DE19731689C2 - Vorrichtung zum Aufrollen eines Sicherheitsgurtbandes - Google Patents
Vorrichtung zum Aufrollen eines SicherheitsgurtbandesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Bei einem derartigen aus der DE 195 20 721 A1 bekannten Rückhaltesystem für ein
Kraftfahrzeug ist es bekannt, mittels eines Elektromotors variable Kräfte in den Sicher
heitsgurt, beispielsweise über eine steuerbare Rutschkupplung, in Abhängigkeit von
Steuersignalen, die von einer Auswerteelektronik zugeführt werden, einzuleiten. Hierbei
kann bei einem Unfall die Gurthaltekraft begrenzt bzw. in Abhängigkeit von Unfallschwe
re, Insassenposition und Insassengröße eingestellt bzw. begrenzt werden. Ferner kann
die Gurtbandstraffung gesteuert werden.
Aus der DE 41 12 620 A1 ist es bekannt, mit Hilfe eines Elektromotors die Einzugskraft
der an der Wickelwelle angreifenden Triebfeder nach dem Anlegen des Gurtes zur Erzie
lung eines Tragekomforts zu verändern.
Aus der DE-PS 17 55 464 ist es bekannt, den Gurtkraftbegrenzer in Abhängigkeit vom
Körpergewicht einzustellen.
Ferner ist es aus der DE 43 32 205 A1 bekannt, in einem Dreipunkt-
Sicherheitsgurtsystem das vom Elektromotor gelieferte Drehmoment nicht nur zur Ver
besserung des Gurtbandtragekomforts bei angelegtem Sicherheitsgurt, sondern auch
zur Erzielung einer Vorstrafferfunktion unterhalb der für die Leistungsstraffung kritischen
Grenze zur Einwirkung zu bringen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen,
welche in einer Baueinheit die von einem Sicherheitsgurtsystem, insbesondere Drei
punkt-Sicherheitsgurtsystem, geforderten Funktionen universell erfüllt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Pa
tentanspruches 1 gelöst.
Unter Einsatz einer rechnergestützten Auswertung der Sensorsignale erzielt man bei der
Erfindung eine universelle Verwirklichung der von einem Sicherheitsgurtsystem in einem
Kraftfahrzeug geforderten Funktionen. Diese Funktionen werden von einer Baueinheit
erfüllt, welche den Gurtaufroller beinhaltet. Die Integration in eine den Gurtaufroller auf
weisenden Baueinheit gelingt dadurch, daß am Ausgang des Elektromotors ein Getriebe
vorgesehen ist, welches drei verschiedene Getriebeschaltpositionen einnehmen kann
und somit in drei Getriebeausgänge schaltbar ist. Bei der ersten Getriebeschaltposition
erfolgt zur Erzielung eines Gurtbandtragekomforts eine Verringerung der Federkraft bei
angelegtem Gurt, bei einer zweiten Getriebeschaltposition die Einstellung der Gurtkraft
begrenzung, und in einer dritten Getriebeschaltposition wird die Straffung des Gurtban
des durchgeführt. Für das Erreichen der verschiedenen Funktionen wird das Motor
drehmoment ausgenützt. Der verwendete Elektromotor ist bevorzugt als Flachmotor
ausgebildet, wie er beispielsweise in der DE 43 02 042 A1 beschrieben ist. Dieser Elek
tromotor kann unter Zwischenschaltung des Getriebes an einer Seite des Gurtaufrollers
am Rahmen angeordnet werden. Die verschiedenen Getriebeschaltstellungen können
mit Hilfe eines oder mehrerer Verstellelemente, z. B. pyrotechnische Stellelemente oder
Elektromagnete, die von der rechnergestützten Auswerteeinrichtung angesteuert wer
den, eingestellt werden.
Zur Erzielung des Gurtbandtragekomforts kann der erste Getriebeausgang in Abhängig
keit von Sensorsignalen, welche das Angurten oder das Abgurten angeben, geschaltet
werden. Bei diesem Getriebeausgang wirkt das Drehmoment des Elektromotors auf die
Rückholkraft der am Gurtaufroller vorhandenen Triebfeder ein. Dies kann in der Weise
erfolgen, daß der Triebfederarbeitspunkt verstellt wird. Die Parkposition des Sicherheits
gurtes, d. h. die vollständig auf der Wickelwelle aufgerollte Gurtbandlänge ist eine defi
nierte Ausgangsposition. Ausgehend von dieser Ausgangsposition kann beim Angurten
die abgewickelte Gurtbandlänge bis zum Angurtpunkt erkannt werden und ein entspre
chendes Sensorsignal erzeugt werden. In Abhängigkeit von diesem den Angurtpunkt
angebenden Sensorsignal wird durch den Elektromotor die äußere Triebfedereinhän
gung, d. h. der Abstützpunkt, mit welchem sich die Triebfeder gegenüber dem Fahrzeug
abstützt, nachgestellt. Beispielsweise kann dieser Einhängepunkt in einem Ring gelagert
sein, welcher proportional der abgewickelten Gurtbandlänge nachgestellt wird, bis der
gewünschte Komfort-Tragepunkt erreicht wird.
