МЕХАНИЗМ ОГРАНИЧЕНИЯ НАГРУЗКИ ДЛЯ АВТОМОБИЛЯ Российский патент 2013 года по МПК B60R19/36 B60R22/28 B60R22/34 B62D1/19 

Настоящее изобретение относится к механизму ограничения нагрузки для автомобиля, характеризующегося признаками пункта 1 формулы изобретения.

Механизмы ограничения нагрузки, в общем, известны из различных применений в автомобилях. Таким образом, известны, например, рулевые колеса, которые погружаются в случае аварии в течение ударной нагрузки пассажиров, и содержат механизм для поглощения энергии, посредством которого ограничивается энергия, действующая на пассажиров. Кроме того, в конструкции всего транспортного средства предусмотрены элементы упругой деформации, в течение которой поглощается энергия в случае аварии, так что ограничивается энергия, действующая на пассажирский салон.

Кроме того, известно обеспечение элементов ограничения нагрузки в ремнях безопасности, посредством которых ограничивается энергия, оказывающая воздействие на пассажиров во время смещения вперед, посредством механизма ограничения нагрузки. Для этого двухэлементные оси ремней безопасности, в частности, с торсионным стержнем, расположенным между обеими частями оси ремня безопасности, оказались эффективными на практике. В случае аварии, часть оси ремня безопасности в таком случае блокируется относительно транспортного средства, тогда как соответствующая другая часть соединяется с ремнем безопасности и вращается в направлении вытягивания ремня безопасности. Во время относительного вращения обеих частей относительно друг друга, торсионный стержень, расположенный между обеими частями пластично деформируется вокруг своей собственной оси, поглощая энергию, в соответствии с чем, энергия в ремне безопасности во время смещения пассажира вперед соответственно ограничивается. Уровень ограничения нагрузки в соответствии с этим ограничивается через торсионный стержень и не может изменяться.

Из публикации WO 2006/108451 А1, которая исходит от заявителя, известна система ограничения нагрузки, обладающая элементами новизны, с признаками пункта 1 формулы изобретения, которая образует с ними самый адекватный предшествующий уровень техники для изобретения. Система ограничения нагрузки, описанная здесь, образована из двух частей, движущихся друг к другу, движение которых друг к другу контролируется массовой системой, совершающей колебания с заданной частотой. Поглощение энергии в соответствии с этим осуществляется в результате поочередной задержки и ускорения частей, благодаря чему частота является почти независимой от силы столкновения (механического удара). В соответствии с этим различные уровни ограничения нагрузки могут быть реализованы этой системой ограничения нагрузки в ответ на массу смещаемых частей и механический удар, имеющий место в опасной ситуации, благодаря чему частота и путь смещения вперед являются приблизительно постоянными.

Объектом настоящего изобретения является создание механизма ограничения нагрузки с двумя частями, выполняющими обусловленное частотой контролируемое движение друг к другу, с конструкцией, которая является, как можно более простой и небольшой.

Решение этой задачи реализуется благодаря тому, что две части, движущиеся относительно друг друга, содержат взаимоблокирующиеся зубчатые средства, и обусловленное частотой контролируемое движение, что приводит в результате к тому, что, по меньшей мере, одна из частей, сравниваемая с другой частью, выполняет волнообразное движение подачи, благодаря которому зубчатые средства поочередно входят в зацепление и выходят из зацепления.

Основная идея настоящего изобретения должна быть очевидна из того факта, что обусловленное частотой контролируемое движение не подвергается воздействию отдельной массовой системы, но что сами части имеют зубчатые средства, и что, по меньшей мере, одна из частей выполняет волнообразное движение подачи, которое контролируется посредством поочередного входа в зацепление и выхода из зацепления зубчатых средств. Имеет место контроль движения подачи, таким образом, в течение движения самой части, так что отсутствует необходимость отдельной массовой системы. Поскольку теперь часть, выполняющая движение, ограничивающее нагрузку, сама также используется для выполнения энергопотребляющего колебательного движения, и то, что она может уже иметь высокую массу вследствие ее ориентации, очень большое количество энергии может быть поглощено, благодаря решению, соответствующему настоящему изобретению, без необязательной увеличиваемой массы посредством дополнительной массовой системы, как требуется на предшествующем уровне техники. Таким образом, может генерироваться более высокий уровень ограничения нагрузки, и наоборот, ограничивающее силу устройство может быть уменьшено для заданного диапазона ограничения нагрузки механизмом ограничения нагрузки, соответствующим настоящему изобретению. Помимо всего прочего, вследствие взаимоблокировки зубчатых средств, может быть создано большое число зубьев, смежных друг другу, в соответствии с чем, достигается соответствующее большое перекрытие и могут быть сняты соответствующие значительные нагрузки. Кроме того, возможно получаемая характеристика ограничения нагрузки, является идентичной характеристике, известной из публикации WO 2006/108451 А1, так что в этом отношении ссылка делается на этот документ.

