DE60110150T2

DE60110150T2 - Adaptiver, variabler lastbegrenzer zum schutz von kraftfahrzeuginsassen

Info

Publication number: DE60110150T2
Application number: DE60110150T
Authority: DE
Inventors: J. Matthew KNOX
Original assignee: Autoliv ASP Inc
Current assignee: Autoliv ASP Inc
Priority date: 2000-01-12
Filing date: 2001-01-12
Publication date: 2006-03-09
Anticipated expiration: 2021-01-13
Also published as: EP1159168A1; DE60110150D1; EP1159168B1; US6659505B1; AU2001230922A1; WO2001051321A1

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft Rückhaltesysteme für Fahrzeuginsassen. Genauer betrifft die Erfindung die Laststeuerung von auf die Fahrzeugsicherheit bezogenen Einrichtungen, einschließlich Rückenlehnen-Neigungsverstellung, Sitzpositionierungsschienen, Sicherheitsgurtschlösser, Sicherheitsgurtaufrollvorrichtungen, klappbare Lenksäulen und Kopfstützen.
Beschreibung des verwandten Standes der Technik
Eine Vielzahl von Fahrzeugsicherheitssystemen, die eine Form der Laststeuerung oder Lastbegrenzung verwenden, sind im Stand der Technik gut bekannt, jedoch stellen die meisten solcher Laststeuerungssysteme oder -vorrichtungen nur eine statische Laststeuerung bereit. Das heißt, solche Systeme oder Vorrichtungen sind so ausgestaltet, daß sie für eine spezifische Aufprallkraft und eine spezifische Last wirkungsvoll sind. Diese Systeme sind auch nur für spezielle Rückhaltevorrichtungen ausgestaltet. Es ist schwierig, solche Systeme an alternative Rückhaltevorrichtungen anzupassen, wobei die Leistungsfähigkeit des Rückhaltesystems negativ beeinflußt wird.
Fahrzeugsicherheitssysteme, wie z.B. ein Aufrollsystem für Sicherheitsgurte, sind beispielsweise in den Dokumenten WO 97/02162 und DE 195 17 440 A1 und in den nachveröffentlichten Dokumenten EP 1 060 961 A1 und EP 1 022 201 A1 beschrieben. Ein ähnliches Sicherheitsgurt-Rückhaltesystem für Fahrzeuginsassen, welches einen hydraulisch betätigten Kraftbegrenzungsaufbau verwendet, ist in der EP 0 927 669 A2 beschrieben, welche die Merkmale des Oberbegriffs von Anspruch 1 offenbart. Der Kraftbegrenzungsaufbau dieses Sicherheitsgurtsystems beinhaltet einen Fluiddrehantriebsaufbau, der mit einer Aufrollspule verbunden ist, auf welche ein Gurt aufgewickelt ist. Wenn der Sicherheitsgurt herausgelassen wird, pumpt der Fluiddrehantriebsaufbau ein Fluid durch einen sich selbst regulierenden Rückkopplungsventilaufbau, der die Flußrate durch den Ventilaufbau in einer Weise reguliert, die von der Verlangsamung des Fahrzeugs abhängig ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist wünschenswert, ein Laststeuerungssystem für Fahrzeugsicherheitsvorrichtungen bereitzustellen, welches über einen breiten Bereich von Beschleunigungen und Gewicht von Fahrzeuginsassen hinweg eine optimale Leistung erbringt, und zwar während Kollisionen oder Beinahe-Kollisionen mit sowohl niedrigem als auch hohem g-Wert. Darüber hinaus ist es wünschenswert, ein Laststeuerungssystem bereitzustellen, welches nach dem ersten Gebrauch seine Leistungsfähigkeit beibehält und welches mit anderen Untersystemen im Fahrzeuginneren zusammenarbeiten kann, wie z.B.: Rückenlehnen-Neigungsverstellung, Sitzpositionierungsschienen, Kopfstützen, Lenksäule, Belastung der Sicherheitsgurtaufrollvorrichtung und des Gurtschlosses an der Verankerung, Sicherheitsgurtverstellsteuerung und Steuerung der Belastung an der Aufrollspule.
Dementsprechend ist es ein allgemeines Ziel dieser Erfindung, ein Laststeuerungssystem für Rückhaltesysteme in Fahrzeugen bereitzustellen, welches eine optimale Funktion des Sicherheitssystems über einen großen Bereich von Beschleunigungen und des Körpergewichts von Fahrzeuginsassen hinweg liefert.
Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, ein Laststeuerungssystem für Rückhaltesysteme in Fahrzeugen bereitzustellen, welches nach dem ersten Gebrauch weiterhin richtig funktioniert.
Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, ein Laststeuerungssystem für Rückhaltesysteme in Fahrzeugen bereitzustellen, welches leicht an eine große Vielzahl von Rückhaltevorrichtungen und/oder Aufrollvorrichtungen angepaßt werden kann.
Ein weiteres Ziel dieser Erfindung besteht darin, ein Laststeuerungssystem für Rückhaltesysteme in Fahrzeugen bereitzustellen, welches eine dynamische Laststeuerungsreaktion liefert.
Ein weiteres Ziel dieser Erfindung besteht darin, ein Laststeuerungssystem für Rückhaltesysteme in Fahrzeugen bereitzustellen, welches speziell so ausgestaltet ist, daß es mit anderen Untersystemen im Fahrzeuginneren zusammenwirkt, wie z.B.: Rückenlehnen, Kopfstützen, Sitzpositionierungsschienen, Sicherheitsgurtschlösser, Sicherheitsgurtaufrollvorrichtungen und klappbare Lenksäulen.
Noch ein weiteres Ziel dieser Erfindung besteht darin, ein Laststeuerungssystem für Rückhaltesysteme in Fahrzeugen bereitzustellen, welches das Ausmaß der Sicherheitsgurtverstellung und die Belastung der Sicherheitsgurtaufrollspule steuert.
Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist es, ein Laststeuerungssystem für Rückhaltesysteme in Fahrzeugen bereitzustellen, welches während eines Kollisionsereignisses auf Basis des Gewichts der Insassen, deren Auslenkung und der Verstellung des Sicherheitsgurts ausgelöst und dynamisch gesteuert werden kann.
Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist es, ein Laststeuerungssystem für Rückhaltesysteme in Fahrzeugen bereitzustellen, welches durch mehrere dynamische Laststeuerungstechniken während eines Kollisionsereignisses optimalen Komfort für die Insassen und optimale Funktion sicherstellt.
Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, ein Laststeuerungssystem für Rückhaltesysteme in Fahrzeugen bereitzustellen, welches die fluidbetriebene Drehmomentwandlung einsetzt, um die Belastung der Insassen zu steuern.
Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, ein Laststeuerungssystem für Rückhaltesysteme in Fahrzeugen bereitzustellen, welches auf Sicherheitsvorrichtungen im Inneren, wie z.B. Front-Airbags und Frontinstrumente, reagiert, wenn das Ausmaß der gesteuerten Verstellung der Belastung des Sicherheitsgurts bestimmt wird.
Noch ein weiteres Ziel dieser Erfindung besteht darin, ein Laststeuerungssystem für Rückhaltesysteme in Fahrzeugen bereitzustellen, welches in Echtzeit aktiviert oder deaktiviert oder auf Basis der Bedingungen der beteiligten Sensoren/Variablen voreingestellt werden kann.
Diese und andere Ziele dieser Erfindung sollen durch diese Offenbarung abgedeckt werden und liegen für Fachleute auf dem Gebiet bei Durchsicht der folgenden Zeichnungen, der ausführlichen Beschreibung, der Ansprüche und der Zusammenfassung auf der Hand.
Kurze Beschreibung der Figuren
Die begleitenden Zeichnungen, die in die Beschreibung aufgenommen und ein Teil von dieser sind, veranschaulichen eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Einige, wenngleich nicht alle, alternative Ausführungsformen werden in der folgenden Beschreibung ausgeführt.
In den Figuren zeigen:
1 eine Querschnittansicht des Aufbaus des bevorzugten Echtzeit-Laststeuerungsmoduls.
2 eine perspektivische Ansicht der Echtzeit-Laststeuerungsvorrichtung.
3 eine perspektivische Innenansicht der Drehmomentwandlervorrichtung der Echtzeit-Laststeuerung.
4 eine Außenansicht des Aufbaus der Abdeckung der Echtzeit-Laststeuerung.
5 eine perspektivische und eine Innenansicht der bevorzugten Aufrollvorrichtung mit adaptivem hydro-mechanischem Lastbegrenzer.
6 eine perspektivische Detailansicht von Gehäuse und Abdeckung des Echtzeit-Steuermoduls.
7 eine perspektivische Detailansicht des Inneren des Gehäuses des Echtzeit-Steuermoduls.
8 eine perspektivische Detailansicht des Sperrades des Echtzeit-Steuermoduls dieser Erfindung.
9 eine detaillierte perspektivische Bodenansicht der Lastschraube des Echtzeit-Steuermoduls dieser Erfindung.
10 eine alternative perspektivische und Innenansicht der bevorzugten Aufrollvorrichtung mit adaptivem hydro-mechanischem Lastbegrenzer.
11 eine detaillierte perspektivische Bodenansicht des Kraftaufnehmers des bevorzugten Echtzeit-Steuermoduls dieser Erfindung.
12 eine perspektivische Schnittansicht aus der Draufsicht auf den Echtzeit-Steuermodulaufbau dieser Erfindung.
13 eine detaillierte perspektivische Bodenansicht des Sperrades des Kraftaufnehmers des bevorzugten Echtzeit-Steuermoduls dieser Erfindung.
14 eine perspektivische Schnittansicht des Sperrades dieser Erfindung.
15 eine perspektivische Draufsicht von oben auf das Gehäuse dieser Erfindung.
16 eine perspektivische Draufsicht von unten auf das Gehäuse dieser Erfindung.
17 eine perspektivische Draufsicht von oben auf das Sperrad dieser Erfindung.
18 eine perspektivische Draufsicht von oben auf das Sperrad und die Lastschraube dieser Erfindung.
19 eine perspektivische Draufsicht von unten auf das Sperrad dieser Erfindung.
20 eine perspektivische Ansicht der Gehäuseabdeckung dieser Erfindung.
21 eine weitere Ansicht einer typischen Aufrollvorrichtung mit adaptivem hydromechanischem Lastbegrenzer.
22 den Grundaufbau des bevorzugten adaptiven lastgesteuerten Rückhaltesystems.
23 eine perspektivische Ansicht der Oberseite der bevorzugten adaptiven lastgesteuerten Aufrollvorrichtung.
24 eine perspektivische Ansicht der Bodenseite der bevorzugten adaptiven lastgesteuerten Aufrollvorrichtung.
25 eine perspektivische Ansicht der bevorzugten Abdeckung des Bremsengehäuses der bevorzugten adaptiven lastgesteuerten Aufrollvorrichtung.
26 eine perspektivische Ansicht der bevorzugten Antriebswelle mit der Basisabdekkung der adaptiven lastgesteuerten Aufrollvorrichtung dieser Erfindung.
27 eine perspektivische Ansicht der bevorzugten Antriebswelle der adaptiven lastgesteuerten Aufrollvorrichtung dieser Erfindung.
28 die adaptive Aufbringung von Belastung auf das Gurtschloß des Echtzeit-Laststeuerungssystems.
29 einen typischen und bevorzugten Strömungskreislauf dieser Erfindung.
30 eine Draufsicht von oben auf die Fluidstromverdrängung dieser Erfindung.
31 das bevorzugte Echtzeit-Laststeuerungssystem, das bei dem Rückhaltegurtschloß und der Rückenlehne verwendet wird.
