DE10156837A1

DE10156837A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Belastung am Körper eines verunfallten Fahrzeuginsassen

Info

Publication number: DE10156837A1
Application number: DE10156837A
Authority: DE
Inventors: Martin Specht
Original assignee: Breed Automotive Technology Inc
Current assignee: Joyson Safety Systems Inc
Priority date: 2001-11-20
Filing date: 2001-11-20
Publication date: 2003-06-18
Also published as: DE60206864D1; US6786294B2; US6682098B2; EP1312514B1; EP1312514A2; US20030094326A1; DE60206864T2; EP1312514A3; US20030094327A1

Abstract

Ein Verfahren und ein Insassenrückhaltesystem für ein Kraftfahrzeug, bei dem die vom Körper des angegurteten Fahrzeuginsassen bewirkte Bandbewegung eines auf einer Gurtspule 1 aufgewickelten Sicherheitsgurtes abgetastet und entsprechende Messdaten einer Auswerteeinrichtung 3 zugeleitet werden, wobei dieser Auswerteeinrichtung 3 zusätzlich Messdaten der Drehbewegung eines Rotors 2, insbesondere Elektromotorläufers, der zum Straffen des Sicherheitsgurtbandes dient, der Auswerteeinrichtung 3 zugeleitet werden können.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Belastung, welche am Körper eines verunfallten und mit einem Sicherheitsgurt zurückgehaltenen Fahrzeuginsassen wirkt, wobei Messsignale von Sensoren der Insassenrückhalteeinrichtung in einer Auswerteeinrichtung ausgewertet werden.

Stand der Technik

Aus der DE 297 17 477 U1 ist es bei einem Sicherheitsgurtaufroller bekannt, den Wickelzustand des Sicherheitsgurtes mit Hilfe eines Gurtspulensensors, der als Inkrementsensor die Drehstellung der Gurtspule erfasst, zu bestimmen. Die entsprechenden Signale werden zusammen mit anderen Sensorsignalen einer im Fahrzeug vorgesehenen Elektronikeinheit, die einen Mikrocomputer mit Mikroprozessor und zugehörigen Speichern enthält, für eine Auswertung der Signale zugeleitet. In Abhängigkeit von der Auswertung der Signale werden bestimmte Sicherheitseinrichtungen des Insassenrückhaltesystems, wie Gurtstraffer, Airbag, Gurtschloss und dergleichen angesteuert und betätigt.

Aus der WO 85/04628 ist es bekannt, in Abhängigkeit von Drehwinkelsignalen, die aus der Abtastung der Gurtspule gewonnen werden, die Blockiereinrichtung, mit welcher die Gurtspule im Gurtaufroller blockiert wird, anzusteuern.

Ferner ist es aus der DE 199 02 483 A1 (EP 1 022 201 A1) bekannt, in Abhängigkeit von Signalen, welche aus der Abtastung der Drehbewegung der blockierten Gurtspule gewonnen werden, die Rückhaltekraft eines Gurtkraftbegrenzers einzustellen.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei denen eine frühzeitige Bestimmung der am Körper eines verunfallten und mit einem Sicherheitsgurt zurückgehaltenen Fahrzeuginsassen wirkenden Belastung erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die durch den Körper des angegurteten Fahrzeuginsassen bewirkte Bandbewegung des Sicherheitsgurtes abgetastet und ein entsprechende Messsignal der Auswerteeinrichtung zugeleitet wird. Bei der Bandbewegung kann es sich um eine von einem Gurtstrafferantrieb in Bandaufwickelrichtung gerichtete Bandbewegung oder um eine Bandauszugsbewegung handeln. Die Bandauszugsbewegung kann durch eine Vorverlagerung des angegurteten Fahrzeuginsassen oder durch eine vom Fahrzeuginsassen von Hand bewirkte Bandauszugsbewegung handeln. Insbesondere die durch eine Vorverlagerung, beispielsweise durch erhöhte Beschleunigung bewirkte Bandauszugsbewegung kann gegen eine Rückhaltekraft mit einer bestimmten Kraftkennlinie erfolgen. Die Kraftkennlinie kann im wesentlichen dem Verlauf einer Federkraftkennlinie entsprechen. Vorzugsweise erfolgt die Abtastung einer Bandbewegung, welche gegen die Rückhaltekraft eines Kraftbegrenzers stattfindet, bei dem durch Materialverformung Energie absorbiert wird. Ein derartiger Kraftbegrenzer kann als Torsionsstab ausgebildet sein, welcher im Innern der Gurtspule angeordnet ist. Ein derartiger Kraftbegrenzer ist beispielsweise aus der DE 199 02 483 A1 bekannt.

Vorzugsweise wird die Bandbewegung im elastischen Verformungsbereich des Kraftbegrenzers abgetastet. Hierdurch erreicht man eine frühzeitige Erkennung der auf den Körper der verunfallten Person über den angelegten Sicherheitsgurt ausgeübten Kräfte. Durch entsprechende Auswertung des zeitlichen Verlaufs der Änderung der abgezogenen Bandlänge und/oder der Bandabzugsgeschwindigkeit und/oder der Bandabzugsbeschleunigung lässt sich die Schwere des Unfalls bestimmen. Dabei kann eine Abtastung der Drehbewegung, insbesondere Drehwinkelabtastung der Gurtspule durchgeführt werden.

