EP1919743A1 - Sicherheitsgurtsystem - Google Patents

Sicherheitsgurtsystem

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Publication number
EP1919743A1
EP1919743A1 EP06793045A EP06793045A EP1919743A1 EP 1919743 A1 EP1919743 A1 EP 1919743A1 EP 06793045 A EP06793045 A EP 06793045A EP 06793045 A EP06793045 A EP 06793045A EP 1919743 A1 EP1919743 A1 EP 1919743A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
specific
occupant
belt system
webbing
situation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP06793045A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Joachim Biller
Bernd Gombert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Automotive GmbH
Original Assignee
Continental Automotive GmbH
VDO Automotive AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive GmbH, VDO Automotive AG filed Critical Continental Automotive GmbH
Publication of EP1919743A1 publication Critical patent/EP1919743A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R22/00—Safety belts or body harnesses in vehicles
    • B60R22/34—Belt retractors, e.g. reels
    • B60R22/341—Belt retractors, e.g. reels comprising energy-absorbing means
    • B60R22/3413—Belt retractors, e.g. reels comprising energy-absorbing means operating between belt reel and retractor frame
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R22/00—Safety belts or body harnesses in vehicles
    • B60R22/28—Safety belts or body harnesses in vehicles incorporating energy-absorbing devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60R22/34—Belt retractors, e.g. reels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R22/00—Safety belts or body harnesses in vehicles
    • B60R22/34—Belt retractors, e.g. reels
    • B60R22/343—Belt retractors, e.g. reels with electrically actuated locking means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R22/00—Safety belts or body harnesses in vehicles
    • B60R22/28—Safety belts or body harnesses in vehicles incorporating energy-absorbing devices
    • B60R2022/285—Safety belts or body harnesses in vehicles incorporating energy-absorbing devices using friction surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R22/00—Safety belts or body harnesses in vehicles
    • B60R22/28—Safety belts or body harnesses in vehicles incorporating energy-absorbing devices
    • B60R2022/288—Safety belts or body harnesses in vehicles incorporating energy-absorbing devices with means to adjust or regulate the amount of energy to be absorbed

Definitions

  • the invention relates to a safety belt system with a belt reel and a webbing wound on the belt reel.
  • Modern, intended for use in motor vehicles safety belt systems usually have a rotatable belt roll on which a webbing is wound, as well as a trained, for example in the form of a pawl, centrifugal or inertial mechanism, in the event of a crash for a blockage of the belt reel and thus for a Abbremsung a unwinding of the webbing of the belt roll provides.
  • a belt force limiter is usually also provided which limits the force exerted by the webbing on the vehicle occupant force, for example, by a deformation of a torsion bar from a predetermined belt force.
  • a vehicle assistance system or a crash sensor detects an imminent crash situation, a corresponding signal is sent to an electronic control unit, which then activates an actuating mechanism of the belt tensioner and thus provides for a deployment of the belt tensioner.
  • actuating mechanisms for the belt tensioner come mechanical systems with a preloaded spring or pyrotechnic systems, in which the tightening of the belt is effected by means of a pyro-technical propellant charge used. These sys- Systems are ineffective after a single release and must therefore be replaced after a crash. In contrast, reversible actuation systems, in which, for example, a highly dynamic electric motor is used, reusable.
  • the webbing is tightened by up to 300 mm within 5 to 20 ms, so that the vehicle occupant is pulled into an optimal sitting position and the webbing is tight against the body even when the vehicle occupant wears thick clothing.
  • the belt reel and thus the webbing is blocked by the mechanism formed for example in the form of a pawl, centrifugal or inertial device.
  • the triggering of the blocking mechanism can in turn be effected either mechanically or electronically by the electronic control unit, for example in response to a corresponding signal from an acceleration or centrifugal force sensor.
  • the power flow in the seat belt system is passed over the torsion bar which, as noted above, deforms from a predetermined belt load and thus limits the force applied by the belt to the vehicle occupant. In this way, the stress, in particular of the head and chest of the occupant can be reduced by the belt system.
  • a belt force level is defined, from which a deformation of the torsion bar and thus a belt force limitation is possible.
  • Some systems allow a one-time mechanical changeover between two different belt force levels.
  • these systems are not capable of responding to a change in other parameters, e.g. a faulty position ('' out of position '') of a vehicle occupant or specific driving or crash situations to respond, which may be characterized for example by a certain driving speed, a specific crash pulse and the respective environmental situation.
  • the object of the invention is to provide an adaptive safety belt system which has an individual control system. tion of the force applied in the event of a crash of the webbing on a vehicle occupant force.
  • the safety belt system comprises an actuatable by an actuator brake assembly for braking a movement of the webbing.
  • the braking of the movement of the webbing can be done in the inventive safety belt system by braking a rotational movement of a rotatable belt reel for unwinding or winding of the webbing from or to the belt reel, but also by a braking force attack on the webbing itself.
  • the actuatable by an actuator brake assembly can act on the belt reel, but also on the webbing itself.
  • the brake assembly of the inventive safety belt system is equipped with an arrangement for self-amplification of an actuating force generated by the actuator.
  • an arrangement for self-amplification of an actuating force generated by the actuator By such a self-energizing arrangement, the operating force to be applied by the actuator to achieve a desired braking effect can be significantly reduced.
  • a compact, lightweight actuator can be used.
  • the brake assembly of the safety belt system according to the invention thus has a sufficiently small volume in order to be accommodated in the installation space which is usually available only to a very limited extent in modern motor vehicles, for example in the B pillar of the motor vehicle.
  • the actuator for actuating the brake assembly in the safety belt system is connected to an electronic control unit.
  • the electronic tax The unit is configured to control the actuator as a function of at least one occupant-specific and / or situation-specific parameter in order to bring about a deceleration of the movement of the webbing adapted to the at least one occupant-specific and / or situation-specific parameter.
  • the actuator in real time as a function of the at least one occupant-specific and / or situation-specific parameter, the braking of the movement of the webbing in the event of a crash also takes place in real time as a function of this parameter.
  • an individual adjustment of the force acting on the vehicle occupant via the belt force is made possible for the at least one occupant-specific and / or situation-specific parameter.
  • the safety belt system according to the invention thus ensures significantly improved passive safety compared to conventional systems.
  • the electronic control unit is preferably set up to use the weight of an occupant of a motor vehicle equipped with the safety belt system according to the invention and / or a parameter characterizing the seat position of the occupant as the at least one occupant-specific and / or situation-specific parameter.
  • the actuator actuating the brake assembly to decelerate the movement of the webbing as a function of the weight of a vehicle occupant, the force acting on the vehicle occupant via the webbing can be advantageously adapted to the weight of that occupant.
  • small, lightweight persons can be reliably protected in the event of a crash by an appropriate control of the actuator and an associated limitation of the applied braking force against an excessive force on the webbing.
  • the actuator can be controlled so that the brake force applied to slow down the movement of the webbing from the brake assembly is sufficiently high to prevent such persons from impacting the steering wheel through the airbag during a crash, if any. This can significantly reduce the risk of injury to both small, lightweight individuals and tall, heavyweight individuals.
  • the brake assembly for braking the movement of the webbing actuator for example, a faulty position, ie one of a '' usual ' 1 sitting position deviating position of the occupant taken into account become.
