DE10310069A1

DE10310069A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Regelung oder Steuerung eines Rückhaltesystems eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE10310069A1
Application number: DE2003110069
Authority: DE
Inventors: Martin Specht; Thomas Heckmayr
Original assignee: Joyson Safety Systems Inc
Current assignee: Joyson Safety Systems Inc
Priority date: 2003-03-07
Filing date: 2003-03-07
Publication date: 2004-09-23
Anticipated expiration: 2023-03-08
Also published as: DE602004004422D1; DE602004004422T2; EP1454806A3; EP1454806A2; EP1454806B1; ES2280854T3; DE10310069B4

Abstract

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung oder Steuerung eines Insassen-Rückhaltesystems eines Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von einer an einem Sicherheitsgurt wirkenden Zugkraft, welche zwischen einer am Fahrzeugaufbau verankerten Anordnung und einer gegenüber dieser Anordnung beweglichen Anordnung gemessen wird, wobei die Kraftmesssignale zur Einstellung wenigstens einer Rückhaltefunktion der Rückhalteeinrichtung während des normalen Fahrbetriebs oder während einer Precrash-Phase oder während eines Unfalls rechnergestützt ausgewertet werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung oder Steuerung eines Rückhaltesystems eines Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von einer an einem Sicherheitsgurt wirkenden Kraft.

Aus US 5,996,421 ist es bekannt, eine am Sicherheitsgurt wirkende Zugkraft beim Einstecken einer mit dem Sicherheitsgurt verbundenen Steckzunge in ein Gurtschloss zu messen. Das Messsignal wird mit einem Gewichtskraft-Messsignal für eine auf einen Fahrzeugsitz wirkende Gewichtskraft kombiniert, um die Sitzbelegung durch einen Fahrzeuginsassen oder Kindersitz festzustellen. In Abhängigkeit davon wird die Befüllung des Beifahrerairbags eingestellt.

Aus DE 196 04 483 C1 ist ein Rückhaltesystem für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei welchem in Abhängigkeit von den Körperdaten des Fahrzeuginsassen, seiner Sitzposition und des Unfallablaufs eine Regelung des Kraft-/Weg-Verlaufs in der Kraftbegrenzungseinrichtung zur Einstellung der vom Gurtband am Körper des Fahrzeuginsassen vermittelten Rückhaltekraft durchgeführt wird. Dabei kann auch eine Messung der am Gurtband wirkenden Kraft durchgeführt werden.

Ferner ist es aus WO 01/87676 bekannt, mit Hilfe einer im Bereich der Gurtschlossbefestigung vorgesehenen Kraftmesseinrichtung die am Gurtband wirkende Zugkraft zusammen mit der auf den Fahrzeugsitz wirkenden Gewichtskraft zu messen, um eine Sitzbelegung festzustellen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die Messwerte für die am Gurtband wirkenden Zugkräfte für die Regelung oder Steuerung zusätzlicher Funktionen des Rückhaltesystems zu verwenden.

Diese Aufgabe wird bei der Erfindung verfahrensmäßig durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 und vorrichtungsmäßig durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 16 gelöst.

Bei der Erfindung wird die am Sicherheitsgurt wirkende Kraft an einer Stelle im Kraftfluss zwischen dem Sicherheitsgurt und einer Befestigungsstelle des Gurtschlosses am Fahrzeug gemessen. Die Kraftmesssignale werden zur Einstellung wenigstens einer Rückhaltefunktion während des normalen Fahrbetriebs oder während einer Pre-Crash-Phase oder während eines Unfalls rechnergestützt ausgewertet.

Hierzu kann die gemessene Zugkraft zur Einstellung der Gurtbandanlagekraft (Tragekomfort), mit welcher der Sicherheitsgurt im normalen Fahrbetrieb am Körper des Fahrzeuginsassen anliegt, ausgewertet werden. Dabei kann die am Sicherheitsgurt wirkende gemessene Kraft mit einem Sollwert für die Gurtbandanlagekraft verglichen werden und in Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis ein elektrischer Antrieb angesteuert werden, mit dem die Gurtbandanlagekraft auf den gewünschten Wert eingestellt wird. Der Sollwert für die Gurtbandanlagekraft kann in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt werden.

Ferner kann das Messsignal für die am Sicherheitsgurt wirkende Zugkraft zur Einstellung von Rückhaltefunktionen bei einer Precrash-Fahrsituation ausgewertet werden. Die Erkennung der Precrash-Fahrsituation kann beispielsweise aus der Auswertung von Sensorsignalen gewonnen werden, welche fahrdynamische Zustände erfassen. Durch die Auswertung der Sensorsignale kann eine potentielle Unfallsituation bestimmt werden, wie es beispielsweise aus der DE 100 29 061 A1 und der US 6,394,495 B1 bekannt ist. Vorzugsweise kann das Messsignal für die am Sicherheitsgurt wirkende Zugkraft zur Steuerung der Rückstrammkraft beim Vorstrammen des Sicherheitsgurtes ausgewertet werden. Ferner kann das Kraftmesssignal zur Einstellung wenigstens einer Sitzkomponenten, insbesondere der Sitzlehne und/oder der Sitzfläche während der Precrash-Phase ausgewertet werden.

