DE10257326B4

DE10257326B4 - Vorrichtung zum Aufwickeln eines Sicherheitsgurtes

Info

Publication number: DE10257326B4
Application number: DE2002157326
Authority: DE
Inventors: Andreas Lucht; Frank Matzen; Erik Ziel; Geert-Helge Wittenberg
Original assignee: Autoliv Development AB
Current assignee: Autoliv Development AB
Priority date: 2002-12-06
Filing date: 2002-12-06
Publication date: 2005-02-10
Anticipated expiration: 2022-12-07
Also published as: DE10257326A1

Abstract

Vorrichtung zum Aufwickeln eines Sicherheitsgurtes von Fahrzeugen, insbesondere von Kraftfahrzeugen, mit einer das Gurtband aufwickelnden Gurtspule, und einer Feder, deren erstes Ende an der Gurtspule angreift, und deren zweites Ende an einem festen Punkt außerhalb der Gurtspule angreift, und einem Stellmotor mit dem wenigstens ein Ende direkt oder mittelbar verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet ist, daß die Stellung des zweiten Endes (12) und die Drehbewegung der Gurtspule sensierbar ist, und aus beiden Signalen ein Signal bildbar ist, in Abhängigkeit dessen wenigstens ein Ende (12) derart verstellbar ist, daß die Federkraft der Feder (16) einer vorgegebenen Federkraftkennlinie entspricht, und die Gurtbandtragekraft von dem Fahrzeuginsassen durch Einstellen der Federkraft wählbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufwickeln eines Sicherheitsgurtes von Fahrzeugen, insbesondere von Kraftfahrzeugen, mit einer das Gurtband aufwickelnden Gurtspule, und einer Feder, deren erstes Ende an der Gurtspule angreift, und deren zweites Ende an einem festen Punkt außerhalb der Gurtspule angreift, und einem Stellmotor mit dem wenigstens ein Ende direkt oder mittelbar verstellbar ist.

Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 27 42 676 bekannt. In der beschriebenen Vorrichtung ist ein Stellmotor vorgesehen der mit einem Ende einer Spiralfeder in der Wickelvorrichtung verbunden ist. Durch die Verstellung des Einhängepunktes der Spiralfeder, wird die Federspannung verändert und damit der von dem Gurtband auf den Fahrzeuginsassen ausgeübte Druck variiert. Der Stellmotor ist dabei zweckmäßigerweise als Elektromotor ausgebildet, der zum Spannen bzw. Entspannen der Feder das Ende der Feder in beide Richtungen verstellen kann. Weitergehende Regelungsmöglichkeiten zur Verbesserung des Gurtbandtragekomforts bietet die Vorrichtung nicht.

Aus der DE 41 12 620 A1 ist eine Aufwickelvorrichtung für einen Sicherheitsgurt bekannt, die durch eine Aufwickelfeder und einen Elektromotor beaufschlagt wird. Bei dieser Aufwickelvorrichtung wird in Abhängigkeit von dem Steckzustand des Gurtschlosses, die Gurtbandtragekraft durch Verdrehung des äußeren Einhängepunktes der Aufwickelfeder durch den Elektromotor variiert.

Aus der DE 199 30 958 C1 ist ein Sicherheitsgurtaufroller bekannt, bei dem die Vorspannung der Triebfeder mittels eines Elektromotors derart einstellbar ist, daß die Einstellung der Zugkraft bei jeder von der Zimmertemperatur abweichenden Temperatur entsprechend der Kennlinie bei Zimmertemperatur folgt.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu schaffen, mit der der Gurtbandtragekomfort weiter verbessert werden kann.

Die erfindungsmäßige Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gegeben.

Zur Lösung der Aufgabe wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, bei der die Stellung sowohl des zweiten Endes als auch der Drehwinkel der Gurtspule sensierbar ist, und aus beiden Signalen ein Signal bildbar ist, in Abhängigkeit dessen wenigstens ein Ende derart verstellbar ist, daß die Federkraft der Feder einer vorgegebenen Federkraftkennlinie entspricht und die Gurtbandtragekraft von dem Fahrzeuginsassen durch Einstellen der Federkraft wählbar ist. Die Gurtbandtragekraft kann damit vom Fahrzeuginsassen individuell gewählt werden, so daß ein sportlicher Fahrer eine höhere Gurtbandtragekraft und ein mehr auf Komfort bedachter Insasse eine geringere Gurtbandtragekraft wählen könnte.

