一種安全裝置的製作方法

2023-04-23 08:56:16 1

專利名稱：：一種安全裝置的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種安全裝置，而更確切地說涉及一種用於機動車輛中的安全裝置。
背景技術：
：傳統的用於機動車輛的安全裝置包括安全帶和安全氣囊，以在撞擊狀態中約束乘員。這種傳統安全裝置的主要目的在於當乘員因為撞擊狀態中的慣性或衝力而相對車輛移動時，安全裝置吸收乘員的動能，從而防止乘員碰撞車輛的固體部分。這樣可降低受傷的風險。如果車輛乘員的動能可被成功消散，這樣可防止乘員猛然撞擊車輛局部和免於可能面臨的傷害。將被吸收的車輛乘員的動能根據乘員的體重和車輛被減速時乘員相對車輛移動的速度而定。對於安全裝置來說，在撞擊狀態中吸收車輛乘員的全部動能很重要，從而乘員的受傷風險可被最小化。在事故狀況中安全裝置不過度限制即位乘員(seatoccupant)也很重要，因為安全裝置本身就可能會傷害即位乘員。因而，對於包括安全帶和安全氣囊的安全裝置來說，安全帶和安全氣囊在任何撞擊狀態中聯合吸收的總動能與該狀態中的乘員動能相匹配才會理想。
發明內容本發明的目的在於提供一種改進的安全裝置。根據本發明，提供了一種用於機動車輛中的安全裝置，所述裝置包括安全帶和安全氣囊，所述安全氣囊可響應控制信號放氣，其中還包括一種能量測量設備，所述能量測量設備用於測量在事故狀況中當車輛乘員相對所述安全帶移動時通過安全帶所吸收的能量；以及一種根據所測得的吸收能量值而產生控制信號的設備。優選地，所述裝置包括比較儀，所述比較儀將所測得的被安全帶吸收的能量與預定閾值相比較，而如果被安全帶吸收的能量大於所述預定閾值，則產生以排放安全氣囊的控制信號。有利地，通過處理器確定所述閾值，所述處理器響應預測的或實際的撞擊力、和/或車輛乘員的位置、和/或車輛乘員的體重。優選地，所述裝置包括一用於安全帶的牽引器，所述牽引器與能量吸收設備相連，在事故狀況中當乘員相對(against)安全帶移動時，所述能量吸收設備吸收能量，所述能量測量設備用於測量被能量吸收設備吸收的能量。便利地，所述能量吸收設備是一種可調整負載限制器(adaptableload-limiter)，在事故狀況中所述負載限制器提供被選擇的能量吸收阻抗(selectedenergyabsorbingresistance)。有利地，所述可調整負載限制器響應一個或多個參數而提供被選擇的能量吸收阻抗，所述參數表示事故嚴重程度、乘員位置、或乘員體重。優選地，所述牽引器包括纏繞安全帶的轉軸，而能量吸收設備依靠牽引器被鎖定後轉軸的旋轉吸收能量，並且所述牽引器包括一角度測量設備，當所述牽引器被鎖定後鬆開安全帶時，該角度測量設備測量所述轉軸的旋轉角度從而測量被吸收的能量。便利地，所述裝置包括撞擊算法單元，所述撞擊算法單元確定是否將發生事故狀況，從而產生以對所述氣囊充氣的啟動信號，計時器立即記錄所述啟動信號被傳送給所述氣囊後的預定時間，並產生表示氣囊完全膨脹的計時器信號，當產生所述計時器信號時，所述控制信號被傳送給所述氣囊。有利地，所述裝置包括位置傳感器，所述位置傳感器用於測量乘員相對車室前部的位置，並產生輸入所述控制單元的信號，所述位置傳感器配置為用以確定乘員是否位置不當，而所述控制單元配置為如果所述位置傳感器產生顯示乘員位置不當的信號時，則用以產生排放氣囊的信號。應該明白，在本發明實施例中，可變排放口可以是這種或者提供排放或者不提供排放的可變排放口。然而，同樣可使用多級或連續變化的排放裝置。在這種情況下，在任何特定事故狀況中可選擇、調整和控制所提供的排放以致完全適於這種特定撞擊情況。不管怎樣應該明白，在本發明優選實施例中所提供的排放程度適於這種嚴重程度的事故其考慮了所有相關參數，尤其考慮了被安全帶吸收的能量。