CN100548752C - 安全带预张紧装置 - Google Patents

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Abstract

一种安全带预张紧装置，包括预张紧器(7)和控制由预张紧器(7)施加到安全带上的张力的控制系统(3-6)。控制系统(3-6)控制预张紧器(7)以至少响应转向角的变化率(δ′)。第一处理器(4)提供指示施加到安全带上的力的期望等级的输出，所述输出由转向角和车辆的速度决定。第二处理器(5)提供对应的指示期望的力等级的输出，所述输出由转向角的变化率(δ′)和车辆的速度(Vx)决定。选择器(6)选择两个力等级中最高的那个，并且向预张紧器(7)提供适当的信号。

Description

安全带预张紧装置
技术领域
本发明涉及一种安全带预张紧装置，并且尤其涉及一种用于车辆，例如机动车的安全带预张紧装置，该装置在安全带上施加张力以减小事故中乘坐人受到伤害的风险。
背景技术
现有技术中存在安全带预张紧器，其在事故发生时为安全带施加张力。许多这种类型的预张紧器通过迸发电荷促动，其产生气体以移动气缸内的活塞，活塞向缠绕在安全带卷收器的轴上的金属丝施加张力，以使得安全带绕进卷收器内，因此拉紧跨过戴有安全带的人的膝盖和胸部的安全带。其他预张紧器可以相对于其安装(mounting)移动整个卷收器，或者移动安全带的末端部或者安全带跨过的导向装置(guide)，或者可以相对于安装移动安全带扣。预张紧器的作用是保证安全带提供最佳的固定效果，因此在事故发生时有效地把戴有安全带的人固定在其座位上并且减少戴安全带的人从其座位上移动而与车辆部件，例如方向盘或者仪表板，碰撞的危险。
上面所描述的类型的预张紧器已与能够感测碰撞的传感器关联，并且还已与预测事故何时将要发生的传感器关联。
与设计为预测事故何时可能发生的传感器关联的安全带预张紧装置与各种不同类型的传感器关联。US6394495，例如示出一种安全带预张紧装置，其中传感器被设置为感测车辆的制动、车辆的动力状态例如测滑角速度和测滑角加速度和横向加速度，和车辆的加速度。对于过大的侧滑角速度或者侧滑角加速度，在描述的装置中获得安全带的初始的或者“软”张力，并且当其他指示信号超过相关的阈值时，获得具有较高拉力的“硬”张紧外形。
已经发现，现有的装置不能充分地响应失灵操作(evasivemanoeuvring)。这种类型的操作典型地发生在事故进行的简短时段内，并且本发明提供了一种安全带预张紧装置，所述装置能够预张紧安全带以响应机动车辆的失灵操作。
发明内容
本发明提供了一种安全带预张紧装置，所述装置包括预张紧器和控制系统，所述控制系统设置为响应与车辆的转向角有关的测量参数而提供输出，以至少响应转向角的变化率而控制预张紧器，其中，控制系统设置为响应超过第一阈值的转向角的变化率而使预张紧器增加安全带的张力，所述转向角率的第一阈值随着纵向车辆速度的增加而减小。
在本发明的一个实施例中，控制系统设置为响应转向角的变化率而使预张紧器增加安全带的张力。因此，在一个装置中，当转向角的变化率增加时，安全带的张力增加，因此，当存在非常高的转向角变化率时，存在非常高的安全带张力。
在本发明的另一个实施例中，直到转向角的变化率超过第一阈值，安全带的张力才增加。
便利地，控制系统还设置为响应超过预定的第二阈值的转向角而促动预张紧器。
有利地，设置控制系统以使得转向角的第二阈值为随着车辆速度的增加而减少的阈值。
优选地，第一处理器设置为从转向角传感器和纵向车辆速度传感器接收输入信号，并且第二处理器设置为从微分器接收输入信号，所述微分器区分来自转向角传感器的关于时间和速率传感器的信号，每个处理器产生多个输出中的一个，每个输出代表期望的安全带张力，以响应输入信号，当超过连续的预定阈值时，产生输出信号，处理器的输出被输入到选择器，所述选择器从处理器选择两输出信号中的较高者，并且响应所述信号，所述选择器控制预张紧器以提供安全带的期望程度的张力。
在一个实施例中，预张紧器包括卷收器，部分安全带缠绕在所述卷收器上并且所述卷收器为向安全带提供张力的机构。所述机构可以为可逆电动机。可以使用其他类型的预张紧器。
便利地，选择器被设置为，在两个处理器的输出下降到指示没有超过任何阈值的等级后，控制预张紧器以保持选择的最高力等级直到预定时间到期。
附图说明
现在参照附图通过例子来描述本发明，因此将更容易理解本发明和本发明的其他特征：
图1是示出传感器、处理器和安全带卷收器的原理框图；
图2是用于解释的目的的图形。
具体实施方式
首先参考附图中的图1，在此原理性地示出了安全带预张紧装置。
第一传感器1设置为感测机动车辆的转向角δ。机动车辆的转向角为车辆的前轮的转动方向和车辆的纵轴之间的角度。当车辆被直向驱动时，转向角为0，但是当车辆的转向盘转动时，前向驱动轮定位成引导车辆拐弯，转向角增加。设有第二传感器2，所述第二传感器感测车辆的纵向速度Vx。因此，第二传感器集成有车辆的速度计。
