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Stand der Technik
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Die
Erfindung geht aus von einem Gurtsystem für ein Insassenschutzsystem
in einem Fahrzeug nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs
1.
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Nach
WHO-Angaben sterben weltweit knapp 1.3 Millionen Menschen pro Jahr
im Straßenverkehr. Knapp 40000 Tote und 1.6 Millionen Verletze
sind jährlich innerhalb der EU zu beklagen. Die verhältnismäßig
niedrigen Opferzahlen innerhalb der EU deuten zwar an, dass in der
Vergangenheit in Punkto passiver Sicherheit schon einiges getan
wurde, zeigen aber auch, dass das Ende der Fahnenstange durch den
Einsatz "standardisierter" Elemente der passiven Sicherheit noch
nicht erreicht wurde. In diesem Zusammenhang ist auch der Entstehungsprozess
der Begrifflichkeiten "Individual Safety" und "Personal Safety"
zu verstehen. Immer stärker wird weg vom "standardisierten",
für jeden Insassen gleichen Schutzsystem, zu einem an Crashsituation
und Insassen bestmöglich angepassten "Individual Safety"
Konzept gearbeitet. Mit ansteigendem Anpassungsgrad der Insassenschutzsysteme
an den tatsächlichen Insassen und die Crashrandbedingungen („real
life”) werden immer größere Ansprüche
an die verwendeten Systeme der passiven wie auch aktiven Sicherheit
gestellt.
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In
diesem Zusammenhang spielt die optimale Auslegung der einzelnen
Komponenten bzw. des gesamten Rückhaltesystems eine stetig
ansteigende Rolle. Dabei steht eine optimale Balance zwischen der
Ausnutzung des verfügbaren "Überlebensraums" und
dem Verletzungsgrad der Insassen unter Berücksichtigung
der Individualität im Fokus. Analysiert man die Sitzpositionen
der Beifahrer von verunfallten Wagen, so wird man feststellen, dass
der verfügbare Überlebensraum unabhängig
vom Fahrzeugtyp ist, d. h. sowohl in der Kleinwagenklasse wie in
der Oberklasse steht dem Passagier im Mittel der gleiche Raum und
damit auch hindernisfreier Weg in Fahrzeuglängsachse zur
Verfügung. Überprüft man nun weiter die
real in einem Unfall auftretenden Sitzpositionen mit denen in Crashversuchen
eingestellten Sitzpositionen, welche einer Einstellung auf eine
mittlere Position des Verstellfeldes entsprechen, stellt man fest,
dass die Insassen im Mittel einen weiter nach hinten gerichteten
Sitz haben als im Crashversuch. Weiterhin zeigt sich, dass die Sitzlehnenneigung
gegenüber der Vertikalen in der Realität steiler eingestellt
ist, als die Einstellung in den Crashversuchen.
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Die
Auswertung zeigt, dass die Einstellung der Sitzposition in der Praxis
deutlich von der eingestellten Position abweicht, welche für
die Crashversuche verwendet wird. Aufgrund der Tatsache, dass ein
Rückhaltesystem auf diesen Personentyp in dieser Sitzposition
und für diesen Lastfall ausgelegt bzw. optimiert wird,
ist in der Praxis eine andere Rückhaltewirkung zu erwarten.
Zwar ist der Überlebensraum in der Realität größer,
führt aber dazu, dass im Bereich der unteren Extremitäten,
d. h. im Fußraum bzw. im Bereich der Unter- und Oberschenkel
und des Beckens, deutlich höhere Belastungen und damit schwerwiegendere
Verletzungen auftreten können. Eine Auswertung des Zusammenhangs
zwischen Sitzposition und Sitzlehnenneigung und deren Einfluss auf
die Verletzungen zeigt auf Basis von Insassensimulationen, dass
die gemittelten Insassen-Verletzungswerte mit steigender Entfernung
von der Crashtest-Position zunehmen. Dies liegt vornehmlich an den
Belastungen der unteren Extremitäten und führt
insgesamt zu maximal 70% höheren Belastungswerten für
einen Hybrid-3-Dummy. Dieses Ergebnis liegt vornehmlich daran, dass
der untere Körperbereich durch die fehlende Ankopplung
an die Fahrzeugstruktur, z. B. an der Spritzwanne, mehr Geschwindigkeit
aufnehmen kann und damit deutlich größere Kräfte
beim Kontakt der Füße oder Beine mit der Spritzwanne
oder Instrumententafel (I-Tafel) aufgenommen werden müssen.
