DE3616900C2 - - Google Patents

Description

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

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

In der DE-OS 34 12 858 wird eine herkömmliche Aufrollvorrichtung der oben genannten Art beschrieben. Bei dieser Aufrollvorrichtung wird, nachdem das Gurtschloß verriegelt ist und der Gurt sich eng an den Körper des Benutzers angelegt hat, eine Rückholsperre eingeschaltet, so daß die in Einzugsrichtung auf den Gurt wirkende Spannung aufgehoben wird. Außerdem wird ein Elektromotor betätigt, der die Aufrollwelle in Gurt-Auszugsrichtung dreht, so daß der Sicherheitsgurt um einen bestimmten Betrag gelockert wird. Wenn der Gurt aus dieser Stellung heraus weiter ausgezogen wird, so hat die Aufrollfeder die Tendenz, den Gurt wieder einzuziehen, bis die Ausgangsstellung erreicht ist. Bei einem weiteren Ausziehen des Sicherheitsgurtes muß somit die Kraft der Aufrollfeder überwunden werden. Dies hat den Nachteil, daß der Fahrer, wenn er sich bei der Rückwärtsfahrt mit dem Fahrzeug nach hinten wendet und dabei den Sicherheitsgurt weiter auszieht, durch die unbequeme Spannung des Sicherheitsgurtes gestört wird.

Aus der DE-OS 22 20 669 und der DE-OS 26 21 059 sind Aufrollvorrichtungen für Sicherheitsgurte bekannt, bei denen der Aufrollmechanismus so gestaltet ist, daß die Gurtspannung in jeder Auszugsstellung unabhängig von der jeweiligen Auszugslänge des Gurtes aufgehoben wird, so daß der Fahrer u. a. auch während der Rückwärtsfahrt von der Gurtspannung entlastet wird. Das Funktionsprinzip dieser Aufrollmechanismen läßt sich jedoch auf die Aufrollvorrichtung der eingangs genannten Gattung nicht ohne weiteres übertragen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Aufrollvorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art derart auszubilden, daß eine Behinderung des Benutzers durch den Sicherheitsgurt bei der Rückwärtsfahrt mit dem Fahrzeug ausgeschlossen wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Aufrollvorrichtung mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.

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 jedoch der Fahrer den Rückwärtsgang einlegt und sich dann zum Rückwärtsfahren nach hinten wendet, so daß der Sicherheitsgurt weiter ausgezogen wird, so wird hierdurch die Rückholsperre abgeschaltet. Wenn die Gurt-Auszugsbewegung zum Stillstand kommt, wird die Rückholsperre in der neuen Position des Sicherheitsgurtes wieder eingeschaltet. Auf diese Weise wird der Haltepunkt der Rückholsperre bei eingelegtem Rückwärtsgang nachgeführt, so daß der Fahrer von der Gurtspannung entlastet wird. Nach dem Aufheben des Rückwärtsganges wird der Motor des Gurtlockerungsmechanismus dazu benutzt, den Sicherheitsgurt wieder auf den ursprünglichen Haltepunkt der Rückholsperre zurückzuziehen.

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

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

Fig. 1 ist ein schematischer Schnitt längs der Linie C-C in Fig. 2 durch eine erfindungsgemäße Aufrollvorrichtung;

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

Fig. 3 ist ein Blockdiagramm einer Steuereinheit der Aufrollvorrichtung;

Fig. 4(A) bis 4(C) sind Flußdiagramme zur Veranschaulichung der Arbeitsweise der Steuereinheit;

Fig. 5 bis 8 sind Schnitte längs der Linie A-A in Fig. 1 und veranschaulichen unterschiedliche Betriebszustände der Aufrollvorrichtung.

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 1 a und 1 b. Eine Gurt-Aufrollwelle 2 verläuft quer zwischen den Seitenwänden 1 a und 1 b und ist mit ihren beiden axialen Enden drehbar in miteinander ausgerichteten Öffnungen 1 c und 1 d der Seitenwände 1 a und 1 b gelagert. Die Aufrollwelle 2 ist durch eine als Rückholfeder 4 ausgebildete Vorspanneinrichtung in Gurt-Einzugsrichtung, 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 1 a montiert ist. Zu der Aufrollvorrichtung gehören ferner ein einstückig mit der Aufrollwelle 2 ausgebildetes Klinkenrad 6 b, ein Hebel, der mit einer mit dem Klinkenrad 6 b verrastbaren Klinke 6 a versehen ist, und ein Trägheits-Pendel 27 zur Betätigung der Klinke 6 a.

