Verfahren zur Steuerung einer Strammeinrichtung eines

Sicherheitsgurtsystems

Beschreibung

Technisches Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Strammeinrichtung eines Sicherheitsgurtsystems nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Jedes heutzutage gebaute Kraftfahrzeug weist Sicherheitsgurtsysteme für die Insassen auf. Ein solches Sicherheitsgurtsystem weist ein auf eine Gurtaufwik- kelwelle aufgewickeltes Gurtband, eine mit dem Gurtband verbundene Schlosszunge und ein Gurtschloss auf, in welches die Gurtzunge einsteckbar ist. In der einfachsten heute noch gebräuchlichen Ausführungsform wirkt auf die Gurtaufwickelwelle eine Feder, gegen deren Kraft das Gurtband von der Gurtaufwickelwelle abwickelbar ist. Es liegt im normalen Fahrbetrieb ständig ein konstantes Drehmoment an der Gurtaufwickelwelle an, welches dafür sorgt, dass das Gurtband am Körper des Insassen anliegt und etwaige Bewegungen mitmacht. Es ist weiterhin ein Blockiermechanismus vorhanden, welcher die Gurtaufwickelwelle gegen ein Gehäuse blockiert, wenn die Verzögerung des Kraftfahrzeugs einen gewissen Wert überschreitet und/oder die Gurtaufwickelwelle eine gewisse Be- schleunigung überschreitet. Hierdurch ist die Gurtaufwickelwelle im Falle eines Unfalls gegen das Gehäuse blockiert und das Gurtband hält den Insassen. Bei einer Weiterentwicklung eines solchen Sicherheitsgurtsystems ist ein im Blok- kierfall auf die Gurtaufwickelwelle wirkender Kraftbegrenzer vorhanden, der die maximal auf den Insassen wirkende Haltekraft begrenzt.

BESTäTIQUNGSKOPIE

Stand der Technik

In der EP O 893 313 B1 wird vorgeschlagen, die Gurtaufwickelwelle über ein Getriebe mit einem Elektromotor zu verbinden. Das Getriebe soll hierbei drei Schalt- Positionen aufweisen, so dass in der Gurtaufwickelwelle drei Drehmomente erzeugbar sind, welche jeweils zu einem Kraftniveau im Gurtband führen. Das erste Drehmoment ist hierbei das ständig auf die Gurtaufwickelwelle wirkende Drehmoment mit einem daraus resultierenden geringen Kraftniveau, wie es bereits oben beschrieben wurde. Das zweite Kraftniveau dient der Gurtstraffung und das dritte Kraftniveau der Gurtkraftbegrenzung.

Die DE 100 05 010 C2 schlägt vor, ein weiteres Kraftniveau vorzusehen, welches noch oberhalb des Kraftniveaus zur Gurtstraffung liegt und welches bei Erreichen eines kritischen Fahrzustandes geschaltet wird. Hierdurch soll erreicht werden, dass ein sich in einer ungünstigen Position befindender Insasse (Out of position) in seinen Sitz zurückgezogen wird, so dass er sich während eines sich eventuell nach dem kritischen Fahrzustand ereignenden Unfalls in einer idealen Position befindet. Ein Nachteil des hier vorgeschlagenen Verfahrens ist, dass bereits vor Auftreten des Unfalles relativ große Gurtkräfte auf den Insassen wirken, welche diesen insbesondere auch irritieren und zu einer Fehlreaktion, insbesondere des Fahrers, führen können.

Gegenstand der Erfindung

Hiervon ausgehend stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, ein Verfahren zur Steuerung einer Strammeinrichtung eines Sicherheitsgurtsystems zu schaffen, welches zu einem verbesserten Schutz des Insassen im Falle eines Unfalls führt und welches eine Irritation des Insassen verhindert.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Durch Antrieb der Gurtaufwickelwelle lassen sich im Gurtband wenigstens drei Kraftniveaus erzeugen, nämlich ein erstes geringes Kraftniveau, welches im angeschnallten Zustand dauerhaft herrscht (Komfortzustand), ein zweites erhöhtes Kraftniveau, welches dann erzeugt wird, wenn die Strammeinrichtung von einer externen Sensor- und Auswahleinheit ein entsprechendes Signal erhält (Vor- straffung - pretensioning) und ein drittes, welches im angeschnallten Zustand des Insassen erzeugbar ist, und welches zwischen erstem und zweitem Kraftniveau liegt. Das Erzeugen dieses dritten Kraftniveaus hat folgenden Zweck:

Es hat sich herausgestellt, dass im realen Fahrbetrieb das Gurtband häufig nur recht lose am Insassen bzw. an dessen Kleidung anliegt. Dies hat zur Folge, dass bei Beginn eines Vorstraff-Vorgangs zunächst eine relativ große Gurtlänge - zumeist mehrere Zentimeter - nahezu kraftlos auf die Gurtaufwickelwelle aufgewik- kelt werden, so dass ein Großteil der durch das Vorstraffen grundsätzlich erziel- baren Wirkung nahezu wirkungslos "verpufft". Erfindungsgemäß wird deshalb im normalen Fahrzustand entweder in regelmäßigen Abständen oder auf bestimmte Ereignisse hin ein drittes Kraftniveau erzeugt, welches zwischen erstem und zweitem Kraftniveau liegt. Hierdurch wird erreicht, dass dann, wenn aufgrund eines drohenden Unfalls das zweite Kraftniveau erzeugt wird, sofort ein echtes Strammen des Gurtbandes erfolgt. Vorzugsweise erfolgt das Erzeugen des dritten Kraftniveaus dann, wenn eine Bewegung des Insassen detektiert wird und zwar nach Abschluss der Bewegung.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteran- Sprüchen sowie aus dem nun mit Bezug auf die Figuren näher dargestellten Ausführungsbeispiel. Hierbei zeigen:

Kurzbeschreibunq der Zeichnungen

Figur 1 Eine schematische Darstellung eines Sicherheitsgurtsystems,

Figur 2 ein Flussdiagramm der Steuerung der Strammeinrichtung des Sicherheitsgurtsystems aus Figur 1 während des Anschnallens eines Insassen,

Figur 3 ein Flussdiagramm der der Strammeinrichtung während der Fahrt und

Figur 4 ein Flussdiagramm der Steuerung der Strammeinrichtung beim Abschnallen des Insassen.

Beschreibung bevorzugter Ausführunαsformen

Die Figur 1 zeigt schematisch ein Sicherheitsgurtsystem. Das Sicherheitsgurtsystem weist eine Gurtaufwickelwelle 10 auf, auf die ein Gurtband 30 aufgewickelt ist. Mit dem Gurtband 30 verbunden ist eine Gurtzunge 32, welche in ein Gurt- schloss 34 einsteckbar ist. Es sind mehrere Kraftspeicher vorhanden, wobei ein erster Kraftspeicher 16 dauerhaft auf die Gurtaufwickelwelle 10 wirkt und ein zweiter Kraftspeicher 20 und ein dritter Kraftspeicher 26 über Kupplungen 18 bzw. 24 mit der Gurtaufwickelwelle 10 koppelbar sind. Im hier dargestellten Ausfüh- rungsbeispiel sind alle drei Kraftspeicher 16,20,26 mechanisch, insbesondere in Form von Rollfedern ausgebildet, wobei zweiter Kraftspeicher 20 und dritter Kraftspeicher 26 über relativ leistungsschwache Elektromotoren 50 nach einer Betätigung nachgespannt werden, wie dies beispielsweise in der EP 1 495 926 A1 beschrieben ist. Die drei Kraftspeicher 16,20,26 dienen zum Erzeugen unter- schiedlicher Kraftniveaus im Gurtband 30, d.h., zum Erzeugen unterschiedlicher Drehmomente in der Gurtaufwickelwelle 10. Es ist zu betonen, dass die hier schematisch dargestellte mechanische Variante nur ein Ausführungsbeispiel ist. Es ist insbesondere auch möglich, drei unterschiedliche Kraftniveaus mittels eines oder mehrerer Elektromotoren zu erzeugen. Hierbei kann es insbesondere vorge- sehen sein, ein Schaltgetriebe zwischen Elektromotor und Gurtaufwickelwelle vorzusehen, wobei die unterschiedlichen Kraftniveaus durch unterschiedliche Schaltstellungen dieses Schaltgetriebes erzeugt werden.

Folgende weitere Bauteile stehen in Wirkverbindung mit der Gurtaufwickelwelle 10: Eine mechanische Rücklaufsicherung 22 - vorzugsweise mit einer Gurtkraftbegrenzung - sorgt in üblicher Weise dafür, dass die Gurtaufwickelwelle 10 im Falle eines Unfalls gegen ein nicht dargestelltes Gehäuse blockiert wird, wozu die Blockiereinrichtung einen fahrzeugsensitiven und einen gurtsensitiven Sensor

aufweist. Weiterhin ist ein Rotationsmesser 14 vorhanden, welcher die Drehung der Gurtaufwickelwelle 10 detektiert und in ein entsprechendes elektrisches Signal erzeugt. Es wäre auch möglich, das System nur mit dem Gurtschlosssensor beziehungsweise mit einem Gurtspannungssensor zu steuern.

