顶部车辆乘客约束系统的制作方法

专利名称：顶部车辆乘客约束系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及车辆乘客约束系统，更为具体地涉及用于车辆翻滚碰撞中的约束系 统。
背景技术：
人们已经将车辆翻滚事故视为研究和规制的首要任务。在翻滚碰撞期间需要避免 使系好安全带的乘客通过侧车窗(在某些过程中称为玻璃窗)抛出。同样需要避免的是乘 客从车辆天窗中被抛出。已经研发出了各种翻滚检测方法来激活乘客约束装置，例如气囊、侧气帘、安全顶 篷、座椅安全带预紧器以及弹出式翻滚稳定杆。大多数方法包含对车辆翻滚角度和翻滚速 度的监测，或者具有带有适合的传感器的各种加速度部件，以及在很可能翻滚时实施展开 特定乘客约束装置的路径控制算法。具体的翻滚研究显示车辆在翻滚之前会经历多种角度的横摆和横向滑行(例如， 在刹车期间)。这种预碰撞车辆运动能够产生力量在碰撞事故之前影响乘客的运动。这种 运动能够在小于IOOms内发生。之前消除抛出乘客的解决方案集中在防止乘客通过车辆侧车窗部分或完全抛出。 大部分均使用从车辆车门贯穿侧车窗展开气囊的方法。例如，一些安全顶篷使用侧气帘气 囊在侧面碰撞和翻滚情况中保护车辆乘客。一种安全顶篷可在金属板材车顶纵梁之上在A 柱和C柱之间(双排座车辆)或A柱和D柱之间(三排座车辆)展开，以覆盖侧窗玻璃区 域从而保护靠外侧乘坐位置的乘客。气囊的充气装置可位于车顶纵梁附近侧柱之间。安全 顶篷可保持更长的膨胀时间以有助于防止多重碰撞或翻滚的伤害。需要考虑到乘客的满意度。如果在碰撞或翻滚事故不会即将发生时却展开了安全 顶篷会降低乘客满意度。此外，如果乘客在碰撞或翻滚事故没有发生而不得不更换不能重 置的安全约束系统时会进一步降低乘客满意度。现有的展开乘客约束系统的方法不能有效 地使用和重置可重置的约束系统例如顶部车辆乘客约束装置。因此，需要有一种车辆乘客约束系统，其能够减少乘客从车辆天窗中被抛出。还需 要有一种可重置的顶部车辆乘客约束系统，该系统能够在预备碰撞期间及时地展开，同时 能够在碰撞没有发生的情况下收起。

发明内容
本发明可解决上述问题中的一个或多个。在下文的表述中其他的特征和/或优点 将会更加清楚。本发明的具体实施例提供了一种顶部车辆乘客约束系统，包括配置用于关于车顶部展开和收起的板，配置用于展开和/或收起该板的电动马达，以及配置用于根据第一 预定状况控制该板展开和根据第二预定状况控制该板收起的控制电路。本发明的一些实施例提供了一种车辆，包括带有开口的车顶和连接至车顶的乘客 约束装置。该乘客约束装置包括配置用于越过开口展开和收起的板，以及配置用于根据车 辆状况控制该板的移动的控制电路。本发明的一些实施例提供一种用于顶部车辆乘客约束装置的控制电路，该控制电 路包括配置用于评价车辆状况的传感器；与传感器通讯的处理器，配置用于根据车辆状 况计算车辆翻滚的可能性。该处理器配置用于当车辆碰撞翻滚的可能性大于预定数值时激 活顶部车辆乘客约束系统，以及当车辆碰撞翻滚的可能性小于预定数值时使顶部车辆乘客 约束系统解除激活。本发明的一个优点在于其减小了乘客从车辆天窗中被抛出。本发明的另一优点在于其至少为部分可重置，使得系统在预备碰撞期间能够及时 地展开，同时在碰撞没有发生的情况下可以收起。在下列描述中，某些方面和实施例将会更为清楚。应理解的是从本发明最广泛的 角度考虑，可以实施本发明而无需这些方面和实施例的一个或多个特征。应理解的是这些 具体内容和特征仅仅是示例性和示意性的，而不是对本发明的限制。本发明在下文中将通过例子参考附图作更为详细的解释，在附图中相同的标号用 于相同或基本相同的部件。结合附图，上述特征和优点以及本发明的其他特征和优点在下 列实施本发明最佳方式的详细描述中将会十分清楚。


图1为具有根据本发明的示例性实施例的顶部车辆乘客约束系统的机动车辆的 立体图。图2显示了翻滚可能性(或严重性)的数个阶段。图3为带有处于未激活位置或阶段的示例性顶部车辆乘客约束系统的车顶部的 侧视图。图4为图3中的车顶部的侧视图，其顶部车辆乘客约束系统处于激活的位置或阶 段。图5显示了用于根据本发明示例性实施例的顶部车辆乘客约束系统的控制电路。图6为表格，显示了可用于计算各种预翻滚和翻滚阶段的翻滚可能性/严重性的 示例性输入信号。图7显示了控制根据本发明的示例性实施例的顶部车辆乘客约束系统的算法。图8显示了控制根据本发明的示例性实施例的顶部车辆乘客约束系统的另一种算法。