Diese Bauteile bilden einen für sich bekannten Notverriegelungsmechanismus.

Ein axialer Endabschnitt der Aufrollwelle 2 ragt nach außen über die Seitenwand 1 b 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 8 b versehen und weist ferner einen ringförmigen Wandabschnitt 8 d auf, der mit einem nach innen weisenden Vorsprung 8 a versehen ist, wie am besten in Fig. 2 zu erkennen ist. Innerhalb des ringförmigen Wandabschnitts 8 d 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 10 b versehen, der an dem Vorsprung 8 a des ersten Zahnrads 8 anschlägt. Das Trägerrad 10 ist durch eine Spiralfeder 9 im Uhrzeigersinn in Fig. 2 vorgespannt, so daß die Vorsprünge 10 b und 8 a 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 10 a 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 Sonnenrand 13, das koaxial auf der Aufrollwelle 2 befestigt ist.

Ein Schlitzrad 15 zum Messen der Bewegung der Aufrollwelle ist mit Hilfe einer Anschlußbuchse 15 a 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 15 a drehbar ist. Das zweite Zahnrad weist einen ringförmigen Wandabschnitt auf, der sowohl mit äußeren Zähnen 26 a als auch mit inneren Zähnen 26 b versehen ist. Die inneren Zähne 26 b kämmen mit dem zuvor erwähnten Planetenrad 14.

Somit bilden das Sonnenrad 13, das Planetenrad 14 und das zweite Zahnrad 26 ein Planetengetriebe.

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 26 a des zweiten Zahnrads 26 kämmt.

Gemäß Fig. 2 ist ein Arretierungshebel 17 mit seinem einen Ende über einen Drehzapfen 19 gelenkig mit der Seitenwand 1 b verbunden. Der Arretierungshebel 17 ist mit Zähnen 17 a versehen, die mit den äußeren Zähnen 8 b des ersten Zahnrads 8 in Verriegelungseingriff treten können. 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 einen Elektromagneten, angezogen, wenn dessen Spule 20 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 8 b des ersten Zahnrads 8 in Eingriff tritt und dieses verriegelt.

Zur Messung 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. Der erste Winkelfühler dient 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 aus der Motorsteuerung ableitet.

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 Zeitgeber A umfaßt. Der ROM enthält ein Programm, das durch die Flußdiagramme in Fig. 4A-4C oder 4D veranschaulicht wird.

Das Bezugszeichen 31 in Fig. 3 bezeichnet eine Batterie, die als Betriebsspannungsquelle für die Steuereinheit 30 dient. Die Steuereinheit 30 enthält allgemein eine erste Ausgabeeinrichtung 30 a zur Steuerung des Motors 25 und eine zweite Ausgabeeinrichtung 30 b zur Steuerung der Spule 20 des Elektromagneten. Die Steuereinheit 30 nimmt Informationssignale von dem Schlitzzähler 16 und dem Winkelfühler 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 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.

Durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 34 wird die Drehung einer Tachowelle in eine Impulsfolge umgewandelt. Der Verzögerungssensor 35 tastet eine negative Beschleunigung des Fahrzeugs ab. Der Lampenschalter 40 wird eingeschaltet, wenn der nicht gezeigte Schalthebel eines Schaltgetriebes des Fahrzeugs in die Rückwärtsgang- Stellung überführt wird. Wenn der Lampenschalter 40 eingeschaltet wird, ist ein Rückfahrscheinwerfer 41 des Fahrzeugs in Betrieb.

