CN107667041B - 安全带系统 - Google Patents
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Abstract
一种用于车辆的安全带系统，所述安全带系统具有安装在车辆座椅或车辆结构的一部分上的安全带，可以滑动的榫舌安装到安全带上，以及带扣，安全带约束车辆座椅中的乘客。主线圈包括在带扣中并且电连接到至少一个主电路。至少一个次级线圈被包括在榫舌中并电连接到至少一个次级电路。主线圈和至少一个次级线圈配置成当带扣和榫舌处于接附状态时电磁耦合。
Description
背景技术
用于车辆座椅的常规安全带系统包括两个部件，即带扣组件和榫舌组件。如果乘客不在车座中，则带扣和榫舌是不物理接附的。在乘客进入车辆座椅之后，乘客将榫舌插入到带扣中，其中带扣中的机械致动器在接附状态中将榫舌刚性地锁定，从而将乘客约束在车辆座椅中。为了打破机械接附并且返回到非接附状态，乘客按下带扣上的按钮，所述按钮解除接附状态。榫舌和机械致动器通常由金属形成。此外，带扣内通常包括开关以检测带扣组件何时被适当地扣合。
机电装置和传感器也可以集成到安全带中，以支持附加的安全功能。目前，集成在带中的传感器和致动器需要从卷收器或带底座穿过整个带组件卷绕，以从电源接收电力或从控制单元接收和传输数据。但是，这种卷绕为系统增加额外成本和复杂性。
发明内容
一个公开的实施方式涉及一种用于车辆的安全带系统。安全带系统具有安装到车辆座椅或车辆结构的一部分上的安全带以及接附到安全带的能够滑动的榫舌。安全带系统还包括带扣，所述带扣配置成在接附状态中接收并且锁定榫舌，以使得安全带将乘客约束在车辆座椅中。榫舌和带扣具有从锁定状况释放或分离的能力。主线圈被包括在带扣中并且电连接到至少一个主电路。至少一个次级线圈被包括在榫舌中并且电连接到至少一个次级电路。主线圈和所述至少一个次级线圈配置成在带扣和榫舌处于接附状态时电磁耦合。
另一公开的实施方式涉及一种用于车辆座椅的安全带系统，所述安全带系统具有安全带和带扣，所述安全带具有接附的能够滑动的榫舌，所述带扣配置成在接附状态中接收和锁定榫舌。榫舌和带扣具有从锁定状况释放或分离的能力。主电路被包括在带扣中。至少一个次级电路被包括在榫舌中。主电路和所述至少一个次级电路配置成在带扣和榫舌靠近时电磁耦合。
又一个公开的实施方式涉及一种用于车辆座椅的安全带系统，所述安全带系统具有安全带和带扣，所述安全带具有接附的能够滑动的榫舌，所述带扣配置成在接附状态中接收和锁定榫舌。榫舌和带扣具有从锁定状况释放或分离的能力。带扣和榫舌进一步配置成在带扣和榫舌处于接附状态时电磁耦合，以使得电力和/或数据可以在带扣和榫舌之间传输。
应当理解的是，前面的总体描述和下面的详细描述仅仅是示例性和解释性的，并不约束所要求保护的本发明。
附图说明
从下面的描述、所附权利要求以及在附图中示出的伴随的示例性实施方式中，本发明的特征、方面和优点将变得明显，下面简要描述所述附图。
图1是根据示例性实施方式的乘客约束系统的透视图。
图2是图1的乘客约束系统的榫舌和带扣的透视图。
图3是根据示例性实施方式的处于未耦合状态中的图2的榫舌和带扣的框图。
图4是根据示例性实施方式的处于耦合状态中的图2的榫舌和带扣的框图。
具体实施方式
本文对元件位置(例如“顶部”、“底部”、“上方”、“下方”等)的引用仅用于描述图中的各种元件的取向。应当注意的是，根据其他示例性实施方式，各种元件的取向可以不同，并且这样的变化旨在由本公开涵盖。
图1示出了车辆内部10的一部分，其包括车辆乘客约束系统，诸如用于在客车中使用的安全带系统20。安全带系统20通常包括带22(例如织带、绑带等)、榫舌24以及可匹配的带扣26。在将榫舌24接附到带扣26上时，带22跨越乘客闩锁以将乘客紧固到车辆座椅12上。传感器和各种机电装置可以集成到安全带系统20中以增强系统的安全功能。例如传感器78可以与带22集成以收集关于乘客的生理状态或乘客对系统的一般使用的数据。此外，致动器可以结合到安全带系统20中，所述致动器在某些事件(诸如碰撞前、碰撞中或其他有危险的状况)中为带22提供张紧调节。下面将更详细地描述与安全带系统20相关的这种传感器和机电装置的使用。
