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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regeln oder Steuern eines
Rückhaltesystems
eines Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit
von einer an einem Sicherheitsgurt wirkenden Kraft nach dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1.
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Eine
derartige Vorrichtung ist aus
DE 196 36 448 C2 bekannt. Die bekannte Vorrichtung
beinhaltet eine Kraftmesseinrichtung, an welche eine Auswerteeinrichtung
angeschlossen ist. Die Auswerteeinrichtung wertet die von der Kraftmesseinrichtung
gelieferten Messsignale aus. Ferner ist an die Auswerteeinrichtung
ein elektrischer Antrieb angeschlossen, der in Abhängigkeit
von den Messsignalen gesteuert wird. Der elektrische Antrieb kann
mit Komponenten eines Gurtaufrollers des Sicherheitsgurtes in Abhängigkeit
von den Messsignalen und jeweils herrschenden Fahrsituationen, wie
normaler Fahrbetrieb, Pre-Crash, Crash und dergleichen in Verbindung
gebracht werden.
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Aus
US 5,996,421 ist es bekannt,
eine am Sicherheitsgurt wirkende Zugkraft beim Einstecken einer
mit dem Sicherheitsgurt verbundenen Steckzunge in ein Gurtschloss
zu messen. Das Messsignal wird mit einem Gewichtskraft-Messsignal für eine auf einen
Fahrzeugsitz wirkende Gewichtskraft kombiniert, um die Sitzbelegung
durch einen Fahrzeuginsassen oder Kindersitz festzustellen. In Abhängigkeit davon
wird die Befüllung
des Beifahrerairbags eingestellt.
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Aus
DE 196 04 483 C1 ist
ein Rückhaltesystem
für ein
Kraftfahrzeug bekannt, bei welchem in Abhängigkeit von den Körperdaten
des Fahrzeuginsassen, seiner Sitzposition und des Unfallablaufs eine
Regelung des Kraft-/Weg-Verlaufs in der Kraftbegrenzungseinrichtung
zur Einstellung der vom Gurtband am Körper des Fahrzeuginsassen vermittelten
Rückhaltekraft
durchgeführt
wird. Dabei kann auch eine Messung der am Gurtband wirkenden Kraft durchgeführt werden.
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Ferner
ist es aus WO 01/87676 bekannt, mit Hilfe einer im Bereich der Gurtschlossbefestigung vorgesehenen
Kraftmesseinrichtung die am Gurtband wirkende Zugkraft zusammen
mit der auf den Fahrzeugsitz wirkenden Gewichtskraft zu messen, um
eine Sitzbelegung festzustellen.
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Die
am Gurtband wirkenden Zugkräfte
werden ferner zum Auslösen
oder Abschalten der Airbagfunktion ausgewertet.
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Aus
DE 100 50 551 A1 ist
eine Gurtkraftmesseinrichtung an einer fahrzeugfesten Verankerungsstelle
des Sicherheitsgurtes bekannt, wobei in Abhängigkeit von der gemessenen
Gurtkraft und dem ermittelten Gewicht des Insassen die dem Airbag
zugeführte
Füllgasmenge
eingestellt wird. Die Gurtkraftmesseinrichtung kann zwei Federn
mit paralleler Krafteinleitung aufweisen.
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Aus
DE 100 05 010 A1 ist
es bekannt, bei Erkennen eines kritischen Fahrzustandes (Pre-Crash) über einen
Gurtstraffer den Fahrzeuginsassen in den Fahrzeugsitz zu ziehen
und mit einer bestimmten Haltekraft zwischen 100 N und 600 N auf
dem Fahrzeugsitz zu halten. Die Aktivierung des reversiblen Gurtstraffers
erfolgt nur dann, wenn durch Abfrage des Gurtschlosses festgestellt
wird, dass der Sitz mit einem Fahrzeuginsassen belegt ist.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art
zu schaffen, die Messwerte für
die am Gurtband wirkenden Zugkräfte für die Regelung
oder Steuerung zusätzlicher
Funktionen des Rückhaltesystems
zu verwenden, wobei eine verbesserte Unterscheidung unterschiedlicher Fahrzustände erreicht
wird.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
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Die
Zugkraftmessung am Sicherheitsgurt erfolgt gegen wenigstens zwei
im Kraftfluss in Reihe geschaltete Federvorspannungen, von denen
wenigstens zwei Federvorspannungen unterschiedliche Größe aufweisen.
