专利名称：车辆乘客的安全阻尼系统的换能器的制作方法
技术领域：
本发明涉及车辆乘客的安全阻尼系统的换能器，包括一由可塑性变形材料制成的管形的换能器外壳和一变形装置，它设在换能器外壳内，与一拉曳或止推装置连结，并包括至少一个变形元件，变形装置在换能器外壳中沿预定的方向位移时，该变形元件与换能器外壳的壁接合，在进一步位移时，该变形元件使壁塑性变形。
这种换能器的目的是使在汽车碰撞使乘客前冲时在安全带系统中产生的负荷峰值减小。使用这种换能器配合在汽车乘客开始前冲之前能消除安全带的松弛的安全带拉紧器是特别有效的。对于汽车乘客的前冲只产生适当量的运动位移，同时发生能量转换。
在欧洲专利EP0422410A1公开了一种换能器，也称为限力器。它包括一由可塑性变形材料制的圆筒，其中装有一杆，杆的一端突出到圆筒外，另一端限定了一自由空间，其中安放了多个滚柱。由滚柱体形成的环形结构外径比圆筒的孔内径大一些。在圆筒与杆之间有高的延伸负荷，滚柱体顶进圆筒内壁，使壁产生塑性变形形成纵向槽;由于变形，传走了大量的能量，使安全带系统的负荷的峰值减小了。
用这种换能器达到的对安全带系统的负荷的限制可以减少乘客的受伤的危险，在对模型的负荷测量的帮助下可以证明这一点。但是已发现虽然用这种换能器能限制安全带系统的负荷峰，但仍不能避免这一问题。
本发明的目的是改善现有技术的这种换能器，使安全带系统的负荷峰值减小到几乎消除，使得安全带系统达到几乎恒定的负荷，或以要求的方式逐渐增加。
为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种汽车乘客的安全带系统中的换能器，包括由可塑性变形材料制成的管形的换能器外壳，和一变形装置，它设在换能器外壳内，与一拉曳或止推装装置连结，并且包括至少一个变形元件，在变形装置在换能器外壳中沿预定的方向位移时，该变形元件与换能器外壳的壁接合，在进一步位移时，该变形元件使壁塑性变形。按照本发明，所述的变形装置包括一板，该板可在与换能器外壳轴线倾斜的停靠位置及竖起的工作位置之间枢轴转动，在竖起的工作位置，该板把设在它的径向外端的变形元件带入与换能器外壳内侧相接合。
本发明结构的特点是结构简单、制造成本低。另外，它特别设计用来把力限制在500N到12000N。在上述范围的力产生在安全带扣环上;由于在扣环上，力通过两个带子部分(肩带及腰带)传入，力是两倍于(例如)在偏转装置和缩带器之间的带子部分。按照本发明的换能器特别适于用在扣环和固定到汽车上的部位之间。
本发明是基于避免在安全带系统中的负荷峰值，保证换能器的塑性变形材料的能量转换可平稳地无冲击地发生。为达到这一点，最好，变形材料顶进换能器外壳的材料中要比已知的换能器的滚柱体顶进的深度更深。随后，这就避免了在变形元件顶进换能器外壳的壁的材料比换能器外壳的壁先弹性屈服，随后开始近似多边形的变形。已经发现如果管形换能器外壳的壁主要是塑性变形，并且极大地抑止弹性变形，可基本避免依赖于位移的力的曲线突然波动。
在下面的实施例中提出了各种不同的改进及实施例。
从下面对本发明的实施例及附图的详细说明，可以对本发明的进一步特点和优点更加明白，附图中，
图1示出了按照本发明实施例的换能器的示意的部分纵剖面图;
图2示出了图1所示换能器的横剖面图，在管形的换能器外壳已发生了塑性变形后;
图3示出了在管形的换能器外壳已发生了塑性变形后，图1和图2所示换能器的纵剖面图;
图4示出了在图1至图3所示的实施例中形式为板的变形装置的透视图;
