主动式安全带系统和模拟装置 |
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| 申请号 | CN202280061056.0 | 申请日 | 2022-08-31 | 公开(公告)号 | CN117980974A | 公开(公告)日 | 2024-05-03 |
| 申请人 | 莱贝尔动力有限责任公司; | 发明人 | 乔瓦尼·托代斯基尼; 弗朗西斯科·拉穆拉; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及主动式安全带系统(1)，其用于在车辆模拟装置的模拟期间将 载荷 传递到乘客或驾驶员上，该主动式安全带系统包括第一上部安全带(21)和第二上部安全带(22)，该第一上部安全带和第二上部安全带适于从肩部向下越过胸部、直到腹部以环绕驾驶员。系统还包括适于约束此类第一和第二上部安全带(21，22)的闭合机构(3)和连接系统(6’)。连接系统(6’)包括后部安全带元件(6)，该后部安全带元件具有可与第一上部安全带(21)接合的右端部(61)和可与第二上部安全带(22)接合的左端部(62)，使得所述后部安全带元件(6)适于从背部越过以环绕驾驶员。此外，侧部安全带(65，65’)在所述右端部和左端部(61，62)之间的任意点处联结到后部安全带元件(6)。主动式安全带系统(1)还包括致动系统(8)，该致动系统适于将可控载荷施加到所述第一和第二上部安全带(21，22)中的每一个并施加到所述连接系统(6’)，以便主动地改变第一上部安全带(21)和/或第二上部安全带(22)的长度以及连接系统(6’)的长度，从而改变传递到驾驶员的载荷。本发明涉及模拟装置，其包括 框架 、座椅和主动式安全带系统(1)。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种主动式安全带系统(1)，其用于在车辆模拟装置的模拟期间将载荷传递到乘客或驾驶员，所述主动式安全带系统包括： |
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| 说明书全文 | 主动式安全带系统和模拟装置技术领域[0001] 本发明涉及一种主动式安全带系统，其用于在车辆模拟装置的模拟期间(例如在车辆模拟装置的驾驶模拟期间)将惯性载荷传递到驾驶员或乘客、或者更一般地传递到借助于适当的车辆模拟装置进行模拟的车辆的乘客(例如属于游乐园、航空航天交通工具等的景点车辆的乘客)。 背景技术[0003] 这些系统的最关键的方面之一是还需要将由在低频和静态时的车辆加速度产生的惯性载荷传递到驾驶员/乘客。就这些载荷的传递难以管理而言，大多数模拟装置只是通过过滤来牺牲这些分量。 [0004] 然而，有些系统也试图传递这些分量，但有时存在一些缺点。 [0005] 一些主要面向精英市场的系统利用连接到驾驶位置的一个或更多个机器人系统的运动。由于必须长时间地传递加速度，因此这些装置需要显著的动态性能以及极长的冲程。特别地，这些装置相当笨重并且涉及高功率系统的安装，并且成本高，该成本由于性能在大多数情况下不足以达到预期目的而通常是不合理的。 [0006] 第二种解决方案比前者更便宜且更简单，它涉及基于所需惯性力的直接身体刺激的传递。这种模式可以使得力在某些方向上传递到驾驶员的身体，甚至是在无限期的时间段内传递，并且典型地借助于座椅中的主动装置和/或借助于实施的安全带来实现。 [0008] 然而，此类解决方案存在一些问题。 [0010] 此外，座椅和驾驶员之间的接触点并不总是反映驾驶员在实际驾驶期间感知到的情况：就结果而言，驾驶员经历了潜在地校正的力，但从与座椅相互作用的触觉角度看这种力是不一致的，这可能影响模拟的整体效果。 [0011] 此外，不方便地，这些系统可能受到座椅的形状和用于壳体的衬垫的影响，从而损害其有效性和多功能性。 [0012] 市场上的其他解决方案通过采用与座椅一体或位于座椅内部的移动机械系统而不是气动衬垫来实现将载荷传递到驾驶员。例如，驾驶员和座椅之间的一些接触表面被能够平移和/或旋转的致动面板代替。这些面板的组合作用能够在特定的方向上推动驾驶员的身体。 [0014] 此外，不方便地，此类解决方案具有明显高的复杂性和成本，并且需要对座椅进行实质性的改进，牺牲了对不同座椅的通用性和适应性。 [0015] 使用主动式座椅的解决方案的一种替代方案是使用主动式安全带系统，为简单起见，以下简称为“主动式安全带系统”。 [0016] 现有技术的主动式安全带系统采用赛车运动安全带作为基础，将安全和沉浸因素与或多或少受约束的运动座椅相结合。实际赛车中通常使用的安全带由通常由技术织物制成的安全带组成，安全带的数量可以从四个到六个不等，与之相关的是相同数量的锚固点(实际上通常从四个到六个)。术语“锚固点”是指赛车运动领域中的此类安全带紧固在车辆的框架或内部防倾杆上的那些点。 [0017] 这些安全带在长度上可借助于特殊的带扣进行调节并设置有末端，该末端允许在一端处附接到车辆的框架或防倾杆，并且在第二端处插入闭合机构中。 [0018] 特别地，采用四点式布局的赛车运动安全带包括两条上部安全带，该上部安全带越过驾驶员的肩部、向下延伸至胸部、直到腹部；以及两条中心安全带，这两条中心安全带在驾驶员的骨盆区域环绕驾驶员。 [0019] 采用6点式布局的赛车运动安全带还包括在驾驶员的两腿之间穿过的两条附加的下部安全带。 [0020] 在用于模拟装置的主动式安全带系统领域中已知的那些解决方案设想保持上述安全带的原始条带的形状、数量和布置，同时以张紧此类布局的上部安全带中的一个或更多个为目标实施不同形式的应用。此类系统还借助于带扣被动地调节安全带的长度，同时一个或更多个固定的锚固点能够可选地被连接到屈服元件(例如弹簧)的连接件替代。通过这种方式，座椅和安全带之间的相对运动向驾驶员的躯干施加了一定的力(典型地是纵向压缩力)。 [0021] 替代系统仅提供也保持座椅固定的安全带的实施。 [0022] 更加模块化和通用的系统提供了与每个上部安全带和/或每个中心安全带相关联的专用张紧系统。 [0023] 由于车辆的纵向动态特性，上述已知的解决方案对于传递惯性载荷是有效的，但是不利地无法传递横向载荷。 [0024] 不方便地，此外，与驾驶员(载荷通过驾驶员被传递)的接触表面非常小，因此模拟期间的压力分布不均匀或不能代表实际情况。 [0025] 因此，载荷的触觉反馈是无效的，并且与现实中发生的情况不一致。 [0026] 因此，强烈需要提出一种能够克服参考现有技术所述的缺点的主动式安全带系统。特别地，需要增加驾驶模拟的沉浸感，并为驾驶员/乘客改善静态和低频惯性载荷(尤其是在横向方向上的)的性能。 发明内容[0028] 参考附图，通过下文对本发明的优选实施例的描述，主动式安全带系统和模拟装置的特征和优点将变得清楚，这些描述是为了说明和非限制的目的给出的，其中： [0029] 图1示出了根据本发明的实施例的主动式安全带系统的前视图； [0030] 图2示出了根据本发明的实施例的约束有主动式安全带系统的座椅的透视图； [0031] 图3示出了图1所示的闭合机构的详细视图； [0032] 图4a示出了根据本发明的实施例的主动式安全带系统的连接系统的后视图； [0033] 图4b示出了根据本发明的替代实施例的主动式安全带系统的连接系统的后视图； [0034] 图5a、图5b和图5c示出了根据本发明的三个替代实施例的后部安全带元件的后视图。 具体实施方式[0035] 参考上述附图，附图标记1整体上表示主动式安全带系统，其用于在车辆模拟装置的模拟期间将载荷传递到乘客或驾驶员。 [0036] 根据本发明，并参考附图1，主动式安全带系统1包括： [0037] ‑第一上部安全带21和第二上部安全带22； [0038] ‑闭合机构3； [0039] ‑连接系统6’，其又包括后部安全带元件6和侧部安全带65、65’。 [0040] 前述第一和第二上部安全带21、22适于从肩部向下越过胸部，直到腹部以环绕驾驶员。 [0041] 这些第一和第二上部安全带中的每一个在相应的下端部220、220’处分别包括第一闭合末端51和第二闭合末端52。 [0042] 闭合机构3包括适于容纳第一闭合末端51和第二闭合末端52的第一闭合座31和第二闭合座32。 [0043] 优选地，所述第一和第二上部安全带21、22中的每一个在相应的上端部210、210’处分别包括第一联接末端41和第二联接末端42。 [0044] 优选地，此类第一和第二联接末端41、42适于被紧固到模拟装置的框架或紧固到调节元件80中的一个。 [0045] 根据本发明，已经提及的连接系统6’包括： [0046] ‑后部安全带元件6，其具有可与第一上部安全带21接合的右端部61和可与第二上部安全带22接合的左端部62，使得所述后部安全带元件6适于从背部越过以环绕驾驶员； [0047] ‑侧部安全带65、65’，其在所述右端部和左端部61、62之间的任意点处联结到后部安全带元件6。 [0048] 根据一个实施例，侧部安全带在所述右端部61和左端部62之间的除了右端部61和左端部62本身之外的任何点处附接到后部安全带元件6。 [0049] 优选地，闭合机构3还包括快速释放系统，该快速释放系统将所述第一和第二闭合座31、32中的每一个从与所述第一和第二闭合末端51、52的接合中释放。 [0050] 根据本发明，所述主动式安全带系统1包括致动系统8，该致动系统适于控制第一和/或第二上部安全带21、22中的每一个上的载荷以及连接系统6’上的载荷。 [0051] 致动系统8包括调节元件80和主动器件81，这些主动器件适于致动前述调节元件80，以便主动地改变第一上部安全带21和/或第二上部安全带22以及连接系统6’的长度，从而改变传递到驾驶员的载荷。 [0052] 优选地，调节元件80是电动带扣、或电动线轴、或卷筒或主动滑动件。 [0053] 优选地，主动器件81是旋转电动马达、或齿轮马达、或线性马达、或气动活塞、或液压活塞，它们操作性地连接到调节元件80以改变所述第一和第二上部安全带21，22中的每一个的长度以及连接系统6’的长度。 [0054] 根据有利的实施例，侧部安全带65、65’中的每一个适于在相应的自由端部处被束缚到调节元件80中的一个，并且主动器件81适于致动所述调节元件80，以便主动地改变侧部安全带65、65’中的每一个的长度。 [0055] 换句话说，优选地，致动系统8通过缩短或延长侧部安全带65、65’来起到将载荷直接地传递到驾驶员的作用。优选地，因此，致动系统8通过改变侧部安全带65、65’的长度而间接地作用在后部安全带元件6上。 [0056] 根据本发明的实施例，例如图5a所示，后部安全带元件6是沿着优选地在右端部61和左端部62之间延伸的方向延伸单个安全带元件。 [0057] 根据替代实施例，例如附图5b所示，后部安全带元件6包括： [0058] ‑中心部分600，其由第一和第二交叉端部601、602界定； [0059] ‑第一分叉的安全带元件621、621’、621”，它们在所述第一交叉端部601和右端部61之间延伸； [0060] ‑第二分叉的安全带元件622、622’、622”，它们在所述第二交叉端部602和左端部62之间延伸； [0061] ‑其中，所述第一分叉的安全带元件621、621’、621”和第二分叉的安全带元件622、622’、622”分别从所述第一交叉端部601和第二交叉端部602径向地延伸，并且分别与第一上部安全带21和第二上部安全带22确定适于与驾驶员的臀部接触的交叉表面。 [0062] 优选地，所述交叉表面是“V”形的。 [0063] 根据本发明的实施例，参考图4a，侧部安全带65、65’在上述第一和第二交叉端部601、602处联结到后部安全带元件6。 [0064] 根据替代实施例，参考图4b，侧部安全带65、65’在交叉表面的中间处联结到后部安全带元件6。 [0065] 根据有利的实施例，连接系统6’包括例如由织物制成的填充部分67、68，该填充部分分别布置在所述第一分叉的安全带元件621、621’、621”和所述第一上部安全带21之间以及所述第二分叉的安全带元件622、622’、622”和所述第二上部安全带22之间，以便使与驾驶员的臀部接触的所述交叉表面的面积最大化。 [0066] 根据本发明的另一实施例，如图5c所示，后部安全带元件6包括多条安全带70、71、72。所述多条安全带70、71、72在相互平行的优选延伸方向上并在所述左端部61和右端部62之间延伸，使得所述多条安全带70、71、72与所述第一和第二上部安全带21、22一起确定了适于与驾驶员的背部和臀部接触的后表面。 [0067] 优选地，所述多条安全带70、71、72沿着与其间平行的优选延伸方向垂直的方向间隔开。 [0068] 根据有利的变型，连接系统6’包括例如由织物制成的填充部分67、68，该填充部分布置在所述多条安全带70、71、72之间，以便使所述后表面的面积最大化。 [0069] 优选地，后部安全带元件6的右端部和左端部61、62分别与所述第一和第二上部安全带21、22不可移动地接合，例如缝合到该第一和第二上部安全带。 [0070] 替代地，后部安全带元件6的右端部和左端部61、62分别与所述第一和第二上部安全带21、22可移除地接合，例如借助于带扣。 [0071] 优选地，主动式安全带系统1包括机械锁定装置，该机械锁定装置适于建立所述第一和第二上部安全带21、22中的每一个的最大长度以及连接系统6’的最大长度，以便限制调节元件80的动作。 [0072] 优选地，致动系统8适于以单方配置操作，其中调节元件80适于减小所述第一和第二上部安全带21、22以及连接系统6’的长度，从而相对于驾驶员/乘客上的预定预载荷情况增加传递到驾驶员的载荷。 [0073] 替代地，致动系统8适于以双方配置操作，其中调节元件80适于减小和增加所述第一和第二上部安全带21、22以及连接系统6’的长度，优选地至多到由机械锁定装置建立的最大长度。以这种方式，可以相对于驾驶员/乘客上的预定预载荷情况分别增加或减少传递到驾驶员/乘客的载荷。 [0074] 根据实施例，致动系统8包括电子处理和控制单元，该电子处理和控制单元被配置成控制主动器件81，从而相对于所述第一和第二上部安全带21，22的预定长度以及连接系统6’的确定驾驶员/乘客上的预载荷的预定长度而增加和/或减少所述第一和第二上部安全带21、22以及连接系统6’的长度。 [0075] 根据实施例，例如图1所示，主动式安全带系统1还包括第一中心安全带23和第二中心安全带24，该第一中心安全带和第二中心安全带适于越过骨盆上方环绕驾驶员。 [0076] 所述第一和第二中心安全带23、24中的每一个在相应的下端部240、240’处分别包括第一中心联接末端53和第二中心联接末端54。 [0077] 根据此类实施例，闭合机构3因此包括可与所述第一和第二中心联接末端53、54接合的第三和第四闭合座33、34。 [0078] 这些中心安全带23、24也可以由致动系统8实现，或者被动地有助于将载荷传递到驾驶员/乘客并被约束到框架。 [0079] 特别地，优选地，第一中心安全带23和第二中心安全带24在相应的远侧端部230、230’处分别包括第一中心联接末端43和第二中心联接末端44。 [0080] 所述第一和第二中心联接末端43、44适于紧固到模拟装置框架，或者紧固到调节器件80中的一个，并且主动器件81适于致动所述调节元件80，以便主动地改变第一中心安全带23和/或第二中心安全带24的长度。 [0081] 根据另一实施例，主动式安全带系统1还包括第一下部安全带25和第二下部安全带26，该第一下部安全带和第二下部安全带适于在两腿之间穿过以环绕驾驶员。 [0082] 特别地，所述第一和第二下部安全带25、26中的每一个在下部安全带的相应下端部250、250’处分别包括第一下部联接末端45和第二下部联接末端46，该第一下部联接末端和第二下部联接末端适于紧固到模拟装置框架或座椅。 [0083] 所述第一和第二下部安全带25、26中的每一个都被约束到闭合机构3。 [0084] 特别地，优选地，所述第一和第二下部安全带25、26中的每一个在下部安全带的相应上端部260、260’处分别包括第一下部闭合末端55和第二下部闭合末端56；根据该实施例，闭合机构3包括第五和第六闭合座35、36，该第五和第六闭合座可通过卡扣与所述第一和第二下部闭合末端55、56接合。 [0085] 因此，根据该实施例，闭合机构可以从下部安全带释放，而下部安全带保持约束到框架或座椅。 [0086] 替代地，所述第一和第二下部安全带25、26中的每一个被永久地约束(例如不可移除地紧固)到闭合机构3。 [0087] 换句话说，根据该变型，下部安全带与闭合机构一体地形成，并且不能从该闭合机构脱离。 [0088] 借助于这些下部安全带，闭合机构因此被迫保持约束到框架或座椅。 [0089] 根据变型实施例，例如图1、图4a和图4b中所示，主动式安全带系统1还包括辅助连接件10，该辅助连接件适于将第一上部安全带21和第二上部安全带22越过驾驶员的胸部彼此连接。 [0090] 优选地，主动式安全带系统1还包括用于所述第一和第二上部安全带21、22中的每一个以及用于后部安全带元件6的手动调节器件100，例如滑动带扣。 [0091] 这些手动调节器件100适于被操纵以手动地改变所述第一和第二上部安全带21、22中的每一个的长度以及后部安全带元件6的长度。 [0092] 此类手动调节器件优选地适于被操纵以手动地改变所述第一和第二中心安全带23、24中的每一个的长度以及所述第一和第二下部安全带25、26中的每一个的长度。 [0093] 参考图2所示的实施例，主动式安全带系统1包括安全带引导元件99(例如带有具有单辊或双辊的安全带引导装置的支架)，该安全带引导元件适于固定到模拟装置的框架或座椅并且适于稳定所述第一和第二上部安全带21、22中的每一个以及所述连接系统6’的滑动，以便保持调节器件80作用的方向恒定。 [0094] 根据一个实施例，闭合机构3适于被锚固到与模拟装置框架或座椅成一体的至少一个锚固点。特别地，锁定机构3至少部分地以非主动可调节的方式被约束，例如通过借助于只能使用手动调节器件被动地调节的安全带与座椅连接或与模拟装置框架连接。这种仅被动地可调节的安全带可以是所述第一和第二中心安全带23、24或所述第一和第二下部安全带25、26中的一个或更多个。 [0095] 本发明的主题还是一种模拟装置，其包括框架、座椅和根据本发明并在前面段落中描述的至少一个主动式安全带系统1。 [0096] 优选地，模拟装置配备有显示器和致动器，这些显示器和致动器本身对于本领域的专家是已知的，因此在此不再描述。 [0097] 例如，模拟装置是用于驾驶轮式车辆、航空航天交通工具或海上运输工具或类似工具的模拟装置。替代地，模拟装置是例如能够模拟坐在过山车的座椅上或4D电影院的座椅上的乘客的载荷的系统。 [0098] 创新地，本发明出色地克服了现有技术的系统的缺点。 [0099] 创新地，事实上，本发明使得能够将具有竖直、纵向以及最重要的横向分量的合力传递到坐在座椅上的乘客，从而显著增加了模拟的沉浸感。 [0100] 有利地，此外，本发明提高了任何模拟装置允许驾驶员感知静态和低频惯性载荷的能力。 [0101] 有利地，本发明使得模拟更加忠实于车辆的实际使用期间的载荷传递。事实上，作为本发明目的的主动式安全带系统没有利用车辆座椅内部的主动元件，而是仅将安全带用作刺激手段。座椅被动地用作驾驶员的约束手段和约束反作用力的来源，就像在实际正常动态下发生的那样。 [0103] 特别地，以极其有利的方式，本发明使得能够在驾驶员的躯干上施加可调节的力，尤其是借助于后部安全带元件6，甚至更有效地借助于侧部安全带65、65’。 [0104] 根据另一优点，根据本发明的主动式安全带系统，借助于致动系统8和附加的连接系统6’的协同组合，使得能够在每条安全带上施加独立的力，以便获得任意指向座椅的任何方向的合力。 [0105] 根据再一优点，主动式安全带系统使得能够产生力，其中，其分量被连续地调制并且具有宽范围的振幅和低延迟，从而将动态、静态和低频反馈的组合传递到驾驶员。 [0106] 创新地，本发明改善了力在横向方向上传递的触觉再现。 [0107] 有利地，机械锁定系统的存在使得能够保持安全带的功能，尤其是具有在紧急情况下有效保持躯干的能力。 [0108] 有利地，以专用方式作用于作为本发明的目的的主动式安全带系统的每条安全带的致动系统提高了市场上不同系统之间的就绪性和协调性。 [0109] 有利地，具有交叉和填充部分的连接系统的变型使得能够将与驾驶员/乘客的臀部的接触表面最大化，从而改善了压力和惯性载荷的分布。 [0110] 有利地，填充部分确保了连接系统具有更好的人体工程学和阻力。 [0111] 方便地，此外，安全带导向元件为安全带提供支撑并产生恒定的牵引方向。 [0112] 有利地，最后，这种发明能够显著提高驱动模拟装置的有效性并从根本上影响其操作。现有技术的最初描述示出了已知模拟装置在设计、成本和性能方面如何受到本发明所解决的问题的强烈影响。因此，当在模拟装置中采用本文所述的主动式安全带系统时，可能将从根本上影响其设计规格、最终性能、设计和成本。 [0113] 为了满足特定的需求，本领域技术人员可以对该发明的实施例进行多种改变或用其他功能等同的元件来替换元件。 [0114] 这些变型也包含在所附权利要求所定义的保护范围内。 |
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