具有自動(dòng)化裝置的兒童約束系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種具有自動(dòng)化裝置的兒童約束系統(tǒng)(CRS)，該自動(dòng)化裝置提供座椅安裝角度的自動(dòng)反饋和控制、安全帶的鎖扣和張緊以及正確安裝的確認(rèn)。CRS利用傳感器監(jiān)測(cè)CRS基座相對(duì)于水平面的角度、確認(rèn)CRS正確地鎖扣在其基座上然后鎖扣在車輛座椅上并且確認(rèn)將安全帶張緊至耐撞所需的張力。可以借助于按鈕或其它策略性輸入進(jìn)行安裝過程的逐步操作和確認(rèn)，并且借助于電子視覺顯示器和/或聽覺裝置傳達(dá)至用戶。所有的操作都將被集成控制系統(tǒng)監(jiān)視和處理，從而提供最少的用戶決斷或用戶界面。本發(fā)明還提供了能夠適于與現(xiàn)有CRS一起使用的智能鎖扣裝置。
【專利說明】具有自動(dòng)化裝置的兒童約束系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求2011年10月6日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)N0.61/543，938、2011年11月15日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)N0.61/559，949、2011年12月9日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)N0.13/315，867和2011年12月9日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)N0.13/315，900的優(yōu)先權(quán)，這些美國(guó)申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過引用方式并入本文中。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明一般地涉及在汽車中使用的兒童汽車座椅或兒童約束系統(tǒng)(CRS)，更具體地涉及CRS的自動(dòng)調(diào)節(jié)和自動(dòng)安裝。
【背景技術(shù)】
[0004]眾多行業(yè)和政府指導(dǎo)文件和標(biāo)準(zhǔn)對(duì)CRS的安裝做出了嚴(yán)格意義上的限制。除了CRS制造商的數(shù)據(jù)表之外，在三個(gè)美國(guó)國(guó)家高速交通安全管理局(NHTSA)的報(bào)告(標(biāo)題為 “Driver mistakes when installing child seats (安裝兒童座椅時(shí)的駕駛員錯(cuò)誤)”、“Misuse of Child Restraints (兒童約束裝置的錯(cuò)誤使用)”、以及 “Child Restraint UseSurvey: LATCH Use and Misuse (兒童約束裝置的使用調(diào)查:兒童使用的下扣件和栓帶的使用和誤用)”)中可以找到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和指導(dǎo)的有關(guān)信息。此外，F(xiàn)MVSS213和225標(biāo)準(zhǔn)包括CRS的測(cè)試和耐撞性的要求。
[0005]另外，美國(guó)聯(lián)邦機(jī)動(dòng)車輛安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:在CRS經(jīng)過沖擊碰撞測(cè)試之后，CRS的兒童背部支撐面與豎直面之間的夾角不得超過70度。為了最大限度地減小沖擊碰撞之后的這個(gè)運(yùn)動(dòng)角度并且防止兒童與CRS的分離，制造商規(guī)定:當(dāng)CRS安裝在面向后方的位置中時(shí)，兒童座椅應(yīng)當(dāng)從豎直面傾斜至少30度，并且當(dāng)汽車停放在水平面上時(shí)，兒童座椅應(yīng)當(dāng)從豎直面傾斜達(dá)到45度。因?yàn)檐囕v座椅處于變化的角度，所以上述規(guī)定已經(jīng)變?yōu)榇蠖鄶?shù)兒童安全座椅制造商的標(biāo)準(zhǔn)，以提供一種裝置來相對(duì)于車輛座椅角度調(diào)平兒童安全座椅，從而實(shí)現(xiàn)這種最佳的CRS座椅靠背角度范圍。現(xiàn)有的調(diào)平裝置包括機(jī)械支腳、螺旋機(jī)構(gòu)、杠桿、墊片、平臺(tái)和其它非自動(dòng)化裝置。所有這些裝置都是手動(dòng)啟動(dòng)的。目前人們對(duì)電動(dòng)CRS躺椅做出了一些有限的嘗試。在將座椅角度傳送給用戶方面，存在許多目前使用的機(jī)械裝置，包括氣泡浮子、轉(zhuǎn)球和其它觀察孔或鐘擺指示器。目前還存在有一些機(jī)電式角度反饋指示器。
[0006]現(xiàn)代兒童約束系統(tǒng)可以通過車輛座椅安全帶或通過兒童使用的下扣件和拴帶(LATCH)與車輛連接，LATCH與CRS集成在一起，并且具有專用的連接器和安全帶。LATCH系統(tǒng)的安全帶或車輛座椅安全帶必須與CRS連接的足夠緊，以便CRS不會(huì)相對(duì)于其連接的車輛座椅左右擺動(dòng)和前后擺動(dòng)移動(dòng)超過一英寸。許多制造商使用單一系帶，而其它制造商依靠于曲柄和杠桿臂或其它機(jī)械裝置來輔助用戶的緊固操作。甚至還存在一些使用電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)機(jī)構(gòu)來收緊安全帶的裝置。至于扭矩的確定，由上述機(jī)械裝置進(jìn)行，但只有一些機(jī)電裝置能夠?qū)崿F(xiàn)反饋。[0007]還公開了 CRS嬰兒承載架座椅的反饋傳輸?shù)狡浠缓髠鬏數(shù)杰囕v的情況，但確定這種連接的方式并未在CRS閂鎖本身中，而是在車輛或嬰兒承載架座椅外殼中，并且還可能在車輛座椅安全帶或閂鎖固定點(diǎn)中。
[0008]標(biāo)題為安裝兒童座椅時(shí)駕駛員的錯(cuò)誤(DOT HS811234)的2009NHTSA研究報(bào)告提到約73%的兒童安全座椅被錯(cuò)誤地安裝。報(bào)告還指出在這些安裝的72%中，用戶以為他們已經(jīng)正確安裝了 CRS，而實(shí)際上這種安裝是錯(cuò)誤的。
[0009]因此，需要一種能夠通過自動(dòng)裝置更有效地實(shí)現(xiàn)的CRS安裝系統(tǒng)，以減少用戶的錯(cuò)誤/不便并且提高安全性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明提供了一種具有自動(dòng)化裝置的兒童約束系統(tǒng)(CRS)，該自動(dòng)化裝置提供座椅安裝角度的自動(dòng)反饋和控制、安全帶的鎖扣和張緊以及正確安裝的確認(rèn)。更具體地，本文所公開的CRS利用傳感器監(jiān)測(cè)CRS基座相對(duì)于水平面的角度、確認(rèn)CRS正確地鎖扣在其基座上然后鎖扣在車輛座椅上并且確認(rèn)安全帶張緊至耐撞所需的張力。借助于按鈕或其它策略性輸入進(jìn)行安裝程序的逐步操作和確認(rèn)，并且借助于電子視覺顯示器和/或聽覺裝置傳達(dá)至用戶。所有的操作都將被集成控制系統(tǒng)監(jiān)視和處理，從而提供最少的用戶決斷或用戶界面。
[0011]更具體地，本發(fā)明提供了一種構(gòu)造為固定在車輛的座椅上的兒童座椅。所述兒童座椅包括:座椅基座，其固定在車輛的座椅上；兒童接納部，其由所述座椅基座支撐；安全帶張緊系統(tǒng)，其包含在所述座椅基座中以接納將所述座椅基座與所述車輛的所述座椅連接的安全帶；調(diào)平系統(tǒng)，其包含在所述座椅基座中以將所述座椅基座相對(duì)于所述車輛的所述座椅調(diào)平；以及控制器，其有效地與所述安全帶張緊系統(tǒng)和所述調(diào)平系統(tǒng)連接。所述控制器啟動(dòng)所述安全帶張緊系統(tǒng)和所述調(diào)平系統(tǒng)，以便使所述安全帶張緊系統(tǒng)將所述安全帶張緊至預(yù)定張力并且使所述調(diào)平系統(tǒng)將所述座椅基座相對(duì)于所述車輛的所述座椅調(diào)平至預(yù)定角度。
[0012]控制器可以構(gòu)造為以迭代方式(反復(fù)方式或循環(huán)方式)、同時(shí)或依次啟動(dòng)安全帶張緊系統(tǒng)和調(diào)平系統(tǒng)。由安全帶張緊系統(tǒng)接納的安全帶可以是車輛的座椅安全帶或LATCH系統(tǒng)的安全帶。兒童座椅可以選自包括下述座椅的群組:面向后方的嬰兒承載架；面向前方和面向后方的可轉(zhuǎn)換兒童座椅；以及具有束帶的兒童加高座椅。
[0013]上述兒童座椅還可以包括:用于確定由安全帶張緊系統(tǒng)接納的安全帶的張力的至少一個(gè)傳感器；以及用于確定座椅基座相對(duì)于車輛的座椅的角度的至少一個(gè)傳感器。用于確定張力的至少一個(gè)傳感器和用于確定角度的至少一個(gè)傳感器可以有效地與控制器連接。控制器可以啟動(dòng)安全帶張緊系統(tǒng)和調(diào)平系統(tǒng)，以便基于來自用于確定張力的至少一個(gè)傳感器和用于確定角度的至少一個(gè)傳感器的反饋使安全帶張緊系統(tǒng)將安全帶張緊至預(yù)定張力并且使調(diào)平系統(tǒng)將座椅基座相對(duì)于車輛的座椅調(diào)平至預(yù)定角度。
[0014]用戶界面可以定位在座椅基座和兒童接納部中的至少一者上，以允許用戶啟動(dòng)安全帶張緊系統(tǒng)和調(diào)平系統(tǒng)。作為選擇，用戶界面可以是有線或無線地與兒童座椅的控制器通信的單獨(dú)電子模塊。用戶界面可以向用戶提供兒童座椅的狀態(tài)的反饋。調(diào)平系統(tǒng)可以構(gòu)造為升高和降低與座椅基座的底面連接的支腳。[0015]另外，本發(fā)明提供了一種構(gòu)造為固定在車輛的座椅上的兒童座椅。該兒童座椅包括:座椅基座，其固定在車輛的座椅上；兒童接納部，其由座椅基座支撐；調(diào)平系統(tǒng)，其包含在座椅基座中以將座椅基座相對(duì)于車輛的座椅調(diào)平；以及控制器，其有效地與安全帶張緊系統(tǒng)和調(diào)平系統(tǒng)連接。控制器從與兒童座椅的座椅基座相對(duì)于車輛的座椅的角度相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)傳感器接收反饋，并且向用戶提供座椅基座相對(duì)于車輛的座椅的角度的指示。
[0016]該指示可以是在與座椅基座和兒童接納部中的至少一者連接的顯示器上提供的視覺指示。作為選擇，該指示可以是座椅基座相對(duì)于車輛的座椅定位在可接受角度的視覺指示或聽覺指示中的至少一種。控制器可以通過將由至少一個(gè)傳感器確定的座椅基座相對(duì)于車輛的座椅的角度與預(yù)定角度比較來確定可接受角度。預(yù)定角度可以是出廠設(shè)定角度和通過相對(duì)于停放車輛的表面或車輛的表面校準(zhǔn)汽車座椅而確定的角度中的至少一個(gè)。可以手動(dòng)啟動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)以將座椅基座調(diào)平至預(yù)定角度。作為選擇，可以通過控制器啟動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)以便基于來自至少一個(gè)傳感器的反饋調(diào)平座椅基座。