图5示出了图1至4中的实施例的一个变型，其中使用了具有矩形截面的换能器外壳;
图6至8示出了具有不同结构的管形换能器外壳的换能器的实施例;
图9至11示出了图6至8中实施例中力与位移的关系曲线。
在圆形截面的管形换能器的外壳10中，在拉索12上设置了一个变形装置，它包括两个活塞元件14、16，一板30和一楔形导向件34，活塞元件14、16隔开一定的距离，并在相互的背后固定在拉索12上。活塞元件14、16可在管形换能器的外壳10内移动。板30具有中心孔32，供拉索12通过，并且用来接纳活塞元件16相对端面上的一个圆柱形的对中凸头16a。板30被弹性材料的楔形导向件34固定在停靠位置上，该位置与管形换能器外壳10倾斜约30°的角α，板30的对称对置端与换能器10的壁的内侧接触。从图2和4可见，板30的对称对置端分别包括两个相邻的凸块30a，在它们对着活塞元件14的一侧设有倒角36°凸块30a形成了变形元件，倒角36保证能平稳地顶进转换器壳体10的壁的材料中，而不会产生切屑或产生切削作用。
在安全带系统中，管形换能器外壳10固定到(例如)车辆上，安全带的扣环与拉索12连接。图1所示的活塞/圆筒装置可同时形成与扣环接合的安全带拉紧器的线性传动装置，在这种结构中，活塞元件16在管形换能器外壳10形成的圆筒中遭到烟花气体发生器产生的气体压力，因此，活塞元件14、16在管形换能器外壳10中沿箭头F1(图1中)的方向位移，带动拉索12及与它连着的扣环在活塞元件14、16沿图1中箭头1方向运动中，板30保持在倾斜的支撑位置。在安全带已拉紧后，被安全带系统扣住的汽车乘客开始向前位移，拉力通过拉索12沿图1中箭头F2的方向施加到活塞元件14、16上。用凸块30a与换能器外壳10的壁的内侧弹性地接合的板30被竖起来并用所述的凸块30a顶入换能器外壳10的壁的材料中。图2和3示出了换能器外壳10已发生变形后的状态。
图2和3示出了具有圆形横截面的管形换能器外壳10变形后的换能器的状态。
在图5所示的实施例中是一特别平的设计。在这一实施例中，处在未变形状态的换能器外壳10a具有矩形的横截面，在变形后近似椭圆形。
如果管形换能器外壳10的壁厚是均匀的，如图6所示，可得到如图9所示的力F与位移δ的函数关系。该力F是在管形换能器外壳10中活塞元件14、16与板30位移中必须施加的力，位移δ是管形换能器外壳10内活塞元件14、16与板30的位移。由图9可见，力F开始为零，在加上一部分总的有用的位移后，力F平滑地增加到一最大值。特别注意该力的曲线形状没有峰及谷。因此，本发明的换能器与现有技术有很大的区别，现有技术的换能器包括多个的单个的变形元件，例如球，它们只能稍微顶进转换器的外壳中。在图6所示的实施例中，换能器的外壳10有均匀的壁厚，因此力F一直保持恒定直到达到换能器外壳10的终端。
在图7所示的实施例中，在换能器外壳10的一半长度范围，其壁厚是均匀的，随后在10a部分，壁厚逐渐增加到二倍，随后在10c部分壁厚又保持恒定。图10示出了力F与位移S的关系曲线与图9相比，在通过约一半位移S后力F增加，在换能器外壳的终端前达到最大值。
在图8所示的实施例中，换能器外壳10的壁厚从外壳10的始端到终端逐渐增加。图11示出了力F与位移δ的关系曲线。如图可见，力F开始比较陡地增加，然后逐步增加，当停在转换器外壳10的终端的区域，逐渐达到一最大值。
