EP1986896A1 - Verfahren zur gesteuerten ausgabe eines gurtbandes eines scherheitsgurtsystems und entsprechendes rückhaltesystem - Google Patents

Verfahren zur gesteuerten ausgabe eines gurtbandes eines scherheitsgurtsystems und entsprechendes rückhaltesystem

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Publication number
EP1986896A1
EP1986896A1 EP07703690A EP07703690A EP1986896A1 EP 1986896 A1 EP1986896 A1 EP 1986896A1 EP 07703690 A EP07703690 A EP 07703690A EP 07703690 A EP07703690 A EP 07703690A EP 1986896 A1 EP1986896 A1 EP 1986896A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
occupant
webbing
crash
airbag
belt
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Withdrawn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
EP07703690A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bernd Gombert
Leopold Krausen
Christian Zelger
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
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 filed Critical Continental Automotive GmbH
Publication of EP1986896A1 publication Critical patent/EP1986896A1/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Withdrawn legal-status Critical Current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
    • B60R22/44—Belt retractors, e.g. reels with means for reducing belt tension during use under normal conditions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R21/00—Arrangements or fittings on vehicles for protecting or preventing injuries to occupants or pedestrians in case of accidents or other traffic risks
    • B60R21/01—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents
    • B60R21/015—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents including means for detecting the presence or position of passengers, passenger seats or child seats, and the related safety parameters therefor, e.g. speed or timing of airbag inflation in relation to occupant position or seat belt use
    • B60R21/01512—Passenger detection systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R21/00—Arrangements or fittings on vehicles for protecting or preventing injuries to occupants or pedestrians in case of accidents or other traffic risks
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    • B60R21/01512—Passenger detection systems
    • B60R21/01542—Passenger detection systems detecting passenger motion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R21/00—Arrangements or fittings on vehicles for protecting or preventing injuries to occupants or pedestrians in case of accidents or other traffic risks
    • B60R21/01—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents
    • B60R21/015—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents including means for detecting the presence or position of passengers, passenger seats or child seats, and the related safety parameters therefor, e.g. speed or timing of airbag inflation in relation to occupant position or seat belt use
    • B60R21/01512—Passenger detection systems
    • B60R21/01544—Passenger detection systems detecting seat belt parameters, e.g. length, tension or height-adjustment
    • B60R21/01548—Passenger detection systems detecting seat belt parameters, e.g. length, tension or height-adjustment sensing the amount of belt winded on retractor

Definitions

  • the invention relates to a method for the controlled dispensing of a webbing of a safety belt system for a vehicle in the event of a crash, in which a vehicle occupant secured by the safety belt system is additionally retained or caught by an airbag.
  • the invention further relates to a corresponding restraint system and a vehicle having such a restraint system.
  • Safety belt systems previously provided for use in motor vehicles usually have a rotatable belt reel on which a webbing is wound, and a mechanism designed, for example, in the form of a pawl, centrifugal or inertial device which, in the event of a crash, blocks the belt reel and thus locks the belt a deceleration of an unwinding movement of the webbing of the
  • Gurtrolle ensures.
  • such systems may optionally be equipped with a belt tensioner attached to the belt reel or a buckle, which tightly pulls the webbing just before a crash on the body of a vehicle occupant.
  • a belt force limiter is usually also provided which limits the force exerted by the belt on the vehicle occupant force, for example, by a deformation of a torsion bar from a certain belt force.
  • a belt tensioner If a belt tensioner is present, if a vehicle assistance system or a crash sensor detects an impending crash situation, a corresponding signal is passed to an electronic control unit, which then actuates an actuating mechanism of the belt tensioner.
  • the actuating mechanisms for the belt tensioner are mechanical systems. systems, pyrotechnic systems and highly dynamic electric motors employing reversible actuation systems.
  • the triggering of the blocking mechanism for blocking the belt roller in the event of a crash can in turn be effected either mechanically or electronically by an electronic control unit, for example in response to a corresponding signal from an acceleration or centrifugal force sensor.
  • the force influence in the safety belt system is conducted via a torsion bar which, as mentioned above, deforms from a predetermined belt load and thus limits the force exerted by the belt on the vehicle occupant.
  • torsion bars are usually designed and manufactured specifically for a vehicle type. In these known safety belt systems, therefore, a belt force level is set, from which a deformation of the torsion bar and thus a Gurtkraftbegrenzung is possible.
  • This safety belt system comprises an actuatable by an actuator (Electric motor) brake assembly for braking a movement of the webbing.
  • This brake arrangement is equipped with an arrangement for self-amplification of the actuation force generated by the actuator. This is advantageously a wedge brake assembly.
  • the actuator is connected to an electronic control unit, which is set up to control the actuator as a function of at least one occupant-specific and / or situation-specific parameter.
  • occupant-specific and / or situation-specific parameter represent, for example, the weight of an occupant, the seated position of the occupant, the speed of the motor vehicle, a crash pulse in the event of a crash, or parameters characterizing the surrounding situation (eg temperature, road condition, nature of an obstacle)
  • This parameter determines the electronic control unit, for example, a time-dependent desired characteristic, according to which the process of decelerating the unwinding movement of the webbing is controlled by the belt reel.
  • airbags are used to secure the vehicle occupants in the event of a crash and catch or withhold.
  • the invention is therefore based on the object to make the deceleration of the webbing movement in a seat belt system such that an additionally secured by an air bag vehicle occupant is better protected than before in a crash.
  • the invention is described primarily by the example of a motor vehicle. However, it is generally applicable in other vehicles. Furthermore, the invention proceeds from an input described safety belt system, which allows a controlled deceleration of a webbing movement. The controlled output of the webbing is here so done by controlled deceleration of the webbing movement, without that the invention would be limited to this case. Further advantageous is an adaptive seat belt system.
  • One possible embodiment of such an adaptive safety belt system is described in the aforementioned pre-application DE 10 2005 041 101.0. It should be noted that the present invention is not limited to the embodiment described therein.
  • the deceleration of the belt movement is controlled in such a way that the occupant of the vehicle is braked in particular according to a characteristic to be predetermined over a predetermined period of time such that the occupant meets an ideally unfolded airbag at the end of this period.
  • the period to be specified can be specified as a time constant. This facilitates the control or regulation of the deceleration of the belt movement.
  • the time constant is merely design-related and thus known. There is no dependency on occupant or situation parameters. At the earliest, the time (to) of the crash event can be chosen as the beginning of this predetermined period.
  • the system-inherent point in time (t2) can also be selected as the start time, to which a relaxation of the belt tightening begins. From this point on, the controlled deceleration of the webbing movement according to the invention advantageously starts.
