專利名稱：受控地放出安全帶系統(tǒng)的安全帶的方法以及相應(yīng)的約束系統(tǒng)的制作方法
受控地放出安全帶系統(tǒng)的安全帶的方法以及相應(yīng)的約束系統(tǒng)
本發(fā)明涉及一種在發(fā)生碰撞時(shí)受控地放出汽車安全帶系統(tǒng)的安全帶的方 法，在發(fā)生碰撞時(shí)，附加地由氣囊對(duì)受到安全帶系統(tǒng)保護(hù)的汽車乘客進(jìn)行約束 或者將其攔住。本發(fā)明還涉及一種相應(yīng)的約束系統(tǒng)以及配有這種約束系統(tǒng)的汽車。
迄今為止安裝于汽車內(nèi)的安全帶系統(tǒng)通常均具有可以轉(zhuǎn)動(dòng)的且上面巻繞有 安全帶的帶輪；以及具有例如棘齒式、離心式或者慣性裝置構(gòu)造的機(jī)構(gòu)，該機(jī) 構(gòu)在發(fā)生碰撞時(shí)鎖止帶輪，從而將安全帶從帶輪上的退巻運(yùn)動(dòng)制動(dòng)。此外，這 類系統(tǒng)還可以配備安裝于帶輪或者安全帶扣上的安全帶拉緊器，該拉緊器可在 發(fā)生碰撞之前直接將安全帶拉緊在汽車乘客的身體上。為了防止安全帶系統(tǒng)引 起的傷害，通常還配置安全帶拉力限制器，劍蹄螺可限制安全帶作用于汽車 乘客身上的力作用，例如在大于一定的安全帶拉力之后因扭力桿變形而產(chǎn)生的 力作用。
如果安裝有安全帶拉緊器，當(dāng)行駛輔助系統(tǒng)或者碰撞傳感器識(shí)別出即將發(fā) 生的碰撞情況時(shí)，就會(huì)將相應(yīng)的信號(hào)發(fā)給電子控制單元隨即對(duì)安全帶拉緊器的 致動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。通常使用機(jī)械式系統(tǒng)、爆發(fā)式系統(tǒng)以及安裝有高動(dòng)態(tài)電機(jī) 的可 動(dòng)系統(tǒng)作為安全帶拉緊器的致動(dòng)機(jī)構(gòu)。
可以用機(jī)械方式，或者通過(guò)電子控制單元以電子方式，例如對(duì)加速度傳感 器或者離心力傳感器的信號(hào)作出相應(yīng)的反應(yīng)，觸發(fā)鎖止機(jī)構(gòu)在發(fā)生碰撞時(shí)將安 全帶鎖止。在觸發(fā)鎖止機(jī)構(gòu)動(dòng)作之后，將通過(guò)扭力桿在安全帶系統(tǒng)內(nèi)傳遞作用 力，如上所述，扭力桿將在大于規(guī)定的安全帶負(fù)荷時(shí)發(fā)生變形，以此來(lái)限制安 全帶作用于汽車乘客身上的力。這些扭力桿通常是專為某種車型設(shè)計(jì)和制造的。 就這些己知的安全帶系統(tǒng)而言，均要確定安全帶拉力水平，使得扭力桿能夠在 大于該拉力水平時(shí)發(fā)生變形，從而限制安全帶拉力。最多僅可設(shè)置兩種不同的 拉力水平，且為此而開(kāi)發(fā)的各種技術(shù)均以純粹的機(jī)械方式工作。例如有一些機(jī) 械式轉(zhuǎn)換裝置(爆發(fā)式驅(qū)動(dòng))允許在兩個(gè)拉力水平之間作一次性的、不可逆的 轉(zhuǎn)換。因此就這些系統(tǒng)而言，必須在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)確定扭力桿變形所需的安 全帶拉力水平。設(shè)計(jì)過(guò)程中通常要考慮汽車乘客的身高體重平均值、座椅位置、行車狀況以及碰撞瞎況等等。
因此以體重非常輕的汽車乘客為例，在發(fā)生碰撞時(shí)將會(huì)出現(xiàn)達(dá)不到足以使 扭力桿變形的安全帶拉力水平的風(fēng)險(xiǎn)。這就會(huì)使得安全帶的拉力過(guò)度增大，結(jié) 果會(huì)增加頭部和胸部區(qū)域受傷的風(fēng)險(xiǎn)。反之當(dāng)汽車乘客的體重較大時(shí)，安全帶 系統(tǒng)的約束作用就會(huì)顯得不足，從而存在這些乘客在發(fā)生碰撞時(shí)沖向方向盤(pán)的 風(fēng)險(xiǎn)。
此外，這些系統(tǒng)也無(wú)法對(duì)其它參數(shù)的變化作出反應(yīng)，例如汽車乘客處在錯(cuò) 誤的位置("位置不當(dāng)")，或者特殊的行車或碰撞情況。
