CN104981383A - 力限制设备以及用于控制力限制设备的方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种力限制设备(10)，尤其是用于车辆中的座椅安全带，所述力限制设备包括：可控制的制动装置(16)，所述制动装置具有包括通道(34)的液体填充的空间(24)，液体(23)可以流过所述通道；与座椅安全带耦联的要制动的元件(32)；至少一个用于检测车辆运行数据的传感器(18)、尤其是加速度传感器；用于检测安全带拉出的传感器(20)；以及控制装置(22)，所述控制装置依赖于测量到的车辆运行数据和测量到的安全带拉出控制制动装置(16)的制动功率，在所述力限制设备中，液体(23)是磁流变的液体，并且设置有控制磁体，所述控制磁体可以在通道(34)中产生变化的磁场并且可以改变通道(34)中的磁流变的液体的粘度。

Description

力限制设备以及用于控制力限制设备的方法

技术领域

本发明涉及一种力限制设备，尤其是用于车辆中的座椅安全带。本发明此外涉及一种用于控制这样的力限制设备的方法。

背景技术

力限制设备能够实现在锁止座椅安全带时安全带的限定的拉出，以便减少到座位上的人上的负载。这样的力限制设备具有制动装置，所述制动装置通过要制动的元件调整安全带拉出。由现有技术已知包括液体填充的空间的制动装置，所述空间具有液体可以流过的通道。在液体填充的空间中或上设置有排挤元件，所述排挤元件通过要制动的元件与座椅安全带耦联，并且在座椅安全带锁止或力限制设备触发时这样在液体填充的空间中运动，使得液体流过通道。

通过调节流过通道的液体量或通道中的流动速度，可以调节抑制排挤元件的运动的阻力，并且因此调节力限制或安全带拉出的水平。

为了实现力限制设备例如与座位上的人重量或减速强度的尽可能准确的适配，这样的力限制设备具有用于检测车辆运行数据、例如车辆加速度和用于检测安全带拉出的传感器以及控制装置。通过所述控制装置可以依赖于测量的数据这样控制安全带的拉出，使得可供使用的区域为了力限制理想地被充分利用或到座位上的人上的负载尽可能小地保持。为了确保尽可能精确地控制制动装置，必需的是，可以尽可能准确地调整通过通道的流量。

发明内容

本发明的任务是，提供一种开头所述类型的力限制设备，其具有可靠的、准确可控制的制动装置。本发明的任务此外是，提供一种用于控制这样的力限制设备的方法。

为了解决该任务，给出一种力限制设备，尤其是用于车辆中的座椅安全带，包括：可控制的制动装置，所述制动装置具有包括通道的液体填充的空间，液体可以流过所述通道；与座椅安全带耦联的要制动的元件；至少一个用于检测车辆运行数据的传感器、尤其是加速度传感器；用于检测安全带拉出的传感器；以及控制装置，所述控制装置依赖于测量到的车辆运行数据和测量到的安全带拉出控制制动装置的制动功率，在所述力限制设备中设置，所述液体是磁流变的液体，并且设置有控制磁体，所述控制磁体可以在通道中产生变化的磁场并且改变通道中的磁流变的液体的粘度。在至今已知的力限制设备中，通过通道的流量通过机械的措施、例如可改变的横截面收缩部或通过通道中的机械的阀控制。但为此在通道中的可运动的部件是必需的。通过使用改变通道中的液体的粘度的磁体，流量控制在没有在液体或通道中设置附加的可运动的部件的情况下是可能的。通过对磁场无级地适配此外制动装置并且因此力限制设备的准确的调整是可能的。因为在通道中不存在可运动的部件，所述给出力限制设备的控制的无磨损的、可靠的可能性。

变化的磁场可以以不同的方式在通道中产生。在第一实施形式中，控制磁体是电磁铁，其可以通过控制装置接通或断开并且在通道中产生变化的磁场。在该实施形式中控制磁体固定地安装，并且磁场的调节通过改变施加在电磁铁上的电流强度进行，由此可以任意适配磁场的强度。

