DE102010053063A1 - Method for protecting driver of vehicle during front collision, involves tensioning safety belt with increased clamping force, and driving belt tensioner at collision time such that occupant is moved toward and supported at seatback - Google Patents

Method for protecting driver of vehicle during front collision, involves tensioning safety belt with increased clamping force, and driving belt tensioner at collision time such that occupant is moved toward and supported at seatback Download PDF

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Abstract

The method involves driving an irreversible belt tensioner (5) to position and fix a vehicle occupant (3) by a safety belt (4) i.e. three-point safety belt, when initiating collision is detected. A collision time is predicted, and the tensioner is activated as an electric motor for a time interval of 100 to 500 milliseconds before the predicted collision time. The belt is tensioned with increased belt clamping force (Fr), and the tensioner is driven at the predicted collision time such that the belt is tightened and the occupant is moved toward and supported at a seatback (2.1) by the belt. An independent claim is also included for a device for protecting an occupant of a vehicle, comprising detecting units.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schützen eines Fahrzeuginsassen eines Fahrzeugs mit einer einem Fahrzeugsitz zugeordneten Sicherheitsgurtvorrichtung, wobei bei einer detektierten sich anbahnenden Kollision ein Gurtstraffer zur Positionierung und Fixierung des Fahrzeuginsassen mittels eines Sicherheitsgurtes angesteuert wird.The invention relates to a method and a device for protecting a vehicle occupant of a vehicle with a seat belt device assigned to a vehicle seat, wherein a belt tensioner for positioning and fixing the vehicle occupant by means of a safety belt is activated when a collision is detected.

Heutige Sicherheitsgurtvorrichtungen für Fahrzeuge weisen eine Gurtstrafffunktion auf. Die Gurtstrafffunktion sieht vor, dass ein Sicherheitsgurt eines angeschnallten Fahrzeuginsassen nach einer Detektion einer Kollisionssituation durch einen Straffvorgang gestrafft wird. Dazu wird eine Spule, mittels welcher der Sicherheitsgurt auf- und abwickelbar ist, ein Stück weit in Aufrollrichtung angetrieben, wodurch der Sicherheitsgurt gestrafft wird. Somit wird eine eventuell vorhandene Gurtlose reduziert, so dass eine Rückhaltefunktion des Sicherheitsgurtes gegenüber dem angeschnallten Fahrzeuginsassen realisierbar ist.Today's safety belt devices for vehicles have a belt tensioning function. The belt tensioning function provides that a seatbelt of a belted vehicle occupant is tightened by a tightening process after detection of a collision situation. For this purpose, a coil, by means of which the safety belt is wound up and unwound, a piece driven in the retraction direction, whereby the seat belt is tightened. Thus, any existing slack is reduced, so that a restraining function of the seat belt relative to the belted vehicle occupant can be realized.

Aus der DE 10 2006 061 427 A1 ist ein Verfahren und ein Gurtstraffsystem zum Rückhalten von Insassen eines Fahrzeugs bei einem Aufprall auf ein Hindernis bekannt. Das Verfahren sieht vor, dass zunächst ein möglicher Unfall sensiert und dann spätestens vom Zeitpunkt einer ersten Berührung des Fahrzeugs mit dem Hindernis oder bei Überschreiten einer Schwelle für eine Fahrzeugverzögerung über ein Sicherheitsgurtsystem eine mit der Stoßrichtung wirkenden Kraft auf den Insassen aufgebracht wird. Die Kraft wird durch beidseitige Straffung eines Beckengurtes eines Sicherheitsgurtsystems eingeleitet, indem von beiden Seiten mit einer Kraft von mindestens 2000 N bis 4500 N gestrafft wird und diese Kraft entlang eines Verlagerungsweges des Insassen über eine Haltephase von mindestens 20 Millisekunden aufrechterhalten wird. Ein integriertes Gurtstraffsystem zur beidseitigen Straffung eines Beckengurtes umfasst zwei Straffer mit einer gemeinsamen Arbeitskammer.From the DE 10 2006 061 427 A1 For example, there is known a method and a belt tensioning system for restraining occupants of a vehicle in the event of an impact on an obstacle. The method provides that first senses a possible accident and then at the latest from the time of first contact of the vehicle with the obstacle or when exceeding a threshold for a vehicle deceleration via a safety belt a force acting with the thrust force is applied to the occupant. The force is initiated by tightening a lap belt of a seatbelt system bilaterally by tightening from both sides with a force of at least 2000 N to 4500 N and maintaining that force along a displacement path of the occupant over a holding period of at least 20 milliseconds. An integrated belt tensioning system for tightening a lap belt on both sides comprises two tensioners with a common working chamber.

Die EP 1 686 022 A1 beschreibt eine Sicherheitsgurtvorrichtung mit einem Sicherheitsgurt, einem Gurtaufroller, einem reversiblen Antrieb für den Gurtaufroller und einer ansteuerbaren Kupplung zwischen dem Antrieb und dem Gurtaufroller. Der Gurtaufroller dient dabei sowohl einer Auf- und Abrollfunktion des Sicherheitsgurtes als auch einer Strafffunktion vor einer Kollision oder bei einer sich anbahnenden Kollision.The EP 1 686 022 A1 describes a safety belt device with a safety belt, a belt retractor, a reversible drive for the belt retractor and a controllable coupling between the drive and the belt retractor. The belt retractor serves both a winding and unwinding function of the seat belt and a tightening function before a collision or in an approaching collision.

