CN1989028B - 一种安全装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种安全装置(1)，该安全装置为乘员(2)在机动车辆中提供保护，该安全装置包括一个安全带(4)，该安全带设有用于测量安全带所吸收能量的测量设备(8)。该测量设备可确定在牵引器(5)锁定后所松开的安全带的长度，该安全带相对由负载限制器(6)提供的力而被松开。所吸收的能量被算出并用于控制可排放气囊(15)的排放口。如果乘员(2)的大部分能量被安全带吸收，则气囊放气，但如果大部分能量没被安全带吸收，则气囊不放气。

Description

一种安全装置
技术领域
本发明涉及一种安全装置，而更确切地说涉及一种用于机动车辆中的安全装置。
背景技术
传统的用于机动车辆的安全装置包括安全带和安全气囊，以在撞击状态中约束乘员。这种传统安全装置的主要目的在于：当乘员因为撞击状态中的惯性或冲力而相对车辆移动时，安全装置吸收乘员的动能，从而防止乘员碰撞车辆的固体部分。这样可降低受伤的风险。如果车辆乘员的动能可被成功消散，这样可防止乘员猛然撞击车辆局部和免于可能面临的伤害。
将被吸收的车辆乘员的动能根据乘员的体重和车辆被减速时乘员相对车辆移动的速度而定。对于安全装置来说，在撞击状态中吸收车辆乘员的全部动能很重要，从而乘员的受伤风险可被最小化。在事故状况中安全装置不过度限制即位乘员(seat occupant)也很重要，因为安全装置本身就可能会伤害即位乘员。因而，对于包括安全带和安全气囊的安全装置来说，安全带和安全气囊在任何撞击状态中联合吸收的总动能与该状态中的乘员动能相匹配才会理想。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改进的安全装置。
根据本发明，提供了一种用于机动车辆中的安全装置，所述装置包括安全带和安全气囊，所述安全气囊可响应控制信号放气，其中还包括：一种能量测量设备，所述能量测量设备用于测量在事故状况中当车辆乘员相对所述安全带移动时通过安全带所吸收的能量；以及一种根据所测得的吸收能量值而产生控制信号的设备。
优选地，所述装置包括比较仪，所述比较仪将所测得的被安全带吸收的能量与预定阈值相比较，而如果被安全带吸收的能量大于所述预定阈值，则产生以排放安全气囊的控制信号。
有利地，通过处理器确定所述阈值，所述处理器响应预测的或实际的撞击力、和/或车辆乘员的位置、和/或车辆乘员的体重。
优选地，所述装置包括一用于安全带的牵引器，所述牵引器与能量吸收设备相连，在事故状况中当乘员相对(against)安全带移动时，所述能量吸收设备吸收能量，所述能量测量设备用于测量被能量吸收设备吸收的能量。
便利地，所述能量吸收设备是一种可调整负载限制器(adaptableload-limiter)，在事故状况中所述负载限制器提供被选择的能量吸收阻抗(selected energy absorbing resistance)。
有利地，所述可调整负载限制器响应一个或多个参数而提供被选择的能量吸收阻抗，所述参数表示事故严重程度、乘员位置、或乘员体重。
优选地，所述牵引器包括缠绕安全带的转轴，而能量吸收设备依靠牵引器被锁定后转轴的旋转吸收能量，并且所述牵引器包括一角度测量设备，当所述牵引器被锁定后松开安全带时，该角度测量设备测量所述转轴的旋转角度从而测量被吸收的能量。
便利地，所述装置包括撞击算法单元，所述撞击算法单元确定是否将发生事故状况，从而产生以对所述气囊充气的启动信号，计时器立即记录所述启动信号被传送给所述气囊后的预定时间，并产生表示气囊完全膨胀的计时器信号，当产生所述计时器信号时，所述控制信号被传送给所述气囊。
