DE3616900A1

DE3616900A1 - Aufrollvorrichtung fuer fahrzeug-sicherheitsgurte

Info

Publication number: DE3616900A1
Application number: DE19863616900
Authority: DE
Inventors: Hideyuki Yokohama Nagashima
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1985-05-23
Filing date: 1986-05-20
Publication date: 1986-11-27
Also published as: JPS61268550A; DE3616900C2; US4714274A; JPH08523B2

Description

TER MEER . MÜLLER · STEINMEISTER AUFROLLVORRICHTUNG FÜR FAHRZEUG-SICHERHEITSGURTE

Die Erfindung betrifft eine Aufrollvorrichtung für Fahrzeug-Sicherheitsgurte gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einer Aufrollvorrichtung mit einem elektronisch gesteuerten Zugentlastungsmechanismus .

Μ/ In der japanischen Patentanmeldung (zweite provisorische Veröffentlichung) Nr. 52-9891 wird eine herkömmliche Aufrollvorrichtung der oben genannten Art beschrieben. Bei dieser Aufrollvorrichtung wird ein Elektromotor betätigt, unmittelbar nachdem der Benutzer den Sicherheitsgurt angelegt hat, und eine Aufrollwelle der Aufrollvorrichtung wird in Gurt-Auszugsrichtung gedreht, um den Sicherheitsgurt um einen bestimmten Betrag zu lockern. Ein Nachteil dieser bekannten Aufrollvorrichtung besteht jedoch darin, daß die Aufrollwelle verriegelt wird, wenn der spannungslose Zustand einmal eingestellt ist. Die Aufrollwelle kann sich dann nicht mehr in Gurt-Auszugsrichtung drehen, so daß der Sicherheitsgurt nicht weiter ausziehbar ist und der Benutzer bei einer änderung seiner Sitzstellung behindert wird. Dieser Nachteil ist besonders gravierend, wenn der Fahrer, der den Sicherheitsgurt angelegt hat, sich bei einer Rückwärtsfahrt mit dem Fahrzeug nach rückwärts wenden will. In diesem Fall muß der Fahrer bisher die elektrische Steuerung des Zugentlastungsmechanismus für den Sicherheitsgurt ausschalten, was jedoch als lästig empfunden wird und häufig vergessen wird. Der Fahrer wird daher vielfach bei der Rückwärtsfahrt durch eine unbequeme Spannung des Sicherheitsgurts gestört.

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Q. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Aufroll-

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vorrichtung der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß eine Behinderung des Benutzers durch den Sicherheitsgurt insbesondere bei einer Rückwärtsfahrt mit dem Fahrzeug ausgeschlossen wird.
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Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1.

Unter normalen Fahrbedingungen, wenn der Benutzer des Sicherheitsgurtes, der zugleich der Fahrer des Fahrzeugs ist, sich nach vorn orientiert, wird durch die Aufrollvorrichtung in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit eine angemessene Gurtlose eingestellt, so daß eine ausreichende Sicherheit des Fahrers gewährleistet ist. Wenn abgetastet wird, daß der Fahrer seine Sitzhaltung ändert, um mit dem Fahrzeug zurückzusetzen, so wird durch die erfindungsgemäße Aufrollvorrichtung ein spannungsloser Zustand hergestellt, in welchem der Sicherheitsgurt um einen bestimmten Betrag entsprechend der Stellungsänderung des Benutzers weiter ausgezogen wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Figur 1 ist ein schematischer Schnitt durch eine erfindungsgemäße Aufrollvorrichtung;

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

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Figur 3

Figuren 4 (A) bis 4(C)

ist ein Blockdiagramm einer Steuereinheit der Aufrollvorrichtung;

sind Flußdiagrainine zur Veranschaulichung der Arbeitsweise der Steuereinheit;

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Figur 4(D)

ist ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung eines gegenüber Figur 4C abgewandelten Arbeitsablaufs;

Figuren 5 bis sind Schnitte längs der Linie A-A 8 in Figur 1 und veranschaulichen

unterschiedliche Betriebszustände der Aufrollvorrichtung,

In Figuren 1 und 2 ist eine erfindungsgemäße Aufrollvorrichtung dargestellt, wobei Figur 1 einem Schnitt längs der Linie C-C in Figur 2 entspricht. Die Aufrollvorrichtung umfaßt ein Gehäuse 1 mit zwei parallelen Seitenwänden la und Ib. Eine Gurt-Aufrollwelle 2 verläuft quer zwischen den Seitenwänden la und Ib und ist mit ihren beiden axialen Enden drehbar in miteinander ausgerichteten öffnungen Ic und Id der Seitenwände la und Ib gelagert. Die Aufrollwelle 2 ist durch eine Rückholfeder 4 in Gurt-Einzugsrichtung, d.h., im Uhrzeigersinn in Figur 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 la montiert ist. Zu der Aufrollvorrichtung gehören ferner ein einstückig mit der Aufrollwelle 2 ausgebildetes Klinkenrad 6b, ein Hebel 6a, der mit einer mit dem Klinkenrad 6b verrastbaren Klinke 6c versehen ist, und ein Gewicht 27.

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Diese Bauteile bilden einen für sich bekannten Notverriegelungsmechanismus .

