具体实施方式

具体参照图1和图2，示出了根据本发明的第一实施方案的卷收器组件10。该卷收器组件通常包括：卷收器框架19；卷轴组件12，该卷轴组件具有能够相对于卷收器框架19旋转的卷轴元件14；载荷限制元件诸如扭力杆36，该载荷限制元件与卷轴元件14联接；主锁定机构25，该主锁定机构用于经由载荷限制元件14而相对于卷收器框架19选择性地锁定卷轴元件14；和辅助锁定机构50，该辅助锁定机构用于相对于卷收器框架19选择性地锁定卷轴元件14。

卷轴组件12包括卷轴元件14，该卷轴元件形成适于与一定长度的座椅安全带织带11的端部接合的大致圆柱形外表面16，并且使得座椅安全带织带11的多次缠绕能够卷绕到卷轴元件14上并存放在卷轴元件上。卷轴元件14的一个端部形成轴承表面18，该轴承表面保持在由卷收器框架19承载的合适衬套或轴承元件内。例如，卷收器框架19包括第一框架壁19a和第二框架壁19b，并且可变形轴承20定位在第一框架壁19a和卷轴轴承表面18之间。与第一侧壁19a联接的扭转弹簧盖21容纳回缩弹簧23，该回缩弹簧与卷轴的狭缝17接合以从座椅安全带织带11松弛回缩。

卷轴元件14的相对端部与包括轴承短插芯24的型材头部22联接，该轴承短插芯保持在由卷收器框架19直接或间接支撑的合适的衬套或轴承元件内。例如，型材头部22的轴承短插芯24可与本领域中众所周知的胎面头部(未示出)联接。卷轴元件14的表面14a以足够的力和足够的相应摩擦系数邻接型材头部22的表面22a，使得卷轴元件14和型材头部22在某些条件下(诸如在所有或大部分非碰撞条件操作期间)一起旋转。

型材头部22限定大致圆柱形孔26，该大致圆柱形孔用于接纳联接器端部28，使得型材头部22和联接器端部28一起旋转。例如，孔26和联接器端部28中的一者或两者可各自包括花键，这些花键彼此接合并防止相应部件之间的滑移或其他相对旋转移动。型材头部22与主锁定机构25工作连接，在检测到锁定事件时，该主锁定机构约束卷轴元件14的旋转，如本领域已知的那样。例如，在检测到锁定事件时，主锁定机构25相对于卷收器框架侧壁19b锁定型材头部22，从而以下面将要描述的方式约束卷轴元件14的旋转。

卷收器组件10还可包括预紧器装置31，诸如旋转预紧器装置。旋转预紧器装置是已知的，并且可包括一系列元件，诸如球块或聚合物杆元件(未示出)，这些元件被驱动以在由气体发生器提供的气体压力下接合链轮。然而，本文受权利要求书保护的本发明可在具有或不具有预紧器装置31的情况下操作。

图中所示的卷收器组件10还包括载荷限制元件诸如扭力杆36，该载荷限制元件具有经由联接器端部28与型材头部22联接的第一端部38和与卷轴元件14联接的第二端部40。型材头部22、联接器端部28、扭力杆36和卷轴元件14(在端部40处)可彼此旋转固定地联接，以便完全或基本上防止它们之间的连接点处的旋转移动。例如，扭力杆36的第一端部38和联接器端部28内的孔42中的一者或两者可各自包括花键，这些花键彼此接合并防止相应部件之间的滑移或其他相对旋转移动。类似地，扭力杆36的第二端部40和卷轴元件14内的孔44中的一者或两者可各自包括花键，这些花键彼此接合并防止相应部件之间的滑移或其他相对旋转移动。型材头部22、联接器端部28、扭力杆36和卷轴元件14的孔44不需要包括花键来限制旋转移动；相反，这些部件可使用任何合适的部件和/或配置来限制或防止在它们之间的连接点处的上述相对旋转移动。卷轴载荷限制元件对于本文所述的本发明的操作不是必需的。