先前已提出申請(qǐng)的、但在本發(fā)明申請(qǐng)之時(shí)尚未公布的德國(guó)專利申請(qǐng)DE 10 2005 041 101.0因此推薦了一種自適應(yīng)安全帶系統(tǒng)，可以針對(duì)具體瞎況，對(duì)碰撞 時(shí)從安全帶作用于汽車乘客的力進(jìn)行控制。這種安全帶系統(tǒng)包括可以通過(guò)執(zhí)行 器(電機(jī))操動(dòng)的制動(dòng)裝置，用來(lái)約束安全帶的運(yùn)動(dòng)。該制動(dòng)裝置配備有能夠 使執(zhí)行器產(chǎn)生的致動(dòng)力自行增大的裝置，這里有利地是一種楔塊制動(dòng)裝置。在 以相關(guān)的實(shí)施例子所做的描述中有關(guān)于自適應(yīng)安全帶系統(tǒng)的此類裝置的詳細(xì)說(shuō) 明。執(zhí)行器還與電子控制單元相連，該控制單元可根據(jù)至少一個(gè)與乘客有關(guān)的 參數(shù)或者與行車狀況有關(guān)的參數(shù)，對(duì)執(zhí)行器進(jìn)行控制。此類參數(shù)例如可以是乘 客體重、乘客的座椅位置、車速、碰撞時(shí)的碰撞脈沖或者描述環(huán)境情況特征的 參數(shù)(例如溫度、道路性質(zhì)、障礙物性質(zhì))。例如電子控制單元可根據(jù)其中一 個(gè)或多個(gè)參數(shù)例如確定隨時(shí)間變化的理論特性曲線，根據(jù)該理論特性曲線對(duì)安 全帶從帶輪上退巻運(yùn)動(dòng)的制動(dòng)過(guò)程進(jìn)行控制。
除了所述的安全帶系統(tǒng)之外，還使用氣囊在發(fā)生碰撞時(shí)保護(hù)、攔住或者約 束汽車乘客。為了安全起見(jiàn)，在發(fā)生碰撞的情況下，不允許乘客在氣囊爆發(fā)時(shí) 撞向氣囊，因?yàn)闅饽业谋ㄊ秸归_(kāi)過(guò)程可能會(huì)嚴(yán)重傷害乘客。但在傳統(tǒng)的(非 自適應(yīng)式)安全帶系統(tǒng)中，無(wú)法兼顧到人體特征(例如身高、體重、身體姿態(tài) 等等)。因此，這種安全帶系統(tǒng)將體重駄的勞性(例如稱作95%男性)送向 氣囊的速度要快于體重較輕的女性(稱作5%女性)。當(dāng)今由安全帶和氣囊構(gòu)成 的已知約束系統(tǒng)是一種妥協(xié)性解決方案，即安全帶僅可約束普通人(例如50% 男性)并且使其沖入氣囊之中。
因此本發(fā)明的任務(wù)在于，在安全帶系統(tǒng)中如此地構(gòu)造安全帶運(yùn)動(dòng)的制動(dòng)， 使得受到氣囊保護(hù)的汽車乘客育嫩在發(fā)生碰撞時(shí)得到比以前更好的保護(hù)。該任務(wù)可通過(guò)權(quán)利要求1所述的一種方法，并且可通過(guò)權(quán)利要求9所述的 一種相應(yīng)約束系統(tǒng)加以完成。在權(quán)利要求15中推薦了配備有這種約束系統(tǒng)的汽 車。相應(yīng)的從屬權(quán)利要求以及下歹鵬述所闡述的是有益的實(shí)施型式。
首先以一種汽車為例對(duì)本發(fā)明進(jìn)^H兌明。當(dāng)然也可將本發(fā)明應(yīng)用于其它汽 車之中。本發(fā)明以開(kāi)頭所述的、能夠制動(dòng)安全帶運(yùn)動(dòng)的安全帶系統(tǒng)為出發(fā)點(diǎn)， 這種安全帶系統(tǒng)允許對(duì)安全帶運(yùn)動(dòng)的制動(dòng)進(jìn)行控制。這種受控地放出安全帶在 此即艦受控地制動(dòng)安全帶運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，但本發(fā)明并不僅限于所述情況。更為
有益的是一種自適應(yīng)安全帶系統(tǒng)。在開(kāi)頭所述的DE102005041101.0專利申請(qǐng)中 就描述了此類自適應(yīng)安全帶系統(tǒng)的一種實(shí)施型式。應(yīng)當(dāng)指出，本發(fā)明并不限于 這里所描述的實(shí)施型式。
根據(jù)本發(fā)明所述，對(duì)安全帶運(yùn)動(dòng)的制動(dòng)進(jìn)行如此控制，使得可以尤其按照 預(yù)先預(yù)定的特性曲線，在預(yù)先預(yù)定的時(shí)間段內(nèi)如此地使汽車乘客制動(dòng)，從而乘 客在這段時(shí)間結(jié)束后碰到理想展開(kāi)的氣囊。這樣可將爆炸式展開(kāi)的氣囊弓胞的 傷害風(fēng)險(xiǎn)減小到最低程度。也可以將上述預(yù)定的時(shí)間段設(shè)為時(shí)間常數(shù)，這樣可 有利于對(duì)安全帶運(yùn)動(dòng)的制動(dòng)進(jìn)行控制或調(diào)節(jié)。該時(shí)間常數(shù)僅僅和設(shè)計(jì)有關(guān)，因 此是已知量。與乘客參數(shù)或者行車狀況參數(shù)沒(méi)有關(guān)系。最早可以選擇將碰撞時(shí) 刻(to)作為所述預(yù)定的時(shí)間段的開(kāi)端。由于(自適應(yīng))安全帶系統(tǒng)通常具有(開(kāi) 頭所述的)安全帶拉緊器，因此也可以選擇將安全帶拉緊裝置的系統(tǒng)內(nèi)在時(shí)刻 (t2)作為開(kāi)始時(shí)刻。