用于自对齐约束系统的系统和方法与流程

本发明一般涉及车辆，并且更具体地涉及用于这种车辆的约束系统安全带。

背景技术：

现代车辆通常并入各种约束系统，诸如安全带约束件、头枕等。虽然与这类系统结合使用的安全带约束件非常有效，但它们仍可在许多方面得到改进。例如，安全带约束牵开器组件通常刚性地附接到它们各自的安装表面。因此，带状织带在从牵开器解开时的方向是固定的。然而，由于乘员的尺寸和体型可能变化，所以牵开器的固定方向可能不令人满意。虽然可以将诸如引导环的附加硬件结合到牵开器组件中以影响带状织带的表观方向，但是这些部件增加了制造复杂性和成本。

因此，期望提供用于机动车辆和其它移动平台中的约束系统的改进的系统和方法。此外，通过后续具体实施方式和所附权利要求，结合附图和前述技术领域和背景，本发明的其它期望特征和特性将变得显而易见。

技术实现要素：

提供了用于改进约束系统的系统和方法。在一个实施例中，用于约束系统的牵开器组件包括限定牵开器轴线的牵开器主体和联接到牵开器主体的牵开器线轴。牵开器线轴被构造成接收牵开器安全带。枢转部件被构造成将牵开器主体可旋转地固定到安装结构，使得当加载力经由牵开器安全带施加到牵开器线轴时，牵开器轴线旋转以基本上与加载力对齐。

在一个实施例中，牵开器组件包括旋转限制组件，例如，从牵开器主体的下表面突出的销部件，其中销部件定位成配合在安装结构中的匹配的弓形狭槽内。在一个实施例中，旋转限制组件将牵开器主体的旋转限制在0-30度的范围内。

在一个实施例中，牵开器主体被构造成使得牵开器轴线在未施加加载力时对应于默认方向。

在一个实施例中，枢转部件是将牵开器主体联接到安装结构的肩部螺栓。

在一个实施例中，牵开器组件包括在肩部螺栓和牵开器主体之间的减振插入件。

在另一个实施例中，一种车辆包括设置在车辆内部的安装结构和与其联接的牵开器组件。牵开器组件包括限定牵开器轴线的牵开器主体和联接到牵开器主体的牵开器线轴。牵开器线轴被构造成接收牵开器安全带。枢转部件被构造成将牵开器主体可旋转地固定到安装结构，使得当加载力经由牵开器安全带施加到牵开器线轴时，牵开器轴线旋转以基本上与加载力对齐。

在一个实施例中，安装结构是肩部牵开器支架，其与设置在车辆内部的座椅相关联。

在一个实施例中，牵开器组件还包括旋转限制组件，诸如从牵开器主体的下表面突出的销部件，其中销部件定位成配合在安装结构中的匹配的弓形狭槽内。在一个实施例中，旋转限制组件将牵开器主体的旋转限制在0-30度的范围内。

在一个实施例中，牵开器主体被构造成使得牵开器轴线在未施加加载力时对应于默认方向。

在一个实施例中，枢转部件是将牵开器主体联接到安装结构的肩部螺栓。

在一个实施例中，牵开器组件包括在肩部螺栓和牵开器主体之间的减振插入件。

在另一个实施例中，一种在车辆中形成牵开器组件的方法包括提供牵开器组件，该牵开器组件包括限定牵开器轴线的牵开器主体，联接到牵开器主体的牵开器线轴，其中牵开器线轴被构造成接收牵开器安全带。该方法还包括经由枢转部件将牵开器组件可旋转地联接到车辆的安装结构，该枢转部件被构造成在默认方向上将牵开器主体可旋转地固定到安装结构；响应于施加到牵开器安全带的力提供牵开器组件在预定范围内的旋转；以及自动将牵开器组件返回到默认方向。