有利地，所述装置包括位置传感器，所述位置传感器用于测量乘员相对车室前部的位置，并产生输入所述控制单元的信号，所述位置传感器配置为用以确定乘员是否位置不当，而所述控制单元配置为如果所述位置传感器产生显示乘员位置不当的信号时，则用以产生排放气囊的信号。
应该明白，在本发明实施例中，可变排放口可以是这种或者提供排放或者不提供排放的可变排放口。然而，同样可使用多级或连续变化的排放装置。在这种情况下，在任何特定事故状况中可选择、调整和控制所提供的排放以致完全适于这种特定撞击情况。
不管怎样应该明白，在本发明优选实施例中所提供的排放程度适于这种严重程度的事故：其考虑了所有相关参数，尤其考虑了被安全带吸收的能量。
附图说明
为了更易于理解本发明，并从而可理解其进一步的特征，现将通过示例方式参照附图描述本发明，其中：
图1是根据本发明优选实施例的安全装置的示意图。
具体实施方式
参照图1，安全装置1安装在车辆内以在发生事故的情况下保护乘员2。车内为乘员2设有座椅3。安全带4与座椅3相连。在本优选实施例中，安全带4为三点式安全带。该装置包括牵引器5，安全带4可缠绕于该牵引器或从牵引器上松开。牵引器5包括可调整负载限制器6，如果发生事故，在事故过程中当牵引器5被锁定后安全带4从牵引器5上松开时，该可调整负载限制器6可用以提供选定的能量吸收阻抗。可调整负载限制器6由来自中心控制单元7的信号控制，该中心控制单元7设定被负载限制器6提供的能量吸收阻抗。在改进实施例中，可使用恒负载限制器。
牵引器5还包括角度测量设备8，该角度测量设备用以测量在牵引器5内部的缠绕安全带4的转轴的旋转角度。在本优选实施例中，角度测量设备8光学测量转轴角度。可选地，该角度可磁学测量，例如通过霍尔效应设备检测转轴上的磁体。角度测量设备8产生向中心控制单元7的输入端传送的信号。该信号表示在事故状况中牵引器5被锁定后由牵引器5松开的安全带4的长度，也就是说，当能量被负载限制器6吸收时所松开的安全带4的长度。
安全装置1还包括重量传感器9，该重量传感器9安装在座椅3的座垫内，当乘员2坐在座椅3上时测量乘员2的体重。重量传感器9产生表示即位乘员2的体重的信号，并且该信号被传送给中心控制单元7的输入端。
位置传感器10安装在车辆中以测量即位乘员3的位置。该位置传感器10可以为超声波传感器、或光学传感器，并用以确定乘员2与车室前部的间距。传感器10可安装在车辆的A柱上，或挡风玻璃上方。因而传感器10可用以确定乘员是否向前倾斜。该位置传感器10向控制单元7提供表示乘员2的位置的信号。
安全装置1还包括雷达11，该雷达11安装于车辆的局部以探测可能与车辆相撞的物体，并确定车辆和该物体之间的相对速度。雷达11可以是根据多普勒位移原理工作的雷达，而用以预测该车辆是否即将发生碰撞，并且，尤其预测如果是与另一个移动车辆产生碰撞，则该碰撞可能有多严重。因而雷达11是检测潜在冲击的传感器，并且还确定该冲击的可能严重程度。雷达11与控制单元7相连，从而该雷达11向控制单元7输入信号表示可能即将发生事故状况，而控制单元7可确定所预测的事故严重程度。
安全装置1包括加速度传感器12，该加速度传感器12安装在车辆局部例如车辆缓冲器或底盘上。在车辆加速或减速时加速度传感器12能够测出变化，并优选与控制单元7连接从而以向控制单元7传输反映车辆加速或减速情况的信号。当事故实际发生时，例如车辆因碰撞而猛然减速时，加速度传感器12用作检测传感器。除了提供发生事故状况的信号，在事故状况中加速度传感器12能够监控车辆加速或减速情况，而因此随时监控事故状况形势如何变化，并提供表示传感器瞬时加速或减速情况的连续输出信号，从而提供事故严重程度的连续指数。
上述传感器是本领域公知的传统传感器。
中心控制单元7使用来自传感器8-12的信号确定事故的潜在或实际严重程度和乘员2的体重，从而选择能量吸收阻抗，该能量吸收阻抗由负载限制器6提供给安全带4。中心控制单元7向负载限制器6发送信号以根据来自传感器8-12的值将能量吸收阻抗设定在特定值。在本实施例中，当加速度传感器12向中心控制单元7发送信号表示即将发生事故时，中心控制单元7监控来自重量传感器9的信号和来自加速度传感器12的信号。
