DE102005012526A1

DE102005012526A1 - Gurtaufroller

Info

Publication number: DE102005012526A1
Application number: DE102005012526A
Authority: DE
Inventors: Thomas Schmidt
Original assignee: Autoliv Development AB
Current assignee: Autoliv Development AB
Priority date: 2005-03-16
Filing date: 2005-03-16
Publication date: 2006-09-28
Anticipated expiration: 2025-03-17
Also published as: DE102005012526B4

Abstract

Es wird ein Gurtaufroller (20) mit einem Gehäuse, einer im Gehäuse gelagerten Gurtspule, einem Blockiermechanismus zum Blockieren der Gurtspule im Gehäuse, einem wenigstens zwei Stufen aufweisenden Kraftbegrenzungselement (29), das im blockierten Zustand das vom Gehäuse auf die Gurtspule übertragene Drehmoment begrenzt, wobei das maximale Drehmoment in einer ersten Stufe höher oder niedriger als in einer zweiten Stufe ist, und einem Umschaltelement (25), das das Kraftbegrenzungselement (28) von der ersten auf die zweite Stufe schaltet, beschrieben. Der Gurtaufroller weist ein das Umschaltelement ansteuerndes Verzögerungselement (26) auf, das nach Auftreten eines definierten Ereignisses das Umschaltelement (25) nach Ablauf einer definierten Zeitspanne derart ansteuert, dass das Umschaltelement das Kraftbegrenzungselement (29) von der ersten auf die zweite Stufe schaltet. Hierdurch kann die Steuerleitung zur Fahrzeug-ECU (10) eingespart werden (Fig. 1).

Description

Die Erfindung betrifft einen Gurtaufroller nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In der Technik sind Gurtaufroller mit integriertem Gurtkraftbegrenzer bekannt. Bei einem solchen Gurtaufroller kann sich die Gurtspule im blockierten Zustand im Gehäuse in Richtung der Auszugsrichtung des Gurtbandes drehen, wobei ein Kraftbegrenzungselement unter Energiedissipation verformt wird. Das Kraftbegrenzungselement kann beispielsweise in Form eines sich durch die Gurtspule erstreckenden Torsionsstabes ausgebildet sein. Ein solcher Gurtaufroller ist beispielsweise in der WO 96/32303 beschrieben.

Um den Insassenschutz weiter zu verbessern, sind Gurtaufroller mit einem Kraftbegrenzungselement bekannt, bei denen das Kraftbegrenzungselement wenigstens zwei Stufen aufweist. Je nach Anwendungsfall kann hierbei die erste Stufe oder die zweite Stufe ein höheres maximales Drehmoment zwischen Gehäuse und Gurtspule übertragen. Wenn ein solcher Gurtaufroller mit einer zweistufigen Kraftbegrenzung für die Vordersitze eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist, ist in der Regel das Drehmoment der ersten Stufe höher, da dann, wenn der Frontairbag vollständig aufgeblasen ist, der Insasse zu einem gewissen Grad "losgelassen" werden kann (degressiver Kraftverlauf). Ist ein solcher Gurtaufroller für die Rücksitze bestimmt, ist der gewünschte Kraftverlauf in der Regel genau umgekehrt. Hier wird der Insasse zunächst relativ weich gehalten, es muss jedoch verhindert werden, dass er mit dem Kopf auf der Kopfstütze des Vordersitze auftrifft. Deshalb ist ein solcher zweistufiger Kraftbegrenzer derart ausgelegt, dass die Gurtkraft nötigenfalls am Ende der Rückhaltewirkung ansteigt.

Bei einem solchen Gurtaufroller mit einem zweistufigen Kraftbegrenzer muss zwischen den zwei Kraftbegrenzungsniveaus, d.h. zwischen den zwei maximalen Drehmomenten, die zwischen Gurtspule und Gehäuse übertragen werden, umgeschaltet werden. Hierzu gibt es grundsätzlich zwei Möglichkeiten:
Zum einen kann das Umschalten bei Erreichen einer vorgegebenen Gurtauszugslänge erfolgen. Dies hat jedoch insbesondere dann Nachteile, wenn von einem hohen auf ein niedriges Kraftniveau geschaltet werden soll. Ist der Insasse sehr leicht, kann es sein, dass die Gurtauszugslänge, die benötigt wird, um auf das niedrige Niveau zu schalten, nicht erreicht wird. Der Insasse ist somit über den gesamten Rückhaltevorgang einem unnötig hohen Kraftniveau ausgesetzt.

