DE3616847C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Aufrollvorrichtung für Sicherheitsgurte gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Derartige Aufrollvorrichtungen dienen zum Aufrollen, Ausgeben und Arretieren von Sicherheitsgurten an Fahrzeugsitzen. Die Erfindung befaßt sich insbesondere mit einer Aufrollvorrichtung, die einen elektronisch gesteuerten Zugentlastungsmechanismus aufweist.

In der DE-OS 34 12 858 wird eine Aufrollvorrichtung mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Merkmalen beschrieben. Bei dieser Vorrichtung wird der Zugentlastungsmechanismus während eines bestimmten Zeitintervalls unmittelbar nach dem Anlegen des Sicherheitsgurtes abgeschaltet gehalten, damit sich der Gurt zunächst eng an den Fahrer anlegen kann. Erst dann wird die Bezugsposition bestimmt, von der aus der Gurt mit Hilfe des Motors ausgegeben wird, um die gewünschte Gurtlose einzustellen.

Bei dieser bekannten Vorrichtung besteht jedoch das Problem, daß die Sitzposition des Fahrers während der anfänglichen Zeitspanne, in der die Bezugsposition bestimmt wird, häufig noch nicht stabil ist, da der Fahrer zu Beginn der Fahrt noch zahlreiche Bewegungen ausführt, beispielsweise um den Zigarettenanzünder, das Radio, den Cassettenrecorder oder dergleichen zu bedienen. Unter diesen Umständen kann es zu einer fehlerhaften Bestimmung der Bezugsposition kommen, so daß der Gurt nach dem Einschalten des Zugentlastungsmechanismus zu locker sitzt und es insbesondere bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit zu einer Gefährdung des Benutzers kommen kann.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die Genauigkeit der Bestimmung des Bezugswertes, der für die angemessene Steuerung der Gurtlose zugrundegelegt wird, zu verbessern.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 ist ein schematischer Schnitt durch eine erfindungsgemäße Aufrollvorrichtung;

Fig. 2 ist eine teilweise längs der Linie A-A und teilweise längs der Linie B-B in Fig. 1 aufgeschnittene Seitenansicht der Aufrollvorrichtung;

Fig. 3 ist ein Blockdiagramm einer Steuereinheit der Aufrollvorrichtung;

Fig. 4(A) und 4(B) sind Flußdiagramme zur Veranschaulichung der Arbeitsweise der Steuereinheit;

Fig. 5 bis 8 zeigen jeweils in einem Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 1 unterschiedliche Betriebszustände der Aufrollvorrichtung;

Fig. 9 ist eine graphische Darstellung der angemessenen Gurtlose in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit.

In Fig. 1 und 2 ist eine erfindungsgemäße Aufrollvorrichtung dargestellt, wobei Fig. 1 einem Schnitt längs der Linie C-C in Fig. 2 entspricht. Die Aufrollvorrichtung umfaßt ein Gehäuse 1 mit zwei parallelen Seitenwänden 1a und 1b. Eine Gurt-Aufrollwelle 2 verläuft quer zwischen den Seitenwänden 1a und 1b und ist mit ihren beiden axialen Enden drehbar in miteinander ausgerichteten Öffnungen 1c und 1d der Seitenwände 1a und 1b gelagert. Die Aufrollwelle 2 ist durch eine Rückholfeder 4 in Gurt-Einzugserichtung, d. h., im Uhrzeigersinn in Fig. 2 vorgespannt. Die Rückholfeder 4 ist eine Spiralfeder, deren inneres Ende an der Aufrollwelle 2 verankert ist. Das äußere Ende der Rückholfeder ist an einer Federabdeckung 7 eingehakt, die an der Seitenwand 1a montiert ist. Zu der Aufrollvorrichtung gehören ferner ein einstückig mit der Aufrollwelle 2 ausgebildetes Klinkenrand 6b, ein Hebel 6a, der mit einer mit dem Klinkenrad 6b verrastbaren Klinke versehen ist, und ein Gewicht 27 hat. Diese Bauteile bilden einen für sich bekannten Notverriegelungsmechanismus.

Ein axialer Endabschnitt der Aufrollwelle 2 ragt nach außen über die Seitenwand 1b und weist einen verringerten Durchmesser auf, wie in Fig. 1 zu erkennen ist. Der verjüngte Endabschnitt der Aufrollwelle 2 trägt ein erstes Zahnrad 8, das in Bezug auf die Aufrollwelle 2 drehbar ist. Das erste Zahnrad 8 ist mit äußeren Zähnen 8b versehen und besitzt ferner einen ringförmigen Wandabschnitt 8d, der mit einem nach innen weisenden Vorsprung 8a versehen ist, wie am besten in Fig. 2 zu erkennen ist. Innerhalb des ringförmigen Wandabschnitts 8d ist ein Trägerrad 10 angeordnet, das auf dem Endabschnitt der Aufrollwelle 2 drehbar ist und durch einen Sprengring 12 gehalten wird. Gemäß Fig. 2 ist das Trägerrad 10 mit einem nach außen weisenden Vorsprung 10b versehen, der an dem Vorsprung 8a des ersten Zahnrads 8 anschlägt. Das Trägerrad 10 ist durch eine Spiralfeder 9 im Uhrzeigersinn in Fig. 2 vorgespannt, so daß die Vorsprünge 10b und 8a miteinander in Berührung gehalten werden. Wie in Fig. 1 zu erkennen ist, ist die Spiralfeder 9 zwischen dem ersten Zahnrad 8 und dem Trägerrad 10 angeordnet.

Das Trägerrad 10 ist mit einem Stift 10a versehen, auf dem ein Planetenrad 14 drehbar ist. Das Planetenrad 14 wird durch einen auf dem Stift befestigten Sprengring 11 gesichert. Das Planetenrad 14 kämmt mit einem Sonnenrad 13, das koaxial auf der Aufrollwelle 2 befestigt ist.

