CN108454560A - 用于车辆的可变式力限制器控制系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于车辆的可变式力限制器控制系统，该可变式力限制器控制系统包括可变式力限制器机构、相对速度传感器、加速度传感器和电子控制单元。可变式力限制器机构配置成改变力限制器载荷。相对速度传感器配置成检测在碰撞之前车辆相对于碰撞对象的相对速度。加速度传感器配置成检测车辆的加速度。电子控制单元配置成基于至少相对速度来预测碰撞的严重度。电子控制单元配置成基于所预测的严重度和车辆的碰撞的初始阶段中的加速度这两者来控制力限制器载荷。

Description

用于车辆的可变式力限制器控制系统
技术领域
本发明涉及用于车辆的可变式力限制器控制系统。
背景技术
日本专利申请公开No.2006-62632(JP 2006-062632A)描述了一种座椅安全带卷收器。该座椅安全带卷收器包括至少第一座椅安全带载荷限制机构和第二座椅安全带载荷限制机构(力限制器机构)，并且座椅安全带卷收器能够在碰撞时以三个级别作用在座椅安全带上的限制载荷(力限制器载荷)。第二座椅安全带载荷限制机构基于以下信息来改变力限制器载荷：预先获取的信息(乘员的重量、座椅滑动位置等)、已经由碰撞预测传感器预测碰撞的碰撞预测信息和与碰撞之后的碰撞严重度有关的信息(碰撞速度、碰撞加速度/减速度和碰撞方式等)。因此，响应于碰撞时的状态而更灵活地设定各种力限制器载荷。
发明内容
然而，如此配置的座椅安全带卷收器配置成基于加速传感器的所检测的信号来判定碰撞之后碰撞的严重度。在这种情况下，除非对从碰撞的开始至碰撞的结束的一段时间内的加速度进行积分，否则不可能准确地获得碰撞的严重度。也就是说，由于在碰撞的结束之前不可能准确地判定碰撞的严重度，因此难以在合适的正时切换力限制器载荷。如果意在在合适的正时切换力限制器载荷，那么力限制器载荷在还未准确地判定碰撞的严重度的正时处被改变，因此这使得引起了力限制器载荷的错误的切换(力限制器机构的不必要的运行)。
本发明提供了一种用于车辆的可变式力限制器控制系统，该可变式力限制器控制系统能够在力限制器载荷模式响应于碰撞的严重度而被切换时在合适的正时切换力限制器载荷并且能够防止或减少力限制器载荷模式的错误的切换。
本发明的一方面提供了一种用于车辆的可变式力限制器控制系统。该可变式力限制器控制系统包括：可变式力限制器机构，该可变式力限制器机构配置成在车辆发生碰撞时改变作用在座椅安全带上的力限制器载荷；相对速度传感器，该相对速度传感器配置成检测在碰撞之前车辆与碰撞对象之间的相对速度；加速度传感器，该加速度传感器配置成检测车辆的加速度；以及电子控制单元，该电子控制单元配置成基于至少相对速度来预测碰撞的严重度且至少基于所预测的严重度和碰撞的初始阶段中的加速度来控制力限制器载荷。在以上方面中，可变式力限制器机构可以配置成将力限制器载荷的模式从高载荷模式切换至低载荷模式，并且电子控制单元可以配置成控制力限制器载荷的模式的切换。
在以上方面中，碰撞的初始阶段可以是在碰撞的开始之后的一段时间和在力限制器载荷达到低载荷模式下的载荷之前的一段时间。
根据以上方面，可变式力限制器机构能够将在车辆发生碰撞时作用在座椅安全带上的力限制器载荷的模式从高载荷模式切换至低载荷模式。相对速度传感器检测在碰撞之前车辆相对于碰撞对象的相对速度，并且加速度传感器检测车辆的加速度。电子控制单元基于至少由相对速度传感器检测的相对速度来预测碰撞的严重度，并且基于所预测的严重度和在车辆发生碰撞的初始阶段由加速度传感器检测的加速度这两者来控制力限制器载荷的模式的切换。因此，例如，与电子控制单元基于所预测的严重度和所检测的加速度中的任一者来控制模式的切换的情况相比较，电子控制单元能够准确地判定模式的切换的必要性，因此使得可以防止或减少错误的切换。另外，使用了在车辆发生碰撞的初始阶段中由加速度传感器检测的加速度，因此使得可以在合适的正时切换力限制器载荷的模式。
在以上方面中，可变式力限制器控制系统还可以包括类型检测传感器，该类型检测传感器配置成检测碰撞对象的类型。电子控制单元可以配置成基于碰撞对象的类型来估算碰撞对象的质量，并且基于至少所估算的质量和相对速度来预测碰撞的严重度。
