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Dokumentenidentifikation DE102005017282A1 19.10.2006
Titel Verfahren zur Steuerung oder Regelung eines elektrischen Gurtaufrollers sowie elektrischer Gurtaufroller
Anmelder TRW Automotive GmbH, 73553 Alfdorf, DE
Erfinder Burkart, Rainer, 73553 Alfdorf, DE;
Busch, Thomas, Shelby Township, Mich., US
Vertreter Prinz und Partner GbR, 80335 München
DE-Anmeldedatum 14.04.2005
DE-Aktenzeichen 102005017282
Offenlegungstag 19.10.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.10.2006
IPC-Hauptklasse B60R 22/46(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B60R 22/34(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   
Zusammenfassung Ein Verfahren zur Steuerung oder Regelung eines elektrischen Gurtaufrollers (16), der einen Elektromotor (20), der eine Gurtspule (18) in Gurtbandeinzugsrichtung und/oder in Gurtbandauszugsrichtung antreiben kann, und eine Blockierklinke aufweist, die in eine Blockierverzahnung einsteuerbar ist, um eine Drehung der Gurtspule (18) in Gurtbandauszugsrichtung zu blockieren, umfaßt folgende Schritte:
- Betreiben des Elektromotors (20) in Gurtbandeinzugsrichtung zur Straffung des Gurtbands (26);
- Detektieren eines möglichen Gurtbandauszugs;
- Ermitteln eines stabilen Fahrzeugzustands; und
- erneutes Betreiben des Elektromotors (20) in Gurtbandeinzugsrichtung nur bei detektierten Gurtbandauszug.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung oder Regelung eines elektrischen Gurtaufrollers. Die Erfindung betrifft ferner einen elektrischen Gurtaufroller.

Ein elektrischer Gurtaufroller mit einer an einen Elektromotor gekoppelten Gurtspule, die in Gurtbandeinzugs- und/oder in Gurtbandauszugsrichtung angetrieben werden kann, ist Teil eines Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystems, mit dem beim Erkennen einer kritischen Fahrzeugsituation verschiedene Vorkehrungen getroffen werden, um einen Fahrzeuginsassen möglichst optimal vor negativen Folgen zu schützen. Die getroffenen Maßnahmen können beispielsweise das Verändern der Neigung einer Rückenlehne eines Fahrzeugsitzes, das Schließen von Fahrzeugfenstern, das Vorstraffen des Sicherheitsgurtes und weitere Maßnahmen umfassen. Alle diese Maßnahmen sind reversibel und wiederholbar; sobald sich das Fahrzeug wieder in einem stabilen Zustand befindet, wird das Fahrzeug wieder in seinen Ausgangszustand zurückgebracht.

Hinsichtlich des Gurtaufrollers bedeutet dies, daß der Sicherheitsgurt, der vom Elektromotor beim Erkennen einer kritischen Fahrzeugsituation aufgewickelt wurde, um die sogenannte Gurtlose im Sicherheitsgurt weitestgehend zu beseitigen, wieder freigegeben wird, sobald der als kritisch erkannte Fahrzeugzustand nicht mehr vorliegt.

Während oder nach dem Straffvorgang kann es zu einer fahrzeugsensitiv eingeleiteten Blockierung der Gurtspule kommen, beispielsweise bei einer Bremsung des Fahrzeugs. Bei einem Gurtaufroller mit einer fahrzeugsensitiven Blockierklinke bedeutet dies ein vollständiges Einsteuern der Blockierklinke in eine Blokkierverzahnung, so daß eine Drehung der Gurtspule in Gurtbandauszugsrichtung blockiert ist. Die Blockierverzahnung ist üblicherweise hinterschnitten und übt somit bei Belastung eine die Blockierklinke in die Blockierverzahnung hineinziehende Kraft aus, um die bei einem Unfall wirkenden hohen Blockierlasten zwischen der Blockierverzahnung und der Blockierklinke zuverlässig übertragen zu können.