具体实施例方式虽然下列具体实施方法参考了示例性实施例，对于本领域技术人员而言显然会有 许多替代、修改和变更。因此，需要更为宽泛地看待权利要求要保护的主体。参考附图1-8，其中类似的标号表示所有这些附图中相同或相应的零件，其中显示了示例性顶部车辆乘客约束系统10、410和540。系统10、410和540可用于各种类型的 车辆，包括小型/大型车辆、双门轿车、轿车、敞篷车、卡车、厢式货车、小型箱式货车或运动 型多功能车。在一些实施例中，具有天窗的车辆包含有顶部车辆乘客约束系统(或称之为 OVORS)。OVORS的另一个公认的名字可为顶部乘客保护系统(或称之为00PS)。该OVORS 协助减少在车辆翻滚碰撞期间乘客通过天窗被抛出。
各种根据本教导的示例性实施例试图检测预碰撞动作并相应地激活约束装置。另 夕卜，各种示例性实施例试图预测侧滑和/或磕绊可能发生的情况，特别是在更有可能使车 辆翻滚的程度。例如，可利用对车辆前向能量的评价来预测翻滚事故。各种示例性实施例 允许乘客约束系统在预备碰撞时及时地展开，同时在碰撞没有发生的情况下能够收回。参考图1，显示了带有示例性0V0RS10的车辆20的立体图。车辆20为双门机动车 辆或双门轿车，在车辆的车顶40内带有开孔(或开口)30。车顶40包含选择性延伸越过车 顶内的开孔30的可收起盖板(例如天窗)用于封闭乘客可以乘坐的车辆内部60。盖板50 可手动或电动控制。虽然所示车辆20描绘成了小型车，但车辆可以为任何类型的交通运输 装置，包括大型车辆、轿车、敞篷汽车、卡车、厢式货车、小型箱式货车或运动型多功能车。车辆20主要设计用于关于驾驶路面双向行进。图1中也显示了三个轴，指示着车 辆20可以沿着其移动的三个方向路径。X轴指示车辆20沿着从车辆的前端到后端(分别 示为70和80)的纵向移动。Y轴指示车辆20沿着从车辆驾驶者一侧到乘客一侧(分别示 为90和100)的横向移动。Z轴指示车辆20关于驾驶路面的竖直移动或位移。在翻滚碰撞 情况下，一个或多个车辆部件可能关于Z轴位移或反转。例如，车辆20可关于X、Y或Z轴 旋转，如图1所示。车辆关于X轴的旋转(或翻滚)以Θ表示。车辆20关于Y轴的旋转 (或倾斜)以α表示。车辆20关于Z轴的旋转(或横摆)以Ψ表示。如下文所讨论的， 车辆可包含任意数量的传感器，例如陀螺仪，用于分别检测车辆20关于X、Y和/或Z轴的 角速度，即车辆的翻滚速度、倾斜速率和横摆速率。图1中也显示了用于监测车辆状况和控制乘客约束装置的控制电路110。控 制电路110包括配置用于控制任意数量的乘客约束装置/系统的运动的约束控制模块 (RCM) 120。RCMl20 与 OVORS10 电通讯。如图1所示，RCM120执行算法以在特定条件下展开和/或使乘客约束装置膨胀。 RCM120配置用于确定和/或存储乘客约束装置的预翻滚和翻滚阶段的阈值。这些装置可包 含顶部车辆乘客约束系统、可膨胀气帘(例如安全顶篷)诸如驾驶员侧前气囊、乘客侧前气 囊、后侧气囊或安全带卷收器。RCM120配置用于响应于从各个传感器输入的车辆状况。所 考虑的值包括车辆重心、重量、宽度、转动惯量和/或其他悬架参数。RCM120可配置用于根 据所需频率接受输入。例如RCM120更新现有的阈值以反映可能改变车辆翻滚倾向的车辆 状况的任何变化。例如，气候状况可能需要降低激活/膨胀阈值。RCM120可包括任意数量的微处理器来执行各种展开/膨胀算法。RCM120也可包 括电子硬件来协助算法的执行。在所示的实施例中，RCM120配置用于通过传感器、乘客约 束装置和/或其他车辆系统例如紧急电话呼叫或机动车辆维护系统之间的硬连接线和无 线连接来接收和传输信息。在图1所示的实施例中，RCM120连接至多个传感器130、140、150、160、170、180、 190、200、210、220、230、240、250、260和270。控制电路110还包括翻滚速率传感器130、翻滚角度检测器140、纵向加速度计150、侧加速度计160、垂直加速度计170、横摆率传感器180、 侧滑角度传感器190、车辆速度传感器200、车辆重量传感器210、220、横向加速度计230、 240、轮胎压力传感器250、运载高度传感器260和惯性传感器270。