-
Die
Erfindung betrifft einen Gurtaufroller mit einer Gurtspule, einem
adaptiven Kraftbegrenzer und einem Gurtstraffer.
-
Gurtaufroller
für einen
Sicherheitsgurt in einem Fahrzeug haben einen Gurtstraffer, der
bei einer plötzlichen
Verzögerung
den Sicherheitsgurt straffen kann, um eine Gurtlose zu beseitigen.
Der Gurtstraffer kann mit der Gurtspule gekoppelt werden und diese
drehen, so dass das Gurtband auf der Gurtspule aufgewickelt wird.
Um ein zu starkes Anwachsen der durch den Sicherheitsgurt bei einer
Fahrzeugverzögerung
auf den Fahrzeuginsassen wirkenden Belastung zu vermeiden, sind
zudem Kraftbegrenzer bekannt, die ab einer definierten am Gurtband
anliegenden Auszugskraft einen begrenzten Gurtbandauszug ermöglichen.
Solche Kraftbegrenzer sind direkt an der Gurtspule angeordnet und
ermöglichen
ab einem bestimmten, an der Gurtspule aus der Auszugskraft des Gurtbandes
resultierenden Drehmoment eine Drehung der Gurtspule.
-
Um
eine Verformung des Kraftbegrenzers durch den Gurtstraffer zu verhindern,
sind aus dem Stand der Technik Deformationselemente bekannt, die
zwischen Gurtstraffer und Kraftbegrenzer angeordnet sind und die
durch eine Verformung die Belastungsspitze des Gurtstraffers zu
Beginn des Straffvorgangs dämpfen,
so dass der Kraftbegrenzer während
des Straffvorgang nicht ausgelöst
bzw. verformt wird. Nachteilig an dieser Anordnung ist, dass die Wirkung
des Gurtstraffer durch das Deformationselement verringert wird.
-
Aufgabe
der Erfindung ist es, einen Gurtaufroller mit einem adaptiven Kraftbegrenzer
und einem Gurtstraffer bereitzustellen, der eine verbesserte Straffwirkung
ohne Einschränkung
des Kraftbegrenzers bietet und außerdem kein zusätzliches
Deformationselement benötigt
wird.
-
Erfindungsgemäß ist dazu
ein Gurtaufroller mit einer Gurtspule, einem adaptiven Kraftbegrenzer und
einem Gurtstraffer vorgesehen. Der Kraftbegrenzer ist zwischen Gurtspule
und Gurtstraffer angeordnet und wird während eines Straffvorgangs
mit einer hohen Kennlinie betrieben. Die hohe Kennlinie des Kraftbegrenzers
ist dabei vorzugsweise so gewählt, dass
das für
eine Aktivierung des Kraftbegrenzers notwendige Drehmoment größer ist
als das vom Gurtstraffer bereitgestellte Drehmoment. Der Kraftbegrenzer
kann somit nicht durch den Gurtstraffer verformt werden. Bei einem
Auslösen
des Gurtstraffers wird das bereitgestellte Drehmoment direkt auf die
Gurtspule übertragen,
so dass in jedem Fall zuerst eine Gurtstraffung erfolgt, bevor anschließend eine
Kraftbegrenzung durch einen Gurtbandauszug erfolgen kann. Die Funktion
des Gurtstraffers und des Kraftbegrenzers ist so ohne Einschränkung sichergestellt.
-
Vorzugsweise
ist eine Kupplung zwischen Gurtstraffer und Kraftbegrenzer angeordnet,
so dass der Gurtstraffer nicht permanent mit dem Kraftbegrenzer
bzw. mit der Gurtspule verbunden ist. Der Gurtaufroller kann beispielsweise
eine Steuerung aufweisen, die die Kupplung ansteuert. Es ist aber auch
denkbar, dass die Kupplung automatisch bei einem Auslösen des
Gurtstraffers diesen mit dem Kraftbegrenzer koppelt.
-
Der
adaptive Kraftbegrenzer ist beispielsweise schaltbar und kann nach
Beendigung des Straffvorgangs von der hohen Kennlinie auf eine niedrigere Kennlinie
geschaltet werden, so dass ein Gurtbandauszug auch bei einer geringeren
Auszugskraft möglich
ist. Der Gurtaufroller lässt
sich so beispielsweise an das Gewicht eines Fahrzeuginsassen oder die
Schwere der Verzögerung
anpassen. Da der Kraftbegrenzer während des Straffvorgangs mit
der hohen Kennlinie betrieben wird, ist eine Beeinflussung des Kraftbegrenzers
durch den Gurtstraffer dennoch sicher ausgeschlossen.
-
Der
Kraftbegrenzer kann beispielsweise zwei aus dem Stand der Technik
bekannte Verformungselemente aufweisen. Um eine hohe Kennlinie zu
erhalten, sind diese funktional parallel zueinander angeordnet.