  • the actuation force applied by the actuator or the braking force applied by the brake assembly for decelerating the movement of the webbing may be adjusted depending on whether the vehicle occupant is in a usual sitting position or in a misposition.
  • the actuation force applied by the actuator or the braking force applied by the brake assembly can be increased or reduced in comparison to the actuation force or braking force applied in the presence of a conventional seat position.
  • the occupant in particular when his sitting position deviates from the usual sitting position, be much better protected from injury in a crash.
  • the electronic control unit may be further configured to have a speed of a motor vehicle equipped with the safety belt system according to the invention, a parameter characterizing the crash pulse in the event of a crash and / or one or more parameters characterizing the surrounding situation to use at least one item-specific and / or situation-specific parameter.
  • the actuator actuating the brake assembly to decelerate the movement of the webbing may be controlled such that the actuation force applied by the actuator or the braking force applied by the brake assembly increases with increasing speed of the motor vehicle and / or increasing crash pulse, and with decreasing velocity of the vehicle Motor vehicle and / or sinking crash pulse decreases.
  • the parameters characterizing the environmental situation can be, for example, the temperature, the road condition, the nature of an obstacle in the event of a crash, etc. By taking into account such parameters, an optimal reaction of the brake assembly to the braking of the movement of the webbing can be ensured for the protection of the vehicle occupant in the respective driving or crash situation.
  • the safety belt system according to the invention preferably comprises corresponding sensors for detecting the at least one occupant-specific and / or situation-specific parameter. Sensors for detecting the occupant weight and / or the occupant position, speed sensors, acceleration sensors, centrifugal force sensors, temperature sensors, crash sensors, etc. can be used as sensors for detecting the at least one occupant-specific and / or situation-specific parameter. In this case, it is of course possible to resort to sensors already present in the motor vehicle equipped with the safety belt system according to the invention, for example for controlling the brake system, if it is possible to connect these sensors, for example via a bus system, to the electronic control unit. Alternatively, however, separate, electronic-only unit of the safety belt system according to the invention connected sensors are used.
  • the electronic control unit is set up to set a desired value for at least one parameter characterizing the process of deceleration of the movement of the webbing as a function of the at least one occupant-specific and / or situation-specific parameter.
  • the variable characterizing the process of decelerating the movement of the webbing may be, for example, the actuation force applied by the actuator and / or the braking force applied to the belt reel and / or the webbing by an actuator of the brake assembly, one of the actuator and / or the actuator be the distance traveled by the brake assembly during the deceleration process or an actuation speed of the actuator and / or the actuator of the brake assembly during the deceleration process.
  • the process of slowing down the movement of the webbing may be accomplished by a plurality of sizes, e.g. a time-dependent characteristic of the actuation force applied by the actuator and / or the braking force or the like applied by the actuator of the brake assembly to the belt reel and / or the webbing may be characterized.
  • the electronic control unit may set the target value for the at least one variable characterizing the process of deceleration of the movement of the webbing in real time as a function of the at least one occupant-specific and / or situation-specific parameter.
  • the electronic control unit is adapted to the actuator in dependence of the desired value for the to control at least one size characterizing the process of decelerating the movement of the webbing.
  • a Sollwertjanthe control of the actuator is relatively easy to implement and ensures due to the fact that the setpoint setting, as explained above, in real time as a function of at least one occupant-specific and / or situation-specific parameter, a rapid response to a change in at least one occupant-specific and / or situation-specific parameter.
  • At least one occupant-specific and / or situation-specific parameter is detected, for example, by means of corresponding sensors already present or separate in the motor vehicle.
  • An actuator configured to actuate a brake assembly equipped with an arrangement for self-energizing an actuating force generated by the actuator to decelerate movement of the webbing is controlled by an electronic control unit in response to the at least one detected specific and / or situation specific parameter; to effect a deceleration of the movement of the webbing adapted to the at least one occupant-specific and / or situation-specific parameter.
  • FIG. 1 shows a relevant section of the safety belt system according to the invention in longitudinal section
  • Figure 2 shows a plan view of a wedge assembly used in the safety belt system of the invention shown in Figure 1
  • FIG. 3 shows the equilibrium of forces on a first wedge of the wedge arrangement illustrated in FIG.
  • FIG 1 shows a longitudinal section of a lying on one side of a rotation axis A portion of a belt retractor 10 for an adaptive safety belt system.
  • the belt retractor 10 comprises a belt reel 14 arranged rotatably on a floating shaft 12 and on which a webbing 16 is wound.
  • the shaft 12 is rotatable about the rotation axis A with the belt reel 14.
  • a brake assembly 17 for decelerating a unwinding movement of the webbing 16 of the belt reel 14 includes a brake disc 18 which is coaxial with the belt reel 14 rotatably mounted on the shaft 12 and thus rotatable together with the belt reel 14 about the axis of rotation A.
  • a first carrier part 20 has a first section 20 'which extends substantially parallel to the brake disk 18 and carries a first friction element 22 on its side facing the brake disk 18.
  • a second section 20 "of the first carrier part 20 extends substantially perpendicular to the first section 20 'around the outer periphery of the brake disk 18.
  • the first carrier part 20 is displaceable along the axis of rotation A by means of a bearing, not shown in FIG. 1, and about the axis of rotation A rotatably mounted.
  • the gear 28 is non-rotatably connected to a motor shaft 30 of an electric motor 32, wherein the electric motor 32 with respect to the belt reel 14 positioned radially outboard and attached to a belt reel 14 cross-stationary housing part 34.
  • the electric motor 32 is connected to an electronic control unit 35, which in turn is connected via a CAN bus system with sensors 36 for detecting occupant-specific and situation-specific parameters, i. Sensors for detecting the occupant weight and the occupant position and speed sensors, temperature sensors, crash sensors, acceleration sensors, centrifugal force sensors, etc. is in communication.
  • the sensors 36 may be present in a motor vehicle equipped with the belt retractor 10, for example for controlling the brake system. Alternatively, however, the sensors 36 may be separate sensors connected only to the electronic control unit 35 of the belt retractor 10.
  • a plurality of first wedges 38 are mounted around an inner circumference of the second portion 20 "of the first carrier part 20, distributed on the second portion 20" of the first carrier part 20.
  • a number of first wedges 38 corresponding number of second wedges 40 is fixed to one of the brake disc 18 facing away from the outer surface of a stationary and connected to the housing part 34 second support member 42.
  • the first and second wedges 38, 40 are oriented so that their oblique wedge surfaces 46, 48 are opposite and extend substantially perpendicular to the axis of rotation A.
  • a first section 42 'of the second carrier part 42 which bears in the Substantially parallel to the brake disc 18 extends, a second friction element 22 '.
  • a return spring 44 is provided, the ends of which on the first portion 20 'of the first support member 20 and a substantially perpendicular to the first portion 42 'extending second portion 42''of the second support member 42 are supported.
  • the belt retractor 10 finally has a belt tensioner, not shown in Figure 1, which pulls the webbing 16 to compensate for the belt slack on the body of a vehicle occupant, when a driver assistance system and / or the sensors 36 detect a dangerous situation or imminent crash.
