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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Anpassen einer Gurtlose eines Sicherheitsgurtes eines Fahrzeugs, auf ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Vorrichtung, auf ein entsprechendes Steuergerät sowie auf ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.
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Heutige Frontinsassen-Sicherheitsgurtsysteme auf dem europäischen, amerikanischen und japanischen Markt bestehen in der Regel aus einem 3-Punkt-Gurt mit einem Gurtaufrollautomaten, einem mechanischen Kraftbegrenzer sowie einem Gurtstraffer zum „Vorspannen“ des Sicherheitsgurtes, sodass die Kraftwirkung des Gurtes früher anliegt. Seit 2002 werden auch elektromotorische Vorstraffer eingesetzt. Hier wird schon vor dem Unfall, wenn eine Umfeld- oder Fahrdynamiksensorik eine kritische Situation oder gar einen unvermeidlichen Aufprall erkannt hat, der Gurt reversibel durch einen Elektromotor gestrafft und somit die Gurtlose reduziert. Damit kann insbesondere eine unerwünschte Vorverlagerung des Insassen infolge einer vor dem Aufprall eingeleiteten Bremsung vermieden werden. Es bestehen im Stand der Technik auch Ansätze, bei denen die oben genannten Systeme um einen elektromotorischen Antrieb erweitert werden, um neben der Gurtstraffung auch eine adaptive Gurtkraftbegrenzung bereitstellen zu können.
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Die
DE 10 2007 002 704 A1 offenbart eine Anordnung zur automatischen Abstützung eines Fahrzeuginsassen in einem Fahrzeugsitz bei Einwirkung querdynamischer Kräfte, wobei Mittel zur querdynamikabhängigen Fixierung des Oberkörpers des Sitzenden in Fahrzeuglängsrichtung vorgesehen sind.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zum Anpassen einer Gurtlose eines Sicherheitsgurtes eines Fahrzeugs, ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Vorrichtung, weiterhin ein Steuergerät, das dieses Verfahren verwendet, sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogrammprodukt gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Gemäß dem hierin vorgestellten Ansatz kann unter Verwendung eines steuerbaren Motors, einer mit dem Motor gekoppelten Gurtrollspule sowie einem ein Drehmoment der Gurtrollspule bestimmenden Steuerelement ein reversibles, motorisiertes Retraktor-Gurtsystem dargestellt werden, das sich dadurch auszeichnet, dass Funktionen wie Komfort-Gurtauszug und -Anlegen, adaptive Gurtstraffung mit der Möglichkeit, den Insassen zu positionieren, und adaptive Gurtkraftbegrenzung ohne pyrotechnischen Antrieb und ohne federbasierten Gurtaufroller bereitgestellt werden können.
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Mit einer gemäß dem hier vorgeschlagenen Konzept realisierten Vorrichtung kann unter Verwendung nur weniger technischer Komponenten eine unerwünschte Vorverlagerung eines Insassen eines Fahrzeugs – beispielsweise infolge einer vor einem Aufprall des Fahrzeugs eingeleiteten Bremsung des Fahrzeugs – wirkungsvoll vermieden werden. Damit kann verhindert werden, dass ein für den Energieabbau des Rückhaltesystems während des Aufpralls benötigter Weg unnötig verkürzt wird. Eine gemäß dem hier vorgeschlagenen Ansatz realisierte Vorrichtung kann ohne den Einsatz pyrotechnischer Elemente auf einem Kraftniveau arbeiten, das ausreichend hoch ist, um den Insassen vor bzw. in der Kollision ohne Zuhilfenahme unterstützender Funktionen optimal zu positionieren.
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Eine Vorrichtung zum Anpassen einer Gurtlose eines Sicherheitsgurtes eines Fahrzeugs weist die folgenden Merkmale auf:
einen steuerbaren Motor;
eine mit dem Motor gekoppelte Gurtrollspule zum Aufrollen und/oder Abrollen eines Gurtbandes des Sicherheitsgurtes; und
ein Steuerelement, das ausgebildet ist, um der Gurtrollspule ein erstes Drehmoment einzuprägen, um das Gurtband aufzurollen, insbesondere mit einer ersten Geschwindigkeit aufzurollen, oder ein zweites Drehmoment einzuprägen, um das Gurtband abzurollen, insbesondere mit einer zweiten Geschwindigkeit abzurollen, wobei die zweite Geschwindigkeit geringer als die erste Geschwindigkeit ist und/oder wobei das zweite Drehmoment geringer als das erste Drehmoment ist.
