DE102007002704B4 - Anordnung zur automatischen Abstützung eines Fahrzeuginsassen - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Abstützung eines Fahrzeuginsassen in einem Fahrzeugsitz, dem ein Gurtsystem mit bei Überschreitung eines Querbeschleunigungsschwellwertes erfolgender vorgegebener oder von einer Querbeschleunigung abhängiger Erhöhung der Gurtkraft zugeordnet ist.
- Derartige Anordnungen sind grundsätzlich bekannt.
- Die
DE 101 51 384 A1 zeigt einen Fahrzeugsitz mit automatisch verstellbaren Sitzkomponenten. Zur Steuerung der Sitzkomponenten werden auf den Benutzer des Sitzes einwirkende Beschleunigungen zumindest teilweise erfasst, um dann Sitzkomponenten so zu verstellen, dass der Benutzer gegen die Beschleunigungen besser abgestützt wird. Insbesondere werden dabei vordere bzw. seitliche Randabschnitte des Sitzkissens verstellt, d. h. angehoben. - Aus der
DE 197 50 223 C2 ist eine adaptive Seitenabstützung des Benutzers eines Fahrzeugsitzes bekannt. Dabei werden Randbereiche des Sitzkissens und der Lehne in Abhängigkeit von Querbeschleunigungen des Fahrzeuges verstellt, wobei die Fahrgeschwindigkeit als Gewichtungsfaktor berücksichtigt wird. Durch die Verstellung von Sitzkissen- bzw. Lehnenteilen wird dabei erreicht, dass der Sitz bei hohen Querbeschleunigungen die Form eines Schalensitzes mit vergleichsweise großer Schalentiefe annimmt. - Auch die
DE 196 24 587 A1 zeigt einen Sitz mit beweglichen Sitzkomponenten, die in Abhängigkeit von Beschleunigungskräften so verstellbar sind, dass der Sitzbenutzer von den Beschleunigungskräften entlastet wird. - Aus der
WO 99/47389 A1 - Aus der
DE 10 2004 062 086 A1 ist es bekannt, bei einem mit entsprechender Sensorik ausgerüsteten Fahrzeug einen drohenden Seitenaufprall zu erfassen und daraufhin die Seitenwangen eines Sitzes in eine Schutzstellung zu bringen, d. h. die Seitenwangen werden in eine gegenüber der Sitzfläche deutlich erhöhte Lage gebracht. - Gemäß der
DE 198 23 058 C2 ist vorgesehen, Seitenwangen eines Sitzes in Richtung des Sitzenden zu verstellen, wenn ein fahrdynamisches Stabilisierungssystem des Fahrzeuges regelnd in dessen Bremssystem eingreift. Wenn also aufgrund einer hohen Querbeschleunigung des Fahrzeuges ein automatischer Bremseingriff durchgeführt wird, werden auch die Seitenwangen des Sitzes in Richtung des Sitzbenutzers bewegt. - Als nächst liegende Schrift wird die
DE 10 2005 022 997 A1 herangezogen. Diese Druckschrift zeigt eine Anordnung zur Abstützung eines Fahrzeuginsassen in einem Fahrzeugsitz, dem ein Gurtsystem mit bei Überschreitung eines Dynamikschwellwertes erfolgender vorgegebener bzw. von der Dynamik abhängiger Erhöhung der Gurtkraft zugeordnet ist. In diesem Zusammenhang ist vorgesehen, dass bei Überschreitung eines Schwellwertes der Giergeschwindigkeit oder der Querbeschleunigung ein Gurtstraffer aktiv wird. - Gemäß der
DE 10 2005 023 693 A1 ist vorgesehen, Lateralbewegungen des Fahrzeuges zu erfassen, um Sitzelemente, z. B. eine Seitenwange oder ein Sitzkissen, zur verbesserten Abstützung des Insassen zu verstellen. - Gemäß der
DE 100 05 010 A1 sind in einem Fahrzeug Mittel zur vorausschauenden Erkennung einer Gefahr sowie der Position eines zu sichernden Insassen vorgesehen. Dabei wird im Falle eines Gefahrenzustandes ein Gurtstraffer mit hoher Kraft tätig, derart, dass der Insasse in den Sitz gezogen wird. Nachfolgend wird der Insasse mit verminderter Gurtkraft in der zurückgezogenen Position gehalten. - Gemäß der
