DE10336122B4

DE10336122B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Einstellung eines Versorgungsstromes für einen Elektromotor, dessen Drehmoment auf eine Gurtspule eines Sicherheitsgurtaufrollers eines Kraftfahrzeugs übertragen wird

Info

Publication number: DE10336122B4
Application number: DE10336122A
Authority: DE
Inventors: Martin Specht; Alexander Heckmayr; Christian Liedl
Original assignee: Joyson Safety Systems Inc
Current assignee: Joyson Safety Systems Inc
Priority date: 2003-08-06
Filing date: 2003-08-06
Publication date: 2006-04-06
Anticipated expiration: 2023-08-07
Also published as: JP4183728B2; CN100364821C; WO2005016707A1; DE602004013596D1; CN1826248A; EP1651478B1; DE10336122A1; KR100810834B1; ATE394276T1; JP2007500647A; EP1651478A1; KR20060052959A; US20050083000A1; MXPA06000488A; ES2304615T3; US7180258B2

Abstract

Verfahren zur Einstellung eines Versorgungsstromes, mit welchem ein Elektromotor gespeist wird, dessen Drehmoment auf eine Gurtspule eines Sicherheitsgurtaufrollers eines Kraftfahrzeugs übertragen wird, wobei der Motorstrom bei der Drehmomenterzeugung gemessen und mit einem vorgegebenen Stromwert, der in Abhängigkeit von unterschiedlichen Fahrsituationen oder Fahrzuständen auf unterschiedlich hohe Werte einstellbar ist, verglichen wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Regelkreis, in welchem der Elektromotor angeordnet ist, der dem Elektromotor als Stellgröße zugeführte Versorgungsstrom aus dem Vergleich zwischen dem gemessenen Motorstrom mit dem vorgegebenen Stromwert gebildet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung eines Versorgungsstromes, mit welchem ein Elektromotor gespeist wird, dessen Drehmoment auf eine Gurtspule eines Sicherheitsgurtaufrollers eines Kraftfahrzeugs übertragen wird, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 7.

Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind aus DE 199 54 878 A1 bekannt. Beim bekannten Verfahren und bei der bekannten Vorrichtung wird mittels eines Abstandssensors, der den Abstand zwischen dem Fahrzeug und einem Objekt erfasst, ein Elektromotor für einen Straffervorgang eingeschaltet. Der Versorgungsstrom für den Elektromotor wird bei bestimmten in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs eingestellten Schwellenwerten abgeschaltet, wobei der jeweilige Schwellenwert mit dem gemessenen Motorstrom verglichen wird. Bei Erreichen des vorgegebenen Schwellenwertes wird der elektrische Versorgungsstrom für den Straffermechanismus abgeschaltet.

Aus US 6,485,057 B1 ist es bekannt, das Anlegen des Sicherheitsgurtes durch Erfassen einer hierbei erzeugten Motorspannung festzustellen. Ferner ist es bekannt, den Motorstrom beim Straften des Sicherheitsgurtes in Abhängigkeit von Sensorsignalen, beispielsweise eines Distanzsensors oder eines Lenkwinkelsensors zu steuern. Dabei wird ebenfalls bei Erreichen eines voreingestellten Schwellenwertes zur Begrenzung der Rückzugskraft, welche vom gestrafften Gurtband ausgeübt wird, der Motorstrom abgeschaltet.

Aus DE 101 60 071 A1 ist es bekannt, beim Straffen eines Sicherheitsgurtes mit Hilfe eines Elektromotors den Motorstrom als indikative Größe für die Gurtkraft beim Straffen des Sicherheitsgurtes zu messen. Zur Anpassung an unterschiedliche Gefahrsituationen und Insassenparameter lässt man die Straffstärke bis zu einem vorgegebenen Schwellenwert ansteigen.

