WO2007003471A1 - Vorrichtung zur einstellung einer gurtkraft eines sicherheitsgurts in einem fahrzeug - Google Patents

Vorrichtung zur einstellung einer gurtkraft eines sicherheitsgurts in einem fahrzeug Download PDF

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WO2007003471A1
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WO
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belt
belt force
force
occupant
sensor
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PCT/EP2006/062603
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Frank Ewerhart
Reiner Marchthaler
Thomas Lich
Stephan Stabrey
Georg Mayer
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Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • B60R22/18—Anchoring devices
    • B60R22/195—Anchoring devices with means to tension the belt in an emergency, e.g. means of the through-anchor or splitted reel type

Definitions

  • the invention relates to a device for adjusting a belt force of a safety belt in a vehicle according to the preamble of the independent claim.
  • the inventive device for adjusting a belt force of a seat belt in a vehicle has the advantage that minimized by the Gurtkraftregelung invention based on a Gurtkraft Anlagen the burden on the vehicle occupant by the transmitted belt forces and thus the risk of injury caused by the belt is reduced. This is achieved in that the space that exists between the vehicle occupant and the steering wheel, is used optimally.
  • the path that the vehicle occupant may travel to the steering wheel or the dashboard without striking the steering wheel or the dashboard is included in an adapted and situation-dependent use of the belt tensioner.
  • the device according to the invention has, for example, a belt force sensor for detecting the belt force and a belt force actuator Influencing the belt force.
  • the measured belt force is compared with the belt force target value so as to generate a belt force actuator drive signal.
  • the device adjusts the belt force in dependence on a difference of the desired value of a measured value.
  • the difference between the nominal value and the measured value is the simplest possibility of comparison, although other comparison possibilities may also be present.
  • the device is advantageously coupled with a Gurtkraftaktor to allow the adjustment of the belt force
  • the belt force limit is variably adjustable in order to adjust the belt force limit adaptively and thus situation-dependent.
  • the belt force limitation may be adjustable, for example, by virtue of the fact that a torsion bar, which serves to limit the belt force, can be rotated with a variable length and thus the belt force limitation changes.
  • a slip clutch is used.
  • Another alternative is an electromotive trained Gurtkraftaktor, in which the belt force is actively built and thus electrically adjustable.
  • a pneumatic solution is also possible here.
  • the Gurtkraftaktor or even Gurtkraftautor to the Gurtkraftaktor
  • the Gurtkraftaktor can also have a reversible electromotive unit in addition to an irreversible pyrotechnic unit.
  • the device can be coupled with a belt force sensor for measuring the belt force, wherein the belt force sensor, the belt force is connected, for example, with the buckle and that on the opposite side at which the belt tongue is inserted into the buckle. But even at the end fitting and / or on the belt height adjustment of the belt force sensor can be attached. Is that the Belt force sensor with the Gurtkraftaktor in operative connection, then a force measurement is also possible via current measurement. Otherwise, the belt force is measured as a tensile force.
  • the device determines the desired value as a function of an occupant mass and / or a crash severity and / or an occupant position and / or further occupant-related data, because these parameters determine which belt force has to be expended in order to restrain the occupant in a corresponding situation with the belt .
  • the weight of the occupant plays a role and also its position, ie how far it is bent in the direction of the dashboard.
  • the crash severity determines the force with which the vehicle occupant is delayed.
  • Age- or condition-specific data can also be used here via the occupant-related data in order to determine which belt force an occupant can be subjected to without injuring him.
  • Vorverlagerungsweges to the steering wheel a smaller force can be used to reduce the burden of the retention force in these elderly people.
  • the occupant-related data can be detected by sensors and / or, for example, read via a chip card in the vehicle and / or be stored in a database, which is retrievable from the vehicle.
  • the device determines the occupant mass and / or the occupant position on the seat with the aid of an existing sensor for seat occupancy recognition and / or occupant classification.
  • This may be, for example, force measuring pins in the frame of the seat or sensor mats in
  • the absolute position of the occupant can be estimated.
  • the absolute position of the occupant can advantageously also be detected with an imaging sensor system, preferably a video sensor system.
  • the occupant mass can also be estimated via the video sensors based on the volume.
  • the occupant position can also be determined as a function of the position of the vehicle seat, for example in the case of an electrically adjustable seat.
  • the crash severity is determined by means of an accident sensor.
  • accident sensors includes impact sensors such as acceleration sensors,
  • an imaging sensor for example, the video sensor or a radar sensor and / or an ultrasonic sensor and / or Lidarsensorik.