  • the time (ts) at which the airbag is ignited is usually after the time (tz), at which the belt tightening is reduced. After ignition of the airbag, this unfolds to a maximum volume, whereupon it collapses again.
  • a time is selected at which the airbag is in a completely inflated state as possible. This may be the time when the airbag has reached the maximum volume.
  • the constant time difference between the use of the belt tensioner reduction and the time of the fully inflated airbag is selected as the predetermined period.
  • the occupant experiences an almost constant (negative) acceleration over this period of time.
  • the occupant can be moved in the event of a crash via a so-called forward displacement path.
  • the usable advancement travel (d) within the passenger compartment is limited by certain constraints and means such as steering wheel position, seating position, driver posture, seat back adjustment.
  • this forward displacement path is further reduced (or increases again when the airbag collapses).
  • the distance between the unfolded airbag and the initial occupant position is utilized for power minimized energy dissipation. In order to minimize the forces acting on the occupant as constant as possible occupant acceleration should be achieved.
  • This nearly constant acceleration should persist over the main time of the stated predetermined time period, but at least over 50, preferably over 75% of that time period.
  • the occupant forward displacement is controlled or regulated in such a way that the occupant dips into the airbag at the ideal time and the strong forces acting on the occupants are thereby minimized. It makes sense to specify the characteristic curve for the occupant or the displacement acceleration relative to the passenger compartment. This allows a regulation of this occupant forward displacement, for example, by means of a webbing roll-off sensor.
  • deceleration of the webbing movement of an adaptive seat belt system a varying belt extension can be released regardless of the weight of the occupant over time.
  • the ideal plunge point into the airbag is set at time tp * i d , by which time the useable forward displacement path, ie the distance between the deployed airbag and the initial occupant position, must be overcome.
  • the occupant displacement and thus the belt pullout can be measured to control the Gurtbandausgabe or -abbremsung for example via a webbing roll-off.
  • the initial occupant position can be determined by means of this Gurtband- Abrollsensors.
  • the seating position of the occupant should be determined. Another way to measure the occupant position is to determine this by mounted in the passenger compartment optical sensors.
  • the invention further relates to a restraint system for vehicle occupants with a seat belt system for the controlled output (or deceleration of a movement) of a seat belt securing the occupant of this seat belt system and with an air bag for additional securing or retention of the occupant secured by the seat belt system.
  • the restraint system includes means for controlling the delivery of the webbing in the event of a crash in a manner that decelerates the occupant over a predetermined period of time to meet an ideally deployed airbag at the end of that period.
  • the restraint system has means for regulating the output of the belt according to a characteristic curve, ie the belt pullout is regulated in such a way that the occupant displacement in accordance with the characteristic curve to be specified is set within a restraint system. imprinted predetermined period of time, so that the occupant dips into the airbag at the ideal time.
  • the means mentioned can advantageously be contained in the electronic control unit of the safety belt system.
  • the invention further relates to a vehicle with a restraint system according to the invention, wherein this vehicle is in particular a motor vehicle.
  • FIG. 1 schematically shows the section of a vehicle with driver in a passenger compartment
  • FIG. 2 schematically shows the course of the belt force and the course of the regulated occupant acceleration over time after a crash
  • FIG. 3 schematically shows the course of the usable advancement path over time until the occupant is immersed in the front aribag
  • FIG. 4 shows schematically the section of a vehicle with occupants and opened airbag
  • FIG. 5 is a schematic front view of an occupant secured by an adaptive safety belt system
  • Figure 6 shows a relevant section of an adaptive safety belt system, as it can be used for the present invention, shown schematically in longitudinal section and
  • FIG. 7 shows schematically the functional principle of a wedge brake integrated in an adaptive safety belt system.
  • FIG. 1 shows schematically the detail of a vehicle 100 with a driver or occupant 102 in a passenger compartment 108.
  • This figure illustrates a distance d to be defined for the complete braking of the occupant 102 within the vehicle 100, ie the maximum so-called forward displacement path d the occupant 102 is available in the event of a crash, without abutting vehicle parts.
  • the steering wheel 104 is assumed as limiting interior part.
  • the forward displacement path d is represented by a double arrow. It depends on various parameters, such as the position of the steering wheel 104, the sitting position, the posture of the driver, the sitting position in the direction of travel and the seat back position.
  • the maximum forward displacement path d can be determined by means of suitable sensors.
  • the distance can be determined, for example, by optical sensors.
  • An occupant's seating position can also be determined by measuring a webbing position via an existing webbing roll-off sensor.
  • sensors are often available on the seat adjustment, via which the position of the occupant 102 and thus the forward displacement path d can be determined.
  • Another way to be able to detect the sitting position of the occupant 102 for example, the application of marks at appropriate locations on the belt, the position of which can be tracked by cameras.
  • a possible shortening of the available forward displacement path d can be detected immediately.
  • the forward displacement path d upon ignition and deployment of an airbag 110 shown in FIG. 4, the forward displacement path d is again reduced becomes. If the airbag 110 collapses again, the forward displacement path is increased again. In a crash case typically considered here, the forward displacement path d is greatly reduced by unfolding the front airbag 110, as a comparison of FIGS. 1 and 4 immediately illustrates.
  • FIG. 2 shows the progression of the belt force over time after a crash.
  • Belt force is a function of vehicle and occupant acceleration.
  • an acceleration characteristic 130 for the occupant 102 to be braked is also shown in terms of magnitude as a characteristic curve (negative accelerations are involved). It can be seen that the acceleration of the occupant is almost constant over the majority of the period t x . This has the advantage that the forces acting on the occupants are minimized. Also others, in particular Characteristics adapted to the vehicle or vehicle acceleration can also be used.
  • FIG. 3 shows, by way of example, the usable advancement path d from the time t2 (reduction of the belt tightening by the seatbelt system) to a time tp * at which the occupant dips into the airbag after the airbag has fired at the time ts. Due to the deployment of the airbag initially reduces the usable Vorverlage- tion path d and is larger again when the airbag relaxes. Shown is the course in conventional systems for three types of persons (95% man, 50% man, 5% woman). In such non-adaptive restraint systems, the time of the occupant's immersion in the airbag varies depending on the occupant's personal characteristics (particularly, weight).
  • the 95% man dives into the airbag rather than the 50% man or the 5% woman (see times t P * 9 5 %, t P * 5 %, t P * 5 %). Since such systems can not be customized for each type of person, they are usually designed for the 50% man. Consequently, in this compromise solution, the heavyweight 95% man has a shorter advance path d, thus dipping into the airbag earlier than the 50% man, and is more likely to be injured by the airbag as it may unfold (as shown in FIG ). Since in such systems but also the 5% woman, who has a much larger Vorverlagerungsweg must also be caught by the airbag, the compromise solution is not the optimal solution for the 50% man, as shown in Figure 3. The 50% man also applies to the not yet ideally deployed airbag. The plunge point of the compromise solution P * 50% is therefore between the two extremes 95% man and 5% woman. For persons outside of this band, there is an even greater risk of injury from the restraint system.