Ein axialer Endabschnitt der Aufrollwelle 2 ragt nach außen über die Seitenwand Ib und weist einen verringerten Durchmesser auf, wie in Figur 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 Figur 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 Figur 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 Figur 2 vorgespannt, so daß die Vorsprünge 10b und 8a miteinander in Berührung gehalten werden. Wie in Figur 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 Figur 1 zu erkennen ist, befindet

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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 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 Figur 2 ist ein Arretierungshebel 17 mit seinem einen Ende über einen Drehzapfen 19 gelenkig mit der Seitenwand Ib verbunden. Der Arretierungshebel 17 ist mit Zähnen 17a versehen, die mit den äußeren Zähnen 8b des ersten Zahnrads 8 in Verriegelungseingriff treten. Der Arretierungshebel 17 wird durch eine Feder 18 in Richtung auf seine Entriegelungssstellung, d.h., im Gegenuhrzeigersinn in Figur 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.

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Zur Abtastung des Drehwinkels der Aufrollwelle 2 ist ein erster Winkelfühler bekannter Bauart vorgesehen, der durch das Schlitzrad 15 und einen Schlitzzähler 16 gebildet wird. 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 Sicherheits- gurtes 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. Die Winkelfühler 16 und 28 werden in dem am 13. August 1985 erteilten US-Patent 4 534 441 (Nissan Motor Company, Ltd.) beschrieben.

Der Motor 25 und die Spule 20 werden durch eine in Figur 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 Zeitgeber umfaßt. Der ROM enthält ein Programm, das durch die Flußdiagramme in Figuren 4A - 4C oder 4D veranschaulicht wird.

Das Bezugszeichen 31 in Figur 3 bezeichnet eine Batterie, die als Betriebsspannungsquelle für die Steuereinheit 30 dient. Die Steuereinheit 30 enthält allgemein eineerste Ausgabeeinrichtung 30a und eine zweite Ausgabe- einrichtung 30b. Die Steuereinheit nimmt Informationssignale von den ersten und zweiten Winkelfühlern 16 und 28, einem Gurtschloß-Schalter 32, einem Sitz-Schalter 33, einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 34, einem Verzögerungssensor 35 und einem Lampenschalter 40 für die Rückfahrscheinwerfer des Fahrzeugs auf. Der Gurtschloß-Schalter

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32 ist eingeschaltet, wenn die Zunge des Sicherheitsgurtes 5 in die Schließfalle des Gurtschlosses eingerastet ist. Der Sitz-Schalter 33 ist ausgeschaltet, wenn ein Verstellmechanismus zum Verstellen der Längsposition des Fahrzeugsitzes betätigt wird. Ein Sitz-Schalter dieser Art ist aus dem US-Patent 4 384 735 bekannt. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 34 wird in dem von der Nissan Motor Company, Ltd. herausgegebenen Service Periodical Nr. 491 auf Seite V-20 beschrieben. Durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 34 wird die Drehung einer Tachowelle in eine Impulsfolge umgewandelt. Der Verzögerungssensor 35 tastet eine negative Beschleunigung des Fahrzeugs ab. Ein derartiger Verzögerungssensor wird in dem US-Patent Nr. 4 534 441 beschrieben. Der Lampenschalter 40 wird eingeschaltet, wenn der nicht gezeigte Schalthebel eines Schaltgetriebes des Fahrzeugs in die Rückwärtsstellung überführt wird. Wenn der Lampenschalter 40 eingeschaltet wird, ist ein Rückfahrscheinwerfer 41 des Fahrzeugs in Betrieb.

Die erste Ausgabeeinrichtung 30a der Steuereinheit ist derart ausgelegt, daß sie die Arbeitsweise des Motors 25 und der Spule 20 steuert, um den vom Benutzer anglegten Sicherheitsgurt in angemessener Weise zu lockern. Die zweite Ausgabeeinrichtung 30b ist derart ausgelegt, daß sie nach Eintreffen eines Ausgangssignals von dem ersten Winkelfühler 16 die Spule 20 erregt.

Die Ausgangssignale der Steuereinheit 30 gelangen an den Motor 25 und an die Spule 20.

Im folgenden soll die Arbeitsweise der Aufrollvorrichtung anhand der Flußdiagramme in Figuren 4A bis 4C und anhand

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der Figuren 5 bis 8 erläutert werden.

Zur Vereinfachung der Beschreibung wird von einem Anfangszustand ausgegangen, in welchem der Sicherheitsgurt 5 aufgrund der Wirkung der Rückholfeder 4 vollständig auf die Aufrollwelle 2 aufgerollt ist.

(1) Wenn ein Benutzer sich auf dem Fahrzeugsitz niedersetzt, wird ein Interruptprogramm entsprechend dem Flußdiagramm in Figur 4A ausgelöst. Während der Benutzer den Fahrzeugsitz in eine geeignete Position einstellt, indem er die Verstelleinrichtung betätigt, ist der Sitz-Schalter 33 ausgeschaltet. Daher wird die Abfrage in Schritt S, in Figur 4A verneint, und in Schritt S₄₀ erzeugt die erste Ausgabeeinrichtung 30a ein Signal "Spule AUS". Somit wird die Spule 20 entregt, und der Arretierungshebel 17 verbleibt unter der Wirkung der Feder 18 in der Entriegelungsstellung, in der er das erste Zahnrad 8 freigibt. Wenn die Einstellung des Fahrzeugsitzes abgeschlossen ist, wird der Sitz-Schalter 33 eingeschaltet, und im Anschluß an die Schritt S, wird der Schritt S- ausgeführt, wo durch Überprüfung des Ausgangssignals des Verzögerungssensors 35 festgestellt wird, ob die Fahrzeugbeschleuni- gung kleiner als ein vorgegebener Wert ist oder nicht. Da das Fahrzeug steht, wird die Abfrage in Schritt S₂ bejaht, und in Schritt S₃ wird überprüft, ob der Gurtschloß-Schalter 32 eingeschaltet ist. Da der Schalter 32 ausgeschaltet ist, bevor der Benutzer den Sicherheitsgurt 5 anlegt, wird die Spule 20 in Schritt S₄₀ entregt, so daß der Arretierungshebel 17 in der Entriegelungsstellung verbleibt. In diesem Zustand kann sich die Aufrollwelle 2 in beide Richtungen, d.h., sowohl in Einzugsrichtung unter der Wirkung der Rückholfeder 4 als auch in Auszugsrichtung entgegen der Kraft der

