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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schützen eines Fahrzeuginsassen eines Fahrzeugs mit einer einem Fahrzeugsitz zugeordneten Sicherheitsgurtvorrichtung, wobei bei einer detektierten sich anbahnenden Kollision ein Gurtstraffer zur Positionierung und Fixierung des Fahrzeuginsassen mittels eines Sicherheitsgurtes angesteuert wird.
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Heutige Sicherheitsgurtvorrichtungen für Fahrzeuge weisen eine Gurtstrafffunktion auf. Die Gurtstrafffunktion sieht vor, dass ein Sicherheitsgurt eines angeschnallten Fahrzeuginsassen nach einer Detektion einer Kollisionssituation durch einen Straffvorgang gestrafft wird. Dazu wird eine Spule, mittels welcher der Sicherheitsgurt auf- und abwickelbar ist, ein Stück weit in Aufrollrichtung angetrieben, wodurch der Sicherheitsgurt gestrafft wird. Somit wird eine eventuell vorhandene Gurtlose reduziert, so dass eine Rückhaltefunktion des Sicherheitsgurtes gegenüber dem angeschnallten Fahrzeuginsassen realisierbar ist.
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Aus der
DE 10 2006 061 427 A1 ist ein Verfahren und ein Gurtstraffsystem zum Rückhalten von Insassen eines Fahrzeugs bei einem Aufprall auf ein Hindernis bekannt. Das Verfahren sieht vor, dass zunächst ein möglicher Unfall sensiert und dann spätestens vom Zeitpunkt einer ersten Berührung des Fahrzeugs mit dem Hindernis oder bei Überschreiten einer Schwelle für eine Fahrzeugverzögerung über ein Sicherheitsgurtsystem eine mit der Stoßrichtung wirkenden Kraft auf den Insassen aufgebracht wird. Die Kraft wird durch beidseitige Straffung eines Beckengurtes eines Sicherheitsgurtsystems eingeleitet, indem von beiden Seiten mit einer Kraft von mindestens 2000 N bis 4500 N gestrafft wird und diese Kraft entlang eines Verlagerungsweges des Insassen über eine Haltephase von mindestens 20 Millisekunden aufrechterhalten wird. Ein integriertes Gurtstraffsystem zur beidseitigen Straffung eines Beckengurtes umfasst zwei Straffer mit einer gemeinsamen Arbeitskammer.
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Die
EP 1 686 022 A1 beschreibt eine Sicherheitsgurtvorrichtung mit einem Sicherheitsgurt, einem Gurtaufroller, einem reversiblen Antrieb für den Gurtaufroller und einer ansteuerbaren Kupplung zwischen dem Antrieb und dem Gurtaufroller. Der Gurtaufroller dient dabei sowohl einer Auf- und Abrollfunktion des Sicherheitsgurtes als auch einer Strafffunktion vor einer Kollision oder bei einer sich anbahnenden Kollision.
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Weiterhin ist aus der
EP 1 769 984 A1 eine Sicherheitsgurtvorrichtung für ein Kraftfahrzeug bekannt. Die Sicherheitsgurtvorrichtung weist einen Gurtaufroller und einen Antrieb für den Gurtaufroller auf, wobei der Antrieb einen Elektromotor und einen mit dem Elektromotor gekoppelten mechanischen Energiespeicher umfasst. Der Elektromotor ist in Abhängigkeit von einem Ansteuersignal wahlweise entweder in einem vom Gurtaufroller entkoppelten Speichermodus zum Füllen des Energiespeichers oder in einem Aufwickelmodus betreibbar, in welchem der Elektromotor mit dem Gurtaufroller gekoppelt und der Gurtaufroller durch ein von dem Elektromotor und dem zuvor gefüllten Energiespeicher gemeinsam aufgebrachtes Moment in Aufwickelrichtung angetrieben ist. Zusätzlich ist eine Schnellauslösevorrichtung vorgesehen, die ein Abkoppeln des Elektromotors von dem Energiespeicher und ein Antreiben des Gurtaufrollers durch Leeren des Energiespeichers ermöglicht. Die Schnellauslösevorrichtung ist irreversibel ausgeführt.