  • an ideal immersion point P * i d is chosen. This is at the point of maximum airbag volume or short Time behind it.
  • the immersion point P * ld is assigned the time t P * ld .
  • the difference t P * ld -t2 time of belt puncture reduction) is specified as the time period t x ld .
  • This is a time constant that applies to all types of people.
  • the regulation of the Gurtabbremsung is such that over the period t x each person type ld ideally at a constant (negative) acceleration is slowed down to dive into the air bag, which already has reached its volume the maximum or already again Toggle intercepts, to relax.
  • FIG. 5 shows a front view of an occupant 102 secured by an adaptive safety belt system 1. Schematically indicated are the brake assembly 17 and the control unit 35 of the adaptive safety belt system 1 (see FIG. 6). Also visible is the webbing 16 that extends over the torso and legs of the occupant 102. The occupant 102 is in a sitting position on a vehicle seat 106. For determining the occupant position, a marker 6 may be attached to the webbing 16, for example, wherein the spatial position of the marker 6, for example via optical sensors located in the passenger compartment 108, can be detected.
  • FIG. 6 shows a longitudinal section of a section of a belt retractor 10 for a possible adaptive safety belt system 1 located on one side of a rotation axis A.
  • the belt retractor 10 comprises a belt reel 14 arranged rotatably on a floating shaft 12 and on which a belt 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 portion 20 ', which extends substantially parallel to the brake disc 18 and on its side facing the brake disc 18, a first friction element 22 carries.
  • 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. 6, and about the axis of rotation A rotatably mounted.
  • the second portion 20 '' of the first support member 20 is provided with an external toothing 24 which cooperates with an external toothing 26 of a gear 28.
  • the gear wheel 28 is rotatably connected to a motor shaft 30 of an electric motor 32, the electric motor 32 being positioned radially outward with respect to the belt reel 14 and being fastened to a stationary housing part 34 engaging over the belt reel 14.
  • 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 also 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 at one of the brake disc 18th remote outer surface of a stationary and connected to the housing part 34 second support member 42 is attached.
  • 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 extends substantially parallel to the brake disk 18, carries 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 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 a belt tensioner, if present, whereupon the actuating mechanism of the belt tensioner rotates the shaft 12 and thus causes 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. During the crash itself, 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. 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 controls the deceleration of the belt 16 in accordance with an acceleration characteristic 130 for the occupant 102 given in accordance with the invention.
  • the initial occupant position and the occupant position during the crash can - as already mentioned - be detected by corresponding sensors 6, 36 and in the electronic system
  • Control unit 35 are processed accordingly.
  • the available for the controlled deceleration time t Xld is given and the control unit 35 impressed as a time constant.
  • the control unit 35 controls the electric motor 32 in such a way that the occupant displacement with constant acceleration (relative to the passenger compartment) takes place within this time constant, so that the occupant 102 dips into the airbag at the ideal time.
  • the second wedge 40 may also be replaced with another suitable device, such as a bolt, that permits sliding or rolling support of the first wedge 38 ,
  • a suitable device may also be the abutment 40 'shown in FIG. 7 which slidably supports the wedge 38.
  • the brake disk 18 When the first friction element 22 abuts on 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. 6, owing to the floating mounting of the shaft 12 together with the first carrier part 20. As a result, the brake disk 18 also engages 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 from the outside reinforced forces to be introduced.
  • FIG. 7 shows schematically the functional principle of an alternative integrated in an adaptive safety belt system
  • a wedge assembly in which a wedge 38 is slidably supported by an abutment 40 '.
  • Wedge brakes are known per se. Therefore, only the basic function of a wedge brake will be explained below.
  • the position of the wedge 38 via the actuator force F m can be controlled.
  • the disk 18 rotates.
  • the webbing movement is decelerated by braking the disk 18 with the aid of the wedge 38.
  • the wedge 38 has a coating.
  • the abutment 40 ' is designed to float in a known manner.
  • the braking of the disc causes a deadweight effect on the Wedge 38 acts. This is called the self-reinforcement already described. It allows the disc 18 can be effectively braked with little effort on the part of the electric drive (actuator).
  • the wedge brake shown in FIG. 7 can be used particularly advantageously in an adaptive safety belt system, as has been described, for example, in FIG.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Rückhaltesystem zur gesteuerten Ausgabe eines Gurtbandes (16) eines Sicherheitsgurtsystems (1) für ein Fahrzeug (100) in einem Crashfall, in dem ein durch das Sicherheitsgurtsystem (1) gesicherter Fahrzeuginsasse zusätzlich von einem Airbag (110) rückgehalten wird, wobei die Ausgabe des Gurtbandes derart gesteuert wird, dass der Insasse (102) insbesondere gemäß einer vorzugebenden Kennlinie (130) über einen vorgegebenen Zeitraum (txid) derart abgebremst wird, dass der Insasse (102) am Ende dieses Zeitraums auf einen ideal entfalteten Airbag trifft.

Description

Beschreibung
Verfahren zur gesteuerten Ausgabe eines Gurtbandes eines Scherheitsgurtsystems und entsprechendes Rückhaltesystem
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur gesteuerten Ausgabe eines Gurtbandes eines Sicherheitsgurtsystems für ein Fahrzeug in einem Crashfall, in dem ein durch das Sicherheitsgurtsystem gesicherter Fahrzeuginsasse zusätzlich von einem Airbag rückgehalten oder aufgefangen wird. Die Erfindung betrifft weiterhin ein entsprechendes Rückhaltesystem und ein Fahrzeug mit einem solchen Rückhaltesystem.
Bisher zum Einsatz in Kraftfahrzeugen vorgesehene Sicher- heitsgurtsysteme 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 Gurtbandes von der
Gurtrolle sorgt. Darüber hinaus können derartige Systeme optional mit einem an der Gurtrolle oder einem Gurtschloss angebrachten Gurtstraffer ausgestattet sein, der das Gurtband unmittelbar vor einem Crash am Körper eines Fahrzeuginsassen stramm zieht. 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 Torsionsstabes ab einer be- stimmten Gurtkraft, begrenzt.
Bei Vorhandensein eines Gurtstraffers wird, wenn ein Fahrzeugassistenzsystem oder ein Crashsensor eine bevorstehende Crashsituation erfasst, ein entsprechendes Signal an eine e- lektronische Steuereinheit geleitet, die daraufhin einen Betätigungsmechanismus des Gurtstraffers ansteuert. Als Betätigungsmechanismen für den Gurtstraffer kommen mechanische Sys- teme, pyrotechnische Systeme sowie hochdynamische Elektromotoren einsetzende reversible Betätigungssysteme zum Einsatz.