Um eine niedrigere Kennlinie zu erhalten, kann ein Verformungselement
deaktiviert werden, so dass die Kraftbegrenzung nur über ein
Verformungselement mit einem geringeren Widerstand erfolgt. Eines
der Verformungselemente kann beispielsweise ein Torsionsstab oder
ein Federelement sein.
-
Ebenso
ist es denkbar, dass der Kraftbegrenzer andere aus dem Stand der
Technik bekanntes Kraftbegrenzungselement aufweist, beispielsweise einen
Schneideinsatz.
-
Alternativ
ist der Einsatz eines Kraftbegrenzers möglich, der eine hochviskose
Flüssigkeit
aufweist. Solche Kraftbegrenzer haben einen mit einem Medium gefüllten Raum,
in dem ein Verdrängungselement,
beispielsweise ein Rotor angeordnet ist, das bei einer Drehung der
Gurtspule in dem Raum bewegt wird und dabei durch die Flüssigkeit
gebremst wird. Aufgrund der hohen Viskosität der Flüssigkeit hat ein solcher Kraftbegrenzer
eine Selbstadaptivität, das
heißt
der Widerstand des Kraftbegrenzers kann sich automatisch an die
Schwere der Verzögerung anpassen.
Bei schnellen, plötzlichen
Bewegungen, verursacht durch einen Unfall, bietet der Kraftbegrenzer
aufgrund des hohen Scherwiderstandes der Flüssigkeit einen hohen Widerstand,
so dass der Kraftbegrenzer eine hohe Kennlinie aufweist. Mit zunehmender
Dauer der Krafteinwirkung nimmt der Widerstand ab, so dass die Kennlinie
abfällt.
Bei langsamen Bewegungen oder geringeren Kräften ist der Widerstand dagegen
geringer.
-
Unabhängig von
der Ausführungsform
kann eine Steuerung vorgesehen sein, die ein Signal zur Ansteuerung
des Kraftbegrenzers bereitstellt. Die Steuerung kann dazu verschiedene
Fahrzeugdaten aufnehmen, beispielsweise die Stärke der Verzögerung bzw.
des Aufpralls oder personenspezifische Daten, wie Gewicht oder Größe des Fahrezuginsassen,
so dass der Kraftbegrenzer gegebenenfalls auf eine niedrigere Kennlinie
geschaltet werden kann.
-
Erfindungsgemäß ist desweiteren
ein Verfahren zum Straffen eines Sicherheitsgurtes vorgesehen. Das
Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
-
- – ein
Gurtstraffer wird aktiviert, während
sich ein Kraftbegrenzer auf einer hohen Kennlinie befindet;
- – nach
Beendigung des Straffvorgangs wird, falls ein entsprechendes Sensorsignal
vorliegt, der Kraftbegrenzer auf eine niedrigere Kennlinie geschaltet.
-
Vorzugsweise
wird der Kraftbegrenzer unmittelbar nach Beendigung des Straffvorgangs
auf eine niedrigere Kennlinie geschaltet, falls das Sensorsignal vorliegt,
so dass unmittelbar nach Beendigung des Straffvorgang eine Kraftbegrenzung
erfolgen kann, wodurch die Verletzungsgefahr für einen Fahrzeuginsassen durch
den Gurt gering gehalten werden kann.
-
Weitere
Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen. In diesen zeigen:
-
1 eine
schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Gurtaufrollers, und
-
2 die
Kennlinie des Gurtaufrollers aus 1.
-
In 1 ist
der schematische Aufbau eines Gurtaufrollers 10 dargestellt.
Der Gurtaufroller 10 hat eine Gurtspule 12, die
in einem Rahmen 14 drehbar um eine Drehachse 16 gelagert
ist und auf der ein Gurtband 18 eines Sicherheitsgurtes
aufgewickelt ist. Der Gurtaufroller 10 weist zudem einen
direkt an der Gurtspule 12 angeordneten adaptiven bzw.
schaltbaren Kraftbegrenzer 20 sowie einen Gurtstraffer 22 auf.
Der Gurtstraffer 22 kann mit einer Kupplung 24 mit
dem Kraftbegrenzer 20 gekoppelt werden.
-
Bei
einer starken Verzögerung,
beispielsweise bei einem Unfall, kann die Kupplung 24 den
Gurtstraffer 22 mit dem Kraftbegrenzer 20 und
somit mit der Gurtspule 12 verbinden. Der Gurtstraffer 22 kann die
Gurtspule 12 drehen, so dass das Gurtband 18 auf
der Gurtspule 12 aufgewickelt wird. Das Gurtband 18 wird
gestrafft, so dass eine Gurtlose beseitigt. Der Fahrzeuginsasse
wird dadurch zu einem früheren
Zeitpunkt durch den Sicherheitsgurt aufgefangen und kann früher an der
Gesamtverzögerung
des Fahrzeugs teilnehmen.