32 das bevorzugte Echtzeit-Laststeuerungssystem, das mit einer klappbaren Lenksäule verwendet wird.
33 alternative Verdrängungsmechaniken für das Echtzeit-Laststeuerungssystem, wie es in dieser Erfindung verwendet wird.
Es wird nun im einzelnen auf die vorliegende bevorzugte Ausführungsform der Erfindung Bezug genommen, wovon ein Beispiel in den begleitenden Zeichnungen veranschaulicht wird.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Diese Erfindung betrifft einen adaptiven variablen Lastbegrenzer für das Steuern und Handhaben von Sicherheits-Rückhaltesystemen für Fahrzeuginsassen. Diese Erfindung macht Gebrauch von der fluidbetriebenen Drehmomentwandlung als eine Technik für das Steuern der Belastung von Insassen in einem Fahrzeugsicherheitssystem während Ereignissen mit sowohl niedrigem g-Wert als auch hohem g-Wert, um über einen größeren Bereich von Beschleunigungen (Abbremsstärken) und einen größeren Gewichtsbereich der Fahrzeuginsassen hinweg eine verbesserte Funktion des Sicherheitssystems bereitzustellen. (Für Zwecke dieser Offenbarung soll der Begriff "Ereignis" eine Kollision von Fahrzeugen, eine Beinahe-Kollision oder ein anderes Unfallszenarium bedeuten, bei denen Fahrzeuginsassen-Rückhaltesysteme eine erhöhte Sicherheit für die Fahrzeuginsassen bereitstellen sollen.) Die fluidbetriebene Drehmomentwandlung ist variabel steuerbar durch die Verwendung einer elektromechanischen Flußsteuervorrichtung. Die Flußsteuerung kann direkt mit Sensoren für das Gewicht der Insassen, Sensoren für die Verstellung von Gurtrückhaltevorrichtungen, Sensoren für die Position von Sitz/Insassen und low-/high-g-Sensoren verbunden sein. Weiterhin reagiert die elektromechanische Flußsteuerung für die Belastung des Sicherheitsgurts des Insassen unter Anwendung dieser Erfindung auf das Vorhandensein und die Position von Vorrichtungen im Inneren des Fahrzeugs, wie z.B. Front-Airbags und Frontfahrzeuginstrumenten, wenn das Ausmaß der Verstellung der Gurtbelastung gesteuert wird. Diese Erfindung stellt sicher, daß die Aktivierung/Deaktivierung der Flußsteuerung entweder in Echtzeit bestimmt oder auf Basis der Bedingungen, wie sie durch die verschiedenen mitwirkenden Sensoren und/oder Variablen bestimmt werden, voreingestellt werden kann.
Beispielsweise kann, wenn das Gewicht des Fahrzeuginsassen bekannt ist, ein voreingestellter Flußeinstellwert aktiviert werden, wodurch die Belastung und die Verstellung auf eine Weise gesteuert werden können, die in Bezug auf die Umgebung im Inneren optimiert wurde, und zwar auf Basis der Beschleunigung und/oder Geschwindigkeit des Ereignisses. Auch können, wenn die Sitzposition des Insassen nicht ideal ist, sowohl das Gewicht des Insassen als auch die Sitzposition die Geschwindigkeit beeinflussen, mit der die Verstellung des Gurtrückhaltesystems durch die Last gesteuert wird. Wenn die Laststeuerung dieser Erfindung innerhalb von Sicherheitsgurtschloß, Rückhaltevorrichtung, Rückenlehne und Lenksäule verwendet wird, kann ein gleichzeitiges Auslösen aller Kraftaufnehmer durchgeführt werden, was zu einer gesteuerten und vorhersehbaren Belastung jedes Sicherheitsuntersystems führt. Diese Koordination der Sensoren und der Rückhaltevorrichtungen mittels einer Steuerung führt zu einer optimalen Rückhaltung, zu optimaler Sicherheit und optimalem Komfort für den Insassen während eines Ereignisses.
Die elektromechanische Flußsteuerung, wie sie durch diese Erfindung bereitgestellt wird, kann auch von mechanischen, sich selbst einstellenden Flußsteuerventilen Gebrauch machen, die sich automatisch ausrichten oder einstellen können in Bezug auf Druck und/oder Energieniveaus, die im Durchflußanschluß gemessen werden. Diese Flußsteuerung kann auch durchschnittliche voreingestellte/berechnete Explosionskammertechniken, wie sie beispielsweise bei gestaffelten Airbagauslösungen verwendet werden, benutzen. Verschiedene vorberechnete Explosionskammern können im Durchflußweg angeordnet werden, wodurch ein Laststeuerungsbereich erzeugt wird, der für große, mittelgroße und kleine Insassen geeignet ist. Typischerweise wird eine Aktivierung/Deaktivierung der Flußsteuervorrichtung durchgeführt unter Verwendung eines low-g-Neigungssensors oder alternativ oder in Kombination mit einem high-g-Sensorauslöser, wie er im allgemeinen in den meisten Airbagsteuennodulen verwendet wird.