但控制磁体也可以是可运动的永磁体，其相对于通道可以移动。通过控制磁体与通道的距离，通道内的磁场变化。尤其是永磁体可以在该实施形式中与加速度相关地、例如由于强烈的减速运动。

在所有实施形式中可以在通道上或中设置另一个永磁体，所述另一个永磁体的磁场相对于控制磁体的磁场沿相反的或相同的方向延伸。也就是说，控制磁体削弱通过永磁体在通道中产生的磁场或对其进行加强。通过永磁体可以例如在通道中产生这样强的磁场，使得在通道中的磁流变的液体的粘度这样高，即，所述液体不可以流过通道或仅可以以高的阻力流过通道。通过相反指向的控制磁体，减弱产生的磁场，从而磁流变的液体的粘度降低这么多，使得所述液体可以在通道中流动。在停电的情况中这样锁止力限制设备或将其调节在非常高的水平，从而在停电或控制磁体失效时可靠阻止过大的安全带拉出。

制动装置可以例如具有排挤元件，所述排挤元件与要制动的元件耦联并且在要制动的元件运动时将液体挤压通过所述通道。

该排挤元件可以例如是板材并且要制动的元件是轴，所述板材可以缠绕在所述轴上。所述轴可以例如与安全带卷收器或带卷轴耦联。所述板材优选这样设置，使得所述板材在轴上卷起时减少在液体填充的空间中的容积，从而液体通过通道从液体填充的空间中排出。这样的实施形式优选适合用于安全带卷收器，其中所述轴与带卷轴或安全带卷收器的另一个旋转的构件可以耦联。

在另一种实施形式中，排挤元件是活塞并且要制动的元件是柱塞，活塞保持在所述柱塞上。排挤元件在该实施形式中直线地运动。

但排挤元件也可以通过液体运动，其中所述通道形成在液体填充的空间的内壁和排挤元件之间，亦即设置在液体填充的空间中。

优选设置用于检测特定于车辆的数据的附加的传感器，从而可以使制动装置的控制依赖于不同的因数。

为了解决该任务此外设置用于控制力限制设备的方法，所述力限制设备尤其是用于车辆的座椅安全带，所述力限制设备包括：可控制的制动装置；与座椅安全带耦联的要制动的元件；至少一个用于检测车辆运行数据的传感器、尤其是加速度传感器；以及用于检测安全带拉出的传感器。按照本发明，依赖于车辆运行数据和安全带拉出这样调节制动功率，使得最大的安全带拉出和/或安全带拉出率仅依赖于车辆运行数据。也就是说，制动装置的调节与重量无关地进行。所述制动装置被这样调节，使得对于所有座位上的人最大地可供使用的区域可以充分用于力限制，从而可以尽可能减少到座位上的人上的负载。