-
Die
Straffkraft wird allerdings über
den Kraftbegrenzer 20 auf die Gurtspule 12 übertragen.
Durch die Straffkraft könnte
so eine Verformung bzw. eine Aktivierung des Kraftbegrenzers 20 erfolgen,
so dass keine ausreichende Straffwirkung an der Gurtspule 12 bzw.
dem Gurtband 18 erzielt werden könnte. Um das Auslösen des
Kraftbegrenzers 20 durch den Gurtstraffer 22 zu
verhindern, wurden bisher zusätzliche
Deformationselemente zwischen Kraftbegrenzer 20 und Gurtstraffer 22 angeordnet,
die die Belastungsspitzen zu Beginn des Straffvorgangs elastisch abfedern
konnten.
-
Erfindungsgemäß wird der
Kraftbegrenzer 20 während
des Straffvorgangs mit einer Kennlinie betrieben, die ausreichend
hoch ist, um eine Auslösung
durch die Straffkraft des Gurtstraffers 22 zu verhindern.
Der Kraftbegrenzer 20 ist hier ein schaltbarer Kraftbegrenzer,
der nach Beendigung des Straffvorganges auf eine niedrigere Kennlinie
geschaltet werden kann.
-
Die
Umschaltung auf die niedrigere Kennlinie erfolgt hier durch eine
Steuerung. Diese kann zeitabhängig
oder abhängig
von Sensoren, die beispielsweise fahrzeuginsassenspezifische oder
fahrzeugspezifische Daten aufnehmen, geschaltet werden.
-
In
dem in 2 dargestellten Diagramm ist der zeitliche Verlauf
der Rückhaltekraft
F über
die Zeit t des Rückhaltevorgangs
dargestellt. Die obere Kurve 26 stellt dabei den Kraftverlauf
mit einer hohen Kennlinie des Kraftbegrenzers 20 dar, die
untere Kurve 28 zeigt den Kraftverlauf bei einer Umschaltung des
Kraftbegrenzers 20 nach Beendigung des Straffvorgang auf
eine niedrigere Kennlinie.
-
Direkt
zu Beginn des Rückhaltevorgangs wird
der Gurtstraffer 22 aktiviert und beaufschlagt die Gurtspule 12 und
somit das Gurtband 18 mit einer gegen die Auszugsrichtung
R gerichteten Straffkraft. Die auf das Gurtband 18 wirkende
Zugkraft F steigt deshalb in einem Zeitraum I direkt nach dem Blockieren
des Gurtstraffers 22 stark an. Nach Beendigung des Straffvorgangs
wird in einem Zeitraum II durch den Kraftbegrenzer 20 ein
definierter Gurtbandauszug ermöglicht,
der zu einer Abnahme der auf den Gurt wirkenden Kraft F führt. Bei
nicht umgeschaltetem Kraftbegrenzer 20, also bei der oberen
Kennlinie 26, fällt
die auf das Gurtband 18 wirkende Kraft nur langsam ab,
da der Gurtbandauszug nur gegen einen hohen Widerstand möglich ist.
Diese Einstellung ist somit für
einen schweren Fahrzeuginsassen oder für eine starke Verzögerung des
Fahrzeugs geeignet. Wird der Kraftbegrenzer 20 allerdings
direkt nach dem Straffvorgang auf die niedrigere Kennlinie 28 geschaltet,
ist die für
einen Auszug des Gurtbandes 18 notwendige Kraft F deutlich
niedriger, so dass ein Gurtbandauszug auch bei einer geringeren
Auszugskraft möglich
ist.
-
Als
Kraftbegrenzer 20 kann hier jeder beliebige adaptive Kraftbegrenzer
verwendet werden. Der Kraftbegrenzer kann beispielsweise ein Verformungselement,
beispielsweise einen Torsionsstab, oder eine Kombination verschiedener
Verformungselement aufweisen. Der Einsatz eines spannenden oder
schneidenden Kraftbegrenzers ist ebenso denkbar.
-
Alternativ
ist die Verwendung eines Kraftbegrenzers 20 mit einer viskosen
Flüssigkeit
möglich, der
eine Selbstadaptivität
aufweist, so dass gegebenenfalls auf eine Steuerung des Kraftbegrenzers 20 verzichtet
werden kann. Ein solcher viskoser Kraftbegrenzer weist ein Widerstandselement
auf, das in einer viskosen Flüssigkeit
bewegt wird. Aufgrund der Viskosität der Flüssigkeit nimmt der Widerstand
des Kraftbegrenzers 20 bei schnellen, plötzlichen
Bewegungen zu. Beim Aktiveren des Gurtstraffers 22 und der
damit verbundenen plötzlichen
Krafteinleitung in den Kraftbegrenzer 20 steigt der Widerstand
des Kraftbegrenzers 20 an, so dass die Straffkraft direkt auf
die Gurtspule 12 übertragen
werden kann.