Дополнительно рекомендуется, чтобы две части, движущиеся относительно друг друга, содержали, по меньшей мере, вторую пару взаимоблокирующихся зубчатых средств, и вторую пару взаимоблокирующихся зубчатых средств, смещаемых к первой паре взаимоблокирующихся зубчатых средств. Таким образом, часть, движущаяся с волнообразным движением подачи, поочередно смещается в зацепление с двумя зубчатыми средствами, благодаря чему увеличивается частота и существенно увеличивается поглощенная энергия. Вследствие увеличения поглощенной энергии, механизм ограничения нагрузки может быть дополнительно уменьшен, благодаря заданию размеров для предполагаемого диапазона уровня ограничения нагрузки.

Первая и вторая пара взаимоблокирующихся зубчатых средств предпочтительно расположены на противоположных сторонах на одной из частей, в соответствии с чем, по меньшей мере, два взаимоблокирующихся зубчатых средства расположены смещенными друг относительно друга на одной части. Благодаря этому, выход из сцепления одной пары зубчатых средств в течение скольжения профилей зубьев автоматически ведет к введению в зацепление другой пары взаимоблокирующихся зубчатых средств, так что система с соответствующей ориентацией не может стоять на месте.

Дополнительно рекомендуется располагать механизм ограничения нагрузки у оси ремня безопасности натяжителя ремня безопасности, чтобы часть, выполняющая волнообразное движение подачи, была заблокирована с валом ремня безопасности силовым замыканием.

В этом случае часть, выполняющая движение подачи, предпочтительно образована посредством поворотного зубчатого диска с аксиальным зубчатым средством, и зубчатый диск с его аксиальным зубчатым средством может входить в зацепление с зубчатым средством, закрепленным на корпусе. Движение подачи реализуется в соответствии с этим через поворотное движение зубчатого диска, так что оно является неограниченным по его длине и, кроме того, независимо от положения зубчатого диска всегда одного числа зубьев, предпочтительно всего зубчатого средства, который может входить в зацепление с зубчатым средством, закрепленным на корпусе.

Чтобы ограничение нагрузки, генерируемое механизмом ограничения нагрузки, имело заданную базисную нагрузку, рекомендуется, чтобы зубчатый диск нагружался пружиной в направлении взаимоблокировки аксиального зубчатого средства и зубчатого средства закрепленного на корпусе.

Кроме того, рекомендуется, чтобы аксиальное зубчатое средство было образовано зубьями, ориентированными в радиальном направлении к центру зубчатого диска. Зубчатый диск в соответствии с этим автоматически центрируется посредством аксиального зубчатого средства, поскольку отклонение зубчатого диска от центрированного положения предотвращается зубьями.

Дополнительный предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения реализован путем обеспечения трансмиссии между валом ремня безопасности и частью, выполняющей движение подачи. В течение этого может конфигурироваться частота движения подачи, которая определяет уровень ограничения нагрузки независимо от поворотного движения оси ремня безопасности в направлении экстракции ремня безопасности. В частности, частота движения подачи может увеличиваться, так что уровень ограничения нагрузки увеличивается, или механизм ограничения нагрузки может быть дополнительно уменьшен при заданном уровне ограничения нагрузки.

Особенно благоприятная форма трансмиссии реализуется, когда этот механизм является планетарной зубчатой передачей, вал ремня безопасности соединен без вращения с планетарными зубчатыми колесами, а зубчатый диск образован посредством центральной шестерни и/или внутреннего зубчатого кольца, которое содержит радиально взаимоблокирующуюся зубчатую передачу, с которой входят в зацепление планетарные зубчатые колеса. Планетарная зубчатая передача приспособлена в этом отношении, поскольку она имеет симметричную конструкцию и может быть компактно расположена в пространстве на уровне, на котором возможны очень высокие передаточные отношения и степень редукции (передаточное число), с очень малошумной работой, с небольшими габаритными размерами. Кроме того, поворотное движение вала ремня безопасности может возбуждаться благодаря соединению через посредство планетарных зубчатых колес в нескольких точках в центральной шестерне и/или внутреннем зубчатом кольце так, чтобы имелось хорошее общее распределение потока энергии и в соответствии с этим уменьшение максимальных сил, имеющих место в этих компонентах.

Дополнительно рекомендуется, чтобы уровень ограничения нагрузки, генерируемый волнообразным движением подачи центральной шестерни, и уровень ограничения нагрузки, генерируемый волнообразным движение подачи внутреннего зубчатого кольца, были разными. Посредством этого могут быть реализованы два разных уровня ограничения нагрузки одним и тем же механизмом ограничения нагрузки, в зависимости от того приводится ли в движение центральная шестерня или внутреннее зубчатое кольцо.

