CN1741926A - 车辆座椅安全带装置 - Google Patents

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Abstract

一种座椅安全带装置，包含一个卷绕座椅安全带(12)的电动马达(20)和一个控制电动马达(20)的微型计算机(30)，其中，在利用距离传感器(41)检测到的距离和车速传感器(42)检测到的车速而预测一个碰撞时，微型计算机(30)控制电动马达(20)，以便以一个卷绕载荷卷绕座椅安全带(12)，该卷绕载荷以第一个上升梯度增大到第一个卷绕载荷。另外，在利用一个制动开关(43)的检测信号而检测到一个突然制动操作时，微型计算机(30)控制电动马达(20)，以便以一个卷绕载荷卷绕座椅安全带(12)，该卷绕载荷以大于第一个上升梯度的第二个上升梯度增大到第二个卷绕载荷。因此，当车辆发生紧急情况时，座椅安全带可以在使乘员不会有太多的不适感并且受到保护的这样的卷绕方式和卷绕载荷下被卷绕。

Description

车辆座椅安全带装置
技术领域
本发明涉及一种车辆座椅安全带装置，它具有一个用于卷绕座椅安全带的卷绕器。
背景技术
到目前为止，这种类型的装置适用于预测与一个碰撞物体的碰撞并检测该碰撞，如日本未经审查的专利申请No.6-286581所公开的。在碰撞被预测时，座椅安全带在第一个卷绕载荷下被卷绕。当碰撞被检测后，该座椅安全带在大于第一个卷绕载荷的第二个卷绕载荷下被卷绕。
对于如上述的在相关技术中的这种装置，虽然在碰撞被预测和碰撞发生时，可以通过卷绕座椅安全带而保护乘员，但是座椅安全带的这种卷绕限制了该乘员，并且若座椅安全带的约束力过大，就会给乘员带来不适感。因此，希望提供一种座椅安全带的卷绕模式和一种卷绕载荷，使得在尽可能不给乘员带来不适感觉的同时又能够保护乘员。
发明内容
为了克服上述的问题，本发明的一个目的是提供一种车辆座椅安全带装置，其中一条座椅安全带被卷绕在一种卷绕模式和一种卷绕载荷下，能够在尽可能不给乘员带来不适感觉的同时又能够保护乘员。
为了达到上述的目的，根据本发明的具有用于卷绕座椅安全带的卷绕器的这种车辆座椅安全带装置的一个特征在于，提供了碰撞预测装置和第一卷绕控制装置，该碰撞预测装置用于预测与一个碰撞物体碰撞，该第一卷绕控制装置用于控制卷绕器以便在碰撞预测装置预测到一个碰撞时、以第一个卷绕载荷卷绕座椅安全带。在这种情况下，第一个卷绕载荷可以被设置成，例如在80N和120N之间(包含端值)的一个值。
本发明的特征还在于，提供了碰撞预测装置和第一卷绕控制装置，该碰撞预测装置用于预测与一个碰撞物体碰撞，该第一卷绕控制装置用于控制卷绕器以便从碰撞预测装置预测到一个碰撞时开始、以第一个上升梯度增大座椅安全带的卷绕载荷来卷绕座椅安全带。在这种情况下，第一上升梯度可以被设定为一个等于或大于100N/180ms并小于100N/100ms的一个值。由第一卷绕控制装置增大的座椅安全带的卷绕载荷可以被限制为其上限为第一卷绕载荷。
在本发明的这些特征中，碰撞预测装置可以被构造成具有，例如，一个使用超高频率波(毫米波)或超声波的雷达装置，一个摄像机等，并通过测量与碰撞物体(例如，前方的车辆)之间的长度和考虑相对于该测量长度的所讨论的车辆的车速而预测碰撞。例如，该碰撞预测装置可以通过连续检测从所讨论的车辆到碰撞物体之间的长度并且基于随时间变化的该检测长度而预测碰撞。根据以这种方式构成的本发明，当碰撞被预测后，座椅安全带的约束力和该约束力的变化就被限制，从而可以缓解由座椅安全带的约束力给乘员带来的不适感。