  • the determination of the collision speed is possible, which can be a measure of the crash severity.
  • the data of the environment sensors can be used for the preventive activation of the belt force actuator, for example the electric motor, which applies the belt force.
  • the belt extension length is, for example, on the number of turns on the
  • Figure 1 is a block diagram of the device according to the invention
  • Figure 2 is a block diagram
  • Figure 3 is a power timing diagram
  • Figure 4 shows different positions of the driver on the vehicle seat
  • Figure 5 is another power timing diagram.
  • Personal protective equipment such as the belt and the airbag should prevent the vehicle occupants from injuring themselves during an accident due to an impact on parts inside the vehicle. Since the vehicle can be extremely delayed in a frontal collision and the Inmates are accelerated relative to the vehicle as strong, must be transferred by the restraint systems large forces. Since the load capacity of the human body is limited, the physiological characteristics of the occupants must be taken into account when designing restraint systems. Thus, according to the state of the art, belt systems have mechanical solutions which limit the maximum force transmitted by the belt to a fixed value. Since the body, for example, are less resilient to older people, the belt forces should not be greater than for the retention of the occupant it is necessary.
  • Safety belts a measurement of belt force and a set value for the belt force to be considered.
  • a control loop for the belt force is created, with a sensor, the belt force is detected and an actuator, the belt force is adjusted.
  • the measured belt force is compared with a setpoint for the belt force, so as to generate a drive signal for the actuator.
  • the Gurtkraftaktor may for example be a Gurtkraftautomat, in which the force limit is variable when rolling.
  • a Gurtkraftaktor may additionally have a drive that allows an active building a belt force. Thus, for example, in a detected crash initially the slack can be reduced. With appropriate dimensioning of the Gurtkraftaktors one of the person and the situation adapted belt force can be adjusted in the subsequent crash case.
  • the desired value can be set as a function of the occupant mass and / or the occupant position and / or the crash severity and / or the occupant age and / or the occupant gender and / or the crash direction and / or the crash type, for example rollover.
  • To determine the occupant mass and the occupant position is an interior sensing necessary, in which case seat force sensors are proposed, which can detect in particular the occupant weight and also with a corresponding configuration, the occupant position.
  • an imaging sensor such as a video sensor is suitable.
  • an age determination or the recognition of a child seat or other physiological parameters is relevant in order to be able to specify a suitable belt force as the target variable and thus a desired value.
  • the crash severity can be determined by many known methods, wherein Here both an environment sensor and impact sensors such as acceleration sensors, contact sensors can be used.
  • FIG. 1 shows in a first block diagram the device according to the invention.
  • a vehicle occupant 13 sits on a vehicle seat 10 with a backrest 11 and a
  • the person 13 is secured by a belt 102, for example a three-point belt, wherein a belt force sensor 15 is arranged on the belt tongue.
  • a belt force sensor 15 is arranged on the belt tongue.
  • an actuator 14 is provided to pressurize the belt with a predetermined force.
  • This can be an electromotive or pneumatic drive unit. Other drive units are possible here.
  • Seat 10 has seat force sensors 16 and 17 which are installed in the frame of the vehicle seat 10 and generate a signal corresponding to the weight of the vehicle occupant 13 over a distance change by the applied seat force and transmit it to a control unit SG.
  • the measured belt force is transmitted from the belt force sensor 15 to the control unit SG.
  • the controller SG controls the actuator 14 to apply the corresponding force to the belt 102.
  • the control unit SG is further connected via a signal evaluation 19 with a video sensor 18, which observes the vehicle occupant 13 on the vehicle seat 10.
  • the video sensor 18 may be formed as a monovideo sensor or as a stereo video sensor.
  • the signal evaluation 19, for example, a signal processor prepares the signals of
  • Video sensor 18 and outputs, for example, a signal processed in this way to the control unit SG, which already indicates in which predetermined position the vehicle occupant 13 is located, that is, for example, very close to the steering wheel, in a middle position or very far back. These positions can then be transmitted coded accordingly.
  • the control unit SG itself the
  • control unit SG is connected to an impact sensor 101 and also to an environment sensor system 100 in order to be able to determine the crash severity, in which case the collision speed is preferably used as the parameter characterizing the crash severity.
  • the control unit SG can here with more
  • Personal protection means such as a pedestrian protection sensor and airbags be connected to control this according to an evaluation of the sensor signals.
  • the function which assumes the control unit SG here, is distributed to various control units.
  • the controller of the vehicle dynamics control from Apply brake data to the Brake Assist or other control units for evaluation.