Hierdurch werden unterschiedliche den verschiedenen Fahrsituationen
zugeordnete Messbereiche geschaffen. Die Federkonstante der ersten
Vorspannung kann in einem Bereich liegen, in welchem die zweite
Federvorspannung sich noch wie ein starrer Körper verhält. Die Federkonstante der ersten
Federvorspannung wird vorzugsweise für Kraftmessungen bei normalem
Fahrbetrieb und während
der Precrash-Phase verwendet. Gegen die zweite größere Federvorspannung
erfolgen die Kraftmessungen bei einem Unfall (Crash). Dabei kann sich
die erste Federvorspannung wie ein starrer Körper verhalten.
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Die
Federvorspannungen können
von mechanischen Federn, beispielsweise Schraubenfedern, Tellerfedern
oder von einem federnden Material oder von in geeigneter Weise federnd
ausgebildeten Körpern
verwirklicht werden.
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Die
gemessene Zugkraft kann zur Einstellung der Gurtbandanlagekraft
(Tragekomfort), mit welcher der Sicherheitsgurt im normalen Fahrbetrieb am
Körper
des Fahrzeuginsassen anliegt, ausgewertet werden. Dabei kann die
am Sicherheitsgurt wirkende gemessene Kraft mit einem Sollwert für die Gurtbandanlagekraft
verglichen werden und in Abhängigkeit
vom Vergleichsergebnis der elektrischer Antrieb angesteuert werden,
mit dem die Gurtbandanlagekraft auf den gewünschten Wert eingestellt wird.
Der Sollwert für
die Gurtbandanlagekraft kann in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt
werden.
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Ferner
kann das Messsignal für
die am Sicherheitsgurt wirkende Zugkraft zur Einstellung von Rückhaltefunktionen
bei einer Precrash-Fahrsituation ausgewertet werden. Die Erkennung
der Precrash-Fahrsituation kann beispielsweise aus der Auswertung
von Sensorsignalen gewonnen werden, welche fahrdynamische Zustände erfassen.
Durch die Auswertung der Sensorsignale kann eine potentielle Unfallsituation
bestimmt werden, wie es beispielsweise aus der
DE 100 29 061 A1 und der
US 6,394,495 B1 bekannt
ist. Vorzugsweise kann das Messsignal für die am Sicherheitsgurt wirkende
Zugkraft zur Steuerung der Rückstrammkraft
beim Vorstrammen des Sicherheitsgurtes ausgewertet werden.
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Bei
einem Unfallgeschehen, insbesondere Crash, kann die während des
Unfallverlaufs gemessene, am Gurtband wirkende Zugkraft zur Einstellung der
in einen Airbag eingeleiteten Füllgasmenge
ausgewertet werden.
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Ferner
kann das Messsignal zur Einstellung der von einem Kraftbegrenzer
beeinflussten Rückhaltekraft
des Sicherheitsgurtes während
des Unfallgeschehens ausgewertet werden. Insbesondere kann hierbei
ein Vergleich des Messsignals mit einem in einer Kennlinie vorgegebenen
Kraftverlauf des kraftbegrenzten Gurtbandauszugs verglichen werden
und in Abhängigkeit
vom Vergleichswert die Regelung oder Steuerung des Kraftbegrenzers
durchgeführt
werden. Hierzu wird der elektrische Antrieb, insbesondere in Form
eines Elektromotors zur Beeinflussung der begrenzten Rückhaltekraft
des Sicherheitsgurtes entsprechend geregelt oder gesteuert werden.
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Das
für die
Gurtspannung gemessene Messsignal wird vorzugsweise zusätzlich zu
der Auswertung bei der Kindersitzerkennung bzw. Erkennung der Sitzbelegung
in bekannter Weise ausgewertet. Die Verwendung des Kraftmesssignals
erfolgt zusätzlich
zumindest bei einer der oben erläuterten Rückhaltefunktionen
während
der drei möglichen Fahrsituationen,
nämlich
dem normalen Fahrbetrieb, einer Precrash-Phase oder während des
Unfallgeschehens.
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Die
Zugspannung wird vorzugsweise an einer Stelle im Kraftfluss zwischen
einer mit dem Sicherheitsgurt verbundenen Steckzunge, welche in
einem Gurtschloss verriegelt ist und einer Befestigungsstelle des
Gurtschlosses am Fahrzeug gemessen. Ferner kann die Zugkraft im
Bereich eines Endbeschlages, mit welchem der Sicherheitsgurt an
seinem einen Ende mit dem Fahrzeug verbunden ist, gemessen werden.
Die Messstelle befindet sich hierzu vorzugsweise zwischen einer
Befestigungsstelle, mit welcher der Endbeschlag am Fahrzeugaufbau verankert
ist, und einer Halteöse,
mit welcher das Ende des Sicherheitsgurtes mit dem Endbeschlag, insbesondere
einem am Endbeschlag beweglich gelagerten Messelement verbunden
ist.
