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Die
Erfindung betrifft einen selbstsperrender Gurtaufroller für
ein Sicherheitsgurtsystem eines Kraftfahrzeuges mit den Merkmalen
des Oberbegriffs von Anspruch 1.
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Gattungsgemäße
Gurtaufroller für Sicherheitsgurte von Kraftfahrzeugen,
wie z. B. in der
DE 103
24 195 A1 beschrieben, weisen eine Gurtwelle, ein Gehäuse
und ein Blockiersystem zur Festlegung der Gurtwelle gegenüber
dem Gehäuse auf. Das Blockiersystem ist durch ein die Fahrzeugverzögerung und/oder
die Gurtbandauszugsbeschleunigung sensierendes Sensorsystem ansteuerbar.
Die Schwellwerte bei denen das Blockiersystem den Gurtaufroller
verriegeln muss sind gesetzlich vorgeschrieben, damit der Sicherheitsgurt
im Unfall seine Rückhaltefunktion nach heutigem Stand der
Technik wahrnimmt. Ferner ist es das Bestreben der Fahrzeughersteller
ein unnötiges Verriegeln des Gurtaufrollers unterhalb dieser
Schwellwerte zu verhindern, da hierdurch die Gefahr besteht, dass
das Sensorsystem auch bei einem Parken auf sehr steilen Straßen
ansprechen kann, und den Gurtaufroller blockiert. Ferner besteht
die Gefahr, dass die Bewegungsfreiheit des Insassen z. B. beim Vorbeugen
durch unnötiges Blockieren eingeengt wird, bzw. der Gurtaufroller beim
Anlegen durch schnelles Ausziehen blockiert.
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Ferner
sind Gurtaufroller bekannt, welche mit einem Elektromotor ausgestattet
sind, der den Gurt in einer Vor-Unfallphase anstrafft und die Gurtlose
aus dem Gurtsystem herauszieht, so dass der Insasse möglichst
frühzeitig an die Fahrzeugverzögerung angekoppelt
wird und dadurch die maximale Insassenbelastung gesenkt wird. Der
Elektromotor ist von verschiedenen die Vor-Unfallphase charakterisierenden
Größen ansteuerbar, wie z. B. Relativgeschwindigkeit
und Abstand zu dem nächsten in Fahrtrichtung befindlichen
Objekt, Steuersignale eines Fahrstabilitätsprogramms usw.
Tritt im Anschluss an die Vor-Unfallphase kein Unfall ein, so wird
die Gurtkraft durch Drehen des Elektromotors in Gurtauszugsrichtung
wieder gesenkt. Nachteilig ist bei solchen Gurtaufrollern, dass
sie verhältnismäßig teuer sind und aufgrund
des Elektromotors relativ viel Bauraum benötigen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, einen klein bauenden, kostengünstigen
Gurtaufroller zu schaffen, bei dem der Insasse möglichst
frühzeitig an die Fahrzeugverzögerung angekoppelt
werden soll.
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Erfindungsgemäß wird
zur Lösung der Aufgabe vorgeschlagen, dass das Blockiersystem
in Abhängigkeit von einem eine Vor-Unfallsituation sensierenden
Signal ansteuerbar ist. In Abkehr von dem bisher geltenden Grundsatz,
nämlich das Blockiersystem erst bei Überschreiten
der gesetzlichen Schwellwerte anzusteuern, wird nun vorgeschlagen das
Blockiersystem bereits in einer Vor-Unfallsituation anzusteuern.
Damit befindet sich das Blockiersystem in der Vor-Unfallphase bereits
in einer Bereitschaftsstellung, so dass die Gurtwelle bei einer
möglichen nachfolgenden Vorverlagerung des Insassen bereits
verriegelt ist, oder durch geringfügiges Drehen der Gurtwelle
gegenüber der festgelegten Steuerscheibe und Eingreifen
der Blockierklinke in die Blockierverzahnung sofort blockiert ist.