在正常操作期间，扭力杆36和卷轴元件14围绕正常操作中心轴线36a旋转。然而，在下文所更详细讨论的某些条件下，卷轴元件14和/或扭力杆36可经历径向位移，使得它们围绕移位的中心轴线36b旋转。换句话讲，由于约束载荷达到预定水平，因此卷轴元件14纵向轴线从其正常位置移位或偏斜。

卷收器组件10还可包括卷轴旋转限制器32，该卷轴旋转限制器被配置为选择性地接合扭力杆36和/或卷轴元件14，以选择性地防止扭力杆36和卷轴元件14之间的相对旋转。例如，在扭力杆36的第一端部38和第二端部40之间的预定圈数(全部或部分)之后，卷轴旋转限制器32将卷轴元件14锁定到型材头部22并且防止扭力杆36的进一步旋转。作为更具体的示例，图1所示的卷轴旋转限制器32包括螺母33，该螺母与联接器端部28的螺纹部分35螺纹联接。在扭力杆36旋转变形时(当第二端部40相对于第一端部38旋转时)，卷轴元件14相对于联接器端部28旋转，并且螺母33沿着联接器端部的螺纹部分35朝向型材头部壁34行进。在由螺纹部分的螺距和长度确定的一定数量的旋转之后，螺母33接合型材头部壁34并锁定或基本上锁定卷轴元件14和型材头部22，从而防止扭力杆36的进一步旋转。卷轴旋转限制器32对于本文所述的本发明的操作不是必需的。

卷收器组件10还可包括辅助锁定机构50，该辅助锁定机构用于在预定约束载荷作用在卷轴上时相对于卷收器框架19选择性地锁定卷轴元件14。例如，图1至图3所示的辅助锁定机构50包括至少一个辅助锁定齿，该至少一个辅助锁定齿用于选择性地接合辅助锁定表面以约束框架和卷轴之间的相对移动。作为更具体的示例，图1至图3所示的辅助锁定机构50包括多个辅助锁定齿52，该多个辅助锁定齿在达到预定约束载荷作用在卷轴上时选择性地接合卷轴元件14的外圆柱形表面，即辅助锁定表面18。图1至图3所示的辅助锁定机构50还包括可变形轴承20，该可变形轴承定位在卷轴元件14的辅助锁定表面18和辅助锁定齿52之间，以在可变形轴承20完整时(即，在达到预定约束载荷之前)防止辅助锁定表面18和辅助锁定齿52之间的接合。换句话讲，当可变形轴承20保持完整并处于适当位置时，这通常防止卷轴元件14的辅助锁定表面18与辅助锁定齿52之间的接触，从而允许卷轴元件14在轴承表面21a内旋转，而无需辅助锁定齿52接合或直接接触卷轴元件14。

可通过锁定卷轴元件14和型材头部22的卷轴旋转限制器32的接合来至少部分地促进上述预定约束载荷作用在卷轴上。例如，在卷轴旋转限制器32接合时，作用在卷轴元件14上的约束载荷可增加至达到预定约束载荷的点。另外，当达到预定约束载荷时，卷轴元件14可径向移位，如上面所讨论的。

在其中型材头部22未被锁定的车辆正常操作期间，允许卷轴组件12相对于卷收器框架19而围绕轴承18和轴承短插芯24自由旋转。例如，安全带织带11可在图1所示的方向46上从卷收器拉出(通常由车辆乘员拉出)，或在相反方向上回缩(通常由回缩弹簧23回缩)。该操作允许车辆乘员在正常操作条件期间进行某些类型的移动，从而提供期望的舒适度和便利性特征。

