CN111212767A - 具有运动轮廓的集成式电动机卷收器(imr) - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种主动约束系统(1)，包括安全带卷轴器(3)，其具有框架(2)和缠绕有安全带织带(10)的安全带卷轴(4)，所述安全带卷轴(4)通过框架(2)可旋转地支撑以允许卷绕和释放安全带织带(10)。包括转子(30)和定子(32)的盘式电动机(28)连接到安全带卷轴(4)。所述转子(30)通过附件(31)直接连接到安全带卷轴(4)。所述约束系统还包括控制单元(40)，其连接到盘式电动机(28)并适于根据确定的安全带运动轮廓控制盘式电动机(28)驱动安全带卷轴(4)。

Description

具有运动轮廓的集成式电动机卷收器(IMR)

技术领域

本发明涉及一种主动约束系统，该主动约束系统包括安全带卷收器，所述安全带卷收器包括框架和其上缠绕有安全带织带的安全带卷轴，所述安全带卷轴通过所述框架可旋转地支撑，以允许卷绕和解开安全带织带。此外，本发明还涉及上述类型的主动约束系统的控制方法。

背景技术

通常，已知提供一种主动约束系统，该主动约束系统包括带电动机的安全带卷收器，以促进不同的功能。例如，从DE 19927731C2已知，提供了一种带电动机的安全带卷收器，用于调节回缩弹簧力，以促进舒适功能。DE 43 02 042 C2中公开了一种尺寸相对平坦的电动机，该电动机安装在安全带卷收器的框架上，使得电动机的转子与回缩弹簧的径向外端耦合，从而能够调节作用在安全带卷轴上的力。当旋转转子使弹簧松开时，作用在安全带织带上的力降低从而提高了舒适性。DE 19927731C2还公开了可在电动机转子和安全带卷轴之间设置可切换的离合器，以便在撞击前情况下，电动机的扭矩可以直接提供给安全带卷轴以预张紧安全带织带。该安全带卷收器的缺点是只能实现两个功能(舒适性功能和预张紧功能)。

由DE19731689C2可知另一种主动约束系统，其安全带卷收器也设置有电动机。同样，可以根据DE4302042C2设计电动机。根据DE19731689C2，电动机连接到可移动的变速齿轮上。根据变速器齿轮的移动方式，电动机的扭矩可用于调节回缩弹簧力，或提供给用于调节负载限制器的机构，或在撞击前情况下直接提供给安全带卷轴用于预张紧安全带织带。

然而，DE19731689C2公开的布置的缺点在于，该结构相当复杂并且还占用空间，导致制造成本昂贵且容易出错。

因此，本发明的目的是进一步改进主动约束系统，所述主动约束系统包括安全带卷收器，所述安全带卷收器上安装有电动机，以进一步提高乘客的舒适性和安全性。

发明内容

根据本发明的第一方面，该问题通过一种主动约束系统来解决，所述主动约束系统包括安全带卷收器，所述安全带卷收器具有包括转子和定子的盘式电动机以及控制单元，所述转子直接附接在安全带卷轴上，控制单元连接到盘式电动机并适于控制盘式电动机根据确定的安全带运动轮廓驱动安全带卷轴。所述安全带卷收器包括框架和在其上缠绕有安全带织带的安全带卷轴，所述安全带卷轴通过框架可旋转地支撑，以允许卷绕和解开安全带织带。

这种盘式电动机是具有盘形转子和定子的特定类型的电动机，所述定子具有相应的盘形槽，所述盘形转子容纳在所述盘形槽中。所述转子包括可以直接耦合到安全带卷轴的转子轴。所述转子可以耦合到安全带卷轴本身的主体，特别是耦合到安全带卷轴的延伸部。备选地，所述转子可以耦合到设置在安全带卷轴内的扭力杆。优选地，所述盘式电动机包括具有多个(两个、三个或四个)转子盘的转子。优选地，盘式电动机由转矩盘式电动机形成并且适于提供相对大的扭矩。而现有技术的电动机，例如在DE19927 731C2中公开的，通过行星齿轮连接到安全带卷轴上，而根据本发明，转子直接连接到安全带卷轴上，因此，优选以较低的速度提供高扭矩。

这种盘式电动机可以包括至少一个空心线圈。电动机通常可以如WO 00/30238 A1或DE10137201A1中所公开的那样形成。转子盘优选地具有弯曲绕组，所述弯曲绕组优选地作为印刷导体路径设置在转子盘基板上。由于转子不包括线圈绕组，因此电机的响应时间短，并且可以提高安全性。转子和定子之间的气隙优选在0.1mm或更小的范围内。

在这种情况下，术语直接附接是指转子和安全带卷轴之间没有传动装置或可切换离合器。转子可以与安全带卷轴一体形成，或者通过固定离合器连接安全带卷轴。

优选地，控制单元包括用于确定安全带运动轮廓的确定装置。这种确定装置可以由微控制单元执行的软件模块形成或包括该软件模块。安全带运动轮廓定义了安全带织带的时间横贯图。