Damit wird für einen möglichen nachfolgenden Unfall
wertvolle bisher für die Ansteuerung des Blockiersystems
notwendige Zeit gewon nen, die der Insasse nun früher an
die Fahrzeugverzögerung angekoppelt ist. Für den
Fall, dass sich der Insasse während der Phase des angesteuerten
Blockiersystems nicht bewegt, wird er das bereits angesteuerte Blockiersystem nicht
wahrnehmen, so dass der Insasse nicht unnötig irritiert
wird. Hingegen wird der Insasse bei einer Vorwärtsverlagerung
sofort zurückgehalten und gewinnt so ein aktives Gefühl
der Sicherheit. Ferner bietet die Erfindung den Vorteil, dass das
Blockiersystem auch bei Fahrsituationen bei denen die gesetzlichen Schwellwerte
nicht überschritten werden, wie z. B. Fahrsituationen auf
sehr glatten Fahrbahnuntergründen, wie Eisflächen,
oder wenn der Fahrer eingeschlafen ist und nicht reagiert, angesteuert
wird, und der Gurtaufroller damit in einer nachfolgenden Unfallsituation
frühestmöglich blockiert ist. Ein unnötiges Ansteuern
des Blockiersystems bei schnellem Gurtbandauszug oder bei Bewegungen
des Insassen im normalen Fahrbetrieb ist durch die erfindungsgemäße
Lösung ebenfalls ausgeschlossen, da es sich eben um ein
aktives Ansteuern des Blockiersystems handelt und die Auslegung
des Sensorsystems als solches davon unabhängig ist.
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Besonders
einfach lässt sich die Erfindung bei Blockiersystemen verwirklichen,
bei denen die Steuerscheibe und die Blockierklinke an der Gurtwelle
gelagert sind, und die Blockierklinke durch Erzeugen einer Relativbewegung
der Steuerscheibe gegenüber der Gurtwelle in die Blockierverzahnung
einsteuerbar ist. Durch die Lagerung sowohl der Steuerscheibe als
auch der Blockierklinke an der Gurtwelle sind nur sehr wenige ineinandergreifende
Teile für das Blockiersystem und dessen Ansteuerung erforderlich,
so dass die Relativbewegung zwischen der Steuerscheibe und der Gurtwelle
unmittelbar durch in Drehung Versetzen oder Anhalten der Steuerscheibe gegenüber
der Gurtwelle erzeugt wird und anschließend in die Blockierbewegung der
Blockierklinke umgewandelt wird.
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Es
wird weiter vorgeschlagen, dass die Steuerscheibe eine Verzahnung
aufweist und ein gehäusefester Blockierhebel vorgesehen
ist, der zur Ansteuerung des Blockiersystems in die Verzahnung eingreift,
und die Steuerscheibe gegenüber der in Gurtauszugsrichtung
drehenden Gurtwelle anhält. Dadurch wird die Relativdrehung
zur Ansteuerung des Blockiersystems durch einen gehäusefesten
Blockierhebel bewirkt, dessen einzige Aufgabe es ist die Steuerscheibe
gegenüber der Gurtwelle anzuhalten, so dass dieser nur
sehr geringe Kräfte aufnehmen muss und entsprechend klein
ausgelegt werden kann. Dadurch sind die zur Ansteuerung notwendigen
Kräfte ebenfalls sehr gering.
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Es
wird weiter vorgeschlagen, dass der Blockierhebel mit einem masseträgen
Sensor zusammenwirkt und eine Einrichtung zur aktiven Auslenkung
des masseträgen Sensors vorgesehen ist. Damit kann der
bereits vorhandene den Gurtaufroller im Normalbetrieb blockierende
Fahrzeugbeschleunigungssensor an dem Gurtaufroller zur erfindungsgemäßen
Ansteuerung des Blockiersystems verwendet werden, indem dieser hier
durch das Vor-Unfallsignal durch bewusste Auslenkung aktiviert wird.