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Anhand
die Figuren wird die Erfindung noch näher erläutert.
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Es
zeigt
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1 ein
Blockschaltbild für
eine Auswerteschaltung, welche mit einer Kraftmesseinrichtung für die am
Sicherheitsgurt wirkende Zugkraft und weitere Sensoren verbunden
ist;
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2 ein
Ausführungsbeispiel
für eine
Anordnung einer Kraftmesseinrichtung, mit welcher die am Sicherheitsgurt
wirkende Zugkraft gemessen wird, und
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3 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
für eine
Anordnung einer Kraftmesseinrichtung, mit welcher die am Sicherheitsgurt
wirkende Zugkraft gemessen wird.
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In
der 1 ist ein Blockschaltbild einer Auswerteeinrichtung 8 dargestellt,
in welcher die von einer Kraftmesseinrichtung 1 gemessenen
Zugkräfte an
einem Sicherheitsgurt 21 (2 und 3)
eines Kraftfahrzeugs rechnergestützt
ausgewertet werden. Die Auswerteeinrichtung 8 kann als
programmierbarer Rechner oder Rechnerbestandteil ausgebildet sein.
Die Auswertung erfolgt in der Weise, dass Rückhaltefunktionen eines Rückhaltesystems
eines Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit
vom jeweiligen Auswerteergebnis geregelt oder gesteuert werden.
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Die
Auswerteeinrichtung 8 beinhaltet eine Detektoreinheit 4,
welche einen normale Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs feststellt und
eine vorzugsweise elektronisch ausgebildete Durchschalteinrichtung 3 in
der Weise ansteuert, dass die für
den normalen Fahrbetrieb relevanten Messwerte der Kraftmesseinrichtung 1 an
eine Steuereinrichtung 2 weitergeleitet werden, um beispielsweise
die Anlagekraft (Tragekomfort) des Sicherheitsgurtes einzustellen,
wie noch erläutert
wird.
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Ferner
beinhaltet die Auswerteeinrichtung
8 eine Detektoreinheit
5,
mit welcher festgestellt wird, ob das Fahrzeug sich in einer Precrash-Fahrsituation befindet.
Eine derartige Detektoreinheit ist beispielsweise aus der
DE 100 29 061 A1 oder
der
DE 199 61 799
A1 bekannt. Von der Detektoreinheit
5 werden Sensorsignale
ausgewertet, welche fahrzeugdynamische Zustände wiedergeben und einen Hinweis
auf eine potentielle Unfallsituation beinhalten.
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Wenn
von der Detektoreinheit 5 eine Precrash-Situation festgestellt
wird, erfolgt eine entsprechende Ansteuerung der Durchschalteinrichtung 3. Die
Durchschalteinrichtung 3 ist dann für die entsprechenden Kraftmesssignale
der Kraftmesseinrichtung 1 durchlässig, wobei diese Signale an
die Steuereinrichtung 2, welche zur Steuerung eines mit
einem Gurtaufroller 10 des Sicherheitsgurtes verbundenen elektrischen
Antriebes 9 dient. Ferner werden die Kraftmesssignale an Steuereinrichtungen 17, 18 zur entsprechenden
Einstellung von Sitzkomponenten in bestimmte der Precrash-Situation
genügenden
Positionen weitergeleitet. Die Steuereinrichtungen 17, 18 können mit
Einstelleinrichtungen 12, 13 für die Sitzfläche und
die Sitzlehne verbunden sein. Ferner werden Sollwertgeber 14, 15 aktiviert,
welche für
die Einstellungen der Sitzfläche
und Sitzlehne in Abhängigkeit
von der Precrash-Situation
vorgegebene Sollwerte liefern.
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Ferner
beinhaltet die Auswerteeinrichtung 8 eine Detektoreinheit 6,
mit welcher festgestellt wird, ob das Fahrzeug in einen Unfall (Crash)
verwickelt ist. Die Detektoreinheit 6 wertet hierzu entsprechende
Sensorsignale aus, welche Informationen für ein Unfallgeschehen liefern.
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Bei
einem Crash wird die Durchschalteinrichtung 3 von der Detektoreinheit 6 angesteuert,
so dass die Kraftmesssignale der Kraftmesseinrichtung 1 zu den
entsprechenden Steuereinrichtungen für die jeweiligen Rückhaltefunktionen
weitergeleitet werden. Insbesondere wird das Kraftmesssignal der
Messeinrichtung 1 an eine Steuereinrichtung 19 für eine Airbagfüllung weitergeleitet.
Die Steuereinrichtung 19 ist hierzu mit einer Airbagfülleinrichtung 11 verbunden.