根据第一优选实施例，主动约束系统包括用于测量安全带卷轴的旋转位置的安全带卷轴位置传感器，其中，控制单元连接至所述安全带卷轴位置传感器，并且适于基于所测量的安全带卷轴位置来确定安全带运动轮廓。安全带卷轴位置传感器可以形成为单独的传感器元件，例如，测量缠绕在安全带卷轴上的织带的厚度的传感器，或者也可以作为控制单元中的软件模块并适于根据盘式电动机转子的旋转所产生的电流来确定安全带卷轴的位置。这种安全带卷轴位置传感器有助于确定乘客的偏离位置、乘客的体型或儿童座椅的检测。基于所确定的安全带卷轴的位置，可以知道安全带卷轴上缠绕有多少织带以及释放了多少织带。因此，可以推断出乘客的体型以及乘客的位置偏差，或者可以推断出是否存在儿童座椅。

当分配了安全带卷收器的相应座椅为可调节座椅，例如能够在相应车辆上纵向可调节，优选地，安全带卷收器的控制单元提供有座椅位置数据，以便在确定乘客体型、偏离位置、和/或儿童座椅时可以考虑到安全带卷收器和相应座椅的相对位置。基于这些确定的位置，可以确定相应的安全带运动轮廓。例如，当确定乘客的偏离位置时，优选地选择安全带运动轮廓以使乘客移回到期望位置。例如当确定儿童座椅时，确定安全带运动轮廓以便在撞击前的情况下不进行预张紧，因为这对于儿童座椅是很脆弱的。

优选地，主动约束系统包括用于测量安全带卷轴的旋转速度的速度传感器，其中，控制单元连接至安全带卷轴速度传感器并适于基于所测量的安全带卷轴速度来确定安全带运动轮廓。这种安全带卷轴速度传感器特别适用于舒适性功能，以支撑乘客并允许织带以所需速度松开或以所需速度卷起。同样，这种安全带卷轴速度传感器在紧急情况下有利于确定乘客的位移速度。当乘客相对较轻时，例如5％的女性乘客，负载限制器可能不是这类人的最优构造，并且由于该人员减速过快，可能会导致受伤。安全带卷轴速度传感器检测到该速度太低，并且控制单元适于确定相应的安全带运动轮廓，以在碰撞情况下支持人员的这种移位。电动机相应地被控制，使其起到松开安全带织带的作用以允许人员以所需的方式移动。另一方面，当确定在碰撞情况下人员的位移速度过高时，电动机作用在安全带卷轴上以减小速度。这提高了安全约束系统的安全性，并提供了一种主动控制的安全带卷收器。

此外，优选地，主动约束系统包括安全带卷轴扭矩传感器，用于测量通过安全带织带施加在安全带卷轴上的扭矩，其中，控制单元连接至安全带卷轴扭矩传感器并适于基于测得的安全带卷轴扭矩确定安全带运动轮廓。这可以是替代性的，也可以是对前述包括安全带卷轴速度传感器的优选实施例的补充。

根据另一优选实施例，控制单元连接至车辆控制系统，并适于根据从车辆控制系统接收的至少一个传感器数值来确定安全带运动轮廓。该类传感器数值可以是由撞击前传感器、加速计、乘客传感器(例如睡眠检测器)、ACC(自适应巡航控制)传感器，ESE(电子稳定控制)传感器等提供的数值。例如，当乘客传感器检测到乘客处于睡眠危险中时，优选地，控制单元适于控制电动机使得安全带织带暂时收紧，以向乘客发出再次唤醒的信号。这提高了安全约束系统的安全性，并提供了一种主动控制的安全带卷收器。

此外，优选地，控制单元包括存储有多个预定义的安全带运动轮廓的存储单元，其中，控制单元适于通过从所存储的多个预定义的安全带轮廓中选择安全带运动轮廓来确定安全带运动轮廓。可以向控制单元提供来自车辆控制系统的信息，并且接收乘客身份数据，例如通过内部摄像机、与该人员相关联的钥匙、读取个人卡如驾驶执照的读卡器之类的。这种预存储和预定义的安全带运动轮廓可以由乘客自己定义，例如，考虑到舒适性方面，备选地或可替代地，针对特定人群的这种预定义的安全带运动轮廓，例如年龄、体重、性别、身体尺寸等。

此外，优选地，控制单元包括存储有多个预定参数的存储单元，以及根据至少一个存储的参数来计算安全带运动轮廓的计算单元，每个参数可以与特定的安全带运动轮廓或安全带运动轮廓的计算规则相关联。根据该参数，可以计算出相应的安全带运动轮廓。参数的示例包括但不限于乘客ID和乘客体重。

根据另一优选地实施例，安全带卷收器可以可选地包括负载限制器，用于在紧急情况下限制安全带织带的载荷，其中，控制单元适于控制盘式电动机，使得基本上负载限制器的整个范围被消耗或使用。优选地，这根据预定的安全带运动轮廓来完成。安全带运动轮廓的确定使得在紧急情况下，负载限制器基本上完全消耗或以最佳方式使用(即完全扭曲)，并且控制单元控制电动机，使得安全带织带根据该安全带运动轮廓移动。这包括根据紧急情况和乘客特征，附加地和/或抵消(减去)负载限制器。优选地，负载限制器形成为扭力杆。这种扭力杆一般是不可调节的，并且通常设计为适合95％的男性。电动机因此能够以加或减的方式作用于负载限制器，特别是扭力杆，以提高安全性。