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Eine
einfache Art der Auslenkung des masseträgen Sensors besteht
darin, dass der masseträge Sensor auf einem Trägerring
angeordnet ist, und der masseträge Sensor durch Drehen
des Trägerringes auslenkbar ist. Der Sensor kann dadurch
sehr einfach durch eine Drehbewegung ausgelenkt und ebenso einfach
zurück in seine Ausgangslage gebracht werden. Der Trägerring
und dessen Verdrehung bieten sich insofern an, da die Steuerscheibe ebenfalls
rund ausgebildet ist und die Auslenkbewegung des Sensors damit der
Außenkontur der Steuerscheibe entspricht. Der masseträge
Sensor kann dadurch mit einem konstanten Ab stand zu der Steuerscheibe
verdreht werden, so dass sichergestellt ist, dass der Sensor auch
in der ausgelenkten Lage sicher mit dem Blockierhebel in die Verzahnung
der Steuerscheibe eingreift.
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Die
Einrichtung zur aktiven Auslenkung des masseträgen Sensors
kann vorzugsweise durch einen am Gehäuse angeordneten Elektromotor
gebildet sein. Der Elektromotor kann sehr klein bemessen sein und
dient lediglich der Verdrehung des Trägerringes.
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Die
Drehbewegung des Elektromotors kann besonders einfach auf den Trägerring übertragen werden,
indem der Trägerring und der Elektromotor über
ein Getriebe miteinander gekoppelt sind. Da zur Ansteuerung des
Blockiersystems nur eine sehr kleine Auslenkung des masseträgen
Sensors erforderlich ist, und der Elektromotor möglichst
klein und kostengünstig ausgelegt werden sollte, kann durch
die Verwendung eines Getriebes zur Untersetzung der Drehbewegung
des Elektromotors auf den Trägerring ein kleiner kostengünstiger
Elektromotor mit hoher Drehzahl aber kleiner Leistung verwendet
werden.
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Alternativ
kann die Ansteuerung des Blockiersystems dadurch erfolgen, dass
ein gehäusefest schwenkbar gelagerter Hebel vorgesehen
ist, der beim Verschwenken in die Verzahnung der Steuerscheibe eingreift,
und die Steuerscheibe durch die Schwenkbewegung in Relativdrehung
zu der Gurtwelle versetzt. Die Steuerscheibe wird durch den Hebel
in Drehung versetzt, so dass hierdurch gleichzeitig die Blockierklinke
in die Blockierverzahnung einsteuert. Dadurch ist eine Drehung der
Gurtwelle in Gurtauszugsrichtung für die Blockierbewegung
der Blockierklinke nicht mehr erforderlich.
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Es
wird weiter vorgeschlagen, dass der Hebel einen die Steuer scheibe
umfassenden Ring durchgreift und die Schwenkbewegung des Hebels durch
Verdrehen des Ringes bewirkt wird.
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Vorzugsweise
kann das Vor-Unfallsignal eine ermittelte Fahrzeugverzögerung
von 0,1–0,3 g sein, welche eine Fahrsituation kennzeichnet,
in der gesetzlich noch kein Ansprechen des Blockiersystems gefordert
ist, aber bereits eine bemerkbare Insassenverzögerung darstellt,
so dass der so frühzeitig blockierte Gurtaufroller dem
Insassen ein aktives Gefühl der Sicherheit vermittelt.
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Es
wird weiter vorgeschlagen, dass das Vor-Unfallsignal aus der Relativgeschwindigkeit
zu dem in Fahrtrichtung nächsten Objekt gebildet ist. Somit
wird das Blockiersystem im Gegensatz zum Stand der Technik auch
bei einer nicht vorhandenen Fahrzeugverzögerung und Gurtauszugsbeschleunigung,
wie z. B. einem eingeschlafenen Fahrer oder einer Bremsung auf einer
Eisfläche, blockiert, wenn das Fahrzeug mit einer hohen
Geschwindigkeit auf ein langsameres Fahrzeug oder stehendes Objekt auffährt.
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Ferner
kann das Vor-Unfallsignal aus dem Abstand zu dem in Fahrtrichtung
nächsten Objekt gebildet sein, so dass ein kritischer Fahrzustand
durch ein plötzlich mit gleicher Geschwindigkeit dicht
vor dem Fahrzeug einscherendes zweites Fahrzeug zu einem Ansteuern
des Blockiersystems führt.