Diese Nachstellbewegung wird vom Elektromotor über das in die erste Schaltposition
eingestellte Getriebe geliefert.
Beim Abgurten, welches durch ein beispielsweise am Gurtschloß abgegriffenes Sensor
signal festgestellt wird, erhält der Elektromotor ein Rückwickelsignal, durch welches der
äußere Einhängepunkt der Feder wieder in die Ausgangsposition zurückgedreht wird, so
daß ein starkes Triebfederrückzugsmoment auf die Wickelwelle und das Gurtband aus
geübt wird. Vom Elektromotor kann auch ein additives Drehmoment zur Erhöhung der
auf das abgegurtete Band wirkenden Rückzugskraft geliefert werden.
Das für den Tragekomfort erwünschte Rückzugsmoment kann während des normalen
Fahrbetriebs auch durch eine Permanentdrehmomentenregelung, die vom Elektromotor
über das auf die erste Schaltposition eingestellte Getriebe bewirkt wird, ständig nachge
regelt werden. Dies kann beispielsweise durch Vergleich des jeweiligen Istwertes des
Komforttragedrehmoments mit einem beispielsweise in der zentralen Auswerteeinrich
tung gespeicherten Sollwert für dieses Drehmoment erfolgen.
In der zweiten Getriebeschaltposition kann durch das vom Elektromotor gelieferte
Drehmoment ein Gurtkraftbegrenzer, welcher bevorzugt zwischen dem Rahmen oder
gestell- bzw. ortsfesten Elementen und der Wickelwelle wirkt, eingestellt werden.
Der Gurtkraftbegrenzer beruht darauf, daß durch die Gurtauszugskraft aufgebrachte
Energie, welche vom vorverlagerten Körper des angegurteten Fahrzeuginsassen er
zeugt wird, durch Reibung von sich gegeneinander bewegenden Teilen teilweise absor
biert wird. Bei Überschreiten eines Schwellenwertes bewegt sich dabei der Teil der Wic
kelwelle, auf welchem das Gurtband aufgewickelt ist, gegenüber einem insbesondere
am Rahmen des Gurtaufrollers abgestützten und festgehaltenen Teil, wobei im Gurt
kraftbegrenzer durch Reibungskraft Energie absorbiert bzw. in Wärme umgesetzt wird.
Das Last- bzw. Kraftbegrenzungsverhalten wird in bevorzugter Weise aufgrund eines
oder mehrerer aktueller Parameter, wie Gewicht der zu sichernden angegurteten Per
son und/oder Position des Fahrzeugsitzes, insbesondere in Fahrzeuglängsrichtung,
und/oder der Unfallschwere, für welche als Kenngröße die Beschleunigungsänderung
festgestellt werden kann, z. B. durch Kennfeldsteuerung eingestellt werden. Hierfür wer
den entsprechende Sensorsignale erzeugt, die in die zentrale rechnergestützt arbeiten
de Auswerteeinrichtung eingegeben und dort für die Steuerung ausgewertet werden.
Hierzu kann während des Einsteigens beim Angurten das Gewicht des Fahrzeugin
sassen mit Hilfe entsprechender Meßeinrichtungen und gegebenenfalls seine Sitzposi
tion im Fahrzeugsitz erfaßt werden. Unter Ausnützung der gewonnenen Sensorsignale
kann dann die Voreinstellung des Gurtbandbegrenzers vorgenommen werden.
Ferner kann die Einstellung des Gurtkraftbegrenzers durch Unfallfrüherkennung, insbe
sondere mit Hilfe von Pre-Crash-Sensorsignalen eingestellt werden. Als zusätzlicher
Signalgeber kann auch ein die Bremspedalbetätigung erfassendes Sensorsignal ausge
nützt werden. In Abhängigkeit von der Unfallschwere kann eine Nachstellung des Kraft
begrenzers auch während des Unfallgeschehens durch das Elektromotordrehmoment,
welches dann auch gegebenenfalls direkt auf die Wickelwelle übertragen werden kann,
erfolgen.
Die Einstellung des Gurtkraftbegrenzers erfolgt bevorzugt reversibel und wiederholbar.
Hierzu kann eine vom Elektromotor erzeugte Drehbewegung in eine zur Wickelwel
lenachse parallele Stellbewegung, beispielsweise mit Hilfe eines Gewindeeingriffes, wel
chen ein vom Elektromotor in Drehung versetztes Einstellelement hat, gewandelt wer
den.