Aus DE 196 36 448 C2 ist es bekannt, vor Eintreten eines Notfalls den Elektromotor einer Straffereinrichtung zum Straffen des Sicherheitsgurtes in Abhängigkeit von Abstand und Relativgeschwindigkeit zu einem in der Nähe des Fahrzeugs erfassten Objektes zu steuern. In Abhängigkeit von den unterschiedlichen Fahrsituationen werden unterschiedliche Gurtspannungswerte durch entsprechende Einstellung des Motorstroms erzeugt.

Aus DE 100 05 010 A1 ist es bekannt, in Abhängigkeit von einer bestimmten Fahrsituation, die beispielsweise vom Bremsassistenten oder einer automatischen Bremsung ausgelöst wird, eine vorbestimmte Haltekraft vorzugeben und einen Elektromotor zur Straffung des Sicherheitsgurtes entsprechend zu bestromen.

Aus DE 197 31 689 C2 ist es bekannt, mittels eines Elektromotors, der über ein Getriebe an die Gurtspule eines Gurtaufrollers anschließbare ist, unterschiedliche Drehmomente auf die Gurtspule in Abhängigkeit von geforderten Sicherheitsfunktionen und Rückhaltefunktionen des Sicherheitsgurtes zu übertragen.

Aus US 4,655,312 ist es bekannt, den Motorstrom zu messen, um eine einen Schwellenwert übersteigende Gurtbandkraft an der Schulter des Fahrzeuginsassen, welche vom mit der Gurtspule verbundenen Elektromotor erzeugt wird, festzustellen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welchen bei geringem Aufwand eine rasche Einstellung des auf die Gurtspule zu übertragenden Drehmoments erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß beim Verfahren durch die Merkmale des Patentanspruches 1 und bei der Vorrichtung durch die Merkmale des Patentanspruches 7 gelöst.

Bei der Erfindung werden in Abhängigkeit von unterschiedlichen Fahrsituationen oder Fahrzuständen des Fahrzeugs, welche bestimmte Sicherheitsfunktionen erfordern, unterschiedliche Versorgungsströme dem Elektromotor zugeleitet. Der jeweilige Versorgungsstrom wird mit Hilfe eines Regelkreises, in welchem der Elektromotor angeordnet ist, eingestellt. Dabei wird der Motorstrom des Elektromotors gemessen und als Regelgröße mit einer Führungsgröße verglichen, die in Abhängigkeit von der gewünschten Sicherheitsfunktion, welche sich aus der Fahrsituation oder dem jeweiligen Fahrzustand des Fahrzeugs ergibt, eingestellt wird. In Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis (Regelabweichung) wird der dem Elektromotor zugeführte Versorgungsstrom eingestellt. Das vom Elektromotor gelieferte Drehmoment und damit die am Gurtband wirkende Zugkraft sind proportional zum eingeregelten Versorgungsstrom. Durch Anpassung der Führungsgröße an die jeweils geforderte Sicherheitsfunktion erreicht man die Einstellung des Versorgungsstromes. Beim Elektromotor handelt es sich vorzugsweise um einen bürstenlosen Gleichstrommotor. Der Versorgungsstrom wird von einer am Fahrzeug vorhandenen Stromquelle, beispielsweise Fahrzeugbatterie oder einem innerhalb einer relativ kurzen Zeitspanne reversibel aufladbaren elektrischen Speicher oder dergleichen geliefert.

