DE102016104894A1

DE102016104894A1 - Sitzgurtauszugmessvorrichtung und -system

Info

Publication number: DE102016104894A1
Application number: DE102016104894.1A
Authority: DE
Inventors: Mangala A. Jayasuriya; Mark A. Cuddihy; Mark Allan Lippman; Mike K. Rao
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-03-31
Filing date: 2016-03-16
Publication date: 2016-10-06
Also published as: MX2016004054A; US11001215B2; US20180326937A1; US20160288766A1; US10093262B2; CN106004780A; CN106004780B; RU2016109386A

Abstract

Eine Sitzgurtauszugmessvorrichtung mit einer Rückspulfeder, die ein mit einer mittleren Spule verbundenes erstes Ende und ein mit einem Rückspulfedergehäuse verbundenes zweites Ende aufweist. Ein dielektrisches Material, das unmittelbar angrenzend an die Rückspulfeder geschichtet ist und eine erste Schicht bildet, und eine elektrolytische Wicklung mit dielektrischem Material, das auf beiden Seiten geschichtet ist und eine zweite Schicht bildet, wodurch die Rückspulfeder von der elektrolytischen Wicklung isoliert ist. Eine kapazitive Messvorrichtung, die eine mit dem ersten Ende der Rückspulfeder verbundene erste Leitung und eine mit einem ersten Ende der elektrolytischen Wicklung verbundene zweite Leitung aufweist. Die kapazitive Messvorrichtung, die Kapazität mit Gurtauszug misst.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Insassengröße ist eines der wichtigsten Maße beim Fahrzeugentwurf, um verschiedene Größen und Formen von Menschen komfortabel und sicher aufzunehmen. Die in einem Automobil fahrenden Insassen sind durch verschiedene fortschrittliche Technologie- und Sicherheitssysteme geschützt. Diese können verschiedene fortschrittliche Airbags, Sitzgurtsysteme mit sensorbasierten Gurtstraff- und Lastbegrenzungsfähigkeiten etc. umfassen. Sitzsysteme wie beispielsweise Airbags und Sitzgurte sind typischerweise für die Größe des Insassen/der Insassin und seine oder ihre Sitzposition optimiert. Zum Beispiel können einige dieser Systeme elektronisch oder unter Verwendung von Pyrotechnik eingestellt werden, um während eines Zusammenstoßes auf Grundlage der Größe des Insassen optimalen Schutz zu bieten.
Die gegenwärtigen Größenbestimmungsverfahren umfassen die Verwendung von Gewichtssensoren, der Sitzschienenposition und visuelle Bestimmungen. Weitere Verfahren umfassen das Messen des Radius des Gurtbands auf einer Aufrollspule, das Verbinden von Seilzuglängengebern mit dem Gurtband, das Montieren verschiedener Arten von Gurtpositionssensoren auf dem Gurtband und das Verwenden von Kameras etc. Alle diese Verfahren erfordern zusätzliche außerhalb des Aufrollers montierte Teile. Des Weiteren erhöhen diese Messvorrichtungen das Gewicht, steigern die Kosten und erfordern zusätzlichen Bauraum, um sie in einem Fahrzeug zu montieren.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften pyrotechnischen Sitzgurtaufrollstraffermechanismus.
2 zeigt ein Beispiel für eine anthropomorphische Testvorrichtung (ATD – anthropomorphic test device), die die Abmessungen, Gewichtsproportionen und Gelenkverbindungen des menschlichen Körpers in einem Dreipunktsitzgurt simuliert.
3A stellt dar, wie ein beispielhafter Sitzgurt erscheint, wenn er angelegt ist.
3B stellt dar, wie der Sitzgurt von 3A erscheint, wenn er verstaut ist.
4 ist eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Rückspulfeder, wenn ein Sitzgurt verstaut ist.
5A ist eine perspektivische Ansicht der Rückspulfeder von 4 vor einer Bewegung (d. h. in einem verstauten Zustand) einer Sitzgurtauszugvorrichtung.
5B ist eine perspektivische Ansicht der Rückspulfeder von 4 während eines erstmaligen Einsatzes der Sitzgurtauszugvorrichtung.
5C ist eine perspektivische Ansicht der Rückspulfeder von 4 während des weiteren Einsatzes einer Sitzgurtauszugvorrichtung.
6 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils der Rückspulfeder von 4, die einen schichtweisen Aufbau der Rückspulfeder und eine zweite Wicklung, die einen kapazitiven Auszugsensor bildet, zeigt.
7A ist eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Feder eines Aufrollers, der den kapazitiven Sensor in einem Rückspulfedergehäuse umfasst.
7B ist eine perspektivische Ansicht der Feder eines Aufrollers von 7A mit dem kapazitiven Sensor, bevor der Sitzgurt aus dem Sitzgurtgehäuse gezogen wird.