Das Messsignal und/oder das aus der Auswertung des Messsignals gewonnene Resultat, welches auch die Information über die Unfallschwere beinhaltet, kann gespeichert werden. Die gespeicherten Werte stehen für weitere Maßnahmen, insbesondere Rettungsmaßnahmen zur Verfügung. Die gespeicherten Informationen können beispielsweise einer Rettungsstelle durch Nachrichtenübertragung übermittelt werden, so dass geeignete Rettungsmaßnahmen vorbereitet werden können. Hierbei erhält man außerdem durch die jeweiligen Messdaten und/oder das daraus abgeleitete Resultat eine Information über die Sitzbelegung im Fahrzeug.

Ferner können in Abhängigkeit vom Messsignal und/oder dem bei der Auswertung ermittelten Resultat, insbesondere der ermittelten Unfallschwere entsprechende Sicherheitseinrichtungen des Rückhaltesystems, wie Gurtstraffer, Airbag, Sitzlehnenverstellung, Kopfstützenbetätigung und dergleichen aktiviert werden. Diese Aktivierung kann in Abhängigkeit vom Erreichen oder Überschreiten eines oder mehrerer Schwellenwerte erfolgen.

Die aus dem Messsignal bestimmte Bandabzugsgeschwindigkeit oder Bandabzugsbeschleunigung bzw. die Drehwinkelgeschwindigkeit bzw. Drehwinkelbeschleunigung der Gurtspule kann ferner für eine Gurtbandsensor(Websensor)-Funktion verwendet werden. In herkömmlicher Weise stellt der fliehkraftsensitive Gurtbandsensor bei seiner Betätigung eine Verbindung zwischen der Gurtspule und einem Steuerteil zur Herstellung einer Blockierbereitschaft, insbesondere Vorblockierstufe des Gurtaufrollers her. Hierdurch wird bei weiterem Gurtbandauszug eine Blockierung der Gurtspule bewirkt. Bei der Erfindung kann diese Blockierungsbereitschaft elektronisch oder elektrisch durch das aus der Bandauszugsbewegung bzw. Gurtspulenbewegung gewonnenen Signal erreicht werden. Ein derartiger elektrischer/elektronischer Gurtbandsensor (Websensor) kann den bisher üblichen mechanischen Sensor ersetzen.

Die von einem Gurtstraffer erzeugte Antriebskraft kann mit einem bestimmten Dämpfungsverhalten, welches die Kraftübertragungsstrecke zwischen Gurtstraffer und Gurtspule aufweist, auf die Gurtspule übertragen werden. Aus der Bestimmung der Gurtbandbewegung, insbesondere in Bandaufwickelrichtung oder durch Abtastung des Drehwinkels der Gurtspule und dem bekannten Dämpfungsverhalten der Kraftübertragungsstrecke kann die vom Sicherheitsgurt auf den Fahrzeuginsassen ausgeübte Kraft bzw. Belastung bestimmt werden. In Abhängigkeit hiervon kann das Kraftbegrenzungsverhalten eines Gurtkraftbegrenzers eingestellt werden.

Erfindungsgemäß kann außerdem zusätzlich zur Abtastung der Bandbewegung, insbesondere Drehbewegung der Gurtspule die Drehbewegung, insbesondere Drehwinkelstellung eines Rotors abgetastet werden, von welchem ein von einem elektrischen Antrieb, insbesondere Elektromotor erzeugtes Drehmoment auf die Gurtspule des Sicherheitsgurtaufrollers übertragen wird, wobei der Auswerteeinrichtung ein entsprechendes Messsignal zugeleitet wird. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Rotor, dessen Drehbewegung bzw. Drehwinkelstellung abgetastet wird, um dem Motorläufer des Elektromotors, der das auf die Gurtspule zu übertragende Drehmoment erzeugt. Es kann sich jedoch auch um einen zwischen dem elektrischen Antrieb, insbesondere dem Elektromotor und der Gurtspule angeordneten Rotor handeln, über welchen das Drehmoment auf die Gurtspule, gegebenenfalls über eine ein- und ausrückbare Kupplung übertragen wird.

Durch die kombinierte Auswertung der Abtastung der Bandauszugsbewegung, insbesondere Drehbewegung der Gurtspule und der Drehbewegung des Rotors, lässt sich eine Überwachung der Funktion des Sicherheitsgurt-Rückhaltesystems insbesondere des Gurtaufrollers erreichen. Durch entsprechenden Vergleich der Bandbewegung bzw. Gurtspulenbewegung und der Rotorbewegung erzielt man eine Diagnose der Funktionen des Sicherheitsgurtrückhaltesystems.

Beispielsweise lässt sich erkennen, ob bei einem gleichzeitigen Gurtbandrückzug durch Straffen und durch die Wirkung der auf die Gurtspule in Gurtbandaufwickelrichtung wirkenden Triebfeder ein "Überholen" des insbesondere elektromotorischen Strafferantriebs durch die Wirkung der Triebfeder erfolgt. Durch dieses "Überholen" besteht die Gefahr, dass die zwischen dem Strafferantrieb, insbesondere elektromotorischen Antrieb und der Gurtspule wirkende Kupplung nicht ordnungsgemäß einrückt, so dass dann, wenn die Wirkung der Triebfeder beendet ist, das vom Strafferantrieb, insbesondere Elektromotor gelieferte Drehmoment nicht auf die Gurtspule übertragen wird und ins Leere läuft. Durch die kombinierte Auswertung der Bandauszugsbewegung und der Drehbewegung des Rotors, der das zum Straffen erzeugte Drehmoment überträgt, lässt sich ein derartiges Überholen frühzeitig erkennen. Der motorische Strafferantrieb kann dann kurzzeitig abgeschaltet und bei ordnungsgemäß eingerückter Kupplung wieder eingeschaltet werden. Darüber hinaus ergeben sich noch folgende Diagnose- und Überwachungsfunktionen.

