DE102006051786B3 - Verfahren zur Ansteuerung eines reversiblen Gurtstraffers eines Sicherheitsgurtes in einem Kraftfahrzeug - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines reversiblen Gurtstraffers (1) eines Sicherheitsgurtes in einem Kraftfahrzeug, wobei der Sicherheitsgurt als Gurtauszugssperre eine auf die Gurtspule in Abwickelrichtung wirkende Blockiervorrichtung aufweist, welche bei Auftreten einer Fahrzeug-Beschleunigung oberhalb einer Blockierschwelle sperrend reagiert. Nach einem durch eine Gefahrensituation bedingten Auslösen des Gurtstraffers und bei Beendigung der Gefahrensituation (7) wird der Gurtstraffer mit einem Lösesignal angesteuert, um das Lösen der Gurtauszugssperre von einem Blockierzustand in einen Komfortzustand zu bewirken. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass in einer Schlechtwegerkennung (9) mittels Sensoren (1) erkannt wecke bewegt und ein Lösesignal nur gesetzt werden kann, wenn keine Schlechtwegstrecke vorliegt.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines reversiblen Gurtstraffers eines Sicherheitsgurtes in einem Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
• Übliche-Rückhaltegurtsysteme in Kraftfahrzeugen umfassen einen Aufwickelmechanismus zum automatischen Aufwickeln des losen Gurtbandes um eine Gurtspule. Durch das automatische Auf wickeln wird erreicht, dass der angelegte Gurt locker und komfortabel am Körper eines Insassen anliegt und bei Nichtgebrauch des Sicherheitsgurts um die Gurtspule aufgerollt ist (Komfortzustand). Das Abwickeln des Gurts im Komfortzustand ist bei angelegtem Gurt leicht möglich, um den Insassen weitgehende Bewegungsfreiheit zu verschaffen. Hierbei wird von einer Rückzugsfeder ein geringes Drehmoment entgegen der Abwickelrichtung erzeugt.
• Damit ein solches Gurtsystem einen Insassen im Falle einer Kollision zurückhalten kann, ist zusätzlich eine Gurtauszugssperre vorhanden. Diese verhindert ab einer vorgegebenen Beschleunigung der Gurtspule in Abwickelrichtung und/oder ab einer vorgegebenen Beschleunigung des Fahrzeugs das Abwickeln des Gurtbandes. Hierzu sind ein gurtbandsensitiver Sensor und ein fahrzeugsensitiver Sensor vorgesehen, welche in der Regel Bestandteil des Gurtsystems sind. Das Ansprechen eines dieser beiden Sensoren, beispielsweise des fahrzeugsensitiven Beschleunigungssensors aufgrund einer über einem Schwellwert liegenden Beschleunigung des Fahrzeugs (Blockierschwelle) verhindert ein Abwickeln des Gurtbandes.
• In Fahrzeugen werden reversible Gurtstraffer eingesetzt, welche mehrmals, auch schnell hintereinander, ausgelöst werden können, um bei einem Unfall das lose Gurtband zu verkürzen und/oder einen Insassen zur Rückenlehne des Sitzes hin in eine Position mit verringerter Verletzungsgefahr zu ziehen. Diese reversiblen Gurtstraffer können unterschiedliche Antriebe aufweisen. Beispielsweise kann ein reversibler Gurtstraffer durch einen Elektromotor angetrieben werden, welcher dauerhaft oder über eine Kupplung steuerbar auf die Gurtspule wirkt. Solche reversiblen Gurtstraffer ermöglichen eine Straffung des Sicherheitsgurts mit vorgebbarer Stärke, vorgebbarer Geschwindigkeit und vorgebbarer Zeitdauer. Insbesondere wird durch die mehrfache Auslösbarkeit des reversiblen Gurtstraffers ein vorbeugendes Auslösen desselben ermöglicht. Ein vorbeugendes Auslösen bedeutet, dass der Gurtstraffer in sicherheitskritischen Fahrsituationen ausgelöst wird, welche beispielsweise von Fahrdynamiksensoren oder Fahrzeugumgebungssensoren ermittelt werden, oder auf welche durch die Auswertung von Fahrerreaktionen wie Bremspedalbetätigung oder Lenkwinkeleinschlag geschlossen wird. Über ein vorbeugendes Auslösen hinaus kann ein reversibler Gurtstraffer auch zur haptischen Warnung des Fahrers in sicherheitskritischen Situationen eingesetzt werden.
