DE102008017182A1 - Mechatronical system for braking rotational movement of component of passenger restraint system in vehicle, has degression element pressurized by progression element in dropping direction, and controllable bearing for degression element - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein mechatronisches System zur Bremsung einer Rotationsbewegung, insbesondere für ein Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem. Das System kann insbesondere als sogenannter Kraftbegrenzer verwendet werden, der dazu dient, die maximal vom Sicherheitsgurt auf den Fahrzeuginsassen ausgeübten Kräfte bei einem Unfall zu begrenzen.The The invention relates to a mechatronic system for braking a Rotational movement, in particular for a vehicle occupant restraint system. The system can be used in particular as a so-called force limiter which serves the maximum of the seatbelt on the Passengers exercised personnel to limit in an accident.
Das Grundprinzip aller Kraftbegrenzer beruht darin, eine zusätzliche Länge von Sicherheitsgurt dann bereitzustellen, wenn die im Sicherheitsgurt wirkende Kraft sich einem als kritisch erkannten Wert nähert. Diese zusätzliche Länge an Sicherheitsgurt führt zu einer Vorverlagerung des Fahrzeuginsassen relativ zum Fahrzeug, wodurch der gesamte Weg, der zum Verzögern des Fahrzeuginsassen zur Verfügung steht, sich vergrößert. Dementsprechend sinkt die wirkende Verzögerung ab.The The basic principle of all force limiters is based on an additional length of Then provide safety belt when in the seat belt acting force approaches a value recognized as critical. These additional Length Seat belt leads to a forward displacement of the vehicle occupant relative to the vehicle, whereby the entire path available for delaying the vehicle occupant, increases. Accordingly, it decreases the acting delay from.
Technisch einfache Beispiele von Kraftbegrenzern sind Torsionsstäbe, die im Inneren einer Gurtspule angeordnet sind und es der Gurtspule ermöglichen, sich um einige wenige Umdrehungen in der Abwickelrichtung des Sicherheitsgurtes zu drehen, wenn die im Sicherheitsgurt wirkende Zugkraft einen bestimmten Wert überschreitet. Aufwendigere Systeme verwenden mehrere Torsionsstäbe, die zugeschaltet oder abgeschaltet werden können, oder andere Bauformen von Kraftbegrenzern, beispielsweise Metallbänder, die durch Schikanen hindurchgezogen werden.Technically simple examples of force limiters are torsion bars, the are arranged inside a belt spool and it the belt spool enable, to a few turns in the unwinding of the seat belt to turn when the tensile force acting in the safety belt a certain Value exceeds. More elaborate systems use multiple torsion bars, the can be switched on or off, or other designs of force limiters, such as metal bands pulled through baffles become.
Grundsätzlich ist es wünschenswert, die Kennlinie des Kraftbegrenzers, also den Verlauf der Kraft im Sicherheitsgurt über der Länge von ausgezogenem Sicherheitsgurt, frei einzustellen. Im Idealfall kann dann der Kraftbegrenzer optimal an die jeweiligen Bedingungen angepaßt werden, beispielsweise an das Gewicht des Fahrzeuginsassen, an seine Position im Fahrzeug oder die Schwere des Unfalls. Bei einem schwereren Fahrzeuginsassen sollte der Kraftbegrenzer erst bei einem hohen Kraftniveau aktiv werden. Bei einem Fahrzeuginsassen, der vergleichsweise nahe am Armaturenbrett sitzt, sollte die Länge des während der Kraftbegrenzung zusätzlich freigegebenen Sicherheitsgurtes auf einen kleineren Wert begrenzt sein, damit der Fahrzeuginsasse nicht mit der Armaturentafel in Berührung kommt. Es ist auch wünschenswert, den Verlauf der Kraft im Sicherheitsgurt von einem anfänglich höheren Niveau während der Kraftbegrenzung absinken zu lassen, beispielsweise wenn der Fahrzeuginsasse in einen entfalteten Gassack eintaucht. Auf diese Weise kann die Gesamtbelastung des Oberkörpers eines Fahrzeuginsassen möglichst konstant gehalten werden.Basically it desirable the characteristic of the force limiter, ie the course of the force in the Seat belt over the length from undressed seat belt, free to adjust. Ideally, can then the force limiter optimally adapted to the respective conditions, for example, to the weight of the vehicle occupant, to his position in the vehicle or the severity of the accident. For a heavier vehicle occupant The force limiter should be active only at a high level of force become. In a vehicle occupant, the comparatively close to Dashboard sits, should be the length of the additionally released during the force limit Seat belt may be limited to a smaller value so that The vehicle occupant does not come into contact with the instrument panel. It is also desirable the course of the force in the safety belt from an initially higher level during the Force limit decrease, for example, when the vehicle occupant immersed in a deployed airbag. In this way, the Total load of the upper body a vehicle occupant possible kept constant.