Ein Schlitzrad 15 ist mit Hilfe einer Anschlußbuchse 15a koaxial auf dem axialen Ende der Aufrollwelle 2 befestigt. Wie in Fig. 1 zu erkennen ist, befindet sich auf der Innenseite des Schlitzrades 15 ein zweites Zahnrad 26, das auf der Anschlußbuchse 15a drehbar ist. Das zweite Zahnrad 26 weist einen ringförmigen Wandabschnitt auf, der sowohl mit äußeren Zähnen 26a als auch mit inneren Zähnen 26b versehen ist. Die inneren Zähne 26b kämmen mit dem zuvor erwähnten Planetenrad 14.

Somit bilden das Sonnenrad 13, das Planetenrad 14 und das zweite Zahnrad 26 ein Planetengetriebe, das durch das Trägerrad 10 gehalten wird.

An dem Gehäuse 1 der Aufrollvorrichtung ist ein elektrischer Motor 25 befestigt. Eine erste Schnecke 23 ist fest auf einer Antriebswelle 24 des Motors 25 montiert. Die erste Schnecke 23 kämmt mit einem ersten Schneckenrad 22, das koaxial auf einer zweiten Schnecke 21 montiert ist, die ihrerseits mit den äußeren Zähnen 26a des zweiten Zahnrads 26 kämmt.

Gemäß Fig. 2 ist ein Arretierungshebel 17 mit seinem einen Ende über einen Drehzapfen 19 gelenkig mit der Seitenwand 1b verbunden. Der Arretierungshebel 17 ist mit Zähnen 17a versehen, die mit den äußeren Zähnen 8b des ersten Zahnrades 8 in Verriegelungseingriff treten. Der Arretierungshebel 17 wird durch eine Feder 18 in Richtung auf seine Entriegelungsstellung, d. h. im Gegenuhrzeigersinn in Fig. 2, vorgespannt. Das freie Ende des Arretierungshebels 17 wird durch eine Spule 20, d. h., einen Elektromagneten angezogen, wenn die Spule erregt ist. Bei Erregung der Spule 20 wird somit der Arretierungshebel 17 entgegen der Kraft der Feder 18 derart geschwenkt, daß er mit den äußeren Zähnen 8b des ersten Zahnrads 8 in Eingriff tritt und dieses verriegelt.

Zur Abtastung des Drehwinkels der Aufrollwelle 2 ist ein erster Winkelfühler 16 bekannter Bauart vorgesehen, der die Bewegung des Schlitzrades 15 erfaßt. Der Zähler 16 mißt die Anzahl der Schlitze des Schlitzrades 15 und liefert ein Ausgangssignal entsprechend dem Drehwinkel der Aufrollwelle 2. Wie weiter unten näher erläutert wird, dient der erste Winkelfühler auch als Abtasteinrichtung, die den Zustand eines von dem Benutzer angelegten Sicherheitsgurtes 5 abtastet. Zu dem gleichen Zweck ist ein zweiter Winkelfühler 28 bekannter Bauart vorgesehen, der den Drehwinkel der Aufrollwelle 2 bei einer durch den Motor 20 verursachten Drehung abtastet.

Der Motor 25 und die Spule 20 werden durch eine in Fig. 3 gezeigte Steuereinheit 30 angesteuert. Die Steuereinheit 30 enthält einen Mikrocomputer, der eine Zentraleinheit CPU, ein I/O-Interface, einen RAM-Speicher, einen ROM-Speicher und einen Zeitgaber umfaßt. Der ROM enthält ein Programm, das durch die Flußdiagramme in Fig. 4A und 4B veranschaulicht wird.

Fig. 3 zeigt eine Batterie 31, die eine Betriebsspannungsquelle für die Steuereinheit 30 bildet. Die Steuereinheit enthält allgemein eine erste Steuereinrichtung 30a, eine Entscheidungseinheit 30b, eine zweite Steuereinrichtung 30c und eine Beschränkungseinrichtung 30d.

Auf der Grundlage des Ausgangssignals eines Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 34 betätigt die erste Steuereinrichtung 30a den Motor 25 und die Spule 20, so daß der Sicherheitsgurt, der in eine Bezugsposition entsprechend einem bestimmten Drehwinkel der Aufrollwelle 2 ausgezogen wurde, mit einer im Hinblick auf die Fahrzeuggeschwindigkeit angemessenen Gurtlose versehen wird. Die Entscheidungseinheit 30b trifft auf der Grundlage des Signals eines Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 34 eine Entscheidung, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit einen vorgegebenen Wert hat oder nicht. Durch die zweite Steuereinrichtung 30c wird die Spule 20 auf der Grundlage des Signals des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 34 derart angesteuert, daß der von dem Benutzer angelegte Sicherheitsgurt 5 seinen spannungslosen aber eng anliegenden Zustand einnimmt. Die Beschränkungseinrichtung 30d vergleicht die spannungslose und eng anliegende Position des Sicherheitsgurtes (ohne Gurtlose) in Einheiten des Drehwinkels der Aufrollwelle 2 mit der zuvor erwähnten Bezugsposition und unterdrückt das Ausgangssignal der ersten Steuereinrichtung 30a, wenn die Differenz zwischen den gespannten Positionen innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt.

Die Steuereinheit 30 nimmt Informationssignale auf von den ersten und zweiten Winkelfühlern 16 und 28, einem Gurtschloß-Schalter 32, einem Sitz-Schalter 33, dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 34 und einem Verzögerungssensor 35. Der Gurtschloß-Schalter 32 ist eingeschaltet, wenn die Zunge und die Schließfalle des Gurtschlosses miteinander in Eingriff stehen. Der Sitz-Schalter 33 ist ausgeschaltet, wenn ein Verstellmechanismus zur Einstellung der Längsposition des Fahrzeugsitzes in Betrieb ist. Durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 34 wird die Drehung einer Tachowelle in eine Impulsfolge umgewandelt. Der Verzögerungssensor 35 tastet eine Verzögerung (negative Beschleunigung) des Fahrzeugs ab.

