DE102014212889B4

DE102014212889B4 - Gurtaufroller für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zur Steuerung eines Gurtaufrollers

Info

Publication number: DE102014212889B4
Application number: DE102014212889.7A
Authority: DE
Inventors: Frank Matzen; Erik Ziel; Geert Helge Wittenberg
Original assignee: Autoliv Development AB
Current assignee: Autoliv Development AB
Priority date: 2014-07-03
Filing date: 2014-07-03
Publication date: 2017-05-18
Anticipated expiration: 2034-07-04
Also published as: DE102014212889A1

Abstract

Gurtaufroller (13) für ein Kraftfahrzeug, wobei der Gurtaufroller (13) eine pyrotechnische Straffeinrichtung (32) zum Straffen eines Gurtbands bei Detektion eines Aufpralls und eine reversible Vorstraffeinrichtung (18) umfassend einen Elektromotor (19) zum Vorstraffen des Gurtbands vor Detektion eines Aufpralls und eine Steuerschaltung (20) zum Steuern des Elektromotors (19) aufweist, wobei die pyrotechnische Straffeinrichtung (32) bei Detektion eines Aufpralls mittels eines von einer Steuerungseinheit (11) über ein Zündkabel (17) an die pyrotechnische Straffeinrichtung (32) gesendeten Zündimpulses gezündet wird, wobei die Steuerschaltung (20) der Vorstraffeinrichtung zur Detektion eines durch das Zündkabel (17) geleiteten Zündimpulses eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (20) zwei Anschlüsse (25, 26) zum Durchleiten des Zündkabels (17) durch die Steuerschaltung (20) und/oder einen kontaktlos messenden Sensor (28) zum Detektieren eines durch das Zündkabel (17) geleiteten Zündimpulses aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gurtaufroller für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, und ein Verfahren zur Steuerung eines Gurtaufrollers.
Ein Gurtaufroller mit einer reversiblen elektrischen Vorstraffeinrichtung umfassend einen Elektromotor zum Vorstraffen des Gurtbands vor Detektion eines Aufpralls ist beispielsweise aus der EP 1 813 486 B1 bekannt. Dabei ist die Steuerschaltung der reversiblen Vorstraffeinrichtung an einen Datenbus des Kraftfahrzeugs, insbesondere ein CAN- oder LIN-Bus, angebunden. Im Falle eines Aufpralls des Kraftfahrzeugs steht diese Information der Steuerschaltung der reversiblen Vorstraffeinrichtung erst nach der Zündung des Treibsatzes der pyrotechnischen Straffeinrichtung zur Verfügung, da die Datenübertragung auf dem Fahrzeugbus nicht verzögerungsfrei ist.
Es ist jedoch wünschenswert, die Information, dass ein bevorstehender Aufprall detektiert wurde und der Treibsatz der pyrotechnischen Straffeinrichtung gezündet wird, bereits vor der Zündung in der Steuerschaltung der reversiblen Vorstraffeinrichtung zur Verfügung zu haben. Im Allgemeinen kann es sinnvoll sein, die reversible Vorstraffeinrichtung anders zu steuern, wenn ein bevorstehender Aufprall detektiert wurde und der Treibsatz der pyrotechnischen Straffeinrichtung gezündet wird, als wenn eine erhöhte Gefahr festgestellt wird, jedoch noch nicht entschieden ist, ob der Treibsatz der pyrotechnischen Straffeinrichtung gezündet wird oder nicht.
Um die Zündinformation vor dem Zeitpunkt der Zündung in der reversiblen Vorstraffeinrichtung zur Verfügung zu haben, müsste einem entsprechenden Signal von der Steuerungseinheit zu der reversiblen Vorstraffeinrichtung eine sehr hohe oder sogar höchste Priorität auf dem Fahrzeugbus eingeräumt werden. Dies ist jedoch unerwünscht, da hierdurch die Priorität sicherheitskritischer Signale auf dem Fahrzeugbus beeinträchtigt werden könnte.
DE 10 2004 027 135 A1 offenbart einen gattungsgemäßen Gurtaufroller, wobei im Crashfall ein Zündsignal mittels einer Verzweigung sowohl an den pyrotechnischen Straffer als auch an die reversible Straffereinheit gesendet wird, um dort die Polarität der Versorgungsspannung für den Elektromotor umzukehren.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Steuerungsvorrichtung bereitzustellen, die eine angepasste Steuerung der reversiblen Vorstraffeinrichtung in Abhängigkeit von der Detektion eines bevorstehenden Aufpralls ermöglicht.