DE 101 56 837 A1 ist vorgesehen, bei einem Sicherheitsgurtsystem Gurtbewegungen sowie Drehbewegungen eines Rotors eine Gurtstraffers zu erfassen, um bei einem Unfall die vom Gurt induzierten Belastungen des Insassen zu ermitteln. Auf diese Weise kann frühzeitig erfasst werden, welcher Belastung ein Insasse bei einem Unfall ausgesetzt wurde. - Allgemein gilt, dass Insassenschutzsysteme ihre optimale Wirkung nur dann entfalten können, wenn die Fahrzeuginsassen eine Soll-Sitzstellung einnehmen. Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung der eingangs angegebenen Art derart auszugestalten, dass ein Sitzbenutzer in gefahrgeneigten Fahrsituationen zu einer optimalen Sitzposition veranlasst wird.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei querdynamischen Kräften nicht nur eine verstärkte Abstützung des Sitzenden in Fahrzeugquerrichtung sondern auch in Fahrzeuglängsrichtung zu bewirken. Damit wird eine wesentliche Verbesserung der Wirkung aller zur Abstützung des Sitzenden in Seitwärtsrichtung dienenden Mittel erreicht, weil der Sitzende mehr oder weniger zwangsläufig im Wirkungsbereich der Mittel zur Seitwärtsabstützung verbleibt bzw. in diesen Wirkungsbereich gebracht wird.
- Gemäß der Erfindung ist ein Rückhaltesystem mit querdynamikabhängiger Kraftbeaufschlagung des Sitzbenutzers vorgesehen, wobei das Rückhaltesystem als Gurtsystem mit querdynamikabhängiger Gurtstraffung ausgebildet ist.
- In diesem Zusammenhang ist vorgesehen, dass bei Überschreitung eines Querdynamikschwellwertes die Gurtkraft mit vorgegebenem zeitlichen Anstieg auf ein vorgegebenes Maß erhöht wird. Damit wird eventuelle Gurtlose beseitigt.
- Mit einer Gurtstraffung ist immer eine Verkürzung des Gurtes verbunden. Gemäß gesetzlichen Vorschriften muss ein Gurtsystem so ausgebildet sein, dass der Gurt gegen Ausziehen, d. h. Verlängerung, gesperrt ist, wenn das Fahrzeug eine beschleunigte Bewegung ausführt, bei der ein Beschleunigungsschwellwert überschritten wird. Wenn nun erfindungsgemäß oberhalb eines solchen Beschleunigungsschwellwertes eine Gurtstraffung erfolgt, führt dies zu einer zunehmenden „Fesselung” des Fahrzeuginsassen, wenn der aufgrund der Gurtstraffung zunehmende verkürzte Gurt nicht mehr ausgezogen werden kann, weil das Fahrzeug eine zeitlich länger anhaltende beschleunigte Bewegung unter Überschreitung des Beschleunigungsschwellwertes ausführt. Eine solche Fahrsituation kann sich bei schneller Kurvenfahrt mit leistungsstarken Fahrzeugen praktisch ohne weiteres ergeben. Deshalb ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, die bei stark beschleunigten Bewegungen des Fahrzeuges zunächst erhöhte Gurtspannung nach einer vorgegebenen Zeitspanne mit vorgegebenem zeitlichen Abfall wieder zu vermindern. Um dabei den gesetzlichen Erfordernissen hinsichtlich einer Gurtsperrung bei beschleunigten Bewegungen des Fahrzeuges zu genügen, ist zweckmäßig vorgesehen, bei der Verminderung der Gurtspannung nur eine Verlängerung des Gurtes auf das Maß zuzulassen, welches der Gurt zum Zeitpunkt der Überschreitung des gesetzlich vorgegebenen Schwellwertes der Beschleunigung hatte.