在以上构型中，电子控制单元基于由类型检测传感器检测的碰撞对象的类型(尺寸、型号等)来估算碰撞对象的质量，并且基于所估算的质量和由相对速度传感器检测的相对速度这两者来预测碰撞的严重度。因此，可以提高预测的准确性。
在以上方面中,可变式力限制器控制系统还可以包括体形传感器，该体形传感器配置成检测系有座椅安全带的乘员的体形。电子控制单元可以配置成基于至少乘员的体形和所预测的严重度来预测在力限制器载荷为低载荷模式的情况下在碰撞时乘员相对于车辆的最大向前行程，并且电子控制单元可以配置成当判定存在乘员与位于乘员的前方的车辆内部部件相碰撞的可能性时将力限制器载荷的模式保持于高载荷模式。
在以上构型中，电子控制单元基于由体形传感器检测的乘员的体形和由电子控制单元预测的碰撞的严重度这两者来预测在力限制器载荷为低载荷模式的情况下在碰撞时乘员相对于车辆的最大向前行程。因此，当电子控制单元判定存在乘员与位于乘员的前方的车辆内部部件(方向盘等)相碰撞的可能性时，电子控制单元将力限制器载荷的模式保持于高载荷模式。因此，可以防止乘员与车辆内部部件的碰撞。在车辆发生碰撞时从方向盘等膨胀并展开的安全气囊不包括在以上方面中所描述的车辆内部部件中。
在以上方面中，电子控制单元可以配置成当相对速度大于或等于预设速度时将力限制器载荷的模式保持于高载荷模式。
在以上构型中，当由相对速度传感器检测的相对速度——即，车辆相对于碰撞对象的相对速度——大于或等于预设速度时(在高速度碰撞时)，电子控制单元将力限制器载荷的模式保持于高载荷模式。也就是说，如果力限制器载荷的模式在高速碰撞时被切换至低载荷模式，则乘员与前方的车辆内部部件碰撞的风险增加。然而，在本发明的方面中，由于力限制器载荷的模式被保持于高载荷模式，因此可以避免以上风险。
如上所述，通过根据本发明的方面的响应于碰撞的严重度而对力限制器载荷的模式进行切换的可变式力限制器控制系统，可以在合适的正时切换模式并防止或减少错误的模式切换。
附图说明
下面将参照附图对本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术意义和工业意义进行描述，在附图中，相同的附图标记表示相同的元件，并且在附图中：
图1是应用了根据本发明的第一实施方式的用于车辆的可变式力限制器控制系统的车辆的座舱的前部部分的从车辆左侧观察时的侧视图；
图2是座椅安全带卷收器的截面图，该座椅安全带卷收器是根据本发明的第一实施方式的用于车辆的可变式力限制器控制系统的部件；
图3是示出了可变式力限制器机构的设置在座椅安全带卷收器中的离合器机构和切换机构的构型的正视图，并且图3是示出了离合器机构的非运行状态的视图；
图4是示出了离合器机构的运行状态并与图3相对应的视图；
图5是示出了切换机构的气体发生器已经被启动的状态并与图4相对应的视图；
图6是示出了在可变式力限制器机构处于高载荷模式情况下的安全带载荷(力限制器载荷)与乘员的胸部的行程之间的关系的曲线图；
图7是示出了在可变式力限制器机构处于低载荷模式情况下的安全带载荷与乘员的胸部的行程之间的关系的曲线图；
图8是示出了根据本发明的第一实施方式的用于车辆的可变式力限制器控制系统的控制单元的构型的框图；
图9是示出了根据本发明的第一实施方式的车辆与碰撞对象碰撞之前的状态的侧视图；
图10是示出了根据本发明的第一实施方式的车辆与碰撞对象碰撞之前和碰撞之后的时间与安全带载荷之间的关系的曲线图；
图11是示出了根据本发明的第一实施方式的用于车辆的可变式力限制器控制系统的控制程序的流程图；
图12是示出了根据本发明的第一实施方式的车辆与碰撞对象碰撞之前和碰撞之后的时间与由碰撞传感器检测的加速度之间的关系的曲线图；
图13是用于示出根据本发明的第一实施方式的用于车辆的可变式力限制器控制系统中的力限制器载荷的切换正时并与图6和图7相对应的曲线图；
图14是示出了根据本发明的第二实施方式的车辆与碰撞对象碰撞之前的状态的侧视图；
图15是示出了根据本发明的第三实施方式的用于车辆的可变式力限制器控制系统的控制程序的流程图；以及
图16是应用了根据本发明的第三实施方式的用于车辆的可变式力限制器控制系统的车辆的座舱的前部部分的从车辆左侧观察时的侧视图。
具体实施方式
第一实施方式
在下文中，将参照图1至图13对根据本发明的第一实施方式的用于车辆的可变式力限制器控制系统10进行描述。图1中示出的箭头FR和箭头UP分别指示应用了用于车辆的可变式力限制器控制系统10的车辆(汽车)V1的前侧和上侧。
