DE4332205C2 - Dreipunkt-Sicherheitsgurtsystem für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Dreipunkt-Sicherheitsgurtsystem nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei einem derartigen aus der JP 4-314 651 (A) bekanntes Dreipunkt-Sicherheitsgurtsystem für ein Kraftfahrzeug wird in Abhängigkeit einer vorgegebenen Fahrgeschwindigkeit, die von einem Sensor erfaßt wird, die Gurtbandstraffung durchge­ führt. Oberhalb dieser vorgegebenen Geschwindigkeit wird da­ her der Tragekomfort, durch den festgezogenen Sicherheits­ gurt vermindert. In der älteren deutschen Patentanmeldung DE 43 14 176 A1 ist ein Sicherheitsgurtsystem für ein Kraft­ fahrzeug beschrieben, bei welchem unterhalb eines für die Leistungsstraffung kritischen Wertes einer Geschwindigkeit­ sänderung eine Gurtvorstraffung durchgeführt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Dreipunkt- Sicherheitsgurtsystem der eingangs genannten Art zu schaf­ fen, bei dem auch bei hoher Fahrgeschwindigkeit ohne Beein­ trächtigung des Tragekomforts des angelegten Sicherheitsgur­ tes ein Höchstmaß an Sicherheit erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch des Kennzeichen des Patentanspruches 1 gelöst.

Hierzu wird eine Betriebssteuereinrichtung vorgesehen, wel­ che in Abhängigkeit von einer jeweils zugeordneten Fahrzeug­ geschwindigkeit den Gurtvorstraffer, den Gurtstraffer und einen Airbag für die Leistungssteuerung in Betriebsbereit­ schaft steuert.

Diese geschwindigkeitsabhängige Arbeitsweise der Betriebs­ steuereinrichtung kann derart sein, daß bis zu einer Fahr­ zeuggeschwindigkeit von 10 km/h der Normalbetrieb des Gurt­ systems, d. h. eine durch das auf die Wickelwelle wirkende Gegendrehmoment verminderte Federrückzugskraft am angelegten Gurtband zur Auswirkung kommt.

Bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit zwischen 10 km/h und 25 km/h wird der auf die Wickelwelle wirkende Vorstraffer in Betriebsbereitschaft gesetzt. Bei einer Geschwindigkeit zwi­ schen 25 km/h und 40 km/h wird zusätzlich der Gurtstraffer für die Leistungsstraffung in Betriebsbereitschaft gesetzt. Bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit über 40 km/h wird zusätz­ lich das Airbagsystem in Betriebsbereitschaft gesetzt.

Zur Erfassung der unterschiedlichen Geschwindigkeitsänderun­ gen in Abhängigkeit von denen die Vorstraffung, die Lei­ stungsstraffung oder der Airbag betätigt werden, kann eine Sensoreinrichtung vorgesehen sein, welche den zeitlichen Verlauf (Gradienten) der Geschwindigkeitsänderung des Fahr­ zeugs erfaßt. In Abhängigkeit davon werden dann der Vor­ straffer, die Leistungsstraffung und der Airbag selektiv oder insgesamt betätigt.

Anhand der Figuren wird an Ausführungsbeispielen die Erfin­ dung noch näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1: schematisch ein Ausführungsbeispiel für ein Drei­ punkt-Sicherheitssystem;

Fig. 2: schematisch ein Ausführungsbeispiel für einen auf die Wickelwelle wirkenden Elektromotorantrieb zur Erzeugung eines Gegendrehmoments und einer Gurt­ vorstraffung; und

Fig. 3: ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen auf die Wickelwelle des Aufrollautomaten wirkenden Elek­ troantriebs zur Erzeugung eines Gegendrehmoments und einer Gurtvorstraffung.

Das in Fig. 1 dargestellt Ausführungsbeispiel eines Drei­ punkt-Sicherheitsgurtsystems besitzt einen Sicherheits­ gurtaufrollautomaten 2. Dieser kann in herkömmlicher Weise mit einer Wickelwelle, einem gurtbandsensitiven und einem fahrzeugsensitiven Sensorsystem und einer in Abhängigkeit vom Sensorsystem arbeitenden Blockiereinrichtung in bekann­ ter Weise ausgebildet sein. Ferner ist ein auf die Wickel­ welle des Gurtaufrollautomaten wirkender Elektroantrieb 8 vorgesehen, der im einzelnen anhand der Fig. 2 bis 4 noch erläutert wird.