Es sind bereits Kraftbegrenzer bekannt, die als Bremse ausgeführt sind. Durch entsprechende Ansteuerung eines Bremsbetätigungselements kann eine vollständige Blockierung der mit der Bremse verbundenen Gurtspule und auch ein kontrolliertes Durchrutschen während der Kraftbegrenzung ermöglicht werden. Der Nachteil dieser Kraftbegrenzer besteht darin, daß sie sehr aufwendig sind, da ihre Funktionalität über einen Zeitraum von mindestens fünfzehn Jahren gewährleistet sein muß.It Force limiters are already known, which are designed as a brake. By appropriate control of a brake actuator, a complete blockage the belt reel connected to the brake and also a controlled slipping while the force limit allows become. The disadvantage of these force limiters is that they are very consuming, since their functionality over a period of at least fifteen years guaranteed have to be.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Kraftbegrenzer zu schaffen, der zum einen ein Steuern der Kennlinie von Sicherheitsgurtkraft über der Länge des ausgezogenen Gurtbandes ermöglicht und zum anderen mechanisch einfach aufgebaut ist, so daß die Betriebssicherheit über einen langen Zeitraum gewährleistet ist.The The object of the invention is to provide a force limiter on the one hand controlling the characteristic of seatbelt force over the Length of the pulled webbing allows and on the other hand is mechanically simple, so that the reliability of a long period guaranteed is.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß ein mechatronisches System zum Bremsen einer Rotationsbewegung vorgesehen, mit einer Bremsscheibe, einem Progressionselement, das an der Bremsscheibe anliegt und von dieser, wenn sie sich dreht, in der Richtung eines Anstiegs der Bremskraft beaufschlagt wird, einem steuerbaren Widerlager für das Progressionselement, einem Degressionselement, an dem sich das Progressionselement abstützt und das vom Progressionselement in der Richtung eines Absinkens der Bremskraft beaufschlagt wird, und einem steuerbaren Widerlager für das Degressionselement. Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, zum Zweck des Erzielens einer frei steuerbaren Kennlinie eine Bremse vorzusehen, bei der die beiden Betätigungen „Anziehen der Bremse” und „Lösen der Bremse” durch zwei voneinander getrennte Bauteile erfolgen, die jeweils nur in einer einzigen Richtung betätigt werden. Auf diese Weise ergibt sich ein mechanisch sehr einfacher Aufbau, da eine Bewegungssteuerung in nur einer einzigen Richtung sehr viel einfacher möglich ist als die Steuerung einer reversiblen Bewegung. Verallgemeinert ausgedrückt reicht eine einfache Bremse aus, um die Bewegung jedes Bauteils zu steuern.to solution This object is inventively a mechatronic System for braking a rotational movement provided with a brake disc, a Progressionselement, which rests against the brake disc and of this, when it turns, in the direction of a rise in the Braking force is applied, a controllable abutment for the Progressionselement, a degression element on which the progression element is supported and that of the progression element in the direction of sinking the Braking force is applied, and a controllable abutment for the degressive element. The invention is based on the idea, for the purpose of achieving a freely controllable characteristic to provide a brake in the the two operations "tightening the brake "and" releasing the Brake " two separate components take place, each only in one single direction actuated become. In this way, results in a mechanically very simple Construction as a motion control in only one direction much easier possible is considered the control of a reversible movement. generalized expressed A simple brake is sufficient to control the movement of each component to control.