图1是应用了用于车辆的可变式力限制器控制装置10的车辆V1中的座舱C的前部部分的侧视图。车辆V1包括车辆座椅12(在此，为驾驶员座椅)，其中，乘员P坐在车辆座椅12上。在车辆座椅12的前方设置有车辆内部部件，比如仪表板14和方向盘16。方向盘16配备有驾驶员座椅安全气囊装置18。驾驶员座椅安全气囊装置18配置成在已经检测到车辆的正面碰撞时的时刻通过启动气体发生装置来使安全气囊20膨胀并展开。应用于车辆V1的用于车辆的可变式力限制器控制系统10包括用于驾驶员座椅的座椅安全带装置30和图8中示出的控制单元90。
座椅安全带装置30的构型
如图1所示，座椅安全带装置30为三点式座椅安全带装置，并且包括座椅安全带(织带)32。座椅安全带32的在纵向方向上的一个端部被锚固至固定至B柱22的下端部的座椅安全带卷收器42的卷轴48(参见图2)。座椅安全带32的在纵向方向上的中间部分被卷绕在安装在B柱22的上部部分处的肩部锚固件(滑动接头)34上。座椅安全带32的在纵向方向上的另一端部被锚固至固定至车辆V1的靠近B柱22的下端部的底板的锚固构件(未示出)。
在座椅安全带32的在纵向方向上的中间部分处、在肩部锚固件34与锚固构件之间以可滑动的方式设置有扣环36。扣环36联接至车辆座椅12的在车辆宽度方向上的中央侧部处设置的带扣38。因此，坐在车辆座椅12上的乘员P系上安全带32(乘员P通过座椅安全带32被限制在车辆座位12上)。
安全带卷收器42(在下文中，被简称为卷收器42)是卷取座椅安全带32并储存座椅安全带32的卷取装置。卷收器42包括框架46、卷轴(卷取轴)48、锁定机构50、可变式力限制器机构52和预紧器机构(未示出)。可变式力限制器机构52(在下文中，被简称为可变FL机构52)包括主扭转轴54、副扭转轴56、触发线58、离合器机构60和切换机构62。预紧器机构例如是爆炸式的。预紧器机构配置成在已经检测到车辆V1的正面碰撞时的时刻通过炸药点火而使卷轴48旋转来强制地将座椅安全带32以预定量卷取到卷轴48上。
框架46包括固定至车身的板状的后板46A。腿状件46B、46C分别从后板46A的在宽度方向上的两个端部以大致直角延伸。框架46在平面图中形成为大致U形形状。卷轴48形成为具有在轴向方向上延伸穿过的通孔48A的筒形形状。卷轴48布置在腿状件46B与腿状件46C之间，使得轴向方向被设定在腿状件46B与腿状件46C面向彼此所沿的方向上。卷轴48经由主扭转轴54和副扭转轴56等以可旋转的方式支承在框架46上。如上所述，座椅安全带32的在纵向方向上的一个端部锚固至卷轴48。卷轴48构造成通过在作为一个旋转方向的安全带卷取方向上旋转来从纵向方向上的一个端侧部卷取座椅安全带32并储存座椅安全带32。卷轴48构造成在座椅安全带32被抽出时在作为另一旋转方向的安全带抽出方向上旋转。由图3至图5中的箭头A所指示的方向为安全带卷取方向，并且由图3至图5中的箭头B所指示的方向为安全带抽出方向。
锁定机构50包括锁定齿轮64和锁定棘爪66。锁定齿轮64在卷轴48的在轴向方向上一侧(图2中的右侧)上与卷轴48同轴地布置。锁定棘爪66能够与锁定齿轮64啮合。当锁定机构50检测到车辆V1的加速度(特别是减速的加速度)高于或等于特定值或者座椅安全带32从卷轴48抽出的加速度高于或等于特定值时，锁定棘爪66与锁定齿轮64接合。因此，锁定齿轮64被阻止(锁定)以不能沿安全带抽出方向旋转。
主扭转轴54同轴地插入到卷轴48的通孔48A中。主扭转轴54的在轴向方向上的一个端部54A在卷轴48的内周部分中配装至轴向方向上的中间部分且锚固至轴向方向上的中间部分。因此，主扭转轴54联接至卷轴48，以便可以与卷轴48一体地旋转。主扭转轴54的在轴向方向上的另一端部54B配装至锁定齿轮64的轴心部分且锚固至锁定齿轮64的轴心部分。因此，主扭转轴54联接至锁定齿轮64，以便可以与锁定齿轮一体地旋转。
主扭转轴54在锁定齿轮64因车辆V1的碰撞而沿安全带抽出方向的旋转被锁定的状态下因为被乘员用过量的载荷拉动座椅安全带32而以扭转的方式变形。也就是说，当卷轴48在安全带抽出方向上的基于座椅安全带32的拉力的旋转力超过了主扭转轴54的承载扭转载荷(承载变形载荷)时，主扭转轴54以扭转的方式变形(可变式FL机构52运行)。因此，卷轴48通过主扭转轴54的扭转变形在抽出方向上旋转，并且允许将座椅安全带32从卷收器42抽出。此时，用于上述扭转变形而施加的载荷作为力限制器载荷(在下文中，被称作FL载荷)而作用在座椅安全带32上。