Um dem Fahrzeuginsassen anschließend, wenn der als kritisch erkannte Fahrzeugzustand nicht mehr vorliegt, wieder einen Gurtbandauszug zu ermöglichen, muß die eingesteuerte Blockierklinke aus der Blockierverzahnung gelöst werden (Entriegelung). Hierfür ist ein erneutes kurzzeitiges Betreiben des Elektromotors in Gurtbandeinzugsrichtung erforderlich, um die Gurtspule mit der Blockierverzahnung bzw. mit der Blockierklinke um einen bestimmten Winkel zu drehen, so daß die Blockierklinke aus der Blockierverzahnung herausfallen kann. Mit Hilfe eines Sensors wird bei Erreichen eines vorbestimmten Winkels der Entriegelungsbetrieb des Elektromotors beendet.

Die Drehung der Gurtspule verursacht einen zusätzlichen Gurtbandeinzug, der vom Fahrzeuginsassen als unangenehm empfunden wird. Der Entriegelungsbetrieb des Elektromotors erfolgt jedoch unabhängig davon, ob die Blockierklinke tatsächlich in die Blockierverzahnung hineingezogen war oder nicht, da der Zustand der Blockierklinke nicht überwacht wird. Das bedeutet, daß der Fahrzeuginsasse nach einer Gurtstraffung in jedem Fall einen zusätzlichen Anstieg der Gurtbandkraft zu spüren bekommt, obwohl dies in manchen Fällen unnötig ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen elektrischen Gurtaufroller mit verringerter Belastung und verbessertem Komfort für den Fahrzeuginsassen zu schaffen.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch ein Verfahren zur Steuerung oder Regelung eines elektrischen Gurtaufrollers, wobei der Gurtaufroller einen Elektromotor, der eine Gurtspule in Gurtbandeinzugsrichtung und/oder in Gurtbandauszugsrichtung antreiben kann, und eine Blockierklinke aufweist, die in eine Blockierverzahnung einsteuerbar ist, um eine Drehung der Gurtspule in Gurtbandauszugsrichtung zu blockieren, mit folgenden Schritten:

  • – Betreiben des Elektromotors in Gurtbandeinzugsrichtung zur Straffung des Gurtbands;
  • – Detektieren eines möglichen Gurtbandauszugs;
  • – Ermitteln eines stabilen Fahrzeugzustands; und
  • – erneutes Betreiben des Elektromotors in Gurtbandeinzugsrichtung nur bei detektiertem Gurtbandauszug.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die Blockierklinke nur während eines Gurtbandauszugs in die Blockierverzahnung hineingezogen werden kann, nicht aber während eines Gurtbandeinzugs oder Gurtbandstillstands. Die Erfindung sieht deshalb einen Entriegelungsbetrieb des Elektromotors nur dann vor, wenn die Vorraussetzung für eine in die Blockierverzahnung hineingezogene Blockierklinke vorliegt. In allen anderen Fällen wird dem Fahrzeuginsassen ein zusätzlicher Anstieg der Gurtbandkraft erspart, da davon ausgegangen werden kann, daß eine Entriegelung nicht erforderlich ist.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird der Gurtbandauszug auch quantitativ bestimmt. Dadurch kann der Entriegelungsbetrieb des Elektromotors an das Maß des Gurtbandauszugs angepaßt werden. Dies ermöglicht es, den Kraftanstieg im Gurtband so gering wie möglich zu halten. Unter Gurtbandauszug und Gurtbandeinzug ist hierbei nicht unbedingt die Länge des ab- bzw. aufgewikkelten Gurtbands zu verstehen, sondern das Ausmaß der Drehung der Motorwelle, der Getriebekomponenten oder der Gurtspule.

Um sicher zu gehen, daß die Blockierklinke tatsächlich aus der Blockierverzahnung herausfallen kann, ist vorgesehen, daß beim erneuten Betreiben des Elektromotors in Gurtbandeinzugsrichtung ein Gurtbandeinzug erfolgt, dessen Betrag mindestens so groß wie der Betrag des zuvor bestimmten Gurtbandauszugs ist, jedoch nicht größer als ein vorbestimmter Maximalbetrag.