Nach dem Anlegen des Sicherheitsgurtes, welches beispielsweise durch eine elektrische Kontaktgabe beim Einstecken der Gurtzunge in das Gurtschloss erkannt wird, lässt sich eine Bezugsgröße für die Bandauszugslänge insbesondere nach Entfernen einer Gurtlose bestimmen. In Abhängigkeit von dieser Bezugsgröße für die Bandauszugslänge kann eine während des normalen Fahrbetriebs sich ergebende Gurtlose zu jedem Betriebszeitpunkt bestimmt werden. Ferner kann ein überhöhter Bandauszug, beispielsweise bei einer Out-Off-Position (OOP) des angegurteten Fahrzeuginsassen gemessen und erkannt werden. Ferner lässt sich die Verriegelung des Gurtaufrollers dadurch erkennen, dass eine Änderung der Bandauszugslänge in Auszugsrichtung während eines bestimmten Zeitraumes nicht stattfindet.

Ferner lässt sich durch Abtastung der Drehbewegung der Gurtspule die Größe des Verriegelungsweges der Verriegelungseinrichtung, insbesondere Blockierklinke bei der Hauptverriegelung der Gurtspule im Normalbetrieb und vorzugsweise nach dem Straffen erkennen. Zur erleichterten Entriegelung wird die Gurtspule in Gegendrehrichtung, vorzugsweise durch den elektromotorischen Antrieb um einen zumindest dem Verriegelungsweg entsprechenden Winkelbereich gedreht.

Ferner können Situationen erkannt werden, bei denen eine Notverriegelung der Gurtspule des Gurtaufrollers erforderlich ist. Eine derartige Situation kann dann entstehen, wenn der Beginn des Straffens des Sicherheitsgurtes zu spät erfolgt und der Körper des Fahrzeuginsassen bereits in der Vorverlagerungsphase sich befindet. Die vom Strafferantrieb erzeugte Rückzugskraft kann in der Anfangsphase zu gering sein, um die Vorverlagerung des verunfallten Fahrzeuginsassen zu stoppen. In diesem Fall wird dann trotz eingeschaltetem Strafferantrieb Gurtband in Auszugsrichtung von der Gurtspule abgezogen. Diese Situation lässt sich durch die kombinierte Abtastung des das Strafferdrehmoment übertragenden Rotors und der Gurtspule erkennen. Zum Anhalten der Vorverlagerung des Fahrzeuginsassen wird dann eine Notverriegelung der Gurtspule vorzugsweise eine elektromagnetisch betätigte Klinke aktiviert, die die Weiterdrehung der Gurtspule blockiert.

Ferner kann in Verbindung mit einer Bestimmung der Längspositionierung des vom Fahrzeuginsassen belegten Fahrzeugsitzes im Fahrzeug und der von der Parkposition ausgezogenen Bandauszugslänge, insbesondere durch Abtasten des Drehwinkels der Gurtspule eine Bestimmungsgröße für das Gewicht des angegurteten Fahrzeuginsassen gewonnen werden. In Abhängigkeit von dieser Bestimmungsgröße können dann Rückhalteparameter, insbesondere Kraftbegrenzerstufen des Gurtbandkraftbegrenzers, beispielsweise Torsionsstabes voreingestellt werden.

Ferner kann bei Überschreiten einer vorbestimmten Bandauszugslänge der Gurtaufroller in die Funktion einer Kindersitz-Sicherung oder einer Sicherung voluminöser Gegenstände auf dem Fahrzeugsitz, insbesondere in einen Vorblockierungszustand gesteuert werden.