• Es ist wünschenswert, dass der Gurt nach einer vorbeugenden Straffung ohne nachfolgenden Unfall und nach Beendigung der Gefahrensituation und bei sichergestelltem Normalfahrbetrieb freigegeben wird und wieder locker und komfortabel am Insas sen anliegt. Ein sichergestellter Normalfahrbetrieb liegt vor, wenn die Bewertung der Situation durch ein Steuergerät oder einen Gefahrenrechner keine sicherheitskritische Situation anzeigt, beziehungsweise wenn die für die Auslösung des Gurtstraffers notwendige Bedingung nicht mehr erfüllt ist. Eine solche Bedingung kann das Vorhandensein oder das Fehlen eines bestimmten Signals auf einem Datenbus oder einer Datenleitung sein. Wenn z.B. eine fahrdynamisch kritische Situation oder eine kritische Objektannäherung nicht mehr vorliegt, wird davon ausgegangen, dass die Gefahrensituation beendet ist.
• Nach einer mittels eines Gurtstraffers durchgeführten Straffung des Sicherheitsgurts und einer anschließend mittels eines Gefahrenrechners erkannten Beendigung der Gefahrensituation sollte der Sicherheitsgurt schnellstmöglich wieder in den Komfortzustand überführt werden. Um das Gurtband wieder freizugeben, ist bei einer in Kraftfahrzeugen üblichen Blockiervorrichtung eine Sperrklinke von einer Blockierverzahnung zu lösen. Hierzu gibt es verschiedene Möglichkeiten. Neben einer aktorischen Lösung, bei der eine Ausrückung der Verzahnung elektromechanisch erfolgt, gibt es auch die Möglichkeit den elektromotorischen Antrieb des Gurtstraffer kurzzeitig oder um einen geringen Drehwinkel in Aufwickelrichtung anzusteuern. Gemäß der EP 1 339 575 B1 wird eine für das Öffnen der Blockiervorrichtung indikative Größe erfasst und der Gurtstraffer in der Weise angesteuert, dass sich die Gurtspule gerade soweit dreht, dass sich die Blockiervorrichtung der Gurtspule öffnet und das Gurtband zum Abwickeln freigibt.
• Auch aus anderen Druckschriften, insbesondere der DE 103 32 024 A1 , DE 100 13 870 A1 und DE 199 57 802 A1 ist bekannt, den Gurtstraffer mit einem Lösesignal anzusteuern, um das Lösen der Gurtauszugssperre von einem Blockierzustand in einen Komfortzustand zu bewirken. Zum weiteren Stand der Technik zur Ansteuerung von reversiblen Gurtstraffern in Abhängigkeit vom Fahrzustand wird zusätzlich auf die DE 10 2004 038 167 A1 , die DE 10 2004 041 521 A1 und die EP 1 738 965 A1 hingewiesen.
• Ein öffnen der Blockiervorrichtung ist jedoch nur möglich, wenn gleichzeitig weder der fahrzeugsensitive noch der gurtbandsensitive Sensor die Gurtauszugssperre aktivieren. Insbesondere kann der Fall eintreten, dass aufgrund eines gurtbandsensitiven oder eines fahrzeugsensitiven Sensors, welche mit der Gurtauszugssperre zumeist mechanisch gekoppelt sind, eine Rückkehr in den Komfortzustand verhindert wird. Ist die Gurtauszugssperre wirksam, so ist es nicht mehr möglich das gestraffte Gurtband abzuwickeln und die Bewegungsfreiheit eines Insassen ist stark eingeschränkt. Gemäß der EP 1 339 574 B1 wird daher der Antrieb des Gurtstraffers in einem öffnungsmodus in der Weise angesteuert, dass zunächst in einer Aufwickelphase sich die Gurtspule um einen bestimmten Drehwinkel in Aufwickelrichtung dreht, und in einer anschließenden Haltephase der Antrieb des Gurtstraffers für eine vorgebbare Haltezeit so angesteuert wird, dass die Gurtspule in Ihrer Winkelstellung gehalten wird. Mit dieser Maßnahme kann ein Zeitverzug zwischen Beendigung der Gefahrensituation und Freigabe der Gurtauszugssperre überbrückt werden.