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Darüber hinaus ist in der
EP 1 607 288 B1 eine Sicherheitseinrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge beschrieben. Die Sicherheitseinrichtung weist einen Sicherheitsgurt, eine Spule, die den Sicherheitsgurt abwickelt und aufwickelt und in Gurtausgaberichtung sowie in entgegen gesetzte Richtung drehbar ist, wobei die Spule zwischen einer Blockierstellung und einer Freigabestellung bewegbar ist. In der Blockierstellung ist eine Rotation der Spule in die Gurtausgaberichtung nicht möglich, wobei die Spule in der Freigabestellung in beide Richtungen drehbar ist. Es ist eine Lastbegrenzungseinrichtung vorgesehen, die in der Blockierstellung der Spule eine begrenzte Rotation der Spule zulässt, wobei die Lastbegrenzungseinrichtung zwei längs der Spulenachse beabstandete Lastbegrenzungsabschnitte umfasst, über die ein die Gurtwicklung tragender Spulenkörper jeweils mit einem Blockierabschnitt gekoppelt ist.
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Des Weiteren beschreibt die
EP 1 607 287 B1 eine Sicherheitseinrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Sicherheitsgurt, einer zwischen einer Blockierstellung und einer Freigabestellung bewegbaren Spule zum Aufwickeln und Abwickeln des Sicherheitsgurtes und einer Vorspanneinrichtung, mit welcher die Spule in Aufwickelrichtung antreibbar ist. Die Vorspanneinrichtung weist eine Antriebsanordnung auf, mit der die Spule an zwei längs der Spulenachse beabstandeten Eingriffsstellen in Rotation versetzbar ist. Darüber hinaus ist eine gemeinsame Antriebsquelle für zwei jeweils mit einer der Eingriffsstellen der Spule in Eingriff bringbare Antriebsstränge vorgesehen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren sowie eine verbesserte Vorrichtung zum Schützen eines Fahrzeuginsassen in einem Fahrzeug mit einem einen Fahrzeugsitz zugeordneten Sicherheitsgurt anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich des Verfahrens durch die im Anspruch 1 und hinsichtlich der Vorrichtung durch die im Anspruch 8 angegebenen Merkmale gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Bei einem Verfahren zum Schützen eines Fahrzeuginsassen eines Fahrzeugs mit einer einem Fahrzeugsitz zugeordneten Sicherheitsgurtvorrichtung wird bei einer detektierten sich anbahnenden Kollision ein Gurtstraffer zur Positionierung und Fixierung des Fahrzeuginsassen mittels eines Sicherheitsgurtes angesteuert. Erfindungsgemäß wird ein Kollisionszeitpunkt prognostiziert und ein als Elektromotor ausgeführter reversibler Gurtstraffer wird in einem Zeitintervall von 100 ms bis 500 ms vor dem prognostizierten Kollisionszeitpunkt aktiviert, wobei mittels des reversiblen Gurtstraffers der Sicherheitsgurt mit einer erhöhten Gurtspannkraft, insbesondere von mehr als 400 N gestrafft wird, wobei ein irreversibler Gurtstraffer zu dem Kollisionszeitpunkt angesteuert wird, mittels dem eine aus einem Straffen des Sicherheitsgurtes resultierende Bewegung des Fahrzeuginsassen in Richtung Sitzlehne unterstützt wird.