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Rückholfeder 4 drehen. Dies liegt daran, daß in diesem Zustand das erste Zahnrad 8, das Trägerrad 10, das Planetenrad 14, das Sonnenrad 13 und die Aufrollwelle 2 sich in beide Richtungen drehen bzw. in beide Richtungen umlaufen können, obwohl das mit der zweiten Schnecke 21 kämmende zweite Zahnrad 26 festgehalten wird. Obgleich das zweite Zahnrad oder Ringzahnrad 26 arretiert ist, kann die Drehung des auf der Aufrollwelle 2 befestigten Sonnenrades 13 eine Umlaufbewegung des Planetenrades 14 längs der inneren Zähne 26b des zweiten Zahnrades 26 verursachen, so daß die Trägerplatte 10 und somit das erste Zahnrad 8 (das durch die Spiralfeder 9 mit der Trägerplatte 10 verbunden ist) um die Achse der Aufrollwelle 2 gedreht werden. Somit kann der Sicherheitsgurt 5 in der in Figur 5 gezeigten Weise aus der Aufrollvorrichtung ausgezogen werden. Wie in dieser Zeichnung zu erkennen ist, werden die Aufrollwelle 2 und das Sonnenrad 13 im Gegenuhrzeigersinn, d.h., in Auszugsrichtung gedreht, wenn der Sicherheitsgurt 5 ausgezogen wird. Dies führt zu einer Drehung des Planetenrades 14 im Uhrzeigersinn um den Stift 10a und zu einem Umlauf des Planetenrades im Gegenuhrzeigersinn. Das Trägerrad 10 und somit das erste Zahnrad 8 drehen sich daher im Gegenuhrzeigersinn. Die Drehung der Aufrollwelle 2 in Gurt-Auszugsrichtung wird dadurch ermöglicht, daß die umlaufende Bewegung des Planetenrades 14 nicht behindert wird, obgleich das zweite Zahnrad 26 festgehalten wird.

(2) Wenn der Sicherheitsgurt 5 ein gewisses Stück ausgezogen ist und die Zunge des Sicherheitsgurtes 5 beim Anlegen des Sicherheitsgurtes in dem Gurtschloß verrastet wird, so wird der Gurtschloß-Schalter 32 eingeschaltet, und es wird das in dem Flußdiagramm in Figur 4B dargestellte Hauptprogramm ausgelöst. Darauf-

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hin wird in Schritt S- ein Zeitgeber A in Betrieb gesetzt. Der Zeitgeber A ist auf eine vorgegebene Zeitspanne TO von beispielsweise 10 Sekunden eingestellt. Diese Zeitspanne ist empirisch bestimmt worden und beruht auf der Erkenntnis, daß der Benutzer des Sitzes normalerweise nach Ablauf dieser Zeitspanne nach dem Einrasten des Gurtschlosses seine endgültigte Sitzhaltung eingenommen hat. Im Anschluß an den Schritt S₄ wird in Schritt S., eine minimale Auszugslänge M des Sicherheitsgurtes (nachfolgend als Bezugslänge M bezeichnet) auf den Wert 1000 in Einheiten des Drehwinkels der Aufrollwelle 2 eingestellt, und in Schritt S_4-3 wird ein Wert für die tatsächliche Auszugslänge L des Sicherheitsgurtes auf 0 eingestellt.

Nachdem die Werte M und L voreingestellt sind, wird in Schritt S₅ überprüft, ob der Zählerstand TA des Zeitgebers A kleiner als TO (10 Sekunden) ist. In Schritt S₅ wird so die Zeit TA gemessen, die seit dem Einrasten des Gurtschlosses vergangen ist. Wenn der Zeitwert TA kleiner als TO ist, wird nach dem Schritt S₅ in Schritt Sg überprüft, ob die Winkelimpulse von den ersten und zweiten Winkelfühlern 16 und 28 eingetroffen sind. Wenn die Abfrage in Schritt S_ß verneint wird, so wird Schritt S₅ wiederholt. Andernfalls wird in Schritt S- anhand der Impulse der Winkelfühler 16 und 28 entschieden, ob die Aufrollwelle 2 in Einzugsrichtung, d.h., im Uhrzeigersinn in Figur 6 gedreht wurde. Wenn die Abfrage in Schritt S₇ bejaht wird, so wird in Schritt Sg der Wert L um 1 vermindert, während anderenfalls in Schritt S_g der Wert L um 1 erhöht wird. Im Anschluß an den Schritt S₀ bzw. S_n wird in Schritt S₁₀ überprüft, ob L kleiner ist als M. Wenn L kleiner ist als M, wird in Schritt S,- der Wert für die tatsächliche Auszugslänge L als neue Bezugslänge M gespeichert.

