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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Blockieren einer Wickelwelle eines Sicherheitsgurtaufrollers nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Ein derartiges Verfahren ist aus
EP 1 003 654 B1 bekannt. Beim bekannten Verfahren wird die Wickelwelle bei einer bestimmten Drehzahl mittels eines Gurtbandsensors in einen Vorblockierungszustand gebracht und bei weiterem Gurtbandauszug erfolgt die Hauptblockierung der Wickelwelle gegen weitere Drehung, dabei wird ein weiterer Gurtbandauszug verhindert.
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Aus
WO 03/047922 A1 ist es bekannt zum Gurtstraffen die Wickelwelle in Bandeinzugsrichtung mit einer bestimmten Gurtkraft mittels eines Elektromotors anzutreiben und anschließend die Gurtkraft für eine Einsteuerung der die Hauptblockierung bewirkenden Drehung der Wickelwelle in Bandabzugsrichtung zu verringern.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem ein von einem Elektromotor erzeugtes Drehmoment differenziert zur Steuerung oder Einstellung von Sicherheitsfunktionen des Sicherheitsgurtaufrollers eingesetzt werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung angegeben.
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Anhand der Figuren wird die Erfindung noch näher erläutert.
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Es zeigt:
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1 schematisch den Aufbau eines Sicherheitsgurtaufrollers, mit welchem verschiedene Sicherheitsfunktionen durchgeführt werden können;
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2 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels zur Erläuterung des Zusammenwirkens verschiedener Komponenten des Rückhaltesystems;
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3 eine schematische Darstellung verschiedener Sicherheitsfunktionen, welche unter Zuhilfenahme des vom Elektromotor gelieferten Drehmoments erfüllt werden können.
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4 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung des zeitlichen Verlaufs der Motordrehzahl beim Einrücken der Kupplung;
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5 eine graphische Darstellung, welche den zeitlichen Verlauf der an den Elektromotor angelegten elektrischen Spannung beim Einrücken der Kupplung zeigt;
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6 Diagramme der Motordrehzahl und der am angelegten Gurtband wirkenden Gurtkraft beim Entfernen einer Gurtlose aus dem angelegten Gurtband;
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7 nach der Zeit aufgetragene Bewegungsdiagramme für die Wickelwellen- und Motordrehung beim Entriegeln der Wickelwelle aus einem gegen eine Drehung blockierten Zustand (Hauptblockierung);
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8 die Motor- und Wickelwellenbewegung beim Entriegeln, wobei eine starke Gegenkraft am angelegten Gurtband wirkt;
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9 den zeitlichen Verlauf des Motorstroms beim Einkuppeln und zum schwachen Straffen des Sicherheitsgurtes; und
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10 Bewegungsdiagramme der Wickelwelle und des Elektromotors zur Erläuterung des Einsteuerung der Wickelwelle in die Hauptblockierung.
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Das in der 1 dargestellte Ausführungsbeispiel einer Aufwickelvorrichtung beinhaltet einen Gurtaufroller 26 für einen Sicherheitsgurt 1, welcher in einem Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug eingebaut werden kann. Der Gurtaufroller 26 beinhaltet eine Wickelwelle 2 zum Aufwickeln des Sicherheitsgurtes 1 sowie eine Triebfeder 3 zum Vorspannen der Wickelwelle 2 in Aufwickelrichtung des Sicherheitsgurtes 1. Eine elektromotorische Antriebseinrichtung 4, welche als elektrischer Gleichstrommotor ausgebildet ist, dient zur Änderung der Federkraft der Triebfelder 3 sowie zum Antrieb der Wickelwelle 1, insbesondere im Falle einer Pre-Crash-Situation.
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Zur Übertragung des von der Antriebseinrichtung 4 erzeugten Drehmoments auf die Triebfeder 3 und auf die Wickelwelle 2 dienen eine im einzelnen noch zu erläuterndes Getriebe 13 sowie eine Kupplung 5.