Es ist weiterhin möglich, das Umschalten vom ersten auf das zweite Kraftniveau über eine Zeitsteuerung zu steuern. Ein Gurtaufroller mit einem solchen Kraftbegrenzungselement ist beispielsweise in der WO 97/49583 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt hiermit ausdrücklich zum Gegenstand dieser Anmeldung gemacht wird. Wird dieser Ansatz gewählt, so ist es wesentlich, dass die Umschaltung vom ersten auf das zweite Kraftniveau zum richtigen Zeitpunkt erfolgt. Hierfür wird ein Umschaltelement, das für das Umschalten von der ersten auf die zweite Stufe sorgt, über die ECU des Fahrzeugs angesteuert. Die ECU erhält hierbei von einem Unfallsensor das Signal, dass ein Unfall geschehen ist. Die ECU steuert dann mit einem gewissen Zeitverzug von beispielsweise 30 bis 40 Millisekunden das Umschaltelement an. Hierzu muss eine separate Steuerleitung von der zentralen Recheneinheit des Kraftfahrzeugs (ECU) zum Umschaltelement bestehen.

Zum einen bedeutet jede zusätzliche Leitung in einem Kraftfahrzeug einen fertigungstechnischen Mehraufwand und eine zusätzliche Fehlerquelle. Weiterhin kann die Signalleitung nach dem Einbau defekt werden, was in der Regel unbemerkt bleibt, wodurch dann keine optimale Funktion des Gurtauf rollers im Falle eines Unfalls gegeben ist. Schließlich muss bei jedem Fahrzeugtyp die ECU den jeweiligen Erfordernissen entsprechend programmiert werden.

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, einen gattungsgemäßen Gurtaufroller dahingehend weiterzubilden, dass die eben beschriebenen Probleme vermieden werden.

Diese Aufgabe wird durch einen Gurtaufroller mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Der erfindungsgemäße Gurtaufroller weist ein eigenes Verzögerungselement auf, welches das Umschaltelement ansteuert. Die Ansteuerung erfolgt nach Ablauf einer definierten Zeitspanne nach Auftreten eines definierten Ereignisses. Dieses definierte Ereignis ist in der Regel die Detektion eines Unfalles, insbesondere eines Frontalcrashs oder eines seitlich versetzten Frontalcrashs.

In einem ersten Ausführungsbeispiel verfügt der Gurtaufroller über einen Signaleingang, über den dem Gurtaufroller das Signal "Unfall ist jetzt passiert" zugeführt werden kann. Zwischen diesem Signaleingang und dem Umschaltelement ist dann ein Verzögerungselement geschaltet, das die gewünschte Zeitverzögerung erzeugt. In diesem Fall ist das Verzögerungselement vorzugsweise eine elektrische oder elektronische Schaltung.

In einem zweiten Ausführungsbeispiel weist der Gurtaufroller eine eigene Sensorik auf, wodurch der Gurtaufroller vollständig autark ausgebildet sein kann, oder gegebenenfalls lediglich mit dem Bordnetz verbunden sein muss. Das Umschaltelement kann hier pyrotechnisch, mechanisch oder elektrisch/elektronisch arbeiten.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Figuren näher erläutert.
1 zeigt ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
2 zeigt ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
3a zeigt einen Längsschnitt durch einen Gurtaufroller,
3b zeigt ein Detail aus 3a im Querschnitt
4, 5 zeigen Blockschaltbilder zum Stand der Technik.
1 zeigt ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Der Gurtaufroller 20 besteht hier aus zwei funktional getrennten Einheiten, nämlich aus dem Gurtstraffer 22 und dem Kraftbegrenzer 24. Der Gurtaufroller 20 verfügt über einen Signaleingang 27, welcher mit der Fahrzeug-ECU 10 verbunden ist. Erhält diese Fahrzeug-ECU 10 von einem Unfallsensor 5 ein Signal, welches die Fahrzeug-ECU 10 als für den Gurtaufroller 20 relevantes Ereignis interpretiert, gibt die Fahrzeug-ECU 10 ein Signal an den Gurtaufroller 20 weiter. Dieses Signal wird unmittelbar an den Gurtstraffer 22 weitergegeben. Weiterhin wird dieses Signal dem Verzögerungselement 26 zugeführt, welches es nach Ablauf einer definierten Zeitspanne, welche in der Regel zwischen ca. 30 und 40 Millisekunden liegt, an das Umschaltelement 25 des zweistufigen Kraftbegrenzers 24 weitergibt. Das Umschaltelement 25 schaltet dann das zweistufige Kraftbegrenzungselement 29. Das definierte Ereignis ist hier also das Eintreffen des von der ECU kommenden Signals.
Im in 2 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel sind Gurtstraffer 22 und Gurtkraftbegrenzer 24 nicht nur funktional, sondern auch baulich voneinander getrennt. Der Kraftbegrenzer 24 ist in den Aufroller 20 integriert, während der Gurtstraffer 22 beispielsweise als Schlossstraffer ausgeführt ist. In die sem Ausführungsbeispiel wird der Kraftbegrenzer 24 nicht von der Fahrzeug-ECU 10 angesteuert. Das System arbeitet autark und ist allenfalls an das 12-Volt-Bordnetz angeschlossen. Der Gurtaufroller 20 weist hier ein eigenes Sensorelement 28 auf. Dies kann beispielsweise auftretende Verzögerungen, oder ein starkes Ziehen am Gurtband detektieren. Detektiert das Sensorelement 28 ein Ereignis, das es als Unfall interpretiert, steuert es über das Verzögerungselement 26 das Umschaltelement 25 des Kraftbegrenzers 24 an. Je nach Art des Sensorelements 28 kann das Verzögerungselement 26 hierbei elektrisch/elektronisch, pyrotechnisch in Form eines Abbranddsatzes oder mechanisch mittels einer Masse-Feder-Baugruppe arbeiten.
3 zeigt eine Möglichkeit, wie ein Gurtaufroller 20 mit einem Kraftbegrenzer ausgeführt sein kann, der in einem erfindungsgemäßen System eingesetzt wird. Dieser Gurtaufroller ist im Detail in der PCT/EP 97/03284 beschrieben, auf die hier explizit bezug genommen wird. Die Funktionsweise sei dennoch grob dargestellt: Im Gehäuse 30 ist die Gurtspule 32 gelagert, die Seiten des Kopfes 32a im Gehäuse 30 blockiert werden kann. Zur Gurtkraftbegrenzung dient der Torsionsstab 34 und die sich um den Torsionsstab 34 erstreckende Hülse 36. Als Umschaltelement dient der Magnet 38, der die Kupplungsklinken 40 beaufschlagt. Da hier das Umschaltelement (Magnet 38) elektrisch arbeitet, sollte auch das Verzögerungselement 26 ein elektrisches/elektronisches Bauteil sein.
Die 4 und 5 zeigen Ausführungsformen des Standes der Technik, die zu den ersten beiden Figuren korrespondieren. Man sieht, dass hier jeweils zwei Steuerleitungen notwendig sind, die sich von der ECU zum Kraftbegrenzer bzw. Gurtstraffer erstrecken. Die ECU muss dementsprechend auch zwei zeitverzögerte Signale abgeben.