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Die Vorrichtung kann in einem Straßenfahrzeug wie beispielsweise einem Personenkraftwagen oder einem Lastkraftwagen zum Einsatz kommen. Die Vorrichtung oder Teile derselben kann ohne Weiteres mehrfach in einem Fahrzeug eingesetzt werden, beispielsweise kann jeder zur Personenbeförderung geeignete Sitz des Fahrzeugs mit je einer Vorrichtung ausgestattet sein. Unter der Gurtlose kann ein Anteil eines Gurtbandes des Sicherheitsgurtes verstanden werden, der im angelegten Zustand des Sicherheitsgurtes nicht straff, also lediglich locker am Körper eines Insassen anliegt. Die Gurtlose kann sich aus einem Gurtbandauszug, der aus einer Bewegung des Insassen in seinem Sitz resultiert, einer spezifischen Nachgiebigkeit einer Kleidung des Insassen, einem systembedingten Spiel sowie einer spezifischen Dehnung des Gurtbandes zusammensetzen. Unter dem Anpassen der Gurtlose kann eine situationsbedingte Vergrößerung bzw. Verkleinerung der Gurtlose verstanden werden. So kann beispielsweise die Gurtlose kurz vor oder während einer Kollision des Fahrzeugs verkleinert werden, um den Insassen während der Kollision möglichst optimal im Sitz zu positionieren. Umgekehrt kann die Gurtlose vergrößert werden, um dem Insassen optimalen Sitzkomfort und ausreichend Bewegungsfreiheit bei normaler Fahrt ohne Unfallgefahr zu gewähren. Der Motor kann elektronisch steuerbar sein. Dazu kann der Motor Elektronikmodul aufweisen oder mit einem solchen gekoppelt sein. Die Gurtrollspule kann auf einer Achse drehbar gelagert sein, um das Gurtband basierend auf einer Drehrichtung des Motors mittels Drehung um die Achse auf- oder abzurollen. Die Koppelung des Motors mit der Gurtrollspule kann über eine Verbindung des Gurtrollspulenkörpers mit einem Rotor des Motors realisiert werden. Das Steuerelement kann mit dem Motor gekoppelt und ausgebildet sein, um – beispielsweise in Abhängigkeit von einer Drehrichtung des Motors – eine richtungsabhängige Hemmung aufzuweisen. Entsprechend kann unter Einfluss des Steuerelements der Gurtrollspule ohne Hemmungswirkung das erste Drehmoment eingeprägt werden, um das Gurtband mit hohem Kraftniveau und/oder entsprechend hoher Geschwindigkeit aufzurollen und damit das Gurtband einzuziehen und mit Hemmungswirkung das zweite Drehmoment eingeprägt werden, um das Gurtband mit niedrigerem Kraftniveau und/oder entsprechend niedrigerer Geschwindigkeit abzurollen und damit das Gurtband auszugeben.
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Beispielsweise kann eine erste Richtung des ersten Drehmoments zu einer zweiten Richtung des zweiten Drehmoments entgegengesetzt sein. So kann das jeweilige Drehmoment möglichst verlustarm in eine Kraft zum Auf- bzw. Abrollen des Gurtbandes umgesetzt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Steuerelement ein selbsthemmendes Getriebe sein. Das selbsthemmende Getriebe kann ausgebildet sein, um den Motor mit der Gurtrollspule zu koppeln und das zweite Drehmoment mittels Hemmung einzustellen. So kann auf einfache Weise einzig durch eine Aktivierungsrichtung des Getriebes sichergestellt werden, dass die Gurtlose in jeder Situation möglichst gering gehalten werden kann.