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Ein
konventionelles Gurtsystem beinhaltet ein Drei-Punkt-Gurtsystem,
an dem der Insasse über eine Becken- und Schulterverbindung
an das Fahrzeug angekoppelt wird. Typischerweise findet eine Lastbegrenzung
der Gurtkräfte nur im Bereich des Schultergurtes Anwendung,
da hier die biomechanisch zulässigen Grenzwerte (Rippen/Brustkorb) deutlich
niedriger sind als im Beckenbereich. Um eine optimale Ausnutzung
der Sicherheitsreserven insbesondere für den unteren Körperbereich
im "real life"-Fall zu erreichen, ist ein kombiniertes Schulter-Beckengurt-Modul
denkbar, das in einem Gurtstraffmodus und in einem Kraftbegrenzungsmodus betrieben
werden kann.
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Ein
kombinierter Gurtaufroller für Becken- und Schultergurte
wird beispielsweise in der Patentschrift
US 20060208124 beschrieben. Bei
der beschriebenen kombinierten Vorrichtung können zwei vertikal übereinander
angeordnete Aufrollwellen für den Beckengurt bzw. den Schultergurt
mittels eines pyrotechnischen Generators getrennt angesteuert werden.
Die Kraftbegrenzung kann beispielsweise über einen Torsionsstab
für jede Welle getrennt eingestellt werden.
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In
der Patentschrift
KR 2006054684 wird eine
kombinierte Vorrichtung beschrieben, mit der auf Basis einer pyrotechnischen
Einheit eine Vorstraffung auf die Antriebswelle des Schultergurtaufrollmoduls
aufgebracht werden kann und mittels einer nicht näher beschriebenen
Kopplung eine Welle für den Beckengurt angesteuert werden
kann. Die Verbauung der kombinierten Vorrichtung erfolgt auch hier
in vertikaler Richtung, d. h. bei Einbau an der B-Säule
eines Kraftfahrzeugs in Höhenrichtung.
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Beiden
oben dargestellten Ideen ist gemeinsam, dass der Verbauraum im Wesentlichen
in vertikaler Richtung angeordnet ist und zwei getrennte, unabhängige
Antriebsachsen für das Aufrollmodul des Schultergurts und
das Aufrollmodul des Beckengurts verwendet werden, wobei ein Straffvorgang
ausschließlich mit Pyrotechnik durchgeführt wird.
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In
der Patentschrift
US
5,560,565 A1 wird eine Vorrichtung mit zwei unabhängigen
Gurteinheiten beschrieben, welche jeweils ein Aufrollmodul und Gurtband
beinhalten. Beide Gurtbänder werden jedoch in ein gemeinsames
Gurtschloss geführt, wobei keine Gurteinheit als Beckengurteinheit
ausgeprägt ist. Die beschriebene Vorrichtung ist auch unter
dem Namen „Hosenträgergurt" bekannt.
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Offenbarung der Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Gurtsystem für ein Insassenschutzsystem
in einem Fahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs
1 hat demgegenüber den Vorteil, dass ein erstes Aufrollmodul
einer ersten Gurteinheit und ein zweites Aufrollmodul einer zweiten
Gurteinheit auf einer gemeinsamen Antriebsachse angeordnet sind,
wobei die Kopplung zwischen der Antriebsachse und den beiden Aufrollmodulen über
korrespondierende mit der ersten Gurtführung und/oder der
zweiten Gurtführung zusammenwirkende Koppelelemente getrennt
für die beiden Aufrollmodule erfolgt. Dies ermöglicht
ein effizientes Energiemanagement bei der Gurtsystemauslegung und
eine optimale individu elle Anpassung der beiden Gurteinheiten an
den Insassen während eines real auftretenden Crashs. Die
erste Gurteinheit, welche ein erstes Gurtband und das erste Aufrollmodul
mit einer ersten Gurtführung umfasst, ist beispielsweise
als Schultergurteinheit ausgeführt, und die zweite Gurteinheit,
welche ein zweites Gurtband und das zweite Aufrollmodul mit einer zweiten
Gurtführung umfasst, ist beispielsweise als Beckengurteinheit
ausgeführt. Die Aufrollmodule wirken auf das korrespondierende
Gurtband ein, d. h. auf ein Schultergurtband bzw. auf ein Beckengurtband,
welche bei einer Kollision, wie z. B. einem Front-, Seiten- oder
Heckcrash, einem Überschlag usw., eine entsprechende Rückhaltewirkung
auf den Insassen ausüben. Das erfindungsgemäße
Gurtsystem ermöglicht in vorteilhafter Weise eine Anpassung der
beiden Gurteinheiten für einen Insassen an dessen Alter,
Größe, Sitzposition, Gewicht und weiteren personenspezifischen
Merkmalen, welche beispielsweise über entsprechende Sensoren
oder eine Innenraumkamera erfasst werden können. Je nach
Situation ist dann eine Verringerung der Belastungen im Bereich
der untere Extremitäten und des Beckens bei einem Crash
möglich.