Wie bereits erwähnt, sind zweiter und dritter Kraftspeicher 20,26 jeweils mittels einer Kupplung 18,24 mit der Gurtaufwickelwelle 10 koppelbar. Die Kupplungen 18,24 sind jeweils mittels eines elektrischen Signals schaltbar, welche von einer Steuerungseinheit 40 ausgesendet werden. Ihre Eingangssignale erhält die Steuerungseinheit 40 von einer zur Fahrzeugelektronik gehörenden Sensor- und Auswahleinheit 42, dem Rotationsmesser 14 und dem Gurtschloss 34.

Der erste Kraftspeicher 16 erzeugt in der Gurtaufwickelwelle 10 ein Drehmoment, welches zu einer Zugkraft im Gurtband zwischen 2 und 8 N führt. Der zweite Kraftspeicher übt im gekoppelten Zustand auf die Gurtaufwickelwelle 10 ein Drehmoment aus, welches im Gurtband zu einer Zugspannung von über 75 N, vorzugsweise von ca. 130 N führt, der dritte Kraftspeicher übt im gekoppelten Zustand auf die Gurtaufwickelwelle ein Drehmoment aus, welches im Gurtband zu einer Zugkraft zwischen 10 und 50 N führt.

Der erste Kraftspeicher 16, welcher als Rollfeder ausgebildet ist, wirkt (wie bereits erwähnt), dauerhaft auf die Gurtaufwickelwelle 10, wie dies auch bei einem Sicherheitsgurtsystem des Standes der Technik üblich ist. Vorzugsweise wird durch diesen ersten Kraftspeicher 16 nur eine recht geringe Kraft im Gurtband, also die erwähnten 2 bis 8 N, erzeugt, was zu einem hohen Komfort für den Insassen führt. Der zweite Kraftspeicher 20 und der dritte Kraftspeicher 26 werden nur bedarfsweise über die Kupplungen 18 bzw. 24 an die Gurtaufwickelwelle 10 angekoppelt. Die Ansteuerung dieser beiden Kupplungen 18,22 durch die Steuerungseinheit 40 erfolgt in Abhängigkeit der Betriebssituation gemäß den nun beschrie- benen Flussdiagrammen:

Figur 2 zeigt den Steuerungsablauf zu Beginn einer Fahrt, nämlich wenn sich der Insasse anschnallt. Zunächst wird das Gurtband vom Insassen von der Gurtspule

gegen die Kraft des ersten Kraftspeichers 10 abgerollt und die Gurtzunge in das Gurtschloss eingesteckt. Nach Einstecken der Gurtzunge in das Gurtschloss überprüft die Steuerungseinheit 40 mittels des vom Rotationsmesser 14 kommenden Signals, ob ein weiterer Gurtbandauszug erfolgt. Dies kann beispielswei- se dann der Fall sein, wenn der bereits angeschnallte Insasse seine Sitzposition verändert. Wird ein weiterer Gurtbandauszug registriert, so wird die Abfrage so lange wiederholt, bis kein weiterer Gurtbandauszug registriert wird. Ist dies der Fall, so kann davon ausgegangen werden, dass der Insasse seine gewünschte Sitzposition eingenommen hat. Es wird nun die zweite Kupplung 24 des dritten Kraftspeichers 26 betätigt, wodurch eine Gurtlose, welche während des An- schnallens häufig entsteht, beseitigt.

Figur 3 zeigt ein Steuerungsschema während der Fahrt. Wird durch die zur Fahrzeugelektronik gehörende Sensor- und Auswahleinheit 42 der Steuerungseinheit 40 ein kritischer Fahrzustand (beispielsweise eine hohe Längs- oder Querbeschleunigung, eine starke Neigung des Kraftfahrzeugs, ein Ansprechen des ABS- oder ESP-Systems, eine kritische Annäherung eines Fahrzeuges) gemeldet, so aktiviert die Steuerungseinheit 40 durch Schalten der ersten Kupplung 18 den zweiten Kraftspeicher 20 und es erfolgt eine Vorstraffung des Gurtbandes 30 (pretensioning).