有利地，從所述時(shí)刻起，開(kāi)始按照本發(fā)明所述的方式來(lái)控 制安全帶運(yùn)動(dòng)的制動(dòng)。氣囊的爆發(fā)時(shí)刻(t3)通常在帶張緊減小時(shí)刻(t2)之后。 氣囊爆發(fā)之后，就會(huì)展開(kāi)到最大體積，隨后將會(huì)重新收縮。更為有益的方式是 選擇將氣囊進(jìn)入盡可能完全膨脹狀態(tài)的時(shí)亥ij作為預(yù)定的時(shí)間段的終端。該終端 可以是氣囊達(dá)到最大體積的時(shí)刻。也可以選擇緊接在達(dá)到最大體積之后短時(shí)間 的時(shí)刻，因?yàn)檫@樣可以使得乘客特別柔和地沖入氣囊之中。所謂"理想展開(kāi)的氣 囊"，就包括氣囊的所述這些狀態(tài)。應(yīng)當(dāng)避皿擇達(dá)到最大體積之前的時(shí)刻，因 為氣囊在所述時(shí)刻具有與乘客動(dòng)量方向相反的動(dòng)量。氣囊在弓l爆之后達(dá)到其最 大體積的時(shí)刻是已知的。因此也可以選擇預(yù)定的時(shí)間段(tMd)的終端為固定的。
更為有益的方式是，選擇帶張緊開(kāi)始減小之時(shí)與氣囊完全膨脹時(shí)亥lj之間的 恒定時(shí)間差作為預(yù)定的時(shí)間段。
有利的是，乘客在所述時(shí)間段內(nèi)以幾乎恒定的(負(fù))加速度運(yùn)動(dòng)。當(dāng)發(fā)生碰撞時(shí)，乘客會(huì)經(jīng)過(guò)所謂的前移距離向前運(yùn)動(dòng)。當(dāng)汽車發(fā)生碰撞時(shí)，乘客艙內(nèi) 的可用前移距離(d)會(huì)受到某些邊界剝牛以及方向盤(pán)位置、座椅位置、駕駛員 身體姿態(tài)以及座椅靠背調(diào)節(jié)裝置等因素的限制。當(dāng)氣囊引爆且展開(kāi)時(shí)，所述前 移距離還會(huì)有所減小(或者在氣囊收縮時(shí)重新變大)。根據(jù)本發(fā)明所述，可以 將展開(kāi)后的氣囊與初始時(shí)刻的乘客位置之間的距離用來(lái)作用力最小地卸除能 量。應(yīng)當(dāng)盡可能使乘客保持恒定的加速度，以働每作用于乘客的力減小到最低 程度。應(yīng)當(dāng)在上述預(yù)定的時(shí)間段的主要時(shí)間范圍內(nèi)，即至少在所述時(shí)間段的50
%且最好在75X的范圍內(nèi)存^^述幾乎恒定的力B速度。如ltLLt匕控制或者調(diào)節(jié)乘 客前移，使得乘客在理想時(shí)刻沖入氣囊之中，并且將作用于乘客的強(qiáng)烈作用力 減小到最低程度。
最好相對(duì)于乘客艙來(lái)規(guī)定乘客加速度或者前移加速度的特性曲線。例如這 樣就可以根據(jù)安全帶釋放傳感器的信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)乘客前移量。按照本發(fā)明所m 自適應(yīng)安全帶系統(tǒng)的安全帶運(yùn)動(dòng)的制動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)的方法，可以獨(dú)立于乘客的體 重，隨時(shí)間變化以可變方式放出安全帶。對(duì)于任何一種類型的人來(lái)說(shuō)，均可預(yù)
定在時(shí)亥iW中入氣囊之中的理想沖入時(shí)間點(diǎn)，直至必須M可用前移距離，也 就是展開(kāi)后的氣囊與初始乘客位置之間的距離，。
例如可以通過(guò)安全帶釋放傳感器來(lái)檢觀嵊客的前移以及安全帶放出，以便 調(diào)節(jié)安全帶的放出或者制動(dòng)。也可以利用該安全帶釋放傳感器來(lái)測(cè)定初始乘客 位置。此外還應(yīng)當(dāng)測(cè)定乘客的座椅位置(座椅以及座椅靠背的位置)。另一種
測(cè)定乘客位置的方法在于通過(guò)安裝于乘客艙內(nèi)的光學(xué)傳感器來(lái)測(cè)定該位置。
本發(fā)明還涉及一種用于汽車乘客的約束系統(tǒng)，其具有安全帶系統(tǒng)，用于將 該安全帶系統(tǒng)的保護(hù)乘客安全帶受控地放出(或者制動(dòng)其運(yùn)動(dòng))；并且還具有 氣囊，用來(lái)對(duì)通過(guò)該安全帶系統(tǒng)保護(hù)的乘客進(jìn)行輔助保護(hù)或者約束。該約束系 統(tǒng)具有可以在發(fā)生碰撞時(shí)如此控制安全帶放出的裝置，其方式為，在預(yù)先預(yù)定 的時(shí)間段內(nèi)如此制動(dòng)乘客，使乘客在該時(shí)間段結(jié)束時(shí)碰到理想展開(kāi)的氣囊。更 為有益的是，該約束系統(tǒng)具有根據(jù)特性曲線來(lái)調(diào)節(jié)安全帶放出的裝置，也就是 可以對(duì)安全帶放出進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，使得乘客可以按照預(yù)先預(yù)定的特性曲線，在 存儲(chǔ)在約束系統(tǒng)中的預(yù)定時(shí)間段內(nèi)移動(dòng)，從而乘客在理想時(shí)刻沖入氣囊之中。 所述的裝置可以有利地包含在安全帶系統(tǒng)的電子控制單元之中。