Die Sensierung der Drehbewegung der Gurtspule kann durch Ermittelung des Drehwinkels realisiert werden, wobei hier durch Berücksichtigung des Gurtwickeldurchmessers auch gleich die Gurtbandabzugslänge ermittelt werden kann.

Weiter wird vorgeschlagen, daß die Stellung des ersten Endes sensierbar ist, und aus der relativen Stellung beider Enden zueinander ein Signal bildbar ist, in Abhängigkeit dessen wenigstens ein Ende derart verstellbar ist, daß die Federkraft der Feder einer vorgegebenen Federkraftkennlinie entspricht. An Stelle der generellen Ermittelung der Drehbewegung der Gurtspule und einer Errechnung der aktuellen Federkraft über verschiedene Zwischengrößen, kann nun über die genaue Kenntnis der Stellung des zweiten Endes zu dem ersten Ende und der Federcharakteristik die aktuelle Federkraft errechnet werden.

Die aktuelle Federkraft wird dann mit einer vorgegebenen Federkennlinie verglichen. Weicht die aktuelle Federkraft von der durch die Federkennlinie vorgegebenen Soll-Federkraft ab, so kann wenigstens ein Ende, derart verstellt werden, daß die Federkraft der aus der Federkennlinie vorgegebenen Federkraft entspricht. Mit der vorgeschlagenen Sensierung beider Federeinhängepunkte kann damit in Form eines Regelkreises ein beliebiger Verlauf der Gurtbandauszugskraft bzw. der Gurtbandtragekraft realisiert werden.

Die Federkraft kann vorzugsweise in angelegtem Zustand des Sicherheitsgurtes im wesentlichen konstant ausgebildet sein.

Durch die Sensierung des an der Gurtspule eingehängten ersten Endes und in Kenntnis des Gurtwickeldurchmessers kann ferner direkt auf die Gurtbandauszugslänge geschlossen werden, womit dann der Fahrzeuginsasse klassifizierbar ist, bzw. erkannt werden kann ob sich der Insasse in einer Out of Position Lage befindet. In Abhängigkeit davon ist es dann möglich andere Sicherheitssysteme im Fahrzeug zu steuern. Hierzu zählen beispielsweise der Airbag, eine Gurtkraftbegrenzung, ein Vorstraffer etc.

Der Stellmotor ist zweckmäßigerweise über eine selbsthemmende Verbindung unmittelbar oder mittelbar mit dem zu verstellenden Ende verbunden, so daß sich das verstellte Ende nach der Verstellung nicht mehr unkontrolliert verstellen kann, und die eingestellte Position beibehalten wird.