Чтобы уровень ограничения нагрузки мог активно определяться, дополнительно предлагается, чтобы центральная шестерня и/или внутреннее зубчатое кольцо содержали поддающийся освобождению блокировочный механизм. В течение блокировки центральной шестерни или внутреннего зубчатого кольца автоматически определяется, что соответствующая другая часть приводится в движение и в соответствии с этим определяется уровень ограничения нагрузки.

В этом случае поддающийся освобождению блокировочный механизм предпочтительно предназначен для центральной зубчатой шестерни или для внутреннего зубчатого кольца, которые генерируют соответственно более низкий уровень ограничения нагрузки посредством волнообразного движения подачи. В соответствии с этим более высокий уровень ограничения нагрузки срабатывает в начале ограничения нагрузки, тогда как после того как блокировочный механизм был освобожден, автоматически срабатывает более низкий уровень ограничения нагрузки, поскольку часть с более высоким уровнем ограничения нагрузки теперь срабатывает автоматически как неподвижная опора, не требующая отдельного блокировочного механизма для этой цели.

Кроме того, механизм ограничения нагрузки может содержать корпус, а средства для ограничения поворотного угла предусмотрены между корпусом и валом ремня безопасности и/или планетарной зубчатой передачей, так что смещение вперед во время ограничения нагрузки ограничивается, благодаря чему ограничение, естественно, не должно происходить резко, но также происходить, соответственно, с замедленным увеличением.

В этом случае дополнительно рекомендуется, чтобы эти средства были образованы одним или множеством зубчатых колес, которые входят в зацепление с зубчатым средством, приданным корпусу, и зубчатым средством, приданным валу ремня безопасности или планетарной зубчатой передаче, а канал, образованный этими двумя зубчатыми средствами, сужался к концу. Зубчатые средства представляют направляющую относительного вращения, которая, вследствие сужения, дополнительно дает возможность очень хорошего шанса торможения относительного вращения.

Ниже со ссылкой на сопроводительные чертежи будут описаны предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения. На приведенных сопроводительных чертежах:

Фиг.1a - 1d - иллюстрация механизма ограничения нагрузки с двумя частями, движущимися линейно друг другу;

Фиг.2 - иллюстрация механизма ограничения нагрузки с зубчатым диском, выполняющим вращательное движение и входящим в зацепление с зубчатым средством корпуса;

Фиг.3 - изображение с пространственным разделением деталей механизма ограничения нагрузки с планетарной зубчатой передачей;

Фиг.4 - иллюстрация механизма ограничения нагрузки с планетарной зубчатой передачей в собранном состоянии без крышки корпуса;

Фиг.5 - поперечное сечение механизма ограничения нагрузки с планетарной зубчатой передачей в собранном состоянии;

Фиг.6а - 6d - иллюстрация волнообразного движения подачи зубчатых дисков во время ограничения нагрузки;

Фиг.7 - иллюстрация механизма ограничения нагрузки с коммутационным (переключающим) кольцом;

Фиг.8а-8с - иллюстрация механизма ограничения нагрузки с коммутационным кольцом в разных положениях во время ограничения нагрузки;

Фиг.9 - иллюстрация корпуса механизма ограничения нагрузки с внутренней шестерней, приводным диском с внешним зубчатым средством и зубчатыми колесами для ограничения поворотного угла;

Фиг.10 - иллюстрация курса ограничения нагрузки сверх относительной скорости;

Фиг.11 - иллюстрация курса ограничения нагрузки для разных типов пассажиров и разных механических ударов (толчков).

Во-первых, на фиг.1а - 1d иллюстрируется характерный вариант осуществления, соответствующий настоящему изобретению, в котором предусмотрено две части 1 и 2, которые образуют механизм ограничения нагрузки, соответствующий настоящему изобретению, и который может быть обеспечен в разных применениях в автомобиле. Одна из частей 1 или 2 расположена в фиксированном положении на автомобиле, в этом случае это часть 2, тогда как другая часть 1 или 2, в этом случае это часть 1, выполняет движение, ограничивающее нагрузку. Часть 1 может, например, быть рулевым колесом или частью, предназначенной для него, или также элементом деформации в конструкции транспортного средства. Механизм ограничения нагрузки пригоден для всех применений в автомобилях, в которых предполагается поглощение энергии, при этом предполагается, что для защиты пассажира или пассажирского салона делается возможным деформация или движение, ограничивающее энергию.

Часть 1 предусмотрена с зубчатыми средствами 3 и 5 на ее противоположных сторонах и входит в зацепление с частью 2, которая также предусмотрена с зубчатыми средствами 4 и 6. В положении, показанном на фиг.1а, зубчатые средства 5 и 6 первоначально входят в зацепление. Если в это время к части 1 прикладывается сила в направлении «А» стрелки, то зубчатое средства 5 и 6 скользят по боковым поверхностям ножек их зубьев, и часть 1 ускоряется в направлении стрелки «I», как показано на фиг.1b. Во время скольжения по боковым поверхностям ножек зубьев зубчатые средства 5 и 6 выходят из зацепления и противоположные зубчатые средства 3 и 4 побуждаются к вхождению в зацепление до тех пор, пока они не достигнут положения их зацепления, показанного на фиг.1с. Если движение подачи дополнительно продолжается из положения, иллюстрируемого на фиг.1с, то боковые поверхности ножек зубьев зубчатых средств 3 и 4 начинают теперь скользить вместе и часть 1 завершает движение в направлении стрелки «II», так что зубчатые средства 5 и 6, в конечном счете, снова входят в зацепление.