  • the electronic control unit 35 used to drive the electric motor 32 can also be used to control the belt tensioner. Alternatively, however, it is also possible to control the belt tensioner by means of a separate electronic control unit.
  • actuating mechanisms for the belt tensioner come mechanical systems with a preloaded spring or pyrotechnic systems, in which the tightening of the belt is effected by means of a pyrotechnic propellant charge in question.
  • a highly dynamic electric motor can also be used to actuate the belt tensioner, in which case either the electric motor 32 or an additional electric motor can be used.
  • the webbing 16 is wound up by the shaft 12 and the non-rotatably associated belt roller 14 about the axis of rotation A on the belt reel 14 or from the belt reel 14.
  • the brake disc 18, which is also rotatably mounted on the shaft 12, is also rotated about the axis of rotation A upon rotation of the shaft 12.
  • the electronic control unit 35 first controls the belt tensioner, whereupon the actuating mechanism of the belt tensioner causes rotation of the shaft 12 and thus the belt reel 14 and the brake disk 18 about the axis of rotation A. Characterized the webbing 16 is wound on the belt reel 14 and the webbing 16 tightened on the body of the vehicle occupant.
  • the rotational movement of the shaft 12, the belt roller 14 and the brake disk 18 caused by the belt tensioner is first stopped as a result of the force acting on the belt 16.
  • the electric motor 32 In order to prevent rotation of the shaft 12, the belt reel 14 and the brake disk 18 in the opposite direction and thus unwinding of the webbing 16 from the belt reel 14, the electric motor 32 must then be actuated by the electronic control unit 35.
  • the electronic control unit 35 receives from the sensors 36 specific and situation-specific parameters, ie parameters, the weight and the current sitting position of a vehicle occupant and parameters, the current speed of the equipped with the belt retractor vehicle, the crash pulse and the surrounding situation, such as Temperature, characterize the road condition or the nature of an obstacle. Depending on these parameters, the electronic control unit 35 determines in real time at least one desired value for a parameter characterizing the process of decelerating the unwinding movement of the webbing 16 from the belt reel 14, such as a Time-dependent desired characteristic of the applied force of the electric motor 32 operating force. The actuation and control of the electric motor 32 by the electronic control unit 35 finally takes place as a function of the at least one desired value for the process of decelerating the unwinding movement of the webbing 16 from the belt reel 14 characterizing size.
  • a parameter characterizing the process of decelerating the unwinding movement of the webbing 16 from the belt reel 14
  • the actuation and control of the electric motor 32 by the electronic control unit 35 finally
  • first and second wedges 38, 40 For a better illustration of the effect of the first and second wedges 38, 40, a plan view of a wedge arrangement with a first and a second wedge 38, 40 is shown in FIG.
  • the first and second wedges 38, 40 are arranged so that the oblique wedge surface 46 of the first wedge 3 ⁇ : faces the oblique wedge surface 48 of the second wedge 40.
  • a pitch P of the wedge surfaces 46, 48 is determined in each case by a wedge pitch angle OC.
  • ⁇ is the angle of rotation of the first carrier part 20 about the axis of rotation A.
  • the wedge assembly shown in Figure 2 includes first and second wedge 38, 40
  • the second wedge 40 may also be replaced by another suitable device, such as a wedge.
  • a bolt is replaced, which allows a sliding or rolling support of the first wedge 38.
  • a ball / ramp arrangement can also be used.
  • the brake disk 18 When the first friction element 22 bears against the brake disk 18, the brake disk 18 is displaced to the left in the direction of the second carrier part 42, that is to say in FIG. 1, owing to the floating mounting of the shaft 12 together with the first carrier part 20. As a result, the brake disc 18 applies to the second friction element 22 'almost without delay.
  • the first carrier part 20, the second carrier part 42 and the first and second wedges 38, 40 form a self-reinforcing arrangement, that is to say the actuating force introduced by the electric motor 32 via the gearwheel 28 becomes automatic, without any further outside reinforced forces to be introduced.
  • FIG. 3 shows the equilibrium of forces resulting from actuation of the electric motor 32 on a first wedge 38.
  • F is an introduced via the electric motor 32 in the first wedge 38 input force and F L resulting in a run-up of the inclined wedge surface 46 of the first wedge 38 on the inclined wedge surface 48 of the second wedge 40 and from the inclined wedge surface 48 of the second wedge 40 support force to be supported, which can be divided into one of the input force F A opposite force F Ly and a standing perpendicular to the brake disc 18 compressive force F Lx .
  • F N is the force F Lx opposite normal force on the brake disc 18 and F R on the first wedge 38 and the friction elements 22, 22 'resulting frictional force.

Abstract

Ein Sicherheitsgurtsystem für ein Kraftfahrzeug umfasst eine Gurtrolle (14) und ein auf die Gurtrolle (14) gewickeltes Gurtband (16). Ferner umfasst das Sicherheitsgurtsystem eine durch einen Aktuator (32) betätigbare Bremsanordnung (17) zur Abbremsung einer Bewegung des Gurtbands (16), wobei die Bremsanordnung (17) mit einer Anordnung (20, 38, 40) zur Selbstverstärkung einer von dem Aktuator (32) erzeugten Betätigungskraft ausgestattet ist, und wobei der Aktuator (32) mit einer elektronischen Steuereinheit (35) verbunden ist. Die elektronische Steuereinheit (35) ist dazu eingerichtet, den Aktuator (32) in Abhängigkeit mindestens eines insassenspezifischen und/oder situationsspezifischen Parameters zu steuern, um eine daran angepasste Abbremsung der Bewegung des Gurtbands (16) zu bewirken.

Description

Beschreibung
SicherheitsgurtSystem
Die Erfindung betrifft ein Sicherheitsgurtsystem mit einer Gurtrolle und einem auf die Gurtrolle gewickelten Gurtband.
Moderne, zum Einsatz in Kraftfahrzeugen vorgesehene Sicherheitsgurtsysteme weisen üblicherweise eine drehbare Gurtrolle, auf die ein Gurtband gewickelt ist, sowie einen beispielsweise in Form einer Klinken-, Fliehkraft- oder Trägheitsvorrichtung ausgebildeten Mechanismus auf, der im Crashfall für eine Blockierung der Gurtrolle und somit für eine Abbremsung einer Abwickelbewegung des Gurtbands von der Gurtrolle sorgt. Darüber hinaus sind derartige Systeme üblicherweise mit einem an der Gurtrolle oder einem Gurtschloss angebrachten Gurtstraffer ausgestattet, der das Gurtband unmittelbar vor einem Crash am Körper eines Fahrzeuginsassen strammzieht und somit die so genannte Gurtlose kompensiert. Um durch das Sicherheitsgurtsystem verursachten Verletzungen vorzubeugen, ist üblicherweise ferner ein Gurtkraftbegrenzer vorgesehen, der die von dem Gurtband auf den Fahrzeuginsassen aufgebrachte Krafteinwirkung, beispielsweise durch eine Verformung eines Torsionsstabs ab einer vorbestimmten Gurtkraft, begrenzt.