Anhand der Figuren wird die Erfindung noch näher erläutert.
Es zeigt
1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels;
2 bis 4 Diagramme für die Gurtkraft in Abhängigkeit vom Motorstrom, welcher für verschiedene Sicherheitsfunktionen des Sicherheitsgurtes ausgewertet wird;
5 den zeitlichen Verlauf der Gurtkraft bzw. des Motorstroms beim Straffen des Sicherheitsgurtes und anschließendem Halten der gestrafften Gurtposition; und
6 den zeitlichen Verlauf des Versorgungsstroms beim Aufwickeln des Sicherheitsgurtes und beim Erreichen des Aufwickelendes.
Das in der 1 dargestellte Ausführungsbeispiel beinhaltet einen Elektromotor 1, welcher über eine Drehmomentübertragungseinrichtung 11, beispielsweise Getriebe, Kupplung und dergleichen, ein Drehmoment auf eine Gurtspule 10 eines Sicherheitsgurtaufrollers 9 überträgt. Das Drehmoment des Elektromotors 1 kann in beiden Drehrichtungen, d.h. in Aufwickelrichtung und Abwickelrichtung wirken. Auf die Gurtspule 10 wird ein Sicherheitsgurt 12 auf- oder abgewickelt. Der Sicherheitsgurt 12 und der Gurtaufroller 9 sind einem Fahrzeugsitz in einem Kraftfahrzeug zugeordnet.
Der Elektromotor ist in einem Regelkreis angeordnet, in welchen der dem Elektromotor 1 zugeführte Versorgungsstrom geregelt wird. Der Regelkreis beinhaltet eine Strommesseinrichtung 3, mit welcher der Motorstrom des Elektromotors bei einer Drehmomentabgabe an die Gurtspule 10 gemessen wird. Die Strommesseinrichtung 3 ist an einen Komparator 5 des Regelkreises angeschlossen. Das Messsignal der Strommesseinrichtung 3 bildet im Regelkreis eine Regelgröße, die im Kom parator 5 mit einer Führungsgröße verglichen wird. Die Führungsgröße wird in Abhängigkeit von Sensorsignalen einer Sensoreinrichtung 4 und/oder Messsignalen einer Messeinrichtung 13 oder Abtasteinrichtung 14 gebildet. Hierzu ist an die Messeinrichtung 13 und die Sensoreinrichtung 4, beispielsweise in Form eines Rechners, der die Sensorsignale und Messsignale auswertet, ein Führungsgrößenbildner 2 angeschlossen. Der Führungsgrößenbildner 2 ist mit dem Komparator 5 zur Lieferung der Führungsgröße verbunden.
Der Komparator 5 kann auch in den Rechner, welcher den Führungsgrößenbildner 2 beinhaltet, integriert sein.
Aus der im Komparator 5 gebildeten Regelabweichung, welche sich aus dem Unterschied der Führungsgröße und der Regelgröße ergibt, wird in einem Versorgungsstromkreis 6 ein Stromsteller 7 angesteuert. Der Stromsteller 7 stellt den von einer Stromquelle 15 im Fahrzeug gelieferten Strom auf eine gewünschte Stellgröße ein. Bei der Stromquelle 15 kann es sich um die Fahrzeugbatterie, um einen in bestimmten Zeiträumen reversiblen aufladbaren elektrischen Speicher, insbesondere auf Kapazitätsbasis, oder eine andere im Fahrzeug vorhandene Stromquelle handeln. Der vom Stromsteller 7 eingestellte Versorgungsstrom kann gegebenenfalls über eine im Versorgungsstromkreis 6 vorhandenen Leistungsverstärker 8 dem Elektromotor 1 zugeführt werden.
Ohne Änderung des Regelkreises und der Drehmomentübertragungsstrecke zwischen dem Elektromotor 1 und der Gurtspule 10 des Gurtaufrollers 9 können durch entsprechende Einstellung der Führungsgröße auf einen konstanten Sollwert oder einen veränderlichen Sollwert unterschiedliche Sicherheitsfunktionen des Sicherheitsgurtes 12 eingestellt werden.
