齿22啮合的多个第一齿30。正齿轮26还包括直径为d3的第二齿轮部分，该第二齿轮部分具有与正齿轮28上的多个齿34啮合的多个第二齿32。正齿轮28的直径为d4。旋转接头或轴设置并安装在卷收器架12上或附接到卷收器架12上的零件上，以便可旋转地支撑减速机构24的构件或齿轮。

卷收器10还包括用于感测卷盘14的旋转的传感器40。传感器40具有耦接到正齿轮28的传感器轴42，使得正齿轮28的旋转将使传感器轴42旋转。在本发明的一个方面，传感器40是电位计传感器，其输出响应，在这种情况下输出传感器轴42的每个旋转度的电阻值。例如，vishay制造或提供的型号为140的电位计是本发明卷收器10中使用的适用电位计传感器40。可基于所使用的传感器的类型，例如电压，来提供除电阻外的其他输出响应。本公开考虑了所有输出响应类型。而且，传感器40可安装在正齿轮28的任一侧。

传感器40安装在传感器安装支架44上。传感器安装支架44用紧固件46紧固或以其他方式机械地附接到卷收器10的架12上，并且可以是外盖或单独结构的一部分。在传感器安装支架44上设置孔隙或通孔(未示出)，用于接收穿过其中的传感器轴42。安装传感器轴42，使其在固定到架12的衬套或安装凸台48中自由旋转。传感器连接器50具有电触点52，用于输出电位计的电流电阻值或其他输出。车辆连接器54与传感器连接器50配合，以便将传感器40的电输出传输到车辆线束56。车辆线束将传感器40的电阻值或其他输出传输到电子模块，以便在控制算法中处理和使用电阻值。控制算法配置成至少基于电位计或传感器40的电阻值确定正齿轮20已经经历的旋转的程度或量。正齿轮20的直径d1小于正齿轮26的直径d2，因此在正齿轮20和正齿轮26之间发生齿轮减速。换句话说，正齿轮26的旋转速率和角旋转变化小于正齿轮20的旋转速率和角旋转变化。因此，正齿轮20需要旋转不止一圈才能使正齿轮26旋转一整圈。而且，正齿轮26的直径d3小于正齿轮28的直径d4，因此在正齿轮26和正齿轮28之间发生齿轮减速。由此得出，正齿轮28的旋转速率和角旋转变化将小于正齿轮26的旋转速率和角旋转变化。因此，正齿轮26需要旋转不止一圈才能使正齿轮28旋转一整圈。因此，减速机构24包括通过卷盘轴16(在本实施例中是正齿轮20)耦接到卷盘14的输入构件。减速机构24最终耦接到传感器40。正齿轮26和正齿轮28是中间构件，用于将卷盘14的相对较高的移动速率转换为传感器轴42的较低的移动速率。正齿轮28也是连通构件，用于将减小的移动速率连通到传感器40。

减速机构24配置成与传统的卷收器机构相互作用，例如自动锁定卷收器机构或安全带夹持检测机构。齿轮57可以是自动锁定卷收器机构或安全带夹持检测机构的一部分，类似于销59的插座(未示出)或者槽或孔61的销(未示出)可以与正齿轮28或者本文所述实施例的减速机构的任何其他部分相互作用。

现在参照图2a，根据本发明的另一方面示出了具有交替减速机构110的安全带卷收器100的透视图。安全带卷收器100具有与上述安全带卷收器10相同的部件，交替减速机构110除外，如下文所述。在本实施例中，减速机构110包括具有内齿轮齿114的环形齿轮112。内齿轮齿114与正齿轮20上的多个齿22啮合。正齿轮20具有直径d1，而环形齿轮112具有内环形齿轮直径di。正齿轮20的直径d1小于环形齿轮112的直径di，因此在正齿轮20和环形齿轮112之间发生齿轮减速。换句话说，环形齿轮112的旋转速率和角旋转变化小于正齿轮20的旋转速率和角旋转变化。因此，正齿轮20需要旋转不止一圈才能使环形齿轮112旋转一整圈。具有固定用于与环形齿轮112共同旋转的轴的相同传感器40或电位计可在本实施例中用于输出响应，该响应可以与正齿轮20的旋转量相关，因此与卷盘14的旋转量相关。此外，电位计40可位于环形齿轮112的任一侧。或者，位于环形齿轮112外部的架12上的光学传感器或磁场传感器120可用于跟踪环形齿轮112的旋转并因此跟踪卷盘14的旋转。因此，交替减速机构110包括通过卷盘轴16(在本实施例中是正齿轮20)耦接到卷盘14的输入构件。交替减速机构110最终耦接到传感器40。环形齿轮112是中间构件，其将移动速率从卷盘的相对较高的移动速率降低到传感器轴42的较低移动速率。正齿轮28也是连通构件，将减小的移动速率连通到传感器40。