Wenn ein Fahrzeugassistenzsystem oder ein Crashsensor eine bevorstehende Crashsituation erfasst, wird ein entsprechendes Signal an eine elektronische Steuereinheit geleitet, die daraufhin einen Betätigungsmechanismus des Gurtstraffers ansteuert und somit für eine Auslösung des Gurtstraffers sorgt. Als Betätigungsmechanismen für den Gurtstraffer kommen mechanische Systeme mit einer vorgespannten Feder oder pyrotechnische Systeme, bei denen das Strammziehen des Gurts mittels einer pyro- technischen Treibladung bewirkt wird, zum Einsatz. Diese Sys- teme sind nach einmaliger Auslösung unwirksam und müssen daher nach einem Crash ausgetauscht werden. Im Gegensatz dazu sind reversible Betätigungssysteme, bei denen z.B. ein hochdynamischer Elektromotor zum Einsatz kommt, mehrfach verwendbar. Bei einer Auslösung des Gurtstraffers wird das Gurtband innerhalb von 5 bis 20 ms um bis zu 300 mm angezogen, so dass der Fahrzeuginsasse in eine optimale Sitzposition gezogen wird und das Gurtband auch dann stramm am Körper anliegt, wenn der Fahrzeuginsasse dicke Kleidung trägt.
Beim Crash selbst wird die Gurtrolle und somit das Gurtband durch den beispielsweise in Form einer Klinken-, Fliehkraftoder Trägheitsvorrichtung ausgebildeten Mechanismus blockiert. Die Auslösung des Blockiermechanismus kann wiederum entweder mechanisch oder elektronisch durch die elektronische Steuereinheit, beispielsweise in Reaktion auf ein entsprechendes Signal eines Beschleunigungs- oder Fliehkraftsensors bewirkt werden. Nach Auslösung des Blockiermechanismus wird der Kraft- fluss in dem Sicherheitsgurtsystem über den Torsionsstab geleitet, der sich, wie oben erwähnt, ab einer vorbestimmten Gurtlast verformt und somit die von dem Gurtband auf den Fahrzeuginsassen aufgebrachte Krafteinwirkung begrenzt. Auf diese Art und Weise kann die Belastung insbesondere des Kopf- und des Brustbereichs des Insassen durch das Gurtsystem verringert werden .
Bei den meisten derzeit bekannten Sicherheitsgurtsystemen ist demnach ein Gurtkraftniveau festgelegt, ab dem eine Verformung des Torsionsstabs und somit eine Gurtkraftbegrenzung möglich ist. Einige Systeme ermöglichen eine einmalige mechanische Um- schaltung zwischen zwei verschiedenen Gurtkraftniveaus. Bei allen Systemen besteht jedoch die Notwendigkeit, das Gurt- kraftniveau/die Gurtkraftniveaus für eine Verformung des Torsionsstabs bereits bei der Konstruktion des Systems, bei- spielsweise durch eine entsprechende Auslegung des Torsionsstabs festzulegen. Dabei wird üblicherweise auf Durchschnittswerte für Größe und Gewicht eines Fahrzeuginsassen, die Sitzposition, die Fahr- bzw. Crashsituation, etc. zurückgegriffen.
Infolgedessen besteht die Gefahr, dass beispielsweise bei sehr kleinen, leichtgewichtigen Fahrzeuginsassen im Crashfall das Gurtkraftniveau für eine ausreichende Verformung des Torsionsstabs nicht erreicht wird. Dies führt zu einer überhöhten Krafteinwirkung insbesondere auf den Kopf- und Brustbereich dieser Personen und somit zu einem gesteigerten Verletzungsrisiko. Bei sehr großen, schwergewichtigen Fahrzeuginsassen kann dagegen eine durch die Gurtkraftbegrenzung verursachte ungenügende Abbremswirkung des Gurtsystems auftreten, so dass das Risiko besteht, dass diese Personen bei einem Crash gegebenenfalls durch den Airbag auf das Lenkrad aufprallen. Demnach kann die durch bekannte Sicherheitsgurtsysteme gewährleistete passive Sicherheit für einen ''durchschnittlichen'1 Fahrzeuginsassen, das heißt eine Person mit einer durchschnittlichen Größe und einem durchschnittlichen Gewicht, unter Umständen deutlich höher sein, als für eine sehr kleine, leichtgewichtige oder eine sehr große, schwergewichtige Person.
Darüber hinaus sind diese Systeme nicht dazu in der Lage, auf eine Veränderung anderer Parameter, wie z.B. eine Fehlposition (' 'out of position' ') eines Fahrzeuginsassen oder spezifische Fahr- bzw. Crashsituationen zu reagieren, die beispielsweise durch eine bestimmte Fahrgeschwindigkeit, einen bestimmten Crashpuls sowie die jeweilige Umgebungssituation charakterisiert sein können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein adaptives Sicherheitsgurtsystem bereitzustellen, das eine individuelle Steue- rung der im Crashfall von dem Gurtband auf einen Fahrzeuginsassen aufgebrachten Krafteinwirkung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Sicherheitsgurtsystem gelöst, das die im Anspruch 1 angeführten Merkmale aufweist.
Das erfindungsgemäße Sicherheitsgurtsystem umfasst eine durch einen Aktuator betätigbare Bremsanordnung zur Abbremsung einer Bewegung des Gurtbands. Das Abbremsen der Bewegung des Gurtbands kann bei dem erfindungsgemäße Sicherheitsgurtsystem durch ein Abbremsen einer Drehbewegung einer drehbaren Gurtrolle zum Ab- bzw. Aufwickeln des Gurtbands von der bzw. auf die Gurtrolle, aber auch durch einen Bremskraftangriff am Gurtband selbst erfolgen. Mit anderen Worten, die durch einen Aktuator betätigbare Bremsanordnung kann auf die Gurtrolle, aber auch auf das Gurtband selbst wirken.
Die Bremsanordnung des erfindungsgemäßen Sicherheitsgurtsystems ist mit einer Anordnung zur Selbstverstärkung einer von dem Aktuator erzeugten Betätigungskraft ausgestattet. Durch eine derartige Selbstverstärkungsanordnung kann die von dem Aktuator zur Erzielung einer gewünschten Bremswirkung aufzubringende Betätigungskraft signifikant verringert werden. Infolge dessen kann ein kompakt aufgebauter, leichtgewichtiger Aktuator zum Einsatz kommen. Die Bremsanordnung des erfindungsgemäßen Sicherheitsgurtsystems weist somit ein ausreichend kleines Volumen auf, um in dem in modernen Kraftfahrzeugen üblicherweise nur sehr begrenzt zur Verfügung stehenden Einbauraum, beispielsweise in der B-Säule des Kraftfahrzeugs, untergebracht werden zu können.
Schließlich ist der Aktuator zur Betätigung der Bremsanordnung bei dem erfindungsgemäßen Sicherheitsgurtsystem mit einer e- lektronischen Steuereinheit verbunden. Die elektronische Steu- ereinheit ist dazu eingerichtet, den Aktuator in Abhängigkeit mindestens eines insassenspezifischen und/oder situationsspezifischen Parameters zu steuern, um eine an den mindestens einen insassenspezifischen und/oder situationsspezifischen Parameter angepasste Abbremsung der Bewegung des Gurtbands zu bewirken. Indem der Aktuator in Realzeit in Abhängigkeit des mindestens einen insassenspezifischen und/oder situationsspezifischen Parameters gesteuert wird, erfolgt die Abbremsung der Bewegung des Gurtbands im Crashfall ebenfalls in Realzeit in Abhängigkeit dieses Parameters. Dadurch wird eine individuelle Anpassung der über das Gurtband auf einen Fahrzeuginsassen einwirkende Kraft an den mindestens einen insassenspezifischen und/oder situationsspezifischen Parameter ermöglicht. Das erfindungsgemäße Sicherheitsgurtsystem gewährleistet somit im Vergleich zu konventionellen Systemen eine deutlich verbesserte passive Sicherheit.
