DE19956530A1 - Insassen-Rückhaltevorrichtung und Verfahren zum Steuern der Insassen-Rückhaltevorrichtung - Google Patents
Insassen-Rückhaltevorrichtung und Verfahren zum Steuern der Insassen-RückhaltevorrichtungInfo
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Abstract
Wenn ein Energieabsorptionsmechanismus eines Fahrzeugs aktiviert ist, wird ein Ausfahr-Längenabschnitt des Sicherheitsgurts (16) von einem Verlagerungssensor (62) erfaßt, und von einer Ausfahrgeschwindigkeits-Berechnungseinrichtung (110) wird die Gurt-Ausfahrgeschwindigkeit ermittelt. Anhand der Information von einem Geschwindigkeitssensor (102) berechnet eine Fahrzeuggeschwindigkeits-Detektoreinheit (112) eine Fahrzeuggeschwindigkeit bezüglich der Fahrbahn. Eine Insassenbeschleunigungs-Berechnungseinheit (114) berechnet eine Beschleunigung eines Insassen (14) in Bezug auf die Fahrbahn aus der berechneten Ausfahrgeschwindigkeit des Gurts und der berechneten Fahrzeuggeschwindigkeit. Auf den Insassen (14) einwirkende Aufprallkräfte lassen sich in einfacher und hochgenauer Weise unabhängig von dem Gewicht des Insassen (14) und unabhängig davon, ob das Fahrzeug mit einem Airbag (24) ausgerüstet ist, reduzieren.
Description
Die Erfindung betrifft eine Insassen-Rückhaltevorrichtung mit einem
Aufprallenergie-Absorptionsmechanismus zum Zurückhalten eines In
sassen unter Verhinderung des Ausrollens eines Sicherheitsgurts bei
einem Unfall und Ermöglichen des Ausrollens des Sicherheitsgurts dann,
wenn eine eine voreingestellte Last übersteigende Last auf den Insassen
einwirkt. Außerdem geht es um ein Verfahren zum Steuern einer
solchen Insassen-Rückhaltevorrichtung.
Im allgemeinen dienen Insassen-Rückhaltevorrichtungen, beispielsweise
Sicherheitsgurte, zum Schutz der Fahrzeuginsassen gegen Verletzungen
bei einem Fahrzeugunfall. Beispielsweise besitzt ein Sicherheitsgurt
einen Notfall-Sperrückzieher zum Zurückwickeln eines Sicherheitsgurts
um eine Aufwickelwelle mit Federkräften, um zu verhindern, daß der
Sicherheitsgurt ausgerollt wird, und um sicherzustellen, daß der Insasse
des Fahrzeugs bei einem durch Unfall bedingten Aufprall zurückgehalten
wird.
Wenn der Sicherheitsgurt durch den Notfall-Sperrückzieher an einem
Ausrollen gehindert wird, so erleidet der abrupt an einer Vorwärtsbe
wegung gehinderte Fahrzeuginsasse die Einwirkung der Aufprallkraft,
die auf ihn über den Sicherheitsgurt übertragen wird. Um diese auf den
Insassen einwirkende Aufprallkraft zu verringern, wurde ein Aufprall-
Energieabsorptionsmechanismus (im folgenden: "EA-Mechanismus")
eingesetzt, der dazu ausgebildet ist, den Sicherheitsgurt auszufahren,
dabei den Gurt aber unter einer vorbestimmten Gurtspannung zu halten
(im folgenden als EA-Last bezeichnet), um dadurch die auf den Insassen
einwirkende Aufprallenergie zu absorbieren, wenn eine eine vorbestimm
te Last übersteigende Last auf den Sicherheitsgurt einwirkt, nachdem
dieser von dem Sperrückzieher blockiert wurde. Dies ist in der japa
nischen Patent-Offenlegungsschrift 8-127313 beschrieben.
Die Bewegungsgleichung: Fs (Rückhaltekraft) = m (Masse des Fahr
zeuginsassen) x α (Beschleunigung oder Verzögerung) besagt, daß dann,
wenn die Masse des Insassen, sein Gewicht, bei konstanter EA-Last,
also Energieabsorptions-Last, variiert, die auf den Insassen einwirkende
Beschleunigung (Verzögerung oder Stoß) bei einem Fahrzeugunfall
ebenfalls schwankt, wie dies aus Fig. 20 ersichtlich ist. Die japanische
Patent-Offenlegungsschrift 8-268224 zeigt eine Methode zum Variieren
der EA-Last, indem mechanische Einstellungen vorgenommen werden,
um das Gewicht des Fahrzeuginsassen zu berücksichtigen. Nachteilig bei
dieser Anordnung ist, daß die mechanischen Einstellvorgänge für den
jeweiligen Fahrzeugbenutzer mühsam und zeitraubend sind, und bei
jedem neuen Benutzer erneute mechanische Einstellmaßnahmen erforder
lich sind, um eine Anpassung vorzunehmen.
Die japanische Patent-Offenlegungsschrift 7-186880 zeigt ein System
zum Steuern einer Insassen-Rückhaltevorrichtung, indem das Gewicht
eines Fahrzeuginsassen durch einen Gewichtssensor und einen Kipp-
Sensor gemessen wird. Dieses System weist allerdings eine große An
zahl von Teilen auf und ist ziemlich teuer, bedingt durch die komplexe
Korrekturlogik, weil die Differenz zwischen dem erfaßten Gewicht des
Fahrzeuginsassen und dessen tatsächlichem Gewicht im Hinblick auf die
Art und Weise zu kompensieren ist, wie die Person auf dem Sitzpolster
sitzt und welchen Winkel die Rückenlehne einnimmt.
Ein weiteres Problem, die die Rückhaltekräfte erhöht, ergibt sich durch
das Aufblasen eines Airbags vor dem Insassen. Wie in Fig. 21 darge
stellt ist, wird selbst dann, wenn bei einem Unfall die Beschleunigung α
des Insassen in Bezug auf die Bodenfläche (entsprechend einer Aufprall
kraft des Insassen) im Zeitpunkt t0 konstant zu halten ist, indem der
Sicherheitsgurt unter der konstanten EA-Last ausgerollt wird, die Be
schleunigung α des Insassen in Bezug auf die Bodenfläche (Fahrbahn)
aufgrund der Rückhaltekräfte durch den Airbag erhöht.
Es gibt ein Verfahren zum Einstellen der Strecke, um die der Sicher
heitsgurt ausgerollt wird, um die EA-Last zu reduzieren, wenn der EA-
Mechanismus betätigt wird, vergleiche japanische Patent-Offenlegungs
schriften 8-127313 und 8-268224 (siehe auch Fig. 22 der Zeichnung).
Nach diesem Verfahren wird die Ausrolllänge des Sicherheitsgurts zur
Reduzierung der EA-Last auf einen vorbestimmten Wert L'1 eingestellt,
der festliegt und nicht zu variieren ist.
Die Sitzstellung eines Insassen in einem Fahrzeugsitz bezüglich der
Fahrzeuglängsrichtung, das heißt in Rutsch-Richtung des Sitzes, variiert
von Körper zu Körper. Wie in Fig. 22 angedeutet ist, wird also die
relative Aufblaszeit des Airbags gemäß "1" bis "3" variiert. Wie in
Fig. 23 gezeigt ist, ändert sich die Beschleunigung α des Insassen in
Bezug auf die Bodenfläche abhängig von der Sitzeinstellung, was zu
einer Instabilität bei der Möglichkeit einer Insassenrückhaltung führt.
Bei dem EA-Mechanismus, also dem Energieabsorptionsmechanismus
wird gemäß Fig. 24 selbst dann, wenn ein Rückroller 2 die Gurtspan
nung (EA-Last) Ts auf einem konstanten Wert hält, wenn sich der
Insasse 3 nach vorn bewegt, eine Erhöhung der auf den Insassen 3
einwirkenden Gurtrückhaltekraft Fs erfolgen. Die Gurtrückhaltekraft Fs,
die auf den Insassen 3 einwirkt, steht in Beziehung zu der Gurtspannung
Ts gemäß Fs = Ts cosθs. Wenn sich der Insasse 3 gegenüber der ausge
zeichneten Linie in die in Fig. 24 durch eine doppelpunktierte Strich
linie nach vorn bewegt, so wird der Winkel θs, unter dem die Zug
spannung Ts wirkt, spitzer, was die Gurtrückhaltekraft Fs erhöht (siehe
Fig. 25). Fig. 25 zeigt einen Querschnitt entlang des Sicherheitsgurts
an dem Fahrgast 3 gemäß Fig. 4.
Selbst wenn also die Gurtspannung Ts von dem Rückzieher oder Rück
roller 2 auf einem konstanten Wert gehalten wird, so erhöht sich gemäß
Fig. 26 die auf den Insassen 3 einwirkende Gurtrückhaltekraft Fs,
wenn sich der Insasse 3 nach vorn bewegt.
Dementsprechend ergibt sich die Gleichung Fs = m.α (m ist die
Masse des Insassen 3 und α ist die Beschleunigung oder Verzögerung an
der Brust des Insassen 3), daß die Beschleunigung oder Verzögerung α
an der Brust des Insassen 3, das heißt die Aufprallkraft, sich im Verhält
nis zu der Gurtrückhaltekraft Fs steigert, wenn sich der Insasse 3 nach
vorn bewegt (vergleiche Fig. 27).
Fig. 28 und 29 zeigen die Gurtrückhaltekraft Fs, die auf einen Insas
sen einwirkt, dargestellt auf der Ordinate in Bezug auf die auf der
Abszisse aufgetragene Verlagerung x' des Insassen entsprechend der
Formel Fs = m.α, um die Effizienz bei der Energieabsorption zu
betrachten.
Selbst wenn die Gurtspannung Ts von dem Rückroller 2 konstant gehal
ten wird, wird, da die Gurtrückhaltekraft Fs wegen der Änderungen des
Gurtspannungswinkels θs nicht konstant ist, wenn der EA-Mechanismus
sich in seinem Anfangs-Arbeitsstadium befindet, eine in Fig. 28
schraffiert dargestellte Totzone gebildet, in der der EA-Mechanismus
nicht arbeitet, bedingt durch die Differenz zwischen den maximalen
Rückhaltekräften und den Rückhaltekräften während der Bewegung des
Insassen 3. Dies führt zu einer schlechten Effizienz beim Absorbieren
von Aufprallenergie.
Soweit die Gurtrückhaltekraft Fs konstant ist, läßt sich die Aufprallener
gie theoretisch in effizienter Weise vom Anfangsstadium des Betriebs
des EA-Mechanismus absorbieren, was die Möglichkeit eröffnet, die
maximalen Rückhaltekräfte und die maximale Verzögerung, das heißt
die Aufprallkraft, zu reduzieren, wie dies in Fig. 29 durch die strich
punktierte Linie angedeutet ist.
Wenn allerdings die auf den Insassen 3 einwirkende Gurtrückhaltekraft
Fs konstant ist, muß die Gurtspannung Ts abhängig von der Ausroll
länge des Gurts während des Betriebs des EA-Mechanismus reduziert
werden unter Berücksichtigung der Änderungen des Gurtspannungswin
kels θs bei der Vorwärtsbewegung des Insassen 3, wie dies in Fig. 26
durch die strichpunktierte Linie angedeutet ist.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Insassenrückhaltevorrich
tung, die in der Lage ist, in einfacher und gleichzeitig in hohem Maße
zuverlässiger Weise eine Aufprallkraft zu verringern, die auf einen
Fahrzeuginsassen einwirkt, ohne daß dies durch das Gewicht des Insas
sen und durch reaktive Kräfte seitens eines Airbags beeinflußt wird.
Außerdem soll ein Verfahren zum Steuern einer solchen Insassenrück
haltevorrichtung angegeben werden.