通过选择沿换能器外壳10的长度上适当的壁厚尺寸，可达到适用于作为行程δ的函数的力F的专门的应用几乎任意要求的函数关系曲线。在所有曲线中，可以看到力的曲线完全没有明显的峰和谷，因此明显地减小了受伤的危险。
权利要求
1.一种汽车乘客的阻尼系统中的换能器，包括一由可塑性变形材料制成的管形的换能器外壳(10)，和一变形装置，它设在换能器外壳(10)内，与一拉曳或止推装置(12)连结，并且包括至少一个变形元件(30a)，在变形装置在换能器外壳(10)中沿预定的方向(F2)位移时，该变形元件(30a)与换能器外壳(10)的壁耦合，在进一步位移时，该变形元件(30a)使壁塑性变形，其特征在于所述的变形装置包括一板(30)，该板(30)可在一与换能器外壳(10)的轴线倾斜的停靠位置及竖起的工作位置之间绕枢轴转动，在竖起的工作位置，该板(30)把设在它的径向外端的变形元件(30a)带入与转换器外壳(10)内侧相接合。
2.按照权利要求1所述的换能器，其特征在于所述的变形元件(30a)设在所述板(30)的两侧，在变形元件的径向端有两个相邻的圆形凸块。
3.按照权利要求1或2所述的换能器，其特征在于所述的变形元件(30a)的端部设有一倒角(36)，在该边缘变形元件与换能器外壳(10)的壁接合。
4.按照权利要求1至3所述的换能器，其特征在于所述的板(30)由可弹性变形的导向件(34)夹在停靠位置，在该位置，该板的面与换能器外壳(10)的轴线倾斜，而所述的板的变形元件(30a)与换能器外壳(10)的壁接触。
5.按照权利要求4所述的换能器，其特征在于所述的板(30)设置在与换能器外壳(10)的轴线倾斜的停靠位置，在两个活塞元件(14、16)之间，该两个活塞元件(14、16)相互隔开设置在拉曳或止推装置上。
6.按照权利要求5所述的换能器，其特征在于所述的板(30)设有一中心孔(32)，所述的两个活塞元件(16)中的一个的一个邻近端面上的中部凸块(16a)可以配合方式或啮合在该孔中。
7.按照上述权利要求中任一项的换能器，其特征在于所述的管形换能器外壳(10)由一安全带拉紧器的信号的活塞/圆筒的线性传动装置的圆筒构成，所述的变形装置设在所述的线性传动装置的活塞上，直线性传动装置作用下，活塞(16)的运动方向(F2)与预定方向(F1)相反。
8.按照前述权利要求中任一项的换能器，其特征在于所述的管形的换能器外壳(10)的壁厚沿预定方向(F1)增加到由通过拉曳或止推装置(12)施加的力(F)与所述的变形装置在换能器外壳(10)内位移(S)的预定的函数关系控制的范围。
9.按照前述权利要求中任一项的换能器，其特征在于所述的管形换能器外壳(10)的横截面为矩形。
10.按照前述权利要求中任一项的换能器，其特征在于所述的换能器的尺寸确定使得变形装置在管形换能器外壳(10)中位移发生的力在约5000N到12000N范围内，并设置在扣环和它固定在汽车的固定点之间。
全文摘要
一种车辆乘客的安全阻尼装置中的换能器，能达到特别光滑的力随行程改变的函数曲线。只设置少数的变形元件使管形换能器外壳(10)产生塑性变形。变形装置包括一板(30)，该板(30)可在一与换能器外壳(10)的轴线倾斜的停靠位置及竖起的工作位置之间作绕枢轴转动，在竖起的工作位置，该板(30)把设在它的径向外端的变形元件带入与换能器外壳(10)的内侧相接合。
文档编号B60R22/28GK1080246SQ9310214
公开日1994年1月5日 申请日期1993年2月26日 优先权日1992年2月27日
发明者阿特·佛尔 申请人:Trw莱帕有限公司