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摘 要：经过多年的技术发展与积累，汽车上安全带预紧装置也出现了各种结构形式，其中主要包括齿轮齿条式和滚球式。本文通过对汽车用气体发生器的安全带预紧装置机构的专利进行统计分析，重点讲述了齿轮齿条式和滚球式两种安全带预紧装置结构的技术发展路线。
关键词：安全带预紧装置；滚球；齿条
引言
为了消除乘员与织带之间的间隙，安全带生产厂商研制出预紧式安全带，其作用方式是当汽车发生碰撞而乘员尚未向前移动时，预紧器将织带收回拉紧而减小缠绕间隙和佩戴间隙，消除约束空行程的影响，更好地将乘员“束缚”在座椅上，改善乘员的约束性能。因此，对汽车安全带预紧装置的研究，对汽车安全技术领域的发展具有重要的意义。
1 预紧器的结构和工作原理
目前世界上普遍采用烟火式预紧器，该预紧器主要由气体发生器、传动机构和离合机构三部分组成。工作原理是利用气体发生器产生高压气体，由气体推动转动机构运动，通过离合机构将运动传给卷收器卷轴，使卷轴回转将织带收紧而达到预紧的目的。图1给出了预紧式安全带的作用过程（如图1）。
2 安全带预紧器的专利申请趋势
从全球历史申请量来看，自从1979年该技术起步之后，相关专利申请量持续上升并于2010年达到顶点，如图2所示，在2010年至2014年有呈下降趋势。在1979年至2014年间，全球内有关用气体发生器的安全带预紧装置的专利申请总量达到500余篇，而国内只有140余件，而其中的由国内申请人提出的申请只有20篇左右。存在较大差距。
从国家专利申请数量来看，排在前列的为日本、美国、瑞典、德国。这些国家均是全球汽车行业较发达的工业大国（如图3所示）。其中瑞典公司AUTOLIV DEV和日本申请人TAKATA这两个申请人所申请的数量超过了总申请量的一半。安全带预紧装置技术起源于欧洲，因此德国，瑞典在此领域一直保持着较强的竞争优势。相对来说我国技术起步较晚，总体来说技术能力与国际水平还存在一定差距。
3 技术发展路线
3.1 滚球式预紧器
在1979年首先由德国诺贝尔公司申请，并于1981年公开的公开号为DE2931164 A1专利中提出了一种方案，如图4，在旋转收紧装置中，卷带轴装有一个驱动轮，在驱动轮的平面内的壳体有一个通道，该通道包围着驱动轮的部分周边；在该通道内，在信号驱动装置的作用下将质量体驱动出与驱动轮或通道成切向布置的管子，这是质量体对驱动轮摩擦锁定连接的结果，为了驱动轮设有圆周外形的槽，当质量体通过通道时这些质量体使该驱动轮旋转。在通道的一端可以设置质量体的一个出口，质量体从该出口离开通道，进入到一个适当设置的接受容器内。
3.2 齿轮齿条式预紧器
在早期的齿条式安全带预紧装置在滚球式预紧装置已经发展的基础上直接设置有锁定装置和预张紧装置，该锁定装置在车辆为急剧减速状态的场合锁定卷取轴，反抗在急剧减速时的惯性作用下具有朝车辆前方侧移动倾向的乘坐人员身体欲拉出安全带的力，提高车辆急剧减速时的安全带的约束力该预张紧装置在车辆急剧减速状态等场合强制地向卷取轴施加朝卷取方向的回转力。上述现有技术的安全带卷取装置使用的部件数量多，存在整体上变大的问题。
针对上述技术问题，在2000年日本公开了一项五十铃自动车株式会社的专利申请JP2000302007A，其目的在于获得一种通过使预张紧装置和锁定装置小型化、减少部件数量从而降低成本的安全带卷取装置。其所采用的技术方案是，安全带卷取装置具有接合安全带一端的圆筒状的卷取轴、车辆急剧减速时限制上述卷取轴朝拉出上述安全带的拉出方向回转的锁定装置、及在上述车辆急剧减速状态下强制地使上述卷取轴朝与上述拉出方向相反的卷取方向回转的预张紧装置（如图5所示）。