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Das
erfindungsgemäße Gurtsystem schützt einen
Insassen im Crashfall durch eine geregelte und getrennt steuerbare
Vorstraffung im Schulter/Thorax-Bereich und auch im Becken/Pelvis-Bereich
und ermöglicht außer der bekannten Kraftbegrenzung
für das Schultergurtband in vorteilhafter Weise auch eine
getrennte Kraftbegrenzung für das Beckengurtband. Dadurch
ist es unabhängig von der Sitzposition des Insassen in
vorteilhafter Weise möglich, eine frühere Ankopplung
der unteren Extremitäten an das Fahrzeug und eine Minimierung
der von den betroffenen Körperteilen aufzunehmenden Relativgeschwindigkeit
vorzunehmen.
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Zudem
kann der An- und Abgurtvorgang durch die von den beiden Aufrollmodulen
bewirkte doppelte Rückstraffung (ca. 10 N anliegend), deutlich komfortabler
ausgestaltet und mit einer Hand ausgeführt werden. Zudem
ergibt sich ein besserer Sitz der Gurtbänder am Körper,
was sich insbesondere bei holprigen Straßenverhältnissen
vorteilhaft auswirkt.
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Durch
die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten
Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen
des im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Gurtsystems
für ein Insassenschutzsystem in einem Fahrzeug möglich.
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Besonders
vorteilhaft ist, dass die beiden Gurteinheiten so aufgebaut sind,
dass ein Gurtaufrollmodus und/oder ein Gurtstraffmodus und/oder
ein Gurtkraftbegrenzungsmodus durchgeführt werden können.
Zudem sind die erste Gurteinheit und die zweite Gurteinheit über
Koppelmittel so miteinander gekoppelt, dass die beiden Gurteinheiten
in den verschiedenen Betriebsmodi unabhängig voneinander angesteuert
werden können. Die Koppelmittel umfassen beispielsweise
mechanische und/oder pneumatische und/oder hydraulische Koppelmittel.
Vorzugsweise erfolgt die Kopplung der beiden auf der Antriebsachse
angeordneten Aufrollmodulen in Fahrzeugslängsrichtung,
da die B-Säulen bei zukünftigen Fahrzeugen zur
Verbesserung des Seitenaufprallschutzes im Bereich der Schweller
mit großer Wahrscheinlichkeit immer breiter werden und
daher in Fahrzeuglängsrichtung ausreichend Bauraum für eine
horizontale Anordnung der Antriebsachse mit den Aufrollmodulen zur
Verfügung steht. Weiterhin ist ein Einsatz in weiteren
Bereichen des Fahrzeugs, wie beispielsweise in der C- und/oder D-Säule
möglich.
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In
Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gurtsystems
wirkt das erste Gurtband mit einem ersten Ende so mit dem ersten
Aufrollmodul zusammen, dass das erste Gurtband vom ersten Aufrollmodul aufgerollt
wird, und das zweite Gurtband wirkt mit einem ersten Ende so mit
dem zweiten Aufrollmodul zusammen, dass das zweite Gurtband vom
zweiten Aufrollmodul aufgerollt wird. Zudem sind ein zweites Ende
des ersten Gurtbands und ein zweites Ende des zweiten Gurtbands
an einer Verbindungsstelle im Bereich eines Gurtschlusses fest miteinander
verbunden, um die entkoppelnde Wirkung für die getrennten
Straffungsvorgänge und Kraftbegrenzungsvorgänge
umzusetzen. Die Verbindung zwischen den beiden Enden der Gurtbänder
erfolgt beispielsweise mechanisch durch Vernähen oder durch
chemische und/oder thermische Verbindungsverfahren.
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In
weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gurtsystems
wird die unabhängige Straffung der beiden Gurtbänder
während des Gurtstraffmodus jeweils von einer pyrotechnischen
und/oder mechanischen und/oder pneumatischen und/oder hydraulischen
Auslöseeinheit und/oder einem Druckgasgenerator und/oder
einem Hybridgasgenerator und/oder einem Elektromotor bewirkt. Des
Weiteren kann eine unabhängige Kraftbegrenzung für
die beiden Gurtbänder während des Gurtkraftbegrenzungsmodus
jeweils durch ein mechanisches und/oder pneumatisches und/oder hydraulisches
und/oder elektrisches Steilelement bewirkt werden.
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In
weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gurtsystems
wird die unabhängige Straffung und/oder Kraftbegrenzung
der beiden Gurtbänder jeweils durch eine von einer Membran
begrenzte Innendruckkammer umgesetzt, welche in Abhängigkeit von
einem einstellbaren Innendruck auf eine Gurtführung des
korrespondierenden Gurtbandes wirkt, wobei die korrespondierende
Gurtführung mehrteilig ausgeführt ist. Je nach
Bedarf kann der Druck in der Innendruckkammer angepasst werden und
damit letztendlich auch der Umfang der reißfesten Membran
verändert werden. Die anpassungsfähige Gurtführung
besteht beispielsweise aus zwei halbkreisförmigen Körpern,
welche zur Ausführung einer Gurtstraffung durch eine schlagartige
Druckerhöhung in der Innendruckkammer und der dadurch bedingten Vergrößerung
des Umfangs der Membran von einem im Wesentlichen kreisförmigen
Körper zu einem ovalen Körper aufgeweitet werden.