带22配置成在就座时跨越乘客延伸和缩回。带22可以由编织的尼龙材料形成，所述带经由碰撞件42中的开口33穿过榫舌24。榫舌24在处于未扣合位置时相对于带22滑动，从而允许安全带22适用于广泛的乘客尺寸和就坐位置。带22连接到带卷收器28，所述带卷收器配置成将带22在卷绕和展开之间引导。卷收器28可以包括配置成将带22沿卷绕方向预张紧的机构。机构可以包括例如多个弹簧。带扣26可以相对于车辆(诸如车辆地板、车辆座椅或任何其他合适的车辆结构)固定。例如带扣26可以锚固到车架上，以使得安全带22在其接附到带扣26上时紧固或锁定在位。当榫舌24和带扣26紧固时，带22从地板锚固件32延伸、跨过乘客的腰部、并且穿过榫舌外壳34以形成乘客约束系统20的搭接部分36。带22对角地跨过乘客的躯干到达肩部锚固件30(例如环形组件、D形环等)以形成乘客约束系统20的肩部部分38，并且接下来通向卷收器外壳28，所述带在所述卷收器外壳中终止于相对于固定外壳旋转的卷轴中。
如图2所示，带扣26包括闩锁40以防止榫舌的不希望的脱离。闩锁40可以例如由金属或金属合金形成。闩锁40配置成紧固榫舌24的碰撞件部分42。碰撞件部分42也可以由金属或金属合金形成。此外，碰撞件部分42可以部分地由榫舌外壳34覆盖，所述榫舌外壳例如可以形成为部分地构成碰撞件部分42的中空塑料构件。闩锁40还配置成诸如利用按压用户界面而手动地或自动地选择性地释放榫舌24的碰撞件部分42，所述用户界面在图2中示出为按钮44。按钮44可以设置在带扣26的远端上并且限定开口45，碰撞件部分42插入所述开口中以接合闩锁40。带扣26还可以包括被包括在带扣26的外壳48内的内部开关46，所述内部开关配置成检测碰撞件部分42和闩锁40何时接合或脱离。开关46例如可以是机电开关。开关46可以经由被包含在带扣26中的电线绕组与车辆通讯，告知带扣26的闩锁40和榫舌24的碰撞件部分42是否处于“接附”或“未接附”状态。
如图3和图4所示，带扣26可以经由经过将带扣26耦连到电气系统50的电线(表示为双箭头)的信号与车辆通讯。机电装置可以接下来集成到带扣26中，所述机电装置包括但不限于照明元件、振动致动器和机电马达，所有这些机电装置都可以便于带扣的进出运动或乘客约束系统20的一般使用。电气系统50还可以包括配置成提供电力的电源52，以及配置成提供控制信号的控制电路54(例如控制器、处理器电路等)。
电源52可以向带扣26的部件提供电力，并且如下面更详细描述的那样，向安全带系统20的其他部件提供电力。电源52可以连接(例如接线)到车辆供电系统。电源52可以集成到车辆供电系统中或可以独立于车辆供电系统。例如电源52可以是仅向带扣26提供电力的专用电池或其他电存储装置。
控制电路54可以包含用于促进或执行各种功能的电路、硬件和/或软件。控制电路54可以操作输入、处理输入、运行程序、操作指令、为信息设定路线、控制存储器、控制处理器、处理数据、生成输出、与其他设备或硬件通讯、或以其他方式执行一般或特定的计算任务。控制电路54例如可以是用于车辆的电子控制单元。控制电路54还可以包括处理器56。处理器56可以被实现为任何合适的电子处理部件，诸如例如通用处理器、专用集成电路(“ASIC”)、一个或多个的现场可编程门阵列(“FPGA”)、数字信号处理器(“DSP”)、或一组处理部件。控制电路54可以包括到另一个车辆通讯系统(例如CAN总线)的另外的连接。
控制电路54可以包括存储器58，所述存储器可以是用于存储数据和/或计算机代码以促进由控制电路54执行的各种过程的一个或多个设备(例如RAM、ROM、闪存、硬盘存储器等)。存储器58可以是或包括非瞬态易失性存储器或非易失性存储器。存储器58还可以包括用于支持各种活动的任何类型的信息结构以及由系统执行的信息结构，诸如数据库部件、目标代码部件和脚本部件。存储器58与处理器56直接通讯，并且向处理器提供计算机代码或指令以执行本文所述的过程。