其他未显示的也可用于 本发明一些实施例的传感器包括例如车窗状态传感器、安全带锁扣状态传感器、方向盘传 感器以及轮胎状态传感器。本领域的技术人员将会理解的是显示在图1中的传感器130、140、150、160、170、 180、190、200、210、220、230、240、250、260和270仅仅是出于说明性目的。这些传感器的实 际位置可依据车辆和系统而变化。传感器130、140、150、160、170、180、190、200、210、220、 230、240、250、260和270可关于X、Y或Z轴任意定向。平移传感器(例如传感器230)可 适于检测沿着任意一轴的移动。旋转传感器(例如传感器130)可适于检测车辆的翻滚、倾 斜和/或横摆。传感器可以为任意类型的，例如压电式、压阻式、固态、电容式或硅微机械式 的装置。传感器130、140、150、160、170、180、190、200、2 10、220、230、240、250、260 和 270 也
可用于为其他辅助算法产生信号输入。例如，可以基于一个或多个其它传感器信号感知或 计算出翻滚角度和侧滑角度。类似地，各种转动惯量信号和加速度信号可使用其它的信号 来计算从而得出它们的值。在一些实施例中，可基于RCM120接收的其他信号校准数据。传感器130、140、150、160、170、180、190、200、210、220、230、240、250、260 和 270 向 RCM120提供输入信号。输入信号可以无线和/或通过硬线连接传输给RCM120。输入信号 可通过专用输入线和/或通过信号共享的通信总线提供给RCM120。图2为RCM的展开和/或膨胀算法概要280。RCM可配置成基于预定标准来计算 车辆翻滚碰撞的可能性。图中显示了四个阈值阶段290、300、310和320。两个阶段290和 300代表翻滚可能性的值，两个阶段310和320代表一旦翻滚即将来临时翻滚的严重性。随 着阶段向右移动，翻滚可能性越大，且越严重。阶段290、300、310和320与所感应的或所计 算的指示车辆状况的值相关联。在不同的阶段激活和/或膨胀不同的乘客约束系统。每个 阶段均已预定并编程在了 RCM中。例如，在一个实施例中，在预翻滚阶段2(300)展开/激 活OVORS并在翻滚阶段1(310)使其膨胀。在另一个实施例中，在预翻滚阶段1(290)展开 /激活OVORS并在翻滚阶段2 (320)使其膨胀。虽然在图2中显示了四个阶段，也可以为约 束系统设定更多或更少的阶段或阈值。预翻滚阶段和翻滚阶段的阈值可以为动态阈值、静态阈值或二者均可。例如，阈值 可基于角度信号、速度信号、加速度信号、轮胎压力信号、方向盘状态信号、翻滚角度信号、 翻滚速率信号、横摆信号、横摆速率信号、倾斜信号和/或倾斜速率信号。方法和系统可基 于车辆正经历指示车辆有潜在翻滚的运动或正处于指示车辆有潜在翻滚的位置上。指示车 辆有潜在翻滚的运动或位置可包括这样的情况，例如车辆的轨迹由于与其他车辆或物体 的物理接触而改变，车辆轮胎压力急剧下降，驾驶员急速改变方向盘的速率和角度，或当车 辆离开驾驶路面具有垂直加速度和速度。阈值可另外取决于一个或多个指示车辆碰撞状态 的数据信号，包括但不限于例如车窗状态信号、安全带状态信号和/或车辆乘客在车辆中 的位置。参考图3，部分显示了机动车辆的车顶330。所示的角度是从车辆车厢内侧朝上向 车顶330观察。车顶330位于车辆的车顶部分中。车顶330包括多个结构部件340、350、360、370和380，其配置用于与车辆的其他结构部件(例如A柱和B柱)连接。车顶330包 括两个大的开孔(或开口)390和400。如图1中所示，可收起的盖板(或天窗50)可连接 至车顶40以选择性地关闭开孔30。在图3中所示的实施例中，盖板保持覆盖过开孔390， 但也可选择性地从开孔400上移开。在其它的实施例中，一个或多个可收起盖板可选择性 地打开车顶330的多个较大开孔。图3中的车顶330包括顶部车辆乘客约束系统410 (或0V0RS)。0V0RS410包括可 收起的板(或盖板)420，图3中显示为处于未激活、收起的或未展开位置(或阶段/状态)。 