本发明涉及的是一个带有紧带器驱动的安全带收紧器，该紧带器驱动与一可旋转地安装在支架上的卷带筒接合。 在从编号为4，423，846的美国专利已知的这类安全带收紧器中，卷带筒在带张紧以后是锁紧的，这是由于接合机构通过夹紧夹紧辊而使卷带筒与紧带驱动刚性联接，而当张紧行程结束时，紧带驱动又被锁紧辊系统锁住。曾经试图加强由装有紧带器的座椅安全带系统提供的保护，其方法为随着带的张紧，使能量转换，从而消除带状织物中的尖峰载荷。用这种方式转换能量是可能的，例如采用装在安全带系统的强制锁紧机构中的拉伸件，它在受载时产生塑性变形。
本发明提供了一种带有紧带器的新式安全带收紧器，其中装有能量转换装置。根据本发明，安全带收紧器包括一个支架，一个支承在支架上并可以旋转的卷带筒，以及一个用于在卷带方向转动卷带筒的紧带器驱动。扭力杆有与卷带筒联接的第一轴向端和与紧带器驱动啮合的第二轴向端。在紧带器驱动动作之后，卷带筒沿松带方向旋转时，锁紧装置就起作用，将扭力杆的第二轴向端锁住，使之不能沿松带方向相对于支架旋转。
座椅安全带收紧器最好包括一个车敏性锁紧机构和脱开装置，当锁紧装置起作用，锁住扭力杆的第二轴向端时，脱开装置用于使车敏性锁紧机构不起作用。车敏性锁紧机构包括一惯性传感器和一与该传感器配合的控制盘，并且控制盘用限矩联轴器与卷带筒联接，一起旋转。
在本发明地收紧器中，随着紧带操作，扭力杆允许卷带筒反向转动一个角度，该转动角大于预期的能量转换所要求的角度。用适当等级的钢材制造的扭力杆允许在扭力杆的两个轴向端之间的扭转超过360°。由于限矩联轴器的作用，控制盘在特定的载荷下与卷带筒脱开，以使被车敏性传感器锁住的控制盘不会被卷带筒在松带方向的转动而损坏，从而保持车敏性锁紧机构的正常功能。
根据本发明的另一方面，收紧器的紧带驱动包括一个滑轮，一条在滑轮的圆周部分上与之接合的绳索，一个与滑轮相连用以共同旋转的接合盘，至少一个可动地安装在接合盘上的接合爪和一个驱动轮，驱动轮与扭力杆的第二轴向端联接，并有接合齿，以便通过接合爪进行有选择的啮合。在完成紧带动作，以及最终在由于扭力杆的扭转而完成能量转换以后，接合爪会与驱动轮脱开，以使卷带筒能在支架上自由转动并使车敏性锁紧功能完全得到恢复。
本发明的其它特征及优点将从针对本发明的几个实施例的描述中和描述时用作参考的图中明显地看出来，这些图是：
图1为没有用于驱动锁紧机构的执行零件的安全带收紧器和紧带器的第一实施例的透视分解图；
图2为图1所示安全带收紧器的轴向剖面图；
图3为沿图2的Ⅲ-Ⅲ线的剖面图；
图4为本发明的安全带收紧器的大大简化了的分解图，它示出了用于驱动锁紧机构的执行零件；
图5为控制盘的透视图；
图6为安全带收紧器的第二实施例的透视图，它示出了用于向在局部分解图上表示的锁紧机构实行操纵的执行零件；
图7为安全带收紧器的第三实施例的大大简化的分解图，它示出了用于驱动本发明的锁紧机构的执行零件；
图8为图7所示的本发明实施例的控制盘的大大简化的前视图；以及
图9为图7所示的本发明实施例的控制盘的大大简化的透视图。
在图1至图5所示的安全带收紧器与紧带器的实施例中，卷带筒12可转动地安装在承载架10的支架上。卷带筒12用于卷取织物带14。
在图1所示的承载架10的左侧装有一用于锁紧卷带筒的执行机构；在承载架10的右侧，有一收带弹簧（图中未示出），它与卷带筒12的端部相连，并沿收带方向向卷带筒旋力。在将进一步详述的车敏性和/或带敏性控制系统的作用下，锁紧爪16通过与卷带筒12上的锁紧齿11啮合而阻止卷带筒12沿带的松开方向旋转。
在承载架10的右侧，还装有为完成紧带功能和后继的能量转换功能所必需的执行零件。
此执行零件包括一绳索18，在由于例如活塞/气缸线性燃爆驱动、惯性质量、预加载弹簧等类的作用而松开紧带驱动装置时，在绳索18上作用有拉力。绳索18缠绕在滑轮20的圆周上，并在其上至少绕一圈。滑轮20装在第一棘轮22的第一个圆柱形轮毂上，并与其牢固地连接在一起。
棘轮22包括四个可摆动的棘爪24，它们沿棘轮的圆周分布。棘爪24相对于90°的周节成对地错开半个齿距，以保证离合器可靠地啮合。装在圆盘76上的片簧28相对于棘轮22沿径向向内的方向对棘爪加力，从而使棘爪只能在克服弹簧力以后才能往外摆动。圆盘26同心地装在棘轮22上。