• Ein gurtbandsensitiver Sensor kann insbesondere dann ansprechen, wenn nach einer Gurtstraffung ein Freigeben eines gestrafften Gurts erfolgt, während dieser unter einer Zugbelastung steht. Erfolgt das Abwickeln des Gurtbandes zu schnell, so spricht der gurtbandsensitive Sensor an und die Gurtauszugssperre wird zumeist mechanisch angesteuert und wirksam. Gemäß der EP 1 451 045 B1 wird daher eine für die Gurtkraft indikative Größe erfasst und erst wenn diese auf ein Abnehmen der Gurtkraft hindeutet ein Öffnungsmodus eingeleitet.
• Die Gurtauszugssperre wird auch dann wirksam, wenn der fahrzeugsensitive Beschleunigungssensor aufgrund der Fahrzeugbewegung anspricht, beispielsweise bei einem Brems- oder Lenkmanöver, bei einem starken Schwanken des Fahrzeugs oder bei einer schnellen Kurvenfahrt. Gemäß der DE 103 32 024 A1 wird der Öffnungsmodus des Gurtstraffer in einem Lösezeitpunkt angefordert, welcher mittels eines auf einem Modell des Beschleu nigungssensors basierenden Algorithmus unter Heranziehen mindestens einer die Fahrdynamik kennzeichnenden Größe ermittelt wird.
• Wie bereits eingangs dargestellt, haben Sicherheitsgurte aufgrund gesetzlicher Vorschriften immer zwei voneinander unabhängige Sperrmechanismen, nämlich eine gurtbandsensitive und eine beschleunigungssensitive Sperre. Die beschleunigungssensitive Sperre sperrt den Gurtbandauszug, wenn ein resultierende Fahrzeug-Beschleunigung oberhalb einer Blockierschwelle von 0,3 g auftritt, wobei alle 3 Kraft-Komponenten, also in x-, y-, und z-Richtung zum tragen kommen.
• Seitens der Anmelderin wird nun folgendes Problem erkannt: Bei einer Schlechtwegfahrt, z.B. bei einer Geländefahrt abseits der Straße, wird aufgrund der starken vertikalen Anregungen (in z-Richtung) die beschleunigungssensitive Sperre den Gurtbandauszug sperren. Zwar werten Fahrdynamik-Algorithmen, mittels derer auch die Beendigung einer Gefahrensituation erkannt wird, Fahrzeug-Beschleunigung aus, um insbesondere Antiblockiersysteme (ABS) und elektronischen Stabilisierungsprogramme (ESP) anzusteuern, jedoch sind Beschleunigungssensoren nur für die x- und y- Achse vorgesehen. Ein Sensor zur Erfassung von Beschleunigungen in z-Richtung ist in Fahrdynamik-Steuergeräten typischerweise nicht vorgesehen. Dies kann zu einer Fehlansteuerung des Gurtstraffers führen, wenn nach Beendigung einer Gefahrensituation mittels eines Lösesignals der Gurtstraffer wieder deaktiviert werden soll, während aufgrund der Sperrung durch den beschleunigungssensitiven Sensor die Gurtauszugssperre für die Dauer der Schlechtwegfahrt nicht gelöst werden kann. Die Fehlansteuerung wird vom Insassen als unplausibel oder störend wahrgenommen.