8A ist eine perspektivische Ansicht eines Beispiels des kapazitiven Sensors, wenn eine Person kleiner Größe angeschnallt ist.
8B ist eine perspektivische Ansicht eines Beispiels des kapazitiven Sensors, wenn eine Person mittlerer Größe angeschnallt ist.
8C ist eine perspektivische Ansicht eines Beispiels des kapazitiven Sensors, wenn eine Person großer Größe angeschnallt ist.
9A ist eine perspektivische Ansicht eines Beispiels des kapazitiven Sensors und eines Kondensators, der die Elektronik eines abgewickelten Sitzgurtfederaufrollers misst.
9B ist eine perspektivische Ansicht eines Beispiels des kapazitiven Sensors und eines Kondensators, der die Elektronik eines aufgewickelten Sitzgurtfederaufrollers misst.
9C ist eine perspektivische Ansicht eines Beispiels des kapazitiven Sensors und eines Kondensators, der die Elektronik misst, mit einer ersten Messleitung, die mit der Drehachse verbunden ist, und einer zweiten Prüfleitung, die mit einem äußeren Ende der Rückspulfeder verbunden ist.
9D ist eine perspektivische Ansicht eines Beispiels des kapazitiven Sensors und eines Kondensators, der die Elektronik misst, mit einer ersten Messleitung, die mit einem äußeren Ende der Rückspulfeder verbunden ist und einer zweiten Messleitung, die mit dem äußeren Ende der zweiten Wicklung verbunden ist.
10 ist ein Blockdiagramm eines Steuerteilsystems für das Insassenschutzsystem.
11A ist ein Flussdiagramm einer kapazitiven Messtechnik, die eine prädeterminierte Frequenz nutzt.
11B ist ein Flussdiagramm einer kapazitiven Messtechnik, die eine prädeterminierte Frequenz in einer Steuerung nutzt.
12A ist ein Flussdiagramm einer kapazitiven Messtechnik, die einen prädeterminierten Strom nutzt.
12B ist ein Flussdiagramm einer kapazitiven Messtechnik, die einen prädeterminierten Strom in einer Steuerung nutzt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Der offenbarte Gegenstand ist auf veranschaulichende Art beschrieben und es versteht sich, dass die verwendete Terminologie den Charakter von Worten der Beschreibung und nicht der Beschränkung aufweisen soll. Viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Offenbarung sind im Licht der obigen Lehren möglich und die Offenbarung kann anders als hier spezifisch beschrieben umgesetzt werden.
Einem sitzenden Fahrgast in einem Fahrzeug sollte eine gewisse freie Bewegung des Oberkörpers in einem Fahrzeugraum angeboten werden, aber diese Bewegung sollte im Fall eines Zusammenstoßes beschränkt sein. Die meisten modernen Sicherheitsgurte sind auf federgespannten Rollen verstaut, die „Aufroller“ genannt werden und mit Trägheitsverriegelungsmechanismen, die den Gurt während einer starken Verlangsamung, z. B. während eines Zusammenstoßereignisses, am Abrollen oder Herausziehen von der Rolle hindern, ausgestattet sind. Der Aufroller klemmt den Sitzgurt im Fall eines Aufpralls fest.
Hier sind Systeme und Verfahren offenbart, um eine ungefähre Größe eines Fahrzeuginsassen zu ermitteln. Basierend auf einer solchen Ermittlung können auch ein Umfang und/oder eine Art von Sicherheitsmaßnahmen, die im Fall eines Zusammenstoßes oder einer starken Verlangsamung einzusetzen sind, ermittelt werden.
Bezug nehmend auf die Figuren, wobei gleiche Nummern in den verschiedenen Ansichten gleiche Teile bezeichnen, stellt 1 beispielhafte Komponenten eines pyrotechnischen Sitzgurtaufrollstraffers 100 dar. Ein Rückspulfedergehäuse 10 befindet sich angrenzend an einen pyrotechnischen Straffer 12, z. B. an diesem montiert und/oder anliegend, der sich angrenzend an eine erste Seite des Sitzgurtgehäuses 14 befindet, z. B. an diesem montiert und/oder anliegend. Aufrollbares Sitzgurtband 16 ist im Gehäuse 14 gehalten. Eine pyrotechnische Spanneinheit 18 bekannter Art ist ebenfalls an einer zweiten Seite des Sitzgurtgehäuses 14 befestigt oder montiert. Ein Sitzgurtträgheitsfallenschlossfach 20 und eine Montageschraube 22 ebenfalls bekannter Art sind ebenfalls dargestellt. Der pyrotechnische Straffer 12 ist im Fall eines Aufpralls aktiviert, um den den Sitzgurt tragenden Insassen „festzuhalten“.