Vorzugsweise ist vorgesehen, daß das Widerlager in Abhängigkeit von seiner Ansteuerung eine Bewegung des Progressionselements bzw. des Degressionselements blockiert oder ermöglicht. Das Widerlager arbeitet nach Art einer Bremse, die angezogen oder gelöst wird.Preferably is provided that the Abutment in dependence from its activation a movement of the progression element or blocked or enabled by the degressive element. The abutment works like a brake that is tightened or loosened.
Insbesondere kann das Widerlager elektrisch angesteuert werden. Dies ermöglicht kurze Reaktionszeiten.Especially the abutment can be electrically controlled. This allows short Reaction times.
Das steuerbare Widerlager kann ein elektrorheologisches Fluid oder ein magnetorheologisches Fluid enthalten. Mit einem solchen Fluid kann in mechanisch einfacher Weise eine Bremsfunktion verwirklicht werden. Wenn ein elektrisches bzw. magnetisches Feld angelegt wird, stellt sich ein hoher Fließwiderstand ein, so daß die Bewegung beispielsweise eines Kolbens in einem mit dem Fluid gefüllten Raum nicht oder nur sehr schwer möglich ist.The controllable abutment may include an electrorheological fluid or a magnetorheological fluid. With such a fluid, a braking function can be realized in a mechanically simple manner. If an electric or magne is applied table field, sets a high flow resistance, so that the movement of, for example, a piston in a space filled with the fluid is not possible or very difficult.
Im Hinblick auf eine kompakte Bauform kann vorgesehen sein, daß der Kolben mit einer elektrischen Spule versehen ist. Auf diese Weise kann das zur Änderung des Fließverhaltens des elektrorheologischen bzw. magnetorheologischen Fluids erforderliche Feld unmittelbar im Inneren des Widerlagers erzeugt werden.in the With regard to a compact design can be provided that the piston provided with an electric coil. This way you can that to change the flow behavior required the electrorheological or magnetorheological fluid Field generated directly inside the abutment.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Beschleunigungs-Ausgleichselement vorgesehen, das mit dem Progressionselement und/oder dem Degressionselement zusammenwirkt. Das Beschleunigungs-Ausgleichselement dient als mechanische Massenkompensation für dasjenige Element, bei dem bei einer Fahrzeugverzögerung Trägheitskräfte entlang der Bewegungsrichtung wirken. Durch das Beschleunigungs-Ausgleichselement werden diese Trägheitskräfte kompensiert, so daß die wirkende Verzögerung keine Auswirkung auf die Verstellung des entsprechenden Elements hat.According to one preferred embodiment of Invention is provided an acceleration compensating element, that with the progression element and / or the degressive element interacts. The acceleration compensating element serves as a mechanical Mass compensation for the element in which at a vehicle deceleration inertial forces along the direction of movement act. Through the acceleration compensation element these inertial forces are compensated, So that the acting delay no effect on the adjustment of the corresponding element Has.
Vorzugsweise ist vorgesehen, daß das Progressionselement unmittelbar am Degressionselement anliegt. Je weniger Bauteile an der Erzeugung der Bremskraft beteiligt sind, desto genauer kann das System gesteuert bzw. geregelt werden.Preferably is provided that the Progressionelement is applied directly to the degressive element. ever fewer components are involved in generating the braking force, the more accurate the system can be controlled.
Vorzugsweise ist vorgesehen, daß das Progressionselement und das Degressionselement im rechten Winkel zueinander angeordnet sind. Dies gewährleistet, daß eine Verschiebung des einen Elements keine Rückwirkung auf die Verschiebung des anderen Elementes hat.Preferably is provided that the Progression element and the degressive element at right angles are arranged to each other. This ensures that a shift of the one element has no retroactive effect on the displacement of the other element.
Vorzugsweise ist eine drehbare Abstützrolle für das Degressionselement vorgesehen. Dies verringert die Reibung im System und führt zu einem verbesserten Ansprechen.Preferably is a rotatable support roller for the degression element intended. This reduces the friction in the system and leads to an improved Speak to.
Vorzugsweise ist eine Feder vorgesehen, die das Progressionselement im Sinne einer Erhöhung der Bremskraft beaufschlagt. Diese Feder gewährleistet, daß das Progressionselement mit einer gewissen Vorspannung an der Bremsscheibe anliegt, so daß das System, wenn es aktiviert wird, unmittelbar anspricht.Preferably a spring is provided, which is the progression element in the sense an increase in Braking applied. This spring ensures that the progression element with a certain bias voltage applied to the brake disc, so that the system, when it is activated, it responds immediately.