Befehlssignale von der Steuereinheit 30 werden an den Motor 25 und an die Spule 20 übermittelt.

Nachfolgend soll die Wirkungsweise der Aufrollvorrichtung anhand der Flußdiagramme in Fig. 4A und 4B und unter Bezugnahme auf Fig. 5 und 8 erläutert werden.

Zur Vereinfachung der Beschreibung soll zunächst von einem Zustand ausgegangen werden, in welchem der Sicherheitsgurt 5 unter der Wirkung der Rückholfeder 4 vollständig auf die Aufrollwelle 2 aufgerollt ist.

(1) Wenn ein Benutzer auf dem Fahrzeugsitz Platz nimmt, so wird ein Interrupt Programm entsprechend dem Flußdiagramm in Fig. 4A ausgelöst. Solange der Benutzer den Sitz-Verstellmechanismus betätigt, um den Sitz in eine geeignete Sitzposition einzustellen, ist der Sitz- Schalter 33 ausgeschaltet. Folglich wird die Abfrage in Schritt S₁ in Fig. 4A verneint, und in Schritt S₄₀ wird durch die erste Ausgabeeinrichtung 30a ein Signal "Spule AUS" erzeugt. Folglich ist die Spule 20 entregt, und der Arretierungshebel 17 gibt unter der Wirkung der Feder 18 das erste Zahnrad 8 frei. Wenn die Einstellung der Sitzposition abgeschlossen ist, wird der Sitzschalter 33 eingeschaltet. In diesem Fall wird im Anschluß an den Schritt S₁ der Schritt S₂ ausgeführt, wo durch Überprüfung des Ausgangssignals des Verzögerungssensors 35 eine Entscheidung getroffen wird, die Fahrzeugbeschleunigung (oder -verzögerung) unterhalb eines vorgegebenen Wertes liegt. Da das Fahrzeug steht, wird diese Abfrage bejaht, und in Schritt S₃ wird überprüft, ob der Gurtschloß-Schalter 32 eingeschaltet ist. Da der Schalter 32 vor dem Anlegen des Sicherheitsgurtes ausgeschaltet ist, wird die Spule 20 in Schritt S₄₀ entregt. Somit verbleibt der Arretierungshebel 17 in der Entriegelungsstellung. In diesem Zustand kann sich die Gurt-Aufrollwelle 2 sowohl unter der Wirkung der Rückholfeder 4 in Einzugsrichtung als auch entgegen der Kraft der Rückholfeder in Ausrollrichtung drehen. Dies liegt daran, daß unter den gegebenen Bedingungen das erste Zahnrad 8, das Trägerrad 10, das Planetenrad 14, das Sonnenrad 13 und die Aufrollwelle 2 in beide Richtungen drehen oder umlaufen können, obgleich das mit der zweiten Schnecke 21 kämmende zweite Zahnrad 26 blockiert ist. Auch wenn das zweite Zahnrad 26 blockiert ist, kann die Drehung des auf der Aufrollwelle 2 befestigten Sonnenrades 13 eine Bewegung des Planetenrades 14 längs der inneren Zahnreihe 26b des zweiten Zahnrades 26 erzeugen, so daß sich die Trägerplatte 10 und somit das erste Zahnrad 8, das durch die Spiralfeder 9 mit der Trägerplatte verbunden ist, um die Achse der Aufrollwelle 2 dreht. Somit kann der Sicherheitsgurt 5 in der in Fig. 5 gezeigten Weise aus der Aufrollvorrichtung ausgezogen werden. Wenn der Sicherheitsgurt 5 ausgezogen wird, drehen sich die Aufrollwelle 2 und das Sonnenrad 13 im Gegenuhrzeigersinn in Fig. 5, d. h. in Auszugsrichtung. Hierdurch wird eine Drehung des Planetenrades 14 im Uhrzeigersinn um den Stift 10a und eine umlaufende Bewegung des Planetenrades im Gegenuhrzeigersinn hervorgerufen, so daß sich das Trägerrad 10 und somit das erste Zahnrad 8 im Gegenuhrzeigersinn drehen. Die Drehung der Aufrollwelle 2 in Auszugsrichtung ist möglich, da die umlaufende Bewegung des Planetenrades 14 nicht behindert wird, obgleich eine Drehung des zweiten Zahnrades 26 nicht möglich ist.

(2) Wenn der Sicherheitsgurt 5 zu einem gewissen Grad ausgezogen ist und der Benutzer den Sicherheitsgurt anlegt und die Zunge des Sicherheitsgurtes in dem Gurtschloß verrastet, so wird der Gurtschloß-Schalter 32 eingeschaltet, und das in dem Flußdiagramm in Fig. 4B gezeigte Hauptprogramm wird in Lauf gesetzt. In Schritt S₄ wird ein Zeitgeber A ausgelöst, in welchem eine vorgegebene Zeitspanne TO, beispielsweise 10 Sekunden, eingestellt ist. Diese Zeitspanne ist empirisch bestimmt worden und beruht auf der Erfahrung, daß der Benutzer nach Ablauf dieser Zeitspanne nach dem Verrasten des Sicherheitsgurtes in dem Gurtschloß in der Regel seine endgültige Sitzposition eingenommen hat. Im Anschluß an Schritt S₄ wird in Schritt S_4-1 eine minimale Gurt-Auszugslänge M (im folgenden als Bezugslänge M bezeichnet) in Einheiten des Drehwinkels der Aufrollwelle 2 auf den Wert 1000 eingestellt. In Schritt S_4-2 wird die tatsächliche Auszugslänge L des Sicherheitsgurtes auf 0 eingestellt. Nach dem Einstellen der Werte M und L wird in Schritt S₅ überprüft, ob der Zählwert TA des Zeitgebers A kleiner als TO (10 Sekunden) ist. Auf diese Weise wird in Schritt S₅ die Zeit TA gemessen, die seit dem Einrasten des Gurtschlosses vergangen ist. Wenn die Zeit TA kleiner als TO ist, so wird in Schritt S₆ abgefragt, ob ein Winkelimpuls von dem Winkelfühler 16 eingetroffen ist. Wenn die Abfrage in Schritt S₆ verneint wird, so werden die Schritte S₅, S₆ wiederholt, während andernfalls in Schritt S₇ anhand des Winkelimpulses des Winkelfühlers 16 überprüft wird, ob die Aufrollwelle 2 in Einzugsrichtung, d. h., im Uhrzeigersinn in Fig. 6 gedreht wurde. Wenn dies der Fall ist, so wird in Schritt S₈ der Wert L um 1 verringert. Wenn die Aufrollwelle dagegen in Auszugsrichtung gedreht wurde, so wird in Schritt S₉ der Wert L um 1 erhöht. Im Anschluß an Schritt S₈ oder S₉ wird in Schritt S₁₀ überprüft, ob der Wert L kleiner ist als M. Wenn L kleiner ist als M, so wird in Schritt S₁₁ der Wert M auf den Wert L eingestellt, und die Schrittfolge ab Schritt S₅ wird wiederholt. Andernfalls wird die Schrittfolge wiederholt, ohne daß der Wert M geändert wird.

