座椅安全带预紧器装置
专利汇可以提供座椅安全带预紧器装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提出了一种座椅安全带预紧器装置，包括一种用于在安全带上提供至少两个张 力 等级的预紧器(17)和一种用于控制预紧器(17)的控制系统(9－16)。控制系统(9－16)提供至少一个来自于至少一个与车辆(1)的当前或预期动态状况相关的被感应出的参数的车辆滑移函数。响应控制系统(9－16)提供的滑移函数的值，控制系统(9－16)选择通过预紧器(17)应用于安全带的 张力 等级。，下面是座椅安全带预紧器装置专利的具体信息内容。
1.一种座椅安全带预紧器装置，包括设置为在安全带上提供至少两个 张力等级的预紧器(17)和用于控制预紧器(17)的控制系统(9-16)， 其特征在于：所述控制系统(9-16)被设置为提供至少一个汽车滑移函数 (fi)，所述函数来自于至少两个与汽车(1)的当前或预期滑移状况相关 的被感应的参数，所述控制系统(9-16)还被设置为响应由控制系统(9-16) 提供的滑移函数(fi)的值，通过预紧器(17)选择应用于安全带上的张 力等级。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制系统(9-16) 包括至少一个处理器(9，10，11，13)以便处理来自两个或更多传感器 (4-7)的信号从而产生滑移函数(fi)。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置包括两个或更 多的传感器(4-7)以感应与滑移相关的参数。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述传感器(4-7)感应 从纵向速度(Vx)、侧向加速度(ay)、角速度(侧偏)(ωz)和转向角度 (δ)中选择出的参数。
5.根据权利要求2到4中任意一项所述的装置，其特征在于，具有所 述的处理器(9)用于产生函数(fo/u)，所述函数指示了汽车(1)的转向 过度/转向不足。
6.根据权利要求2到5中任意一项所述的装置，其特征在于，具有处 理器(10)用于产生函数(fbs)，所述函数指示了汽车(1)的车身滑移。
7.根据权利要求2到6中任意一项所述的装置，其特征在于，具有所 述的处理器(11)用于产生函数(fem)，所述函数指示了汽车(1)的回 避操纵。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，指示回避操纵的函数(fem) 是轴向速度(Vx)、转向角(δ)和转向角(δ)变化率(转向角速度) 的函数。
9.根据权利要求2到8中任意一项所述的装置，其特征在于，具有所 述的处理器(13)用于产生函数(fhsc)，所述函数指示了汽车(1)的高 速转弯。
10.根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其特征在于，具有鉴别 器(14)用于从多个滑移函数(fo/u，fbs，fem，fhsc)中选择出一个。
11.根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其特征在于，至少一个 滑移函数(fo/u，fbs，fem，fhsc)从转向过度/转向不足、车身滑移、回避操 纵和高速转弯中被选择出来。
12.根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其特征在于，所述控制 系统(9-16)包括比较器(15)，所述比较器设置为把所述的滑移函数(fi) 与第一个门限和至少一个附加的递增的门限相比较，所述控制系统被设 置为当所述或每个后续的门限被超过的时候控制预紧器(17)进一步增 大安全带内的张力。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，具有至少三个门限。