  • the control unit SG determines from the sensor data of the environment sensor system 100, the accident sensor system 101, the seat force sensors 16 and 17 and the video sensor system 18
  • Vehicle occupant is recognized in terms of its age by the video sensors or biometric data can be read, which can lead to the adjustment of the belt force.
  • a child seat recognition can also be implemented here.
  • FIG. 1 is only an example, individual components can be omitted or also supplemented.
  • a Grundkonf ⁇ guration consists only of the control unit SG, the belt force sensor and the Gurtkraftaktor.
  • FIG. 2 shows a block diagram of the regulation of the belt force.
  • the belt force is detected by the belt force sensor 15 and compared in block 22 with the set value 21 for the belt force, in which case a difference is formed.
  • a signal is generated in the belt force controller to adjust the belt force to the target value.
  • the actuator is then generated according to the signal of the belt force controller 23, so that thus the actual value of the belt force 25 is present.
  • This control can be set variously sensitive to introduce a fast control or a gentle control. This can be done depending on the situation.
  • FIG. 3 shows a comparison of a conventional application of force to the belt with the belt-force control loop according to the invention, in which FIG Occupant movements are shown.
  • the curve 30 in the force timing diagram in Figure 3 shows the Gurtkraftbeaufschlagung the vehicle occupant at a constant belt force limit to the value F max according to the prior art. Due to the high belt force, the forward displacement in Sl in FIG. 3 is comparatively low, but the load on the occupant due to the belt force is unnecessarily high.
  • the curve 31 shows the belt force curve in a belt force control according to the invention, wherein a Gurtkraftaktor was accepted with the possibility of active construction of a belt force.
  • a Gurtkraftaktor was accepted with the possibility of active construction of a belt force.
  • the slack is reduced during the period 32 by actively building up a belt force.
  • the situational and occupant-dependent setpoint for the belt force and consequently the belt force actually set by the control are significantly lower in the case shown than in the prior art. This will increase the risk of injury due to being transferred
  • Figure 5 shows in a further belt force-time diagram two advantageous
  • the horizontal line 50 is the conventional constant belt force limit.
  • the curve 51 describes the belt force according to the invention in the event of a serious crash and an occupant classified as correspondingly resilient. Due to the high crash severity a correspondingly high belt force is set with the belt force control according to the invention, with the constant Gurtkraftbegrenzung according to the prior art, a sufficient retention would not be guaranteed.
  • the curve 52 describes the application of the belt force according to the invention in a slight crash. Here is a lower belt force necessary than the fixed belt force allows. The load of the occupant by the applied belt force is therefore lower than in the solution according to the prior art, which
  • Injuries can be avoided in less resilient, such as older occupants.
  • the invention thus enables a situation-adapted application of the belt force.

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Einstellung einer Gurtkraft eines Sicherheitsgurts (102) in einem Fahrzeug vorgeschlagen wobei die Vorrichtung und die Gurtkraft in Abhängigkeit von einer Messung der Gurtkraft von einem Sollwert für die Gurtkraft einstellt.

Description

Vorrichtung zur Einstellung einer Gurtkraft eines Sicherheitsgurts in einem Fahrzeug
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Einstellung einer Gurtkraft eines Sicherheitsgurts in einem Fahrzeug nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs.
Aus GB 237 178 1 A ist ein System bekannt bei dem die Gurtkraftbegrenzung in Abhängigkeit der Gurtauszugslänge gesteuert wird.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Einstellung einer Gurtkraft eines Sicherheitsgurts in einem Fahrzeug hat demgegenüber den Vorteil, dass durch die erfindungsgemäße Gurtkraftregelung auf Basis einer Gurtkraftmessung die Belastung der Fahrzeuginsassen durch die übertragenen Gurtkräfte minimiert und so die Gefahr von durch den Gurt hervorgerufenen Verletzungen verringert wird. Dies wird dadurch erreicht, dass der Raum, der zwischen dem Fahrzeuginsassen und dem Lenkrad vorliegt, optimal genutzt wird. Damit wird neben der durch den Gurt auf den Fahrzeuginsassen ausgeübten Kraft auch der Weg, den der Fahrzeuginsasse bis zum Lenkrad oder dem Armaturenbrett zurücklegen darf, ohne auf das Lenkrad oder das Armaturenbrett aufzuschlagen, in eine angepasste und situationsabhängige Verwendung des Gurtstraffers einbezogen. In Abhängigkeit von der Art und die Schwere der Kollision des Fahrzeugs mit einem Unfallgegner wird eine Sollgurtkraft bestimmt, die unter Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Vorverlagerungsraumes die Belastung des Fahrzeuginsasse minimiert. Zur Realisierung der Erfindung verfügt die erfindungsgemäße Vorrichtung beispielsweise über einen Gurtkraftsensor zur Erfassung der Gurtkraft und über einen Gurtkraftaktor zur Beeinflussung der Gurtkraft. Die gemessene Gurtkraft wird mit dem Sollwert für die Gurtkraft verglichen, um so ein Ansteuersignal für den Gurtkraftaktor zu generieren. Damit ist statt einer Steuerung der Gurtkraft wie im Stand der Technik nunmehr eine Regelung der Gurtkraft möglich.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der im unabhängigen Patentanspruch angegebenen Vorrichtung zur Einstellung einer Gurtkraft eines Sicherheitsgurts in einem Fahrzeug möglich.