Wenn ein Sicherheitsgurt in einem Kraftfahrzeug sich bei einem Unfall
unter Einwirkung einer Gurtlast verlängert, so wird, weil eine maximale
Gurtlast annähernd gleich ist einer EA-Last, also einer Energieabsorp
tions-Last, die Längung des Sicherheitsgurts als im wesentlichen nicht zu
der Zeit verursacht angenommen, zu der der Aufprallenergie-Absorp
tionsmechanismus (EA-Mechanismus) betätigt wird. Besitzt der EA-
Mechanismus einen Sicherheitsgurt-Klemmechanismus, so ist der Gurt
nicht fest um den Wickeldorn eines Rückrollers gewunden. Wenn der
EA-Mechanismus in Betrieb ist, so entspricht die Ausrollänge des
Sicherheitsgurts annähernd der Strecke, über die sich ein Insasse gegen
über dem Fahrzeug bewegt.
Bei einer Insassenriickhaltevorrichtung und bei einem diese steuernden
Verfahren gemäß der Erfindung wird eine Ausrollänge des Sicherheits
gurts zur Zeit des Betriebs des EA-Mechanismus erfaßt, und es wird
eine Ausrollgeschwindigkeit des Sicherheitsgurts, die eine zeitabhängige
Änderung der Ausrollänge des Sicherheitsgurts ist, oder eine Ausroll
beschleunigung des Sicherheitsgurts berechnet als eine Geschwindigkeit
bzw. Beschleunigung des Insassen gegenüber dem Fahrzeug. Ermittelt
wird die Geschwindigkeit oder Beschleunigung des Fahrzeugs gegenüber
der Bodenfläche, auf der das Fahrzeug abrollt, und es wird eine auf den
Insassen gegenüber der Bodenfläche einwirkende Beschleunigung berech
net (abgeschätzt).
Wenn die Prinzipien der vorliegenden Erfindung bei einem Aufpralltest
angewendet werden, so ist es möglich, die Beschleunigung des Insassen
bei einem Unfall exakt und einfach abzuschätzen, was bislang nur
schwierig zu messen war. Durch Steuern der Insassenrückhaltevorrich
tung auf der Grundlage der Beschleunigungsabschätzung ist es möglich,
den für die Einzelheiten des Aufpralls am besten geeigneten Rückhalte
zustand zuverlässig einzustellen.
Erfindungsgemäß wird der Sicherheitsgurt über einen Schulteranker
umgelenkt, und die Beziehung zwischen der Ausrollänge des Sicherheits
gurts und der Distanz, über die sich der Insasse bewegt, läßt sich be
trachten als die Beziehung zwischen einer Änderung der Hypotenuse
eines hypothetischen Dreiecks, welches von dem Schulteranker aus
gehend gezogen wird, und einer Änderung in der Basis des hypote
tischen Dreiecks, welche horizontal verläuft (vergleiche Fig. 24). Wenn
sich der Insasse bewegt, ändert sich der Winkel zwischen der Hypotenu
se und der Basis (der Gurtspannungswinkel θs). Der Gurtspannungs
winkel θs wird umso spitzer, desto weiter sich der Insasse 3 nach vorn
bewegt.
Obschon sich zwar die Ausrollänge des Sicherheitsgurts und die Strecke,
über die sich der Insasse nach vorn bewegt, nicht in einem exakten Eins-
zu-Eins-Verhältnis befinden, so läßt sich dennoch die Bewegungsstrecke
des Insassen exakt abschätzen anhand der Ausrollänge des Sicherheits
gurts, indem eine Ausrollrichtung (Winkel) des Sicherheitsgurts erfaßt
wird und die Strecke, über die sich der Insasse bei erfaßter Ausrollrich
tung (Winkel) bewegt, korrigiert wird. Die Genauigkeit, mit der die
Beschleunigung des Insassen gegenüber der Bodenfläche abgeschätzt
werden kann, wird beträchtlich erhöht.
Wenn die obige abgeschätzte Beschleunigung dazu verwendet wird, die
Insassenrückhaltevorrichtung zu steuern, so kann der Insasse unter
günstigeren Bedingungen zurückgehalten werden, da dann die EA-Last
direkt in einer Regelschleife geregelt wird, um die Beschleunigung des
Insassen in Bezug auf die Bodenfläche konstant zu halten, wobei diese
Beschleunigung angenommenerweise die Beziehung zwischen der
Änderung der Hypotenuse des hypothetischen Dreiecks und der Ände
rung der Basis dieses hypothetischen Dreiecks entspricht. Anders aus
gedrückt: selbst wenn der Gurtspannungswinkel θs spitzer wird, bedingt
durch ein anderes Gewicht des Insassen oder weil sich der Insasse nach
vorn bewegt (Rückhaltekraft (Fs) = Sitzgurtspannung (Ts).cos(θs); Fs
= Masse (m).Beschleunigung (α)), nimmt die Rückhaltekraft oder die
Aufprallkraft, die auf den Insassen einwirkt, nicht zu.
Außerdem wird erfindungsgemäß die auf den Insassen einwirkende
Beschleunigung gegenüber der Bodenfläche direkt abgeschätzt anhand
der Abrollänge des Sicherheitsgurts, wenn der EA-Mechanismus sich in
Betrieb befindet, und die von dem EA-Mechanismus auf das Ausrollen
des Sicherheitsgurts ausgeübte Belastung, das heißt die EA-Belastung,
wird in einer Regelschleife geregelt. Die auf den Insassen gegenüber der
Bodenfläche einwirkende Beschleunigung läßt sich daher unabhängig
verschiedener Insassen-Gewichte, Aufprall-Einzelheiten und unabhängig
davon, ob ein Airbag vorhanden ist oder nicht, auf einem konstanten
Wert halten, wodurch es möglich wird, die Aufprallenergie wirksam zu
absorbieren. Der Insasse kann also unter optimalen Bedingungen zu allen
Zeiten zurückgehalten werden.
Durch Abschätzen eines zeitlichen Differentials der Beschleunigung des
Insassen gegenüber dem Boden ist es möglich, die Tendenz des Auf
pralls vorherzusagen, um die Last auf den ausrollenden Sicherheitsgurt
noch besser zu variieren und den Insassen unter noch besseren Bedin
gungen zurückzuhalten.
Darüber hinaus ist es möglich, in zuverlässiger Weise einen Zeitpunkt
zu erfassen, zu dem der Airbag aufgeblasen wird, indem ein Airbag-
Auslösesignal geliefert wird. Folglich läßt sich die Zunahme der Rück
haltekraft durch den Airbag voraussagen, um die EA-Last zu regeln, und
der Airbag wird in die Lage versetzt, in wirksamer Weise die Rückhalte
kraft gegenüber der Vorwärtsbewegung des Insassen aufzunehmen,
wobei ein konstanter Beschleunigungswert für den Insassen gegenüber
der Bodenfläche in exakter Weise aufrechterhalten wird.
Darüber hinaus wird erfindungsgemäß der Abstand zwischen dem Insas
sen und einer vor dem Insassen befindlichen Einrichtung des Fahrzeugs,
das heißt die Distanz, über die sich der Insasse nach vorn bewegen darf,
vorhergesagt anhand der Stellung des Insassen in Längsrichtung des
Fahrzeugs, die sich mit Hilfe einer Insassenstellungs-Nachweiseinrich
tung erfassen läßt. Die EA-Last oder die EA-Last und die Ausrollänge
des Sitzgurts während des Betriebs des EA-Mechanismus werden
darüber hinaus im Hinblick auf eine Distanz gesteuert, über die sich der
Insasse gegenüber dem Fahrzeug bewegt, abgeschätzt anhand der Aus
rollänge des Sicherheitsgurts, die mit Hilfe einer Sitzgurt-Ausrollängen-
Detektoreinrichtung erfaßt wird. Wenn daher die Distanz, über die sich
der Insasse bewegen darf, beträchtlich ist, so läßt sich die auf den
Insassen einwirkende Aufprallkraft dadurch verringern, daß man die EA-
Last auf einen niedrigen Wert einstellt. Folglich läßt sich der Insasse
unter noch besseren Bedingungen im Hinblick auf die von dem Insassen
eingenommene Sitzposition zurückhalten.
Erfindungsgemäß wird außerdem die Richtung, in der sich das Fahrzeug
bewegt, das heißt die Richtung, in der sich der Insasse gegenüber dem
Fahrzeug bewegt, anhand der Beschleunigungsrichtung ermittelt, in der
die Beschleunigung im Fall eines Unfalls auf das Fahrzeug einwirkt, und
die Distanz zwischen dem Insassen und einem Fahrzeugbauteil in der
erwähnten Richtung, in der sich der Insasse gegenüber dem Fahrzeug
bewegt, das heißt die Strecke, über die sich der Insasse bewegen darf,
wird anhand der ermittelten Richtung vorhergesagt. Dann werden die
EA-Last oder die EA-Last und die Ausrollänge des Sicherheitgurts
während des Betriebs des EA-Mechanismus geregelt. Dementsprechend
kann der Insasse unter noch besseren Bedingungen bezüglich der Einzel
heiten des Aufpralls zurückgehalten werden.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung
anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische, teilweise in Blockform gehaltene Darstellung
einer Sicherheitsgurtanordnung gemäß einer ersten Ausführungsform der
Erfindung;
Fig. 2 eine vertikale Schnittansicht eines Notfall-Sperrückrollers des
Sicherheitsgurtzeugs;
Fig. 3 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung einer
Einrichtung zum variablen Aufbringen einer Last in dem Notfall-Sperr
rückroller;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht mit teilweise weggelassenen Teilen
einer Einrichtung zum Aufbringen einer variablen Last;
Fig. 5 ein Flußdiagramm eines Betriebsablaufs bei einem Verfahren
zum Steuern der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Sicherheitsgurtzeugs;
Fig. 6A eine Vertikal-Schnittansient des im folgenden als "Retraktor"
bezeichneten Notfall-Sperrückziehers mit betätigtem Klemmechanismus;
Fig. 6B eine Vertikal-Schnittansicht des Retraktors mit gemeinsam mit
einem Sicherheitsgurt ausgezogenen Klemmechanismus;
Fig. 7 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der Gurtspan
nung und der Sitzgurt-Ausrollänge bei verschiedenen Körpergewichten
veranschaulicht;
Fig. 8 ein Diagramm der Beziehung zwischen der Beschleunigung von
Insassen unterschiedlicher Gewichte gegenüber der Bodenfläche in Ab
hängigkeit von der Zeit;
Fig. 9 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der Beschleuni
gung eines Insassen gegenüber der Bodenfläche zur Zeit der Betätigung
eines Airbags veranschaulicht;
Fig. 10 ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Sicherheitsgurt-
Ausrollwinkels;
Fig. 11 ein Diagramm, welches die Art und Weise veranschaulicht, in
der aus dem Sicherheitsgurt-Ausrollwinkel eine Aussage über einen Län
genabschnitt des Sicherheitsgurts gewonnen wird;
Fig. 12 ein Diagramm der Beschleunigung eines Insassen gegenüber
einer Bodenfläche für den Fall, daß die EA-Last variiert, und für den
Fall, daß die EA-Last konstant ist;
Fig. 13 ein Diagramm, welches die Gurtspannung für den Fall zeigt,
daß die EA-Last variiert, außerdem für den Fall einer konstanten EA-
Last;
Fig. 14A ein Diagramm zum Veranschaulichen einer Strecke X1, über
die sich ein Insasse bewegen darf;
Fig. 14B ein Diagramm zum Veranschaulichen einer Strecke X2, über
die sich ein Insasse bewegen darf;
Fig. 15 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen den Strecken
X1 und X2 einerseits und der Beschleunigung des Insassen gegenüber der
Bodenfläche andererseits veranschaulicht;
Fig. 16 eine perspektivische Ansicht einer Klemmen-Löseeinrichtung in
dem Retraktor;
Fig. 17 eine teilweise in Blockform gehaltene schematische Darstellung
einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sicherheitsgurt
anordnung;
Fig. 18 ein Flußdiagramm des Betriebsablaufs beim Verfahren zum
Steuern der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sicher
heitsgurtzeugs;
Fig. 19 eine teilweise in Blockform gehaltene schematische Darstellung
einer Insassenrückhaltevorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform
der Erfindung mit eingebautem G-Sensor;
Fig. 20 ein Diagramm zum Veranschaulichen der auf Insassen mit
unterschiedlichen Gewichten einwirkenden Beschleunigungen;
Fig. 21 ein Diagramm der Beschleunigung eines Insassen gegenüber
der Bodenfläche in Abhängigkeit der Zeit, wenn ein herkömmlicher
Airbag aufgeblasen wird;
Fig. 22 ein Diagramm, welches die Gurtspannung zu der Zeit veran
schaulicht, zu der die EA-Last in zwei Stufen geregelt wird;
Fig. 23 ein Diagramm, welches die Gurtspannung zu der Zeit veran
schaulicht, zu der der Airbag bei unterschiedlichen Sitzpositionen aufge
blasen wird;
Fig. 24 ein Diagramm zum Veranschaulichen der Gurtspannung und
der Rückhaltekräfte, die aufgrund der Bewegung des Insassen wirksam
werden;
Fig. 25 ein Diagramm der horizontal auf einen Insassen einwirkenden
Rückhaltekräfte;
Fig. 26 ein Diagramm, welches die allgemeine Beziehung zwischen der
Sitzgurt-Ausrollänge und der Gurtspannung veranschaulicht;
Fig. 27 ein Diagramm der allgemeinen Beziehung zwischen der Be
schleunigung eines Insassen in Bezug auf die Bodenfläche in
Abhängigkeit der Zeit;
Fig. 28 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der Verlage
rung des Insassen und den Rückhaltekräften veranschaulicht; und
Fig. 29 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der theore
tischen Verlagerung des Insassen und den Rückhaltekräften veranschau
licht.