板420配置用于当处于激活位置时(如同图4所显示和讨论的)延伸越过开孔400。图3 中，板420连接至电动马达430。电动马达430驱动板420并在未激活位置和激活位置之间 移动板。电动马达430用作板展开和收起的能量源。电动马达430可连接至车辆的主电源 系统(例如发电机或电池)，或者将电动马达分开供能。在一个实施例中，电动马达是通常 用于天窗和可收起板的天窗马达。在所示实施例中，当板420未膨胀时，板可在未激活位置 和激活位置之间往复移动。RCM可硬线连接或无线连接至电动马达。电动马达430与具有 RCM(其配置用于根据车辆状况指示马达激活或解除激活板420)的控制电路电连通。例如 在一个实施例中，RCM指示马达430在满足第一预定状况时展开板420。第一预定状况可以 为横摆速率或翻滚速率超过一个阈值(例如分别为2度每毫秒和1度每毫秒)。第一预定 状况也可为计算值，例如翻滚碰撞的可能性(例如25%的翻滚可能性)。RCM指示马达430 在满足第二预定状况时收起板420。第二预定状况也可以为横摆速率或翻滚速率，但是其中 某个应当小于一个阈值(例如分别为0. 2度每毫秒和0. 1度每毫秒)。第二预定状况也可 为计算值，例如翻滚碰撞的可能性。例如RCM可在翻滚可能性计算为小于10%翻滚可能性 时)指示板420收起。第二预定状况也可为车辆是否已经翻滚。在一个实施例中，车辆的 刚性车身运动可使用角速度传感器来测量，例如图1中所示的横 摆速率传感器180或侧滑 角度传感器190。在这种设置下，RCM通过单独评价所测量的角速度并确定其是否在预定范 围内来确定车辆是否已经翻滚。在另一个实施例中，角度传感器例如陀螺仪也可用于确定 车辆关于驾驶路面的角度位置。这里，例如角度位置α等于180度，RCM确定车辆已经翻 滚。在这种设置中，翻滚可以在车辆发生变形之前预测到。当没有发生翻滚时板420可返 回至存储位置。这样，当撞车可能性减小后可将板420收回并存储好。如图3所示，板420连接至导轨440。导轨440包括连接至两个车顶结构部件340 和350的两个轨道(或槽)450。轨道450关于车辆纵向延伸(或处于X轴方向上)。在所 示的实施例中，轨道450配置用于沿着开孔400延伸，然而，在其他实施例中，轨道也可沿着 多个开孔(例如390)延伸并/或越过车辆的整个车顶330。OVORS 410包括张力调节器460，其配置用于进一步引导或调整板420的位置。所 示的张力调节器460包括具有两道绳索470和480 (如图4所示)和两个绳索滑轮490、500 的绳索总成。参考图3，板420通过绳索连接至导轨450。每一绳索连接至板420的一端并 且锚固在绳索滑轮内。绳索滑轮490、500当板展开时沿着轨道移动。绳索滑轮由电动马达 430驱动。绳索470、480和滑轮490、500调节板420上的张力。绳索470、480由足以承受 系统展开的力和任何所需应用的材料组成。在一个实施例中，绳索470、480由尼龙纤维制 成。也可将其他张力调节器(例如弹簧或其他固定件)用于板。如图3所示，导轨440包括配置用于将绳索滑轮490、500固定在预定位置上的锁定机构或固定件。一旦板420完全延伸越过开孔400，其将通过锁定机构固定在位。所定机 构可为任何类型的紧固件例如锁销或操作杆。在一个实施例中，锁销包括在导轨轨道450 中。锁销包括弹簧负载的钩，用于一旦绳索滑轮越过特定位置则其将锁定在位。锁销配置 用于选择性地分离绳索滑轮。锁销可以为机械驱动或电驱动。该锁定和解锁过程可以重复 任意多的次数。板420可重复地在激活位置和未激活位置之间重复重置，使得OVORS 410 能够在预备碰撞阶段及时地打开，而在碰撞没有发生的情况下收起。导轨、绳索滑轮以及锁 定机构可由任何金属或塑料材料制成。可通过任何已知的紧固件例如铆钉、螺栓、胶水或环 氧树脂将零部件固定至车顶。零部件可使用当前的成型技术(包括冲压、铸造、注塑成型和 /或挤压)形成。图4中所显示的是图3中的车顶330，带有显示为处于激活位置、阶段或状态的 OVORS 410。板420关于车辆纵向移动或处于X轴方向上移动。板420显示为处于展开且锁 定阶段。板420可由多种材料构成并可设计其尺寸以满足具 体车辆的大小和乘客。在激活 位置板盖住开孔400 (也如图3所示)以限制乘客或其他物体从车辆中抛出。