一種主動預緊型安全帶電機驅動式預緊器的制造方法
【專利摘要】一種主動預緊型安全帶電機驅動式預緊器，包括安全帶織帶、織帶卷軸和織帶卷軸支架。安全帶織帶上裝有織帶張力傳感器，織帶卷軸通過傳動機構和連接軸與帶有減速機的微型電機連接；所述帶有減速機的微型電機的輸入端與電子控制單元的輸出端連接，電子控制單元的輸入端接收預警傳感器系統中的各傳感器的信號；所述織帶張力傳感器的信號反饋至電子控制單元。該預緊器結構合理且預警效果良好，使安全帶具有主動保護功能，可有效地改善汽車在不穩定工況或碰撞、追尾、側滑、急轉、側翻等事故中安全帶對乘員的保護作用，從而降低事故發生時對乘員的傷害。
【專利說明】一種主動預緊型安全帶電機驅動式預緊器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種汽車用安全裝置，特別涉及一種主動預緊型安全帶電機驅動式預緊器。
【背景技術】
[0002]汽車的安全性能由兩部分組成，一部分是預知和規避危險、并防止事故于未然的汽車主動安全；另一部分則是當事故發生時防范駕乘人員受到傷害的被動安全。安全帶作為乘員約束系統，主要用來防止當汽車遇到意外情況緊急制動時，將駕駛員和乘客束縛在座椅上，從而保護駕駛員和乘客免受二次沖撞造成傷害。
[0003]據交通事故調查資料顯示，在發生車禍的時候，從汽車內拋出的司機和副駕乘客，有75%的人會因傷勢過重而死亡，而安全帶是有效防止車內人員在事故中被拋出的最好保護裝置。研究表明，在一次可能導致死亡的車禍中，系好安全帶能使車內人員生還的幾率提高60% ;在發生正面撞車時,如果系了安全帶,可使死亡率減少57%，側面撞車時可減少44%，翻車時可減少80%。以上數據說明，汽車安全帶技術研究對保障乘客安全具有重要意義，但目前普通的汽車安全帶無法在車輛發生危險狀況而又未發生碰撞時進行安全帶預警。
[0004]到目前為止，各國關于碰撞中乘員保護的法規，都規定了對50th%ile (50百分位值)男性假人正常乘坐位置在一種碰撞強度下的保護標準。但是，由于實際碰撞事故的復雜多樣性(包括不同的碰撞形態和不同的受害對象)，無論是安全帶還是安全氣囊，其保護作用都有其局限性，而且如果使用或設計不當還會帶來較大的負面影響。
[0005]對于一個成年人來講，安全帶大約有120mm的松弛量，這些松弛量將增加20%的傷害值。美國聯邦機動車安全標準FMVSS208法規為改善對不同身材、佩帶和不佩帶安全帶的乘員的保護以及為降低對嬰兒、兒童和其他乘員由安全氣囊引發的傷亡事故的危險提出了更多的技術要求。
[0006]目前一些高檔轎車上配置有一種預緊式安全帶，其主要特點是當汽車發生碰撞的瞬間，乘員尚未向前移動時它會首先拉緊織帶，立即將乘員緊緊地綁在座椅上，然后鎖止織帶防止乘員身體前傾，有效保護乘員的安全。預緊式安全帶中起主要作用的卷收器與普通安全帶不同，除了普通卷收器的收放織帶功能外，還具有當車速發生急劇變化時，能夠在幾十毫秒內產生對乘員的約束力，因此它還有控制裝置和預拉緊裝置。控制裝置分兩種形式:一種是電子式控制裝置，另一種是機械式控制裝置。常見的預拉緊裝置是一種爆燃式的，由氣體引發劑、氣體發生劑、導管、活塞、繩索和驅動輪組成。當汽車受到碰撞時預拉緊裝置受到激發后，密封導管內底部的氣體引發劑立即自燃，引爆同一密封導管內的氣體發生劑，氣體發生劑立即產生大量氣體膨脹，迫使活塞向上移動拉動繩索，繩索帶動驅動輪旋轉使卷收器卷筒轉動，織帶被卷在卷筒上，使織帶被往回拉。之后，卷收器會緊急鎖止織帶，固定乘員身體，防止身體前傾避免與方向盤、儀表板和玻璃窗相碰撞。待沖擊力峰值過去，或人已能受到氣囊的保護時，適當放松安全帶，避免因拉力過大而使人肋骨受傷。這種普通碰撞預緊式安全帶雖能在碰撞時為駕乘人員提供有效保護，然而在出現車身不穩、急速橫擺、急剎車、側滑、即將追尾而又未追尾等不穩定狀況時，該系統并無有效動作來提醒駕乘人員或保護駕乘人員；此外，這種預緊式安全帶由于采用引爆氣體發生劑來驅動織帶回卷，因此并不能重復使用，也造成了其使用中的局限性。
[0007]要克服上述缺陷就必須采取新技術，開發新一代的、可反復起作用的智能化乘員約束系統，以有效動作來提醒駕乘人員或保護駕乘人員，防止碰撞可能帶來的對人體沖擊傷害。
【發明內容】