车辆运行数据例如是加速度数据。最大的安全带拉出和/或安全带拉出率依赖于加速度数据确定，从而其可以调节为车辆相应的减速。

优选加速度必须超过用于车辆加速的确定的界限值，所述界限值尤其是依赖于车辆速度或其他车辆运行数据，在从而在小的减速时没有进行力限制设备的触发。

附图说明

其他的优点和特征由后续的说明结合附图得出。示出：

图1示出在未激活的状态中的按照本发明的力限制设备的第一实施形式；

图2示出在激活的状态中的图1的力限制设备；

图3示出按照本发明的力限制设备的控制装置的示意图；

图4示出在未激活的状态中的按照本发明的力限制设备的第二实施形式；

图5示出在激活的状态中的图4的力限制设备；

图6示出在未激活的状态中的按照本发明的力限定设备的第三实施形式；

图7示出图6的力限制设备的剖面图；

图8示出在未激活的状态中的按照本发明的力限制设备的第四实施形式；

图9示出在激活的状态中的图8的力限制设备；

图10示出在未激活的状态中的按照本发明的力限制设备的第五实施形式；

图11示出在激活的状态中的在激活的状态中的图10的力限制设备；

图12示出按照本发明的力限制设备的第六实施形式；以及

图13示出图12的力限制设备的剖面图。

具体实施方式

图1和2示出用于车辆中的座椅安全带的力限制设备10的第一实施形式。力限制设备10具有包括室14的壳体12，制动装置16设置在所述室中，以及具有用于检测车辆运行数据、例如车辆加速度的第一传感器18，并且具有可以检测安全带拉出的第二传感器20。两个传感器都连接到控制装置22上。

制动装置16具有以磁流变的液体23填充的空间24，所述空间在这里通过构成为板材的排挤元件26限定，所述排挤元件以保持端部28在壳体12上紧固并且以第二端部30在要制动的元件上32紧固，所述要制动的元件在该实施形式中构成为轴。所述轴这样与带卷轴或座椅安全带的其他构件耦联，使得所述轴在安全带拉出时关于图1向逆时针方向旋转。

制动装置16此外具有通道34，所述通道设置在壳体12上并且流体技术地与液体填充的空间24连接，以及具有流体技术地与通道34连接的收集容器35。

如果轴在安全带拉出时相反于顺时针方向旋转，则板材在轴上缠绕，从而液体填充的空间24的体积减少。通过所述体积的减少，液体23从空间24中通过通道34排出到收集容器35中。如果通过通道34的液体23的流率减少，从而液体23不能以需要的速度从空间24中流出，则通过液体填充的空间24中的上升的压力将拉应力施加到板材上。拉应力反作用于轴的相反于顺时针方向的旋转，由此可以减慢或阻塞安全带拉出。

为了控制通过通道的流率，在通道24上设置永磁体36以及与控制装置22耦联的构成控制磁体的电磁铁38。通过永磁体36，在通道34中持久产生磁场，通过所述磁场，磁流变的液体23的粘度这样提高，使得液体23不可以流动通过通道34或只以高的阻力才可以流动通过通道34。因为磁流变的液体23不可能从液体填充的空间24中流出，所以所述轴不能旋转或仅克服高的阻力才能旋转。亦即力限制设备10调节到高的力限制级别上，在所述力限制水平上只有最小的安全带拉出是可能的。

电磁铁38在该实施形式中这样设置，使得接通的电磁铁38的磁场相反于永磁体36的磁场定向。如果接通电磁铁38，则因此作用到磁流变的液体23上的产生的磁场在通道34中减小，从而磁流变的液体23的粘度减少并且所述液体可以以较小的阻力流过通道34到收集容器35中(图2)。

依赖于在电磁铁3上施加的电流强度和电磁铁38的由此产生的磁场，可以任意调节在通道中产生的磁场并且因此调节通道34中的液体23的粘度，由此可以自由调节制动装置16的制动功率。

用于控制这样的力限制设备10的方法在图3中示意性示出。

用于检测车辆运行数据、在这里车辆的减速值的传感器18的测量到的值发送给控制装置22。依赖于车辆速度确定阈值39，在所述阈值之下不考虑车辆的减速值，亦即没有进行力限制设备10的调节，因为在这些加速度值时不是必需力限制设备10的响应。由在该阈值39上方的加速度的值构建差分信号，所述差分信号通过差分放大器发送至电流输出级，所述电流输出级类似于在阈值39以上的减速操控电磁铁38，从而对应于车辆减速可以调节制动装置16。

制动装置16在这里只依赖于车辆减速并且不依赖于座位上的人的重量被调节，从而减速值或力限制值对于所有座位上的人相同。这能够实现独立于座位上的人理想地充分利用可供使用的安全带拉出以用于力限制。