為了更易於理解本發明，並從而可理解其進一步的特徵，現將通過示例方式參照附圖描述本發明，其中圖1是根據本發明優選實施例的安全裝置的示意圖。具體實施例方式參照圖1，安全裝置1安裝在車輛內以在發生事故的情況下保護乘員2。車內為乘員2設有座椅3。安全帶4與座椅3相連。在本優選實施例中，安全帶4為三點式安全帶。該裝置包括牽引器5，安全帶4可纏繞於該牽引器或從牽引器上鬆開。牽引器5包括可調整負載限制器6，如果發生事故，在事故過程中當牽引器5被鎖定後安全帶4從牽引器5上鬆開時，該可調整負載限制器6可用以提供選定的能量吸收阻抗。可調整負載限制器6由來自中心控制單元7的信號控制，該中心控制單元7設定被負載限制器6提供的能量吸收阻抗。在改進實施例中，可使用恆負載限制器。牽引器5還包括角度測量設備8，該角度測量設備用以測量在牽引器5內部的纏繞安全帶4的轉軸的旋轉角度。在本優選實施例中，角度測量設備8光學測量轉軸角度。可選地，該角度可磁學測量，例如通過霍爾效應設備檢測轉軸上的磁體。角度測量設備8產生向中心控制單元7的輸入端傳送的信號。該信號表示在事故狀況中牽引器5被鎖定後由牽引器5鬆開的安全帶4的長度，也就是說，當能量被負載限制器6吸收時所鬆開的安全帶4的長度。安全裝置1還包括重量傳感器9，該重量傳感器9安裝在座椅3的座墊內，當乘員2坐在座椅3上時測量乘員2的體重。重量傳感器9產生表示即位乘員2的體重的信號，並且該信號被傳送給中心控制單元7的輸入端。位置傳感器10安裝在車輛中以測量即位乘員3的位置。該位置傳感器10可以為超聲波傳感器、或光學傳感器，並用以確定乘員2與車室前部的間距。傳感器10可安裝在車輛的A柱上，或擋風玻璃上方。因而傳感器10可用以確定乘員是否向前傾斜。該位置傳感器10向控制單元7提供表示乘員2的位置的信號。安全裝置1還包括雷達11，該雷達11安裝於車輛的局部以探測可能與車輛相撞的物體，並確定車輛和該物體之間的相對速度。雷達11可以是根據都卜勒位移原理工作的雷達，而用以預測該車輛是否即將發生碰撞，並且，尤其預測如果是與另一個移動車輛產生碰撞，則該碰撞可能有多嚴重。因而雷達11是檢測潛在衝擊的傳感器，並且還確定該衝擊的可能嚴重程度。雷達11與控制單元7相連，從而該雷達11向控制單元7輸入信號表示可能即將發生事故狀況，而控制單元7可確定所預測的事故嚴重程度。安全裝置1包括加速度傳感器12，該加速度傳感器12安裝在車輛局部例如車輛緩衝器或底盤上。在車輛加速或減速時加速度傳感器12能夠測出變化，並優選與控制單元7連接從而以向控制單元7傳輸反映車輛加速或減速情況的信號。當事故實際發生時，例如車輛因碰撞而猛然減速時，加速度傳感器12用作檢測傳感器。除了提供發生事故狀況的信號，在事故狀況中加速度傳感器12能夠監控車輛加速或減速情況，而因此隨時監控事故狀況形勢如何變化，並提供表示傳感器瞬時加速或減速情況的連續輸出信號，從而提供事故嚴重程度的連續指數。上述傳感器是本領域公知的傳統傳感器。中心控制單元7使用來自傳感器8-12的信號確定事故的潛在或實際嚴重程度和乘員2的體重，從而選擇能量吸收阻抗，該能量吸收阻抗由負載限制器6提供給安全帶4。中心控制單元7向負載限制器6發送信號以根據來自傳感器8-12的值將能量吸收阻抗設定在特定值。在本實施例中，當加速度傳感器12向中心控制單元7發送信號表示即將發生事故時，中心控制單元7監控來自重量傳感器9的信號和來自加速度傳感器12的信號。如果重量傳感器9顯示乘員2是輕體乘員，而加速度傳感器12顯示事故只是低速事故，當乘員2在事故狀況中移動時，中心控制單元7能夠確定乘員2的能量可能較低。中心控制單元7向負載限制器6發送信號以控制負載限制器6從而提供較小的能量吸收阻抗。如果重量傳感器9顯示乘員2為中等體重，而加速度傳感器12顯示事故速度是普通速度時，中心控制單元7向負載限制器6發送信號以控制負載限制器6，從而通過負載限制器6向安全帶4提供中等能量吸收阻抗。