DE19951655A1

DE19951655A1 - Adaptives Sicherheitsgurtsystem

Info

Publication number: DE19951655A1
Application number: DE1999151655
Authority: DE
Inventors: Siegfried Pantke
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1999-10-27
Filing date: 1999-10-27
Publication date: 2001-05-03

Abstract

Es wird eine Sicherheitseinrichtung für Kraftfahrzeuge beschrieben, mit einem mit Meßgebern verbundenen Steuergerät zur gesteuerten Beeinflussung der Rückhaltecharakteristik der einen Sicherheitsgurt aufweisenden Sicherheitseinrichtung für den im Fahrzeug befindlichen Insassen im Rahmen des menschlichen Erträglichkeitsbereiches. Dazu ist das Steuergerät mit einer eine einen begrenzten Gurtbandauszug zulassenden Kraftbegrenzungseinrichtung aufweisenden Blockiereinrichtung für das Gurtband derart gekoppelt, dass in Abhängigkeit von den vom Steuergerät detektierten Körperdaten des Insassen, den auf die Fahrgastzelle bezogenen Sitzpositionsdaten und/oder den Unfallbedingungsdaten der von der Kraftbegrenzungseinrichtung ausgehende Kraftverlauf und/oder das Maß des zulässigen Gurtbandauszuges bis zur vollständigen Blockierung des Gurtbandauszuges kontrolliert gesteuert und begrenzt wird. Die Sicherheitseinrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Kraftbegrenzungseinrichtung eine von einem Gasgenerator beaufschlagbare Bremsvorrichtung umfaßt, wobei Gasgenerator und/oder Bremsvorrichtung mindestens eine Ventilationsvorrichtung besitzen, die die Bremsvorrichtung mittelbar und unmittelbar mit der Außenumgebung zur Änderung des Druckes in der Bremsvorrichtung verbindet. Außerdem ist eine Steuervorrichtung zur Aktivierung des Gasgenerators und der Ventilationsvorrichtung vorhanden, die eine vorgegebene Zeit nach Aktivieren des Gasgenerators die Ventilationsvorrichtung der mit ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung mit einem Sicherheitsgurt für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Die DE 196 04 483 C 1 beschreibt eine Sicherheitseinrichtung für Kraftfahrzeuge mit regelbarer Kraftbegrenzungseinrichtung. Eine einen Sicherheitsgurt aufweisende Sicherheitseinrichtung für einen im Fahrzeug befindlichen Insassen weist ein mit Meßgebern verbundenes Steuergerät auf, zur gesteuerten Beeinflussung der Rückhaltecharakteristik im Rahmen des menschlichen Erträglichkeitsbereiches. Das Steuergerät ist mit einer einen begrenzten Gurtbandauszug zulassenden Kraftbegrenzungseinrichtung aufweisenden Blockiereinrichtung für das Gurtband derart gekoppelt, dass in Abhängigkeit von den vom Steuergerät detektierten Kör perdaten des Insassen, den auf die Fahrgastzelle bezogenen Sitzpositionsdaten und/oder den Unfallbedingungsdaten, der von der Kraftbegrenzungseinrichtung aus gehende Kraftverlauf und/oder das Maß des zulässigen Gurtbandauszuges bis zur vollständigen Blockierung des Gurtbandauszuges kontrolliert gesteuert und begrenzt wird.

Von diesem Stand der Technik ausgehend, ist es Aufgabe der Erfindung, den Kraft- Weg-Zeitverlauf beim Auszug eines Sicherheitsgurtbandes aus dem Gurtautomaten variabel zu gestalten. Bei unterschiedlichen Fahrzeugverzögerungen, Insassen gewichten, -größen, -alter, -sitzpositionen soll sich jeweils der beste Kraft-Weg-Zeit verlauf einstellen. Beim Sicherheitsgurtbandeinzug sollen unterschiedliche Varianten des Kraft-Weg-Zeitverlaufs zur Verfügung stehen.

Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestal tungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Nach der Erfindung umfaßt die regelbare Kraftbegrenzungseinrichtung bei einer Sicherheitseinrichtung für Kraftfahrzeuge mit einem Sicherheitsgurt, eine von einem Gasgenerator beaufschlagbare Bremsvorrichtung. Dabei besitzen Gasgenerator und/oder Bremsvorrichtung mindestens eine Ventilationsvorrichtung, die die Brems vorrichtung mittelbar und unmittelbar mit der Außenumgebung zur Änderung des Druckes in der Bremsvorrichtung verbindet. Außerdem ist eine Steuervorrichtung zur Aktivierung des Gasgenerators und der Ventilationsvorrichtung vorhanden, die eine vorgegebene Zeit nach Aktivieren des Gasgenerators die Ventilationsvor richtung der mit Gas beaufschlagten Bremsvorrichtung aktiviert, wobei die Ven tilationsvorrichtung derart ausgebildet ist, dass der Druck innerhalb der Bremsvor richtung zumindest über eine vorgegebene Zeitperiode nicht über einen vorbe stimmten Grenzdruck ansteigt.

Das hat den Vorteil, dass im Sicherheitsgurtautomaten ein variabler, angepaßter Kraft-Weg-Zeitverlauf der Gurtkraft erreicht wird. Es entsteht so ein Baustein für ein intelligentes Rückhaltesystem.

Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sehen vor, dass die Steuervorrichtung das entstehende Gas entweder an die Umgebung abgibt oder in eine Druckkammer der Kraftbegrenzungseinrichtung einbringt. Außerdem kann vorgesehen werden, dass die Steuervorrichtung einen Rückfluß des Gases in der Druckkammer unterbindet oder nur eine bestimmte Menge des Gases zurückfließen läßt. Die Steuervor richtung wird durch das Steuergerät angesteuert.

Bei bevorzugten Ausführungen der Erfindung ist eine Seitenwand der Druckkammer der Kraftbegrenzungseinrichtung, insbesondere nur in eine definierte Richtung, verschiebbar. Außerdem ist es von Vorteil, wenn sich die verschiebbare Seitenwand der Druckkammer nicht drehen läßt und wenn sich eine Dichtung über der verschiebbaren Seitenwand der Druckkammer befindet, die einen ungewollten Gasabfluß verhindert. Desweiteren begünstigt es die Bremswirkung, wenn sich an der verschiebbaren Seitenwand der Druckkammer, zu einem Torsionsstab eines Sicherheitsgurtautomaten hin, ein Bremsbelag befindet und der Gasdruck in der Druckkammer die verschiebbare Seitenwand so an den Torsionsstab drückt, dass dieser abgebremst wird.

Bei weiteren bevorzugten Ausführungen der Erfindung ist zwischen Torsionsstab und verschiebbarer Seitenwand eine Rückstellfeder angebracht. Ist die verschieb bare Seitenwand der Druckkammer so ausgeführt, dass sie beim Abbremsen des Torsionsstabes diesen, insbesondere durch eine kegelige Form, zentriert, hat das den Vorteil, dass Belastungen vom Torsionsstab besser aufgenommen werden. Zusätzlich kann die Druckkammer eine regelbare Ventilationsöffnung besitzen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschreibt die nachfolgende Be schreibung mit der zugehörigen Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 einen Kraft-Wegverlauf beim Auszug eines Sicherheitsgurtbandes aus einem Gurtautomaten gemäß dem Stand der Technik, als Dia gramm dargestellt,

Fig. 2 einen Kraft-Wegverlauf beim Auszug eines Sicherheitsgurtbandes aus einem Gurtautomaten gemäß der Erfindung, als Diagramm dar gestellt,

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Gurtautomaten gemäß der Er findung,

Fig. 4 eine Variante eines Gurtautomaten gemäß der Erfindung, mit techni schen Einzelheiten,

Fig. 5 eine Kraft-Weg Kennlinie, wie sie gemäß der Erfindung für einen offenen Zweisitzer gestaltet werden könnte und

Fig. 6 eine Kraft-Weg Kennlinie, wie sie gemäß der Erfindung für einen PKW der Mittelklasse gestaltet werden könnte.

In Fig. 1 ist in einem Diagramm der Kraft- (F) Wegverlauf (S) für einen Sicher heitsgurtautomaten mit Kraftbegrenzungseinrichtung gemäß dem Stand der Technik dargestellt. Die Kraft auf einen Insassen steigt bei einem Unfall zuerst stark an und bleibt dann, nach immer schwächerem Anstieg, auf einem Kraftniveau bei drei bis vier Kilonewton konstant.