In diesem Zustand ist die Spule 20 entregt, so daß der Arretierungshebel 17 in der Entriegelungsstellung verbleibt. Die Aufrollwelle 2 kann sich daher unter der Wirkung der Rückholfeder 4 in Einzugsrichtung, d. h. im Uhrzeigersinn in Fig. 6 drehen und den Sicherheitsgurt 5 einziehen, so daß eine ggf. vorhandene Gurtlose beseitigt und der Gurt straff angezogen wird. Da das zweite Zahnrad 26 festgehalten wird, führt die Drehung der Aufrollwelle 2 zusammen mit dem Sonnenrad 13 im Uhrzeigersinn zu einer Drehung des ersten Zahnrads 8 und des Trägerrades 10 in der gleichen Drehrichtung und zu einer Drehung des Planetenrades 14 in entgegengesetzter Richtung, d. h. im Gegenuhrzeigersinn. Im Ergebnis wird innerhalb der vorgegebenen Zeitspanne TO (10 Sekunden) nach dem Einrasten des Gurtschlosses die Gurtlose beseitigt.

Wenn der Zählwert TA des Zeitgebers die vorgegebene Zeitspanne TO überschritten hat, d. h. wenn der Benutzer des Sitzes seine endgültige Sitzstellung eingenommen hat, so wird im Anschluß an Schritt S₅ in Schritt S₃₀ die Spule 20 durch Zufuhr eines elektrischen Stromes erregt. Daraufhin wird der Arretierungshebel 17 durch die Spule 20 entgegen der Kraft der Feder 18 angezogen und mit den äußeren Zähnen 8b des ersten Zahnrades 8 in Verriegelungseingriff gebracht, so daß er das erste Zahnrad arretiert. Die Arretierung des ersten Zahnrads 8 verhindert eine weitere Drehung des Trägerrades 10 in der Richtung (im Uhrzeigersinn), die der Einzugsrichtung der Aufrollwelle 2 entspricht, da der nach außen weisende Vorsprung 10b des Trägerrades 10 an dem nach innen weisenden Vorsprung 8a des ersten Zahnrades 8 anschlägt. Wenn die Drehung des Trägerrades im Uhrzeigersinn verhindert wird, kann sich die Aufrollwelle 2 nicht mehr in Einzugsrichtung, d. h. im Uhrzeigersinn in Fig. 7, drehen, da sowohl das erste Zahnrad 8 als auch das zweite Zahnrad 26 festgehalten werden. Unter dieser Bedingung kann sich die Aufrollwelle 2 nur in Auszugsrichtung, d. h. im Gegenuhrzeigersinn in Fig. 7 drehen, da nur eine Drehung des Trägerrades 10 im Gegenuhrzeigersinn möglich ist, die zu einem Umlauf des Planetenrades 14 im Gegenuhrzeigersinn um das Sonnenrad 13 führt. Auf diese Weise wird ein Zugentlastungs- Zustand der Aufrollvorrichtung hergestellt.

(3) Nachdem der Zugentlastungszustand herbeigeführt ist, wird automatisch eine angemessene Gurtlose eingestellt.