In der dritten Schaltposition des Getriebes kann das vom Elektromotor gelieferte
Drehmoment zum Straffen des Gurtbandes auf die Wickelwelle übertragen werden. Die
dritte Schaltposition des Getriebes wird durch ein Sensorsignal aktiviert, welches bei
spielsweise von einem Crashsensor herkömmlicher Bauart erzeugt wird. Bei dieser drit
ten Schaltposition kann auch eine Vorstraffung, wie sie in der DE 43 32 205 A1 be
schrieben ist, bewirkt werden. Ferner kann die dritte Schaltposition dann eingestellt wer
den, wenn der angegurtete Fahrzeuginsasse auf dem Fahrzeugsitz eine Out-Off-
Position, beispielsweise eine extrem nach vorne geneigte oder seitlich geneigte Stellung,
z. B. beim Schlafen, einnimmt. Vom Elektromotor kann dann ein Drehmoment erzeugt
werden, durch welches der Fahrzeuginsasse in eine normale Sitzposition zurückgezo
gen wird. Diese Positionierungsstraffung ist ein reversibler Vorgang, welcher wiederholt
werden kann. Hierdurch wird dem Fahrzeuginsassen auch eine spürbare Sicherheit
vermittelt.
Von erheblichem Vorteil ist diese Positionierungsstraffung bei Ausnützung der eine Un
fallfrüherkennung angebenden Sensorsignale. Derartige Sensorsignale können durch
Nährungssensoren unter Ausnützung der Fahrzeuggeschwindigkeit gewonnen werden.
Der Fahrzeuginsasse wird dann vor oder zu Beginn des Unfalls aus einer eventuellen
Out-Off-Position in eine für das Unfallgeschehen optimierte Position gebracht.
Es ist auch möglich, in der dritten Schaltstellung eine elektromotorische Gurtbandstraf
fung mit Überlast, insbesondere bei einem schweren Unfall durch das übertragene Mo
tordrehmoment auszulösen. Hierbei wird ein einmaliger Überlastrückzug auf das Gurt
band ausgeübt. Damit werden für einen kurzen Zeitraum sehr starke Gurtbandrückzugs
kräfte erzeugt. Diese Maßnahme ist auch bei einem Zweitaufprall oder Fahrzeugüber
schlag von Vorteil. U. U. kann bei dieser Anwendung der Elektromotor durch Überlast
zerstört werden.
In Abhängigkeit von den jeweiligen Schaltstellungen des Getriebes und der Sensorsigna
le, welche an die rechnergestützt arbeitende zentrale Auswerteeinrichtung abgegeben
werden, kann das jeweilige vom Elektromotor erzeugte Drehmoment eingestellt werden.
Hierzu wird die dem Elektromotor zugeführte Stromstärke entsprechend eingestellt.
Anhand der Figuren wird die Erfindung noch näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines Multifunktionsgurtaufrollers;
Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung;
Fig. 3 Komfortprinzipkurven, welche die Aufrollkraft für einen Gurtbandauf-
und -rückzug in Abhängigkeit von der auf der Wickelwelle aufge
wickelten Länge wiedergeben;
Fig. 4 Darstellungen zur Gewinnung eines Kennfeldes der Gurtkraft zur
Einstellung eines Gurtkraftbegrenzers; und
Fig. 5 Belastungskurven des zeitlichen Gurtbelastungsablaufs auf eine
verunfallte Person bei einem Gurtautomaten ohne Lastbegrenzer
und bei Anwendung eines Lastbegrenzers, der im Ausführungsbei
spiel der Erfindung ist.
Wie die Fig. 1 zeigt, ist die Vorrichtung zum Aufrollen eines Sicherheitsgurtbandes, mit
welchem neben der Gurtaufrollerfunktion ferner eine Gurtbandtragefunktion, eine Kraft
begrenzerfunktion und eine Strafferfunktion ausgeübt werden, in einer den Gurtaufroller
enthaltenden Baueinheit integriert. Diese Baueinheit weist eine Wickelwelle 1 auf, auf wel
che ein Gurtband 32 in bekannter Weise zwischen Wellenflanschen 8 um eine Wickel
wellenachse 19, z. B. beim Abgurten, aufgewickelt wird und beim Gurtanlegen abgewic
kelt wird. In herkömmlicher Weise wirkt auf die Wickelwelle 1 eine Triebfeder 9 mit einer
Rückzugskraft, durch welche die Wickelwelle in Gurtbandaufwickelrichtung angetrieben
wird. Die Triebfeder 9 wirkt über einen als Federherz 17 ausgebildeten inneren Einhän
gepunkt, welcher mit der Wickelwelle 1, insbesondere einem noch zu erläuternden Ein
stellteil 21 an der linken Seite der Wickelwelle 1, bevorzugt starr verbunden ist, auf die
Wickelwelle. Zur Erzielung der Gurtaufrollerfunktionen kann in bekannter Weise eine
sensorbetätigte Aufrollermechanik 20 vorgesehen sein, welche bei überhöhten Be
schleunigungen fahrzeugsensitiv und/oder gurtbandsensitiv zur Blockierung der Wickel
welle 1 und insbesondere wenigstens eines der beiden Einstellteile 21 am Rahmen 3
aktivierbar ist. Diese Aufrollermechanik 20 des Gurtaufrollers kann an der Wickelwel
lenseite, an welcher ein Elektromotor 2 und ein Getriebe 4 vorgesehen sind, oder zwi
schen der Triebfeder 9 und der Wickelwelle 1 angeordnet sein.