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Das Getriebe
13, die Kupplung
5 und die Triebfeder
3 sind vorzugsweise als vormontierte Baueinheit ausgebildet. An diese Baueinheit kann der elektromotorische Antrieb
4 nachträglich befestigt werden oder als Bestandteil der Baueinheit vormontiert sein. Wie aus der Figur zu ersehen ist, wird diese Baueinheit an der sogenannten Mechanikseite des Gurtaufrollers montiert. Die Mechanikseite des Gurtaufrollers beinhaltet in herkömmlicher Weise die fahrzeugsensitive Sensoreinrichtung sowie die gurtbandsensitive Einrichtung. Diese beiden Sensoreinrichtungen sind in bekannter Weise ausgebildet und im dargestellten Ausführungsbeispiel schematisch als Sensoreinrichtung
14 dargestellt. Der fahrzeugsensitive Teil der Sensoreinrichtung
14 reagiert auf eine überhöhte Drehbeschleunigung der Wickelwelle und veranlasst ebenfalls die Blockierung der Wickelwelle
2. Eine derartige Sensoreinrichtung, welche den fahrzeugsensitiven Teil und den gurtbandsensitiven Teil beinhaltet, ist beispielsweise aus der
EP 1 003 654 B1 bekannt.
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Das beim Ausführungsbeispiel dargestellte Getriebe 13 beinhaltet ein Antriebsrad 11, welches drehbar auf einer Welle 8, die drehfest mit der Wickelwelle 2 verbunden ist, gelagert ist. Die Welle 8 bildet eine axiale Verlängerung der Wickelwelle 2. Auf das Antriebsrad 11 wird über ein weiteres Getriebeteil, beispielsweise ein Stirnschraubrad 12 oder Schneckenrad, das von der Antriebseinrichtung 4 erzeugte Drehmoment übertragen. Diese Drehmomentübertragung eignet sich bei einer in der Figur dargestellten Anordnung der Antriebseinrichtung, bei welcher eine Ausgangswelle 16 der Antriebseinrichtung senkrecht zur Achse der Welle 8 verläuft. Bei einer parallelen Anordnung der Ausgangswelle 16 der Antriebseinrichtung 4 kann das kraftübertragende Getriebeteil als Antriebsriemen oder Zahnrad oder Zahnradpaar ausgebildet sein.
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Für die Kraft- bzw. Drehmomentübertragung vom Antriebsrad 11 auf die Treibfelder 3 ist eine zumindest während der Kraft bzw. Drehmomentübertragung starre Drehverbindung 15 vorgesehen. Diese starre Drehverbindung 15 kann vorzugsweise ständig vorgesehen sein. Dabei wird das Antriebsrad 11 drehfest mit einem äußeren Federende 10 der Triebfeder 3 verbunden. Die starre Drehverbindung 15 kann beispielsweise mit einem Federgehäuse 20, in welchem die Treibfeder 3 angeordnet ist, fest verbunden sein.
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Die Kupplung
5 besitzt eine erste Wirkfläche
18, welche an einem drehfest mit dem Antriebsrad
11 verbundenen Bauteil gegen die Kraft einer nicht näher dargestellten Rückstellfeder beweglich angeordnet ist. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich die erste Wirkfläche
18 an einem verschiebbar am Federgehäuse
20 gelagerten Kupplungsteil
21. Die zweite Wirkfläche
19 der Kupplung
5 ist drehfest mit der Welle
8 verbunden. Hierzu ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel ein zweites Kupplungsteil
22 vorgesehen, an welchem die zweite Wirkfläche
19 sich befindet und welches drehfest, beispielsweise durch Keilverzahnung, an einer Befestigungsstelle
23 mit der Welle
8 verbunden ist. Auf diese Weise wird eine drehfeste Verbindung zwischen der zweiten Wirkfläche
19 der Kupplung
5 und der Wickelwelle
2 hergestellt. In bekannter Weise können die beiden Wirkflächen
18 und
19 der Kupplung
5 als Verzahnungen, Reibflächen oder dergleichen ausgebildet sein, welche bei Kupplungseingriff miteinander in Eingriff kommen. Als Kupplungseinrichtung eignet sich beispielsweise auch eine Kupplung, wie sie in
DE 198 44 092 C2 beschrieben ist. Der Kupplungseingriff kann durch ein insbesondere elektromagnetisches Schaltsignal oder durch Trägheitskräfte bewirkt werden.
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Beim dargestellten Ausführungsbeispiel befinden sich die Bestandteile der Kupplung 5 zwischen dem Antriebsrad 11 und der Triebfeder 3, insbesondere dem Federgehäuse 20. Dabei werden die Bestandteile der Kupplung 5 von der starren Drehverbindung 15 überbrückt. Hierdurch erreicht man einen äußerst kompakten Aufbau der aus dem Getriebe 13, der Kupplung 5 und der Triebfeder 3 bestehenden Baueinheit 17, die vorzugsweise in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sein kann. Ferner können die Komponenten des Getriebes 13 der Kupplung 5 und der Treibfeder 13 nacheinander in flacher Anordnung zu der Baueinheit 17 vornotiert werden und auf die Welle 8 an der Mechanikseite des Gurtaufrollers aufgesetzt werden. Ferner ist es möglich, in einfacher Weise die Montage der Bestandteile der Baueinheit 17 nacheinander an der an der Mechanikseite überstehenden Welle 8 vorzunehmen und anschließend mit einem Gehäuse zu verkapseln.