Das Messsignal für die am Sicherheitsgurt wirkende Zugkraft kann dabei zusammen mit den Sensorsignalen ausgewertet werden, die zur Erkennung der Precrash-Fahrsituation dienen. Die Verstellung der Sitzkomponenten, insbesondere der Sitzlehne und der Sitzfläche kann mittels eines Elektroantriebs erfolgen, wie es beispielsweise aus der DE 199 61 799 A1 bekannt ist. Ferner kann die Rückstrammkraft, welche zum Vorstraffen des Sicherheitsgurtes dient, von einem elektrischen Antrieb, insbesondere Elektromotor erzeugt werden.

Bei einem Unfallgeschehen, insbesondere Crash, kann die während des Unfallverlaufs gemessene, am Gurtband wirkende Zugkraft zur Einstellung der in einen Airbag eingeleiteten Füllgasmenge ausgewertet werden.

Ferner kann das Messsignal zur Einstellung der von einem Kraftbegrenzer beeinflussten Rückhaltekraft des Sicherheitsgurtes während des Unfallgeschehens ausgewertet werden. Insbesondere kann hierbei ein Vergleich des Messsignals mit einem in einer Kennlinie vorgegebenen Kraftverlauf des kraft begrenzten Gurtbandauszugs verglichen werden und in Abhängigkeit vom Vergleichswert die Regelung oder Steuerung des Kraftbegrenzers durchgeführt werden. Hierzu kann beispielsweise ein elektrischer Antrieb, insbesondere in Form eines Elektromotors zur Beeinflussung der begrenzten Rückhaltekraft des Sicherheitsgurtes entsprechend geregelt oder gesteuert werden.

Das für die Gurtspannung gemessene Messsignal wird vorzugsweise zusätzlich zu der Auswertung bei der Kindersitzerkennung bzw. Erkennung der Sitzbelegung in bekannter Weise ausgewertet. Die Verwendung des Kraftmesssignals erfolgt zusätzlich zumindest bei einer der oben erläuterten Rückhaltefunktionen während der drei möglichen Fahrsituationen, nämlich dem normalen Fahrbetrieb, einer Precrash-Phase oder während des Unfallgeschehens.

Die Zugkraftmessung am Sicherheitsgurt erfolgt vorzugsweise gegen wenigstens zwei im Kraftfluss in Reihe geschaltete Federvorspannungen, von denen wenigstens zwei Federvorspannungen unterschiedliche Größe aufweisen. Hierbei handelt es sich um eine eigenständige Erfindung, mit welcher unterschiedliche den verschiedenen Fahrsituationen zugeordnete Messbereiche geschaffen werden. Hierzu kann die Federkonstante der ersten Vorspannung in einem Bereich liegen, in welchem die zweite Federvorspannung sich noch wie ein starrer Körper verhält. Die Federkonstante der ersten Federvorspannung wird vorzugsweise für Kraftmessungen bei normalem Fahrbetrieb und während der Precrash-Phase verwendet. Gegen die zweite größere Federvorspannung erfolgen die Kraftmessungen bei einem Unfall (Crash). Dabei kann sich die erste Federvorspannung wie ein starrer Körper verhalten.

Die Federvorspannungen können von mechanischen Federn, beispielsweise Schraubenfedern, Tellerfedern oder von einem federnden Material oder von in geeigneter Weise federnd ausgebildeten Körpern verwirklicht werden.

Die Vorrichtung zum Regeln oder Steuern eines Rückhaltesystems eines Kraftfahrzeugs enthält gemäß der Erfindung

– eine Kraftmesseinrichtung, welche im Kraftfluss zwischen einer Befestigungsstelle des Sicherheitsgurtes am Fahrzeug und dem Sicherheitsgurt angeordnet ist;
– eine an die Kraftmesseinrichtung angeschlossene Auswerteeinrichtung, welche von der Kraftmesseinrichtung gelieferte Messsignale auswertet; und
– wenigstens einen an die Auswerteeinrichtung angeschlossenen elektrischen Antrieb, welcher in Abhängigkeit von den Messsignalen gesteuert wird, wobei
– der wenigstens eine elektrische Antrieb mit Komponenten eines Gurtaufrollers des Sicherheitsgurtes in Abhängigkeit von den Messsignalen verbindbar ist. Zusätzlich können von der Auswerteeinrichtung noch elektrische Antriebe für die Verstellung von Sitzkomponenten, wie Sitzlehne und Sitzfläche angesteuert werden.

Ferner kann die Auswerteeinrichtung eine Steuereinrichtung zur Steuerung einer Füllgasmenge für einen Airbag betätigen. Die Füllgasmenge wird dabei in Abhängigkeit von der beim Unfallgeschehen gemessenen Zugspannung am Sicherheitsgurt und gegebenenfalls weitere die Unfallschwere und/oder das Körpergewicht und/oder die Position des Fahrzeuginsassen angebende Signale eingestellt.