Der Elektromotor 2 ist in Flachbauweise ausgebildet.
Eine Motorwelle 11, wel
che mittig aus dem Motoraufbau des Elektromotors 2 herausgeführt ist, fluchtet mit der
Wickelwellenachse 19. Die Motorwelle 11 weist eine Wellenverlängerung 15 auf welche
axial durch ein axial sich erstreckendes Lagerteil 33 und somit den Wellenkörper der
Wickelwelle 1, das Federherz 17 und die Triebfeder 9 hindurchgeführt ist. Die Wellenver
längerung 15 ist am einen Ende starr mit der Motorwelle 11 verbunden. An ihrem ande
ren Ende ist sie mit einem Stellglied 10 verbunden, mit welchem ein äußerer Einhänge
punkt 16 der Triebfeder 9 durch Drehung um die Wickelwellenachse 19
in seiner Lage, wie im einzelnen noch erläutert wird, verstellt werden
kann.
Zwischen dem Wellenteil, auf welchem das Gurtband 32 zwischen den beiden Wellen
flanschen 8 aufgewickelt wird und dem im normalen Gurtaufrollerbetrieb mit der Wickel
welle 1 mitdrehbaren Einstellteil 21 ist ein Gurtkraftbegrenzer 5, beispielsweise in Form
einer Lamellenkupplung, angeordnet. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel der Fig. 1
ist an beiden Seiten der Wickelwelle 1 ein Lamellenpaket des Gurtkraftbegrenzers 5
zwischen den Wellenflanschen 8 und dem axial verschiebbaren Einstellteil 21 vorgese
hen. Zur
Einstellung der Gurtkraftbegrenzung wird das Drehmoment des Elektromotors 2, wie im
einzelnen noch erläutert wird, auf das gegenüber der Wickelwelle 1 axial verschiebbare rechte
Einstellteil 21 übertragen. Durch die Axialverschiebung des Einstellteiles 21 wird das Last-
bzw. Kraftbegrenzungsverhalten des Gurtkraftbegrenzers 5 in Abhängigkeit von den
geeigneten Sensorsignalen, insbesondere Insassengewicht, Sitzposition, Unfallschwere
und gegebenenfalls Bremspedalbetätigung, wie im einzelnen noch erläutert wird, einge
stellt.
Zur Erzielung der Strafferwirkung wird das Drehmoment des Elektromotors 2 ebenfalls
über das Getriebe 4 auf die Wickelwelle 1 übertragen. Das Getriebe 4 besteht im we
sentlichen aus zwei Getrieberädern, nämlich einem ersten Getrieberad 13 mit Verzah
nung 39 und einem zweiten Getrieberad 14 mit Verzahnung 40, die um unterschiedliche
Achsen 34 und 35 drehbar am Rahmen 3 gelagert sind. Das erste Getrieberad 13 steht
in Zahneingriff mit den Zähnen 37 eines vom Elektromotor 2 gegebenenfalls über eine Kupplung
verbundenen Antriebszahnrad 12. Das Antriebszahnrad 12 kann über die schon ange
sprochene Kupplung, die durch axiale oder radial verstellbare Kupplungselemente akti
vierbar ist, oder starr mit der Motorwelle 11 verbunden sein. Das zweite Getrieberad 14
steht in Zahneingriff 36 mit einer
Verstellmutter 22, welche mit dem Einstellteil 21 verbunden ist. Durch die mittels des
zweiten Getrieberades 14 übertragene Drehbewegung erfolgt eine axiale Verschiebung
der Verstellmutter 22 und damit des Einstellteils 21.
Dadurch wird das Last- bzw. Kraftbegrenzungsverhalten des
Gurtkraftbegrenzers 5 eingestellt. Die Verstellmutter 22 ist durch einen Gewindeeingriff
47 an dem die Wickelwelle 1 durchsetzenden und lagernden Lagerteil 33, welcher am
Rahmen 3 abgestützt ist, axial verschiebbar.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 sind die beiden Getrieberäder 13 und 14 am Rahmen
3 drehbar um die Achsen 34 und 35 gelagert.
Ferner weist wenigstens einer der beiden Wellenflansche 8 einen äußeren Zahnkranz
41, um eine Antriebsdrehverbindung mit dem ersten Getrieberad 13 oder eine Blockie
rung der Wickelwellendrehung herzustellen, wie im einzelnen noch erläutert wird.