Das Dreipunkt-Sicherheitsgurtsystem der Fig. 1 besitzt fer­ ner eine Umlenkstelle 6 für das Gurtband. Diese befindet sich oberhalb Schulterhöhe des Fahrzeuginsassen. Von dieser Umlenkstelle wird das Brustgurtteil des Gurtbandes 1 zu ei­ ner Einsteckzunge 9 geführt, die im angelegten Zustand des Gurtbandes in ein Gurtschloß 4 eingesteckt wird. In Zugver­ bindung mit dem Gurtschloß, insbesondere dem Einsteckteil des Gurtschlosses für die Steckzunge 9, steht eine An­ triebseinrichtung eines Gurtstraffers 3 zur Leistungsstraf­ fung des Gurtbandes 1.

In Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit werden von einer Betriebssteuereinrichtung 7 der Elektroantrieb 8 und die Antriebseinrichtung des Gurtstraffers 3 in Betriebsbe­ reitschaft gesetzt.

Gegebenenfalls kann in Abhängigkeit von der Fahrzeugge­ schwindigkeit, welche vom Tachometer abgegriffen wird, auch ein Airbagsystem in Betriebsbereitschaft gesetzt werden.

Im folgenden werden anhand der Fig. 2 und 3 Ausführungs­ beispiele von Gurtaufrollautomaten 2, auf deren Wickelwelle Elektroantriebe einwirken, erläutert. Die Elektroantriebe 8 wirken dabei in Abhängigkeit von der jeweiligen Fahrsituati­ on als Gegendrehmoment zur Minderung der Federrückzugskraft beim Anlegen des Sicherheitsgurtes und bei normalem Fahrbe­ trieb oder als Gurtvorstraffer bei einer erhöhten Fahrzeug­ geschwindigkeitsänderung, beispielsweise scharfen Abbremsung des Fahrzeugs, unterhalb der kritischen Geschwindigkeitsän­ derung, die zur Leistungsstraffung des Gurtbandes führt. In den Fig. 2 und 3 sind unterschiedliche Prinzipien darge­ stellt, mit denen der Elektroantrieb zur Einwirkung auf die Wickelwelle gebracht werden kann.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Gurtaufrollautomaten 2 ist schematisch eine Wickelwelle 10 dargestellt, auf welche das Sicherheitsgurtband 1 des Si­ cherheitsgurtaufrollautomaten aufgewickelt werden kann. von dem Sicherheitsgurtaufrollautomaten ist noch eine mit der Wickelwelle 10 verbundene in bekannter Weise ausgebildete Rückstellfeder 15 dargestellt, die in einem Federgehäuse an der Federseite des Aufrollautomaten vorgesehen ist. Das dar­ gestellte Ausführungsbeispiel besitzt ferner ein Antriebsrad 13, das von einem Elektromotor 12 angetrieben wird. Für das Einziehen bzw. das Aufwickeln des Gurtbandes auf die Wickel­ welle 10 kann das Antriebsrad 13, wie in Fig. 2 dargestellt ist, in Antriebsverbindung gebracht werden.

Als Stromversorgung für den Elektromotor 12, der als Gleich­ strommotor ausgebildet sein kann, kann eine Gleichstromquel­ le 16 dienen. In einer Stromversorgungsleitung 17 befindet sich ein Kontakt 18. Beim Bewegen des Gurtbandes aus der Parkposition (Ruheposition) zum Anlegen wird der Kontakt 18 geschlossen, d. h. in die in Fig. 2 mit ausgezogener Linie dargestellte Stellung gebracht. Der Stromversorgungskreis für den Elektromotor 12 ist geschlossen. Die Polung des Mo­ tors 12 ist so gewählt, daß er auf die Wickelwelle ein Ge­ gendrehmoment ausübt, das die Federrückzugskraft der Rück­ stellfeder 15 mindert. Der Komfort beim Anlegen und normalen Fahrbetrieb wird dadurch erhöht.

Durch Abtastung des Durchmessers der auf der Wickelwelle 10 befindlichen Gurtbandlagen kann zur Erzielung einer konstan­ ten geminderten Rückzugskraft, welche auf das Gurtband aus­ geübt wird, das von Elektromotor 12 erzeugte Drehmoment ge­ steuert werden. Dies kann mit Hilfe einer Verstärkereinrich­ tung 11 geschehen, die in Abhängigkeit vom Durchmesser der auf der Wickelwelle 10 liegenden Gurtbandlagen, d. h. in Ab­ hängigkeit von der Auszugslänge des Gurtbandes eingestellt wird. Die Stromversorgung des Elektromotors 12 erfolgt in Abhängigkeit von diesem Verstärkungsgrad.