Ein gemäß der Erfindung optimierter Kraft-Wegverlauf ist in Fig. 2 dargestellt. Um die Insassenbelastung zu reduzieren besitzt der Kraft- Wegverlauf eine degressive Charakteristik. Die Eingangsparameter aus denen dieser Verlauf entsteht sind In sassengröße, -Gewicht, -Alter, -Position und die Art und Intensität des Unfalls. Nach dem Diagramm steigt die Kraft F zu Beginn linear an, erreicht ein höheres Kraftniveau als in Fig. 1, um dann linear auf einen konstanten Wert abzufallen. Dieser Kraftverlauf in der Gurtaufrollaufeinrichtung wird durch zwei verschiedene, miteinander zusammenwirkende Elemente zur Kraftbegrenzung erreicht. Mit 1 (schraffiert) ist der Kraftverlauf gekennzeichnet, den ein Torsionsstab bewirkt, mit 2 der von einer Bremsvorrichtung aufgegebene Kraftverlauf. Die Bremsvorrichtung wird benötigt, um den Kraft- Wegverlauf variabel gestalten zu können. Es wird damit die Bremskraft, die über den Torsionsstab aufgebracht wird, unterstützt.

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Gurtautomaten entsprechend der Erfindung. Die Ziffer 3 bezeichnet einen Sicherheitsgurtautomaten als Kernstück eines Gurtretraktors gemäß der Erfindung. Dieser Sicherheitsgurtautomat 3 ist Stand der Technik und wird zum Beispiel unter dem Handelsnamen AGB 100 LL verkauft. Mit der Ziffer 4 ist eine Rückholfeder- und Strammvorrichtung bezeichnet. Diese ist ebenfalls Stand der Technik. Die Strammvorrichtung 4 wird durch einen Elektromotor betätigt, an dem die Rückholfeder eingehakt wird. Durch den Einsatz der Strammvorrichtung 4 wird der Filmspuleffekt des nicht gezeichneten Gurtbands unterbunden. Rückholfeder und Strammvorrichtung 4 sitzen hier auf einer Seite des Gurtautomaten 3, mit dem Vorteil, dass die andere Seite des Gurtautomaten 3 frei bleibt für eine Bremsvorrichtung 5.

Die Bremsvorrichtung 5 wird benötigt, um den Kraft- Weg- Zeitverlauf variabel ge stalten zu können. Mit ihr wird die Bremskraft auf den Torsionsstab unterstützt. Be trieben wird die Bremsvorrichtung 5 mit einer pyrotechnischen Gaserzeugungs einrichtung 6, die auch eine Drucksteuerung mit einschließt. Ein pyrotechnischer Gasgenerator erzeugt im Falle eines Unfalls nach seiner Auslösung ein Gasvolu men, dessen Druck über die Drucksteuerung geregelt wird. Eingesetzt wird der Druck zum Betätigen der Bremsvorrichtung 5. Als Steuerungsmedien für den Druck sind denkbar Scherstift, Deformationselemente und Pyrotechnik.

In Fig. 4 ist eine Lösung mit Scherstift dargestellt. Im Falle einer Auslösung des Gasgenerators 7 durch die Steuerung wird eine Schiebehülse 8 mit Gasdruck be aufschlagt, die die Menge Gas in der Bremsvorrichtung 5 steuert. Das heißt, die erzeugte Gasmenge wird aufgeteilt in abströmendes Gas in die Umgebung, durch eine Gehäuseöffnung 9, und in eine Druckkammer 10 der Bremsvorrichtung 5 strömendes Gas. Der in der Bremsvorrichtung 5 entstehende Überdruck P drückt dann gegen eine verschiebbar gelagerte linke Seitenwand 11 der Druckkammer 10 und verschiebt diese nach links, bis zur Anlage an einer Bremsscheibe 12 eines Torsionsstabs 13. Mit dieser entsteht ein Reibkontakt, der den Torsionsstab 13 ab bremst, wenn das auf diesem aufgewickelte, nicht gezeichnete Gurtband abgezogen wird. Die Bremskraft entgegen der Abwickelbewegung des Gurtbands wird durch die Steuerung des Gasdrucks in der Druckkammer 10 geregelt.

Nach dem Abbau des Gasdrucks durch eine Abströmöffnung 15 in der Druckkam mer 10, wird die Seitenwand 11 durch die Kraft einer Rückstellfeder 14 wieder in die gezeichnete Ausgangslage zurückgestellt und der Gurtautomat ist wieder funk tionsfähig entsprechend seiner Ausführung gemäß dem Stand der Technik.