[0017]上述兒童座椅還可以包括安全帶張緊系統(tǒng)，該安全帶張緊系統(tǒng)包含在座椅基座中以接納將座椅基座與車輛的座椅連接的安全帶?？刂破骺梢詷?gòu)造為從與將座椅基座和車輛的座椅連接的安全帶相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)傳感器接收反饋并且向用戶提供安全帶上的張力的指示。由安全帶張緊系統(tǒng)接納的安全帶可以是車輛的座椅安全帶或LATCH系統(tǒng)的安全帶。可以手動(dòng)啟動(dòng)安全帶張緊系統(tǒng)以將安全帶張緊至預(yù)定張力?？梢酝ㄟ^控制器啟動(dòng)安全帶張緊系統(tǒng)以便基于來自與安全帶相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)傳感器的反饋將安全帶張緊至預(yù)定張力。
[0018]本發(fā)明還提供了一種兒童汽車座椅，該兒童汽車座椅包括:座椅基座，其固定在車輛的座椅上；嬰兒承載架，其可拆卸地與座椅基座連接；安全帶張緊系統(tǒng)，其包含在座椅基座中以接納將座椅基座與車輛的座椅連接的安全帶；調(diào)平系統(tǒng)，其包含在座椅基座中以將座椅基座相對(duì)于車輛的座椅調(diào)平；以及控制器，其有效地與安全帶張緊系統(tǒng)和調(diào)平系統(tǒng)連接?？刂破鲉?dòng)安全帶張緊系統(tǒng)和調(diào)平系統(tǒng)，以便安全帶使張緊系統(tǒng)將安全帶張緊至預(yù)定張力并且使調(diào)平系統(tǒng)將座椅基座相對(duì)于車輛的座椅調(diào)平至預(yù)定角度。
[0019]另外，本發(fā)明提供了一種兒童汽車座椅，該兒童汽車座椅包括:座椅基座，其固定在車輛的座椅上；嬰兒承載架，其可拆卸地與座椅基座連接；以及界面裝置，其與座椅基座和嬰兒承載架中的至少一者連接并且構(gòu)造為向用戶提供座椅基座正確地固定在車輛的座椅上的指示。
[0020]界面裝置可以構(gòu)造為向用戶提供嬰兒承載架與座椅基座何時(shí)連接的指示。界面裝置可以包括向用戶提供座椅基座正確地固定在座椅上的視覺指示的顯示器。上述兒童汽車座椅還可以包括多個(gè)傳感器，該多個(gè)傳感器與座椅基座和嬰兒承載架中的至少一者相關(guān)聯(lián)并且構(gòu)造為確認(rèn)下述情況:座椅基座是否處于正確的水平面、將座椅基座固定在車輛的座椅上的安全帶是否處于正確的張力、嬰兒承載架的把手是否處于正確的位置、將座椅基座固定在車輛的座椅的安全帶是否未絞結(jié)、將兒童固定在嬰兒承載架中的束帶是否處于正確的張力和正確的高度或這些情況的任意組合。該兒童汽車座椅還可以包括控制器，該控制器有效地與多個(gè)傳感器連接并且構(gòu)造為向界面裝置輸出座椅基座正確地固定在車輛的座椅上的指示。座椅基座正確地固定在車輛的座椅的指示可以包括座椅基座處于正確的水平面的指示、將座椅基座固定在車輛的座椅的安全帶處于正確的張力的指示、嬰兒承載架的把手處于正確的位置的指示、將座椅基座固定在車輛的座椅的安全帶未絞結(jié)的指示、將兒童固定在嬰兒承載架中的束帶處于正確的張力和正確的高度的指示或這些指示的任意組
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[0021]上述兒童汽車座椅還可以包括:安全帶張緊系統(tǒng)，其包含在座椅基座中以接納將座椅基座與車輛的座椅連接的安全帶；調(diào)平系統(tǒng)，其包含在座椅基座中以將座椅基座相對(duì)于車輛的座椅調(diào)平；以及控制器，其有效地與安全帶張緊系統(tǒng)和調(diào)平系統(tǒng)連接?？刂破骺梢詷?gòu)造為啟動(dòng)安全帶張緊系統(tǒng)和調(diào)平系統(tǒng)，以便使安全帶張緊系統(tǒng)將安全帶張緊至預(yù)定張力并且使調(diào)平系統(tǒng)將座椅基座相對(duì)于車輛的座椅調(diào)平至預(yù)定角度。由安全帶張緊系統(tǒng)接納的安全帶可以是車輛的座椅安全帶和LATCH系統(tǒng)的安全帶中的至少一種。
[0022]上述兒童汽車座椅還可以包括:用于確定由安全帶張緊系統(tǒng)接納的安全帶的張力的至少一個(gè)傳感器；以及用于確定座椅基座相對(duì)于車輛的座椅的角度的至少一個(gè)傳感器。用于確定張力的至少一個(gè)傳感器和用于確定角度的至少一個(gè)傳感器可以有效地與控制器連接?？刂破骺梢詥?dòng)安全帶張緊系統(tǒng)和調(diào)平系統(tǒng)，以便基于來自用于確定張力的至少一個(gè)傳感器和用于確定角度的至少一個(gè)傳感器的反饋使安全帶張緊系統(tǒng)將安全帶張緊至預(yù)定張力并且使調(diào)平系統(tǒng)將座椅基座相對(duì)于車輛的座椅調(diào)平至預(yù)定角度。
[0023]本發(fā)明還提供了一種兒童汽車座椅，該兒童汽車座椅包括:座椅基座，其固定在車輛的座椅上；兒童接納部，其與座椅基座連接；至少一個(gè)傳感器，其與兒童接納部和座椅基座中的至少一者相關(guān)聯(lián)并且構(gòu)造為確認(rèn)兒童接納部中的對(duì)象的存在；以及界面裝置，其與座椅基座和兒童接納部中的至少一者連接并且構(gòu)造為這樣:當(dāng)至少一個(gè)傳感器提供對(duì)象存在于兒童接納部中的指示時(shí)，該界面裝置向用戶提供座椅基座正確地固定在車輛的座椅上的指示。
[0024]兒童接納部可以可拆卸地與座椅基座連接。與兒童接納部和座椅基座中的至少一者相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)傳感器構(gòu)造為確定兒童接納部中的對(duì)象的高度和重量中的至少一者。如果至少一個(gè)傳感器確認(rèn)對(duì)象的高度和重量中的至少一者低于預(yù)定值，則可以在用戶界面上提供兒童汽車座椅應(yīng)當(dāng)沿著面向后方的方向進(jìn)行安裝的指示。
[0025]另外，本發(fā)明提供了一種兒童汽車座椅，該兒童汽車座椅包括:座椅主體，其與車輛的座椅連接；多個(gè)傳感器，其與座椅主體相關(guān)聯(lián)；以及界面裝置，其與座椅主體連接并且構(gòu)造為這樣:基于來自多個(gè)傳感器的反饋，該界面裝置向用戶提供座椅主體正確地固定在車輛的座椅上的指示。
[0026]與座椅主體相關(guān)聯(lián)的多個(gè)傳感器可以構(gòu)造為確認(rèn)下述情況:座椅基座是否處于正確的水平面、將座椅基座固定在車輛的座椅上的安全帶是否處于正確的張力、嬰兒承載架的把手是否處于正確的位置、將座椅基座固定在車輛的座椅上的安全帶是否未絞結(jié)、將兒童固定在嬰兒承載架中的束帶是否處于正確的張力和正確的高度或這些情況的任意組合。上述兒童汽車座椅還可以包括控制器，該控制器有效地與多個(gè)傳感器連接并且構(gòu)造為向界面裝置輸出座椅基座正確地固定在車輛的座椅上的指示。座椅基座正確地固定在車輛的座椅上的指示可以包括座椅基座處于正確的水平面的指示、將座椅基座固定在車輛的座椅上的安全帶處于正確的張力的指示、嬰兒承載架的把手處于正確的位置的指示、將座椅基座固定在車輛的座椅上的安全帶未絞結(jié)的指示、將兒童固定在嬰兒承載架中的束帶處于正確的張力和正確的高度的指示或這些指示的任意組合。[0027]通過參考附圖閱讀下面的描述和所附的權(quán)利要求書，將會(huì)更清楚本發(fā)明的這些和其它特征和特性，以及操作的方法、折疊式結(jié)構(gòu)的相關(guān)元件和零件組合的功能、和制造的經(jīng)濟(jì)性，所有的附圖、描述和權(quán)利要求書都構(gòu)成了本說明書的一部分，并且在各個(gè)附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相應(yīng)的零件。但是，應(yīng)當(dāng)明確地理解，附圖僅僅用于說明和描述目的，而不應(yīng)該被理解為對(duì)本發(fā)明的限制。除非存在明確的相反說明，否則在說明書和權(quán)利要求書中使用的單數(shù)形式也包括多個(gè)所指對(duì)象。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]為了便于對(duì)本發(fā)明的理解，在附圖和說明書中闡明了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，從中可以理解并認(rèn)識(shí)本發(fā)明、本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和操作方法的各種實(shí)施例以及許多優(yōu)點(diǎn)。
[0029]圖1A至圖1C提供了根據(jù)本發(fā)明的包括用于確認(rèn)安全帶鎖扣的系統(tǒng)的LATCH裝置的幾個(gè)視圖；
[0030]圖2是根據(jù)本發(fā)明的體現(xiàn)CRS的各種特征的承載架基座和LATCH裝置的透視圖；
[0031]圖3是具有可圍繞中心樞轉(zhuǎn)點(diǎn)旋轉(zhuǎn)且處于伸展位置的升降支腳的圖2所示承載架基座的側(cè)視圖；
[0032]圖4是安裝在車輛座椅中的具有處于伸展位置的升降支腳的圖3所示承載架基座的側(cè)視圖；
[0033]圖5是根據(jù)本發(fā)明的用于與CRS —起使用的調(diào)平機(jī)構(gòu)的底側(cè)透視圖，該調(diào)平機(jī)構(gòu)具有用于將升降支腳驅(qū)動(dòng)到伸展位置的電動(dòng)機(jī)和凸輪組件；
[0034]圖6是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的具有直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的調(diào)平支腳的透視圖，該直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)具有用于提供自動(dòng)化調(diào)平和角度反饋的剪式機(jī)構(gòu)；
[0035]圖7是具有從安裝在車輛座椅中的承載架基座延伸的支腳的直線運(yùn)動(dòng)調(diào)平機(jī)構(gòu)的側(cè)視圖；
[0036]圖8是安裝在車輛座椅中的圖2所示承載架基座的側(cè)視圖，為便于安裝，該承載架基座具有與支腳連接的滾輪和安裝在車輛座椅坐墊與靠背之間的唇邊延伸部；
[0037]圖9是具有用于將基座與車輛座椅連接的安全帶和用于測(cè)量安全帶上的張力的張力檢測(cè)傳感器的圖2所示承載架基座的透視圖；
[0038]圖10是根據(jù)本發(fā)明的用于自動(dòng)地增大安全帶上的張力的張緊機(jī)構(gòu)的頂側(cè)透視圖；
[0039]圖11是圖10所示張緊機(jī)構(gòu)的底側(cè)透視圖，示出了纏繞在安全帶張緊心軸上的安全帶和由棘爪和棘輪組成的用于防止安全帶的“反向驅(qū)動(dòng)”的鎖扣機(jī)構(gòu)；
[0040]圖12是圖11所示棘爪和棘輪的側(cè)視圖；
[0041]圖13是圖2所示承載架基座的底部的透視圖，其中調(diào)平機(jī)構(gòu)的支腳處于打開位置以便張緊機(jī)構(gòu)進(jìn)入其中；
[0042]圖14是具有改進(jìn)的路徑選擇構(gòu)造的安全帶的承載架基座的另一實(shí)施例的透視圖；
[0043]圖15A是示出CRS的電子元件的框圖，示出了元件與微控制器之間的關(guān)系；
[0044]圖15B是描述用于校準(zhǔn)根據(jù)本發(fā)明的CRS的算法的流程圖；
[0045]圖15C是描述由根據(jù)本發(fā)明的CRS使用的安裝算法、調(diào)平算法和張緊算法的流程圖；
[0046]圖16是電池和自發(fā)電電源機(jī)構(gòu)露出的圖2所示承載架基座的透視圖；
[0047]圖17是圖2所示承載架基座的側(cè)視圖，其中以放大方式示出了用戶界面的控制中心；
[0048]圖18是根據(jù)本發(fā)明的具有用于在基座和承載架之間傳輸電力和數(shù)據(jù)的電連接插座的基座和承載架的透視圖；
[0049]圖19是與嬰兒承載架連接的圖2所示承載架基座的側(cè)視圖，該側(cè)視圖具有用于將基座與承載架連接的閂鎖機(jī)構(gòu)的放大視圖；