Im Anschluß an den Schritt S₃₀ in dem Flußdiagramm in Fig. 4B wird in Schritt S₁₂ der Drehwinkel L (entsprechend der tatsächlichen Auszugslänge des Gurtes) zum Zeitpunkt der Erregung der Spule 20 als ein Wert LS gespeichert, und in Schritt S₁₃ wird die von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 34 angegebene Fahrzeug­ geschwindigkeit V gelesen. In Schritt S₁₄ wird anhand einer Gleichung δ = f (V) auf arithmetischem Wege eine angemessene Gurtlose δ ermittelt. wie in der Graphik in Fig. 9 gezeigt ist, wird in diesem Schritt die angemessene Gurtlose δ auf den Wert LL eingestellt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als ein vorgegebener Wert von beispielsweise 60 km/h ist. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit dagegen oberhalb des vorgegebenen Wertes liegt, so wird die Gurtlose auf den Wert 0 eingestellt. Damit bei mittleren und höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten ein festerer Sitz des Sicherheitsgurtes 5 gewährleistet ist. Anschließend wird in Schritt S₁₅ die ermittelte Gurtlose δ zu der Bezugslänge M addiert und auf diese Weise ein Sollwert für die Auszugslänge LO des Gurtes mit Gurtlose errechnet. Anschließend wird in Schritt S₅₀ überprüft, ob das Fahrzeug in einem Beschleunigungszustand ist. Da sich das Fahrzeug unmittelbar nach dem Anfahren gewöhnlich in einem Beschleunigungszustand befindet, wird im Anschluß an Schritt S₅₀ ein Schritt S₅₁ ausgeführt, wo abgefragt wird, ob die Fahrzeug­ geschwindigkeit einen vorgegebenen Wert hat. Der vorgegebene Wert ist beispielsweise auf 60 km/h eingestellt. Dieser Wert ist empirisch ermittelt worden und beruht auf der Erkenntnis, daß unmittelbar nach dem Anfahren des Fahrzeugs die Sitzposition des Benutzers noch nicht stabil ist, da der Benutzer noch den Zigarettenanzünder, das Radio, den Cassettenrecorder des Fahrzeugs oder dergleichen bedient, während zu dem Zeitpunkt da das Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit von etwa 60 km/h fährt, die Sitzposition des Benutzers nicht mehr wesentlich geändert wird. Die Bezugslänge M wird überprüft, nachdem der Benutzer die stabile Sitzstellung eingenommen hat. Unmittelbar nach den Anfahren des Fahrzeugs wird die Abfrage in Schritt S₅₁ verneint, und in Schritt S₅₉ wird auf der Grundlage des Arbeitszustands der Beschränkungseinrichtung 30d überprüft, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als der vorgegebene Wert ist oder nicht. Die Abfrage in Schritt S₅₉ wird aus dem bereits genannten Grund bejaht werden, so daß in Schritt S₁₆ die Differenz DL zwischen dem Sollwert LO der Auszugslänge in Einheiten des Drehwinkels der Aufrollwelle 2 und der tatsächlichen Auszugslänge L berechnet wird. Durch die erste Steuereinrichtung 30a wird danach in Schritt S₆₀ die Spule 20 erregt. Anschließend wird in Schritt S₁₇ überprüft, ob die Differenz DL größer als ein kleiner Wert ε ist. Der kleine Wert ε ist so eingestellt, daß eine Schwingung des Systems verhindert wird. Wenn die Differenz DL größer als ε ist, so wird in Schritt S₁₈ auf der Grundlage des Ausgangssignals der ersten Ausgabeeinrichtung 30a des Motors 25 in Betrieb gesetzt und die Aufrollwelle 2 in Auszugsrichtung gedreht. Danach wird in Schritt S₁₉ erneut überprüft, ob die Differenz LO-L größer als der kleine Wert ε ist. Wenn die Differenz LO-L größer als ε ist, so wird die Schleife beginnend mit Schritt S₁₈ wiederholt, und die Aufrollwelle 2 wird weiter in Auszugsrichtung gedreht. Wenn die Differenz LO-L kleiner oder gleich dem Wert ε wird, so wird nach Schritt 19 der Motor 25 in Schritt S₂₃ angehalten und die Drehung der Aufrollwelle 2 beendet, und es erfolgt ein Rücksprung zu Schritt S₁₃.

Wenn die Abfrage in Schritt S₁₇ verneint wurde, so wird in Schritt S₂₀ überprüft, ob die Differenz DL kleiner als - ε ist. Falls diese Abfrage ebenfalls verneint wird, erfolgt der Rücksprung zu Schritt S₁₃. In diesem Fall wird der Motor 25 nicht betätigt, da die Differenz DL innerhalb eines zulässigen Bereichs liegt. Wenn jedoch die Abfrage in Schritt S₂₀ bejaht wird, so wird in Schritt S₂₁ der Motor 25 derart betätigt, daß sich die Aufrollwelle 2 in Einzugsrichtung dreht. Anschließend wird in Schritt 22 überprüft, ob die Differenz L-LO größer als ε ist. Wenn die Differenz größer als ε ist, werden die Schritte S₂₁ und S₂₂ wiederholt, so daß die Aufrollwelle 2 weiter in Einzugsrichtung gedreht wird. Wenn die Differenz L-LO kleiner oder gleich ε wird, so wird in Schritt S₂₃ anhand des Ausgangssignals der ersten Ausgabeeinrichtung 30a der Motor 25 und damit die Drehung der Aufrollwelle 2 in Einzugsrichtung angehalten, und es wird erneut der Schritt S₁₃ ausgeführt.

In Schritt S₁₈ arbeitet die Aufrollvorrichtung in der in Fig. 7 gezeigten Weise, d. h. der Sicherheitsgurt 5 wird ausgerollt. Durch den Motor 25 wird über die zweite Schnecke 21 das zweite Zahnrad 25 im Uhrzeigersinn gedreht. In diesem Zustand wird eine Drehung des Trägerrades 10 in der Drehrichtung des zweiten Zahnrades 26 verhindert, da der Vorsprung 10b des Trägerrades an dem Vorsprung 8b des ersten Zahnrades 8 anschlägt, das durch den Arretierungshebel 17 festgehalten wird, so daß das Planetenrad 14 im Uhrzeigersinn um den Drehzapfen 10a gedreht wird, ohne daß es eine Umlaufbewegung um das Sonnenrad 13 ausführt. Durch die Drehung des Planetenrades 14 im Uhrzeigersinn wird das Sonnenrad 13 und somit die Aufrollwelle 2 im Gegenuhrzeigersinn, d. h. in Auszugsrichtung des Sicherheitsgurtes gedreht. Auf diese Weise wird der Sicherheitsgurt ausgerollt, bis der Motor 25 angehalten wird. Das heißt, der Motor 25 bleibt so lange eingeschaltet, um die Ausrollwelle 2 in Auszugsrichtung zu drehen, bis die gewünschte Auszugslänge LO unter Berücksichtigung der Gurtlose eingestellt ist (Schritte S₁₈, S₁₉ und S₂₃).