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Erfindungsgemäß ist die Steuerschaltung der Vorstraffeinrichtung zur Detektion eines durch das Zündkabel geleiteten Zündimpulses eingerichtet. Auf diese Weise steht die Information, dass ein bevorstehender Aufprall detektiert wurde und der Treibsatz der pyrotechnischen Straffeinrichtung gezündet wird, erfindungsgemäß bereits vor der Zündung in der Steuerschaltung der reversiblen Vorstraffeinrichtung zuverlässig zur Verfügung. Dies erfolgt vollkommen unabhängig von dem Fahrzeugbus, so dass die Übertragung sicherheitskritischer Nachrichten auf dem Fahrzeugbus in keinster Weise beeinträchtigt oder verzögert wird. Die Erfindung hat vielmehr erkannt, dass mit der Übertragung des Zündsignals auf der separaten Zündleitung die entsprechende Information verzögerungsfrei und unter Umgehung des Fahrzeugbusses ohnehin bereitsteht und auch eine zusätzliche Signalleitung von der Steuerungseinheit zu der Vorstraffeinrichtung entbehrlich ist, wenn erfindungsgemäß der durch das Zündkabel laufende Zündimpuls detektiert wird.
Vorteilhaft ist das Zündkabel in einer elektrischen Messbeziehung zu der Steuerschaltung angeordnet. In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist das Zündkabel mit der Steuerschaltung der Vorstraffeinrichtung verbunden, insbesondere mithilfe von entsprechenden elektrischen Anschlüssen. Anders ausgedrückt wird das Zündkabel einfach durch die Vorstraffeinrichtung bzw. die Steuerschaltung geleitet.
In einer alternativen erfindungsgemäßen Ausführungsform weist die Steuerschaltung einen kontaktlos messenden Sensor, insbesondere einen Hall-Sensor, zum Detektieren eines durch das Zündkabel geleiteten Zündimpulses auf. In dieser Ausführungsform kann es vorteilhaft sein, wenn das Zündkabel in einem definierten geringen Abstand an dem Sensor vorbeigeführt wird bzw. in dem Messbereich des Sensors angeordnet ist. Hierfür können vorteilhaft Haltemittel zum Halten des Zündkabels vorgesehen sein, die so angeordnet sind, dass das Zündkabel durch einen Messbereich des Sensors geführt wird. Wenn in einer anderen Ausführungsform die Empfindlichkeit des Sensors ausreichend groß ist, um den Zündimpuls auch bei entfernter Anordnung des Zündkabels detektieren zu können, können ein Vorbeiführen des Zündkabels an dem Sensor und entsprechende Haltemittel für das Zündkabel entbehrlich sein.
In einer vorteilhaften Anwendung kann die Information eines detektierten Zündimpulses dazu genutzt werden, unverzüglich nach der Detektion eines Zündimpulses eine Kupplung zwischen dem Elektromotor der Vorstraffeinrichtung und einer Gurtwelle des Gurtaufrollers zu trennen. Dies kann vorteilhaft vor oder zu Beginn der Zündphase der pyrotechnischen Straffeinrichtung geschehen. Andere Anwendungen sind denkbar, beispielsweise die Steuerung von Komfortfunktionen der Vorstraffeinrichtung in Abhängigkeit von der Detektion eines Zündsignals.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt:
1 eine Sicherheitsanordnung für ein Kraftfahrzeug nach dem Stand der Technik;
2 eine erfindungsgemäße Sicherheitsanordnung für ein Kraftfahrzeug; und
3 eine erfindungsgemäße Sicherheitsanordnung für ein Kraftfahrzeug in einer alternativen Ausführungsform.
Eine konventionelle Sicherheitsanordnung 10 für ein Kraftfahrzeug ist in 1 gezeigt. Diese umfasst eine Steuereinheit 11 und einen Gurtaufroller 13 mit Stromversorgung 31. Die Steuereinheit 11 ist mit einem Gurtschloss 12 und Sensoren zum Detektieren eines bevorstehenden oder stattfindenden Aufpralls des Kraftfahrzeugs verbunden. Die Steuereinheit 11 kann insbesondere eine Airbag-Steuereinheit (Airbag ECU) sein. Der Gurtaufroller 13 umfasst einen Retraktor 14 mit einer Gurtwelle 16 und eine pyrotechnische Straffvorrichtung 32, die mittels einer Zündladung 15 (Squib) im Falle der Detektion eines Aufpralls betätigt wird, um den Gurt zu straffen und den Fahrzeuginsassen zurückzuhalten. Zur sicheren und verzögerungsfreien Zündung der Zündladung 15 ist die pyrotechnische Straffvorrichtung 32 über ein separates Zündkabel 17 mit der Steuerungseinheit 11 verbunden.