Die Steuerung der Airbagfülleinrichtung 11 erfolgt
in Abhängigkeit
von einem Sollwert, der von einem Sollwertgeber 16 geliefert
wird. Der Sollwertgeber 16 wird von einem entsprechenden
Signal der Detektoreinheit 6 aktiviert.
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Im
folgenden wird der Betrieb des in der 1 dargestellten
Rückhaltesystems
bei den verschiedenen Fahrsituationen (normaler Fahrbetrieb, Precrash,
Crash) im einzelnen erläutert.
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Im
normalen Fahrbetrieb besteht die Möglichkeit, dass das Messsignal
der Kraftmesseinrichtung
1 zusammen mit einem einer Gewichtskraft
proportionalen Signal ausgewertet wird. Das der Gewichtskraft proportionale
Signal liefert eine Information, ob der zugeordnete Fahrzeugsitz
durch einen Fahrzeuginsassen oder durch einen Kindersitz belegt
ist. Aus der Auswertung der beiden Signale lässt sich die Sitzbelegung erkennen,
wie es beispielsweise aus der
US
6,081,759 oder der
US
5,996,421 bekannt ist.
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Durch
die Ansteuerung der Durchschalteinrichtung 3 im normalen
Fahrbetrieb wird das Kraftsignal der Kraftmesseinrichtung 1 an
die Steuereinrichtung 2, welche mit dem elektrischen Antrieb 9 verbunden
ist, weitergeleitet. Der elektrische Antrieb 9 ist vorzugsweise
als Gleichstrommotor, insbesondere kollektorloser Gleichstrommotor
ausgebildet. Ferner wird durch die Detektoreinheit 4 für den normalen Fahrbetrieb
ein Sollwertgeber 7 auf einen bestimmten Sollwert für eine am
Sicherheitsgurt 21 wirkende Zugspannung eingestellt. Der
Sollwert dieser Zugspannung kann abhängig von der Fahrgeschwindigkeit
des Fahrzeugs sein. Je höher
die Geschwindigkeit des Fahrzeug ist, umso höher ist der Sollwert für die am
Sicherheitsgurt 21 wirkende Zugspannung. Das Messsignal
der Kraftmesseinrichtung 1 stellt den Ist-Wert der am Sicherheitsgurt
wirkenden Zugspannung dar. Der Ist-Wert wird mit dem Sollwert in
der Steuereinrichtung 2 verglichen und in Abhängigkeit vom
Vergleichsergebnis wird der elektrische Antrieb 9 betätigt. Vorzugsweise
erreicht man hierdurch eine Einstellung der Gurtbandanlagekraft,
mit welcher der Sicherheitsgurt im normalen Fahrbetrieb am Körper des
Fahrzeuginsassen anliegt (Tragekomfort). Diese Gurtbandanlagekraft
kann, wie schon erläutert,
in Abhängigkeit
von der Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt werden. Hierbei kann
der elektrische Antrieb 9 ergänzend zu der Rückstellkraft,
mit wel cher eine Triebfeder des Gurtaufrollers 10 den Sicherheitsgurt einzieht,
zur Einwirkung gebracht werden. Beim Ablegen des Sicherheitsgurtes,
d.h. bei einer Zugkraft annähernd
oder gleich Null, kann der elektrische Antrieb 9 für einen
raschen Bandeinzug des Gurtaufrollers 10 entsprechend angesteuert
werden. Der Sicherheitsgurt wird dabei rasch in seine Parkposition gebracht.
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Wenn
von der Detektoreinheit 5 eine Precrash-Situation festgestellt
wird, wird die Durchschalteinrichtung 3 in der Weise angesteuert,
dass das Messsignal der Kraftmesseinrichtung 1 an die Steuereinrichtungen 2, 17 und 18 weitergeleitet
wird. Ferner werden die entsprechenden Sollwertgeber 7, 14 und 15 aktiviert.
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Dabei
kann vom Sollwertgeber 7 eine für das Vorstraffen des Sicherheitsgurtes
erforderliche Zugkraft als Sollwert vorgegeben werden. Der Sollwert wird
in der Steuereinrichtung 2 mit dem durchgeschalteten Istwert,
der von der Kraftmesseinrichtung 1 gemessenen Zugkraft
verglichen. In Abhängigkeit vom
Vergleichsergebnis wird der elektrische Antrieb 9 angesteuert,
welcher gegebenenfalls über
eine Kupplung auf die Gurtspule des Gurtaufrollers 10 ein entsprechendes
Drehmoment überträgt, so dass
zur Beseitigung einer eventuell vorhandenen Gurtlose das Gurtband
in den Gurtaufroller 10 eingezogen wird und der Sicherheitsgurt
mit der erforderlichen Zugspannung beaufschlagt wird.