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Hieraus ergibt sich der Vorteil, dass herkömmlich aufgebaute Gurtaufroller mit einer elektromotorischen Antriebseinrichtung, insbesondere zum Vorstraffen des Sicherheitsgurtes in einer Pre-Crash-Situation, sowie mit einer Verstelleinrichtung für die Triebfederkraft auszustatten.
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Die axiale Reihenfolge der Sandwich-Anordnung von Antriebsrad 11, Kupplung 5 und Triebfeder 3 kann, falls es die Einbauanforderungen verlangen, auch vertauscht werden. Beispielsweise können das innenliegende Antriebsrad 11 oder die Teile der Kupplung 5 außen liegen und die Triebfeder 3 kann zwischen dem Antriebsrad 11 und der Kupplung 5 angeordnet werden. Es ist jedoch auch jede andere axiale Reihenfolge der Komponenten möglich.
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Falls am Gurtaufroller ferner die Funktion eines Leistungsstraffers mit kompakter Anordnung vorgesehen sein soll, kann der Leistungsstraffer vorzugsweise in Form einer pyrotechnisch antreibbaren Straffereinrichtung
6 an der anderen Seite des Gurtaufrollers bzw. der Wickelwelle
2 vorgesehen sein, wie es aus der Figur ersehen ist. Die pyrotechnisch antreibbare Straffereinrichtung kann in bekannter Weise ausgebildet sein. Hierzu ist vorzugsweise ein drehfest mit der Wickelwelle
2 verbundenes Antriebsrad
24 vorgesehen. Das Antriebsrad
25 kann auch über eine zum Straffen einrückbare Kupplung mit der Wickelwelle
2 verbunden werden. Der Strafferantrieb kann in bekannter Weise ausgebildet sein, wobei auf das Antriebsrad
24 ein Zahnstangenantrieb, wie er beispielsweise aus
EP 0 629 531 B1 bekannt ist, oder in einer Führungsbahn hintereinander angeordnete Antriebskörper, wie sie beispielsweise aus
GB 2,325,896 bekannt sind, oder kugelförmige Antriebskörper, wie sie aus
DE 196 02 549 A1 bekannt sind, wirken können.
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Hierdurch erhält man einen Gurtaufroller, in welchem in kompakter Anordnung die Einstellung der Triebfederkraft, die Funktion der Vorstraffung in einer Pre-Crash-Situation und die Funktion der Leistungsstraffung bei einem Unfall (Crash) in kompakter Anordnung integriert sind.
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Die Arbeitsweise des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels ist folgende.
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Um das Antriebsmoment der Antriebseinrichtung
4 auf die Wickelwelle
2 zu übertragen, wird die Kupplung
5 in ihren eingerückten Zustand gebracht. Die Kupplung
5 kann hierzu als schaltbare Kupplung ausgebildet sein, welche beispielsweise in einer Pre-Crash-Situation des Fahrbetriebs durch einen entsprechenden elektrischen Impuls in einen eingerückten Zustand gebracht wird. Die schaltbare Kupplung
5 kann jedoch auch so ausgebildet sein, dass sie selbsttätig bei erhöhter Drehzahl der Antriebseinrichtung
4 durch Trägheitskraft oder Fliehkraft in den eingerückten Zustand gebracht wird. Hierzu kann die Kupplungseinrichtung
5 nach Art der in
DE 198 44 092 C2 ausgebildet sein.
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Die von der Antriebseinrichtung 4 erzeugte Antriebskraft kann reversibel auf die Wickelwelle 2 über die Welle 8 übertragen werden. Falls keine Unfallsituation (Crash) der Pre-Crash-Situation folgt, kann die Kupplung 5, beispielsweise durch kurzes Drehen der Antriebseinrichtung 5 in Gegenrichtung gelöst werden und am Sicherheitsgurt wieder die für den normalen Fahrbetrieb vorgesehene Gurtbandanlagekraft durch entsprechende Einstellung der Rückstellkraft der Triebfelder 3 hergestellt werden.
