包括有张力调整部件的带子收缩装置 【技术领域】
本发明涉及一种包括有一张力调整部件的带子收缩装置，该张力调节部件设置有一个缸体和一个在该缸体内滑动的活塞，该活塞设置有一个齿条部分，一个小齿轮可与该齿条部分相互啮合，从而对带子收缩装置进行驱动。
背景技术
这种带子收缩装置例如已在DE4415103A1中公开。在这种带子收缩装置中，齿条与活塞的外壁一体制成，这样就能够将张力调节部件制造成体积小巧的结构形式。在张力调节部件开始操作之前，齿条及与其相关的小齿轮已经在整个拉伸长度范围内啮合在一起。这样，就需要一种能够在张力调节过程中将小齿轮与收缩装置连接在一起、然后将其分开，从而使带状织物从带盘上退绕的连接器。在DE20113773U1公开的一种上述类型的带子收缩装置中，活塞上设置有一个通风阀(vent valve)，这样就能够使活塞在完成张力调节操作后再次沿其初始位置的方向移动。例如，为了对带状物上的力进行限制，就必须采用这种结构。
【发明内容】
本发明提供一种成本低廉、结构简单并包括有一个张力调节部件的带子收缩装置。
为此，在上述类型的带子收缩装置中，齿条部件包括至少一个能够与活塞可拆卸连接的部分。这样，当带子张紧器开始操作后，齿条部件的至少一个部分能够与活塞脱开，从而使该部分能够与小齿轮相互脱开。这样，这种带子收缩装置的功能就不再受活塞的阻碍。这样就允许带子收缩装置进行空转，而且无需在小齿轮和带盘之间设置连接器，或在活塞或缸体内设置通风阀。
根据一个最佳实施例，该齿条包括多个分别与活塞以可脱开的方式连接在一起地部分。这样，即使活塞已经移过拉伸长度的部分范围，例如由于对力进行限制的操作已经开始，利用该带子收缩装置仍然能够实现空转。
从属权利要求清楚地示出了其它有利的实施例。
下面，将通过最佳实施例对本发明加以详细说明。为此，在附图中使用了附图标记，其中：
图1为根据本发明第一实施例的带子收缩装置在第一状态下的剖视图；
图2为图1所示的带子收缩装置沿图1中的剖面线II-II的纵向剖视图；
图3为图1所示的带子收缩装置在第二状态下的纵向剖视图；
图4为图1所示的带子收缩装置在第三状态下的纵向剖视图；
图5为图1所示的带子收缩装置在第四状态下的纵向剖视图；
图6为用于本发明之带子收缩装置上的活塞的另一种结构的纵向剖视图；
图7为根据本发明第二实施例的带子收缩装置的纵向剖视图；
图8为用于本发明之带子收缩装置上的活塞的另一种结构的纵向剖视图。
在图1和2中示出了一种包括有一张力调节部件12的带子收缩装置10。该带子收缩装置10设置有一个U形机架16，在该U形机架的两个支腿间安装有一个带盘18，该带盘18可围绕轴线D转动。该带盘18安装有一个小齿轮28，该小齿轮28通过机架的一个支腿延伸到张力调节部件12的区域内。
在上述的实施例中，张力调节部件12由下述构件组成：一个壳体14，该壳体内设置有一个具有环形横截面的缸体22，一个活塞24可在该缸体内移动；和一个气体发生器26，该气体发生器用于产生驱动活塞24所需的高压气体。该缸体22可沿纵向轴线A以直角相对带盘18的转动轴线D从前端30(位于附图的左侧)移动到后端32，缸体22在该后端32上设置有一个端壁34。在前端30上，缸体22被一个可替换的卡帽36所封闭，该卡帽36构成了活塞24的制动部件。由于气体发生器26设置在后端32上，因此缸体22在该区域内的壁厚大于缸体22在其它部分上的厚度，以防止缸体22在该部分被烧坏，而缸体在其它部分上的厚度较薄，但通过设置厚度最好为0.5至1.5mm的纵向肋和横向肋38而使其强度得以提高，从而确保缸体22具有必要的稳定性。
活塞24由一个大体为圆柱形的主体构成，该圆柱体包括一个上端40和一个下端42，而该下端42指向缸体22的后端32。活塞24的横截面与缸体22的横截面相匹配，以使活塞24能够在缸体22内密封滑动。在活塞24的下端42上设置有一个管状部分44，该管状部分44围成了一个推进腔46。如果活塞24位于缸体22之后端32的初始位置上时，气体发生器26延伸到该推进腔46内。