Die Zugspannung wird vorzugsweise an einer Stelle im Kraftfluss zwischen einer mit dem Sicherheitsgurt verbundenen Steckzunge, welche in einem Gurtschloss verriegelt ist und einer Befestigungsstelle des Gurtschlosses am Fahrzeug gemessen. Ferner kann die Zugkraft im Bereich eines Endbeschlages, mit welchem der Sicherheitsgurt an seinem einen Ende mit dem Fahrzeug verbunden ist, gemessen werden. Die Messstelle befindet sich hierzu vorzugsweise zwischen einer Befestigungsstelle, mit welcher der Endbeschlag am Fahrzeugaufbau verankert ist, und einer Halteöse, mit welcher das Ende des Sicherheitsgurtes mit dem Endbeschlag, insbesondere einem am Endbeschlag beweglich gelagerten Messelement verbunden ist.

Anhand die Figuren wird die Erfindung noch näher erläutert.
Es zeigt
1 ein Blockschaltbild für eine Auswerteschaltung, welche mit einer Kraftmesseinrichtung für die am Sicherheitsgurt wirkende Zugkraft und weitere Sensoren verbunden ist;
2 ein Ausführungsbeispiel für eine Anordnung einer Kraftmesseinrichtung, mit welcher die am Sicherheitsgurt wirkende Zugkraft gemessen wird, und
3 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Anordnung einer Kraftmesseinrichtung, mit welcher die am Sicherheitsgurt wirkende Zugkraft gemessen wird.
In der 1 ist ein Blockschaltbild einer Auswerteeinrichtung 8 dargestellt, in welcher die von einer Kraftmesseinrichtung 1 gemessenen Zugkräfte an einem Sicherheitsgurt 21 (2 und 3) eines Kraftfahrzeugs rechnergestützt ausgewertet werden. Die Auswerteeinrichtung 8 kann als programmierbarer Rechner oder Rechnerbestandteil ausgebildet sein. Die Auswertung erfolgt in der Weise, dass Rückhaltefunktionen eines Rückhaltesystems eines Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit vom jeweiligen Auswerteergebnis geregelt oder gesteuert werden.
Die Auswerteeinrichtung 8 beinhaltet eine Detektoreinheit 4, welche einen normale Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs feststellt und eine vorzugsweise elektronisch ausgebildete Durchschalteinrichtung 3 in der Weise ansteuert, dass die für den normalen Fahrbetrieb relevanten Messwerte der Kraftmesseinrichtung 1 an eine Steuereinrichtung 2 weitergeleitet werden, um beispielsweise die Anlagekraft (Tragekomfort) des Sicherheitsgurtes einzustellen, wie noch erläutert wird.
Ferner beinhaltet die Auswerteeinrichtung 8 eine Detektoreinheit 5, mit welcher festgestellt wird, ob das Fahrzeug sich in einer Precrash-Fahrsituation befindet. Eine derartige Detektoreinheit ist beispielsweise aus der DE 100 29 061 A1 oder der DE 199 61 799 A1 bekannt. Von der Detektoreinheit 5 werden Sensorsignale ausgewertet, welche fahrzeugdynamische Zustände wiedergeben und einen Hinweis auf eine potentielle Unfallsituation beinhalten.
Wenn von der Detektoreinheit 5 eine Precrash-Situation festgestellt wird, erfolgt eine entsprechende Ansteuerung der Durchschalteinrichtung 3. Die Durchschalteinrichtung 3 ist dann für die entsprechenden Kraftmesssignale der Kraftmesseinrichtung 1 durchlässig, wobei diese Signale an die Steuereinrichtung 2, welche zur Steuerung eines mit einem Gurtaufroller 10 des Sicherheitsgurtes verbundenen elektrischen Antriebes 9 dient. Ferner werden die Kraftmesssignale an Steuereinrichtungen 17, 18 zur entsprechenden Einstellung von Sitzkomponenten in bestimmte der Precrash-Situation genügenden Positionen weitergeleitet. Die Steuereinrichtungen 17, 18 können mit Einstelleinrichtungen 12, 13 für die Sitzfläche und die Sitzlehne verbunden sein. Ferner werden Sollwertgeber 14, 15 aktiviert, welche für die Einstellungen der Sitzfläche und Sitzlehne in Abhängigkeit von der Precrash-Situation vorgegebene Sollwerte liefern.
Ferner beinhaltet die Auswerteeinrichtung 8 eine Detektoreinheit 6, mit welcher festgestellt wird, ob das Fahrzeug in einen Unfall (Crash) verwickelt ist. Die Detektoreinheit 6 wertet hierzu entsprechende Sensorsignale aus, welche Informationen für ein Unfallgeschehen liefern.
Bei einem Crash wird die Durchschalteinrichtung 3 von der Detektoreinheit 6 angesteuert, so dass die Kraftmesssignale der Kraftmesseinrichtung 1 zu den entsprechenden Steuereinrichtungen für die jeweiligen Rückhaltefunktionen weitergeleitet werden. Insbesondere wird das Kraftmesssignal der Messeinrichtung 1 an eine Steuereinrichtung 19 für eine Airbagfüllung weitergeleitet. Die Steuereinrichtung 19 ist hierzu mit einer Airbagfülleinrichtung 11 verbunden. Die Steuerung der Airbagfülleinrichtung 11 erfolgt in Abhängigkeit von einem Sollwert, der von einem Sollwertgeber 16 geliefert wird. Der Sollwertgeber 16 wird von einem entsprechenden Signal der Detektoreinheit 6 aktiviert.
Im folgenden wird der Betrieb des in der 1 dargestellten Rückhaltesystems bei den verschiedenen Fahrsituationen (normaler Fahrbetrieb, Precrash, Crash) im einzelnen erläutert.
Im normalen Fahrbetrieb besteht die Möglichkeit, dass das Messsignal der Kraftmesseinrichtung 1 zusammen mit einem einer Gewichtskraft proportionalen Signal ausgewertet wird. Das der Gewichtskraft proportionale Signal liefert eine Information, ob der zugeordnete Fahrzeugsitz durch einen Fahrzeuginsassen oder durch einen Kindersitz belegt ist. Aus der Auswertung der beiden Signale lässt sich die Sitzbelegung erkennen, wie es beispielsweise aus der US 6,081,759 oder der US 5,996,421 bekannt ist.