[0050]圖20A和圖20B提供了分別示出根據(jù)本發(fā)明的用于將CRS與基座連接的傳感器構(gòu)造的側(cè)視圖和透視圖；
[0051]圖21是根據(jù)本發(fā)明的具有束帶張力傳感器和收緊/松開束帶的電動(dòng)機(jī)構(gòu)的嬰兒承載架的正視圖；
[0052]圖22是具有用于調(diào)節(jié)束帶的高度的電動(dòng)機(jī)機(jī)構(gòu)的圖21所示承載架的背部的透視圖；
[0053]圖23是具有閂鎖張緊器機(jī)構(gòu)和用于與LATCH系統(tǒng)連接的連接器的智能鎖扣裝置的透視圖；
[0054]圖24是圖23所示閂鎖張緊器機(jī)構(gòu)的透視圖；
[0055]圖25是圖23所示閂鎖張緊器機(jī)構(gòu)的仰視圖；
[0056]圖26是圖23所示閂鎖張緊器機(jī)構(gòu)的橫截面視圖，其中電動(dòng)機(jī)、齒輪系和心軸是可見的；
[0057]圖27是圖23所示閂鎖張緊器機(jī)構(gòu)的分解視圖；以及
[0058]圖28是描述用于增大與圖23所示智能鎖扣裝置一起使用的安全帶的張力的處理的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0059]為了便于下文的描述，術(shù)語“上方”、“下方”、“右方”、“左方”、“豎直”、“水平”、“頂
部”、“底部”、“橫向”、“縱向”和它們的派生詞是指本發(fā)明在附圖中的取向。但是，應(yīng)該理解，除了明確相反的表示以外，本發(fā)明可采用各種替代的變型。還應(yīng)該理解，在附圖中示出并在下面說明書中描述的具體裝置僅僅是本發(fā)明的示例性實(shí)施例。因此，與本文中公開的這些實(shí)施例相關(guān)的具體尺寸和其它物理特征不應(yīng)被理解為是限制性的。
[0060]在圖1至圖23中示出了具有體現(xiàn)本發(fā)明各個(gè)方面的自動(dòng)化裝置的CRS。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，圖1至圖23所示的CRS僅代表落入本發(fā)明范圍內(nèi)的兒童安全座椅的各種各樣的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和操作模式中的一種。例如，這里討論的本發(fā)明的各方面可以并入到面向后方的嬰兒承載架、面向前方和面向后方的可轉(zhuǎn)換兒童承載架以及具有束帶并且與腰部/肩部安全帶一起使用的兒童加高座椅中。
[0061]根據(jù)本發(fā)明的CRS通過安全帶與車輛座椅牢固地連接。在一個(gè)實(shí)施例中，CRS構(gòu)造為與兒童使用的下扣件和拴帶(LATCH)系統(tǒng)一起使用，LATCH系統(tǒng)相當(dāng)于歐洲的ISOFIX系統(tǒng)。參考圖1A至圖1C，圖1A至圖1C示出了適于與LATCH裝置一起使用的連接器2。連接器2包括檢測(cè)連接器2的接合爪8內(nèi)的連接點(diǎn)(通常為金屬棒6)的存在的傳感器4。傳感器4可以是光學(xué)中斷開關(guān)、接觸開關(guān)、小型化的金屬檢測(cè)電路或其它類似裝置。引線10將信號(hào)從傳感器4傳送到設(shè)置在CRS上的控制器(未示出)，該信號(hào)表示連接器2已連接在LATCH系統(tǒng)的棒6上。作為選擇，CRS可以通過例如座椅安全帶等其它標(biāo)準(zhǔn)CRS車輛連接點(diǎn)與車輛座椅連接。
[0062]參考圖2至圖17，圖2至圖17示出了 CRS的具有自動(dòng)化裝置的嬰兒承載架基座。CRS的基座適于與車輛內(nèi)部的座椅牢固地連接?；?2包括適于接納和保持嬰兒承載架(未示出)的搖籃狀結(jié)構(gòu)、用于將基座固定在車輛座椅上的安全帶14以及將基座12相對(duì)于車輛座椅調(diào)平從而確保嬰兒承載架保持在水平方向的調(diào)平機(jī)構(gòu)20。
[0063]如圖2所示，安全帶14從位于CRS兩側(cè)的連接器2延伸穿過位于基座結(jié)構(gòu)側(cè)部的孔并且到達(dá)張緊機(jī)構(gòu)60。調(diào)平機(jī)構(gòu)20從基座12的下部延伸以抵消車輛座椅的傾斜角(Θ )。支腳24位于調(diào)平機(jī)構(gòu)20的基部。高度調(diào)節(jié)手動(dòng)釋放裝置18從支腳的基部延伸從而允許用戶手動(dòng)調(diào)節(jié)高度?？蛇x地，張緊機(jī)構(gòu)60是用于自動(dòng)地調(diào)節(jié)安全帶14的張力的電動(dòng)張緊裝置。在自動(dòng)張緊機(jī)構(gòu)的情況下，基座12還可以包括從基座12延伸的手動(dòng)釋放裝置62，從而允許用戶從自動(dòng)化機(jī)構(gòu)中釋放安全帶14并且使用過過驅(qū)動(dòng)曲柄78手動(dòng)調(diào)節(jié)張力。基座12還包括具有例如用于為用戶顯示視覺數(shù)據(jù)的視覺顯示器等控制中心90的用戶界面。例如，相關(guān)數(shù)據(jù)包括告知用戶座椅是否水平、基座是否通過連接器牢固地固定在車輛座椅上以及將兒童固定在嬰兒承載架上的束帶是否固定到位的指示燈?？刂浦行倪€可以包括輸入裝置，從而允許用戶輸入與待固定至CRS上的兒童有關(guān)的數(shù)據(jù)。
[0064]參考圖3至圖8，如上所述，本發(fā)明的CRS包括用于自動(dòng)地調(diào)平CRS并向用戶提供角度反饋的系統(tǒng)。根據(jù)圖3至圖5所示的自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例，調(diào)平機(jī)構(gòu)20包括從承載架基座12延伸的支腳24。支腳24沿著向下方向延伸從而繞著旋轉(zhuǎn)接頭22旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)接頭22的優(yōu)點(diǎn)在于:通過驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的較小量運(yùn)動(dòng)能夠?qū)崿F(xiàn)支腳24的較大量運(yùn)動(dòng)。這樣，能夠有效地減少使支腳延伸超過座椅基座的高度的挑戰(zhàn)。
[0065] 如圖3所示，支腳24從嬰兒承載架基座12的下部延伸成可伸縮結(jié)構(gòu)，在該可伸縮結(jié)構(gòu)中，當(dāng)支腳24處于閉合位置時(shí)，多個(gè)升降部26彼此嵌套。當(dāng)支腳向下延伸(即繞著旋轉(zhuǎn)接頭22旋轉(zhuǎn))時(shí)，嵌套部分26彼此分離。圖4示出了安裝在車輛座椅16中的具有處于伸展位置的支腳24的基座12?？蛇x地，如圖5所示，調(diào)平機(jī)構(gòu)20包括用于驅(qū)動(dòng)可伸縮支腳24的伸展的電動(dòng)機(jī)28。包括電動(dòng)機(jī)的調(diào)平機(jī)構(gòu)容納在承載架基座12的內(nèi)部中。
[0066]圖5示出了具有用于自動(dòng)調(diào)平的電動(dòng)機(jī)的調(diào)平機(jī)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例。該調(diào)平機(jī)構(gòu)包括通過鼠牙盤聯(lián)軸器32與凸輪30接合的電動(dòng)機(jī)28。用于給凸輪30提供動(dòng)力的電動(dòng)機(jī)28可以是電氣類型或例如液壓等其它類型。鼠牙盤聯(lián)軸器是用于將兩段軸連接在一起的機(jī)械連接件，并且其特點(diǎn)是具有在每一半軸的端面上嚙合在一起的齒。當(dāng)電動(dòng)機(jī)28驅(qū)動(dòng)凸輪30時(shí)，凸輪30旋轉(zhuǎn)從而將力施加在可伸縮的支腳24上，由此使支腳24伸展并且使支腳的嵌套部分26分離。除了凸輪機(jī)構(gòu)之外，還可以使用螺旋千斤頂機(jī)構(gòu)、齒輪齒條機(jī)構(gòu)、剪式升降機(jī)構(gòu)或其它類型的直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)提供通過電動(dòng)機(jī)經(jīng)由旋轉(zhuǎn)接頭調(diào)平高度的裝置。另外，還可以使用旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)高度。旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括齒輪機(jī)構(gòu)、鏈輪鏈條機(jī)構(gòu)、帶輪皮帶機(jī)構(gòu)或使用旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)。
[0067]理想的是，在用戶不能或不愿使用自動(dòng)化系統(tǒng)的情況下，不用電動(dòng)機(jī)同樣可以調(diào)節(jié)嬰兒承載架基座的高度。通過使凸輪與電動(dòng)機(jī)分離的釋放旋鈕可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)釋放。如圖5所示，調(diào)平機(jī)構(gòu)20還包括手動(dòng)釋放旋鈕34和手動(dòng)過驅(qū)動(dòng)旋鈕36。手動(dòng)釋放旋鈕34允許用戶將電動(dòng)機(jī)28與凸輪30分離從而防止電動(dòng)機(jī)支撐凸輪30，由此使支腳24返回到縮回位置。一旦電動(dòng)機(jī)28脫離接合，用戶可以旋轉(zhuǎn)手動(dòng)過驅(qū)動(dòng)旋鈕36來手動(dòng)操縱支腳24的高度。還可以利用滑動(dòng)離合器機(jī)構(gòu)或通過例如致動(dòng)包括傳動(dòng)系的一部分的心軸的回轉(zhuǎn)曲柄等其它機(jī)械機(jī)構(gòu)來調(diào)節(jié)高度。
[0068]理想的是，高度調(diào)節(jié)系統(tǒng)不可反向驅(qū)動(dòng)，以便在發(fā)生碰撞的情況下，力不會(huì)通過致動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)系進(jìn)行傳遞。鑒于這一方面的擔(dān)心，調(diào)平機(jī)構(gòu)20還包括鎖定機(jī)構(gòu)38，鎖定機(jī)構(gòu)38具有用于在達(dá)到所需高度時(shí)將凸輪30固定到位的棘輪和棘爪。
[0069]作為選擇，如圖6和圖7所示，CRS可以包括直線伸展機(jī)構(gòu)200以調(diào)節(jié)基座12的高度。直線伸展機(jī)構(gòu)依賴于能夠升高或降低的電動(dòng)支腳來實(shí)現(xiàn)所需的最佳角度。如同旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)一樣，可伸展的支腳由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。用于給支腳提供動(dòng)力的電動(dòng)機(jī)可以是電氣類型或例如液壓等其它類型。電動(dòng)支腳可以借助于螺旋千斤頂機(jī)構(gòu)、剪式千斤頂、線纜和滑輪、鏈條、液壓/氣動(dòng)活塞或其它類型的機(jī)械機(jī)構(gòu)伸展和收縮。如圖6所示，在具有直線延伸機(jī)構(gòu)的自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例中，使用剪式千斤頂機(jī)構(gòu)。剪式千斤頂包括剪形支腳202、用于驅(qū)動(dòng)支腳202的運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)螺桿204、在相應(yīng)的剪形支腳202之間延伸的穩(wěn)定橋接件206以及與電動(dòng)機(jī)接合的螺桿套圈208。CRS的內(nèi)部基座通過安裝導(dǎo)軌210安裝在剪形支腳202上。圖7是安裝在車輛座椅216中的基座12的透視圖。支腳224處于伸展位置。CRS通過與連接器帶214連接的連接器211連接在車輛座椅216上。