Die Erfindung schafft auch einen elektrischen Gurtaufroller mit einer Steuerung oder Regelung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Steuerung bzw. Regelung muß dabei nicht zwingend in den Gurtaufroller integriert sein.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:

1 ein Diagramm mit Stromimpulsen, die bei der Steuerung oder Regelung eines elektrischen Gurtaufrollers auftreten;

2 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gurtaufrollers;

3 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gurtaufrollers;

4 eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gurtaufrollers;

5 eine vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gurtaufrollers;

6 eine fünfte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gurtaufrollers;

7 eine sechste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gurtaufrollers;

8 eine siebte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gurtaufrollers; und

9 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Gurtaufrollers.

Ein elektrischer Gurtaufroller für ein Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem umfaßt, wie eingangs beschrieben, eine üblicherweise über ein Untersetzungsgetriebe an einen Elektromotor gekoppelte Gurtspule und einen Blockiermechanismus mit einer fahrzeugsensitiven Blockierklinke, die in eine hinterschnittene Blockierverzahnung einsteuerbar ist.

In 1 sind die typischen Stromimpulse gezeigt, die bei der Steuerung oder Regelung eines elektrischen Gurtaufrollers in einem kritischen Fahrzeugzustand auftreten. Zunächst wird der Elektromotor über eine Zeit bestromt, die zur Straffung des Gurtbands erforderlich ist (Straffimpuls 10). Wird anschließend ein stabiler Fahrzeugzustand ermittelt, erfolgt ein Entriegelungsimpuls 12, um die möglicherweise eingesteuerte Blockierklinke aus der Blockierverzahnung zu lösen. Danach erfolgt noch ein Kupplungslöseimpuls 14.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung oder Regelung eines elektrischen Gurtaufrollers sieht im Gegensatz zu bekannten Verfahren das Detektieren eines möglichen Gurtbandauszugs während des kritischen Fahrzeugzustands vor. Der Entriegelungsimpuls 12 erfolgt nur dann, wenn ein Gurtbandauszug festgestellt wurde.

Die 2 bis 8 zeigen verschiedene Ausführungsformen eines elektrischen Gurtaufrollers 16 mit einem an eine Gurtspule 18 gekoppelten Elektromotor 20, einer Steuer- oder Regelelektronik 22 für den Elektromotor 20 und einem mit der Steuer- oder Regelelektronik 22 verbundenen Gurtbandauszugssensor 24. Die Gurtaufroller 16 sind zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet und erlauben zudem eine quantitative Bestimmung des Gurtbandauszugs.

Die quantitative Bestimmung des Gurtbandauszugs wird für den Entriegelungsbetrieb des Elektromotors genutzt, indem dann ein Gurtbandeinzug erfolgt, dessen Betrag mindestens so groß wie der Betrag des zuvor bestimmten Gurtbandauszugs ist, jedoch nicht größer als ein vorbestimmter Maximalbetrag. Vorzugsweise überschreitet der Betrag des Gurtbandeinzugs den Betrag des Gurtbandauszugs um einen vorbestimmten Toleranzbetrag.

Im Folgenden werden die verschiedenen Ausführungsformen kurz charakterisiert:

2: Der Gurtbandauszugssensor 24 ist ein optischer Sensor, der die Bewegung des Gurtbands 26 detektiert.

3 und 4: Der Gurtbandauszugssensor 24 ist ein optischer Sensor, der die Drehung der markierten Gurtspule 18 oder eines von der Gurtspule 18 angetriebenen Bauteils detektiert.

5: der Gurtbandauszugssensor 24 ist ein magnetischer Sensor, der die Drehung der (teilweise) magnetisierten Gurtspule 18 oder eines von der Gurtspule 18 angetriebenen (teilweise) magnetisierten Bauteils detektiert.

6: Der Gurtbandauszugssensor 24 ist ein optischer Sensor, der die Drehung der markierten Motorwelle 28 oder eines auf der Motorwelle 28 angebrachten oder von der Motorwelle 28 angetriebenen markierten Bauteils detektiert.

7: Der Gurtbandauszugssensor 24 ist ein magnetischer Sensor, der die Drehung der magnetisierten Motorwelle oder eines auf der Motorwelle angebrachten oder von der Motorwelle angetriebenen magnetisierten Bauteils, z.B. eines aufgesteckten Rings 28, detektiert.