Während des normalen Fahrbetriebs ist es erwünscht, dass der angelegte Sicherheitsgurt 12 nur mit einer bestimmten Anlagekraft am Körper des Fahrzeuginsassen anliegt, wobei eine Gurtlose aus dem Sicherheitsgurt entfernt ist. Wie aus 2 zu ersehen ist, kann dieser Zustand durch eine Führungsgröße eingestellt werden, welche einer relativ geringen Gurtkraft und damit einem relativ geringen Versorgungsstrom als Stellgröße entspricht. In der 2 ist diese Gurtkraft und der entsprechende Motorstrom durch einen Pfeil und den Hinweis „Gurtlose entfernen" dargestellt. Durch den Stromregelkreis in 1 ist gewährleistet, dass dieser gewünschte Tragekomfort des angelegten Sicherheitsgurtes eingestellt wird.
Ferner kann nach dem Anlegen des Sicherheitsgurtes eine Referenzposition bei einer Gurtkraft und einem entsprechenden Motorstrom, die höher bemessen sind als die gemäß 2 angegebenen Gurtkraft und Motorstrom zum Entfernen der Gurtlose, festgelegt und gespeichert werden. Die Referenzposition gibt die Gurtposition an, bis in welche bei einer potentiellen Unfallsituation (Pre-Crash-Situation) der Sicherheitsgurt gebracht werden soll. In dieser Position wird vom Motor 1 ein entsprechendes Drehmoment auf die Gurtspule 10 übertragen, das am Sicherheitsgurt der in 3 bei der „Referenzposition" angegebenen Gurtkraft entspricht. Der Elektromotor wird dabei mit dem entsprechenden Versorgungsstrom, welcher in dem in der 1 beschriebenen Regelstromkreis erzeugt wird, gespeist. Zur Positionserkennung der für diesen Fall erforderlichen Position des Sicherheitsgurtes 12 kann eine die Gurtbandauszugslänge überwachende optische oder andere Einrichtung vorgesehen sein. Ferner kann eine die Drehbewegung der Gurtspule 10 abtastenden Einrichtung, wie sie beispielsweise aus DE 199 02 483 C2 bekannt ist, vorgesehen sein. Eine in der 1 dargestellte Überwachungs- /Abtasteinrichtung 14 für die Gurtspule 10 oder die Gurtbandauszugslänge ist an die Messeinrichtung 13 angeschlossen oder ist ein Bestandteil dieser Messeinrichtung.
Die in der 3 dargestellte Referenzposition des Sicherheitsgurtes kann auch für eine Komforteinstellung des Fahrzeugsitz oder von Bedien-/Komfortelementen eingesetzt werden.
Kritische Fahrsituationen können durch das dynamische Fahrverhalten des Fahrzeugs erfassende Sensoren der Sensoreinrichtung 4 erfasst werden. In Abhängigkeit von diesen Sensorsignalen wird im Führungsgrößenbildner 2 eine entsprechende Führungsgröße geschaffen und für ein angepasstes Rückstraffen des Sicherheitsgurtes 12 der Elektromotor mit einem entsprechend eingestellten Versorgungsstrom über den Versorgungsstromkreis 6 versorgt.
Wenn von Näherungssensoren, beispielsweise Radarsensoren, der Sensoreinrichtung 4 ein unmittelbar bevorstehender Crash festgestellt wird, wird durch den Führungsgrößenbildner 2 die Führungsgröße entsprechend eingestellt, so dass durch den Regelkreis ein Versorgungsstrom für den Elektromotor 1 mit maximaler Stromstärke geliefert wird, wie es in 4 dargestellt ist. Der Elektromotor überträgt dann auf die Gurtspule 10 ein maximales Drehmoment, um den Sicherheitsgurt 12 mit entsprechender Zugkraft zu straffen, insbesondere vorzustraffen.
Der Führungsgrößenbildner 2 kann in Abhängigkeit von den jeweils gelieferten Sensorsignalen der Sensoreinrichtung 4 entsprechende Führungsgrößen bilden. Es kann sich hierbei um Sensorsignale handeln, welche vom Bremsassistenten, von der Fahrdynamikregelung, beispielsweise ABS oder dergleichen, geliefert werden.
Die Vorstraffung des Sicherheitsgurtes kann bis in die in 3 dargestellte "Referenzposition" erfolgen. Die Bewegung des Gurtbandes oder der Gurtspule 10 in Richtung zur "Referenzposition" hin und das Erreichen der "Referenzposition" werden von der Überwachungs-/Abtasteinrichtung 14 detektiert und der Führungsgrößenbildner 2 entsprechend gesteuert. Bei Erreichen der "Referenzposition" wird der Vorgang des Vorstraffens beendet. Es kann dann beispielsweise der Motorstrom so eingestellt werden, dass eine konstante Rückhaltekraft aufrechterhalten wird, wie es im Zusammenhang mit 5 noch erläutert wird.