如果重量传感器9显示乘员2是轻体乘员，而加速度传感器12显示事故只是低速事故，当乘员2在事故状况中移动时，中心控制单元7能够确定乘员2的能量可能较低。中心控制单元7向负载限制器6发送信号以控制负载限制器6从而提供较小的能量吸收阻抗。
如果重量传感器9显示乘员2为中等体重，而加速度传感器12显示事故速度是普通速度时，中心控制单元7向负载限制器6发送信号以控制负载限制器6，从而通过负载限制器6向安全带4提供中等能量吸收阻抗。同样，如果重量传感器9显示乘员2是重体乘员，而加速度传感器12显示事故是高速事故时，中心控制单元7向负载限制器6发送信号以控制负载限制器6，从而通过负载限制器6向安全带4提供较大的能量吸收阻抗以约束乘员2。
应该明白，负载限制器6具有多个不同可提供给安全带4的能量吸收阻抗，响应乘员2的体重和事故严重程度而选择能量吸收阻抗值。在其他实施例中，控制单元7不仅响应事故严重程度和乘员2的体重而控制由负载限制器6提供的能量吸收阻抗，而且也响应来自位置传感器10的信号，以根据乘员2是否位置不当，例如乘员2是否向前倾斜，来提供不同的能量吸收阻抗。
安全气囊单元13安装于乘员2坐在座椅3上时乘员2前方的车辆部分。因而安全气囊单元13具有气体发生器14和可选择的排放气囊15。因而气囊15包括排放口16，该排放口可响应排放信号而被选择打开。
雷达11和加速度传感器12与处理器连接，该处理器为撞击算法单元17，并且撞击算法单元17配置为从传感器11、12接收信号。撞击算法单元17分析来自雷达11和加速度传感器12的信号以鉴别事故状况，而如果撞击算法单元17确定适于对气囊15充气以保护乘员2，则撞击算法单元17将产生向气体发生器14传送的气囊启动信号，从而启动气体发生器14并对气囊15充气。通常撞击算法单元17可响应来自雷达11和加速度传感器12的预定信号，或者响应来自加速度传感器12的特定信号，而产生启动信号。
中心控制单元7包括处理器，该处理器用于处理来自传感器8-12的信号从而产生表示预定阈值的信号，该预定阈值与乘员2的能量相关。在本实施例中，该预定阈值将由中心控制单元7在由加速度传感器12探测到事故发生时计算。
在另一实施例中，中心控制单元7根据来自重量传感器9和位置传感器10以及雷达11的信号而计算预定阈值。这样使得在事故状况发生之前根据由雷达11预测的事故的严重程度来计算预定阈值。
在又一实施例中，在事故状况之前和之中连续计算预定阈值。在本实施例中，事故状况之前中心控制单元7使用来自雷达11的信号计算预定阈值，并且事故状况发生时使用来自加速度传感器12的信号以校验所计算的阈值，而当事故在发展中时，尤其如果车辆遇到使其明显加速的第二次冲击时，甚至改变该阈值。
因而，中心控制单元7可以计算预定阈值，并根据变化的事故形势改变其输出。中心控制单元7具有一输出，该输出向比较仪18输出表示预定阈值的信号。通常该阈值为所算得的被吸收的总能量的固定比例，例如被吸收能量的65％。
如上所述，中心控制单元7产生一信号，该信号设定由可调整负载限制器6提供的阻抗。中心控制单元7从角度测量设备8接收信号，并确定在事故状况中牵引器5已松开的安全带4的量以及使用多大的阻抗值。因而中心控制单元7可通过将所松开的安全带4的长度乘上阻抗值而算得事故状况中由负载限制器6吸收的能量的量。因而中心控制单元7产生表示能量吸收量的信号，并将该信号输出给比较仪18的第二输入端。
比较仪18比较两个信号，这两个信号分别表示与乘员2的总动能成比例的阈值和由负载限制器实际吸收的能量。如果由负载限制器6吸收的能量大于上述阈值，那么比较仪18将产生向与-门19的第一输入端传送的控制信号。如下所述，该信号最后将引发气囊15放气从而该气囊15***而不伤害乘员2。
