智能控制型汽車安全帶主動預緊器的制造方法
【專利摘要】一種智能控制型汽車安全帶主動預緊器，包括織帶、織帶卷軸、織帶卷軸支架、動力傳遞裝置和電子控制裝置；所述動力傳遞裝置由二級減速機構組成，其中第一級減速采用圓柱齒輪傳動機構,第二級減速采用蝸輪蝸桿傳動機構,一對離心甩錘安裝在蝸輪凸緣上;所述電子控制裝置包括車載車載電控單元、多路危險預警傳感器和織帶張力傳感器，織帶張力傳感器安裝在安全帶織帶上。本實用新型能根據(jù)車輛危險情況自動執(zhí)行約束動作提高安全帶保護功能,即在危險前期織帶松弛的情況下，可由電子控制裝置觸發(fā)電機驅動安全帶收緊，以一種可重復作用的預張緊方式為乘員提供更可靠的約束作用。
【專利說明】智能控制型汽車安全帶主動預緊器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種汽車用安全設備，特別涉及一種智能控制型汽車安全帶主動預緊器。
【背景技術】
[0002]安全帶是乘員約束系統(tǒng)的主要保護裝置之一，是高速運動車輛座椅上不可缺少的裝置。普通安全帶通過對由車輛碰撞時產生的急加速度所引起的乘員急劇位移進行約束而實現(xiàn)保護功能。汽車碰撞時，安全帶將乘員約束在座椅上，使乘員的頭部、胸部不至于向前撞到轉向盤、儀表板及風擋玻璃，減少乘員發(fā)生二次碰撞的危險。
[0003]普通安全帶本身亦有不足之處，由于安全帶動態(tài)拉出量和織帶與乘員佩戴間隙的存在，造成織帶松弛，當碰撞發(fā)生時，增加了乘員發(fā)生車內二次碰撞的風險。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(lián)邦機動車安全標準FMVSS208法規(guī)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(fā)的傷亡事故的危險提出了更多的技術要求，但普通的汽車安全帶無法滿足在車輛即將發(fā)生危險情況而又未發(fā)生碰撞前進行智能預警和預緊的要求，由此安全帶的主動預緊技術被提出。
[0004]預緊式安全帶在正常行駛狀態(tài)下和一般的安全帶一樣，織帶可根據(jù)乘員需要自由伸縮，保證舒適性。當車輛的電子傳感器感知到加速度或其它急劇變化因素時(即可能發(fā)生事故前)，一個激活器向預收緊裝置提供進行預收緊的信號，安全帶中的機構能將織帶鎖止，把乘員束縛在座椅上。當事故確實發(fā)生時，一般的安全帶由于織帶纏繞間隙、織帶與乘員身體之間的間隙及織帶本身的伸長率，在發(fā)生事故時，乘員仍有一定的向前移動量。而預收緊式安全帶能通過織帶的預先收緊，消除織帶與身體的間隙，在二次碰撞前將乘員身體的前移拉回座椅，改善乘員約束狀況，從而更有效地防止二次碰撞可能帶來的傷害，實施乘員有效保護。
[0005]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(fā)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?？刂蒲b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。目前常見的預拉緊裝置是一種爆燃式的，爆燃式預收緊機構一般由敏感機構和回拉機構組成。敏感機構是觸發(fā)回拉機構工作的裝置，分為機械式和電子式兩種。帶機械式敏感機構的預收緊安全帶可以獨立使用，因為機械式敏感機構設有敏感器、控制器和激發(fā)機構。當敏感器檢測到汽車加速度量大于設置量時，控制器促使激發(fā)機構激發(fā)預收緊裝置，使預收緊裝置進入工作狀態(tài)；而電子式敏感機構是由車輛安全系統(tǒng)中央控制器監(jiān)測汽車加速度大小，經(jīng)過電腦處理，將要預收緊裝置工作的信號送給控制裝置，控制裝置發(fā)出激發(fā)預收緊裝置的電流，使預收緊裝置開始工作。帶電子式的敏感機構的預收緊安全帶，通常與輔助安全氣囊組合使用?；乩瓩C構常用爆燃發(fā)生器產生高壓氣體作為回拉的動力，實現(xiàn)織帶的預收緊。