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Alternativ
kann das Vor-Unfallsignal auch ein von extern übermitteltes
verkehrsbezogenes Signal sein, wie z. B. ein Stausituationen übermittelndes
Signal oder Signale von Verkehrsleitsystemen.
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Ferner
kann das Vor-Unfallsignal ein von extern übermitteltes auf
die Fahrsituation des Fahrzeuges bezogenes Signal sein, wie z. B.
ein Signal bezogen auf die Abweichung der Fahrtrichtung durch ein Spurführungssystem,
ein Signal bezogen auf die Verschlechterung der Fahrbahnzustände
und dadurch bedingte Gefahr durch z. B. Aquaplaning oder Ähnliches.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
näher erläutert. In den Figuren ist im Einzelnen
zu erkennen:
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1:
Gurtaufroller mit Trägheitssensor nach dem Stand der Technik
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2a:
Gurtaufroller mit Trägheitssensor auf einem drehbaren Trägerring
im nicht angesteuerten Zustand
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2b:
Gurtaufroller mit Trägheitssensor auf einem drehbaren Trägerring
im angesteuerten Zustand
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3:
Gurtaufroller mit elektrisch ansteuerbarem Blockierhebel
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4:
Gurtaufroller mit schwenkbar am Gehäuse gelagertem Hebel
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In 1 ist
zunächst zum besseren Verständnis der Erfindung
ein Gurtaufroller mit einem Blockiersystem nach dem Stand der Technik
zu erkennen. Der Gurtaufroller weist eine in einem Gehäuse 13 gelagerte
Gurtwelle 1 und einen an dem Gehäuse 13 fest
angeordneten fahrzeugbeschleunigungssensitiven Sensor 2 auf.
An der Gurtwelle 1 sind sowohl eine Blockierklinke 21 als
auch eine Steuerscheibe 11 gelagert. Die Steuerscheibe 11 weist
eine Steuerkontur 22 auf, in der ein der Blockierklinke 21 zugeordneter
Stift 23 geführt ist. Die Steuerscheibe 11 ist
ferner mit einer Verzahnung 5 versehen, in welche ein dem
fahrzeugbeschleunigungssensitiven Sensor 2 zugeordneter
Blockierhebel 6 zum Blockieren der Gurtwelle 1 eingreift.
Der Blockierhebel 6 liegt an einer Trägheitsmasse 7 an, die
bei einer Fahrzeugverzögerung ausgelenkt wird und dadurch
den Blockierhebel 6 derart auslenkt, dass er in die Verzahnung 5 eingreift.
Durch den Eingriff des Blockierhebels 6 in die Verzahnung 5 wird die
Steuerscheibe 11 gegenüber der Gurtwelle 1 angehalten,
so dass die an der Gurtwelle 1 gelagerte Blockierklinke 21 ausfährt,
in die an dem Gehäuse 13 angeordnete Blockierverzahnung 20 eingreift
und die Gurtwelle 1 blockiert. Die Ausfahrbewegung der
Blockierklinke 21 wird dabei durch den in die Steuerkontur 22 eingreifenden
Stift 23 gesteuert.
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In
den 2a und 2b ist
ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, welches
hinsichtlich der Blockierung der Gurtwelle 1 identisch
mit der 1 ist. Im Unterschied zu der 1 ist
hier der fahrzeugbeschleunigungssensitive Sensor 2 auf
einem drehbaren Trägerring 10 angeordnet. Ferner
ist an dem Gehäuse 13 des Gurtaufrollers ein Elektromotor 8 angeordnet,
der über ein durch ein Schneckenrad 9 gebildetes
Getriebe in eine Außenverzahnung 12 des Trägerringes 10 eingreift.