Vorzugsweise ist die elektronische Steuereinheit dazu eingerichtet, einen das Gewicht eines Insassen eines mit dem erfindungsgemäßen Sicherheitsgurtsystem ausgestatteten Kraftfahrzeugs und/oder einen die Sitzposition des Insassen charakterisierenden Parameter als den mindestens einen insassenspezifischen und/oder situationsspezifischen Parameter heranzuziehen. Durch eine Steuerung des die Bremsanordnung zur Abbremsung der Bewegung des Gurtbands betätigenden Aktuators in Abhängigkeit des Gewichts eines Fahrzeuginsassen kann die über das Gurtband auf den Fahrzeuginsassen einwirkende Kraft in vorteilhafter Weise an das Gewicht dieses Insassen angepasst werden. Beispielsweise können kleine, leichtgewichtige Personen im Crashfall durch eine entsprechende Steuerung des Aktuators und eine damit verbundene Begrenzung der aufgebrachten Bremskraft zuverlässig vor einer überhöhten Krafteinwirkung über das Gurtband geschützt werden. Bei großen, schwergewichtigen Fahrzeuginsassen kann dagegen der Aktuator so gesteuert werden, dass die zur Abbremsung der Bewegung des Gurtbands von der Bremsanordnung aufgebrachte Bremskraft ausreichend hoch ist, um zu verhindern, dass diese Personen bei einem Crash gegebenenfalls durch den Airbag auf das Lenkrad aufprallen. Dadurch kann das Verletzungsrisiko sowohl für kleine, leichtgewichtige Personen als auch für große, schwergewichtige Personen signifikant verringert werden.
Durch die Berücksichtigung der aktuellen Sitzposition des Insassen des mit dem erfindungsgemäßen Sicherheitsgurtsystem ausgestatteten Kraftfahrzeugs bei der Ansteuerung des die Bremsanordnung zur Abbremsung der Bewegung des Gurtbands betätigenden Aktuators kann beispielsweise einer Fehlposition, d.h. einer von einer ''üblichen'1 Sitzposition abweichenden Position des Insassen Rechnung getragen werden. Mit anderen Worten, die von dem Aktuator aufgebrachte Betätigungskraft bzw. die von der Bremsanordnung zur Abbremsung der Bewegung des Gurtbands aufgebrachte Bremskraft kann in Abhängigkeit davon, ob sich der Fahrzeuginsasse in einer üblichen Sitzposition oder in einer Fehlposition befindet, angepasst werden. Je nach Art der Fehlposition kann die von dem Aktuator aufgebrachte Betätigungskraft bzw. die von der Bremsanordnung aufgebrachte Bremskraft im Vergleich zu der beim Vorliegen einer üblichen Sitzposition aufgebrachten Betätigungskraft bzw. Bremskraft erhöht oder verringert werden. Dadurch kann der Insasse, insbesondere dann, wenn seine Sitzposition von der üblichen Sitzposition abweicht, bei einem Crash deutlich besser vor Verletzungen geschützt werden.
Die elektronische Steuereinheit kann ferner dazu eingerichtet sein, einen die Geschwindigkeit eines mit dem erfindungsgemäßen Sicherheitsgurtsystem ausgestatteten Kraftfahrzeugs, einen den Crashpuls bei einem Crash und/oder einen oder mehrere die Umgebungssituation charakterisierende (n) Parameter als den mindestens einen insassenspezifischen und/oder situationsspezifischen Parameter heranzuziehen. Beispielsweise kann der die Bremsanordnung zur Abbremsung der Bewegung des Gurtbands betätigende Aktuator so gesteuert werden, dass die von dem Aktua- tor aufgebrachte Betätigungskraft bzw. die von der Bremsanordnung aufgebrachte Bremskraft mit steigender Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und/oder steigendem Crashpuls ansteigt und mit sinkender Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und/oder sinkendem Crashpuls abnimmt. Die Umgebungssituation charakterisierende Parameter können beispielsweise die Temperatur, die Straßenbeschaffenheit, die Beschaffenheit eines Hindernisses bei einem Crash etc. sein. Durch die Berücksichtigung derartiger Parameter kann eine für den Schutz des Fahrzeuginsassen in der jeweiligen Fahr- bzw. Crashsituation optimale Reaktion der Bremsanordnung zur Abbremsung der Bewegung des Gurtbands gewährleistet werden.
Vorzugsweise umfasst das erfindungsgemäße Sicherheitsgurtsystem entsprechende Sensoren zur Erfassung des mindestens einen insassenspezifischen und/oder situationsspezifischen Parameters. Als Sensoren zur Erfassung des mindestens einen insassenspezifischen und/oder situationsspezifischen Parameters können beispielsweise Sensoren zur Erfassung des Insassengewichts und/oder der Insassenposition, Geschwindigkeitssensoren, Beschleunigungssensoren, Fliehkraftsensoren, Temperatursensoren, Crashsensoren, etc. herangezogen werden. Dabei kann selbstverständlich auf ohnehin in dem mit dem erfindungsgemäßen Sicherheitsgurtsystem ausgestatteten Kraftfahrzeug vorhandene, beispielsweise zur Steuerung des Bremssystems dienende Sensoren zurückgegriffen werden, sofern es möglich ist, diese Sensoren, beispielsweise über ein Bussystem, mit der elektronischen Steuereinheit zu verbinden. Alternativ dazu können jedoch auch separate, lediglich mit der elektronischen Steuer- einheit des erfindungsgemäßen Sicherheitsgurtsystem verbundene Sensoren eingesetzt werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sicherheitsgurtsystems ist die elektronische Steuereinheit dazu eingerichtet, in Abhängigkeit des mindestens einen insassenspezifischen und/oder situationsspezifischen Parameters einen Sollwert für mindestens eine den Vorgang der Abbremsung der Bewegung des Gurtbands charakterisierende Größe festzulegen. Die den Vorgang der Abbremsung der Bewegung des Gurtbands charakterisierende Größe kann beispielsweise die von dem Aktu- ator aufgebrachte Betätigungskraft und/oder die von einem Betätigungsglied der Bremsanordnung auf die Gurtrolle und/oder das Gurtband aufgebrachte Bremskraft, ein von dem Aktuator und/oder dem Betätigungsglied der Bremsanordnung während des Abbremsvorgangs zurückgelegter Weg oder eine Betätigungsgeschwindigkeit des Aktuators und/oder des Betätigungsglieds der Bremsanordnung während des Abbremsvorgangs sein. Ferner kann der Vorgang der Abbremsung der Bewegung des Gurtbands durch mehrere Größen, wie z.B. eine zeitabhängige Kennlinie der von dem Aktuator aufgebrachten Betätigungskraft und/oder der von dem Betätigungsglied der Bremsanordnung auf die Gurtrolle und/oder das Gurtband aufgebrachten Bremskraft oder dergleichen charakterisiert sein. Die elektronische Steuereinheit kann den Sollwert für die mindestens eine den Vorgang der Abbremsung der Bewegung des Gurtbands charakterisierende Größe in Realzeit in Abhängigkeit des mindesten einen insassenspezifischen und/oder situationsspezifischen Parameters festlegen. Dadurch wird bei der Sollwertfestlegung eine rasche Reaktion auf eine Veränderung des mindestens einen insassenspezifischen und/oder situationsspezifischen Parameters gewährleistet.