Weiterhin ist aus der EP 1 769 984 A1 eine Sicherheitsgurtvorrichtung für ein Kraftfahrzeug bekannt. Die Sicherheitsgurtvorrichtung weist einen Gurtaufroller und einen Antrieb für den Gurtaufroller auf, wobei der Antrieb einen Elektromotor und einen mit dem Elektromotor gekoppelten mechanischen Energiespeicher umfasst. Der Elektromotor ist in Abhängigkeit von einem Ansteuersignal wahlweise entweder in einem vom Gurtaufroller entkoppelten Speichermodus zum Füllen des Energiespeichers oder in einem Aufwickelmodus betreibbar, in welchem der Elektromotor mit dem Gurtaufroller gekoppelt und der Gurtaufroller durch ein von dem Elektromotor und dem zuvor gefüllten Energiespeicher gemeinsam aufgebrachtes Moment in Aufwickelrichtung angetrieben ist. Zusätzlich ist eine Schnellauslösevorrichtung vorgesehen, die ein Abkoppeln des Elektromotors von dem Energiespeicher und ein Antreiben des Gurtaufrollers durch Leeren des Energiespeichers ermöglicht. Die Schnellauslösevorrichtung ist irreversibel ausgeführt.Furthermore, from the EP 1 769 984 A1 a seat belt device for a motor vehicle. The safety belt device has a belt retractor and a drive for the belt retractor, wherein the drive comprises an electric motor and a mechanical energy store coupled to the electric motor. The electric motor is selectively operable in response to a drive signal either in a decoupled from the belt retractor storage mode for filling the energy storage or in a Aufwickelmodus, in which the electric motor coupled to the belt retractor and the belt retractor by one of the electric motor and the previously filled energy storage jointly applied torque is driven in the winding direction. In addition, a quick release device is provided, which allows a decoupling of the electric motor from the energy storage and driving the belt retractor by emptying the energy storage. The quick release device is irreversible.

Darüber hinaus ist in der EP 1 607 288 B1 eine Sicherheitseinrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge beschrieben. Die Sicherheitseinrichtung weist einen Sicherheitsgurt, eine Spule, die den Sicherheitsgurt abwickelt und aufwickelt und in Gurtausgaberichtung sowie in entgegen gesetzte Richtung drehbar ist, wobei die Spule zwischen einer Blockierstellung und einer Freigabestellung bewegbar ist. In der Blockierstellung ist eine Rotation der Spule in die Gurtausgaberichtung nicht möglich, wobei die Spule in der Freigabestellung in beide Richtungen drehbar ist. Es ist eine Lastbegrenzungseinrichtung vorgesehen, die in der Blockierstellung der Spule eine begrenzte Rotation der Spule zulässt, wobei die Lastbegrenzungseinrichtung zwei längs der Spulenachse beabstandete Lastbegrenzungsabschnitte umfasst, über die ein die Gurtwicklung tragender Spulenkörper jeweils mit einem Blockierabschnitt gekoppelt ist.In addition, in the EP 1 607 288 B1 a safety device, in particular for motor vehicles described. The safety device comprises a safety belt, a spool which unwinds and winds up the safety belt and is rotatable in the belt discharge direction and in the opposite direction, the spool being movable between a blocking position and a release position. In the blocking position, a rotation of the spool in the Gurtausgaberichtung is not possible, wherein the spool is rotatable in the release position in both directions. A load limiting device is provided which permits limited rotation of the spool in the blocking position of the spool, the load limiting device comprising two load limiting sections spaced along the spool axis, via which a bobbin carrying the belt winding is respectively coupled to a blocking section.

Des Weiteren beschreibt die EP 1 607 287 B1 eine Sicherheitseinrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Sicherheitsgurt, einer zwischen einer Blockierstellung und einer Freigabestellung bewegbaren Spule zum Aufwickeln und Abwickeln des Sicherheitsgurtes und einer Vorspanneinrichtung, mit welcher die Spule in Aufwickelrichtung antreibbar ist. Die Vorspanneinrichtung weist eine Antriebsanordnung auf, mit der die Spule an zwei längs der Spulenachse beabstandeten Eingriffsstellen in Rotation versetzbar ist. Darüber hinaus ist eine gemeinsame Antriebsquelle für zwei jeweils mit einer der Eingriffsstellen der Spule in Eingriff bringbare Antriebsstränge vorgesehen.Furthermore, the describes EP 1 607 287 B1 a safety device, in particular for motor vehicles, having a safety belt, a coil movable between a blocking position and a release position for winding and unwinding the safety belt and a pretensioning device with which the spool can be driven in the winding-up direction. The pretensioning device has a drive arrangement with which the spool can be set in rotation at two engagement points spaced along the spool axis. In addition, a common drive source for two each with one of the engagement points of the coil engageable drive trains is provided.

