專利名稱：車輛乘客的安全阻尼系統(tǒng)的換能器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及車輛乘客的安全阻尼系統(tǒng)的換能器，包括一由可塑性變形材料制成的管形的換能器外殼和一變形裝置，它設在換能器外殼內(nèi)，與一拉曳或止推裝置連結(jié)，并包括至少一個變形元件，變形裝置在換能器外殼中沿預定的方向位移時，該變形元件與換能器外殼的壁接合，在進一步位移時，該變形元件使壁塑性變形。
這種換能器的目的是使在汽車碰撞使乘客前沖時在安全帶系統(tǒng)中產(chǎn)生的負荷峰值減小。使用這種換能器配合在汽車乘客開始前沖之前能消除安全帶的松弛的安全帶拉緊器是特別有效的。對于汽車乘客的前沖只產(chǎn)生適當量的運動位移，同時發(fā)生能量轉(zhuǎn)換。
在歐洲專利EP0422410A1公開了一種換能器，也稱為限力器。它包括一由可塑性變形材料制的圓筒，其中裝有一桿，桿的一端突出到圓筒外，另一端限定了一自由空間，其中安放了多個滾柱。由滾柱體形成的環(huán)形結(jié)構外徑比圓筒的孔內(nèi)徑大一些。在圓筒與桿之間有高的延伸負荷，滾柱體頂進圓筒內(nèi)壁，使壁產(chǎn)生塑性變形形成縱向槽;由于變形，傳走了大量的能量，使安全帶系統(tǒng)的負荷的峰值減小了。
用這種換能器達到的對安全帶系統(tǒng)的負荷的限制可以減少乘客的受傷的危險，在對模型的負荷測量的幫助下可以證明這一點。但是已發(fā)現(xiàn)雖然用這種換能器能限制安全帶系統(tǒng)的負荷峰，但仍不能避免這一問題。
本發(fā)明的目的是改善現(xiàn)有技術的這種換能器，使安全帶系統(tǒng)的負荷峰值減小到幾乎消除，使得安全帶系統(tǒng)達到幾乎恒定的負荷，或以要求的方式逐漸增加。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提供了一種汽車乘客的安全帶系統(tǒng)中的換能器，包括由可塑性變形材料制成的管形的換能器外殼，和一變形裝置，它設在換能器外殼內(nèi)，與一拉曳或止推裝裝置連結(jié)，并且包括至少一個變形元件，在變形裝置在換能器外殼中沿預定的方向位移時，該變形元件與換能器外殼的壁接合，在進一步位移時，該變形元件使壁塑性變形。按照本發(fā)明，所述的變形裝置包括一板，該板可在與換能器外殼軸線傾斜的?？课恢眉柏Q起的工作位置之間樞軸轉(zhuǎn)動，在豎起的工作位置，該板把設在它的徑向外端的變形元件帶入與換能器外殼內(nèi)側(cè)相接合。
本發(fā)明結(jié)構的特點是結(jié)構簡單、制造成本低。另外，它特別設計用來把力限制在500N到12000N。在上述范圍的力產(chǎn)生在安全帶扣環(huán)上;由于在扣環(huán)上，力通過兩個帶子部分(肩帶及腰帶)傳入，力是兩倍于(例如)在偏轉(zhuǎn)裝置和縮帶器之間的帶子部分。按照本發(fā)明的換能器特別適于用在扣環(huán)和固定到汽車上的部位之間。
本發(fā)明是基于避免在安全帶系統(tǒng)中的負荷峰值，保證換能器的塑性變形材料的能量轉(zhuǎn)換可平穩(wěn)地無沖擊地發(fā)生。為達到這一點，最好，變形材料頂進換能器外殼的材料中要比已知的換能器的滾柱體頂進的深度更深。隨后，這就避免了在變形元件頂進換能器外殼的壁的材料比換能器外殼的壁先彈性屈服，隨后開始近似多邊形的變形。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)如果管形換能器外殼的壁主要是塑性變形，并且極大地抑止彈性變形，可基本避免依賴于位移的力的曲線突然波動。
在下面的實施例中提出了各種不同的改進及實施例。
從下面對本發(fā)明的實施例及附圖的詳細說明，可以對本發(fā)明的進一步特點和優(yōu)點更加明白，附圖中，