Beispiele

Anhand der Figuren wird die Erfindung noch näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung, mit welcher die Erfindung ausführbar ist;
Fig. 2(a) eine Kurvendarstellung der zeitlichen Änderung des Drehwinkels der Gurtspule bei hoher Unfallschwere;
Fig. 2(b) eine Kurvendarstellung der zeitlichen Änderung der Drehwinkelgeschwindigkeit der Gurtspule bei hoher Unfallsschwere;
Fig. 2(c) die zeitliche Änderung der Drehwinkelbeschleunigung der Gurtspule bei hoher Unfallschwere;
Fig. 3(a) eine Kurvendarstellung für die zeitliche Änderung des Drehwinkels bei niedriger Unfallschwere;
Fig. 3(b) eine Kurvendarstellung der zeitlichen Änderung der Drehwinkelgeschwindigkeit bei niedriger Unfallschwere;
Fig. 3(c) eine Kurvendarstellung der zeitlichen Änderung der Drehwinkelbeschleunigung bei niedriger Unfallschwere; und
Fig. 4 eine Kurvendarstellung zur Bestimmung der von einem Dämpfungsverhalten beeinflussten Kraft, welche beim Straffen vom Sicherheitsgurt auf den angegurteten Fahrzeuginsassen ausgeübt wird.
In der Fig. 1 ist eine Gurtspule 1 dargestellt, welche zum Auf- und Abwickeln eines Sicherheitsgurtes 15 in einem Gurtaufroller 13 insbesondere eines Dreipunktsicherheitsgurtsystems eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Auf die Gurtspule 1 kann über einen Rotor 2 ein Drehmoment eines Strafferantriebs, insbesondere eines Elektromotors 14 übertragen werden. Der Rotor 2 ist vorzugsweise der Motorläufer des Elektromotors 14. Es kann sich auch um einen außerhalb des Strafferantriebs angeordneten Rotor handeln. Zwischen dem Rotor 2 und der Gurtspule 1 befindet sich eine Drehmomentübertragungseinrichtung 7, welche als Kupplung, Getriebe und dergleichen ausgebildet sein kann. Die Drehmomentübertragungseinrichtung 7 kann von außen gesteuert oder selbsttätig schaltbar sein. Ferner kann die Drehmomentübertragungseinrichtung eine Dämpfungseinrichtung mit einem bestimmten Dämpfungsverhalten aufweisen.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist ferner zur Abtastung der Bandauszugs- bzw. -einzugsbewegung des nicht näher dargestellten Sicherheitsgurtbandes ein Drehwinkelmessgeber 5 vorgesehen. Der Drehwinkelmessgeber 5 liefert an eine Auswerteeinrichtung 3 Messsignale, welche den jeweiligen Drehwinkeln der Gurtspule 1 proportional sind.
Ferner ist ein Drehwinkelmessgeber 6 vorgesehen, der elektrische Messsignale, die den jeweiligen Drehwinkeln des Rotors 2 proportional sind, an die Auswerteeinrichtung 3 liefert.
Die Auswerteeinrichtung 3 ist vorzugsweise als Elektronikeinheit ausgebildet, die einen Mikrocomputer mit Mikroprozessor und zugehörigen Speichern beinhaltet. Ferner sind in bekannter Weise Interfaces zum Umwandeln der von den Drehwinkelmessgebern 5 und 6 kommenden Messsignalen in computergerechte Formate und zum Umwandeln der vom Mikrocomputer der Auswerteeinrichtung 3 kommenden Daten für die Ansteuerung peripherer Einrichtungen insbesondere der Sicherheitseinrichtungen des Rückhaltesystems vorgesehen.
Vorzugsweise kann die Auswerteeinrichtung 3 Bestandteil einer zentralen Rechnereinheit im Kraftfahrzeug sein, wobei die Messsignale der Drehwinkelmessgeber und die von der Auswerteeinrichtung abgegebenen Signale über das serielle Bus- System des Fahrzeugs, beispielsweise einen Can-Bus geleitet werden.
Bei der Bestimmung der Unfallschwere, insbesondere durch Bestimmung der Belastung, welche am Körper eines verunfallten und mit dem Sicherheitsgurt zurückgehaltenen Fahrzeuginsassen wirkt, sind von der dargestellten Einrichtung nur der Drehwinkelmessgeber 5 für die Gurtspule 1, ein Gurtkraftbegrenzer 11 und die Auswerteeinrichtung 3 erforderlich. Der Gurtkraftbegrenzer 11 ist vorzugsweise so ausgebildet, dass seine energieabsorbierende Wirkung durch Materialverformung erreicht wird. Hierzu ist der Gurtkraftbegrenzer 11 vorzugsweise als Torsionsstab ausgebildet, der in der Gurtspule 1 in bekannter Weise (z. B. DE 199 02 483 A1, EP 1 022 201 A1) integriert ist.
Wenn bei einem Unfall (Crash) nach Blockierung des blockierbaren Gurtspulenteils gegen weitere Drehung der Unfallinsasse im Fahrzeugsitz sich nach vorne verlagert, wird der Körper des Fahrzeuginsassen mit einer vom Kraftbegrenzer vorgegebenen Rückhaltekraft, gegen welche das drehbare Gurtspulenteil sich mit kraftbegrenztem Gurtauszug dreht, zurückgehalten. Die Verformung des Kraftbegrenzers erfolgt zunächst im elastischen Verformungsbereich, wobei sich eine zeitliche Änderung des Drehwinkels φ gemäß Fig. 2(a) bzw. 3(a) vom Zeitpunkt t₀ (Beginn der Gurtkraftbegrenzerverformung) bis zum Zeitpunkt t₁ (Ende der elastischen Verformung des Gurtkraftbegrenzers) ergibt. Die über t₁ hinausgehende Verformung liegt im plastischen Verformungsbereich des Gurtkraftbegrenzers. Im plastischen Verformungsbereich verläuft die zeitliche Änderung des Drehwinkels φ der Gurtspule 1 im wesentlichen linear. In den Fig. 2(b) bzw. 3(b) und 2(c) bzw. 3(c) sind die zeitlichen Änderungen der Drehwinkelgeschwindigkeit ω und der Drehwinkelbeschleunigung α dargestellt. Der Drehwinkel φ wird mit Hilfe des Drehwinkelmessgebers 5 für die Gurtspule 1 gemessen und der Auswerteeinrichtung 3 zugeleitet. Aus den jeweiligen Drehwinkelmesswerten ergibt sich dann die in der Fig. 2(a) bzw. 3(a) dargestellte Kurve für den zeitlichen Verlauf der Drehwinkeländerung. In der Auswerteeinrichtung 3 erfolgt dann eine erste Differentiation nach der Zeit zur Ermittlung der zeitlichen Änderung der Drehwinkelgeschwindigkeit ω gemäß Kurvendarstellung der Fig. 2(b) bzw. 3(b). Aus einer weiteren Differentiation ergibt sich dann die zeitliche Änderung der Drehwinkelbeschleunigung α gemäß Fig. 2(c) bzw. 3(c).