Weiterhin ist vorzugsweise eine Feder vorgesehen, die das Degressionselement in eine Richtung beaufschlagt, die dem Absinken der Bremskraft entgegengerichtet ist. Auch dies gewährleistet, daß das Progressionselement im Ausgangszustand spielfrei an der Bremsscheibe anliegt, so daß das System ohne Verzögerung ansprechen kann.Farther Preferably, a spring is provided which the degression element acted upon in a direction opposite to the decrease of the braking force is. This also ensures that the progression element in the initial state without play abuts the brake disc, so that the system without delay can appeal.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Kupplung vorgesehen, mittels der eine Gurtspule eines Sicherheitsgurtaufrollers mit der Bremsscheibe gekoppelt werden kann. Die Kupplung ermöglicht, den Gurtaufroller im Normalfall unabhängig vom Kraftbegrenzer-System betreiben zu können, insbesondere mit frei in der Abwickelrichtung drehbarer Gurtspule, wenn keine Fahrzeugverzögerung vorliegt. Erst dann, wenn eine Kraftbegrenzung notwendig ist, wird die Gurtspule über die Kupplung mit dem Kraftbegrenzer-System gekoppelt.According to one embodiment The invention provides a coupling, by means of a belt reel a seat belt retractor are coupled to the brake disc can. The coupling allows the belt retractor normally independent of the force limiter system to be able to operate in particular with freely rotatable belt reel in the unwinding direction, if no vehicle delay is present. Only then, when a force limit is necessary, will the belt reel over coupled the clutch with the force limiter system.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist ein Ritzel vorgesehen, das mit der Bremsscheibe verbunden ist und in das eine Zahnstange eingreift. Mit der Zahnstange kann ein Gurtschloß, ein Umlenkbeschlag oder ein Gurtaufroller gekoppelt sein. Bei dieser Ausführungsform ist das mit dem Sicherheitsgurt verbundene Bauteil permanent mit dem Kraftbegrenzer-System gekoppelt. Wenn eine Kraftbegrenzung notwendig ist, ermöglicht das Kraftbegrenzer-System gegebenenfalls eine Drehung der Bremsscheibe, die zu einer Drehung des Ritzels und damit zu einer Verstellung der Zahnstange führt. Die Verstellung der Zahnstange führt beispielsweise dazu, daß das Gurtschloß unter der Wirkung der im Sicherheitsgurt wirkenden Kraft verstellt wird, so daß ein zusätzlicher Verzögerungsweg für den Fahrzeuginsassen geschaffen wird.According to one alternative embodiment provided a pinion, which is connected to the brake disc and in which a rack engages. With the rack can a buckle, a deflection fitting or a belt retractor coupled. In this embodiment is the component connected to the safety belt permanently with coupled to the force limiter system. If a force limit necessary is possible the force limiter system optionally a rotation of the brake disc, to a rotation of the pinion and thus to an adjustment the rack leads. The adjustment of the rack leads for example, that the Belt buckle under the effect of the force acting in the safety belt is adjusted, so that one additional deceleration for the Vehicle occupants is created.
Zur Lösung der oben genannten Aufgabe ist erfindungsgemäß auch ein Verfahren zum Steuern der Bewegung eines Bauteils eines Rückhaltesystems mittels der folgenden Schritte vorgesehen: Zunächst wird bestimmt, welche Bremswirkung einer Bewegung des Bauteils entgegenwirken soll. Wenn eine höhere Bremswirkung als die aktuelle aufgebaut werden soll, wird einem Progressionselement erlaubt, von einem Bremselement in eine Richtung mitgenommen zu werden, in der es zu einer Selbstverstärkung der Bremswirkung kommt, während eine Bewegung des Degressionselements verhindert wird. Wenn die Bremswirkung konstant gehalten werden soll, wird eine Bewegung des Progressionselements und des Degressionselements verhindert. Wenn die Bremswirkung verringert werden soll, wird dem Degressionselement erlaubt, sich in eine Richtung zu bewegen, in der es zu einer Verringerung der Bremswirkung kommt. Hinsichtlich der Vorteile dieses Verfahrens wird auf die obigen Erläuterungen verwiesen, insbesondere hinsichtlich des Aufspaltens der beiden Betätigungsarten einer Bremse auf zwei separate Bauteile.to solution The above object is according to the invention, a method for controlling the Movement of a component of a restraint system provided by the following steps: First, it is determined which Braking effect of a movement of the component to counteract. When a higher Braking effect as the current is to be built, one becomes Progression element allowed by a braking element in one direction to be taken along, in which it leads to a self-reinforcement of the Braking effect comes while a movement of the degression element is prevented. If the Braking action is to be kept constant, a movement of the Progression element and the degressive element prevented. If the braking effect is to be reduced, the degression element allowed to move in one direction, resulting in a reduction the braking effect comes. Regarding the advantages of this method Reference is made to the above explanations, in particular with regard to the splitting of the two types of actuation a brake on two separate components.