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

Im folgenden soll die Arbeitsweise der Aufrollvorrichtung anhand der Flußdiagramme in Fig. 4A bis 4C und anhand der Fig. 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 Fig. 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 S₁ in Fig. 4A verneint, und in Schritt S₄₀ erzeugt die erste Ausgabeeinrichtung 30 a 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 den Schritt S₁ wird der Schritt S₂ ausgeführt, wo durch Überprüfung des Ausgangssignals des Verzögerungssensors 35 festgestellt wird, ob die Fahrzeugbeschleunigung 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 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 26 arretiert ist, kann die Drehung des auf der Aufrollwelle 2 befestigten Sonnenrades 13 eine Umlaufbewegung des Planetenrades 14 längs der inneren Zähne 26 b 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 Fig. 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 10 a 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 Fig. 4B dargestellte Hauptprogramm ausgelöst. Daraufhin wird in Schritt S₄ 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 endgültige Sitzhaltung eingenommen hat. Im Anschluß an den Schritt S₄ wird in Schritt S _4-1 eine minimale Auszugslänge des Sicherheitsgurtes (nachfolgend als Bezugslänge M bezeichnet) auf den Wert 1000 in Einheiten des Drehwinkels der Aufrollwelle 2 eingestellt, und in Schritt S _4-2 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 S₆ überprüft, ob die Winkelimpulse vom Schlitzzähler 16 oder dem Winkelfühler 28 eingetroffen sind. Wenn die Abfrage in Schritt S₆ verneint wird, so wird Schritt S₅ wiederholt. Andernfalls wird in Schritt S₇ anhand der Impulse der Winkelfühler 16 und 28 entschieden, ob die Aufrollwelle 2 in Einzugsrichtung, d. h., im Uhrzeigersinn in Fig. 6 gedreht wurde. Wenn die Abfrage in Schritt S₇ bejaht wird, so wird in Schritt S₈ der Wert L um 1 vermindert, während anderenfalls in Schritt S₉ der Wert L um 1 erhöht wird. Im Anschluß an den Schritt S₈ bzw. S₉ wird in Schritt S₁₀ überprüft, ob L kleiner ist als M. Wenn L kleiner ist als M, wird in Schritt S₁₁ der Wert für die tatsächliche Auszugslänge L als neue Bezugslänge M gespeichert.

In diesem Zustand ist die Spule 20 nicht erregt, so daß sich der Arretierungshebel 17 in der Entriegelungsstellung befindet. Die Aufrollwelle 2 kann sich daher unter der Wirkung der Rückholfeder 4 in Einzugsrichtung, d.h. im Uhrzeigersinn in Fig. 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 zum Zustellen einer Gurtlage im Anschluß an den Schritt S₅ ein Schritt S₃₀ ausgeführt, wo die Spule 20 durch Zufuhr eines elektrischen Stromes erregt wird. Dadurch wird der Arretierungshebel 17 entgegen der Kraft der Feder 18 durch die Spule 20 angezogen und in Verriegelungseingriff mit den äußeren Zähnen 8 b 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 10 b des Trägerrades 10 an dem nach innen weisenden Vorsprung 8 a 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 Uhrzeigersinn in Fig. 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 Fig. 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 Fig. 4B wird in Schritt S₁₃ die durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 34 angegebene Fahrzeuggeschwindigkeit V gelesen. Danach wird in Schritt S₁₄ arithmetisch anhand einer Gleichung δ= f(V) eine angemessene Gurtlose δ bestimmt, die in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit V veränderlich ist. Sodann wird in Schritt S₁₅ ein Sollwert für die Auszugslänge LO des Sicherheitsgurtes unter Berücksichtigung der Gurtlose errechnet, indem die bestimmte Gurtlose δ zu der Bezugslänge M addiert wird. In Schritt S₁₆ wird eine Differenz DL berechnet, indem der Istwert L von dem Sollwert LO abgezogen wird. Die Abweichung von der gewünschten Gurtlose wird anschließend bis auf einen Restwert ε durch Ansteuerung des Motors 25 beseitigt. Dazu wird in Schritt S₁₇ überprüft, ob die Differenz DL größer als der Wert ε ist. Der Wert ε ist so bestimmt worden, daß eine Schwingung des Systems verhindert wird. Wenn DL größer ist als ε, wird in Schritt S₁₈ ein Befehlssignal erzeugt, das eine Drehung des Motors 25 in Gurt-Auszugsrichtung veranlaßt, und in Schritt S _18-1 wird der neue Drehwinkel (der neue Istwert der Auszugslänge des Sicherheitsgurtes) von dem zweiten Winkelfühler 28 gelesen. Anschließend wird in Schritt S₁₉ überprüft, ob die Differenz LO -L größer als der Restfehler ε ist. Wenn dies der Fall ist, wird der Schritt S₁₈ wiederholt, so daß der Motor 25 weiter in Auszugsrichtung gedreht wird, bis die Differenz LO -L kleiner oder gleich dem Wert e ist. Wenn die Abfrage in Schritt S₁₉ verneint wird, so wird der Motor 25 in Schritt S₂₃ anhand des Ausgangssignals der ersten Ausgabeeinrichtung 30 a abgeschaltet, und es erfolgt ein Rücksprung zu Schritt S₁₃.