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In diesem Zustand ist die Spule 20 nicht erregt, so daß sich der Arretierungshebel 17 in der Entriegelungstellung befindet. Die Aufrollwelle 2 kann sich daher unter der Wirkung der Rückholfeder 4 in Einzugsrichtung, d.h, im Uhrzeigersinn in Figur 6 drehen, um den Sicherheitsgurt 5 einzuziehen und eine ggf. vorhandene Gurtlose zu beseitigen. 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 Zahnrades 8 und des Trägerrades 10 im gleichen Drehsinn 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 eine Gurtlose beseitigt, d.h., der angelegte Sicherheitsgurt wird straff gespannt.

Wenn der Zählwert TA des Zeitgebers die vorgegebene Zeitspanne TO überschritten hat, d.h., wenn der Benutzer seine endgültige Sitzhaltung eingenommen hat, so wird im Anschluß an den Schritt S₅ ein Schritt S₃₀ ausgeführt, wo die Spule 20 durch Zufuhr eines elektrischen Stromes erregt wird. Daraufhin wird der Arretierungshebel 17 entgegen der Kraft der Feder 18 durch die Spule 20 angezogen und in Verriegelungseingriff mit den äußeren Zähnen 8b des ersten Zahnrades 8 gebracht, so daß das erste Zahnrad 8 blockiert wird. Durch die Verriegelung des ersten Zahnrades 8 wird eine weitere Drehung des Trägerrades 10 in der Drehrichtung der Aufrollwelle 2 (im Uhrzeigersinn) verhindert, 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 10 im Uhrzeigersinn verhindert wird, kann sich die Aufrollwelle 2 nicht mehr in Einzugsrichtung, d.h., im

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Uhrzeigersinn in Figur 7 drehen, da sowohl das erste Zahnrad 8 als auch das zweite Zahnrad 26 festgehalten wird. In diesem Zustand kann sich die Aufrollwelle 2 lediglich in Auszugsrichtung, im Gegenuhrzeigersinn in Figur 7 drehen, da nur eine Drehung des Trägerrades 10 im Gegenuhrzeigersinn gestattet ist, die zu einem Umlauf des Planetenrades 14 im Gegenuhrzeigersinn um das Sonnenrad 13 führt. Auf diese Weise wird durch die Aufrollvorrichtung ein spannungsloser Zustand des Sicherheitsgurtes hergestellt.

(3) Nach dem Herstellen des spannungslosen Zustands wird der Sicherheitsgurt automatisch um einen bestimmten Betrag gelockert.

Im Anschluß an den Schritt S₃₀ in Figur 4B wird in Schritt S»2 der Drehwinkel L (entsprechend der tatsächlichen Auszugslänge des Sicherheitsgurtes) zum Zeitpunkt der Erregung der Spule 20 als ein Wert LS gespeichert, und in Schritt S», wird die durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 34 angegebene Fahrzeuggeschwindigkeit V gelesen. Danach wird in Schritt S,. arithmetisch anhand einer Gleichung d~ = f(V) eine angemessene Gurtlose Cf bestimmt, die in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit V veränderlich ist.

Sodann wird in Schritt S._g ein Sollwert für die Auszugslänge LO des Sicherheitsgurtes unter Berücksichtigung der Gurtlose errechnet, indem die bestimmte GurtloseC/ zu der Bezugslänge M addiert wird. In Schritt S₁₆ wird eine Differenz DL berechnet, indem der Istwert LS von dem Sollwert LO abgezogen wird. Danach wird in Schritt S-- überprüft, ob die Differenz DL größer als ein kleiner Wert ξ ist. Der Wert ξ ist so bestimmt worden, daß eine Schwingung des Systems verhindert wird. Wenn DL größer ist als £ , wird in Schritt S₁₈ ein Befehlssignal er-

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zeugt, das eine Drehung des Motors 25 in Gurt-Auszugsrichtung veranlaßt, und in Schritt S, _Q , wird der neue

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Drehwinkel (der neue Istwert der Auszugslänge des Sicherheitsgurtes) von dem zweiten Winkelfühler 28 gelesen. Anschließend wird in Schritt S,_ überprüft, ob die Differenz LO-L größer als der kleine Wert ist. Wenn dies der Fall ist, wird Schritt S,q wiederholt, so daß der Motor 25 weiter in Auszugsrichtung gedreht wird, bis die Differenz LO-L kleiner oder gleich dem Wert £ ist. Wenn die Abfrage in Schritt S,g verneint wird, so wird der Motor 25 in Schritt S₃₃ anhand des Ausgangssignals der ersten Ausgabeeinrichtung 30a abgeschaltet, und es erfolgt ein Rücksprung zu Schritt S₁₃.