[0070]對(duì)于直線運(yùn)動(dòng)調(diào)平機(jī)構(gòu)或旋轉(zhuǎn)調(diào)平機(jī)構(gòu)而言，調(diào)節(jié)范圍需要超過基座的高度。在這種情況下，需要可伸縮的覆蓋物或嵌套的覆蓋物來在整個(gè)伸展范圍上覆蓋機(jī)械構(gòu)件。此夕卜，上述旋轉(zhuǎn)接頭和直線升降裝置不應(yīng)被視為限制本發(fā)明，因?yàn)橐部梢允褂闷渌鼨C(jī)構(gòu)來升降和調(diào)平CRS。
[0071]CRS的支腳和基座與車輛座椅之間的相互作用非常重要。為了防止CRS支腳或基座在安裝過程中被卡住，CRS的與座椅相接的部分可以以便于CRS滑動(dòng)到正確位置的方式成形。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，如圖8所示，通過用于將基座滾動(dòng)到車輛座椅16上的所需位置的輪44可以實(shí)現(xiàn)上述目的。唇邊伸展機(jī)構(gòu)46從支腳24延伸。在安裝基座12時(shí)，唇邊伸展機(jī)構(gòu)46安裝在車輛座椅坐墊和車輛座椅的靠背之間。唇邊伸展機(jī)構(gòu)46上的傳感器48記錄CRS是否處于正確的位置。作為選擇，CRS底部上的滑板狀塑料輪廓能夠有效地使CRS滑動(dòng)到所需位置。
[0072]除了與本文所述的完全一體化的CRS系統(tǒng)一起使用之外，自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)和張緊機(jī)構(gòu)也適用于各種形式的兒童約束系統(tǒng)。這些形式包括但不限于面向后方的嬰兒承載架、面向前方和面向后方的可轉(zhuǎn)換兒童承載架、具有束帶的兒童加高座椅以及與車輛的腰部/肩部安全帶一起使用的兒童加高座椅。這些兒童約束系統(tǒng)可以包含或不包含單獨(dú)的基座部件。
[0073]本發(fā)明的自動(dòng)CRS還包括用于自動(dòng)地張緊連接器帶的一體機(jī)構(gòu)。圖9至圖14描述了用于CRS的這種張緊機(jī)構(gòu)60。束帶14從連接器2延伸至CRS。束帶14通過張緊機(jī)構(gòu)60纏繞和固定在適當(dāng)位置。
[0074]如圖9所示，張緊機(jī)構(gòu)60包括一個(gè)或多個(gè)張力檢測(cè)傳感器64，張力檢測(cè)傳感器64位于承載架基座12的外部并用于測(cè)量束帶14抵靠基座12的張力以確?；喂痰嘏c車輛座椅連接。束帶14通過位于承載架基座12的外部的槽72進(jìn)入張緊機(jī)構(gòu)60。手動(dòng)釋放裝置62也定位在基座12的頂部上。張力檢測(cè)傳感器是用于確定安全帶張力反饋的機(jī)電裝置。例如，為了測(cè)量與連接安全帶的張力直接相關(guān)的力，可以將應(yīng)變計(jì)或其它載荷傳感器安裝在CRS的各種支撐部件上。如圖9所示，這些測(cè)量計(jì)或載荷傳感器可以安裝在安全帶張緊結(jié)構(gòu)的支撐結(jié)構(gòu)上，以便這些部件上的應(yīng)變或載荷可以與安全帶的張力相關(guān)聯(lián)。作為選擇，測(cè)量計(jì)或載荷傳感器還可以安裝在安全帶張緊電動(dòng)機(jī)的軸上以使扭矩的變化與安全帶張力相關(guān)。為了確定與安全帶張力相關(guān)的力，作為選擇，測(cè)量計(jì)或載荷傳感器還可以安裝在加高機(jī)構(gòu)或支撐結(jié)構(gòu)的“支腳”或其它承重區(qū)域中。來自這些扭矩傳感器和/或張力傳感器的反饋用于向CRS控制器表示何時(shí)安全帶張緊電動(dòng)機(jī)/機(jī)構(gòu)因達(dá)到所需張力而需要停止?？梢詤f(xié)同使用這些測(cè)量技術(shù)的任意組合，以更準(zhǔn)確地或更有力地提供安全帶張力反饋。
[0075]圖10和圖11是張緊機(jī)構(gòu)的頂側(cè)透視圖和底側(cè)透視圖。該張緊機(jī)構(gòu)位于承載架基座12的內(nèi)部。張緊機(jī)構(gòu)60包括使安全帶張緊心軸68旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)66。電動(dòng)機(jī)66通過鼠牙盤聯(lián)軸器70與張緊心軸68以接合方式連接。在使用時(shí)，安全帶14通過位于張緊機(jī)構(gòu)60上方的基座12中的槽72進(jìn)入張緊機(jī)構(gòu)60。其中，電動(dòng)機(jī)由與CRS的自動(dòng)控制系統(tǒng)相接的驅(qū)動(dòng)器控制，電動(dòng)機(jī)控制構(gòu)造為監(jiān)測(cè)電流消耗。該測(cè)量也可以用于確定與安全帶上的張力直接相關(guān)的電動(dòng)機(jī)的扭矩。另外，該測(cè)量也可以用于檢測(cè)電流消耗的增加，從而表示相關(guān)聯(lián)的電動(dòng)機(jī)機(jī)構(gòu)受到阻礙。作為選擇，張力傳感器64可以用于監(jiān)測(cè)安全帶14的張力。
[0076]設(shè)計(jì)安全帶張緊機(jī)構(gòu)的一個(gè)挑戰(zhàn)在于:在理想的情況下，張緊機(jī)構(gòu)不需要經(jīng)受碰撞力來達(dá)到適當(dāng)?shù)陌踩珮?biāo)準(zhǔn)?？紤]碰撞力將會(huì)大幅增加驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的成本和復(fù)雜性。相反，將驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)造為非反向驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能夠滿足所需的安全水平，而不增加需要將該機(jī)構(gòu)構(gòu)造為經(jīng)受碰撞力的復(fù)雜性。盡管存在許多這樣的非反向驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，然而根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例使用電動(dòng)機(jī)66操作包括棘輪75和棘爪76的鎖定機(jī)構(gòu)74。作為選擇，電動(dòng)機(jī)可以拉動(dòng)與本領(lǐng)域常見的現(xiàn)有安全帶張緊機(jī)構(gòu)相似的摩擦式機(jī)構(gòu)。如圖11所示，鎖定機(jī)構(gòu)74位于心軸68和手動(dòng)過驅(qū)動(dòng)曲柄78之間。圖12示出了棘輪棘爪機(jī)構(gòu)的更詳細(xì)的視圖，在棘輪棘爪機(jī)構(gòu)中，安全帶張緊棘輪75與彈簧加載棘爪76接觸。棘爪76防止棘輪75沿著向后方向旋轉(zhuǎn)。
[0077]當(dāng)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)是非反向驅(qū)動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)必須設(shè)計(jì)為允許以某種其它方式釋放張力以便可以從車輛座椅中拆卸CRS。圖10和圖11中的安全帶張緊機(jī)構(gòu)可以手動(dòng)脫離接合以允許用戶拆卸CRS。盡管可以通過使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)倒轉(zhuǎn)以自動(dòng)化方式進(jìn)行上述脫離接合操作，然而出于安全的原因，優(yōu)選手動(dòng)方法。在本實(shí)施例中，手動(dòng)安全帶釋放閂鎖62位于張緊機(jī)構(gòu)60的一端。一旦釋放閂鎖62接合，用戶可以使用位于張緊機(jī)構(gòu)的另一端的手動(dòng)過驅(qū)動(dòng)曲柄78手動(dòng)調(diào)節(jié)張力。
[0078]如圖13所示，電動(dòng)安全帶張緊機(jī)構(gòu)60位于嬰兒承載架基座12的內(nèi)部中。當(dāng)調(diào)平機(jī)構(gòu)20的支腳24處于打開位置時(shí)，張緊機(jī)構(gòu)可以進(jìn)入其中。
[0079]圖14示出了基座和安全帶的另一個(gè)實(shí)施例，其中安全帶314保持在“路徑選擇方向”中。該路徑選擇設(shè)計(jì)允許安全帶314沿著向下和向后的方向施加力從而使基座312更牢固地與車輛座椅連接。如圖14所示，安全帶通過四個(gè)保持環(huán)320與承載架基座連接從而使安全帶形成U形曲線。
[0080]驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)中的另一挑戰(zhàn)在于:將LATCH約束裝置連接在CRS的左右兩側(cè)。例如，驅(qū)動(dòng)與CRS固定連接的單根心軸不能保證所有車輛座椅的幾何結(jié)構(gòu)兩側(cè)中相等的張力。在某些情況下，上述設(shè)置是可接受的，特別是在連接固定點(diǎn)例如以ISOFIX標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格限定的情況下。在另一個(gè)實(shí)施例中，每一側(cè)可以單獨(dú)進(jìn)行電動(dòng)化和張緊。本實(shí)施例非常適用于可以面向前方或面向后方安裝的CRS系統(tǒng)，該CRS系統(tǒng)設(shè)計(jì)有獨(dú)立可調(diào)的拴帶。第三實(shí)施例使用未與CRS固定連接的單個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。相反，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以如下方式進(jìn)行安裝:驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在一組端點(diǎn)之間自由地橫向滑動(dòng)或以使兩側(cè)之間的張力均衡的方式樞轉(zhuǎn)。由于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可用的空間有限，因此可滑動(dòng)機(jī)構(gòu)是優(yōu)選的。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)構(gòu)造為不會(huì)改變兒童重心的位置，也不會(huì)侵占兒童的空間。
[0081]根據(jù)自動(dòng)安裝過程引導(dǎo)調(diào)平機(jī)構(gòu)和張緊機(jī)構(gòu)的運(yùn)行。自動(dòng)安裝過程由包括微處理器和相關(guān)聯(lián)的電子器件的CRS控制器控制?？刂破骺梢约傻紺RS中或自成一體，并且可以與CRS在外部連接。CRS控制器可以與所公開的各種傳感器有線或無線相接。在可能的情況下，也可以使用分立模擬元件代替數(shù)字微控制器來實(shí)現(xiàn)一些或整個(gè)控制算法。