Vorzugsweise ist vorgesehen, daß eine Bewegung des Progressionselements und/oder des Degressionselements zeitgesteuert, weggesteuert und/oder geschwindigkeitsgesteuert ermöglicht wird. Auf diese Weise kann die Kennlinie von Sicherheitsgurtkraft über der Länge des ausgezogenen Sicherheitsgurtes optimal an die jeweiligen Anforderungen angepaßt werden.It is preferably provided that a movement of the progression element and / or the degression element is time-controlled, path-controlled and / or speed-controlled. In this way, the characteristic of seat belt force over the length of the pulled out safe Safety belt can be optimally adapted to the respective requirements.
Die Bewegung des Progressionselements erfolgt vorzugsweise in einer ersten Richtung, während die Bewegung des Degressionselements in einer zweiten Richtung erfolgt, die zur ersten Richtung senkrecht ist. Dies gewährleistet, daß eine Bewegung des Progressionselements keine Rückwirkung auf die Bewegung des Degressionselements hat, und umgekehrt.The Movement of the progression element preferably takes place in one first direction while the movement of the degression element takes place in a second direction, which is perpendicular to the first direction. This ensures that a movement of the progression element has no retroactive effect has the movement of the degressive element, and vice versa.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand verschiedener Ausführungsformen beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. In diesen zeigen:The Invention will be described below with reference to various embodiments described in the attached Drawings are shown. In these show:
In
In
Die
Richtung P liegt senkrecht zur Drehachse der Bremsscheibe
Das
Progressionselement
Der
Raum im Inneren des Bechers
Die
von der Bremsfläche
Das
hintere Ende des Degressionselementes
Am
Grundkörper
Es
ist eine elektronische Steuereinheit
Die
Kraftbegrenzung erfolgt verallgemeinert ausgedrückt dadurch, daß eine kontrollierte
Drehung der Bremsscheibe
Wenn
während
der Kraftbegrenzung von der Steuereinheit
Wird
dagegen erkannt, daß die
Kraft im Sicherheitsgurt ansteigen soll, wird die Bestromung der Spule
Während den
Phasen, während
denen die Bremskraft konstant gehalten wird oder ansteigen soll,
wird das steuerbare Widerlager
In
In
Wenn
die Gurtspule sich in der Abwickelrichtung dreht und damit auch
die Bremsscheibe in der Richtung des Pfeils K, wird das Degressionselement
Wenn
die Kraft im Sicherheitsgurt
Wenn
anschließend
die Kraft F konstant bleiben soll (Verlauf vom Punkt D zum Punkt
E), wird auch das Widerlager
Schließlich kann
bei Bedarf die Kennlinie wieder ansteigen, indem die Bestromung
der Spule
Es
ist zu sehen, daß der
Verlauf der Kennlinie auf diese Weise nahezu beliebig gestaltet
werden kann. Solange jeweils ein restlicher Verstellweg für das Progressionselement
Aus
Sicherheitsgründen
ist vorzugsweise der maximale Verstellweg im Widerlager
Anstelle
der in
In
Wenn
eine Kraftbegrenzung notwendig ist, wird über die Bremswirkung an der
Bremsscheibe
In
Gemäß einer
nicht dargestellten Weiterbildung könnte anstelle des Gurtschlosses
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Applications Claiming Priority (1)
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