此外，优选的是，在紧急情况下，控制单元适于在第一次撞击后控制电动机以张紧安全带织带。在现有技术中已知的安全带卷收器中，安全带织带在第一次撞击之后相对较松，因为乘客已经向前移动并消耗了负载限制器。当发生第二次撞击时，乘客不能被安全带织带固定到位，这可能会导致严重的人身伤害。根据本发明，控制单元适于控制电机以在第一次撞击之后收紧安全带织带并将乘客拉回至正常位置。因此，可以提高安全性。

在另一个优选的实施例中，安全带卷收器包括具有机械车辆传感器的机械阻挡单元和用于解除车辆传感器激活的的去激活装置。优选地，当盘式电动机激活时，去激活装置仅用于激活去激活车辆传感器。当加速度超过预定阈值时，优选地，控制单元适于接收来自车辆控制系统的加速度信号并向安全带卷轴提供相应的扭矩以固定安全带卷轴。因此，控制单元替代了机械车辆传感器的功能，因此可以解除机械车辆传感器的激活。这可能会增加乘客的舒适度，机械车辆传感器的传感器质量产生的机械噪声被抑制。

此外，在该实施例中，优选地，去激活装置包括用于接合车辆传感器的移动构件的螺线管。如在现有技术中通常已知的，移动构件优选地是传感器质量块，例如车辆传感器的球。这样的螺线管的优点在于，当没有电能被输送时(螺线管解除激活)，机械车辆传感器被再次激活。这增加了安全性。如果车辆的能量供应系统出现故障，并且电动盘电动机未激活，机械车辆传感器将再次自动激活。这将导致故障安全系统。或者，也可以使用具有偏心输出轴的电动机。偏心输出轴与移动构件接合以将其固定，并且当没有电流提供给电动机时，电动机的转子可以通过传感器质量块移动，从而传感器质量块再次处于可移动状态。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于控制主动约束系统的至少一个前述优选实施例中的主动约束系统的方法，该方法包括以下步骤：在控制单元处接收表示第一条件的信号；确定第一安全带运动轮廓；以及控制盘式电动机，以使安全带卷轴根据第一安全带运动轮廓运动。应当理解，根据本发明的第一方面的主动约束系统和根据本发明的第二方面的用于控制主动约束系统的方法包括特别在从属权利要求中限定的类似和相同的优选实施例。就此而言，参考根据本发明的第一方面的主动约束系统的以上描述。

根据该方法的优选实施例，第一条件是或包括车辆条件。车辆条件尤其是车辆的加速度、车辆的紧急情况等。根据该实施例的一种可能的安全带运动轮廓是，在接收到锁紧信号后，控制盘式电动机沿卷绕方向旋转安全带卷轴以在短时间收紧安全带织带，这表示附接到安全带织带的舌片已被锁紧在相应的座椅安全带扣中。松开安全带，然后将安全带织带放在舒适的位置。锁紧信号是表示车辆条件的信号。

备选地或附加地，当控制单元接收到车辆应被驱动到服务站的信号时，控制盘式电动机以振荡方式移动安全带卷轴，以提醒乘客车辆存在问题。当接收到紧急信号时，进一步的安全带运动轮廓将是张紧安全带织带。

根据所述方法的另一优选实施例，第一条件是乘客条件或包括乘客条件。例如，在这样的实施例中，当控制单元接收到表示乘客处于偏离位置的信号时，控制盘式电动机将乘客拉回到正常位置。

此外，优选地，所述方法包括以下步骤：在控制单元处接收表示第二条件的信号；确定第二安全带运动轮廓；控制盘式电动机，以使安全带卷轴根据第二安全带运动轮廓运动。

特别优选地，所述方法包括以下步骤：在紧急情况下检测第一次撞击；控制盘式电动机，使安全带在第一次撞击后收紧。

为了更全面地理解本发明，现在将参照附图详细描述本发明。详细描述将说明和描述被认为是本发明的优选实施例的内容。当然，应当理解，在不脱离本发明精神的情况下，可以容易地在形式或细节上进行各种修改和改变。因此，本发明不限于本文所示和描述的确切形式和细节，也不限于下文所公开和要求保护的全部发明。此外，在本发明公开的说明书、附图和权利要求中描述的特征对于单独或组合考虑的本发明可能是必要的。特别地，权利要求中的任何参考标志不应被解释为限制本发明的范围。术语“包括”不排除其他元件或步骤。术语“一”或“一个”不排除多个。术语“多个项目”还包括数字1，即单个项目，以及其他数字，例如2、3、4等。

附图说明

在附图中：

图1是根据本发明的第一实施例的安全带卷收器的局部剖视图；

图1A是第一实施例中的图1的细节A；

图1B是第二实施例中的图1的细节A；

图2是根据本发明的盘式电动机的剖视图；

图3是盘式电动机的局部分解图；

图4是盘式电动机的转子盘的示意图；

图5是盘式电动机的定子盘的示意图；

图6是弯曲绕组的原理图；

图7是根据一个实施例的连接到主动约束系统的车辆控制系统的示意图；

图8是根据另一实施例的连接至主动约束系统的车辆控制系统的第二示意图；

图9是根据第一实施例的安全带运动轮廓；

图10是根据第二实施例的安全带运动轮廓；

图11是根据第三实施例的安全带运动轮廓；以及

图12是根据本发明的方法的示意图。

具体实施方式

根据本发明的一个方面，主动约束系统1包括安全带卷收器3，其具有框架2和其上卷绕有安全带织带10的安全带卷轴4，安全带卷轴4通过框架2可旋转地支撑，以允许卷绕和释放安全带织带10，盘式电动机28，其包括转子30和定子32，转子30直接附接到安全带卷轴4，以及控制单元40，其连接到盘式电动机28并适于控制盘式电动机28根据确定的安全带运动轮廓驱动安全带卷轴4。框架2包括两个侧壁6、8，安全带卷轴4可旋转地容纳在两个侧壁中，这些侧壁通过共同的壁或后壁9连接。