具有本发明的碰撞预测装置和第一卷绕控制装置的车辆座椅安全带装置的另一个特征在于，提供了一个紧急制动检测装置和第二卷绕控制装置，该紧急制动检测装置用于检测紧急制动状态，该第二卷绕控制装置用于控制卷绕器以便在紧急制动检测装置检测到紧急制动状态时、以大于第一卷绕载荷的第二卷绕载荷卷绕座椅安全带。在这种情况下，第二卷绕载荷可以被设置为，例如，一个等于或大于150N的值。
具有本发明的碰撞预测装置和第一卷绕控制装置的车辆座椅安全带装置的另一个特征在于，提供了一个紧急制动检测装置和第二卷绕控制装置，该紧急制动检测装置用于检测紧急制动状态，该第二卷绕控制装置用于控制卷绕器以便从紧急制动检测装置检测到紧急制动状态时开始、以大于第一个上升梯度的第二个上升梯度增大座椅安全带的卷绕载荷而卷绕座椅安全带。在这种情况下，第二上升梯度可以被设置为一个等于或大于，例如100N/100ms的值。由第二卷绕控制装置增大的座椅安全带的卷绕载荷可以被限制为其上限为第二卷绕载荷。
在本发明的这些或其他的特征中，紧急制动检测装置可以适用于检测制动踏板的踩踏量、踩踏速度和踩踏力，或制动液压，以及当该检测值等于或大于预定值时，检测出紧急制动状态。
在本发明的这些或其他的特征中的紧急制动状态是基于乘员的意图的，因此，即使座椅安全带的卷绕载荷和卷绕载荷的上升梯度被增大到一定的程度，乘员也不会有太多的不适感。因此，通过实行除上述第一卷绕控制之外的第二卷绕控制，可以保证对乘员的保护，而又不会给乘员带来太多的不适感。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的一种座椅安全带装置的普通原理图。
图2是由如图1所示的一个微型计算机实施的一个卷绕控制程序的流程图。
图3是一张图表，显示了当座椅安全带被如图2所示的卷绕控制程序的第一和第二卷绕控制过程卷绕时第一和第二卷绕载荷随时间的变化。
具体实施方式
现在参照这些附图，将说明本发明的一个实施例。图1原理地显示了根据该实施例的一个车辆座椅安全带装置。该车辆座椅安全带装置包括一个座椅安全带机构SB和一个电子控制装置EL。
座椅安全带机构SB包括一条用于限制和保护就座于座椅11上的乘员的座椅安全带12。座椅安全带12从一个位于座椅11一侧上的收紧装置13中被拉出，其中部可滑动地被支撑在一个肩带固定器14上，并且另一端被固定在座椅11的另一侧上。座椅安全带12的中部具有一个组装的能够移动的舌板15。舌板15适合于可分离地被安装在固定于座椅安全带11的另一侧上的一个扣环16上。收紧装置13包括一个用于在紧急情况时卷绕座椅安全带12的电动马达20，另外还有一个用于防止被卷起的座椅安全带12被拉出的机构。
电子控制装置EL包括一个微型计算机30，它具有一个CPU，一个ROM，一个RAM，和一个定时器。该微型计算机30通过在预定短暂时间间隔内重复地执行一个如图2所示的卷绕控制程序，控制经过一个驱动电路31而供应给电动马20的电流量。因此，座椅安全带12的卷绕载荷和卷绕载荷的上升梯度就可以通过电动马达20而受到控制。一个长度传感器41，一个车速传感器42和一个制动开关43被连接到微型计算机30上。
长度传感器41包括一个被安装在车辆前端上的雷达装置，它使用超高频率波(毫米波)、超声波等，检测从车辆前端到前方的一个物体(主要为前方的车辆)之间的长度Lx。车速传感器42通过计算变速器输出轴的转数而检测出一个车速V。具有检测由乘员作用的突然制动的功能的制动开关43通常在关闭状态，当制动踏板被深踩，它就会被切换到打开状态。