Durch die Ansteuerung der Durchschalteinrichtung 3 im normalen Fahrbetrieb wird das Kraftsignal der Kraftmesseinrichtung 1 an die Steuereinrichtung 2, welche mit dem elektrischen Antrieb 9 verbunden ist, weitergeleitet. Der elektrische Antrieb 9 ist vorzugsweise als Gleichstrommotor, insbesondere kollektorloser Gleichstrommotor ausgebildet. Ferner wird durch die Detektoreinheit 4 für den normalen Fahrbetrieb ein Sollwertgeber 7 auf einen bestimmten Sollwert für eine am Sicherheitsgurt 21 wirkende Zugspannung eingestellt. Der Sollwert dieser Zugspannung kann abhängig von der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs sein. Je höher die Geschwindigkeit des Fahrzeug ist, umso höher ist der Sollwert für die am Sicherheitsgurt 21 wirkende Zugspannung. Das Messsignal der Kraftmesseinrichtung 1 stellt den Ist-Wert der am Sicherheitsgurt wirkenden Zugspannung dar. Der Ist-Wert wird mit dem Sollwert in der Steuereinrichtung 2 verglichen und in Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis wird der elektrische Antrieb 9 betätigt. Vorzugsweise erreicht man hierdurch eine Einstellung der Gurtbandanlagekraft, mit welcher der Sicherheitsgurt im normalen Fahrbetrieb am Körper des Fahrzeuginsassen anliegt (Tragekomfort). Diese Gurtbandanlagekraft kann, wie schon erläutert, in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt werden. Hierbei kann der elektrische Antrieb 9 ergänzend zu der Rückstellkraft, mit wel cher eine Triebfeder des Gurtaufrollers 10 den Sicherheitsgurt einzieht, zur Einwirkung gebracht werden. Beim Ablegen des Sicherheitsgurtes, d.h. bei einer Zugkraft annähernd oder gleich Null, kann der elektrische Antrieb 9 für einen raschen Bandeinzug des Gurtaufrollers 10 entsprechend angesteuert werden. Der Sicherheitsgurt wird dabei rasch in seine Parkposition gebracht.
Wenn von der Detektoreinheit 5 eine Precrash-Situation festgestellt wird, wird die Durchschalteinrichtung 3 in der Weise angesteuert, dass das Messsignal der Kraftmesseinrichtung 1 an die Steuereinrichtungen 2, 17 und 18 weitergeleitet wird. Ferner werden die entsprechenden Sollwertgeber 7, 14 und 15 aktiviert.
Dabei kann vom Sollwertgeber 7 eine für das Vorstraffen des Sicherheitsgurtes erforderliche Zugkraft als Sollwert vorgegeben werden. Der Sollwert wird in der Steuereinrichtung 2 mit dem durchgeschalteten Istwert, der von der Kraftmesseinrichtung 1 gemessenen Zugkraft verglichen. In Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis wird der elektrische Antrieb 9 angesteuert, welcher gegebenenfalls über eine Kupplung auf die Gurtspule des Gurtaufrollers 10 ein entsprechendes Drehmoment überträgt, so dass zur Beseitigung einer eventuell vorhandenen Gurtlose das Gurtband in den Gurtaufroller 10 eingezogen wird und der Sicherheitsgurt mit der erforderlichen Zugspannung beaufschlagt wird.
Gleichzeitig können bzw. kann die Sitzfläche und/oder die Sitzlehne eines mit einem Fahrzeuginsassen belegten Sitzes in für eine Precrash-situation vorgegebene Position gebracht werden. Entsprechende Positionssignale werden als Sollwerte von den Sollwertgebern 14, 15 an die Steuereinrichtungen 17 und 18 geliefert. Die Steuereinrichtungen 17, 18 vergleichen die Sollwerte mit gemessenen Ist-Positionen für die Sitzfläche und/oder die Sitzlehne, wobei in Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis die Verstelleinrichtungen 12 und/oder 13 entsprechend angesteuert werden. Die Ist-Positionen für die Sitzfläche werden von einem Sitzfläche-Positionssensor 36 und die Ist-Positionen der Sitzlehne werden von einem Sitzlehne-Positionssensor 35 gemessen. Es können hierfür jeweils auch mehrere Sensoren verwendet werden. Gleichzeitig erfolgt die oben schon erläuterte Regelung bzw. Steuerung der auch auf den Sicherheitsgurt einwirkenden Zugspannung, welche für das Vorstraffen des Sicherheitsgurtes in der Precrash-Phase erforderlich ist.
Wenn von der Detektoreinheit 6 ein Unfall (Crash) festgestellt wird, werden von der Durchschalteinrichtung 3 die von der Kraftmesseinrichtung 1 zur Steuereinrichtung 2 geführte Verbindung die vom Sitzlehne-Positionssensor 35 zur Steuereinrichtung 18 geführte Verbindung, die vom Sitzfläche-Positionssensor 36 zur Steuereinrichtung 17 geführte Verbindung und die von einem Airbag-Füllstandssensor 37 zur Steuereinrichtung 19 geführte Verbindung auf Durchlass geschaltet. Ferner werden die Sollwertgeber 7, 14, 15 und 16 aktiviert. Ferner ist die Kraftmesseinrichtung 1 über die Durchschalteinrichtung 3 mit den Sollwertgebern 7 und 16 verbunden. Das von der Kraftmesseinrichtung 1 bei einem Unfall gemessene Kraftsignal enthält eine Information über die Unfallschwere und/oder die Größe bzw. das Gewicht der angegurteten verunfallten Person. In Abhängigkeit davon und gegebenenfalls weiteren Signalen, die Informationen zum Körpergewicht des Fahrzeuginsassen und/oder der Unfallschwere und/oder der Position des Fahrzeuginsassen im Fahrzeug enthalten, werden die Sollwerte der Sollwertgeber 7 und 16 eingestellt. Die Positionssollwerte der Sollwertgeber 14, 15 entsprechen den Positionen, welche die Sitzfläche und die Sitzlehne bei einem Crash einnehmen sollen. Durch den Sitzlehne-Positionssensor 35 und den Sitzfläche-Positionssensor 36 werden die entsprechenden Ist-Positionen für die Sitzlehne und die Sitzfläche gemessen. Die Messwerte werden in den Steuereinrichtungen 17 und 18 mit den Sollwerten der Sollwertgeber 14, 15 verglichen und die Sitzlehne-Verstelleinrichtung 13 und/oder die Sitzfläche-Verstelleinrichtung 12 werden entsprechend angesteuert, so dass Sitzlehne und Sitzfläche die Sollpositionen für den Crashfall einnehmen.