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Alternativ kann das Steuerelement ein mit dem Motor gekoppeltes Dämpfungselement sein. Das Dämpfungselement kann ausgebildet sein, um das zweite Drehmoment mittels Hemmung einzustellen. Mit dem Einsatz des Dämpfungselements kann vorteilhafterweise Bauraum gespart werden, da auf eine Koppelung des Dämpfungselements mit der Gurtrollspule verzichtet werden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung kann eine Achse der Gurtrollspule konzentrisch mit einer Achse des Motors angeordnet sein. Mit dieser Ausführungsform kann eine besonders geringe Baugröße der Vorrichtung realisiert werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung kann eine Achse der Gurtrollspule im Wesentlichen parallel zu einer Achse des Motors angeordnet sein. Neben dem Vorteil, dass so die Gurtrollspule und der Motor unabhängig voneinander an geeigneten Positionen innerhalb der Vorrichtung positioniert werden können, kann eine Wärmeabfuhr des Motors vorteilhaft unterstützt werden.
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Auch kann eine Achse der Gurtrollspule im Wesentlichen senkrecht zu einer Achse des Motors angeordnet sein. Mit dieser Ausführungsform der Vorrichtung kann der Verbau der Vorrichtung vorteilhafterweise in einer Vielzahl von unterschiedlich ausgeprägten Bauräumen realisiert werden.
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Gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform der Vorrichtung kann ein Gehäuse des Motors einen Rotor des Motors bilden und die Gurtrollspule mit dem Gehäuse des Motors fest verbunden sein. Diese Ausführungsform bietet sich insbesondere in Kombination mit dem Einsatz eines Motordämpfungselements als das Steuerelement an. Unter Wahrung der Bauraumvorteile kann mit dieser Ausführungsform eine biegungsarme Wicklung des Gurtbandes ermöglicht werden, indem der Spulenkörper auf dem rotierenden Motorgehäuse angeordnet ist. Damit kann einer Materialermüdung des Gurtbandes wirksam vorgebeugt werden.
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Ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zum Anpassen einer Gurtlose eines Sicherheitsgurtes eines Fahrzeugs, wobei die Vorrichtung einen steuerbaren Motor, eine mit dem Motor gekoppelte Gurtrollspule zum Aufrollen und/oder Abrollen eines Gurtbandes des Sicherheitsgurtes und ein Steuerelement, das ausgebildet ist, um der Gurtrollspule ein erstes Drehmoment einzuprägen, um das Gurtband aufzurollen, insbesonderr mit einer ersten Geschwindigkeit aufzurollen, oder ein zweites Drehmoment einzuprägen, um das Gurtband abzurollen, insbesondere mit einer zweiten Geschwindigkeit abzurollen, wobei die zweite Geschwindigkeit geringer als die erste Geschwindigkeit ist und/oder wobei das zweite Drehmoment geringer als das erste Drehmoment ist, aufweist, umfasst den folgenden Schritt:
Ausgeben eines Gurtrollsignals an den steuerbaren Motor, um das Gurtband mit der ersten Geschwindigkeit und/oder dem ersten Drehmoment aufzurollen oder der zweiten Geschwindigkeit und/oder dem zweiten Drehmoment abzurollen.
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Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Verfahrens kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden. Das Gurtrollsignal kann von einem mit dem Motor direkt oder indirekt gekoppelten Elektronikmodul über eine geeignete Schnittstelle an den Motor ausgegeben werden. Bei dem Elektronikmodul kann es sich um ein Steuergerät oder einen Teil eines Steuergeräts des Fahrzeugs handeln.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Schritt des Einlesens eines Gurtlosewertes vorgesehen sein, der eine Gurtlose repräsentiert, wobei der Schritt des Ausgebens des Gurtrollsignals dann ausgeführt wird, wenn der Gurtlosewert in einem vorbestimmten Komfortwert steht, der einen Sollwert einer Gurtlose in einer vorbestimmten Fahrtsituation repräsentiert. Eine solche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass beispielsweise elektronisch eine komfortable Einstellung der Gurtstraffheit in einer beliebigen Fahrtsituation eingestellt werden kann.