Die Wirkungsweise der dargestellten Ausführungsform ist folgende:
Das Getriebe 4 kann in drei verschiedene Schaltpositionen gebracht werden. In der er
sten Getriebeschaltposition kann der Gurtbandtragekomfort eingestellt werden. In der
zweiten Getriebeschaltposition kann die Gurtbandkraftbegrenzung eingestellt werden,
und in der dritten Schaltposition kann auf die Wickelwelle eine Strafferfunktion ausgeübt
werden. Um die verschiedenen Getriebeschaltpositionen zu verwirklichen, sind
Einstellmittel 23, 27 und ein Blockierelement vorgesehen, mit denen zwischen den
vorgesehen, mit denen zwischen den
Zahnkränzen 41 und 40 und dem Getrieberad 13
Drehantriebsverbindungen und Blockierungen durchgeführt werden können. Bei der
Ausführungsform der Fig. 1 ist hierzu ein erstes Einstellmittel 23 vorgesehen, welches
zwei gemeinsam um eine Achse 24 drehbare drehfest miteinander verbundene Zahn
kränze 25 und 26 aufweist. Das erste Einstellmittel 23 weist außerdem ein Blockiere
lement in Form eines Blockierzahnes 31 auf. Ferner ist ein
zweites Einstellmittel 2 vorgesehen mit zwei im Abstand voneinander angeordneten drehfest mit
einander verbundenen Zahnkränzen 29 und 30, welche um eine gemeinsame Achse 28
drehbar sind. Die beiden Einstellmittel 23 und 27 können wechselweise mit den Verzah
nungen 40, 41 und dem Getrieberad 13 und der Wickelwelle 1 mit Hilfe einer an
steuerbaren Betätigungseinrichtung 38, die elektromagnetisch, elektromechanisch oder
ähnlich arbeitet, in Eingriff gebracht werden.
Die Einstellmittel 23 und 27 können als separat betätigbare Einstellmittel oder mittels
einer Wippe um eine Wippenachse betätigbare Einstellmittel ausgebildet sein. Zur Betä
tigung der Einstellmittel können ein oder mehrere ansteuerbare Elektromagnete oder
dergleichen verwendet werden.
Zur Einstellung der ersten Getriebeschaltposition werden die Einstellmittel 23 und 27
außer Eingriff mit den Verzahnungen 39 bis 41 der Getrieberäder und der Wickelwelle
gehalten. Das Drehmoment des Elektromotors 2 wird in dieser Schaltstellung von der
Motorwelle 11 über die Wellenverlängerung 15 auf das Stellglied 10 übertragen. Diese
Getriebeschaltposition wird wirksam, wenn durch entsprechende Sensorsignale das
Angurten oder Abgurten zu einer zentralen rechnergestützten Auswerte- und Steuerein
richtung 42 (CPU Fig. 2) gemeldet wird. Beim Angurten wird in Abhängigkeit von Kom
fortprinzipkurven (Fig. 3), welche in einem oder mehreren mit der zentralen Auswerte-
und Steuereinrichtung 42 verbundenen Speichern 44 gespeichert sind, eine Verstellung
des äußeren Einhängepunktes 16 der Triebfeder 9 mit Hilfe des vom Elektromotor 2
gelieferten Drehmoments bewirkt. Die Auswerte- und Steuereinrichtung 42 steuert hier
zu den dem Elektromotor 2 zugeführten Strom. In Abhängigkeit von der Gurtbandaus
zugslänge (Abszisse in Fig. 3), für welche der Steuereinrichtung 42 ebenfalls ein entsprechen
des Sensorsignal zugeleitet wird, erfolgt die Verstellung des äußeren Einhängepunktes
16 bis die dem Komfort-Tragepunkt entsprechende Aufrollkraft bzw. Rückzugskraft
(Ordinate in Fig. 3) der Triebfeder 9 auf das angelegte Gurtband erreicht ist.
Beim Abgurten wird der Auswerte- und Steuereinrichtung 42 ebenfalls ein, beispielswei
se am Gurtschloß abgegriffenes Sensorsignal, zugeleitet. Um auf das auf die Wickelwel
le 1 aufzurollende Gurtband eine erhöhte Aufrollkraft zur Einwirkung zu bringen, wird der
äußere Einhängepunkt 16 der Triebfeder durch vom Elektromotor 2 vermittelte Drehung
des Stellgliedes 10 in seine Ausgangsposition zurückgebracht. Das Gurtband wird dann
vollständig bis in seine Parkposition auf die Wickelwelle 1 aufgewickelt. Um das Gurt
band in seine Parkposition zu bringen, ist es jedoch auch möglich, die unten noch zu
erläuternde dritte Schaltposition des Getriebes 4 einzustellen, in welcher die Antriebs
drehbewegung des Elektromotors 2 über die Getrieberäder auf die Wickelwelle 1 in Auf
rollrichtung aufgebracht wird. Die Fig. 3 zeigt in den strichlierten Kurven die Aufrollkräf
te beim Gurtbandauszug und -einzug in Abhängigkeit von der jeweiligen Auszugslänge
ohne Komfort und in den ausgezogenen Kurven (Komfortkurven) mit Komfortwirkung.