同樣，如果重量傳感器9顯示乘員2是重體乘員，而加速度傳感器12顯示事故是高速事故時，中心控制單元7向負載限制器6發送信號以控制負載限制器6，從而通過負載限制器6向安全帶4提供較大的能量吸收阻抗以約束乘員2。應該明白，負載限制器6具有多個不同可提供給安全帶4的能量吸收阻抗，響應乘員2的體重和事故嚴重程度而選擇能量吸收阻抗值。在其他實施例中，控制單元7不僅響應事故嚴重程度和乘員2的體重而控制由負載限制器6提供的能量吸收阻抗，而且也響應來自位置傳感器10的信號，以根據乘員2是否位置不當，例如乘員2是否向前傾斜，來提供不同的能量吸收阻抗。安全氣囊單元13安裝於乘員2坐在座椅3上時乘員2前方的車輛部分。因而安全氣囊單元13具有氣體發生器14和可選擇的排放氣囊15。因而氣囊15包括排放口16，該排放口可響應排放信號而被選擇打開。雷達11和加速度傳感器12與處理器連接，該處理器為撞擊算法單元17，並且撞擊算法單元17配置為從傳感器11、12接收信號。撞擊算法單元17分析來自雷達11和加速度傳感器12的信號以鑑別事故狀況，而如果撞擊算法單元17確定適於對氣囊15充氣以保護乘員2，則撞擊算法單元17將產生向氣體發生器14傳送的氣囊啟動信號，從而啟動氣體發生器14並對氣囊15充氣。通常撞擊算法單元17可響應來自雷達11和加速度傳感器12的預定信號，或者響應來自加速度傳感器12的特定信號，而產生啟動信號。中心控制單元7包括處理器，該處理器用於處理來自傳感器8-12的信號從而產生表示預定閾值的信號，該預定閾值與乘員2的能量相關。在本實施例中，該預定閾值將由中心控制單元7在由加速度傳感器12探測到事故發生時計算。在另一實施例中，中心控制單元7根據來自重量傳感器9和位置傳感器10以及雷達11的信號而計算預定閾值。這樣使得在事故狀況發生之前根據由雷達11預測的事故的嚴重程度來計算預定閾值。在又一實施例中，在事故狀況之前和之中連續計算預定閾值。在本實施例中，事故狀況之前中心控制單元7使用來自雷達11的信號計算預定閾值，並且事故狀況發生時使用來自加速度傳感器12的信號以校驗所計算的閾值，而當事故在發展中時，尤其如果車輛遇到使其明顯加速的第二次衝擊時，甚至改變該閾值。因而，中心控制單元7可以計算預定閾值，並根據變化的事故形勢改變其輸出。中心控制單元7具有一輸出，該輸出向比較儀18輸出表示預定閾值的信號。通常該閾值為所算得的被吸收的總能量的固定比例，例如被吸收能量的65％。如上所述，中心控制單元7產生一信號，該信號設定由可調整負載限制器6提供的阻抗。中心控制單元7從角度測量設備8接收信號，並確定在事故狀況中牽引器5已鬆開的安全帶4的量以及使用多大的阻抗值。因而中心控制單元7可通過將所鬆開的安全帶4的長度乘上阻抗值而算得事故狀況中由負載限制器6吸收的能量的量。因而中心控制單元7產生表示能量吸收量的信號，並將該信號輸出給比較儀18的第二輸入端。比較儀18比較兩個信號，這兩個信號分別表示與乘員2的總動能成比例的閾值和由負載限制器實際吸收的能量。如果由負載限制器6吸收的能量大於上述閾值，那麼比較儀18將產生向與-門19的第一輸入端傳送的控制信號。如下所述，該信號最後將引發氣囊15放氣從而該氣囊15變軟而不傷害乘員2。執行控制信號的撞擊算法單元17的輸出端與計時器20的輸入端連接。計時器20配置為收到輸入信號後記錄相當於氣體發生器14對氣囊15完全充氣所用時間的時間長度，而後產生輸出信號或計時器信號。因而當氣囊完全膨脹時產生計時器信號。該信號被傳送給與-門19的第二輸入端。如果比較儀18在氣囊15完全膨脹時產生了觸發信號，與-門19將在其輸出端產生信號。與-門19的該輸出信號被傳送給或-門21的第一輸入端。如果與-門19在其輸出端產生信號，或-門21也將在其輸出端產生信號。或-門21的輸出端與用於打開氣囊15的排放口16的設備連接。