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Im Crashfall wird die pyrotechnisch antreibbare Straffereinrichtung 6 betätigt, so dass durch Rückstrammen mit hoher Rückzugskraft der Fahrzeuginsasse in den Fahrzeugsitz zurückgezogen und festgehalten wird.
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Die elektromotorische Antriebseinrichtung 4 kann auch dann aktiviert werden, wenn der Fahrzeuginsasse über eine bestimmte Zeitdauer hinaus in einer Out-Off-Position sich befindet. Der Fahrzeuginsasse wird dann durch die von der Antriebseinrichtung 4 vermittelte Rückstellkraft in eine normale Sitzposition zurückgebracht.
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In bevorzugter Weise sind sowohl die pyrotechnische Straffereinrichtung als auch die Baueinheit 17 an einem gemeinsamen Rahmen, insbesondere dem Gurtaufrollerrahmen 7, welcher am Fahrzeugaufbau zu befestigen ist, befestigt.
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Anhand der 2 und 3 wird die Arbeitsweise der Erfindung noch näher erläutert.
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Aus der schematischen Darstellung der 3 ist zu ersehen, dass die im Fahrbetrieb eines Kraftfahrzeugs vorkommenden Fahrsituationen und entsprechende Einwirkungen des Rückhaltesystems auf den Fahrzeuginsassen in zwei Gruppen unterteilt werden. Eine Gruppe für den normalen Fahrbetrieb ist in der 3 im linken Teil des Schaubildes und eine Gruppe gefährlicher Fahrsituationen mit graduellen Unterschieden ist im rechten Teil dargestellt. Um alle erforderlichen Rückhaltefunktionen möglichst rasch erfüllen zu können, wird der Sicherheitsgurtaufroller in einem Ausgangszustand gebracht, bei dem sowohl die im normalen Fahrbetrieb als auch die bei gefährlichen Fahrsituationen einzustellenden Sicherheitsfunktionen rasch erreicht werden können.
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Beim dargestellten Ausführungsbeispiel in der 3 handelt es sich bei diesem Ausgangszustand um den Gurtband-Tragekomfort nach dem Anlegen des Sicherheitsgurtes durch entsprechende Einstellung der Rückstellkraft der Triebfeder in Aufwickelrichtung. Es ist jedoch auch möglich, als Ausgangszustand den Betriebszustand zu wählen, bei welchem die Gurtlose nach dem Anlegen des Sicherheitsgurtes mit Hilfe des auf die Wickelwelle des Gurtaufrollers übertragenen Drehmoments des Elektromotors entfernt worden ist.
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Wie aus dem Schaltbild zu ersehen ist, wird vom Fahrzeuginsassen zunächst der Sicherheitsgurt angelegt. Diese Situation wird von einem Gurtschlosssensor 27 (2) erfasst und einer zentralen Rechnereinrichtung 34, welche eine elektronische Auswerteeinrichtung bildet, mitgeteilt. Die zentrale Rechnereinrichtung 24 kann im Bordrechner des Fahrzeugs integriert sein oder eine separate Rechnereinrichtung sein. Nach Einschalten der Zündung liefert die zentrale Rechnereinrichtung 34 an den elektromotorischen Antrieb 4 ein Signal zum Entfernen der nach dem Anlegen am Sicherheitsgurt verbliebenen Gurtlose.
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Zur Entfernung der Gurtlose wird der Elektromotor 4 zunächst kurzzeitig auf eine Drehzahl gebracht, mit welcher die Kupplung 5, wie oben schon erläutert, in den eingerückten Zustand gebracht wird. Hierdurch kommt der Elektromotor 4 in Drehverbindung mit der Wickelwelle 2. Die zum Einrücken der Kupplung 5 kurzzeitig angewendete Motordrehzahl ist, wie aus der schematischen Darstellung der 4 für die Phase 1 und Phase 2 hervorgeht, höher als die Solldrehzahl zum Beseitigen der Gurtlose, wie es für die Phasen 3 und 4 schematisch für auch andere Sicherheitsfunktionen, wie Vorstraffen, dargestellt ist.