[0082]圖15A是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的CRS的微控制器、傳感器和附加電子元件的框圖。如圖15A所示，微控制器500接收來自閂鎖傳感器502、調(diào)平傳感器504和張力傳感器506的輸入。還可以接收來自位于嬰兒承載架上的兒童傳感器508的其它數(shù)據(jù)，」L童傳感器508包括兒童約束傳感器510和位于整個(gè)CRS上的其它環(huán)境傳感器512?？刂破?00接收來自例如電池516等電源系統(tǒng)514的電力?？蛇x地，控制器500還可以接收來自響應(yīng)車輛運(yùn)動(dòng)的發(fā)電機(jī)518的電力或者通過與車輛電源插座520連接的電源適配器接收來自車輛本身的電力?？刂破?00可以管理如何存儲(chǔ)電源以及如何將電源分配至CRS的電子元件。類似地，微控制器500通過在適當(dāng)時(shí)間關(guān)閉和打開傳感器和電動(dòng)機(jī)可以降低功耗?？刂破?00還與用戶界面522連接?？刂破?00經(jīng)由用戶界面522接收來自用戶的輸入，例如兒童的體重和年齡?；谳斎氲臄?shù)據(jù)，CRS的安裝和監(jiān)測(cè)功能可以適于更好地與待固定兒童的尺寸和年齡對(duì)應(yīng)。CRS還可以依靠輸入的數(shù)據(jù)向用戶發(fā)出信號(hào)，告訴用戶如何定位和固定CRS(例如，面向前方還是面向后方、使用LATCH系統(tǒng)還是座椅安全帶進(jìn)行固定)。類似地，控制器500可以管理何時(shí)在用戶界面522上向用戶顯示什么數(shù)據(jù)。微控制器500還可以根據(jù)將在下文中詳細(xì)描述的安裝算法管理何時(shí)打開和關(guān)閉調(diào)平傳感器28和張力傳感器66。
[0083]在NHTSA的研究報(bào)告和制造商的文獻(xiàn)中，建議在安裝CRS之前將車輛停放在水平地面上。本發(fā)明的自動(dòng)調(diào)平機(jī)構(gòu)可以通過確定車輛的傾斜角度近似地將車輛停在水平地面上。該角度參考為已知的“水平”地面，其假設(shè)為與重力垂直的平面。由于可以確定該參考點(diǎn)，因此在安裝過程中無需將車輛停放在水平面上，因?yàn)樵谡{(diào)平控制過程中，控制算法通過包含實(shí)際調(diào)平角度將會(huì)補(bǔ)償非水平地面。通過單個(gè)或多個(gè)軸線加速度計(jì)或具有表示其相對(duì)于地球重力的角度的能力的其它類似傳感器可以實(shí)現(xiàn)CRS角度的反饋，從而提供漸變的電模擬信號(hào)或電數(shù)字信號(hào)。該信號(hào)具有足夠的分辨率以報(bào)告與CRS角度的反饋相關(guān)的控制決定。在理想的情況下，當(dāng)將CRS放置在面向后方的位置時(shí)，應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)座椅靠背相對(duì)于水平地面在30度和45度之間的角度。
[0084]安裝過程開始于校準(zhǔn)循環(huán)。圖15B是示出了適于與CRS承載架的一個(gè)實(shí)施例一起使用的校準(zhǔn)循環(huán)的流程圖。首先，指示用戶沿著與車輛的主軸線平行的特定方向?qū)RS放置在地面上。由加速度計(jì)測(cè)量地面相對(duì)于重力的角度。
[0085]用于確定基座角度的第二選擇在于具有基準(zhǔn)圓盤，該圓盤可以獨(dú)立于CRS而進(jìn)行移動(dòng)并且能夠有線或無線地進(jìn)行通信。在安裝校準(zhǔn)部分過程中，可以將該圓盤放置在例如地面或車輛底板等水平面上。圓盤應(yīng)當(dāng)以如下方式進(jìn)行設(shè)計(jì):在該校準(zhǔn)過程中，圓盤的目標(biāo)方向是顯而易見的。
[0086]對(duì)圓盤做出的第三相關(guān)選擇在于具有從CRS延伸且適于與車輛底板接合的支腳。車輛底板可以假定為與校準(zhǔn)表面平齊?？梢允褂没幍闹_之間的相對(duì)角度來確定基準(zhǔn)角度。通過指示用戶首先將汽車駕駛到水平墊上(這與現(xiàn)有的安裝指令相似)，本文所述的調(diào)平和張緊算法還可以應(yīng)用于沒有校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)的系統(tǒng)。
[0087]確定基座角度(ΘΒ)后，CRS將ΘΒ與最大角度(ΘΜμ)比較。最大角度是表示最大傾斜角的預(yù)設(shè)值，最大傾斜角是安裝CRS變得不安全之前可以停放車輛的角度。如果最大角度太大，則CRS指示用戶在安裝CRS之前將車輛移動(dòng)到更水平的地面。如果傾斜角不大于最大值(Θβ〈ΘΜμ)，則記錄基座角度(ΘΒ)以備在安裝期間使用。然后，提示用戶裝置準(zhǔn)備好進(jìn)行安裝了。在此時(shí)，用戶將承載架基座放置在車輛座椅上、將連接安全帶固定在LATCH系統(tǒng)或例如座椅安全帶系統(tǒng)等其它連接機(jī)構(gòu)上并且通過按壓位于用戶界面上的啟動(dòng)按鈕來開始安裝過程。
[0088]如圖15C示意性所示，安裝算法的一個(gè)實(shí)施例使用迭代處理，在迭代處理中，以較小的增量改變支腳的高度和張力以達(dá)到所需的角度和安全帶張力水平。圖15C是示出這個(gè)迭代處理的流程圖。
[0089]如上所述，在開始安裝過程之前，必須校準(zhǔn)CRS以確定停放車輛的地面的角度(ΘΒ)。校準(zhǔn)之后，讀取多個(gè)系統(tǒng)傳感器以確保CRS可以安全使用。自動(dòng)安裝過程中的這種獨(dú)特特征能夠防止CRS的不安全安裝。例如，由于材料會(huì)隨時(shí)間的推移而發(fā)生退化(例如聚合物的滯變現(xiàn) 象)，因此在制造時(shí)每個(gè)CRS都被給定了有效期。如果當(dāng)前的日期超過了有效期，則CRS控制器會(huì)根據(jù)預(yù)定義的規(guī)則組向用戶發(fā)出警告或阻止安裝。類似地，在CRS發(fā)生碰撞之后，即使外部沒有可見的損傷，內(nèi)部損傷也可能意味著座椅是不安全的。通過在X-Y平面中監(jiān)測(cè)加速度計(jì)或者通過使用在經(jīng)受超過預(yù)定量的力時(shí)發(fā)生永久變形的機(jī)械保險(xiǎn)裝置，CRS控制器能夠確定何時(shí)應(yīng)該不再使用座椅。在這種情況下，CRS向用戶發(fā)出警告或完全阻止安裝。類似地，CRS可以向用戶發(fā)出警告:將車輛停放在這種陡坡(超過22度)上安裝CRS將是不安全的。
[0090]可選地，在這時(shí)，通過從用戶收集例如兒童年齡、身高或體重等元數(shù)據(jù)或者從安裝有座椅的車輛收集面向前方或面向后方安裝座椅的建議、肩帶需要定位的位置或在車輛的這種模型中安裝座椅的最安全的位置等元數(shù)據(jù)，CRS控制系統(tǒng)能夠簡(jiǎn)化安裝過程。作為選擇，通過與汽車座椅相關(guān)聯(lián)的傳感器可以確定兒童的身高或體重。
[0091]如果傳感器表示裝置是安全的(Sn=安全)，則自動(dòng)系統(tǒng)向前轉(zhuǎn)入下一個(gè)安裝步驟。在這時(shí)，傳感器讀取角度Θ。Θ是裝置相對(duì)于實(shí)際水平面(例如，與重力垂直的水平面)的角度。傳感器優(yōu)選為能夠測(cè)量這種方向的三軸線加速度計(jì)。
[0092]如果Θ小于計(jì)算的水平面角度并且調(diào)平電動(dòng)機(jī)尚未接合，則向電動(dòng)機(jī)發(fā)送信號(hào)使之啟動(dòng)。啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)增加支腳的高度從而增大Θ。計(jì)算的水平面角度等于校準(zhǔn)角度ΘΒ加預(yù)定過調(diào)值。過調(diào)值意味著電動(dòng)機(jī)將會(huì)繼續(xù)運(yùn)行從而提升基座使之超過水平面位置。Θ等于計(jì)算的水平面角度后，關(guān)閉調(diào)平電動(dòng)機(jī)。
[0093]在關(guān)閉調(diào)平電動(dòng)機(jī)后，通過張力傳感器讀取安全帶的張力(Ft)?？赡艿膹埩鞲衅靼☉?yīng)變計(jì)、壓力計(jì)或其它機(jī)械傳感器。在與調(diào)平電機(jī)的過程相似的反饋回路中，如果Ft小于所需的張力，則電動(dòng)機(jī)將繼續(xù)運(yùn)行直至達(dá)到所需的張力。由于張力機(jī)構(gòu)為非反向驅(qū)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，因此如果Ft超過所需張力，則安裝失敗并且必須重新啟動(dòng)。在迭代處理中，在關(guān)閉張緊電動(dòng)機(jī)后，需要再次測(cè)量調(diào)平角度Θ。如果Θ在預(yù)定范圍內(nèi)(優(yōu)選地限定為在ΘB的5度范圍內(nèi))并且Ft未超過所需的張力，則系統(tǒng)將提示用戶安裝成功。如果Θ高于范圍的最大值，則啟動(dòng)調(diào)平電動(dòng)機(jī)以稍微減小Θ。在關(guān)閉調(diào)平電動(dòng)機(jī)后，啟動(dòng)張緊電動(dòng)機(jī)以將安全帶上的張力增大至所需的水平。但是，如果Θ低于所需范圍的最小值，則系統(tǒng)將會(huì)提示用戶安裝失敗。
[0094]上述迭代調(diào)平算法只不過是多種算法中的一種而已，在多種算法中，調(diào)平傳感器和機(jī)構(gòu)可以單獨(dú)使用或者與張力傳感器和機(jī)構(gòu)組合使用以有效地自動(dòng)調(diào)平CRS。例如，調(diào)平機(jī)構(gòu)和傳感器可以單獨(dú)調(diào)平CRS。在這種情況下，將會(huì)采用更簡(jiǎn)單的調(diào)平算法，其中將會(huì)增大升降支腳的高度直至達(dá)到所需的預(yù)定角度。預(yù)定角度可以基于出廠設(shè)定值或使用上文所述在圖15B中示出的校準(zhǔn)過程而確定的角度。在出廠預(yù)設(shè)值的情況下，需要將車輛停放在相對(duì)水平的地面上。如上所述，即使地面不是水平的，也可以使用校準(zhǔn)過程來安裝座椅基座。
[0095]作為選擇，調(diào)平傳感器可以僅與張緊機(jī)構(gòu)組合使用，從而持續(xù)增大安全帶上的張力直到調(diào)平傳感器確認(rèn)CRS已經(jīng)達(dá)到正確的角度。類似地，調(diào)平機(jī)構(gòu)可以繼續(xù)增大支腳的高度直至達(dá)到由張力傳感器測(cè)量到的預(yù)定安全帶張力。在那種情況下，僅響應(yīng)來自張力傳感器的輸入調(diào)節(jié)調(diào)平機(jī)構(gòu)。應(yīng)理解的是，本發(fā)明可以與這些調(diào)平算法中的任意一種一起使用。
[0096]另一可能的 自動(dòng)安裝算法獨(dú)立地改變調(diào)平程度和張力，以將CRS放置成所需的取向。具體而言，在某些情況下，同時(shí)或依次改變支腳的高度和張力的安裝過程可能特別有用。例如，與ISOFIX系統(tǒng)一起使用的CRS在固定框架的頂部上可以設(shè)計(jì)有旋轉(zhuǎn)角度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以便可以首先將裝置張緊然后獨(dú)立地對(duì)裝置調(diào)平。在這種情況下，旋轉(zhuǎn)框架的位置不會(huì)對(duì)約束系統(tǒng)中的張力產(chǎn)生影響。因此，先張緊然后調(diào)節(jié)角度的更簡(jiǎn)單的安裝算法就夠用了。優(yōu)選的是，以如下方式設(shè)計(jì)LATCH約束裝置和支撐硬件:朝座椅坐墊向下并且朝座椅靠背向后引導(dǎo)力。
[0097]角度(Θ)和安全帶張力(Ft)的閾值以推薦的NHTSA CRS安裝標(biāo)準(zhǔn)或其它科學(xué)委員會(huì)的推薦標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)。例如，NHTSA建議每個(gè)LATCH安全帶中的張力為53.5N —67N(121bf- 151bf)。以微控制器實(shí)現(xiàn)的控制器可以是可重復(fù)編程的，因此在標(biāo)準(zhǔn)更新時(shí)控制器也是可更新的。另外，用戶可以根據(jù)用戶的經(jīng)驗(yàn)使用CRS更新算法。控制器還可以構(gòu)造為存儲(chǔ)使用數(shù)據(jù)，并且具有下載數(shù)據(jù)并通過制造商離線分析數(shù)據(jù)的能力。