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Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es in besonders vorteilhafter Weise möglich, dem Fahrzeuginsassen mittels des durch den reversiblen Gurtstraffer straffenden Sicherheitsgurtes einen Impuls zu versetzen, der einem aus der Kollision resultierenden Stoßimpuls entgegenwirkt. Hierzu wird der Kollisionszeitpunkt prognostiziert und in Abhängigkeit dessen der reversible Gurtstraffer angesteuert, so dass der Fahrzeuginsasse entgegen der Fahrtrichtung bewegt wird. Dabei ist ein Zeitpunkt zur Ansteuerung des reversiblen Gurtstraffers derart gewählt, dass der Fahrzeuginsasse zu dem Kollisionszeitpunkt eine maximale zur Sitzlehne gerichtete Geschwindigkeit aufweist. Bei einer zu frühen Ansteuerung des reversiblen Gurtstraffers wird der Fahrzeuginsasse bereits von der Sitzlehne abgebremst, wobei bei einer zu späten Ansteuerung die gewünschte Bewegung des Fahrzeuginsassen in Richtung Sitzlehne durch die bereits zu Anfang wirkenden Aufprallkräfte nicht erreicht werden kann.
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Mittels der Straffung des Sicherheitsgurtes wird die Gurtlose beseitigt, wobei der Fahrzeuginsasse darüber hinaus über Grund verzögert wird, noch bevor eine durch die Kollision bedingte Trägheitsbewegung des Fahrzeuginsassen eine passive Rückhaltewirkung durch die Sicherheitsgurtvorrichtung einsetzt.
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Der irreversible Gurtstraffer wird nach einer vorgegeben Zeit, der auch Zündversatz genannt wird, nach der Ansteuerung des reversiblen Gurtstraffers angesteuert, so dass die mittels der Straffung des Sicherheitsgurtes zu erzielende Positionierung des Fahrzeuginsassen durch einen Straffimpuls des irreversiblen Gurtstraffers unterstützt wird. Dazu wird die vorgegebene Zeit aus einer Fahrzeugdynamik und/oder Insassenkenngrößen des Fahrzeuginsassen ermittelt. Vorzugsweise finden als Insassenkenngrößen das Gewicht und die Größe des Fahrzeuginsassen zur Ermittlung der vorgegebenen Zeit Beachtung.
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Um einen optimalen Schutz des Fahrzeuginsassen durch die erhöhte Straffung des Sicherheitsgurtes sicherzustellen, wird die erhöhte Straffung des Sicherheitsgurtes mit mehr als 400 N über einen Zeitraum von 200 ms aufrechterhalten.
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Vorzugsweise erfolgt ein Auslösen der Ansteuerung des irreversiblen Gurtstraffers mittels erfasster Signale einer Umgebungssensorik, die eine Aufpralleskalation, d. h. eine Annäherung des Fahrzeugs an ein Kollisionsobjekt, erkennt. Dazu umfasst die Umgebungssensorik mindestens ein Radargerät, wobei zusätzlich eine Bilderfassungseinheit, wie beispielsweise eine Videokamera, verwendet werden kann.
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Um Fehlauslösungen des irreversiblen Gurtstraffers zu vermeiden, werden die erfassten Signale der Umgebungssensorik mittels detektierter Signale eines Aufprallsensors plausibilisiert. Durch die erfassten Signale des Aufprallsensors wird die Kollision des Fahrzeugs eindeutig erfasst, so dass spätestens zu diesem Zeitpunkt der irreversible Gurtstraffer angesteuert und ausgelöst wird, der Sicherheitsgurt also mittels des Straffimpulses gestrafft wird.
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Besonders bevorzugt wird die erhöhte Gurtspannkraft des reversiblen Gurtstraffers mittels einer Spannung, welche eine Nennspannung des Elektromotors übersteigt, mittels einer Veränderung einer Getriebeübersetzung und/oder mittels eines mechanischen oder elektrischen Energiespeichers erzeugt. Hierzu kann der Energiespeicher als Kondensator, als mechanische Feder und/oder als Gaspatrone ausgeführt sein. Somit ist die Erhöhung der Gurtspannkraft auf vergleichsweise einfache Art und Weise realisierbar.