Ein Maß an Auszug des Sitzgurtbands 16 variiert in der Regel gemäß Faktoren wie beispielsweise einer Sitzposition und einer Größe eines Sitzinsassen. 2 zeigt eine beispielhafte anthropomorphische Testvorrichtung (ATD, anthropomorphic test device) 30 bekannter Art und eine Platzierung des Sitzgurtbands 16. Ein erstes Ende des Sitzgurtbands 16 ist an einem ersten Fixpunkt 33 nahe einer linken Hüfte der ATD 30 befestigt. Das Sitzgurtband 16 führt über einen Schoßteil der ATD 30 in ein Schloss 19 und weiter über einen Mittelabschnitt der ATD 30 durch einen D-Ring 44 und schließlich zum Sitzgurtaufroller 100 (nicht gezeigt). Der Aufroller 100 kann wie in den 3A und 3B zu sehen an einem Fahrzeugrahmen 23, an einem Fahrzeugboden oder einem anderen starren Punkt befestigt sein.
Eine Länge des Sitzgurtbands 16, die erforderlich ist, um einen Fahrzeuginsassen wie durch die ATD 30 repräsentiert zu sichern, variiert je nach Größe und Körperbau der ATD 30. Tabelle 1 stellt beispielhafte Längen von abgerolltem Sitzgurtband 16 in Millimetern (mm) dar, um die ATD 30 für verschiedene Insassengrößen sicher zu halten. Insbesondere stellt die Tabelle abgerollte Längen von Gurtband 16 für drei verschiedene Körpertypen durch einen Prozentsatz der allgemeinen Bevölkerung Erwachsener in den Vereinigten Staaten, angeordnet nach Körpergröße, und für den eines/einer hypothetischen durchschnittlichen 6-Jährigen dar. Wie zu sehen ist, kann eine abgerollte Länge des Gurtbands 16 wegen unterschiedlicher Größen von Insassen um bis zu 550 mm variieren.

ATD-Größe Gurtlänge (mm)

6 Jahre alt 670

5 Prozent der Bevölkerung 900

50 Prozent der Bevölkerung 1070

95 Prozent der Bevölkerung 1220

Tabelle 1
3B zeigt ein Beispiel des Sitzgurts in einer verstauten Position. Eine typische Gesamtlänge eines Sitzgurtbands 16 beträgt in einer Ausführungsform zirka 3300 mm. Eine Länge an Gurtband vom Sitzgurtaufroller 100 zu einem Anker durch den D-Ring 44 variiert von Fahrzeug zu Fahrzeug. Typischerweise ist das Maß an Sitzgurtband 16, das auf eine Spule (nicht gezeigt), die auf einer mittleren Spulenwelle 48 des Sitzgurtaufrollers 100 montiert ist, aufgewickelt ist, zirka 1300 mm oder mehr, wenn der Sitzgurt in der verstauten Position ist.
4 stellt eine beispielhafte Rückspulfeder 46 dar, wenn das Sitzgurtband 16 verstaut ist. Die Rückspulfeder 46 ist angeordnet, um überschüssiges Sitzgurtband 16 auf die mittlere Spule 48 zu ziehen. Ein erstes Ende der Rückspulfeder 46 ist mit einer mittleren Welle 48 verbunden, die sich um die Achse 50 der mittleren Spulenwelle 48 dreht, und ein zweites Ende der Rückspulfeder 46 ist an einer Lasche am äußeren Umfang des Rückspulfedergehäuses 10, wie in 4 zu sehen, gesichert. Die Feder wickelt sich in dem Raum zwischen dem äußeren Umfang und der mittleren Spulenwelle 48 auf.
Die Rückspulfeder 46 steht gewissermaßen unter Spannung (Torsion), wenn das Sitzgurtband 16 verstaut ist, wie in 5A gezeigt. 5B zeigt, dass die Rückspulfeder 46 ihre Spannung erhöht hat, während das Sitzgurtband 16 aus dem Aufroller 100 gezogen wird. Die Rückspulfeder 46 beginnt, sich in Richtung der mittleren Spule 48 zu wickeln. 5C stellt das Spannen und Wickeln der Rückspulfeder 46 um die mittlere Spule 48, während das Sitzgurtband 16 noch weiter abgewickelt oder herausgezogen wird, näher dar.
Nunmehr Bezug nehmend auf die 6, 7A und 7B ist eine elektrolytische flexible Wicklung 60 angrenzend an ein dielektrisches Material 62, das eine elektrische Isolationsbarriere ist, geschichtet, um eine Länge des Sitzgurtbands 16, die vom Sitzgurtaufroller 100 abgewickelt wurde, zu ermitteln. Das dielektrische Material 62 ist an der Rückspulfeder 46 befestigt, um einen flexiblen Parallelplattenkondensator 75 zu bilden. Ein Kondensator ist eine zweipolige elektrische Komponente, die verwendet wird, um Energie elektrostatisch in einem elektrischen Feld zu speichern, und enthält zwei elektrische Leiterplatten, z. B. die Rückspulfeder 46 und die elektrolytische Wicklung 60, die durch einen Isolator, z. B. das dielektrische Material 62, getrennt sind. 6 zeigt eine Ansicht der Rückspulfeder 46, der elektrolytischen Wicklung 60 und des dielektrischen Materials 62. Die Potentialladungen auf den Platten des flexiblen Parallelplattenkondensators 75 sind auch als positive Ladungen 64 dargestellt und die negativen Ladungen 66 sind in 6 gezeigt, um darzustellen, dass die Rückspulfeder 46 und die elektrolytische Wicklung 60 die Platten eines Kondensators bilden. Die Polarität der Ladung kann auf Grundlage der Polarität der Leistungsquelle, die verwendet wird, um die Kapazität zu messen, vertauscht sein.