[0098]另一常見的CRS安裝故障是用戶錯(cuò)誤地使LATCH約束裝置的帶狀織物絞結(jié)同時(shí)將它們緊固在拴帶上。當(dāng)CRS控制器檢測(cè)到這種狀態(tài)時(shí)，CRS控制器能夠警告用戶并且阻止安裝。檢測(cè)約束裝置發(fā)生絞結(jié)的一種選擇是在帶狀織物中嵌入例如壓電元件等線材。由于這種解決方案的成本較高并且比較復(fù)雜，因此優(yōu)選的實(shí)施例是機(jī)械引導(dǎo)件和傳感器的組合，機(jī)械引導(dǎo)件抑制LATCH約束裝置的束帶的絞結(jié)，傳感器確定LATCH約束裝置何時(shí)正確地定向在車輛的連接錨固點(diǎn)中。
[0099]還可以設(shè)想的是，CRS控制系統(tǒng)能夠確定座椅中是否存在兒童。能夠檢測(cè)兒童的傳感器包括一個(gè)或多個(gè)嬰兒承載架中的重量傳感器、用于確定束帶是否扣住的傳感器或用于直接檢測(cè)兒童的熱傳感器、視覺傳感器或應(yīng)變計(jì)。因此，每當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到有兒童在座椅中時(shí)，界面能夠向看護(hù)人提供關(guān)于CRS的準(zhǔn)備狀態(tài)和安全性的反饋。這種反饋可以包括但不限于確認(rèn)座椅處于正確的水平面、車輛式約束系統(tǒng)處于正確的張力、嬰兒承載架把手處于正確的位置、LATCH約束裝置未絞結(jié)、兒童約束裝置處于正確的張力或兒童約束裝置處于正確的高度。如果系統(tǒng)認(rèn)為任一輸入是不安全的，則系統(tǒng)可以向看護(hù)人發(fā)出警告或可選地進(jìn)行調(diào)節(jié)。另外，如果車輛狀況被認(rèn)為是不安全的，則控制系統(tǒng)可以提供關(guān)于例如溫度等車輛狀況的反饋，并且可選地發(fā)出警告。只要檢測(cè)到嬰兒承載架已經(jīng)與基座連接，面向后方的嬰J L承載架就可能出現(xiàn)這個(gè)過程。
[0100]重要的是，由于在安裝過程中檢查過的各種狀況可能會(huì)隨時(shí)間的推移而發(fā)生變化，因此每當(dāng)將兒童放置在座椅中時(shí)都會(huì)進(jìn)行這種檢查。例如，對(duì)于CRS而言，以下情況非常常見:安裝有乘客座椅安全帶系統(tǒng)的CRS在座椅安全帶松開的情況下意外地分離。自動(dòng)CRS可以構(gòu)造有位于CRS基座上的座椅安全帶張力傳感器，以便在座椅安全帶松開的情況下向用戶發(fā)出警告。當(dāng)正確安裝時(shí)，座椅安全帶越過座椅安全帶張力傳感器并且施加抵靠CRS基座的力。當(dāng)安全帶太松或完全松開時(shí)，抵靠CRS基座的張力減小。在這種情況下，CRS警告用戶使用CRS是不安全的并且必須重新安裝。座椅安全帶張力傳感器的布置與圖9所示的自動(dòng)張緊機(jī)構(gòu)的布置相似。
[0101]另一常見問題是，車輛座椅泡沫的滯變現(xiàn)象隨時(shí)間的推移而改變，從而引起LATCH安全帶中的張力和CRS的角度發(fā)生變化。在這種情況下，CRS控制器可以向用戶發(fā)出警告或者接合張緊驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和調(diào)平驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)來解決這個(gè)問題。
[0102]當(dāng)檢測(cè)到兒童而進(jìn)行檢查時(shí)，CRS控制系統(tǒng)能夠基于元數(shù)據(jù)(即預(yù)定義的規(guī)則)向用戶提出建議。例如，如果檢測(cè)到兒童低于某一重量或某一高度，系統(tǒng)能夠建議以面向后方的取向安裝座椅。如果總重量超過LATCH的推薦重量限值，則CRS控制器能夠建議使用車輛座椅安全帶。如果當(dāng)前日期超過在工廠編制的有效期，則能夠發(fā)出警告。如果系統(tǒng)已經(jīng)檢測(cè)到可能已經(jīng)對(duì)CRS造成損傷的與碰撞對(duì)應(yīng)的力，則能夠向看護(hù)人發(fā)出警告以便兒童不會(huì)被放置在不安全的座椅中。
[0103]CRS界面可以收集關(guān)于兒童目前的身高和體重的信息。不同高度處的光學(xué)傳感器或接觸傳感器可以確定兒童肩部的高度，這可以用于在正確使用CRS方面向看護(hù)人傳達(dá)反饋?？蛇x地，在電動(dòng)機(jī)構(gòu)的幫助下，可以自動(dòng)地調(diào)節(jié)或通過看護(hù)人調(diào)節(jié)約束裝置的高度。由于系統(tǒng)的推薦高度不僅取決于兒童的高度還取決于CRS的取向，因此CRS可以配備有傳感器以確定是面向前方進(jìn)行安裝還是面向后方進(jìn)行安裝，傳感器包括但不限于加速度計(jì)或基座中一個(gè)或多個(gè)壓力傳感器。
[0104]使用電子器件設(shè)計(jì)出商業(yè)上可行的座椅的一個(gè)挑戰(zhàn)在于:減少看護(hù)人保持足夠的電池電量的負(fù)擔(dān)。在圖16中示出了 CRS的電力供應(yīng)元件。在最簡(jiǎn)單的構(gòu)造中，CRS包括用于向電動(dòng)機(jī)和多個(gè)傳感器提供電力的電池98。電池98位于承載架基座12的內(nèi)部。電池可以從基座上拆卸下來并且可以充電。另外，CRS可以構(gòu)造為接收來自車輛電源出口(例如點(diǎn)煙器出口)的電力。在這種情況下，CRS基座將包括用于接納電源適配器的插座。在安裝或?qū)﹄姵爻潆姷倪^程中，來自適配器的電力可以給CRS提供動(dòng)力。根據(jù)圖16所示的CRS的實(shí)施例，CRS基座還包括與電池98和多個(gè)CRS傳感器連接的自發(fā)電電力產(chǎn)生機(jī)構(gòu)96。由于CRS安裝在移動(dòng)平臺(tái)(例如機(jī)動(dòng)車)上，因此電力產(chǎn)生機(jī)構(gòu)在車輛被驅(qū)動(dòng)時(shí)會(huì)受到力。對(duì)于通過車輛的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電能而言，直線發(fā)電機(jī)是非常簡(jiǎn)單的選擇。CRS基座內(nèi)部的磁鐵可以穿過線圈，這將產(chǎn)生能夠存儲(chǔ)在電池中的電。作為選擇，也可以使用例如擺錘或壓電元件等用于發(fā)電的其它已知機(jī)構(gòu)。
[0105]CRS可以構(gòu)造有兩級(jí)功耗系統(tǒng)。一級(jí)系統(tǒng)僅用于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)參數(shù)和控制用戶界面。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)為具有非常低的功率。第二級(jí)功耗系統(tǒng)用于在安裝過程中驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)并且由此使用更大量的能量。第一級(jí)系統(tǒng)的電源優(yōu)選為電池。第二級(jí)系統(tǒng)的電源可以是單獨(dú)的電池或者可以是來自車輛電源接口的輸入。這種輔助或備用系統(tǒng)保證了留有用于用戶界面的電力。
[0106]在一個(gè)實(shí)施例中，CRS控制器還包括用戶界面以接收觸發(fā)設(shè)置過程和安裝過程的用戶輸入。如圖17所示，用戶界面部件被組裝在代表“控制中心”的分散封裝件中?？刂浦行?0位于嬰兒承載架基座12的側(cè)面上。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，用戶界面是包括用于啟動(dòng)和引導(dǎo)安裝過程的安裝控制按鈕92的視覺顯示器?？蛇x地，界面還包括鍵盤、觸控屏、語音識(shí)另O、遠(yuǎn)程控制或其它輸入。其它輸入允許用戶輸入有關(guān)兒童的元數(shù)據(jù)，以便根據(jù)具體兒童的特性(例如，身高、體重、年齡)定制安裝。CRS控制器可以通過有線連接或無線連接與移動(dòng)媒體設(shè)備(例如，智能手機(jī)、筆記本電腦、平板電腦等)相接，以便進(jìn)行控制和反饋。
[0107]CRS系統(tǒng)的一個(gè)獨(dú)特特征在于:其能夠持續(xù)地監(jiān)測(cè)CRS并且實(shí)時(shí)地向用戶提供關(guān)于CRS安全性的信息。為實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，控制中心90還包括安全指示器94。指示器向用戶提供關(guān)于CRS安裝的狀態(tài)和CRS的基本安全性的反饋。該數(shù)據(jù)從位于整個(gè)CRS上的多個(gè)傳感器傳達(dá)至CRS控制器和控制中心。傳達(dá)的信息可以包括對(duì)連接器正確地鎖定在車輛座椅上的LATCH系統(tǒng)中的確認(rèn)、與安全帶上的張力和CRS調(diào)平有關(guān)的信息和/或?qū)Τ休d架正確地連接在基座上的確認(rèn)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，反饋是可視的并且可具有LED的任何形式。用戶界面部件還可以分布在整個(gè)CRS的關(guān)鍵位置(即，表示安全帶正確鎖扣的LED放置在鎖扣位置的附近)?？蛇x的反饋指示器包括LCD顯示器或聽覺反饋裝置或觸覺反饋裝置。
[0108]如果監(jiān)測(cè)傳感器表示安裝不再是正確的(例如，基座不再是水平的或安全帶已經(jīng)松開)，則CRS控制器還可以引導(dǎo)CRS基座的重新安裝。根據(jù)監(jiān)測(cè)和重新安裝的算法，從調(diào)平傳感器獲得數(shù)據(jù)。如果CRS不是水平的，則根據(jù)上述迭代處理調(diào)節(jié)支腳的高度和安全帶的張力。
[0109]除了控制中心之外，CRS控制器可選地可以通過有線連接或無線連接與車載計(jì)算機(jī)通信，以將來自用戶界面的數(shù)據(jù)集成到車輛控制系統(tǒng)中或者將數(shù)據(jù)提供至例如OnStar等外部系統(tǒng)。
[0110]根據(jù)CRS控制中心的另一實(shí)施例，出于提高用戶便利性的目的，控制中心位于可拆卸的嬰兒承載架上而非位于基座上。在這種情況下，可以借助于例如叉板式接頭或接觸板組等常見的盲配接頭將電力和通信從基座傳輸?shù)匠休d架。對(duì)于這種連接而言，關(guān)于承載架把手的位置的信息可以被感測(cè)并且包括在界面中，以便在未處于制造商推薦的使用位置的情況下可以向用戶發(fā)出警告，或者該信息被向下傳送至基座而由基座中的控制系統(tǒng)進(jìn)行額外的處理。在圖18中示出了電源接頭的一個(gè)實(shí)施例。
[0111]CRS還包括適于與承載架基座連接的嬰兒承載架。圖19、圖20A和圖20B是用于將承載架100與基座12連接的鎖扣機(jī)構(gòu)的示意圖。鎖扣機(jī)構(gòu)包括位于基座12上的適于圍繞和保持承載架100的棒狀件104的基座連接器齒102。圖19是與基座連接的承載架的示意圖，其中示出了鎖扣機(jī)構(gòu)的局部剖視圖。圖20A和圖20B是從承載架和基座拆下的鎖扣機(jī)構(gòu)的示意圖。如圖20A和圖20B所示，該閂鎖還包括用于識(shí)別CRS連接器中的棒狀件的存在的金屬檢測(cè)傳感器106?；陂V鎖傳感器的數(shù)據(jù)，控制中心90向用戶提示何時(shí)承載架100和基座12正確地連接在一起?？蛇x地，承載架和基座還可以通過電源接頭連接。如圖18所示，基座12包括與嬰兒承載架100上的電源接頭112連接的電源插座110。該連接向傳感器提供電力并且允許來自位于承載架上的傳感器的數(shù)據(jù)傳達(dá)到CRS控制器和用戶界面。在圖18所示的CRS的實(shí)施例中，控制中心120位于承載架100上。作為選擇，控制中心可以是通過有線連接或無線連接與兒童座椅的控制器通信的單獨(dú)電子模塊。