為了避免重復(fù)，關(guān)于本發(fā)明所述約束系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和實(shí)施型式，均參照以上
7利用本發(fā)明所述方法實(shí)施的約束系統(tǒng)。關(guān)于本發(fā)明所述約束系統(tǒng)的詳細(xì)說(shuō)明均 出自相關(guān)實(shí)施例。
此外，本發(fā)明還涉及配備有本發(fā)明所述約束系統(tǒng)的一種汽車，所述汽車尤 其指一種機(jī)動(dòng)車。
以下將根據(jù)示意附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)J亍詳細(xì)解釋。

圖1 乘客艙內(nèi)有駕駛員的汽車的局部示意圖，
圖2 發(fā)生碰撞之后隨時(shí)間變化的安全帶拉力曲線以及調(diào)節(jié)的乘客加速 度曲線示意圖，
圖3駕駛員沖入前氣囊之前隨時(shí)間變化的可用前移距離曲線示意圖， 圖4內(nèi)有乘客且氣囊打開(kāi)后的汽車的局部示意圖， 圖5受到自適應(yīng)安全帶系統(tǒng)保護(hù)的乘客的正面示意圖， 圖6可以應(yīng)用于本發(fā)明的自適應(yīng)安全帶系統(tǒng)的相關(guān)局部示意圖，以及 圖7 集成于自適應(yīng)安全帶系統(tǒng)內(nèi)的楔塊制動(dòng)器的功能原理示意圖。 圖1所示為乘客艙108之中有駕駛員或者乘客102的汽車100的局部示意 圖。圖中示出了汽車100之中為了完全制動(dòng)乘客102而確定的行程d，也就是乘 客102在發(fā)生碰撞時(shí)不至于撞到汽車部件的最大前移距離d。在示出的情況下， 圖中所示的方向盤(pán)104就是極限位置的車內(nèi)部件。以雙箭頭表示前移距離d，該 距離取決于各種參數(shù)，例如方向盤(pán)104的位置、座椅位置、駕駛員的身體姿態(tài)、 行駛方向中的座椅姿態(tài)以及座椅靠背位置。當(dāng)已知方向盤(pán)位置時(shí)，可以利用適 當(dāng)?shù)膫鞲醒b置來(lái)測(cè)定最大前移距離d。例如可M光學(xué)傳感器來(lái)測(cè)定該距離。也 可以通過(guò)已有的安全帶釋放傳感器對(duì)安全帶位置進(jìn)行測(cè)量來(lái)確定乘客的座椅位 置。此外，在座椅調(diào)節(jié)裝置上通常有鼬多檢測(cè)乘客102的位置以及前移距離d的 傳感器。還可以用另一種措施來(lái)檢測(cè)乘客102的座椅位置，例如在安全帶的適 當(dāng)部位上安置可以通過(guò)攝像頭鄉(xiāng)艮蹤其位置的標(biāo)記。這樣就可以直接偵測(cè)到可 用前移距離d的可能縮短斷兄。此外應(yīng)注意圖4所示的氣囊110在爆發(fā)與展開(kāi) 時(shí)還會(huì)縮短前移距離d。當(dāng)氣囊110重新收縮時(shí)，前移距離就會(huì)重新變大。在這 里所觀察的典型碰撞瞎況下，前移距離d由于前氣囊110的展開(kāi)而大幅減小，參 看圖1和4就可直接看出這一點(diǎn)。
圖2所解釋的是一種碰撞瞎況。圖2中的虛線表示發(fā)生碰撞之后隨時(shí)間變 化的安全帶拉力曲線。安全帶拉力是汽車加速度與乘客加速度的函數(shù)。以在時(shí)亥ljto發(fā)生的正面碰撞為例。在碰撞沖量的作用下，乘客102以增大的作用力壓迫 安全帶(##圖1)，安全帶直至在時(shí)魏2禾,安全帶拉緊器皮拉緊。在時(shí)熟j 檢測(cè)到碰撞，然后在時(shí)亥加3引爆氣囊。氣囊在時(shí)熟p完全膨脹。根據(jù)本發(fā)明所述， 如itb:也放出安全帶，使得乘客在恒定的時(shí)間為xH^)之內(nèi)(在時(shí)亥ljtp)沖AH 想展幵的氣囊之中，以便使乘客盡可能無(wú)傷害地皿碰撞，而不會(huì)由于安全帶 和氣囊而經(jīng)受附加的高負(fù)荷以致于弓l起傷害。應(yīng)當(dāng)如此地選擇理想時(shí)亥ljtp，使 其與達(dá)到最大氣囊體積的時(shí)刻重疊或者緊接于其后。所述時(shí)亥收口果提前，貝何 能會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響，因?yàn)闅饽以谄湔归_(kāi)階段會(huì)將額外的作用力施加在乘客身上。