Wenn auf das Fahrzeug eine erhöhte Fahrzeuggeschwindigkeits­ änderung, beispielsweise eine Bremsverzögerung, einwirkt, die jedoch noch unterhalb des zur Auslösung der Leistungs­ straffung kritischen Wertes liegt, wird die Stromversor­ gungseinrichtung 16 von der zentralen Betriebssteuereinrich­ tung 7 in der Weise angesteuert, daß die Spannungsausgänge umgepolt werden. Der Elektromotor 12 übt dann in Aufwickel­ richtung ein Drehmoment auf die Wickelwelle 10 aus in der Weise, daß eine Vorstraffung des Gurtbandes 1 und damit ein leichtes Zurückziehen des Fahrzeuginsassen in den Fahrzeug­ sitz bewirkt wird.

Diese Polung des Elektromotors 12 wird auch dann herbeige­ führt, wenn der Sicherheitsgurt abgelegt wird. Hierzu wird die Steckzunge 9 aus dem Schloß 4 entfernt. Dieser Zustand wird von der zentralen Steuereinrichtung erfaßt. Durch das dabei gegebenenfalls durch Erhöhung des Verstärkungsgrades der Verstärkereinrichtung 11 bewirkte Rückholmoment wird der Gurt in die Parkposition zurückgezogen. Sobald der Gurt die Parkposition erreicht hat, wird der Kontakt 8 geöffnet und der Stromkreis für die Versorgung des Elektromotors 12 un­ terbrochen.

Zwischen dem Elektromotor kann über das Reibrad 13 ein stän­ diger Kontakt mit der Wickelwelle 10 vorgesehen sein. Es ist jedoch auch möglich, immer nur dann den Reibkontakt herzu­ stellen, wenn eine Betätigung auf die Wickelwelle 10 ausge­ übt werden soll. Anstelle des Reibrades 13 kann auch ein Zahnrad, welches in eine entsprechende Zahnung an der Wic­ kelwelle 11 eingreift, vorgesehen sein.

Der in der Fig. 2 dargestellte elektrische Antrieb kann auch in der Weise noch weiter ausgebildet sein, wie es in der deutschen Gebrauchsmusterschrift 92 08 518.9 beschrieben ist.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 3 besitzt die Wickelwelle 10, die am Rahmen abgestützt ist. Ein nicht näher darge­ stelltes Sicherheitsgurtband kann darauf aufgewickelt wer­ den. Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Wickelwelle 10 über Drehlager 19 auf einer Lagernadel 14 drehbar gelagert. Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist die Lagernadel 14 über eine bewegliche Abstützung abge­ stützt. Bei dieser beweglichen Abstützung kann es sich um eine solche Abstützung handeln, wie sie bei einem Hubrollau­ tomaten, beispielsweise aus der deutschen Patentschrift 37 11 537 bekannt ist. Die Lagernadel 14 und die an ihr ge­ lagerten Bauteile sind um eine Achse B am Rahmen 1 schwenk­ bar gelagert.

Die Lagernadel kann auch über eine ortsfeste Abstützung starr am Rahmen gelagert sein.

In der Abstützung auf der Mechanikseite des Gurtaufrollauto­ maten (auf der linken Seite) befindet sich ein mit der Wic­ kelwelle 10 gekoppelter gurtbandsensitiver Sensor 23 bekann­ ter Ausführungsform (deutsches Patent 37 11 537) sowie ein fahrzeugsensitiver Sensor 21, der ebenfalls in bekannter Weise ausgebildet ist (deutsches Patent 37 11 537).

Auf der Federseite (rechte Seite) befindet sich die Rückhol­ feder 15 bekannter Ausführungsform, welche über ein an der Wickelwelle 10 angreifendes Federherz 28 in bekannter Weise einen mechanischen Gurtbandrückzug in Aufwickelrichtung auf die Wickelwelle 10 bewirkt.

Im Hohlraum der Wickelwelle 10 ein Elektromotor 20 vorgese­ hen. Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen ist ein Stator 24 des Elektromotors ortsfest auf der Lagernadel 14 befestigt. Zwischen dem Rotor 25 des Elektromotors und der Wickelwelle 10 ist eine Kupplung 22 vorgesehen. Der Rotor 25 kann auch drehfest mit der Wickelwelle 10 verbunden sein.

Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen erfolgt die Stromzuführung (Gleichstrom) über eine Zuleitung 30, die in der Lagernadel 14 verläuft und den Stator 24 mit Strom ver­ sorgt. Natürlich kann auch über Schleifringe eine Stromver­ sorgung des Rotors 25 erfolgen.

In der Stromzuführungsleitung 30 befindet sich eine Schalt­ einrichtung 26. Diese Schalteinrichtung 26 wird angesteuert von einer berührungslosen Abtasteinrichtung 29. Die berüh­ rungslose Abtasteinrichtung 29 tastet die Drehbewegung der Wickelwelle 10 ab. Wenn die Wickelwelle 10 beim Abwickeln des Gurtbandes, beispielsweise eine Rückumdrehung von einer Viertelumdrehung oder mehr, ausgeführt hat, kann die Abtast­ einrichtung 29 die Schalteinrichtung 26 schließen, so daß der Elektromotor 20 mit Strom versorgt wird. Der Elektromo­ tor treibt die Wickelwelle an und vermindert die Rückzugs­ kraft der Feder 15. Dieses Gegendrehmoment wirkt auch bei angelegtem Gurt im normalen Fahrbetrieb.

Ferner wird die Schalteinrichtung 26 von einem fahrzeugsen­ sitiven Sensor 27 angesteuert. Der Sensor wird bei einem be­ deutend niedriegeren Beschleunigungswert ausgelöst als der Gurtstraffer 3. Der Sensor 14 kann beispielsweise bei einem Beschleunigungswert von < = 0,5 g z. B. von 0,7 g ausgelöst werden, so daß der Elektromotor 20 mit Strom versorgt und so umgepolt wird, daß wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 eine Gurtvorstraffung erzielt wird. Mit Hilfe einer Strom­ stärkesteuereinrichtung 11 (Fig. 2) kann in Abhängigkeit von der auftretenden Beschleunigung oder Fahrzeugabbremsung der Speisestrom wie in Fig. 2 geregelt werden.

Eine weitere Ausführungsform für einen Elektroantrieb, der die Gurtvorstraffung oder das die Federrückzugskraft min­ dernde Gegendrehmoment liefert, ist in der DE 43 02 042 A1 beschrieben.

Zur Erfassung der verschiedenen auf das Fahrzeug wirkenden Beschleunigungen kann eine einheitliche Sensoreinrichtung vorgesehen sein, welche den zeitlichen Verlauf (Gradienten) der Geschwindigkeitsänderung des Fahrzeugaufbaus erfaßt. Dies kann dadurch geschehen, daß eine träge Sensormasse ab­ getastet wird. Die beiden in der Fig. 1 gezeigten Sensor­ funktionen, welche der zentralen Betriebssteuereinrichtung 7 zugeführt sind, werden dann von dieser einheitlichen Sen­ soreinrichtung geliefert.

Claims (4)

1. Dreipunkt-Sicherheitsgurtsystem für ein Kraftfahrzeug mit einem eine Wickelwelle für ein Sicherheitsgurtband aufweisenden Gurtaufroller, einem Gurtschloß und einem Gurtstraffer, der bei Überschreitung einer kritischen Geschwindigkeitsänderung eine Leistungsstraffung des Gurtbandes ausführt, sowie einem Gurtvorstraffer, der bei einer Geschwindigkeitsänderung unterhalb des für die Leistungsstraffung kritischen Wertes eine Gurt­ straffung vorsieht, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (7) zur Betriebssteuerung vorgesehen ist, welche den Gurtvorstraffer (8), den Gurtstraffer (3) für die Leistungsstraffung und ferner einen Airbag in Abhängigkeit von einer jeweils zugeordneten Fahrzeugge­ schwindigkeit für die Betriebsbereitschaft ansteuert.

2. Dreipunkt-Sicherheitsgurtsystem nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß als Gurtvorstraffer ein die Wickelwelle antreibender Elektroantrieb vorgesehen ist.

3. Dreipunkt-Sicherheitsgurtsystem nach Anspruch 2, da­ durch gekennzeichnet, daß der Gurtstraffer (3) für die Leistungsstraffung am Gurtschloß angreift.

4. Dreipunkt-Sicherheitsgurtsystem nach einem der Ansprü­ che 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorstraf­ fer, der Gurtstraffer (3) für die Leistungsstraffung und der Airbag in Abhängigkeit vom Gradienten der Ge­ schwindigkeitsänderung angesteuert sind.