这样，OVORS 410减少了乘客通过天窗被部分或全部抛出。板420包括可膨胀腔体510，如图4所示。可膨胀腔体510配置用于当其中喷射 流体时扩展或膨胀开。可膨胀腔体510可以为任何大小或形状，并可以任何所需的方式或 配置设置。板420可以为或包括例如气囊、气帘或顶篷。腔体510与充气装置520流体联 通。图中显示有通道530或软管以便于腔体510与充气装置520连接。充气装置520可例 如为任何已知的气体充气装置诸如化学、电学或机械驱动的充气装置。由于OVORS 410是 用两个分开存储的能量源(即电动马达430用于展开板420并产生张力，充气装置520用 于使板膨胀)，可使系统的复杂程度和质量最小。OVORS 410提出了一种简单而轻巧的解决 方案，其仅需最小量的封装。绳索470、480、锁定装置和腔体510的膨胀保证了将足够的张 力加于板420和车顶开孔400上。充气装置520与RCM电通讯。RCM在特定的车辆状况已经确定时指示充气装置520 将气体输送至板内的腔体。RCM在满足第三预定状况时指示充气装置520来使板膨胀。第 三预定状况可以为横摆速率或翻滚速率超过一个阈值(例如分别为3度每毫秒和0. 5度每 毫秒)。第三预定状况也可为计算值，例如翻滚碰撞的可能性(例如55%的翻滚可能性)。 在其他实施例中，第三预定状况可以为车辆是否已经翻滚。在一个实施例中，可使用角速度 传感器，例如图1中所示的横摆速率传感器180或侧滑角度传感器190来测量车辆刚性车 身的运动。在这种设置下，RCM通过单独评价所测量的角速度并确定其是否在预定范围内来 确定车辆是否已经翻滚。在另一个实施例中，角度传感器例如陀螺仪也可用于确定车辆关 于驾驶路面的角度位置。这里，例如角度位置 等于180度，RCM确定车辆已经翻滚。在这 种设置中，翻滚可以在车辆发生变形之前预测到。当没有发生翻滚时板420可返回至存储 位置。这样，当撞车可能性减小时可将板420收回并存储好。在所示的实施例中，可引导充 气装置在板处于如图4所示的激活位置时将气体输送给板420。在该实施例中OVORS 410 一旦膨胀，将不能重置和收起。参考图5，显示了其中用于乘客约束系统540 (例如OVORS 410)的控制电路535的 示意图。控制电路535包括任意数量的传感器550、560和570用于检测各种车辆状况。如 上所讨论，示例性的传感器包括但不限于翻滚速率传感器、横摆速率传感器、里程表和加速度计。传感器550、560和570与处理器580电通信。传感器550、560和570可以硬线连接 或无线连接至处理器580。处理器580配置用于基于所感应到的或计算出的车辆状况来计 算车辆翻滚碰撞的可能性。可使用各种方法来计算翻滚碰撞的可能性。示例性方法在名为 “预测车辆翻滚的系统和方法”的美国专利US No. 7，386，384中有所公开。处理器580配置 用于基于感应的或计算的值控制乘客约束装置540。处理器580配置用于当车辆翻滚碰撞 的可能性大于预定值(例如30%的翻滚可能性)时激活OVORS 540，并在车辆翻滚碰撞的 可能性小于预定值(例如5%的翻滚可能性)时解除激活OVORS 540。在其他实施例中，处 理器580配置用于基于所感应到的状况来激活或解除激活OVORS 540。例如当评估到横摆 速率为3度每毫秒时激活系统540。处理器580可以软件编程或硬件控制来执行激活和解 除激活算法。处理器580可为约束控制模块或包括在其中。RCM可包括存储器(例如RAM 或DRAM)来存储算法。RCM也可包括电、电动化学或电动机械开关装置用于当接收到感应特 定预定状况(例如车辆是否已经翻滚)的输入信号时驱动OVORS 540。图5中所示的OVORS 540包括两个能量源590、600。设有电动马达590来展开和 收起可膨胀板610。设有充气装置600用于当板610展开时使其膨胀。控制电路535可包 括充气装置600和电动马达590。电动马达590与处理器580电通讯。处理器580配置用 于指示或管理电动马达激活和/或解除激活板610。在一个实施例中，板610在处于收起或 存储位置时是没有激活的，在其处于展开状态时是激活的。控制电路535配置用于控制充 气装置600。处理器580还与充气装置通讯。处理器580配置用于指示充气装置600释放 流体使板610或OVORS 540膨胀。虽然图5中显示了各部件的连接，控制电路中的各部分 的通讯可通过硬线或无线来建立。