In Abhängigkeit von der Unfallschwere und/oder dem Gewicht des angegurteten Fahrzeuginsassen gibt der Sollwertgeber 7 eine bestimmte Kraft-Weg-Kennlinie für die Betätigung des im Gurtaufroller 10 integrierten Kraftbegrenzers (load limiter) an. Das von der Kraftmesseinrichtung 1 gelieferte Messsignal gibt die Ist-Größe der jeweiligen am Sicherheitsgurt wirkenden Zugkraft an, die mit dem jeweiligen Zugkraftwert der vorgegebenen Kennlinie verglichen wird. In Abhängigkeit vom Vergleich wird der elektrische Antrieb 9, welcher mit dem Kraftbegrenzer oder der Gurtspule des Gurtaufrollers 10 verbunden ist, entsprechend angesteuert, so dass die Kraftbegrenzerwirkung der vorgegebenen Kennlinie entspricht. Der elektrische Antrieb 9 kann hier in bekannter Weise mit einem beispielsweise in Form eines Torsionsstabes in den Gurtaufroller 10 integrierten Kraftbegrenzer zur Erzielung der gewünschten Kennlinie zusammenwirken.
Zusätzlich können dabei noch aus einer Abtastung der Gurtspulendrehung gewonnene Signale ausgewertet werden, wie es aus der DE 199 02 483 A1 bekannt ist. Eine Verbindung des elektrischen Antriebes 9 mit dem Gurtaufroller 10 in den verschiedenen Fahrsituationen ist aus der DE 197 31 689 C1 bekannt.
Ferner kann, wie oben schon erläutert wurde, in Abhängigkeit von dem Messsignal der Kraftmesseinrichtung 1 und gegebenenfalls den anderen oben erwähnten Sensorsignalen der Füllgrad als Sollwert zur Befüllung eines Airbags im Sollwertgeber 16 voreingestellt werden. Mit Hilfe des Airbag-Füllstandssensors 37 wird der jeweilige Istzustand des Füllgrades des Airbags festgestellt und in der Steuereinrichtung 19 mit dem vorgegebenen Sollwert verglichen. In Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis wird die Airbagfülleinrichtung 11 beim Füllen des Airbags gesteuert.
Die Steuerung der Befüllung des Airbags sowie der durch den Kraftbegrenzer (load limiter) beaufschlagte Gurtbandauszug des Sicherheitsgurtes 21 aus dem Gurtaufroller 10 können zur Erzielung einer optimalen Rückhaltefunktion miteinander in der Auswerteeinrichtung 8 durch Verknüpfung der Steuerungsabläufe in den Steuereinrichtungen 2 und 19 koordiniert werden.
Wie oben schon erläutert, lässt sich aus dem Messsignal der Kraftmesseinrichtung 1 auch eine Beurteilung der Unfallschwere unter Einbeziehung des Körpergewichts des Fahrzeuginsassen erreichen. Ein hohes Kraftmesssignal beinhaltet die Information für einen schweren Unfall, wenn das Gewicht des Fahrzeuginsassen relativ niedrig ist. Auch ein rasches Ansteigen des Kraftmesssignals deutet auf einen schweren Unfall hin. Auch eine rasche Änderung des Gradienten des Kraftanstiegs liefert eine Information für einen schweren Unfall. Auf diese Weise erreicht man eine frühzeitige Erkennung der Unfallschwere und die entsprechenden Sollwerte für die Kennlinien des Kraftbegrenzers im Sollwertgeber 7 und der Befüllung im Sollwertgeber 16 können voreingestellt werden.
In den 2 und 3 sind Ausführungsbeispiele für die Anordnung der Kraftmesseinrichtung 1 dargestellt.
Beim Ausführungsbeispiel der 2 befindet sich die Kraftmesseinrichtung 1 in einem Gurtschloss 26 des Sicherheitsgurtes 21. Das Gurtschloss 26 enthält in einem Kunststoffgehäuse einen Gurtschlossrahmen 27, welcher aus zwei im wesentlichen parallel zueinander verlaufenden und miteinander verbundenen Platinen besteht. Zwischen den Platinen des Rahmens 27 befindet sich in bekannter Weise ein nicht näher dargestellter Einschubkanal für eine Steckzunge 30, mit welcher der Sicherheitsgurt 21 verbunden ist. Ferner ist am Rahmen 27 in bekannter Weise eine nicht näher dargestellte Verriegelungseinrichtung gelagert, mit welcher beim Einstecken der Steckzunge 30 in das Gurtschloss die Steckzunge mit dem Rahmen 27 verriegelt wird.
Der Rahmen 27 ist gegenüber einem Verankerungsteil 29 in Richtung eines Doppelpfeiles 38 linear beweglich gelagert. Hierzu ist im Verankerungsteil 29 ein Langloch 31 vorgesehen, durch welches ein fest mit dem Rahmen 27 verbundener Führungsbolzen 32 ragt. Das Verankerungsteil 29 ist über ein Verankerungsseil 28 fest mit dem Fahrzeugaufbau in bekannter Weise verbunden.
Die Kraftmesseinrichtung 1 wird von einem ersten Sensorteil 39 und einem zweiten Sensorteil 40 gebildet. Das erste Sensorteil 39 wird mit dem Rahmen 27 mitbewegt. Das zweite Sensorteil 40 ist fest mit dem Verankerungsteil 29 verbunden. Die Verschiebebewegung bei Zugkrafteinwirkung auf den Sicherheitsgurt 21, z.B. durch Vorverlagerung des angegurteten Fahrzeuginsassen erfolgt gegen die Kraft der beiden Federn 23 und 24. Diese Kraft wirkt in der 2 in Richtung des nach oben gerichteten Pfeiles. Dabei verändert sich ein Ab stand A zwischen dem mit dem Rahmen 27 mitbewegten Führungsbolzen 32 und der Oberkante des Langloches 31 im Verankerungsteil 29. Diese Abstandsänderung wird aufgrund der Verschiebung der beiden Sensorteile 39 und 40 gegeneinander von der Kraftmesseinrichtung 1 gemessen. Die Verschiebung bzw. Abstandsänderung ist proportional der am Sicherheitsgurt 21 wirkenden Zugkraft.