Die Auslösung des im Crashfall für eine Blockierung der Gurt- rolle sorgenden Blockiermechanismus kann wiederum entweder mechanisch oder elektronisch durch eine elektronische Steuereinheit, beispielsweise in Reaktion auf ein entsprechendes Signal eines Beschleunigungs- oder Fliehkraftsensors bewirkt werden. Nach Auslösen des Blockiermechanismus wird der Kraft- einfluss in dem Sicherheitsgurtsystem über einen Torsionsstab geleitet, der sich, wie oben erwähnt, ab einer vorbestimmten Gurtlast verformt und somit die vom Gurtband auf den Fahrzeuginsassen aufgebrachte Krafteinwirkung begrenzt. Solche Torsionsstäbe werden üblicherweise speziell für einen Fahr- zeugtyp konstruiert und gefertigt. Bei diesen bekannten Sicherheitsgurtsystemen wird demnach ein Gurtkraftniveau festgelegt, ab dem eine Verformung des Torsionsstabes und somit eine Gurtkraftbegrenzung möglich ist. Es lassen sich nur maximal zwei unterschiedliche Kraftniveaus einstellen, wobei hierfür verschiedene Techniken entwickelt wurden, die wiederum rein mechanisch arbeiten. Beispielsweise existieren mechanische Schaltungen (pyrotechnisch aktuiert) , die ein einmaliges, nicht reversibles Umschalten zwischen zwei Kraftniveaus erlauben. Es besteht folglich bei diesen Systemen die Notwen- digkeit, das oder die Gurtkraftniveau (s) für eine Verformung des Torsionsstabs bereits bei der Konstruktion des Systems festzulegen. Dabei wird üblicherweise auf Durchschnittswerte für Größe und Gewicht eines Fahrzeuginsassen, die Sitzposition, die Fahr- und Crashsituation etc. zurückgegriffen.
Es besteht infolgedessen die Gefahr, dass beispielsweise bei sehr leichtgewichtigen Fahrzeuginsassen im Crashfall das Gurtkraftniveau für eine ausreichende Verformung des Torsionsstabs nicht erreicht wird. Dies führt zu einer überhöhten Krafteinwirkung des Gurtes mit der Folge einer gesteigerten
Verletzungsgefahr des Kopf- und Brustbereichs. Umgekehrt kann beispielsweise bei schwergewichtigen Fahrzeuginsassen die Abbremswirkung des Gurtsystems ungenügend sein, so dass das Ri- siko besteht, dass diese Personen bei einem Crash auf das Lenkrad aufprallen.
Darüber hinaus sind diese Systeme nicht in der Lage, auf eine Veränderung anderer Parameter, wie z. B. eine Fehlposition eines Fahrzeuginsassen ("Out of Position") oder spezifische Fahr- oder Crashsituationen zu reagieren.
In der vorangemeldeten, zum Zeitpunkt der vorliegenden Anmel- düng noch nicht veröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 10 2005 041 101.0 der Anmelderin ist daher ein adaptives Sicherheitsgurtsystem vorgeschlagen, das eine individuelle Steuerung der im Crashfall von dem Gurtband auf einen Fahrzeuginsassen aufgebrachten Krafteinwirkung ermöglicht. Dieses Sicherheitsgurtsystem umfasst eine durch einen Aktuator (E- lektromotor) betätigbare Bremsanordnung zur Abbremsung einer Bewegung des Gurtbands. Diese Bremsanordnung ist mit einer Anordnung zur Selbstverstärkung der vom Aktuator erzeugten Betätigungskraft ausgestattet. Hierbei handelt es sich vor- teilhafter Weise um eine Keil-Bremsanordnung. Eine nähere Beschreibung einer solchen Anordnung für ein adaptives Sicherheitsgurtsystem befindet sich in der Beschreibung in Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen. Weiterhin ist der Aktuator mit einer elektronischen Steuereinheit verbunden, die dazu eingerichtet ist, den Aktuator in Abhängigkeit mindestens eines insassenspezifischen und/oder situationsspezifischen Parameters zu steuern. Solche Parameter stellen beispielsweise das Gewicht eines Insassen, die Sitzposition des Insassen, die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, einen Crashpuls bei einem Crash oder die Umgebungssituation charakterisierende Parameter (z. B. Temperatur, Straßenbeschaffenheit, Beschaffenheit eines Hindernisses) dar. In Abhängigkeit von einem oder mehreren dieser Parameter ermittelt die elektronische Steuereinheit beispielsweise eine zeitabhängige Sollkennlinie, gemäß derer der Vorgang der Abbremsung der Abwickelbewegung des Gurtbandes von der Gurtrolle gesteuert wird. Neben den geschilderten Gurtsystemen werden Airbags dazu verwendet, um den Fahrzeuginsassen im Crashfall zu sichern und aufzufangen bzw. rückzuhalten. Aus Sicherheitsgründen darf der Insasse im Crashfall nicht bei oder kurz nach Zündung des Airbags auf diesen fallen, da die explosionsartige Entfaltung des Airbags den Insassen sehr schwer verletzen könnte. Bei herkömmlichen (nicht adaptiven) Gurtsystemen können jedoch personenbezogene Eigenschaften (z.B. Körpergröße, Körpergewicht, Körperhaltung etc.) nicht berücksichtigt werden. Dem- entsprechend wird ein schwergewichtiger großer Mann (beispielsweise so genannter 95 %-Mann) von einem solchen Gurtsystem dem Airbag schneller zugeführt als eine leichtgewichtige kleine Frau (beispielsweise so genannte 5 %-Frau) . Daher bilden heutige bekannte Rückhaltesysteme aus Gurt und Airbag stets eine Kompromisslösung, bei der nur die Durchschnittsperson (beispielsweise 50 %-Mann nahezu optimal vom Gurt gehalten und in den Airbag geführt wird.
Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, bei einem Sicherheitsgurtsystem die Abbremsung der Gurtbandbewegung derart zu gestalten, dass ein zusätzlich durch einen Airbag gesicherter Fahrzeuginsasse besser als bisher bei einem Crash geschützt ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie durch die Merkmale eines entsprechenden Rückhaltesystems gemäß Anspruch 9 gelöst. Ein Fahrzeug mit einem solchen Rückhaltesystem ist in Anspruch 15 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprü- chen und der nachfolgenden Beschreibung.