Der Gurtaufroller 13 umfasst des Weiteren eine reversible Straffvorrichtung 18 mit einem Elektromotor 19 und einer elektronischen Steuerschaltung 20 zur Steuerung des Elektromotors 19. Die reversible Straffvorrichtung 18 ist an den Fahrzeugbus 21, beispielsweise ein CAN- oder LIN-Bus, angebunden, ebenso wie die Steuerungseinheit 11 und weitere elektronische Steuerungskomponenten, beispielsweise für dynamische Fahrwerksregelung/Electronic Stability Control (ESC)/Elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP) 22, Gateway 23 oder Instrumententafel 24. Wenn beispielsweise die Steuereinheit 11 auf der Grundlage von Signalen von Fahrzeugsensoren eine bedrohliche Fahrsituation feststellt, sendet sie über den Fahrzeugbus 21 ein entsprechendes Signal an die reversible Straffvorrichtung 18. Die elektronische Steuerschaltung 20 steuert daraufhin den Elektromotor 19 an, wodurch eine Kupplung 22 zwischen dem Elektromotor 19 und der Gurtwelle 16 geschlossen wird, um eine reversible Vorstraffung des Gurtbandes durchzuführen. Reversibel bedeutet, dass der Elektromotor 19 beispielsweise durch Umkehrung seiner Drehrichtung die Kupplung 22 wieder öffnet und das Gurtband entspannt, wenn die bedrohliche Fahrsituation vorüber ist und nicht zu einem Aufprall geführt hat.
Eine erfindungsgemäße Sicherheitsanordnung 10 ist in 2 gezeigt. Hier sind an der Steuerschaltung 20 der reversiblen Straffvorrichtung 18 zwei elektrische Anschlüsse 25, 26 vorgesehen. Das von der Steuereinheit 11 ausgehende Zündkabel 17a wird an den Eingangsanschluss 25 der Steuerschaltung 20 gelegt. Von dem Ausgangsanschluss 26 der Steuerschaltung 20 wird das Zündkabel 17b zu dem Zündsatz 15 in der pyrotechnischen Straffvorrichtung 32 geführt. In der Steuerschaltung 20 ist der Eingangsanschluss 25 über eine interne Leitung 17c leitend mit dem Ausgangsanschluss 26 verbunden. Die Zündleitung 17 wird hier also von drei in Serie verbundenen Teilleitungen 17a–17c gebildet. Im Falle eines detektierten Fahrzeugaufpralls wird ein Zündimpuls von der Steuereinheit 11 durch das Zündkabel 17a über die interne Leitung 17c durch die Steuerschaltung 20 durchgeschleift und über das Zündkabel 17b zu der Zündladung 15 gesendet.
In der Steuerschaltung 20 ist ein Schaltungsteil 27 zum Detektieren eines durch die interne Leitung 17c fließenden Zündstroms bzw. Zündimpulses vorgesehen. Beispielsweise kann die interne Leitung 17c mit einem A/D-Eingang eines Microcontrollers in der Steuerschaltung 20 verbunden sein, um die Spannung und/oder den Strom in der internen Leitung 17c zu messen und daraus einen durch die interne Leitung 17c fließenden Zündstrom bzw. Zündimpuls zu bestimmen.
Wenn das Schaltungsteil 27 und somit die Steuerschaltung 20 einen durch die Zündleitung 17 fließenden Zündstrom feststellt, kann sie auf der Grundlage der Information, dass die Zündladung 15 gezündet wird, geeignete Maßnahmen durchführen. Insbesondere kann die Steuerschaltung 20 eine unverzügliche und sichere Trennung der Kupplung 22 veranlassen, damit die Straffleistung der pyrotechnischen Straffvorrichtung 32 nicht durch den Elektromotor 19 beeinträchtigt und/oder eine etwaige Kraftbegrenzung in der pyrotechnischen Straffvorrichtung 32 durch den Elektromotor 19 gestört wird. Die Trennung der Kupplung 22 kann beispielsweise durch Drehen des Elektromotors 19 in umgekehrter Richtung (Abwickelrichtung des Gurtbands) erreicht werden. Andere Maßnahmen als die Trennung der Kupplung 22, beispielsweise die Ausführung von Komfortfunktionen der reversiblen Straffvorrichtung 18, sind bei Feststellung eines durch die Zündleitung 17 fließenden Zündstroms denkbar.
In der alternativen Ausführungsform gemäß 3 ist statt des den Zündstrom messenden Schaltungsteils 27 ein kontaktlos messender Sensor 28, beispielsweise ein Hall-Sensor, vorgesehen. Die Zündleitung 17 wird in diesem Fall in geringem Abstand an dem Sensor 28 vorbeigeführt, um eine elektrische Messbeziehung zwischen dem Sensor 28 und dem Zündkabel 17 herzustellen, so dass das Zündkabel 17 in dem Messbereich des Sensors 28 angeordnet ist. Zum Halten des Zündkabels 17 in einer definierten Position relativ zu dem Sensor 28 können Haltemittel 29, beispielsweise aus Kunststoff, an der Steuerschaltung 20 vorgesehen sein. Die Haltemittel 29 können beispielsweise Clipse sein, in die das Zündkabel 17 einclipsbar ist. Es können auch andere geeignete Haltemittel 29 Verwendung finden.
Wenn der Sensor 28 einen durch die Zündleitung 17 fließenden Zündstrom berührungsfrei misst, kann der Sensor 28 ein entsprechendes Signal beispielsweise an einen Microcontroller der Steuerschaltung 20 senden. Die Steuerschaltung 20 kann dann auf der Grundlage der Information, dass die Zündladung 15 gezündet wird, geeignete Maßnahmen durchführen, wie im Zusammenhang mit 2 beschrieben. In der berührungslos messenden Ausführungsform gemäß 3 sind elektrische Anschlüsse 25, 26 an der Steuerschaltung 20 für das Zündkabel 17 vorteilhaft entbehrlich.