2014年国内申请人常州博万达汽车安全设备有限公司的公开号为CN203727334U的专利申请（如图6）。其针对现有技术中的带有预紧装置的卷收器具有回卷行程短，结构复杂，制造困难，加工难度大，成本高，卷收器外形过大等缺陷进一步提出利用多个力传动部件进行能量高效的传递，即采用齿条与滚珠相结合增加安全带回卷行程的具有预紧装置的安全带卷收器。具体所采用的技术方案是：管与U型板衔接后固定设置在罩壳中，圆管不与U型板衔接的一端设有气体发生器，气体发生器伸入圆管的一端上设有弹簧；圆管的直线段部分上设有向U型板方向开口的长槽，齿条通过罩壳上的剪切销固定设置在长槽内，长槽与U型板构成可供齿条下行的通道；齿轮与卷轴同轴固定连接，齿条通过剪切销固定时与齿轮处于非啮合状态，齿条下行时可与齿轮啮合。
4 小结
安全带预紧装置从80年代开始至今已经历了三十多年的发展，目前的安全带预紧装置技术也越来越倾向于智能化，小型化。相对于国外，国内在安全带预紧装置技术领域起步较晚，时间上也晚了接近二十多年，但是近十年的发展，国内已开始重视相关技术的研究，国内技术人员应该加紧步伐，跟进对相关技术的研究及投入。最后，在行车驾驶过程中，安全永远是人们考虑的首要因素，因此对安全带預紧装置的研究也只会越来越多，以后的方向也只会越来越朝小型化，智能化以及灵敏化不断发展。
参考文献
[1] 杜群贵等. 华南理工大学学报（自然科学版）[J]. 汽车安全带新型预紧器的结构与性能仿真，2009（7）.
[2] 樊孝宜等. 机床与液压[J]. 两种安全带预紧器的结构及性能分析，2008（5）.
作者简介：朱燕鸥，女，1988-，国家知识产权局专利局专利审查协作湖北中心审查员，主要从事汽车配件领域的发明专利实质审查工作。
关键词：安全带预紧装置；滚球；齿条
引言
为了消除乘员与织带之间的间隙，安全带生产厂商研制出预紧式安全带，其作用方式是当汽车发生碰撞而乘员尚未向前移动时，预紧器将织带收回拉紧而减小缠绕间隙和佩戴间隙，消除约束空行程的影响，更好地将乘员“束缚”在座椅上，改善乘员的约束性能。因此，对汽车安全带预紧装置的研究，对汽车安全技术领域的发展具有重要的意义。
1 预紧器的结构和工作原理
目前世界上普遍采用烟火式预紧器，该预紧器主要由气体发生器、传动机构和离合机构三部分组成。工作原理是利用气体发生器产生高压气体，由气体推动转动机构运动，通过离合机构将运动传给卷收器卷轴，使卷轴回转将织带收紧而达到预紧的目的。图1给出了预紧式安全带的作用过程（如图1）。
2 安全带预紧器的专利申请趋势
从全球历史申请量来看，自从1979年该技术起步之后，相关专利申请量持续上升并于2010年达到顶点，如图2所示，在2010年至2014年有呈下降趋势。在1979年至2014年间，全球内有关用气体发生器的安全带预紧装置的专利申请总量达到500余篇，而国内只有140余件，而其中的由国内申请人提出的申请只有20篇左右。存在较大差距。
从国家专利申请数量来看，排在前列的为日本、美国、瑞典、德国。这些国家均是全球汽车行业较发达的工业大国（如图3所示）。其中瑞典公司AUTOLIV DEV和日本申请人TAKATA这两个申请人所申请的数量超过了总申请量的一半。安全带预紧装置技术起源于欧洲，因此德国，瑞典在此领域一直保持着较强的竞争优势。相对来说我国技术起步较晚，总体来说技术能力与国际水平还存在一定差距。