在一个实施例中，安装结构是肩部牵开器支架，其与设置在车辆内部的座椅相关联。

在一个实施例中，牵开器组件还包括旋转限制组件，诸如从牵开器主体的下表面突出的销部件，其中销部件定位成配合在安装结构中的匹配的弓形狭槽内。

在一个实施例中，旋转限制组件将牵开器主体的旋转限制在0-30度的范围内。

附图说明

以下将结合以下附图来描述示例性实施例，其中相同的数字表示相同的元件，并且其中：

图1是示出根据各种实施例的具有用于检测约束系统的状态的系统的示例性车辆的功能方框图；

图2示出了根据示例实施例的车辆内部的乘员和约束件；

图3和图4是示出根据各种实施例的约束组件的操作的概念概述；

图5示出了根据一个实施例的约束组件；

图6是示出根据各种实施例的方法的流程图。

具体实施方式

描述了用于自对齐约束系统的系统和方法，该自对齐约束系统与其中可以有利地部署这种系统的机动车辆或其它移动平台结合使用。

以下具体实施方式本质上仅是示例性的，并不旨在限制应用和用途。此外，无意受前述技术领域、背景技术、发明内容或以下具体实施方式中呈现的任何明示或暗示的理论的约束。如本文所使用，术语“模块”是单独地或以任何组合的指任何硬件、软件、固件、电子控制部件、处理逻辑和/或处理器设备，包括但不限于：专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)、电子电路、处理器(共享、专用或组)和执行一个或多个软件或固件程序的存储器、组合逻辑电路和/或提供所描述的功能的其它合适部件。

可以在功能和/或逻辑块部件和各种处理步骤方面描述本发明的实施例。应当理解，可以通过被配置成执行指定功能的任何数量的硬件、软件和/或固件部件来实现这类块部件。例如，本发明的实施例可以采用各种集成电路部件，例如，存储器元件、数字信号处理元件、逻辑元件、查找表等，其可以在一个或多个微处理器或其它控制设备的控制下执行各种功能。另外，本领域技术人员将理解，本发明的实施例可以结合任何数量的系统来实践，并且本文描述的系统仅仅是本发明的一个示例性实施例。

为简洁起见，本文中可能不详细描述在系统的一般和其它功能方面(以及系统的各个操作部件)与车辆约束系统、牵开器组件和车辆相关的常规技术。此外，本文包含的各种附图中所示的连接线旨在表示各种元件之间的示例性功能关系和/或物理联接。应当注意，在本发明的实施例中可以存在许多替代或附加的功能关系或物理连接。

参考图1，采用根据各种实施例的系统的车辆10通常包括底盘12、车身14、前轮16和后轮18。车身14布置在底盘12上并且基本上包围车辆10的部件。车身14和底盘12可共同形成框架。轮子16-18各自在车身14的相应拐角附近可旋转地联接到底盘12。虽然可以结合示例描述本系统和方法，但是实施例的范围不限于此，并且可以采用与可以有利地结合这类约束系统的任何移动平台相关联，诸如船只、飞机等。换句话说，描述了示例性车辆10而不失一般性。

在各种实施例中，车辆10的特征在于某种程度的自主性。例如，车辆10可以对应于汽车工程师协会(sae)“j3016”自动驾驶级别的标准分类法下的四级或五级自动化系统。使用该术语，四级系统指示“高度自动化”，指的是即使人类驾驶员没有对干预请求做出适当响应，自动驾驶系统仍然执行动态驾驶任务的所有方面的驾驶模式。另一方面，五级系统表示“完全自动化”，指的是其中自动驾驶系统在可由人类驾驶员管理的所有道路和环境条件下执行动态驾驶任务的所有方面的驾驶模式。然而，应当理解，根据本主题的实施例不限于任何特定的分类法或自动化类别的规定。此外，根据本实施例的构造检测系统可以与利用导航系统提供路线引导的任何车辆结合使用。此外，车辆10可以是传统的非机动车辆。

虽然在所示实施例中将车辆10描绘为乘用车，但应当理解，任何类型的车辆，包括摩托车、卡车、运动型多功能车(suv)、休闲车(rv)、船舶、飞机以及采用约束系统的其它可移动平台也可采用本文所述的各种方法和系统。