如图2b所示，本公开考虑了可用于代替减速机构110的又一替代减速机构130。减速机构130包括具有内齿轮齿134的环形齿轮132。内齿轮齿134与中间正齿轮136上的多个齿啮合。中间正齿轮136的齿与又附接到卷盘(未示出)的正齿轮20上的多个齿轮齿22啮合。中间正齿轮136和环形齿轮132形成齿轮系，齿轮系根据需要提供齿轮减速。因此，交替减速机构130开始于通过卷盘轴16(在本实施例中是正齿轮20)耦接到卷盘14的输入构件。替代减速机构130最终耦接到传感器40。中间正齿轮136是中间构件，其将卷盘14的相对较高的移动速率转换为环形齿轮132的较低移动速率。环形齿轮132也是连通构件，将减小的移动速率连通到传感器40。

现在参照图3，根据本发明的又一方面示出了具有替代减速机构210的安全带卷收器200的透视图。安全带卷收器200具有与上述安全带卷收器10相同的部件，不同之处在于，正齿轮20由卷盘皮带轮212代替且减速机构24由替代减速机构210代替，如下文所述。卷盘皮带轮212的直径为dp并且固定设置，以便与卷盘14共同旋转。在本实施例中，减速机构210包括第一皮带轮214和第二皮带轮216。第一皮带轮214具有直径为df的第一皮带轮部分220和直径为ds的第二皮带轮部分222。第二皮带轮216的直径为do。第一传动带224缠绕在第一皮带轮214的卷盘皮带轮212和第一皮带轮部分220周围。第二传动带226缠绕在第一皮带轮214和第二皮带轮216的第二皮带轮部分222周围。第二皮带轮216耦接到传感器40的传感器轴42。而且，传感器40可安装在第二皮带轮216的任一侧。卷盘皮带轮212的直径dp小于第一皮带轮214的第一皮带轮部分220的直径df，因此在卷盘皮带轮212和第一皮带轮214之间发生齿轮减速。换句话说，第一皮带轮214的旋转速率和角旋转变化小于卷盘皮带轮212的旋转速率和角旋转变化。因此，卷盘皮带轮212需要旋转不止一圈才能使第一皮带轮214旋转一整圈。通过第二传动带216使第二皮带轮216与第一皮带轮214的第二皮带轮部分222耦接，可能实现额外的齿轮减速。可通过选择第二皮带轮216实现第二齿轮减速，第二皮带轮216的直径do大于第一皮带轮214的第一部分220的直径df。因此，交替减速机构210包括通过卷盘轴16(在本实施例中是卷盘皮带轮212)耦接到卷盘14的输入构件。替代减速机构210最终耦接到传感器40。包括第一皮带轮214和第二皮带轮216以及第一传动带224和第二传动带226的中间构件将移动速率从卷盘的相对较高的移动速率降低到传感器轴42的较低移动速率。第二皮带轮216也是连通构件，将减小的移动速率连通到传感器40。