Wenn die Abfrage in Schritt S,- ergibt, daß die Differenz DL kleiner oder gleich £ ist, so wird in Schritt S₃₀ überprüft, ob die Differenz DL kleiner als - £ ist. Wenn dies nicht der Fall ist, erfolgt ein Rücksprung zu Schritt S₁₃. In diesem Fall wird der Motor 25 nicht betätigt, da die Differenz DL innerhalb eines zulässigen Bereiches liegt. Wenn die Abfrage in Schritt S₃₀ bejaht wird, so wird in Schritt S₃₁ anhand des Ausgangssignals der Ausgabeeinrichtung 30a der Motor 25 in Einzugsrichtung gedreht, und in Schritt S-, , wird der neu eingestellte Drehwinkel L (entsprechend dem neuen Istwert für die Gurt-Auszugslänge) von dem zweiten Winkelfühler 28 gelesen. Im Anschluß an Schritt ^S21-l ^w^^r<^ -*·¹¹ Schritt S₃₂ überprüft, ob die Differenz L-LO größer als der kleine Wert € ist. Wenn diese Differenz größer ist als i , so wird die Schrittfolge ab Schritt S₂₁ wiederholt, während andernfalls in Schritt S₃₃ der Motor 25 angehalten wird und ein Rücksprung zu Schritt S₁₃ erfolgt. Durch Ausführung der Schritte S₁₃ bis S_, wird automatisch eine gewünschte

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- 18 Gurtlose des Sicherheitsgurtes 5 eingestellt.

Bei Schritt S,„ arbeitet die Aufrollvorrichtung in der in Figur 7 gezeigten Weise, so daß der Sicherheitsgurt 5 weiter aus der Aufrollvorrichtung ausgegeben wird. Beim Einschalten des Motors 25 wird das zweite Zahnrad 26 über die zweite Schnecke 21 im Uhrzeigersinn gedreht. In diesem Zustand wird eine Drehung des Trägerrades 10 in der gleichen Richtung wie das zweite Zahnrad 26 durch den Anschlag des nach außen weisenden Vorsprungs 10b des Trägerrades an dem nach innen weisenden Vorsprung 8a des ersten Zahnrades 8 verhindert, da das erste Zahnrad 8 durch den Arretierungshebel 17 blockiert wird. Das Planetenrad 14 wird daher um den Stift 10a gedreht, ohne daß es um das Sonnenrad 13 umläuft. Die Drehung des Planetenrades 14 im Uhrzeigersinn führt zu einer Drehung des Sonnenrades 13 und somit der Aufrollwelle 2 im Gegenuhrzeigersinn, d.h., in Gurt-Auszugsrichtung. Auf diese Weise wird der Sicherheitsgurt ausgegeben, bis der Motor 25 angehalten wird. Der Motor 25 bleibt eingeschaltet, bis die gewünschte Gurtlose LO hergestellt ist (Schritte ^sio/^siq ^{und S}23^*

Bei Schritt S₃₁ arbeitet die Aufrollvorrichtung wie folgt. Der Motor 25 dreht sich nach dem Einschalten in entgegengesetzter Richtung, so daß das zweite Zahnrad 26 im Gegenuhrzeigersinn in Figur 7 gedreht wird. Diese Drehung des zweiten Zahnrades 26 führt dazu, daß sich das Planetenrad 14 im Gegenuhrzeigersinn um den Stift 1Od dreht und im Gegenuhrzeigersinn um das Sonnenrad 13 umläuft. Obgleich das Planetenrad 14 im Gegenuhrzeigersinn umlaufen kann, wird der Winkel, um den sich das Planetenrad 14 in dieser Richtung fortbewegen kann, durch die zwischen dem ersten Zahnrad 8 und dem Trägerrad 10 angeordnete Feder 9 begrenzt (Figur 1).

Nachdem sich das Planetenrad 14 um den begrenzten Winkel

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in Umfangsrichtung des Sonnenrades 13 im Gegenuhrzeigersinn bewegt hat, wird eine weitere Bewegung des Planetenrades 14 in dieser Richtung verhindert. Infolgedessen führt die Drehung des Planetenrades 14 im Gegenuhrzeigersinn um seine Achse zu einer Drehung des Sonnenrades 13 und somit der Aufrollwelle 2 im Uhrzeigersinn, d.h., in Gurt-Einzugsrichtung. Der Motor 25 bleibt eingeschaltet, bis die gewünschte Gurtlose LO eingestellt ist (Schritte S₂₁,S₂₂ und S₃₃).

(4) Wenn der Benutzer seine Sitzhaltung ändert, beispielsweise um einen Gegenstand aus dem Handschuhfach zu entnehmen, so läßt die Aufrollvorrichtung den Sicherheitsgurt 5 nach, wie nachfolgend unter Bezugnahme auf Figur erläutert werden soll.

Da das Planetenrad 14 entgegen der Kraft der Feder 9 innerhalb des begrenzten Winkelbereichs im Gegenuhrzeigersinn umlaufen kann, kann sich die Aufrollwelle 2 zusammen mit dem Sonnenrad 13 im Gegenuhrzeigersinn drehen, obgleich das zweite Zahnrad 26 durch den Eingriff mit der Schnecke 21 festgehalten wird. Daher kann der Sicherheitsgurt 5 weiter abgerollt werden, um sich der Änderung der Sitzhaltung des Benutzers anzupassen.

Die Drehung des Sonnenrades 13 im Gegenuhrzeigersinn führt zu einer Drehung des Planetenrades 14 im Uhrzeigersinn, so daß das Trägerrad 10 entgegen der Kraft der Feder 9 im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird. Der Winkel der Drehung des Trägerrades 10 im Gegenuhrzeigersinn wird in diesem Fall durch die Feder 9 begrenzt. Das Sonnenrad 13 kann jedoch R Umdrehungen ausführen, während das Trägerrad 10 eine einzige Umdrehung ausführt. Der Wert R läßt sich wie folgt ausdrücken:

R=I+ (Anzahl der Zähne 26b des zweiten Zahnrads 26)/ (Anzahl der Zähne des Sonnenrades 13).