Wenn der Sitzgurt 16 in einem verstauten Zustand ist (siehe 4) weist der flexible Parallelplattenkondensator 75 einen bestimmten Kapazitätswert, der durch die Kapazitätsmessvorrichtung 90 gemessen wird, auf. Wenn das Sitzgurtband 16 aus dem Sitzgurtgehäuse 14 ausgezogen (d. h. herausgezogen) wird, beginnen die Rückspulfeder 46 und die elektrolytische Wicklung 60, sich um die mittlere Spulenwelle 48 zu spulen. Da die Form der Rückspulfeder 46 und der elektrolytischen Wicklung 60 sich ändern, während das Sitzgurtband herausgezogen wird, ändert sich ein Kapazitätswert, während das Gurtband herausgezogen wird. Vorteilhafterweise kann dieser Kapazitätswert verwendet werden, um eine Länge an Sitzgurtband 16, das ausgezogen (d. h. herausgezogen) wird, zu ermitteln.
Verfahren zum Messen von Kapazität sind bekannt und irgendeine von mehreren Herangehensweisen, wie beispielsweise eine Oszillatorschaltung oder eine Zeitladungsschaltung, kann in der Vorrichtung 90 enthalten sein, um die Kapazität zwischen der Feder 46 und der elektrolytischen Wicklung 60 zu messen. Ferner sind integrierte Schaltungen, wie beispielsweise ein System auf einem Chip (SOC – system on a chip), bekannt, die zum Messen von Kapazität mit hoher Genauigkeit entwickelt wurden. SOCs sind klein und preisgünstig und können mit minimaler Auswirkung auf die gesamte Packgröße einfach in das Rückspulfedergehäuse 10 integriert werden.
Das SOC ist eine integrierte Schaltung (IC – integrated circuit), die alle Komponenten eines Computersystems in einem einzigen Chipsubstrat integriert, einschließlich eines Prozessors, eines Speichers zum Speichern von Anweisungen und Registern zum Ausführen von Prozessoranweisungen. SOCs sind nützlich, da sie digitale Eingabe- und Ausgabesignale (E/A-Signale), analoge E/A-Signale und gemischte Signal-E/As aufnehmen können und verschiedene Kommunikationsanschlusstypen, z. B. Controller-Area-Network (CAN), Ethernet oder Inter-Integrated Circuits (I²C) bereitstellen können, alles auf einem einzigen Chip. SOCs sind in eingebetteten Systemen und mobiler Elektronik wegen ihrer Größe und ihres geringen Energieverbrauchs sehr üblich. Alternativ kann die Kapazität durch eine Vorrichtung gemessen werden, die außerhalb des Aufrollers mit der Feder 46 und der elektrolytischen Wicklung 60 verbunden ist.
Wie oben erläutert, sollte die elektrolytische Wicklung 60 von der Rückspulfeder 46 elektrisch isoliert sein. Daher ist ein biegsames dielektrisches Material 62, wie ebenfalls oben erwähnt, zwischen der Rückspulfeder 46 und der elektrolytischen Wicklung 60 platziert. Da die Rückspulfeder 46 und die isolierte elektrolytische Wicklung 60 gegeneinander gleiten werden, wenn der Sitzgurt ausgezogen und aufgerollt wird, ist es auch wichtig, dass dieses Material einen niedrigen Reibungskoeffizienten aufweist. Materialien wie beispielsweise Teflon, Mylar, Polyvinylchlorid (PVC), Polypropylen (PP), Polyethylennaphthalat (PEN), Polyethylenterephthalat (PET) oder ein anderes ähnliches Material können als das biegsame dielektrische Material 62 verwendet werden. Die Benennung Reibungskoeffizient ist gut bekannt und ist ein dimensionsloser skalarer Wert, der das Verhältnis der Normalkraft zur Reibungskraft zwischen zwei Körpern und der sie zusammendrückenden Kraft beschreibt.