安全带系统20包括设置在带扣26中的电磁主线圈60以及设置在榫舌24中的至少一个电磁次级线圈62，两者在图3和4中示意性地示出。在附接状态中(例如当榫舌24的碰撞件部分42接合带扣26的闩锁40时)，主线圈60和次级线圈62电感耦合。碰撞件部分42和闩锁40的机械互连将主线圈60和次级线圈62的相对位置固定。碰撞件部分42可以相对于主线圈60和次级线圈62定位以用作链接主线圈60和次级线圈62的金属核心以改善电力和/或通讯耦合。例如主线圈60可以设置在带扣的外壳48的外周或内部，并且次级线圈62可以设置在榫舌外壳34的外周或内部。碰撞件部分42可以延伸到榫舌外壳34中，以使得当榫舌24耦连到带扣26时，碰撞件部分42的一端由主线圈60包围，而碰撞件部分42的相反端由次级线圈62包围，如图4所示。
一旦电磁耦合在主线圈60和次级线圈62之间建立，就可以传输电力和数据。数据可以通过各种方法在主线圈60与次级线圈62之间交换，所述各种方法包括但不限于低电力蓝牙、WiFi、近场通讯(“NFC”)、或主线圈电路和/或次级线圈电路的简单受控调制。通过主线圈60与次级线圈62之间的电感耦合，电力和/或数据可以在带扣26与榫舌24之间穿过，而不需要连接到榫舌24和带扣26的电力和/或数据传导构件的直接物理接触。
为了促进电力和数据传输，带扣26可以包括供电电路64和/或通讯电路66。供电电路64和通讯电路66可以被包括在带扣26的外壳48内，以使得它们不妨碍碰撞件部分42和闩锁40的耦连。供电电路64连接到电源52和主线圈60。供电电路64可以是将主线圈60之间耦连到电源52的简单连接，或可以包括用于改变(例如整流、反转、升压、降压、调节等)电源52与主线圈60之间的电力的部件。通讯电路66连接到控制电路54和主线圈60。通讯电路66可以是将主线圈60直接耦连到控制电路54的简单连接，或可以包括这样的部件，诸如用于改变在主线圈60与控制电路54之间穿过的数据的附加处理器。
榫舌24可以包括电力存储装置70、电力转换系统72、电感测系统74、和/或致动电路76。电力存储装置70、电力转换系统72、电感测系统74、或致动电路76中的一个或多个可以被包括在榫舌外壳34内或在耦连到榫舌24的单独外壳内。
电力存储装置70连接到次级线圈62。电力存储装置70通过主线圈60与次级线圈62之间的电感耦合从电源52利用电力充电。电力存储装置70可以是适合于存储电能的任何装置。例如电力存储装置70可以是可再充电的电化学电池或电池(例如合适的电池可以包括Ni-Cd、NiMH、Li离子、Li聚合物等)、电容器、超级电容器或能够存储电能的任何其他装置或装置的组合。
电力转换系统72连接到次级线圈62。电力转换系统72可以包括用于改变(例如整流、反转、升压、降压、调节等)次级线圈62与电力存储装置70、电感测系统74、致动电路76、传感器78、以及被包括在榫舌24中或在连接到榫舌24的其他部件(例如带22、肩部锚固件30、卷收器28等)中的其他装置(例如传感器、致动器、灯等)之间的电力的部件。
电力存储装置70和/或电力转换系统72向被包括在榫舌14或带22上的部件提供电力，而不需要在耦连到榫舌24和带扣26的导电构件之间的直接接触。此外，通过利用电力存储装置70在榫舌24中提供电力存储，电力转换系统72、电感测系统74、致动电路76、传感器78、以及被包括在榫舌24中或在耦连到榫舌24的带22中其他装置(例如传感器、致动器、灯等)可以接收电力，即使当榫舌24与带扣26分离时也是如此。