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Durch geeignete Wahl der Anzahl der Zähne kann daher die maximale Auszugslänge des Sicherheitsgurtes 5 bei einer Änderung der Sitzhaltung des Benutzers auf einen in der Praxis geeigneten Wert eingestellt werden. Wenn der Benutzer wieder seine ursprüngliche Haltung einimmt, drehen sich die Aufrollwelle 2 und das Sonnenrad 13 im Uhrzeigersinn in Figur 8, aufgrund der Wirkung der Rückholfeder 4. Dabei läuft das Planetenrad 14 im Uhrzeigersinn um,während es sich im Gegen-Uhrzeigersinn um seine Achse dreht, bis das Trägerrad 10 die Position erreicht, in welcher der Vorsprung 10b an dem Vorsprung 8a des ersten Zahnrades 8 anschlägt. Wenn der Benutzer seine ursprüngliche Haltung eingenommen hat, wird daher wieder der spannungslose Zustand hergestellt.

(5) Der spannungslose Zustand wird aufgehoben, und der Sicherheitsgurt 5 wird eng an den Benutzer angezogen, wenn das Fahrzeug stark verzögert wird, eine scharfe Kurve durchfährt oder sich auf unebener Fahrbahn bewegt:

In Schritt 2 in Figur 4A erzeugt der Verzögerungssensor 35 ein Signal, wenn eine der oben genannten Bedingungen vorliegt. Auf dieses Signal unterbricht die erste Ausgabeeinrichtung 30a der Steuereinheit 30 die Stromzufuhr zu der Spule 20, so daß die Spule 20 in Schritt S₄₀ entregt wird. Der Arretxerungshebel 17 gibt daher unter der Wirkung der Feder 14 das erste Zahnrad 8 frei. Hierdurch kann sich das Trägerrad 10 weiter in der Gurt-Einzugsrichtung der Aufrollwelle 2 drehen. Da sich nunmehr das Planetenrad 14 drehen kann, wird die Aufrollwelle 2 durch die Rückholfeder in Einzugsrichtung gedreht, so daß der Sicherheitsgurt gespannt und somit der spannungslose Zustand aufgehoben wird.

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(6) Wenn das Fahrzeug für eine Rückwärtsfahrt vorbereitet wird, so werden die folgenden Arbeitsschritte ausgeführt.

Wenn das Fahrzeug in einen derartigen Zustand überführt wird, wird ein Interruptprogramm entsprechend dem Flußdiagramm in Figur 4C aufgerufen. Wenn mit Hilfe des Schalthebels der Rückwärtsgang eingelegt wird, wird der Lampenschalter 40 eingeschaltet, so daß der Rückfahrscheinwerfer 41 aufleuchtet und die Steuereinheit 30 ein Signal "Rückwärtsgang EIN" erhält. Daraufhin wird das Interruptprogramm ausgeführt, und die in Einheiten des Drehwinkels der Aufrollwelle 2 angegebene tatsächliche Auszugslänge L des Sicherheitsgurtes wird in einem RAM-Speicher der Steuereinheit 30 gespeichert.

Wenn der Benutzer des Sicherheitsgurtes (der Fahrer des Fahrzeugs) sich für die Rückwärtsfahrt nach rückwärts wendet, wird der Sicherheitsgurt 5 zu einem gewissen Grad zwangsweise aus der Aufrollvorrichtung ausgezogen.

Dieses Ausziehen des Sicherheitsgurtes erfolgt in der Weise, die in der Beschreibung der Betriebsart (4) erläutert wurde, und wird durch den ersten Winkelfühler 16 abgetastet. Somit wird die Abfrage in Schritt Sg, bejaht, und in Schritt 62 wird von der zweiten Ausgabeeinrichtung 30b der Steuereinheit 30 ein Signal "Strom AUS" erzeugt, durch das die Stromzufuhr zu der Spule 20 unterbrochen und somit die Spule 20 entregt wird. Daraufhin gibt der Arretierungshebel 17 unter der Wirkung der Feder 18 das erste Zahnrad frei, so daß dieses Zahnrad frei drehbar ist, wie in Figur 6 zu erkennen ist. Folglich kann der Sicherheitsgurt 5 entsprechend der Änderung der Stellung des Benutzers frei aus- und eingezogen werden, wie in der Beschreibung der Betriebsart (1) erläutert wurde. Anschließend wird in Schritt S_g3 überprüft, ob der Auszugsvorgang des Sicherheitsgurtes ab-

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geschlossen ist oder nicht. Auf diese Weise werden die Daten über die Position des Sicherheitsgurtes aktualisiert. Wenn die Änderung der Körperstellung des Benutzers noch nicht abgeschlossen ist, wird die Abfrage in Schritt S_fi- verneint, und die Spule 20 bleibt entregt. Wenn die Abfrage in Schritt S_ß3 bejaht wird, so wird in Schritt S_63-, die neu eingestellte Gurt-Auszugslänge L gelesen und als maximale Auszugslänge LM in Einheiten des Drehwinkels der Aufrollwelle 2 gespeichert. Anschließend wird in Schritt S_fi4 durch die zweite Ausgabeeinrichtung 30b ein Signal "Strom EIN" erzeugt, durch das die Spule 20 wieder erregt wird. Hierdurch wird wie in der Betriebsart (3) ein spannungsloser Zustand des Sicherheitsgurtes 5 hergestellt, so daß der Fahrer bei der Rückwärtsfahrt nicht durch eine unangenehme Spannung des Sicherheitsgurtes 5 gestört wird.