Aus der Auswertung insbesondere durch Vergleich mit gespeicherten Kurvenverläufen lässt sich ein Grad der Unfallschwere bestimmen. Ferner können als Schwellenwerte entsprechende Kurvenverläufe definiert werden. Bei deren Erreichen bzw. Überschreiten werden entsprechende Sicherheitseinrichtungen, beispielsweise zusätzliche Leistungsstraffung des Sicherheitsgurtbandes, aktiviert wird. Hierzu können entsprechende Signale zu einer Steuereinrichtung 4 für die Stromversorgung des Elektromotors 12 von der Auswerteeinrichtung 3 geliefert werden. Ferner können von der Auswerteeinrichtung 3 entsprechende elektrische Aktivierungssignale an eine Airbageinrichtung 12 geliefert werden, wobei gegebenenfalls ein bestimmter Füllgrad für den zu aktivierenden Airbag vorgegeben wird. Außerdem können Sitz- und Rückenlehnenverstellung, Kopfstützenverstellung, etc. aktiviert werden.
In der Fig. 2(a) ist der Kurvenverlauf für die zeitliche Änderung des Drehwinkels φ der Gurtspule 1, welcher sich aus den jeweiligen Messsignalen des Drehwinkelmessgebers 5 ergeben hat, für eine hohe Unfallschwere dargestellt. In der Fig. 2(c) ist der daraus sich ergebende zeitliche Verlauf der Drehwinkelbeschleunigung α, welche proportional der vom Sicherheitsgurtband auf den Körper des verunfallten Fahrzeuginsassen ausgeübten Belastung ist, dargestellt.
In der Fig. 3(a) ist die zeitliche Änderung des Drehwinkels φ der Gurtspule 1 bei niedriger Unfallschwere dargestellt. In der Fig. 3(c) ist die sich daraus ergebende zeitliche Änderung der Drehwinkelbeschleunigung α dargestellt.
Aus den Kurvendarstellungen, der Fig. 2 und 3 ergibt sich, dass man mit Hilfe der Messsignale des Drehwinkelgebers 5, welcher die Drehbewegung der Gurtspule 1 abtastet, eine Aussage über die Unfallschwere erhält. Vorzugsweise wird der Grad der Unfallschwere im Bereich der elastischen Verformung des Energieabsorbers, d. h. in dem Zeitraum t₀ bis t₁ festgestellt. Man erhält dann eine sehr frühzeitige Aussage über die Unfallschwere. In Abhängigkeit davon werden dann, wie schon erläutert, die entsprechenden Sicherheitseinrichtungen, wie Gurtstraffer, Airbagsystem und gegebenenfalls Sitzlehnenverstellung sowie Kopfstützenverstellung eingeleitet. Dies erfolgt durch entsprechende Signalgabe von der Auswerteeinrichtung 3. Insbesondere die zeitlichen Verläufe der Beschleunigungsänderungen gemäß Fig. 2(c) und 3(c) zeigen deutliche Unterschiede in Abhängigkeit vom Grad der Unfallschwere.
Ferner kann das Resultat der Unfallschwerebestimmung gegebenenfalls in der Auswerteeinrichtung 3 für die Übermittlung dieser Daten zur Einleitung entsprechender Rettungsmaßnahmen gespeichert werden. Beispielsweise kann durch Nachrichtenübertragung die Information an eine Rettungsstelle übermittelt werden. Außerdem erhält man durch das jeweilige Messsignal bzw. durch die entsprechenden Messdaten eine Information zur Sitzbelegung und damit zur Anzahl der verunfallten Personen.
Bei der oben erläuterten Arbeitsweise des Ausführungsbeispiels sind nur die Messsignale des Drehwinkelmessgebers der Gurtspule 1 für die Auswertung in der Auswerteeinrichtung 3 erforderlich. In Abhängigkeit von diesen Messsignalen können noch weitere Funktionen des Gurtaufrollers und Sicherheitsgurtsystems gesteuert und überwacht werden. Dies ist beispielsweise die Erkennung einer Referenzgröße für die Gurtbandauszugslänge nach dem Anlegen des Sicherheitsgurtes und nach Entfernen einer eventuell vorhandenen Gurtlose. Außerdem kann dann ein überhöhter Gurtbandauszug festgestellt werden bei einer Out-Off-Position (OOP) des Fahrzeuginsassen. Im normalen Fahrbetrieb kann, ausgehend von der Referenzgröße der Gurtbandauszugslänge eine Gurtlose gemessen und erkannt werden. Aufgrund eines gestoppten Bandauszugs kann die Verriegelung der Gurtspule erkannt werden. In Zusammenhang mit der Sitzlängsposition und der von der Parkposition ausgezogenen Bandauszugslänge lässt sich eine Messgröße für das Gewicht des Fahrzeuginsassen erreichen, wobei in Abhängigkeit von dieser Messgröße eine Voreinstellung der Sicherheitseinrichtungen, insbesondere Kraftbegrenzerstufe an einer Einstelleinrichtung 10 sich durchführen lässt. Außerdem kann bei Überschreiten einer bestimmten Gurtbandauszugslänge der Gurtaufroller auf Kindersitzrückhaltefunktion (Kisi) oder eine Rückhaltefunktion für einen großen auf dem Fahrzeugsitz befindlichen Gegenstand in einen Blockierbereitschaftszustand, insbesondere in eine Vorblockierungsstufe gesteuert werden. Durch eine entsprechende, insbesondere elektromagnetische Betätigungseinrichtung 9, welche auf eine Vorblockierungsklinke wirken kann und von der Auswerteeinrichtung 3 angesteuert wird, kann dieser Betriebszustand eingestellt werden.