Das System dieser Erfindung kann in alternativen Ausführungsformen mit zusätzlichen Untersystemen im Inneren, welche die Steuerung der während eines Ereignisses erzeugten Auslenkungsenergie des Insassen unterstützen kann, verwendet werden. Solche Untersysteme können Rückenlehnen-Neigungsverstellungen beinhalten. Rückenlehnen-Neigungsverstellungen können während Heckaufprallereignissen gedämpft werden, wodurch dem Insassen im Bereich seines Rückens und Halses ein Energieabsorber zur Verfügung gestellt wird. Die Rückenlehnen-Neigungsverstellung kann auch während Frontalaufprallereignissen gedämpft werden, um für den Insassen die maximale Gurtrückhaltung bereitzustellen, wodurch eine Auslenkung nach vorne gesteuert wird, wenn der Insasse vollständig zurückgehalten wird. In Kombination mit der Rückenlehne kann eine Sitzschienenlaststeuerung nach vorne und nach hinten verwendet werden. In einer weiteren Anwendungsform dieser Erfindung ist die Lenksäule klappbar ausgestaltet. Die Lenksäule kann so ausgestaltet sein, daß sie während eines Aufprallereignisses zusammenklappt, ähnlich wie ein Stoßdämpfer. Unter Verwendung dieser Erfindung jedoch kann die Lenksäule so gesteuert werden, daß sie dynamisch und im Verhältnis zur Belastung des Insassen zusammenklappt. Auf diese Weise wird dem Insassen während eines Ereignisses ein zusätzlicher Brustschutz bereitgestellt. Noch weitere Anwendungsformen dieser Erfindung bestehen in der Steuerung der Verlagerung des Rückhaltegurtes und der Belastung an der Gurtverankerung und der Aufrollspule. Durch die Verwendung dieser Erfindung kann das gesamte Rückhaltesystem während eines Ereignisses auf Basis des Gewichts des Insassen, der Position, der Auslenkung und der Gurtverlagerung ausgelöst und dynamisch gesteuert werden. Mehrere Strategien der dynamischen Laststeuerung können gleichzeitig entwickelt und ausgeführt werden, um während eines Ereignisses einen optimierten Insassenkomfort und eine optimierte Funktion des Sicherheitssystems zur Verfügung zu stellen. Durch die Verwendung der Last-/Energiesteuerungstechniken dieser Erfindung erhöht die Leistungsfähigkeit von Sicherheitsrückhaltevorrichtungen und -systemen deren Beitrag zu einer Verminderung der Brust-, Rücken-, Hals- oder Beinverletzungen von Fahrzeuginsassen, die ansonsten infolge eines Fahrzeugzusammenstoßes auftreten würden.
Die Figuren, die folgen, stellen Einzelheiten zu den mechanischen Komponenten und den verschiedenen Anwendungsformen dieses Systems dar und zeigen ebenso, wie das System ausgestaltet werden kann, so daß es mit jedem Dreh-, Schwenk- oder Teleskopmechanismus funktioniert.
1 zeigt eine Querschnittsansicht des Aufbaus des Drehmomentwandlerquerschnitts des bevorzugten Echtzeit-Laststeuerungsmoduls. Dieser Drehmomentwandler 100 ist speziell so ausgestaltet, daß er mit einer herkömmlichen Sicherheitsgurtaufrollvorrichtung funktioniert. Die bevorzugte Ausführungsform dieses Drehmomentwandlers 100 beinhaltet die folgenden mechanischen Komponenten. Ein Sensoraufbau 101 ist vorgesehen für das Aktivieren/Deaktivieren über vorzugsweise einen low-g/Neigungssensor (nicht gezeigt), der durch die Sensorverlängerung 115 mit dem Sperrzahnrad 114 der Aufrollvorrichtung verbunden ist. Wenn der Sensor 101 das Sperrzahnrad 114 der Aufrollvorrichtung aktiviert, erzeugen die lasttragenden Mechaniken 113, die in dieser bevorzugten Ausführungsform Eingriffszähne 111 oder Spermasen ("lock dogs") sind, einen Eingriff mit dem Rotorantrieb 110 des Drehmomentwandlers. Dieser Antrieb 110 hat eine positive Verbindung über eine obere Schaftführung 104 mit dem Verdrängungsrotor 105, der in einer isolierten, abgedichteten oberen Kammer angeordnet ist. Der Rotor 117 beginnt dann, ein Fluid durch eine Auslaßöffnung in eine angrenzende Kammer zu verdrängen, wobei es sich um eine elektromechanisch gesteuerte Anlage handelt. Die Steuerung der positiven Fluidverdrängung reguliert die Geschwindigkeit, mit der die Insassenrückhaltevorrichtung sich verstellen oder abwickeln kann, wodurch während Aufprallereignissen mit hohem g-Wert der Druck des Gurts auf die Brust des Insassen vermindert wird. Die gesteuerten Fluß-/Druckeinstellungen können aus dem Gewicht des Insassen oder dem Druck, der innerhalb der Rotorkammer 105 entsteht, bestimmt werden. Eine untere Schaftführung 108 verbindet den Rotorantrieb 110 mit der Aufrollspule 112. Eine Abdichtung 102 wird zwischen der oberen Rotorkammer 105 und dem Rotorantrieb 110 bereitgestellt. Ein Steuerventil 106 stellt die Steuerung des Fluidflusses zur oberen Rotorkammer 105 bereit. Weiterhin werden eine Abdeckung 103, die auf der oberen Rotorkammer 105 montiert ist und diese abdeckt, und eine Basis 116, 107, welche die äußere Hülle bzw. das Gehäuse des Drehmomentwandlers 100 liefert und an dem Aufrollgestell 109 montiert ist, bereitgestellt.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht der bevorzugten Echtzeit-Laststeuerungsvorrichtung 100 dieser Erfindung. Diese Ansicht zeigt die Basis 116, die an ein typisches Aufrollgestell angepaßt ist. Die Verdrängungskammern (nicht gezeigt) sind durch eine Ventilöffnung (nicht gezeigt) voneinander getrennt, die voreingestellt, elektro-/mechanisch eingestellt oder durch die Druckgeschwindigkeit oder -rate mechanisch eingestellt/justiert sein kann. Die Sensorverlängerung 115 ist hier als Schieber- bzw. Stiftaktivator dargestellt, der mit den low-g-Sensormechaniken 101 in Eingriff tritt. Die Abdeckung (in 4 gezeigt) stellt die Abdichtung für die oberen Kompressionskammern 105 zur Verfügung. Eine positive Fluidverdrängung wird durch das Drehen des Rotors 117 erzeugt, welcher über den Rotorantrieb 110 direkt mit dem Aufrollspulenschaft 108 verbunden ist. Der Beginn der Fluidverdrängung oder der Drehung des Rotors 117 kann erst aktiv werden, wenn ein Maximaldruck überschritten wurde. Dieses Merkmal erlaubt es, daß die Fahrzeugsicherheitsrückhaltevorrichtung in Anwendungen mit niedrigem g-Wert ohne Einschalten der Lastbegrenzungseigenschaften dieser Erfindung verwendet wird. Dies wird erzielt durch Einstellen des Ventilanschlusses in dem Steuerventil 106. Eine Wiederverwendung der Lastbegrenzungsfunktion wird bereitgestellt durch die Verwendung einer Rückstellfeder (nicht gezeigt) am Rotorantrieb. In der bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung wird, falls der Wandler aktiviert wurde, der Kraftaufnehmer mit der Rückstellfeder langsam in die Ausgangsposition zurückkehren. Eine schnelle Rückkehr oder eine langsame Rückkehr basiert auf der Rückstellkraft. Dieses Merkmal kann durch bevorzugte Ausgestaltung variabel gesteuert werden. Die derzeit bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist so ausgestaltet, daß sie an Dreh- oder Rotationsachsen, wie einer Gurtschloßverankerung, einer Aufrollvorrichtung, einer Rückenlehne oder Sitzschienen für die vorderen oder hinteren Positionierungszapfen, angeflanscht werden kann. Die positive Verdrängung aus einer Kammer 105 in eine andere wird direkt durch das Steuerventil/die Auslaßöffnung gemessen. Der bevorzugte Drehmomentwandler 100 dieser Erfindung hat einen im allgemeinen vertikalen Wandabschnitt 107 an der Basis und eine Öffnung in der oberen Schaftführung 201 für das Aufnehmen des oberen Schafts 104 der Abdeckung 103.