- Zu diesem Zweck kann einem zur Gurtstraffung motorisch antreibbaren Gurtwickel ein Drehwinkelgeber zugeordnet sein, so dass sich die bei der Gurtstraffung vorgenommene Drehwinkeländerung gegenüber dem Zustand zum Zeitpunkt der Überschreitung des Beschleunigungsschwellwertes ermitteln lässt. Bei der Verminderung der Gurtkraft wird dann in Abwickelrichtung des Gurtes maximal eine Rückstellung der zuvor erfolgten Drehwinkeländerung des Gurtwickels zugelassen, sodann wird bei entsprechend beschleunigter Bewegung des Fahrzeuges wieder die gesetzlich vorgeschriebene Sperrung des Gurtes wirksam.
- Im übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfindung auf die Ansprüche und die nachfolgende Erläuterung der Zeichnung verwiesen, anhand der eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung näher erläutert wird.
- In der Zeichnung zeigt:
-
1 eine stark schematisierte Darstellung einer erfindungsgemäßen Gurtstrafferanordnung, -
2 ein Diagramm, welches den zeitlichen Verlauf der Querbeschleunigung zeigt, die ein Fahrzeug während einer beispielhaften Fahrsituation erleidet, -
3 ein Diagramm, welches den zeitlichen Verlauf der Gurtkraft F sowie der Länge s des auf dem zugehörigen Wickel aufgewickelten Teils des Gurtes zeigt. - In grundsätzlich bekannter Weise erstreckt sich ein Sicherheitsgurt
1 zwischen einer Schlosszunge2 , die sich in einem Schloss3 verriegeln lässt, und einem Wickel4 , auf den der Gurt1 bei Nichtgebrauch aufgewickelt wird. Dazu wird der Wickel4 von einer Federanordnung5 mit einem entsprechenden Drehmoment beaufschlagt, so dass einerseits der Wickel4 den Gurt1 jeweils aufzuwickeln sucht und andererseits der Gurt1 bei Bewegungen des Insassen ausgezogen werden kann. Die Federanordnung5 ist zwischen einem wickelseitigen Widerlager und einem aufbauseitigen Widerlager angeordnet, welches sich im dargestellten Beispiel mittels eines Elektromotors6 verstellen lässt, derart, dass die Federanordnung5 auf den Wickel4 ein steuerbares Drehmoment ausübt. Zwischen dem Motor6 und der Federanordnung5 ist ein Drehmomentsensor7 angeordnet, so dass das auf den Wickel4 ausgeübte Drehmoment und damit auch die vom Gurt1 ausgeübte Gurtkraft erfasst werden können. Dem Wickel4 ist eine Verriegelungsvorrichtung8 zugeordnet, die den Wickel4 gegen eine Drehbewegung in Abrollrichtung des Gurtes1 sperrt, wenn der Wickel4 schnell oder mit starker Beschleunigung gedreht wird. Im übrigen wird der Wickel4 von der Verriegelungsvorrichtung8 auch dann gesperrt, wenn das Fahrzeug eine beschleunigte Bewegung ausführt, bei der die Beschleunigung das Maß von beispielsweise 0,3 g (g = Erdbeschleunigung) überschreitet. Der Verriegelungsvorrichtung8 ist eine von einer Steuerschaltung10 betätigbare Entsperrvorrichtung9 zugeordnet, die bei elektrischer Bestromung die Verriegelungsvorrichtung8 an einem Übergang in den Sperrzustand hindert bzw. den Sperrzustand aufhebt, solange die elektrische Bestromung der Entsperrvorrichtung9 dauert. Die Steuerschaltung10 ist eingangsseitig mit einer Sensorik11 verbunden, die grundsätzlich verschiedene Parameter des Fahrzustandes des Fahrzeuges überwachen kann und, insbesondere die Querbeschleunigung des Fahrzeuges erfasst. Gegebenenfalls kann diese Sensorik11 auch weiteren Sicherheitssystemen des Fahrzeuges zugeordnet sein. - Desweiteren ist die Steuerschaltung eingangseitig mit einem dem Wickel