Die Erfindung ist in erster Linie am Beispiel eines Kraftfahrzeuges beschrieben. Sie ist jedoch allgemein auch in anderen Fahrzeugen einsetzbar. Weiterhin geht die Erfindung von einem Eingangs geschilderten Sicherheitsgurtsystem aus, das eine kontrollierte Abbremsung einer Gurtbandbewegung erlaubt. Die gesteuerte Ausgabe des Gurtbandes soll hier also durch gesteuerte Abbremsung der Gurtbandbewegung erfolgen, ohne dass die Erfindung auf diesen Fall beschränkt wäre. Weiter vorteilhaft ist ein adaptives Sicherheitsgurtsystem. Eine mögliche Ausführungsform eines solchen adaptiven Sicherheitsgurtsystems ist in der Eingangs genannten Voranmeldung DE 10 2005 041 101.0 beschrieben. Es sei darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die dort beschriebene Ausführungsform beschränkt ist.
Erfindungsgemäß wird die Abbremsung der Gurtbandbewegung der- art gesteuert, dass der Insasse des Fahrzeugs insbesondere gemäß einer vorzugebenden Kennlinie über einen vorgegebenen Zeitraum derart abgebremst wird, dass der Insasse nach Ablauf dieses Zeitraums auf einen ideal entfalteten Airbag trifft. Somit kann die erwähnte Verletzungsgefahr durch den explosi- onsartig sich entfaltenden Airbag minimiert werden. Es hat sich gezeigt, dass der vorzugebende Zeitraum als Zeitkonstante vorgegeben werden kann. Dies erleichtert die Steuerung o- der Regelung der Abbremsung der Gurtbandbewegung. Die Zeitkonstante ist lediglich designbedingt und damit bekannt. Eine Abhängigkeit von Insassen- oder Situationsparametern besteht nicht. Als Beginn dieses vorgegebenen Zeitraums kann frühestens der Zeitpunkt (to) des Crashfalles gewählt werden. Da (adaptive) Sicherheitsgurtsysteme in der Regel über einen (Eingangs erwähnten) Gurtstraffer verfügen, kann als Anfangs- Zeitpunkt auch der systemimmanente Zeitpunkt (t2) gewählt werden, zu dem eine Lockerung der Gurtstraffung einsetzt. Mit Vorteil setzt ab diesem Zeitpunkt die erfindungsgemäß gesteuerte Abbremsung der Gurtbandbewegung ein. Der Zeitpunkt (ts) , zu dem der Airbag gezündet wird, liegt in der Regel nach dem Zeitpunkt (tz) , zu dem die Gurtstraffung reduziert wird. Nach Zünden des Airbags entfaltet sich dieser bis zu einem maximalen Volumen, woraufhin er wieder in sich zusammenfällt. Als Ende des vorzugebenden Zeitraums wird vorteilhafter Weise ein Zeitpunkt gewählt, zu dem sich der Airbag in einen möglichst vollständig aufgeblasenen Zustand befindet. Dies kann der Zeitpunkt sein, zu dem der Airbag das maximale Volumen erreicht hat. Es ist auch sinnvoll, diesen Zeitpunkt kurz nach Erreichen des Maximalvolumens zu wählen, da dann ein beson- ders sanftes Eintauchen des Insassen in den Airbag möglich ist. Der Begriff "ideal entfalteter Airbag" umfasst diese genannten Zustände des Airbags. Es sollte vermieden werden, den Zeitpunkt vor Erreichen des Maximalvolumens zu wählen, da zu dieser Zeit der Airbag einen dem Insassenimpuls entgegengesetzten Impuls besitzt. Der Zeitpunkt, zu dem der Airbag sein Maximalvolumen nach Zündung desselbigen einnimmt, ist bekannt. Daher kann auch das Ende des vorgegebenen Zeitraums (tχid) fest gewählt werden.
Vorteilhafter Weise wird als vorgegebener Zeitraum die konstante Zeitdifferenz zwischen Einsatz der Gurtstrafferreduk- tion und dem Zeitpunkt des vollständig aufgeblasenen Airbags gewählt .
Es ist vorteilhaft, wenn über diesen genannten Zeitraum der Insasse eine nahezu konstante (negative) Beschleunigung erfährt. Der Insasse kann im Crashfall über einen so genannten Vorverlagerungsweg bewegt werden. Im Falle eines Kraftfahr- zeugs wird der nutzbare Vorverlagerungsweg (d) innerhalb der Fahrgastzelle durch bestimmte Randbedingungen und Mittel, wie z.B. die Lenkradposition, die Sitzposition, die Körperhaltung des Fahrers, die Sitzlehnenverstellung, beschränkt. Bei Zündung und Entfaltung des Airbags wird dieser Vorverlagerungs- weg nochmals reduziert (oder vergrößert sich wieder, wenn der Airbag in sich zusammenfällt) . Erfindungsgemäß wird der Abstand zwischen dem entfalteten Airbag und der anfänglichen Insassenposition zum kraftminimierten Energieabbau genutzt. Zur Minimierung der auf den Insassen wirkenden Kräfte sollte eine möglichst konstante Insassenbeschleunigung erzielt werden. Diese nahezu konstante Beschleunigung sollte über die Hauptzeit des erwähnten vorgegebenen Zeitraums bestehen, zumindest aber über 50, vorzugsweise über 75 % dieses Zeitraums. Die Insassenvorverlagerung wird derart gesteuert oder geregelt, dass der Insasse zum idealen Zeitpunkt in den Airbag eintaucht und die dabei starken, auf den Insassen wirkenden Kräfte minimiert werden. Es ist sinnvoll, die Kennlinie für den Insassen bzw. die Verlagerungsbeschleunigung relativ zur Fahrgastzelle vorzugeben. Dies erlaubt eine Regelung dieser Insassenvorverlagerung beispielsweise anhand eines Gurtband-Abrollsensors. Bei einer erfindungsgemäß geregelten Abbremsung der Gurtbandbewegung eines adaptiven Sicherheitsgurtsystems kann im zeitlichen Verlauf ein variierender Gurtauszug unabhängig vom Gewicht des Insassen freigegeben werden. Für jeden Personentyp wird der ideale Eintauchpunkt in den Airbag zum Zeitpunkt tp*id vorgegeben, bis zu dem der nutzbare Vorverlagerungsweg, d.h. der Abstand zwischen dem entfalteten Airbag und der anfänglichen Insassenposition überwunden sein muss.