设有微分器3以将转向角传感器的输出对时间微分。因此，微分器的输出δ′＝dδ/dt指示了转向角关于时间的变化率或者转向角的“加速度”。如果微分器的输出是高的，则车辆的转向盘在被快速旋转，但是如果输出是低的则转向盘在保持静止。在一个实施例中，微分器仅仅响应转向角的增加，忽略转向角的任何减小率。
代替利用微分器得到δ′，角速度传感器能够用于直接测量δ′。
设有包括两个处理器4和5的控制系统。第一处理器4被连接用于从转向角传感器1和速度传感器2接收输入。第二处理器5被连接用于从微分器3和速度传感器2接收输入。
如下面更详细的描述，第一处理器4设置为提供依赖于输入信号值的输出。类似地，处理器5提供同等输出。在各种情形下，输出代表期望的安全带张力，这一点将从下面的描述变得更清楚。两个处理器4和5的输出被连接到另一个处理器6，该处理器设置为在两个期望的安全带张力中选择最高的一个，并且为张紧器电动机7提供相应的输出信号，所述张紧器电动机7与安全带卷收器8关联，因此控制张紧器电动机旋转卷收器的轴，以使得缠绕在卷收器上的安全带存在预定的张力。然后，安全带的张力与两个处理器4和5的输出中较高者有关。
处理器4设置为提供四个可能的输出。在低速度下，不存在输出，并且如果车辆的转向角低，则在相对高速度下也不存在输出。然而，如果转向角超过第一预定极限，如线1所示出的，当车辆移动时，产生对应于第一相对低的安全带张力的第一等级输出信号。当在低速度下产生相对高的转向角时产生输出信号，并且当在较高的速度产生相对小的转向角时，如线1定义的阈值，所述阈值随着车辆速度的增加而减小。
对于任何特定的速度，如果转向角增加，使得超过处理器4的线2指示的阈值，那么产生指示第二较高安全带张力的第二等级输出信号。处理器4的线2定义了第二阈值，所述第二阈值再次随着速度的增加而减小。在任何特定的速度下，第二阈值2比第一阈值高。类似地，在任何特定的速度下，如果转向角进一步增加，使得超越由线3指示的阈值，那么产生指示较高的期望的安全带张力的第三等级输出。线3定义第三阈值，所述第三阈值类似于但高于第一和第二阈值。因此，在任何特定的速度Vx下，期望的张力与转向角δ有关。
第二处理器5以类似的方式运行，但是在此转向角的变化率和车辆的速度一起被处理。因此，如果转向角的变化率超过特定速度的预定率，使得超过如线1所示的阈值，那么产生指示期望的安全带张力的输出。以类似于参考处理器4所述的方式，对于任何特殊速率，如果转向角变化率超过由线2或者线3示出的第二或者第三阈值，则处理器5产生代表期望的安全带张力的恰当的信号。第二处理器5中的阈值通常与第一处理器4的阈值一致，所述阈值随着车辆速度的增加而减小。因此，在任何特定的速度Vx下期望的张力与转向角的微分或者变化率δ′有关。
选择器6在两个期望的安全带张力信号中选择较高者，其从处理器4和5接收并且向张紧器电动机7传递恰当的控制信号。
在事故可能发生的典型的情形下，转向盘最初可被迅速地移动，因此给转向角非常高的变化率，同时基本地不会改变转向角本身。如在图2的示图的上部分所示，转向角的变化率δ′最初非常迅速地增加，直到其超过第一阈值。如图2的下部分所示，当转向角超过第一阈值时，处理器5提供第一等级输出信号，所述信号被传递到张紧器电动机，使张力被施加到安全带。转向角本身将逐渐地增加，并且当转向角超过第一阈值时，处理器4提供第一等级输出，但是此时当选择器6正接收两个第一等级输出信号时，如图2的下部分所示，施加到安全带的张力不增加。
随后，即使转向盘被不太猛烈地旋转，因此转向角以较低的速度增加，然而，转向角仍然增加直到转向角本身超过第二阈值，如图形所示，此刻处理器4产生传递到选择器的第二等级信号，并且优先于从处理器5接收到的第一级信号，选择器选择第二等级信号。因此，由电动机7施加的张力增加，如图2的下部分所示。随后，当车辆的转向盘“变正”时，转向角返回零。在该阶段，转向角再次降到第一阈值之下，并且转向角的变化率也在第一阈值的之下。因此当处理器4和5的输出都返回到零时，如图2中箭头9所示，在预设时间延迟之后，选择器结束提供给张紧器电动机的控制信号。
因此，可以理解，选择器的两个输入信号——代表转向角和转向角的变化率的调速阈值(speed-adjusted thresholds)，都下降到各自的第一阈值之下后，选择器6响应来自处理器4和5的信号而选择期望的安全带张力等级中的较高者，并且将保持已选择的最高的力等级直到预定的时段到期。
因此，在本发明的实施例中，安全带张紧器可以响应超过阈值的转向角的变化率而被单独地促动，所述阈值为调速的，因此在高车辆速度下阈值相对较低，但是在低车辆速度下阈值相对较高。
可以设想，在本发明的特定实施例中，只要使用安全带，张紧器电动机就可以被促动以把预定的张力施加到安全带上，因此有助于确保乘坐者被保持在车辆座位内。以上面通常描述的方式，响应转向角的变化率，可以通过预张紧器增加安全带的张力。
尽管参照实施例对本发明进行了描述，在所述实施例中预张紧器被合并到了卷收器内，然而也可以利用其他类型的预张紧器。
当术语“包括”、“包括...的”和其变化在说明书和权利要求中使用时，意思为包括特定的特征、步骤或者数据。所述术语不能被解释为排除其他特征、步骤或者部件的存在。