一个齿条部分50形成在活塞24上，而且该齿条部分位于小齿轮28的齿伸入到缸体22内的位置上。该齿条部分50被分割成多个分段，第一分段52构成了第一部分50a。第一分段52在活塞24的下端42与活塞24形成一体。第二部分50b最好由多个分段54组成，这些分段54与活塞24可拆卸地连接在一起。为实现良好的力传动效果，活塞的齿状部分最好被设计成使小齿轮28能够与基圆上的齿状部分至少以11mm的宽度、最好以14mm的宽度相互接触。该齿条部分50最好在活塞24的整个长度范围内延伸，目的是能够有一个较长的有效张力调节长度，以使齿条部分50能够完全离开小齿轮的齿状部分。一个密封圈被一体设置在齿条部分50的最后一个齿上，以使活塞24能够相对缸壁密封。
如图1和3所示，这种可脱开式的连接可以通过剪切(安全)销56来实现，该剪切销56设置在活塞24上并延伸到分段54上的凹槽58内。通过下面对张力调节部件12的操作方式所做的说明，可以清楚地了解这种可脱开式连接的优点。
气体发生器26包括一个套管60，该套管60内容纳着推进剂药包62并被一个底座66所封闭，而且药包62还具有一个点火器64。该气体发生器26可通过将其底座66安装于缸体22之后端32的开口内而得以定位，而且在底座66内还设置有一个能够将该气体发生器26与一个未示出的启动部件连接在一起的电插头连接件68。
在该初始状态下，如图2所示，活塞24定位在缸体的后端32上，而且其下端42抵靠在端壁34上。这样，该管状部分44就包围着该气体发生器26，从而使缸体22的整体长度较小。如图所示，当活塞24处于初始状态下时，齿条部分50尚未与小齿轮相互啮合。这样，在该初始状态下，带盘18就能够自由转动。
为使张力调节部件12开始工作，就需要引燃气体发生器26。由此而产生的高压气体将活塞24推向缸体22的前端，而且小齿轮28也被齿条部分50所拖动，这样，就使带盘18受到驱动，目的是消除带子上可能存在的松弛现象。如果活塞24能够到达缸体22的前端，那么其就会被制动部件而停止操作。为此，可利用由缸体外壁上的摩擦和/或塑性变形产生的一个作用力，在缸体22上将卡帽36拖动至能够被设置在缸体外壁上的卡钩70所卡住的位置上(图4)。这样，卡帽36就可以通过动能的转化而使活塞24的移动速度得以降低。有利的是，卡帽36的这种伸缩式移动允许制动距离很长，这样就可以实现良好的制动功能，同时还可以缩短张力调节部件的整个长度。
如图3所示，由于套管36的移动，使得齿条部分50离开小齿轮28的接触区域，从而使小齿轮28再次能够自由转动。因此，就可以对带盘18的角动量进行利用，以使带盘18能够在其质量惯性矩的作用下继续转动并能够将带状织物缩回。对于松弛量很大的安全带而言，这一点极为有利，因为仅依靠安全带上的张紧长度是不够的。小齿轮28可以自由转动的另一优点在于：例如，如果这种带子缩回装置具有可对带子上的张力进行限制的功能，那么就可在带盘18和一个锁定部件之间设置一个扭转杆(均未示出)，该锁定部件用于对带盘进行汽车敏感式或带子敏感式的锁定。与带子张紧器不同，由于带盘18能够自由转动，因此不论锁定部件20是否对扭转杆的扭力作出反应，其都能够将一定长度的带状织物拉出来，对于带子的限力功能而言这是不可避免的。此外，小齿轮28的释放意味着：在完成张力调节操作后，该带子缩回装置10仍然能够被锁定部件20挡住，这样汽车驾驶员就可以自由活动了，例如在受到约束后，当锁定部件20再次将带盘18松开时，可通过带状织物的退绕而使乘客解除约束。
但是，如果活塞24不能在整个张力调节长度范围内移动，例如由于在安全带上仅存在很小的松弛部分，那么齿条部分50仍然保持与小齿轮28相互啮合，如图4所示。如果现在试图使带状织物退绕，那么就必须通过小齿轮28将活塞24推回。但是，这种推动仅能够在一定的范围内进行，因为缸体的空间74已经被介于活塞24之下端42和缸体22之端壁34之间的高压气体所充满，而且最好被密封封闭。
到现在为止，这种问题已经可以通过在活塞或缸体内设置一个安全阀而得到解决，该安全阀可在一定的时间段内将压力释放。但在本发明中，由于分段54与活塞可脱开地连接，因此无需设置安全阀。设置在缸体内壁上的一个弹性倒钩72可防止已经与小齿轮28脱开的分段54在活塞24的返回行程中被活塞再次拖走。因为这些分段已经被倒钩72卡住。剪切销56的尺寸最好被加工成使其能够在带状织物退绕时所产生的力的作用下被剪断的结构形式，例如由于在开始对带子上的力进行限制时而产生的力的作用下被剪断。另一方面，这些剪切销还要具有足够的强度，以使分段54能够克服缸壁的摩擦力，例如当组装活塞24时。这就意味着可通过带盘18所传递的力而使多个分段54与活塞24分开。