Besonders vorteilhaft ist, dass die Vorrichtung die Gurtkraft in Abhängigkeit von einer Differenz des Sollwerts von einem Messwert einstellt. Die Differenzbildung des Sollwerts und des Messwerts ist die einfachste Möglichkeit des Vergleichs, wobei jedoch auch andere Vergleichsmöglichkeiten gegeben sein können.
Die Vorrichtung ist vorteilhafter Weise mit einem Gurtkraftaktor koppelbar, um die Einstellung der Gurtkraft zu ermöglichen, wobei die Gurtkraftbegrenzung variabel einstellbar ist, um die Gurtkraftbegrenzung adaptiv und damit situationsabhängig einstellen zu können. Die Gurtkraftbegrenzung kann beispielsweise dadurch einstellbar sein, dass ein Torsionsstab, der zur Gurtkraftbegrenzung dient, mit variabler Länge verdrehbar ist und somit sich die Gurtkraftbegrenzung ändert. Alternativ ist es möglich, dass eine Rutschkupplung verwendet wird. Eine weitere Alternative stellt ein elektromotorisch ausgebildeter Gurtkraftaktor dar, bei dem die Gurtkraft aktiv aufgebaut wird und somit elektrisch verstellbar ist. Auch eine pneumatische Lösung ist hier möglich. Im allgemeinen ist der Gurtkraftaktor oder auch Gurtkraftautomat an die
Wickelwelle des Gurtes gekoppelt und wird über einen CAN-Bus angesteuert. Der Gurtkraftaktor kann neben einer irreversiblen pyrotechnischen Einheit auch eine reversible elektromotorische Einheit aufweisen.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die Vorrichtung mit einem Gurtkraftsensor zur Messung der Gurtkraft koppelbar ist, wobei der Gurtkraftsensor die Gurtkraft beispielsweise mit dem Gurtschloss verbunden ist und zwar an der gegenüberliegenden Seite, an der die Gurtzunge in das Gurtschloss eingesteckt wird. Aber auch am Endbeschlag und/oder an der Gurthöhenverstellung kann der Gurtkraftsensor angebracht sein. Steht der Gurtkraftsensor mit dem Gurtkraftaktor in Wirkverbindung, dann ist eine Kraftmessung auch über Strommessung möglich. Im übrigen wird die Gurtkraft als Zugkraft gemessen.
Vorteilhafter Weise bestimmt die Vorrichtung den Sollwert in Abhängigkeit von einer Insassenmasse und/oder einer Crashschwere und/oder einer Insassenposition und/oder weiteren insassenbezogenen Daten, denn diese Parameter bestimmen welche Gurtkraft aufgewendet werden muss, um den Insassen in einer entsprechenden Situation mit dem Gurt zurückzuhalten. Dabei spielt natürlich das Gewicht des Insassen eine Rolle und auch seine Position, also wie weit er in Richtung auf das Armaturenbrett vorgebeugt ist. Von entscheidender Bedeutung ist jedoch hier auch die Crashschwere, also ob es sich um einen sehr schweren oder leichteren Unfall handelt. Denn die Crashschwere bestimmt, mit welcher Kraft der Fahrzeuginsasse verzögert wird. Hier können über die insassenbezogenen Daten auch alters- oder zustandsspezifϊsche Daten herangezogen werden, um zu bestimmen, mit welcher Gurtkraft ein Insasse beaufschlagt werden kann, ohne ihn zu verletzen. Jüngere Menschen haben in der Regel biegsamere und damit belastbarere Knochen als ältere Menschen. Damit ist es bei diesen jüngeren Menschen möglich, eine höhere Gurtkraft anzuwenden als bei einem älteren Menschen. Dies kann dann vorteilhafterweise dazu führen, dass irreversible Schutzmittel wie Airbags nicht oder nur in abgeschwächter Form eingesetzt werden müssen. Bei älteren Menschen kann hingegen bei einem leichteren Crash unter vollständiger Nutzung des verfügbaren
Vorverlagerungsweges bis zum Lenkrad eine geringere Kraft eingesetzt werden, um bei diesen älteren Menschen die Belastung durch die Rückhaltekraft zu verringern. Die insassenbezogenen Daten können sensorisch erfasst werden und/oder beispielsweise über eine Chipkarte im Fahrzeug eingelesen werden und/oder in einer Datenbank hinterlegt sein, welche vom Fahrzeug abrufbar ist.