在锁定事件期间，通常或防止卷轴组件12在约束方向46上进行座椅安全带11抽出。例如，型材头部22相对于卷收器框架19被锁定，以约束座椅安全带织带11抽出。

在一种类型的锁定事件即例行锁定事件中，座椅安全带织带11抽出速度或抽出加速度可落在规定极限之外，从而指示乘员相对于座椅抽出织带比预定量更快，或者由于车辆倾斜、道路诱发振动等而激活车辆惯性感测锁定装置。在例行锁定事件中，型材头部22经由主锁定机构25锁定到卷收器框架19，直到卷收器组件10复位。例如，主锁定机构25可包括锁定齿27，该锁定齿在锁定事件期间与型材头部22的接收表面29接合并且相对于框架19锁定型材头部22。因此，卷轴组件12可经由两种主要类型的连接而相对于框架19锁定。例如，一方面，卷轴组件12经由型材头部22与联接器端部28的固定连接、联接器端部28与扭力杆第一端部38的固定连接、以及扭力杆第二端部40与卷轴元件14的固定连接而相对于框架19锁定。另一方面，卷轴组件12也经由摩擦力(诸如分别在卷轴元件14的邻接表面14a和22a与型材头部22之间的压配合接合或其他邻接接合)而相对于框架19锁定。当卷轴组件12相对于框架19锁定时，车辆乘员的动量或其他力可在方向46上产生座椅安全带载荷力。然而，在例行锁定事件期间，这些座椅安全带载荷力通常足够低，使得邻接表面14a和22a保持接合，而彼此之间没有旋转的相对滑移。

在例行锁定事件之后，卷轴组件12通常或经常保持相对于框架19锁定，直到卷收器组件10复位，诸如通过乘员允许座椅安全带织带11回缩预定距离和/或通过解开(当车辆条件安全允许时)并且允许卷收器弹簧23使座椅安全带织带11返回到其回缩位置。在这种类型的例行锁定事件中，不启动预紧器装置31。

在另一种类型的锁定事件(碰撞条件锁定事件)中，相关联的车辆可能经历超出规定极限的惯性载荷或织带抽出速度，从而指示车辆碰撞或潜在的车辆碰撞。卷收器组件10的相关联的车辆和/或部件能够经由多个机械、电或其他部件、传感器或系统来区分例行锁定事件和碰撞条件锁定事件。例如，卷收器组件10的相关联的车辆和/或部件可包括惯性敏感锁定系统，该惯性敏感锁定系统检测卷收器组件10的车辆和/或部件的惯性变化。作为更具体的示例，相关联的车辆可包括车载碰撞传感器9(图6)，该车载碰撞传感器检测车辆何时以等于预定量的力减速，诸如通常对应于中度到重度碰撞的力。

在碰撞条件锁定事件期间，卷收器组件10的操作通常与其在常规锁定事件期间的操作大致类似，具有五个主要的潜在差异：(1)预紧器的启动，(2)在卷轴元件14的邻接表面14a和22a与型材头部22之间的旋转滑移，(3)扭力杆36的变形，(4)卷轴旋转限制器32的接合，以及(5)辅助锁定机构50的接合。

关于碰撞条件的第一潜在特性，在检测到碰撞条件的情况下，可以通过向相关联的气体发生器发送点火信号来激活预紧器装置31，从而使一定长度的座椅安全带织带11回缩并抵靠车辆乘员收紧座椅安全带。旋转预紧器可包括用于在经历预紧旋转之后锁定型材头部22的机构。

除了此类预紧器锁定之外或独立于此类预紧器锁定，响应于作用在车辆上的惯性载荷而锁定型材头部22。例如，主锁定机构25锁定齿27与型材头部22接收表面29接合，并且相对于框架19锁定型材头部22。因此，卷轴组件12经由型材头部22与联接器端部28的固定连接、联接器端部28与扭力杆第一端部38的固定连接、以及扭力杆第二端部40与卷轴元件14的固定连接而相对于框架19锁定。当卷轴组件12相对于框架19锁定时，车辆乘员的动量或其他约束力可在方向46上产生座椅安全带载荷力。主锁定机构还可利用胎面头部(未示出)和/或棘爪(未示出)将型材头部22锁定到卷收器框架19。胎面头部和棘爪在本领域中是众所周知的。