再次参考图1，车辆10通常包括推进系统20、传动系统22、转向系统24、制动系统26、传感器系统28、致动器系统30、至少一个数据存储装置32、至少一个控制器34以及与外部系统48通信的通信系统36。在各种实施例中，推进系统20可以包括内燃机，诸如牵引马达的电机和/或燃料电池推进系统。传动系统22被构造成根据可选择的速比将动力从推进系统20传递到车轮16和18。根据各个实施例，传动系统22可以包括步进比自动变速器、无级变速器或其它适当的变速器。

制动系统26被构造成向车轮16和18提供制动扭矩。在各种实施例中，制动系统26可以包括摩擦制动器、线控制动器、诸如电机之类的再生制动系统和/或或其它适当的制动系统。

转向系统24影响车轮16和/或18的位置。虽然为了说明的目的而描绘为包括方向盘25，但是在本发明的范围内预期的一些实施例中，转向系统24可能不包括方向盘。

传感器系统28包括一个或多个感测装置40a-40n，其感测车辆10的外部环境和/或内部环境的可观察状况。感测装置40a-40n可以包括但不限于雷达、激光雷达、全球定位系统、光学摄像头、热像仪、超声波传感器和/或其它传感器。在各种实施例中，感测装置40a-40n包括能够感测嵌入安全带约束件、头枕等中的标记部件的传感器，诸如能够感测嵌入式金属标记部件的位置和配置的rf传感器。

致动器系统30包括一个或多个致动器装置42a-42n，其控制一个或多个车辆特征，诸如但不限于推进系统20、传动系统22、转向系统24和制动系统26。在各种实施例中，车辆10还可以包括图1中未示出的内部和/或外部车辆特征，诸如各种门、行李箱和诸如空调、音乐、照明、触摸屏显示部件(诸如与导航系统结合使用的那些)之类的舱室特征等。

数据存储装置32存储用于自动控制车辆10的数据。在各种实施例中，数据存储装置32存储可导航环境的定义的地图。在各种实施例中，定义的地图可以由远程系统预定义并从远程系统获得。例如，定义的地图可以由远程系统组装并且(以无线方式和/或以有线方式)传送到车辆10并存储在数据存储装置32中。路线信息也可以存储在数据装置32中-即，一组路段(在地理上与一个或多个定义的地图相关联)一起定义用户可以从起始位置(例如，用户的当前位置)行进到目标位置的路线。可以理解，数据存储装置32可以是控制器34的一部分，与控制器34分开，或者是控制器34的一部分和单独系统的一部分。

控制器34包括至少一个处理器44和计算机可读存储装置或介质46。处理器44可以是任何定制的或商业上可购得的处理器、中央处理单元(cpu)、图形处理单元(gpu)、与控制器34相关联的若干处理器中的辅助处理器、基于半导体的微处理器(以微芯片或芯片组的形式)，其任何组合，或通常用于执行指令的任何装置。计算机可读存储装置或介质46可以包括例如只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)和不失效存储器(kam)中的易失性和非易失性存储器。kam是持久性或非易失性存储器，其可用于在处理器44断电时存储各种操作变量。计算机可读存储装置或介质46可以使用许多已知存储器装置中的任何一种来实现，诸如prom(可编程只读存储器)、eprom(电子prom)、eeprom(电可擦除prom)、闪存或能够存储数据的任何其它电存储装置、磁存储装置、光存储装置或组合存储装置，其中一些表示由控制器34用于控制车辆10的可执行指令。

指令可以包括一个或多个单独的程序，每个程序包括用于实现逻辑功能的可执行指令的有序列表。当由处理器44执行时，指令接收并处理来自传感器系统28的信号，执行用于自动控制车辆10的部件的逻辑、计算、方法和/或算法，并生成要传输到致动器系统30的控制信号以基于逻辑、计算、方法和/或算法自动控制车辆10的部件。尽管图1中仅示出了一个控制器34，但车辆10的实施例可以包括任何数量的控制器34，其通过任何合适的通信介质或通信介质的组合进行通信，并且协作以处理传感器信号，执行逻辑、计算、方法和/或算法，并生成控制信号以自动控制车辆10的特征。在一个实施例中，如下面详细讨论，控制器34被配置成检测并分类并入到车辆10中的约束系统的状态。