下面将说明如上述构造的实施例的一个操作。通过打开一个点火开关，微型计算机30开始以预定的短暂时间间隔重复执行如图2所示的卷绕控制程序。卷绕控制程序的执行开始于步骤100，微型计算机30在步骤102中输出一个指示制动开关43的状态的信号，并根据是否判定出该开关43处于打开状态而判定是否作用有突然制动。
下面将说明没有作用突然制动的一种情况。在这种情况下，在步骤102中判定为“否”，进程继续到步骤104并向前。在步骤104，微型计算机30输出由车速传感器42检测到的一个车速V，并判定该车速V是否等于或高于一个预定的低车速V0(例如，5km/h)，微型计算机30从而判定车辆是否在行驶状态。当车辆处于完全静止的状态，而车速V低于预定的低车速V0时，在步骤S104就会判定为“否”，进程继续到步骤122。在步骤122，微型计算机30判定下述的步骤118、120是否处于座椅安全带12的卷绕控制下。若微型计算机30不处于座椅安全带12的卷绕控制下，在步骤122就会判定为“否”，在步骤128的卷绕控制程序的执行就会一度结束。
另一方面，当车辆开始行驶，并判定为“是”，即，在步骤104中车速V等于或高于预定低车速V0，则微型计算机30执行从步骤106开始的程序。在步骤106，由长度传感器41所检测到的从车辆前端到前方物体之间的长度Lx被输入，并通过此时程序的执行而被设定为指示输入长度的新的长度Lnew。然后，在步骤108，从在程序前次执行时输入的长度Lx(下面将称为前次长度Lold)中减去新长度Lnew而获得的差值Lold-Lnew，除以卷绕控制程序的执行间隔Δt，从而计算出相应于前方物体的一个相对速度Vab(＝(Lold-Lnew)/Δt)。前次长度Lold被一个初始化设定程序设定为“0”，在图中没有明示。在这种情况下，首次计算到的相对速度Vab为一个负值，在下述的步骤112中就会判定为“否”，程序从而继续到步骤122。因此，即便首次计算得到的相对速度Vab不合适，也不会引起问题。
在计算相对速度Vab后，前次长度Lold就会被更新为新长度Lnew，用于相对速度Vab的下一次计算。然后，在步骤112，微型计算机30判定该相对速度Vab是否为一个正值。若相对速度Vab不是一个正值，在上述的步骤112中就会判定为“否”，进程继续到步骤122。这是因为，相对速度Vab不是一个正值意味着从车辆前端到前方物体之间的长度Lx没有变化或者是增大了，而在这种情况下，车辆不会与前方物体发生任何可能的碰撞。
另一方面，当相对速度Vab为一个正值，在步骤112就会判定为“是”，进程继续到步骤114。在步骤114，通过用新长度Lnew除以相对速度Vab而计算得到时间Ts(＝Lnew/Vab)，假设车辆继续以当前相对速度Vab行驶，则直到车辆前端与前方物体发生碰撞所需时间Ts(。在下文中，时间Ts被称作为碰撞时间。然后，在步骤116，微型计算机30判定该碰撞时间Ts是否等于或小于一个预定时间Ts0。在该例子中，该预定时间Ts0被设定为，例如，0.5秒的数量级的一个值，它是车辆前端与前方物体发生碰撞的估计时间，除非乘员(操作员)进行一个避撞操作，例如快速地踩下制动踏板或对转向盘进行操作。
当前端碰撞时间Ts大于预定时间Ts0，在步骤116就会判定为“否”，进程继续到步骤122。另一方面，当碰撞时间Ts等于或小于预定时间Ts0，在步骤116就会判定为“是”，也就是说，预测到碰撞，在步骤118就会执行第一个卷绕控制程序。
在第一个卷绕控制程序中，流过电动马达20的电流被这样控制，座椅安全带12的卷绕载荷以预定的第一个上升梯度(例如100N/140ms)连续增大，当它到达预定的第一个卷绕载荷(例如，100N)时，就会保持相同的第一个卷绕载荷(参见图3上的粗实线)。通过电动马达20的这种控制，座椅安全带12被卷绕到收紧装置13内，而乘员则由座椅安全带12所约束。