Die elektrolytische Wicklung 60 kann aus demselben Material und von derselben Dicke wie die Rückspulfeder 46 sein, das üblicherweise ein Federstahl oder eine Federstahllegierung ist. Alternativ kann die elektrolytische Wicklung 60 Aluminium, Kupfer oder ein verformbarer elektrischer Leiter aus Metall sein. In alternativen Ausführungsformen kann die elektrolytische Wicklung 60 ein metallartiges Material, eine metallisierte dünne Folie oder eine metallisierte Schicht auf dielektrischem Kunststoff sein, und sie kann unterschiedliche Längen und Breiten aufweisen. Die Breite der leitfähigen (elektrolytischen) Wicklung 60 ist gleich der oder kleiner als die Breite der Feder 46 und kann die Kapazität des Kondensators 75 durch Ändern des an die Rückspulfeder angrenzenden Bereichs beeinflussen. Eine breitere Wicklung erzeugt einen Kondensator mit einer höheren Kapazität. Basierend auf dem gewählten Material und der Flexibilität der elektrolytischen Wicklung 60 kann sie die mechanischen Eigenschaften der Feder beeinflussen oder nicht beeinflussen, und bei einer breiteren Wicklung kann sie die Federkonstante der Feder erhöhen. Die Länge der Wicklung bestimmt den Teil des Gurtauszugs, der vom Kondensator überwacht wird. Die Wicklung kann verlängert oder verkürzt werden, um nur die Teile des Gurtbandauszugs, die von Interesse sind, zu überwachen.
In noch einer weiteren Ausführungsform sind die Schicht aus dielektrischem Material 62 und die elektrolytische Wicklung 60 in einer einzigen dielektrisch-elektrolytischen Schicht kombiniert und sind an der Rückspulfeder 46 befestigt, um den flexiblen Parallelplattenkondensator 75 zu bilden.
7A stellt eine Stelle des flexiblen Parallelplattenkondensators 75 im Rückspulfedergehäuse 10 dar, wohingegen 7B eine Position des flexiblen Parallelplattenkondensators 75 zeigt, wenn er nicht um die mittlere Spulenwelle 48 gewickelt ist und wenn ein Großteil des flexiblen Parallelplattenkondensators 75 näher am äußeren Umfang 47 des Rückspulfedergehäuses 10 als an der mittleren Spulenwelle 48 ist.
Wie oben angegeben, variiert eine Form des flexiblen Parallelplattenkondensators 75 je nach Größe eines Sitzinsassen. Zum Beispiel ist der flexible Parallelplattenkondensator 75 im Allgemeinen nicht um die mittlere Spulenwelle 48 gewickelt oder eine kürzere Länge des Kondensators ist darum gewickelt, wenn eine Person kleinerer Größe angeschnallt ist, wie in 8A gezeigt. Der flexible Parallelplattenkondensator 75 weist allgemein eine erhöhte Länge, die um die mittlere Spulenwelle 48 gewickelt ist, auf, wenn eine Person mittlerer Größe angeschnallt ist, wie dies in 8B gezeigt ist. Ferner weist der flexible Parallelplattenkondensator 75, wenn für eine Person größerer Größe zusätzliches Gurtband 16 aus dem Sitzgurtgehäuse 14 ausgezogen wird, allgemein eine erhöhte Länge, die um die mittlere Spule 48 gewickelt ist, auf, oder er würde vollständig auf diese gewickelt sein, wie in 8C dargestellt. Im Allgemeinen kommt der Parallelplattenkondensator der Spulenmittelwelle 60 näher, wenn der Sitzgurt ausgezogen wird.
Bezug nehmend auf die 9A–9D ist, um die Kapazität des Parallelplattenkondensators 75 in der dargestellten Ausführungsform zu messen, eine erste Leitung 91 einer kapazitiven Messvorrichtung 90 an der Rückspulfeder 46 und eine zweite Leitung 93 der kapazitiven Messvorrichtung 90 an der elektrolytischen Wicklung 60 befestigt. Die zweite Leitung 93 auf der elektrolytischen Wicklung 60 muss frei sein, um sich im Rückspulfedergehäuse 10 zu bewegen, um die Bewegung der Feder, während sie sich um die Mittelwelle spult, zu ermöglichen. 9A zeigt die kapazitive Messvorrichtung 90, wie sie mit einer abgewickelten Rückspulfeder 46 verbunden ist, während 9B die kapazitive Messvorrichtung 90 zeigt, wie sie mit einer aufgewickelten Rückspulfeder 46 verbunden ist.
Die elektrolytische Wicklung 60 kann irgendwo auf der Rückspulfeder 46 positioniert sein. Zum Beispiel zeigt 9C die Rückspulfeder 46 und die elektrolytische Wicklung 60 nahe der mittleren Spulenwelle 48 im Gegensatz zum Federgehäuse 10 und die kapazitive Messvorrichtung 90 mit einer Messleitung 93, welche an der Drehachse der mittleren Spulenwelle 48 verbunden ist, die die elektrisch mit der elektrolytischen Wicklung 60 verbunden ist und die andere Leitung 91, die mit einem äußeren Ende der Rückspulfeder 46 verbunden ist.