Wenn die Abfrage in Schritt S₁₇ ergibt, daß die Differenz DL kleiner oder gleich ε ist, so wird in Schritt S₂₀ überprüft, ob die Differenz DL kleiner als - ε 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 des zulässigen Bereiches liegt. Wenn die Abfrage in Schritt S₂₀ bejaht wird, so wird in Schritt S₂₁ anhand des Ausgangssignals der Ausgabeeinrichtung 30 a der Motor 25 in Einzugsrichtung gedreht, und in Schritt S _21-1 wird der neu eingestellte Drehwinkel L (entsprechend dem neuen Istwert für die Gurt-Auszugslänge) von dem zweiten Winkelfühler 28 gelesen. Im Anschluß an Schritt S _21-1 wird in Schritt S₂₂ überprüft, ob die Differenz L -LO größer als der kleine Wert ε ist. Wenn diese Differenz größer ist als ε, so wird die Schrittfolge ab Schritt S₂₁ wiederholt, während andernfalls in Schritt S₂₃ der Motor 25 angehalten wird und ein Rücksprung zu Schritt S₁₃ erfolgt. Durch Ausführung der Schritte S₁₃ bis S₂₃ wird automatisch eine gewünschte Gurtlose des Sicherheitsgurtes 5 eingestellt.

Bei Schritt S₁₈ arbeitet die Aufrollvorrichtung in der in Fig. 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 10 b des Trägerrades an dem nach innen weisenden Vorsprung 8 a des ersten Zahnrades 8 verhindert, da das erste Zahnrad 8 durch den Arretierungshebel 17 blockiert wird. Das Planetenrad 14 wird daher um den Stift 10 a 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 Gurtlänge LO hergestellt ist (Schritte S₁₈, S₁₉ und S₂₃).

Bei Schritt S₂₁ 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 Fig. 7 gedreht wird. Diese Drehung des zweiten Zahnrades 26 führt dazu, daß sich das Planetenrad 14 im Gegenuhrzeigersinn um den Stift 10 a 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 (Fig. 1). Nachdem sich das Planetenrad 14 um den begrenzten Winkel 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 S₂₃).

(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 Fig. 8 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 = 1 + (Anzahl der Zähne 26 b des zweiten Zahnrads 26)/(Anzahl der Zähne des Sonnenrades 13).

Durch geeignete Wahl der Anzahl der Zähne kann daher eine ausreichende Auszugslänge des Sicherheitsgurtes 5 zur Änderung der Sitzhaltung des Benutzers eingestellt werden. Wenn der Benutzer wieder seine ursprüngliche Haltung einnimmt, drehen sich die Aufrollwelle 2 und das Sonnenrad 13 im Uhrzeigersinn in Fig. 8, aufgrund der Wirkung der Rückholfeder 4. Dabei läuft das Planetenrad 14 im Uhrzeigersinn um, während es sich im Gegenuhrzeigersinn um seine Achse dreht, bis das Trägerrad 10 die Position erreicht, in welcher der Vorsprung 10 b an dem Vorsprung 8 a 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 Fig. 4A erzeugt der Verzögerungssensor 35 ein Signal, wenn eine der oben genannten Bedingungen vorliegt. Auf dieses Signal unterbricht die erste Ausgabeeinrichtung 30 a der Steuereinheit 30 die Stromzufuhr zu der Spule 20, so daß die Spule 20 in Schritt S₄₀ entregt wird. Der Arretierungshebel 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 4 in Einzugsrichtung gedreht, so daß der Sicherheitsgurt 5 gespannt und somit der spannungslose Zustand aufgehoben wird.

Im Folgenden wird die erfindungsgemäße Steuerung der Aufrollvorrichtung bei Einlegen des Rückwärtsganges beschrieben.

(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 Fig. 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 im RAM-Speicher der Steuereinheit 30 als Referenzwert LR 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 Schlitzzähler 16 abgetastet. Somit wird die Abfrage in Schritt S₆₁ bejaht, und in Schritt 62 wird von der zweiten Ausgabeeinrichtung 30 b 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 Zahnrad 8 frei, so daß dieses Zahnrad 8 frei drehbar ist, wie in Fig. 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 S₆₃ überprüft, ob der Auszugsvorgang des Sicherheitsgurtes abgeschlossen 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 S₆₃ verneint, und die Spule 20 bleibt entregt. Wenn die Abfrage in Schritt S₆₃ bejaht wird, so wird in Schritt S _63-1 die neu eingestellte Gurt-Auszugslänge L gelesen und als maximale Auszugslänge LM in Einheiten des Drehwinkels der Aufrollwelle 2 gespeichert. Anschließend wird in Schritt S₆₄ durch die zweite Ausgabeeinrichtung 30 b 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 S₆₅ abgetastet. Wenn der Lampenschalter 40 nicht mehr eingeschaltet ist, wird in Schritt S₆₆ die maximale Auszugslänge LM des Sicherheitsgurtes um den Referenzwert LR vermindert, der gespeichert wurde, bevor der Fahrer seine Sitzposition geändert hatte. Auf diese Weise wird ein Differenzwert DLM gebildet. In Schritt S₆₇ wird der Motor 25 um einen der Differenz DLM entsprechenden Betrag in Einzugsrichtung gedreht, so daß die Auszugslänge des Sicherheitsgurtes wieder auf den Referenzwert LR verringert wird. Im Anschluß an Schritt S₆₇ erfolgt ein Rücksprung in das Hauptprogramm gemäß dem Flußdiagramm in Fig. 4B, das die Regelung der Gurtlage nach (3) wieder aufnimmt.