Durch die Formänderung der Gurtführung wird eine
Straffung des korrespondierenden Gurtbandes erreicht, da auf beiden Seiten
der Rolle eine Umfangsänderung und dadurch ein "Weggewinn"
entstehen. Eine Kraftbegrenzung kann durch eine korrespondierende
Anpassung des Druckes in der entsprechenden Innendruckkammer realisiert
werden. Dabei kann der Druck entsprechend abgesenkt werden, um den
Gurtbandauszug bei Erreichen einer bestimmten Kraft freizugeben, wobei
die Kraft über den Druck in der Innenkammer messbar ist.
Durch einen Druckausgleich überein Ausgleichsventil, das
zwischen der Innendruckkammer für das Schultergurtband
und der Innendruckkammer für das Beckengurtband angeordnet
ist, kann beispielsweise das Kraftniveau entsprechend angepasst
oder eine Kopplung der Zustände im Beckengurtband und im
Schultergurtband erreicht werden.
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In
weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gurtsystems
werden die beiden Gurteinheiten in Abhängigkeit von Informationen
einer ersten Sensoreinheit, welche einen Fahrzeuginnenraum sensiert,
und/oder einer zweiten Sensoreinheit, welche ein Fahrzeugumfeld
sensiert, und/oder einer dritten Sensoreinheit, welche einen Aufprall
sensiert, und/oder einer vierten Sensoreinheit, welche Fahrzeugdynamikgrößen
sensiert, angesteuert. Aus den Informationen der Innenraumsensierung,
wie beispielsweise von einem Sitzpositionssensor, einem Gewichtssensor
oder einer Innenraumkameras, kann die Größe, das
Gewicht, das Alter und die Sitzposition des Insassen abgeschätzt
werden und auf Basis der beispielsweise durch Beschleunigungs- und/oder Druck-
und/oder Körperschallsensoren gemessenen Crashschwere oder
Crashart können die geeigneten Gegenmaßnahmen
eingeleitet werden. So kann es beispielsweise erforderlich sein,
dass der Beckengurt zu einem späteren Zeitpunkt blockiert
wird als der Schultergurt, oder dass die Kraftbegrenzung im Schultergurt
defensiver eingestellt wird als im Beckengurt. Außerdem sind
weitere verschiedene Kombinationen denkbar, wobei die korrespondierenden Schwellenwerte
für die Kraftbegrenzung oder die Vorstraffung entsprechend
eingestellt werden können.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in
der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt
ein schematisches Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels
eines Insassenschutzsystems mit einem erfindungsgemäßen
Gurtsystem.
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2 zeigt
eine vereinfachte schematische Darstellung einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Gurtsystems in einem Fahrzeug.
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3 zeigt
eine vereinfachte schematische Darstellung eines Ausschnitts einer
Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Gurtsystems.
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4 zeigt
eine vereinfachte schematische Darstellung von Aufrollmodulen des
erfindungsgemäßen Gurtsystems.
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5 zeigt
eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels
von Aufrollmodulen des erfindungsgemäßen Gurtsystems.
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6 zeigt
eine schematische Schnittdarstellung der Aufrollmodule entlang einer
Schnittlinie VI-VI aus 5.
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Ausführungsformen
der Erfindung
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Wie
aus 1 ersichtlich ist, umfasst ein Insassenschutzsystem
in einem Fahrzeug 1 ein Sensorsystem 10, ein Steuersystem 20 und
Rückhaltemittel 30. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
umfasst das Sensorsystem 10 vier Sensoreinheiten 12, 14, 16, 18,
wobei eine erste Sensoreinheit 12 einen Fahrzeuginnenraum
sensiert, eine zweite Sensoreinheit 14 ein Fahrzeugumfeld
sensiert, eine dritte Sensoreinheit 16 einen Aufprall sensiert
und eine vierte Sensoreinheit 18 Fahrzeugdynamikgrößen
sensiert. Das Steuersystem 20 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel
eine erste Steuereinheit 22 und eine zweite Steuereinheit 24 auf.