通信系统36被配置成与其它实体48无线地通信信息，诸如但不限于其它车辆(“v2v”通信)、基础设施(“v2i”通信)、远程运输系统和/或用户设备。在示例性实施例中，通信系统36是无线通信系统，其被配置成使用ieee802.11标准或通过使用蜂窝数据通信经由无线局域网(wlan)进行通信。然而，诸如专用短程通信(dsrc)信道之类的附加或替代通信方法也被认为在本发明的范围内。dsrc信道是指专为汽车应用而设计的单向或双向短距离到中距离无线通信信道以及相应的一组协议和标准。

可以理解，本文公开的主题为可以被视为标准或基准车辆10物件提供某些增强的特征和功能。为此，可以修改、增强或以其它方式补充车辆和基于车辆的远程运输系统，以提供下面更详细描述的附加特征。

如上所述，描述了用于通过将标记部件(例如，金属纤维、条带等)嵌入安全带约束件、头枕等中来检测和分类约束系统的状态的系统和方法，然后由传感器(例如，rf传感器)观察，该传感器被配置成确定车辆内部中那些嵌入的标记部件的性质和空间位置。

在这方面，图2示出了车辆10的内部，突出了可以并入在其中的各种约束系统特征。示出了两个乘员，位于后座中的乘员211和位于前驾驶员座位中的第二乘员214。还示出了各种安全带约束组件201-204，乘员可从该安全带约束组件展开相应的安全带约束件。例如，乘员211被示出为佩戴安全带束缚件211。这种安全带约束件的数量和位置可以根据车辆10的设计而变化，如本领域中所已知。短语“约束系统”在本文中用于包括用于在一定程度上在车辆10的操作期间约束乘员的各种部件中的任何部件。虽然本发明主要集中于通常称为“肩部”约束件的安全带约束件类型，但本发明不限于此，并且可以在任何约束组件的背景下使用，其中响应于负载的自对齐可能是有利的。

图3和图4是示出根据各种实施例的约束组件的操作的概念性概述。应当理解，附图仅仅是概念性的，并且绝不限制可以在各种实施例中采用的结构特征的范围。因此，为了简单起见，在附图中未示出与安全带约束件结合使用的附加部件，诸如减压器、预紧器、载荷限制器、带扣、舌板等，但是将由本领域技术人员所理解。

参考图3，牵开器组件(或简称“组件”)300通常包括牵开器主体(或简称“主体”)310，牵开器线轴组件(或简称“线轴”342)联接到牵开器主体310。线轴342被配置(使用合适的弹簧部件等)，使得牵开器安全带340可以选择性地从牵开器组件300“放出”或允许乘客缩回到牵开器组件300中。即，换句话说，牵开器组件(经由线轴342)被配置成向安全带340施加张力，使得当安全带340展开和锁定时(经由图中未示出的闩锁组件)，安全带340保持紧贴乘客的身体，但是当乘客解锁并释放时，其缩回到组件300中。各种牵开器线轴机构可用于实现线轴342，因此这种设计无需在本文详细描述。类似地，安全带340可以使用适用于现代车辆中的这种安全带约束件的任何材料制造，诸如编织聚酯的“织带”。

继续参考图3，牵开器主体310以及线轴342和安全带340示出为沿着牵开器轴线330对齐。即，轴线330表示主体310以及刚性地附接到其上的任何其它部件的方向。在一般使用中，这通常对应于牵引器组件300在未被乘客使用时的默认方向(即，在安全带340从线轴342展开之前)。

根据各种实施例，牵开器组件300可旋转地安装到安装表面(或其它结构)302，使得其围绕枢转点321旋转。即，牵开器主体310和牵开器线轴342围绕点321一起枢转。这样，牵开器轴线330可以改变，并且不再相对于安装表面302固定。这种旋转可以经由使用合适的螺栓或其它枢转部件320来实现，如下面进一步详细讨论。