Wenn anschließend der Schalthebel aus der Rückwärts-Stellung in die Neutralstellung zurückgestellt wird, nachdem der Fahrer seine normale Sitzstellung eingenommen hat, wird der Lampenschalter 40 ausgeschaltet. Das Ausschalten des Lampenschalters 40 wird in Schritt S_fil- abgetastet. Wenn der Lampenschalter nicht mehr eingeschaltet ist, wird in Schritt S_g6 die maximale Auszugslänge LM des Sicherheitsgurtes um den Istwert der Auszugslänge L vermindert, der gespeichert wurde, bevor der Fahrer seine Sitzposition geändert hatte. Auf diese Weise wird ein Differenzwert DLM gebildet. In Schritt S_gwird der Motor 25 um einen der Differenz DLM entsprechenden Betrag in Einzugsrichtung gedreht, so daß die Auszugslänge des Sicherheitsgurtes wieder auf den Wert L verringert wird. Im Anschluß an Schritt S_g7 erfolgt ein Rücksprung in das Hauptprogramm gemäß dem Flußdiagramm in Figur 4B.

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Das Verfahren kann dahingehend abgewandelt werden, daß in dem Fall, daß die Abfrage in Schritt S_ßg verneint wird, der Motor 25 ausgeschaltet bleibt und die Spule 20 entregt wird, so daß der Sicherheitsgurt 5 unter der Wirkung der Rückholfeder 4 aufgerollt wird.

Wenn die Änderung der Sitzstellung des Benutzers schrittweise vor sich geht, so ergibt sich bei der Abfrage in Schritt S_fi, jedes Mal dann eine positive Antwort, wenn die Auszugsbewegung des Sicherheitsgurtes 5 unterbrochen wird, so daß die Schrittfolge Sg, bis Sg₅ wiederholt wird, solange der Lampenschalter 40 eingeschaltet ist. Da die schrittweise änderung der Sitzstellung beendet wird, wenn der Fahrer seine endgültige Stellung während der Rückwärtsfahrt erreicht, entsteht bei der Wiederholung der oben beschriebenen Arbeitsschritte ein Zustand, in welchem die Spule 20 in dem Augenblick entregt wird, in dem der Sicherheitsgurt 5 bis auf die maximale Auszugslänge M ausgezogen ist. Auf diese Weise kann ein spannungsloser Zustand des Sicherheitsgurtes hergestellt werden. Immer dann, wenn die Auszugsbewegung des Sicherheitsgurtes 5 unterbrochen wird, wird die in diesem Augenblick vorliegende Auszugslänge des Sicherhextsgurtes als maximale Auszugslänge LM in Einheiten des Drehwinkels der Aufrollwelle 2 gespeichert. Dieser Wert LM wird aktualisiert und durch den gegenwärtigen Wert LM ersetzt, wenn der Sicherheitsgurt nachfolgend weiter ausgezogen wird, so daß schließlich die größte Auszugslänge des Sicherhextsgurtes 5 als der endgültige Wert LM gespeichert wird. Folglich wird die Wirkung des Schrittes Sg₆ nicht beeinflußt.

(7) Wenn die Zunge des Sicherhextsgurtes 5 aus dem Gurtschloß gelöst wird, wird der Sicherheitsgurt durch die Aufrollvorrichtung aufgerollt:

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Wenn der Benutzer die Zunge aus dem Gurtschloß löst, um aus dem Fahrzeug auszusteigen, so wird der Gurtschloß-Schalter 32 ausgeschaltet, und es wird das in Figur 4A dargestellte Interruptprogramm ausgerufen. In diesem Fall wird die Abfrage in Schritt S₃ verneint, so daß die Spule 20 in Schritt S₄₀ auf der Grundlage des Ausgangssignals der ersten Ausgabeeinrichtung 30a entregt wird. Durch das Abschalten der Spule 20 wird ein Zustand hergestellt, in welchem sich die Aufrollwelle 2 unter der Wirkung der Rückholfeder 4 in Einzugsrichtung drehen kann. Infolgedessen dreht sich die Aufrollwelle 2 iri Einzugsrichtung, bis der Sicherheitsgurt 5 vollständig in das Gehäuse 1 der Aufrollvorrichtung eingezogen ist.

Wahlweise kann die Verfahrensweise in dem Interruptprogramm für die Rückwärtsfahrt (Flußdiagramm in Figur 4C) durch ein modifiziertes Verfahren gemäß dem Flußdiagramm in Figur 4D ersetzt werden.

In dieser abgewandelten Ausführungsform wird die Abfrage in Schritt S_fiC. im Fall einer positiven Antwort solange wiederholt, bis der Lampenschalter 40 ausgeschaltet wird, d.h., bis der Schalthebel in die Neutralstellung zurückgeführt wurde. Nachdem das Nachlassen des Sicherheitsgurtes entsprechend der Stellungsänderung des Benutzers einmal abgeschlossen ist, wird die in diesem Fall gemessene Auszugslänge als maximale Auszugslänge LM angesehen, und der Wert LM wird bis zum Ende des Interrupt-Programmsunverändert beibehalten.