附加地可以通过传感器20测量安全带拉出，从而可以阻止超过最大的安全带拉出或超过最大的安全带拉出率。

在该第一实施形式中，要制动的元件32是轴，所述轴可以与座椅安全带的旋转的构件、例如带卷轴耦联。在图4和5中示出第二实施形式，其中排挤元件26是活塞，所述活塞可以直线地在长形的液体填充的空间24移动并且封闭或密封液体填充的空间24。在活塞上装配有柱塞，所述柱塞构成要制动的元件32并且例如可以与座椅安全带的带配件耦联。其余的构件对应于在图1和2中示出的实施形式。

为了力限制，柱塞或活塞沿操纵方向B在液体填充的空间24中运动。液体通过通道34从空间24中挤压出，其中磁流变的液体23的粘度也在该实施形式中通过永磁体36和电磁铁38调节。

在两个实施形式中，永磁体36的磁场通过作为电磁铁38构成的控制磁体减弱，从而磁流变的液体23具有较小的粘度并且可以以较小的阻力流过通道34。这提供如下优点，即，在停电或控制装置22失效时通过永磁体36提供磁场，所述磁场产生磁流变的液体23的高的粘度，从而存在高的力限制水平。

但也可设想没有永磁体的实施形式，其中通过控制磁体产生持久的磁场，所述磁场与速度或与减速相关地减少。控制磁体的磁场可以也如永磁体36的磁场沿相同的方向定向。

按照本发明的限力器10的第三实施形式在图6和7中示出。在该实施形式中，液体填充的空间24设置在带卷轴44的内部。要制动的元件32在这里是带卷轴44的基体46。排挤元件26与轴50耦联，所述轴可以通过锁止设备52不可相对旋转地保持，其中，在排挤元件26相对于轴50的相对扭转时，排挤元件26沿操纵方向B运动。

排挤元件26通过引导装置54、56不可相对旋转地与带卷轴44的基体46耦联。排挤元件26的直径稍微小于液体填充的空间24的直径，从而在排挤元件26和液体填充的空间24的内壁60之间形成通道34。但在排出体26上或在基体46上也可以设置空隙，所述空隙形成通道34。

如果带卷轴44在高的拉出力时旋转，则排挤元件26沿操纵方向B运动通过液体填充的空间24，其中，液体23通过通道34在排挤元件32旁边流动。电磁铁38在这里设置在带卷轴44的基体46上，从而所述电磁铁在通道34中产生磁场，通过所述磁场提高在通道34中的粘度。

在所有三个实施形式中在通道中的磁流变的液体23的粘度的控制通过构成为电磁铁38的控制磁体进行，所述控制磁体由控制装置22接通或断开，其中，可以无级地调节电磁铁38的磁场。

粘度的调节在此仅依赖于测量的车辆运行数据进行，从而在确定的运行状态、例如车辆减速时，进行力限制并且因此进行限定的安全带拉出，但在确定的其他运行状态、例如在车辆倾翻时不进行安全带拉出，由此力限制或安全带放出可以优化地与车辆相应的状态协调。

但不同于至今示出的实施形式也可设想，磁场的控制仅机械地进行，其中在通道34中没有设置可运动的部件。

这样的力限制设备10例如在图8和9中示出。力限制设备10基本上对应于在图1和2中示出的力限制设备10。但不同的是，在该实施形式中，控制磁体不是电磁铁，而是第二永磁体58，所述第二永磁体在支座62上沿行驶方向F可移动地支承。在支座62上设置有弹簧64，所述弹簧对永磁体58相反于行驶方向F加载。在该位置中，永磁体58贴靠在通道34上，从而在通道中产生强的磁场并且在通道34中液体23的粘度提高，亦即存在高的力限制水平。

如果车辆得到强烈的减速，则永磁体58沿行驶方向F运动，其中弹簧64压缩(图9)。由此永磁体58从通道34运动离开，从而通道34中的磁场减弱并且通道34中的液体23的粘度减少并且液体23可以以较小的阻力从空间24中流出，亦即存在较小的力限制水平。控制磁体在这样的实施形式中这样支承，使得其只在沿车辆纵向的减速时移动。