Часть 1 под действием силы завершает волнообразное движение подачи в направлении стрелки «А», образованное из попеременных движений в направлениях стрелок «I» и «II». Вследствие постоянно чередующихся ускорения и торможения части 1, потребляется энергия и осуществляется требуемое ограничивающее нагрузку относительное движение.

На фиг.2 иллюстрируется альтернативный характерный вариант осуществления, в котором механизм ограничения нагрузки предназначен для натяжителя ремня безопасности (не показан). В таком случае, механизм ограничения нагрузки посредством блокированного натяжителя ремня безопасности дает возможность ограниченно нагруженного смещения пассажира вперед для уменьшения нагрузки пассажира, как это также имеет место в случае с известными натяжителями ремня безопасности с ограничением нагрузки. Механизм ограничения нагрузки имеет ступицу 7, которая содержит в центре квадратное отверстие 8 для соединения натяжителя ремня безопасности. Ступица 7 предусмотрена с зубчатым средством 9 на внешней стороне, которое входит в зацепление с внутренним зубчатым средством 36 зубчатого диска 10 и приводит его в движение блокированным натяжителем ремня безопасности. Для этой цели механизм ограничения нагрузки расположен либо между двух частей вала ремня безопасности, известных до настоящего времени как торсионные стержни, или он расположен между блокированной частью, называемой также как профильная головка, и несущей конструкцией корпуса натяжителя ремня безопасности. Во втором случае, натяжитель ремня безопасности блокируется не в несущей конструкции корпуса, а в механизме ограничения нагрузки.

Механизм ограничения нагрузки образован двумя фиксированными дисками 16 и 12 корпуса, между которыми, в собранном состоянии, расположено разделительное кольцо 11. Кроме того, зубчатый диск 10, который приводится в движение посредством вала ремня безопасности во время ограничения нагрузки, расположен между дисками 16 и 12 корпуса, который имеет зубчатые средства 13 и 14, расположенные на обеих сторонах смещенными относительно друг друга. Зубчатые средства 13 и 14 входят в зацепление с зубчатыми средствами дисков 16 и 12 корпуса, причем в этом случае можно видеть только зубчатое средство 15 на диске 12 корпуса. Зубчатые средства 13 и 14 образованы зубьями, ориентированными радиально к центру зубчатого диска 10, которые равномерно распределены по периферии зубчатого диска 10 и, таким образом, дополнительно побуждают центрирующий эффект для зубчатого диска 10, сравнимый с фиксированными дисками 16 и 12 корпуса.

При приведении в движение зубчатого диска 10 последний испытывает относительное поворотное движение относительно дисков 16 и 12 корпуса, так что зубчатый диск 10 и диски 16 и 12 корпуса представляют в этом случае части, движущиеся относительно друг друга в соответствии с притязаниями. Зубчатые средства 13 и 15 и зубчатое средство 14 и зубчатое средство диска 16 корпуса, которое не может быть видно на этом сопроводительном чертеже, поочередно входят в зацепление и выходят из зацепления, так что зубчатый диск 10 выполняет волнообразное движение подачи, которое в этом случае, однако, является поворотным движением. Существенная очевидная разница по сравнению с решением, известным из предшествующего уровня техники, состоит в том, что в этом случае без посредничества отдельной массовой системы часть, соединенная с валом ремня безопасности, а именно зубчатый диск 10, непосредственно выполняет колебательное движение, поглощающее энергию. Это дает то преимущество, что исключаются затраты на отдельную массовую систему, и часть с относительно большой массой совершает колебательное движение, в соответствии с чем соответствующее большое количество энергии может быть поглощено, или другими словами, с небольшим механизмом ограничения нагрузки может быть достигнут относительно большой уровень ограничения нагрузки. В течение возбуждения как можно большей части для выполнения волнообразного движения подачи, может быть также обеспечено большое число зубьев, которые, в конечном счете, дают возможность значительного коэффициента ослабления и в связи с этим высокий уровень ограничения нагрузки.

Кроме того, перекрытие зубчатых средств, по сравнению с решением из предшествующего уровня техники, намного больше, так что значительно большие нагрузки могут быть сняты, соответственно, и могут быть сконструированы части для подобного уровня ограничения нагрузки.