8 zeigt einen Gurtaufroller 16, bei dem der Elektromotor über ein Untersetzungsgetriebe mit mehreren Zahnrädern an die Gurtspule gekoppelt ist. Der Gurtbandauszug kann in diesem Fall auch durch Detektieren der Drehung eines der Zahnräder oder eines von einem Zahnrad angetriebenen Bauteils bestimmt werden. Mit 24 sind hier verschiedene Positionen bezeichnet, an denen ein Gurtbandauszugssensor angeordnet sein kann. Der Gurtbandauszugssensor kann ein optischer oder magnetischer Sensor sein, der auf geeignete optische Markierungen bzw. auf eine geeignete Magnetisierung des entsprechenden Zahnrads oder eines vom Zahnrad angetriebenen Bauteils anspricht.

Der jeweilige Fahrzeugzustand wird jeweils mit Hilfe der Steuer- oder Regelelektronik 22 des Gurtaufrollers 16 ermittelt. Hierzu werden Signale von Fahrzeugsensoren in aufbereiteter Form einem Algorithmus zugeführt, der in einem Prozessor der Steuer- oder Regelelektronik 22 abläuft.

9 faßt in einem Blockschaltbild die Steuerung oder Regelung eines erfindungsgemäßen Gurtaufrollers 16 mit den alternativen Möglichkeiten zur Erfassung des Gurtbandauszugs zusammen.


Anspruch[de]
Verfahren zur Steuerung oder Regelung eines elektrischen Gurtaufrollers (16), wobei der Gurtaufroller (16) einen Elektromotor (20), der eine Gurtspule (18) in Gurtbandeinzugsrichtung und/oder in Gurtbandauszugsrichtung antreiben kann, und eine Blockierklinke aufweist, die in eine Blockierverzahnung einsteuerbar ist, um eine Drehung der Gurtspule (18) in Gurtbandauszugsrichtung zu blokkieren, mit folgenden Schritten:

– Betreiben des Elektromotors in Gurtbandeinzugsrichtung zur Straffung des Gurtbands;

– Detektieren eines möglichen Gurtbandauszugs;

– Ermitteln eines stabilen Fahrzeugzustands; und

– erneutes Betreiben des Elektromotors in Gurtbandeinzugsrichtung nur bei detektiertem Gurtbandauszug.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gurtbandauszug quantitativ bestimmt wird. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim erneuten Betreiben des Elektromotors (20) in Gurtbandeinzugsrichtung ein Gurtbandeinzug erfolgt, dessen Betrag mindestens so groß wie der Betrag des zuvor bestimmten Gurtbandauszugs ist. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrag des Gurtbandeinzugs nicht größer als ein vorbestimmter Maximalbetrag ist. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrag des Gurtbandeinzugs den Betrag des Gurtbandauszugs um einen vorbestimmten Toleranzbetrag überschreitet. Elektrischer Gurtaufroller mit einer Steuerung oder Regelung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Elektrischer Gurtaufroller nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Gurtaufroller (16) eine Steuer- oder Regelelektronik (22) für den Elektromotor (20) und einen mit der Steuer- oder Regelelektronik (22) verbundenen Gurtbandauszugssensor (24) zur Detektierung eines Gurtbandauszugs aufweist. Elektrischer Gurtaufroller nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Gurtbandauszugssensor (24) eine quantitative Bestimmung des Gurtbandauszugs erlaubt. Elektrischer Gurtaufroller nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Gurtbandauszugssensor (24) eine Bewegung des Gurtbands (26) detektiert. Elektrischer Gurtaufroller nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Gurtbandauszugssensor (24) eine Drehung der Gurtspule (18) oder eines an die Gurtspule (18) gekoppelten Bauteils detektiert. Elektrischer Gurtaufroller nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (20) über ein Getriebe an die Gurtspule (18) gekoppelt ist und der Gurtbandauszugssensor (24) eine Drehung einer Getriebekomponente oder eines an die Getriebekomponente gekoppelten Bauteils detektiert. Elektrischer Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Gurtbandauszugssensor (24) ein optischer Sensor ist. Elektrischer Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Gurtbandauszugssensor (24) ein magnetischer Sensor ist.






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