Vorzugsweise ist die elektronische Steuereinheit dazu eingerichtet, den Aktuator in Abhängigkeit des Sollwerts für die mindestens eine den Vorgang der Abbremsung der Bewegung des Gurtbands charakterisierende Größe zu steuern. Eine sollwertabhängige Steuerung des Aktuators ist verhältnismäßig einfach realisierbar und gewährleistet aufgrund der Tatsache, dass die Sollwertfestlegung, wie oben erläutert, in Realzeit in Abhängigkeit des mindestens einen insassenspezifischen und/oder situationsspezifischen Parameters erfolgt, eine rasche Reaktion auf eine Veränderung des mindesten einen insassenspezifischen und/oder situationsspezifischen Parameters.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Steuerung eines Sicherheitsgurtsystems für ein Kraftfahrzeug, das eine Gurtrolle und ein auf die Gurtrolle gewickeltes Gurtband umfasst, wird mindestens ein insassenspezifischer und/oder situationsspezifischer Parameter beispielsweise mittels entsprechender ohnehin in dem Kraftfahrzeug vorhandener oder separater Sensoren erfasst. Ein Aktuator, der dazu eingerichtet ist, eine mit einer Anordnung zur Selbstverstärkung einer von dem Aktuator erzeugten Betätigungskraft ausgestattete Bremsanordnung zur Abbremsung einer Bewegung des Gurtbands zu betätigen, wird mittels einer elektronischen Steuereinheit in Abhängigkeit des mindestens einen erfassten insassenspezifischen und/oder situationsspezifischen Parameters gesteuert, um eine an den mindestens einen insassenspezifischen und/oder situationsspezifischen Parameter angepasste Abbremsung der Bewegung des Gurtbands zu bewirken.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sicherheitsgurtsystems wird nun anhand der beigefügten, schematischen Figuren näher erläutert, von denen
Figur 1 einen relevanten Ausschnitt des erfindungsgemäßen Sicherheitsgurtsystems im Längsschnitt zeigt, Figur 2 eine Draufsicht einer Keilanordnung zeigt, die in dem in Figur 1 dargestellten erfindungsgemäßen Sicherheitsgurtsystem zum Einsatz kommt, und
Figur 3 das Kräftegleichgewicht an einem ersten Keil der in Figur 2 dargestellten Keilanordnung zeigt.
Figur 1 zeigt einen Längsschnitt eines auf einer Seite einer Drehachse A liegenden Abschnitts eines Gurtaufrollers 10 für ein adaptives Sicherheitsgurtsystem. Der Gurtaufroller 10 um- fasst eine drehfest auf einer schwimmend gelagerten Welle 12 angeordnete Gurtrolle 14, auf die ein Gurtband 16 gewickelt ist. Zum Auf- bzw. Abwickeln des Gurtbands 16 auf bzw. von der Gurtrolle 14 ist die Welle 12 mit der Gurtrolle 14 um die Drehachse A drehbar.
Eine Bremsanordnung 17 zur Abbremsung einer Abwickelbewegung des Gurtbands 16 von der Gurtrolle 14 umfasst eine Bremsscheibe 18, die koaxial zu der Gurtrolle 14 drehfest auf der Welle 12 angeordnet und somit gemeinsam mit der Gurtrolle 14 um die Drehachse A drehbar ist. Ein erstes Trägerteil 20 weist einen ersten Abschnitt 20' auf, der sich im Wesentlichen parallel zur Bremsscheibe 18 erstreckt und auf seiner der Bremsscheibe 18 zugewandten Seite ein erstes Reibelement 22 trägt. Ein zweiter Abschnitt 20' ' des ersten Trägerteils 20 erstreckt sich im Wesentlichen senkrecht zu dem ersten Abschnitt 20' um den Außenumfang der Bremsscheibe 18. Das erste Trägerteil 20 ist mittels eines in Figur 1 nicht gezeigten Lagers entlang der Drehachse A verschiebbar und um die Drehachse A drehbar gelagert .
An seinem Außenumfang ist der zweite Abschnitt 20'' des ersten Trägerteils 20 mit einer Außenverzahnung 24 versehen, die mit einer Außenverzahnung 26 eines Zahnrads 28 zusammenwirkt. Das Zahnrad 28 ist drehfest mit einer Motorwelle 30 eines Elektromotors 32 verbunden, wobei der Elektromotor 32 bezüglich der Gurtrolle 14 radial außenliegend positioniert und an einem die Gurtrolle 14 übergreifenden ortsfesten Gehäuseteil 34 befestigt ist.
Der Elektromotor 32 ist mit einer elektronischen Steuereinheit 35 verbunden, die ihrerseits über ein CAN-Bussystem mit Sensoren 36 zur Erfassung insassenspezifischer und situationsspezifischer Parameter, d.h. Sensoren zur Erfassung des Insassengewichts und der Insassenposition sowie Geschwindigkeitssensoren, Temperatursensoren, Crashsensoren, Beschleunigungssensoren, Fliehkraftsensoren, etc. in Verbindung steht. Die Sensoren 36 können ohnehin in einem mit dem Gurtaufroller 10 ausgestatteten Kraftfahrzeug vorhandene, beispielsweise zur Steuerung des Bremssystems dienende Sensoren sein. Alternativ dazu können die Sensoren 36 jedoch auch separate, lediglich mit der elektronischen Steuereinheit 35 des Gurt-aufrollers 10 verbundene Sensoren sein.
Eine Mehrzahl von ersten Keilen 38 ist um einen Innenumfang des zweiten Abschnitts 20' ' des ersten Trägerteils 20 verteilt an dem zweiten Abschnitt 20' ' des ersten Trägerteils 20 befestigt. Eine der Anzahl erster Keile 38 entsprechende Anzahl zweiter Keile 40 ist an einer von der Bremsscheibe 18 abgewandten Außenfläche eines ortsfesten und mit dem Gehäuseteil 34 verbundenen zweiten Trägerteils 42 befestigt. Die ersten und zweiten Keile 38, 40 sind dabei so orientiert, dass sich ihre schrägen Keilflächen 46, 48 gegenüberliegen und im Wesentlichen senkrecht zu der Drehachse A erstrecken.
Auf seiner der Bremsscheibe 18 zugewandten Seite trägt ein erster Abschnitt 42' des zweiten Trägerteils 42, der sich im Wesentlichen parallel zur Bremsscheibe 18 erstreckt, ein zweites Reibelement 22 ' . Zur Einstellung eines Abstands zwischen dem ersten Abschnitt 20' des ersten Trägerteils 20 und dem ersten Abschnitt 42 ' des zweiten Trägerteils 42 ist eine Rückstellfeder 44 vorgesehen, deren Enden sich an dem ersten Abschnitt 20' des ersten Trägerteils 20 bzw. einem sich im Wesentlichen senkrecht zu dem ersten Abschnitt 42 ' erstreckenden zweiten Abschnitt 42'' des zweiten Trägerteils 42 abstützen.