In Schritt 21 arbeitet die Aufrollvorrichtung wie folgt. Nach dem Einschalten dreht sich der Motor 25 in Gegenrichtung, so daß das zweite Zahnrad 26 im Gegenuhrzeigersinn in Fig. 7 gedreht wird. Diese Drehung des zweiten Zahnrades 26 führt zu einer Drehung des Planetenrades 14 im Gegenuhrzeigersinn um den Drehzapfen 10a und zu einem Umlauf des Planetenrades im Gegenuhrzeigersinn um das Sonnenrad 13. Obgleich das Planetenrad 14 im Gegenuhrzeigersinn umlaufen kann, wird der Winkel, um den das Planetenrad 14 in dieser Richtung umlaufen kann, durch die zwischen dem ersten Zahnrad 8 und dem Trägerrad 10 angeordnete Feder 9 begrenzt (Fig. 1). Nachdem sich das Planetenrad 14 um den begrenzten Winkel in Gegenuhrzeigerrichtung bewegt hat, wird eine weitere Umlaufbewegung des Planetenrades 14 in dieser Richtung verhindert. Infolgedessen bewirkt die Drehung des Planetenrades 14 im Gegenuhrzeigersinn eine Drehung des Sonnenrades 13 und somit der Aufrollwelle 2 im Uhrzeigersinn, d. h. in Gurt-Einzugsrichtung. Durch den Motor 25 wird die Aufrollwelle 2 so lange in Einzugsrichtung gedreht, bis die gewünschte Auszugslänge LO mit Gurtlose eingestellt ist (Schritte S₂₁, S₂₂ und S₂₃).

Nach dem Abschalten des Motors 25 in Schritt S₂₃ in dem Flußdiagramm in Fig. 4B werden nacheinander die Schritte S₁₃, S₁₄, S₁₅ und S₅₀ ausgeführt. Wenn die Verzögerung des Fahrzeugs stattfindet, bevor die Fahrzeuggeschwindigkeit den vorgegebenen Wert (60 km/h) erreicht hat, so wird im Anschluß an Schritt S₅₀ unmittelbar der Schritt S₁₆ ausgeführt, an den sich die bereits beschriebenen Schritte anschließen. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt, wird die Abfrage in Schritt S₅₀ bejaht, und in Schritt S₅₁ wird überprüft, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit den vorgegebenen Wert hat oder nicht.

Wenn auf der Grundlage des Ausgangssignals der Entscheidungseinheit 30b festgestellt wird, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit den vorgegebenen Wert von beispielsweise 60 km/h hat, so wird die Abfrage in Schritt S₅₁ bejaht, und in Schritt S₅₂ wird die Spule 20 entregt. Die Schritte S₅₂ und S₅₃ dienen zur Überprüfung der Bezugslänge M des Sicherheitsgurtes. Diese Überprüfung basiert auf der Überlegung, daß die Sitzposition des Benutzers stabil sein wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit den vorgegebenen Wert von 60 km/h erreicht. Somit wird in Schritt S₅₂ durch die Ausgabeeinrichtung 30c das Signal "Spule AUS" ausgegeben, so daß die Spule 20 entregt wird. Im Anschluß daran kann sich die Aufrollwelle 2 unter der Wirkung der Rückholfeder 4 in Gurt-Einzugsrichtung drehen, so daß der Sicherheitsgurt 5 eingezogen und eine ggf. vorhandene Gurtlose beseitigt wird, wie bereits in der Beschreibung der Betriebsphase (2) erläutert wurde. Nach einem vorgegebenen Zeitintervall T1, das durch den Zeitgeber in Schritt S₅₃ festgelegt wird, d. h. nachdem der eng anliegende aber zugentlastete Zustand des Sicherheitsgurtes 5 hergestellt ist, wird in Schritt S₅₄ die Spule 20 anhand des Ausgangssignals der zweiten Ausgabeeinrichtung 30c erregt. Wie bereits zuvor beschrieben wurde, wird dabei die Drehung der Aufrollwelle 2 in Gurt-Einzugsrichtung verhindert, so daß der spannungslose Zustand des Sicherheitsgurtes 5 hergestellt wird. Im Anschluß an Schritt S₅₄ wird in Schritt S₅₅ auf der Grundlage des Ausgangssignals der Beschränkungseinrichtung 30d eine Entscheidung getroffen, ob die Differenz L-LO zwischen der tatsächlichen Auszugslänge L des Gurtes und der im Hinblick auf die Gurtlose gewünschten Auszugslänge LO des Sicherheitsgurtes innerhalb eines Bereiches zwischen 0 und dem vorgegebenen Wert LL liegt. Wie in der Graphik in Fig. 9 zu erkennen ist, ist der Wert LL in Übereinstimmung mit der angemessenen Gurtlose bestimmt, die eingestellt ist, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als der vorgegebene Wert von beispielsweise 60 km/h ist, d. h. auf die Gurtlose, die vorliegt, wenn der Motor 25 nach Eintreffen des Ausgangssignals der ersten Ausgabeeinrichtung 30a betätigt wird. Wenn die Differenz L-LO den Wert 0 hat, wird der Sollwert für die Auszugslänge LO gleich der Bezugslänge M, da die angemessene Gurtlose δ den Wert 0 hat, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit über dem vorgegebenen Wert liegt, wie in der Graphik in Fig. 9 zu erkennen ist. Die Bedingung L-LO=0 kennzeichnet somit einen Zustand, in welchem der Sicherheitsgurt 5 die Bezugsposition M (Bezugslänge) aufweist, die in dem zuvor erwähnten Schritt S₁₁ gespeichert wurde. Wenn die Abfrage in Schritt S₅₅ bejaht wird, d. h. wenn die Differenz L-LO innerhalb des obengenannten Bereichs liegt, erfolgt ein Rücksprung zu Schritt 13, ohne daß die in Schritt S₁₁ gespeicherte Bezugslänge M geändert wird. Anschließend wird die Schrittfolge S₅₀, S₅₁ und S₅₉ wiederholt, bis das Fahrzeug auf eine Geschwindigkeit oberhalb des vorgegebenen Wertes beschleunigt wurde. Somit wird bei diesem Zustand des Fahrzeugs die spielfreie und dennoch spannungslose Anpassung des Sicherheitsgurtes 5 an die Sitzposition des Benutzers ohne Änderung der Bezugslänge M bewerkstelligt.