[0006]爆燃式預拉緊裝置由氣體引發(fā)劑、氣體發(fā)生劑、導套、活塞、繩索和驅動輪組成。氣體引發(fā)劑也稱點火器，氣體發(fā)生劑在氣體引發(fā)劑作用下產生壓力氣體，活塞安裝在導套內，繩索一端繞在驅動輪上，另一端固定在活塞上。預收緊裝置在受到控制器激發(fā)之前，氣體引發(fā)劑和氣體發(fā)生劑被密封在稱為氣體發(fā)生器的密閉容器中；當受到控制器激發(fā)以后，密閉容器內底部的引發(fā)劑立即自燃，引爆同一密閉容器內的氣體發(fā)生劑，氣體發(fā)生劑迅速產生大量氣體，使密閉容器內的壓力陡升，并沖破密閉容器，進入導套與活塞構成的密閉腔，在氣體壓力作用下，活塞向上運動，拉動繩索，繩索帶動驅動輪旋轉，驅動輪使卷帶筒轉動，織帶在卷帶筒上，達到織帶被回拉的目的，最后緊急鎖止卷收器鎖止織帶，使乘員的前沖距離縮短，避免了碰撞。
[0007]這種爆燃式預緊安全帶由于采用引爆氣體發(fā)生劑來驅動織帶回卷，并不能重復使用，一旦引爆必然整體更換，因此成本較高，造成了其使用中的局限性。此外，鑒于結構上的限制，當車輛處于危險前期時該裝置也不能通過主動施加織帶預緊力來對駕乘人員進行提
醒與警示。

【發(fā)明內容】

[0008]本實用新型的目的就在于提供一種智能控制型汽車安全帶主動預緊器，該預緊器配備有智能控制系統(tǒng)，能根據(jù)車輛危險情況自動執(zhí)行約束動作提高安全帶保護功能，即在危險前期織帶松弛的情況下，可由電子控制裝置觸發(fā)電機驅動安全帶收緊，以一種可重復作用的預張緊方式為乘員提供更可靠的約束作用。
[0009]為達成上述目的，本實用新型的技術方案是:一種智能控制型汽車安全帶主動預緊器，包括織帶、織帶卷軸和織帶卷軸支架，其特征在于:還包括動力傳遞裝置和電子控制裝置；
[0010]所述動力傳遞裝置由二級減速機構組成，其中第一級減速采用圓柱齒輪傳動機構，其包括依次嚙合的一級減速器主動小齒輪、一級減速器中間齒輪以及一級減速器從動大齒輪，一級減速器主動小齒輪套裝在驅動電機輸出軸上；第二級減速采用蝸輪蝸桿傳動機構，一級減速器從動大齒輪套裝在蝸桿上與蝸桿同軸，渦輪嚙合在蝸桿上，一對離心甩錘安裝在蝸輪凸緣上，其端部外側帶有棘齒，與蝸輪凸緣對應的織帶卷軸軸端內部為內齒圈，該內齒圈的齒形與離心甩錘的棘齒的齒形相對應；
[0011 ] 所述電子控制裝置包括車載車載電控單元、多路危險預警傳感器和織帶張力傳感器，織帶張力傳感器安裝在安全帶織帶上，多路預警傳感器的信號傳輸?shù)杰囕d車載電控單元的輸入端口，車載車載電控單元的輸出端口與驅動電機連接，織帶張力傳感器的反饋信息傳輸?shù)杰囕d車載電控單元。
[0012]上述離心甩錘上連接有回位彈簧。
[0013]上述多路預警傳感器包括汽車縱向、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、方向盤轉角傳感器和制動踏板位移傳感器。
[0014]上述車載電控單元采用芯片M9S12DP256B。
[0015]本實用新型的工作原理是:多路預警傳感器能夠實時感知車輛運行的多種狀態(tài)信息和駕駛員操作信息并將其傳輸至車載車載電控單元，車載車載電控單元在對多路危險預警傳感器信號進行邏輯運算與判斷后能發(fā)出相應控制指令以驅動電機回轉，驅動電機的轉動經(jīng)過齒輪和蝸輪、蝸桿的兩級減速后，最終通過離心甩錘帶動織帶卷軸回卷，使織帶被拉回，消除乘員與織帶間余隙，達到事故發(fā)生前提前預緊安全帶的保護功能。
[0016]本實用新型具有如下的優(yōu)點和積極效果:
[0017]1.具有智能預警與主動預緊功能。本實用新型所設置的多路預警傳感器和車載車載電控單元能夠對汽車狀態(tài)精確估計，能為乘員提供預警和分級預緊保護功能。
[0018]2.整體結構緊湊，織帶卷收速度合理。本實用新型采用二級減速結構使得預緊器整體尺寸較小，安裝方便，且由于蝸輪蝸桿傳動可采用較大的傳動比，保證了織帶能以合理的速度回卷。
[0019]3.可重復使用，成本較低。本實用新型采用智能控制、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。