圖2所示為乘客102受至棉慟時(shí)的在數(shù)值上的加3Iit特性曲線130(這里加
皿涉及負(fù)加速度)。可以看出，乘客的加皿在時(shí)間^tx的大部分區(qū)間內(nèi)幾乎
保持恒定。這就有利于將作用于乘客的力減小到最低程度。也可以使用針對(duì)汽 車或者汽車加速度匹配的其它特性曲線。
圖3舉例所示是從時(shí)熟2 (通過(guò)安全帶系統(tǒng)減小帶張緊)直至?xí)r亥ljtp的可用
前移距離，其中時(shí)亥ljtp是在，于時(shí)亥fc爆發(fā)之后乘客沖入氣囊之中的時(shí)刻。當(dāng) 安全帶展開(kāi)時(shí)，首先使得可用前移距離鄉(xiāng)短，而當(dāng)氣囊收縮時(shí)，該距離又會(huì)重
新變大。圖中所示為常規(guī)系統(tǒng)的曲線，適合于三種類型的人(95%男性，50% 男性，5%女性)。對(duì)于此類非自適應(yīng)約束系統(tǒng)而言，乘客沖入氣囊之中的時(shí)刻 會(huì)隨著乘客的身體特征(尤其是重量)而變化。95%男性沖入氣囊之中的時(shí)刻
早于50%男性或者5%女性(參看時(shí)亥ljtp95。/。， tp曹。，tp5%)。由于無(wú)法針對(duì)每
一種類型的A^這類系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，因M常是為50%男性而設(shè)計(jì)的。這種妥 協(xié)性解決方案的后果在于體重較大的95X男性具有較短的前移距離d，沖入氣 囊之中的時(shí)刻早于50%男性，氣囊引起傷害的風(fēng)險(xiǎn)較大，因?yàn)闅饽铱赡苷谡?幵(如圖3所示)。由于此類系統(tǒng)的氣囊同樣也必須攔鄉(xiāng)卩些前移距離較大的5 %女性，因此妥協(xié)性解決方案對(duì)于50%男性而言并非是最佳解決方案，如圖3 所示。50%男性同樣也會(huì)撞向尚未理想展開(kāi)的氣囊。妥幼、性解決方敘*50%的 沖入點(diǎn)處在95%男性和5%女性這兩個(gè)極端值之間。對(duì)于在所述范圍之外的人 而言，約束系統(tǒng)引起傷害的風(fēng)險(xiǎn)更大。
根據(jù)本發(fā)明所述，選擇理想的沖入時(shí)亥lJP d。這就是氣囊體積最大時(shí)所在的 點(diǎn)或者在此之后的很短時(shí)間。沖入時(shí)亥lJP:d配屬于時(shí)亥lJtpKi。將時(shí)間差f'd-t2 (安 全帶拉力減小時(shí)刻)預(yù)定為時(shí)間段t』。這就是可用于所有人體類型的時(shí)間常量。如此地調(diào)節(jié)安全帶制動(dòng)，使得在時(shí)間段t^內(nèi)理想地以恒定的(負(fù))加速自任 何類型的人進(jìn)行制動(dòng)，以使其沖入已達(dá)到最大體積或者已經(jīng)又開(kāi)始收縮的氣囊 之中。
圖5所示為數(shù)U自適應(yīng)安全帶系統(tǒng)1保護(hù)的乘客102的正視圖。圖中以示 意方式繪出了自適應(yīng)安全帶系統(tǒng)1的制動(dòng)裝置17和控制單元35 (參看圖6)。 此外還可看見(jiàn)越過(guò)乘客102上身和腿部延伸的安全帶16。乘客102坐在汽車座 椅的一個(gè)座椅位置106上，可以在安全帶16上安置標(biāo)記6來(lái)確定乘客位置，其 中可以通過(guò)安裝于乘客艙108之中的光學(xué)傳感器來(lái)偵測(cè)標(biāo)記6的空間位置。
圖6所示為自適應(yīng)安全帶系統(tǒng)1的安全帶巻收器10在旋轉(zhuǎn)軸^一側(cè)的縱 剖面圖。安全帶巻收器10包括以不可轉(zhuǎn)動(dòng)的方式安裝于浮動(dòng)支承著的軸12上 的帶輪14，安全帶16巻繞在該帶輪上。軸12連同帶輪14可以圍繞旋轉(zhuǎn)軸^A 轉(zhuǎn)動(dòng)，以便從帶輪14巻收^^出安全帶16。
制動(dòng)體17用于制動(dòng)帶輪14的安全帶16巻收運(yùn)動(dòng)，其包括制動(dòng)盤(pán)18，該 制動(dòng)盤(pán)與帶輪14同軸且以不可轉(zhuǎn)動(dòng)的方式安裝于軸12上，因此可以與帶輪14 一起圍繞旋轉(zhuǎn)軸^Aia行轉(zhuǎn)動(dòng)。第一支承件20具有第一部分20'，該第一部分 20'基本上平行于制動(dòng)盤(pán)18且在其朝向制動(dòng)盤(pán)18的一側(cè)支承有第一摩擦元件22。 第一支承件20的第二部分20"繞著制動(dòng)盤(pán)18的外圓周基本上垂直于第一部分20' 延伸。第一支承件20可以利用圖6中并未繪出的軸承沿著旋轉(zhuǎn)軸綠移動(dòng)，且 可以圍繞旋轉(zhuǎn)軸^轉(zhuǎn)動(dòng)。