Die Insassenverlagerung und damit der Gurtauszug kann zur Re- gelung der Gurtbandausgabe bzw. -abbremsung beispielsweise über einen Gurtband-Abrollsensor gemessen werden. Auch die anfängliche Insassenposition kann mittels dieses Gurtband- Abrollsensors bestimmt werden. Weiterhin sollte die Sitzposition des Insassen (Position des Sitzes und der Sitzlehne) be- stimmt werden. Eine weitere Möglichkeit zur Messung der Insassenposition besteht darin, diese durch in der Fahrgastzelle angebrachte optische Sensoren zu ermitteln.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Rückhaltesystem für Fahrzeuginsassen mit einem Sicherheitsgurtsystem zur gesteuerten Ausgabe (oder Abbremsung einer Bewegung) eines den Insassen sichernden Gurtbandes dieses Sicherheitsgurtsystems und mit einem Airbag zur zusätzlichen Sicherung bzw. Rückhaltung des durch das Sicherheitsgurtsystem gesicherten Insas- sen. Das Rückhaltesystem weist Mittel zur Steuerung der Ausgabe des Gurtbandes im Crashfall in einer Weise auf, dass der Insasse über ein vorgegebenen Zeitraum derart abgebremst wird, dass er am Ende dieses Zeitraums auf einen ideal entfalteten Airbag trifft. Vorteilhafterweise weist das Rückhal- tesystem Mittel zur Regelung der Ausgabe des Gurtbandes entsprechend einer Kennlinie auf, d.h. der Gurtauszug wird derart geregelt, dass die Insassenverlagerung gemäß der vorzugebenden Kennlinie innerhalb einem dem Rückhaltesystem einge- prägten vorgegebenen Zeitraum erfolgt, so dass der Insasse zum idealen Zeitpunkt in den Airbag eintaucht. Die genannten Mittel können vorteilhafterweise in der elektronischen Steuereinheit des Sicherheitsgurtsystems enthalten sein.
Zur Vermeidung von Wiederholungen sei bezüglich der Vorteile und Ausgestaltungen eines solchen erfindungsgemäßen Rückhaltesystems auf das oben in Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Ausgeführte verwiesen. Einzelheiten zur Aus- gestaltung des erfindungsgemäßen Rückhaltesystems ergeben sich auch aus den Ausführungsbeispielen.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Rückhaltesystem, wobei es sich bei diesem Fahrzeug insbesondere um ein Kraftfahrzeug handelt.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nunmehr anhand der beigefügten, schematischen Figuren näher erläutert.
Figur 1 zeigt schematisch den Ausschnitt eines Fahrzeuges mit Fahrer in einer Fahrgastzelle,
Figur 2 zeigt schematisch den Verlauf der Gurtkraft sowie den Verlauf der geregelten Insassenbeschleunigung über der Zeit nach einem Crash,
Figur 3 zeigt schematisch den Verlauf des nutzbaren Vorverlagerungsweges über der Zeit bis zum Eintauchen des In- sassen in den Front-Aribag,
Figur 4 zeigt schematisch den Ausschnitt eines Fahrzeuges mit Insassen und geöffnetem Airbag,
Figur 5 zeigt einen durch ein adaptives Sicherheitsgurtsystem gesicherten Insassen in einer schematischen Ansicht von vorne, Figur 6 zeigt einen relevanten Ausschnitt eines adaptiven Sicherheitsgurtsystems, wie es für die vorliegende Erfindung Verwendung finden kann, schematisch im Längsschnitt und
Figur 7 zeigt schematisch das Funktionsprinzip einer in einem adaptiven Sicherheitsgurtsystem integrierten Keilbremse .
Figur 1 zeigt schematisch den Ausschnitt eines Fahrzeugs 100 mit einem Fahrer oder Insassen 102 in einer Fahrgastzelle 108. Diese Figur verdeutlicht eine für die vollständige Abbremsung des Insassen 102 festzulegende Wegstrecke d innerhalb des Fahrzeugs 100, also den maximalen so genannten Vor- verlagerungsweg d, der dem Insassen 102 im Crashfall zur Verfügung steht, ohne an Fahrzeugteilen anzustoßen. In dem dargestellten Fall wird als limitierendes Innenraumteil das Lenkrad 104 angenommen. Der Vorverlagerungsweg d ist durch einen Doppelpfeil dargestellt. Er hängt von verschiedenen Pa- rametern ab, wie die Position des Lenkrads 104, die Sitzposition, die Körperhaltung des Fahrers, die Sitzstellung in Fahrtrichtung sowie die Sitzlehnenstellung. Bei bekannter Lenkradstellung kann mittels geeigneter Sensorik der maximale Vorverlagerungsweg d bestimmt werden. Der Abstand kann bei- spielsweise durch optische Sensoren bestimmt werden. Die
Sitzposition eines Insassen lässt sich auch aus der Messung einer Gurtbandposition über einen vorhandenen Gurtband- Abrollsensor bestimmen. Außerdem stehen häufig Sensoren an der Sitzverstellung zur Verfügung, über die sich die Position des Insassen 102 und damit der Vorverlagerungsweg d bestimmen lassen. Eine weitere Möglichkeit, die Sitzposition des Insassen 102 erfassen zu können, ist beispielsweise das Aufbringen von Marken an geeigneten Stellen am Gurt, deren Position durch Kameras verfolgt werden kann. Hierdurch kann eine even- tuelle Verkürzung des verfügbaren Vorverlagerungsweges d unmittelbar detektiert werden. Es ist weiterhin zu beachten, dass bei Zündung und Entfaltung eines in Figur 4 dargestellten Airbags 110 der Vorverlagerungsweg d nochmals reduziert wird. Fällt der Airbag 110 wieder in sich zusammen, so wird der Vorverlagerungsweg wieder vergrößert. In einem hier typischerweise betrachteten Crashfall wird der Vorverlagerungsweg d durch Entfaltung des Front-Airbags 110 stark vermindert, wie ein Vergleich der Figuren 1 und 4 unmittelbar veranschaulicht.
Zur Verdeutlichung einer Crashsituation wird auf Figur 2 Bezug genommen. Die gestrichelte Kurve in Figur 2 gibt den Ver- lauf der Gurtkraft über der Zeit nach einem Crash wieder. Die Gurtkraft ist eine Funktion der Fahrzeug- und der Insassenbeschleunigung. Betrachtet sei das Beispiel eine Frontalcrashs zum Zeitpunkt to. Aufgrund des Crashimpulses drückt der Insasse 102 (vgl. Figur 1) mit zunehmender Kraft gegen den Si- cherheitsgurt, der bis zum Zeitpunkt t2 mittels eines
Gurtstraffers gestrafft wird. Zum Zeitpunkt ti wurde der Crash sensiert und zum Zeitpunkt t3 zündet der Airbag. Zum Zeitpunkt tP* ist der Airbag vollständig aufgeblasen. Damit der Insasse nun möglichst unbeschadet den Crash übersteht, ohne durch Gurt und Airbag zusätzlichen hohen Belastungen mit Verletzungsgefahren ausgesetzt zu sein, wird erfindungsgemäß das Gurtband derart ausgegeben, dass der Insasse innerhalb der konstanten Zeitdifferenz tx (= tP* - t2) in den ideal entfalteten Airbag (zum Zeitpunkt tP*) fällt. Der ideale Zeit- punkt tP* sollte so gewählt werden, dass er mit dem Erreichen des maximalen Airbagvolumens zusammenfällt oder kurz dahinter liegt. Eine Vorverlegung dieses Zeitpunkts kann negative Auswirkungen haben, da der Airbag in seiner Entfaltungsphase eine zusätzliche Kraft gegen den Insassen ausübt.