副扭转轴56在卷轴48的轴向方向上的相对于主扭转轴54的另一侧上同轴地插入到卷轴48的通孔48A中。副扭转轴56的在轴向方向上一个端部56A在卷轴48的内周部分中配装至轴向方向上的中间部分且锚固至轴向方向上的中间部分。因此，副扭转轴56联接至卷轴48以便可以与卷轴48一体地旋转。副扭转轴56的在轴向方向上的另一端部56B朝向卷轴48的在轴向方向上的另一侧(图2中的左侧)突出。副扭转轴56的在轴向方向上的另一端部56B被定位成靠近离合器机构60。
触发线58被插入到设置在卷轴48中的与卷轴48的通孔48A平行的孔48B中。触发线58的一个端部58A锚固至锁定齿轮64。触发线58的另一端部58B朝向卷轴48的在轴向方向上的另一侧(图2中的左侧)突出。触发线58的另一端部58B被定位成靠近离合器机构60。
离合器机构60包括离合器基部部分68和一对棘爪70。离合器基部部分68在卷轴48的在轴向方向上的另一侧处与卷轴48同轴地布置。一对棘爪70通过离合器基部部分68被枢转地支承。副扭转轴56的在轴向方向上的另一端部56B配装至离合器基部部分68的轴心部分且锚固至离合器基部部分68的轴心部分。因此，副扭转轴56联接至离合器基部部分68，以便可以与离合器基部部分68一体地旋转。
离合器基部部分68具有线插入孔72，其中，触发线58的另一端部58B插入到该线插入孔72中。在上述插入状态下，一对棘爪70被保持在图3中示出的非运行位置中。当卷轴48因主扭转轴54的扭转变形而相对于锁定齿轮64沿安全带抽出方向旋转时，触发线58被从线插入孔72中拉出。因此，一对棘爪70在推动构件(未示出)的推动力的作用下枢转至图4和图5中所示出的运行位置，并且一对棘爪70与切换结构62的锁定环76接合。在该接合状态下，锁定环76经由离合器机构60联接至副扭转轴56。离合器机构60与在日本专利申请公开No.2012-144123(JP 2012-144123 A)、日本专利申请公开No.2013-1313(JP 2013-001313A)和日本专利申请公开No.2013-249030(JP 2013-249030 A)等中所描述的那些机构类似并且是已知的，因此省略了详细描述。
切换机构62布置在卷轴48的在轴向方向上的另一侧(图2中的左侧)处。切换结构62包括锁定环76、锁定杆78、气体发生器80和固定至腿状件46B的壳体(未示出)。锁定环76形成为环形形状。锁定环76与卷轴48同轴地布置。锁定环76将离合器机构60容置在内部。锁定环76被壳体以可旋转的方式支承。在锁定环76的外周缘部分处设置有切口76A。锁定杆78与切口76A接合。
锁定杆78形成为长的形状。锁定杆78布置在锁定环76的外周缘的外侧。锁定杆78经由心轴84通过壳体被支承。心轴84的轴线被设定成以便与卷轴48的轴线平行。锁定杆78可以绕心轴84在图3和图4中示出的第一位置与图5中示出的第二位置之间枢转。在锁定杆78位于第一位置中的状态下，锁定杆78与锁定环76的切口76A接合(配装至锁定环76的切口76A)，并且锁定环76被阻止为不能沿安全带抽出方向(图3至图5中示出的箭头B方向)旋转。另一方面，在锁定杆78位于第二位置中的状态下，上述接合被释放，并且锁定环76被允许沿抽出方向旋转。
在锁定杆78位于第一位置中且离合器机构60的一对棘爪70与锁定环76接合的状态下(图4中示出的状态)，副扭转轴56的在轴向方向上的另一端部被阻止为不能沿安全带的抽出方向旋转。当座椅安全带32在该状态下被乘员P以过量的载荷拉动并且卷轴48的在安全带抽出方向上的基于拉力的旋转力超过了主扭转轴54的抗扭转载荷(抗变形载荷)和副扭转轴56的抗扭转载荷(抗变形载荷)的总和时，主扭转轴54和副扭转轴56以扭转的方式变形。因此，与仅主扭转轴54以扭转的方式变形的情况相比，作用在座椅安全带32上的FL载荷增大。另一方面，在锁定杆78位于第二位置中的状态下，副扭转轴56的在轴向方向上的另一端部被允许沿安全带抽出方向旋转。在该状态下，副扭转轴56不以扭转的方式变形，因此FL载荷减小。