第一支承件20的第二部分20"在其外圓周上具有外嚙合齒24，其可以與齒 輪28的外嚙合齒26相互嚙合。齒輪28以不可轉(zhuǎn)動(dòng)的方式與電機(jī)32的電機(jī)軸 30連接；電機(jī)32相對(duì)于帶輪14定位于徑向夕卜側(cè)，并且固定在越過(guò)帶輪14且位 置固定的殼體件34上。
電機(jī)32與電子控制單元35相連，控制單元貝贓它那一側(cè)通過(guò)CAN總線系 統(tǒng)連接至,來(lái)檢領(lǐng)嵊客相關(guān)參數(shù)和狀況相關(guān)參數(shù)的傳麟36，也就是用來(lái)檢測(cè) 乘客體重、乘客位置的傳感器以及車速傳感器、溫度傳感器、碰撞傳感器、加 傳感器、離心力傳 等等。傳感器36可以是配有安全帶巻收器10的汽 車中已有的傳感器，例如用來(lái)控制制動(dòng)系統(tǒng)的傳感器。此外，作為替代方案， 傳 36也可以是僅僅與安全帶巻收器10的電子控制單元35相連的獨(dú)立傳感 器°多個(gè)第一?！姥?8分布于第一支承件20的第二部分20"的內(nèi)圓周周圍，且固 定在第一支承件20的第二部分20"上。與第一楔塊38的數(shù)量相當(dāng)?shù)牡诙▔K40 固定在位置固定的且與殼體件34相連的第二支承件42的背離于制動(dòng)盤(pán)18的外 表面上。第一和第二楔塊38、 40均如此取向，使其斜錐面46、 48對(duì)置，并且 基本上垂直于旋轉(zhuǎn)軸B。
第二支承件42的第一部分42'基本上平行于制動(dòng)盤(pán)18，且在其朝向制動(dòng)盤(pán) 18的一側(cè)支承第二摩擦元件22'。為了調(diào)節(jié)第一支承件20的第一部分20鄰第二 支承件42的第一部分42'之間的距離，安裝有回位彈簧44，回位彈簧的末端支 承于第一支承件20的第一部分20'上，或者支承于第二支承件42的基本上垂直 于第一部分42'的第二部分42"上。
以下將對(duì)安全帶巻收器10的功肖腿^l 釋。在安全帶巻收器10的正常工 作方式下，使軸12以及與其不可轉(zhuǎn)動(dòng)地相連的帶輪14圍繞軸^A轉(zhuǎn)動(dòng)，將安全 帶16巻收在帶輪14上，或者從帶輪14上退巻出安全帶。制動(dòng)盤(pán)18同樣以不 可轉(zhuǎn)動(dòng)的方式安裝于軸12上，且在軸12轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)同樣使制動(dòng)盤(pán)18圍繞旋轉(zhuǎn)軸線 A轉(zhuǎn)動(dòng)。
當(dāng)行駛輔助系統(tǒng)或者相應(yīng)傳感器36，例如碰撞傳感器，識(shí)別出危險(xiǎn)狀況或 者將要發(fā)生碰撞時(shí)，電子控制單元35—如果已安裝一首先控制安全帶拉緊器動(dòng) 作，接著安全帶拉緊器的致動(dòng)機(jī)構(gòu)隨后使軸12以及帶輪14和制動(dòng)盤(pán)18圍繞旋 轉(zhuǎn)軸線A轉(zhuǎn)動(dòng)。由此安全帶16被巻收到帶輪14上，并且將安全帶16拉緊在汽 車乘客的身體上。
當(dāng)發(fā)生碰撞時(shí)，由于作用在安全帶16上的力，首先使得安全帶拉緊器引起 的軸12、帶輪14和制動(dòng)盤(pán)18的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)停止。隨后電子控制單元35必須操縱 電機(jī)32，以使得軸12、帶輪14以及制動(dòng)盤(pán)18反向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而阻止從帶輪14 上退巻出安全帶16。
電子控制單元35根據(jù)按照本發(fā)明所述針對(duì)乘客102所預(yù)定的加速度特性曲 線130，對(duì)安全帶16的制動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)?？梢訫31相應(yīng)的傳感器6、 36偵測(cè)初始 乘客位置以及碰撞過(guò)程中的乘客位置(如前所述)，并且在電子控制單元35中 相應(yīng)對(duì)其進(jìn)行處理。用于調(diào)節(jié)制動(dòng)的時(shí)間段Ui是預(yù)先規(guī)定的，且作為時(shí)間常量 保存在控制單元35之中?？刂茊卧?5如此地控制電機(jī)32的動(dòng)作，使得乘客以 恒定的加速度(相對(duì)于乘客艙)在該時(shí)間常量范圍內(nèi)移動(dòng)，從而乘客102在理想時(shí)刻沖入氣囊之中。