3 zeigt eine perspektivische Bodenansicht des Inneren der Drehmomentwandlervorrichtung 100 der Echtzeit-Laststeuerung. Rotorantnebszähne 301 sind so ausgestaltet, daß sie in die lasttragenden Verriegelungszähne 111 der Aufrollvorrichtung passen. Eine zentrale Schaftfüh rung 108 wird bereitgestellt, um die Rotationsaufbauten während des normalen Gebrauchs oder während sie unter Belastung stehen, ausgerichtet zu halten. Der innere Abschnitt 302 der Sensorverlängerung 115 ist gezeigt, wie er in die untere Kammer 304 des Drehmomentwandlers 100 eintritt, wo das Sperrzahnrad 114 der Aufrollvorrichtung positioniert ist. Das Sperrzahnrad 114 der Aufrollvorrichtung kann sich frei bewegen, wenn die Sensorverlängerung 115 sich nicht in Eingriff befindet. Der Flansch 303 der Basis 116 ist direkt an dem Aufrollgestell 109 montiert, welches dann die funktionelle Beziehung zwischen dem Kraftaufnehmer und der Aufrollvorrichtung sichert. Die Bodenkammer 304, die mechanisch betrieben wird, und die obere Kammer 105, die Strömungstechniken nutzt, sind gegeneinander abgedichtet durch Verwendung einer inneren Rotorantriebsschaftabdichtung 102, die in der Basis 107 angeordnet ist. Die Komponenten dieses Aufbaus werden durch die Basis 107 und die Abdeckung 103 an Ort und Stelle gehalten.
4 zeigt eine Draufsicht von oben auf das Äußere des Aufbaus des Drehmomentwandlers 100 der Echtzeit-Laststeuerung mit angebrachter Abdeckung 103. Die Basis 116 und die Sensorverlängerung 115 sind an ihren bevorzugten Positionen gezeigt.
5 zeigt eine perspektivische Ansicht und Innenansicht der bevorzugten Aufrollvorrichtung mit adaptivem hydro-mechanischem Lastbegrenzer. Der Kraftaufnehmer 501 sowie die Steuerventilöffnung 504, wie sie zuvor beschrieben wurden, sind in ihrer bevorzugten Ausführungsform gezeigt. Die Aufrollspule 112 ist als in dem Aufrollgestell 503 montiert gezeigt.
6 zeigt eine perspektivische Detailansicht von Gehäuse 601 und Abdeckung 103 des Echtzeit-Steuermoduls mit der bevorzugten Steuerventilöffnung 602, wie zuvor beschrieben wurde. In seiner bevorzugten Anwendung ist dieses Gehäuse 601 fest über dem Kraftaufnehmer 501 aus 5 befestigt.
7 zeigt eine perspektivische Detailansicht des Inneren des Echtzeit-Steuermoduls. Die Basis 116 und die Basiswand 107 sind gezeigt, innerhalb derer ein Schlüsselschloß 703 einschließlich eines Sperradschafts 705 vorgesehen ist. Eine Lastschraube 702 dient der Trennung der Fluidkammern 150a,b voneinander. Die Ventilöffnung 704 ist mit der Steuerventilöffnung 602 versehen.
8 zeigt eine perspektivische Detailansicht des Sperrades des Echtzeit-Steuermoduls dieser Erfindung. Das Schlüsselschloß 703 mit der Lastschraube 702 ist auf der Oberseite des Sperrades 801 montiert.
9 zeigt eine detaillierte perspektivische Bodenansicht der Lastschraube 702 des Echtzeit-Steuermoduls dieser Erfindung. Diese bevorzugte Ausführungsform der Lastschraube 702 hat zwei Blattabschnitte 902, 903, die sich vom Mittelabschnitt 901 nach außen erstrecken. Innerhalb des Mittelabschnitts 901 befindet sich eine Öffnung 904 für die Aufnahme des Sperradschafts 705. Diese Öffnung 904 ist abgestimmt 905, um mit dem Schaft 705 fest in Eingriff zu treten.