不管正被負載限制器6吸收的能量是否足以超出所算得的預定值，中心控制單元7還能夠使用來自傳感器8-10的信號來確定是否有氣囊15必須被放氣的狀況。如果乘員2位置不當而向前傾斜，並且因而靠近安全氣囊單元13，這種狀況將可能發生。中心控制單元7能夠通過監控來自位置傳感器10的信號而探測這種狀況。如果位置傳感器10發送指明乘員2距安全氣囊單元13太近的信號，中心控制單元7將產生信號，該信號被發送給或-門21的第二輸入端。如果該信號出現在或-門21的第二輸入端，或-門21的輸出信號將觸發用於打開排放口16的設備。因而，如果例如乘員2位置不當，氣囊15將被放氣。在車輛正常行駛期間，氣囊15不膨脹，而牽引器5未鎖定。在發生事故的情況下，加速度傳感器12和雷達11都向中心控制單元7和撞擊算法單元17發送信號，而單元7和17都處理這些信號以確定安全裝置1將如何展開。中心控制單元7處理來自重量傳感器9、雷達11和加速度傳感器12的信號從而確定能量吸收阻抗值，該能量吸收阻在牽引器5鎖定之後由負載限制器6提供給安全帶4。中心控制單元7向使用負載限制器6發送控制負載限制器6的信號，從而負載限制器6提供所需的能量吸收阻抗。撞擊算法單元17處理來自雷達11和加速度傳感器12的信號，從而確定氣囊15是否應該被充氣以約束乘員2。如果撞擊算法單元17確定適於對氣囊15充氣，撞擊算法單元17將向對氣囊15充氣的氣體發生器14發送啟動信號。在該啟動信號被撞擊算法單元17發送時，啟動計時器20。在氣囊15充氣的同時，並且計時器20正計時時，中心控制單元7通過分析來自傳感器9-12的信號計算預定閾值。當乘員2在事故狀況中被移動時，上述預定閾值與所預測的乘員2的動能有關。中心控制單元向比較儀18傳輸信號。中心控制單元7還監控來自角度測量設備8的信號，當牽引器5鎖定後轉軸旋轉時，角度測量設備8測量在牽引器5內的轉軸的旋轉角度。在事故狀況中，中心控制單元7使用上述信號，以及已傳輸給負載限制器6的表示能量吸收阻抗值的信號，從而確定負載限制器6的能量吸收量。中心控制單元7向比較儀18傳輸一信號，該信號表示在事故中正被負載限制器6吸收的實際動能。比較儀18將所述表示閾值的信號與表示被負載限制器6吸收的實際能量的信號相比較。如果比較儀18確定被負載限制器6吸收的能量大於上述閾值，比較儀18將向與-門19的第一輸入端發送信號。因而僅當安全帶4已吸收乘員2的大部分能量，而乘員2將需要一個軟的氣囊而非硬的氣囊時，該信號才被傳送給與-門19。直到比較儀18已向與-門19的第一輸入端輸入了信號，並且計時器20已向與-門19的第二輸入端輸入了信號時，與-門19才在其輸出端產生信號。當計時器20記錄了啟動信號後的一個時間長度時，計時器20向與-門19的第二輸入端發送信號，所述時間長度與氣囊15變為完全膨脹狀態所用的時間相等。這時與-門19的每一輸入端各有一個信號，從而與-門19產生一個輸出控制信號，該控制信號被傳送給或-門21的輸入端。現在有一個信號出現在或-門21的輸入端之一，或-門21在其輸出端產生一個控制信號，該控制信號被傳輸給氣囊15中的用於打開排放口16的設備。因而氣囊15放氣，從而乘員2不被氣囊15過度約束，並且被安全裝置1吸收的能量與事故狀況中乘員2的動能相匹配。在一個不同事故狀況中，如果比較儀18沒有確定被負載限制器6吸收的能量小於閾值，也就是說安全帶4沒有吸收必需的總能量比例，那麼沒有信號產生，並且氣囊不放氣。氣囊將是硬的，並且將能夠吸收乘員2的能量。應該明白，本發明的上述實施例是本發明中相對「簡單」的實施例，其中在特定事故狀況中，如果被安全帶吸收的能量高於所算得的閾值，那麼氣囊放氣，但如果被吸收的能量低於閾值，那麼氣囊不放氣。在本發明更加複雜的實施例中，可以有可變的排放口，根據被吸收的能量的確定值和想要的閾值的確定值來提供定特定排放程度，從而在乘員與氣囊衝擊時可在氣囊中表現出理想的排放特性。