當(dāng)操縱電機(jī)32時(shí)，通過(guò)齒輪28將電機(jī)軸30的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給第一 支承件20。從而使得第一支承件20順時(shí)針圍繞旋轉(zhuǎn)軸線A相對(duì)于第二支承件42 轉(zhuǎn)動(dòng)。這就使得固定于第一支承件20第二部分20"上的第一楔塊38的斜錐面 46移向固定于第二支承件42上的第二楔±央40的斜錐面48運(yùn)動(dòng)，從而使得第一 支承件20克服回位彈簧44的力沿軸線朝向制動(dòng)盤(pán)18移動(dòng)，也就是在圖6中向 左移動(dòng)，從而使得第一摩擦元件22貼靠在制動(dòng)盤(pán)18上。
盡管圖6所示的楔i央，包括第一和第二楔塊38、 40，但也可以ffl31另一 種能夠以滑動(dòng)或滾動(dòng)方式支承第一楔塊38的適當(dāng)裝置，例如銷栓，來(lái)替代第二 楔±央40。這樣一種適當(dāng)?shù)难b置也可以是圖7所示以滑動(dòng)方式支承楔塊38的支座 40'。
當(dāng)?shù)谝荒Σ猎?2貼靠在制動(dòng)盤(pán)18上時(shí)，就會(huì)使得制動(dòng)盤(pán)18在軸12的 浮動(dòng)支承作用下與第一支承件20 —起朝向第二支承件42移動(dòng)，也就是在圖6 中向左移動(dòng)。制動(dòng)盤(pán)18也因此幾乎以沒(méi)有延遲的方式貼靠在第二摩擦元件22' 上。
在圖6所示安全帶拉緊器10中，第一支承件20、第二支承件42以及第一 和第二楔塊38、 40構(gòu)成自增力裝置，也就是說(shuō)，不必,A^卜部施加作用力，就能 將電機(jī)32通過(guò)齒輪28傳遞的致動(dòng)力放大。
圖7所示為備選的集成于自適應(yīng)安全帶系統(tǒng)內(nèi)的另一種楔塊裝置的功能原 理圖，其中由支座40'以滑動(dòng)方式支承楔塊38。
楔土央制動(dòng)器早已為Ai^知，因此以下頓楔±央制動(dòng)器的基本功能進(jìn)纟，軍釋。 可以借助一種電驅(qū)動(dòng)^a，通過(guò)執(zhí)行器作用力Fm來(lái)調(diào)節(jié)楔塊38的位置。當(dāng)安全 帶16伸出時(shí)，圓盤(pán)18就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。利用楔塊38楔住圓盤(pán)18，制動(dòng)安全帶的運(yùn)動(dòng)， 從而調(diào)節(jié)放出量。楔塊38具有朝向圓盤(pán)18的襯面。支座40'設(shè)計(jì)成已知的浮動(dòng) 支承型式。對(duì)圓盤(pán)進(jìn)行制動(dòng)，產(chǎn)生作用于楔塊38上的同步效應(yīng)。這就是前面所 述的自增力。電驅(qū)動(dòng)裝置(執(zhí)行器)只要花劑艮小的九就能有效制動(dòng)圓盤(pán)18 的運(yùn)動(dòng)。以U表示摩擦襯面與圓盤(pán)之間摩擦系數(shù)，a表示楔角，F(xiàn)^表^^慟力，
則由法向力Fn與制動(dòng)力F^的關(guān)系得至UFa^U *Fn，貝U執(zhí)行器作用力Fm為圖7所示的楔塊制動(dòng)器尤其可以有利地應(yīng)用于例如如圖6所示的自適應(yīng)安 全帶系統(tǒng)之中。
權(quán)利要求
1.在發(fā)生碰撞時(shí)受控地放出汽車(100)的安全帶系統(tǒng)(1)的安全帶(16)的方法，在發(fā)生碰撞時(shí)，附加地由氣囊(110)對(duì)受到安全帶系統(tǒng)(1)保護(hù)的汽車乘客(102)進(jìn)行約束，其特征在于，如此控制安全帶(16)的放出，使得在預(yù)定的時(shí)間段(txid)內(nèi)能夠這樣制動(dòng)乘客(102)，使乘客(102)在所述時(shí)間段結(jié)束時(shí)碰到理想展開(kāi)的氣囊上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所示的方法，其特征在于，如此控制安全帶(16)的放 出，使得倉(cāng)^多按照預(yù)定的特性曲線(130)使乘客(102)制動(dòng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，調(diào)節(jié)安全帶(16)的放出。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，如此地預(yù)先規(guī)定特性曲線 (130)，使得在預(yù)定的時(shí)間段(tMd)中制動(dòng)的主要時(shí)間內(nèi)有幾乎恒定的加速度 作用于乘客(102)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，選擇安全帶系統(tǒng) (1)在發(fā)生碰撞時(shí)減小安全帶(16)的帶張緊的時(shí)亥i怖為所述預(yù)定的時(shí)間段(tMd) 的開(kāi)端。