• Es wird noch auf die in einem vollkommen anderen Zusammenhang bekannte DE 195 37 257 A1 verwiesen. Darin ist ein Verfahren zur Ermittlung des physikalischen Profils einer Fahrbahnoberfläche offenbart, bei dem während der Bewegung eines Kraftfahrzeuges auf dieser Fahrbahnoberfläche, mittels der Signale eines Radsensors Amplitudenschwankungen von Radbewegungsparameter, insbesondere der Radumdrehungsgeschwindigkeit als Maß für das physikalische Profil der Fahrbahnoberfläche ausgewertet werden. Das einen in der Antiblockierregelung (ABS) des Fahrzeugs vorhandenen Sensor nutzende Verfahren liefert Aussagen über das physikalische Profil der Fahrbahnoberfläche, die in Echtzeit für eine Geschwindigkeitsregelung, eine Fahrwerksadaption oder für die Vorausschau in einem Navigationsgerät verwendet werden kann.
• Aufgabe der Erfindung ist es, die Sicherheit, die Zuverlässigkeit und den Komfort eines Rückhaltegurtsystems mit einem reversiblen Gurtstraffer zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
• Wird ein reversibler Gurtstraffer in einem Kraftfahrzeug infolge einer erfassten Gefahrensituation ausgelöst, so wird ein Rückhaltegurt eines Gurtsystems gestrafft. Das Gurtsystem umfasst eine von einem Beschleunigungssensor aktivierbare Gurtauszugssperre, welche im aktivierten Zustand bewirkt, dass der Rückhaltegurt nicht von einer Gurtspule abgewickelt werden kann. Nachdem das Ende einer Gefahrensituation ermittelt wurde, wird der Gurtstraffer mit einem Lösesignal angesteuert, um das freie Abwickeln des Gurtbandes zu ermöglichen und Lösen der Gurtauszugssperre zu bewirken. Erfindungsgemäß wird in einer Schlechtwegerkennung mittels Sensoren erkannt, ob das Fahrzeug sich auf einer Schlechtwegstrecke bewegt. Das Lösesignal kann erst gesetzt werden, wenn mittels der Schlechtwegerkennung ausgeschlossen werden kann, dass sich das Fahrzeug auf einer Schlechtwegstrecke bewegt. Oder anders ausgedrückt: Es kann ein Lösesignal nur gesetzt werden, wenn keine Schlechtwegstrecke vorliegt. Die Erkenntnis, dass sich das Fahrzeug momentan auf einer Schlechtwegstrecke bewegt, führt also dazu, dass das Lösesignal ausgesetzt und zeitversetzt erst dann an den Gurtstraffer gegeben wird, wenn die Schlechtwegfahrt zu Ende ist. Damit wird sichergestellt, dass ein Löseversuch nicht an der Blockierung der Gurtauszugssperre scheitert, wenn das Fahrzeug gerade eine Schlechtwegfahrt durchführt.
• Eine Schlechtwegfahrt kann durch unterschiedliche Auswertungen von Sensorsignalen z.B. im ESP-Steuergerät erkannt werden. Beispielsweise geben erhöhte Rauschpegel in den Signalen der Sensoren für Raddrehzahlen, Längs- und Querbeschleunigung oder Giergeschwindigkeit Hinweise auf den Fahrbahnuntergrund. Verfahren zur Bestimmung der Rauheit des Fahrahnuntergrundes sind aus dem Stand der Technik wohlbekannt.
• Eine Schlechtwegstrecke kann auch durch Auswertung der Signale von Sensoren für die Vertikalbeschleunigung des Fahrzeugaufbaus oder von Federwegsensoren erkannt werden, welche Anregungen aus der Straßenoberfläche enthalten. Auswerteverfahren als solche sind aus dem Stand der Technik wohlbekannt. Die Sensoren werden typischerweise für Komfortanwendung wie aktiver Dämpferregelung oder Fahrzeugaufbauregelung (Active Body Control, ABC) eingesetzt. Aufgrund der Vernetzung aller Sensorsignale mittels eines Informations-Bus-Systems können auch diese Sensorsignale herangezogen werden, um auf die Fahrbahnbeschaffenheit zu schließen. Es ist besonders von Vorteil die verschiedenen, verfügbaren Sensorsignale parallel auszuwerten und zur gegenseitigen Plausibilisierung heranzuziehen.