5: Unfallsensor
10: Fahrzeug-ECU
20: Gurtaufroller
22: Kraftbegrenzer
24: Gurtstraffer
25: Umschaltelement
26: Verzögerungselement
27: Signaleingang
28: Sensorelement
29: Kraftbegrenzungselement
30: Gehäuse
32: Gurtspule
34: Torsionsstab
36: Hülse
38: Magnet
40: Kupplungsklinke
42

Claims

Gurtaufroller mit einem Gehäuse, einer im Gehäuse gelagerten Gurtspule, einem Blockiermechanismus zum Blockieren der Gurtspule im Gehäuse, einem wenigstens zwei Stufen aufweisenden Kraftbegrenzungselement, das im blockierten Zustand das vom Gehäuse auf die Gurtspule übertragene Drehmoment begrenzt, wobei das maximale Drehmoment in einer ersten Stufe höher oder niedriger als in einer zweiten Stufe ist, und einem Umschaltelement, das das Kraftbegrenzungselement von der ersten auf die zweite Stufe schaltet, dadurch gekennzeichnet, dass der Gurtaufroller ein das Umschaltelement ansteuerndes Verzögerungselement aufweist, das nach Auftreten eines definierten Ereignisses das Umschaltelement nach Ablauf einer definierten Zeitspanne derart ansteuert, dass das Umschaltelement das Kraftbegrenzungselement von der ersten auf die zweite Stufe schaltet.
Gurtaufroller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschaltelement pyrotechnisch arbeitet.
Gurtaufroller nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass er weiterhin einen Gurtstraffer zum Antreiben der Gurtwelle in Aufrollrichtung aufweist.
Gurtaufroller nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verzögerungselement eine elektrische oder elektronische Schaltung ist.
Gurtaufroller nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Gurtaufroller einen Signaleingang aufweist, der mit der Fahrzeug-ECU verbindbar ist.
Gurtaufroller nach Anspruch 4 und Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich vom Signaleingang eine Signalleitung zur Antriebseinrichtung und eine Signalleitung zum Verzögerungselement erstreckt.
Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verzögerungselement ein Abbrandsatz ist.
Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verzögerungselement eine aus einem Masseelement und einer Feder bestehende mechanisch arbeitende Baugruppe ist.
Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das definierte Ereignis das Erreichen eines definierten Kraftniveaus im Gurtband ist, und dass Detektionsmittel vorhanden sind, die das Erreichen dieses Kraftniveaus detektieren.
Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gurtaufroller ein Beschleunigungen messendes Detektionsmittel aufweist.