在图1的左侧，在壳体12中，设置有安全带卷收器3的所谓的机械部分，其包括回缩弹簧14。回缩弹簧14的径向外端在壳体12的外端16处支撑，并且回缩弹簧14的径向内端8在安全带卷轴4的延伸部20处支撑，用于偏置安全带卷轴4以缩回织带10。

如现有技术中已知的，此外在壳体12中设置了网络传感器22和车辆传感器24。当安全带织带10以过大的加速度或过高的速度释放时，网络传感器22起到阻挡安全带卷轴4的作用。以相同的方式，当车辆经历过大的加速度时，车辆传感器24阻挡安全带卷轴4。两个传感器，网络传感器22和车辆传感器24都是机械式的，从而即使车辆控制系统300(见图7)发生故障，它们也能够阻挡安全带卷轴4。

在安全带卷轴4的内中空部分5内设置有负载限制器。在本实施例中，负载限制器以扭力杆52的形式存在。扭力杆52通过固定轴承53连接到图1右侧的安全带卷轴4上。在55的左侧，扭力杆52未附接到安全带卷轴4；附接到安全带卷轴4的唯一部分是位于53。

所示的主动约束系统1尤其可用于具有240伏网状板340的电动车辆，而不是通常的汽油或柴油车具有的12伏网状板。

如上所述(图1)，主动约束系统1配有一个具有转子30和定子32的盘式电动机28。转子30为盘状，并且在31处直接附接到安全带卷轴4的轴向延伸部34，并因此与安全带卷轴4成扭矩传递关系。应当注意，在转子30和安全带卷轴4之间没有设置离合器或传动装置。转子30可以通过已知的轴和毂连接装置31或通过焊接线等附接到延伸部34。转子30也可以通过夹紧机构利用在延伸部34中的螺钉和相应的螺纹孔连接到延伸部34。到目前为止，延伸部34形成了电盘式电动机28的转子轴。

在图1A和1B的细节中示出了转子30和延伸部34之间连接的两个不同实施例。图1A示出了其中延伸部34形成在负载限制器52处的实施例。负载限制器52再次经由固定轴承52连接至安全带卷轴4，但是在本实施例中(图1A)通过安全带卷轴4的开口400延伸。延伸部34承载齿形外圆周表面403形式的第一正接合部分402，并且转子30(在图1A中简单地显示为方块)包括齿形内圆周表面405形式的第二正接合部分404。转子30通过相应的齿形内圆周表面405和齿形外圆周表面403与延伸部34接合。该接合抑制了转子30相对于延伸部34的相对旋转。两个表面403、405的配合形成转子30到延伸部34的附件31。

轴向固定通过夹具406提供，夹具406通过延伸穿过所述夹具406的螺钉408固定在转子30上，并被容纳在延伸部34的螺纹孔410中。

根据图1B所示的实施例，延伸部34直接形成有安全带卷轴4。安全带卷轴4包括内部轴向凹口412，负载限制器52被容纳在该内部轴向凹口412中，并通过所述固定轴承53连接到安全带卷轴4。同样，转子30位于延伸部34上。根据该第二实施例(图1B)，转子30通过附件31附接到延伸部34，附件31在该实施例中是压配合414(图1B)。

应该理解的是，图1A和1B的实施例也可以组合，例如，在图1A中，转子30经由图1A中的压配合附接到延伸部34，而在图1B中，转子30经由如图1A描述的第一和第二正接合部分连接到延伸部34。

根据图1的实施例的定子32包括两个定子板36、38，其连接到能量源344(见图7和8)，并且包括电绕组160(见图5)。相应的绕组150设置在盘30上(见图4)。当向定子32提供能量时，它在绕组150中产生感应相应电流的电磁场，该电流优选地作为印刷导体路径印刷在盘30上，从而再次产生电磁场。这两个电磁场生成迫使转子盘30旋转的磁力。这将基于下面图2至图6更详细地描述。

在盘30和两个定子板36、38之间设置有间隙G1，G2，间隙G1，G2相对较小，特别是在0.1mm或更小的范围内，并且可能小到当未向电动机28供应电能时，定子板36、38与盘30接触。当向电动机28供应电能时，电磁场使定子板36、38彼此远离，从而形成间隙G1，G2。

主动约束系统1还包括控制单元40(见图7和8)。控制单元40适于控制盘式电动机28根据所确定的皮带运动轮廓来驱动安全带卷轴4(也参见下面的图7至11)。

主动约束系统1还包括用于将主动约束系统1连接至车辆控制系统300的连接件42，该车辆控制系统300用于向主动约束系统1提供来自网状板340的电能以及来自车辆控制系统300的信号，例如乘客ID数据，车辆数据等。