[0020]4.具有織帶張力反饋功能。本實用新型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車載電控單元，當織帶預緊力超過規(guī)定限值時，車載電控單元將發(fā)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。
[0021]5.由于采用了一對能單向傳遞動力的離心甩錘，所以在無危險時，不會對原安全帶的工作造成任何影響。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本實用新型整體結構示意圖；
[0023]圖2為本實用新型所涉及到的離心甩錘安裝位置及其與織帶卷軸配合示意圖；
[0024]圖3為本實用新型電子控制裝置的控制策略示意圖；
[0025]圖4為本實用新型以相對安裝位置排列的各部件結構示意圖。
[0026]附圖標記說明:I一織帶；2—織帶卷軸支架；3—卷收器；4一多路危險預警傳感器；5—車載車載電控單兀；6—直流電機；7—減速器小齒輪；8—減速器中間齒輪；9一減速器大齒輪；10—蝸桿；11 一蝸輪；12—織帶卷軸；13—織帶張力傳感器；14一回位彈黃；15一尚心思睡。
【具體實施方式】:
[0027]如圖所示:一種智能控制型汽車安全帶主動預緊器，由織帶(I)、織帶卷軸(12)、織帶卷軸支架(2)、動力傳遞裝置和電子控制裝置組成。
[0028]所述動力傳遞裝置由二級減速機構組成，其中第一級減速采用圓柱齒輪傳動機構，其包括與驅動直流電機(6)連接的一級減速器主動小齒輪(7)、起過渡作用增大傳動距離的一級減速器中間齒輪(8)以及一級減速器從動大齒輪(9);第二級減速采用蝸輪蝸桿傳動機構，一級減速器主動小齒輪套裝在驅動電機軸上，一級減速器從動大齒輪套裝在蝸桿
(10)上與蝸桿同軸，渦輪(11)嚙合在蝸桿上，一對離心甩錘(15)安裝在蝸輪凸緣上，其端部外側帶有棘齒，與蝸輪凸緣對應的織帶卷軸(12)軸端內部為內齒圈，該內齒圈的齒形與離心甩錘的棘齒的齒形相對應。上述離心甩錘具有單向傳遞運動的功能。當電機回轉運動經(jīng)過傳動驅動蝸輪轉動時，由于離心力的作用，離心甩錘將克服回位彈簧的拉力甩出，其上棘齒與織帶卷軸的內齒嚙合，驅動織帶卷軸回卷預緊織帶。當電機停止轉動后，離心甩錘在回位彈簧拉力作用下回收，不再與織帶卷軸軸端的內齒嚙合，動力傳遞中斷。反之，當織帶卷軸主動旋轉而電機不轉時，由于離心甩錘安置在蝸輪上，蝸輪不轉則甩錘不會甩出，所以織帶卷軸的轉動不會反向傳遞至蝸輪。因此，只要電機不轉，附加的二級減速機構的各元件就不會影響原安全帶系統(tǒng)的正常工作。
[0029]所述電子控制裝置包括車載車載電控單元、多路危險預警傳感器和織帶張力傳感器，織帶張力傳感器安裝在安全帶織帶上，多路預警傳感器的信號傳輸?shù)杰囕d車載電控單元的輸入端口，車載車載電控單元的輸出端口與驅動電機連接，織帶張力傳感器的反饋信息傳輸?shù)杰囕d車載電控單元。所述車載車載電控單元采用飛思卡爾(Freescale)的單片機，芯片型號為M9S12DP256B。
[0030]在本實施例中，預緊器智能控制的基礎是多路預警傳感器(4 )和車載車載電控單元(5 )。危險預警傳感器(4 )包括汽車縱向、橫向加速度傳感器，前、后向防撞雷達，汽車橫擺角速度傳感器，方向盤轉速傳感器，制動踏板位移傳感器等，其中汽車縱向加速度信號及制動踏板位移傳感器信號可用來綜合判斷汽車急剎車、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(wěn)定性情況，前、后向防撞雷達傳感器可用來判別車輛與前后車之間相對間距，方向盤轉速傳感器一方面可輔助車載電控單元識別駕駛員轉向意圖，另一方面根據(jù)方向盤轉動角速度的變化也能反映駕駛員是否正在規(guī)避風險，因此方向盤轉動角速度信號結合橫擺角速度信號還可判定汽車的轉彎行駛是否由緊急危險情況引起。