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Eine Vorrichtung zum Schützen des Fahrzeuginsassen des Fahrzeugs mit einer einem Fahrzeugsitz zugeordneten Sicherheitsgurtvorrichtung umfasst einen Sicherheitsgurt, einen Gurtstraffer und eine Anzahl von Erfassungseinheiten, die bevorzugt Bestandteile einer Umgebungssensorik sind. Mittels der Erfassungseinheiten ist eine sich anbahnende Kollision erfassbar, wobei erfasste Signale einer Steuereinheit zuführbar sind. Die Signale werden in der Steuereinheit ausgewertet, wobei somit ein Kollisionszeitpunkt des Fahrzeugs mit einem Kollisionsobjekt prognostizierbar ist. Des Weiteren umfasst die Vorrichtung den reversiblen und den irreversiblen Gurtstraffer.
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In einer alternativen Ausführungsform der Vorrichtung ist ein Straffaggregat vorgesehen, mittels welchem sowohl eine reversible Straffung als auch eine irreversible Straffung des Sicherheitsgurtes realisierbar sind. Dabei ist das Straffaggregat vorzugsweise an einem Endbeschlag des Sicherheitsgurtes, bei dem es sich bevorzugt um einen Dreipunkt-Sicherheitsgurt handelt, anordbar.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
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1 schematisch eine Schnittdarstellung eines Fahrzeugs mit einem auf einem Fahrzeugsitz sitzenden Fahrzeuginsassen, welcher einen Sicherheitsgurt angelegt hat, wobei eine sich anbahnende Kollision erfasst wurde,
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2 schematisch das Fahrzeug in Schnittdarstellung, wobei der Sicherheitsgurt mittels eines reversiblen Gurtstraffers gestrafft ist,
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3 schematisch die Schnittdarstellung des Fahrzeugs, wobei der Sicherheitsgurt zusätzlich mittels eines irreversiblen Gurtstraffers gestrafft ist, und
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4 schematisch die Schnittdarstellung des Fahrzeugs mit dem auf dem Fahrzeugsitz sitzenden Fahrzeuginsassen mit angelegtem Sicherheitsgurt unmittelbar nach der Kollision.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist ein Fahrzeug 1 in einer Schnittdarstellung gezeigt. Im Fahrzeuginnenraum 1.1 ist ein Fahrzeugsitz 2 angeordnet, der eine Sitzlehne 2.1 und eine Sitzfläche 2.2 aufweist, auf welcher ein Fahrzeuginsasse 3 sitzt. Der Fahrzeuginsasse 3 hat einen Sicherheitsgurt 4 angelegt, wobei der Sicherheitsgurt 4 als ein so genannter Dreipunktgurt ausgeführt ist. Mittels des Sicherheitsgurtes 4 ist der Fahrzeuginsasse 3 an drei nicht näher gezeigten Punkten der Fahrzeugkarosserie angebunden.
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Ein erster Punkt, an dem der Sicherheitsgurt 4 befestigt ist, befindet sich auf den Fahrzeugsitz 2 eines Fahrers bezogen im unteren Bereich der nicht näher dargestellten B-Säule. Hier befindet sich der Endbeschlag des Sicherheitsgurtes 4. Einen zweiten Punkt bildet das Gurtschloss 4.1, in welches eine Schlosszunge des Sicherheitsgurtes 4 einsteckbar ist. An dem Gurtschloss 4.1 ist ein irreversibler Gurtstraffer 5 angeordnet.
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Am oberen Teil der B-Säule ist ein dritter Befestigungspunkt angeordnet, welcher als Gurtaufroller ausgeführt ist. Auf dem Gurtaufroller ist der Sicherheitsgurt 4 im unangelegten Zustand aufgewickelt, wobei der Sicherheitsgurt 4 bei Anlegen von dem Gurtaufroller abgewickelt wird. Hierzu umfasst der Gurtaufroller eine Spule, die drehbar gelagert ist. An dem Gurtaufroller ist ein als Elektromotor ausgeführter nicht näher dargestellter reversibler Gurtstraffer angeordnet.