На фиг.3-5 иллюстрируется дополнительный характерный вариант осуществления механизма ограничения нагрузки, соответствующего настоящего изобретению, с планетарной зубчатой передачей 47. Вал ремня безопасности, не показанный в этом случае, соединен с диском 17 привода, который содержит внешнее зубчатое средство 44 и расположен так, чтобы образовывать зубчатый канал с внутренним зубчатым средством 45 корпуса 48 механизма ограничения нагрузки, которое также иллюстрируется на фиг.9.

В зубчатом канале расположены зубчатые колеса 43а и 43b, которые входят в зацепление с неподвижным внутренним зубчатым средством 45 корпуса 48 и вращающимся внешним зубчатым средством 44 диска 17 привода. Зубчатый канал сужается к концу так, чтобы поворотное движение диска 17 привода ограничивалось в направлении стрелки «D» и остановка диска 17 привода имела место с замедлением.

Механизм ограничения нагрузки предусмотрен в этом случае с планетарной зубчатой передачей 47, которая расположена между неподвижным диском 46 корпуса и зубчатыми кольцами 20 и 40, закрепленными на корпусе. Диск 17 привода предусмотрен с аксиально ориентированными штырями 18, которые входят в планетарные зубчатые колеса 19 и приводят их в движение в направлении по кругу.

Планетарные зубчатые колеса 19 находятся в зацеплении с внешним зубчатым средством 29 центральной шестерни 22 и внутренним зубчатым средством 30 внутреннего зубчатого кольца 21. Как внутреннее зубчатое кольцо 21, так и центральная шестерня 22 предусмотрены с противоположными аксиально ориентированными зубчатыми средствами 23, 24 и 26, 28, которые расположены между зубчатыми средствами 25 и 27, расположенными на закрепленных зубчатых кольцах 20 и 40 и зубчатых средства 35 и 37 диска 46 корпуса. Между зубчатыми средствами 23, 25, 28 и 37 расположены круглые резиновые прокладки 31, 32, которые функционируют вместе как средство ослабления относительного движения частей и относительной высокой начальной скорости в начале ограничения нагрузки. Кроме того, предусмотрены пружинные кольца 33 и 34, которые сталкивают внутреннее зубчатое кольцо 21 и центральную шестерню 22 аксиально силой сжатия пружины, и, таким образом, побуждают зубчатые средства 24, 25 и 26, 27 входить в зацепление.

Принцип ограничения нагрузки является идентичным характерному варианту осуществления, описанному со ссылкой на фиг.2, только что в этом случае в зависимости от того закреплено ли внутреннее зубчатое кольцо 21 или центральная шестерня 22, соответствующая другая часть выполняет волнообразное движении подачи, которое в этом случае также является поворотным движением. Поскольку уровень ограничения нагрузки, генерируемый посредством волнообразного движения подачи внутреннего зубчатого кольца 21 и центральной шестерни 22, может быть разным, следовательно, разные уровни ограничения нагрузки также могут регулироваться этим механизмом ограничения нагрузки, в зависимости от того, приводится ли в движение внутреннее зубчатое кольцо 21 или центральная шестерня 22.

Принцип ограничения нагрузки представлен на фиг.6а - 6d и в этом случае на основе движений зубчатых средств 24, 25, 23 и 35 внутреннего зубчатого кольца 21. Движение центральной шестерни 22 и зубчатого диска 10 из фиг.2 во время ограничения нагрузки идентично движению внутреннего зубчатого кольца 21 и не иллюстрируется по этой причине.

Внутреннее зубчатое кольцо 21 первоначально приводится в движение в направлении стрелки «А» посредством планетарных зубчатых колес 19. В течение скольжения вниз ножек зубьев зубчатых средств 24 и 25, движение в аксиальном направлении накладывается на движение по кругу в направлении стрелки «А», так что внутреннее зубчатое кольцо 21 в соответствии с этим движется в направлении стрелки «В», зубчатые средства 24 и 25 побуждаются к выходу из зацепления, а зубчатые средства 23 и 35 - к входу в зацепление. После достижения обратного положения, представленного на фиг.6с, и продолжения движения подачи, внутреннее зубчатое кольцо 21 движется в противоположном направлении в направлении стрелки «С». Вследствие постоянного торможения и ускорения внутреннего зубчатого кольца 21 в обратное положение и из обратного положения, энергия кинематически уменьшается. Энергия затем конвертируется, например, в тепло, энергия теряется в течение внутреннего трения и подобным образом.

Кроме того, на фиг.5 иллюстрируется то, как коммутационное кольцо 38 (кольцевой переключатель) удерживает центральную шестерню 22 в положении, в котором зубчатые средства 28 и 37 находятся в зацеплении, хотя центральная шестерня 22 сталкивается с другой стороной силой сжатия пружины посредством пружинного кольца 34 в направлении зубчатого кольца 40. В следствии этого центральная шестерня 22 неподвижна в начале ограничения нагрузки, так что она не может выполнять какое-либо волнообразное движение подачи и, соответственно, является неподвижной относительно диска 46 корпуса. В этом положении уровень ограничения нагрузки исключительно определяется описанным движением внутреннего зубчатого кольца 21, а центральная шестерня 22 может рассматриваться как неподвижная опора.