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Gleichzeitig
können
bzw. kann die Sitzfläche und/oder
die Sitzlehne eines mit einem Fahrzeuginsassen belegten Sitzes in
für eine
Precrash-situation vorgegebene Position gebracht werden. Entsprechende
Positionssignale werden als Sollwerte von den Sollwertgebern 14, 15 an
die Steuereinrichtungen 17 und 18 geliefert. Die
Steuereinrichtungen 17, 18 vergleichen die Sollwerte
mit gemessenen Ist-Positionen für
die Sitzfläche
und/oder die Sitzlehne, wobei in Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis
die Verstelleinrichtungen 12 und/oder 13 entsprechend
angesteuert werden. Die Ist-Positionen für die Sitzfläche werden
von einem Sitzfläche-Positionssensor 36 und
die Ist-Positionen der Sitzlehne werden von einem Sitzlehne-Positionssensor 35 gemessen.
Es können
hierfür
jeweils auch mehrere Sensoren verwendet werden. Gleichzeitig erfolgt
die oben schon erläuterte
Regelung bzw. Steuerung der auch auf den Sicherheitsgurt einwirkenden
Zugspannung, welche für
das Vorstraffen des Sicherheitsgurtes in der Precrash-Phase erforderlich
ist.
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Wenn
von der Detektoreinheit 6 ein Unfall (Crash) festgestellt
wird, werden von der Durchschalteinrichtung 3 die von der
Kraftmesseinrichtung 1 zur Steuereinrichtung 2 geführte Verbindung
die vom Sitzlehne-Positionssensor 35 zur Steuereinrichtung 18 geführte Verbindung,
die vom Sitzfläche-Positionssensor 36 zur
Steuereinrichtung 17 geführte Verbindung und die von
einem Airbag-Füllstandssensor 37 zur
Steuereinrichtung 19 geführte Verbindung auf Durchlass
geschaltet. Ferner werden die Sollwertgeber 7, 14, 15 und 16 aktiviert.
Ferner ist die Kraftmesseinrichtung 1 über die Durchschalteinrichtung 3 mit
den Sollwertgebern 7 und 16 verbunden. Das von
der Kraftmesseinrichtung 1 bei einem Unfall gemessene Kraftsignal
enthält
eine Information über die
Unfallschwere und/oder die Größe bzw.
das Gewicht der angegurteten verunfallten Person. In Abhängigkeit
davon und gegebenenfalls weiteren Signalen, die Informationen zum
Körpergewicht
des Fahrzeuginsassen und/oder der Unfallschwere und/oder der Position
des Fahrzeuginsassen im Fahrzeug enthalten, werden die Sollwerte
der Sollwertgeber 7 und 16 eingestellt. Die Positionssollwerte
der Sollwertgeber 14, 15 entsprechen den Positionen,
welche die Sitzfläche
und die Sitzlehne bei einem Crash einnehmen sollen. Durch den Sitzlehne-Positionssensor 35 und
den Sitzfläche-Positionssensor 36 werden
die entsprechenden Ist-Positionen für die Sitzlehne und die Sitzfläche gemessen.
Die Messwerte werden in den Steuereinrichtungen 17 und 18 mit
den Sollwerten der Sollwertgeber 14, 15 verglichen
und die Sitzlehne-Verstelleinrichtung 13 und/oder die Sitzfläche-Verstelleinrichtung 12 werden
entsprechend angesteuert, so dass Sitzlehne und Sitzfläche die
Sollpositionen für
den Crashfall einnehmen.
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In
Abhängigkeit
von der Unfallschwere und/oder dem Gewicht des angegurteten Fahrzeuginsassen
gibt der Sollwertgeber 7 eine bestimmte Kraft-Weg-Kennlinie
für die
Betätigung
des im Gurtaufroller 10 integrierten Kraftbegrenzers (load
limiter) an. Das von der Kraftmesseinrichtung 1 gelieferte Messsignal
gibt die Ist-Größe der jeweiligen
am Sicherheitsgurt wirkenden Zugkraft an, die mit dem jeweiligen
Zugkraftwert der vorgegebenen Kennlinie verglichen wird. In Abhängigkeit
vom Vergleich wird der elektrische Antrieb 9, welcher mit
dem Kraftbegrenzer oder der Gurtspule des Gurtaufrollers 10 verbunden
ist, entsprechend angesteuert, so dass die Kraftbegrenzerwirkung
der vorgegebenen Kennlinie entspricht. Der elektrische Antrieb 9 kann
hier in bekannter Weise mit einem beispielsweise in Form eines Torsionsstabes
in den Gurtaufroller 10 integrierten Kraftbegrenzer zur
Erzielung der gewünschten Kennlinie
zusammenwirken.