现在参考图6，显示了图表630，其展示了对于一个示例性约束系统可以如何使用 具体的车辆状况来计算车辆翻滚碰撞的可能性和/或严重性。为一种乘客约束系统的各种 激活/展开阶段设定了阈值。如同所示，在不同的阶段使用了不同的信号来评价翻滚的可 能性或严重性，以及确定是否已经满足预定阈值。设定了四个阶段预翻滚阶段(预翻阶段 1和预翻阶段2)以及翻滚阶段(翻滚阶段1和翻滚阶段2)。从传感器接收到各种输入信号640并用于计算翻滚的可能性/严重性，并将这些 值与相关阈值的值进行比较。第一输入信号涉及车辆翻滚速率。翻滚速率设定为车辆关于 翻滚(或绕X轴旋转)的角速度。车辆翻滚速率与翻滚和预翻滚阶段均相关。车辆翻滚速 率用于预翻阶段1、预翻阶段2、翻滚阶段1和翻滚阶段2的计算和比较。横摆速率指的是车辆绕其垂直轴(图1中所示的Z轴)的角速度，且通常以度每 秒或弧度每秒来表示。横摆可描述为物体绕着其垂直轴的运动，横摆速率传感器通常确定 车辆进行“滑动”离开轴线多远。横摆速率信号用于预翻滚阶段和第一翻滚阶段(翻滚阶 段1)中的计算和比较。方向盘角度和方向盘角速度涉及预翻滚阶段和第一翻滚阶段的计算和比较。方向 盘角度指示驾驶员希望车辆转向的角度和方向。由于方向盘角度指示驾驶员希望的方向， 其可与其他传感器输入进行比较来确定车辆是否的确朝向所希望的方向(或驾驶员是否 未打足方向盘或已经将方向盘打过头)。方向盘角速度指示驾驶员打方向盘有多快，或方向 盘在没有驾驶员的输入时转向有多快。方向盘角速度可指示能够陷入翻滚或具有车辆翻滚 可能性的其他车辆位置的驾驶员动作。
图1中分别显示了横向、纵向和垂直加速度或X、Y、和Z轴方向上的加速度，其也 可用于翻滚可能性/严重性的计算。横向加速度指示车辆在侧面方向上的速度增加率。横 向加速度可用于所有四个阶段的计算和比较。纵向加速度指示车辆在前后方向上的速度增 加率。纵向加速度可用于预翻滚阶段的计算和比较。垂直加速度指示车辆在垂直方向上的 速度增加率。垂直加速度可用于翻滚阶段的计算和比较，而不用在预翻滚阶段的计算。在图6的示例性实施例中，车辆速度也用于预翻阶段2以及两个翻滚阶段的翻滚 可能性/严重性计算和与阈值相比较。侧滑角度或“滑动角度”可用于预翻阶段2以及两 个翻滚阶段的翻滚可能性/严重性计算和与阈值相比较。滑动角度是车辆的实际行驶角度 与所指定的车辆前方方向之间的角度。可额外地使用一个或多个轮胎压力信号来计算所有预翻滚阶段和翻滚阶段的翻 滚可能性/严重性以及与阈值相比较。轮胎压力信号可包括关于左右前轮和/或左右后轮 的轮胎压力。轮胎压力的读取可为评估值或计算值。轮胎压力信号可为多个轮胎之间的相 对值或涉及单个轮胎的状况。其他输入信号可用于确定预翻滚阶段和翻滚阶段中的一个或多个的阈值。例如， 初始翻滚角度检测器、车辆质量检测器或转动惯量检测器可在翻滚可能性和/或严重性的 计算中提供有用的信息。图7显示了根据另一个实施例通过RCM控制多个乘客约束系统的算法700。在710 处接收到各种输入信号，在720处计算出翻滚可能性或严重性，在730处将该值与预翻滚和 翻滚阶段的阈值相比较，在740处如果满足阈值则激活各种约束系统。在所示实施例中，在 750处确认或校准计算值。如图所示，在710处接收各种输入信号。输入信号包括翻滚速率、横摆速率、方向 盘角速度、方向盘角度、纵向加速度、横向加速度、垂直加速度、车辆速度、侧滑角度以及轮 胎压力。在720处将信号用于计算车辆翻滚可能性或严重性。如步骤730所示，将该值与 约束系统激活的四个阶段(本例中)的多个预定阈值相比较。如图7所示，预翻阶段1阈值760为激活/解除激活阈值，其意味着可重置装置被 激活且之后可以解除激活。如果满足预翻阶段1阈值760，在770处激活可重置预张紧装 置。如果随着可重置预张紧装置的激活，翻滚可能性/严重性降低至预翻阶段1阈值之下， 将解除可重置预张紧装置的激活并重置。之后，算法将翻滚可能性/严重性与预翻阶段2 阈值780进行比较，阈值780也是激活/解除激活阈值。如果满足预翻阶段2阈值780，在 790处激活附加的可重置装置(例如横跨天窗的可收起非膨胀式的板或顶篷，即0V0RS)。