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Unter einem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des Steuergeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programmprodukt auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Darstellung eines Sicherheitsgurtes mit einer Vorrichtung zum Anpassen einer Gurtlose des Sicherheitsgurtes, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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2A bis 2D Ausführungsbeispiele der Vorrichtung zum Anpassen einer Gurtlose eines Sicherheitsgurtes aus 1;
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3 ein Blockschaltbild eines Systems zum Anpassen einer Gurtlose eines Sicherheitsgurtes, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
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4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer Vorrichtung zum Anpassen einer Gurtlose eines Sicherheitsgurtes, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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Herkömmliche in Fahrzeugen eingesetzte Sicherheitsgurte sind in der Regel als sogenannte 3-Punkt-Gurte ausgeführt, deren Hauptbestandteile durch einen Gurtaufrollautomaten, einen mechanischen Kraftbegrenzer und einen Gurtstraffer gebildet werden. Der Gurtaufrollautomat umfasst das auf einer Spule gewickelte Gurtband. Eine an eine Welle gekoppelte Feder erlaubt es, dass das Gurtband ausgezogen werden kann, der Gurt nach dem Stecken ins Schloss über die Federkraft am Insassen anliegt und beim Abgurten das Band wieder auf die Spule aufgezogen wird. Bei dem mechanischen Kraftbegrenzer handelt es sich in der Regel um einen Torsionsstab auf der Welle, der sich auf einem bestimmten Kraftniveau (z. B. 4kN) verdrehen kann, sodass das Gurtband nachgeben kann. Oft ist dieser Kraftbegrenzer zweistufig ausgeführt, wobei eine zweite, überlagerte Kraft durch eine pyrotechnische Zuschaltung aktiviert wird. Der Gurtstraffer ist häufig als ein pyrotechnisch aktivierter mechanischer Antrieb ausgeführt, der im Falle einer Kollision das Gurtband um ca. 70 bis 100 mm verkürzen und damit den Insassen an der Schulter auf ca. 1 kN "vorspannen" kann, sodass die Kraftwirkung des Gurtes früher anliegt.
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Trotz der federbasierten Arretierung der Wickelspule kommt es zur sogenannten Gurtlose. Die Folge ist eine größere Vorverlagerung des Insassen. Die Gurtlose setzt sich zusammen aus dem unbeabsichtigten Gurtbandauszug, der Bekleidungsnachgiebigkeit des gegurteten Insassen, dem systembedingten Spiel des Sicherheitsgurtes sowie der Gurtbanddehnung. Die Eliminierung der gesamten Gurtlose lässt sich nur durch Einsatz des Gurtstraffers realisieren. Insbesondere im Falle eines Unfalls ist es sehr wichtig, dass der Sicherheitsgurt fest am Menschen anliegt. Die Gurtlose sollte so gering wie möglich sein. Andererseits soll der Insasse bei „normaler Fahrt“ so wenig wie möglich in einer angemessenen Bewegungsfreiheit auf dem Fahrzeugsitz beeinträchtigt sein.
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1 zeigt anhand einer stark vereinfachten Darstellung einen Sicherheitsgurt mit einer Vorrichtung zum Anpassen einer Gurtlose des Sicherheitsgurtes, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Gezeigt ist ein Fahrzeug 100 mit einem mittels eines Sicherheitsgurtes 102 in einem Sitz 104 des Fahrzeugs 100 angegurteten Insassen 106. Der Sicherheitsgurt 102 umfasst ein Gurtband 108, das Schulter- und Beckenpartie des Insassen 106 umgreift und mit einer Vorrichtung 110 zum Anpassen einer Gurtlose des Sicherheitsgurtes 102 gekoppelt ist. Die Vorrichtung 110 umfasst eine Gurtrollspule 112 zum Aufrollen und/oder Abrollen des Gurtbandes 108, einen mit der Gurtrollspule 112 gekoppelten steuerbaren Motor 114 und ein Steuerelement 116, das ausgebildet ist, um der Gurtrollspule 112 ein erstes oder zweites Drehmoment einzuprägen, um das Gurtband 108 mit einer ersten – schnelleren – Geschwindigkeit aufzurollen oder einer zweiten – langsameren – Geschwindigkeit abzurollen.
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2A bis 2D zeigen unterschiedliche Ausführungsbeispiele des motorisierten Gurtstraffers 110 mit Antrieb für adaptive Kraftbegrenzung aus 1 in Bezug auf die Anordnung der Antriebselemente Motor 114, Steuerelement 116 und Spule 112.