Ferner wird vorgeschlagen, daß ein Sensor vorgesehen ist, der wenigstens zwei zueinander bewegliche Teile aufweist und eines der Teile mit dem ersten Ende direkt oder mittelbar verbunden ist, und ein anderes Teil mit dem zweiten Ende direkt oder mittelbar verbunden ist. Damit wird die Relativbewegung beider Enden zueinander mit einem einzigen Sensor erfaßt, so daß unnötige Kosten für einen zweiten Sensor entfallen und ein direktes Signal für die Relativbewegung ermittelt wird.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles beschrieben. Die Figuren zeigen im einzelnen:
1 Gurtspule mit Stellmotor
2 Sensor mit zwei beweglichen Teilen
3 Federkraftkennlinienfeld
In 1 ist eine Aufwickelvorrichtung 10 für einen weiter nicht dargestellten, im Stand der Technik allgemein bekannten, Sicherheitsgurtaufroller dargestellt. In der Aufwickelvorrichtung 10 ist eine Feder 16 vorgesehen. Die Feder 16 ist mit Ihrem ersten Ende 11 über ein Federherz 13 mit der Gurtspule verbunden. Das zweite Ende 12 der Feder 16 ist ortsfest an dem äußeren Ring 14 der Aufwickelvorrichtung 10 befestigt. Wird nun von dem Sicherheitsgurtaufroller Gurtband abgezogen, dann dreht sich die nicht dargestellte Gurtspule mit dem Federherz 13 und dem ersten Ende 11 gegen die Federkraft der Feder 16, und die Feder 16 übt eine entsprechende Rückstellkraft auf die Gurtspule aus. Damit die erforderliche Rückstellkraft erzeugt wird, ist das zweite Ende 12 an dem Ring 14 der Aufwickelvorrichtung 10 fixiert. Die erzeugte Rückstellkraft von der Feder 16 ist abhängig von der ausgeführten Relativbewegung des zweiten Ende 12 zu dem ersten Ende 11 und bestimmt letztlich die von dem Gurtband auf den Fahrzeuginsassen ausgeübte Kraft also den Gurtbandtragekomfort. Alternativ wäre auch die Sensierung der Drehbewegung der Gurtspule an Stelle der Sensierung des ersten Endes der Feder denkbar, wobei die Bewegung des ersten Endes dann über verschiedenen bekannte Kenngrößen, wie Einhängepunkt der Feder etc., ermittelt werden müßte, oder die aktuelle Federkraft aus einem abgelegten Kennfeld ausgelesen werden müßte.
Die Aufwickelvorrichtung 10 weist ferner an der Außenseite des Ringes 14 eine Verzahnung 15 auf, in die eine Schneckenverzahnung 19 einer Spindel 18 eingreift. Die Spindel 18 ist über einen Stellmotor 17 antreibbar, so daß der Ring 14 über die ineinandergreifende Schneckenverzahnung 19 und die Verzahnung 15 verstellt werden kann. Über die Verstellung des Ringes 14 und damit des zweiten Endes 12 kann die relative Lage beider Enden 11 und 12 zueinander verändert werden, so daß sich eine andere Federspannung ergibt. Durch die Veränderung der Federspannung ändert sich die auf die Gurtspule ausgeübte Rückstellkraft und damit auch der von dem Gurt auf den Fahrzeuginsassen ausgeübte Druck. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Verstellung des zweiten Endes 12 beschrieben, es wäre jedoch ohne Nachteile auch denkbar das erste Ende 11 zu verstellen, wobei in diesem Falle zwische Gurtspule und Federeinhängepunkt eine verstellbare Verbindung vorgesehen werden müßte.
In 2 ist beispielhaft ein Sensor mit zwei zueinander beweglichen Teilen 21 und 23 dargestellt. Teil 21 ist als Zylinder ausgebildet, in dem das Teil 23, eine Spindel, verschiebbar geführt ist. Der Zylinder ist längsverschieblich gehaltert und ist beispielsweise an die Spindel 18 gekoppelt. Zur Übertragung der Bewegung der Spindel 18 in eine Längsbewegung des Zylinders 21 besitzt dieser an seiner Außenseite eine Verzahnung 22. Die Spindel 23 ist an die Gurtspule gekoppelt und wird in den Zylinder 21 bei Drehung der Gurtspule verschoben. Die Längsbewegung der Spindel 23 kann ebenfalls durch eine nicht dargestellte Verzahnung oder ein Gewinde aus der Drehung der Gurtspule erzeugt werden. Der Vorteil eines solchen Sensors besteht darin, daß ein direktes Signal für die Relativbewegung beider Enden ermittelt wird.
In 3 ist beispielhaft ein vorgegebenes Kennlinienfeld 30 dargestellt. In dem Diagramm ist die Gurtbandkraft, bzw. die Federkraft über der Gurtbandauszugslänge dargestellt. Zu Beginn des Gurtbandauszuges steigt die Federkraft linear entlang der Federkraftgerade 31 an. Hat der Fahrzeuginsasse z.B. eine hohe Gurtbandtragekraft gewählt, wird die Federkraft ab dem gewählten hohen Federkraftniveau F1 dadurch konstant gehalten, indem das zweite Ende 12 der Bewegung des ersten Endes 11 nachgeführt wird. Wird ein geringeres Federkraftniveau F2 oder F3 gewählt beginnt die Nachführung des zweiten Endes 12 früher. Der Stellmotor 17 und die Feder 16 sind in Reihe geschaltet, so daß die Feder 16 erheblich geringer dimensioniert werden kann und ein Teil der Aufrollbewegung durch die Verdrehung des zweiten Endes 12 erreicht wird. Die Feder 16 könnte im Extremfall nur ein oder zwei Federwindungen umfassen und dient letztlich nur der Dämpfung der Auf- und Abrollbewegungen.
In dem Kennlinienfeld 30 sind ferner Klassifikationsgrenzen 38 und 39 vorgesehen, bei deren überschreiten beispielsweise eine 5 % Frau oder 95 % Mann angenommen wird. Diese Klassifikationsgrenzen unterteilen die Fahrzeuginsassen z.B. nach Gewicht und ermöglichen die Steuerung anderer Sicherheitssysteme wie Kraftbegrenzung, Airbags etc. Ferner ist in dem Kennlinienfeld ein Bereich 40 definiert in dem angenommen werden kann, daß sich der Fahrzeuginsasse im Out of Position Zustand befindet, so daß z.B. der Airbag deaktiviert werden muß oder in besonderer Art und Weise entfaltet werden muß. Es ist auch denkbar die Federkraft in diesem Bereich 40 stark ansteigen zu lassen, damit dem Fahrzeuginsassen signalisiert wird, daß er sich in einer sicherheitskritischen Position, auch genannt Out of Position, befindet.
Denkbar wäre auch das zweite Ende 12 mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten über den Stellmotor 17 zu verstellen, damit auch unterschiedlich schnelle Gurtbandauszugsgeschwindigkeiten berücksichtigt werden können.
Ferner wäre es denkbar, das Gurtband beim Einfahren in die Parkposition mit einer höheren Gurtbandkraft aufzurollen, damit der Gurt immer sicher und sauber aufgerollt wird. Das Einfahren in die Parkposition wird dadurch erkannt, daß der Gurt zunächst angelegt ist und dann der Schloßschalter beim Lösen des Gurtes betätigt wird. In einer zweiten Möglichkeit wird das Einfahren in die Parkposition dadurch erkannt, daß der Gurt zunächst ausgezogen wird und nach einer vorgegebenen Zeitspanne der Schloßschalter nicht betätigt wird.