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Zusätzlich können dabei
noch aus einer Abtastung der Gurtspulendrehung gewonnene Signale ausgewertet
werden, wie es aus der
DE
199 02 483 A1 bekannt ist. Eine Verbindung des elektrischen
Antriebes
9 mit dem Gurtaufroller
10 in den verschiedenen
Fahrsituationen ist aus der
DE 197 31 689 C1 bekannt.
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Ferner
kann, wie oben schon erläutert
wurde, in Abhängigkeit
von dem Messsignal der Kraftmesseinrichtung 1 und gegebenenfalls
den anderen oben erwähnten
Sensorsignalen der Füllgrad
als Sollwert zur Befüllung
eines Airbags im Sollwertgeber 16 voreingestellt werden.
Mit Hilfe des Airbag-Füllstandssensors 37 wird
der jeweilige Istzustand des Füllgrades
des Airbags festgestellt und in der Steuereinrichtung 19 mit
dem vorgegebenen Sollwert verglichen. In Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis
wird die Airbagfülleinrichtung 11 beim
Füllen
des Airbags gesteuert.
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Die
Steuerung der Befüllung
des Airbags sowie der durch den Kraftbegrenzer (load limiter) beaufschlagte
Gurtbandauszug des Sicherheitsgurtes 21 aus dem Gurtaufroller 10 können zur
Erzielung einer optimalen Rückhaltefunktion
miteinander in der Auswerteeinrichtung 8 durch Verknüpfung der
Steuerungsabläufe
in den Steuereinrichtungen 2 und 19 koordiniert
werden.
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Wie
oben schon erläutert,
lässt sich
aus dem Messsignal der Kraftmesseinrichtung 1 auch eine Beurteilung
der Unfallschwere unter Einbeziehung des Körpergewichts des Fahrzeuginsassen
erreichen. Ein hohes Kraftmesssignal beinhaltet die Information
für einen
schweren Unfall, wenn das Gewicht des Fahrzeuginsassen relativ niedrig
ist. Auch ein rasches Ansteigen des Kraftmesssignals deutet auf
einen schweren Unfall hin. Auch eine rasche Änderung des Gradienten des
Kraftanstiegs liefert eine Information für einen schweren Unfall. Auf
diese Weise erreicht man eine frühzeitige
Erkennung der Unfallschwere und die entsprechenden Sollwerte für die Kennlinien
des Kraftbegrenzers im Sollwertgeber 7 und der Befüllung im
Sollwertgeber 16 können
voreingestellt werden.
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In
den 2 und 3 sind Ausführungsbeispiele für die Anordnung
der Kraftmesseinrichtung 1 dargestellt.
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Beim
Ausführungsbeispiel
der 2 befindet sich die Kraftmesseinrichtung 1 in
einem Gurtschloss 26 des Sicherheitsgurtes 21.
Das Gurtschloss 26 enthält
in einem Kunststoffgehäuse
einen Gurtschlossrahmen 27, welcher aus zwei im wesentlichen
parallel zueinander verlaufenden und miteinander verbundenen Platinen
besteht. Zwischen den Platinen des Rahmens 27 befindet
sich in bekannter Weise ein nicht näher dargestellter Einschubkanal
für eine
Steckzunge 30, mit welcher der Sicherheitsgurt 21 verbunden
ist. Ferner ist am Rahmen 27 in bekannter Weise eine nicht
näher dargestellte
Verriegelungseinrichtung gelagert, mit welcher beim Einstecken der
Steckzunge 30 in das Gurtschloss die Steckzunge mit dem
Rahmen 27 verriegelt wird.
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Der
Rahmen 27 ist gegenüber
einem Verankerungsteil 29 in Richtung eines Doppelpfeiles 38 linear
beweglich gelagert. Hierzu ist im Verankerungsteil 29 ein
Langloch 31 vorgesehen, durch welches ein fest mit dem
Rahmen 27 verbundener Führungsbolzen 32 ragt.
Das Verankerungsteil 29 ist über ein Verankerungsseil 28 fest
mit dem Fahrzeugaufbau in bekannter Weise verbunden.