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2A zeigt ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 110, bei der eine Achse der Gurtrollspule 112 konzentrisch mit einer Achse 200 des Motors 114 angeordnet ist. Bei dem in 2A gezeigten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 100 sind sowohl der Motor 114 als auch die Gurtrollspule 112 zylindrisch ausgeführt. Es sind auch andere Ausführungsformen möglich. Ein Spulenkörper bzw. Gehäuse der Gurtrollspule 112 sitzt auf einem Gehäuse des Motors 114 auf. Ein Rotor des Motors 114 ist in der Motorachse 200 angeordnet und treibt über das Steuerelement 116 die Spule 112 an. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Gurt-Ausroll-Spule bzw. Gurtrollspule 112 größer als der Motor dimensioniert. Die in 2A gezeigte Motor-Spulen-Anordnung ist durch Bauraumvorteile und ein geringes Box-Volumen gekennzeichnet. Der Motor 114 ist elektronisch regel- bzw. steuerbar und so ausgeführt, dass er durch Verwendung einer erhöhten Bordnetzspannung von beispielsweise 48 V in der Lage ist, eine höhere Leistung als herkömmliche Gurtstraffermotoren darzustellen. Der Motor 114 kann als ein EC-Motor oder in seiner Funktion vergleichbarer Motor ausgeführt sein.
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Zur elektronischen Steuerung des Motors 114 weist die Vorrichtung 110 eine Ansteuerelektronik bzw. ein Elektronikmodul 202 auf. Das Elektronikmodul 202 ist seitlich des Motors 114 angeordnet und vorteilhaft direkt an einem Aktuator des Motors 114 angebracht. Neben der Endstufen-, Drehzahl-, Moment- und Richtungsregelung für den Motor 114 ist das Elektronikmodul 202 auch für die Interpretation aktueller Verkehrssituationen zuständig. Dafür sind Module beispielsweise zur Sensorsignalauswertung und für die Algorithmik in einem mit der Elektronik 202 gekoppelten Sicherheitssteuergerät des Fahrzeugs implementiert. Beispielhafte Steuergeräte sind Airbag-ECU, Safety-Domain-Controller oder ABplus. Die zum erfindungsgemäßen Betrieb des Motors 114 benötigte erhöhte Bordnetzspannung stellt die Elektronik 202 dem Motor 114 entweder aus einem für Hybridfahrzeuge vom VDA vorgeschlagenen dualen Bordnetz oder über einen DC/DC Wandler zur Verfügung, evtl. in Verbindung mit einer zusätzlichen Energiequelle, die z. B. durch die DLC-Technologie bereitgestellt werden kann.
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Bei dem in 2A gezeigten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 110 ist das Steuerelement 116 als ein Getriebe mit richtungsabhängiger Selbsthemmung ausführt. Bei dem in 2A gezeigten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 110 ist das Getriebe 116 an einer dem Elektronikmodul 202 gegenüberliegenden Seite des Motors 114 angeordnet und mit der Achse 200 des Motors 114 gekoppelt. Das Getriebe 116 verbindet die Gurtaufrollspule bzw. Gurtrollspule 112 direkt mit dem Motor 114, also ohne Einsatz von Kupplung, Feder oder Blockiervorrichtung. In Abhängigkeit von der Getriebeeinstellung prägt der Motor 114 der Gurtrollspule 112 das in einer ersten Richtung 204 wirkende erste Drehmoment und/oder das in einer zu der ersten Richtung 204 entgegengesetzten zweiten Richtung 206 wirkende zweite Drehmoment ein, da an den Gurt 108 in der Einzugsrichtung bzw. ersten Richtung 204 und der Auszugsrichtung bzw. zweiten Richtung 206 unterschiedliche Kraftniveaus angelegt werden.
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Das selbsthemmende Getriebe 116 kann als ein Schneckenrad, ein Planetengetriebe, ein Riemen bzw. Zahnriemen, eine Reibbremse, eine Keilbremse oder eine Rutschkupplung ausgeführt sein. Eine Wirkung wie die der Keilbremse kann alternativ auch durch Erhöhung der Reibung durch konische Gestaltung von Antriebsrad oder Schnecke erzielt werden.