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，選擇氣囊處在盡 可能完全膨脹狀態(tài)下的時(shí)刻作為所述預(yù)定的時(shí)間段(tMd)的終端。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1 6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在碰撞之前測(cè)定 初始乘客位置。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1 7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在發(fā)生碰撞的情 況下確定乘客的位移或者相應(yīng)的乘客位置。
9. 用于汽車乘客(102)的約束系統(tǒng)，具有安全帶系統(tǒng)(1)，用于受控地放 出安全帶系統(tǒng)(1)中用來(lái)保護(hù)乘客(102)的安全帶(16)，還具有氣囊(110)， 用于附加地約束受到安全帶系統(tǒng)保護(hù)的汽車乘客(102)，其特征在于在發(fā)生碰 撞的情況下用于對(duì)安全帶(16)的放出進(jìn)行控制的裝置(17， 35)，其方式為 使得乘客(102)在預(yù)定的時(shí)間段(tMd)內(nèi)被制動(dòng)，從而乘客(102)在所述時(shí) 間段(tMd)結(jié)束后碰在理想展開(kāi)的氣囊上。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的約束系統(tǒng)，其特征在于用于規(guī)定用來(lái)制動(dòng)乘客(102)的特性曲線(130)的裝置(35)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的約束系統(tǒng)，其特征在于用來(lái)對(duì)安全帶 (16)的放出進(jìn)行調(diào)節(jié)的裝置(17， 35)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9 11中任一項(xiàng)所述的約束系統(tǒng)，其特征在于，所述用 于對(duì)安全帶(16)的放出進(jìn)行控制或調(diào)節(jié)的裝置(17， 35)包括用來(lái)對(duì)安全帶 (16)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行制動(dòng)的裝置(17)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9 12中任一項(xiàng)所述的約束系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)有安 全帶釋放傳麟(36)，用來(lái)測(cè)定乘^tJ始位置和/頗客的位移和/或在發(fā)生碰 撞的情況下相應(yīng)的乘客位置。
14. 根據(jù)權(quán)利要求9 13中任一項(xiàng)所述的約束系統(tǒng)，其特征在于，安裝有 一個(gè)或者多個(gè)座椅位置傳感器(36)，用來(lái)觀啶乘^^刀始位置和/或乘客的位移 和/或在發(fā)生碰撞的情況下相應(yīng)的乘客位置。
15. 汽車，配有權(quán)利要求9 14所述的約束系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在發(fā)生碰撞時(shí)受控地放出汽車(100)安全帶系統(tǒng)(1)的安全帶(16)的方法和約束系統(tǒng)，在發(fā)生碰撞時(shí)附加地由氣囊(110)對(duì)受到安全帶系統(tǒng)(1)保護(hù)的汽車乘客進(jìn)行約束，同時(shí)如此控制安全帶的放出，使得乘客(102)尤其按照規(guī)定的特性曲線(130)在預(yù)定時(shí)間(t_xid)之內(nèi)如此地被制動(dòng)，從而乘客(102)在該時(shí)間段結(jié)束時(shí)碰到理想展開(kāi)的氣囊上。
文檔編號(hào)B60R22/18GK101410278SQ200780005405
公開(kāi)日2009年4月15日 申請(qǐng)日期2007年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月14日
發(fā)明者B·戈姆伯特, C·澤爾格, L·克勞森 申請(qǐng)人:歐陸汽車有限責(zé)任公司