Ferner kann die Bandauszugsgeschwindigkeit oder -beschleunigung bzw. die Drehwinkelgeschwindigkeit oder -beschleunigung der Gurtspule, welche als elektrisch oder elektronisch erfasste Messdaten vorliegen, für eine Gurtbandsensor (Websensor)-Funktion verwendet werden. Hierdurch kann der Gurtaufroller in eine Blockierungsbereitschaft beispielsweise Vorblockierungsstufe gesteuert werden. Es ist jedoch auch möglich, die Gurtbandsensorfunktion zur direkten Steuerung der Gurtspule in ihren blockierten Zustand zu verwenden. Hierbei kann jeweils eine elektromagnetische Betätigungseinrichtung (Hubmagnet) zur Betätigung der Blockiereinrichtung, insbesondere Blockierklinke verwendet werden.
Wenn die Drehmomentübertragungseinrichtung 7, welche die Kraftübertragungsstrecke zwischen dem Strafferantrieb, beispielsweise Elektromotor 14 und der Gurtspule 1 darstellt, ein vorbestimmtes Dämpfungsverhalten durch eine Dämpfungseinrichtung aufweist, kann eine frühzeitige Bestimmung der zwischen dem Sicherheitsgurt und dem angegurteten Fahrzeuginsassen wirkenden Kraft erreicht werden. Durch den abgetasteten Bandauszug bzw. Drehwinkel der Gurtspule 1 und das bekannte Dämpfungsverhalten kann in der Auswerteeinrichtung 3 die Kraft bestimmt werden, welche vom Sicherheitsgurtband auf den Körper des Fahrzeuginsassen ausgeübt wird.
In der Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Gurtband, mit einem bestimmten Dämpfungsverhalten beim kraftbegrenzten Gurtbandauszug von der Gurtspule 1 gezogen wird. Auf der Abzisse sind die Drehwinkelwerte aufgetragen und auf der Ordinate die Gurtkraftwerte, welche vom Dämpfungsverhalten beeinflusst sind. Hierzu wird bei verriegeltem Gurtaufroller ein Dämpfungselement aktiviert. In Abhängigkeit vom gemessenen Drehwinkel der Gurtspule 1 kann dann in der Auswerteeinrichtung 3 die am Körper des Fahrzeuginsassen wirkende Gurtkraft bestimmt werden. In Abhängigkeit von dieser Gurtkraftbestimmung kann die Einstelleinrichtung 10 für den Kraftbegrenzer angesteuert werden. Hierdurch erreicht man eine an die jeweilige Belastung angepasste Einstellung des Kraftbegrenzungsverhaltens des Kraftbegrenzers in Abhängigkeit von der Körpergröße und Körpergewicht der verunfallten angegurteten Person.
In Kombination mit den Messsignalen des Drehwinkelmessgebers 6, welcher die Drehbewegung des Rotors 2, insbesondere Elektromotorläufers abtastet, können noch weitere Funktionen, insbesondere Diagnose- und Überwachungsfunktionen für das Sicherheitsgurtrückhaltesystem erzielt werden.
Bei gleichzeitiger Drehwinkelabfrage der Gurtspule 1 und des Rotors 2 kann durch entsprechende Zuordnung, insbesondere Vergleich der Messsignale der beiden Drehwinkelmessgeber 5 und 6 in der Auswerteeinrichtung 3 festgestellt werden, ob der Gurtaufroller 13 ordnungsgemäß die gewünschte Funktion erfüllt. Beispielsweise lässt sich erkennen, ob das vom Strafferantrieb, insbesondere Elektromotor 14 erzeugte Drehmoment zur Gurtbandstraffung auf die Gurtspule 1 über die Drehmomentübertragungseinrichtung 7, insbesondere Kupplung übertragen wird. Beispielsweise kann ein "Überholen" des vom Elektromotor 14 bewirkten Gurtbandrückzugs durch die an der Gurtspule 1 wirkende Gurtspule 1 wirkende Rückholkraft der Triebfeder des Gurtaufrollers 13 festgestellt werden. In diesem Fall dreht sich die Gurtspule 1 mit höherer Drehwinkelgeschwindigkeit als sie vom Strafferantrieb, insbesondere vom Elektromotor 14 bewirkt wird. Es kann dann über einen entsprechenden Befehl an die Steuereinrichtung 4 der Elektromotor 14 kurzzeitig ausgeschaltet werden, so dass bei abklingender Wirkung der Triebfeder bzw. Beendigung der Triebfedereinwirkung der Elektromotor 14 erneut gestartet wird und die Drehmomentübertragungseinrichtung 7 nach Einrücken der Kupplung oder dergleichen das Drehmoment vom Elektromotor 14 auf die Gurtspule 1 überträgt. Die Drehmomentübertragungseinrichtung 7 kann hierzu durch ein elektrisches Signal der Auswerteeinrichtung 3 entsprechend angesteuert werden.
Ferner kann eine Notverriegelung durch ein an eine Notverriegelungseinrichtung 8 geliefertes Signal der Auswerteeinrichtung 3 veranlasst werden, wenn bei eingeschaltetem Elektromotor 14 zur Straffung des Sicherheitsgurtes die Gurtspule 1 in Bandauszugsrichtung gedreht wird. Die Notverriegelungseinrichtung 8 kann hierzu einen elektromagnetischen Aktor aufweisen, der auf die Hauptverriegelungsklinke für die Gurtspule 1 wirkt.
Zur Erleichterung der Entriegelung der Gurtspule kann ein Entriegelungssignal an die Steuereinrichtung 4 des Elektromotors 14 geliefert werden, so dass die Gurtspule 1 zumindest um einen dem Verriegelungsweg entsprechenden Drehwinkel in Gegenrichtung gedreht wird. Bezugszeichenliste 1 Gurtspule
2 Rotor
3 Auswerteeinrichtung
4 Steuereinrichtung für Versorgungsstrom des Elektromotors
5 Drehwinkelmessgeber der Gurtspule
6 Drehwinkelmessgeber des Rotors
7 Drehmomentübertragungseinrichtung
8 Notverriegelungseinrichtung
9 Kindersitzverriegelung
10 Einstelleinrichtung für Gurtkraftbegrenzer
11 Gurtkraftbegrenzer
12 Airbageinrichtung
13 Gurtaufroller
14 Elektromotor
15 Sicherheitsgurt