也就是说，当锁定杆78在第一位置与第二位置之间枢转时，FL载荷的模式在两个级别中的高载荷模式与低载荷模式之间被改变(切换)。高载荷模式是FL载荷(安全带载荷)为如图6中所示的高载荷F2(最大载荷)的模式。低载荷模式是FL载荷(安全带载荷)为如图7中所示的低载荷F1(最小载荷)的模式。锁定杆78位于第一位置中的状态被限定为高载荷模式，并且锁定杆78位于第二位置中的状态被限定为低载荷模式。图6示出了高载荷模式下的安全带载荷与乘员P的胸部行程(胸部相对于车辆的向前行程)之间的关系。图7示出了低载荷模式下的安全带载荷与乘员P的胸部行程之间的关系。
锁定杆78通过附接至心轴84的扭转螺旋弹簧86被推动至第一位置，并且锁定杆78在正常时间期间被保持在第一位置中。为此，在正常时间期间(包括车辆V1的点火开关是关断的状态)，FL载荷的模式被设定为高载荷模式。
气体发生器80布置在锁定杆78的在枢转方向上的一侧(图3至图5中的右侧)上。气体发生器80在活塞80A朝向锁定杆78定向的状态下固定至上述壳体。当气体发生器80被通电时，发气剂被点火以燃烧，并且产生高压气体。气体发生器80的活塞80A在气体的压力下朝向锁定杆78突出，并且锁定杆78从第一位置枢转至第二位置。也就是说，气体发生器80配置成将FL载荷的模式从高载荷模式切换至低载荷模式(将FL载荷从高载荷F2切换至低载荷F1)。
控制单元90的构型
如图8所示，控制单元90包括作为控制单元的电子控制单元(ECU)92。ECU 92例如安装在车辆的位于中央控制台下方的底板上。上述气体发生器80、驾驶员座椅安全气囊装置18的气体发生装置(未示出)和预紧器机构的气体发生装置(未示出)均电连接至ECU 92。ECU 92电连接有预防传感器93、碰撞传感器96和带扣开关98。预防传感器93用作碰撞预测传感器。碰撞传感器96用作加速度传感器。
预防传感器93在本实施方式中由图9中所示出的毫米波雷达94构成。毫米波雷达94对应于本发明的方面中的相对速度传感器。毫米波雷达94安装在车辆V1的前端部处。毫米波雷达94配置成检测在车辆V1与碰撞对象(此处，碰撞对象是图9中示出的车辆V2或V3)碰撞之前车辆V1的相对于碰撞对象的相对速度Vr并将与所检测的相对速度相对应的信号输出至ECU 92。相对速度传感器并不限于毫米波雷达。相对速度传感器可以是激光雷达和立体摄影机等。
碰撞传感器96由一对左右前卫星传感器(未示出)以及底板G传感器(未示出)构成。所述一对左右前卫星传感器安装在位于车辆V1的前部处的左右前侧构件或散热器支承件处。底板G传感器安装在车辆V1的位于中央控制台下方的底板上。左前卫星传感器和右前卫星传感器中的每一者和底板G传感器均为加速度传感器。左前卫星传感器和右前卫星传感器中的每一者和底板G传感器检测车辆V1正面碰撞时的车辆V1的加速度，并将与所检测的加速度相对应的信号输出至ECU 92。上述正面碰撞不仅包括对称碰撞(比如迎面碰撞和全包裹正面碰撞)，而且还包括不对称碰撞，比如倾斜碰撞和最低程度的包裹碰撞。
带扣开关98设置在带扣38中。带扣开关98配置成在扣环36联接至带扣38的状态下——即，乘员系上座椅安全带32的状态下——输出接通信号。
ECU 92在车辆V1的点火开关被接通且接通信号从带扣开关98输出的状态下执行存储在ROM中的控制程序。通过该控制程序，ECU92基于由毫米波雷达94(防止传感器93)检测的车辆V1相对于碰撞对象的相对速度Vr来在碰撞之前预测车辆V1的碰撞的严重度ΔV。ECU 92基于所预测的严重度(所预测的ΔV)和在车辆V1的碰撞的初始状态下由碰撞传感器96检测的减速度G这两者而控制FL载荷的模式的切换(判定模式切换的必要性)。
具体地，ECU 92基于由毫米波雷达94在车辆V1与碰撞对象碰撞之前的一定时间PL1(参见图10)内检测到的相对速度Vr来预测碰撞的严重度ΔV(参见图11中的步骤S1)。当所预测的ΔV高于或等于预设的第一阈值(高ΔV)时，ECU 92不启动可变式FL机构52的气体发生器80，并且将FL载荷的模式保持于高载荷模式(不将FL载荷的模式切换至低载荷模式)。在本实施方式中，ECU 92将所预测的ΔV预测为ΔV＝Vr。也就是说，在本实施方式中，当相对速度Vr高于或等于预设速度时，ECU 92配置成不将FL载荷的模式切换至低载荷模式。