Ferner sind weitere Gurtstraffer aus der DE 10 2007 044 843 A1 , der EP 1 785 321 A1 und der DE 10 2007 040 254 A1 bekannt.Furthermore, more belt tensioners from the DE 10 2007 044 843 A1 , of the EP 1 785 321 A1 and the DE 10 2007 040 254 A1 known.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren sowie eine verbesserte Vorrichtung zum Schützen eines Fahrzeuginsassen in einem Fahrzeug mit einem einen Fahrzeugsitz zugeordneten Sicherheitsgurt anzugeben.The invention is based on the object, a comparison with the prior art improved method and an improved device for Protecting a vehicle occupant in a vehicle with a seat belt associated with a seat belt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich des Verfahrens durch die im Anspruch 1 und hinsichtlich der Vorrichtung durch die im Anspruch 8 angegebenen Merkmale gelöst.The object is achieved with respect to the method by the in claim 1 and with respect to the device by the features specified in claim 8.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Bei einem Verfahren zum Schützen eines Fahrzeuginsassen eines Fahrzeugs mit einer einem Fahrzeugsitz zugeordneten Sicherheitsgurtvorrichtung wird bei einer detektierten sich anbahnenden Kollision ein Gurtstraffer zur Positionierung und Fixierung des Fahrzeuginsassen mittels eines Sicherheitsgurtes angesteuert. Erfindungsgemäß wird ein Kollisionszeitpunkt prognostiziert und ein als Elektromotor ausgeführter reversibler Gurtstraffer wird in einem Zeitintervall von 100 ms bis 500 ms vor dem prognostizierten Kollisionszeitpunkt aktiviert, wobei mittels des reversiblen Gurtstraffers der Sicherheitsgurt mit einer erhöhten Gurtspannkraft, insbesondere von mehr als 400 N gestrafft wird, wobei ein irreversibler Gurtstraffer zu dem Kollisionszeitpunkt angesteuert wird, mittels dem eine aus einem Straffen des Sicherheitsgurtes resultierende Bewegung des Fahrzeuginsassen in Richtung Sitzlehne unterstützt wird.In a method for protecting a vehicle occupant of a vehicle with a seat belt device assigned to a vehicle seat, a belt tensioner for positioning and fixing the vehicle occupant by means of a safety belt is activated in the event of a detected collision. According to the invention, a collision time is predicted and a reversible seat belt pretensioner designed as an electric motor is activated within a time interval of 100 ms to 500 ms before the predicted collision time, the seat belt being tightened by means of the reversible belt tensioner with an increased belt tension force, in particular of more than 400 N, wherein an irreversible belt tensioner is driven to the collision time, by means of which a resulting from a tightening of the seat belt movement of the vehicle occupant is supported in the direction of the seat back.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es in besonders vorteilhafter Weise möglich, dem Fahrzeuginsassen mittels des durch den reversiblen Gurtstraffer straffenden Sicherheitsgurtes einen Impuls zu versetzen, der einem aus der Kollision resultierenden Stoßimpuls entgegenwirkt. Hierzu wird der Kollisionszeitpunkt prognostiziert und in Abhängigkeit dessen der reversible Gurtstraffer angesteuert, so dass der Fahrzeuginsasse entgegen der Fahrtrichtung bewegt wird. Dabei ist ein Zeitpunkt zur Ansteuerung des reversiblen Gurtstraffers derart gewählt, dass der Fahrzeuginsasse zu dem Kollisionszeitpunkt eine maximale zur Sitzlehne gerichtete Geschwindigkeit aufweist. Bei einer zu frühen Ansteuerung des reversiblen Gurtstraffers wird der Fahrzeuginsasse bereits von der Sitzlehne abgebremst, wobei bei einer zu späten Ansteuerung die gewünschte Bewegung des Fahrzeuginsassen in Richtung Sitzlehne durch die bereits zu Anfang wirkenden Aufprallkräfte nicht erreicht werden kann.By means of the method according to the invention, it is possible in a particularly advantageous manner to give the vehicle occupant an impulse which counteracts a shock pulse resulting from the collision by means of the seat belt tightening by means of the reversible belt tensioner. For this purpose, the collision time is predicted and driven in response to the reversible belt tensioner, so that the vehicle occupant is moved counter to the direction of travel. In this case, a point in time for controlling the reversible belt tensioner is selected such that the vehicle occupant has a maximum speed directed toward the seat back at the point of collision. If the reversible belt tensioner is activated too early, the vehicle occupant is already braked by the seat back, whereby the desired movement of the vehicle occupant in the direction of the seat back can not be achieved by the impact force that is already acting at the beginning.

Mittels der Straffung des Sicherheitsgurtes wird die Gurtlose beseitigt, wobei der Fahrzeuginsasse darüber hinaus über Grund verzögert wird, noch bevor eine durch die Kollision bedingte Trägheitsbewegung des Fahrzeuginsassen eine passive Rückhaltewirkung durch die Sicherheitsgurtvorrichtung einsetzt.By tightening the seat belt, the slack is eliminated, and the vehicle occupant is further decelerated over ground even before a collision-induced inertial movement of the vehicle occupant uses a passive restraining action by the seat belt device.

Der irreversible Gurtstraffer wird nach einer vorgegeben Zeit, der auch Zündversatz genannt wird, nach der Ansteuerung des reversiblen Gurtstraffers angesteuert, so dass die mittels der Straffung des Sicherheitsgurtes zu erzielende Positionierung des Fahrzeuginsassen durch einen Straffimpuls des irreversiblen Gurtstraffers unterstützt wird. Dazu wird die vorgegebene Zeit aus einer Fahrzeugdynamik und/oder Insassenkenngrößen des Fahrzeuginsassen ermittelt. Vorzugsweise finden als Insassenkenngrößen das Gewicht und die Größe des Fahrzeuginsassen zur Ermittlung der vorgegebenen Zeit Beachtung.The irreversible belt tensioner is driven after a predetermined time, which is also called Zündversatz, after the control of the reversible belt tensioner, so that the means of tightening the safety belt to be achieved positioning of the vehicle occupant is supported by a punitive pulse of the irreversible belt tensioner. For this purpose, the predetermined time is determined from a vehicle dynamics and / or occupant characteristics of the vehicle occupant. Preferably, the weight and the size of the vehicle occupant to determine the predetermined time are considered as occupant characteristics.

Um einen optimalen Schutz des Fahrzeuginsassen durch die erhöhte Straffung des Sicherheitsgurtes sicherzustellen, wird die erhöhte Straffung des Sicherheitsgurtes mit mehr als 400 N über einen Zeitraum von 200 ms aufrechterhalten.In order to ensure optimum protection of the vehicle occupant by the increased tightening of the seat belt, the increased tightening of the seat belt with more than 400 N over a period of 200 ms is maintained.