电感测系统74可以与被包括在榫舌24上或在耦连到榫舌24的带22上的一个或多个传感器78通讯，以监测乘客约束系统20的使用和/或收集与使用乘客约束系统20的乘客有关的数据。传感器78经由主线圈60与次级线圈62之间的电感耦合将收集到的数据通讯给控制电路54。虽然传感器78在图3和4中示意性地示出为被包括在耦连到榫舌24的带22上的单一传感器，但是传感器78可选地可以被包括在榫舌24上(例如在碰撞件部分42或榫舌外壳34上)。传感器78还可以包括多个传感器，所述多个传感器被包括在榫舌24、带22或与安全带系统20相关联的任何其他部件(例如卷收器28)上的各种位置中。
传感器78可以用来基于乘客对于安全带系统20的使用估算乘客的身材。例如传感器78可以是被包括在外壳34内的一个或多个加速度计。加速度计可以追踪榫舌24在插入期间通过乘客的手从收起位置到接合带扣26的运动以估算乘客的身材。替代地，传感器78可以是配置成监测通过榫舌外壳34的带支出(例如通过带22上的绝对和/或相对编码信息)以估算乘客身材的编码器(例如光学编码器)。替代地，传感器可以由接附到旋转电位计的齿轮系统(其降低卷收器的匝数比)组成。
传感器78还可以用来从乘客收集其他生物数据。例如传感器78可以被包括在带22的定位在乘客的胸部上方的一部分上，并且可以配置成收集各种数据，所述各种数据包括但不限于乘客生理数据，诸如运动、心率、呼吸率，或通过呼吸、排汗或其他生理过程检测或测量生化分析物。
此外，传感器78可以用来监测榫舌24和带扣26或安全带系统20的正确使用。例如传感器78可以配置成在榫舌24适当地锁定到带扣26中时检测电磁耦合水平。传感器78因此可以代替开关46作为用于检测带扣组件状态的手段。传感器78还可以用来检测安全带系统20的误用，诸如通过检测安全带在乘客后方或下方的放置。传感器78可附加地用来检测适当的护理情况，诸如汽车座椅的存在或定位，或带扣26和榫舌24是否处于非乘客接附状态中。
致动电路76配置成基于来自控制电路54的控制信号致动安全带系统20的一部分，所述控制信号通过主线圈60与次级线圈62之间的电感耦合传输到致动电路。
致动电路76可以耦连到被包括在榫舌24上并且配置成作用在榫舌24上的致动器、指示器或其他装置。例如致动电路76可以配置成启动电机以使榫舌24作为警示装置振动，或可以配置成启动灯或声音装置以向乘客提供警告或指示(例如如果榫舌24没有适当地耦连到带扣26)。替代地，致动电路76可以耦连到配置成作用于另一个身体的致动器、指示器或其他装置。例如致动电路76可以配置成启动榫舌外壳34中的致动器以将带22锁定在榫舌外壳34中，以在碰撞前、碰撞或其他危险状况期间提供增强的约束。这样的致动器可以与其他主动式安全带功能(诸如机动安全带功能)结合使用。
致动电路76可以耦连到安全带系统20的另一部分中的致动器、指示器或其他装置。例如致动电路76可以配置成启动肩部锚固件30中的致动器以调节张力(例如更松或更紧)以实现目标带张力。致动电路76可以诸如响应于由传感器检测到并且通过主线圈60与次级线圈62之间的电感耦合从控制电路54通讯到致动电路的碰撞前、碰撞或其他危险状况启动嵌入在乘客约束系统20的安全带或其他部件中的任何其他机电可逆和/或不可逆特征。
安全带系统20的电磁耦合允许将无线传感器和/或致动器集成到安全带系统20的榫舌外壳中或在其他部件中，而不需要通过整个带组件的大量布线。所述系统允许使用带扣组件中现有的电力和通讯线路来提供附加的特征和功能，并且还可以替代开关作为用于检测带扣和榫舌的适当接附的手段，由此在增加功能的同时减少部件。
在示例性实施方式中所示的电磁耦合系统的元件的构造和布置仅是说明性的。尽管仅详细描述了本公开的一些实施方式，但是阅读本公开的本领域技术人员将容易地认识到，可以进行许多改型(例如各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例的变化，参数的值，安装布置，材料的使用，颜色，取向等)而实质上不背离所述主题的新颖教导和优点。例如示出为整体形成的元件可以由多个零件或元件构成。在本公开中已经使用相同的附图标记在不同的附图中描述了一些类似的部件。这不应被解释为这些组件在所有实施方式中都是相同的。可以在各种不同的实施方式中进行各种改型。应当注意的是，外壳的元件和/或组件可以由提供足够的强度或耐久性的各种各样的材料中的任何一种来构造，所述材料具有各种颜色、纹理和组合中的任何一种。