In der erläuterten ersten Getriebeschaltstellung drehen die Getrieberäder 13 und 14 frei
mit. Die für das Aufrollen des Gurtbandes in die Parkposition erforderliche Aufrollkraft
wird von der Triebfeder 9 über das Federherz 17 auf die Wickelwelle 1 übertragen. Für
die Drehbewegung der Wickelwelle 1 im Rahmen 3 und gegenüber dem durchgeführten
Lagerteil 33 sind Wälzlager 18 vorgesehen.
Die zweite Getriebeschaltposition wird dann eingestellt, wenn der Fahrzeuginsasse auf
dem Fahrzeugsitz Platz genommen hat und den Sicherheitsgurt angelegt hat. In der
zweiten Getriebeschaltposition wird bei der Ausführungsform der Fig. 2 durch entspre
chende Ansteuerung der Betätigungseinrichtung 38 von der Auswerte- und Steuerein
richtung 42 das Einstellmittel 23 mit den Verzahnungen 39, 40 und 41 in Eingriff ge
bracht. Hierdurch wird eine Antriebsdrehverbindung zwischen den beiden Getrieberä
dern 13 und 14 über die drehfest miteinander verbundenen Zahnkränze 25 und 26 her
gestellt. Durch den Blockiereingriff des Blockierzahnes 31 in die Verzahnung 40 der
Wickelwelle 1 werden die Wickelwelle 1 und die starr mit ihr verbundenen Wellenflan
sche 8 gegen eine Drehung blockiert.
Bei dieser Getriebeschaltstellung wird die vom Elektromotor 2 erzeugte Drehbewegung
über die beiden Getrieberäder 13 und 14 auf die Verstellmutter 22, welche auf das Ein
stellteil 21 des Gurtkraftbegrenzers 5 für eine axiale Stellbewegung wirkt, übertragen.
Die Steuerung der axialen Stellbewegung erfolgt durch die Auswerte- und Steuereinrich
tung 42 (Fig. 2). Diese empfängt Sensorsignale, welche proportional dem Gewicht des
Fahrzeuginsassen sind, sowie Sensorsignale, welche die Position des Fahrzeugsitzes
im Fahrzeug in Längsrichtung angeben. Aus diesen Sensorsignalen wird eine Voreinstel
lung des Kraftbegrenzungsverhaltens des Gurtkraftbegrenzers 5 durch eine entsprechende
axiale Verschiebung der Verstellmutter 22 und des Einstellteils 21 hergestellt.
Ferner kann, wie es in Fig. 4 dargestellt ist, ein Kennfeld für die Gurtkraft erzeugt wer
den, wobei auf der Abszisse der Gurtbandauszug nach dem Straffen und auf der Ordina
te die vom Gurtband vermittelte Rückhaltekraft aufgetragen sind. Das Kennfeld wird aus
drei Parameters gewonnen nämlich dem Unfallverlauf, dem Insassengewicht und der
Sitzposition des Fahrzeugsitzes in Längsrichtung des Fahrzeugs. Die Parameter
"Insassengewicht" und "Sitzposition" ergeben sich vor einem Unfallgeschehen. Der
"Unfallverlauf" wird mit Hilfe eines oder mehrerer Beschleunigungssensoren, welche den
zeitlichen Verlauf der während des Unfallgeschehens wirkenden Beschleunigung bzw.
Beschleunigungen messen, erfaßt. In Abhängigkeit von den jeweiligen Parametern wer
den jeweils zugeordnete Kraftkennfelder in KN gegenüber dem Gurtauszug in mm ermit
telt und zum Kennfeld der Gurtkraft (KN) gegenüber dem Gurtauszug (mm) kombiniert.
Die Kennfeldbestimmung der Gurtkraft erfolgt mithin endgültig während des Unfallver
laufs und ist an diesen angepaßt. Dieses Kennfeld wird fahrzeuginsassenbezogen in
einem Speicher 45 (Fig. 2) gespeichert, so daß es jederzeit zur Bildung eines Steuersi
gnals für den Elektromotor 2 durch die Auswerte- und Steuereinrichtung 42 zur Verfü
gung steht. Die Verstellbewegung ist
bis zum Beginn der Wirkung
des Gurtstraffers möglich.
Bei einem Unfallgeschehen wird nach dem Straffen des Sicherheitsgurtes eine Unfallin
sassenverzögerungsbelastung durch den Gurtkraftbegrenzer 5 erreicht, welche in Fig. 5
dargestellt ist.