10 zeigt eine alternative perspektivische Ansicht und Innenansicht der bevorzugten Aufrollvorrichtung mit dem adaptiven hydro-mechanischen Lastbegrenzer. Diese Ansicht zeigt den Boden 1004 des Kraftaufnehmers 501. Die Aufrollspule 112 ist innerhalb des Aufrollgestells 503 gezeigt. Im Boden 1004 des Kraftaufnehmers 501 sind in dieser Ansicht die Eingriffszähne 111 des Rotorantriebs gezeigt.
11 zeigt eine perspektivische Detailansicht des Bodens 1004 des Kraftaufnehmers 501 des bevorzugten Echtzeit-Steuermoduls dieser Erfindung. Diese Ansicht liefert zusätzliche Details des Sperrades 1102 und der Zahnradführung 1101. Die Eingriffszähne 111 befinden sich auf dem Sperrad 1102.
12 ist eine perspektivische Schnittansicht durch eine Draufsicht von oben auf den Echtzeit-Steuermodulaufbau dieser Erfindung. Der Rotorantrieb 110 ist als an die Aufrollspule 108 angebracht gezeigt. Die obere Kammer 105 ist innerhalb der Basis 107 gezeigt.
13 zeigt eine zusätzliche detaillierte perspektivische Bodenansicht des Sperrades 1102 des Kraftaufnehmers 501 des bevorzugten Echtzeit-Steuermoduls 100 dieser Erfindung. Die Zahnradführung 1101 ist als sich in das Innere des Sperrades 1102 erstreckend gezeigt. Die untere Schaftführung 108 ist als sich von der äußeren Oberfläche 1301 des Sperrades 1102 erstreckend gezeigt. Eine Nut 1302a ist im oberen Teil der unteren Schaftführung vorgesehen.
14 zeigt eine perspektivische Schnittansicht des Sperrades 1102 dieser Erfindung. Die untere Schaftführung 108 ist ebenso gezeigt wie die Eingriffszähne 111 des Rotorantriebs.
15 zeigt eine perspektivische Draufsicht von oben auf das Gehäuse 107 dieser Erfindung. Diese Ansicht zeigt das Innere 1501 des oberen Teils des Gehäuses 107, welches mit einer Öffnung 1503 versehen ist, um die Schaftführung 108 aufzunehmen. Eine obere Lippenoberfläche 1502 ist zum Halten der Abdeckung 103 vorgesehen.
16 zeigt eine perspektivische Bodenansicht des Gehäuses 107 dieser Erfindung. Diese Ansicht zeigt das Innere 1601 des Bodens des Gehäuses 107. Eine Öffnung 1604 ist vorgesehen, um die Schaftführung 108 aufzunehmen. Die Bodenfläche 1602 der Basis 116 ist ebenso gezeigt wie der Boden 1603 der oberen Lippenoberfläche 1502.
17 zeigt eine perspektivische Draufsicht von oben auf das Sperrad 1102 dieser Erfindung. Insbesondere liefert diese Ansicht zusätzliche Einzelheiten der Schaftführung 108 und ihrer Nuten 1302a,b. Die obere Fläche 1701 der Schaftführung 108 ist gezeigt.
18 zeigt eine perspektivische Draufsicht von oben auf das Sperrad 1102 und die Lastschraube 702 dieser Erfindung. Insbesondere zeigt diese Ansicht die Lastschraube 702, der auf der äußeren Oberfläche 1301 des Sperrades 1102 montiert ist. Die Propellerblätter 902, 903 sind gezeigt, wie sie sich von der oberen Oberfläche der Schaftführung 1701 nach außen erstrecken, in allgemeiner Ausrichtung mit den Nuten 1302a,b.
19 zeigt eine perspektivische Bodenansicht der Gehäuseabdeckung 103 dieser Erfindung. Insbesondere zeigt diese Ansicht die obere Schaftführung 104 sowie den Ventilöffnungsaufbau 1901, wobei zwei Ventilanschlüsse 1902a,b gezeigt sind.
20 zeigt eine perspektivische Ansicht der Oberseite 2000 der Abdeckung des Gehäuses 103 dieser Erfindung, wobei die Oberseite des Ventilanschlusses 2001 gezeigt ist.
21 zeigt eine weitere Ansicht einer typischen Aufrollvorrichtung mit adaptivem hydromechanischem Lastbegrenzer. Diese Ansicht zeigt die bevorzugte Aufrollvorrichtung mit einem Rückhaltegurt 2101, der auf die Aufrollspule 112 aufgewickelt ist, welche wiederum als an dem Aufrollgestell 503 montiert gezeigt ist. Der adaptive Kraftaufnehmer 501 ist als von dem Gestell 503 gelöst, jedoch in der Nähe seiner bevorzugten Position gezeigt. Eine Schleife 2102 des Gurts 2101 ist vorgesehen, um den Gurt 2101 mit der bevorzugten Sicherheitsgurtzunge 2103 zu verbinden.
22 zeigt den Grundaufbau der bevorzugten adaptiven lastgesteuerten Rückhaltevorrichtung. Diese Ansicht zeigt den Gurt 2101 als um eine Spule 2208 herumgewickelt, und zwar sowohl in der ausgezogenen Position (maximal belasteten Position) 2206 als auch in der eingerollten Position 2207. Der Hauptkörper der Aufrollvorrichtung 2201 ist mit der am Ende der Aufrollvorrichtung 2201 angebrachten Spulenführung 2209 gezeigt. Ein Antriebsschaft 2204, auf dem die Spulenführung 2209 gezeigt ist, ist um den Hauptkörper der Aufrollvorrichtung 2201 herum montiert. Eine alternative Ansicht 2203 des Gehäuses 107 ist gezeigt, wobei eine Flußsteuerung 2202 vorgesehen ist.