Wenn die Änderung der Sitzstellung des Benutzers schrittweise vor sich geht, so wird durch die Abfrage in Schritt S₆₁ jedes Mal der Wert LM aktualisiert und durch den gegenwärtigen Wert LM ersetzt, wenn der Sicherheitsgurt 5 weiter ausgezogen wurde, so daß schließlich die größte Auszugslänge des Sicherheitsgurtes 5 als der endgültige Wert LM gespeichert wird. Folglich wird die Wirkung des Schrittes S₆₆ nicht beeinflußt.

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

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 Fig. 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 30 a 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 in Einzugsrichtung, bis der Sicherheitsgurt 5 vollständig in das Gehäuse 1 der Aufrollvorrichtung eingezogen ist.

Bei der oben beschriebenen Aufrollvorrichtung wird durch die Steuerwirkung der Steuereinheit 30 eine angemessene Gurtlose entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt, wenn der Benutzer (Fahrer) seine normale Sitzstellung einnimmt. Auf diese Weise wird eine ausreichende Sicherheit des Benutzers gewährleistet. Wenn jedoch festgestellt wird, daß der Fahrer mit dem Fahrzeug rückwärts fahren möchte, so wird zusätzlich durch die Steuereinheit 30 auch dann spannungsloser Zustand eingestellt, wann der Sicherheitsgurt 5 entsprechend der Positionsänderung des Benutzers bei Rückwärtsfahrt ausgezogen wird.

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

Claims (4)

1. Aufrollvorrichtung mit Zugentlastung für Fahrzeug-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 motorbetätigten Gurtlockerungsmechanismus (21, 22, 23, 24, 25), durch den die Aufrollwelle (2) über ein Getriebe (8, 10, 13, 14, 26) antreibbar ist,
• - einer elektrisch betätigten Rückholsperre (17, 20), die eine Drehung der Aufrollwelle in Gurt-Einzugsrichtung über einen Haltepunkt (M) hinaus verhindert, indem sie mit einem Teil (8) des Getriebes (8, 10, 13, 14, 26) in Eingriff tritt,
• - einer Abtasteinrichtung (16, 24) und einem Speicher zur Abtastung und Speicherung der Position des Sicherheitsgurtes (5) und
• - einer elektronischen Steuereinheit (30) zur Steuerung der Rückholsperre (17, 20) und des Gurtlockerungsmechanismus (21, 22, 23, 24, 25) derart, daß der Sicherheitsgurt (5) in einem spannungslosen Zustand mit angemessener Gurtlose gehalten wird.

dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Steuereinheit (30) durch das Einlegen des Rückwärtsganges des Fahrzeugs in eine Betriebsart schaltbar ist, in der sie zur Anpassung des Haltepunktes die Rückholsperre (17, 20) abschaltet, wenn der Sicherheitsgurt (5) weiter ausgezogen wird, und wieder einschaltet, wenn die Auszugsbewegung zum Stillstand kommt, und in der die in dieser Betriebsart insgesamt aufgetretene Gurt-Auszugslänge gespeichert wird, und
• - daß die Steuereinheit (30) den Motor (25) des Gurtlockerungsmechanismus (21, 22, 23, 24, 25) nach dem Aufheben des Rückwärtsganges derart ansteuert, daß der Sicherheitsgurt (5) um die gespeicherte Auszugslänge zurückgezogen wird.

2. Aufrollvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (30) zur Abtastung des Einlegens des Rückwärtsganges mit einem Lampenschalter (40) für einen Rückfahrscheinwerfer des Fahrzeugs verbunden ist, welcher Lampenschalter (40) eingeschaltet ist, wenn der Schalthebel des Fahrzeuggetriebes in die Rückwärts-Position eingestellt ist.

3. Aufrollvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, mit einem programmgesteuerten Mikrocomputer zur Steuerung des Gurtlockerungsmechanismus, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Gurtbewegung nach dem Einlegen des Rückwärtsganges durch einen Programmteil des Mikrocomputers (30) gebildet wird.