现在参照图4，根据本发明的又一方面示出了具有替代减速机构410的安全带卷收器400的透视图。安全带卷收器400具有与上述安全带卷收器10相同的部件，不同之处在于，减速机构24由替代减速机构410代替，如下文所述。在本实施例中，减速机构410包括第一正齿轮412、第二正齿轮414和齿形链或皮带416。第一正齿轮412具有多个齿轮齿418，齿轮齿与正齿轮20上的多个齿轮齿22啮合并且与皮带416上的多个齿轮齿420啮合。第二正齿轮414具有与皮带416上的多个齿轮齿420啮合的多个齿轮齿422。正齿轮20的直径为d1，第一正齿轮412的齿轮直径为d2，第二正齿轮414的直径为d3。正齿轮20的直径d1小于第一正齿轮412的直径d2，因此在正齿轮20和第一正齿轮412之间发生齿轮减速。换句话说，第一正齿轮412的旋转速率和角旋转变化小于正齿轮20的旋转速率和角旋转变化。因此，正齿轮20需要旋转不止一圈才能使第一正齿轮412旋转一整圈。位于架12上的诸如光学传感器或磁场传感器之类的传感器460感测安装在皮带416上的感测元件462。可以根据感测元件462朝向或远离传感器460行进的距离来确定正齿轮20的旋转量以及由此确定卷盘14的旋转量。因此，交替减速机构410包括通过卷盘轴16(在本实施例中是正齿轮20)耦接到卷盘14的输入构件。替代减速机构410最终耦接到与传感器460配合的感测元件462。第一正齿轮412是中间构件，其通过第二正齿轮412和皮带416将移动速率从正齿轮20的相对较高的移动速率降低到感测元件462的较低移动速率。第一正齿轮412、皮带416和第二正齿轮414用作连通构件，将减小的移动速率连通到传感器460。

现在参照图5，根据本发明的又一方面示出了具有替代减速机构510的安全带卷收器500的透视图。安全带卷收器500具有与上述安全带卷收器10相同的部件，不同之处在于，减速机构24由替代减速机构510代替，如下文所述。在本实施例中，减速机构510包括第一正齿轮512、齿条514和上下导轨516和518。第一正齿轮512具有多个齿轮齿520，齿轮齿与正齿轮20上的多个齿轮齿22啮合。上下导轨516和518固定地紧固到卷收器500的架12上。齿条514在上下导轨516和518之间可滑动地接合。正齿轮20的直径为d1，且第一正齿轮512的齿轮直径为d2。正齿轮20的直径d1小于第一正齿轮512的直径d2，因此在正齿轮20和第一正齿轮512之间发生齿轮减速。换句话说，第一正齿轮512的旋转速率和角旋转变化小于正齿轮20的旋转速率和角旋转变化。因此，正齿轮20需要旋转不止一圈才能使第一正齿轮512旋转一整圈。位于架12上的光学传感器或磁场传感器560感测安装在齿条514上的感测元件562。可以根据感测元件562朝向传感器560行进的距离来确定正齿轮20的旋转量以及由此确定卷盘14的旋转量。因此，交替减速机构510包括通过卷盘轴16(在本实施例中是正齿轮20)耦接到卷盘14的输入构件。替代减速机构510最终耦接到与传感器560配合的感测元件562。第一正齿轮512是中间构件，其通过齿条514将移动速率从正齿轮20的相对较高的移动速率降低到感测元件562的较低移动速率。齿条514、感测元件562和第一正齿轮512用作连通构件，将减小的移动速率连通到传感器560。

现在参照图6，根据本发明的又一方面示出了具有替代减速机构610的安全带卷收器600的透视图。安全带卷收器600具有与上述安全带卷收器10相同的部件，不同之处在于，正齿轮20由涡轮612代替，减速机构24由替代减速机构610代替，如下文所述。在本实施例中，减速机构610包括第一正齿轮614。第一正齿轮614具有多个齿轮齿620，齿轮齿620与涡轮612上的多个齿轮齿622啮合。蜗轮612上的齿轮节距和正齿轮614的直径将决定蜗轮和正齿轮614之间的齿轮减速。换句话说，正齿轮614的旋转速率和角旋转变化小于蜗轮612的旋转速率和角旋转变化。因此，蜗轮612需要旋转不止一圈才能使正齿轮614旋转一整圈。具有固定用于与正齿轮614共同旋转的轴的相同传感器40或电位计可在本实施例中用于输出可以与蜗轮612以及卷盘14的旋转量相关的响应水平。因此，交替减速机构610包括通过卷盘轴16(在本实施例中是蜗轮612)耦接到卷盘14的输入构件。交替减速机构610最终耦接到传感器40。正齿轮614是中间构件，在本例中用于将移动速率从正齿轮614的相对较高的移动速率降低为蜗轮612的较低的移动速率。正齿轮614也是连通构件，用于将减小的移动速率连通到传感器40。而且，传感器40可安装在正齿轮614的任一侧。