[0112]參考圖21，可選地包括在CRS中的另一附件是包括用于嬰兒束帶132的電動(dòng)張緊器130的約束附件。電動(dòng)張緊器130機(jī)構(gòu)卷繞束帶的帶狀織物132以張緊或松開束帶132。束帶132將兒童固定在嬰兒承載架100中。束帶上包括有測(cè)量施加在兒童身上的張力的束帶張力傳感器134?？梢杂糜谶@種目的的傳感器包括應(yīng)變計(jì)、壓力計(jì)或其它類型的機(jī)械傳感器。
[0113]嬰兒承載架可選地包括的另一特征是自動(dòng)高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。圖22是嬰兒承載架100的背面的示意圖，嬰兒承載架100具有用于基于兒童的尺寸調(diào)節(jié)束帶132的高度的高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。承載架包括與電動(dòng)機(jī)機(jī)構(gòu)142連接以調(diào)節(jié)高度的束帶高度調(diào)節(jié)螺桿140。束帶132通過連接在與電動(dòng)機(jī)機(jī)構(gòu)142連接的螺桿140上的束帶引導(dǎo)件進(jìn)行卷繞。螺桿140用于通過升高或降低束帶引導(dǎo)件和束帶132來調(diào)節(jié)束帶的高度。在承載架100上包括有用于確定兒童的正確束帶位置的傳感器144，以測(cè)量?jī)和母叨炔⑶一谠摐y(cè)量值確定束帶的正確水平。
[0114]參考圖23至圖28，對(duì)全智能和自動(dòng)化的CRS系統(tǒng)做出的變化在于能夠適于與現(xiàn)有CRS400 —起使用的智能鎖扣裝置。智能約束系統(tǒng)可以替代包含在兒童汽車座椅中的現(xiàn)有LATCH連接器或者可以設(shè)計(jì)為設(shè)置在現(xiàn)有CRS LATCH連接器和車輛安裝錨固點(diǎn)之間。無論在哪種情況下，上述技術(shù)中的大部分仍然適用。張緊驅(qū)動(dòng)器的優(yōu)選實(shí)施例是具有用于釋放帶狀織物(參見圖14)上的張力的手動(dòng)超越控制裝置的棘輪棘爪系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括安全帶402，安全帶402形成回路以與CRS400連接。電動(dòng)閂鎖張緊器安裝件404增大安全帶上的張力以將CRS保持在位。
[0115]更具體地，參考圖24至圖27，閂鎖張緊器安裝件404的一個(gè)實(shí)施例包括通過齒輪系418轉(zhuǎn)動(dòng)并且由電動(dòng)機(jī)420驅(qū)動(dòng)的心軸414。電動(dòng)機(jī)420、齒輪系418和心軸414位于安裝件404中，并且分別包封在電動(dòng)機(jī)/心軸蓋件412和齒輪系蓋件419中。安全帶402纏繞在心軸414上。位于電動(dòng)機(jī)/心軸蓋件412的外側(cè)的束帶引導(dǎo)件408引導(dǎo)安全帶402從心軸414通過電動(dòng)機(jī)/心軸蓋件412的槽410回到心軸414。當(dāng)心軸414卷繞時(shí)，安全帶402上的張力增大。電動(dòng)機(jī)420可以是電氣類型或例如液壓等其它類型。心軸端部416延伸超過電動(dòng)機(jī)/心軸蓋件412，并且可以被用戶手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)來調(diào)節(jié)安全帶402的張力。
[0116]如圖23所示，連接器406與電動(dòng)閂鎖張緊器安裝件404連接。連接器406適于與CRS的LATCH系統(tǒng)連接。例如應(yīng)變計(jì)等傳感器可以確定位于CRS的兩側(cè)的連接器何時(shí)被張緊至正確的張力。左右兩側(cè)的連接器應(yīng)當(dāng)優(yōu)選地以電子方式連接在一起，以便在安裝過程中它們可以保持同步?？蛇x地，可以存在用戶界面以提供包括閂鎖與車輛下扣件接合、安全帶中的張力是正確的、電池電量等反饋。用戶界面可選地還可以通過收集元數(shù)據(jù)和提供聽覺或視覺指令來在安裝過程中引導(dǎo)用戶。與上述CRS的動(dòng)力機(jī)構(gòu)一樣，鎖扣裝置可以通過由車輛的運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)力的發(fā)電機(jī)進(jìn)行自供電。
[0117]圖28是描述由用于增大安全帶402的張力的智能鎖扣裝置遵循的步驟的流程圖。與CRS所使用的其它算法一樣，從多個(gè)傳感器獲取數(shù)據(jù)以確認(rèn)CRS是否能夠被安全地安裝(例如，車輛處于可接受的水平范圍內(nèi)、CRS結(jié)構(gòu)良好、以及連接器鎖扣在LATCH系統(tǒng)或座椅安全帶上)。如果CRS安全(Sn=安全)，則從安全帶上的張力傳感器獲取讀數(shù)。如果張力(Ft)小于所需的張力(Fsp)，則使張緊電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)保持運(yùn)行狀態(tài)直到Ft等于Fsp (或在可接受的范圍內(nèi))。在此時(shí)，關(guān)閉張緊電動(dòng)機(jī)，并且向用戶提示安全帶張力是正確的。
[0118]雖然出于說明的目的并基于目前被認(rèn)為是最實(shí)用和最優(yōu)選的實(shí)施例詳細(xì)描述了本發(fā)明，但應(yīng)理解的是，這樣的細(xì)節(jié)僅僅是出于說明的目的并且本發(fā)明不限于所公開的實(shí)施例而相反地旨在覆蓋變型和等同結(jié)構(gòu)。例如，應(yīng)理解的是，本發(fā)明設(shè)想在可能的范圍內(nèi)，任何實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)特征可以與任何其它實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)特征相結(jié)合。
【權(quán)利要求】
1.一種構(gòu)造為固定在車輛的座椅上的兒童座椅，所述兒童座椅包括: 座椅基座，其固定在所述車輛的所述座椅上； 兒童接納部，其由所述座椅基座支撐； 安全帶張緊系統(tǒng)，其包含在所述座椅基座中以接納將所述座椅基座與所述車輛的所述座椅連接的安全帶； 調(diào)平系統(tǒng)，其包含在所述座椅基座中以將所述座椅基座相對(duì)于所述車輛的所述座椅調(diào)平；以及 控制器，其有效地與所述安全帶張緊系統(tǒng)和所述調(diào)平系統(tǒng)連接， 其中，所述控制器啟動(dòng)所述安全帶張緊系統(tǒng)和所述調(diào)平系統(tǒng)，以便使所述安全帶張緊系統(tǒng)將所述安全帶張緊至預(yù)定張力并且使所述調(diào)平系統(tǒng)將所述座椅基座相對(duì)于所述車輛的所述座椅調(diào)平至預(yù)定角度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兒童座椅，其中，所述控制器以迭代方式啟動(dòng)所述安全帶張緊系統(tǒng)和所述調(diào)平系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兒童座椅，其中，所述控制器同時(shí)啟動(dòng)所述安全帶張緊系統(tǒng)和所述調(diào)平系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 所述的兒童座椅，其中，所述控制器依次啟動(dòng)所述安全帶張緊系統(tǒng)和所述調(diào)平系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兒童座椅，其中，由所述安全帶張緊系統(tǒng)接納的所述安全帶是所述車輛的座椅安全帶和LATCH系統(tǒng)的安全帶中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兒童座椅，其中，所述兒童座椅選自包括下述座椅的群組:面向后方的嬰兒承載架；面向前方和面向后方的可轉(zhuǎn)換兒童座椅；以及具有束帶的兒童加高座椅。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兒童座椅，還包括: 用于確定由所述安全帶張緊系統(tǒng)接收的所述安全帶的張力的至少一個(gè)傳感器；以及 用于確定所述座椅基座相對(duì)于所述車輛的所述座椅的角度的至少一個(gè)傳感器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的兒童座椅，其中，用于確定張力的所述至少一個(gè)傳感器和用于確定角度的所述至少一個(gè)傳感器均有效地與所述控制器連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的兒童座椅，其中，所述控制器啟動(dòng)所述安全帶張緊系統(tǒng)和所述調(diào)平系統(tǒng)，以便基于來自用于確定張力的所述至少一個(gè)傳感器和用于確定角度的所述至少一個(gè)傳感器的反饋使所述安全帶張緊系統(tǒng)將所述安全帶張緊至預(yù)定張力并且使所述調(diào)平系統(tǒng)將所述座椅基座相對(duì)于所述車輛的所述座椅調(diào)平至預(yù)定角度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兒童座椅，還包括定位在所述座椅基座和所述兒童接納部中的至少一者上的用戶界面，以允許用戶啟動(dòng)所述安全帶張緊系統(tǒng)和所述調(diào)平系統(tǒng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的兒童座椅，其中，所述用戶界面向用戶提供所述兒童座椅的狀態(tài)的反饋。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兒童座椅，其中，所述調(diào)平系統(tǒng)構(gòu)造為升高和降低與所述座椅基座的底面連接的支腳。
13.一種構(gòu)造為固定在車輛的座椅上的兒童座椅，所述兒童座椅包括: 座椅基座，其固定在所述車輛的所述座椅上；兒童接納部，其由所述座椅基座支撐； 調(diào)平系統(tǒng)，其包含在所述座椅基座中以將所述座椅基座相對(duì)于所述車輛的所述座椅調(diào)平；以及 控制器，其有效地與所述安全帶張緊系統(tǒng)和所述調(diào)平系統(tǒng)連接， 其中，所述控制器從與所述兒童座椅的所述座椅基座相對(duì)于所述車輛的所述座椅的角度相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)傳感器接收反饋并且向用戶提供所述座椅基座相對(duì)于所述車輛的所述座椅的角度的指示。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的兒童座椅，其中，所述指示是在與所述座椅基座和所述兒童接納部中的至少一者連接的顯示器上提供的視覺指示。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的兒童座椅，其中，所述指示是表示所述座椅基座相對(duì)于所述車輛的所述座椅定位在可接受角度的視覺指示和聽覺指示中的至少一種。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的兒童座椅，其中，所述控制器通過將由所述至少一個(gè)傳感器確定的所述座椅基座相對(duì)于所述車輛的所述座椅的角度與預(yù)定角度比較來確定所述可接受角度。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的兒童座椅，其中，所述預(yù)定角度是出廠設(shè)定角度、通過相對(duì)于停放所述車輛的表面校準(zhǔn)所述車輛的所述座椅而確定的角度和通過相對(duì)于所述車輛的表面校準(zhǔn)所述車輛的所述座椅而確定的角度中的至少一個(gè)。