Von der zentralen Auswerte- und Steuereinrichtung 42 wird ferner eine dem jeweiligen
Fahrzeugsitz, beispielsweise dem Beifahrersitz, zugeordnete Airbageinrichtung 7 ge
steuert. Hierbei kann berücksichtigt werden, daß die Airbageinrichtung 7 nur oberhalb
einer bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit, beispielsweise 60 km/h, welche ein Para
meter für die Unfallschwere ist, aktiviert wird. Die bei der Gurtkraftbegrenzung nachlas
sende Rückhaltewirkung (abfallende Flanke der in Fig. 5 dargestellten Belastungskurve)
ergibt sich dann, wenn für den zugeordneten Sitz, insbesondere belegten Sitz, z. B. Bei
fahrersitz, ein von der Auswerte-Steuereinrichtung 42 aus den Sensorsignalen bestimm
tes Airbagzündersignal vorliegt und der sich vorverlagernde Körper des Fahrzeugin
sassen in den aufgeblasenen Airbag nach etwa 60 msec (Fig. 5) eintauchen kann.
Durch die Auswerte- und Steuereinrichtung 42 werden das Betätigen der Airbageinrich
tung 7 und die nach dem Straffen zur Wirkung kommende Verzögerungsbelastung des
Gurtkraftbegrenzers 5 aufeinander abgestimmt. Die obere Belastungskurve A in
Fig. 5 entspricht der Gurtkraftbelastung ohne Kraftbegrenzung und die untere Bela
stungskurve B entspricht der Gurtkraftbegrenzung mit Gurtkraftbegrenzer.
In der dritten Getriebeschaltposition wird beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 das Ein
stellmittel 27 von der entsprechend durch die Auswerte- und Steuereinrichtung 42 an
gesteuerten Betätigungseinrichtung 38 betätigt. Hierdurch wird eine Antriebsdrehverbin
dung zwischen dem ersten Getrieberad 13 und der Wickelwelle 1 hergestellt. Diese
Verbindung erfolgt durch den Zahneingriff der beiden miteinander verbundenen Zahn
kränze 29 und 30 bei der Ausführungsform der Fig. 1 in die Verzahnungen 39 und 40.
Durch diese Verbindung wird das vom Elektromotor 2 erzeugte Drehmoment über das
Getrieberad 13 und das Einstellmittel 27 (Fig. 1) auf die Wickelwelle 1 übertragen. Diese
dritte Getriebeschaltposition wird dann eingestellt, wenn durch einen Crashsensor oder
einen Pre-Crash-Sensor ein entsprechendes Signal an die Auswerte- und Steuereinrich
tung 42 geliefert wird. Die Steuereinrichtung 42 steuert dann die Betätigungseinrichtung 38 zur
Betätigung des zweiten Einstellmittels 27 (Fig. 1) an. Durch das Pre-Crash-Sensorsignal
kann eine Unfallfrüherkennung angezeigt werden. Dieses Signal kann beispielsweise
gewonnen werden von einem Näherungssensor, mit welchem Relativgeschwindigkeiten
zweier hintereinander fahrender Fahrzeuge festgestellt werden. Die aus dem Multifunkti
onsgurtaufroller 6 bestehende Baueinheit wird durch die dritte Getriebeschaltposition in
Strafferbereitschaft gebracht. Es kann dabei auch bereits eine Positionierungsstraffung
in Form eines leichten Zurückziehens des Gurtbandes durch Betätigen des Elektromo
tors 2 herbeigeführt werden. Eine derartige Positionierungsstraffung kann auch dann
durchgeführt werden, wenn ein Out-Off-Sensorsignal der Auswerte- und Steuereinrich
tung 42 zugeleitet wird. Ein solches Signal wird dann gebildet, wenn der Fahrzeuginsas
se sich seitlich aus der normalen Sitzposition, beispielsweise beim Schlafen, bewegt hat.
Dieses Signal kann beispielsweise durch mehrere am Fahrzeugsitz vorgesehene Senso
ren, die auch das Insassengewicht erfassen, erzeugt werden. Durch sanftes Anziehen
des Gurtbandes kann dann der Fahrzeuginsasse wieder in die normale Sitzposition zu
rückgebracht werden. Diese Positionierungsstraffung kann auch dann erfolgen, wenn
unterhalb der das Crashsensorsignal auslösenden Schwelle der Fahrzeuggeschwindig
keitsänderung eine Fahrzeuggeschwindigkeitsänderung stattfindet, sodaß eine Gurtvor
straffung oder Positionierungsstraffung durch den Elektromotor 2 auf die Wickelwelle 1
in der dritten Getriebeschaltposition übertragen wird. Eine derartige Gurtvorstraffung ist
in der DE 43 32 205 A1 beschrieben. Die Positionierungsstraffung ist reversibel und
kann jederzeit in Abhängigkeit von der Fahrsituation wiederholt werden.