在安全带卷收器3的机械侧的壳体12中设有去激活装置44。去激活装置44包括螺线管46，螺线管46作用在车辆24的壳体部分48上以夹持传感器块50。螺线管46的该运动在图1中通过箭头指示。如现有技术中已知的，传感器质量块50形成为球。当螺线管46被激活时，其向下推动与传感器质量块50接合的壳体部分48。传感器质量块50保持固定且车辆传感器24被解除激活。同时，当壳体被压下时，由传感器质量块50产生的噪声也被抑制。之所以可以这样做，是因为盘式电动机28可以用来阻止安全带卷轴4的旋转，因为它为安全带卷轴提供了一个保持扭矩，该保持扭矩足够高，可以阻止安全带卷轴4防止安全带织带10释放。

如在安全带卷轴4中提到的，设置了扭力杆形式的基本负载限制器52。该扭力杆52被设计成适合95％的男性乘客。当确定在相应座椅上的乘客是较轻的人时，例如50％的男性乘客或是甚至5％的女性乘客，由控制单元40确定用于紧急情况下的相应的安全带运动轮廓。这样的安全带运动轮廓200、202、204在图9中示出并且在下面描述。

图2示出了具有转子30和定子32的盘式电动机28的第二实施例。根据该实施例(图2)的转子30包括三个转子盘130、132、134，它们与定子32的四个定子盘136、138、140、142顺序地布置。在单个盘之间再次提供间隙G1、G2、G3、G4、G5、G6。转子盘130、132、134全部布置在公共轴线A上，并附接到轴向延伸部34(见图1)，用于通过附件31(见图1A，1B)驱动安全带卷轴4。应该理解，根据该实施例(图2)的盘式电动机28也可以与如图1所示的主动约束系统1一起使用。使用两个或多个转子盘130、132、134使盘式电动机28能够提供更高的扭矩。可以根据各自的使用类型选择盘的数量。

参照图3至图6，描述了在盘30、130、132、134上的弯曲绕组150。图3示出了其延伸部34突出到右手侧的主动约束系统1的局部分解图。出于说明性的原因，仅示出了一个定子盘36和一个转子盘30，但是应当理解，可以添加另外的盘130、132、134(参见上述图2)并提供类似的绕组150。定子盘36包括用于固定(如拧紧)的固定部分37，将定子盘36拧紧到安全带卷收器1的壳体部分8上。转子盘30设置有弯曲绕组150(见图4)。弯曲绕组150(图4)以曲折形状从径向内部152延伸到径向外部154，以类似于弯曲形状。弯曲绕组150包括三个相位Pa，Pb，Pc(见图6)，它们稍微以偏移量O₁、O₂偏离彼此。即使在图6中示出弯曲绕组150以直线方式布置，该弯曲绕组也以圆形方式设置在转子盘30上，如图4所示。通

过在转子盘30上的蚀刻或印刷来设置弯曲绕组150。所有其他转子盘130、132、134以相同的方式形成。

定子盘36(参见图5)设置有绕组160，该绕组包括相同的三相Pa，Pb，Pc，该三相Pa，Pb，Pc被依次供应电流以感应移动电磁场。该电磁场在弯曲绕组150中感应相应的电磁场，因此迫使转子盘30旋转。

图7示出了连接至车辆控制系统300的主动约束系统1的示意性框图。

控制单元40优选地包括用于确定安全带运动轮廓的确定装置302。该确定装置可以由微控制单元306执行的软件模块304形成或包括该软件模块304。确定装置302可以适于通过选择预存储的安全带运动轮廓(如下所述)来确定安全带运动轮廓，和/或通过基于多个参数(如下所述)来计算安全带运动轮廓来确定安全带运动轮廓。

根据一个实施例，主动约束系统1包括用于测量安全带卷轴4的旋转位置的安全带卷轴位置传感器308，其中控制单元40经由信号线308a连接至安全带卷轴位置传感器308，并适于基于测得的安全带卷轴位置确定安全带运动轮廓。在该实施例(图7)中的安全带卷轴位置传感器308形成为单独的传感器元件，例如测量缠绕在安全带卷轴4上的织带10的厚度的传感器。该安全带卷轴位置传感器308有助于推断出乘客的位置偏离，乘客的体型或儿童座椅的检测。基于确定的安全带卷轴位置，能够知道有多少织带10缠绕在安全带卷轴4上以及有多少织带10从安全带卷轴4上取下即释放。因此，可以估计乘客的体型并且可以推断乘客的偏离位置，或者儿童座椅的存在。

如果分配有主动约束系统1的相应座椅是可调节座椅，例如，在相应车辆的纵向方向上可调节，优选地，控制单元40具有座椅位置数据，从而在确定乘客上述信息，尤其是乘客体型、偏离位置、和/或儿童座椅时，可以考虑安全带卷收器和相应座椅的的相对位置。优选地，在确定安全带运动轮廓时考虑这些信息。