Vorzugsweise erfolgt ein Auslösen der Ansteuerung des irreversiblen Gurtstraffers mittels erfasster Signale einer Umgebungssensorik, die eine Aufpralleskalation, d. h. eine Annäherung des Fahrzeugs an ein Kollisionsobjekt, erkennt. Dazu umfasst die Umgebungssensorik mindestens ein Radargerät, wobei zusätzlich eine Bilderfassungseinheit, wie beispielsweise eine Videokamera, verwendet werden kann.Preferably, the triggering of the control of the irreversible belt tensioner takes place by means of detected signals of an environmental sensor system which detects an impact escalation, i. H. an approach of the vehicle to a collision object recognizes. For this purpose, the environmental sensor system comprises at least one radar device, wherein additionally an image capture unit, such as a video camera, can be used.

Um Fehlauslösungen des irreversiblen Gurtstraffers zu vermeiden, werden die erfassten Signale der Umgebungssensorik mittels detektierter Signale eines Aufprallsensors plausibilisiert. Durch die erfassten Signale des Aufprallsensors wird die Kollision des Fahrzeugs eindeutig erfasst, so dass spätestens zu diesem Zeitpunkt der irreversible Gurtstraffer angesteuert und ausgelöst wird, der Sicherheitsgurt also mittels des Straffimpulses gestrafft wird.In order to avoid false triggering of the irreversible belt tensioner, the detected signals of the environmental sensor system by means of detected signals of a crash sensor are plausibility. By the detected signals of the impact sensor, the collision of the vehicle is clearly detected, so that at the latest at this time the irreversible belt tensioner is controlled and triggered, the seat belt is thus tightened by means of the tension pulse.

Besonders bevorzugt wird die erhöhte Gurtspannkraft des reversiblen Gurtstraffers mittels einer Spannung, welche eine Nennspannung des Elektromotors übersteigt, mittels einer Veränderung einer Getriebeübersetzung und/oder mittels eines mechanischen oder elektrischen Energiespeichers erzeugt. Hierzu kann der Energiespeicher als Kondensator, als mechanische Feder und/oder als Gaspatrone ausgeführt sein. Somit ist die Erhöhung der Gurtspannkraft auf vergleichsweise einfache Art und Weise realisierbar.Particularly preferably, the increased belt tension of the reversible belt tensioner by means of a voltage which exceeds a nominal voltage of the electric motor, generated by means of a change in a gear ratio and / or by means of a mechanical or electrical energy storage. For this purpose, the energy storage device can be designed as a capacitor, as a mechanical spring and / or as a gas cartridge. Thus, the increase of the belt tension force in a relatively simple manner can be realized.

Eine Vorrichtung zum Schützen des Fahrzeuginsassen des Fahrzeugs mit einer einem Fahrzeugsitz zugeordneten Sicherheitsgurtvorrichtung umfasst einen Sicherheitsgurt, einen Gurtstraffer und eine Anzahl von Erfassungseinheiten, die bevorzugt Bestandteile einer Umgebungssensorik sind. Mittels der Erfassungseinheiten ist eine sich anbahnende Kollision erfassbar, wobei erfasste Signale einer Steuereinheit zuführbar sind. Die Signale werden in der Steuereinheit ausgewertet, wobei somit ein Kollisionszeitpunkt des Fahrzeugs mit einem Kollisionsobjekt prognostizierbar ist. Des Weiteren umfasst die Vorrichtung den reversiblen und den irreversiblen Gurtstraffer.A device for protecting the vehicle occupant of the vehicle with a seat belt device associated with a vehicle seat comprises a safety belt, a belt tensioner and a number of detection units, which are preferably components of an environmental sensor system. By means of the detection units, an approaching collision can be detected, wherein detected signals can be fed to a control unit. The signals are evaluated in the control unit, whereby a collision time of the vehicle with a collision object can thus be predicted. Furthermore, the device comprises the reversible and irreversible belt tensioners.

In einer alternativen Ausführungsform der Vorrichtung ist ein Straffaggregat vorgesehen, mittels welchem sowohl eine reversible Straffung als auch eine irreversible Straffung des Sicherheitsgurtes realisierbar sind. Dabei ist das Straffaggregat vorzugsweise an einem Endbeschlag des Sicherheitsgurtes, bei dem es sich bevorzugt um einen Dreipunkt-Sicherheitsgurt handelt, anordbar.In an alternative embodiment of the device, a tensioning unit is provided, by means of which both a reversible tightening and an irreversible tightening of the safety belt can be realized. The tensioning unit is preferably at an end fitting of the seat belt, which is preferably a three-point seat belt, can be arranged.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Dabei zeigen:Showing:

1 schematisch eine Schnittdarstellung eines Fahrzeugs mit einem auf einem Fahrzeugsitz sitzenden Fahrzeuginsassen, welcher einen Sicherheitsgurt angelegt hat, wobei eine sich anbahnende Kollision erfasst wurde, 1 2 is a schematic sectional view of a vehicle having a vehicle occupant seated on a vehicle seat, which has applied a safety belt, wherein an approaching collision has been detected;

2 schematisch das Fahrzeug in Schnittdarstellung, wobei der Sicherheitsgurt mittels eines reversiblen Gurtstraffers gestrafft ist, 2 schematically the vehicle in a sectional view, wherein the seat belt is tightened by means of a reversible belt tensioner,

3 schematisch die Schnittdarstellung des Fahrzeugs, wobei der Sicherheitsgurt zusätzlich mittels eines irreversiblen Gurtstraffers gestrafft ist, und 3 schematically the sectional view of the vehicle, wherein the seat belt is additionally tightened by means of an irreversible belt tensioner, and

4 schematisch die Schnittdarstellung des Fahrzeugs mit dem auf dem Fahrzeugsitz sitzenden Fahrzeuginsassen mit angelegtem Sicherheitsgurt unmittelbar nach der Kollision. 4 schematically shows the sectional view of the vehicle with the seated on the vehicle seat occupants with a seat belt immediately after the collision.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.