In einer anderen Ausführungsform (siehe 9D) ist die erste Leitung 91 der kapazitiven Messvorrichtung 90 mit der elektrolytischen Wicklung 60 verbunden und die zweite Leitung 93 ist mit der Rückspulfeder 46 verbunden und der flexible Parallelplattenkondensator 75 ist nahe des äußeren Umfangsbereichs 47 des Rückspulfedergehäuses 10 im Gegensatz zu einem inneren Umfangsbereich 49 näher an der mittleren Spulenwelle 48 positioniert. Darüber hinaus versteht sich, dass Befestigungspunkte der Leitungen 91 bzw. 93 der kapazitiven Messvorrichtung 90 in Abhängigkeit der verwendeten Technologie und auch von Platznutzungs- und Raumüberlegungen variieren können.
Der Sitzgurtaufroller 100 kann wie oben angegeben und wie in 10 dargestellt ein Aufprallerfassungsteilsystem 118 umfassen. Die Steuerung 122 des Aufprallerfassungsteilsystems 118 umfasst im Allgemeinen einen Prozessor 124 und einen Speicher 126. Der Speicher 126 speichert vom Prozessor 124 ausführbare Anweisungen, um einen Aufprall oder ein Zusammenstoßereignis eines Fahrzeugs, z. B. auf eine bekannte Art, zu erkennen. Die Steuerung 122 ist des Weiteren im Allgemeinen dazu programmiert, bei Erkennen des Aufpralls das Auslösen des Auslösemechanismus 11 zu bewirken, was das Insassenschutzsystem oder den Sitzgurtaufroller 100 vom nichteingesetzten Zustand in den eingesetzten Zustand bewegt und den pyrotechnischen Straffer 12 mittels einer Anweisung vom Auslösemechanismus 11 aktiviert.
Ein Aufprallsensor 78 bekannter Art steht in der Regel in Verbindung mit der Steuerung 122, um Daten an die Steuerung 122 zu übermitteln. Der Aufprallsensor 78 kann jeden geeigneten Typs sein, z. B. unter Verwendung von Beschleunigungsmessern, Radar, LiDAR und/oder eines Sichtsystems. Das Sichtsystem kann eine oder mehrere Kameras, CCD-Bildsensoren und/oder CMOS-Bildsensoren etc. umfassen. Auf Grundlage von vom Aufprallsensor 78 übermittelten Daten kann die Steuerung 122 das Auslösen des Auslösemechanismus 11 bewirken.
Die Kommunikation zwischen der Steuerung 122, dem Aufprallsensor 128, dem Auslösemechanismus 11 und/oder anderen Komponenten im Fahrzeug 110 kann über einen Kommunikationsbus 80 eines Fahrzeugs, beispielsweise einen Controller-Area-Netzwerk-Bus (CAN-Bus), durchgeführt werden. Die Steuerung 122 kann Informationen vom Kommunikationsbus 80 nutzen, um das Auslösen des Auslösemechanismus 11 zu steuern. Der Auslösemechanismus 11 kann mit der Steuerung 122 verbunden sein oder er kann wie in 10 gezeigt mit dem Kommunikationsbus 80 verbunden sein.
In einer Ausführungsform kann der vom Kondensator 75 erhaltene Kapazitätswert zur Verwendung beim Berechnen, ob der pyrotechnische Straffer 12 im Fall eines Zusammenstoßes oder einer plötzlichen Verlangsamung aktiviert werden soll, an ein Aufprallerfassungsteilsystem 118 gesendet werden (siehe 10). 11A ist ein Flussdiagramm, das einen beispielhaften Prozess 200 darstellt, zum Bewerten der Kapazität des flexiblen Parallelplattenkondensators 75 durch Ermitteln einer unbekannten Kapazität mit einer prädeterminierten Frequenz 205. Ein Signal einer prädeterminierten Frequenz wird in einem Block 210 erzeugt und in einem Block auf die Rückspulfeder 46 und die elektrolytische Wicklung 60 in einem Block 220 angewendet. Nach einer prädeterminierten Zeitspanne stabilisiert sich die Spannung auf dem flexiblen Parallelplattenkondensator 75 in einem Block 230. Die prädeterminierte Zeitspanne wird unter Verwendung der prädeterminierten Frequenz und einer Schätzung des Kapazitätswerts ausgewählt. Eine Spannungsmessung wird dann in einem Block vorgenommen 240 und die Länge des herausgezogenen Sitzgurtbands wird in einem Block 250 berechnet. Die Längeninformation wird in einem Block 260 an das Aufprallerfassungsteilsystem 118 gesendet.