18.根據(jù)權(quán)利要求13 所述的兒童座椅，其中，所述調(diào)平系統(tǒng)被手動(dòng)啟動(dòng)以將所述座椅基座調(diào)平至預(yù)定角度。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的兒童座椅，其中，所述控制器啟動(dòng)所述調(diào)平系統(tǒng)以便基于來自所述至少一個(gè)傳感器的反饋調(diào)平所述座椅基座。
20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的兒童座椅，還包括: 安全帶張緊系統(tǒng)，其包含在所述座椅基座中以接納將所述座椅基座與所述車輛的所述座椅連接的安全帶。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的兒童座椅，其中，所述控制器從與將所述座椅基座和所述車輛的所述座椅連接的所述安全帶相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)傳感器接收反饋并且向用戶提供所述安全帶上的張力的指示。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的兒童座椅，其中，由所述安全帶張緊系統(tǒng)接納的所述安全帶是所述車輛的座椅安全帶和LATCH系統(tǒng)的安全帶中的至少一種。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的兒童座椅，其中，所述安全帶張緊系統(tǒng)被手動(dòng)啟動(dòng)以將所述安全帶張緊至預(yù)定張力。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的兒童座椅，其中，所述控制器啟動(dòng)所述安全帶張緊系統(tǒng)以便基于來自所述至少一個(gè)傳感器的反饋張緊所述安全帶。
25.—種兒童汽車座椅,包括: 座椅基座，其固定在車輛的座椅上； 嬰兒承載架，其可拆卸地與所述座椅基座連接； 安全帶張緊系統(tǒng)，其包含在所述座椅基座中以接納將所述座椅基座與所述車輛的所述座椅連接的安全帶； 調(diào)平系統(tǒng)，其包含在所述座椅基座中以將所述座椅基座相對(duì)于所述車輛的所述座椅調(diào)平；以及 控制器，其有效地與所述安全帶張緊系統(tǒng)和所述調(diào)平系統(tǒng)連接， 其中，所述控制器啟動(dòng)所述安全帶張緊系統(tǒng)和所述調(diào)平系統(tǒng)，以便使所述安全帶張緊系統(tǒng)將所述安全帶張緊至預(yù)定張力并且使所述調(diào)平系統(tǒng)將所述座椅基座相對(duì)于所述車輛的所述座椅調(diào)平至預(yù)定角度。
26.—種兒童汽車座椅,包括: 座椅基座，其固定在車輛的座椅上； 嬰兒承載架，其可拆卸地與所述座椅基座連接；以及 界面裝置，其與所述座椅基座和所述嬰兒承載架中的至少一者連接，并且所述界面裝置構(gòu)造為向用戶提供所述座椅基座正確地固定在所述車輛的所述座椅上的指示。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的兒童汽車座椅，其中，所述界面裝置向用戶提供所述嬰兒承載架與所述座椅基座何時(shí)連接的指示。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的兒童汽車座椅，其中，所述界面裝置包括顯示器，所述顯示器向用戶提供所述座椅基座正確地固定在所述座椅上的視覺指示。
29.根據(jù)權(quán)利要求26所述的兒童汽車座椅，還包括: 多個(gè)傳感器，所述多個(gè)傳感器與所述座椅基座和所述嬰兒承載架中的至少一者相關(guān)聯(lián)并且構(gòu)造為確認(rèn)下述情況:所述座椅基座是否處于正確的水平面、將所述座椅基座固定在所述車輛的所述座椅的安全帶是否處于正確的張力、所述嬰兒承載架的把手是否處于正確的位置、將所述座椅基座固定在所述車輛的所述座椅的所述安全帶是否未絞結(jié)、將兒童固定在所述嬰兒承載架中的束帶是否處于正確的張力和正確的高度或這些情況的任意組合。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的兒童汽車座椅，還包括: 控制器，所述控制器有效地與所述多個(gè)傳感器連接并且構(gòu)造為向所述界面裝置輸出所述座椅基座正確地固定在所述車輛的所述座椅上的指示。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的兒童汽車座椅，其中，所述座椅基座正確地固定在所述車輛的所述座椅上的所述指示包括所述座椅基座處于正確的水平面的指示、將所述座椅基座固定在所述車輛的所述座椅的安全帶處于正確的張力的指示、所述嬰兒承載架的把手處于正確的位置的指示、將所述座椅基座固定在所述車輛的所述座椅的所述安全帶未絞結(jié)的指示、將兒童固定在所述嬰兒承載架中的束帶處于正確的張力和正確的高度的指示或這些指示的任意組合。
32.根據(jù)權(quán)利要求26所述的兒童汽車座椅，還包括: 安全帶張緊系統(tǒng)，其包含在所述座椅基座中以接納將所述座椅基座與所述車輛的所述座椅連接的安全帶；以及 調(diào)平系統(tǒng)，其包含在所述座椅基座中以將所述座椅基座相對(duì)于所述車輛的所述座椅調(diào)平。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的兒童汽車座椅，還包括: 控制器，其有效地與所述安全帶張緊系統(tǒng)和所述調(diào)平系統(tǒng)連接， 其中，所述控制器啟動(dòng)所述安全帶張緊系統(tǒng)和所述調(diào)平系統(tǒng)，以便使所述安全帶張緊系統(tǒng)將所述安全帶張緊至預(yù)定張力并且使所述調(diào)平系統(tǒng)將所述座椅基座相對(duì)于所述車輛的所述座椅調(diào)平至預(yù)定角度。
34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的兒童汽車座椅，其中，由所述安全帶張緊系統(tǒng)接納的所述安全帶是所述車輛的座椅安全帶和LATCH系統(tǒng)的安全帶中的至少一種。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的兒童汽車座椅，還包括: 用于確定由所述安全帶張緊系統(tǒng)接納的所述安全帶的張力的至少一個(gè)傳感器；以及 用于確定所述座椅基座相對(duì)于所述車輛的所述座椅的角度的至少一個(gè)傳感器。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的兒童座椅，其中，用于確定張力的所述至少一個(gè)傳感器和用于確定角度的所述至少一個(gè)傳感器均有效地與所述控制器連接。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的兒童汽車座椅，其中，所述控制器啟動(dòng)所述安全帶張緊系統(tǒng)和所述調(diào)平系統(tǒng)，以便基于來自用于確定張力的所述至少一個(gè)傳感器和用于確定角度的所述至少一個(gè)傳感器的反饋使所述安全帶張緊系統(tǒng)將所述安全帶張緊至預(yù)定張力并且使所述調(diào)平系統(tǒng)將所述座椅基座相對(duì)于所述車輛的所述座椅調(diào)平至預(yù)定角度。
38.一種兒童汽車座椅,包括: 座椅基座，其固定在車輛的座椅上； 兒童接納部，其與所述座椅基座連接； 至少一個(gè)傳感器，其與所述兒童接納部和所述座椅基座中的至少一者相關(guān)聯(lián)并且構(gòu)造為確定所述兒童接納部中的對(duì)象的存在；以及 界面裝置，其與所述座椅基座和所述兒童接納部中的至少一者連接并且構(gòu)造為這樣:當(dāng)所述至少一個(gè)傳感器提供所述對(duì)象存在于所述兒童接納部中的指示時(shí)，所述界面裝置向用戶提供所述座椅基座正確地固定在所述車輛的所述座椅上的指示。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的兒童汽車座椅，其中，所述兒童接納部可拆卸地與所述座椅基座連接。
40.根據(jù)權(quán)利要求38所述的兒童汽車座椅，其中，與所述兒童接納部和所述座椅基座中的至少一者相關(guān)聯(lián)的所述至少一個(gè)傳感器構(gòu)造為確定所述兒童接納部中的所述對(duì)象的高度和重量中的至少一者。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的兒童汽車座椅，其中，如果所述至少一個(gè)傳感器確認(rèn)所述對(duì)象的高度和重量中的至少一者低于預(yù)定值，則在所述用戶界面上提供所述兒童汽車座椅應(yīng)當(dāng)以面向后方的取向進(jìn)行安裝的指示。
42.一種兒童汽車座椅,包括: 座椅主體，其與車輛的座椅連接； 多個(gè)傳感器，其與所述座椅主體相關(guān)聯(lián)；以及 界面裝置，其與所述座椅主體連接并且構(gòu)造為這樣:基于來自所述多個(gè)傳感器的反饋，所述界面裝置向用戶提供所述座椅主體正確地固定在所述車輛的所述座椅上的指示。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的兒童汽車座椅，其中，與所述座椅主體相關(guān)聯(lián)的所述多個(gè)傳感器構(gòu)造為確認(rèn)下述情況:所述座椅基座是否處于正確的水平面、將所述座椅基座固定在所述車輛的所述座椅的安全帶是否處于正確的張力、所述嬰兒承載架的把手是否處于正確的位置、將所述座椅基座固定在所述車輛的所述座椅的所述安全帶是否未絞結(jié)、將兒童固定在所述嬰兒承載架中的束帶是否處于正確的張力和正確的高度或這些情況的任意組合 ο
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的兒童汽車座椅，還包括:控制器，所述控制器有效地與所述多個(gè)傳感器連接并且構(gòu)造為向所述界面裝置輸出所述座椅基座正確地固定在所述車輛的所述座椅上的指示。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的兒童汽車座椅，其中，所述座椅基座正確地固定在所述車輛的所述座椅上的所述指示包括所述座椅基座處于正確的水平面的指示、將所述座椅基座固定在所述車輛的所述座椅的安全帶處于正確的張力的指示、所述嬰兒承載架的把手處于正確的位置的指示、將所述座椅基座固定在所述車輛的所述座椅的所述安全帶未絞結(jié)的指示、將兒童固定在所述嬰兒承載架中的束帶處于正確的張力和正確的高度的指示或這些指示的任意組 合。
【文檔編號(hào)】B60N2/26GK104024042SQ201280057426
【公開日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2012年10月5日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月6日
【發(fā)明者】戴夫·斯扎克里西迪, 約翰·J·沃克爾, 亨利·F·索恩, 弗雷德里克·K·霍普克, 羅伯特·D·戴利 申請(qǐng)人:索利產(chǎn)業(yè)公司