优选地，主动约束系统1包括用于测量安全带卷轴4的旋转速度的速度传感器310，其中控制单元40经由信号线310a连接至安全带卷轴速度传感器310，并适于基于测得的安全带卷轴速度确定安全带运动轮廓。考虑到舒适功能以支撑乘客并允许织带10以期望的速度退绕或允许安全带10以期望的速度卷绕，这种安全带卷轴速度传感器310特别有用。同样，这种安全带卷轴速度传感器310在紧急情况下有利于确定乘客的位移速度。当乘客相对轻，例如5％女性乘客，负载限制器52可能不是为此类人的最佳设计，并且此类人的减速度过高，可能导致受伤。安全带卷轴速度传感器310检测到这样的速度，该速度过低，并且控制单元40适于确定相应的安全带运动轮廓以在紧急情况下支持该类人的这种位移。电动机28相应地受到控制，使得其动作以松开安全带织带10以允许人以期望的方式移动。换句话说，当确定在紧急情况下人的位移速度过高时，电动机28由控制单元40控制以作用在安全带卷轴4上以减小速度。这可以提高安全约束系统1的安全性，并提供主动控制的安全带卷收器3。

此外，优选地，主动约束系统1包括安全带卷轴扭矩传感器312，用于测量通过安全带织带10施加在安全带卷轴4上的扭矩，其中，控制单元40经由信号线312a连接到安全带卷轴扭矩传感器312并适于基于测得的安全带卷轴扭矩确定安全带运动轮廓。同样，扭矩传感器312可以用于在紧急情况下测量人的位移，并且控制单元40适于基于测量的扭矩来确定用于控制电动机28的安全带运动轮廓。这可以通过基于负载限制器52的扭转计算向前位移来完成。负载限制器52的参数设置是已知的，因此已知当施加给定扭矩时负载限制器52将扭转多少。

控制单元40连接至车辆控制系统300，并适于基于从车辆控制系统300接收的至少一个传感器数值来确定安全带运动轮廓。这样的传感器数值可以是由撞击前传感器314、加速度计316、乘客传感器318(例如睡眠检测320)、ACC(自适应巡航控制)传感器322、ESE(电子稳定控制)传感器324等提供的数值。例如，当乘客传感器318检测到乘客处于睡眠危险中时，控制单元40优选地适于控制电动机28，使得织带10暂时收紧，以向乘客发出再次唤醒的信号。

控制单元40包括存储单元330，在其中存储了多个预定义的安全带运动轮廓P1，P2等。控制单元40适于通过从存储的多个预定义的安全带运动轮廓P1，P2等中选择安全带运动轮廓P1，P2等来确定安全带运动轮廓P1，P2等。可以向控制单元40提供来自车辆控制系统300的信息，并接收乘客身份数据，例如经由内部摄像机、与人员相关的钥匙、读取个人卡例如作为驾驶执照的读卡器之类的。这样的预先存储的和预定义的安全带运动轮廓P1，P2等可以由乘客本身来定义，如考虑到舒适性方面。或者，这种预定义的安全带运动轮廓P1，P2等针对特定人群的，例如年龄、体重、性别身体尺寸等。

优选地，在存储单元330中存储有多个预定义的参数X1，X2等。控制单元40包括计算单元332，用于基于至少所存储的参数X1，X2等来计算安全带运动轮廓。每个参数X1，X2等可以与特定的安全带运动轮廓或用于安全带运动轮廓的计算规则相关。基于参数X1，X2等，可以借助计算单元332计算相应的安全带运动轮廓。然后，处理器306将处理计算出的安全带运动轮廓，并且控制单元40将相应地控制盘式电动机28。参数的示例包括但不限于乘客ID和乘客体重。该参数可以是预先已知的，或者可以由控制单元40确定的参数。

现在，图8示出了根据本发明的另一实施例的主动约束系统1的示意图。相同和相似的元件具有与前述实施例相同的附图标记，并且在下文中参考以上描述。在下文中，是将重点放在差异上。如果未对特定元素进行任何说明，则该元素的设计如上所述。

根据一个实施例，主动约束系统1包括用于测量安全带卷轴4的旋转位置的安全带卷轴位置传感器308。安全带卷轴位置传感器308作为软件模块设置在控制单元40中，并且适于基于通过使盘式电动机28的转子30旋转而感应的电流来确定安全带卷轴位置。当通过拉动织带10使转子30旋转而引起安全带卷轴4旋转时，在定子绕组160中感应出可以测量的电流。该电流指示安全带卷轴4的转速，因此，基于该电流，可以计算安全带卷轴位置。在该实施例中，控制单元40适于计算该位置。

此外，在该实施例中(图8)，安全带卷轴速度传感器310被设计为控制单元40中的软件模块，并且适于基于通过使盘式电动机28的转子30旋转而感应的电流来确定安全带卷轴速度。功能原理与关于安全带卷轴位置传感器308所述的原理相同。安全带卷轴扭矩传感器312也被设计为控制单元40中的软件模块。同样，与上述相同的原理在这里适用。