14.根据权利要求1到11中任意一项所述的装置，其特征在于，所述 控制系统(9-16)包括比较器(15)，所述比较器设置为把所述的滑移函 数(fi)和第一个门限相比较并且当所述的第一个门限被超过时提供一个 输出，所述输出响应于函数(fi)的值的任何进一步增大以预定的方式增 加，所述控制系统(9-16)设置为依据所述输出控制预紧器(17)以增大 安全带内的张力。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，比较器(15)的输出 随着函数值的平滑增大而平滑增加，所述控制系统(9-16)设置为依据所 述平滑输出控制预紧器(17)以平滑地增大安全带内的张力。
16.根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其特征在于，所述控制 系统被设置为当函数(fi)的值降到所述至少一个门限以下后，在安全带 内维持施加的最大张力直到预定义的时间段结束。
17.一种座椅安全带预紧器装置，包括设置为在安全带上提供至少两个 张力等级的预紧器(17)和用于控制预紧器(17)的控制系统(9-16)， 所述控制系统(9-16)包括至少一个处理器(9，10，11，13)以便处理 来自两个或更多用于感应与汽车(1)的当前或预期滑移状况相关的参数 的传感器(4-7)的信号从而产生多个汽车滑移函数(fo/u，fbs，fem，fhsc)， 所述控制系统(9-16)合并有鉴别器(14)用于从多个滑移函数(fo/u， fbs，fem，fhsc)中选择出一个，而滑移函数(fo/u，fbs，fem，fhsc)是从转向 过度/转向不足、车身滑移、回避操纵和高速转弯中选择出的，所述控制 系统(9-16)还设置为响应由控制系统(9-16)提供的滑移函数(fi)的 值，通过预紧器(17)选择应用于安全带上的张力等级，所述控制系统 (9-16)合并有比较器(15)，所述比较器(15)设置为把所述滑移函数(fi) 与第一个门限和至少一个附加的递增门限相比较，当所述或每个后续的 门限被超过的时候，所述控制系统(9-16)控制预紧器(17)进一步增大 安全带内的张力。
技术领域
本发明涉及座椅安全带预紧器装置，更确切地说，涉及应用于车 辆上的座椅安全带预紧器装置，诸如汽车，从而对座椅安全带施加张 力而降低乘员在事故中受伤害的危险性。
背景技术
美国专利US 6394495公开了一种具有电子紧固装置的座椅安全 带紧固器，此装置受控于传感器所发信号，此传感器评估与安装了此 装置的车辆相关的各种参数。此电子紧固装置能够产生一种具有相对 较低座椅安全带张力的“软”紧固轮廓，或者可替代的能够产生一种 具有较高拉力的“硬”紧固轮廓从而提供较高的座椅安全带张力。当 汽车显示出某种操纵特性时，诸如过高的侧向加速度或过大的侧偏角 速度或侧偏角加速度，选择软紧固轮廓。另一方面，当其他的指示信 号，诸如来自于用于确定制动强度的制动器压力仪的信号，高于给定 的门限值时，选择硬紧固轮廓。
因而，软紧固轮廓用于响应从一些特殊传感器来的信号，硬紧固 轮廓用于响应从其他传感器来的信号。
本发明试图提供一种改进的座椅安全带预紧器装置。
发明内容
优选地，控制系统包括至少一个处理器用于处理从两个或更多传 感器来的信号以便产生滑移函数。
方便地，此装置包括一个或多个传感器用于感应与滑移相关的参 数。
有利地，此传感器感应从纵向速度、侧向加速度、角速度(侧偏) 和转向角度中选择的参数。
优选地，存在一种所述处理器，用以产生表示车辆转向过度/转 向不足的函数。
方便地，此装置具有一种处理器，用于产生表示车辆车身滑移的 函数。
有利地，存在一种所述处理器，用于产生表示车辆回避操纵的函 数。
方便地，表示车辆回避操纵的函数是轴向速度、转向角度和转向 角度变化率(转向角速度)的函数。