发明者获得下面有关第一个上升梯度和第一个卷绕载荷的实验值。当第一个上升梯度等于或大于100N/180ms，并小于100N/100ms时(如图3所示的范围A)时，大多数人都可以接受座椅安全带12的约束力。相反，当第一个上升梯度等于或大于100N/100ms时，大多数人就会觉得座椅安全带12的约束力是在一个可接受的极限，或者是不可接受的。第一个上升梯度的下限值100N/180ms是从保护乘员的观点上所确定的一个值。
对于第一个卷绕载荷，当它处于80N和120N(包含端值)之间的范围内(图3上的范围A)时，大多数人可以接受由座椅安全带12的约束。相反，当第一个卷绕载荷等于或大于120N时，大多数人就会觉得座椅安全带12的约束力是在一个可接受的极限，或者是不可接受的。第一个卷绕载荷的下限值80N是从保护乘员的观点上所确定的一个值。
下面将说明进行一个突然制动的操作以避免碰撞的情况。在这种情况下，在上述的步骤102中判定为“是”，即，制动开关43为打开状态，在步骤120就会进行第二个卷绕控制程序。
在第二个卷绕控制程序中，流过电动马达20的电流被这样控制，座椅安全带12的卷绕载荷以第二个上升梯度(例如100N/90ms)连续增大，当它到达预定的第二个卷绕载荷(例如，160N)时，它就会被保持在第二个卷绕载荷下(参见图3上的粗虚线)。通过电动马达20的这种控制，座椅安全带12被卷绕到收紧装置13内，而乘员则由座椅安全带12所约束，其中的约束力大于第一个卷绕载荷的情况。
从保护乘员的观点出发，第二个上升梯度和第二个卷绕载荷被设定为较大的值。但是，在这种情况下，由于乘员(操作员)操作制动器，即便第二个上升梯度为100N/100ms或更大，并且即便第二个卷绕载荷大于150N，根据实验的结果，大多数人都不会有不适感。
有一种这样的情况，其中第一个卷绕控制在第二个卷绕控制开始时开始。在这种情况下，流过电动马达20的电流被这样控制，使得座椅安全带12的卷绕载荷从当前处于以第二个上升梯度向第二个卷绕载荷增大的控制下的座椅安全带12的卷绕载荷开始增大。
这样，根据基于本实施例的座椅安全带装置，当通过步骤104-116的进程而预测到碰撞时，乘员就在一个相对较小的座椅安全带12的卷绕载荷下被约束，其中座椅安全带12的卷绕载荷通过步骤118中的第一个卷绕控制程序而以相对较小的上升梯度增大。因此，乘员不会有不适感，并即使在车辆发生碰撞时也可以受到保护。在进行了突然制动的操作时，这个突然制动操作由步骤102的程序所检测到，而乘员就会被一个卷绕载荷所约束，该卷绕载荷由步骤120中的第二个卷绕控制程序控制，以大于第一个卷绕控制的一个上升梯度增大，并大于第一个卷绕控制的卷绕载荷。在这种情况下，由于乘员有突然制动操作的意识，因此，即使是较大的上升梯度和卷绕载荷，他/她也不会有太多的不适感。然后，即使车辆发生碰撞，乘员的保护也得以保证。
当座椅安全带12的第一个和第二个卷绕控制被执行时，在步骤122中就会判定为“是”，即处于卷绕控制下，进程继续到步骤124。在步骤124，微型计算机30判定解除卷绕控制的条件是否得到满足。由于在通过乘员的转向操作而避免了碰撞后，或者是即使发生碰撞而使车辆停止后，希望将乘员从座椅安全带12的约束中放松，因此需要进行这种解除座椅安全带12的卷绕控制。