In Figur 2 ist weiterhin als Kennlinie eine Beschleunigungskennlinie 130 für den abzubremsenden Insassen 102 betragsmäßig eingezeichnet (es handelt sich um negative Beschleunigungen) . Es ist ersichtlich, dass die Beschleunigung des Insas- sen über den Großteil des Zeitraums tx nahezu konstant verläuft. Dies hat den Vorteil, dass die auf den Insassen wirkenden Kräfte minimiert werden. Auch andere, insbesondere auch an das Fahrzeug bzw. die Fahrzeugbeschleunigung ange- passte Kennlinien können Verwendung finden.
Figur 3 verdeutlicht beispielhaft den nutzbaren Vorverlage- rungsweg d vom Zeitpunkt t2 (Reduzierung der Gurtstraffung durch das Sicherheitsgurtsystem) bis zu einem Zeitpunkt tP*, bei dem der Insasse in den Airbag eintaucht, nachdem der Air- bag zum Zeitpunkt ts gezündet hat. Aufgrund der Entfaltung des Airbags reduziert sich zunächst der nutzbare Vorverlage- rungsweg d und wird wieder größer, wenn sich der Airbag entspannt. Dargestellt ist der Verlauf bei herkömmlichen Systemen für drei Personentypen (95 %-Mann, 50 %-Mann, 5 %-Frau) . Bei solchen nichtadaptiven Rückhaltesystemen variiert der Zeitpunkt des Eintauchens des Insassen in den Airbag in Ab- hängigkeit von den personenbezogenen Eigenschaften (insbesondere Gewicht) des Insassen. Dementsprechend taucht der 95 %- Mann eher in den Airbag als der 50 %-Mann oder die 5 %-Frau (vgl. Zeitpunkte tP*95 %, tP*5o %, tP*5 %) . Da derartige Systeme nicht für jeden Personentyp abgestimmt werden können, sind sie in der Regel für den 50 %-Mann ausgelegt. Folglich hat bei dieser Kompromisslösung der schwergewichtige 95 %-Mann einen kürzeren Vorverlagerungsweg d, taucht somit früher als der 50 %-Mann in den Airbag ein und unterliegt einem größeren Verletzungsrisiko durch den Airbag, da sich dieser eventuell noch entfaltet (wie in Figur 3 gezeigt) . Da bei solchen Systemen aber auch die 5 %-Frau, die einen viel größeren Vorverlagerungsweg hat, ebenfalls noch vom Airbag aufgefangen werden muss, ist die Kompromisslösung auch für den 50 %-Mann nicht die optimale Lösung, wie in Figur 3 dargestellt. Der 50 %-Mann trifft nämlich ebenfalls auf den noch nicht ideal entfalteten Airbag. Der Eintauchpunkt der Kompromisslösung P*50% liegt daher zwischen den beiden Extremen 95 %-Mann und 5 %-Frau. Für Personen, die sich außerhalb dieses Bandes befinden, besteht ein noch höheres Verletzungsrisiko durch das Rückhaltesystem.
Gemäß Erfindung wird ein idealer Eintauchpunkt P*id gewählt. Dieser liegt am Punkt des maximalen Airbagvolumens oder kurze Zeit dahinter. Dem Eintauchpunkt P* ld ist der Zeitpunkt tP*ld zugeordnet. Die Differenz tP*ld - t2 (Zeitpunkt der Gurtstraf- fungsreduzierung) wird als Zeitraum tx ld vorgegeben . Hierbei handelt es sich um eine Zeitkonstante, die für alle Personen- typen Anwendung findet. Die Regelung der Gurtabbremsung erfolgt derart, dass über den Zeitraum tx ld jeder Personentyp idealerweise mit konstanter (negativer) Beschleunigung abgebremst wird, um in den Airbag zu tauchen, der bereits das Maximum seines Volumens erreicht hat oder bereits wieder an- fängt, sich zu entspannen.
Figur 5 zeigt schematisch einen durch ein adaptives Sicherheitsgurtsystem 1 gesicherten Insassen 102 in Vorderansicht. Schematisch angedeutet sind die Bremsanordnung 17 und die Steuereinheit 35 des adaptiven Sicherheitsgurtsystems 1 (vergleiche Figur 6) . Weiterhin zu sehen ist das Gurtband 16, das sich über den Oberkörper und die Beine des Insassen 102 erstreckt. Der Insasse 102 befindet sich in einer Sitzposition auf einem Fahrzeugsitz 106. Zur Bestimmung der Insassenposi- tion kann beispielsweise ein Marker 6 am Gurtband 16 angebracht sein, wobei die räumliche Lage des Markers 6 beispielsweise über optische Sensoren, die sich in der Fahrgastzelle 108 befinden, detektiert werden kann.
Figur 6 zeigt einen Längsschnitt eines auf einer Seite einer Drehachse A liegenden Abschnitts eines Gurtaufrollers 10 für ein mögliches adaptives Sicherheitsgurtsystem 1. Der Gurtaufroller 10 umfasst eine drehfest auf einer schwimmend gelagerten Welle 12 angeordnete Gurtrolle 14, auf die ein Gurt- band 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 6 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 E- lektromotors 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 Geschwindig- keitssensoren, 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. Alter- nativ dazu können die Sensoren 36 jedoch auch separate, lediglich mit der elektronischen Steuereinheit 35 des Gurtaufrollers 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 .
Im Folgenden wird die Funktion des Gurtaufrollers 10 erläu- tert. 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 ei- nen unmittelbar bevorstehenden Crash erkennt, steuert die e- lektronische Steuereinheit 35 zunächst - soweit vorhanden - einen 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 be- wirkt. 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.
Die elektronische Steuereinheit 35 regelt hierzu die Abbremsung des Gurtbands 16 entsprechend einer erfindungsgemäß vorgegebenen Beschleunigungskennlinie 130 für den Insassen 102. Die anfängliche Insassenposition und die Insassenposition während des Crashs kann - wie bereits erwähnt - von entspre- chenden Sensoren 6, 36 detektiert und in der elektronischen
Steuereinheit 35 entsprechend verarbeitet werden. Der zur geregelten Abbremsung verfügbare Zeitraum tXld ist vorgegeben und der Steuereinheit 35 als Zeitkonstante eingeprägt. Die Steuereinheit 35 steuert den Elektromotor 32 derart an, dass die Insassenverlagerung mit konstanter Beschleunigung (relativ zur Fahrgastzelle) innerhalb dieser Zeitkonstante erfolgt, so dass der Insasse 102 zum idealen Zeitpunkt in den Airbag eintaucht.