23 zeigt eine perspektivische Ansicht der Oberseite der bevorzugten adaptiven lastgesteuerten Aufrollvorrichtung. Diese Ansicht zeigt einen Antriebsschaft 2301, der mit einer Bremse (siehe 2400 in 24) verbunden ist, die innerhalb eines Bremsengehäuses gehalten ist, das eine Gehäuseabdeckung 2304 und eine Gehäusebasis 2305 aufweist. Eine Gurtführung 2302 ist an den Halterungen 2302a,b am Schaftende angebracht, welches auch mit dem Antriebsschaft 2301 verbunden ist. Ein Aufrollgestell 2306 ist vorgesehen, um die Komponenten der Aufrollvorrichtung an Ort und Stelle zu halten.
24 zeigt eine perspektivische Ansicht der Bodenseite der bevorzugten adaptiven lastgesteuerten Aufrollvorrichtung. Diese Figur zeigt eine Schnittansicht der Bremse 2400, die in der Gehäuseabdeckung 2304 montiert ist, die an dem Aufrollgestell 2306 angebracht ist. Der Antriebsschaft 2301 und die Gurtführung 2302 sind als mit dem Gestell 2306 verbunden gezeigt.
25 zeigt eine perspektivische Ansicht der Abdeckung 2304 des Bremsengehäuses der bevorzugten adaptiven lastgesteuerten Aufrollvorrichtung. Eine Antriebsschaftöffnung 2501 ist im allgemeinen in der Mitte der Abdeckung 2304 vorgesehen.
26 zeigt eine perspektivische Ansicht des bevorzugten Antriebsschafts 2301, der an der Abdeckung 2304 des Bremsengehäuses der adaptiven lastgesteuerten Aufrollvorrichtung dieser Erfindung angebracht ist. Eine Abdichtung 2602 für die Abdeckung 2304 ist vorgesehen. Außerdem ist die Abdicht-/Tragfläche 2601 gezeigt, die den Antriebsschaft 2301 mit der Abdeckung 2304 verbindet.
27 zeigt eine perspektivische Ansicht des bevorzugten Antriebsschafts 2301 der adaptiven lastgesteuerten Aufrollvorrichtung dieser Erfindung mit angebrachter Bremsenbefestigung 2701.
28 zeigt die adaptive Lastaufbringung auf das Gurtschloß des Echtzeit-Laststeuerungssystems. Das Gurtschloß 2801 ist an dem Gurt 2808 angebracht, welcher in Richtung des Pfeils 2802 lastgesteuert wird. Der Echtzeit-Laststeuerungsadapter 2803 befindet sich zwischen dem Gurtschloß 2801 und der Anbringungsstelle 2805 der Sitz- oder Fahrzeugverankerung, ungefähr an oder bei einem Verankerungszapfen 2804. Der Gurtstraffer 2806, der in der durch den zweiten Pfeil 2807 angezeigten Richtung ausgefahren wird, ist mit der Anbringungsstelle 2805 für die Sitz- oder Fahrzeugverankerung verbunden. Wenn der Gurtstraffer bzw. Vorspanner 2806 aus gefahren wird, zieht er das Gurtschloß 2801 nach innen in Richtung der Position des Verankerungszapfens 2804. Die adaptive Laststeuerung 2803 wird nach Abschluß der Hubbewegung des Vorspanners 2806 aktiviert. Der Kraftaufnehmer 504, der in 5 gezeigt ist, steuert dann die Verlagerung der Insassen-Rückhaltevorrichtung vom Schwenkpunkt 2804 der Gurtschloßverankerung. Das Auslösen des Steuerventils/-anschlusses 100 dieser Erfindung kann zeitlich optimal erfolgen durch die Verwendung eines automatischen Steuermoduls. Durch Einstellen der Ventil- oder Steuergrenze in Bezug auf das Gewicht der Insassen kann dieses System vorausschauend statt reagierend tätig werden.
29 zeigt den typischen und bevorzugten Strömungskreislauf dieser Erfindung. Der Aufrollspulenschaft 2904 wird von einer mechanischen positiven Zwei-Wege-Verlagerungspumpe 2902 angetrieben, die mit einer Rückstellfeder 2903 versehen ist, um Kriechen zu begrenzen und mehrfachen Gebrauch zu erlauben.
30 zeigt eine repräsentative Draufsicht von oben auf die bevorzugte Fluidflußverdrängung dieser Erfindung. Die obere Fluidkammer 3003 ist gezeigt mit der Richtung der Fluidverdrängung 3002 und dem maximalen Bereich der Laststeuerung 3001. Der Rotorantrieb 3004, der an den Aufrollspulenschaft angepaßt ist, treibt den Rotor 3005 an. Ein Flußsteuerventil 3006, das entweder ein selbstregulierendes oder ein elektro-/mechanisches Ventil ist, ist für das Steuern des Fluidflusses vorgesehen. Ein Durchlaufanschluß 3007 reguliert den Fluidfluß mit dem Steuerventil 3006. All diese Komponenten sind an der Basis 3008 montiert.
31 zeigt das bevorzugte Echtzeit-Laststeuerungssystem, das mit dem Rückhaltegurtschloß 3104 und der Rückenlehne 3101 verwendet wird. In diesem Rückhaltesystem ist der Sitz mit einer Sitzbasis 3103 und einer Rückenlehne 3101 versehen. Der adaptive Lastbegrenzer 3102 ist gezeigt, wie er den Gurt 3107 begrenzt. Die Sitzbasis 3103 ist auf einer Sitzschiene 3105 montiert. Die Belastungskraft wird durch die Pfeile 3106, 3108 gezeigt, um die Belastung während eines Frontalaufpralls bzw. eines Heckaufpralls zu veranschaulichen.
32 zeigt das bevorzugte Echtzeit-Laststeuerungssystem, das mit einer klappbaren Lenksäule verwendet wird. Eine positive Verdrängung wird bereitgestellt durch eine teleskopierbare Vorrichtung 3201, die an einer Lenksäule 3205 montiert ist und von einer Flußsteuerung 3203 gesteuert wird, die vorzugsweise elektromechanisch aktiviert und deaktiviert wird. Bidirektionales Fließen 3203 beschränkt oder steuert die Kompressionsbelastung während eines Aufprallereignisses. Im normalen Gebrauch, d.h. während Ereignissen mit nicht gemessenem g-Wert, wird eine Laststeuerung 3204 bereitgestellt.