因此，在步骤124中的解除条件判定程序中，由如上述步骤102相同的程序进行的突然制动操作是否被解除，是否通过如步骤104-116相同的程序而没有预测到碰撞，车辆是否处于停止状态，以及从第一个或第二个卷绕控制开始后是否经过了比预定时间更长的时间，都被判定。当这些解除条件没有得到满足，在步骤124就被判定为“否”，卷绕控制程序的执行就会在步骤128中一度结束。在这种情况下，第一个或第二个卷绕控制程序继续。
另一方面，当上述的解除条件得到了满足，在步骤124中就被判定为“是”，在步骤126中微型计算机30进行一个卷绕控制解除处理，以停止对电动马达20操作的控制，然后卷绕控制程序的执行在步骤128中一度结束。因此，座椅安全带12的卷绕载荷被减小，使得乘员可以自由地拉出座椅安全带12。当即使座椅安全带的卷绕控制已结束，但由于收紧装置13的锁止功能而使得座椅安全带12不能被拉出，就有必要进行一个解除锁止功能的处理。
尽管到现在为止已经对本发明的实施例进行了说明，但是本发明的实施并不被限制于上述的实施例及其改动形式，在不偏离本发明目的的情况下可以进行各种各样的修改。
例如，在上述的实施例中，突然制动操作是由制动开关43检测的。但是，对于突然制动操作，可以考虑各种方法。如图1的虚线所示，可以提供一个制动踏板踩踏量传感器44，用于检测制动踏板的踩踏量，并在由该传感器44所检测到的制动踏板的踩踏量或从所检测到的制动踏板踩踏量而计算得到的制动踏板踩踏速度等于或大于预定值的条件下，检测出突然制动操作。
另外，还可以提供一个制动踏板踩踏力传感器45，用于检测制动踏板踩踏力，并在由该传感器45所检测到的制动踏板踩踏力或者从检测到的踩踏力计算得到的制动踏板踩踏力变化速度等于或大于预定值的条件下，检测出突然制动操作。另外，还可以提供一个制动液压传感器46，用于检测制动液油管路(例如，制动器主缸的输出端)中的液压，并在由该传感器46检测到的制动液压或从检测到的制动液压计算得到的制动液压变化速度等于或大于预定值的条件下，检测出突然制动操作。
在上述的实施例中，相对于前方物体之间的长度Lx是由使用超高频率波(毫米波)或超声波的雷达装置检测的。但是，也可以在车辆前方提供一个摄像机，由该摄像机测量前方物体存在以及相对于前方物体之间的长度Lx。
在上述的实施例中，碰撞的预测是通过步骤104-116中的程序利用车速V和碰撞时间Ts而完成的。但是，除了这种方法之外，还可以通过所讨论的车辆的车速、与前方物体之间的长度、或者是与前方物体的相对速度的变化状态而预测碰撞。
另外，在上述的实施例中，座椅安全带12的卷绕是通过电动马达20的转动而实现的。但是，也可以使用电动马达之外的装置，只要该装置可以卷绕座椅安全带12即可。

Claims (18)

1.一种带有用于卷绕座椅安全带的卷绕器的车辆座椅安全带装置，包含：
碰撞预测装置，用于预测与碰撞物体之间的碰撞；
第一个卷绕控制装置，用于当碰撞预测装置预测到一个碰撞时，控制卷绕器，以便以第一个卷绕载荷卷绕座椅安全带；
紧急制动检测装置，用于检测紧急制动状态；以及
第二个卷绕控制装置，用于当紧急制动检测装置检测到紧急制动状态时，控制卷绕器，以便以大于第一个卷绕载荷的第二个卷绕载荷卷绕座椅安全带。
2.根据权利要求1的车辆座椅安全带装置，其特征在于，第一个卷绕控制装置适合于从碰撞预测装置预测到碰撞时开始，以第一个上升梯度将卷绕器对座椅安全带的卷绕载荷增大到第一个卷绕载荷；以及
第二个卷绕控制装置适合于从紧急制动检测装置检测到紧急制动状态时开始，以大于第一个上升梯度的第二个上升梯度、将卷绕器对座椅安全带的卷绕载荷增大到第二个卷绕载荷。
3.根据权利要求2的车辆座椅安全带装置，其特征在于，第二个上升梯度被设定为等于或大于100N/100ms的一个值。