Die erste Steuereinheit 22 empfängt Informationen
von der ersten, zweiten und dritten Sensoreinheit 12, 14, 16 und
wertet die empfangenen Informationen zur Ermittlung einer aktuellen
Fahrsituation aus, wobei die erste Steuereinheit 22 die
ermittelte aktuelle Fahrsituation dahingehend auswertet, ob eine
Aktivierung der Rückhaltemittel 30 erforderlich
ist oder nicht. Zusätzlich können über
die zweite Steuereinheit 24 Informationen über Fahrdynamikgrößen
gewonnen werden, die von der vierten Sensoreinheit 18 erfasst
werden. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise in Verbindung
mit den von der zweiten Sensoreinheit 14 erfassten Informationen
aus dem Fahrzeugumfeld eine vorausschauende Ansteuerung von reversiblen
Rückhaltemitteln, wenn die Wahrscheinlichkeit für
einen möglichen Crash, wie beispielsweise einen Aufprall
auf ein Hindernis, einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt.
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Wie
weiter aus 1 ersichtlich ist, umfassen
die Rückhaltemittel 30 im dargestellten Ausführungsbeispiel
Airbags 32, eine Sitzaktuatorik 34 und mehrere
erfindungsgemäße Gurtsysteme, von denen beispielhaft
ein Gurtsystem 40 dargestellt ist, dessen Funktionsweise
nachfolgend beispielhaft beschrieben wird, da für jeden
Sitzplatz im Fahrzeug 1 ein solches erfindungsgemäßes
Gurtsystem 40 vorhanden sein kann.
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Wie
aus 1 weiter ersichtlich ist, umfasst das erfindungsgemäße
Gurtsystem 40 eine erste Gurteinheit 41, welche
ein erstes Gurtband 41.2 und ein erstes Aufrollmodul 41.1 mit
einer ersten Gurtführung 41.3 umfasst, und eine
zweite Gurteinheit 42, welche ein zweites Gurtband 42.2 und
ein zweites Aufrollmodul 42.1 mit einer zweiten Gurtführung 42.3 umfasst.
Die erste Gurteinheit 41 und die zweite Gurteinheit 42 sind über
Koppelmittel 43 so miteinander gekoppelt, dass die beiden
Gurteinheiten 41, 42 in verschiedenen Betriebsmodi,
welche einen Gurtaufrollmodus 44 und/oder einen Gurtstraffmodus 45 und/oder
einen Gurtkraftbegrenzungsmodus 46 umfassen, unabhängig
voneinander ansteuert werden können.
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Wie
aus 2 ersichtlich ist, ist die erste Gurteinheit 41 beispielsweise
als Schultergurteinheit ausgeführt und umfasst ein Schultergurtband 41.2 und
das erste Aufrollmodul 41.1, und die zweite Gurteinheit 42 ist
beispielsweise als Beckengurteinheit ausgeführt und umfasst
ein Beckengurtband 42.2 und das zweite Aufrollmodul 42.1.
Das erste Aufrollmodul 41.1 und das zweite Aufrollmodul 42.1 sind
gekoppelt über die Koppelmittel 43 auf einer gemeinsamen
Antriebsachse 47 angeordnet, wobei die Kopplung zwischen der
Antriebsachse 47 und den beiden Aufrollmodulen 41.1, 42.1 über
korrespondierende mit der ersten Gurtführung 41.3 und/oder
der zweiten Gurtführung 41.3 zusammenwirkende
nicht dargestellte Koppelelemente getrennt für die beiden Aufrollmodule 41.1, 42.1 erfolgt.
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Die
Aufrollmodule 41.1, 42.1 wirken auf das korrespondierende
Gurtband, d. h. auf das Schultergurtband 41.2 bzw. auf
das Beckengurtband 42.2 ein, welche bei einer Kollision,
wie z. B. einem Front-, Seiten- oder Heckcrash, einem Überschlag
usw. eine entsprechende Rückhaltewirkung auf den Insassen ausüben.
Das erfindungsgemäße Gurtsystem 40 ermöglicht
in vorteilhafter Weise eine Anpassung der beiden Gurteinheiten 41, 42 für
einen Insassen an dessen Sitzposition und Gewicht, wobei Informationen über
Sitzposition, Größe und Gewicht des Insassen beispielsweise über
die erste Sensoreinheit 12 erfasst werden können.
Je nach Situation ist dann eine Verringerung der Belastungen im
Bereich der untere Extremitäten und des Beckens bei einem Crash
oder Überschlag möglich. Das erfindungsgemäße
Gurtsystem 40 erhöht den Schutz des Insassen im
Crashfall durch eine geregelte und getrennt steuerbare Vorstraffung
im Schulter/Thorax-Bereich und auch im Becken/Pelvis-Bereich. Zudem
ist eine Kraftbegrenzung sowohl für das Schultergurtband 41.2 als
auch für das Beckengurtband 42.2 möglich. Dadurch
ist es möglich, die Bewegungstrajektorie eines weiter hinten
sitzenden Insassen aktiv anzupassen, insbesondere im Bereich des
Pelvis und der unteren Extremitäten. Ziel ist es, eine
frühere Ankopplung der unteren Extremitäten des
Insassen an das Fahrzeug 1 zu erhalten und damit die aufnehmbare Relativgeschwindigkeit
der betroffenen Körperteile zu minimieren. Für
weiter vorne sitzende Insassen ist jedoch eine größere
Rückhaltung im Bereich des Oberkörpers als im
Bereich des Unterkörpers erforderlich. Auch dies kann durch
die beiden Gurteinheiten 41, 42 des erfindungsgemäßen
Gurtsystems 40 umgesetzt werden, welche über die
Koppelmittel 43 sowohl unabhängig wie auch abhängig
voneinander betrieben werden können.