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Beim Gurteinzug in der ersten Richtung 204 weist das Getriebe 116 eine geringe Selbsthemmung auf, sodass die volle Leistung der Gurtstraffung zur Verfügung gestellt werden kann, um bei der Motorauslegung einen Insassen schnell zu positionieren, z. B. mit 400 N in weniger als 600 ms. Beim Gurtauszug in der zweiten Richtung 206 besitzt der durch Motor 114 und Getriebe 116 gebildete Antrieb stromlos eine auf den durchschnittlichen Insassen angepasste Selbsthemmung, z. B. 4 kN. Somit ist ohne einen zusätzlichen Verriegelungs-Mechanismus die Rückhaltung des Insassen in einer Kollision mit einer definierten Kraftbegrenzung gesichert. Gemäß einer Ausführungsform ist der Elektromotor 114 ausgebildet, um durch ein der Selbsthemmung überlagertes, in der jeweiligen Drehrichtung schaltbares und in der Höhe anpassbares, Moment die Kraftbegrenzung zu erhöhen oder zu erniedrigen. Die jeweiligen Antriebszustände werden durch die Elektronik 202 mittels Situationserkennung geregelt. Wenn der Sicherheitsgurt zum Anschnallen ausgezogen werden soll, erkennt die Elektronik 202, dass ohne anliegende Kollision aber mit gestecktem Gurtband 108 und einer Gurt-Komfort-Auszugskraft der Gurt 108 bewegt werden soll und steuert den Motor 114 so an, dass dieser das Gurtband ausgibt. Gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung greift das Elektronikmodul 202 zur Situationsbestimmung auf Informationen von Kraft- oder Positionssensoren am Motor 114 und/oder einer Crash- oder PreCrash-Sensorik und/oder einer Gurtzustandssensorik zu. Optional oder zusätzlich kann an einer Gurtzunge des Sicherheitsgurtes ein Taster angebracht sein, der erkennt, wann der Gurt ausgezogen werden soll. Wenn das Gurtband 108 durch Bewegung des Oberkörpers des Insassen während der Fahrt ausgezogen werden soll, erfolgt dies über dasselbe oben erläuterte Prinzip, mit dem Unterschied, dass hier der Gurtzustandssensor den Zustand "gegurtet" meldet.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung schaltet die den Motor 114 steuernde Elektronik 202 in einen Stand-by-Modus, wenn eine Zündung des Fahrzeugs ausgeschaltet ist, wobei eine Fähigkeit der Elektronik 202, den Gurtauszugswunsch zu detektieren, erhalten bleibt. Wird dieser Wunsch detektiert, wird die Elektronik 202 "geweckt" und der Antrieb 114, 116 ist voll leistungsfähig. Beispielhaft kann die Gurtrolle 112 zum besseren Komfortempfinden und zur Detektion des Gurtauszugswunsches mit niedriger Kraft und Beschleunigung ein kleines Spiel aufweisen, z. B. im einstelligen Millimeterbereich.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung prüft das Elektronikmodul 202 im gegurteten Zustand ohne Gefahrensituation, also wenn weder eine Crash- noch eine PreCrash-Situation vorliegt, zyklisch die Gurtstraffkraft, reduziert eine eventuelle Gurtlose und stellt danach die Anlegekraft auf ein definiertes Niveau ein. Das definierte Niveau kann adaptiv sein. So kann beispielhaft bei sportlicher Kurvenfahrt ein höheres Niveau und bei Geradeausfahrt ein niedrigeres Niveau maßgebend sein. So kann gemäß dem hier vorgestellten Konzept die Wirkungsweise einer Rückholfeder mit einstellbarer Tragekraft ohne eine physikalisch vorhandene Feder simuliert werden.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erkennt die Elektronik 202 im ungegurteten Zustand und ohne Krafteinwirkung am Gurtband 108, dass das Gurtband 108 eingezogen werden soll, und steuert entsprechend den Motor 114 so an, dass dieser das Gurtband 108 vollständig aufrollt.