此第一棘轮22可转动地装在扭力杆30的朝向紧带器的端部，扭力杆在卷带筒12的里面共轴线布置。
第二棘轮32与圆柱形驱动轮32a做成一个整体，驱动轮32a用和第一棘轮22相配的内接合齿扣住第一棘轮22，并和棘轮22共轴线地装在扭力杆30上，同时与扭力杆30强制地联接在一起。
棘爪24可摆动地装在第一棘轮22的圆周上，从而使它们在第一棘轮22以及与棘轮直接相联的滑轮20处于某一特定的角加速度时向外摆动，与第二棘轮32的内接合齿啮合，由此通过棘轮22、32和扭力杆30将滑轮20与卷带筒12联接在一起。
第二棘轮32沿圆周设有四个棘爪34，它们被片簧38径向向内地压住。这些棘爪34相互错开，其情况与棘爪24相同。片簧38装在圆盘36上，圆盘与棘轮32同心布置。
在第二棘轮32的外围设有包括内接合齿的环40。环40装在与承载架10联接的支承装置10a中。内接合齿和棘爪34要按以下方式组合，即在扭力杆30亦即第二棘轮32沿着织物带的张紧方向处于某一特定的角加速度时，棘爪将由于片簧38的加载而与环40的内接合齿啮合。
在环40的朝向承载架10的一侧设有一控制凸轮42，它在环40旋转时沿着织物带的张紧方向与锁紧爪16啮合，同时将锁紧爪向下移至不起作用的位置，从而使锁紧机构失去作用。
在环40的圆周表面上设有挡块44。在承载架10的朝向紧带器的一侧装有一与挡块44相配的挡块46。在挡块44与挡块46之间装有压缩弹簧48，用这个弹簧可使环40预先受力并离开挡块46。当第二棘轮32与环40接合在一起时，环40就沿着与压缩弹簧48的作用力相反的方向转动，直至挡块44碰上挡块46为止；挡块46阻止环40不再继续转动。在扭力杆30的背离紧带器的轴向端有一经过滚花的头部50，它插入卷带筒12的形状与之相配的深孔52中，强制锁紧。卷带筒12主要包括两个侧翼12a、12b和一个基本上是空心的圆柱形轴套12c，轴套12c上有一个用作通道，可使织物带14得以卷绕在卷带筒12上的槽（图中未示出）。扭力杆30穿过卷带筒的轴套12c的空心圆柱形内部。织物带14的端部做成一个套环，装在扭力杆30上。扭力杆30通过滚花头而与卷带筒12可旋转地联接在一起。在空转状态，棘轮22和32的棘爪24和34同分别与之相配的内接合齿并不啮合，以致使卷带筒12同扭力杆30一起自由转动。
卷带筒12的远离紧带驱动装置的一侧设有带直齿62的凸台60。在卷带筒12的用作轴的凸台60上，有一控制盘64装在轮毂66上，控制圆盘用位于端面并朝向卷带筒12的端齿68啮合，凸台60则用凸台60上的端齿62分别与之相配。控制盘64能相对于凸台60轴向移动，从而使彼此相配的端齿62和68能够脱开，于是控制盘64能相对于卷带筒12自由转动。为了能较好地进行综述，这一情况在图2中大大地作了简化。
在控制盘64的外部圆周上设有用作车敏性触发机构的控制齿69。有一惯性圆盘70可转动地装在控制盘64上，惯性盘70的转动被限制在一预定的角度范围内。控制盘64的控制齿69按已知的方式与车敏性触发机构相互作用，该机构用参考序号71标出，它包含一个通过放在支架10的球形重物上而可摆动地安装的触发爪75。按已知的方式并通过控制圆盘，锁紧爪16（图1）就能与卷带筒12的侧翼12a、12b上的锁紧齿11相互作用。
在凸台60的轴向深孔72中压入一销钉74。该销钉74设有一加粗的端部76，用作弹簧78的支承面。弹簧78与控制盘64的端面66接触，并在轴向上使控制盘64压紧凸台60的端齿62。由于端齿62和68的作用以及由于销钉74和弹簧78的作用，在控制盘64和卷带筒12之间形成了一个限矩联轴器。
当紧带器动作时，绳索18按已知的方式在滑轮20的圆周上作用一力矩。由于所引起的滑轮20的旋转，棘轮22的棘爪24移动，与棘轮32的内接合齿啮合，以使滑轮20、棘轮22、棘轮32和扭力杆30牢固地联接在一起。由于扭力杆30的作用，滑轮20的旋转运动就传到卷带筒12上。卷带筒12朝着收带方向被驱动，以致座椅安全带系统中的安全带松驰得以消除。紧带工作完成以后，两个棘轮22和32仍然保持联接在一起，以致扭力杆30仍然保持与滑轮20的联接。