Claims (20)
1.一种用于车辆的安全带系统，包括：
安全带，其安装到车辆座椅或车辆结构的一部分上，安全带具有接附的榫舌，其中榫舌能够相对于安全带滑动；
带扣，其配置成在接附状态中接收并且锁定榫舌，以使得安全带将乘客约束在车辆座椅中；
主线圈，其被包括在带扣中，其中主线圈电连接到至少一个主电路；以及
被包括在榫舌中的至少一个次级线圈，其中所述至少一个次级线圈电连接到至少一个次级电路；
其中主线圈和所述至少一个次级线圈配置成在带扣和榫舌处于接附状态时电磁耦合。
2.根据权利要求1所述的安全带系统，其中所述至少一个主电路配置成将数据传输到车辆通讯单元或从车辆通讯单元接收数据，并且其中主线圈将数据传输到所述至少一个次级线圈或从所述至少一个次级线圈接收数据。
3.根据权利要求2所述的安全带系统，其中
所述至少一个次级电路电连接到至少一个传感器，并且
被传输到所述至少一个次级线圈的数据是从所述至少一个传感器接收的，或从所述至少一个次级线圈接收的数据被传输到所述至少一个传感器。
4.根据权利要求3所述的安全带系统，其中传感器配置成测量乘客的生理数据。
5.根据权利要求3所述的安全带系统，其中传感器配置成通过榫舌测量安全带运动。
6.根据权利要求5所述的安全带系统，其中传感器还配置成基于测量出的安全带运动估算乘客尺寸。
7.根据权利要求3所述的安全带系统，其中传感器配置成测量所述至少一个次级线圈中的电流变化并且配置成基于测量出的电流变化检测带扣和榫舌的接附状态。
8.根据权利要求3所述的安全带系统，其中传感器被包括在安全带中或安全带上。
9.根据权利要求3所述的安全带系统，其中传感器配置成检测相对于乘客的安全带布置。
10.根据权利要求1所述的安全带系统，其中主电路配置成从电源接收电力，并且其中主线圈将电力传输到所述至少一个次级线圈。
11.根据权利要求10所述的安全带系统，其中所述至少一个次级电路电连接到至少一个电力存储装置并且其中被传输到所述至少一个次级线圈的电力被存储在所述至少一个电力存储装置中。
12.根据权利要求11所述的安全带系统，其中所述至少一个电力存储装置配置成在带扣和榫舌处于非接附状态时将存储的电力传输到传感器和致动器中的至少一个。
13.根据权利要求10所述的安全带系统，其中所述至少一个次级电路电连接到至少一个致动器并且其中被传输到所述至少一个次级线圈的电力被传输到所述至少一个致动器。
14.根据权利要求13所述的安全带系统，其中致动器配置成使榫舌振动。
15.根据权利要求13所述的安全带系统，其中致动器配置成通过榫舌调节安全带张紧。
16.根据权利要求13所述的安全带系统，其中致动器配置成通过榫舌锁定安全带的相对运动。
17.根据权利要求10所述的安全带系统，其中电源是被包括在带扣中或带扣上的电池。
18.根据权利要求10所述的安全带系统，其中所述至少一个次级电路电连接到至少一个照明元件并且其中被传输到所述至少一个次级线圈的电力被传输到所述至少一个照明元件。
19.一种用于车辆座椅的安全带系统，包括：
安全带，其具有接附的榫舌；
带扣，其配置成在接附状态中接收并且锁定榫舌；
主电路，其被包括在带扣中；以及
至少一个次级电路，其被包括在榫舌中；
其中主电路和所述至少一个次级电路配置成在带扣和榫舌靠近时电磁耦合。
20.一种用于车辆座椅的安全带系统，包括：
安全带，其具有接附的榫舌；以及
带扣，其配置成在接附状态中接收并且可释放地锁定榫舌；
其中被包括在带扣中的主线圈和被包括在榫舌中的次级线圈配置成在带扣和榫舌处于接附状态时电磁耦合，以使得电力和/或数据能够在带扣与榫舌之间传输。
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