In einer alternativen Ausführungsform kann die Spannungsmessung direkt an das Aufprallerfassungsteilsystem 118 gesendet werden. 11B ist ein Flussdiagramm, das einen beispielhaften Prozess 201, um die Kapazität des flexiblen Parallelplattenkondensators 75 durch Ermitteln einer unbekannten Kapazität mit einer prädeterminierten Frequenz 206 zu bewerten, darstellt. Ein Signal einer prädeterminierten Frequenz wird in einem Block 215 erzeugt und in einem Block auf die Rückspulfeder 46 und die elektrolytische Wicklung 60 in einem Block 225 angewendet. Nach einer prädeterminierten Zeitspanne stabilisiert sich die Spannung auf dem flexiblen Parallelplattenkondensator 75 in einem Block 235. Die prädeterminierte Zeitspanne wird unter Verwendung der prädeterminierten Frequenz und einer Schätzung des Kapazitätswerts ausgewählt. Dann wird eine Spannungsmessung vorgenommen 245 und wird in einem Block 255 an das Aufprallerfassungsteilsystem 118 gesendet und das Aufprallerfassungsteilsystem berechnet die abgewickelte Länge des Sitzgurts in einem Block 265.
12A ist ein Flussdiagramm, das einen beispielhaften Prozess 300 darstellt, der eine alternative Technik, um die Kapazität unter Verwendung eines prädeterminierten Stroms in einem Block 305 zu berechnen, umfasst. Dann wird in einem Block 310 ein Signal mit einem prädeterminierten Strom erzeugt und in einem Block 320 auf den flexiblen Parallelplattenkondensator angewendet. Als nächstes werden in einem Block 330 über eine Zeitspanne hinweg Spannungen gemessen und die Länge des herausgezogenen Sitzgurtbands wird in einem Block 340 berechnet. Die prädeterminierte Zeitspanne wird unter Verwendung des prädeterminierten Stromwerts und einer Schätzung des Kapazitätswerts ausgewählt. Die berechnete Länge wird dann in einem Block 350 an das Aufprallerfassungsteilsystem gesendet.
In einer alternativen Ausführungsform können die Messungen der Spannung über die Zeit direkt an das Aufprallerfassungsteilsystem 118 gesendet werden. 12B ist ein Flussdiagramm, das einen beispielhaften Prozess 301, um die Kapazität unter Verwendung eines prädeterminierten Stroms in einem Block 306 zu berechnen, darstellt. Dann wird in einem Block 315 ein Signal mit einem prädeterminierten Strom erzeugt und in einem Block 325 auf den flexiblen Parallelplattenkondensator angewendet. Als nächstes werden in einem Block 335 über eine Zeitspanne hinweg Spannungen gemessen und die Messungen werden in einem Block 345 an das Aufprallerfassungsteilsystem 118 gesendet. Die prädeterminierte Zeitspanne wird unter Verwendung des prädeterminierten Stromwerts und einer Schätzung des Kapazitätswerts ausgewählt. Die Länge wird dann in einem Block 355 vom Aufprallerfassungsteilsystem 118 berechnet.
Andere Aufgaben, Vorteile und herausragende Merkmale der Erfindung werden für einen Fachmann aus den folgenden Ansprüchen ersichtlich.

Claims

Sitzgurtauszugmessvorrichtung, die Folgendes umfasst: eine Rückspulfeder, die ein mit einer mittleren Spule verbundenes erstes Ende und ein mit einem Rückspulfedergehäuse verbundenes zweites Ende aufweist; ein dielektrisches Material, das eine an die Rückspulfeder angrenzende erste Seite aufweist, das eine erste Schicht bildet; eine elektrolytische Wicklung, deren beide Seiten an das dielektrische Material angrenzen, sodass die Rückspulfeder von der elektrolytischen Wicklung elektrisch isoliert ist; und eine kapazitive Messvorrichtung, die eine mit dem ersten Ende der Rückspulfeder verbundene erste Leitung und eine mit einem ersten Ende der elektrolytischen Wicklung verbundene zweite Leitung aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die elektrolytische Wicklung und die Rückspulfeder aus einem selben Material gefertigt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die elektrolytische Wicklung aus Aluminium, Kupfer oder einem verformbaren Metall in Form einer flexiblen dünnen Schicht oder Folie gefertigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die elektrolytische Wicklung eine metallisierte Beschichtung auf einer dielektrischen Kunststoffschicht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das dielektrische Material und die elektrolytische Wicklung kombiniert sind, um eine dielektrisch-elektrolytische Schicht zu bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die elektrolytische Wicklung eine Länge und Breite aufweist, die kürzer als oder etwa gleich der entsprechenden Länge und Breite der Rückspulfeder sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein erstes Ende der elektrolytischen Wicklung näher am äußeren Umfang des Rückspulfedergehäuses ist als an der mittleren Spule im Rückspulfedergehäuse.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das erste Ende der elektrolytischen Wicklung näher an einer mittleren Spule im Rückspulfedergehäuse ist als am äußeren Umfang des Rückspulfedergehäuses.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das dielektrische Material Teflon, Mylar, Polyvinylchlorid (PVC), Polypropylen (PP), Polyethylennaphthalat (PEN), Polyethylenterephthalat (PET) oder ein anderes geeignetes dielektrisches Material umfasst.