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Im PreCrash-Fall, der beispielsweise durch die Umfeldsensorik oder Fahrdynamiksensorik des Fahrzeugs erkannt wird, wird der Gurtstraffer aktiviert, die Gurtlose entfernt und ggf. der Insasse positioniert. Beispielhaft wird im Crash auf Basis vorhandener Insasseninformationen wie Position, Gewicht, Größe und Konstitution und einer durch die Kontakt- und/oder Umfeldsensorik ermittelten Crashschwere die Kraftbegrenzung des Gurtes adaptiv eingestellt, sodass die Rückhaltekraft möglichst konstant über den zur Verfügung stehenden Weg verteilt wird. Gegebenenfalls wirkt die Rückhaltekraft im Zusammenspiel mit anderen Rückhaltemitteln wie einem Airbag des Fahrzeugs.
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2B und 2C zeigen die Vorrichtung 110 in Ausführungen, in denen der Motor 114 und die Gurt-Aufroll-Spule 112 getrennt voneinander bezüglich ihrer Drehachsen angeordnet sind.
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2B zeigt die Vorrichtung 110 mit paralleler Anordnung der Achse 200 des Motors 114 und der Achse der Gurtrollspule 112. Bei diesem Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 110 sind das Motorgehäuse und das Spulengehäuse beabstandet nebeneinander angeordnet und das den Motor 114 mit der Gurtrollspule 112 koppelnde selbsthemmende Getriebe 116 ist aufgrund des mit dieser Anordnung einhergehenden größeren Bauraums größer bzw. länger ausgebildet.
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Bei dem in 2C gezeigten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 110 sind der Motor 114 und die Gurtrollspule 112 über das selbsthemmende Getriebe 116 rechtwinklig miteinander verbunden. Auch hier sind das Motorgehäuse und das Spulengehäuse beabstandet voneinander angeordnet.
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Bei dem in 2D gezeigten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 110 bildet das Gehäuse des Motors 114 einen Rotor des Motors 114 und die Motorachse 200 den Stator des Motors 114. Die Gurtrollspule 112 sitzt direkt auf dem rotierenden Gehäuse des Motors 114. Das Steuerelement 116 ist hier als ein Dämpfungselement für Selbsthemmung ausgebildet.
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Unabhängig von den abweichenden Anordnungen der einzelnen Elemente erfüllen alle in den 2B bis 2D veranschaulichten Ausführungsbeispiele die anhand der 2A beschriebenen Funktionen und Vorteile der Vorrichtung 110.
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3 zeigt anhand eines Blockschaltbilds ein Ausführungsbeispiel eines Systems 300 zum optimalen Einsatz der anhand der vorhergehenden Figuren erläuterten Vorrichtung zum Anpassen einer Gurtlose eines Sicherheitsgurtes. Das System 300 umfasst einen Antrieb 302, der durch den Motor, das Getriebe und die Elektronik der Vorrichtung gebildet wird. Weitere Systemkomponenten werden durch eine Crashsensorik 304, eine kombinierte Umfeld- und Fahrdynamiksensorik 306, eine Innenraumsensorik 308, eine Power-Management-Einheit 310, eine Energieversorgungseinheit 312 sowie ein Sicherheitssteuergerät 314. Bei dem Sicherheitssteuergerät 314 kann es sich beispielsweise um ein Airbag-Steuergerät handeln. Auch kann das Sicherheitssteuergerät 314 mit einem Airbag-Steuergerät oder einem anderen geeigneten Steuergerät gekoppelt sein.