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Wie
aus 2 weiter ersichtlich ist, erfolgt die Kopplung
der Antriebsachse 47 in Fahrzeugslängsrichtung
x, da zukünftig wegen der Verbesserung des Seitenaufprallschutzes
die B-Säule 2 im Bereich des Schwellers in Fahrzeugslängsrichtung
x deutlich größer ausfallen wird, wobei z die
Fahrzeughochrichtung und y die Fahrzeugquerrichtung repräsentieren.
Die beiden Aufrollmodule 41.1, 42.1 sind zwar
auf einer gemeinsame Achse 47 angeordnet können
aber durch mechanische, pneumatische oder hydraulische Elemente
getrennt für beide Gurtbänder 41.2, 42.2 unabhängig
voneinander angesteuert werden, d. h. weder die Gurtstraffung noch
die Kraftbegrenzung ist für beide Gurtbänder 41.2, 42.2 gleich, sondern
kann beliebig variiert werden. Ein Vorstraffungsvorgang für
die beiden Gurtbänder 41.2, 42.2 kann
beispielsweise durch einen Energiespeicher gespeist werden, der
als pyrotechnisches Element ausgeführt ist. Alternativ
ist eine Ausführung des Antriebselements als Gasgenerator,
beispielsweise als Druckgasgenerator oder als Hybridgasgenerator, oder
als eine unter Druck stehende, flexible Innenkammer möglich.
Ein Vorstraffungsvorgang beinhaltet die Beseitigung der Gurtlose,
beispielsweise durch eine irreversible pyrotechnische Straffungseinheit
oder durch einen Elektromotor über eine elektromechanische
Ankopplung, der bereits vor einer Kollision eine unabhängige
Straffung des Beckengurtbandes 42.2 und/oder des Schultergurtbandes 41.2 vornehmen
kann. Die unabhängige Vorstraffung für das Schultergurtband 41.2 und
das Beckengurtband 42.2 vor einer Kollision basiert auf
einer intelligenten Logik in Abhängigkeit von der Insassenposition.
Die Steuerung eines derartigen Vorstraffungsvorgangs erfolgt durch
Auswerten von Fahrdynamikdaten und/oder von Informationen einer
vorausschauenden Sensorik, welche beispielsweise das Fahrzeugumfeld überwacht.
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Auch
die Kraft- bzw. Lastbegrenzung der Gurtbänder 41.2, 42.2 kann
mechanisch, elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch geschaltet
werden. Dies kann für die beiden Gurteinheiten 41, 42 getrennt
und unabhängig voneinander oder bei Bedarf über
die Koppelmittel 43 mit einer entsprechenden Kopplung zueinander
eingestellt werden. Um eine entkoppelte Wirkung der beiden Straffungs-
und Kraftbegrenzungsvorgänge umzusetzen, wirkt das Schultergurtband 41.2 mit
einem ersten Ende so mit dem ersten Aufrollmodul 41.1 zusammen,
dass das Schultergurtband 41.2 vom ersten Aufrollmodul 41.1 aufgerollt
wird, und das Beckengurtband 42.2 wirkt mit einem ersten
Ende so mit dem zweiten Aufrollmodul 42.1 zusammen, dass
das Beckengurtband 42.2 vom zweiten Aufrollmodul 42.1 aufgerollt
wird, wobei ein zweites Ende des Schultergurtbands 41.2 und
ein zweites Ende des Beckengurtbands 42.2 an einer Verbindungsstelle 49.1 im
Bereich eines Gurtschlusses 49 miteinander verbunden sind,
beispielsweise durch eine Naht. Wie aus 2 weiter
ersichtlich ist, wird das Schultergurtband 41.2 im oberen
Bereich der B-Säule 2 durch ein Umlenkelement 41.6 umgelenkt,
das beispielsweise als Umlenkrolle ausgeführt ist.