In 1 ist ein Fahrzeug 1 in einer Schnittdarstellung gezeigt. Im Fahrzeuginnenraum 1.1 ist ein Fahrzeugsitz 2 angeordnet, der eine Sitzlehne 2.1 und eine Sitzfläche 2.2 aufweist, auf welcher ein Fahrzeuginsasse 3 sitzt. Der Fahrzeuginsasse 3 hat einen Sicherheitsgurt 4 angelegt, wobei der Sicherheitsgurt 4 als ein so genannter Dreipunktgurt ausgeführt ist. Mittels des Sicherheitsgurtes 4 ist der Fahrzeuginsasse 3 an drei nicht näher gezeigten Punkten der Fahrzeugkarosserie angebunden.In 1 is a vehicle 1 shown in a sectional view. In the vehicle interior 1.1 is a vehicle seat 2 arranged, which is a seat back 2.1 and a seat 2.2 on which a vehicle occupant 3 sitting. The vehicle occupant 3 has a safety belt 4 put on, with the safety belt 4 is designed as a so-called three-point belt. By means of the safety belt 4 is the vehicle occupant 3 connected to three not shown points of the vehicle body.

Ein erster Punkt, an dem der Sicherheitsgurt 4 befestigt ist, befindet sich auf den Fahrzeugsitz 2 eines Fahrers bezogen im unteren Bereich der nicht näher dargestellten B-Säule. Hier befindet sich der Endbeschlag des Sicherheitsgurtes 4. Einen zweiten Punkt bildet das Gurtschloss 4.1, in welches eine Schlosszunge des Sicherheitsgurtes 4 einsteckbar ist. An dem Gurtschloss 4.1 ist ein irreversibler Gurtstraffer 5 angeordnet.A first point at which the safety belt 4 is attached, located on the vehicle seat 2 a driver based in the lower part of the B-pillar, not shown. Here is the end fitting of the seat belt 4 , A second point is the buckle 4.1 , in which a lock tongue of the seat belt 4 is pluggable. At the buckle 4.1 is an irreversible belt tensioner 5 arranged.

Am oberen Teil der B-Säule ist ein dritter Befestigungspunkt angeordnet, welcher als Gurtaufroller ausgeführt ist. Auf dem Gurtaufroller ist der Sicherheitsgurt 4 im unangelegten Zustand aufgewickelt, wobei der Sicherheitsgurt 4 bei Anlegen von dem Gurtaufroller abgewickelt wird. Hierzu umfasst der Gurtaufroller eine Spule, die drehbar gelagert ist. An dem Gurtaufroller ist ein als Elektromotor ausgeführter nicht näher dargestellter reversibler Gurtstraffer angeordnet.At the upper part of the B-pillar, a third attachment point is arranged, which is designed as a belt retractor. On the belt retractor is the safety belt 4 unwound in the unused state, with the seat belt 4 is unwound at the application of the belt retractor. For this purpose, the belt retractor comprises a spool which is rotatably mounted. On the belt retractor running as an electric motor not shown reversible belt tensioner is arranged.

Das Fahrzeug 1 verfügt über eine Anzahl von nicht näher gezeigten Erfassungseinheiten, die Bestandteil einer Umgebungssensorik sind. Mindestens eine der Erfassungseinheiten der Umgebungssensorik ist als ein Radargerät ausgeführt. Mittels der Umgebungssensorik ist zumindest eine dem Fahrzeug 1 bevorstehende Kollision erfassbar.The vehicle 1 has a number of detection units not shown in detail, which are part of an environment sensor. At least one of the detection units of the environmental sensor system is designed as a radar device. By means of the environmental sensor system is at least one of the vehicle 1 imminent collision detectable.

Die Umgebungssensorik, der reversible Gurtstraffer sowie der irreversible Gurtstraffer 5 sind mit einer nicht dargestellten Steuereinheit, die im Fahrzeug 1 angeordnet ist, drahtlos oder drahtgebunden gekoppelt.The ambient sensors, the reversible belt tensioner and the irreversible belt tensioner 5 are with a control unit, not shown, in the vehicle 1 is arranged wirelessly or wired coupled.

Gemäß 1 wurde von der Umgebungssensorik als vorausschauende Sensorik eine dem Fahrzeug 1 bevorstehende Kollision, d. h. eine Frontalkollision erfasst. Die erfassten Signale wurden der Steuereinheit zugeführt, die die Signale auswertet und mittels der erfassten Signale einen in 3 dargestellten Kollisionszeitpunkt t0, also den Zeitpunkt, an dem das Fahrzeug 1 mit einem nicht näher dargestellten Kollisionsobjekt kollidiert, prognostiziert.According to 1 From ambient sensor technology, a forward-looking sensor technology became the vehicle 1 imminent collision, ie detected a frontal collision. The detected signals were fed to the control unit, which evaluates the signals and by means of the detected signals in 3 illustrated collision time t 0 , ie the time at which the vehicle 1 collides with a collision object, not shown, predicts.

Erfindungsgemäß wird der reversible Gurtstraffer in Abhängigkeit des prognostizierten Kollisionszeitpunktes t0 innerhalb eines Zeitintervalls von 100 ms bis 500 ms als unvermeidbarer Bereich von der Steuereinheit so angesteuert, dass der Sicherheitsgurt 4 mit einer erhöhten Gurtspannkraft Fr von mehr als 400 N über eine Zeitdauer von 200 ms gestrafft wird. Der auf dem Fahrzeugsitz 2 sitzende Fahrzeuginsasse 3 wird durch die Gurtspannkraft Fr entgegengesetzt der Fahrtrichtung, also in Richtung R der Sitzlehne 2.1 bewegt, wie in 2 gezeigt ist. Der Fahrzeuginsasse 3 verlangsamt bereits zu diesem Zeitpunkt seine Geschwindigkeit relativ zur Umgebung. Zumindest der Oberkörper 3.1 des Fahrzeuginsassen 3 wird mittels des sich straffenden Sicherheitsgurtes 4 in Richtung R der Sitzlehne 2.1 bewegt.According to the invention, the reversible belt tensioner is controlled as a function of the predicted collision time t 0 within a time interval of 100 ms to 500 ms as an unavoidable range of the control unit so that the seat belt 4 with an increased belt tension force F r of more than 400 N over a period of 200 ms is tightened. The one on the vehicle seat 2 sitting vehicle occupant 3 is opposed by the belt tension F r the direction of travel, ie in the direction R of the seat back 2.1 moves, as in 2 is shown. The vehicle occupant 3 slows its speed relative to the environment already at this time. At least the upper body 3.1 of the vehicle occupant 3 is by means of the tightening seat belt 4 in the direction R of the seat back 2.1 emotional.