这样的机械的控制的第二实施形式在图10和11中示出。力限制设备10基本上对应于在图4和5中示出的力限制设备。代替电磁铁38也在这里设置沿行驶方向F可移动地支承的永磁体58，所述永磁体在沿行驶方向F的减速时从通道34运动离开。

在图12中示出的实施形式中，电磁铁也通过永磁体58代替，所述永磁体可以从通道34运动离开。

但在这些实施形式中永磁体58也可以这样支承，使得所述永磁体在减速时向通道34运动。

Claims (12)

1.力限制设备(10)，尤其是用于车辆中的座椅安全带，所述力限制设备包括：可控制的制动装置(16)，所述制动装置具有包括通道(34)的液体填充的空间(24)，液体(23)可以流过所述通道；与座椅安全带耦联的要制动的元件(32)；至少一个用于检测车辆运行数据的传感器(18)、尤其是加速度传感器；用于检测安全带拉出的传感器(20)；以及控制装置(22)，所述控制装置依赖于测量到的车辆运行数据和测量到的安全带拉出控制制动装置(16)的制动功率，其特征在于，所述液体(23)是磁流变的液体，并且设置有控制磁体，所述控制磁体能在通道(34)中产生变化的磁场并且能改变通道(34)中的磁流变的液体的粘度。

2.按照权利要求1所述的力限制设备，其特征在于，所述控制磁体是电磁铁(38)，所述电磁铁可以通过控制装置(22)接通或断开并且可以在通道(34)中产生变化的磁场。

3.按照权利要求2所述的力限制设备，其特征在于，所述控制磁体是可运动的永磁体(58)，所述永磁体尤其是依赖于加速度地相对于通道(34)可以移动。

4.按照上述权利要求之一所述的力限制设备，其特征在于，在通道(34)上或通道中设置有永磁体(36)，所述永磁体的磁场相对于控制磁体的磁场沿相反的方向或相同的方向延伸。

5.按照上述权利要求之一所述的力限制设备，其特征在于，制动装置(16)具有排挤元件(26)，所述排挤元件与要制动的元件(32)耦联并且在要制动的元件(32)运动时将液体(23)从液体填充的空间(24)中挤压出。

6.按照权利要求5所述的力限制设备，其特征在于，所述排挤元件(26)是板材并且所述要制动的元件是轴，所述板材可以缠绕在所述轴上。

7.按照权利要求5所述的力限制设备，其特征在于，排挤元件(26)是活塞并且要制动的元件是柱塞，所述活塞保持在所述柱塞上。

8.按照权利要求1至4之一所述的力限制设备，其特征在于，设置有排挤元件(26)，所述排挤元件通过液体(23)运动，其中，所述通道(34)形成在液体填充的空间(24)的内壁(60)和排挤元件(26)之间。

9.按照上述权利要求之一所述的力限制设备，其特征在于，设置用于检测特定于车辆的数据的附加的传感器。

10.用于控制力限制设备(10)的方法，所述力限制设备尤其是用于车辆中的座椅安全带，所述力限制设备包括：可控制的制动装置(16)；与座椅安全带耦联的要制动的元件；至少一个用于检测车辆运行数据的传感器(18)、尤其是加速度传感器；以及用于检测安全带拉出的传感器(20)，其特征在于，依赖于车辆运行数据和安全带拉出设定制动功率，使得最大的安全带拉出和/或安全带拉出率仅依赖于车辆运行数据。

11.按照权利要求10所述的方法，其特征在于，所述车辆运行数据是加速度数据并且依赖于所述加速度数据确定最大的安全带拉出和/或安全带拉出率。

12.按照权利要求11所述的方法，其特征在于，所述加速度必须超过用于车辆加速的确定的界限值，所述界限值尤其是依赖于车辆速度或其他车辆运行数据。