Claims

Vorrichtung zum Aufwickeln eines Sicherheitsgurtes von Fahrzeugen, insbesondere von Kraftfahrzeugen, mit einer das Gurtband aufwickelnden Gurtspule, und einer Feder, deren erstes Ende an der Gurtspule angreift, und deren zweites Ende an einem festen Punkt außerhalb der Gurtspule angreift, und einem Stellmotor mit dem wenigstens ein Ende direkt oder mittelbar verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet ist, daß die Stellung des zweiten Endes (12) und die Drehbewegung der Gurtspule sensierbar ist, und aus beiden Signalen ein Signal bildbar ist, in Abhängigkeit dessen wenigstens ein Ende (12) derart verstellbar ist, daß die Federkraft der Feder (16) einer vorgegebenen Federkraftkennlinie entspricht, und die Gurtbandtragekraft von dem Fahrzeuginsassen durch Einstellen der Federkraft wählbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehbewegung der Gurtspule durch die Sensierung der Stellung des an der Gurtspule angreifenden ersten Endes (11) erfolgt, und aus der relativen Stellung beider Enden (11, 12) zueinander ein Signal bildbar ist, in Abhängigkeit dessen wenigstens ein Ende (12) derart verstellbar ist, daß die Federkraft der Feder (16) einer vorgegebenen Federkraftkennlinie entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkraft im angelegten Zustand des Sicherheitsgurtes im wesentlichen konstant ist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (16) eine Spiralfeder ist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Out of Position Zustand des Fahrzeuginsassen über einen vordefinierten Bereich (40) der Federkraftkennlinie erkennbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellmotor (17) mittels einer selbsthemmenden Verbindung mit dem verstellbaren Ende (12) direkt oder mittelbar gekoppelt ist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensor (20) vorgesehen ist, der wenigstens zwei zueinander bewegliche Teile (21, 23) aufweist und eines der Teile (21, 23) mit dem ersten Ende (11) direkt oder mittelbar verbunden ist und ein anderes Teil (21, 23) mit dem zweiten Ende (12) direkt oder mittelbar verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkraft der Feder (16) bei Nichtbenutzung des Sicherheitsgurtes einer vordefinierten Federkraft entspricht.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß über vordefinierte Bereiche (38, 39) des Kennlinienfeldes der Fahrzeuginsassen klassifizierbar ist.