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In 5 ist in ausgezogenen Linien der Spannungsverlauf der an den Elektromotor 4 angelegten Spannung dargestellt. Mit dieser Spannung erreicht man in den jeweiligen Phasen 1 bis 4 einen Drehzahlverlauf, wie er in 4 dargestellt ist oder mit strichlierten Linien in 5 dargestellt ist. Die Zeitdauer der einzelnen Phasen ist etwa folgenden. Phase 1 ist etwa nach 20 msec beendet. Phase 2 ist etwa nach 28 msec beendet und Phase 3 ist etwa nach 40 msec beendet. Die Dauer der einzelnen Phasen kann hiervon natürlich auch im Bereich von beispielsweise 5 msec abweichen. Wie aus 5 zu ersehen ist, wird zum Einrücken der Kupplung an den Elektromotor 4 ein elektrischer Spannungspuls in Phase 1 angelegt. Die an den elektrischen Motor 4 angelegte Spannung wird dann in Phase 2 erheblich abgesenkt und die elektrische Spannung kann in Phase 2 umgepolt werden, wie es aus 5 zu ersehen ist. Nach Abschluss der Phase 2 wird die elektrische Spannung in Phase 3 wieder angehoben, wobei der Spannungswert jedoch unter dem Spannungswert in der Phase 1 liegt. In der Phase 3 hat die elektrische Spannung wieder die Polarität wie in der Phase 1. Der Motorläufer hat nach dem zeitlichen Ablauf der Phasen 1 und 2 nur einen Bruchteil einer Umdrehung ausgeführt. Erst in der Phase 3 hat der Motorläufer eine volle Drehung ausgeführt. Erst in der Phase 3 hat der Motorläufer eine volle Drehung ausgeführt. Dies kann beispielsweise etwa in der Mitte oder in der ersten Hälfte des zeitlichen Verlaufs der Phase 3 geschehen. Im Verlauf der sich anschließenden Phase 4 erreicht der Motor die Drehzahl, welche für die auszuführende Sicherheitsfunktion, beispielsweise bei der Entfernung der Gurtlose oder beim Vorstraffen des Sicherheitsgurtes erforderlich ist.
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Der in der 5 dargestellte Spannungsverlauf wird vorzugsweise beim Beseitigen der Gurtlose zum Einsatz gebracht, wobei das Einrücken der Kupplung spätestens in der Phase 3 erfolgt.
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Wenn mit dem Motordrehmoment ein Vorstraffen des Sicherheitsgurtes durchgeführt werden soll, wird die elektrische Spannung, welche an den Motor gelegt wird, in der Phase 2 nicht in ihrer Polarität umgekehrt, wie es in der 5 dargestellt ist, sondern nur abgesenkt, wobei die Polarität der elektrischen Spannung die gleiche bleibt. Die an den Motor angelegte Spannung in der Phase 1 ist so bemessen, dass ein frühzeitiges Einkuppeln vorzugsweise bereits in der Phase 1 erfolgt, wie anhand der 9 noch erläutert wird.
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Im Einzelnen erfolgt die Beseitigung der Gurtlose nach dem Einrücken der Kupplung 5 in der Weise, wie es in 6 dargestellt ist. In der 6 bedeutet die mit n bezeichnete Kurve die Motordrehzahl und die mit F bezeichnete Kurve stellt die Gurtkraft dar, welche dem Motorstrom I proportional ist. Die Gurtkraft F ist die Kraft, mit welcher das Gurtband des Sicherheitsgurtes am Körper des Fahrzeuginsassen anliegt. Zur Erzeugung der Gurtkraft F wird vom Drehmoment des Elektromotors 4 auf den Sicherheitsgurt eine Zugkraft ausgeübt.
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Wie aus der 6 zu ersehen ist, wird nach dem Einrücken der Kupplung 5 der an die Wickelwelle 2 gekoppelte Elektromotor 4 bis zum Erreichen einer bestimmten Gurtkraft F angetrieben (t1) und bei konstant bleibender Gurtkraft konstant gehalten. Im Zeitpunkt t2 ist die Gurtlose beseitigt und die Gurtkraft steigt bei mit abnehmender Drehzahl n weiterdrehenden Elektromotor 4 an. Vom Zeitpunkt t2 wird die Motordrehzahl bis auf Null (Zeitpunkt t3) abgesenkt. Zum Entlasten des Gurtbandes von der zu diesem Zeitpunkt zu hohen Gurtkraft wird der Elektromotor in umgekehrter Richtung, d. h. in Gurtbandabwickelrichtung gedreht und die Kupplung 5 geöffnet. Die gewünschte Gurtkraft wird dann von der Rückstellkraft der Treibfeder 3 geliefert.
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Nach dem Lösen der Kupplung 5 wirkt auf die Wickelwelle 2 und den Sicherheitsgurt 1 die von der Triebfeder 3 erzeugte Rückstellkraft, wobei nach dem Entfernen der Gurtlose die Triebfeder sich in ihrer Standardposition befindet. Wie schon oben erwähnt, kann dieser Zustand als Ausgangszustand für die in der 3 dargestellten weiteren Rückhaltefunktionen sein.