• Durch Erkennen der Schlechtwegstrecke, wird auch verhindert, dass ein Insassen, nach einer vorbeugenden Auslösung des reversiblen Gurtstraffers, durch einen vergeblichen Löseversuch auf einer Schlechtwegstrecke noch stärker durch das Gurtband an den Sitz gefesselt wird, wenn der Lösemodus des Gurtstraffers darin besteht, die Gurtspule um einen bestimmten Drehwinkel in Aufwickelrichtung zu drehen. Mit der Einbeziehung der Schlechtweg-Erkennung wird verhindert, dass ein Insasse auf einer Schlechtwegstrecke sich aufgrund der Fesselung durch den Gurt abschnallt, um eine Gurtfreigängigkeit zu erreichen. Mit der Erfindung werden vorbeugende Auslösungen von Gurtstraffern auch bei Geländefahrt störungsfrei, sicher und komfortabel durchführbar.
• Die einzige Figur zeigt ein Ablaufdiagramm einer vorteilhaften Ausführungsform eines Verfahrens zur Ansteuerung eines reversiblen Gurtstraffers. Das Verfahren beschreibt die Ansteuerung des Gurtstraffers mit einem Lösesignal, um das Gurtband wieder in einen Komfortzustand zu überführen, nachdem mit Auslösung des Gurtstraffers die auf das Gurtband wirkende Blockiervorrichtung die Gurtauszugssperre aktiviert hat (Blockierzustand). Die voraus liegenden Verfahrensschritte, welche zur Auslösung des Gurtstraffers geführt haben, werden daher nicht dargestellt.
• Die Ansteuerung erfolgt in einem Lösezeitpunkt, welcher zunächst unter Heranziehen von Fahrzuständen, Fahreraktivitäten und Umfelddaten ermittelt wird. Alternativ oder ergänzend können auch andere Größen zur Ermittlung des Lösezeitpunkts herangezogen werden.
• In Schritt 1 werden Fahrzustandsdaten wie Raddrehzahlen, Längs- und Querbeschleunigung, Drehbeschleunigung, Giergeschwindigkeit, Gierbeschleunigung des Fahrzeugs erfasst oder ermittelt. In Schritt 2 werden die Fahrzustandsdaten mit Schwellwert verglichen und bei Unterschreitung der Schwellwerte auf eine Beendigung der Gefahrensituation geschlossen.
• In Schritt 3 werden Daten über die Fahreraktivitäten erfasst oder ermittelt, wie z.B. Bremspedalbetätigung, Gaspedalbetätigung, Lenkwinkeleinschlag, Wachheitszustand, Belastung und Ähnliches. Diese Daten werden zur Weiterverarbeitung in Schritt 4 mit Schwellwerten verglichen und bei Unterschreitung der Schwellwerte auf eine Beendigung der Gefahrensituation geschlossen.
• In Schritt 5 werden Umfelddaten einer Umfeldsensorik, wie z.B. Radar, Infrarot-Abstandsmessung, Bild gebende Verfahren oder Nahbereichskommunikation, erfasst und hinsichtlich einer kritischen Annäherung an ein Kollisionsobjekt ausgewertet. In Schritt 6 wird abgefragt, ob die Umfelddaten auf eine Beendigung der Gefahrensituation schließen lassen.
• Die Ergebnisse der Abfragen in den Schritten 2, 4 und 6 werden in Schritt 7 zusammengeführt. Es wird ein Zeitpunkt ermittelt, zu dem die überwachten Größen unter den jeweils vorgebbaren Schwellwerten liegen oder alle Daten auf eine Beendigung der Gefahrensituation schließen lassen.
• Als ein Lösezeitpunkt kann basierend auf den in den Schritten 1, 3 und 5 ermittelten oder erfassten Größen sowohl der aktuelle Zeitpunkt, als auch ein in der Zukunft liegender Zeitpunkt ermittelt werden, z.B. unter Einbeziehung eines mathematischen Modells für den Beschleunigungssensor der Blockiervorrichtung, wie dies in der EP 1 644 226 A1 offenbart ist.