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Die
Funktionsweise des dargestellten Gurtsystems 40 passt sich
ohne Probleme in ein bestehendes Rückhaltesystemkonzept
bestehend aus Sensorsystem 10, Steuersystem 20 und
Rückhaltemittel 30 ein. Der Unterschied zu bestehenden
Systemen kommt dann zum Tragen, wenn eine getrennte Gurtblockade,
eine getrennte Straffung oder eine getrennte Kraftbegrenzung der
unterschiedlichen Körperbereiche Oberkörper (Brust,
Thorax) gegenüber Unterkörper (Femur, Tibia, Pelvis)
gewünscht wird. Aus den Informationen der Innenraumsensierung,
wie z. B. Sitzpositionssensor, Gewichtssensor oder Innenraumkameras
kann die Größe, das Gewicht und die Sitzposition
des Insassen abgeschätzt werden und auf Basis der durch
Beschleunigungs- und/oder Druck- und/oder Körperschallsensoren
gemessenen Crashschwere oder Crashart können die geeigneten
Gegenmaßnahmen eingeleitet werden. Hierzu kann es beispielsweise
erforderlich sein, dass das Beckengurtband 42.2 zu einem
späteren Zeitpunkt blockiert wird als das Schultergurtband 41.2, oder
dass die Kraftbegrenzung im Schultergurtband 41.2 defensiver
als im Beckengurtband 42.2 eingestellt wird. Es können
weitere verschiedene Kombinationen eingestellt werden, wobei die
korrespondierenden Schwellwerte für die Kraftbegrenzung
oder die Vorstraffung entsprechend eingestellt werden können.
Vorzugsweise erfolgt die Ansteuerung über das erste Steuergerät 22,
das beispielsweise als Airbagsteuergerät ausgeführt
ist, wobei auch andere Steuergeräte zur Ansteuerung denkbar
sind. Eine im Aufrollmodul 41.1, 42.1 verbaute
Zündvorrichtung nutzt die Energie der Zündeinheit
um das korrespondierende Gurtband 41.2, 42.2 aktiv
einzurollen. Die Energie wird nun je nach detektiertem Lastfall
auf das Beckengurtband 42.2 und das Schultergurtband 41.2 aufgeteilt.
Die Aufteilung erfolgt beispielsweise über eine vom ersten
Steuergerät 22 übermittelte Information,
wobei die auf der gemeinsamen Achse 47 verbauten Kopplungsmittel 43 angesteuert
werden. Die Kopplung/Entkopplung der Aufrollmodule 41.1, 42.1 an
die Achse 47 kann beispielsweise mechanisch, elektrisch,
elektro-mechanisch, pneumatisch oder hydraulisch erfolgen. Denkbar
ist auch die Integration einer Auslöseeinheit zur Entkopplung/Kopplung
der Aufrollmodule 41.1, 42.1 in die Aufrollmodule 41.1, 42.1 selbst.
Die vollständige Integration der Auslöseeinheit
mit dem Steuergerät im korrespondierenden Aufrollmodul 41.1, 42.1 ist
ebenfalls denkbar.
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Die
Bauform der horizontal auf einer gemeinsamen Antriebswelle 47 angeordneten
Aufrollmodule 41.1, 42.1 passt ideal zur Verbausituation
in zukünftigen Fahrzeugen 1, da die B-Säulen 2 aufgrund
der Seitencrashanforderungen in Höhe des Seitenschwellers
immer breiter ausgelegt werden und somit genügend Bauraum
vorhanden sein wird. Typischerweise wird das Schultergurtband 41.2 ausgehend von
der Einbauposition vertikal nach oben bis zum oberen Umlenk- und
Verankerungspunkt 41.6 an der B-Säule 2 geführt.
Damit ergeben sich für die Positionierung und Gurtführung
des Schultergurtbands 41.2 keine Änderungen zur
herkömmlichen Ausführung. Beim Beckengurtband 42.2 wird
das Gurtband 42.2, entgegen der typischen Verankerung des
Gurtbandes 42.2 am Fahrzeug 1 in Höhe
des Sitzes, mittels eines Auslasses aus der Verkleidung geführt,
wie beispielsweise aus 3 ersichtlich ist.
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Der
stark vereinfachte, schematische Darstellung der Aufrollmodule 41.1, 42.1 in 4,
zeigt die gemeinsame Antriebswelle 47 der Aufrollmodule 41.1, 42.1.
Die mögliche Kopplung der beiden getrennt auf der Antriebswelle 47 befestigten
Aufrollmodule 41.1, 42.1 wird durch entsprechende
mechanische, pneumatische oder hydraulische Komponenten 43 ermöglicht.
So wäre es bei Bedarf beispielsweise möglich im
Gurtstraffmodus oder auch im Gurtkraftbegrenzungsmodus einen gleichzeitigen
und gleichmäßigen Eingriff auf die beiden Aufrollmodule 41.1, 42.1 vorzunehmen.
Die Kopplung zwischen der Antriebswelle 47 und der entsprechenden
Gurtführung 41.3, 42.3 erfolgt beispielsweise über
eine mechanische Einrastung von entsprechenden Kopplungselementen
und zwar getrennt für jedes Aufrollmodul 41.1, 42.1.