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Die Crashsensorik 304 ist ausgebildet, um einen Aufprall zu erkennen sowie Schwere und Typ des erkannten Aufpralls zu ermitteln. Eine entsprechende Information wird über eine geeignete Schnittstelle an das Sicherheitssteuergerät 314 übermittelt. Die kombinierte Umfeld- und Fahrdynamiksensorik 306 ist ausgebildet, um eine aktuelle Verkehrssituation zu bewerten. Beispielhafte Klassifikationen für zu bewertende Verkehrssituationen sind eine kritische Situation, eine Wahrscheinlichkeit einer Kollision, eine Unvermeidlichkeit einer Kollision, u. U. mit zusätzlichen Informationen bezüglich Crashschwere und/oder Relativgeschwindigkeit, eine normale Komfort-Fahrt sowie eine sportliche/dynamische Fahrt bzw. Kurvenfahrt. Über eine weitere geeignete Schnittstelle gibt die kombinierte Umfeld- und Fahrdynamiksensorik 306 in dieser Hinsicht relevante Informationen an das Sicherheitssteuergerät 314 aus. Die Innenraumsensorik 308 ist ausgebildet, um einen Gurtzustand festzustellen, also ob der Insasse gegurtet oder ungegurtet ist. Ferner werden Informationen bezüglich einer Sitzposition, eines Abstands des Insassen zu Lenkrad bzw. IP, einer Masse bzw. Größe und einer Konstitution des Insassen gesammelt und wiederum über eine Schnittstelle an das Sicherheitssteuergerät 314 übergeben. Die Power-Management-Einheit 310 versorgt das Sicherheitssteuergerät 314 sowie die Energieversorgungseinheit 312 mit Informationen bezüglich Zündung, Stand by, Wake-up-Steuerung und Energiemanagement.
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Basierend auf den erhaltenen Daten führt das Sicherheitssteuergerät 314 ähnlich der kombinierten Umfeld- und Fahrdynamiksensorik 306 eine Situationsinterpretation durch, ermittelt unter Verwendung eines geeigneten Algorithmus Sollwerte für eine Ansteuerung des Antriebs 302 und führt eine Diagnose und Zustandssensierung des Antriebs 302 aus. Es wird basierend auf den verarbeiteten Daten ein Gurtrollsignal 316 bestimmt und über eine geeignete Schnittstelle an die Antriebseinheit der Vorrichtung zum Anpassen einer Gurtlose ausgegeben. Je nach Ausführung des Systems 300 versorgt die Energieversorgungseinheit 312 den Antrieb 302 mit der Bordnetzspannung von 12 V / 24 V bzw. 48 V oder ermöglicht die Energieversorgung über einen DC/DC Wandler in Verbindung mit einer zusätzlichen Energiequelle wie einer Batterie oder einem DLC.
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4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 400 zum Betreiben einer Vorrichtung zum Anpassen einer Gurtlose eines Sicherheitsgurtes. Bei der Vorrichtung kann sich um die anhand der 1 bis 2D veranschaulichte Vorrichtung handeln. Sie kann in Zusammenhang mit dem anhand der in 3 beschriebenen System betrieben werden. Das Verfahren 400 basiert bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel auf einer Zustandserkennung und ermittelt das Gurtrollsignal unter Verwendung eines Reglers zur Sollwertvorgabe für den Antrieb. In einem ersten Schritt 402 führt das Steuergerät unter Verwendung von Daten bezüglich des Fahrzeugumfelds, der Fahrsituation, einer etwaigen Crashsituation, des Fahrzeuginnenraums, eines eventuellen Fahrerwunsches und einer Diagnose bzw. eines Zustands des Gurtes und des Antriebs die bereits anhand der 3 erläuterte Situationsinterpretation durch. Basierend auf der in Schritt 402 durchgeführten Situationsinterpretation folgt ein Schritt 404A eines Gurtauszugswunsches oder ein Schritt 404B eines Gurteinzugswunsches oder ein Schritt 404C einer PreCrash-Erkennung oder ein Schritt 404C einer InCrash-Erkennung oder ein Schritt 404E einer Erkennung eines adaptiven Tragekomforts mit Gurtlose bzw. einer dynamischen Fahrt. Basierend auf Schritt 404A oder 404B oder 404C oder 404D oder 404E ermittelt in einem Schritt 406 ein Regler zur Sollwertvorgabe geeignete Werte für eine Drehrichtung, ein Drehmoment und eine Drehzahl des Antriebs der Vorrichtung. Basierend auf den in Schritt 406 ermittelten Werten wird in einem Schritt 408 das Gurtrollsignal bestimmt und an den Antrieb ausgegeben, um das Gurtband mit der ersten Geschwindigkeit und/oder einem ersten Drehmoment aufzurollen oder der zweiten Geschwindigkeit und/oder dem zweiten Drehmoment abzurollen.
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Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.
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Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
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Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007002704 A1 [0003]