Die Ansteuerung des reversiblen Gurtstraffers erfolgt zu einem Zeitpunkt, bei dem der Fahrzeuginsasse 3 zum Kollisionszeitpunkt t0 eine maximale in Richtung R der Sitzlehne 2.1 gerichtete Geschwindigkeit aufweist.The control of the reversible belt tensioner takes place at a time at which the vehicle occupant 3 at collision time t 0 a maximum in the direction R of the seat back 2.1 directed speed.

Würde der reversible Gurtstraffer zu früh angesteuert werden, würde der Fahrzeuginsasse 3 bereits von der Sitzlehne 2.1 abgebremst werden. Würde der reversible Gurtstraffer hingegen zu spät angesteuert werden, kann die gewünschte Fahrzeuginsassenbewegung durch die bereits zu Anfang wirkenden Aufprallkräfte, die aus der Kollision resultieren, nicht erreicht werden.If the reversible belt tensioner were controlled too early, the vehicle occupant would 3 already from the seat back 2.1 be slowed down. If, on the other hand, the reversible belt tensioner were to be activated too late, the desired vehicle occupant movement can not be achieved by the impact forces which already result at the beginning, which result from the collision.

Um die erhöhte Gurtspannkraft Fr von mehr als 400 N zu erzeugen, ist vorgesehen, dem Elektromotor als reversiblen Gurtstraffer eine Spannung, die oberhalb der Nennspannung des Elektromotors liegt, zuzuführen. Alternativ dazu kann eine Getriebeübersetzung des Elektromotors verändert werden. In einer weiteren alternativen Ausführungsform kann die erhöhte Gurtspannkraft Fr mittels eines mechanischen oder elektrischen Energiespeichers erzeugt werden. Beispielsweise ist der Energiespeicher als Kondensator, mechanische Feder oder als Gaspatrone ausgeführt.In order to produce the increased belt tension force F r of more than 400 N, it is provided to supply the electric motor as a reversible belt tensioner with a voltage which is above the nominal voltage of the electric motor. Alternatively, a gear ratio of the electric motor can be changed. In a further alternative embodiment, the increased belt tension force F r can be generated by means of a mechanical or electrical energy store. For example, the energy storage is designed as a capacitor, mechanical spring or gas cartridge.

Der irreversible Gurtstraffer 5, mittels dem die Bewegung des Fahrzeuginsassen 3 in Richtung R der Sitzlehne 2.1 zusätzlich unterstützt werden soll, wird zu dem prognostizierten Kollisionszeitpunkt t0 angesteuert, wie in 3 dargestellt ist. Vorzugsweise ist der irreversible Gurtstraffer 5 pyrotechnisch auslösbar. Die Straffung des Sicherheitsgurtes 4 wird mittels eines Straffimpulses Fi des irreversiblen Gurtstraffers 5 verstärkt.The irreversible belt tensioner 5 , by means of which the movement of the vehicle occupant 3 in the direction R of the seat back 2.1 is additionally supported, is driven to the predicted collision time t 0 , as in 3 is shown. Preferably, the irreversible belt tensioner 5 pyrotechnic triggerable. The tightening of the safety belt 4 is by means of a tightening pulse F i of the irreversible belt tensioner 5 strengthened.

Die Ansteuerung des irreversiblen Gurtstraffers 5 erfolgt mittels einer Erkennung der Aufpralleskalation, d. h. einer Annäherung des Fahrzeugs 1 an das Kollisionsobjekt, wobei zur Erkennung der Aufpralleskalation das am Fahrzeug 1 angeordnete Radargerät als Bestandteil der Umgebungssensorik verwendet wird.The control of the irreversible belt tensioner 5 takes place by means of a detection of the impact escalation, ie an approach of the vehicle 1 to the collision object, wherein for detecting the impact escalation on the vehicle 1 arranged radar device is used as part of the environmental sensor system.

Zusätzlich oder alternativ kann eine Bilderfassungseinheit zur optischen Erfassung der Aufpralleskalation eingesetzt werden.Additionally or alternatively, an image acquisition unit can be used for the optical detection of the impact escalation.

Die Aufpralleskalation wird mittels zumindest einer Erfassungseinheit einer Aufprallsensorik, beispielsweise einem Fußgängerbeschleunigungssensor oder einem Kontaktsensor plausibilisiert, wodurch Fehlauslösungen des irreversiblen Gurtstraffers 5 weitestgehend ausgeschlossen sind.The impact escalation is made plausible by means of at least one detection unit of an impact sensor, for example a pedestrian acceleration sensor or a contact sensor, as a result of which false triggering of the irreversible belt tensioner 5 are largely excluded.

Ein so genannter Zündversatz des reversiblen Gurtstraffers und des irreversiblen Gurtstraffers 5 ist jeweils auf eine Fahrzeugdynamik und eine Fahrzeuginsassendynamik abgestimmt, wobei Kenngrößen des Fahrzeuginsassen 3 zur Ermittlung des Zeitpunktes zur Ansteuerung des irreversiblen Gurtstraffers 5 herangezogen werden. Als Kenngrößen hinsichtlich des Fahrzeuginsassen 3 werden die Größe und das Gewicht herangezogen.A so-called ignition offset of the reversible belt tensioner and the irreversible belt tensioner 5 is in each case matched to a vehicle dynamics and a vehicle occupant dynamics, wherein characteristics of the vehicle occupant 3 for determining the time for the control of the irreversible belt tensioner 5 be used. As parameters with regard to the vehicle occupant 3 the size and the weight are used.