执行控制信号的撞击算法单元17的输出端与计时器20的输入端连接。计时器20配置为收到输入信号后记录相当于气体发生器14对气囊15完全充气所用时间的时间长度，而后产生输出信号或计时器信号。因而当气囊完全膨胀时产生计时器信号。该信号被传送给与-门19的第二输入端。
如果比较仪18在气囊15完全膨胀时产生了触发信号，与-门19将在其输出端产生信号。与-门19的该输出信号被传送给或-门21的第一输入端。如果与-门19在其输出端产生信号，或-门21也将在其输出端产生信号。或-门21的输出端与用于打开气囊15的排放口16的设备连接。
不管正被负载限制器6吸收的能量是否足以超出所算得的预定值，中心控制单元7还能够使用来自传感器8-10的信号来确定是否有气囊15必须被放气的状况。如果乘员2位置不当而向前倾斜，并且因而靠近安全气囊单元13，这种状况将可能发生。中心控制单元7能够通过监控来自位置传感器10的信号而探测这种状况。如果位置传感器10发送指明乘员2距安全气囊单元13太近的信号，中心控制单元7将产生信号，该信号被发送给或-门21的第二输入端。如果该信号出现在或-门21的第二输入端，或-门21的输出信号将触发用于打开排放口16的设备。因而，如果例如乘员2位置不当，气囊15将被放气。
在车辆正常行驶期间，气囊15不膨胀，而牵引器5未锁定。在发生事故的情况下，加速度传感器12和雷达11都向中心控制单元7和撞击算法单元17发送信号，而单元7和17都处理这些信号以确定安全装置1将如何展开。
中心控制单元7处理来自重量传感器9、雷达11和加速度传感器12的信号从而确定能量吸收阻抗值，该能量吸收阻在牵引器5锁定之后由负载限制器6提供给安全带4。中心控制单元7向使用负载限制器6发送控制负载限制器6的信号，从而负载限制器6提供所需的能量吸收阻抗。
撞击算法单元17处理来自雷达11和加速度传感器12的信号，从而确定气囊15是否应该被充气以约束乘员2。如果撞击算法单元17确定适于对气囊15充气，撞击算法单元17将向对气囊15充气的气体发生器14发送启动信号。在该启动信号被撞击算法单元17发送时，启动计时器20。
在气囊15充气的同时，并且计时器20正计时时，中心控制单元7通过分析来自传感器9-12的信号计算预定阈值。当乘员2在事故状况中被移动时，上述预定阈值与所预测的乘员2的动能有关。中心控制单元向比较仪18传输信号。
中心控制单元7还监控来自角度测量设备8的信号，当牵引器5锁定后转轴旋转时，角度测量设备8测量在牵引器5内的转轴的旋转角度。在事故状况中，中心控制单元7使用上述信号，以及已传输给负载限制器6的表示能量吸收阻抗值的信号，从而确定负载限制器6的能量吸收量。中心控制单元7向比较仪18传输一信号，该信号表示在事故中正被负载限制器6吸收的实际动能。
比较仪18将所述表示阈值的信号与表示被负载限制器6吸收的实际能量的信号相比较。如果比较仪18确定被负载限制器6吸收的能量大于上述阈值，比较仪18将向与-门19的第一输入端发送信号。因而仅当安全带4已吸收乘员2的大部分能量，而乘员2将需要一个软的气囊而非硬的气囊时，该信号才被传送给与-门19。
直到比较仪18已向与-门19的第一输入端输入了信号，并且计时器20已向与-门19的第二输入端输入了信号时，与-门19才在其输出端产生信号。当计时器20记录了启动信号后的一个时间长度时，计时器20向与-门19的第二输入端发送信号，所述时间长度与气囊15变为完全膨胀状态所用的时间相等。这时与-门19的每一输入端各有一个信号，从而与-门19产生一个输出控制信号，该控制信号被传送给或-门21的输入端。