方便地，存在一种所述处理器，用于产生表示车辆高速转弯的函 数。
优选地，此装置具有一种鉴别器，用于从大量的滑移函数中选择 一个。
优选地，从转向过度/转向不足、车身滑移、回避操纵和高速回 转中选择该至少一个滑移函数。当多个滑移函数将被使用时，一些或 者所有这些滑移函数可能都是存在的。
在一个具体实施例中，此装置具有一个用于从大量滑移函数中选 择出一个的鉴别器。
优选地，此装置具有至少三个门限。
在另一个可替代的具体实施例中，控制系统包括一种比较器，此 比较器被设置为能够把所述滑移函数和第一门限相比较并且当超出 第一门限时提供一个输出，然后此输出响应函数值的任何进一步增加 以预定义的方式升高，控制系统根据所述的输出控制预紧器以提高安 全带中的张力。
方便地，比较器随着函数值的平滑增加而平滑升高，控制系统根 据所述平滑输出控制预紧器平滑地提高安全带中的张力。
优选地，在函数值降低到低于所述至少一个门限后，控制系统维 持最大的安全带中施加的张力直到预定的时间段结束。
附图说明
为了更便于理解本发明和认识更多的特性，本发明通过具体实施 例的方法并且参照附图进行描述，图中：
图1所示为指示出了用于控制安全带牵引器的各种被感应参数的 汽车概要图。
图2所示为具有各种传感器的座椅安全带预紧器装置和与牵引器 相关联的处理电路的框图。
图3所示为用于阐释目的的曲线图。
图4所示为另一个用于阐释目的的曲线图。
具体实施方式
在任何瞬时中汽车还具有“转向角度”，即转向角δ，它是汽车 前轮3的转动方向和汽车的纵向轴之间的角度。
当前轮3和/或后轮2沿着侧向滑移时，汽车1可能就会处于侧 向或边向滑移状况，这是由于诸如汽车1的转向不足或转向过度所导 致的。当汽车1的车身滑移时，也就是汽车1的车身在侧向上滑移时， 也会导致滑移状况的发生。
图2所示为用于感应图1所示的各种参数的多种传感器。传感器 4用于感应纵向速度Vx。传感器5用于确定相对于垂直轴z的角速度 ωz(或“侧偏”)。传感器6用于确定转向角δ。传感器7用于确定侧 向加速度ay。
从传感器的各种组合所得信号被传递到中心系统中，在此系统中 信号被处理器处理从而产生代表汽车的各种“操控状况”或“汽车动 态激烈性状况”的输出。因而，信号被有效地处理以便确定汽车正如 何被驱动，车速较快还是较慢，转弯还是直行，是否是剧烈或高速转 弯，从而能够确定是否存在发生事故的危险或可能性。
例如，处理器9确定Vx、ωz和δ的函数(fo/u)，此函数(fo/u) 指示出了转向过度和转向不足的程度。因而，处理器9对来自于三个 传感器，即传感器4、5和6，的输入执行复杂的处理过程从而产生有 效指示转向不足程度或转向过度程度的输出。可以理解，指示转向不 足或转向过度程度的输出将被用于指示汽车1的侧向滑移的程度。
类似的，处理器10确定Vx、ωz和ay的函数(fbs)，此函数(fbs) 指示出了车身滑移的程度。因而，处理器9对来自于三个传感器，即 传感器4、5和7，的输入执行复杂的处理从而产生有效指示汽车滑移 程度的输出。
类似的，处理器11确定Vx和δ的函数(fem)，此函数(fem)指示 出了汽车回避操纵的程度。此函数实际上不仅引入了δ，而且引入了 δ对时间的一阶微分，此微分在处理器11中被确定。因而处理器11 对来自于两个传感器，即传感器4和6，的输入进行复杂的处理，从 而产生有效指示执行的回避操纵程度的输出。回避操纵的程度与汽车 1的侧向滑移有关，可以理解，指示回避操纵程度的输出被用于指示 汽车1预期的滑移。
处理器13确定Vx和ay的函数(fhsc)，此函数(fhsc)指示出了汽 车的高速转弯。因而，处理器13对来自于两个传感器，即传感器4 和7，的输入执行复杂的处理从而产生有效指示汽车正在经历的高速 转弯的程度的输出。如果汽车1正处于高速转弯中，则汽车1可能会 产生侧向滑移。可以理解，来自于传感器4和7的指示汽车高速转弯 程度的输出被用于指示汽车1预期的滑移。