Fig. 1 zeigt schematisch und teilweise in Blockform eine Sicherheits
gurtanordung oder ein Sicherheitsgurtzeug 10 in Form einer Insassen
rückhaltevorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfin
dung.
Wie in Fig. 1 zu sehen ist, besitzt die Sicherheitsgurtanordnung 10
einen Sicherheitsgurt 16 zum Schützen eines auf einem Sitz 12 sitzenden
Insassen 14. Der Sicherheitsgurt 16, der von einem Notfall-Sperrück
zieher 18, im folgenden kurz als Retraktor 18 bezeichnet, ausgerollt
wird, verläuft über einen Schulteranker 20 über eine Schulter 14a des
Insassen 14 zu einem Schloß 22, das an dem Unterbau des Sitzes 12
befestigt ist, wobei der Sitzgurt mit dem Schloß 22 verrastet ist. Die
Sicherheitsgurtanordnung 10 ist in einem Kraftfahrzeug installiert,
typischerweise in einem Personenkraftfahrzeug, welches ein Lenkrad 26
mit eingebautem Airbag 24 vor dem Insassen, bei dem es sich in der
Regel um den Fahrer des Fahrzeugs handelt, aufweist.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, besitzt der Retraktor 18 eine Retraktorbasis
30, in der eine Rolle 32 mit darauf aufgewickeltem Gurt 16 drehbar
gelagert ist. Die Rolle 32 ist zusammen mit einem Aufwickeldorn 34
drehbar, der seinerseits mit einer (nicht gezeigten) Aufnahmefeder kom
biniert ist, um die Rolle 32 so vorzuspannen, daß diese sich in einer
Richtung dreht, in der der Gurt 16 auf die Rolle 32 aufgewickelt wird.
Die Rolle 32 besitzt ein Paar Trommelelemente 32a, 32b, die auf ihren
äußeren Umfangsflächen mehrere Rippen 36 haltern, die unter einer von
dem Gurt 16 aufgebrachten Last plastisch verformbar sind, wodurch sich
der Durchmesser des Aufwickeldorns 34 verringert und ein Stück von
dem Gurt 16 ausgegeben oder "ausgerollt" wird.
Der Retraktor 18 besitzt einen Klemmechanismus 40 als EA-Mechanis
mus, das heißt als Energieabsorptionsmechanismus, um den Gurt 16 in
einem Notfall festzuklemmen und den Insassen 14 zurückzuhalten, und
um außerdem ein Stück von dem Gurt 16 auszugeben oder auszurollen,
wenn auf den Gurt 16 eine Last einwirkt, die eine vorbestimmte Last
übersteigt. Der Klemmechanismus 40 enthält ein Klemmglied 42, das
gegen den Gurt 16 gedrückt wird, um den Gurt 16 festzuhalten, einen
Klemmhebel 44 zum Halten des Klemmglieds 42, damit das Klemm
glied 42 in einem Notfall bewegt wird, und eine obere Platte 46 zum
Begrenzen des Bewegungsspielraums des Klemmglieds 42, wenn der
Klemmhebel 44 das Klemmglied 42 bewegt.
Der Klemmhebel 44 ist winkelbeweglich an der Retraktorbasis 30 über
eine Welle 48 gelagert und besitzt an einem freien Ende eine Schwenk
welle 50 an dem Klemmglied 42. Der Klemmhebel 44 ist betrieblich mit
dem Retraktor 18 gekoppelt. Wenn der Retraktor 18 die Rolle 32 an
einer Drehung in Ausrollrichtung des Gurts 16 bei einem Unfall hindert,
so drückt der Klemmhebel 44 das Klemmglied 42 gegen den Gurt 16,
um zu verhindern, daß der Gurt 16 ausfährt.
Der Klemmhebel 44 ist normalerweise in einer Richtung entgegen der
Pfeilrichtung B mit Hilfe einer Rückstellfeder 51 hinter der oberen Platte
46 vorgespannt, um den Gurt 16 außer Berührung mit dem Klemmglied
42 zu halten, wie dies in Fig. 2 und 3 gezeigt ist. Der Klemmhebel 44
besitzt ein Gelenk 52 zum Einrichten der Stellung, in der der Gurt 16
von der Rolle 32 abgerollt wird. Das Klemmglied 42 weist eine be
stimmte Anzahl erster Eingriffszähne 56 mit scharfen Spitzen und eine
vorbestimmte Anzahl zweiter Eingriffszähne 58 mit flachen Enden auf,
wobei die ersten und die zweiten Eingriffszähne 56 und 58 sich auf einer
Fläche des Klemmglieds 42 befinden, die dem Gurt 16 gegenüberliegt.
An der oberen Platte 46 ist ein Verlagerungssensor (eine Längener
fassungseinrichtung) 62 angeordnet, um eine Verlagerung der oberen
Platte 46 zu erfassen, wenn diese sich im Verein mit dem Sicherheits
gurt 16 bewegt, das heißt einen Längenabschnitt des Gurts 16 zu er
mitteln, der beim Betrieb des EA-Mechanismus ausgefahren wird. Der
Versetzungssensor 62 enthält beispielsweise einen elektrostatischen Ka
pazitätssensor zum Ermitteln einer Versetzung einer beweglichen Elek
trode mittels einer Änderung der elektrostatischen Kapazität, die durch
die Versetzung der beweglichen Elektrode verursacht wird.
Der Klemmechanismus 40 besitzt eine variable Lastaufbringeinrichtung
64 zum Variieren der Last, die auf den ausgefahrenen Sicherheitsgurt 16
durch den Klemmechanismus 40 aufgebracht wird. Die variable Lastauf
bringeinrichtung 64 enthält einen hydraulischen Dämpfer 66 und ein
Paar plastisch verformbarer Streifen 68 jeweils auf einer Seite des hy
draulischen Dämpfers 66. Die plastisch verformbaren Streifen 68 sind in
Form aufeinanderfolgender Wellenelemente gewellt in Richtung des
Pfeils A, in der der Sicherheitsgurt 16 ausgefahren wird. Die plastisch
verformbaren Streifen 68 sind mit ihren oberen Enden an der Retraktor
basis 30 mittels Schrauben befestigt, ihre unteren Enden sind an der
oberen Platte 46 angeschraubt. Die plastisch verformbaren Streifen 68
fungieren als Pannensicherung zur Aufrechterhaltung einer Minimum-
EA-Last.
Wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, besitzt der hydraulische Dämp
fer 66 ein zylindrisches Rohr 70, orientiert in Pfeilrichtung A, und eine
Kolbenstange 72, die axial beweglich in dem zylindrischen Rohr 70
aufgenommen ist und aus einem oberen offenen Ende des zylindrischen
Rohrs 70 nach oben vorsteht. Die Kolbenstange 72 ist mit einem oberen
Ende an der Retraktorbasis 30 fixiert und ist mit einem unteren Ende an
eine zylindrische abgestufte Hülse 74 angeschlossen, an deren unterem
Ende integral ein Kolben 76 angebracht ist. Der Kolben 76, der ver
schieblich in dem zylindrischen Rohr 70 aufgenommen ist, unterteilt den
Innenraum des zylindrischen Rohrs 70 in eine obere Hydraulik 78 und
eine untere Hydraulik 80.
Wie aus Fig. 4 hervorgeht, besitzt die Hülse 74 Hydraulikkanäle 82a
bis 82d in ihrem Inneren, die für eine Strömungsverbindung zwischen
der oberen Hydraulikkammer 78 und der unteren Hydraulikkammer 80
sorgen. Die Hydraulikkanäle 82a bis 82d dienen gemeinsam als Drossel
punkt. Ein zylindrisches Drosselelement 84 befindet sich in vertikaler
Anordnung innerhalb des Hydraulikkanals 82b und besitzt ein konisches
unteres Ende 84a. Das zylindrische Drosselelement 84 ist mechanisch
mit seinem oberen Ende an ein piezoelektrisches Element 86 gekoppelt.
Wenn das piezoelektrische Element 86 betätigt wird, ist dement
sprechend die Einschnürstelle der Drossel zwischen dem konischen
unteren Ende 84a und einer inneren Umfangswand des Hydraulikkanals
82b kontinuierlich veränderbar.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, sind die variable Lastaufbringeinrichtung 64
und der Verlagerungssensor 62 elektrisch mit einer Steuerschaltung 100
verbunden. Ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 102 und ein Sicherheit
gurtsensor 104 sind ebenfalls elektrisch mit der Steuerschaltung 100
verbunden. Der Schulteranker 20 ist mit einem Codierer (einer Winkel
detektoreinrichtung) 106 kombiniert, um einen Sitzgurt-Ausrollwinkel θ
zu erfassen, bei dem es sich um den Winkel zwischen dem von dem
Schulteranker 20 zu dem Insassen 14 verlaufenden Teil des Gurts 16 und
einer Linie senkrecht zur Fahrbahn handelt. Der Codierer 106 ist eben
falls elektrisch mit der Steuerschaltung 100 verbunden. Das Lenkrad 26
besitzt einen Airbag-Betriebsfühler 108 als Airbagbetrieb-Detektorein
richtung, um das Aktivieren des Airbags 24 zu erfassen. Der Airbag-
Betriebssensor 108 ist elektrisch mit der Steuerschaltung 100 verbunden.
Zu dem Sitz 12 gehört ein Sitzpositionsdetektor 109 zum Erfassen der
Stellung des Insassen 14 auf dem Sitz 12 innerhalb des Fahrgastraums.
Der Sitzpositionsdetektor 109 ist elektrisch mit der Steuerschaltung 100
gekoppelt.