Claims

1. Verfahren zur Bestimmung der Belastung, welche am Körper eines verunfallten und mit einem Sicherheitsgurt zurückgehaltenen Fahrzeuginsassen wirkt, bei dem Messsignale von Sensoren der Insassenrückhalteeinrichtung in einer Auswerteeinrichtung ausgewertet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die durch den Körper des angegurteten Fahrzeuginsassen beeinflusste Bandbewegung des Sicherheitsgurtes abgetastet und ein entsprechendes Signal der Auswerteeinrichtung zugeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandauszugsbewegung, welche gegen eine Rückhaltekraft mit einer bestimmten Kennlinie erfolgt, gemessen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftkennlinie im wesentlichen dem Verlauf einer Federkraftkennlinie entspricht.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandbewegung abgetastet wird, welche gegen die Rückhaltekraft eines durch Materialverformung energieabsorbierenden Kraftbegrenzers stattfindet.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandbewegung im elastischen Verformungsbereich des Kraftbegrenzers abgetastet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Auswertung der die Bandbewegung wiedergebenden Messsignale die Schwere des Unfalls bestimmt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitliche Verlauf der Änderung der abgezogenen Bandlänge und/oder der Bandabzugsgeschwindigkeit und/oder der Bandabzugsbeschleunigung ermittelt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehbewegung der Gurtspule des Sicherheitsgurtaufrollers abgetastet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitliche Verlauf der Änderung des Drehwinkels der Gurtspule und/oder der Drehwinkelgeschwindigkeit der Gurtspule und/oder der Drehwinkelbeschleunigung der Gurtspule ermittelt wird bzw. werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Bandgeschwindigkeit oder Bandabzugsbeschleunigung als Gurtbandsensor(Websensor)-Funktion verwendet wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsignale und/oder das aus der Auswertung des Messsignals gewonnene Resultat gespeichert wird bzw. werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsignal und/oder das bei dessen Auswertung gewonnene Resultat als Sitzbelegungsanzeige verwendet wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsignal und/oder das aus der Auswertung des Messsignals gewonnene Resultat mit wenigstens einem entsprechenden Schwellenwert verglichen wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit vom Messsignal und/oder dem bei der Auswertung ermittelten Resultat wenigstens eine Sicherheitseinrichtung des Insassenrückhaltesystems aktiviert wird.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erreichen oder Überschreiten des Schwellenwertes wenigstens eine Sicherheitseinrichtung des Insassenrückhaltesystems aktiviert wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die aus den Messdaten und/oder dem aus der Auswertung der Messdaten ermittelte Resultat gewonnene Information durch Nachrichtenübertragung abgerufen oder weitergegeben wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Information an eine Rettungsstelle übermittelt wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung wenigstens einer Sicherheitseinrichtung des Insassenrückhaltesystems ein von einem Antrieb erzeugtes Drehmoment auf die Gurtspule des Sicherheitsgurtaufrollers übertragen wird.

19. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrischer Antrieb verwendet wird.

20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment mit einem bestimmten Dämpfungsverhalten auf die Gurtspule übertragen wird.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Messergebnis für die Bandbewegung und/oder Gurtspulenbewegung und dem Dämpfungsverhalten die vom Sicherheitsgurt auf den angegurteten Fahrzeuginsassen ausgeübte Belastung (Kraft) bestimmt wird.