Der Fahrzeuginsasse 3 ist durch die Straffung des Sicherheitsgurtes 4 mittels des reversiblen Gurtstraffers 5 und des irreversiblen Gurtstraffers 5 optimal in seiner Sitzposition fixiert, so dass bei Bewegungsumkehr aufgrund der Trägheitskraft des Fahrzeuginsassen 3 nach der Kollision in entgegengesetzte Richtung X eine Rückhaltewirkung des Sicherheitsgurtes 4 optimiert ist, wie in 4 gezeigt ist.The vehicle occupant 3 is by tightening the seat belt 4 by means of the reversible belt tensioner 5 and the irreversible belt tensioner 5 optimally fixed in its sitting position, so that when reversing the motion due to the inertial force of the vehicle occupant 3 after the collision in the opposite direction X, a restraining effect of the safety belt 4 is optimized, as in 4 is shown.

Beispielsweise kann durch Messung der elektrischen Leistung bei Straffung des Sicherheitsgurtes 4 mittels des reversiblen Gurtstraffers und somit bei der Positionierung des Fahrzeuginsassen 3 Rückschlüsse auf eine Position sowie das Gewicht und die Größe des Fahrzeuginsassen 3 gezogen werden, so dass eine Eingangsgröße für eine adaptive Steuerung zumindest des irreversiblen Gurtstraffers 5 erzeugt ist.For example, by measuring the electrical power while tightening the seat belt 4 by means of the reversible belt tensioner and thus in the positioning of the vehicle occupant 3 Conclusions about a position and the weight and size of the vehicle occupant 3 be pulled, so that an input variable for an adaptive control of at least the irreversible belt tensioner 5 is generated.

In einer alternativen Ausführungsform ist nur der reversible Gurtstraffer vorgesehen. Dieser wird bei erfasster Anbahnung mit einer Gurtspannkraft von weniger als 400 N angesteuert und innerhalb des Zeitintervalls von 100 ms bis 500 ms vor der Kollision des Fahrzeugs 1 mit der erhöhten Gurtspannkraft Fr von mehr als 400 N angesteuert.In an alternative embodiment, only the reversible belt tensioner is provided. This is driven at detected initiation with a belt tension of less than 400 N and within the time interval of 100 ms to 500 ms before the collision of the vehicle 1 with the increased belt tension F r of more than 400 N driven.

Auch in der Kombination mit einem irreversiblen Straffer ist der Sicherheitsgurt durch den reversiblen Straffer mit einer erhöhte Gurtspannkraft (Fr) von mehr als 400 N straffbar.Even in combination with an irreversible tensioner, the seat belt can be tightened by the reversible tensioner with an increased belt tension force (F r ) of more than 400 N.

Auch ist es möglich, ein Straffaggregat einzusetzen, mittels dem sowohl eine reversible elektromotorische Straffung des Sicherheitsgurtes 4 bei Anbahnung einer Kollision als auch eine irreversible pyrotechnische Straffung zum Kollisionszeitpunkt t0 realisierbar ist.It is also possible to use a tensioning unit, by means of which both a reversible electromotive tightening of the seat belt 4 at initiation of a collision and an irreversible pyrotechnic streamlining the time of collision t0 be realized.

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Claims (12)