Bei der oben beschriebenen Aufrollvorrichtung wird durch die Steuerwirkung der ersten Ausgabeeinrichtung 30a eine angemessene Gurtlose entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt, wenn der Benutzer (Fahrer) seine

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normale Sitzstellung einnimmt. Auf diese Weise wird eine ausreichende Sicherheit des Benutzers gewährleistet. Wenn jedoch festgestellt wird, daß der Fahrer seine Sitzstellung ändert, um mit dem Fahrzeug rückwärts zu fahren, so wird durch die Aufrollvorrichtung mit Hilfe der zweiten Ausgabeeinrichtung 30b ein spannungsloser Zustand eingestellt, wobei der Sicherheitsgurt um einen bestimmten Betrag entsprechend der Positionsänderung des Benutzers ausgezogen ist. 10

Somit wird der Fahrer bei der Rückwärtsfahrt nicht durch eine unbequeme Spannung des Sicherheitsgurtes gestört.

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Claims

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PATENTANWÄLTE - EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

DipL-Chem. Dr. N. ter Meer Dipl.-Ing. H. Steinmeister

Dipl.-Ing. F. E. Müller Artur-Ladebeck-Strasse

Mauerkircherstrasse 45

D-8000 MÜNCHEN 80 D-4SOO BIELEFELD 1

G006-86 20. Mai 1986

St/Wi/sc

NISSAN MOTOR COMPANY, LTD. No. 2, Takara-cho, Kanagawa-ku Yokohama City, Japan

AUFROLLVORRICHTUNG FÜR FAHRZEUG-SICHERHEIGSGÜRTE

PRIORITÄT: 23. Mai 1985, Japan, Nr. 60-109246 (P)

PATENTANSPRÜCHE 1. Aufrollvorrichtung für Fahrzeug-Sicherheitsgurte mit:

- einem Gehäuse (1),

- einer drehbar in dem Gehäuse (1) montierten Aufrollwelle (2),

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- einer Vorspanneinrichtung (4) zum Vorspannen der Aufrollwelle (2) in Gurt-Einzugsrichtung,

- einem mit der Aufrollwelle (2) in Wirkverbindung stehenden Getriebe (8,10,13,14,26),

- einem mit dem Getriebe in Wirkverbindung stehenden Zugentlastungsmechanismus (17,20) zum Herstellen eines spannungslosen Zustands des Sicherheitsgurtes, in welchem eine Drehung der Aufrollwelle (2) in Gurt-Einzugsrichtung verhindert wird, und

- einem motorbetätigten Gurtlockerungsmechanismus (21,22, 23,24,25), durch den die Aufrollwelle (2) antreibbar ist,

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gekennzeichnet durch

- eine erste Ausgabeeinrichtung (30a) zur Steuerung des Zugentlastungsmechanismus und des Gurtlockerungsmechanismus derart, daß der Sicherheitsgurt in einem spannungslosen Zustand mit angemessener Gurtlose gehalten wird,

- eine Abtasteinrichtung (16,24) zur Abtastung der Position des Sicherheitsgurtes und zur Erzeugung eines Signals, das für die neu eingestellte Position des

Sicherheitsgurtes repräsentativ ist, wenn der Rückwärtsgang des Fahrzeugs eingelegt ist, und

- eine zweite Ausgabeeinrichtung (30b), die den Zugentlastungsmechanismus anhand des Signals der Abtasteinrichtung derart betätigt, daß der Sicherheitsgurt in der neu eingestellten Position in einem spannungslosen Zustand gehalten wird.

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2. Aufrollvorrichtung nach Anspruch 1, gekenn-

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zeichnet durch eine Rückwärtsfahrt-Abtasteinrich tung (40), die ein Signal erzeugt, wenn der Rückwärtsgang eingelegt ist.
3. Aufrollvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückwärtsfahrt-Abtasteinrichtung einen Lampenschalter (40) für einen Rückfahrscheinwerfer des Fahrzeugs umfaßt, welcher Lampenschalter durch die Schaltbewegung des Schalthebels des Fahrzeuggetriebes betätigt wird.
4. Aufrollvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch g e kennz eichnet, daß der Lampenschalter (40)

eingeschaltet ist, wenn der Schalthebel in die Rück- J

wärts-Position eingestellt ist. *
5. Aufrollvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Ausgabeeinrichtungen (30a und 30b) durch einen Mikrocomputer (30) gebildet werden.
6. Aufrollvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

- daß das Getriebe der Aufrollvorrichtung ein Planetengetriebe mit einem koaxial auf der Aufrollwelle (2)

befestigten Sonnenrad (13), einem auf der Aufrollwelle (2) drehbaren Ringzahnrad (26) und einem Planetenrad (14) aufweist, das mit dem Sonnenrad (13) und dem Ringzahnrad (26) kämmt,
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- daß der Zugentlastungsmechanismus den Umlauf des Planetenrades (14) um das Sonnenrad (13) in Aufrollrichtung der Aufrollwelle (2) blockiert, und

- daß der Gurtlockerungsmechanismus mit dem Ringzahnrad (26) in Eingriff bringbar ist und dieses antreibt.
7. Aufrollvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch g e kennzeichnet, daß der Zugentlastungsmechanismus ein als Planetenträger dienendes Trägerrad (10) mit einem Vorsprung (10b), ein drehbar auf der Aufrollwelle (2) montiertes Zahnrad (8) mit einem Vorsprung (8a), Spannmittel (9) zum Vorspannen des VorSprungs (10b) des Trägerrades gegen den Vorsprung (8a) des Zahnrades (8), einen mit dem Zahnrad (8) in Eingriff bringbaren Arretierungshebel (17) und eine Magnetspule (20) zum Anziehen des Arretierungshebels (17) in die Eingriffsstellung aufweist.

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