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Die Einstelleinrichtung 28 ist in der Weise noch ausgebildet, dass die Wickelwelle bei einer bestimmten Gurtkraft für eine sportliche Fahrweise blockiert wird. Die hierzu erforderlichen Maßnahmen werden anhand der 10 erläutert. In einem Zeitintervall 1 wird nach dem Einrücken der Kupplung mit einer geringen Drehzahl, welche die Vorblockierung der Gurtspule verhindert, auf den Sicherheitsgurt in einer Phase 1 eine ansteigende Gurtkraft ausgeübt. Nach dem Erreichen einer bestimmten Gurtkraft wird in einem Zeitintervall 2 diese Gurtkraft konstant gehalten. Es kann sich hierbei um die beim Beseitigen der Gurtlose (6) zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 vorliegenden Gurtkraft handeln. Diese Gurtkraft kann jedoch auch höher bemessen sein als sie beim Beseitigen der Gurtlose zum Einsatz kommt. Anschließend wird in einem Zeitintervall 3 die Gurtkraft kurzzeitig (einige msec), beispielsweise durch Umkehrung der Drehrichtung des Elektromotors 4 in Bandauszugsrichtung verringert. Anschließend wird in einem Zeitintervall 4 die Gurtkraft pulsförmig erhöht und verringert, wobei der Elektromotor 4 den Sicherheitsgurt 1 in Bandaufwickelrichtung einzieht und dann abrupt in Bandauszugsrichtung umgeschaltet wird. Beim Umschalten liegt der Sicherheitsgurt 1 mit erhöhter Gurtkraft an, sodass beim Umschalten der Drehrichtung des Elektromotors auf Bandauszugsrichtung die Wickelwelle 2 durch die vom Sicherheitsgurt ausgeübte Reaktionskraft mit hoher Beschleunigung in Bandauszugsrichtung gedreht wird und dabei in bekannter Weise gurtbandsensitiv die Vorblockierung und bei weiterem kurzen Bandauszug die Hauptblockierung der Wickelwelle eingesteuert wird.
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Bei der abrupten Drehrichtungsumkehr des Elektromotors von Bandauszugsrichtung in Bandauszugsrichtung in Bandauszugsrichtung im Zeitintervall 4 wurde die Kupplung gelöst. Um ein erneutes Einkuppeln zu verhindern, wird der Elektromotor langsam abgebremst und in den Zeitintervallen 5 und 6 in seine Ausgansposition (Standardposition) zurückbewegt. Die Wickelwelle 2 verbleibt in der eingesteuerten Hauptblockierung. Der Sicherheitsgurt liegt dabei mit der vorher in der Phase 2 eingestellten Gurtkraft am Körper des Fahrzeuginsassen an. Vom Fahrzeuginsassen kann diese Gurtkraft gegebenenfalls mit Hilfe der Einstelleinrichtung 28, beispielsweise in Abhängigkeit vom gewünschten Fahrstil eingestellt werden. Das Einrücken der Hauptblockierung der Wickelwelle kann von einem Detektor 25 (1 und 2) erfasst werden und der zentralen Rechnereinrichtung 34 gemeldet werden.
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Das Rückhaltesystem verbleibt im jeweils eingestellten Ausgangszustand bei normalen Fahrbetrieb, bei welchem keine gefährlichen Fahrsituationen entstehen. Beim Anhalten des Fahrzeugs wird das Gurtschloss gelöst und der Gurtschlosssensor 27 liefert ein entsprechendes Signal an die zentrale Rechnereinrichtung 34. Anschließend wird die Zündung des Fahrzeugs ausgeschaltet.
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Im rechten Teil der
3 sind verschiedene Gefahrensituationen und die hierzu vorgesehenen Rückhaltefunktionen schematisch dargestellt. Es handelt sich hier beispielsweise um eine sogenannte OOP, bei welcher der Fahrzeuginsasse einen vorgegebenen Abstand übersteigend sich während einer bestimmten Zeitdauer aus der normalen Sitzposition auf dem Fahrzeugsitz bewegt hat. Eine derartige Position kann mit Hilfe einer die Bewegung der Wickelwelle abtastenden Abtasteinrichtung
33, wie sie beispielsweise aus
DE 199 02 483 C2 bekannt ist, erfasst werden. Erfasst wird dabei eine die Bandauszugslänge angebende Drehung der Wickelwelle
2.