4.根据权利要求2或3的车辆座椅安全带装置，其特征在于，第一个上升梯度被设定为等于或大于100N/180ms并小于100N/100ms的一个值。
5.根据权利要求1至4中任一条的车辆座椅安全带装置，其特征在于，第二个卷绕载荷被设定为等于或大于150N的一个值。
6.根据权利要求1至5中任一条的车辆座椅安全带装置，其特征在于，第一个卷绕载荷被设定为80N和120N之间并包含端值中的一个值。
7.根据权利要求1至6中任一条的车辆座椅安全带装置，其特征在于，碰撞预测装置连续地检测从所讨论的车辆到碰撞物体的长度，并基于随时间变化的检测长度而预测与碰撞物体之间的碰撞。
8.根据权利要求1至7中任一条的车辆座椅安全带装置，其特征在于，紧急制动检测装置基于制动踏板的踩踏量、踩踏速度和踩踏力以及制动液压中的至少一个来检测紧急制动状态。
9.一种带有用于卷绕座椅安全带的卷绕器的车辆座椅安全带装置，包含：
碰撞预测装置，用于预测与碰撞物体之间的碰撞；
第一个卷绕控制装置，用于从碰撞预测装置预测到碰撞时开始，控制卷绕器，同时以第一个上升梯度增大座椅安全带的卷绕载荷，来卷绕座椅安全带；
紧急制动检测装置，用于检测紧急制动状态；以及
第二个卷绕控制装置，用于从紧急制动检测装置检测到紧急制动状态时开始，控制卷绕器，同时以大于第一个上升梯度的第二个上升梯度增大座椅安全带的卷绕载荷，来卷绕座椅安全带。
10.根据权利要求9的车辆座椅安全带装置，其特征在于，第二个上升梯度被设定为等于或大于100N/100ms的一个值。
11.根据权利要求9或10的车辆座椅安全带装置，其特征在于，第一个上升梯度被设定为等于或大于100N/180ms并小于100N/100ms的一个值。
12.根据权利要求9至11中任一条的车辆座椅安全带装置，其特征在于，碰撞预测装置连续地检测从所讨论的车辆到碰撞物体的长度，并基于随时间变化的检测长度而预测与碰撞物体之间的碰撞。
13.根据权利要求9至12中任一条的车辆座椅安全带装置，其特征在于，紧急制动检测装置基于制动踏板的踩踏量、踩踏速度和踩踏力以及制动液压中的至少一个来检测紧急制动状态。
14.一种带有用于卷绕座椅安全带的卷绕器的车辆座椅安全带装置，包含：
碰撞预测装置，用于预测与碰撞物体之间的碰撞；
卷绕控制装置，用于当碰撞预测装置预测到碰撞时，控制卷绕器以便以80N和120N之间并包含端值中的一个预定卷绕载荷卷绕座椅安全带。
15.根据权利要求14的车辆座椅安全带装置，其特征在于，卷绕控制装置适合于从碰撞预测装置预测到碰撞时开始，以等于或大于100N/180ms并小于100N/100ms的一个预定上升梯度将卷绕器对座椅安全带的卷绕载荷增大到一个预定的卷绕载荷。
16.根据权利要求14或15的车辆座椅安全带装置，其特征在于，碰撞预测装置连续地检测从所讨论的车辆到碰撞物体的长度，并基于随时间变化的检测长度而预测与碰撞物体之间的碰撞。
17.一种带有用于卷绕座椅安全带的卷绕器的车辆座椅安全带装置，包含：
碰撞预测装置，用于预测与碰撞物体之间的碰撞；
卷绕控制装置，用于从碰撞预测装置预测到碰撞时开始，控制卷绕器，同时以等于或大于100N/180ms并小于100N/100ms的一个预定上升梯度增大座椅安全带的卷绕载荷，来卷绕座椅安全带。
18.根据权利要求17的车辆座椅安全带装置，其特征在于，碰撞预测装置连续地检测从所讨论的车辆到碰撞物体的长度，并基于随时间变化的检测长度而预测与碰撞物体之间的碰撞。
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