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der bestimmten Belastung (Kraft) das Kraftbegrenzungsverhalten des Gurtkraftbegrenzers eingestellt wird.

23. Verfahren insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur Abtastung der Bandbewegung insbesondere Drehbewegung der Gurtspule die Drehbewegung eines Rotors abgetastet wird, von welchem ein von einem Antrieb erzeugtes Drehmoment auf die Gurtspule des Sicherheitsgurtaufrollers übertragen wird und entsprechende Messdaten der Auswerteeinrichtung zugeleitet werden.

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehbewegung des elektrischen Motorläufers abgetastet wird.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Messdaten der Bandbewegung und Rotorbewegung, insbesondere der Drehbewegungen der Gurtspule und des Rotors Funktionen von Komponenten des Sicherheitsgurtsystems, mit welchem der Fahrzeuginsasse angegurtet ist, diagnostiziert oder überwacht werden.

26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastmessdaten der Bandbewegung und Rotorbewegung, insbesondere der Drehbewegungen der Gurtspule und des Rotors mit Sollwerten verglichen werden.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Angurten die Bandauszugslänge als Bezugsgröße gemessen wird.

28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass eine Out-Off-Position (OOP) des angegurteten Insassen aus einer die Bezugsgröße überschreitenden Bandauszugslänge bestimmt wird.

29. Verfahren nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Bezugsgröße nach Beseitigen einer Gurtlose gemessen wird.

30. Verfahren nach Anspruch 27 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass eine während des Fahrbetriebs sich ergebende Gurtlose durch Vergleich der Bandauszugslänge mit der Bezugsgröße bestimmt wird.

31. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungsweg der Gurtspule in einen gegen Bandauszug blockierten Zustand gemessen wird und bei der Entriegelung die Gurtspule in Gegenrichtung zumindest in einem dem Verriegelungsweg entsprechenden Winkelbereich insbesondere durch das vom elektrischen Antrieb erzeugte Drehmoment gedreht wird.

32. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Messdaten der Bandauszugsabtastung oder Gurtspulendrehung eine Verriegelung der Gurtspule festgestellt wird.

33. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass beim Straffen des Sicherheitsgurtes die Bandbewegung, insbesondere durch Abtasten der Drehbewegung der Gurtspule abgetastet wird und bei einem gemessenen Bandauszug eine Verriegelung der Gurtspule aktiviert wird.

34. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierung des vom Insassen belegten Fahrzeugsitzes im Fahrzeug und die Bandauszugslänge insbesondere die Bezugsgröße der Bandauszugslänge gemessen und in Abhängigkeit dieser Messwerte Sicherheitseinrichtungen des Insassenrückhaltesystems eingestellt werden.

35. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreiten einer bestimmten Bandauszugslänge der Gurtaufroller in Blockierbereitschaft (Kisi) gesteuert wird.

36. Insassenrückhaltesystem für ein Fahrzeug mit einem Gurtaufroller (3) für einen Sicherheitsgurt (15), einem Strafferantrieb (14), dessen Antriebsmoment von einem Rotor (2) auf die Gurtspule des Gurtaufrollers (13) übertragbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine ein bestimmtes Dämpfungsverhalten aufweisende Drehmomentübertragungseinrichtung (7) das Antriebsmoment auf die Gurtspule (1) überträgt und ein Drehwinkelgeber (5) ein dem jeweiligen Drehwinkel der Gurtspule (1) entsprechendes Messsignal an eine Auswerteeinrichtung (3) liefert, die aus dem Messsignal und dem Dämpfungsverhalten, die bei der Drehmomentübertragung zwischen dem Sicherheitsgurt (15) und dem angegurteten Fahrzeuginsassen wirkende Kraft bestimmt.

37. Insassenrückhaltesystem nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der bestimmten Kraft eine Einstelleinrichtung (10) für einen Gurtkraftbegrenzer angesteuert ist.

38. Insassenrückhaltesystem für ein Fahrzeug mit einem Gurtaufroller (3) für einen Sicherheitsgurt (15), einem Strafferantrieb (14), dessen Antriebsmoment vom einem Rotor (2) auf die Gurtspule (1) des Gurtaufrollers (13) übertragbar ist, insbesondere nach Anspruch 36 oder 37, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Drehwinkelgeber (5) zur Drehwinkelabtastung der Gurtspule (1) und ein zweiter Drehwinkelgeber (6) zur Drehwinkelabtastung des Rotors (2) vorgesehen sind, wobei die Messdaten der beiden Drehwinkelmessgeber (5, 6) einer Auswerteeinrichtung (3) zugeleitet sind, welcher durch Auswertung der von den Drehwinkelmessgebern (5, 6) gelieferten Messdaten eine Diagnose des Betriebs des Gurtaufrollers (13) durchführt.

39. Insassenrückhaltesystem nach einem der Ansprüche 35 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentübertragungseinrichtung (7) in Abhängigkeit vom Diagnoseergebnis in einen bestimmten Übertragungsmodus schaltbar ist.

40. Insassenrückhaltesystem nach einem der Ansprüche 36 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (2), der Läufer eines den Strafferantrieb bildenden Elektromotors (14) ist.