关于图9至11，描述了安全带运动轮廓的三个不同实施例。应当理解，取决于安全带卷收器的使用情况，可以实现多个其他的安全带运动轮廓。

根据图9，示出了力图，其中在纵坐标轴上示出了以千牛顿为单位的力(F)，并且在横坐标轴上示出了以毫秒为单位的时间(t)。在图9中，示出了三个曲线图200、202、204，其表示作用在安全带或安全带织带10上的力，即对于三个不同的人的回缩力。因此，每个曲线图200、202、204定义了特定的安全带运动轮廓。图200专用于95％的男性，图202专用于50％的普通人，而图204专用于5％的女性。在该实施例中，假设扭力杆52是将安全带力限制为4kN的平均扭力杆。这对于高个人来说可能不够，而对于矮个子和轻型人来说可能太大。当在t＝0处发生紧急情况时，在载荷限制操作的第一部分206中，提供了仅由盘式电动机28执行的皮带预收紧。在达到力F1前，进行预收紧。在t＝1时，扭转扭力杆的限载操作开始。现在，三个不同的曲线图200、202、204表示相应的力水平F2、F3、F4。对于普通人(曲线图202)，不需要额外提供盘式电动机28的扭矩。力F3的负载限制操作仅通过扭力杆来执行，而不需要增加由盘式电动机28提供的力。当在座椅上检测到95％的男性时，控制盘式电动机28以向安全带卷轴4施加扭矩，从而使安全带卷轴倒转，从而向安全带织带施加力。根据本实施例，盘式电动机28施加扭矩，导致额外的1.5kN作用在安全带上，因此获得图中的力F4。以相同的方式，当在座椅上检测到5％的女性时，控制盘式电动机28以从负载限制器52减去力，在这种情况下为-1.5kN。

通过控制单元40，特别是通过确定装置302，通过从存储器330中选择合适的安全带运动轮廓，来确定由曲线图200、202、204之一表示的相应的安全带运动轮廓。通过使用来自安全带卷轴位置传感器308以及可选地安装在相应乘客座椅内并且还连接至控制单元40或车辆控制系统300的重量传感器的数据来进行选择。

因此，总而言之，当在紧急情况下，乘客由于经历的减速而引起的向前的力使之移位。由于经由安全带10作用在被阻挡的安全带卷轴4上的力，扭力杆52被扭转以限制作用在安全带和乘客的身体之间的力。当乘客比95％的男性轻时，扭力杆52的尺寸太硬，因此，扭力杆扭转得不够，乘客的向前位移太小。为了获得最佳位移和扭力杆52的最佳扭转，并因此获得最佳的载荷限制结果，盘式电动机28由控制单元40控制，以使其支持乘客的向前移位，从而向安全带卷轴4增加扭矩，从而使扭力杆52被完全扭转。这可能会改善乘客的向前移位，从而提高安全性并可以减少伤害。

图10示出了根据本发明的具有安全带卷收器3和盘式电动机28的主动约束系统1可用于在紧急情况下对安全带织带10进行完全张紧。粗体线条图210在纵坐标上示出了以织带的毫米为单位被拉入的安全带织带10，在横坐标上以毫秒为单位的时间刻度。虚线示出了标准烟火带张紧机构用于比较。相反，曲线图210表示当在主动约束系统1中仅使用根据本发明的盘式电动机28而没有如现有技术中所使用的额外的烟火式带张紧机构时的安全带织带10的运动。因此，曲线图210表示安全带运动轮廓，其在控制单元40接收到撞击前传感器314经由连接件42传递至车辆控制系统300的相应信号时，通过确定装置302选择。

可以看出，曲线图210的斜率低于曲线图212的斜率，然而，还可以看到，使用盘式电动机28的张紧操作大约在2毫秒开始，而烟火带张紧装置大约在5毫秒开始。这是由于以下事实，即盘式电动机28的反应速度比烟火带张紧装置要快得多，后者需要首先点火。具有较低的斜率对于人来说更舒适，因此也增加了主动约束系统1的安全性。使用根据本发明的主动约束系统使得不再需要烟火带张紧装置成为可能。

图11示出了安全带卷收器的第二次撞击控制图。纵轴以毫米为单位示出安全带织带10的长度，其中，零以上的值表示安全带10释放，即，安全带10松开，以及零以下的值表示安全带10缩回，即张紧。横坐标轴以毫秒为单位显示时间T。

在t＝0时检测到撞击，从t＝0开始直到t＝1安全带缩回为止(参见曲线图的部分216)，使得执行预张紧操作。从t＝1开始，释放安全带织带，以使前移的乘客相应地减速。同样在该部分218中，负载限制器被扭转。在t＝2时，检测到撞击的第二次撞击。在安全带卷收器的现有技术中，由于负载限制器52已经被扭转，因此现在不可能采取其他动作。然而，根据本发明，再次控制盘式电动机28以执行安全带张紧操作；其在曲线图214的部分220示出。安全带织带再次缠绕在安全带卷轴上，并在t＝3时张紧。类似于曲线部分218，随后的负载限制操作可以以与上述类似的方式由盘式电动机28执行和支持。盘式电动机28将被控制以提供相应的扭矩，使得乘客可以在负载限制操作中向前移动。

根据图11的安全带运动轮廓被存储在控制单元40的存储器330中，并且当车辆处于紧急情况并且从车辆控制系统300接收到相应的信号时由确定装置302选择。

现在，图12示出了用于控制主动约束系统1的至少一个前述优选实施例中的主动约束系统1的方法。

该方法包括以下步骤：在控制单元40接收S100代表第一条件的信号S1；确定S102第一安全带运动轮廓P1；控制S108盘式电动机28，以使安全带卷轴4根据第一安全带运动轮廓P1移动。

第一条件可以是或可以包括车辆条件。车辆条件特别地是车辆的加速度，车辆的紧急情况等。根据这样的实施例的一种可能的安全带运动轮廓P1，P2等是，在接收到安全带扣的锁紧信号后，控制盘形电机28沿卷绕方向旋转安全带卷轴4以短时间内张紧安全带织带10，这表示连接到安全带织带10的舌片已被锁紧在相应的安全带扣中。安全带松弛解除，之后将安全带织带10带入舒适位置。锁紧信号是指示车辆条件的信号。