Claims (8)

1.一种安全带预张紧装置，其包括预张紧器(7)和控制系统(3-6)，所述控制系统(3-6)设置为响应与车辆的转向角(δ)有关的测量参数而提供输出，以至少响应转向角的变化率(δ′)而控制预张紧器，其特征在于，控制系统(3-6)设置为响应超过第一阈值的转向角的变化率(δ′)，而使预张紧器(7)增加安全带的张力，所述转向角的变化率(δ′)的第一阈值为随着纵向车辆速度(Vx)的增加而减小的阈值。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制系统(3-6)被设置为响应转向角的变化率(δ′)的增加，而使所述预张紧器增加安全带的张力。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述控制系统(3-6)设置为响应超过预定第二阈值的转向角(δ)，而促动所述预张紧器(7)。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述控制系统(3-6)设置为使得转向角(δ)的第二阈值为随着纵向车辆速度(Vx)的增加而减小的阈值。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，设有第一处理器(4)，所述第一处理器(4)从转向角传感器(1)和纵向车辆速度传感器(2)接收输入信号，并且设有第二处理器(5)，所述第二处理器(5)从微分器(3)和纵向车辆速度传感器(2)接收输入信号，所述微分器将来自所述转向角传感器(1)的信号对时间微分，第一处理器(4)和第二处理器(5)响应输入信号而产生多个输出中的一个，每个输出代表期望的安全带张力，当超过连续的预定阈值时，产生输出信号，第一处理器(4)和第二处理器(5)的输出被传递到选择器(6)，所述选择器从第一处理器(4)和第二处理器(5)的两个输出信号中选择较高者，并且响应这个信号而控制所述预张紧器(7)以提供安全带的期望程度的张力。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述选择器(6)设置为：在第一处理器(4)和第二处理器(5)的输出都下降到指示没有超过任何阈值的等级后，其控制所述预张紧器(7)以保持所选择的最高力等级直到预定的时段到期。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述预张紧器(7)包括卷收器(8)和将张力施加到安全带上的机构，部分安全带缠绕在所述卷收器上。
8.根据权利要求1所述的安全带预张紧装置，其特征在于，所述控制系统(3-6)包括从转向角传感器(1)和纵向车辆速度传感器(2)接收输入信号的第一处理器(4)和从微分器(3)和纵向车辆速度传感器(2)接收输入信号的第二处理器(5)，所述微分器(3)将来自转向角传感器(1)的信号对时间微分，第一处理器(4)和第二处理器(5)响应输入信号而产生多个输出中的一个，每个输出代表期望的安全带张力，当超过连续的预定阈值时，产生输出信号，第一处理器(4)和第二处理器(5)的输出被传递到选择器(6)，所述选择器从第一处理器(4)和第二处理器(5)的两个输出信号中选择较高者，并且响应这个信号而控制所述预张紧器(7)以提供安全带的期望程度的张力。
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