Die Steuerschaltung 100 fungiert als Ausrollgeschwindigkeits-Berech
nungseinrichtung 110 zum Berechnen einer Ausfahrgeschwindigkeit des
Sicherheitsgurts 16 aus einer Ausroll- oder Ausfahrlänge des Gurts 16,
die von dem Verlagerungssensor 62 erfaßt wird, sie fungiert weiterhin
als Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektor 112 zum Berechnen der Fahrzeug
geschwindigkeit gegenüber der Fahrbahn anhand einer von dem Fahr
zeuggeschwindigkeitssensor (Tachometer) 102 erfaßten Fahrzeugge
schwindigkeit, und sie fungiert weiterhin als Insassenbeschleunigungs-
Berechnungseinrichtung 114 zum Berechnen der Beschleunigung des
Insassen 14 gegenüber der Fahrbahn aus der von der Berechnungsein
richtung 110 berechneten Ausrollgeschwindigkeit sowie aus der von der
Detektoreinrichtung 112 berechneten Fahrzeuggeschwindigkeit. Eine
Anfangseinstellung der EA-Last erfolgt mittels einer Anfangs-Ventil
stellung des hydraulischen Dämpfers 66 und einer Nachgiebigkeitslast
der plastisch verformbaren Streifen 68.
Im folgenden soll anhand der Fig. 5 die Arbeitsweise der Sicherheits
gurtanordnung 10 mit dem oben beschriebenen Aufbau erläutert werden,
wobei die Fig. 5 eine Ablauffolge eines Verfahrens zum Steuern der
Sicherheitgurtanordnung 10 gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
Wenn das Fahrzeug beispielsweise durch einen Aufprall abrupt verzögert
wird, wird die Rolle 32 durch einen (nicht gezeigten) Notsperrmechanis
mus an einer Drehung gehindert. Der Klemmhebel 44 wird in Pfeilrich
tung B verschwenkt und drückt das Klemmglied 42 entlang der Unter
seite der oberen Platte 46 nach außen. Das Klemmglied 42 wird ent
gegen der Vorspannkraft der Rückstellfeder 41 gegen den Gurt 16 ge
drückt, wobei es den Gurt 16 mit den ersten und den zweiten Ein
griffszähnen 56 und 58 hält (vergleiche Fig. 6A).
Nachdem der Gurt 16 durch den Klemmechanismus 40 gegen ein Aus
rollen gesperrt ist, nimmt die auf den Gurt 16 in Ausrollrichtung ent
sprechend Pfeil A einwirkende Belastung progressiv zu. Wenn die auf
den Gurt 16 in Ausrollrichtung einwirkende Last eine voreingestellte
Lastgrenze erreicht, kollabieren die aufeinanderfolgenden Wellenelemen
te der plastisch verformbaren Streifen 68 in Ausrollrichtung, und der
hydraulische Dämpfer 66 wird zusammengedrückt, wodurch das Klemm
glied 42 sich im Verein mit dem Gurt 16 in Ausfahrrichtung ent
sprechend Pfeil A bewegen kann (Schritt 1 in Fig. 5). Nachdem der
Gurt 16 von dem Klemmechanismus 40 gegen ein Ausfahren gesperrt
wurde, wird der Gurt 16 unter der auf den Gurt 16 einwirkenden Last
oder Belastung verlängert. Da die EA-Last etwa so groß ist wie die
maximale auf den Gurt 16 einwirkende Last, wird der Gurt 16 dann
nicht verlängert, wenn der EA-Mechanismus in Betrieb ist.
Wie in Fig. 6B gezeigt ist, ermittelt der an der oberen Platte 46 ange
brachte Verlagerungssensor 62 eine Verlagerung der oberen Platte 46,
das heißt eine Ausroll- oder Ausfahrlänge X des Gurts 16 beim Betrieb
des EA-Mechanismus (Schritt S2), wenn sich das Klemmglied 52 in die
Ausfahrrichtung A bewegt. Die ermittelte Ausrollänge x wird an die
Steuerschaltung 100 gegeben, die dann als Ausrollgeschwindigkeits-
Berechnungseinrichtung 110 fungiert und dementsprechend die Ausfahr-
oder Ausrollgeschwindigkeit v (v = dx/dt) des Gurts 16 berechnet
(Schritt S3).
Die Steuerschaltung 100 empfängt außerdem von dem Sensor 102 den
Wert der Fahrzeuggeschwindigkeit. Die Steuerschaltung 100 arbeitet
dann als Fahrzeuggeschwindigkeits-Detektoreinrichtung 112 zum Erfas
sen einer Geschwindigkeit V des Fahrzeugs gegenüber der Fahrbahn
(Schritt S4). Die Steuerschaltung 100 berechnet dann eine Geschwindig
keit V' (V' = v + V) des Insassen 14 bezüglich der Fahrbahn, basie
rend auf der Ausrollgeschwindigkeit v des Gurts 16 bezüglich des Fahr
zeugs und der Geschwindigkeit V des Fahrzeugs in Bezug auf die Fahr
bahn (Schritt S5). Dann geht die Steuerung zum Schritt S6, wo die
Steuerschaltung 100 eine Beschleunigung α (α = dv'/dt = d(v + V)/dt)
des Insassen 14 bezüglich der Fahrbahn während des Betriebs des EA-
Mechanismus berechnet. Anschließend geht die Steuerung zum Schritt
S7, wo die Steuerschaltung 100 die Aufprall-Einzelheiten erfaßt oder die
variable Lastaufbringeinrichtung 64 die auf den ausfahrenden Gurt 16
von dem Klemmechanismus 40 als EA-Mechanismus aufgebrachte Kraft
variiert, basierend auf der berechneten Beschleunigung α des Insassen
14 gegenüber der Fahrbahn. Insbesondere betätigt die Steuerschaltung
100 die piezoelektrische Einrichtung 86 des hydraulischen Dämpfers 66,
um das Drosselelement 48 vertikal zu bewegen und so die Einschnürung
der Drosselstelle einzustellen. Auf diese Weise läßt sich der Dämpfungs
koeffizient des hydraulischen Dämpfers 66 kontinuierlich verändern.
Wenn bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform der EA-Me
chanismus in Betrieb ist, wird die Ausrollänge X des Gurts 16 erfaßt,
und es wird die Beschleunigung α des Insassen 14 gegenüber der Fahr
bahn auf der Grundlage der Ausrollänge x und der Geschwindigkeit V
des Fahrzeugs gegenüber der Fahrbahn berechnet. Anschließend wird
basierend auf der berechneten Beschleunigung α des Insassen 14 gegen
über der Fahrbahn von der variablen Lastaufbringeinrichtung 64 die auf
den ausfahrenden Sicherheitsgurt 16 von dem als EA-Mechanismus
dienenden Klemmechanismus 40 aufgebrachte Last variiert.
Folglich läßt sich die Beschleunigung α des Insassen 14 in einem ge
wissen Bereich steuern, ohne daß es dabei zu einer Beeinflussung durch
die Gewichtsunterschiede verschiedener Insassen kommt. Dies wiederum
ermöglicht die optimale Verringerung einer Aufprallkraft. Eine auf den
Insassen 14 einwirkende Aufprallkraft, das heißt eine Beschleunigung
des Insassen 14 gegenüber der Bodenfläche oder Fahrbahn, wird direkt
abgeschätzt (berechnet), und auf der Grundlage der abgeschätzten Auf
prallkraft oder Beschleunigung wird die EA-Last variiert. Selbst wenn
also verschiedene Insassen 14 mit verschiedenen Gewichten das Fahr
zeug benutzen, wird die Gurtspannung (die EA-Last), die auf den Insas
sen 14 einwirkt, abhängig vom Gewicht des Insassen 14 eingestellt
(vergleiche Fig. 7). Hierdurch besteht die Möglichkeit, eine konstante
Beschleunigung (mithin Aufprallkraft) des Insassen 14 in Bezug auf die
Fahrbahn unabhängig davon einzustellen, wie groß das Gewicht des
Insassen 14 ist, und folglich wird die Aufprallkraft für den Insassen 14
praktisch beliebigen Gewichts absorbiert oder verringert (Fig. 8). In
Fig. 8 ist zum besseren Verständnis dieses Vorteils der Einfluß, den
eine Änderung des Gurtspannwinkels θs hat, verursacht durch die Bewe
gung des Insassen 14, auf die Beschleunigung α außer Acht gelassen.
Die Insassenbeschleunigungs-Berechnungseinrichtung 114 berechnet
außerdem ein zeitliches Differential der Beschleunigung α des Insassen
14 gegenüber der Fahrbahn. Hierdurch ist es möglich, die Tendenz des
Aufpralls vorherzusagen, was eine noch bessere Regelung der variablen
Lastaufbringeinrichtung 64 ermöglicht und damit zu besseren Bedingun
gen beim Rückhalten des Insassen 14 führt.
Das Steuerrad 26 beinhaltet einen Airbag-Betriebssensor 108 zum Erfas
sen des Betriebs des Airbags 24. Wie in Fig. 9 gezeigt ist, wird von
dem Airbag-Betriebssensor 108 zum Zeitpunkt t1 ein Airbag-Aufblas
signal geliefert, und dann wird die EA-Last unter Berücksichtigung der
durch den Airbag 24 verursachten Zunahme der Rückhaltekraft gesteu
ert. Da der Betrieb des Airbags 24 relativ zuverlässig erfaßt wird, be
steht die Möglichkeit, den Airbag 24 dazu zu bringen, in wirksamer
Weise eine Rückhaltekraft zu erzeugen, um hierdurch zu verhindern,
daß der Insasse 14 sich zu weit nach vorn bewegt. Hierzu wird die
Beschleunigung α des Insassen 14 in Bezug auf die Fahrbahn exakt auf
einem konstanten Wert gehalten.
Bei der ersten Ausführungsform ist der Schulteranker 20 mit einem
Kodierer 106 ausgestattet, um den Gurtausrollwinkel θ zu erfassen. Wie
in Fig. 10 gezeigt ist, besteht der Gurtausrollwinkel θ aus der Summe
eines Verlagerungswinkels θ1, den der Kodierer 106 liefert, und eines
Winkels θ2 zwischen dem aus dem Retraktor 18 kommenden Gurt 16
und der Senkrechten K. Wenn sich der Insasse 14 bei einem Aufprall in
Pfeilrichtung nach vorn bewegt, nimmt der Gurtausrollwinkel θ zu.
Wenn sich der Insasse 14 parallel zur Bodenfläche bewegt, läßt sich die
Ausrollstrecke dx des Gurts 16 in der gleichen Richtung wie der Insasse
14 nach folgender Gleichung berechnen (vergleiche Fig. 11):
wobei d1 die Ausrolldistanz des Gurts 16 und h der Abstand zwischen
der Schulter des Insassen 14 und dem Schulteranker ist.
Mit Hilfe der obigen Gleichung ist es möglich, in noch genauerer Weise
die Strecke zu berechnen, über die sich der Insasse 14 bei einem Auf
prall relativ zu dem Fahrzeug bewegt, und außerdem läßt sich noch
besser die Beschleunigung α des Insassen 14 gegenüber der Fahrbahn
abschätzen (berechnen). Folglich spiegelt die Ausrollstrecke d1 des
Gurts 16 die Bewegungsrichtung des Insassen 14 gegenüber dem Fahr
zeug wieder, und die Beschleunigung α des Insassen 14 gegenüber der
Fahrbahn wird zum Regeln der EA-Last berechnet. Wie also in den
Fig. 12 und 13 gezeigt ist, wird die EA-Last in einer Regelschleife
basierend auf der Beschleunigung α des Insassen 14 gegenüber der
Fahrbahn unter Berücksichtigung der Änderung des Gurtspannungs
winkels θs, verursacht durch die Bewegung des Insassen 14, geregelt,
wodurch es möglich wird, die EA-Last so zu regeln, daß sie progressiv
verringert wird. Selbst wenn der Gurtspannungswinkel θs sich bei der
Bewegung des Insassen 14 zu einem spitzeren Winkel hin ändert, ist es
möglich, die Beschleunigung α des Insassen 14 gegenüber der Bo
denfläche konstant zu halten und dadurch die Aufprallenergie mit Beginn
des Betriebs des EA-Mechanismus wirksam zu absorbieren, demzufolge
sich die maximale Beschleunigung (Aufprallkraft), die auf den Insassen
14 einwirkt, verringern läßt.