Verfahren zum Schützen eines Fahrzeuginsassen (3) eines Fahrzeugs (1) mit einer einem Fahrzeugsitz (2) zugeordneten Sicherheitsgurtvorrichtung, wobei bei einer detektierten sich anbahnenden Kollision zumindest ein Gurtstraffer (5) zur Positionierung und Fixierung des Fahrzeuginsassen (3) mittels eines Sicherheitsgurtes (4) angesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kollisionszeitpunkt (t0) prognostiziert wird und ein als Elektromotor ausgeführter reversibler Gurtstraffer in einem Zeitintervall von 100 ms bis 500 ms vor dem prognostizierten Kollisionszeitpunkt (t0) aktiviert wird und den Sicherheitsgurt (4) mit einer erhöhten Gurtspannkraft (Fr) strafft und ein irreversibler Gurtstraffer (5) zum Kollisionszeitpunkt (t0) angesteuert wird, mittels dem eine aus einem Straffen des Sicherheitsgurtes (4) resultierende Bewegung des Fahrzeuginsassen (3) in Richtung (R) Sitzlehne (2.1) unterstützt wird.Method for protecting a vehicle occupant ( 3 ) of a vehicle ( 1 ) with a vehicle seat ( 2 at least one belt tensioner (in which a collision is detected) 5 ) for positioning and fixing the vehicle occupant ( 3 ) by means of a safety belt ( 4 ) is driven, characterized in that a collision time (t 0 ) is predicted and executed as an electric reversible belt tensioner in a time interval of 100 ms to 500 ms before the predicted collision time (t 0 ) is activated and the seat belt ( 4 ) with an increased belt tension force (F r ) tightens and an irreversible belt tensioner ( 5 ) is driven to the collision time (t 0 ), by means of which a tightening of the seatbelt ( 4 ) resulting movement of the vehicle occupant ( 3 ) in the direction (R) seat back ( 2.1 ) is supported. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der irreversible Gurtstraffer (5) nach einer vorgegebenen Zeit nach der Ansteuerung des reversiblen Gurtstraffers angesteuert wird.A method according to claim 1, characterized in that the irreversible belt tensioner ( 5 ) is driven after a predetermined time after the activation of the reversible belt tensioner. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Zeit aus einer Fahrzeugdynamik und/oder Insassenkenngrößen ermittelt wird.A method according to claim 2, characterized in that the predetermined time from a vehicle dynamics and / or occupant characteristics is determined. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erhöhte Straffung des Sicherheitsgurtes (4) über einen Zeitraum von 200 ms aufrechterhalten wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the increased tightening of the safety belt ( 4 ) is maintained for a period of 200 ms. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Auslösen der Ansteuerung des irreversiblen Gurtstraffers (5) mittels erfasster Signale einer Umgebungssensorik erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a triggering of the control of the irreversible belt tensioner ( 5 ) takes place by means of detected signals of environmental sensors. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erfassten Signale mittels detektierter Signale eines Aufprallsensors plausibilisiert werden.A method according to claim 5, characterized in that the detected signals are plausibilized by means of detected signals of a crash sensor. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erhöhte Gurtspannkraft (Fr), von insbesondere mehr als 400 N, mittels einer Spannung, welche eine Nennspannung des Elektromotors übersteigt, mittels einer Veränderung einer Getriebeübersetzung und/oder mittels eines mechanischen oder elektrischen Energiespeichers erzeugt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the increased belt tension force (F r ), in particular more than 400 N, by means of a voltage which exceeds a rated voltage of the electric motor, by means of a change in a gear ratio and / or by means of a mechanical or electrical Energy storage is generated. Vorrichtung zum Schützen eines Fahrzeuginsassen (3) eines Fahrzeugs (1) mit einer einem Fahrzeugsitz (2) zugeordneten Sicherheitsgurtvorrichtung, umfassend zumindest einen Sicherheitsgurt (4), zumindest einen Gurtstraffer (5) und eine Anzahl von Erfassungseinheiten, wobei der Gurtstraffer (5) zur Positionierung und Fixierung des Fahrzeuginsassen (3) mittels des Sicherheitsgurtes (4) bei einer mittels einer Erfassungseinheit detektierten sich anbahnenden Kollision mittels einer Steuereinheit ansteuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass Signale einer Umgebungssensorik der Steuereinheit zuführbar sind, welche die erfassten Signale auswertet und einen Kollisionszeitpunkt (t0) prognostiziert, wobei ein als Elektromotor ausgeführter reversibler Gurtstraffer mittels der Steuereinheit in einem Zeitintervall von 100 ms bis 500 ms ansteuerbar ist und der Sicherheitsgurt (4) mit einer erhöhten Gurtspannkraft (Fr) straffbar ist, wobei ein irreversibler Gurtstraffer (5) mittels der Steuereinheit zum Kollisionszeitpunkt (t0) ansteuerbar ist, wobei mittels des irreversiblen Gurtstraffers (5) eine aus einem Straffen des Sicherheitsgurtes (4) mittels des reversiblen Gurtstraffers resultierende Bewegung des Fahrzeuginsassen (3) in Richtung (R) Sitzlehne (2.1) unterstützbar ist.Device for protecting a vehicle occupant ( 3 ) of a vehicle ( 1 ) with a vehicle seat ( 2 ) associated with at least one safety belt ( 4 ), at least one belt tensioner ( 5 ) and a number of detection units, wherein the belt tensioner ( 5 ) for positioning and fixing the vehicle occupant ( 3 ) by means of the safety belt ( 4 ) is controllable by means of a control unit in an approaching collision detected by a detection unit, characterized in that signals of an ambient sensor system can be fed to the control unit, which evaluates the detected signals and predicts a collision time (t 0 ), whereby a reversible seat belt pretensioner designed as an electric motor the control unit in a time interval of 100 ms to 500 ms can be controlled and the seat belt ( 4 ) is tightenable with an increased belt tension force (F r ), wherein an irreversible belt tensioner ( 5 ) (The time of collision by means of the control unit t 0) can be controlled, whereby (by means of the irreversible pretensioner 5 ) one from a tightening the seatbelt ( 4 ) by means of the reversible belt tensioner resulting movement of the vehicle occupant ( 3 ) in the direction (R) seat back ( 2.1 ) is supportable. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der irreversible Gurtstraffer (5) mittels erfasster Signale eines Radargerätes und/oder einer Bilderfassungseinheit, mittels denen bzw. mittels der eine Annäherung an ein Kollisionsobjekt erfassbar ist, auslösbar ist.Apparatus according to claim 8, characterized in that the irreversible belt tensioner ( 5 ) by means of detected signals of a radar device and / or an image acquisition unit, by means of which or by means of which an approach to a collision object can be detected, can be triggered. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erfassten Signale mittels detektierter Signale eines Aufprallsensors plausibilisierbar sind.Apparatus according to claim 9, characterized in that the detected signals are plausibilizable by means of detected signals of a crash sensor. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Steuereinheit zur Erhöhung der Gurtspannkraft (Fr) des Elektromotors, auf insbesondere mehr als 400 N, eine Spannung, welche eine Nennspannung des Elektromotors übersteigt, erhöhbar ist, mittels der Steuereinheit eine Getriebeübersetzung veränderbar ist und/oder ein mittels der Steuereinheit steuerbarer mechanischer oder elektrischer Energiespeicher vorgesehen ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that by means of the control unit for increasing the belt tension force (F r ) of the electric motor, in particular more than 400 N, a voltage which exceeds a nominal voltage of the electric motor can be increased, by means of the control unit a gear ratio is variable and / or provided by means of the control unit controllable mechanical or electrical energy storage is provided. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor eine Gurtspannkraft (Fr) aufweist, mittels der der Sicherheitsgurt (4) über einen Zeitraum von 200 ms spannbar ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the electric motor has a belt tensioning force (F r ), by means of which the safety belt ( 4 ) is tensioned over a period of 200 ms.
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