当所预测的ΔV低于第一阈值(低ΔV)时，ECU 92将由碰撞传感器96在碰撞的初始阶段的一定时间PL2(参见图10)内检测的加速度G与预设的第二阈值进行对比(参见图11的步骤S2)。当所检测的加速度G高于或等于第二阈值(高G)时，ECU 92不启动可变式FL机构52的气体发生器80，并且将FL载荷的模式保持于高载荷模式。另一方面，当所检测的加速度G低于第二阈值(低G)时，ECU92配置成启动可变式FL机构52的气体发生器80并将FL载荷的模式切换至低载荷模式。
在本实施方式中，碰撞的初始阶段是在车辆V1与碰撞对象已经开始碰撞时的时刻(图10和图12中的时间T0)之后且在作用在座椅安全带32上的FL载荷(安全带载荷)达到如图13中所示的低载荷F1时的时刻(图10和图12中的时间T1)之前的一段时间。在本实施方式中，ECU 92将FL载荷的模式切换至低载荷模式的正时(FL载荷切换正时)被设定为图10和图12中的时刻T1。
当ECU 92已经基于来自碰撞传感器96的输出检测到车辆的正面碰撞时，ECU 92配置成在时刻T0之后且在时刻T1之前的时刻启动驾驶员座椅安全气囊装置18的气体发生装置和预紧器机构的气体发生装置。因此，安全气囊20从乘员P前方的仪表板14膨胀并展开，并且座椅安全带32由卷收器42快速地卷取以消除座椅安全带32的松弛。由于乘员P因正面碰撞的冲击而惯性移动所产生的载荷作用在座椅安全带32上，因此可变式FL机构52运行，座椅安全带32由卷收器42抽出，并且乘员P在接收来自座椅安全带32的FL载荷的同时朝向安全气囊20惯性地移动(参见图1中由双点划线所表示的乘员P)。因此，座椅安全带32和安全气囊20配合以约束乘员P，并且吸收对乘员P的冲击。
运行和有益效果
接下来，将对本实施方式的运行和有益效果进行描述。
在以上配置的用于车辆的可变式力限制器控制系统10中，可变式FL机构52能够将在车辆V1碰撞时作用在座椅安全带32上的FL载荷的模式从高载荷模式切换至低载荷模式。构成预防传感器93的毫米波雷达94在车辆V1与碰撞对象碰撞之前检测相对速度Vr。碰撞传感器96检测车辆V1的加速度。ECU 92基于由毫米波雷达94检测到的相对速度Vr来预测碰撞的严重度ΔV，并且基于所预测的ΔV和由碰撞传感器96所检测的车辆V1的碰撞的初始阶段中的加速度G这两者来控制FL载荷的模式的切换(判定模式的切换的必要性)。
因此，例如，与ECU 92仅基于所预测的ΔV和所预测的加速度G中的任一者来判定必要性的情况相比，可以提高冗余性。因此，可以准确地判定必要性，使得可以防止或减小FL载荷的模式的错误切换。另外，使用了由碰撞传感器96检测的车辆V1碰撞的初始阶段中的加速度G，因此使得可以在合适的正时切换FL载荷的模式。
为了准确地获得碰撞的严重度ΔV，必须对图12中示出的从碰撞开始时刻T0至碰撞结束时刻T2的时间段内由碰撞传感器96检测的加速度进行积分。也就是说，图12中的阴影部分的总面积作为碰撞的严重度(车辆V1的速度的改变)ΔV而获得。为此，如在背景技术部分中所描述的座椅安全带卷收器的情况中，当基于由加速度传感器(这对应于根据本发明的实施方式的碰撞传感器96)检测的信号来判定碰撞的严重度ΔV时，不可能在碰撞结束之前准确地判定碰撞的严重度ΔV，因此使得难以在合适的正时切换FL载荷的模式。
作为以上问题的解决方案，例如，可以设想的是基于由在碰撞的初始阶段中由碰撞传感器96检测的加速度G来预测碰撞的严重度ΔV并基于所预测的严重度来控制FL载荷的模式的切换。然而，在碰撞之后运行的可变式FL机构52通常为爆炸式的，使得FL载荷的模式仅被允许切换一次。为此，即使在模式的切换之后发现预测是错误的情况下，也不能再次切换模式。为此，在预测碰撞的严重度ΔV时，期望如本实施方式中的情况那样提高冗余性。因此，可以防止或有效地减小可变式FL机构52的不必要的运行。
在本实施方式中，ECU 92在由毫米波雷达94(预防传感器93)检测的相对速度——即，车辆V1相对于碰撞对象的相对速度Vr——大于或等于预设速度时(在高速度碰撞时)将FL载荷的模式保持于高载荷模式。也就是说，当FL载荷的模式在高速度碰撞时切换至低载荷模式时，乘员P的头部等与前方的方向盘16等碰撞的风险增加。然而，在本实施方式中，由于FL载荷的模式被保持于高载荷模式，因此可以避免该风险。