Как следует из фиг.7 и фиг.8а, коммутационное кольцо 38 в начале ограничения нагрузки удерживается посредством несущего элемента 39, поддерживающегося на зубчатом кольце 40 на расстоянии от последнего так, чтобы зубчатые средства 27 и 26 не могли входить в зацепление. Коммутационное кольцо 38 функционирует как поддающийся освобождению блокировочный механизм, в соответствии с чем, блокировка центральной шестерни 22, в конечном счете, имеет место во время взаимоблокировки зубчатых средств 28 и 37.

Как иллюстрируется на фиг.8а - 8с, коммутация имеет место в соответствии с тем, что диск 17 привода предусмотрен с фиксатором 42, который благодаря вращению во время ограничения нагрузки в направлении стрелки «S» входит в контактное взаимодействие с несущим элементом 39 и благодаря дополнительному повороту смещает последний в окружном направлении. В течение смещения в окружном направлении, несущий элемент 39 проходит над углублением 41 в зубчатом кольце 40, и толкается силой сжатия пружины пружинного кольца 34 в это углубление. В течение аксиального смещения коммутационного кольца 38 центральная шестерня 22, которая не показана на фиг.фиг.8а - 8с для простоты изображения, не поддерживается больше аксиально и может свободно двигаться между зубчатыми средствами 27 и 37. Поскольку ограничение нагрузки, генерируемое волнообразным движением подачи внутреннего зубчатого кольца 21, выше, чем ограничение нагрузки, генерируемое волнообразным движением подачи центральной шестерни 22, центральная шестерня 22 после коммутации, благодаря описанному движению коммутационного кольца 38, начинает выполнять движение подачи, тогда как внутреннее зубчатое кольцо 21 функционирует как неподвижная опора. Поскольку уровень ограничения нагрузки зависим от серьезности аварии и пассажира, уровень ограничения нагрузки, генерируемый волнообразным движением подачи центральной шестерни 22, может быть также так высок, что внутреннее зубчатое кольцо 21 больше не функционирует как неподвижная опора, но также возбуждается в вибрирующем поворотном движении. В этом случае имеется последовательное соединение центральной шестерни 22 и внутреннего зубчатого кольца 21, и внутреннее зубчатое кольцо 21 имеет в то же самое время функцию защиты от перегрузки.

Для лучшего понимания настоящего изобретения на фиг.10 показано изменение ограничения нагрузки, налагаемое на скорость извлечения ремня безопасности. Скорость извлечения ремня безопасности в случае столкновения с препятствием происходит в результате того, что пассажир в момент времени Т0 удара автомобиля о препятствие, при котором скорость автомобиля допускается идеализированной, являясь равной нулю, еще выполняет движение вперед вследствие его инерции, так что ремень безопасности вытягивается из натяжителя ремня безопасности, крепко соединенного с автомобилем. Прямая линия, указанная символом «I», представляет курс ограничения нагрузки торсионным стержнем 4000 N в соответствии с предшествующим уровнем техники в настоящее время. Уровень ограничения нагрузки независим от скорости экстракции ремня безопасности, так что этот вид ограничения нагрузки не является адаптивным ни к пассажиру, ни к столкновению. В сравнении с этим, курс ограничения нагрузки механизмом ограничения нагрузки, соответствующим настоящему изобретению, представлен символом «II». Распознаваемым является то, что ограничение нагрузки пропорционально квадрату скорости извлечения тканой ленты ремня безопасности. Это подтверждается в соответствии с тем, что при более высокой скорости извлечения ремня безопасности частота колебательной системы становится выше и из-за этого также увеличивается поглощенная энергия через механизм ограничения нагрузки, соответственно, связанная с уровнем ограничение нагрузки.

Для лучшего понимания практических применений функции сдерживания (ограничения) пассажира на фиг.11 иллюстрируется курс ограничения нагрузки во время столкновения с препятствием во время аварий при разных механических ударах и типах пассажиров. Кривые С1-С4 иллюстрируют курс ограничения нагрузки при скорости 32 км/час столкновения с препятствием при использовании механизма ограничения нагрузки, соответствующего настоящему изобретению, в соответствии с фиг.2 с 42 зубьями поочередно входящими и выходящими из зацепления. С1 иллюстрирует кривую для мужского манекена типа HIII Dummy 95%, С2 - кривую для женского манекена типа HIII Dummy 50%, С3 - кривую для женского манекена типа HIII Dummy 5% и, наконец, С4 - кривую для детского манекена типа ТНО для десятилетнего ребенка. Как можно видеть, механизм ограничения нагрузки регулируется сам для пассажиров, так что мужской манекен типа HII Dummy 95%, как показано в кривой С1, подвергается воздействию ограничения значительно более высокой нагрузки, чем женский манекен типа HIII Dummy 5% (кривая С3) или детский манекен десятилетнего ребенка, как показано на кривой С4. На кривой A3 представлена кривая ограничения нагрузки для женского манекена типа HIII Dummy 5% при скорости 50 км/час столкновения, на кривой А2 - кривая для мужского манекена типа HIII Dummy 50% при скорости 50 км/час столкновения. И в этом случае можно ясно видеть, что мужской манекен типа HIII Dummy 50% подвергается воздействию ограничения значительно более высокой нагрузки, чем женский манекен типа HIII Dummy 5%. Кривая А1 иллюстрирует курс для мужского манекена типа HIII Dummy 95%, а кривая А4 - курс ограничения нагрузки при скорости 56 км/час столкновения с аналогичным заключением. Таким образом, уровень ограничения нагрузки механизма ограничения нагрузки, соответствующего настоящему изобретению, является адаптивным для пассажира.