Beim Gurtvorstraffen während der potentiellen Unfallsituation oder in der Pre-Crash-Phase, beispielsweise während einer Notbremsung oder einer risikobehafteten dynamischen Fahrsituation besteht die Gefahr, dass nach dem Straffvorgang, welcher durch das vom Elektromotor 1 gelieferte Drehmoment bewirkt wurde, der Gurtaufroller 9 verriegelt hat und der Fahrzeuginsasse vom Sicherheitsgurt weiterhin mit dem bei der Vorstraffung zurückgestrafftem Gurtband im Fahrzeugsitz zurückgehalten wird. Diese Fahrsituation kann aufgrund der Verriegelung des Gurtaufrollers auch dann fortdauern, wenn die potentielle Unfallsituation bzw. Pre-Crash-Phase ohne einen Unfall vorbei ist und eine normale Fahrsituation sich wieder eingestellt hat. Durch das Zusammenwirken der Sensoreinrichtung 4, welche diese normale Fahrsituation feststellt und entsprechende Signale liefert, und der Überwachungs-/Abtasteinrichtung 14, welche die zurückgestraffte Position des Sicherheitsgurtes 12 noch misst, kann eine Entriegelungsroutine automatisch initiiert werden. Bei der Entriegelungsroutine wird durch entsprechende Einstellung der Füh rungsgröße im Führungsgrößenbildner 2 dem Elektromotor 1 ein entsprechend eingeregelter Versorgungsstrom zugeleitet, welcher eine Drehung der Gurtspule 10 in Straffrichtung so weit bewirkt, dass die Sperre bzw. Blockierung der Gurtspule 10 aufgehoben wird. Die Stromversorgung des Elektromotors 1 erfolgt dabei in der Weise, dass die Verriegelung der Gurtspule aufgehoben wird, ohne dass der Fahrzeuginsasse mit unnötig hoher Rückstrammkraft belastet wird. Die Entriegelungsroutine kann auch von Hand, beispielsweise durch Tasten – oder Schalterbetätigung oder dergleichen initiiert werden.
Beim Vorstraffen des Sicherheitsgurtes, insbesondere bei einer Vorstraffung während einer potentiellen Unfallsituation kann durch die Regelung des Versorgungsstromes eine Rückhaltekraft, welche für einen bestimmten Zeitraum aufrechterhalten wird, bestimmt werden, wie es beispielsweise aus der 5 zu ersehen ist. Die Konstanthaltung des Versorgungsstroms oder der Rückhaltekraft kann dann beginnen, wenn die in 3 erläuterte "Referenzposition" erreicht ist. Wenn kein Unfall erfolgt, wird durch Einstellung des Versorgungsstromes die Gurtkraft wieder auf das bei Normalbetrieb vorliegende Maß durch Einstellung des Versorgungsstromes, beispielsweise wie es in 2 gezeigt ist, verringert. Durch entsprechende Konstanthaltung der Führungsgröße während des Aufrechterhaltens der Rückhaltekraft und anschließender Verringerung der Führungsgröße lässt sich diese Regelung des Versorgungsstroms und damit der Rückhaltekraft des Sicherheitsgurtes einstellen.
Beim Aufrollen des Gurtbandes in die Parkposition kann, wie aus 6 zu ersehen ist, der Versorgungsstrom auf einen bestimmten Wert (Aufwickelstrom) eingestellt werden. Am Ende des Aufwickelvorgangs erkennt die Strommesseinrichtung 3 den Anstieg des vom Elektromotor 1 gezogenen Stroms und damit den völligen Einzug des Gurtbandes. Der Stromanstieg (Abschaltstrom) wird dann zum Ausschalten des Versorgungsstromes, welcher den Aufwickelvorgang unterstützt hat, ausgewertet.
Ferner kann bei einem Unfallgeschehen die Gurtbandrückhaltekraft durch entsprechend geregelte Bestromung des Elektromotors 1 eingestellt werden. Hierbei wird die Führungsgröße in Abhängigkeit von der gewünschten Gurtkraftbegrenzung geändert. Diese kann zusätzlich zu einem mechanischen, hydraulischen Kraftbegrenzer des Gurtaufrollers 9 wirken.