Der Gurtaufroller 10 weist schließlich einen in Figur 1 nicht gezeigten Gurtstraffer auf, der das Gurtband 16 zur Kompensation der Gurtlose am Körper eines Fahrzeuginsassen stramm zieht, wenn ein Fahrassistenzsystem und/oder die Sensoren 36 eine Gefahrensituation oder einen unmittelbar bevorstehenden Crash erfassen. Die zur Ansteuerung des Elektromotors 32 eingesetzte elektronische Steuereinheit 35 kann auch zur Ansteuerung des Gurtstraffers eingesetzt werden. Alternativ dazu ist es jedoch auch möglich, den Gurtstraffer mittels einer separaten elektronischen Steuereinheit anzusteuern. Als Betätigungsmechanismen für den Gurtstraffer kommen mechanische Systeme mit einer vorgespannten Feder oder pyrotechnische Systeme, bei denen das Strammziehen des Gurts mittels einer pyrotechnischen Treibladung bewirkt wird, in Frage. Alternativ dazu kann auch ein hochdynamischer Elektromotor zur Betätigung des Gurtstraf- fers verwendet werden, wobei hier entweder der Elektromotor 32 oder ein zusätzlicher Elektromotor zum Einsatz kommen kann.
Im Folgenden wird die Funktion des Gurtaufrollers 10 erläutert. Im Normalbetrieb des Gurtaufrollers 10 wird das Gurtband 16 durch Drehen der Welle 12 und der drehfest damit verbundenen Gurtrolle 14 um die Drehachse A auf die Gurtrolle 14 auf- bzw. von der Gurtrolle 14 abgewickelt. Die Bremsscheibe 18, die ebenfalls drehfest auf der Welle 12 angeordnet ist, wird bei einer Drehung der Welle 12 ebenfalls um die Drehachse A gedreht .
Wenn das Fahrassistenzsystem oder ein entsprechender Sensor 36, wie z.B. ein Crashsensor, eine Gefahrensituation oder einen unmittelbar bevorstehenden Crash erkennt, steuert die e- lektronische Steuereinheit 35 zunächst den Gurtstraffer an, woraufhin der Betätigungsmechanismus des Gurtstraffers eine Drehung der Welle 12 und somit der Gurtrolle 14 und der Bremsscheibe 18 um die Drehachse A bewirkt. Dadurch wird das Gurtband 16 auf die Gurtrolle 14 gewickelt und das Gurtband 16 am Körper des Fahrzeuginsassen strammgezogen.
Beim Crash selbst wird zunächst die durch den Gurtstraffer bewirkte Drehbewegung der Welle 12, der Gurtrolle 14 und der Bremsscheibe 18 infolge der auf das Gurtband 16 wirkenden Kraft gestoppt. Um eine Drehung der Welle 12, der Gurtrolle 14 und der Bremsscheibe 18 in entgegengesetzter Richtung und somit ein Abwickeln des Gurtbands 16 von der Gurtrolle 14 zu verhindern, muss anschließend der Elektromotor 32 von der e- lektronischen Steuereinheit 35 betätigt werden.
Hiezu empfängt die elektronische Steuereinheit 35 von den Sensoren 36 insassenspezifische und situationsspezifische Parameter, d.h. Parameter, die das Gewicht und die aktuelle Sitzposition eines Fahrzeuginsassen sowie Parameter, die die aktuelle Geschwindigkeit des mit dem GurtaufrollerlO ausgestatteten Kraftfahrzeugs, den Crashpuls und die Umgebungssituation, wie z.B. die Temperatur, die Straßenbeschaffenheit oder die Beschaffenheit eines Hindernisses charakterisieren. In Anhängigkeit dieser Parameter ermittelt die elektronische Steuereinheit 35 in Realzeit mindestens einen Sollwert für eine den Vorgang der Abbremsung der Abwickelbewegung des Gurtbands 16 von der Gurtrolle 14 charakterisierende Größe, wie z.B. eine zeitabhängige Sollkennlinie der von dem Elektromotor 32 aufgebrachten Betätigungskraft. Die Betätigung und Steuerung des Elektromotors 32 durch die elektronische Steuereinheit 35 erfolgt schließlich in Abhängigkeit des mindestens einen Sollwerts für die den Vorgang der Abbremsung der Abwickelbewegung des Gurtbands 16 von der Gurtrolle 14 charakterisierende Größe.
Bei der Betätigung des Elektromotors 32 wird eine Drehung der Motorwelle 30 im Uhrzeigersinn über das Zahnrad 28 auf das erste Trägerteil 20 übertragen wird. Das erste Trägerteil 20 wird somit im Uhrzeigersinn um die Drehachse A relativ zu dem zweiten Trägerteil 42 verdreht. Dies führt dazu, dass die schrägen Keilflächen 46 der an dem zweiten Abschnitt 20'' des ersten Trägerteils 20 befestigten ersten Keile 38 auf die schrägen Keilflächen 48 der an dem zweiten Trägerteil 42 festgelegten zweiten Keile 40 auflaufen, wodurch das erste Trägerteil 20 entgegen der Kraft der Rückstellfeder 44 axial zur Bremsscheibe 18 hin, das heißt in Figur 1 nach links verschoben wird, so dass sich das erste Reibelement 22 an die Bremsscheibe 18 anlegt.
Zur besseren Veranschaulichung der Wirkung der ersten und zweiten Keile 38, 40 ist in Figur 2 eine Draufsicht einer Keilanordnung mit einem ersten und einem zweiten Keil 38, 40 dargestellt. Die ersten und die zweiten Keile 38, 40 sind so angeordnet, dass die schräge Keilfläche 46 des ersten Keils 3<: der schrägen Keilfläche 48 des zweiten Keils 40 gegenüber liegt. Eine Steigung P der Keilflächen 46, 48 wird jeweils durch einen Keilsteigungswinkel OC festgelegt. Eine durch das Zusammenwirken der ersten und zweiten Keile 38, 40 bewirkte Axialverschiebung s des ersten Trägerteils 20 bestimmt sich somit nach der Formel s = φ-P/ (2-π)
wobei φ der Drehwinkel des ersten Trägerteils 20 um die Drehachse A ist.
Obwohl die in Figur 2 gezeigte Keilanordnung einen ersten und einen zweiten Keil 38, 40 umfasst, kann der zweite Keil 40 auch durch eine andere geeignete Vorrichtung, wie z.B. einen Bolzen ersetzt werden, die eine gleitende oder rollende Abstützung des ersten Keils 38 ermöglicht. Darüber hinaus kann anstelle der in Figur 2 dargestellten Keilanordnung auch eine Kugel/Rampen-Anordnung zum Einsatz kommen.
Wenn sich das erste Reibelement 22 an die Bremsscheibe 18 anlegt, wird die Bremsscheibe 18 aufgrund der schwimmenden Lagerung der Welle 12 gemeinsam mit dem ersten Trägerteil 20 in Richtung des zweiten Trägerteils 42, das heißt in Figur 1 nach links verschoben. Infolge dessen legt sich die Bremsscheibe 18 nahezu ohne Verzögerung auch an das zweite Reibelement 22' an.