In einer bevorzugten Weiterbildung bestimmt die Vorrichtung die Insassenmasse und/oder die Insassenposition auf dem Sitz mit Hilfe einer vorhandenen Sensorik zur Sitzbelegungserkennung und/oder der Insassenklassifizierung. Hierbei kann es sich beispielsweise um Kraftmessbolzen im Gestell des Sitzes oder um Sensormatten im
Sitzkissen handeln. Wird zusätzlich die Position des Sitzes erfasst, lässt sich die Absolutposition des Insassen schätzen. Die Absolutposition des Insassen kann vorteilhafter Weise auch mit einer bildgebenden Sensorik vorzugsweise einer Videosensorik erfasst werden. Auch die Insassenmasse kann über die Videosensorik anhand des Volumens abgeschätzt werden.
In einer weiteren Alternative, die auch mit den anderen Sensoriken kombinierbar ist, kann die Insassenposition auch in Abhängigkeit von der Position des Fahrzeugsitzes bestimmt werden, beispielsweise bei einem elektrisch verstellbaren Sitz.
Vorteilhafterweise wird die Crashschwere mittels einer Unfallsensorik bestimmt. Unter dem Begriff Unfallsensorik fallen Aufprallsensoren wie Beschleunigungssensoren,
Körperschallsensoren, Kontaktsensoren, Drucksensoren aber auch Umfeldsensoren wie eine bildgebende Sensorik zum Beispiel die Videosensorik oder eine Radarsensorik und/oder eine Ultraschallsensorik und/oder eine Lidarsensorik. Mittels der Unfallsensorik ist insbesondere die Bestimmung der Kollisionsgeschwindigkeit möglich, die ein Maß für die Crashschwere sein kann. Insbesondere die Daten der Umfeldsensoren können zur präventiven Ansteuerung des Gurtkraftaktors dienen, beispielsweise des Elektromotors, der die Gurtkraft aufbringt.
Es ist vorteilhaft, dass die Insassenposition auch über die Gurtauszugslänge bestimmbar ist. Die Gurtauszugslänge ist dabei beispielsweise über die Wickelzahl an der
Gurtaufwickelung oder über ein optisches Verfahren messbar.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäße Vorrichtung, Figur 2 ein Blockdiagramm, Figur 3 ein Kraftzeitdiagramm, Figur 4 verschiedene Positionen des Fahrers auf dem Fahrzeugsitz und Figur 5 ein weiteres Kraftzeitdiagramm.
Beschreibung
Personenschutzmittel wie Gurt und Airbag sollen verhindern, dass die Fahrzeuginsassen während eines Unfalls durch einen Aufprall auf Teile im Fahrzeuginnenraum verletzen. Da das Fahrzeug bei einer Frontalkollision extrem stark verzögert werden kann und die Insassen relativ zum Fahrzeug ebenso stark beschleunigt werden, müssen durch die Rückhaltesysteme große Kräfte übertragen werden. Da die Belastbarkeit des menschlichen Körpers begrenzt ist, müssen die physiologischen Eigenschaften der Insassen bei der Auslegung von Rückhaltesystemen berücksichtigt werden. So verfügen dem Stand der Technik nach, Gurtsysteme über mechanische Lösungen, die die maximal vom Gurt übertragene Kraft auf einen festen Wert begrenzen. Da die Körper beispielsweise von älteren Menschen weniger stark belastbar sind, sollten die Gurtkräfte dabei nicht größer sein als zur Rückhaltung des Insassen es nötig ist.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, zur Einstellung einer Gurtkraft eines
Sicherheitsgurts, eine Messung der Gurtkraft und einen Sollwert für die Gurtkraft zu berücksichtigen. Damit wird eine Regelschleife für die Gurtkraft geschaffen, wobei mit einem Sensor die Gurtkraft erfasst wird und über einen Aktor die Gurtkraft eingestellt wird. Die gemessene Gurtkraft wird dabei mit einem Sollwert für die Gurtkraft verglichen, um so ein Ansteuersignal für den Aktor zu erzeugen.