Zwischen den beiden Federn 23 und 24 ist eine Stützplatte 25 angeordnet, welche gegenüber dem Rahmen 27 verschiebbar gelagert ist. Die beiden Federn 23 und 24 besitzen unterschiedliche Federkonstanten. Die Federkonstante der Feder 23 ist so bemessen, dass sie innerhalb einwirkender Zugkräfte beispielsweise bis zu etwa 100 N oder etwas höher Federeigenschaften besitzt. Die Federkonstante der Feder 24 ist so bemessen, dass sie in diesem Zugkraftbereich wie ein starrer Körper wirkt. In dem Messbereich der Feder 23 liegen vorzugsweise die Zugkräfte, welche bei normalem Fahrbetrieb oder in der Pre-Crash-Phase durch die Kraftmesseinrichtung 1 gemessen werden. Es handelt sich hierbei um die Zugkräfte, welche insbesondere beim Anlegen des Sicherheitsgurtes, d.h. beim Einstecken der Steckzunge 30 in das Gurtschloss 36 und der damit gegebenenfalls verbundenen Sitzbelegungserkennung gemessen werden. Ferner handelt es sich um die Kräfte, welche zur Komforteinstellung der Gurtbandanlagekraft, mit welchem der Sicherheitsgurt beim normalen Fahrbetrieb am Körper des Fahrzeuginsassen anliegt, vorkommen. Auch die für die Steuerung der Rückstrammkraft beim Vorstraffen in der Pre-Crash-Phase erforderlichen Kräfte liegen in diesem vorgegebenen Messbereich.
Die Federkonstante der zweiten Feder 24 ist so bemessen, dass zwischen dem Zugkraftbereich, in welchem gegen die Kraft der Feder 23 gemessen wird, und dem Zugkraftbereich, in welchem gegen die Kraft 24 gemessen wird, ein Kraftabstand von etwa 300 bis 400 N besteht. Im Kraftmessbereich der zweiten Feder 24 ist die erste Feder 23 auf Block gedrückt, so dass sie wie ein starrer Körper wirkt. Der Kraftmessbereich der Feder 24 erstreckt sich vorzugsweise zwischen 500 N bis 5 kN. In diesem Messbereich werden vorzugsweise die bei einem Unfall auftretenden Kräfte von der Kraftmesseinrichtung gemessen.
Bei dem in der 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Federn 23, 24 zwischen einem am Fahrzeugaufbau in einer Verankerungsstelle 34 beispielsweise durch Schraubenverbindung befestigten Endbeschlag 20 und einem gegenüber dem Endbeschlag 20 in Abhängigkeit von der Zugkraft, welche am Sicherheitsgurt 21 wirkt, beweglich gelagerten Messelement 33 angeordnet. Das Messelement 33 ist in der Bewegungsrichtung (Doppelpfeil 37) gegen die Kraft der beiden Federn 23, 24 linear beweglich am Endbeschlag 20 gelagert. Zwischen den beiden Federn 23, 24 befindet sich die ringförmig ausgebildete Stützplatte 25, welche gegenüber dem Endbeschlag 20 ebenfalls linear beweglich gelagert ist. Das Messelement 33 ist als Kolben ausgebildet, dessen Kolbenstange zur Linearführung der beiden Federn 23, 24 und der ringförmigen Stützplatte 25 dient. Das Messelement kann auch eine andere geeignete Form aufweisen. Am Messelement 33 ist in einer Halteöse 22 das Ende des Sicherheitsgurtes 21 befestigt. Bei einer Zugwirkung am Sicherheitsgurt 21 in Richtung des in der 3 nach oben gerichteten Pfeiles wird, wie beim Ausführungsbeispiel der 2, der Abstand A zwischen den beiden Sensorteilen 39, 40 geändert. Die Abstandsänderung ist proportional der am Sicherheitsgurt 21 wirkenden Zugkraft. Durch die Kraftmesseinrichtung 1 , welche aus den beiden Sensorteilen 39 und 40 besteht, wird diese Abstandsänderung und damit die Zugkraft erfasst. Beim Ausführungsbeispiel ist das Sensorteil 39 am Messelement 33 und das Sensorteil 40 am Endbeschlag 20 befestigt.
In den dargestellten Ausführungsbeispielen erfolgt die Messung der Abstandsänderung mit Hilfe von bekannten Sensorteilen. Es kann sich hierbei um Sensorteile 39, 40 handeln, bei denen eine Magnetfeldänderung bewirkt wird, die durch eines der beiden Sensorteile 30 oder 40 erfasst und in ein elektrisches Signal in bekannter Weise gewandelt wird. Ferner kann eines der Sensorteile 39, 40 als Feldplatte ausgebildet sein, welche aufgrund einer bei der Abstandsänderung gebildeten Hall-Spannung ein entsprechendes elektrisches Signal als Kraftmesssignal liefert. Die Sensorteile 39, 40 können auch so ausgebildet sein, dass von ihnen eine elektrische Kapazitäts-, Induktivitäts- oder Widerstandsänderung, welche von der Bewegung des Messelementes 33 verursacht wird, erfasst wird. Für die Kraftmesseinrichtung 1 können solche Sensorteile 39, 40 zum Einsatz kommen, welche in Abhängigkeit von einer Abstandsänderung ein der Abstandsänderung proportionales elektrisches Signal als Kraftmesssignal abgeben. Wie oben erläutert, erfolgt die Kraftmessung innerhalb zweier Kraftmessbereiche, welche durch die Federvorspannungen der Federn 23, 24 gebildet werden.
Die beiden Federn 23, 24 in den Ausführungsbeispielen der 2 und 3 sind im Kraftfluss, der zwischen der Verankerungsstelle am Kraftfahrzeug und dem Sicherheitsgurt 21 wirkt, in Reihe angeordnet. Anstelle der in den 2 und 3 dargestellten mechanischen Schraubenfedern können auch Tellerfedern oder andere federnde Bauteile, beispielsweise Gummifedern mit entsprechenden Elastizitätsmodulen oder in geeigneter Weise federnd ausgebildete Körper verwendet werden. Für die Vorgabe weiterer Messbereiche können auch mehr als zwei Federn im Kraftfluss in Reihe geschaltet sein.