在紧带工作完成之后，如车中的乘客向前移动，就将织物带从卷带筒12中拉出来，那么卷带筒12、扭力杆30和第二棘轮32就将同第一棘轮22一起沿着拉带的方向转动。
当角加速度足够大时，第二棘轮32的棘爪34就克服片簧38的压力向外摆，并与环40的内接合齿啮合。这样就使环40得以克服压缩弹簧48的力而旋转，直至环40的挡块44碰上承载架10的挡块46为止，以防止环40作任何进一步的转动，而控制凸轮42则与锁紧爪16啮合，将其往下移至不起作用的位置。与此同时，卷带筒12在拉带的方向上被扭力杆30、第二棘轮32、环40和挡块44的支承阻挡在挡块46处。
但是，在安全带被张紧以后，如果在座椅安全带系统中产生一个大载荷，并且相应地有一个大力矩通过织物带14作用在卷带筒12上，其拉力可达几千牛顿，那么所产生的扭矩就会使扭力杆30绕其轴线产生塑性变形。由于有这一塑性变形，能量被消耗，在织物带14中产生的尖峰载荷大大地被吸收。只要恰当地确定尺寸和选择材料，则扭力杆30开始产生塑性变形之类的临界值和它进一步的行为，连同所产生的减震效果，实际上都可以调整到所需要的任意程度。
由于锁紧爪16继续保持不与卷带筒12啮合，故而卷带筒能自由地转动。
接着，当作用在织物带14上的载荷都被卸掉时，由于片簧28和38所产生的弹簧力，棘爪24和34就与相对应的接合齿脱开。此外，环40受弹簧48的作用，往回转到它的初始位置，从而恢复了收带功能和车敏性锁紧特性。
即使在紧带器动作之前，触发爪75都是同控制盘64的控制齿69啮合的。但是，控制齿69是这样构形的，它必须使控制盘64能够在收带方向与卷带筒12一起旋转。在继续沿收带方向旋转时，控制盘64不能随卷带筒12旋转。由于控制盘64和卷带筒12之间的限矩联轴器的作用，控制圆盘64与卷带筒12或凸台60脱开。只要由弹簧78和卷带筒12与控制盘64之间的齿62、68的几何形状决定的特定力矩值被超过，控制盘64就会产生一个轴向位移，直至齿62和68彼此脱离啮合。用这种方式，即使当带已经被张紧并且已产生了能量转换时，车敏性触发机构仍然保持起作用。
图5所示的控制盘64是一个不同的透视图，在图中，齿68可以清楚地看出来，它和凸台60的齿62相配。
在图6中示出了本发明的另一实施例。它装有带外齿80并与卷带筒12分离的轴销60a。以代替凸台60。带外齿80的轴销60a插在具有相应内齿84的卷带筒12的深孔82中，从而能与卷带筒12一起旋转。同前面所描述的实施例一样，控制盘64装在轴销60a上。
在图6中，可以看到带敏性和车敏性锁紧机构。有一控制环88可转动地装在承载架10的外侧。控制环88上设有内齿90，并且按已知的方法可转动地安装，以使锁紧爪50动作。内齿90与控制盘64上的控制爪（图中未示出）相互作用，以使控制盘与控制环88接合在一起，并使惯性盘70相对于控制盘64旋转，从而将卷带筒12锁紧。在本实施例中，惯性盘70装在控制盘64的毂66上。车敏性传感器71a包括位于惯性球73a上面的触发爪75a，其动作原理与传感器71相同。
在图7至9中还示出了卷带筒12和控制盘64之间的限矩联轴器的另一种实施例。其凸台60与前述实施例的不同之处在于它设有外齿92，而控制盘64上的齿的形状也做成与之相对应的形状。三个可摆动的爪94、96和98都在它们的内表面上设有齿100，这些齿与凸台60的外齿92适当地相配合。爪94、96和98做成活动的并向内预紧，以与凸台60的外齿92啮合。但是，如果径向向外作用的力超过爪94至98的弹簧力，则爪94至98就在径向相对于控制盘64明显地向外移动，从而使控制盘64与卷带筒12脱开。
借助于限矩联轴器，还可以起到的其它作用。当与卷带筒12连接的紧带器动作时，卷带筒12在与收带方向相反的方向上剧烈地加速。目前所采用的大功率内燃机汽化器允许更有效地消除带的松弛。使带敏式锁紧机构动作的惯性盘70的接合，是为角加速度值大约在0.5gal至2gal而设计的。但是，在紧带时，也就是在出现锁紧机构的触发装置被损坏的危险时，特别是在采用大功率的内燃机气化器时，会产生极大的角加速度。由于在两个旋转方向上都限制力矩的联轴器的作用，控制盘64即使在开始紧带时也可以用简单的方法与卷带筒12脱开，以使触发装置在任何情况下都能持续保持执行正常的功能。