现在参照图7，根据本发明的又一方面示出了具有替代减速机构710的安全带卷收器700的透视图。安全带卷收器700具有与上述安全带卷收器10相同的部件，不同之处在于，正齿轮20由涡轮712代替，减速机构24由替代减速机构710代替，如下文所述。在本实施例中，减速机构710包括螺纹螺母714和导向支架716。导向支架716固定地紧固到卷收器700的架12上，并且可以是或可以不是盖子的一部分。螺纹螺母714具有防旋转构件，防旋转构件包括分别可滑动地接合或捕获在导向支架716的第一和第二槽722和724中的一对翼构件718,720。蜗轮712和螺纹螺母714上的齿轮节距将决定当卷盘14旋转时螺纹螺母将沿蜗轮712向上或向下行进的距离。因此，卷盘14需要旋转不止一圈才能使螺纹螺母714向支架端部移动。位于架12上的诸如光学传感器或磁场传感器的传感器730感测安装在翼构件720上的感测元件732。可以根据目标732朝向或远离传感器730行进的距离来确定蜗轮712的旋转量以及由此确定卷盘14的旋转量。因此，交替减速机构710包括通过卷盘轴16(在本实施例中是蜗轮712)耦接到卷盘14的输入构件。交替减速机构710最终耦接到与传感器730配合的感测元件732。包括翼构件720的螺纹螺母714是中间构件，用于将移动速率从蜗轮712的相对较高的移动速率降低为感测元件732的较低的移动速率。螺纹螺母714、翼构件720和感测元件732用作连通构件，用于将减小的移动速率连通到传感器730。

在本公开的另一方面，提供了一种从安全带卷收器感测安全带织带拉出的方法。该方法包括：提供卷收器架，提供固定设置以便与卷盘轴共同旋转的卷轴，将安全带织带缠绕在卷盘上，将减速机构耦接到卷盘轴，以及使用耦接到减速机构的传感器感测卷盘的移动。卷盘轴可旋转地支撑在卷收器架中。卷盘轴的移动速率高于减速机构的移动速率。

本公开的方法提供了许多优点。由于减速机构的移动速率低于卷盘轴的移动速率，可使用不同的传感器类型来感测卷盘的移动或旋转，包括测量小于一圈完整旋转的那些传感器。例如，用于感测输出构件的线性运动的传感器，例如光学传感器，电感式的包括：线性可变差动变压器、线性可变磁阻换能器和线性可变电感换能器，磁流或涡流，飞行时间传感器：激光、超声波、磁致伸缩线性位移传感器、电容式、脉冲编码传感器以及基于接触的传感器，如电阻传感器(串电位计)。用于感测输出构件旋转运动的传感器可以是，例如，磁致伸缩的磁传感器，包括：可变磁阻，涡流抑制振荡器，韦根传感器和霍尔效应传感器，以及增量旋转编码器(光学)、绝对编码器、感应旋转传感器和反射光学传感器。

在本公开的一个方面，该方法还包括将卷盘正齿轮附接到卷盘轴上并将卷盘正齿轮耦接到减速机构的第一正齿轮。减速机构的第一正齿轮与减速机构的第二正齿轮啮合。该方法还包括耦接电位计，该电位计具有固定在减速机构第二正齿轮上的电位计轴。第二正齿轮的旋转改变电位计中的相关电阻水平或电压。电位计中的电阻或电压水平与安全带织带的拉出相关。因此，可以通过控制算法访问存储电阻或电压值以及相关安全带拉出的查找表，以确定安全带拉出。控制算法也可以采用校正因子来考虑织带量(织带的直径和相关周长)对安全带卷收器卷盘的影响。

本公开考虑了对上述实施例的多种变化，例如，可以将附加正齿轮纳入减速机构中以形成具有两个以上齿轮的齿轮系。此外，上述齿轮系中的正齿轮可提供齿轮减速，其他齿轮装置可提供相反的效果。此外，上述齿轮减速机构可以是自动锁定卷收器特征机械化的一部分或防止人员卡在安全带织带中的机构。从本公开中应理解，齿轮可通过直接啮合或通过直接啮合的中间齿轮彼此连通。此外，在本公开中使用“移动速率”的任何地方，都可以想到可用“移动幅度”来替代。

本公开的描述本质上仅是示例性的，并且不脱离本公开的主旨的变化均旨在落入本公开的范围内。不应将这些变化视为脱离本公开的精神和范围。