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Die
Kraftmesseinrichtung 1 wird von einem ersten Sensorteil 39 und
einem zweiten Sensorteil 40 gebildet. Das erste Sensorteil 39 wird
mit dem Rahmen 27 mitbewegt. Das zweite Sensorteil 40 ist
fest mit dem Verankerungsteil 29 verbunden. Die Verschiebebewegung
bei Zugkrafteinwirkung auf den Sicherheitsgurt 21, z.B.
durch Vorverlagerung des angegurteten Fahrzeuginsassen erfolgt gegen
die Kraft der beiden Federn 23 und 24. Diese Kraft
wirkt in der 2 in Richtung des nach oben
gerichteten Pfeiles. Dabei verändert
sich ein Ab stand A zwischen dem mit dem Rahmen 27 mitbewegten
Führungsbolzen 32 und
der Oberkante des Langloches 31 im Verankerungsteil 29.
Diese Abstandsänderung
wird aufgrund der Verschiebung der beiden Sensorteile 39 und 40 gegeneinander
von der Kraftmesseinrichtung 1 gemessen. Die Verschiebung
bzw. Abstandsänderung
ist proportional der am Sicherheitsgurt 21 wirkenden Zugkraft.
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Zwischen
den beiden Federn 23 und 24 ist eine Stützplatte 25 angeordnet,
welche gegenüber dem
Rahmen 27 verschiebbar gelagert ist. Die beiden Federn 23 und 24 besitzen
unterschiedliche Federkonstanten. Die Federkonstante der Feder 23 ist so
bemessen, dass sie innerhalb einwirkender Zugkräfte beispielsweise bis zu etwa
100 N oder etwas höher
Federeigenschaften besitzt. Die Federkonstante der Feder 24 ist
so bemessen, dass sie in diesem Zugkraftbereich wie ein starrer
Körper
wirkt. In dem Messbereich der Feder 23 liegen vorzugsweise die
Zugkräfte,
welche bei normalem Fahrbetrieb oder in der Pre-Crash-Phase durch
die Kraftmesseinrichtung 1 gemessen werden. Es handelt
sich hierbei um die Zugkräfte,
welche insbesondere beim Anlegen des Sicherheitsgurtes, d.h. beim
Einstecken der Steckzunge 30 in das Gurtschloss 36 und
der damit gegebenenfalls verbundenen Sitzbelegungserkennung gemessen
werden. Ferner handelt es sich um die Kräfte, welche zur Komforteinstellung
der Gurtbandanlagekraft, mit welchem der Sicherheitsgurt beim normalen
Fahrbetrieb am Körper
des Fahrzeuginsassen anliegt, vorkommen. Auch die für die Steuerung
der Rückstrammkraft
beim Vorstraffen in der Pre-Crash-Phase
erforderlichen Kräfte
liegen in diesem vorgegebenen Messbereich.
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Die
Federkonstante der zweiten Feder 24 ist so bemessen, dass
zwischen dem Zugkraftbereich, in welchem gegen die Kraft der Feder 23 gemessen wird,
und dem Zugkraftbereich, in welchem gegen die Kraft 24 gemessen
wird, ein Kraftabstand von etwa 300 bis 400 N besteht. Im Kraftmessbereich
der zweiten Feder 24 ist die erste Feder 23 auf
Block gedrückt,
so dass sie wie ein starrer Körper
wirkt. Der Kraftmessbereich der Feder 24 erstreckt sich
vorzugsweise zwischen 500 N bis 5 kN. In diesem Messbereich werden
vorzugsweise die bei einem Unfall auftretenden Kräfte von
der Kraftmesseinrichtung gemessen.
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Bei
dem in der 3 dargestellten Ausführungsbeispiel
sind die beiden Federn 23, 24 zwischen einem am
Fahrzeugaufbau in einer Verankerungsstelle 34 beispielsweise
durch Schraubenverbindung befestigten Endbeschlag 20 und
einem gegenüber
dem Endbeschlag 20 in Abhängigkeit von der Zugkraft,
welche am Sicherheitsgurt 21 wirkt, beweglich gelagerten
Messelement 33 angeordnet. Das Messelement 33 ist
in der Bewegungsrichtung (Doppelpfeil 37) gegen die Kraft
der beiden Federn 23, 24 linear beweglich am Endbeschlag 20 gelagert. Zwischen
den beiden Federn 23, 24 befindet sich die ringförmig ausgebildete
Stützplatte 25,
welche gegenüber
dem Endbeschlag 20 ebenfalls linear beweglich gelagert
ist. Das Messelement 33 ist als Kolben ausgebildet, dessen
Kolbenstange zur Linearführung
der beiden Federn 23, 24 und der ringförmigen Stützplatte 25 dient.
Das Messelement kann auch eine andere geeignete Form aufweisen.
Am Messelement 33 ist in einer Halteöse 22 das Ende des
Sicherheitsgurtes 21 befestigt. Bei einer Zugwirkung am
Sicherheitsgurt 21 in Richtung des in der 3 nach
oben gerichteten Pfeiles wird, wie beim Ausführungsbeispiel der 2,
der Abstand A zwischen den beiden Sensorteilen 39, 40 geändert. Die Abstandsänderung
ist proportional der am Sicherheitsgurt 21 wirkenden Zugkraft.