Bei der ersten Ausführungsform dient der Sitzpositionsdetektor 109 zum
Erfassen der Position oder Stellung des Insassen 14 auf dem Sitz 12
innerhalb des Fahrgastraums. Wie in den Fig. 14A und 14B gezeigt
ist, ermittelt der Sitzpositionsdetektor 109 die Strecken X1 und X2, über
die sich der Insasse 14 innerhalb des Fahrgastraums bewegen kann, und
er liefert die ermittelten Strecken X1 und X2 an die Steuerschaltung 100.
Die Steuerschaltung 100 variiert dann abhängig von den Strecken X1,
X2, über die sich der Insasse 14 innerhalb des Fahrgastraums bewegen
kann, die EA-Last.
Wenn der Insasse 14 sich über eine relativ große Strecke hin bewegen
kann (Strecke X2), so ist es gemäß Fig. 15 möglich, die EA-Last auf
einen geringeren Wert einzustellen, um die Beschleunigung α des Insas
sen 14 gegenüber der Bodenfläche zu reduzieren, damit die Last (der
Aufprall), der der Insasse 14 ausgesetzt ist, wirksam verringert werden
kann. Bei der ersten Ausführungsform dient der Sitzpositionsdetektor
109 als Insassenstellungs-Detektoreinrichtung. Allerdings kann als solche
Insassenstellungs-Detektoreinrichtung auch ein Detektor zum Erfassen
der Ausrollänge des Gurts bei angelegtem Sicherheitsgurt oder ein
Ultraschall-Doppler-Radar oder ein Milliwellenradar im Amaturenbrett
untergebracht sein, um die Strecke zu ermitteln, über die sich ein
Insasse bewegt hat.
Wie in Fig. 16 gezeigt ist, kann man eine Klemmenlöseeinrichtung 90
verwenden, um das Klemmglied 52 aus seinem Eingriff mit dem Gurt
16 zu lösen und dadurch in gewünschter Weise den Bereich zu steuern,
in welchem der EA-Mechanismus betätigbar ist. Die Klemmenlöseein
richtung 90 besitzt eine untere Platte 92 mit einer oberen und einer
unteren Öffnung 94a und 94b, durch die hindurch der Gurt 16 verläuft.
Ein piezoelektrisches Bauelement 96 ist an einer Oberfläche der unteren
Platte 92 entfernt von dem Gurt 16 befestigt, und ein Paar seitlich be
abstandeter Blattfedern 98 ist an der abgewandten Fläche der unteren
Platte 92 gelagert, die dem Gurt 16 gegenüberliegt, um im Normalfall
die untere Platte 92 weg von dem Klemmglied 42 zu belasten.
Wenn das piezoelektrische Bauelement 96 zu einem gewünschten Zeit
punkt während des Betriebs des EA-Mechanismus aktiviert wird, drückt
die untere Platte 92 den Gurt 16 von dem Klemmechanismus 40 weg.
Der Gurt 16 ist nun von den ersten und den zweiten Eingriffszähnen 56
und 58 beabstandet und wird zu dem Insassen 14 hin ausgerollt, was die
Betriebsspanne für den EA-Mechanismus verkürzt.
Fig. 17 zeigt schematisch in Blockform eine Sicherheitsgurtanordnung
10a als Insassenrückhaltevorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungs
form der Erfindung. Diese Teile der Sicherheitsgurtanordnung 10a, die
mit denen der Sicherheitsgurtanordnung 10 gemäß der ersten Aus
führungsform identisch sind, tragen gleiche Bezugszeichen und werden
im folgenden nicht noch einmal detailliert beschrieben.
Die Sicherheitsgurtanordnung 10a besitzt eine Steuerschaltung 100a, an
die elektrisch ein Geschwindigkeitssensor 102 oder ein Beschleunigungs
sensor 102a angeschlossen ist. Die Steuerschaltung 100a fungiert als
Ausrollbeschleunigungs-Berechnungseinrichtung 110a zum Berechnen
einer Abziehbeschleunigung des Sicherheitsgurts 16 anhand der Aus
rollänge des Gurts 16, fungiert als Fahrzeugbeschleunigungs-Berech
nungseinrichtung 112a zum Berechnen einer Beschleunigung des Fahr
zeugs gegenüber der Fahrbahn basierend auf der Fahrgeschwindigkeit
des Fahrzeugs in Bezug auf die Fahrbahn, wie sie von dem Geschwin
digkeitssensor 102 erfaßt wird, oder fungiert als Fahrzeugbeschleuni
gungs-Detektoreinrichtung 112b zum Erfassen einer Beschleunigung des
Fahrzeugs in Bezug auf die Fahrbahn mit Hilfe des Beschleunigungs
sensors 102a, und fungiert als Insassenbeschleunigungs-Berechnungsein
richtung 114 zum Berechnen einer Beschleunigung des Insassen 14
gegenüber der Fahrbahn aus der Ausrollbeschleunigung, die von der
Ausrollbeschleunigungs-Berechnungseinrichtung 110a berechnet wurde,
und der Beschleunigung des Fahrzeugs, berechnet durch die Fahrzeug
beschleunigungs-Berechnungseinrichtung 112a, oder ermittelt von der
Fahrzeugbeschleunigungs-Detektoreinrichtung 112b.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 18 die Arbeitsweise der
Sitzgurtanordnung 10a mit dem obigen Aufbau erläutert, wobei die
Fig. 18 einen Betriebsablauf bei einem Verfahren zum Steuern der
Sicherheitsgurtanordnung 10a der zweiten Ausführungsform zeigt.
Nachdem der EA-Mechanismus zu arbeiten begonnen hat, Schritt S1a,
wird die Ausrollänge x des Gurts 16 erfaßt (Schritt S2a), und es wird
eine Ausrollbeschleunigung G (G = d2x/dt2) des Gurts 16 berechnet
(Schritt S3a). Die Steuerschaltung 100a empfängt die Fahrzeuggeschwin
digkeit V von dem Geschwindigkeitssensor 102 (Schritt S4a), und die
Fahrzeugbeschleunigungs-Berechnungseinrichtung 112a berechnet eine
Beschleunigung A (A = dV/dt) des Fahrzeugs bezüglich der Fahrbahn
(Schritt S5a). Alternativ empfängt die Steuerschaltung 110 den Wert der
Fahrzeugbeschleunigung von dem Beschleunigungssensor 102a, und die
Fahrzeugbeschleunigungs-Detektoreinrichtung 112b erfaßt eine Beschleu
nigung A des Fahrzeugs gegenüber der Bodenfläche. Wenn die Be
schleunigung A direkt von dem Beschleunigungssensor 102a ermittelt
wird, entfällt der Schritt S4a. Anschließend geht es zum Schritt S6a, wo
die Beschleunigung α (α = G + A) des Insassen 14 gegenüber der
Fahrbahn berechnet wird, und es werden die Aufprall-Einzelheiten er
kannt, oder es wird die variable Lastaufbringeinrichtung 64 gesteuert
(Schritt S7a).
Da also bei der zweiten Ausführungsform die Beschleunigung α des
Insassen 14 gegenüber der Fahrbahn basierend auf der Ausrollbeschleu
nigung G des Gurts 16 und der Beschleunigung A des Fahrzeugs ge
genüber der Fahrbahn berechnet wird, verändert die variable Lastauf
bringeinrichtung 64 die auf den ausgerollten Gurt 16 von dem Klemm
mechanismus 14 aufgebrachte Last, so daß man die gleichen Vorteile
wie bei der ersten Ausführungsform erzielen kann.
Fig. 19 zeigt schematisch und teilweise in Blockform eine Insas
senrückhaltevorrichtung 144 gemäß einer dritten Ausführungsform der
Erfindung, wobei ein G-Sensor (Längs- und Seitenbeschleunigungs-De
tektoreinrichtung) 146 vorhanden ist. Der G-Sensor 146 dient zum Er
fassen von Beschleunigungsvorgängen des Fahrzeugs in dessen Längs-
und Querrichtung. Eine (nicht gezeigte) Steuerschaltung dient als Bewe
gungsrichtungs-Erkennungseinrichtung zum Erkennen einer Richtung, in
der das Fahrzeug aufprallt, das heißt einer Richtung, in der sich der
Insasse 14 gegenüber dem Fahrzeug bewegt.
Insbesondere bewegt sich der Insasse 14 über eine Strecke X1 in Längs
richtung (entsprechend Pfeil B1) des Fahrzeugs, und er bewegt sich
außerdem über eine Strecke X2 in einer schrägen Richtung (ent
sprechend Pfeil B2), wobei die Strecke X2 beträchtlich verschieden von
der Strecke X1 ist. Durch Einstellen einer Beschleunigung des Insassen
14 gegenüber der Fahrbahn abhängig von den Strecken X1 und X2 läßt
sich die auf den Insassen 14 einwirkende Last wirksam reduzieren.
Die Insassenrückhaltevorrichtung (die Sicherheitsgurtanordnung) 10, 10a
bzw. 144 gemäß der ersten bis dritten Ausführungsform besitzt eine
Längen- oder Streckendetektoreinrichtung (Verlagerungssensor 62) zum
Erfassen einer Ausfahr- oder Ausrollänge des Gurts 16, wenn der Auf
prall-Energieabsorptions-Mechanismus (der Klemmechanismus 40) in
Betrieb gesetzt wird, sie besitzt die Ausrollgeschwindigkeits-Berech
nungseinrichtung 110 zum Berechnen der Ausrollgeschwindigkeit des
Gurts 16 unter Zugrundelegung der von der Längendetektoreinrichtung
erzeugten Daten, sie besitzt die Fahrzeuggeschwindigkeits-Detektorein
richtung 112 zum Berechnen der Fahrzeuggeschwindigkeit gegenüber der
Fahrbahn, und sie besitzt die Insassenbeschleunigungs-Berechnungsein
richtung 114 zum Berechnen einer Beschleunigung des Insassen 14
gegenüber der Fahrbahn aus der von der Ausrollgeschwindigkeits-Be
rechnungseinrichtung 114 berechneten Ausrollgeschwindigkeit und der
von der Fahrzeuggeschwindigkeits-Detektoreinrichtung 112 berechneten
Fahrzeuggeschwindigkeit.
Alternativ kann die Ausrollgeschwindigkeits-Berechnungseinrichtung 110
ersetzt werden durch die Ausrollbeschleunigungs-Berechnungseinrichtung
110a zum Berechnen einer Ausfahr- oder Ausrollbeschleunigung des
Gurts 16, und die Fahrzeuggeschwindigkeits-Detektoreinrichtung 112
läßt sich ersetzen durch die Fahrzeugbeschleunigungs-Berechnungsein
richtung 112a oder die Fahrzeugbeschleunigungs-Detektoreinrichtung
112b, und schließlich kann die Insassenbeschleunigungs-Berechnungsein
richtung 114 eine Beschleunigung des Insassen 14 gegenüber der Fahr
bahn berechnen anhand der von der Ausrollbeschleunigungs-Berech
nungseinrichtung 110a berechneten Ausrollbeschleunigung für den Gurt
und der von der Fahrzeugbeschleunigungs-Berechnungseinrichtung 12a
berechneten oder von der Fahrzeugbeschleunigungs-Detektoreinrichtung
112b detektierten Fahrzeugbeschleunigung.