如上所述，此装置会产生大量信号，每个所述的信号指示了汽车 的“操纵状况”或“滑移状况”。当汽车缓慢和谨慎行驶时，这些信 号具有较低的值，当汽车以具有潜在危险的方式被驾驶时，这些信号 具有较高的值。
如上所述的本发明具体实施例，处理器9到13的所有输出被提 供给鉴别器14。鉴别器14能够有效地确定来自于处理器9到13的哪 个输入信号具有最高的绝对值|fi|max并且把此信号传递到比较器15 中。鉴别器14产生函数(fi)的绝对值的输出，也就是说输出此函数 的数值而不管此值是正数还是负数。可替代的，鉴别器14可能把来 自于不同处理器9到13的信号组合起来以便提供一个复杂的函数用 于指示汽车1的侧向滑移的程度或侧向滑移的预期程度，也指示出了 事故发生的风险或总的概率。在确定复杂函数时可能会使用除处理器 9到13的输出外的其他数据，例如，被传感器4所探测的汽车的速度。
鉴别器14的输出被传递到比较器15中。比较器15包括至少一 个门限。比较器15的目的是当来自于鉴别器14的函数值超出了第一 门限时提供一个输出，并且对函数值的进一步增加做出响应。因而， 在本具体实施例中比较器15拥有五个增量门限。可以设置任何个数 的门限，最小优选值为三个门限。门限个数越多，安全带上的张力的 “平滑性”越好。
例如，可能具有五个增量门限。比较器的输出被提供给张力等级 选择器16。张力等级选择器16控制电子马达17绷紧安全带直到达到 预定的张力，此马达被并入安全带牵引器19中。因而，当第一个门 限被超过时安全带内的张力增加，并且当每个其余四个门限被超过 时，响应函数值每一次进一步的增大，安全带内的张力也会随之增大。 因此，安全带被牵引器所绷紧，其张力取决于函数值的大小，随着函 数(fi)值的增加张力等级也会相应的增大。
处理器9到13、鉴别器14、比较器15和选择器16共同构成了 用于控制预紧器的控制系统。控制系统从各种被探测的参数中产生大 量滑移函数。应用于安全带的张力等级依据于最大的函数值来选择。
同时，在所述具体实施例中包括具有特殊门限的比较器，在本发 明改进的具体实施例中张力等级选择器设置为能够选择直接与函数 值大小成比例的安全带内的张力等级或预紧力，一旦函数值超出了第 一个较低的门限，安全带内张力会平滑上升直到达到最大张力而不采 用步进升高的方式。
同时，如上所述，控制函数通过使用从大量的来自于各种处理器 的函数中选择出的函数而起作用，每个处理器有效的生成指示汽车特 殊的滑移函数或操纵特性的信号，使用只具有一个上述处理器的系统 是可行的。因而，如果只有处理器9被使用，指示转向过度或转向不 足程度的处理器9的输出会直接传递到比较器15中，以便把转向过 度或转向不足程度和多个门限(如参照图3所描述的)相比较，进而 把信号传递到张力等级选择器16中，这将导致牵引器被绷紧。
至此，应该认识到不同的传感器探测各种参数，这些参数虽然不 直接涉及事故的情况，但是，通过探测这些参数，确定事故在什么时 候有可能发生是可能的，并且把诸如汽车瞬时速度Vx纳入评估范围之 后，确定可能发生的事故的严重程度也是可能的。与这些计算结果相 对应，安全带可能被收回到牵引器中。如果处于汽车失控的风险较小 的情况下，则安全带内的张力会比较柔和。这将使得安全带处于最优 的状态中从而当发生事故时对使用安全带的乘客提供预期程度的保 护，而且安全带内的轻柔张力可以作为一种很好的警告方式，可以提 醒乘客，特别是汽车的驾驶者，汽车正处于会导致事故发生的驾驶方 式中。这种安全带内的轻柔或软张力不会使安全带自身对使用安全带 的乘客造成不适或伤害。例如如果汽车高速转弯时，这种安全带内的 柔和张力可能会有助于把乘客保持在座位中。如果经过处理器9到13 的操作使得鉴别器14选择的函数(fi)的值超过了比较器15内的门 限并且指示出有可能发生严重的或“高动能”的事故时，安全带将被 牵引器绷紧到较高的程度，这可能会对佩带了安全带的乘客带来轻微 的不适，(或者可能伤害到乘客，特别是如果乘客患有骨质疏松症或 骨脆综合症时)但是会确保安全带处于最优的状态中从而在发生预期 的严重事故时为佩带了安全带的乘客提供保护。