另一方面，当车辆V1相对于碰撞对象的相对速度Vr低于预设速度时(中速碰撞或低速碰撞时)，乘员P的能量是小的，并且乘员P相对于车辆V1的最大向前行程也减小，因此ECU 92将FL载荷的模式切换至低载荷模式。因此，可以减小乘员P的胸部(肋部)等从座椅安全带32接收的载荷，因此特别是从保护老年人的胸部的角度来看是有利的。
接下来，将对本发明的其他实施方式进行描述。相同的附图标记表示与第一实施方式中的那些部件和运行基本上相似的部件和运行，并且省略了对它们的描述。
第二实施方式
图14示出了应用了根据本发明的第二实施方式的用于车辆的可变式力限制器控制系统的车辆V1的部分的侧视图。在该实施方式中，预防传感器93由毫米波雷达94和立体摄影机95构成。毫米波雷达94为相对速度传感器。立体摄影机95为类型检测传感器。立体摄影机95能够检测碰撞对象(此处，碰撞对象为图14中示出的标准尺寸汽车V2或大型汽车V3)的类型(尺寸、型号等)。类型检测传感器不限于立体摄影机95。类型检测传感器可以为单目摄影机与激光雷达的组合、跨车通信装置等。碰撞对象不限于比如标准尺寸汽车V2和大型汽车V3之类的车辆。碰撞对象可以是建筑物等。
在车辆V1与碰撞对象碰撞之前，ECU 92基于来自毫米雷达波94的输出来检测车辆V1相对于碰撞对象的相对速度Vr，并且基于来自立体摄影机95的输出来检测碰撞对象的类型(尺寸、型号等)。ECU 92基于由立体摄影机95检测的碰撞对象的类型来估算碰撞对象的质量m。EUC 92基于所估算的质量m和由毫米波雷达94检测的相对速度Vr这两者来预测碰撞的严重度ΔV。在这种情况下，ECU 92配置成基于动量守恒定律来将所预测的ΔV预测为ΔV＝Vr×m/(m+M)。M表示车辆V1的质量。在该实施方式中，除了上述构型以外的其余构型与第一实施方式中的构型类似。
在该实施方式中，ECU 92基于如上所描述的相对速度Vr和所估算的碰撞对象的质量m这两者来预测碰撞的严重度ΔV。因此，可以提高所预测的ΔV的准确性。
第三实施方式
图15是示出了根据第三实施方式的用于车辆的可变式力限制器控制系统的控制程序的流程图。在该实施方式中，用于车辆的可变式力限制器控制系统包括汽车内部摄影机97，该汽车内部摄影机97作为检测乘员P体形的体形传感器(图16中示出)来拍摄乘员P。代替汽车内部摄影机97，体形传感器可以包括以下传感器中的至少一者：座椅重量传感器，所述座椅重量传感器检测车辆座椅12上的乘员P的就坐载荷；座椅滑动传感器，该座椅滑动传感器检测车辆座椅12的纵向滑动位置；以及安全带抽出量传感器，该安全带抽出量传感器检测座椅安全带32从卷收器42抽出的量。体形传感器电连接至ECU 92(图15中未示出)。体形传感器将与所检测的乘员P的体形相对应的信号输出至ECU 92。
ECU 92基于由体形传感器检测的体形和所预测的ΔV这两者来预测在FL载荷的模式为低载荷模式的情况下在碰撞时乘员P相对于车辆V1的最大向前行程，并且判定是否存在乘员P的面部等与位于乘员P的前方的车辆内部部件(此处，车辆内部部件为图1中示出的方向盘16)相碰撞(二次碰撞)的可能性。当ECU 92判定该可能性存在时，ECU92配置成将FL载荷的模式保持于高载荷模式(不将FL载荷的模式切换至低载荷模式)。
具体地，在接通信号从带扣开关98输出的状态下，ECU 92基于由体形传感器检测的体形(参见图15的步骤S3)来判定乘员P是具有大体形还是具有小体形。当判定乘员P具有大体形时，程序进行到图15中的步骤S4。在步骤S4中，ECU 92将通过使用预防传感器93而预测的所预测的ΔV与预设的第三阈值相比较。当所预测的ΔV大于或等于第三阈值(中间ΔV或高ΔV)时，ECU 92判定最大向前行程为引起二次碰撞的行程，并且ECU 92在不启动可变式FL机构52的气体发生器80的情况下将FL载荷的模式保持于高载荷模式。
另一方面，当所预测的ΔV小于第三阈值(为低ΔV)时，程序进行到图15中的步骤S5。在步骤S5中，ECU 92将由碰撞传感器96检测的碰撞的初始阶段的加速度G与预设的第四阈值相比较。当所检测的加速度G大于或等于第四阈值(中间G或高G)时，ECU 92在不启动可变式FL机构52的气体发生器80的情况下将FL载荷的模式保持于高载荷模式。另一方面，当所检测的加速度G低于第四阈值(低G)时，ECU 92配置成通过启动可变式FL机构52的气体发生器80而将FL载荷的模式切换至低载荷模式。