• In Schritt 8 werden weitere Kriterien abgefragt, welche zum Lösen einer Gurtauszugssperre erfüllt sein müssen. Erfin dungsgemäß wird das Ergebnis einer Schlechtwegerkennung 9 abgefragt, welche mittels Sensoren ermittelt, ob das Fahrzeug sich auf einer Schlechtwegstrecke bewegt. Insbesondere werden solche Sensoren eingesetzt, wie sie auch zur Aufnahme der Fahrzustandsdaten in Schritt 1 verwendet werden. Hinsichtlich der Ausführung wird beispielhaft auf die eingangs genannte DE 195 37 257 A1 verwiesen.
• Wenn die Schlechtwegerkennung eine Schlechtwegstrecke anzeigt, wird kein Lösesignal weiter gegeben. Erst wenn keine Schlechtwegstrecke angezeigt wird, kann ein Lösesignal weiter gegeben werden und in Schritt 10 der reversible Gurtstraffer angesteuert werden, um die Gurtauszugssperre zu lösen und somit das Gurtsystem vom Blockierzustand in den Komfortzustand zu versetzen. Bei dem eingangs genannten Stand der Technik weist der Gurtstraffer einen auf die Gurtspule wirkenden elektromotorischen Antrieb auf, welcher bei Ansteuerung mit dem Lösesignal die Gurtspule soweit in Aufwickelrichtung dreht, dass in der Blockiervorrichtung sich die Verzahnung einer Sperrklinke von einer komplementären, mit der Gurtspule mitdrehenden Verzahnung lösen kann, womit die Gurtauszugssperre gelöst wird. Hinsichtlich dieser Ausführung wird beispielhaft auf die eingangs genannte EP 1 339 575 B1 verwiesen.
• In einer alternativen Ausgestaltung kann die in Schritt 8 durchgeführte Abfrage auch zu einem anderen Zeitpunkt, beispielsweise bereits vor Schritt 1 erfolgen.

Claims (6)

1. Verfahren zur Ansteuerung eines reversiblen Gurtstraffers (10) eines Sicherheitsgurtes in einem Kraftfahrzeug, – wobei ein Auslösen des Gurtstraffers (10) ein Straffen eines sich um eine Gurtspule abwickelnden Gurtbandes eines Sicherheitsgurts bewirkt, – wobei der Sicherheitsgurt als Gurtauszugssperre eine auf die Gurtspule in Abwickelrichtung wirkende Blockiervorrichtung aufweist, welche bei Auftreten einer Fahrzeug-Beschleunigung oberhalb einer Blockierschwelle sperrend reagiert, – wobei nach einem durch eine Gefahrensituation bedingten Auslösen des Gurtstraffers (10) und bei Vorliegen eines vorgegebenen Betriebszustands (7), welcher indikativ für eine Beendigung der Gefahrensituation ist, der Gurtstraffer (10) mit einem Lösesignal angesteuert wird, um das Lösen der Gurtauszugssperre von einem Blockierzustand in einen Komfortzustand zu bewirken, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Schlechtwegerkennung (9) mittels Sensoren erkannt wird, ob das Fahrzeug sich auf einer Schlechtwegstrecke bewegt und kein Lösesignal gesetzt wird, solange eine Schlechtwegerkennung eine Schlechtwegstrecke erkennt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lösesignal dann gesetzt werden kann, wenn keine Schlechtwegstrecke erkannt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gurtstraffer einen auf die Gurtspule wirkenden Antrieb aufweist, welcher bei Ansteuerung mit dem Lösesignal, die Gurtspule soweit in Aufwickelrichtung dreht, dass die Blockiervorrichtung der Gurtspule gelöst werden kann.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schlechtwegstrecke durch Auswertung der Signale von Sensoren (1) für Raddrehzahlen, Längs- und Querbeschleunigung oder Giergeschwindigkeit erkannt wird (9).
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schlechtwegstrecke durch Auswertung der Signale eines Sensors für die Vertikalbeschleunigung des Fahrzeugaufbaus erkannt wird (9).
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schlechtwegstrecke durch Auswertung der Signale von Federwegsensoren erkannt wird (9).