Herrscht kein solcher Alarmzustand, so fragt die Steuerungseinheit 40 ab, ob der Rotationsmesser 14 einen Gurtauszug detektiert hat. Ist dies nicht der Fall, so erfolgt keine Reaktion durch die Steuerungseinheit 40, bis ein Alarmzustand vor- liegt, oder ein Gurtauszug detektiert wird. Wird ein Gurtauszug detektiert, so wird abgefragt, ob dem Gurtauszug ein Wiederaufrollen des Gurtbandes folgt. Ist dies nicht der Fall, so ist davon auszugehen, dass der Insasse seine Sitzposition, beispielsweise durch ein Steilerstellen der Sitzlehne, dauerhaft verändert hat. Folgt dem Gurtauszug jedoch ein Wiederaufrollen des Gurtbandes, so ist davon auszu- gehen, dass diese Gurtbandbewegung Folge einer nur temporären Positionsänderung des Insassen ist, beispielsweise weil er mit einem anderen Insassen gesprochen hat, oder - im Falle des Beifahrers - weil er etwas aus dem Handschuhfach geholt hat. In Folge einer solchen Bewegung wird häufig - insbesonde-

re wenn der erste Kraftspeicher 16 ein recht geringes Kraftniveau erzeugt - eine Gurtlose erzeugt. Deshalb wird, wenn nach dem Gurtauszug ein anschließendes Wiederaufrollen des Gurtbandes detektiert wird, durch Schalten der zweiten Kupplung 24 der dritte Kraftspeicher 26 aktiviert, so dass eine eventuell entstan- dene Gurtlose beseitigt wird.

Alternativ zu der eben beschriebenen Steuerung ist es auch möglich, den dritten Kraftspeicher während der Fahrt in regelmäßigen Abständen zu aktivieren, was jedoch nicht zu bevorzugen ist, da dies den Insassen irritieren könnte. Ein Nach- straffen auf eine Bewegung hin wird vom Insassen hingegen nicht als irritierend, sondern eher als angenehm, nämlich als Sicherheitsgewinn empfunden.

Der dritte Kraftspeicher kann auch, wie dies in Figur 4 dargestellt ist, nach dem Lösen des Gurtbandes, also nach Ende der Fahrt, genutzt werden. Aufgrund des relativ geringen Drehmoments, welches der erste Kraftspeicher 16 auf die Gurtaufwickelwelle 10 ausübt, kann es leicht vorkommen, dass das Gurtband 30 nach Lösen der Gurtzunge 32 aus dem Gurtschloss 34 nicht vollständig auf die Gurtaufwickelwelle 10 aufgerollt wird, so dass die Gurtzunge 32 in einer Undefinierten Stellung verbleibt. Dies ist natürlich unerwünscht. Es wird deswegen nach Lösen der Gurtzunge 32 aus dem Gurtschloss 34 das Gurtband 30 zunächst mittels des ersten Kraftspeichers 16 auf die Gurtaufwickelwelle 10 aufgerollt. Wird von der Steuerungseinheit 40 ein Stillstand der Gurtaufwickelwelle 10 registriert, so betätigt diese die zweite Kupplung 24 des dritten Kraftspeichers 26, wodurch ein vollständiger Einzug des Gurtbandes 30 erfolgt. Ein unmittelbares Betätigen des dritten Kraftspeichers nach Lösen der Gurtzunge ist nicht zu bevorzugen, da sich zu diesem Zeitpunkt die Gurtzunge noch vor dem Körper des Insassen befindet und eine zu stark beschleunigte Gurtzunge den Insassen stören oder im schlimmsten Fall sogar verletzen könnte. Eine Betätigung des zweiten Kraftspeichers ist ebenfalls nicht zu bevorzugen, da dessen Drehmoment in der Regel zu groß ist, was zu einem harten Aufschlagen der Gurtzunge auf die Fahrzeug- Innenstruktur führen würde.

Zur Verdeutlichung der Erfindung wurden Steuerungseinheit 40 und die Sensor- und Auswahleinheit 42 als getrennte Baueinheiten dargestellt, dies ist jedoch nicht zwingend notwendig, es kann sich hier auch um ein integriertes Bauteil handeln, welches beide Aufgaben wahrnimmt.

Bezugszeichenliste

10 Gurtaufwickelwelle

12 Achse 14 Rotationsmesser

16 erster Kraftspeicher

18 erste Kupplung

20 zweiter Kraftspeicher

22 Rücklaufsicherung 24 zweite Kupplung

26 dritter Kraftspeicher

30 Gurtband

32 Gurtzunge

34 Gurtschloss 40 Steuerungseinheit

42 Sensor- und Auswahleinheit