Claims

Gurtaufroller (13) für ein Kraftfahrzeug, wobei der Gurtaufroller (13) eine pyrotechnische Straffeinrichtung (32) zum Straffen eines Gurtbands bei Detektion eines Aufpralls und eine reversible Vorstraffeinrichtung (18) umfassend einen Elektromotor (19) zum Vorstraffen des Gurtbands vor Detektion eines Aufpralls und eine Steuerschaltung (20) zum Steuern des Elektromotors (19) aufweist, wobei die pyrotechnische Straffeinrichtung (32) bei Detektion eines Aufpralls mittels eines von einer Steuerungseinheit (11) über ein Zündkabel (17) an die pyrotechnische Straffeinrichtung (32) gesendeten Zündimpulses gezündet wird, wobei die Steuerschaltung (20) der Vorstraffeinrichtung zur Detektion eines durch das Zündkabel (17) geleiteten Zündimpulses eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (20) zwei Anschlüsse (25, 26) zum Durchleiten des Zündkabels (17) durch die Steuerschaltung (20) und/oder einen kontaktlos messenden Sensor (28) zum Detektieren eines durch das Zündkabel (17) geleiteten Zündimpulses aufweist.
Gurtaufroller (13) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zündkabel (17) in einer elektrischen Messbeziehung zu der Steuerschaltung (20) angeordnet ist.
Gurtaufroller nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zündkabel (17) mit der Steuerschaltung (20) der Vorstraffeinrichtung (18) verbunden ist.
Gurtaufroller nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (28) ein Hall-Sensor ist.
Gurtaufroller nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Steuerschaltung (20) Haltemittel (29) zum Halten des Zündkabels (17) vorgesehen sind, die so angeordnet sind, dass das Zündkabel (17) durch einen Messbereich des Sensors (28) geführt ist.
Gurtaufroller nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (20) zum Trennen einer Kupplung (22) zwischen dem Elektromotor (19) und einer Gurtwelle (16) des Gurtaufrollers (13) infolge der Detektion eines Zündimpulses eingerichtet ist.
Verfahren zur Steuerung eines Gurtaufrollers (13) für ein Kraftfahrzeug, umfassend die Schritte: – Vorstraffen des Gurtbands vor Detektion eines Aufpralls mittels einer reversiblen elektrischen Vorstraffeinrichtung (18) umfassend einen Elektromotor (19) zum Vorstraffen des Gurtbands vor Detektion eines Aufpralls und eine Steuerschaltung (20) zum Steuern des Elektromotors (19); – Detektieren eines Aufpralls des Kraftfahrzeugs; – Senden eines Zündimpulses über ein Zündkabel (17) von einer Steuerungseinheit (11) zu einer pyrotechnische Straffeinrichtung (32); wobei die Steuerschaltung (20) einen durch das Zündkabel (17) geleiteten Zündimpuls detektiert; dadurch gekennzeichnet, dass ein durch das Zündkabel (17) geleiteter Zündimpuls mittels zweier Anschlüsse (25, 26) durch die Steuerschaltung (20) durchgeschleift und/oder mittels eines kontaktlos messenden Sensors (28) detektiert wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (20) infolge der Detektion eines Zündimpulses die Trennung einer Kupplung (22) zwischen dem Elektromotor (19) und einer Gurtwelle (16) des Gurtaufrollers (13) veranlasst.