如图5所示，在这种情况下，有三个分段54位于小齿轮28的左侧，同时有一个分段54b仍然处于啮合状态下。在活塞24的返回行程中，分段54与活塞24的连接可被松开，因为剪切销56已经被剪断。这样，活塞24必须通过小齿轮28回移仅几个齿的距离，最多等于分段54b上的齿数，而且在达到最大位移量时，其仍然与小齿轮28保持接触。由于活塞24的略微回移而导致被活塞24所封闭的缸体空间74内的压力升高量可以忽略不计，因为压力的升高量不会妨碍带状织物的退绕。
张力调节部件12的壳体14，尤其是缸体22和/或活塞24可通过压铸法或注塑法以低成本制成。而且，带盘18和小齿轮28最好通过压铸法一体制成。这一点可通过具有较大横截面的活塞24来实现，与现有技术相比，这种活塞24的横截面最好为现有活塞之横截面的两倍。如果采用了横截面面积较大的活塞24，那么就能够利用低于400bar、最好低于300bar的气体压力来驱动该活塞，这样，压铸或注塑强度就足够了。此外，这种结构还具有下述优点：可以采用由合成材料制成的点火器或发生器，这样就可以在很大程度上降低成本。为确保能够有足够的强度将力从活塞24传递给小齿轮28，小齿轮和活塞的齿被设计成宽于11mm、最好宽于14mm的结构形式。此外，齿条部分50的可脱开的分段54和小齿轮28最好由较硬的材料制造成成形部件(profiled part)。
小齿轮28可以安装在壳体14的两侧，这样，由活塞24在轴线D上施加的弯矩就可被壳体14吸收。小齿轮28可设置有至少七个齿，这样，只要它与齿条部分50接触，那么由于小齿轮28处于不利的角位置上，因此将挡住活塞24，这样就可以避免齿与齿的碰撞。此外，齿条部分50与小齿轮28在初期就相互接触，这样就可以更好地利用活塞的位移长度。
图6示出了用于本发明之带子收缩装置的气体发生器26′的另一种结构。在该结构中，套管60′设置有一个隔板76′。这样，套管60′就具有一个封闭的推进剂药包腔78′，其用于容纳推进剂药包62′。这样，就可以在装配气体发生器26′之前，将推进剂药包62′装填到套管60′内，而且还可以安全地存放，这意味着可以防止推进剂药包62′受潮。套管60′的底部由一个防爆膜80′构成，该防爆膜能够对作用于气体发生器26′上的过大压力提供保护。套管60′还可以与底座66′和/或插头连接器壳体68′一体制成。
图7示出了第二实施例的带子收缩装置110，在该实施例中，所采用的附图标记是在已知部件的附图标记上加100产生的。该实施例与前述实施例的区别之处在于：其包括一个设置有一整体式气体发生器126的活塞124。在该情况下，安装有点火器164的底座166定位在位于活塞下端142的推进剂腔内，该推进剂腔还容纳有推进剂药包162。这样，就可以省去气体发生器126的套管。防止气体发生器126的过大压力的防护部件可被加工成壁，即以可熔金属塞182和防爆膜180的形式形成套管160的底部。当气体发生器126被引燃时，底座166保持在缸体122的后端130处。
活塞124′的另一种结构已在图8中示出。在该结构中，推进剂药包腔178′与点火器164′被一个隔墙176′隔开。底座166′被插装到活塞124′内并与一个台阶状的凸肩186′在与插头连接件168′相对的那端上形成一个套管，而台阶状的凸肩186′支承着隔墙176′。
在上述的实施例中，缸体和活塞均具有环形的横截面。但是，本发明并非局限于这种横截面形状。其还可以采用圆形或角形的横截面，例如能够防止活塞围绕其纵向轴线转动的圆形或角形截面。缸体和活塞不必是直线状，其还可以为圆弧形，采用圆弧形结构可以缩短张力调节部件的整体长度。
除了可通过倒钩72来保持齿条分段54外，还可以在缸体22的端部设置一个收集容器，或者用这种容器替代倒钩72，这样，当齿条分段与活塞24分离后，就可将其收集在该容器中。