[发明专利]一种限力工况动态可调的主动预紧安全带卷收器及减速机构

说明书

本发明涉及一种限力工况动态可调的主动安全带卷收器及减速机构，所述的卷收器包括框架、芯轴；所述的芯轴一端安装有减速机构；所述的减速机构的外端安装电机；所述的芯轴外周缠绕有织带；所述的框架上设置有控制器；所述的控制器针对不同工况状态产生不同的输出信号，该输出信号触发电机旋转输出扭矩，减速机构接收电机的输出扭矩后进行减速增扭后传递给芯轴和定轴，从而控制芯轴上织带力大小。其优点表现在；通过设置控制器、电机、减速机构之间配合，使得减速机构能够正反转，针对性的将各个工况状态过程中的织带力实时动态调整，同时采用同轴布置的方式，结构简单紧凑，电机驱动效率高，减速器传动效率高且机构简单，成本更低。

技术领域

本发明涉及卷收器技术领域，具体地说是一种高效率且高负载能力的减速机构，及其应用于限力工况动态可调的主动预紧安全带卷收器。

背景技术

随着汽车自动紧急制动系统(AEB)的强制安装和普及，由于紧急制动而导致车内乘员坐姿离位，存在安全气囊无法提供有效保护，甚至造成乘员严重伤害的风险。研究表明，为避免上述风险，电机驱动的主动预紧安全带需要提供800N以上的预紧力。然而，现有技术的最大预紧力通常在200-400N的范围。

减速机构的传动效率是制约现有技术最大预紧力的核心因素之一。例如；CN104039607B、CN107635834B、CN111216675A，在传统爆燃式预紧限力安全带的基础上，增加直流电机、减速机构、离合器等部件。其中，减速机构通常采用2-3级平行轴齿轮副、行星齿轮、和蜗轮蜗杆等结构，减速比一般在40-60左右，结构复杂、零件多、传动效率低，电机扭矩损耗显著。

现有技术的减速机构也存在负载能力不足的问题。为实现800N以上的预紧力，减速机构需要能够承受约30Nm的载荷。基于渐开线的圆柱齿型的减速机构负载能力取决于齿根的剪切强度，由于材料成本和外形尺寸限制，现有技术的减速器负载能力通常低于10Nm。此外，随着汽车智能安全技术的发展，需要针对不同碰撞工况和乘客身材坐姿等因素，对安全带限力等级进行动态调整，以便最大限度地降低人体承受的约束载荷和损伤风险。专利文献CN202110383280.9提供了一种利用电机驱动实现限力等级动态调整的方法，实施案例中采用了行星齿轮减速器，也同样存在结构复杂、成本高、负载能力不足的问题。

综上所述，亟需一种高传动效率、高负载能力、结构简单、成本低的减速机构，并应用于主动预紧安全带卷收器，实现高预紧力和限力等级动态调整。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种高传动效率、高负载能力、结构简单、成本低的减速机构，并应用于主动预紧安全带卷收器，实现高预紧力和限力等级动态调整。

本发明的再一目的是：提供一种减速机构。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是；

一种限力工况动态可调的主动安全带卷收器，所述的卷收器包括框架、电机、减速机构、芯轴、定轴、控制器、卷簧及锁止机构；所述的电机安装在框架一侧；所述的框架上设置有定子支架；所述的转子支架固定在电机上；所述的减速机构布置在定子支架的内部空间；所述的芯轴安装在框架内部，沿轴向对接设置有第一扭力杆和第二扭力杆；所述的芯轴一端铆接定轴，外周缠绕织带，另一端和输出轮铆接；所述第一扭力杆两端分别与减速机构输出轮和芯轴中部利用花键刚性连接；所述第二扭力杆两端分别与芯轴中部和定轴通过花键刚性连接；所述定轴与安装在框架另一侧的卷簧及锁止机构建立连接；所述控制器设置在框架上部，根据不同工况状态发出相应的指令，控制电机旋转方向及输出扭矩，经过减速机构减速增扭后传递给芯轴和定轴，从而控制芯轴正反转，以及织带预紧力大小；当发生碰撞时，控制器可以通过调整电机的堵转和断电状态，控制第一扭力杆所承受的扭矩，从而实现限力工况的动态调整。