如 果随着附加可重置装置的激活，翻滚可能性/严重性降至预翻阶段2阈值之下，将解除可重 置装置的激活并重置。算法随后在800处检查预翻阶段1阈值，其为激活阈值，这里将激活或展开不可重置的约束装置。如果满足翻滚阶段1阈值，将在810处激活不可重置的预张紧装置。如果 随着不可重置的预张紧装置的激活。翻滚可能性/严重性降至翻滚阶段1阈值之下，将不 再重置不可重置预张紧装置。翻滚阶段2阈值820也是激活阈值。如果满足翻滚阶段2阈 值，将在830处激活不可重置的乘客抑制装置(例如膨胀的气体顶篷)。如果随着不可回收 的乘客抑制装置的激活，翻滚可能性/严重性落至翻滚阶段2阈值之下，也不能再重置不可 重置乘客抑制系统。
参考图8，显示了另一种控制乘客约束系统的方法或算法850。方法850可通过 处理器和/或RCM执行。方法850可与任何乘客约束装置兼容，包括但不限于这里讨论的 OVORS0方法850在860处开始接收指示车辆状况的任意数量的输入信号。可以任何频繁程 度接收信号。在一个实施例中，每秒评价并接收车辆状况一次，在另一个实施例中，每毫秒 接收更新的车辆状况一次。在下一个步骤870处，计算车辆翻滚碰撞的可能性。可使用任 意数量的输入信号计算翻滚可能性。在下一步880处，算法将翻滚可能性与预定状况相比 较。将激活阈值编程在RCM中。如果满足了激活阈值，则在890处激活乘客约束系统。如 果未能满足激活阈值，则程序返回至步骤860。激活可包括展开可膨胀装置(例如气囊、板 或顶篷)和/或使其膨胀。在激活乘客约束系统之后，算法在900处将翻滚碰撞可能性与另一 预定状况相比 较。将膨胀阈值编程进RCM中。如果满足了膨胀阈值，将在910处使乘客约束系统膨胀。在 该实施例中，控制循环在膨胀处终止。如果未能满足膨胀阈值，系统将在920处解除激活并 返回至步骤860。在另一实施例中，程序返回步骤880以评价是否满足激活阈值。如果满足 了激活阈值但未满足膨胀阈值，则系统将保持激活状态直至不再满足激活阈值。这样程序 在步骤880和900之间循环，直至或者满足膨胀阈值、或者不再满足激活阈值。本说明书和权利要求除非另行说明，所有说明书中和权利要求中表达数量、百分 比或比例的数字或其他数字性的值应理解成所有情况下均以“大约”进行了修饰。因此，除 非作了相反说明，在说明书和权利要求中的给出的数字性参数都是近似值，其可根据希望 通过本发明所获得的性能而改变。出于丝毫并非企图限制本发明权利要求范围的等同申请 原则，每个数字性参数应当至少根据所公开的有效数字以及采用常规取整规则进行解释。各种示例性实施例为预测机动车辆翻滚事故和展开乘客约束系统提供了方法和 系统。本发明的一些实施例可用于各种类型的机动车辆以预测或确定是否将要发生翻滚 或碰撞，以及翻滚或碰撞是否正在发生。一些实施例可使用算法根据给定事实情况下预测 (或感应)翻滚事故来展开和/或重置、以及激活和解除激活一个或多个乘客约束系统。乘 客约束系统可以自动、手动或手动自动共用地重置，例如当自动重置不能够进行时允许手 动地替代。一个或多个这类约束装置可用于本教导的各种示例性实施例中，且控制电路可适 用于当满足阈值时同时或不同时刻激活这些约束装置，例如，某阈值表示了车辆进入预翻 滚和翻滚阶段。各种其他的传感器和分立的控制器也可用于一些实施例中来控制乘客约束 装置。控制电路可通过响应于多个翻滚检测阈值生成一个或多个控制信号来展开约束装置。应注意的是，在本说明书和权利要求中，除非明示，单数形式的“一”、“一个”、“这 个”、“该”等表述包括复数指代，且不限于指代一个。因此，提到“约束装置”时包括两个或 多个约束装置。如同本文所用，词组“包括”以及其语法上的变化表达并非意图限定，因此 所列出的词组叙述并未排除其他可以替代或附加在所列词组中的类似词组。对本领域的技术人员而言，对本说明书的方法可作出各种变化和修改而不背离本 教导的范围。通过对这里所公开的说明书和实践方法的思考，本发明的其他实施例对于本 领域的技术人员而言是显而易见的。本说明书和例子应当仅仅理解为是示例。虽然详细描述了实施本发明的最佳方式，本发明所涉及领域的技术人员在本发明的权利要求范围内将会认识到多种替代设计和实 施例来实施本发明。
权利要求