4 zugeordneten Drehwinkelgeber12 verbunden, so dass die Steuerschaltung das Maß von Drehbewegungen des Wickels4 zu „erkennen” vermag. Neben der Entsperrvorrichtung9 steuert die Steuerschaltung10 ausgangsseitig den Elektromotor6 . - Die Funktion der Steuerschaltung
10 wird nachfolgend anhand der2 und3 erläutert. - Zunächst sei gemäß
2 angenommen, dass beim Betrieb des Fahrzeuges eine Fahrsituation auftritt, bei der das Fahrzeug zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 eine zunächst anwachsende und dann wieder abfallende Querbeschleunigung a erleidet, wobei die auftretende Querbeschleunigung a den Wert von 0,3 g überschreiten möge. - Dieser Wert as = 0,3 g wird nachfolgend als Querbeschleunigungsschwellwert bezeichnet.
- Die Steuerschaltung
10 erhält von der Sensorik11 ständig Signale hinsichtlich der Querbeschleunigung a. Sobald die Steuerschaltung10 „feststellt”, dass der vorgenannte Querbeschleunigungsschwellwert as erreicht und überschritten wird, wird der Elektromotor6 angesteuert, um den Gurt1 zu straffen. Dementsprechend steigt gemäß3 die Gurtkraft F an. Gleichzeitig wächst auch die Länge s des auf den Wickel4 aufgewickelten Teilstückes des Gurtes1 . Mittels des Drehwinkelgebers12 erfasst die Steuerschaltung10 den Drehwinkel, um den der Wickel4 mittels des Motors4 zur Gurtstraffung gedreht wird. Damit „weiß” die Steuerschaltung10 , um welches Maß sich der Drehwinkel des Wickels4 beginnend mit dem Zeitpunkt t1, zu dem die Querbeschleunigung a des Fahrzeuges den Querbeschleunigungsschwellwert as erreicht bzw. überschritten hat, gedreht hat. Bei Überschreitung des Querbeschleunigungsschwellwert wird auch die Verriegelungsvorrichtung8 wirksam, d. h. der Wickel4 ist in seiner der Abrollrichtung des Gurtes1 entsprechenden Drehrichtung gesperrt und kann nur noch in Aufrollrichtung des Gurtes1 gedreht werden. Im Ergebnis wird also eine gewisse „Fesselung” des Gurtbenutzers auf seinem Sitz erreicht, d. h. der Gurtbenutzer wird in seine Soll-Sitzposition gedrängt. - Nun sei angenommen, dass die Fahrsituation mit einer den Querbeschleunigungsschwellwert überschreitenden Querbeschleunigung länger andauert, wie es beispielsweise bei leistungsstarken Fahrzeugen der Fall sein kann, wenn langgezogene Autobahnkurven mit hoher Geschwindigkeit durchfahren werden. Um bei derart lang dauernden Querbeschleunigungszuständen das für den Fahrzeuginsassen gegebenenfalls unangenehme Gefühl einer Fesselung zu vermindern, ist vorgesehen, die Gurtstraffung wieder zu vermindern. Um dies zu ermöglichen, wird von der Steuerschaltung