[0031 ] 在本實用新型中，當車載車載電控單元(5 )接受到上述各傳感器信號后，經(jīng)過復雜的邏輯運算將對車輛運行工況作出精確判斷，如果認為車輛處于危險工況，則會根據(jù)危險等級發(fā)出相應的控制指令來對安全帶進行預緊，并通過調節(jié)電機(6)的勵磁電流來控制電機(6)的輸出轉矩，以達到不同預緊力的控制效果。而當車載電控單元(5)判斷危險消失后，也會發(fā)出相應的控制指令解除預緊力。
[0032]驅動直流電機(6) —旦接收到車載車載電控單元(5)的指令后即開始轉動(按織帶回卷方向旋轉)，經(jīng)過一級減速器主動小齒輪(7)、一級減速器中間齒輪(8)、一級減速器從動大齒輪(9)后，最終將帶動二級減速器的蝸桿(10)與蝸輪(11)旋轉。在蝸輪凸緣上安裝有一對離心甩錘(15)，蝸輪靜止時離心甩錘(15)由回位彈簧(14)拉緊貼附在蝸輪凸緣上，在離心甩錘(15)端部外側帶有棘齒，蝸輪凸緣及離心甩錘(15)在裝配時將伸入織帶卷軸(12)端部的內齒圈中，但甩錘(15)棘齒與織帶卷軸(12)內齒靜止時不會接觸嚙合。一旦蝸輪(11)開始轉動，由于離心力的作用，甩錘(15)將克服回位彈簧(14)的拉力甩出，此時其上棘齒與織帶卷軸(12)的內齒嚙合，從而帶動織帶卷軸(12)沿織帶(I)的回收方向轉動，因此上述離心甩錘(15)具有單向傳遞運動的功能。
[0033]一旦電機(6)停止轉動后，離心甩錘(15)在回位彈簧(14)拉力作用下回收，不再與織帶卷軸(12)軸端的內齒哺合，動力傳遞即中斷。而當織帶卷軸(12)主動旋轉時，由于此時甩錘(15)沒有甩出，其上棘齒與織帶卷軸(12)內齒不嚙合，所以織帶卷軸(12)的轉動不會反向傳遞至蝸輪(11)及其前端的各種傳動元件。因此只要電機(6 )不轉，主動預緊器各部件不會影響原安全帶的正常工作，不會增加乘員的拉伸力和織帶的卷收力。
[0034]在織帶(I)被收緊時，織帶張力傳感器(13)能夠感知織帶(I)中張緊力的大小并將其信號反饋至車載電控單元(5)，當織帶張緊力超過規(guī)定限值時，車載電控單元(5)會發(fā)出指令，減小電機(6)輸出的轉矩，以避免過大的張緊力對乘員造成傷害。[0035]以上所述實施例僅是對本實用新型的說明，并非對本實用新型的限定，本實用新型請求保護的構思和范圍都記錄在本實用新型的權利要求書中。
【權利要求】
1.一種智能控制型汽車安全帶主動預緊器，包括織帶、織帶卷軸和織帶卷軸支架，其特征在于:還包括動力傳遞裝置和電子控制裝置； 所述動力傳遞裝置由二級減速機構組成，其中第一級減速采用圓柱齒輪傳動機構，其包括依次嚙合的一級減速器主動小齒輪、一級減速器中間齒輪以及一級減速器從動大齒輪，一級減速器主動小齒輪套裝在驅動電機輸出軸上；第二級減速采用蝸輪蝸桿傳動機構，一級減速器從動大齒輪套裝在蝸桿上與蝸桿同軸，渦輪嚙合在蝸桿上，一對離心甩錘安裝在蝸輪凸緣上，其端部外側帶有棘齒，與蝸輪凸緣對應的織帶卷軸軸端內部為內齒圈，該內齒圈的齒形與離心甩錘的棘齒的齒形相對應； 所述電子控制裝置包括車載車載電控單元、多路危險預警傳感器和織帶張力傳感器，織帶張力傳感器安裝在安全帶織帶上，多路預警傳感器的信號傳輸?shù)杰囕d車載電控單元的輸入端口，車載車載電控單元的輸出端口與驅動電機連接，織帶張力傳感器的反饋信息傳輸?shù)杰囕d車載電控單兀。
2.根據(jù)權利要求1所述的智能控制型汽車安全帶主動預緊器，其特征在于:上述離心甩錘上連接有回位彈簧。
3.根據(jù)權利要求1所述的智能控制型汽車安全帶主動預緊器，其特征在于:上述多路預警傳感器包括汽車縱向、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、方向盤轉角傳感器和制動踏板位移傳感器。
4.根據(jù)權利要求1所述的智能控制型汽車安全帶主動預緊器，其特征在于:車載電控單元采用芯片M9S12DP256B。
【文檔編號】B60R22/46GK203601209SQ201320626623
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年10月11日 優(yōu)先權日:2013年10月11日
【發(fā)明者】杜峰, 關志偉, 閆光輝, 王少華, 徐金海, 趙宇 申請人:天津職業(yè)技術師范大學