При сравнении кривых С1-С4 с кривыми А1-А4 можно видеть, что скорости столкновения также имеют значительное влияние на характеристики ограничения нагрузки, как может быть очевидно, например, из кривых A3 и С3, которые отличаются только скоростями 32 км/час и 50 км/час столкновения. Таким образом, уровень ограничения нагрузки механизма ограничения нагрузки, соответствующего настоящему изобретению, является адаптированным к столкновению с препятствием.

Кроме того, на кривой В1 можно видеть курс ограничения нагрузки для мужского манекена типа HIII Dummy 50%, а на кривой В2 - курс ограничения нагрузки для женского манекена типа HIII Dummy 5% при скорости 50 км/час столкновения с препятствием, соответственно, причем в этом случае механизм ограничения нагрузки имеет 36 зубьев. Кривые А2 и В1 представляют кривые ограничения нагрузки для идентичных манекенов с идентичными скоростями столкновения при использовании механизмов ограничения нагрузки с изменяющимся числом зубьев. Кривая В1 механизма ограничения нагрузки с 36 зубьями лежит значительно ниже кривой А2 механизма ограничения нагрузки с 42 зубьями. Это может, соответственно, объясняться тем, что ослабление (нагрузки), обеспечиваемое механизмом ограничения нагрузки, и, таким образом, уровень ограничения нагрузки определенно обусловливается числом зубьев. Чем больше зубьев имеет механизм ограничения нагрузки, тем выше уровень ограничения нагрузки.

Изобретение относится к области автомобилестроения, в частности к механизмам ограничения нагрузки для автомобиля. Механизм содержит две части, контролируемые относительно друг друга, с частотно обусловленным ограниченным движением. Части выполнены с возможностью движения относительно друг друга и содержат взаимоблокирующиеся зубчатые средства. Частотно обусловленное контролируемое движение в соответствии с этим приводит в результате к тому, что одна из указанных частей, сравниваемая с другой частью, выполняет волнообразное движение подачи, благодаря которому указанные зубчатые средства поочередно входят в зацепление и выходят из зацепления. Части, движущиеся относительно друг друга, содержат вторую пару взаимоблокирующихся зубчатых средств. Вторая пара взаимоблокирующихся зубчатых средств, смещенная к указанной первой паре взаимоблокирующихся зубчатых средств, взаимоблокируется. Два зубчатых средства выполнены смещенными относительно друг друга. Достигается упрощение конструкции механизма и улучшение поглощения им энергии. 15 з.п. ф-лы, 19 ил.

1. Механизм ограничения нагрузки для автомобиля, содержащий, по меньшей мере, две части (1, 2, 10, 12, 16, 20, 21, 46, 22, 40), контролируемые относительно друг друга, с частотно обусловленным ограниченным движением,
отличающийся тем, что указанные части (1, 2, 10, 12, 16, 20, 21, 46, 22, 40), движущиеся относительно друг друга, содержат взаимоблокирующиеся зубчатые средства (3, 4, 13, 15, 24, 25, 26, 27), и тем, что частотно обусловленное контролируемое движение в соответствии с этим приводит в результате к тому, что, по меньшей мере, одна из указанных частей (1, 10, 21, 22), сравниваемая с указанной другой частью (2, 12, 16, 20, 40, 46), выполняет волнообразное движение подачи, благодаря которому указанные зубчатые средства (3, 4, 13, 15, 24, 25, 26, 27) поочередно входят в зацепление и выходят из зацепления, причем
указанные части (1, 2, 10, 12, 16, 20, 21, 22, 40, 46), движущиеся относительно друг друга, содержат, по меньшей мере, вторую пару взаимоблокирующихся зубчатых средств (5, 6, 14, 23, 35, 28, 37), и указанная вторая пара взаимоблокирующихся зубчатых средств (5, 6, 14, 23, 35, 28, 37), смещенная к указанной первой паре взаимоблокирующихся зубчатых средств (3, 4, 13, 15, 24, 25, 26, 27,) взаимоблокируется, и по меньшей мере, два зубчатых средства (3, 5, 13, 14, 23, 24, 26, 28) расположены смещенными друг к другу на одной из указанных частей (1, 10, 21, 22).