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Eine
Gurtkraftbegrenzung auf mechanische Art kann beispielsweise mittels
eines Torsionselementes umgesetzt werden, welches bei Erreichen
eines bestimmten Schwellwertes eine Sollverformung durchführt.
Alternativ zu diesem Konzept ist auch eine hydraulische Umsetzung
möglich, die nachfolgend unter Bezugnahme auf 5 und 6 beispielhaft
beschrieben wird.
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Wie
aus 5 und 6 ersichtlich ist, kann eine
Innendruckkammer 41.4, 42.4, welche von einer reiß-
und hochfesten Membran 41.5, 42.5 begrenzt wird,
zur Kraftbegrenzung und zur Vorstraffung verwendet werden. Je nach
Bedarf kann der Druck in der Innendruckkammer 41.4, 42.4 angepasst
werden, und damit auch der Umfang der Membran 41.5, 42.5 verändert
werden. Um die Membran 41.5, 42.5 herum wird eine
an die flexible Innendruckkammer 41.4, 42.4 angepasste
variierbare Gurtführung 41.3, 42.3 gelegt,
welche beispielsweise aus zwei halbkreisförmigen Körpern
besteht. Soll eine Straffung ausgeführt werden, dann bewirkt
eine schlagartige Druckerhöhung in der Innendruckkammer 41.4, 42.4 eine
Aufweitung der Gurtführung 41.3, 42.3 von
einem kreisförmigen Körper zu einem ovalen Körper. Damit
wird letztendlich eine Straffung des Gurtbandes 41.2, 42.2 erreicht,
da auf beiden Seiten der Gurtführung 41.3, 42.3 eine
Längenänderung und damit ein "Weggewinn" entsteht.
In 5 ist das erste Aufrollmodul 41.1 mit
einer Innendruckkammer 41.4 dargestellt, in der ein niedriger
Druck herrscht, und das zweite Aufrollmodul 42.1 ist mit
einer Innendruckkammer 42.4 dargestellt, in der ein höherer Druck
herrscht.
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Eine
Kraftbegrenzung kann durch eine Anpassung des Druckes in der korrespondierenden
Innendruckkammer 41.4, 42.4 umgesetzt werden.
Dabei kann der Druck entsprechend abgesenkt werden, um den Gurtbandauszug
bei Erreichen einer bestimmten Kraft freizugeben, welche über
den Druck in der Innendruckkammer messbar ist. Durch einen über
ein Ausgleichsventil 43.1 ausgeführten Druckausgleich
zwischen der Innendruckkammer 41.4 des Schultergurtbands 41.2 und
der Innendruckkammer 42.4 des Beckengurtbands 42.2 kann
das Kraftniveau entsprechend angepasst werden, oder eine Kopplung
der Zustände für das in Beckengurtband 42.2 und
das Schultergurtband 41.2 erreicht werden.
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Eine
alternative nicht dargestellte Ausführungsform der Aufrollmodule,
bei der keine Straffung durch die unter Druck stehenden Innendruckkammern
erzeugt wird, sieht einen Einschluss eines pyrotechnischen Elementes
vor. Aufgrund der Geometrie bietet es sich an, dieses pyrotechnische
Element in Richtung der Antriebswelle anzuordnen, d. h. in Fahrzeuglängsrichtung.
Die beispielsweise in Form von Sprengmitteln oder auch durch Druckgas
verfügbare Energie, kann dann je nach Bedarf für
die Straffung des Schultergurtbands 41.2 und/oder des Beckengurtbands 42.2 aufgeteilt
werden. Die Kraftbegrenzung könnte weiterhin durch Einstellen
des Drucks in der Innendruckkammer realisiert werden.
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Bei
einer weiteren alternativen nicht dargestellten Ausführungsform
werden die Innendruckkammern zur Kraftbegrenzung durch Torsionsstäbe ersetzt,
wobei die Straffung durch das pyrotechnische oder druckgasgesteuerte
Element erreicht wird, das in Richtung der Antriebswelle eingebaut
wird.
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Das
erfindungsgemäße Gurtsystem ermöglicht
in vorteilhafter Weise eine individuelle Anpassung der beiden Gurteinheiten,
welche bei einer Kollision, wie z. B. einem Front-, Seiten- oder
Heckcrash, einem Überschlag usw. eine entsprechende Rückhaltewirkung
auf den Insassen ausüben, an Größe, Gewicht
und Sitzposition des Insassen, welche beispielsweise über
entsprechende Sensoren oder eine Innenraumkamera erfasst werden
können. Dies ermöglicht ein effizientes Energiemanagement bei
der Gurtsystemauslegung und eine optimale Anpassung an einen tatsächlich,
real auftretenden Crash.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 20060208124 [0006]
- - KR 2006054684 [0007]
- - US 5560565 A1 [0009]