现在有一个信号出现在或-门21的输入端之一，或-门21在其输出端产生一个控制信号，该控制信号被传输给气囊15中的用于打开排放口16的设备。因而气囊15放气，从而乘员2不被气囊15过度约束，并且被安全装置1吸收的能量与事故状况中乘员2的动能相匹配。
在一个不同事故状况中，如果比较仪18没有确定被负载限制器6吸收的能量小于阈值，也就是说安全带4没有吸收必需的总能量比例，那么没有信号产生，并且气囊不放气。气囊将是硬的，并且将能够吸收乘员2的能量。
应该明白，本发明的上述实施例是本发明中相对“简单”的实施例，其中在特定事故状况中，如果被安全带吸收的能量高于所算得的阈值，那么气囊放气，但如果被吸收的能量低于阈值，那么气囊不放气。在本发明更加复杂的实施例中，可以有可变的排放口，根据被吸收的能量的确定值和想要的阈值的确定值来提供定特定排放程度，从而在乘员与气囊冲击时可在气囊中表现出理想的排放特性。
如果乘员被传感器10检测到位置不当，例如向前倾斜，那么将提供给或-门21一个信号，该信号引发气囊15从其发展初期放气，以便使气囊伤害乘员2的风险最小化。
在上述实施例中，尽管使用的是分立组件例如比较仪和逻辑门，然而程序处理器也可提供同等功能。
词“包括”及其变化用于本说明书和权利要求书中时，意指包括特定特征、步骤或组合。这些词并非指排除其他特征、步骤或组件的存在。

Claims (7)

1.一种用于机动车辆中的安全装置，所述装置包括安全带(4)和安全气囊(15)，所述安全气囊可响应控制信号放气，其特征在于，还包括：一用于安全带的牵引器(5)，所述牵引器(5)包括能量吸收设备(6)，在事故状况中当乘员相对安全带(4)移动时，所述能量吸收设备(6)吸收能量；所述牵引器(5)还包括一能量测量设备(8)，所述能量测量设备(8)用于测量在事故状况中牵引器(5)被锁定后由牵引器(5)松开的安全带(4)的长度；以及一根据所测得的吸收能量值而产生控制信号的控制单元(7)；和比较仪(18)，所述比较仪(18)将所测得的被吸收的能量与预定阈值相比较，而如果被吸收的能量大于所述预定阈值，则产生以排放安全气囊(15)的控制信号。
2.根据权利要求1所述的安全装置，其特征在于，通过所述控制单元(7)确定所述阈值，所述控制单元响应预测的或实际的撞击力、和/或车辆乘员的位置、和/或车辆乘员的体重。
3.根据权利要求2所述的安全装置，其特征在于，所述能量吸收设备(6)是一种可调整负载限制器，在事故状况中所述负载限制器提供被选择的能量吸收阻抗。
4.根据权利要求3所述的安全装置，其特征在于，所述可调整负载限制器(6)响应一个或多个参数而提供被选择的能量吸收阻抗，所述参数表示事故严重程度、乘员位置、或乘员体重。
5.根据权利要求4所述的安全装置，其特征在于，所述牵引器(5)包括缠绕安全带的转轴，而能量吸收设备(6)依靠牵引器被锁定后转轴的旋转吸收能量，并且所述牵引器包括一角度测量设备(8)，当所述牵引器被锁定后松开安全带时，该角度测量设备测量所述转轴的旋转角度从而测量被吸收的能量。
6.根据权利要求5所述的安全装置，其特征在于，所述装置包括撞击算法单元(17)，所述撞击算法单元确定是否将发生事故状况，从而产生以对所述气囊充气的启动信号，计时器(20)立即记录所述启动信号被传送给所述气囊后的预定时间，并产生表示气囊完全膨胀的计时器信号，当产生所述计时器信号时，所述控制信号被传送给所述气囊(15)。
7.根据上述权利要求中任意一项所述的安全装置，其特征在于，所述装置包括位置传感器(10)，所述位置传感器用于测量乘员相对车室前部的位置，并产生输入所述控制单元(7)的信号，所述位置传感器配置为用以确定乘员是否位置不当，而所述控制单元(7)配置为如果所述位置传感器产生显示乘员位置不当的信号时，则用以产生排放气囊(15)的信号。
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