10 die Entsperrvorrichtung9 elektrisch bestromt, gleichzeitig wird der Elektromotor6 angesteuert, derart, dass er das aufbauseitige Widerlager der Federanordnung5 in Abwickelrichtung des Gurtes1 dreht, wobei der Nickel4 eine entsprechende Drehung ausführt und das auf den Wickel4 aufgewickelte Teilstück s des Gurtes entsprechend verkürzt wird. Mittels des Drehwinkelgebers12 „überwacht” die Steuerschaltung10 den Drehwinkel des Wickels4 . Sobald das Maß des Drehwinkels in Abwickelrichtung des Gurtes das Maß des Drehwinkels der zuvor erfolgten Aufwicklung des Gurtes1 erreicht hat, wird die Bestromung der Entsperrvorrichtung9 beendet, so dass die Verriegelungsvorrichtung8 wieder normal wirksam wird. Sollte also zum Zeitpunkt der Beendigung der elektrischen Bestromung der Entsperrvorrichtung9 noch eine den Querbeschleunigungsschwellwert überschreitende Querbeschleunigung des Fahrzeuges vorliegen, wird die Verriegelungsvorrichtung8 den Wickel4 gegen eine weitere Drehung in Abwickelrichtung des Gurtes1 sperren. Im Ergebnis wird auf diese Weise sichergestellt, dass zwar eine von der Steuerschaltung bewirkte zusätzliche Straffung des Gurtes1 rückgängig gemacht werden kann, das Maß s des aufgewickelten Teiles des Gurtes1 jedoch keinesfalls den Wert unterschreiten kann, der bei Überschreitung des Querbeschleunigungsschwellwertes as zum Zeitpunkt t1 vorgelegen hat. Damit sind unter allen Umständen die gesetzlich vorgegebenen Sicherheitskriterien gewährleistet. Die Steuerschaltung10 überwacht sich ständig selbst auf Fehlfunktion. Sollte die Steuerschaltung10 im Wege der Selbstdiagnose keine fehlerfreie Funktion „erkennen” können, wird die Bestromung der Entsperrvorrichtung9 und des Motors6 automatisch beendet, so dass sich das Gurtsystem wie ein herkömmliches Gurtsystem ohne querbeschleunigungsabhängige Gurtstraffung verhält. - Die Zeitspanne zwischen der zusätzlichen Gurtstraffung und der nachfolgenden Verminderung der Gurtkraft kann prinzipiell beliebig vorgegeben werden. Dies ist in
3 durch die Kurven S1 und S2 bzw. F1 und F2 angedeutet. Neben einer herstellerseitigen Vorgabe ist auch eine fahrerseitige Vorgabe möglich, indem der Fahrer eine mit der Steuerschaltung zusammenwirkende Eingabeeinheit13 , mit der in der Regel auch das Betriebsverhalten anderer Fahrzeugsysteme eingestellt werden kann, entsprechend betätigt. Damit ist neben einer „Komforteinstellung” bei der die erhöhte Gurtkraft bereits nach vergleichsweise sehr kurzer Zeitspanne wieder abgesenkt wird, auch eine Einstellung für „maximale Sicherheit” möglich, bei der die Gurtkraft erst dann wieder vermindert wird, wenn die Querbeschleunigung des Fahrzeuges den Querbeschleunigungsschwellwert as wieder unterschreitet. Im übrigen kann die Eingabeeinheit13 so ausgebildet sein, dass sich die querbeschleunigungsabhängige Gurtstraffung nur zusammen mit automatisch verstellbaren Sitzkomponenten einschalten lässt, die eine querbeschleunigungsabhängige Seitwärtsabstützung des Fahrzeuginsassen auf dem jeweiligen Sitz bewirken. - Wie aus
3 ersichtlicht ist, gibt die Verriegelungsvorrichtung8 den Wickel4 frei, wenn das Fahrzeug keine Querbeschleunigung erleidet bzw. die jeweilige Querbeschleunigung unterhalb des Querbeschleunigungsschwellwertes liegt. In diesem Zustand der Verriegelungsvorrichtung8 kann der jeweilige Fahrzeuginsasse den Gurt1 im Prinzip, etwa durch entsprechende Körperbewegung, beliebig weit ausziehen. Bei entgegengesetzter Bewegungsrichtung des Körpers wird der Gurt dann automatisch wieder entsprechend aufgewickelt. Dies wird in grundsätzlich bekannter Weise durch die Federanordnung5 ermöglicht, die so angeordnet und ausgebildet ist, dass auf den Gurt1 immer eine gewisse Rückzugskraft ausgeübt wird. Die bei Fahrsituationen ohne bzw. mit einer den Schwellwert as unterschreitenden Querbeschleunigung möglichen Gurtbewegungen sind in3 durch „Schlangenlinien” angedeutet. - Abweichend von der vorangehend dargestellten Ausführungsform ist es auch möglich, die querbeschleunigungsabhängige Gurtstraffung über eine den Gurt