Der Gurtkraftaktor kann beispielsweise ein Gurtkraftautomat sein, bei dem die Kraftbegrenzung beim Abrollen variabel ist. Ein Gurtkraftaktor kann zusätzlich über einen Antrieb verfügen, der ein aktives Aufbauen einer Gurtkraft ermöglicht. Damit kann beispielsweise bei einem erkannten Crash zunächst die Gurtlose verringert werden. Bei entsprechender Dimensionierung des Gurtkraftaktors kann im drauffolgenden Crashfall eine der Person und der Situation angepasste Gurtkraft eingestellt werden.
Der Sollwert kann in Abhängigkeit von der Insassenmasse und/oder der Insassenposition und/oder der Crashschwere und/oder dem Insassenalter und/oder dem Insassengeschlecht und/oder der Crashrichtung und/oder der Crashart, bspw. Rollover, eingestellt werden. Zur Bestimmung der Insassenmasse und der Insassenposition ist eine Innenraumsensierung notwenig, wobei hier Sitzkraftsensoren vorgeschlagen werden, die insbesondere das Insassengewicht und auch bei entsprechender Ausgestaltung die Insassenposition erfassen können. Für die Insassenposition, aber auch zur Bestimmung der Insassenmasse ist auch eine bildgebende Sensorik wie eine Videosensorik geeignet. Als weitere Parameter zur Bestimmung des Sollwertes ist eine Altersbestimmung oder die Erkennung eines Kindersitzes oder andere physiologische Parameter relevant, um eine geeignete Gurtkraft als Zielgröße und damit einen Sollwert angeben zu können. Auch die Crashschwere kann durch viele bekannte Methoden ermittelt werden, wobei hier sowohl eine Umfeldsensorik als auch Aufprallsensoren wie Beschleunigungssensoren, Kontaktsensoren einsetzbar sind.
Figur 1 zeigt in einem ersten Blockschaltbild die erfindungsgemäße Vorrichtung. Ein Fahrzeuginsasse 13 sitzt auf einem Fahrzeugsitz 10 mit einer Rückenlehne 11 und einer
Sitzfläche 12. Die Person 13 ist über einen Gurt 102 gesichert, beispielsweise einen Dreipunktgurt, wobei an der Gurtzunge ein Gurtkraftsensor 15 angeordnet ist. Am Entnahmepunkt des Gurtes ist eine Aktorik 14 vorgesehen, um den Gurt mit einer vorbestimmten Kraft zu beaufschlagen. Dies kann eine elektromotorische oder pneumatische Antriebseinheit sein. Auch andere Antriebseinheiten sind hier möglich. Der
Sitz 10 weist Sitzkraftsensoren 16 und 17 auf, die im Gestell des Fahrzeugsitzes 10 eingebaut sind und über eine Wegstreckenänderung durch die aufgebrachte Sitzkraft ein dem Gewicht des Fahrzeuginsassen 13 entsprechendes Signal erzeugen und einem Steuergerät SG übermitteln. Auch die gemessene Gurtkraft wird vom Gurtkraftsensor 15 dem Steuergerät SG übermittelt. Das Steuergerät SG steuert den Aktor 14 an, um die entsprechende Kraft auf den Gurt 102 aufzubringen. Das Steuergerät SG ist weiterhin über einer Signalauswertung 19 mit einer Videosensorik 18 verbunden, die den Fahrzeuginsassen 13 auf dem Fahrzeugsitz 10 beobachtet. Die Videosensorik 18 kann als Monovideosensor oder auch als Stereovideosensor ausgebildet sein. Die Signalauswertung 19, beispielsweise ein Signalprozessor bereitet die Signale der
Videosensorik 18 auf und gibt beispielsweise ein derart verarbeitetes Signal an das Steuergerät SG ab, das bereits anzeigt, in welcher vorbestimmten Position sich der Fahrzeuginsasse 13 befindet, also beispielsweise sehr nah am Lenkrad, in einer Mittelposition oder sehr weit zurückgerückt. Diese Positionen können dann entsprechend kodiert übertragen werden. Es ist jedoch auch möglich, dass das Steuergerät SG selbst die
Auswertung vornimmt und der Baustein 19 lediglich zur Übertragung und Signalaufbereitung dient. Weiterhin ist das Steuergerät SG mit einer Aufprallsensorik 101 verbunden und auch einer Umfeldsensorik 100, um die Crashschwere bestimmen zu können, wobei hier vorzugsweise die Kollisionsgeschwindigkeit als die Crashschwere kennzeichnender Parameter verwendet wird. Das Steuergerät SG kann hier mit weiteren
Personenschutzmitteln wie einer Fußgängerschutzsensorik und Airbags verbunden sein, um diese entsprechend einer Auswertung der Sensorsignale anzusteuern. Es ist jedoch möglich, dass die Funktion, die hier das Steuergerät SG übernimmt, auf verschiedene Steuergräte verteilt ist. Auch kann das Steuergerät von der Fahrdynamikregelung, von dem Bremsassistenten oder anderen Steuergeräten Sensordaten zur Auswertung übernehmen.