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Das Fahrzeug 1 verfügt über eine Anzahl von nicht näher gezeigten Erfassungseinheiten, die Bestandteil einer Umgebungssensorik sind. Mindestens eine der Erfassungseinheiten der Umgebungssensorik ist als ein Radargerät ausgeführt. Mittels der Umgebungssensorik ist zumindest eine dem Fahrzeug 1 bevorstehende Kollision erfassbar.
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Die Umgebungssensorik, der reversible Gurtstraffer sowie der irreversible Gurtstraffer 5 sind mit einer nicht dargestellten Steuereinheit, die im Fahrzeug 1 angeordnet ist, drahtlos oder drahtgebunden gekoppelt.
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Gemäß 1 wurde von der Umgebungssensorik als vorausschauende Sensorik eine dem Fahrzeug 1 bevorstehende Kollision, d. h. eine Frontalkollision erfasst. Die erfassten Signale wurden der Steuereinheit zugeführt, die die Signale auswertet und mittels der erfassten Signale einen in 3 dargestellten Kollisionszeitpunkt t0, also den Zeitpunkt, an dem das Fahrzeug 1 mit einem nicht näher dargestellten Kollisionsobjekt kollidiert, prognostiziert.
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Erfindungsgemäß wird der reversible Gurtstraffer in Abhängigkeit des prognostizierten Kollisionszeitpunktes t0 innerhalb eines Zeitintervalls von 100 ms bis 500 ms als unvermeidbarer Bereich von der Steuereinheit so angesteuert, dass der Sicherheitsgurt 4 mit einer erhöhten Gurtspannkraft Fr von mehr als 400 N über eine Zeitdauer von 200 ms gestrafft wird. Der auf dem Fahrzeugsitz 2 sitzende Fahrzeuginsasse 3 wird durch die Gurtspannkraft Fr entgegengesetzt der Fahrtrichtung, also in Richtung R der Sitzlehne 2.1 bewegt, wie in 2 gezeigt ist. Der Fahrzeuginsasse 3 verlangsamt bereits zu diesem Zeitpunkt seine Geschwindigkeit relativ zur Umgebung. Zumindest der Oberkörper 3.1 des Fahrzeuginsassen 3 wird mittels des sich straffenden Sicherheitsgurtes 4 in Richtung R der Sitzlehne 2.1 bewegt.
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Die Ansteuerung des reversiblen Gurtstraffers erfolgt zu einem Zeitpunkt, bei dem der Fahrzeuginsasse 3 zum Kollisionszeitpunkt t0 eine maximale in Richtung R der Sitzlehne 2.1 gerichtete Geschwindigkeit aufweist.
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Würde der reversible Gurtstraffer zu früh angesteuert werden, würde der Fahrzeuginsasse 3 bereits von der Sitzlehne 2.1 abgebremst werden. Würde der reversible Gurtstraffer hingegen zu spät angesteuert werden, kann die gewünschte Fahrzeuginsassenbewegung durch die bereits zu Anfang wirkenden Aufprallkräfte, die aus der Kollision resultieren, nicht erreicht werden.
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Um die erhöhte Gurtspannkraft Fr von mehr als 400 N zu erzeugen, ist vorgesehen, dem Elektromotor als reversiblen Gurtstraffer eine Spannung, die oberhalb der Nennspannung des Elektromotors liegt, zuzuführen. Alternativ dazu kann eine Getriebeübersetzung des Elektromotors verändert werden. In einer weiteren alternativen Ausführungsform kann die erhöhte Gurtspannkraft Fr mittels eines mechanischen oder elektrischen Energiespeichers erzeugt werden. Beispielsweise ist der Energiespeicher als Kondensator, mechanische Feder oder als Gaspatrone ausgeführt.
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Der irreversible Gurtstraffer 5, mittels dem die Bewegung des Fahrzeuginsassen 3 in Richtung R der Sitzlehne 2.1 zusätzlich unterstützt werden soll, wird zu dem prognostizierten Kollisionszeitpunkt t0 angesteuert, wie in 3 dargestellt ist. Vorzugsweise ist der irreversible Gurtstraffer 5 pyrotechnisch auslösbar. Die Straffung des Sicherheitsgurtes 4 wird mittels eines Straffimpulses Fi des irreversiblen Gurtstraffers 5 verstärkt.