Bei dem in Figur 1 gezeigten Gurtaufroller 10 bilden das erste Trägerteil 20, das zweite Trägerteil 42 sowie die ersten und zweiten Keile 38, 40 eine Selbstverstärkungsanordnung, das heißt die von dem Elektromotor 32 über das Zahnrad 28 eingeleitete Betätigungskraft wird selbsttätig, ohne weitere von außen einzubringende Kräfte verstärkt.
Zur Erläuterung dieser selbstverstärkenden Wirkung ist in Figur 3 das sich bei einer Betätigung des Elektromotors 32 ergebende Kräftegleichgewicht an einem ersten Keil 38 dargestellt. Dabei ist FEin die über den Elektromotor 32 in den ersten Keil 38 eingeleitete Eingangskraft und FL die sich bei einem Auflaufen der schrägen Keilfläche 46 des ersten Keils 38 auf die schräge Keilfläche 48 des zweiten Keils 40 ergebende und von der schrägen Keilfläche 48 des zweiten Keils 40 abzustützende Auflagerkraft, die sich in eine der Eingangskraft FEin entgegengesetzte Kraft FLy und eine senkrecht zur Bremsscheibe 18 stehende Druckkraft FLx aufteilen lässt. FN ist die der Kraft FLx entgegengesetzte Normalkraft an der Bremsscheibe 18 und FR die an dem ersten Keil 38 bzw. an den Reibelementen 22, 22' entstehende Reibkraft.
Gemäß diesem Kräftegleichgewicht hängt die Reibkraft FR bzw. das Reibmoment an der Bremsscheibe 18 entsprechend der Gleichung
FEin = - FR ■ [1 - (tanα/μ) ]
lediglich von dem Keilsteigungswinkel CC, einem Reibwert μ zwischen den ersten und zweiten Reibelementen 22, 22' und der Bremsscheibe 18 sowie der Eingangskraft FEin ab. Durch eine derartige Selbstverstärkungsanordnung kann die von dem Elektromotor 32 zur Erzielung einer gewünschten Bremswirkung aufzubringende Betätigungskraft signifikant verringert werden. Infolge dessen kann ein kompakt aufgebauter, leichtgewichtiger Elektromotor 32 zum Einsatz kommen.

Claims

Patentansprüche
1. Sicherheitsgurtsystem für ein Kraftfahrzeug mit einer Gurtrolle (14) und einem auf die Gurtrolle (14) gewickelten Gurtband (16), dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitsgurtsystem eine durch einen Aktuator (32) betätigbare Bremsanordnung (17) zur Abbremsung einer Bewegung des Gurtbands (16) umfasst, wobei die Bremsanordnung (17) mit einer Anordnung (20, 38, 40) zur Selbstverstärkung einer von dem Aktuator (32) erzeugten Betätigungskraft ausgestattet ist, und wobei der Aktuator (32) mit einer elektronischen Steuereinheit (35) verbunden ist, die dazu eingerichtet ist, den Aktuator (32) in Abhängigkeit mindestens eines insassenspezifischen und/oder situationsspezifischen Parameters zu steuern, um eine daran angepasste Abbremsung der Bewegung des Gurtbands (16) zu bewirken.
2. Sicherheitsgurtsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (35) dazu eingerichtet ist, einen das Gewicht eines Insassen eines mit dem Sicherheitsgurtsystem ausgestatteten Kraftfahrzeugs und/oder einen die Sitzposition des Insassen charakterisierenden Parameter als den mindestens einen insassenspezifischen und/oder situationsspezifischen Parameter heranzuziehen.
3. Sicherheitsgurtsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit
(35) dazu eingerichtet ist, einen die Geschwindigkeit eines mit dem Sicherheitsgurtsystem ausgestatteten Kraftfahrzeugs, einen den Crashpuls bei einem Crash und/oder einen oder mehrere die Umgebungssituation charakterisierende (n) Parameter als den mindestens einen insassenspezifischen und/oder situationsspezifischen Parameter heranzuziehen.
4. Sicherheitsgurtsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitsgurtsystem entsprechende Sensoren (36) zur Erfassung des mindestens einen insassenspezifischen und/oder situationsspezifischen Parameters umfasst.
5. Sicherheitsgurtsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit
(35) dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit des mindestens einen insassenspezifischen und/oder situationsspezifischen Parameters einen Sollwert für mindestens eine den Vorgang der Abbremsung der Bewegung des Gurtbands (16) charakterisierende Größe festzulegen.
6. Sicherheitsgurtsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (35) dazu eingerichtet ist, den Aktuator (32) in Abhängigkeit des Sollwerts für die mindestens eine den Vorgang der Abbremsung der Bewegung des Gurtbands (16) charakterisierende Größe zu steuern.
7. Verfahren zur Steuerung eines Sicherheitsgurtsystems für ein Kraftfahrzeug, das eine Gurtrolle (14) und ein auf die Gurtrolle (14) gewickeltes Gurtband (16) umfasst, gekennzeichnet durch die Schritte:
- Erfassen von mindestens einem insassenspezifischen und/oder situationsspezifischen Parameter, und
- Steuern eines Aktuators (32), der dazu eingerichtet ist, eine mit einer Anordnung (20, 38, 40) zur Selbstverstärkung einer von dem Aktuator (32) erzeugten Betätigungskraft ausgestattete Bremsanordnung (17) zur Abbremsung einer Bewegung des Gurtbands (16) zu betätigen, mittels einer elektronischen Steuereinheit (35) in Abhängigkeit des mindestens einen er- fassten insassenspezifischen und/oder situationsspezifischen Parameters, um eine daran angepasste Abbremsung der Bewegung des Gurtbands (16) zu bewirken.
8. Verfahren zur Steuerung eines Sicherheitsgurtsystems nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (35) einen das Gewicht eines Insassen eines mit dem Sicherheitsgurtsystem ausgestatteten Kraftfahrzeugs und/oder einen die Sitzposition des Insassen charakterisierenden Parameter als den mindestens einen insassenspezifischen und/oder situationsspezifischen Parameter heranzieht.
9. Verfahren zur Steuerung eines Sicherheitsgurtsystems nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (35) einen die Geschwindigkeit eines mit dem Sicherheitsgurtsystem ausgestatteten Kraftfahrzeugs, einen den Crashpuls bei einem Crash und/oder einen oder mehrere die Umgebungssituation charakterisierende (n) Parameter als den mindestens einen insassenspezifischen und/oder situationsspezifischen Parameter heranzieht .
10. Verfahren zur Steuerung eines Sicherheitsgurtsystems nach einem der Ansprüche 7 bis 9, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt:
- Festlegen eines Sollwerts für mindestens eine den Vorgang der Abbremsung der Bewegung des Gurtbands (16) charakterisierende Größe in Abhängigkeit des mindestens einen insassenspezifischen und/oder situationsspezifischen Parameters mittels der elektronischen Steuereinheit (35) .
11. Sicherheitsgurtsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (35) den Aktuator (32) in Abhängigkeit des Sollwerts für die mindestens eine den Vorgang der Abbremsung der Bewegung des Gurtbands (16) charakterisierende Größe steuert.
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