1: Elektromotor
2: Führungsgrößenbildner
3: Strommesseinrichtung
4: Sensoreinrichtung
5: Komparator
6: Versorgungsstromkreis (Regelstrecke)
7: Stromsteller
8: Leistungsverstärker
9: Gurtaufroller
10: Gurtspule
11: Drehmomentübertragungseinrichtung
: (Kupplung/Getriebe)
12: Sicherheitsgurt
13: Messeinrichtung
14: Überwachungs-/Abtasteinrichtung
15: Stromquelle

Claims

Verfahren zur Einstellung eines Versorgungsstromes, mit welchem ein Elektromotor gespeist wird, dessen Drehmoment auf eine Gurtspule eines Sicherheitsgurtaufrollers eines Kraftfahrzeugs übertragen wird, wobei der Motorstrom bei der Drehmomenterzeugung gemessen und mit einem vorgegebenen Stromwert, der in Abhängigkeit von unterschiedlichen Fahrsituationen oder Fahrzuständen auf unterschiedlich hohe Werte einstellbar ist, verglichen wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Regelkreis, in welchem der Elektromotor angeordnet ist, der dem Elektromotor als Stellgröße zugeführte Versorgungsstrom aus dem Vergleich zwischen dem gemessenen Motorstrom mit dem vorgegebenen Stromwert gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsgröße in Abhängigkeit von einer aus dem Gurtband des Sicherheitsgurtes zu entfernenden Gurtlose eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsgröße in Abhängigkeit von einer Referenzposition, in welche bei einer potentiellen Unfallsituation der angegurtete Fahrzeuginsasse durch das auf den Sicherheitsgurt wirkende Motor-Drehmoment zu bringen ist, eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch die eingestellte Führungsgrößen nach dem Vorstraffen des Sicherheitsgurtes eine konstante Rückhaltekraft am Sicherheitsgurt oder ein konstanter Versorgungsstrom für den Elektromotor eingeregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsgröße in Abhängigkeit von einer durchzuführenden Entriegelungsroutine, bei welcher die rückgestraffte Gurtspule des Gurtaufrollers aus einer verriegelten oder blockierten Position durch Aufbringen eines zusätzlichen Motor-Drehmoments in Straffrichtung entriegelt wird, eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsgröße in Abhängigkeit vom Gewicht der mit dem Sicherheitsgurt angegurteten Person eingestellt wird.
Vorrichtung zur Einstellung eines Versorgungsstromes im Versorgungsstromkreis eines Elektromotors, dessen Drehmoment auf eine Gurtspule eines Sicherheitsgurtaufrollers eines Kraftfahrzeugs zu übertragen ist, mit einer Sensoreinrichtung zur Erfassung einer oder mehrerer Fahrsituationen oder Fahrzustände des Fahrzeugs verbunden ist, einer Einstelleinrichtung, die in Abhängigkeit von einer jeweils erfassten Fahrsituation einen bestimmten Stromwert vorgibt, und einer Strommesseinrichtung zur Messung des Motorstroms bei erzeugtem Drehmoment sowie einen mit der Strommesseinrichtung verbundenen Komparator aufweist, der den vorgegebenen bestimmten Stromwert mit dem gemessenen Motorstrom vergleicht, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (1) in einem Stromregelkreis angeordnet ist, und dass der Komparator (5) an einen Stromsteller (7) im Versorgungskreis (6) des Elektromotors (1) angeschlossen ist, der in Abhängigkeit von der im Komparator (5) festgestellten Regelabweichung den Versorgungsstrom als Stellgröße des Elektromotors (1) einstellt.