Fig. 5 zeigt beispielhaft eine mögliche Kraft-Weg-Kennlinie für einen offenen Zweisitzer. Die Steuerung unterscheidet durch eine Sitzbelegungserkennung die Insassen zum Beispiel nach Größe und Gewicht und steuert entsprechend die Rückhaltekraft des Gurtbandes über die Bremsvorrichtung 5. Mit der gestrichelten Linie wird ein 5% Dummy zurückgehalten, die durchgezogene Linie stellt die Rück haltekraft für einen 50% Dummy dar und die strichpunktierte Linie, die für einen 95% Dummy. Ebenso ist dies dargestellt in Fig. 6 als Beispiel für einen PKW der Mittel klasse.

Claims

1. Sicherheitseinrichtung mit einem Sicherheitsgurt für Kraftfahrzeuge, mit einem mit Meßgebern verbundenen Steuergerät zur Beeinflussung der Rückhaltecharakteristik im Rahmen des menschlichen Erträglichkeitsberei ches für den im Fahrzeug befindlichen Insassen, wobei das Steuergerät mit einer, einen begrenzten Gurtbandauszug zulassenden Kraftbegrenzungs einrichtung aufweisenden Blockiereinrichtung für das Gurtband derart ge koppelt ist, dass in Abhängigkeit von den vom Steuergerät detektierten Körperdaten des Insassen, den auf die Fahrgastzelle bezogenen Sitzposi tionsdaten und/oder den Unfallbedingungsdaten, der von der Kraftbegren zungseinrichtung ausgehende Kraftverlauf und/oder das Maß des zulässigen Gurtbandauszuges bis zur vollständigen Blockierung des Gurtbandauszuges kontrolliert gesteuert und begrenzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftbegrenzungseinrichtung eine von einem Gasgenerator (7) beaufschlagbare Bremsvorrichtung (5) umfaßt, wobei Gasgenerator (7) und/oder Bremsvorrichtung (5) mindestens eine Ventilationsvorrichtung be sitzen, die die Bremsvorrichtung (5) mittelbar und unmittelbar mit der Au ßenumgebung zur Änderung des Druckes in der Bremsvorrichtung (5) ver bindet und eine Steuervorrichtung zur Aktivierung des Gasgenerators (7) und der Ventilationsvorrichtung vorhanden ist, die eine vorgegebene Zeit nach Aktivieren des Gasgenerators (7) die Ventilationsvorrichtung der mit Gas beaufschlagten Bremsvorrichtung (5) aktiviert, die derart ausgebildet ist, dass der Druck innerhalb der Bremsvorrichtung (5) zumindest über eine vorgegebene Zeitperiode nicht über einen vorbestimmten Grenzdruck an steigt.

2. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dte Steuervorrichtung das entstehende Gas entweder an die Umgebung abgibt oder in eine Druckkammer (10) der Kraftbegrenzungseinrichtung einbringt.

3. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, dass die Steuervorrichtung einen Rückfluß des Gases in der Druckkammer (10) unterbindet.

4. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, dass die Steuervorrichtung nur eine bestimmte Menge des Gases zurückfließen läßt.

5. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, dass die Steuervorrichtung durch das Steuergerät angesteuert wird.

6. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, dass eine Seitenwand (11) der Druckkammer (10) verschiebbar ist.

7. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiebbare Seitenwand (11) der Druckkammer (10) sich nur in eine definierte Richtung verschieben läßt.

8. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch ge kennzeichnet, dass sich die verschiebbare Seitenwand (11) der Druck kammer (10) nicht drehen läßt.

9. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, dass sich eine Dichtung über der verschiebbaren Seitenwand (11) der Druckkammer (10) befindet, die einen ungewollten Gasabfluß verhindert.

10. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch ge kennzeichnet, dass sich an der verschiebbaren Seitenwand (11) der Druckkammer (10), zu einem Torsionsstab (13) eines Sicherheitsgurtauto maten (3) hin, ein Bremsbelag befindet.

11. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch ge kennzeichnet, dass der Gasdruck in der Druckkammer (10) die verschieb bare Seitenwand (11) so an den Torsionsstab (13) drückt, dass dieser abgebremst wird.

12. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge kennzeichnet, dass zwischen Torsionsstab (13) und verschiebbarer Sei tenwand (11) eine Rückstellfeder (14) angebracht ist.

13. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch ge kennzeichnet, dass die verschiebbare Seitenwand (11) der Druckkammer (10) so ausgeführt ist, dass sie beim Abbremsen des Torsionsstabes (13) diesen, insbesondere durch eine kegelige Form, zentriert.

14. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch ge kennzeichnet, dass die Druckkammer (10) eine regelbare Ventilationsöff nung besitzt.