Nach dem Straffen wird eine Blockiereinrichtung mit einer oder zwei Blockierklinken 43
mit dem Einstellteil 21, insbesondere beidseitig der Wickelwelle, in Blockiereingriff ge
bracht. Hierzu kann das jeweilige Einstellteil 21 an seinem Außenumfang eine Verzah
nung 48 aufweisen, in die die zugeordnete Blockierklinke 43, welche in bekannter Weise
fahrzeug- oder gurtbandsensitiv von der Aufrollermechanik 20 gesteuert ist, eingreift.
Nach diesem Blockiereingriff tritt bei einem Unfallgeschehen die oben in Zusammen
hang mit der zweiten Getriebeschaltstellung und den Fig. 4 und/oder Fig. 5 erläuterte
Gurtkraftbegrenzung in Aktion.
Wie bereits in Zusammenhang mit der Gurtbandtragekomfort-Regulierung erläutert,
kann nach dem Abgurten das Gurtband durch das vom Elektromotor 2 erzeugte
Drehmoment in die Startposition aufgerollt werden, wobei die zuletzt beschriebene dritte
Getriebeschaltposition zur Anwendung kommt.
Claims (14)
1. Vorrichtung zum Aufrollen eines Sicherheitsgurtbandes auf eine in einem Rah
men drehbar gelagerte und mit Federkraft antreibbare Wickelwelle in einem
Kraftfahrzeug mit einem an die Wickelwelle in beiden Drehrichtungen kuppelba
ren Elektromotor, von welchem in Abhängigkeit von bestimmten Fahrsituationen
einstellbare Drehmomente auf die Wickelwelle zur Einwirkung bringbar sind, wo
bei in Abhängigkeit von Sensorsignalen eine vom Gurtband ausgeübte begrenzte
Rückhaltekraft und eine Gurtbandstraffung steuerbar sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß am Ausgang des Elektromotors (2) ein Getriebe (4) mit drei schaltbaren
Ausgängen vorgesehen ist, über die wahlweise eine Verringerung der Federkraft
bei angelegtem Gurt, die Einstellung der Gurtkraftbegrenzung und die Gurt
bandstraffung erfolgt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Getriebe
ausgang mehrere unterschiedliche Drehmomente auf die Wickelwelle (1) über
tragbar sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim ersten
Getriebeausgang eine auf die Wickelwelle (1) einwirkende Federrückzugskraft
einstellbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einhängepunkt
(16), an welchem eine auf die Wickelwelle (1) in Gurtbandaufrollrichtung einwir
kende Triebfeder (9) sich an ihrem einen Ende gegenüber dem Rahmen (3) ab
stützt, verstellbar ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe
(4) in Abhängigkeit des Sensorsignales, welches das Angurten angibt, auf den
ersten Getriebeausgang schaltbar ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim zweiten
Getriebeausgang ein zwischen dem Rahmen (3) und der Wickelwelle (1) wirken
der Gurtkraftbegrenzer (5) einstellbar ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Gurtkraftbe
grenzer (5) während eines Unfallgeschehens einstellbar und/oder vor dem Un
fallgeschehen voreinstellbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe
(4) nach dem Angurten und insbesondere nach der Verringerung der Federkraft
bei angelegtem Gurt auf den zweiten Getriebeausgang schaltbar ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß
beim zweiten Getriebeausgang zur Steuerung des Motordrehmoments bei der
Einstellung der Gurtkraftbegrenzung eine Auswerte- und Steuereinrichtung (42)
Sensorsignale empfängt, welche das Insassengewicht und/oder die Position des
Kraftfahrzeugsitzes im Kraftfahrzeug und/oder eine Unfallfrüherkennung und/oder
Unfallschwere und/oder eine Bremspedalbetätigung angeben.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim dritten
Getriebeausgang das Drehmoment des Elektromotors (2) auf die Wickelwelle (1)
für einen Gurtbandrückzug, insbesondere beim Straffen, übertragbar ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehmoment
des Elektromotors (2) beim dritten Getriebeausgang mit Überlast auf die Wickel
welle (1) übertragbar ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steue
rung des Motordrehmoments die Auswerte- und Steuerschaltung (42) Sensorsi
gnale auswertet, welche einen Unfall und/oder eine Unfallfrüherkennung
und/oder eine Out-Off-Position des Insassen und/oder das Abgurten angeben.
13. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Motor
drehmoment für das Straffen des Sicherheitsgurtes vor einem Blockiereingriff ei
ner am Rahmen (3) abgestützten Blockiereinrichtung in ein Einstellteil (21) des
Kraftbegrenzers (5) auf die Wickelwelle (1) übertragbar ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß
die vom Gurtkraftbegrenzer (5) ausgeübte Rückhaltekraft dann gesteuert nach
läßt, wenn für einen dem Sicherheitsgurt zugeordneten Airbag (7) ein Zündsignal
vorliegt.
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