Die Insassenrückhaltevorrichtung besitzt außerdem die Winkeldetektor
einrichtung (den Kodierer 106) zum Erfassen des Ausrollwinkels θ des
Gurts, bei dem es sich um einen Winkel zwischen demjenigen Teil des
Gurts 16, der sich von dem Schulteranker 20 ausgehend hin zu dem
Insassen 14 erstreckt, und der senkrecht auf der Fahrbahn stehenden
Geraden handelt. Eine Ausrollgeschwindigkeit oder -beschleunigung des
Gurts 16 wird unter Berücksichtigung des Ausrollwinkels θ des Gurts
berechnet, der von der Winkeldetektoreinrichtung ermittelt wird.
Der Aufprallenergie-Absorptionsmechanismus enthält die Klemmeinrich
tung (den Klemmechanismus 40) zum Klemmen des Gurts 16 in einem
Notfall, und die variable Lastaufbringeinrichtung 64 dient zum Variieren
der auf den ausgerollten Sicherheitsgurt 16 von der Klemmeinrichtung
aufgebrachten Last basierend auf der Beschleunigung des Insassen 14,
die von der Insassenbeschleunigungs-Berechnungseinrichtung 114 berech
net wird.
Die Insassenrückhaltevorrichtung besitzt außerdem eine Airbagbetriebs-
Detektoreinrichtung (einen Airbagbetriebssensor 108). Die variable
Lastaufbringeinrichtung 64 variiert die auf den ausgerollten Gurt 16 von
der Klemmeinrichtung aufgebrachte Last basierend auf dem Betrieb des
Airbags 24, wie er von der Airbagbetrieb-Detektoreinrichtung erfaßt
wird, und basierend auf der Beschleunigung des Insassen 14, die von
der Insassenbeschleunigungs-Berechnungseinrichtung 114 berechnet
wird.
Die Insassenrückhaltevorrichtung besitzt außerdem die Sitzpositions-
Detektoreinrichtung (den Sitzpositionsdetektor 109) zum Erfassen der
Stellung des Insassen 14 auf dem Sitz 12 in Längsrichtung des Fahr
zeugs. Die variable Lastaufbringeinrichtung 64 variiert die auf den
ausgerollten Sicherheitsgurt 16 von der Klemmeinrichtung aufgebrachte
Last unter Berücksichtigung der Stellung des Insassen 14 in Längsrich
tung des Fahrzeugs.
Außerdem besitzt die Insassenrückhaltevorrichtung die Längs- und Quer
beschleunigungs-Detektoreinrichtung (den G-Sensor 146) zum Erfassen
von Beschleunigung des Insassen 14 in Längs- und Seitenrichtung des
Fahrzeugs, um die Richtung zu ermitteln, in der der Insasse 14 bezüg
lich des Fahrzeugs bewegt wird. Die variable Lastaufbringeinrichtung 64
variiert die von der Klemmeinrichtung auf den ausgerollten Sicherheits
gurt 16 aufgebrachte Last unter Berücksichtigung der Richtung, in der
sich der Insasse 14 gegenüber dem Fahrzeug bewegt.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Insassenrückhaltevorrichtung und des
erfindungsgemäßen Verfahrens zu deren Steuerung und Regelung wird
bei Betrieb des Aufprallenergie-Absorptionsmechanismus eine Ausfahr-
oder Ausrollänge des Sicherheitsgurts ermittelt, und es wird aus der
ermittelten Ausrollänge des Gurts eine Ausrollgeschwindigkeit oder eine
Ausrollbeschleunigung des Gurts errechnet. Es wird eine Geschwindig
keit oder eine Beschleunigung des Fahrzeugs gegenüber der Fahrbahn
berechnet (oder detektiert), das heißt direkt mit einem Sensor erfaßt, und
es wird eine Beschleunigung des Insassen gegenüber der Fahrbahn basie
rend auf der Ausrollgeschwindigkeit oder -beschleunigung des Gurts und
der Geschwindigkeit oder Beschleunigung des Fahrzeugs berechnet.
Dann werden die Einzelheiten des Aufpralls erkannt und verarbeitet,
oder die Insassenrückhaltevorrichtung wird basierend auf der berech
neten Beschleunigung des Insassen gegenüber der Bodenfläche oder der
Fahrbahn geregelt.
Die auf den Insassen einwirkende Beschleunigung bezüglich der Fahr
bahn wird also direkt berechnet (abgeschätzt) anhand der Ausrollänge
des Sicherheitsgurts, um die von dem Aufprallenergie-Absorptions
mechanismus auf den ausfahrenden Sicherheitsgurt aufgebrachte Last mit
einer Regelschleife zu regeln. Die auf den Insassen einwirkende Be
schleunigung gegenüber der Bodenfläche läßt sich daher unabhängig vom
Insassengewicht auf einem konstanten Wert halten, auch unabhängig von
den Einzelheiten des Aufpralls und unabhängig davon, ob ein Airbag
vorhanden ist oder nicht. Hierdurch kann die Aufprallenergie wirksam
absorbiert werden. Der Insasse kann also zu jeder Zeit unter optimalen
Bedingungen zurückgehalten werden.
Claims (26)
1. Rückhaltevorrichtung zur Verwendung bei einem Kraftfahrzeug,
umfassend:
einen Aufprallenergie-Absorptionsmechanismus (40) zum Verhindern des Ausfahrens eines Sicherheitsgurts (16), um einen Insassen (14) in einem Notfall zurückzuhalten, und zum Ermöglichen des Ausfahrens des Si cherheitsgurts (16) dann, wenn eine eine voreingestellte Last überstei gende Last auf den Gurt (16) ausgeübt wird;
eine Längendetektoreinrichtung (62) zum Erfassen eines ausgefahrenen Längenabschnitts des Gurts (16), wenn der Aufprallenergie-Absorptions mechanismus (40) in Betrieb ist;
eine Ausfahrgeschwindigkeits-Berechnungseinrichtung (110) zum Berech nen einer Ausfahrgeschwindigkeit des Gurts (16) auf der Grundlage des ausgefahrenen Längenabschnitts, wie er von der Längendetektoreinrich tung (62) erfaßt wird;
eine Fahrzeuggeschwindigkeits-Detektoreinrichtung (112) zum Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit in Bezug auf die Fahrbahn; und
eine Insassenbeschleunigungs-Berechnungseinrichtung (114) zum Berech nen einer Beschleunigung des Insassen (14) in Bezug auf die Fahrbahn, basierend auf der berechneten Ausfahrgeschwindigkeit und der erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeit.
einen Aufprallenergie-Absorptionsmechanismus (40) zum Verhindern des Ausfahrens eines Sicherheitsgurts (16), um einen Insassen (14) in einem Notfall zurückzuhalten, und zum Ermöglichen des Ausfahrens des Si cherheitsgurts (16) dann, wenn eine eine voreingestellte Last überstei gende Last auf den Gurt (16) ausgeübt wird;
eine Längendetektoreinrichtung (62) zum Erfassen eines ausgefahrenen Längenabschnitts des Gurts (16), wenn der Aufprallenergie-Absorptions mechanismus (40) in Betrieb ist;
eine Ausfahrgeschwindigkeits-Berechnungseinrichtung (110) zum Berech nen einer Ausfahrgeschwindigkeit des Gurts (16) auf der Grundlage des ausgefahrenen Längenabschnitts, wie er von der Längendetektoreinrich tung (62) erfaßt wird;
eine Fahrzeuggeschwindigkeits-Detektoreinrichtung (112) zum Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit in Bezug auf die Fahrbahn; und
eine Insassenbeschleunigungs-Berechnungseinrichtung (114) zum Berech nen einer Beschleunigung des Insassen (14) in Bezug auf die Fahrbahn, basierend auf der berechneten Ausfahrgeschwindigkeit und der erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeit.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, umfassend:
eine Winkeldetektoreinrichtung (116) zum Erfassen eines Ausrollwinkels des Sicherheitsgurts (16);
wobei die Ausfahrgeschwindigkeits-Berechnungseinrichtung (110) eine Einrichtung zum Berechnen der Ausfahrgeschwindigkeit des Gurts (16) unter Berücksichtigung des Ausrollwinkels des Gurts (16), wie er von der Winkeldetektoreinrichtung (106) erfaßt wird, aufweist.
eine Winkeldetektoreinrichtung (116) zum Erfassen eines Ausrollwinkels des Sicherheitsgurts (16);
wobei die Ausfahrgeschwindigkeits-Berechnungseinrichtung (110) eine Einrichtung zum Berechnen der Ausfahrgeschwindigkeit des Gurts (16) unter Berücksichtigung des Ausrollwinkels des Gurts (16), wie er von der Winkeldetektoreinrichtung (106) erfaßt wird, aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Aufprallenergie-Absorp
tionsmechanismus aufweist:
eine Klemmeinrichtung (40) zum Festklemmen des Sicherheitsgurts (16) in einem Notfall; und
eine variable Lastaufbringeinrichtung (64) zum Variieren der auf den ausfahrenden Sicherheitsgurt (16) von der Klemmeinrichtung (40) aufge brachten Last, basierend auf der Beschleunigung des Insassen (14), die von der Insassenbeschleunigungs-Berechnungseinrichtung (114) berech net wurde.
eine Klemmeinrichtung (40) zum Festklemmen des Sicherheitsgurts (16) in einem Notfall; und
eine variable Lastaufbringeinrichtung (64) zum Variieren der auf den ausfahrenden Sicherheitsgurt (16) von der Klemmeinrichtung (40) aufge brachten Last, basierend auf der Beschleunigung des Insassen (14), die von der Insassenbeschleunigungs-Berechnungseinrichtung (114) berech net wurde.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Insassen
beschleunigungs-Berechnungseinrichtung (114) eine Einrichtung zum
Berechnen eines zeitlichen Differentials der Beschleunigung des Insassen
(14) bezüglich der Fahrbahn aufweist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, umfassend:
eine Airbagbetriebs-Detektoreinrichtung (108) zum Feststellen der Akti vierung eines zu dem Fahrzeug gehörigen Airbags (24);
wobei eine variable Lastaufbringeinrichtung (64) mit einer Einrichtung zum Variieren der auf den ausfahrenden Sicherheitsgurt (16) von einer Klemmeinrichtung (40) aufgebrachten Last diese Last auf der Grundlage der von der Insassenbeschleunigungs-Berechnungseinrichtung (114) berechneten Insassenbeschleunigung und der von der Airbagbetriebs- Detektoreinrichtung (108) erfaßten Aktivierung des Airbags (24) variiert.
eine Airbagbetriebs-Detektoreinrichtung (108) zum Feststellen der Akti vierung eines zu dem Fahrzeug gehörigen Airbags (24);
wobei eine variable Lastaufbringeinrichtung (64) mit einer Einrichtung zum Variieren der auf den ausfahrenden Sicherheitsgurt (16) von einer Klemmeinrichtung (40) aufgebrachten Last diese Last auf der Grundlage der von der Insassenbeschleunigungs-Berechnungseinrichtung (114) berechneten Insassenbeschleunigung und der von der Airbagbetriebs- Detektoreinrichtung (108) erfaßten Aktivierung des Airbags (24) variiert.