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Die Abtasteinrichtung 33 erfasst ausgehend von der Drehwinkelposition, welche die Wickelwelle 2 im Ausgangszustand eingenommen hat, die Gurtbandauszugslänge und liefert beispielsweise an die zentrale Rechnereinrichtung 34 ein entsprechendes Signal. Wenn eine vorgegebene Bandauszugslänge überschritten wird, veranlasst die Rechnereinrichtung 34 die Einschaltung des Elektromotors 4. Dabei wird, wie schon erläutert, der Motor zunächst mit einer die Kupplung 5 einrückende Drehzahl betrieben und dann wird vorzugsweise mit verringerter Drehzahl das Gurtband aufgewickelt. Dabei wird der Fahrzeuginsasse mit Hilfe des vom Elektromotor 4 erzeugten Drehmoment in die normale Sitzposition zurückgebracht.
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Der gleiche Vorgang kann stattfinden, wenn mit Hilfe einer Beschleunigungssensorik 32 eine überhöhte seitliche oder auch in anderer Richtung auf das Fahrzeug einwirkende Beschleunigung festgestellt wird. Die Beschleunigungssensorik 32 ist ebenfalls an die zentrale Rechnereinrichtung 34 angeschlossen, so dass diese, wie schon erläutert, den Antriebsmotor 4 über die betätigte Kupplung 5 an die Wickelwelle 2 ankoppelt und mit entsprechender Rückhaltekraft den Fahrzeuginsassen im Fahrzeugsitz festhält und gegebenenfalls vorher bis in die normale Sitzposition zurückzieht.
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Wenn von einer Precrash-Sensorik eine Fahrsituation mit erhöhter Unfallwahrscheinlichkeit, beispielsweise eine Notbremsung, Schleudern des Fahrzeugs, Annähern an ein Hindernis und dergleichen, festgestellt wird, gibt eine Precrash-Sensorik 31 ein entsprechendes Signal an die zentrale Rechnereinrichtung 34 ab. Von der zentralen Rechnereinrichtung 34 wird ebenfalls die Einschaltung des Elektromotors 4 mit die Kupplung 5 einrückender Drehzahl veranlasst und der Sicherheitsgurt in Bandaufwickelrichtung mit hoher Drehzahl aufgewickelt, sodass der Fahrzeuginsasse mit erhöhter Gurtkraft im Fahrzeugsitz festgehalten wird. Dabei kann die im Zusammenhand mit der 11 erläuterte Hauptblockierung der Wickelwelle zusätzlich veranlasst werden.
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In 9 ist der zeitliche Verlauf t des Motorstroms I zum Schließen der Kupplung 5 und zum schwachen Straffen, wie es beispielsweise von der Sensoreinrichtung 30 für die Sitzposition des Fahrzeuginsassen oder die Beschleunigungssensorik 32 veranlasst wird, gezeigt. Hierzu wird der Motorstrom im Zeitintervall 1 pulsförmig erhöht und auf beispielsweise etwa die Hälfte seines Maximalwertes oder geringfügig darunter abgesenkt. Dabei wird die Kupplung 5 eingerückt. Hierzu wird, wie anhand der 4 und 5 bereits erläutert wurde, zunächst an den Elektromotor 4 eine impulsförmige elektrische Spannung gelegt, die dann, bevor der Motorläufer eine vollständige Drehung ausführt, unter Beibehaltung der Polarität verringert wird. Hieraus resultiert der impulsförmige Anstieg des Motorstroms und seine Verringerung im Zeitintervall 1. Anschließend wird die elektrische Spannung wieder erhöht. Dabei steigt bis in das Zeitintervall 2 der Motorstrom mit entsprechendem Drehmomentanstieg an, wodurch ohne die Erzeugung eines „Einkuppelschlages” das Gurtband aufgewickelt wird. Im Zeitinterball 3 wird die Stromstärke abgesenkt und der Sicherheitsgurt schwach gestrafft. Die Zeiten der beiden Intervalle 1 und 2 betragen jeweils etwa 10 bis 30 ms. Hierdurch wird ein sicheres Einrücken der drehzahl- oder beschleunigungsabhängigen Kupplung 5 erreicht, ohne dass das Straffen des Sicherheitsgurtes schlagartig sich auf die Gurtkraft, mit welcher der Sicherheitsgurt zur Anlage am Körper des Fahrzeuginsassen gebracht wird, sich auswirkt.