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Die Ansteuerung des irreversiblen Gurtstraffers 5 erfolgt mittels einer Erkennung der Aufpralleskalation, d. h. einer Annäherung des Fahrzeugs 1 an das Kollisionsobjekt, wobei zur Erkennung der Aufpralleskalation das am Fahrzeug 1 angeordnete Radargerät als Bestandteil der Umgebungssensorik verwendet wird.
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Zusätzlich oder alternativ kann eine Bilderfassungseinheit zur optischen Erfassung der Aufpralleskalation eingesetzt werden.
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Die Aufpralleskalation wird mittels zumindest einer Erfassungseinheit einer Aufprallsensorik, beispielsweise einem Fußgängerbeschleunigungssensor oder einem Kontaktsensor plausibilisiert, wodurch Fehlauslösungen des irreversiblen Gurtstraffers 5 weitestgehend ausgeschlossen sind.
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Ein so genannter Zündversatz des reversiblen Gurtstraffers und des irreversiblen Gurtstraffers 5 ist jeweils auf eine Fahrzeugdynamik und eine Fahrzeuginsassendynamik abgestimmt, wobei Kenngrößen des Fahrzeuginsassen 3 zur Ermittlung des Zeitpunktes zur Ansteuerung des irreversiblen Gurtstraffers 5 herangezogen werden. Als Kenngrößen hinsichtlich des Fahrzeuginsassen 3 werden die Größe und das Gewicht herangezogen.
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Der Fahrzeuginsasse 3 ist durch die Straffung des Sicherheitsgurtes 4 mittels des reversiblen Gurtstraffers 5 und des irreversiblen Gurtstraffers 5 optimal in seiner Sitzposition fixiert, so dass bei Bewegungsumkehr aufgrund der Trägheitskraft des Fahrzeuginsassen 3 nach der Kollision in entgegengesetzte Richtung X eine Rückhaltewirkung des Sicherheitsgurtes 4 optimiert ist, wie in 4 gezeigt ist.
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Beispielsweise kann durch Messung der elektrischen Leistung bei Straffung des Sicherheitsgurtes 4 mittels des reversiblen Gurtstraffers und somit bei der Positionierung des Fahrzeuginsassen 3 Rückschlüsse auf eine Position sowie das Gewicht und die Größe des Fahrzeuginsassen 3 gezogen werden, so dass eine Eingangsgröße für eine adaptive Steuerung zumindest des irreversiblen Gurtstraffers 5 erzeugt ist.
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In einer alternativen Ausführungsform ist nur der reversible Gurtstraffer vorgesehen. Dieser wird bei erfasster Anbahnung mit einer Gurtspannkraft von weniger als 400 N angesteuert und innerhalb des Zeitintervalls von 100 ms bis 500 ms vor der Kollision des Fahrzeugs 1 mit der erhöhten Gurtspannkraft Fr von mehr als 400 N angesteuert.
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Auch in der Kombination mit einem irreversiblen Straffer ist der Sicherheitsgurt durch den reversiblen Straffer mit einer erhöhte Gurtspannkraft (Fr) von mehr als 400 N straffbar.
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Auch ist es möglich, ein Straffaggregat einzusetzen, mittels dem sowohl eine reversible elektromotorische Straffung des Sicherheitsgurtes 4 bei Anbahnung einer Kollision als auch eine irreversible pyrotechnische Straffung zum Kollisionszeitpunkt t0 realisierbar ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006061427 A1 [0003]
- EP 1686022 A1 [0004]
- EP 1769984 A1 [0005]
- EP 1607288 B1 [0006]
- EP 1607287 B1 [0007]
- DE 102007044843 A1 [0008]
- EP 1785321 A1 [0008]
- DE 102007040254 A1 [0008]