关于碰撞条件的第二潜在特性和第三潜在特性，与碰撞条件锁定事件相关联的力可允许型材头部22的邻接表面14a和22a与卷轴元件14之间的相对旋转。因此，在方向46上作用的大部分或全部约束力作用在扭力杆36上，潜在地导致扭力杆的偏转和/或变形。如上面所讨论的，扭力杆36的一个端部38被锁定到卷收器框架19(经由型材头部22和联接器端部28)，而另一端部40与卷轴元件14联接。附接点(38，40)之间的扭力杆36段经历弹性和塑性扭力偏转，从而实现卷轴元件14和卷收器框架19之间的扭力受控的相对旋转。换句话讲，扭力杆36可经历弹性(初始)和塑性扭力变形，从而允许带织带11的受控抽出(伸展)，同时限制安全带载荷。在此类条件下，力流可从座椅安全带织带11到卷轴元件14、到扭力杆36、到联接器端部28、到型材头部22、到主锁定机构25、到框架19。扭力杆36的特性被设计成提供预定的载荷限制特性。扭力杆头部38和扭力杆头部40之间的相对旋转可发生数圈(全部或部分)。载荷限制特性可有益于限制来自座椅安全带织带11的力作用在车辆乘员上。

关于碰撞条件的第四潜在特性，图1所示的卷轴旋转限制器在碰撞条件期间限制卷轴旋转。例如，尽管可能期望的是扭力杆36充当载荷限制器，但也可能期望的是限制座椅安全带织带11抽出。作为更具体的示例，可能期望的是在扭力杆头部38和扭力杆头部40之间的预定数量的相对旋转之后限制座椅安全带织带11抽出。例如，参见图1，当扭力杆36经历扭转变形时，螺母33沿着联接器端部28的螺纹部分35朝向型材头部壁34行进。在由螺纹部分的螺距和长度确定的一定数量的旋转之后，螺母33接合型材头部壁34并锁定或基本上锁定卷轴元件14和型材头部22，从而防止扭力杆36的进一步旋转。

关于碰撞条件的第五潜在特性，图1至图3所示的辅助锁定机构50在预定约束载荷作用在卷轴上时相对于卷收器框架19选择性地锁定卷轴元件14。例如，图1至图3所示的辅助锁定机构50包括限定框架壁19a的一部分的多个辅助锁定齿52，该多个辅助锁定齿选择性地接合限定卷轴元件14的一部分的辅助锁定表面18。图1至图3所示的辅助锁定机构50还包括可变形轴承20，该可变形轴承定位在辅助锁定表面18和辅助锁定齿52之间，以在可变形轴承20完整时(即，在预定约束载荷之前)防止接合。换句话讲，当可变形轴承20保持完整并处于适当位置时，这防止卷轴元件14的辅助锁定表面18与辅助锁定齿52之间的接触，从而允许卷轴元件14在轴承表面21内旋转，而无需辅助锁定齿52接合或直接接触卷轴元件14。然而，在预定约束载荷下，辅助锁定齿52使可变形轴承20断裂、变形或移位并且直接接合辅助锁定表面18。

出于多种原因，辅助锁定机构50可为有利的。例如，尽管可能期望的是扭力杆36充当载荷限制器，但也可能期望的是限定在碰撞事件期间允许的座椅安全带织带11抽出的外部极限。又如，辅助锁定机构50可通过在卷轴元件14和框架19之间提供额外的接触点，并且通过在座椅安全带织带11的与主锁定机构25相对的侧上提供锁定点，在碰撞条件下提供增加的卷收器组件10强度。