6. Vorrichtung nach Anspruch 3, umfassend:
eine Insassenpositions-Detektoreinrichtung (109) zum Feststellen der Position des Insassen (14) in Längsrichtung des Fahrzeugs;
wobei die variable Lastaufbringeinrichtung (64) Mittel aufweist, um die auf den ausfahrenden Gurt (16) von dem Aufprallenergie-Absorptions mechanismus aufgebrachte Last basierend auf der Beschleunigung des Insassen (14), wie sie von der Insassenbeschleunigungs-Berechnungsein richtung (114) berechnet wird, der von der Längendetektoreinrichtung (62) erfaßten Ausfahrlänge des Gurts (16) und der Position des Insassen (14) in Längsrichtung des Fahrzeugs, wie sie von der Insassenpositions- Detektoreinrichtung (109) erfaßt wird, zu variieren.
eine Insassenpositions-Detektoreinrichtung (109) zum Feststellen der Position des Insassen (14) in Längsrichtung des Fahrzeugs;
wobei die variable Lastaufbringeinrichtung (64) Mittel aufweist, um die auf den ausfahrenden Gurt (16) von dem Aufprallenergie-Absorptions mechanismus aufgebrachte Last basierend auf der Beschleunigung des Insassen (14), wie sie von der Insassenbeschleunigungs-Berechnungsein richtung (114) berechnet wird, der von der Längendetektoreinrichtung (62) erfaßten Ausfahrlänge des Gurts (16) und der Position des Insassen (14) in Längsrichtung des Fahrzeugs, wie sie von der Insassenpositions- Detektoreinrichtung (109) erfaßt wird, zu variieren.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, weiterhin umfassend:
eine Längs- und Seitenbeschleunigungs-Detektoreinrichtung (146) zum Erfassen von Fahrzeugbeschleunigungen in Längs- und Querrichtung;
eine Bewegungsrichtungs-Erfassungseinrichtung zum Feststellen der Richtung, in der sich der Insasse (14) bewegt, basierend auf den Be schleunigungen und den Richtungeh, in denen diese Beschleunigungen wirken, wie sie von der Längs- und Seitenbeschleunigungs-Detektor einrichtung (146) erfaßt werden;
wobei die veränderliche Lastaufbringeinrichtung (64) Mittel aufweist, um die auf den ausfahrenden Sicherheitsgurt (16) von dem Aufprall energie-Absorptionsmechanismus aufgebrachte Last auch unter Berück sichtigung der Richtung zu variieren, wie sie von der Bewegungsrich tungs-Bestimmungseinrichtung ermittelt wird.
eine Längs- und Seitenbeschleunigungs-Detektoreinrichtung (146) zum Erfassen von Fahrzeugbeschleunigungen in Längs- und Querrichtung;
eine Bewegungsrichtungs-Erfassungseinrichtung zum Feststellen der Richtung, in der sich der Insasse (14) bewegt, basierend auf den Be schleunigungen und den Richtungeh, in denen diese Beschleunigungen wirken, wie sie von der Längs- und Seitenbeschleunigungs-Detektor einrichtung (146) erfaßt werden;
wobei die veränderliche Lastaufbringeinrichtung (64) Mittel aufweist, um die auf den ausfahrenden Sicherheitsgurt (16) von dem Aufprall energie-Absorptionsmechanismus aufgebrachte Last auch unter Berück sichtigung der Richtung zu variieren, wie sie von der Bewegungsrich tungs-Bestimmungseinrichtung ermittelt wird.
8. Insassenrückhaltevorrichtung zur Verwendung in einem Kraftfahr
zeug, umfassend:
einen Aufprallenergie-Absorptionsmechanismus (40) zum Verhindern, daß ein Sicherheitsgurt (16) ausgefahren wird, um einen Insassen (14) in einem Notfall zurückzuhalten, und zum Ermöglichen, daß der Gurt (16) ausfährt, wenn eine eine voreingestellte Last übersteigende Last auf den Gurt (16) einwirkt;
eine Längendetektoreinrichtung (62) zum Erfassen eines Ausfalir-Län genabschnitts des Gurts (16), wenn der Aufprallenergie-Absorptions mechanismus (40) in Betrieb ist;
eine Ausfahrbeschleunigungs-Berechnungseinrichtung (110a) zum Be rechnen einer Ausfahrbeschleunigung des Sicherheitsgurts (16) anhand der von der Längendetektoreinrichtung (62) ermittelten Ausfahrlänge;
eine Fahrzeugbeschleunigungs-Berechnungseinrichtung (112a) zum Erfas sen einer Fahrzeuggeschwindigkeit bezüglich der Fahrbahn, auf dem das Fahrzeug fährt, und zum Berechnen einer Fahrzeugbeschleunigung in Bezug auf die Fahrbahn, oder eine Fahrzeugbeschleunigungs-Detektor einrichtung (112b) zum Erfassen der Fahrzeugbeschleunigung in Bezug auf die Fahrbahn; und
eine Insassenbeschleunigungs-Berechnungseinrichtung (114) zum Berech nen einer Beschleunigung des Insassen (14) bezüglich der Fahrbahn, basierend auf der berechneten Ausfahrbeschleunigung und der berech neten oder detektierten Beschleunigung des Fahrzeugs.
einen Aufprallenergie-Absorptionsmechanismus (40) zum Verhindern, daß ein Sicherheitsgurt (16) ausgefahren wird, um einen Insassen (14) in einem Notfall zurückzuhalten, und zum Ermöglichen, daß der Gurt (16) ausfährt, wenn eine eine voreingestellte Last übersteigende Last auf den Gurt (16) einwirkt;
eine Längendetektoreinrichtung (62) zum Erfassen eines Ausfalir-Län genabschnitts des Gurts (16), wenn der Aufprallenergie-Absorptions mechanismus (40) in Betrieb ist;
eine Ausfahrbeschleunigungs-Berechnungseinrichtung (110a) zum Be rechnen einer Ausfahrbeschleunigung des Sicherheitsgurts (16) anhand der von der Längendetektoreinrichtung (62) ermittelten Ausfahrlänge;
eine Fahrzeugbeschleunigungs-Berechnungseinrichtung (112a) zum Erfas sen einer Fahrzeuggeschwindigkeit bezüglich der Fahrbahn, auf dem das Fahrzeug fährt, und zum Berechnen einer Fahrzeugbeschleunigung in Bezug auf die Fahrbahn, oder eine Fahrzeugbeschleunigungs-Detektor einrichtung (112b) zum Erfassen der Fahrzeugbeschleunigung in Bezug auf die Fahrbahn; und
eine Insassenbeschleunigungs-Berechnungseinrichtung (114) zum Berech nen einer Beschleunigung des Insassen (14) bezüglich der Fahrbahn, basierend auf der berechneten Ausfahrbeschleunigung und der berech neten oder detektierten Beschleunigung des Fahrzeugs.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, umfassend:
eine Winkeldetektoreinrichtung (116) zum Erfassen eines Ausrollwinkels des Sicherheitsgurts (16);
wobei die Ausfahrgeschwindigkeits-Berechnungseinrichtung (110a) eine Einrichtung zum Berechnen der Ausfahrgeschwindigkeit des Gurts (16) unter Berücksichtigung des Ausrollwinkels des Gurts (16), wie er von der Winkeldetektoreinrichtung (106) erfaßt wird, aufweist.
eine Winkeldetektoreinrichtung (116) zum Erfassen eines Ausrollwinkels des Sicherheitsgurts (16);
wobei die Ausfahrgeschwindigkeits-Berechnungseinrichtung (110a) eine Einrichtung zum Berechnen der Ausfahrgeschwindigkeit des Gurts (16) unter Berücksichtigung des Ausrollwinkels des Gurts (16), wie er von der Winkeldetektoreinrichtung (106) erfaßt wird, aufweist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, bei der der Aufprallenergie-
Absorptionsmechanismus (40) aufweist:
eine Klemmeinrichtung (40) zum Festklemmen des Sicherheitsgurts (16) in einem Notfall; und
eine variable Lastaufbringeinrichtung (64) zum Variieren der auf den ausfahrenden Sicherheitsgurt (16) von der Klemmeinrichtung (40) aufge brachten Last, basierend auf der Beschleunigung des Insassen (14), die von der Insassenbeschleunigungs-Berechnungseinrichtung (114) berech net wurde.
eine Klemmeinrichtung (40) zum Festklemmen des Sicherheitsgurts (16) in einem Notfall; und
eine variable Lastaufbringeinrichtung (64) zum Variieren der auf den ausfahrenden Sicherheitsgurt (16) von der Klemmeinrichtung (40) aufge brachten Last, basierend auf der Beschleunigung des Insassen (14), die von der Insassenbeschleunigungs-Berechnungseinrichtung (114) berech net wurde.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der die Insassenbeschleunigungs-
Berechnungseinrichtung (114) eine Einrichtung zum Berechnen eines
zeitlichen Differentials der Beschleunigung des Insassen (14) bezüglich
der Fahrbahn aufweist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, umfassend:
eine Airbagbetriebs-Detektoreinrichtung (108) zum Erfassen der Aktivie rung eines zu dem Fahrzeug gehörigen Airbags (24);
wobei die variable Lastaufbringeinrichtung (64) Mittel aufweist, um die auf den ausfahrenden Gurt (16) von dem Aufprallenergie-Absorptions mechanismus aufgebrachte Last zu variieren auf der Grundlage der Beschleunigung des Insassen (14), die von der Insassenbeschleunigungs- Berechnungseinrichtung (114) berechnet wurde, und dem Betrieb des Airbags (24), der von der Airbagbetriebs-Detektoreinrichtung (108) erfaßt wird.
eine Airbagbetriebs-Detektoreinrichtung (108) zum Erfassen der Aktivie rung eines zu dem Fahrzeug gehörigen Airbags (24);
wobei die variable Lastaufbringeinrichtung (64) Mittel aufweist, um die auf den ausfahrenden Gurt (16) von dem Aufprallenergie-Absorptions mechanismus aufgebrachte Last zu variieren auf der Grundlage der Beschleunigung des Insassen (14), die von der Insassenbeschleunigungs- Berechnungseinrichtung (114) berechnet wurde, und dem Betrieb des Airbags (24), der von der Airbagbetriebs-Detektoreinrichtung (108) erfaßt wird.
13. Vorrichtung nach Anspruch 10, umfassend:
eine Insassenpositions-Detektoreinrichtung (109) zum Feststellen der Position des Insassen (14) in Längsrichtung des Fahrzeugs;
wobei die variable Lastaufbringeinrichtung (64) Mittel aufweist, um die auf den ausfahrenden Gurt (16) von dem Aufprallenergie-Absorptions mechanismus aufgebrachte Last basierend auf der Beschleunigung des Insassen (14), wie sie von der Insassenbeschleunigungs-Berechnungsein richtung (114) berechnet wird, der von der Längendetektoreinrichtung (62) erfaßten Ausfahrlänge des Gurts (16) und der Position des Insassen (14) in Längsrichtung des Fahrzeugs, wie sie von der Insassenpositions- Detektoreinrichtung (109) erfaßt wird, zu variieren.
eine Insassenpositions-Detektoreinrichtung (109) zum Feststellen der Position des Insassen (14) in Längsrichtung des Fahrzeugs;
wobei die variable Lastaufbringeinrichtung (64) Mittel aufweist, um die auf den ausfahrenden Gurt (16) von dem Aufprallenergie-Absorptions mechanismus aufgebrachte Last basierend auf der Beschleunigung des Insassen (14), wie sie von der Insassenbeschleunigungs-Berechnungsein richtung (114) berechnet wird, der von der Längendetektoreinrichtung (62) erfaßten Ausfahrlänge des Gurts (16) und der Position des Insassen (14) in Längsrichtung des Fahrzeugs, wie sie von der Insassenpositions- Detektoreinrichtung (109) erfaßt wird, zu variieren.
14. Vorrichtung nach Anspruch 10, umfassend:
eine Längs- und Seitenbeschleunigungs-Detektoreinrichtung (146) zum Erfassen von Fahrzeugbeschleunigungen in Längs- und Querrichtung;
eine Bewegungsrichtungs-Erfassungseinrichtung zum Feststellen der Richtung, in der sich der Insasse (14) bewegt, basierend auf den Be schleunigungen und den Richtungen, in denen diese Beschleunigungen wirken, wie sie von der Längs- und Seitenbeschleunigungs-Detektor einrichtung (146) erfaßt werden.
eine Längs- und Seitenbeschleunigungs-Detektoreinrichtung (146) zum Erfassen von Fahrzeugbeschleunigungen in Längs- und Querrichtung;
eine Bewegungsrichtungs-Erfassungseinrichtung zum Feststellen der Richtung, in der sich der Insasse (14) bewegt, basierend auf den Be schleunigungen und den Richtungen, in denen diese Beschleunigungen wirken, wie sie von der Längs- und Seitenbeschleunigungs-Detektor einrichtung (146) erfaßt werden.