圖1示出了按照本發(fā)明實施例的換能器的示意的部分縱剖面圖;
圖2示出了圖1所示換能器的橫剖面圖，在管形的換能器外殼已發(fā)生了塑性變形后;
圖3示出了在管形的換能器外殼已發(fā)生了塑性變形后，圖1和圖2所示換能器的縱剖面圖;
圖4示出了在圖1至圖3所示的實施例中形式為板的變形裝置的透視圖;
圖5示出了圖1至4中的實施例的一個變型，其中使用了具有矩形截面的換能器外殼;
圖6至8示出了具有不同結(jié)構的管形換能器外殼的換能器的實施例;
圖9至11示出了圖6至8中實施例中力與位移的關系曲線。
在圓形截面的管形換能器的外殼10中，在拉索12上設置了一個變形裝置，它包括兩個活塞元件14、16，一板30和一楔形導向件34，活塞元件14、16隔開一定的距離，并在相互的背后固定在拉索12上?；钊?4、16可在管形換能器的外殼10內(nèi)移動。板30具有中心孔32，供拉索12通過，并且用來接納活塞元件16相對端面上的一個圓柱形的對中凸頭16a。板30被彈性材料的楔形導向件34固定在停靠位置上，該位置與管形換能器外殼10傾斜約30°的角α，板30的對稱對置端與換能器10的壁的內(nèi)側(cè)接觸。從圖2和4可見，板30的對稱對置端分別包括兩個相鄰的凸塊30a，在它們對著活塞元件14的一側(cè)設有倒角36°凸塊30a形成了變形元件，倒角36保證能平穩(wěn)地頂進轉(zhuǎn)換器殼體10的壁的材料中，而不會產(chǎn)生切屑或產(chǎn)生切削作用。
在安全帶系統(tǒng)中，管形換能器外殼10固定到(例如)車輛上，安全帶的扣環(huán)與拉索12連接。圖1所示的活塞/圓筒裝置可同時形成與扣環(huán)接合的安全帶拉緊器的線性傳動裝置，在這種結(jié)構中，活塞元件16在管形換能器外殼10形成的圓筒中遭到煙花氣體發(fā)生器產(chǎn)生的氣體壓力，因此，活塞元件14、16在管形換能器外殼10中沿箭頭F1(圖1中)的方向位移，帶動拉索12及與它連著的扣環(huán)在活塞元件14、16沿圖1中箭頭1方向運動中，板30保持在傾斜的支撐位置。在安全帶已拉緊后，被安全帶系統(tǒng)扣住的汽車乘客開始向前位移，拉力通過拉索12沿圖1中箭頭F2的方向施加到活塞元件14、16上。用凸塊30a與換能器外殼10的壁的內(nèi)側(cè)彈性地接合的板30被豎起來并用所述的凸塊30a頂入換能器外殼10的壁的材料中。圖2和3示出了換能器外殼10已發(fā)生變形后的狀態(tài)。
圖2和3示出了具有圓形橫截面的管形換能器外殼10變形后的換能器的狀態(tài)。
在圖5所示的實施例中是一特別平的設計。在這一實施例中，處在未變形狀態(tài)的換能器外殼10a具有矩形的橫截面，在變形后近似橢圓形。
如果管形換能器外殼10的壁厚是均勻的，如圖6所示，可得到如圖9所示的力F與位移δ的函數(shù)關系。該力F是在管形換能器外殼10中活塞元件14、16與板30位移中必須施加的力，位移δ是管形換能器外殼10內(nèi)活塞元件14、16與板30的位移。由圖9可見，力F開始為零，在加上一部分總的有用的位移后，力F平滑地增加到一最大值。特別注意該力的曲線形狀沒有峰及谷。因此，本發(fā)明的換能器與現(xiàn)有技術有很大的區(qū)別，現(xiàn)有技術的換能器包括多個的單個的變形元件，例如球，它們只能稍微頂進轉(zhuǎn)換器的外殼中。在圖6所示的實施例中，換能器的外殼10有均勻的壁厚，因此力F一直保持恒定直到達到換能器外殼10的終端。
在圖7所示的實施例中，在換能器外殼10的一半長度范圍，其壁厚是均勻的，隨后在10a部分，壁厚逐漸增加到二倍，隨后在10c部分壁厚又保持恒定。圖10示出了力F與位移S的關系曲線與圖9相比，在通過約一半位移S后力F增加，在換能器外殼的終端前達到最大值。
在圖8所示的實施例中，換能器外殼10的壁厚從外殼10的始端到終端逐漸增加。圖11示出了力F與位移δ的關系曲線。如圖可見，力F開始比較陡地增加，然后逐步增加，當停在轉(zhuǎn)換器外殼10的終端的區(qū)域，逐漸達到一最大值。