Wenn sich somit der Fahrer geringfügig nach vorn geneigt hat, beispielsweise wegen der erhöhten Fahrzeuggeschwindigkeit, so daß der Sicherheitsgurt, wenn er sich eng an den Körper des Fahrers anlegt, nicht ganz die bisherige Bezugslänge M erreicht, (dies entspricht der Bedingung LLL-LO<0), wird so lange keine Neubestimmung der Bezugsposition M vorgenommen, wie das Fahrzeug weiter beschleunigt wird und die Geschwindigkeit über dem vorgegebenen Wert liegt.

Wenn sich der Benutzer später in die durch die Bezugslänge M gegebene Bezugsposition bewegt während der Sicherheitsgurt im spannungslosen Zustand ohne Gurtlose angelegt ist, so ergibt sich unvermeidlich ein Spiel zwischen dem Benutzer und dem Sicherheitsgurt. Da jedoch das Ausmaß dieses Spiels kleiner als die angemessene Gurtlose δ (=LL) ist, die bestimmt wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als der vorgegebene Wert ist, wird die normale Funktion der Aufrollvorrichtung nicht beeinflußt.

Wenn die Abfrage in Schritt S₅₅ verneint wird, wird in Schritt 56 überprüft, ob die Differenz L-LO größer als der vorgegebene Wert LL ist. Wenn dies bejaht wird, so wird in Schritt S₅₇ die Spule 20 entregt. Der Grund besteht darin, daß es unmöglich ist, eine angemessene Steuerung mit einer neu eingestellten Bezugslänge M auszuführen, wenn die Bezugslänge M infolge einer erheblichen Bewegung des Benutzers geändert wird. Um dies zu vermeiden, bleibt die Bezugslänge, die im Anfangsstadium des Betriebs der Aufrollvorrichtung eingestellt wurde, unverändert. Wie in Fig. 6 zu erkennen ist, wird unter dieser Bedingung die Aufrollwelle 2 durch die Wirkung der Rückholfeder 4 in Einzugsrichtung, d. h. im Uhrzeigersinn gedreht, so daß der Sicherheitsgurt 5 mit einer gewissen Gurtspannung an die Position des Benutzers angepaßt wird. Anschließend erfolgt ein Rücksprung von Schritt 57 zu Schritt S₁₃, so daß die oben beschriebene Schrittfolge ausgeführt wird.

Wenn danach das Fahrzeug auf eine Geschwindigkeit oberhalb des vorgegebenen Wertes beschleunigt wird, so führt die Entscheidung in Schritt 56 dazu, daß die Gurtlose nicht verändert wird. Auf diese Weise wird eine Überlastung des Motors 25 verhindert. Wenn das Fahrzeug verzögert wird, kommt die Sitzposition des Benutzers wieder mit der Bezugsposition M in Übereinstimmung, die durch die Bezugslänge M des Gurtes bestimmt wird, so daß der nachfolgende Betrieb der Vorrichtung nicht beeinträchtigt wird und über die Schritte 16 und 60 die Spule 20 erregt wird, so daß der spannungslose Zustand des Sicherheitsgurtes 5 mit Gurtlose hergestellt wird.

Wenn die Abfrage in Schritt 56 verneint wird, d. h. wenn die Differenz L-LO kleiner als 0 ist (d. h. wenn der Sicherheitsgurt 5 über die Bezugslänge M hinaus eingezogen wurde) so wird in Schritt S₅₈ die tatsächliche Auszugslänge L als Bezugslänge M gespeichert, bevor der Rücksprung zu Schritt S₁₃ erfolgt. Anschließend werden die sich an Schritt S₁₃ anschließenden Arbeitsschritte unter Verwendung der neu eingestellten Bezugslänge M ausgeführt.

(4) Wenn der Benutzer seine Sitzstellung ändert, beispielsweise um ein Gegenstand aus dem Handschuhfach zu entnehmen, so gibt die Aufrollvorrichtung den Sicherheitsgurt 5 aus, wie nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 8 erläutert werden soll.

Da das Planetenrad 14 entgegen der Kraft der Feder 9 im Gegenuhrzeigersinn innerhalb des begrenzten Winkelbereichs umlaufen kann, kann sich die Aufrollwelle 2 zusammen mit dem Sonnenrad 13 im Gegenuhrzeigersinn drehen, obgleich as mit der Schnecke 21 in Eingriff stehende zweite Zahnrad 26 festgehalten wird. Auf diese Weise wird ein Ausziehen des Sicherheitsgurtes 5 entsprechend der Änderung der Sitzstellung des Benutzers ermöglicht. Die Drehung des Sonnenrades 13 im Gegenuhrzeigersinn führt somit zu einer Drehung des Planetenrades 14 im Uhrzeigersinn, so daß das Trägerrad 10 im Gegenuhrzeigersinn entgegen der Wirkung der Feder 9 gedreht wird. Der Drehwinkel des Trägerrades 10 wird unter diesen Umständen durch die Feder 9 begrenzt.

Das Sonnenrad 13 kann jedoch R Umdrehungen ausführen, während das Trägerrad 10 eine einzige Umdrehung ausführt. R kann wie folgt ausgedrückt werden:

R=1+(Anzahl der Zähne 26b des zweiten Zahnrades 26)/ (Anzahl der Zähne des Sonnenrades 13)

Durch geeignete Auswahl der Anzahl der Zähne kann somit die maximale Auszugslänge des Sicherheitsgurtes 5 entsprechend der Änderung der Sitzposition des Benutzers auf einen in der Praxis geeigneten Wert eingestellt werden. Wenn der Benutzer wieder seine ursprüngliche Sitzstellung einnimmt, drehen sich die Aufrollwelle 2 und das Sonnenrad 13 aufgrund der Wirkung der Rückholfeder 4 im Uhrzeigersinn in Fig. 8, so daß das Planetenrad 14 im Uhrzeigersinn umläuft, während es sich im Gegenuhrzeigersinn dreht, bis das Trägerrad 10 die Stellung einnimmt, in welcher der Vorsprung 10b an dem Vorsprung 8a des ersten Zahnrads 8 anliegt. Auf diese Weise wird wieder der spannungslose Zustand hergestellt, wenn der Benutzer wieder seine ursprüngliche Sitzposition einnimmt.