Das Steuergerät SG bestimmt aus den Sensordaten der Umfeldsensorik 100, der Unfallsensorik 101, den Sitzkraftsensoren 16 und 17 sowie der Videosensorik 18 die
Daten, um die Insassenmasse bzw. -gewicht die Insassenposition und eine Crashschwere zu bestimmen, um damit einen Sollwert für die Gurtkraft zu bestimmen und um die aufgebrachte Gurtkraft durch den Aktor 14 dann entsprechend nachzuregeln. Liegt beispielsweise keine bevorstehende oder vorliegende Unfallsituation vor, dann wird die Gurtkraft des Gurtes 102 minimiert und lediglich in Abhängigkeit von dem
Insassengewicht und der Insassenposition eingestellt. Dabei ist zu beachten, dass, wenn sich der Insasse in einer gefährdeten Position befindet, dann darauf entschieden wird, ihn mit einer stärkeren Gurtkraft in eine bessere Position zu bewegen, um sein Unfallrisiko zu minimieren. Neben den hier dargestellten Innenraumsensoriken sind auch andere Innenraumsensorprinzipien möglich. Darüber hinaus ist es möglich, dass der
Fahrzeuginsasse hinsichtlich seines Alters durch die Videosensorik erkannt wird oder auch biometrische Daten gelesen werden, die zur Einstellung der Gurtkraft führen können. Auch eine Kindersitzerkennung kann hier implementiert sein.
Die Ausführung gemäß Figur 1 ist nur beispielhaft, es können einzelne Komponenten weggelassen oder auch ergänzt werden. Eine Grundkonfϊguration besteht lediglich aus dem Steuergerät SG, dem Gurtkraftsensor und dem Gurtkraftaktor.
Figur 2 zeigt in einem Blockdiagramm die Regelung der Gurtkraft. Im Block 20 wird die Gurtkraft durch den Gurtkraftsensor 15 erfasst und im Block 22 mit dem Sollwert 21 für die Gurtkraft verglichen, wobei hier eine Differenz gebildet wird. In Abhängigkeit von diesem Differenzwert wird im Gurtkraftregler ein Signal erzeugt, um die Gurtkraft an den Sollwert anzupassen. Im Block 24 wird dann die Aktorik entsprechend dem Signal des Gurtkraftreglers 23 erzeugt, sodass damit der Istwert der Gurtkraft 25 vorliegt. Diese Regelung kann verschieden empfindlich eingestellt werden um eine schnelle Regelung oder eine sanfte Regelung einzuführen. Dies kann situationsabhängig vorgenommen werden.
Figur 3 zeigt einen Vergleich einer herkömmlichen Kraftbeaufschlagung auf den Gurt mit dem erfindungsgemäßen Gurtkraftregelkreis, wobei in Figur 4 die zugehörigen Insassenbewegungen dargestellt sind. Dabei sitzt eine Person hier auf einem Fahrzeugsitz 40 mit einer Rückenlehne 41 und einer Sitzfläche 42. Die Kurve 30 im Kraftzeitdiagramm in Figur 3 zeigt die Gurtkraftbeaufschlagung des Fahrzeuginsassen bei einer konstanten Gurtkraftbegrenzung auf den Wert F max gemäß dem Stand der Technik. Aufgrund der hohen Gurtkraft ist die Vorverlagerung in Sl in Figur 3 vergleichsweise gering, die Belastung des Insassen durch die Gurtkraft aber unnötig hoch.
Die Kurve 31 zeigt den Gurtkraftverlauf bei einer erfindungsgemäßen Gurtkraftregelung, wobei ein Gurtkraftaktor mit der Möglichkeit zum aktiven Aufbau einer Gurtkraft angenommen wurde. Zu Beginn der Kollision wird während der Zeitspanne 32 durch aktiven Aufbau einer Gurtkraft die Gurtlose reduziert. Der situations- und insassenabhängige Sollwert für die Gurtkraft und folglich die durch die Regelung tatsächlich eingestellte Gurtkraft sind im gezeigten Fall deutlich geringer als beim Stand der Technik. Dadurch wird die Gefahr von Verletzungen aufgrund der übertragenene
Gurtkräfte verringert. Die geringere Gurtkraft führt zu der größeren Vorverlagerung S2 in Figur 4, der zur Verfügung stehende Vorverlagerungsweg wird zugunsten einer geringeren Insassenbelastung vollständig ausgenutzt.