1: Kraftmesseinrichtung
2: Steuereinrichtung für elektrischen Antrieb
3: Durchschalteinrichtung
4: Detektoreinheit für normalen Fahrbetrieb
5: Detektoreinheit für Precrash-Fahrbetrieb
6: Detektoreinheit für Crash
7: Sollwertgeber für elektrische Antriebs-
: Steuereinrichtung
8: Auswerteeinrichtung
9: elektrischer Antrieb, insbesondere Gleich
: strommotor
10: Gurtaufroller
11: Airbagfülleinrichtung
12: Sitzfläche-Verstelleinrichtung
13: Sitzlehne-Verstelleinrichtung
14: Sollwertgeber für Sitzflächeposition
15: Sollwertgeber für Sitzlehneposition
16: Sollwertgeber für Airbagfüllung
17: Sitzfläche-Steuereinrichtung
18: Sitzlehne-Steuereinrichtung
19: Steuereinrichtung für Airbagfüllung
20: Endbeschlag
21: Sicherheitsgurt
22: Halteöse für den Sicherheitsgurt
23: erste Feder
24: zweite Feder
25: Stützplatte
26: Gurtschloss
27: Gurtschlossrahmen
28: Verankerungsseil
29: Verankerungsteil
30: Steckzunge
31: Langloch
32: Führungsbolzen
33: Messelement
34: Verankerungsstelle
35: Sitzlehne-Positionssensor
36: Sitzfläche-Positionssensor
37: Airbag-Füllstandssensor
38: Bewegungsrichtung
39: erstes Sensorteil
40: zweites Sensorteil