在达到预定约束载荷时，方向46上的力可导致卷轴元件14和/或扭力杆36径向移位，使得卷轴元件14的辅助锁定表面18在可变形轴承20上向上压入辅助锁定齿52中，其力足以使可变形轴承20断裂或移位或变形，并且允许卷轴元件14的辅助锁定表面18与辅助锁定齿52之间的直接接触。在辅助锁定表面18和辅助锁定齿52之间接触时，卷轴元件14基本上或完全锁定到框架壁19a，并且基本上或完全防止卷轴元件14的旋转。例如，相对锋利的辅助锁定齿52与方向46上的碰撞力结合，使得辅助锁定齿52嵌入辅助锁定表面18中并且基本上或完全防止进一步的座椅安全带织带11抽出。

图2示出了沿图1中的线2--2截取的框架侧壁19a的视图，其中透过框架侧壁19a中的开口58能够看见扭转弹簧盖21和卷收器弹簧23的部分。为了进行示意性的说明，图2中未示出可变形轴承20和卷轴元件14。

图3示出了沿图1中的线3--3截取的框架侧壁19a的视图，其中卷轴元件14的辅助锁定表面18延伸穿过框架侧壁19a中的开口58，并且可变形轴承20定位在辅助锁定表面18与辅助锁定齿52之间。图3示出了与回缩弹簧23(图1、图2)接合以从座椅安全带织带11松弛回缩的回缩齿17。例如，如图2所示，回缩弹簧23包括弯曲端部53，该弯曲端部用于选择性地接合回缩齿17(图3)中的任一回缩齿。

许多不同的设计参数具有影响辅助锁定机构50接合的条件的能力。例如，可变形轴承20的厚度、材料性质、表面光滑度和抛光度、制造技术以及其他设计参数可能会影响辅助锁定齿52能够直接接合辅助锁定表面(即轴承18)的条件。又如，辅助锁定齿52的尺寸、形状、锐度和材料性质可能会影响以下各项：(1)引起可变形轴承20断裂和/或变形的碰撞力和其他条件；(2)在辅助锁定齿52和辅助锁定表面18之间的直接接触的时刻与框架19和卷轴元件14经由辅助锁定机构50基本上或完全锁定的时刻之间经过的时间和座椅安全带织带放出；(3)当辅助锁定机构50接合时金属从辅助锁定表面18移除或在辅助锁定表面上变形的程度；(4)用于在辅助锁定机构50接合之后解锁或释放卷收器组件10的机构。再如，用于轴承表面的材料性质、表面光滑度和抛光度、制造技术、以及其他设计参数能够影响前句中的至少性能变量(2)、(3)和(4)。

图4示出了适用于辅助锁定机构50的可变形轴承的四个附加实施方案。例如，第二可变形轴承156类似于图1至图3所示的可变形轴承20，但第二可变形轴承具有侧壁160以将可变形轴承156保持在框架19与辅助锁定表面18(图4中未示出)之间的适当位置。在辅助锁定机构50的接合期间，即使可变形轴承156的轴承表面158变形或断裂，侧壁160也可保持完整。

又如，在图4中，第三可变形轴承256包括两个侧壁260、262，以将可变形轴承256保持在框架19与辅助锁定表面18(图4中未示出)之间的适当位置。更具体地，每个侧壁260、262定位在框架壁19a的相对壁上。在辅助锁定机构50的接合期间，即使可变形轴承156的轴承表面158变形或断裂，侧壁260、262也可保持完整。第三可变形轴承256还可包括狭缝264，该狭缝有助于促进辅助锁定机构50在碰撞条件下的接合。更具体地，在某些碰撞条件下，辅助锁定齿52能够穿透狭缝264以促进辅助锁定齿52与辅助锁定表面18之间的接合，因为狭缝264可充当轴承表面258的变形或断裂的起始点。狭缝264通常比辅助锁定齿52的厚度薄，以降低辅助锁定齿52在非碰撞条件期间延伸穿过轴承表面258的可能性。