如果乘員被傳感器10檢測到位置不當，例如向前傾斜，那麼將提供給或-門21一個信號，該信號引發氣囊15從其發展初期放氣，以便使氣囊傷害乘員2的風險最小化。在上述實施例中，儘管使用的是分立組件例如比較儀和邏輯門，然而程序處理器也可提供同等功能。詞「包括」及其變化用於本說明書和權利要求書中時，意指包括特定特徵、步驟或組合。這些詞並非指排除其他特徵、步驟或組件的存在。權利要求1.一種用於機動車輛中的安全裝置，所述裝置包括安全帶(4)和安全氣囊(15)，所述安全氣囊可響應控制信號放氣，其特徵在於，還包括一能量測量設備(8)，所述能量測量設備用於測量在事故狀況中當車輛乘員相對所述安全帶(4)移動時通過該安全帶所吸收的能量；以及一根據所測得的吸收能量值而產生控制信號的設備(7)。2.根據權利要求1所述的安全裝置，其特徵在於，所述裝置包括比較儀(18)，所述比較儀將所測得的被安全帶吸收的能量與預定閾值相比較，而如果被安全帶(14)吸收的能量大於所述預定閾值，則產生以排放安全氣囊(14)的控制信號。3.根據權利要求2所述的安全裝置，其特徵在於，通過處理器(7)確定所述閾值，所述處理器響應預測的或實際的撞擊力、和/或車輛乘員的位置、和/或車輛乘員的體重。4.根據上述權利要求中任意一項所述的安全裝置，其特徵在於，所述裝置包括一用於安全帶的牽引器(5)，所述牽引器與能量吸收設備(6)相連，在事故狀況中當乘員相對安全帶(4)移動時，所述能量吸收設備吸收能量，所述能量測量設備(8)用於測量被能量吸收設備吸收的能量。5.根據權利要求4所述的安全裝置，其特徵在於，所述能量吸收設備(6)是一種可調整負載限制器，在事故狀況中所述負載限制器提供被選擇的能量吸收阻抗。6.根據權利要求5所述的安全裝置，其特徵在於，所述可調整負載限制器(6)響應一個或多個參數而提供被選擇的能量吸收阻抗，所述參數表示事故嚴重程度、乘員位置、或乘員體重。7.根據權利要求4或5或6所述的安全裝置，其特徵在於，所述牽引器(4)包括纏繞安全帶的轉軸，而能量吸收設備(6)依靠牽引器被鎖定後轉軸的旋轉吸收能量，並且所述牽引器包括一角度測量設備(8)，當所述牽引器被鎖定後鬆開安全帶時，該角度測量設備測量所述轉軸的旋轉角度從而測量被吸收的能量。8.根據上述權利要求中任意一項所述的安全裝置，其特徵在於，所述裝置包括撞擊算法單元(7)，所述撞擊算法單元確定是否將發生事故狀況，從而產生以對所述氣囊充氣的啟動信號，計時器(20)立即記錄所述啟動信號被傳送給所述氣囊後的預定時間，並產生表示氣囊完全膨脹的計時器信號，當產生所述計時器信號時，所述控制信號被傳送給所述氣囊(4)。9.根據上述權利要求中任意一項所述的安全裝置，其特徵在於，所述裝置包括位置傳感器(10)，所述位置傳感器用於測量乘員相對車室前部的位置，並產生輸入所述控制單元(7)的信號，所述位置傳感器配置為用以確定乘員是否位置不當，而所述控制單元(7)配置為如果所述位置傳感器產生顯示乘員位置不當的信號時，則用以產生排放氣囊(4)的信號。全文摘要本發明公開了一種安全裝置(1)，該安全裝置為乘員(2)在機動車輛中提供保護，該安全裝置包括一個安全帶(4)，該安全帶設有用於測量安全帶所吸收能量的測量設備(8)。該測量設備可確定在牽引器(5)鎖定後所鬆開的安全帶的長度，該安全帶相對由負載限制器(6)提供的力而被鬆開。所吸收的能量被算出並用於控制可排放氣囊(15)的排放口。如果乘員(2)的大部分能量被安全帶吸收，則氣囊放氣，但如果大部分能量沒被安全帶吸收，則氣囊不放氣。文檔編號B60R21/01GK1989028SQ200580024760公開日2007年6月27日申請日期2005年7月1日優先權日2004年7月22日發明者安德斯·倫寧,米卡埃爾·達爾格倫申請人:奧託立夫開發公司