2. Механизм ограничения нагрузки по п.1, отличающийся тем, что указанная первая пара (3, 4, 13, 15, 24, 25, 26, 27) и указанная вторая пара (5, 6, 14, 23, 35, 28, 37) взимоблокирующихся зубчатых средств расположены на противоположных сторонах.

3. Механизм ограничения нагрузки по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что между указанными взаимоблокирующимися зубчатыми средствами (3, 4, 5, 6, 13, 14, 15, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 35, 37) расположено средство ослабления.

4. Механизм ограничения нагрузки по п.3, отличающийся тем, что указанное средство ослабления образовано из массы смазки или жира, заполняющей пространства между указанными зубчатыми средствами (3, 4, 5, 6, 13, 14, 15, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 35, 37).

5. Механизм ограничения нагрузки по п.3, отличающийся тем, что указанное средство ослабления образовано посредством круглой резиновой прокладки (31, 32), расположенной между указанными зубчатыми средствами (3, 4, 5, 6, 13, 14, 15, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 35, 37).

6. Механизм ограничения нагрузки по п.3, отличающийся тем, что указанный механизм ограничения нагрузки расположен у вала ремня безопасности натяжителя ремня безопасности, и что указанная часть (10, 21, 22), выполняющая волнообразное движение подачи, была заблокирована с указанным валом ремня безопасности силовым замыканием.

7. Механизм ограничения нагрузки по п.6, отличающийся тем, что указанная часть (10, 21, 22), выполняющая движение подачи, образована посредством зубчатого диска с аксиальным зубчатым средством (13, 14, 23, 24, 26, 28), а зубчатый диск с его аксиальным зубчатым средством (13, 14, 23, 24, 26, 28) поддается вхождению в зацепление с зубчатым средством (15, 25, 27, 35, 37), закрепленным на корпусе механизма ограничения нагрузки.

8. Механизм ограничения нагрузки по п.7, отличающийся тем, что указанный зубчатый диск (21, 22) является пружиной, нагруженной в направлении взаимоблокирующегося зацепления указанного аксиального средства (24, 26) и указанного зубчатого средства (25, 27), закрепленного на корпусе.

9. Механизм ограничения нагрузки по одному из пп.7 или 8, отличающийся тем, что указанное аксиальное зубчатое средство (13, 14, 23, 24, 26, 28) образовано посредством зубьев, радиально направленных к центру указанного зубчатого диска (10, 21, 22).

10. Механизм ограничения нагрузки по одному из предшествующих пп.6-8, отличающийся тем, что между валом ремня безопасности и указанной частью (21, 22), выполняющей волнообразное движение подачи, предусмотрена трансмиссия.

11. Механизм ограничения нагрузки по п.10, отличающийся тем, что указанное зубчатое средство является планетарной зубчатой передачей (47), а вал ремня безопасности соединен с планетарными зубчатыми колесами (19), при этом указанный зубчатый диск (21, 22) образован посредством центральной шестерни (22) и/или внутреннего зубчатого кольца (21), которые содержат радиальные зубчатые средства (29, 30), с которыми указанные зубчатые колеса (19) входят в зацепление.

12. Механизм ограничения нагрузки по п.11, отличающийся тем, что уровень ограничения нагрузки, генерируемый посредством волнообразного движения подачи указанной центральной шестерни (22), отличается от уровня ограничения нагрузки, генерируемого посредством волнообразного движения подачи указанного внутреннего зубчатого кольца (21).

13. Механизм ограничения нагрузки по п.11 или 12, отличающийся тем, что указанная центральная шестерня (22) и/или указанное внутреннее зубчатое кольцо (21) содержат поддающийся освобождению блокировочный механизм.

14. Механизм ограничения нагрузки по п.13, отличающийся тем, что указанный поддающийся освобождению блокировочный механизм предназначен для указанной центральной шестерни (22) или для указанного внутреннего зубчатого кольца (21), которое соответственно генерирует более низкий уровень ограничения нагрузки во время волнообразного движения подачи.

15. Механизм ограничения нагрузки по п.6, отличающийся тем, что указанный механизм ограничения нагрузки содержит корпус (48), при этом между указанным корпусом (48) и валом ремня безопасности и/или указанной планетарной зубчатой передачей (47) предусмотрены средства для ограничения поворотного угла.

16. Механизм ограничения нагрузки по п.15, отличающийся тем, что указанные средства образованы одним или множеством зубчатых колес (43а, 43b), которые входят в зацепление с зубчатым средством (44, 45), расположенные на корпусе (48), и зубчатым, средством, расположенным на диске (17) привода, блокированного силовым замыканием с валом ремня безопасности, или входящими в состав указанной планетарной зубчатой передачи (47), а канал, образованный указанными двумя зубчатыми средствами (44, 45), сужается к концу.