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Das Lösen der Wickelwelle 2 aus dem Zustand der Hauptblockierung, bei welcher die Wickelwelle gegen eine weitere Drehung in Bandauszugsrichtung blockiert ist, wird anhand der 7 und 8 erläutert.
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In einer Phase zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 (7) wird durch die Motordrehung die Kupplung 5 eingerückt und die Wickelwelle 2 in Drehverbindung mit dem Elektromotor 4 gebracht. Der Motor 4 dreht die Wickelwelle 2 in Bandaufwickelrichtung, wodurch die Hauptblockierung, insbesondere Hauptblockierklinke aus ihrer Eingriffsposition gelöst und auch die gurtbandsensitive Vorblockierung, insbesondere Vorblockierungsklinke aufgrund einer Rückstellkraft, beispielsweise Federkraft gelöst wird (Zeitpunkt t3). Dabei wird vorzugsweise eine nur allmählich anteigende Gurtkraft erzeugt. Bei weiterer Drehung in Gurtbandabwickelrichtung zwischen den Zeitpunkten t3 bis t4 wird das Gurtband entlastet, d. h. die Gurtkraft verringert, bis die Wickelwelle bei t4 steht und die Kupplung bei weiterem Drehen des Elektromotors 4 in Bandauszugsrichtung geöffnet wird.
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Wenn zum Zeitpunkt t3 eine zu starke Gegenkraft gegen ein Lösen der Hauptblockierung aufgrund einer hohen Gurtkraft vorliegt, verbleibt die Hauptblockierungsklinke in ihrer Blockierstellung. Vom Detektor 25 kann dieser Zustand festgestellt werden und ein entsprechendes Signal der zentralen Rechnereinrichtung 34 geliefert werden. Die zentrale Rechnereinrichtung 34 veranlasst den über die eingerückte Kupplung 5 noch mit der Wickelwelle 2 verbundenen Motor gemäß 8 mit hoher Beschleunigung in Bandaufwickelrichtung zu drehen. Dabei wird unter Überwindung der am Gurt wirkenden Gegenkraft die Hauptblockierklinke aus ihrem blockierenden Zahneingriff gelöst und das Gurtband durch Drehen der Wickelwelle in Bandauszugsrichtung entlastet.
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Das Lösen der Hauptblockierung kann auch mit der Abtasteinrichtung
33, mit welcher die Wickelwellendrehung abgetastet wird, festgestellt werden. Wenn nach dem Drehen der Wickelwelle
2 in Bandaufzugsrichtung zum Zeitpunkt t3 von der Abtasteinrichtung
33 keine Wickelwellendrehung in Bandauszugsrichtung festgestellt wird, zeigt dies an, dass die Hauptblockierung der Wickelwelle
2 noch vorhanden ist. Es wird dann der anhand der
8 schon erläuterte starke Entriegelungsvorgang durchgeführt. Ein Ausführungsbeispiel für die Sensoreinrichtung
14 mit gurtbandsensitiver Vorblockierung und einsteuerbarer Hauptblockierung ist aus
EP 1003654 B1 bekannt.
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Wie aus
3 zu ersehen ist, können die beim sanften Straffen oder starken Straffen hergestellten Endzustände mit Hilfe des Elektromotors wieder rückgängig gemacht werden, sodass der Ausgangszustand, bei welchem die Rückstellkraft der Triebfeder
3 auf die Wickelwelle
2 und den Sicherheitsgurt
1 einwirkt, wieder hergestellt wird. Dies erfolgt dadurch, dass der Elektromotor
4 in Bandabwickelrichtung gedreht und die Kupplung
5 gelöst wird. Um die oben erläuterten Sicherheitsfunktionen wiederholt durchführen zu können, ist der Elektromotor
4 mit einem nicht näher dargestellten wiederaufladbaren Energie- bzw. Stromversorger verbunden. Ein derartiger mit einer reversibel aufladbaren Energiequelle verbundener elektromotorischer Antrieb ist aus der
DE 199 61 799 B4 bekannt.
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Die Kupplung 5 ist zur Durchführung der erläuterten Sicherheitsfunktionen so ausgebildet, dass sie bei einer entsprechenden Drehzahl des vom Elektromotor 4 angetriebenen Antriebsrades 11 und eines mitgedrehten Kupplungsteiles in Bandaufwickelrichtung oder einer entsprechenden Beschleunigung eines ihrer Kupplungsteile, insbesondere des Kupplungselementträgers eingerückt und bei einer Drehung in Bandabzugsrichtung geöffnet wird.