33 zeigt eine alternative Ausführungsform der Verdrängungsmechaniken des Echtzeit-Laststeuerungssystems dieser Erfindung. In dieser Ausführungsform wird ein Schneckenantrieb durch die Verlagerung einer Drehspule 3301 angetrieben, um eine positive Flußverdrängung und eine geregelte Laststeuerung zu erzielen. In dieser Ausführungsform tritt die Aufrollspule 3301 durch ein Zahnrad 3302 der Aufrollvorrichtung mit der Schneckenantriebsvorrichtung 3303 in Eingriff. Die Schneckenantriebsvorrichtung 3303 dreht den Schneckenantrieb 3311, der wiederum die von der Schneckenantriebsvorrichtung angetriebenen Kompressionsscheiben 3304a,b verlagert. Die Kom pressionsscheiben 3304a,b sind mit Flußbegrenzern 3305a,b,c,d versehen. Die Kompressionsscheiben 3304a,b werden bewegt 3310a,b,c,d, wobei der Verlagerungsbereich in den oberen Kammern 3306a,b und den unteren Kammern 3307a,b gesteuert wird. Eine Abdeckung 3309 wird über den oberen Kammern 3306a,b plaziert. Die Steuerung des Ventilanschlusses 3308 kann durch mechanische oder elektromechanische Mittel erreicht werden.
Die beschriebenen Komponenten und Ausführungsformen sind in jeglicher Hinsicht lediglich als veranschaulichend und nicht als beschränkend zu betrachten. Der Schutzbereich dieser Erfindung wird daher durch die anhängenden Ansprüche und nicht durch die vorstehende Beschreibung definiert.

Claims

Sicherheitsgurt-Rückhaltesystem für Fahrzeuginsassen mit einem Sicherheitsgur (2101, 2808), einer Aufrollvorrichtung (112) für den Sicherheitsgurt und einem Lastbegrenzer, der an der Aufrollvorrichtung (112) angebracht ist, für das Steuern des Ausmaßes der Verstellung des Sicherheitsgurts, welches die Aufrollvorrichtung (112) gestattet, und der Belastung der Aufrollvorrichtung (112), wobei der Lastbegrenzer einen Rotor (117) für das Verdrängen von Fluid durch eine Ausflußöffnung beinhaltet, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (117) mit einem Rotorantrieb (110) verbunden ist, welcher gezielt während eines Aufpralls mit der Aufrollvorrichtung (112) in Eingriff bringbar ist, um den Rotor (117) dazu zu bringen, das Fluid durch die Ausflußöffnung zu verdrängen, um die Steuerung bereitzustellen, und daß der Lastbegrenzer eine Rückstellfeder auf dem Rotorantrieb (110) beinhaltet für das Zurückholen des Lastbegrenzers in eine Ausgangsposition nach der Aktivierung des Lastbegrenzers, um eine erneute Verwendung des Lastbegrenzers zu erlauben.
System nach Anspruch 1, wobei der Lastbegrenzer ein Gehäuse (107) beinhaltet, welches einen Basisabschnitt und einen oberen Basisabschnitt und eine an dem Gehäuse (107) angebrachte Abdeckung (103) aufweist.
System nach Anspruch 2, welches weiterhin ein Aufrollgestell (109) aufweist, welches mechanisch an dem Basisabschnitt angebracht ist.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Rotor (117) den Fluidfluß zwischen einer oder mehreren Fluidkammern (105) steuert.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Ausflußöffnung ein Steuerventil (1901) beinhaltet, welches die Steuerung eines Fluidflusses in einer Fluidkammer (105) bereitstellt.
System nach Anspruch 5, welches weiterhin ein Steuermodul für das Auslösen des Steuerventils (1901) beinhaltet.
System nach Anspruch 1, wobei die Aufrollvorrichtung beinhaltet: einen Aufrollschaft (108), ein Sperrzahnrad (114) in der Aufrollvorrichtung in gezielter mechanischer Kommunikation mit dem Rotorantrieb (110) und in mechanischer Kommunikation mit dem Aufrollschaft (108), und eine Aufrollspule (112), die mit dem Aufrollschaft (108) verbunden ist.
System nach Anspruch 7, wobei die mechanische Kommunikation zwischen dem Rotorantrieb (110) und dem Aufrollschaft (108) durch Eingriffszähne (111, 301) stattfindet.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, welches weiterhin eine Abdichtung (102) zwischen dem Rotor (107) und der Aufrollvorrichtung (112) beinhaltet.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, welches weiterhin einen oder mehrere Sensoren (101) beinhaltet, die in Kommunikation mit dem Lastbegrenzer stehen.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, welches weiterhin eine Vorspanneinrichtung (2806) beinhaltet, die mit dem Sicherheitsgurt (2808) verbunden ist.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Lastbegrenzer weiterhin einen fluidbetriebenen Drehmomentwandler beinhaltet.
System nach Anspruch 12, wobei der fluidbetriebene Drehmomentwandler weiterhin ein Steuerventil (1901) aufweist, welches die Ausflußöffnung für das Steuern des Fluidflusses zu dem Rotor (117) darstellt.
System nach Anspruch 12 oder 13, welches weiterhin eine Sensorverlängerung (302) beinhaltet, die zwischen einem Sensor (101) und dem Drehmomentwandler vermittelt.
System nach Anspruch 14, wobei der Sensor (101) aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus: einem low-g-Sensor, einem high-g-Sensor, einem Sensor für die Position des Fahrzeuginsassen, einem Sensor für das Sicherheitsgurtschloß, einem Sensor für die Sitzposition, einem Sensor für das Gewicht des Insassen und einem Sensor für die Verlagerung des Sicherheitsgurts.