Bei der Betätigung des Elektromotors 32 wird eine Drehung der Motorwelle 30 im Uhrzeigersinn über das Zahnrad 28 auf das erste Trägerteil 20 übertragen. 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 6 nach links verschoben wird, so dass sich das erste Reibelement 22 an die Bremsscheibe 18 anlegt. Obwohl die in Figur 6 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 Ab- Stützung des ersten Keils 38 ermöglicht. Solch eine geeignete Vorrichtung kann auch das in Figur 7 dargestellte Widerlager 40' sein, das den Keil 38 gleitend abstützt.
Wenn sich das erste Reibelement 22 an die Bremsscheibe 18 an- legt, 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 6 nach links verschoben. Infolge dessen legt sich die Bremsscheibe 18 nahezu ohne Verzögerung auch an das zweite Reib- element 22' an.
Bei dem in Figur 6 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.
Figur 7 zeigt schematisch das Funktionsprinzip einer in einem adaptiven Sicherheitsgurtsystem integrierten alternativen
Keilanordnung, bei der ein Keil 38 gleitend von einem Widerlager 40' gestützt wird.
Keilbremsen sind an sich bekannt. Daher sei im Folgenden nur die grundlegende Funktion einer Keilbremse erläutert. Mit
Hilfe eines elektrischen Antriebs kann die Lage des Keils 38 über die Aktuator-Kraft Fm geregelt werden. Fährt das Gurtband 16 aus, dreht sich die Scheibe 18. Um nun den Auszug zu regeln, wird die Gurtbandbewegung abgebremst, indem die Scheibe 18 mit Hilfe des Keils 38 abgebremst wird. Zur Scheibe 18 hin weist der Keil 38 einen Belag auf. Das Widerlager 40' ist in bekannter Weise schwimmend ausgeführt. Die Bremsung der Scheibe bewirkt einen Mitnahmeeffekt, der auf dem Keil 38 wirkt. Dies wird als die bereits beschriebene Selbstverstärkung bezeichnet. Sie ermöglicht, dass die Scheibe 18 unter geringer Kraftaufwendung seitens des elektrischen Antriebs (Aktuator) wirksam gebremst werden kann. Bezeichnet μ den Reibwert zwischen Belag und Scheibe, α den Keilwinkel und Faux die Bremskraft, so ergibt sich aus der Beziehung zwischen Bremskraft und der Normalkraft Fn zu Faux = μ * Fn für die Ak- tuatorkraft Fm:
tanα - μ
Fm = F, μ
Die in Figur 7 dargestellte Keilbremse kann besonders vorteilhaft in einem adaptiven Sicherheitsgurtsystem, wie es beispielsweise in Figur 6 beschrieben worden ist, eingesetzt werden .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur gesteuerten Ausgabe eines Gurtbandes (16) eines Sicherheitsgurtsystems (1) für ein Fahrzeug (100) in einem Crashfall, in dem ein durch das Sicherheitsgurtsystem (1) gesicherter Fahrzeuginsasse (102) zusätzlich von einem Airbag (110) rückgehalten wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Ausgabe des Gurtbandes (16) derart gesteuert wird, dass der Insasse (102) über einen vorgegebenen Zeitraum (txld) derart abgebremst wird, dass der Insasse (102) am Ende dieses Zeitraums auf einen ideal entfalteten Airbag trifft.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabe des Gurtbandes (16) derart gesteuert wird, dass der Insasse (102) gemäß einer vorzugebenden Kennlinie (130) abgebremst wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich- net, dass die Ausgabe des Gurtbandes (16) geregelt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kennlinie (130) derart vorgegeben wird, dass über die Hauptzeit der Abbremsung in dem vorgegebenen Zeitraum (txld) eine nahezu konstante Beschleunigung auf den Insassen (102) wirkt .
5. Verfahren nach einem Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Beginn des vorgegebenen Zeitraums (txld) der Zeitpunkt einer vom Sicherheitsgurtsystem (1) im Crashfall vorgenommenen Reduzierung der Gurtstraffung des Gurtbandes (16) gewählt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge- kennzeichnet, dass als Ende des vorgegebenen Zeitraums (txld) ein Zeitpunkt gewählt wird, zu dem sich der Airbag in einem möglichst vollständig aufgeblasenen Zustand befindet.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die anfängliche Insassenposition vor dem Crashfall bestimmt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Insassenverlagerung oder die jeweilige Insassenposition im Crashfall bestimmt wird.
9. Rückhaltesystem für einen Fahrzeuginsassen (102) mit ei- nem Sicherheitsgurtsystem (1) zur gesteuerten Ausgabe eines den Insassen (102) sichernden Gurtbandes (16) dieses Sicherheitsgurtsystems (1) und mit einem Airbag (110) zum zusätzlichen Rückhalten des durch das Sicherheitsgurtsystem gesicherten Fahrzeuginsassen (102), g e k e n n z e i c h n e t d u r c h
Mittel (17, 35) zur Steuerung der Ausgabe des Gurtbandes (16) in einem Crashfall in einer Weise, dass der Insasse (102) ü- ber einen vorgegebenen Zeitraum (txld) derart abgebremst wird, dass der Insasse (102) nach Ablauf dieses Zeitraums (txld) auf einen ideal entfalteten Airbag trifft.
10. Rückhaltesystem nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch Mittel (35) zur Vorgabe einer Kennlinie (130) für die Abbremsung des Insassen (102).
11. Rückhaltesystem nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch Mittel (17, 35) zur Regelung der Ausgabe des Gurtbandes
(16) .
12. Rückhaltesystem nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (17, 35) zur Steuerung bzw. Regelung der Ausgabe des Gurtbandes (16) Mittel (17) zur Abbremsung einer Bewegung des Gurtbandes (16) umfassen.
13. Rückhaltesystem nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung einer anfänglichen Insassenposition und/oder einer Insassenverlagerung und/oder der jeweiligen Insassenposition im Crashfall ein Gurtband- Abrollsensor (36) vorgesehen ist.
14. Rückhaltesystem nach einem der Ansprüche 9 bis 13, da- durch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung einer anfänglichen Insassenposition und/oder einer Insassenverlagerung und/oder der jeweiligen Insassenposition im Crashfall ein oder mehrere Sitzpositionssensoren (36) angeordnet sind.
15. Fahrzeug mit einem Rückhaltesystem gemäß einem der Ansprüche 9 bis 14.
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