Werden nun von einer Sensoreinrichtung 4 eine Vor-Unfallsituation
charakterisierende Kenngrößen, wie das Überschreiten
einer vorgegebenen Relativgeschwindigkeit oder das Unterschreiten
eines vorgegebenen Abstandes zu dem in Fahrtrichtung nächsten
Objekt ermittelt, dann werden diese Signale einer Auswerteeinheit 3 zugeführt,
die daraus ein Stellsignal bildet und den Elektromotor 8 ansteuert.
Der Elektromotor 8 verdreht dann den Trägerring 10 mit
dem fahrzeugbeschleunigungssensitiven Sensor 2 durch die
Rotation des in die Verzahnung des Trägerringes 10 eingreifenden
Schneckenrades 9. Durch die Auslenkung des fahr zeugbeschleunigungssensitiven
Sensors 2 wird die Trägheitsmasse 7 ebenfalls
ausgelenkt und hebt dadurch den Blockierhebel 6 an, wie
in 2b zu erkennen ist. Der Blockierhebel 6 greift
in dieser ausgelenkten Lage in die Verzahnung 5 der Steuerscheibe 11 ein,
und leitet dadurch bei einem weiteren Gurtbandauszug die in der
zu 1 zugehörigen Beschreibung beschriebene
Blockierbewegung der Blockierklinke 21 ein. Ferner ist
durch die beschriebene Drehbewegung des Trägerrings 10 auch
ein geringfügiger Gurtbandeinzug möglich, so dass
zusätzlich eventuell vorhandene Gurtlose aus dem Sicherheitsgurtsystem
gezogen wird und/oder die Gurtkraft erhöht wird. Findet
kein weiterer Gurtbandauszug statt und die Vor-Unfallsituation endet ohne
in einen wirklichen Unfall überzugehen, so werden der Trägerring 10 und
der fahrzeugbeschleunigungssensitive Sensor 2 wieder in
die in 2a gezeigte Stellung zurückgedreht.
Das durch das Schneckenrad 9 gebildete Getriebe ist vorzugsweise selbsthemmend
oder sogar lasttragend ausgebildet, sofern sich der Trägerring 10 im
Lastpfad zwischen der Gurtwelle 1 und dem Gehäuse 13 des
Gurtaufrollers befindet.
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In 3 ist
ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel der Erfindung
zu erkennen, bei dem der Blockierhebel 6 durch einen elektrischen
Aktuator 24 angesteuert wird. Der elektrische Aktuator 24 wird
ebenfalls von einer Auswerteeinheit 3 angesteuert, die
wiederum die Signale der Sensoreinrichtung 4 auswertet
und dadurch die Ansteuersignale bildet. Da der Blockierhebel 6 hier
direkt angesteuert wird, wird zusätzlich Zeit zur Blockierung
des Gurtaufrollers gespart, die zur frühzeitigen Ankopplung
des Insassen an die Fahrzeugverzögerung genutzt werden kann.
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In 4 ist
ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel zu erkennen,
bei dem an dem Gehäuse 13 des Gurtaufrollers ein
He bel 14 schwenkbar gelagert ist. Der Hebel 14 durchgreift
einen Ring 15, der durch einen Elektromotor 8 mit
einer in eine Verzahnung des Ringes 15 eingreifende Schnecke 9 in
Drehung versetzbar ist. Bei Rotation des Ringes 15 in Pfeilrichtung ”A” wird
der Hebel 14 in eine Schwenkbewegung in Pfeilrichtung ”B” versetzt,
so dass dieser mit seiner Spitze in die Verzahnung 5 der
Steuerscheibe 11 eingreift und die Steuerscheibe 11 gegenüber
einer nicht dargestellten Gurtwelle in eine Relativdrehung versetzt.
Aufgrund der so erzeugten Relativdrehung wird dann die oben beschriebene
Blockierbewegung der Blockierklinke 21 bewirkt. Das gurtbandsensitive
und fahrzeugsensitive Blockiersystem kann in diesem Fall unabhängig
von dem Hebel 14 an der Steuerscheibe 11 angeordnet
sein, so dass diese Funktionen von der hier beschriebenen aktiven
Ansteuerung des Blockiersystems unabhängig sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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