[0008]本發明所要解決的問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種主動預緊型安全帶電機驅動式預緊器，該預緊器結構合理且預警效果良好，使安全帶具有主動保護功能，可有效地改善汽車在不穩定工況或碰撞、追尾、側滑、急轉、側翻等事故中安全帶對乘員的保護作用，從而降低事故發生時對乘員的傷害。
[0009]如上構思，本發明的技術方案是:一種主動預緊型安全帶電機驅動式預緊器，包括安全帶織帶、織帶卷軸和織帶卷軸支架，其特征在于:安全帶織帶上裝有織帶張力傳感器，織帶卷軸通過傳動機構和連接軸與帶有減速機的微型電機連接；所述帶有減速機的微型電機的輸入端與電子控制單元的輸出端連接，電子控制單元的輸入端接收預警傳感器系統中的各傳感器的信號；所述傳動機構由主動帶輪、從動帶輪、同步帶和單向離合器組成，主動帶輪套裝在連接軸上，從動帶輪套裝在織帶卷軸上，主動帶輪和從動帶輪之間通過同步帶連接，單向離合器安裝在織帶卷軸和從動帶輪之間；所述織帶張力傳感器的信號反饋至電子控制單元。
[0010]上述預警傳感器系統包括汽車縱向、橫向加速度傳感器、前、后向防撞雷達傳感器、汽車橫擺角速度傳感器、方向盤轉角傳感器。
[0011]上述主動帶輪、從動帶輪采用主動齒輪和從動齒輪，同步帶采用齒形帶。
[0012]上述連接軸與主動帶輪采用平鍵連接。
[0013]上述單向離合器外圈與從動帶輪內圈采用平鍵連接或過盈配合，內圈與織帶卷軸亦采用平鍵連接或過盈配合。
[0014]上述電子控制單元采用芯片M9S12DP256B。
[0015]本發明具有如下的優點和積極效果:
[0016]1、本發明具有智能預警與預緊功能。本發明包括的預警傳感器系統可以采集多種車輛狀態信號，包括車輛縱向減速度、橫向加速度、橫擺角速度、與前車相對距離等，通過電子控制單元對這些被采集信號的綜合判斷可以精確判定車輛的運行狀態。當車輛即將發生碰撞、追尾或側滑、側翻等危險事故時，電子控制單元在接收到預警傳感器的檢測信號后，并對信號經過邏輯判斷后將會發出控制信號，驅動電機以一定轉矩與轉速旋轉，電機的旋轉運動通過傳動機構的傳遞，最終可驅動織帶卷軸回卷，使安全帶在事故發生前能夠提前預緊，消除乘員與織帶間的余隙，將乘員拉回，減小事故發生時由于乘員位移而造成的傷害。
[0017]2、本發明具有織帶張緊力反饋功能。本發明在安全帶織帶上裝有織帶張力傳感器，在安全帶預緊過程中，織帶張力傳感器能夠感知織帶中預緊力的大小并將其信號反饋至電子控制單元，當織帶預緊力超過規定限值時，電子控制單元將發出指令，減小驅動電機輸出轉矩，以避免過大預緊力對乘員造成傷害。
[0018]3、本發明結構緊湊合理，傳動可靠。本發明采用帶減速器的微型電機作為動力源，使得預緊器整體尺寸較小，對安裝空間需求不大，且齒形帶傳遞動力有效避免了打滑造成的功率損失。
[0019]4、本發明可重復使用，反復預緊。本發明采用智能控制、電機驅動預緊方式，避免了氣體爆燃式預緊器不能重復使用的缺陷。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為本發明各部件裝配后的結構簡圖。
[0021]圖2為本發明電子控制單元的控制原理圖。
[0022]圖3為本發明以相對安裝位置排列的各部件結構示意圖。
[0023]圖4為本發明所涉及到的單向離合器結構簡圖。
[0024]附圖標記說明:
[0025]I一預警傳感器系統；2 —電子控制單元；3—微型驅動電機；4一減速器；5—連接軸；6—同步齒形帶；7—主動齒輪；8—從動齒輪；9一單向尚合器；10—織帶卷軸；11一安全帶織帶；12—織帶張力傳感器；13—織帶卷軸支架；14一單向離合器外圈；15—單向離合器內圈；16—織帶卷收轉動方向。
【具體實施方式】
[0026]如圖所示:一種主動預緊型安全帶電機驅動式預緊器，安全帶織帶(11)上裝有織帶張力傳感器(12),織帶卷軸(10)通過傳動機構和連接軸(5)與帶有減速機(4)的微型驅動電機(3)連接；所述帶有減速機的微型電機的輸入端與電子控制單元(2)的輸出端連接，電子控制單元(2)的輸入端接收預警傳感器系統(I)中的各傳感器的信號；所述傳動機構由主動齒輪(7)、從動齒輪(8)、同步齒形帶(6)和單向離合器(9)組成，主動齒輪套裝在連接軸上，從動齒輪套裝在織帶卷軸上，主動齒輪和從動齒輪帶輪之間通過同步齒形帶連接，單向離合器安裝在織帶卷軸和從動齒輪之間；所述織帶張力傳感器的信號反饋至電子控制單元。