一种顶部车辆乘客约束系统，包括配置用于关于车辆车顶展开和收起的板；配置用于展开和/或收起所述板的电动马达；以及配置用于根据第一预定状况控制所述板的展开和根据第二预定状况控制所述板的收起的控制电路。
2.根据权利要求1所述的顶部车辆乘客约束系统，其特征在于所述控制电路包括配置 用于计算车辆翻滚碰撞可能性的处理器。
3.根据权利要求2所述的顶部车辆乘客约束系统，其特征在于所述第一预定状况为车 辆翻滚碰撞的可能性大于阈值。
4.根据权利要求2所述的顶部车辆乘客约束系统，其特征在于所述第二预定状况为车 辆翻滚碰撞的可能性小于阈值。
5 根据权利要求2所述的顶部车辆乘客约束系统，其特征在于进一步包括 包括在所述板内的可膨胀腔体；以及配置用于使所述可膨胀腔体膨胀的充气装置。
6.根据权利要求5所述的顶部车辆乘客约束系统，其特征在于所述控制电路配置用于 根据第三预定状况控制所述充气装置。
7.根据权利要求6所述的顶部车辆乘客约束系统，其特征在于所述第三预定状况为车 辆翻滚碰撞可能性大于一个阈值。
8.根据权利要求1所述的顶部车辆乘客约束系统，其特征在于所述板是可膨胀的，且 所述控制电路配置用于根据车辆是否已经翻滚来控制所述板的膨胀。
9.根据权利要求1所述的顶部车辆乘客约束系统，其特征在于所述第二预定状况为车 辆是否已经翻滚。
10.根据权利要求1所述的顶部车辆乘客约束系统，其特征在于进一步包含 连接至所述控制电路的传感器，所述传感器配置用于确定车辆的横摆速率和/或翻滚速率。
11.根据权利要求10所述的顶部车辆乘客约束系统，其特征在于所述第一预定状况为 横摆速率或翻滚速率是否大于一个阈值。
12.根据权利要求10所述的顶部车辆乘客约束系统，其特征在于所述第二预定状况为 横摆速率或翻滚速率是否小于一个阈值。
13.根据权利要求1所述的顶部车辆乘客约束系统，其特征在于进一步包括 配置用于引导所述板至少部分越过所述车辆车顶的导轨。
14.根据权利要求13所述的顶部车辆乘客约束系统，其特征在于进一步包括 连接至所述导轨的锁定机构，所述锁定机构配置用于选择性地固定所述板。
15.一种车辆，包含 带有开口的车顶；连接至所述车顶的乘客约束装置，所述乘客约束装置包括配置用于越过所述开口展开和收起的板；以及配置用于根据车辆状况控制所述板越过所述开口的运动的控制电路。
16.根据权利要求15所述的车辆，其特征在于所述控制电路包括配置用于计算车辆翻滚碰撞可能性的处理器；以及根据所述车辆翻滚碰撞可能性来控制所述板的运动。
17.根据权利要求16所述的车辆，其特征在于所述板是可膨胀的，且所述控制电路配 置用于根据所述车辆翻滚碰撞可能性来控制所述板的膨胀。
18.一种用于顶部车辆乘客约束装置的控制电路，所述控制电路包括配置用于评价车辆状况的传感器；以及与所述传感器通讯的处理器，所述处理器配置用于基于所述车辆状况计算车辆翻滚碰 撞的可能性。其特征在于所述处理器配置用于当所述车辆翻滚碰撞可能性大于一个预定阈值时激 活所述车辆乘客约束装置，以及当所述车辆翻滚碰撞可能性小于一个预定阈值时解除激活 所述车辆乘客约束装置。
19.根据权利要求18所述的控制电路；其特征在于进一步包含与所述处理器通讯的、配置用于激活和/或解除激活所述顶部车辆乘客约束装置的电 动马达；所述处理器配置用于指示所述电动马达以激活和/或解除激活所述顶部车辆乘客 约束装置。
20.根据权利要求19所述的控制电路，其特征在于进一步包含与所述处理器通讯的、配置用于使所述顶部车辆乘客约束装置膨胀的充气装置；所述 处理器配置用于指示所述充气装置以使所述顶部车辆乘客约束系统膨胀。
全文摘要
本发明公开了一种顶部车辆乘客约束系统。示例性顶部车辆乘客约束系统包括配置用于关于车辆车顶展开和收起的板，配置用于展开和/或收起板的电动马达，和配置用于根据第一预定状况控制板的展开以及根据第二预定状况控制板的收起的控制电路。本发明的优点在于避免了乘客从车辆天窗中被抛出，另外其至少为部分可重置，使得系统在预碰撞期间能够及时地展开，同时在碰撞没有发生的情况下可以收起。
文档编号B60R21/11GK101830206SQ201010125039
公开日2010年9月15日 申请日期2010年2月23日 优先权日2009年3月13日
发明者罗伯特·威廉·麦克科伊 申请人:福特全球技术公司