System, das einen ersten Computer umfasst, der einen ersten Prozessor und einen ersten Speicher umfasst, wobei der erste Speicher Anweisungen speichert, sodass der erste Computer programmiert ist, Folgendes zu tun: Abrufen eines prädeterminierten Frequenzwerts aus dem ersten Speicher; Erzeugen eines Frequenzsignals; Messen einer Spannung durch einen Kondensator; Berechnen eines kapazitiven Werts des Kondensators aus der Spannung; Berechnen einer Länge eines abgewickelten Sitzgurts aus dem kapazitiven Wert; und Speichern der Länge eines abgewickelten Sitzgurts im ersten Speicher.
System nach Anspruch 10, das des Weiteren einen zweiten Computer umfasst, der einen zweiten Prozessor und einen zweiten Speicher umfasst, wobei der zweite Speicher Anweisungen speichert, sodass der zweite Computer programmiert ist, Folgendes zu tun: Kommunizieren mit dem ersten Prozessor, um Informationen bezüglich einer Länge des abgewickelten Sitzgurts auszutauschen; Kommunizieren mit mindestens einem Fahrzeugsensor über ein Netzwerk; und Kommunizieren mit einem Auslösemechanismus.
System nach Anspruch 10, wobei der zweite Computer des Weiteren programmiert ist, Folgendes zu tun: Empfangen von Daten von dem mindestens einen Fahrzeugsensor; Ermitteln, ob ein Aufprall stattgefunden hat; und Anweisen des Auslösemechanismus, einen pyrotechnischen Straffer zu aktivieren.
System nach Anspruch 10, wobei der erste Computer die Spannung des Kondensators an den zweiten Computer sendet, wobei der zweite Computer programmiert ist, Folgendes zu tun: Berechnen eines kapazitiven Werts des Kondensators aus der Spannung; Berechnen einer Länge eines abgewickelten Sitzgurts aus dem kapazitiven Wert; und Speichern der Länge eines abgewickelten Sitzgurts im zweiten Speicher.
System nach Anspruch 10, wobei der erste Computer, der zweite Computer und der mindestens eine Fahrzeugsensor mittels eines Controller-Area-Network-Buses kommunizieren.
System nach Anspruch 10, wobei der erste Computer programmiert ist, Folgendes zu tun: Abrufen eines prädeterminierten Stromwerts und eines Zeitintervalls aus dem ersten Speicher; Erzeugen eines Stromsignals; Messen einer Spannung durch den Kondensator über eine Zeit; Berechnen eines kapazitiven Werts des Kondensators aus den Messungen der Spannung über die Zeit; Berechnen einer Länge eines abgewickelten Sitzgurts aus dem kapazitiven Wert; und Speichern der Länge eines abgewickelten Sitzgurts im ersten Speicher.
System nach Anspruch 10, wobei der erste Computer die Messungen der Spannung über die Zeit an den zweiten Computer sendet, wobei der zweite Computer programmiert ist, Folgendes zu tun: Berechnen eines kapazitiven Werts des Kondensators aus den Messungen der Spannung über die Zeit; Berechnen einer Länge eines abgewickelten Sitzgurts aus dem kapazitiven Wert; und Speichern der Länge eines abgewickelten Sitzgurts im zweiten Speicher.
System zum Festklemmen eines Sitzgurts bei einem Aufprall, das Folgendes umfasst: eine Rückspulfeder und eine elektrolytische Wicklung, die zusammengefügt sind, um einen Kondensator zu bilden; eine kapazitive Messvorrichtung, die mit der Rückspulfeder und der elektrolytischen Wicklung verbunden ist; einen Prozessor, um das Auftreten eines Aufpralls aus den Daten von mindestens einem Aufprallsensor zu erkennen; ein Erfassungsteilsystem, um zu ermitteln, ob ein Auslösemechanismus zu aktivieren ist, um einen in einer Sitzgurtanordnung befindlichen pyrotechnischen Straffer auf Grundlage des Gurtauszugs, der aus der gemessenen Kapazität berechnet wurde, zu aktivieren; und einen Speicher, der vom Prozessor auszuführende Anweisungen speichert.
System nach Anspruch 17, in dem der mindestens eine Aufprallsensor ein Beschleunigungsmesser, eine Radarvorrichtung, eine LiDAR-Vorrichtung oder ein Sichtsystem ist.
System nach Anspruch 17, in dem die Datenübertragung zwischen den Sensoren und dem Aufprallerfassungsteilsystem mittels eines Controller-Area-Network-Busses erfolgt.
System nach Anspruch 17, in dem die kapazitive Messvorrichtung einen zweiten Prozessor und einen zweiten Speicher zum Speichern von Anweisungen, um die Kapazität zu messen, umfasst.