[0027]在本實施例中，預警傳感器系統(I)包括汽車縱向、橫向加速度傳感器，前、后向防撞雷達傳感器，汽車橫擺角速度傳感器，方向盤轉角傳感器等。其中汽車縱向加速度信號可用來判別汽車急剎車、急加速工況；橫向加速度與橫擺角速度信號可用來判別汽車彎道行駛的穩定性情況(如是否有急轉、側滑和側翻趨勢等)；前、后向防撞雷達傳感器可用來判別車輛與前后車之間間距；方向盤轉角傳感器一方面可輔助電控單元識別駕駛員轉向意圖，另一方面根據方向盤轉動角速度的變化也能反映駕駛員是否正在規避風險，因此結合橫擺角速度信號還可判定汽車的轉彎行駛是否由不穩定工況引起。
[0028]當車輛即將發生碰撞、追尾或側滑、側翻等危險事故時，電子控制單元在接收到預警傳感器的檢測信號后，并對信號經過邏輯判斷后將會發出控制信號。如果認為車輛處于危險工況，則會根據危險等級發出相應的控制指令，驅動電機以一定轉矩與轉速旋轉，電機的旋轉運動通過傳動機構的傳遞，最終可驅動織帶卷軸回卷，以使織帶達到不同預緊力的控制效果，[0029]使織帶在事故發生前能夠提前預緊，消除乘員與織帶間的余隙，將乘員拉回，減小事故發生時由于乘員位移而造成的傷害。
[0030]該電子控制單元(2)采用飛思卡爾(Freescale)的單片機，芯片型號為M9S12DP256B。
[0031]當微型驅動電機(3)開始轉動后(按織帶卷收方向旋轉)，經過減速器(4)、連接軸(5 )、主動齒輪(7 )、同步齒形帶(6 )的運動傳遞，最終將帶動從動齒輪(8 )轉動。由于從動齒輪(8)與圖4所示的單向離合器(9)外圈是平鍵連接或過盈配合，則單向離合器(9)外圈被從動帶輪(8)帶動旋轉。單向離合器(9)的特點是僅能單向傳遞運動，在本發明中被設計為當其外圈(14)按織帶卷收方向轉動時可帶動其內圈一起同方向轉動。單向離合器(9)的內圈(15)與織帶卷軸(10)采用平鍵連接或過盈配合形式，則在單向離合器(9)的內圈的帶動下，織帶卷軸沿織帶回收方向轉動，織帶被收緊，減小了安全帶與乘員身體之間的余隙。如果微型驅動電機(2)沿織帶拉出方向旋轉，根據本發明中單向離合器(9)的布置特點，則單向離合器(9)的內圈不會跟隨其外圈轉動，因此織帶卷軸也保持不動。當乘員調整拉伸織帶時，鑒于本發明中單向離合器(9)的布置特點，乘員要克服傳動系統的內摩擦阻力，因此對于乘員拉伸力的要求會適當增大。
【權利要求】
1.一種主動預緊型安全帶電機驅動式預緊器，包括安全帶織帶、織帶卷軸和織帶卷軸支架，其特征在于:安全帶織帶上裝有織帶張力傳感器，織帶卷軸通過傳動機構和連接軸與帶有減速機的微型電機連接；所述帶有減速機的微型電機的輸入端與電子控制單元的輸出端連接，電子控制單元的輸入端接收預警傳感器系統中的各傳感器的信號；所述傳動機構由主動帶輪、從動帶輪、同步帶和單向離合器組成，主動帶輪套裝在連接軸上，從動帶輪套裝在織帶卷軸上，主動帶輪和從動帶輪之間通過同步帶連接，單向離合器安裝在織帶卷軸和從動帶輪之間；所述織帶張力傳感器的信號反饋至電子控制單元。
2.根據權利要求1所述的一種主動預緊型安全帶電機驅動式預緊器，其特征在于:上述預警傳感器系統包括汽車縱向、橫向加速度傳感器、前、后向防撞雷達傳感器、汽車橫擺角速度傳感器、方向盤轉角傳感器。
3.根據權利要求1所述的一種主動預緊型安全帶電機驅動式預緊器，其特征在于:上述主動帶輪、從動帶輪采用主動齒輪和從動齒輪，同步帶采用齒形帶。
4.根據權利要求1所述的一種主動預緊型安全帶電機驅動式預緊器，其特征在于:上述連接軸與主動帶輪采用平鍵連接。
5.根據權利要求1所述的一種主動預緊型安全帶電機驅動式預緊器，其特征在于:上述單向離合器外圈與從動帶輪內圈采用平鍵連接或過盈配合，內圈與織帶卷軸亦采用平鍵連接或過盈配合。
6.根據權利要求1所述的一種主動預緊型安全帶電機驅動式預緊器，其特征在于:上述電子控制單元采用芯片M9S12DP256B。
【文檔編號】B60R22/46GK103921758SQ201310473877
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2013年10月11日 優先權日:2013年10月11日
【發明者】杜峰, 關志偉, 徐金海, 閆光輝, 王少華, 趙宇 申請人:天津職業技術師范大學