又如，在图4中，第四可变形轴承356包括两个侧壁360、362，以将可变形轴承356保持在框架19与辅助锁定表面18(图4中未示出)之间的适当位置。第四可变形轴承356还可包括缺口364，该缺口有助于促进辅助锁定机构50在碰撞条件下的接合。更具体地，与第三可变形轴承256中的狭缝264不同，缺口364不延伸穿过轴承表面358的整个厚度，但它们仍然影响辅助锁定齿52能够穿透轴承表面358的条件。

又如，在图4中，第五可变形轴承456包括侧壁460以将可变形轴承456保持在框架19与辅助锁定表面18(图4中未示出)之间的适当位置。第五可变形轴承456还可包括齿盖470，该齿盖对应于辅助锁定齿52的形状和尺寸。例如，八个齿盖470中的每个齿盖均对应于限定八个齿52中的一个齿的表面，使得当第五可变形轴承456处于适当位置时，齿52和齿盖470配合以限定围绕开口58的相对平滑表面。在接合辅助锁定机构50时，齿盖470各自可能变形或脱离侧壁460。

值得注意的是，可变形轴承(56，156，256，356，456)中的一个或多个可变形轴承可彼此结合使用。例如，可变形轴承20可与第五可变形轴承456一起使用，使得可变形轴承20形成平滑、不间断的表面以与辅助锁定表面18接合，并且使得第五可变形轴承456能够减少或防止移动部件之间的压力点。

图5a、图5b、图5c和图5d示出了框架齿152、252、352、452、552、652、752、852、952、1052的各种实施方案。本文图中所示的框架齿各自被设计成使框架齿与卷轴辅助锁定表面18之间的接合最小化，直到辅助锁定机构50接合。如上面所讨论的，辅助锁定齿52的尺寸、形状、锐度和材料性质能够影响许多性能变量。例如，框架齿152具有比图1至图4所示的辅助锁定齿52更小的轮廓，从而潜在地导致在框架齿152和辅助锁定表面18之间的直接接触的时刻与框架19和卷轴元件14经由辅助锁定机构50基本上或完全锁定的时刻之间经过的时间增加并且座椅安全带织带放出。又如，框架齿252远离旋转方向成角度，这与辅助锁定齿52不同，从而也潜在地导致经过的时间增加并且座椅安全带织带放出，并且还潜在地使得在辅助锁定机构50接合之后更容易解锁或释放卷收器组件10，因为框架齿252可能花费更长的时间嵌入到辅助锁定表面18的材料中。再如，框架齿452各自具有不垂直于框架侧壁19a的顶部边缘，从而当辅助锁定机构50接合时，可能导致经过的时间减少并且座椅安全带织带放出，并且潜在地增加金属从辅助锁定表面18移除或在辅助锁定表面上变形的程度。又如，框架齿752、852、952、1052可具有不规则或变化的齿轮廓。

图6示意性地示出了在车辆1诸如机动车辆中使用的座椅安全带组件8。车辆1包括座椅2，该座椅安装到车辆，能够支撑乘员3。座椅安全带组件8包括：卷收器组件10，该卷收器组件安装到车辆1；预紧器组件31，该预紧器组件安装到卷收器组件10或车辆1；座椅安全带织带11，该座椅安全带织带存放在卷收器组件10的卷轴上；带扣4，该带扣具有凹部，该凹部安装到座椅3或车辆1并且能够接纳与座椅安全带织带11的一个端部联接的带扣凸部；和锚定件5，该锚定件安装到车辆1并且在乘员3的肩部区域附近支撑座椅安全带织带11。图6所示的车辆1还包括碰撞传感器9，该碰撞传感器检测车辆1的惯性变化。

其中所述的本发明可与车辆一起使用，诸如汽车、其他基于地面的运输、飞机、其他基于空气的运输或适于运输优选地在运输期间和/或碰撞期间固定的人或物体的任何其他车辆。

卷收器组件10的其他改进可结合本发明来实施。换句话讲，虽然以上描述构成了本发明的优选实施方案，但应当理解，在不脱离所附权利要求的适当范围和公平含义的情况下，本发明易受修改、变型和改变的影响。