1 spannende Bewegung des Schlosses3 zu bewirken. Hier ist vorteilhaft, dass das Schloss3 in seiner normalen Gebrauchslage, eine Endlage einnimmt. Wenn nun das Schloss3 für eine Gurtstraffung durch einen funktionsmäßig dem Motor6 entsprechenden Antrieb aus dieser Gebrauchslage weggezogen wird, um den Gurt1 zu straffen, so kann das Schloss3 nachfolgend ohne weiteres zur Verminderung der Gurtstraffung wieder losgelassen werden, es fährt dann automatisch in seine Gebrauchslage, d. h. diejenige Lage, die es vor der Gurtstraffung eingenommen hat. Wenn davon ausgegangen wird, dass die Gurtstraffung nur bei Fahrzuständen mit einer den Querbeschleunigungsschwellwert as überschreitenden Querbeschleunigung vorgenommen wird, d. h. während eines Fahrzustandes, bei dem die Verriegelungsvorrichtung8 den Gurtwickel4 in Abrollrichtung des Gurtes1 sperrt, so wird erkennbar, dass bei einer über eine Bewegung des Schlosses3 erfolgenden Gurtstraffung mit nachfolgender Verminderung der Gurtspannung keine der Entsperrvorrichtung9 entsprechende Anordnung notwendig wird. - Die Erfindung ist nicht nur bei normalen, d. h. erwachsenen Fahrzeuginsassen anwendbar, vielmehr kann die erfindungsgemäße Anordnung auch an Kindersitzen angeordnet sein.
Claims (5)
- Anordnung zur Abstützung eines Fahrzeuginsassen in einem Fahrzeugsitz, dem ein Gurtsystem mit bei Überschreitung eines Querbeschleunigungsschwellwertes (as) erfolgender vorgegebener oder von einer Querbeschleunigung abhängiger Erhöhung der Gurtkraft zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Maß einer mit der Gurtkrafterhöhung einhergehenden Gurtverkürzung mittels einer Steuerschaltung (
10 ) erfasst wird und die Gurtverkürzung gesteuert durch diese Steuerschaltung (10 ) nach vorgegebener oder vorgebbarer Zeitspanne zumindest teilweise rückgängig gemacht wird. - Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gurt (
1 ) bei Abschluss der Rückführung der Gurtverkürzung in einem gesperrten Zustand gehalten wird, wenn die Querbeschleunigung den Querbeschleunigungsschwellwert (as) übersteigt. - Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass einem motorisch antreibbaren Gurtwickel (
4 ) ein Drehwinkelgeber (12 ) zugeordnet ist. - Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass einer bei Überschreitung eines Beschleunigungsschwellwertes wirksam werdenden Sperrvorrichtung (
8 ) eines Gurtwickels (4 ) eine von der Steuerschaltung (10 ) betätigbare Entsperrvorrichtung (9 ) zugeordnet ist. - Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (
10 ) eingangsseitig mit einer Sensorik (11 ) verbunden ist, die zumindest Querbeschleunigungen des Fahrzeuges erfasst.
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