3 技术发展路线
3.1 滚球式预紧器
在1979年首先由德国诺贝尔公司申请，并于1981年公开的公开号为DE2931164 A1专利中提出了一种方案，如图4，在旋转收紧装置中，卷带轴装有一个驱动轮，在驱动轮的平面内的壳体有一个通道，该通道包围着驱动轮的部分周边；在该通道内，在信号驱动装置的作用下将质量体驱动出与驱动轮或通道成切向布置的管子，这是质量体对驱动轮摩擦锁定连接的结果，为了驱动轮设有圆周外形的槽，当质量体通过通道时这些质量体使该驱动轮旋转。在通道的一端可以设置质量体的一个出口，质量体从该出口离开通道，进入到一个适当设置的接受容器内。
3.2 齿轮齿条式预紧器
在早期的齿条式安全带预紧装置在滚球式预紧装置已经发展的基础上直接设置有锁定装置和预张紧装置，该锁定装置在车辆为急剧减速状态的场合锁定卷取轴，反抗在急剧减速时的惯性作用下具有朝车辆前方侧移动倾向的乘坐人员身体欲拉出安全带的力，提高车辆急剧减速时的安全带的约束力该预张紧装置在车辆急剧减速状态等场合强制地向卷取轴施加朝卷取方向的回转力。上述现有技术的安全带卷取装置使用的部件数量多，存在整体上变大的问题。
针对上述技术问题，在2000年日本公开了一项五十铃自动车株式会社的专利申请JP2000302007A，其目的在于获得一种通过使预张紧装置和锁定装置小型化、减少部件数量从而降低成本的安全带卷取装置。其所采用的技术方案是，安全带卷取装置具有接合安全带一端的圆筒状的卷取轴、车辆急剧减速时限制上述卷取轴朝拉出上述安全带的拉出方向回转的锁定装置、及在上述车辆急剧减速状态下强制地使上述卷取轴朝与上述拉出方向相反的卷取方向回转的预张紧装置（如图5所示）。
2014年国内申请人常州博万达汽车安全设备有限公司的公开号为CN203727334U的专利申请（如图6）。其针对现有技术中的带有预紧装置的卷收器具有回卷行程短，结构复杂，制造困难，加工难度大，成本高，卷收器外形过大等缺陷进一步提出利用多个力传动部件进行能量高效的传递，即采用齿条与滚珠相结合增加安全带回卷行程的具有预紧装置的安全带卷收器。具体所采用的技术方案是：管与U型板衔接后固定设置在罩壳中，圆管不与U型板衔接的一端设有气体发生器，气体发生器伸入圆管的一端上设有弹簧；圆管的直线段部分上设有向U型板方向开口的长槽，齿条通过罩壳上的剪切销固定设置在长槽内，长槽与U型板构成可供齿条下行的通道；齿轮与卷轴同轴固定连接，齿条通过剪切销固定时与齿轮处于非啮合状态，齿条下行时可与齿轮啮合。
4 小结
安全带预紧装置从80年代开始至今已经历了三十多年的发展，目前的安全带预紧装置技术也越来越倾向于智能化，小型化。相对于国外，国内在安全带预紧装置技术领域起步较晚，时间上也晚了接近二十多年，但是近十年的发展，国内已开始重视相关技术的研究，国内技术人员应该加紧步伐，跟进对相关技术的研究及投入。最后，在行车驾驶过程中，安全永远是人们考虑的首要因素，因此对安全带預紧装置的研究也只会越来越多，以后的方向也只会越来越朝小型化，智能化以及灵敏化不断发展。
参考文献
[1] 杜群贵等. 华南理工大学学报（自然科学版）[J]. 汽车安全带新型预紧器的结构与性能仿真，2009（7）.
[2] 樊孝宜等. 机床与液压[J]. 两种安全带预紧器的结构及性能分析，2008（5）.
作者简介：朱燕鸥，女，1988-，国家知识产权局专利局专利审查协作湖北中心审查员，主要从事汽车配件领域的发明专利实质审查工作。