(5) Der spannungslose Zustand wird aufgehoben und der Sicherheitsgurt 5 wird eng an den Benutzer angelegt, wenn das Fahrzeug stark verzögert wird, eine scharfe Kurve durchgeführt oder unebenes Gelände überquert:
Bei dem in dem Flußdiagramm in Fig. 4A beschriebenen Verfahren erzeugt der Verzögerungssensor 35 ein Signal, wenn eine der oben genannten Bedingungen vorliegt. Auf dieses Signal hin unterbricht die Steuereinheit 30 die Stromzufuhr zu der Spule 20, so daß die Spule entregt wird. Wenn die Spule 20 entregt wird, gibt der Arretierungshebel 17 das erste Zahnrad aufgrund der Wirkung der Feder 18 frei. Daher kann sich das Trägerrad 10 weiter in der gleichen Richtung wie die Aufrollwelle 2 drehen. Da sich nunmehr das Planetenrad 14 drehen kann, wird die Aufrollwelle 2 durch die Wirkung der Rückholfeder 4 in Einzugsrichtung gedreht, so daß der spannungslose Zustand aufgehoben und der Sicherheitsgurt 5 gespannt wird.

(6) Wenn die Zunge des Sicherheitsgurtes aus dem Gurtschloß gelöst wird, wird der Sicherheitsgurt 5 durch die Aufrollvorrichtung eingezogen:
Wenn der Benutzer die Zunge des Sicherheitsgurtes aus dem Gurtschloß löst, um das Fahrzeug zu verlassen, so wird der Gurtschloß-Schalter 32 ausgeschaltet. In diesem Fall wird die Abfrage in Schritt S₃ verneint, so daß die Spule 20 in Schritt S₄₀ entregt wird. Durch die Entregung der Spule 20 wird ein Zustand hergestellt, in welchem die Aufrollwelle 2 sich unter der Wirkung der Rückholfeder 4 in Einzugsrichtung drehen kann. Infolgedessen dreht sich die Aufrollwelle 2 in Einzugsrichtung bis der Sicherheitsgurt 5 vollständig in dem Gehäuse 1 der Aufrollvorrichtung aufgenommen ist.

Bei der oben beschriebenen Aufrollvorrichtung wird die tatsächliche Auszugslänge L des Sicherheitsgurtes 5 mit der gewünschten Auszugslänge LO mit Gurtlose zu dem Zeitpunkt verglichen, zu dem die Fahrzeuggeschwindigkeit bei oder oberhalb eines vorgegebenen Wertes (beispielsweise 60 km/h) liegt, und wenn die Differenz zwischen den genannten Werten der Auszugslänge innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt, wird das Ausgangs- Signal der ersten Steuereinrichtung 30a unterdrückt. Daher wird selbst dann, wenn sich die Position des Benutzers nur geringfügig ändert, der zugentlastete Zustand des Sicherheitsgurtes 5 mit Gurtlose aufrechterhalten, ohne daß die Bezugs-Auszugslänge M geändert wird. Auf diese Weise wird ein unnötiger Betrieb und damit eine Überlastung des Motors 25 verhindert.

Durch die oben beschriebene Aufrollvorrichtung wird in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit, ständig eine angemessene Gurtlose eingestellt, so daß die Sicherheit des Benutzers gewährleistet ist.

Das Einziehen des Sicherheitsgurtes wird bei der erfindungsgemäßen Aufrollvorrichtung durch die Rückholfeder 4 bewirkt. Wenn der einwandfreie Betrieb der Steuereinheit 30 gestört ist, und die Spule 20 entregt ist, kann der Sicherheitsgurt 5 daher dennoch durch die Rückholfeder 4 aufgerollt werden, bis der Sicherheitsgurt 5 eng an dem Benutzer anliegt. In diesem Fall wirkt die Aufrollvorrichtung trotz der Störung der Steuereinheit 30 als im Notfall verriegelnde Aufrollvorrichtung.

Claims (2)

1. Aufrollvorrichtung für Sicherheitsgurte mit

   • - einem Gehäuse (1)
   • - einer drehbar in dem Gehäuse montierten Aufrollwelle (2),
   • - einer Vorspanneinrichtung (4) zum Vorspannen der Aufrollwelle (2) in Gurt-Einzugsrichtung,
   • - einem mit der Aufrollwelle in Verbindung stehenden Getriebe (8, 10, 13, 14, 26),
   • - einem mit dem Getriebe in Wirkverbindung stehenden Zugentlastungsmechanismus (17, 20) zum Blockieren einer Drehung der Aufrollwelle (2) in Gurt-Einzugsrichtung
   • - einem motorbetätigten Gurtlockerungsmechanismus (21, 22, 23, 24), durch den die Aufrollwelle (2) antreibbar ist, und
   • - einer Steuereinrichtung (30a, 30c), die die Arbeitsweise des Zugentlastungsmechanismus und des Gurtlockerungsmechanismus derart steuert, daß zunächst bei abgeschaltetem Zugentlastungsmechanismus eine der normalen Sitzhaltung des Benutzers entsprechende Bezugsposition (M) der Aufrollwelle 2 bestimmt und anschließend bei eingeschaltetem Zugentlastungsmechanismus mit Hilfe des Gurtlockerungsmechanismus eine angemessene Gurtlose des Sicherheitsgurtes (5) in bezug auf die Bezugsposition eingestellt wird,
2. dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (30a, 30c) beim Überschreiten einer vorgegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit den Zugentlastungsmechanismus (17, 20) vorübergehend abschaltet und eine Überprüfung und ggfs. Neubestimmung der Bezugsposition (M) vornimmt.