Claims

Verfahren zur Regelung oder Steuerung eines Insassen-Rückhaltesystems eines Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von einer an einem Sicherheitsgurt wirkenden Kraft, dadurch gekennzeichnet, dass die als Zugkraft zwischen einer Verankerungsstelle am Kraftfahrzeug und dem Sicherheitsgurt gemessene Kraft zur Einstellung wenigstens einer Rückhaltefunktion der Insassen-Rückhalteeinrichtung während des normalen Fahrbetriebs oder während der Precrash-Phase des Fahrzeugs oder während eines Unfalls rechnergestützt ausgewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gemessene Kraft zur Einstellung der Gurtbandanlagekraft (Tragekomfort), mit welcher der Sicherheitsgurt im normalen Fahrbetrieb am Körper des Fahrzeuginsassen anliegt, ausgewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gurtbandanlagekraft ferner in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gemessene Kraft bei Erkennung einer Precrash-Situation ausgewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die gemessene Kraft zur Einstellung der beim Vorstraffen auf den Sicherheitsgurt einwirkenden Rückstrammkraft ausgewertet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 4, 5, dadurch gekennzeichnet, dass die gemessene Kraft zur Einstellung wenigstens einer Sitzkomponenten, insbesondere Sitzlehne und/oder Sitzfläche während der Precrash-Phase ausgewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die bei einem Unfall (Crash) gemessene Kraft zur Einstellung der in einen Airbag eingeleiteten Füllgasmenge ausgewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die bei einem Unfall gemessene Kraft zur Einstellung der von einem Kraftbegrenzer beeinflussten Rückhaltekraft des Sicherheitsgurtes ausgewertet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die bei einem Unfall gemessene Kraft zur Bestimmung der Unfallschwere oder des Gewichts des angegurteten Fahrzeuginsassen ausgewertet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die gemessene Kraft für wenigstens eine oder mehrere der in den Ansprüchen 2 bis 9 gekennzeichneten Funktionen ausgewertet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die gemessene Kraft zusätzlich für eine Sitzbelegungs- oder Kindersitz-Erkennung ausgewertet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft gegen wenigstens zwei im Kraftfluss der Gurtbandzugkraft in Reihe geschalteten Federvorspannungen gemessen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Federvorspannungen unterschiedliche Größen aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Federkonstante der ersten Federvorspannung in einem Bereich liegt, in welchem die zweite Federvorspannung einen starren Körper bildet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Federkonstante der ersten Federvorspannung für Kraftmessungen bei normalem Fahrbetrieb und die Federkonstante der zweiten Federvorspannung für Kraftmessungen bei einem Unfall (Crash) eingestellt sind.
Vorrichtung zum Regeln oder Steuern eines Rückhaltesystems eines Kraftfahrzeugs zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1, enthaltend – eine Kraftmesseinrichtung (1), welche im Kraftfluss zwischen einer am Fahrzeug befestigten Verankerungsanordnung (28, 29; 20, 34) und einer demgegenüber beweglichen Anordnung (27, 30; 22, 33), welche mit dem Sicherheitsgurt (21) verbunden ist, angeordnet ist, – eine an die Kraftmesseinrichtung (1) angeschlossene Auswerteeinrichtung (8), welche von der Kraftmesseinrichtung gelieferte Messsignale auswertet, und – einen an die Auswerteeinrichtung (8) angeschlossenen elektrischen Antrieb (9), welcher in Abhängigkeit von den Messsignalen der Kraftmesseinrichtung (1) gesteuert wird, wobei – der elektrische Antrieb (9) mit Komponenten eines Gurtaufrollers (10) des Sicherheitsgurtes (21) in Abhängigkeit von den Kraftmesssignalen und jeweils herrschenden Fahrsituationen (normaler Fahrbetrieb, Precrash, Crash) verbindbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (8) ferner zur Steuerung einer einem Airbag zuzuführenden Füllgasmenge mit einer Airbagfülleinrichtung (11) verbunden ist.
Vorrichtung zum Regeln oder Steuern eines Rückhaltesystems eines Kraftfahrzeugs mit einer Kraftmesseinrichtung (1) für eine an einem Sicherheitsgurt wirkende Zugkraft, insbesondere nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass im Kraftfluss der Kraftmesseinrichtung (1) wenigstens zwei in Reihe hintereinander angeordnete Federn (23, 24) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Federn (23, 24) Kraftmessbereichen in unterschiedlichen Fahrsituationen, wie beispielsweise normaler Fahrbetrieb, Pre-Crash, Crash zugeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftmessbereiche einen Abstand, insbesondere von etwa 200 bis 400 N voneinander aufweisen.