如图4中所示，牵开器组件300绕枢轴点321旋转的能力允许组件300旋转以适应施加到安全带342的加载力402，其不必与如图3所示的初始(或默认)牵开器轴线330共线。即，参考图4，当加载力402施加到安全带342时，整个组件(以及安全带342)调节以适应力，从而导致角度θ的牵开器方向(相对于默认轴线410)。即，牵开器轴线330旋转使得其基本上对应于加载力402的角度。

应当理解，组件300的旋转不仅由枢转部件320的存在提供，而且由于枢轴点321不对应于牵开器线轴342的中心(从顶部看)而提供。因此，安全带340上不平行于轴线330的任何加载力将导致施加到组件300的非零力矩，使得组件300将旋转以适应该力。在这方面，枢轴点321和牵开器线轴342之间的距离(即，沿图3中的轴线330)可以根据组件300的可用空间和其它适用的设计目标而变化。在一个实施例中，选择该距离以提供1至30度的旋转。

在一些实施例中，牵开器组件300被配置(经由枢转部件320和可能的其它部件的设计)，使得当移除加载力402时，牵开器组件300将返回到其默认方向(图3)(并允许安全带340缩回到线轴342中)。这可以经由弹簧、夹子等来实现。在一个实施例中，适当尺寸的螺旋弹簧附接到金属板安装表面302的下侧。弹簧连接到金属板上的固定点和旋转销320，以使它们在默认位置保持张紧。当由乘员拉动时施加到座椅安全带340上的张力(力402)克服弹簧的张力并允许牵开器与拉动方向对齐。一旦张力被释放，弹簧允许牵开器300旋转回其默认方向。在其它实施例中，牵开器组件300可以旋转，使得它不会自动返回到其默认方向。

类似地，可以将任何合适量的摩擦并入到系统中，使得组件300的旋转受到某些预定量的阻碍-例如，以防止组件300由于在车辆正常操作期间经历的加速度而引起的自身旋转。

在一些实施例中，允许牵开器组件300旋转的角度范围(图4中的θ)可以受到枢转部件320和/或并入到主体310或安装表面302中的其它部件的限制(统称为旋转限制组件)。现在将结合图5描述这种实施例的示例。

参考图5，示出了从下侧(即，从安装结构502的下方，示出为金属板的一部分)观察的示例性牵开器组件500(对应于图3中的组件300)。在该实施例中，枢转部件被实施为附接螺栓520，并且从牵开器组件500的下侧突出的结构(例如，销550，如图所示)延伸穿过弓形狭槽551，使得组件500相对于安装结构502(并且在与图5中的旋转轴线z垂直的平面内)的旋转受到约束。销550和狭槽551一起构成旋转限制组件。约束角可以变化，但是在各种实施例中允许小于30度的旋转。

在一些实施例中，螺栓520是带螺纹的并且由安装结构502中的匹配螺纹接受。在特定实施例中，螺栓520是设计成承受大约400lbf的剪切力的黄铜肩部螺栓。在一些实施例中，还并入了各种垫圈、垫片和插入件以减少振动、摩擦等。在一个实施例中，为了这种目的，薄的塑料、尼龙或其它形式的薄膜安装在牵开器主体和安装件502之间。

图6是示出根据各种实施例的方法600的流程图。通常，该过程开始于601，其中提供牵开器组件，包括牵开器主体、牵开器安全带和牵开器线轴(例如，如图3所示)。接下来，在602处，该过程包括经由枢转部件(例如，如图5中所示的肩部螺栓)将牵开器组件可旋转地联接到安装结构，使得枢转部件不对应于牵开器线轴的中心并且牵开器组件处于默认方向。在604处，该过程包括响应于施加到牵开器安全带的力而提供牵开器组件在预定范围内的旋转。最后，在605处，该过程包括将牵开器组件自动返回到默认方向。

虽然在前面的具体实施方式中已经呈现了至少一个示例性实施例，但是应该理解存在大量的变型。还应当理解，一个或多个示例性实施例仅是示例，并不旨在以任何方式限制本发明的范围、适用性或配置。更确切而言，前面的具体实施方式将为本领域技术人员提供用于实现一个或多个示例性实施例的便利路线图。应当理解，在不脱离所附权利要求及其合法等效物所阐述的本发明的范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。