另一方面，当在步骤S3中判定乘员P具有小体形时，程序进行到图15中的步骤S6。在步骤S6中，ECU 92将通过使用预防传感器93而预测的所预测的ΔV与预设的第五阈值相比较。当所预测的ΔV大于或等于第五阈值(高ΔV)时，ECU 92判定最大向前行程为引起二次碰撞的行程，并且ECU 92在不启动可变式FL机构52的气体发生器80的情况下将FL载荷的模式保持于高载荷模式(不将FL载荷的模式切换至低载荷模式)。
另一方面，当所预测的ΔV小于第五阈值(中间ΔV或低ΔV)时，程序进行到图15中的步骤S7。在步骤S7中，ECU 92将由碰撞传感器96检测的碰撞的初始阶段的加速度G与预设的第六阈值相比较。当所检测的加速度G大于或等于第六阈值(为高G)时，ECU 92在不启动可变式FL机构52的气体发生器80的情况下将FL载荷的模式保持于高载荷模式。另一方面，当所检测的加速度G低于第六阈值(中间G或低G)时，ECU 92配置成通过启动可变式FL机构52的气体发生器80而将FL载荷的模式切换至低载荷模式。在该实施方式中，除了上述构型以外的其余构型与第一实施方式的构型类似。
在该实施方式中，当ECU 92基于由体形传感器检测的体形和所预测的ΔV判定在低载荷模式的情况下存在乘员P与车辆内部部件——比如方向盘16——的二次碰撞的可能性时，ECU 92将FL载荷的模式保持于高载荷模式。因此，可以防止或有效地减小上述二次碰撞。实施方式的补充解释
在实施方式中的每个实施方式中，可变式FL机构52(可变式力限制器机构)配置成能够使FL载荷以两个级别在高载荷与低载荷之间切换；然而，本发明的方面不限于该构型。可变式力限制器机构的构型可以根据需要修改。例如，可变式力限制器机构可以配置成能够在从高载荷至低载荷的范围内无级地切换FL载荷。例如，可变式力限制器机构可以配置成能够以三个级别在高载荷、中载荷和低载荷之间切换FL载荷。
在实施方式中的每个实施方式中，驾驶员座椅的座椅安全带装置30的卷收器42包括可变式FL机构52；然而，本发明的方面不限于该构型。可变式力限制器机构可以设置在前方乘员座椅的座椅安全带装置的卷收器中或者可以设置在后方座椅的座椅安全带装置的卷收器中。
除了上述形式之外，本发明还可以在不脱离本发明的范围的情况下以各种形式实现。当然，本发明的范围不限于上述实施方式。

Claims (5)

1.一种用于车辆的可变式力限制器控制系统，其特征在于，所述可变式力限制器控制系统包括：
可变式力限制器机构，所述可变式力限制器机构配置成在所述车辆发生碰撞时改变作用在座椅安全带上的力限制器载荷；
相对速度传感器，所述相对速度传感器配置成检测在所述碰撞之前所述车辆与碰撞对象之间的相对速度；
加速度传感器，所述加速度传感器配置成检测所述车辆的加速度；以及
电子控制单元，所述电子控制单元配置成基于至少所述相对速度来预测所述碰撞的严重度并且至少基于所预测的严重度和所述碰撞的初始阶段中的所述加速度来控制所述力限制器载荷。
2.根据权利要求1所述的用于车辆的可变式力限制器控制系统，其特征在于，还包括：
类型检测传感器，所述类型检测传感器配置成检测所述碰撞对象的类型，其中，
所述电子控制单元配置成基于所述碰撞对象的类型来估算所述碰撞对象的质量并且基于至少所估算的质量和所述相对速度来预测所述碰撞的严重度。
3.根据权利要求1或2所述的用于车辆的可变式力限制器控制系统，其特征在于，
所述可变式力限制器机构配置成将所述力限制器载荷的模式从高载荷模式切换至低载荷模式，以及
所述电子控制单元配置成控制所述力限制器载荷的模式的切换。
4.根据权利要求3所述的用于车辆的可变式力限制器控制系统，其特征在于，还包括：
体形传感器，所述体形传感器配置成检测系有所述座椅安全带的乘员的体形，其中，
所述电子控制单元配置成基于至少所述乘员的体形和所预测的严重度来预测在所述力限制器载荷的模式为所述低载荷模式的情况下在碰撞时所述乘员相对于所述车辆的最大向前行程，以及
所述电子控制单元配置成当判定存在所述乘员与位于所述乘员的前方的车辆内部部件相碰撞的可能性时将所述力限制器载荷的模式保持于所述高载荷模式。
5.根据权利要求3或4所述的用于车辆的可变式力限制器控制系统，其特征在于，
所述电子控制单元配置成当所述相对速度高于或等于预设速度时将所述力限制器载荷的模式保持于所述高载荷模式。
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