15. Verfahren zum Steuern einer Insassenrückhaltevorrichtung bei einem
Kraftfahrzeug, das einen Aufprallenergie-Absorptionsmechanismus (40)
aufweist, um in einem Notfall das Ausfahren eines Sicherheitsgurts (16)
zu verhindern und einen Insassen (14) zurückzuhalten, und um dem Gurt
(16) zu ermöglichen, auszufahren, wenn eine eine voreingestellte Last
übersteigende Last auf den Gurt (16) einwirkt, umfassend die Schritte:
Erfassen eines Ausfahr-Längenabschnitts des Sicherheitsgurts (16), wenn der Aufprallenergie-Absorptionsmechanismus (40) in Betrieb ist;
Berechnen einer Ausfahrgeschwindigkeit des Sicherheitsgurts (16) aus dem ermittelten Ausfahr-Längenabschnitt;
Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit bezüglich der Fahrbahn, auf der das Fahrzeug fährt; und
Berechnen einer Beschleunigung des Insassen (14) in Bezug auf die Fahrbahn, basierend aus der errechneten Ausfahrgeschwindigkeit und der ermittelten Fahrzeuggeschwindigkeit.
Erfassen eines Ausfahr-Längenabschnitts des Sicherheitsgurts (16), wenn der Aufprallenergie-Absorptionsmechanismus (40) in Betrieb ist;
Berechnen einer Ausfahrgeschwindigkeit des Sicherheitsgurts (16) aus dem ermittelten Ausfahr-Längenabschnitt;
Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit bezüglich der Fahrbahn, auf der das Fahrzeug fährt; und
Berechnen einer Beschleunigung des Insassen (14) in Bezug auf die Fahrbahn, basierend aus der errechneten Ausfahrgeschwindigkeit und der ermittelten Fahrzeuggeschwindigkeit.
16. Verfahren nach Anspruch 15, umfassend den Schritt:
Berechnen der Ausfahrgeschwindigkeit des Sicherheitsgurts (16) unter Berücksichtigung eines Ausrollwinkels des Sicherheitsgurts (16).
Berechnen der Ausfahrgeschwindigkeit des Sicherheitsgurts (16) unter Berücksichtigung eines Ausrollwinkels des Sicherheitsgurts (16).
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, umfassend den Schritt:
Berechnen eines zeitlichen Differentials der Beschleunigung des Insassen (14) gegenüber der Fahrbahn.
Berechnen eines zeitlichen Differentials der Beschleunigung des Insassen (14) gegenüber der Fahrbahn.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, weiterhin
umfassend die Schritte:
Nachweisen der Aktivierung eines zu dem Fahrzeug gehörenden Air bags (24); und
Variieren der von dem Aufprallenergie-Absorptionsmechanismus mit Hilfe einer variablen Lastaufbringeinrichtung (64) auf den ausfahrenden Sicherheitsgurt (16) aufgebrachten Last, basierend auf der berechneten Beschleunigung des Insassen (14) und der nachgewiesenen Aktivierung des Airbags (24).
Nachweisen der Aktivierung eines zu dem Fahrzeug gehörenden Air bags (24); und
Variieren der von dem Aufprallenergie-Absorptionsmechanismus mit Hilfe einer variablen Lastaufbringeinrichtung (64) auf den ausfahrenden Sicherheitsgurt (16) aufgebrachten Last, basierend auf der berechneten Beschleunigung des Insassen (14) und der nachgewiesenen Aktivierung des Airbags (24).
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, umfassend die
Schritte:
Ermitteln der Sitzposition des Insassen (14) in Längsrichtung des Fahr zeugs;
Variieren der von dem Aufprallenergie-Absorptionsmechanismus mit Hilfe einer variablen Lastaufbringeinrichtung (64) auf den ausfahrenden Sicherheitsgurt (16) aufgebrachten Last basierend auf der berechneten Beschleunigung des Insassen (14), dem ermittelten Ausfahr-Längenab schnitt des Sicherheitsgurts (16) und der ermittelten Position des In sassen (14) in Längsrichtung des Fahrzeugs.
Ermitteln der Sitzposition des Insassen (14) in Längsrichtung des Fahr zeugs;
Variieren der von dem Aufprallenergie-Absorptionsmechanismus mit Hilfe einer variablen Lastaufbringeinrichtung (64) auf den ausfahrenden Sicherheitsgurt (16) aufgebrachten Last basierend auf der berechneten Beschleunigung des Insassen (14), dem ermittelten Ausfahr-Längenab schnitt des Sicherheitsgurts (16) und der ermittelten Position des In sassen (14) in Längsrichtung des Fahrzeugs.
20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend
die Schritte:
Erfassen von Beschleunigungen des Fahrzeugs in Längs- und Querrich tung des Fahrzeugs;
Ermitteln einer Richtung, in der der Insasse (14) sich bewegt, mit Hilfe der ermittelten Beschleunigungen und Richtungen, in denen die Be schleunigungen wirken;
Variieren der von dem Aufprallenergie-Absorptionsmechanismus auf den ausfahrenden Sicherheitsgurt (16) aufgebrachten Last mit Hilfe der variablen Lastaufbringeinrichtung (64) unter Berücksichtigung der er mittelten Richtung.
Erfassen von Beschleunigungen des Fahrzeugs in Längs- und Querrich tung des Fahrzeugs;
Ermitteln einer Richtung, in der der Insasse (14) sich bewegt, mit Hilfe der ermittelten Beschleunigungen und Richtungen, in denen die Be schleunigungen wirken;
Variieren der von dem Aufprallenergie-Absorptionsmechanismus auf den ausfahrenden Sicherheitsgurt (16) aufgebrachten Last mit Hilfe der variablen Lastaufbringeinrichtung (64) unter Berücksichtigung der er mittelten Richtung.
21. Verfahren zum Steuern einer Insassenrückhaltevorrichtung zur Ver
wendung bei einem Kraftfahrzeug, welches einen Aufprallenergie-Ab
sorptionsmechanismus (40) aufweist, um in einem Notfall einen Sicher
heitsgurt (16) am Ausfahren zu hindern und einen Insassen (14) zurück
zuhalten, und um dem Sicherheitsgurt (16) dann das Ausfahren zu er
möglichen, wenn eine eine voreingestellte Last übersteigende Last auf
den Sicherheitsgurt (16) einwirkt, umfassend folgende Schritte:
Ermitteln eines Ausfahr-Längenabschnitts des Sicherheitsgurts (16), wenn der Aufprallenergie-Absorptionsmechanismus (40) aktiviert ist;
Berechnen einer Ausfahrbeschleunigung des Sicherheitsgurts (16) anhand des ermittelten Ausfahr-Längenabschnitts;
Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit bezüglich der Fahrbahn und Berechnen einer Beschleunigung des Fahrzeugs bezüglich der Fahrbahn, oder Detektieren einer Fahrzeugbeschleunigung bezüglich der Fahrbahn; und
Berechnen einer Beschleunigung des Insassen (14) bezüglich der Fahr bahn anhand der berechneten Ausfahrbeschleunigung und der berech neten oder detektierten Fahrzeugbeschleunigung.
Ermitteln eines Ausfahr-Längenabschnitts des Sicherheitsgurts (16), wenn der Aufprallenergie-Absorptionsmechanismus (40) aktiviert ist;
Berechnen einer Ausfahrbeschleunigung des Sicherheitsgurts (16) anhand des ermittelten Ausfahr-Längenabschnitts;
Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit bezüglich der Fahrbahn und Berechnen einer Beschleunigung des Fahrzeugs bezüglich der Fahrbahn, oder Detektieren einer Fahrzeugbeschleunigung bezüglich der Fahrbahn; und
Berechnen einer Beschleunigung des Insassen (14) bezüglich der Fahr bahn anhand der berechneten Ausfahrbeschleunigung und der berech neten oder detektierten Fahrzeugbeschleunigung.
22. Verfahren nach Anspruch 21, umfassend den Schritt:
Berechnen der Ausfahrbeschleunigung des Gurts (16) unter Berücksichti gung eines Ausrollwinkels des Gurts (16).
Berechnen der Ausfahrbeschleunigung des Gurts (16) unter Berücksichti gung eines Ausrollwinkels des Gurts (16).
23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, umfassend den Schritt:
Berechnen eines zeitlichen Differentials der Beschleunigung des Insassen (14) bezüglich der Fahrbahn.
Berechnen eines zeitlichen Differentials der Beschleunigung des Insassen (14) bezüglich der Fahrbahn.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23, umfassend die
Schritte:
Nachweisen des Betriebs eines zu dem Fahrzeug gehörigen Airbags (24), und
Variieren der von dem Aufprallenergie-Absorptionsmechanismus mit Hilfe einer variablen Lastaufbringeinrichtung (64) auf den ausfahrenden Sicherheitsgurt (16) aufgebrachten Last basierend auf der berechneten Beschleunigung des Insassen (14) und dem nachgewiesenen Betrieb des Airbags (24).
Nachweisen des Betriebs eines zu dem Fahrzeug gehörigen Airbags (24), und
Variieren der von dem Aufprallenergie-Absorptionsmechanismus mit Hilfe einer variablen Lastaufbringeinrichtung (64) auf den ausfahrenden Sicherheitsgurt (16) aufgebrachten Last basierend auf der berechneten Beschleunigung des Insassen (14) und dem nachgewiesenen Betrieb des Airbags (24).
25. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend
die Schritte:
Ermitteln der Sitzposition des Insassen (14) in Längsrichtung des Fahr zeugs;
Variieren der von dem Aufprallenergie-Absorptionsmechanismus auf den ausfahrenden Sicherheitsgurt (16) mit Hilfe der variablen Lastaufbring einrichtung (64) aufgebrachten Last auf der Grundlage der berechneten Beschleunigung des Insassen (14), dem ermittelten Ausfahr-Längen abschnitt des Gurts (16) und der ermittelten Position des Insassen (14) in Längsrichtung des Fahrzeugs.
Ermitteln der Sitzposition des Insassen (14) in Längsrichtung des Fahr zeugs;
Variieren der von dem Aufprallenergie-Absorptionsmechanismus auf den ausfahrenden Sicherheitsgurt (16) mit Hilfe der variablen Lastaufbring einrichtung (64) aufgebrachten Last auf der Grundlage der berechneten Beschleunigung des Insassen (14), dem ermittelten Ausfahr-Längen abschnitt des Gurts (16) und der ermittelten Position des Insassen (14) in Längsrichtung des Fahrzeugs.
26. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend
die Schritte:
Ermitteln von Beschleunigungen des Fahrzeugs in dessen Längs- und Querrichtung;
Bestimmen einer Richtung, in der sich der Insasse (14) bewegt, unter Zuhilfenahme der ermittelten Beschleunigungen und der Richtungen, in der die Beschleunigungen wirken; und
Variieren der von dem Aufprallenergie-Absorptionsmechanismus mit Hilfe einer variablen Lastaufbringeinrichtung (64) auf den ausfahrenden Sicherheitsgurt (16) aufgebrachten Last auch unter Berücksichtigung der ermittelten Richtung.
Ermitteln von Beschleunigungen des Fahrzeugs in dessen Längs- und Querrichtung;
Bestimmen einer Richtung, in der sich der Insasse (14) bewegt, unter Zuhilfenahme der ermittelten Beschleunigungen und der Richtungen, in der die Beschleunigungen wirken; und
Variieren der von dem Aufprallenergie-Absorptionsmechanismus mit Hilfe einer variablen Lastaufbringeinrichtung (64) auf den ausfahrenden Sicherheitsgurt (16) aufgebrachten Last auch unter Berücksichtigung der ermittelten Richtung.
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