替代地或附加地，当控制单元40接收到应当将车辆驱动至服务站的信号时，控制盘式电动机28以振荡的方式移动安全带卷轴4，以提醒乘客汽车中存在问题。当接收到紧急信号时，另外的安全带运动轮廓P1，P2等将张紧安全带织带10。

第一条件也可以是或包括乘客条件。例如，在这样的实施例中，当控制单元40接收到指示乘客处于偏离位置的信号时，控制盘式电动机28将乘客拉回到正常位置。

根据图12，确定S102安全带运动轮廓的步骤包括访问S104控制单元的存储器330，以及从多个预先存储的安全带运动轮廓P1，P2等中选择S106。合适的安全带运动轮廓P1基于接收到的S100信号S1。

图8还表明该过程可以连续进行。因此，该方法包括以下步骤：在控制单元40接收S110代表第二条件的信号S2；确定S112第二安全带运动轮廓P2；以及控制S118盘式电动机28，以使安全带卷轴4s根据第二带运动轮廓P2移动。第二条件可以如上面关于第一条件所述那样定义。再次，同样在这些步骤S110-S118中，确定S112的步骤包括访问S114控制单元的存储器330，以及从多个预先存储的安全带运动轮廓P1，P2等中选择S116。合适的安全带运动轮廓P2基于接收到的S110信号S2。

Claims (17)

1.一种主动约束系统(1)，包括：

安全带卷收器(3)，其具有：

框架(2)和其上缠绕有安全带织带(10)的安全带卷轴(4)，所述安全带卷轴(4)通过所述框架(2)可旋转地支撑以允许卷绕和释放所述安全带织带(10)，

盘式电动机(28)，其包括转子(30)和定子(32)，所述转子(30)通过附件(31)直接附接到所述安全带卷轴(4)，以及

控制单元(40)，其连接到所述盘式电动机(28)，并适于根据确定的安全带运动轮廓控制所述盘式电动机(28)驱动所述安全带卷轴(4)。

2.根据权利要求1所述的主动约束系统，包括用于测量所述安全带卷轴的旋转位置的安全带卷轴位置传感器，其中，所述控制单元连接至所述安全带卷轴位置传感器并适于基于测得的安全带卷轴位置确定所述安全带运动轮廓。

3.根据权利要求1或2所述的主动约束系统，包括用于测量所述安全带卷轴的旋转速度的安全带卷轴速度传感器，其中，所述控制单元连接至所述安全带卷轴速度传感器并适于基于测得的安全带卷轴速度确定所述安全带运动轮廓。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的主动约束系统，包括安全带轮扭矩传感器，其用于测量通过所述安全带织带施加在所述安全带卷轴上的扭矩，其中，所述控制单元连接至所述安全带扭矩传感器并适于基于测得的安全带卷轴速度确定所述安全带运动轮廓。

5.根据前述权利要求中任一项所述的主动约束系统，其中，所述控制单元连接至车辆控制系统并适于基于从所述车辆控制系统接收的至少一个传感器数值来确定所述安全带运动轮廓。

6.根据前述权利要求中任一项所述的主动约束系统，其中，所述控制单元包括存储单元，其中存储有多个预定义的皮带运动轮廓，其中，所述控制单元适于通过从所存储的多个预定义的皮带运动轮廓中选择安全带运动轮廓确定所述安全带运动轮廓。

7.根据前述权利要求中任一项所述的主动约束系统，其中，所述控制单元包括存储单元，其中存储有多个预定义参数；以及计算单元，其用于基于至少一个所存储的参数来计算所述安全带运动轮廓。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的主动约束系统，包括在紧急情况下限制所述安全带织带负载的负载限制器，其中，所述控制单元适于控制所述盘式电动机，以便基本上消耗所述负载限制器的整个范围。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的主动约束系统，其中，在紧急情况下，所述控制单元适于在第一次撞击后控制所述电动机以张紧所述安全带。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的主动约束系统，包括具有机械车辆传感器的机械阻挡单元，以及用于使所述车辆传感器失效的失效装置。

11.根据权利要求10所述的主动约束系统，其中，所述阻挡装置包括用于接合所述车辆传感器的移动构件的螺线管。

12.用于控制根据权利要求1所述的主动约束系统的方法，包括以下步骤：

-在所述控制单元处接收表示第一条件的信号；

-确定第一安全带运动轮廓；以及

-控制盘式电动机，以使安全带卷轴根据所述第一安全带运动轮廓运动。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，确定所述第一安全带运动轮廓的步骤包括：从一组存储的所述安全带运动轮廓中选择所述第一安全带运动轮廓。

14.根据权利要求12或13所述的方法，其中，所述第一条件是车辆条件。

15.根据权利要求12、13或14所述的方法，其中，所述第一条件是乘客条件。

16.根据权利要求12至15任一项所述的方法，还包括以下步骤：

-在所述控制单元处接收表示第二条件的信号；

-确定第二安全带运动轮廓；

-控制盘式电动机，以使所述安全带卷轴根据所述第二安全带运动轮廓运动。

17.根据权利要求12至16任一项所述的方法，还包括以下步骤：

-在紧急情况下检测第一次撞击；以及

-控制盘式电动机，以使安全带在第一次撞击后被张紧。

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