Durch die Kraftmesseinrichtung 1, welche aus den beiden
Sensorteilen 39 und 40 besteht, wird diese Abstandsänderung
und damit die Zugkraft erfasst. Beim Ausführungsbeispiel ist das Sensorteil 39 am
Messelement 33 und das Sensorteil 40 am Endbeschlag 20 befestigt.
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In
den dargestellten Ausführungsbeispielen erfolgt
die Messung der Abstandsänderung
mit Hilfe von bekannten Sensorteilen. Es kann sich hierbei um Sensorteile 39, 40 handeln,
bei denen eine Magnetfeldänderung
bewirkt wird, die durch eines der beiden Sensorteile 30 oder 40 erfasst
und in ein elektrisches Signal in bekannter Weise gewandelt wird.
Ferner kann eines der Sensorteile 39, 40 als Feldplatte
ausgebildet sein, welche aufgrund einer bei der Abstandsänderung
gebildeten Hall-Spannung ein entsprechendes elektrisches Signal
als Kraftmesssignal liefert. Die Sensorteile 39, 40 können auch
so ausgebildet sein, dass von ihnen eine elektrische Kapazitäts-, Induktivitäts- oder
Widerstandsänderung,
welche von der Bewegung des Messelementes 33 verursacht
wird, erfasst wird. Für
die Kraftmesseinrichtung 1 können solche Sensorteile 39, 40 zum
Einsatz kommen, welche in Abhängigkeit
von einer Abstandsänderung
ein der Abstandsänderung
proportionales elektrisches Signal als Kraftmesssignal abgeben.
Wie oben erläutert,
erfolgt die Kraftmessung innerhalb zweier Kraftmessbereiche, welche
durch die Federvorspannungen der Federn 23, 24 gebildet werden.
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Die
beiden Federn 23, 24 in den Ausführungsbeispielen
der 2 und 3 sind im Kraftfluss, der zwischen
der Verankerungsstelle am Kraftfahrzeug und dem Sicherheitsgurt 21 wirkt,
in Reihe angeordnet. Anstelle der in den 2 und 3 dargestellten
mechanischen Schraubenfedern können auch
Tellerfedern oder andere federnde Bauteile, beispielsweise Gummifedern
mit entsprechenden Elastizitätsmodulen
oder in geeigneter Weise federnd ausgebildete Körper verwendet werden. Für die Vorgabe
weiterer Messbereiche können
auch mehr als zwei Federn im Kraftfluss in Reihe geschaltet sein.
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- 1
- Kraftmesseinrichtung
- 2
- Steuereinrichtung
für elektrischen
Antrieb
- 3
- Durchschalteinrichtung
- 4
- Detektoreinheit
für normalen
Fahrbetrieb
- 5
- Detektoreinheit
für Precrash-Fahrbetrieb
- 6
- Detektoreinheit
für Crash
- 7
- Sollwertgeber
für elektrische
Antriebs- Steuereinrichtung
- 8
- Auswerteeinrichtung
- 9
- elektrischer
Antrieb, insbesondere Gleich strommotor
- 10
- Gurtaufroller
- 11
- Airbagfülleinrichtung
- 12
- Sitzfläche-Verstelleinrichtung
- 13
- Sitzlehne-Verstelleinrichtung
- 14
- Sollwertgeber
für Sitzflächeposition
- 15
- Sollwertgeber
für Sitzlehneposition
- 16
- Sollwertgeber
für Airbagfüllung
- 17
- Sitzfläche-Steuereinrichtung
- 18
- Sitzlehne-Steuereinrichtung
- 19
- Steuereinrichtung
für Airbagfüllung
- 20
- Endbeschlag
- 21
- Sicherheitsgurt
- 22
- Halteöse für den Sicherheitsgurt
- 23
- erste
Feder
- 24
- zweite
Feder
- 25
- Stützplatte
- 26
- Gurtschloss
- 27
- Gurtschlossrahmen
- 28
- Verankerungsseil
- 29
- Verankerungsteil
- 30
- Steckzunge
- 31
- Langloch
- 32
- Führungsbolzen
- 33
- Messelement
- 34
- Verankerungsstelle
- 35
- Sitzlehne-Positionssensor
- 36
- Sitzfläche-Positionssensor
- 37
- Airbag-Füllstandssensor
- 38
- Bewegungsrichtung
- 39
- erstes
Sensorteil
- 40
- zweites
Sensorteil