例如，如图3所示，上部的图形为处理器9的输出的曲线图，也 就是提供可以指示转向过度或转向不足程度函数(fo/u)的处理器。此 图显示了五个用于转向不足或转向过度的预定义的门限。可以看出， 最初存在一定程度的转向不足。当转向不足的程度超出了第一个门限 时，张力马达17启动从而绷紧安全带直到产生张力F，可以看到此时 安全带内的张力达到了50N。此后，第二个门限被超过，从而张力也 上升到75N。当第三个门限被超过时，张力上升到100N，并且超过第 四和第五门限时张力分别上升到125N和150N。随后，转向不足的程 度继续升高，但是张力依然保持在最大值150N。
随着转向不足程度的降低，不同的门限被通过直到最后通过第一 个门限。然而，张力始终保持最大值直到所有门限被通过并且如短箭 头21所示的，此后还会在附加的预定义时间内维持最大张力。这样 可以确保在复杂事故状况中张力不会过早的释放。
此后有一段转向过度时期，当第一个门限被再次超过时张力再次 达到50N，并且当第二个和第三个门限被超过时张力分别达到75N和 100N。在曲线图的这一部分，第四和第五个门限没有被超过。在安全 带中再次保持最大的张力值直到过度转向降低到第一个门限之下，并 且在施放张力之前同样的还会在另一个附加的预定义时间内维持最 大张力，如箭头22所示。
如图3所示，应该认识到安全带内的张力会随着每个门限的被通 过而步进式的增大。在本发明的改进的具体实施例中，当第一个门限 被超过时，通过在安全带中使用初始的“软”张力从而以更“平滑” 的方式产生张力是可能的。在此实施例中，当第一个门限被超过时选 择器16提供一个输出，此输出以预定义的方式升高以响应函数值的 任何进一步增大。因而，安全带内的张力大小与相应的函数值的大小 实际上成比例直到超过第二个门限或达到可以应用于安全带上的最 大的张力。应用于安全带内的张力再次保持在最大等级直到函数值降 低到第一个门限之下之后的预定义的时间结束。这一过程由图4中的 实线来表示，相应的“步进”函数值由虚线来表示。
在本发明的优选实施例的操作中，张紧器早期的柔和启动可能不 是由于真正处在事故中，而是由于汽车处于一种不正常的操纵方式 中。这将会提醒驾驶者可能存在有可能发生的潜在事故。除了上述的 各种传感器外，本发明的其他实施例也可能使用其他的传感器。传感 器信号可能来自于构成ESP(电子稳定程序)系统的传感器，也可能 来自于构成ABS(制动防抱死系统)系统的传感器。
可以理解，由于使用电子马达张紧牵引器内的安全带，马达很容 易释放张力，并且当情况允许时可以立即准备好以便重新使用，这一 点不同于使用进发电荷的预紧器，此进发电荷通过产生的气体而操纵 预紧器。
构成本发明具体实施例一部分的牵引器可能另外设有用进发电 荷驱动的常用预紧器，在上述传感器没有探测到的事故发生时，此预 紧器响应于事故传感器而被启动。
同时，本发明是通过具体实施例来进行描述的，在此实施例中预 紧器被集成入牵引器中，其他类型的预紧器也可以被使用。
可以设想在本发明的某种实施例中，控制系统可以被设置为无论 安全带和汽车何时被使用，张紧马达17均在安全带上产生张力以便 使安全带从不“松弛”从而总是轻柔的把乘客限制在座椅内。在这种 类型的实施例中，在控制系统地控制下，作为对上述潜在的“事故” 状况的响应，通过张紧马达应用于安全带上的张力将增大。
当在本说明书和权利要求书中使用时，术语“包括(comprise)” 和“包括(comprising)”以及其它的变化形式指特定的特性、步骤 或整体被包含。但此概念不可以解释为不包含其他的特性、步骤或组 件。
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