Figur 5 zeigt in einem weiteren Gurtkraft-Zeit-Diagramm zwei vorteilhafte
Anwendungsfälle der Erfindung. Die waagrechte Linie 50 ist die herkömmliche konstante Gurtkraftbegrenzung. Die Kurve 51 beschreibt die erfindungsgemäße Gurtkraft bei einem schweren Crash und einem als entsprechend belastbar eingestuften Insassen. Aufgrund der hohen Crash-Schwere wird mit der erfindungsgemäßen Gurtkraftregelung eine entsprechend hohe Gurtkraft eingestellt, wobei mit der konstanten Gurtkraftbegrenzung gemäß dem Stand der Technik eine ausreichende Rückhaltung nicht gewährleistet wäre. Die Kurve 52 beschreibt die erfindungsgemäße Anwendung der Gurtkraft bei einem leichten Crash. Hier ist eine geringere Gurtkraft notwendig, als es die fest eingestellte Gurtkraft ermöglicht. Die Belastung des Insassen durch die angewendete Gurtkraft ist demnach geringer als bei der Lösung nach dem Stand der Technik, wodurch
Verletzungen bei weniger stark belastbaren wie beispielsweise älteren Insassen vermieden werden können. Die Erfindung ermöglicht damit eine situationsangepaßte Anwendung der Gurtkraft.

Claims

20.04.2005 Vg /GkROBERT BOSCH GMBH, 70442 StuttgartAnsprüche
1. Vorrichtung zur Einstellung einer Gurtkraft eines Sicherheitsgurts (102) in einem Fahrzeug, wobei die Vorrichtung derart konfiguriert ist, dass die Vorrichtung die
Gurtkraft in Abhängigkeit von einer Messung der Gurtkraft und einem Sollwert für die Gurtkraft einstellt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung die Gurtkraft in Abhängigkeit von einer Differenz des Sollwerts (21) und der
Messung (20) einstellt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mit einem Gurtkraftaktor zur Einstellung der Gurtkraft koppelbar ist, wobei eine Gurtkraftbegrenzung des Gurtkraftaktors verstellbar ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mit einem Gurtkraftsensor (15) zur Messung koppelbar ist, wobei der Gurtkraftsensor (15) derart konfiguriert ist, dass der Gurtkraftsensor (15) die Gurtkraft im Gurtschloss misst und/oder dass der Gurtkraftsensor (15) mit dem Gurtschloss zur Messung der Gurtkraft in Wirkverbindung steht und/oder dass der Gurtkraftsensor (15) mit dem Gurtkraftaktor zur Messung der Gurtkraft in Wirkverbindung steht und/oder dass der Gurtkraftsensor (15) mit einer Gurthöhenverstellung in Wirkverbindung zur Messung der Gurtkraft steht.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung den Sollwert in Abhängigkeit von einer Insassenmasse und/oder einer Crashschwere und/oder einer Insassenposition und/oder insassenbezogenen Daten einstellt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung derart mit einer Sitzkraftsensorik (16, 17) koppelbar ist, dass die Vorrichtung in Abhängigkeit von einem ersten Signal der Sitzkraftsensorik (16, 17) die Insassenmasse und/oder die Insassenposition bestimmt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung derart mit einer bildgebenden Sensorik (18; 19) koppelbar ist, dass die Vorrichtung in Abhängigkeit von einem zweiten Signal der bildgebenden Sensorik (18, 19) die Insassenmasse und/oder die Insassenposition bestimmt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mit wenigstens einem Fahrzeugsitz derart koppelbar ist, dass die Vorrichtung die Insassenposition in Abhängigkeit von einer Fahrzeugsitzposition bestimmt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung derart mit einer Unfallsensorik (100, 101) verbindbar ist, dass die Vorrichtung die Crashschwere in Abhängigkeit von einer Kollisionsgeschwindigkeit bestimmt, wobei die Unfallsensorik (100, 101) ein drittes Signal erzeugt, in dessen Abhängigkeit die Kollisionsgeschwindigkeit bestimmt wird.
10. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung die Insassenposition über die Gurtauszugslänge bestimmt.
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