通過選擇沿換能器外殼10的長度上適當?shù)谋诤癯叽?，可達到適用于作為行程δ的函數(shù)的力F的專門的應用幾乎任意要求的函數(shù)關系曲線。在所有曲線中，可以看到力的曲線完全沒有明顯的峰和谷，因此明顯地減小了受傷的危險。
權利要求
1.一種汽車乘客的阻尼系統(tǒng)中的換能器，包括一由可塑性變形材料制成的管形的換能器外殼(10)，和一變形裝置，它設在換能器外殼(10)內(nèi)，與一拉曳或止推裝置(12)連結(jié)，并且包括至少一個變形元件(30a)，在變形裝置在換能器外殼(10)中沿預定的方向(F2)位移時，該變形元件(30a)與換能器外殼(10)的壁耦合，在進一步位移時，該變形元件(30a)使壁塑性變形，其特征在于所述的變形裝置包括一板(30)，該板(30)可在一與換能器外殼(10)的軸線傾斜的?？课恢眉柏Q起的工作位置之間繞樞軸轉(zhuǎn)動，在豎起的工作位置，該板(30)把設在它的徑向外端的變形元件(30a)帶入與轉(zhuǎn)換器外殼(10)內(nèi)側(cè)相接合。
2.按照權利要求1所述的換能器，其特征在于所述的變形元件(30a)設在所述板(30)的兩側(cè)，在變形元件的徑向端有兩個相鄰的圓形凸塊。
3.按照權利要求1或2所述的換能器，其特征在于所述的變形元件(30a)的端部設有一倒角(36)，在該邊緣變形元件與換能器外殼(10)的壁接合。
4.按照權利要求1至3所述的換能器，其特征在于所述的板(30)由可彈性變形的導向件(34)夾在?？课恢茫谠撐恢?，該板的面與換能器外殼(10)的軸線傾斜，而所述的板的變形元件(30a)與換能器外殼(10)的壁接觸。
5.按照權利要求4所述的換能器，其特征在于所述的板(30)設置在與換能器外殼(10)的軸線傾斜的停靠位置，在兩個活塞元件(14、16)之間，該兩個活塞元件(14、16)相互隔開設置在拉曳或止推裝置上。
6.按照權利要求5所述的換能器，其特征在于所述的板(30)設有一中心孔(32)，所述的兩個活塞元件(16)中的一個的一個鄰近端面上的中部凸塊(16a)可以配合方式或嚙合在該孔中。
7.按照上述權利要求中任一項的換能器，其特征在于所述的管形換能器外殼(10)由一安全帶拉緊器的信號的活塞/圓筒的線性傳動裝置的圓筒構成，所述的變形裝置設在所述的線性傳動裝置的活塞上，直線性傳動裝置作用下，活塞(16)的運動方向(F2)與預定方向(F1)相反。
8.按照前述權利要求中任一項的換能器，其特征在于所述的管形的換能器外殼(10)的壁厚沿預定方向(F1)增加到由通過拉曳或止推裝置(12)施加的力(F)與所述的變形裝置在換能器外殼(10)內(nèi)位移(S)的預定的函數(shù)關系控制的范圍。
9.按照前述權利要求中任一項的換能器，其特征在于所述的管形換能器外殼(10)的橫截面為矩形。
10.按照前述權利要求中任一項的換能器，其特征在于所述的換能器的尺寸確定使得變形裝置在管形換能器外殼(10)中位移發(fā)生的力在約5000N到12000N范圍內(nèi)，并設置在扣環(huán)和它固定在汽車的固定點之間。
全文摘要
一種車輛乘客的安全阻尼裝置中的換能器，能達到特別光滑的力隨行程改變的函數(shù)曲線。只設置少數(shù)的變形元件使管形換能器外殼(10)產(chǎn)生塑性變形。變形裝置包括一板(30)，該板(30)可在一與換能器外殼(10)的軸線傾斜的?？课恢眉柏Q起的工作位置之間作繞樞軸轉(zhuǎn)動，在豎起的工作位置，該板(30)把設在它的徑向外端的變形元件帶入與換能器外殼(10)的內(nèi)側(cè)相接合。
文檔編號B60R22/28GK1080246SQ9310214
公開日1994年1月5日 申請日期1993年2月26日 優(yōu)先權日1992年2月27日
發(fā)明者阿特·佛爾 申請人:Trw萊帕有限公司