DE2417604A1 - Steuervorrichtung fuer sich selbsttaetig verriegelnde sicherheitsgurte - Google Patents

Description

Dipl.-Ing. H. MITSCHERLICH Ο —8 MÖNCHEN 22

Dipl.-Ing. K. GUNSCHMANfJ Stelnsdorfetraße 10

Λ * »α/ ivÄraorrr-» H¹ (089) * 29 66 84

Dr. rer. nat. W. KORBER Dipl.-Ing. J. SCHMIDT-EVERS

PATENTANWÄLTE

10. April 1974

HOiTOA (JIKEIi KOGYO KAHJSHIKI KAISHA

5,5-ohome, Yaesu, Chuo-kü.,' ' o/i^cn/

lokvo, Japan 2417604

Pat ent anmeldung

Steuervorrichtung für aioh selbsttätig verriegelnde Sioherheitgurte

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Sicherheitsgurte für fahrzeuge und betrifft insbesondere sogenannte automatische bzw. sich selbsttätig verriegelnde Sicherheitsgurte, bei denen eine Aufspulrolle vorhanden ist, die sich frei drehen kann, wenn der Sicherheitsgurt nur einer begrenzten Spannung ausgesetzt ist, die jedoch augenblicklich verriegelt wird, wenn der Gurt plötzlich beansprucht wird, wie es dann geschieht, wenn das Fahrzeug plötzlich zum Stillstand gebracht wird, beispielsweise bei einem Zusammenstoß mehrerer Fahrzeuge, damit der G-urt so festgelegt wird, daß er sich nicht weiter ausziehen läßt.

Bs sind zwei Bauarten von Rollenverriegelungsvorrichtungen zur Verwendung in Verbindung mit Sicherheitsgurten der vorstehend genannten Art bekannt, und zwar einerseits elektromagnetische und andererseits mechanische Vorrichtungen; die elektromagnetischen Vorrichtungen arbeiten gewöhnlich schneller als die mechanischen, und sie bieten eine zuverlässige Schutzwirkung, da sie die Aufwickelrolle sperren, bevor sich der Körper des Fahrers oder eines Fahrgastet gegenüber dem Wagenkörper nach vorn zu bewegen beginnt, wenn sicn ein Zusammenstoß oder dergl. ereignet.

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Jedoch, ergeben sich "bis jetzt bei den bekannten elektromagnetischen Rollenverriegelungsvorriehtungen verschiedene Nachteile, auf die im folgenden näher eingegangen wird»

1) Gewönnlich sind die Vorrichtungen zum Verriegeln der Aufwickelrolle so eingestellt, daß sie bei einer Beschleunigung in der G-rößenordnung von 0,5 g anaprechen, damit sie auch dann in Tätigkeit treten, wenn ein Stoß auftritt, wie er beim plötzlichen Abbremsen des fahrzeuge oder häufig schon dann entsteht, wenn das Fahrzeug mit einer hohen Geschwindigkeit fährt oder die fahrbahn erhebliche Unregelmäßigkeiten aufweist. Dies bedeutet, daß die Kontakte eines Beschleunigungs-Fühlsehalters, der einem Gleichstrom-Elektromagneten zugeordnet ist, häufig geschlossen und wieder geöffnet werden, so daß die Gefahr einer erheblichen Beschädigung durch funkenbildung besteht;

2) Wenn dieser Hachteil ausgeschaltet werden soll, könnte man an die Verwendung eines Schalters denken, der für eine hohe Schaltleistung ausgelegt ist. Ein solcher Schalter benötigt jedoch, zu seiner Betätigung eine entsprechend große Kraft, und es muß ein Besehleunigungsfühler mit einem übermäßig großen Gewicht vorhanden sein, damit eine Empfindlichkeit in der Größenordnung von 0,5 g erreicht wird;

5) Eine funkenbildung an den Schalterkontakten kann dadurch vermieden werden, daß man mit den Kontakten einen Kondensator parallelschaltet. Hierbei besteht jedoch die Gefahr, daß der Kondensator kurzgeschlossen wird, so daß die Rolle zum Aufwickeln des Gurtes möglicherweise unverriegelt bleibtj

4) Die zuletzt genannte Schwierigkeit kann dadurch vermieden werden, daß man einen Quecksilberschalter benutzt, doch ist es praktisch unmöglich, einen solchen Schalter so auszubilden, daß er innerhalb der erforderlichen kurzen Zeit anspricht j

5) Die Verwendung eines kontaktlosen Schalters als Beschleunigungsfühlschalter ist insofern vorteilhaft, als hierbei keine

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Funiten entstellen und sich der Schalter so ausbilden läßt, daß er mit der erforderlichen hohen Geschwindigkeit anspricht. Jedoch besteht hierbei die Gefahr, daß die Einrichtung zum Verriegeln der Aufwickelrolle betriebsunfähig wird, wenn irgendein Bauteil des Schalters versagt, und es ist schwierig, die Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer solchen Störung geringer zu machen als die Wahrscheinlichkeit, daß der Sicherheitsgurt im verriegelten Zustand belassen bleibt} dies gilt insbesondere dann, wenn man nicht nur die Schaltung zum Erzeugen des Ausgangssignals, sondern auch den ihr vorgeschalteten Teil der Schaltung berücksichtigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend genannten Schwierigkeiten zu vermeiden und eine Steuervorrichtung für einen sich im Gefahrenfall selbsttätig verriegelnden Sicherheitsgurt zu schaffen, die eine Einrichtung zum Zurückspulen des Gurtes aufweist, ferner eine Magnetspule, die im 'Gefahrenfall zur Wirkung kommt, um die Rückspuleinrichtung, zu verriegeln, einen mechanischen ersten Beschleunigungsfühlschalter sowie einen elektrischen zweiten Beschleunigungsfühlsehalter, wobei diese Schalter mit der Magnetspule in Reihe oder parallel geschaltet sind, und wobei der zweite Beschleunigungsfühlschalter so ausgebildet ist, daß er früher in Tätigkeit tritt als der erste Beschleunigungsfühlschalter.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand schematlscher Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:

Mg. 1 eine perspektivische Darstellung zur Veranschaulichung der Wirkungsweise einer elektromagnetisch verriegelbaren Einrichtung zum Auf- und Abwickeln eines Sicherheitsgurtes, wie sie bei Sicherheitsgurten der eingangs genannten Art gebräuchlich ist;

Pig. 2 die elektrische Schaltung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;

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Mg. 3 ein Beispiel für eine bei der Schaltung nach Fig. 2 verwendbare Verstärkerschaltung?

Fig. 4 und 5 die elektrische Schaltung von zwei weiteren Ausführungsformen von Steuervorrichtungen nach der Erfindung j

Fig. 6 und 7 die elektrische Schaltung von zwei weiteren Ausführungsformenj

Fig. 8 ein Beispiel für eine bei der Schaltung nach Fig. 7 verwendbare Verstärkerschaltung| und

Fig. 9 einen senkrechten Schnitt durch eine Einrichtung zum Betätigen eines mechanischen üeschleunigungsfühlschalters.

In Fig. 1 ist schematisch ein© im Gefahrenfall in !Tätigkeit tretende elektromagnetische Steuervorrichtung zum Verriegeln eines Sicherheitsgurtes dargestellt_s bei der ein normalerweise geschlossener zweiter Beschleunigungsfühlschalter vorhanden ist. Bei der Anordnung nach Fig. 1 läßt sich der Sicherheitsgurt 1 normalerweise entgegen der Yorspannkraft einer Rückholfeder 2 ungehindert von der Rolle 3 abziehen, doch wenn das Fahrzeug z.B. bei einem Zusammenstoß plötzlich zum Stillstand gebracht wird, wird die Stromzufuhr zu der normalerweise eingeschalteten Magnetspule 4"unterbrochen, so daß eine Verriegelungsklinke 31 in Eingriff mit einem Sperrad 32 gebracht wird, um die Rolle 3 festzulegen, so daß der Gurt 1 nicht weiter γόη der Rolle abgezogen v/erden kann.

Wird dagegen ein normalerweise offener zweiter Besciileunigungsfühlschalter'verwendet, müßte man die Anordnung der Magnetspule 4 und der die Klinke 31 vorspannenden Feder 30 nach Fig. 1 natürlich umkehren.

Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung mit einer beim Absehalten zur Wirkung kommenden Magnetspule 4» die dann, wenn sie stromlos gemacht wird, die Gurtaufwickelrolle 3 sperrt, mit einem

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Besehleunigungsfühlgewicht 5, das unter der Wirkung einer Vorspannfeder 6 steht und die Fühlkontakte 7 normalerweise geschlossen hält, einer Kraftmeßzelle 8, die dazu dient, den Kontaktdruck an den Schalterkontakten 7 zu messen, einer Verstärkerschaltung 9> die dazu dient, einen kontaktlosen Schalter 10 nur dann zu öffnen, wenn der Berührungsdruck an den Schalterkontakten 7 unter einem vorgegebenen Wert liegt, sowie mit einem Hauptschalter 11, der im Zündstromkreis des Motors des Fahrzeugs liegt. Ferner ist ein Druckknopfschalter 12 vorhanden, der geschlossen werden kann, um das Abziehen des Sicherheitsgurtes 1 von der Holle 3 mit der Hand zu ermöglichen.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel für eine Verstärkerschaltung 9 nach Fig. 2, bei der ein als Widerstandsdraht ausgebildeter Dehnungsmesser 13 vorhanden ist, der dazu dient, die Belastung der Kraftmeßzelle 8 zu ermitteln; ferner ist eine Scheinlast 14 vorhanden, die zum Ausgleichen von TemperaturSchwankungen dient. Weiterhin ist ein Operationsverstärker 15 vorhanden, dessen einer Eingang an den Knotenpunkt a zwischen dem Dehnungsmesserdraht 13 und der Scheinlast 14 angeschlossen ist. Ein Kondensator 16 und ein Widerstand 18 bilden zusammen einen Verzögerungskreis-, der dazu dient, eine ständige, sich schnell wiederholende Betätigung der Sperrklinke 31 nach Fig. 1 zu verhindern. Eine Diode 17 dient dazu, den Verzögerungskreis wirkungslos zu machen, damit ein schnelles Ansprechen der Steuervorrichtung möglich ist, wenn der kontaktlose Schalter 10 abgeschaltet ist.

Nimmt man an, daß z.B. bei einem Zusammenstoß mehrerer Fahrzeuge das Besehleunigungsfühlgewicht 5 gemäß Fig. 2 infolge seiner Massenträgheit nach links bewegt wird, verringert sich der Kontaktdruck an den Schalterkontakten 7, so daß sich der Widerstandswert des zum Ermitteln der Belastung dienenden Dehnungsmessers 13 verringert, und daß die Eingangsspannung, die dem Operationsverstärker 15 über den Knotenpunkt a zugeführt wird, entsprechend gesteigert wird, so daß sie gegenüber einer dem anderen Eingang des Operationsverstärkers zugeführten Bezugsspannung stärker positiv wird. Infolgedessen ent-

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spricht das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 15 im negativen Sinne dem Sättigungswert, und der kontaktlose Schalter 10 wird abgeschaltet, um die Magnetspule 4 stromlos zu machen, damit die Sperrklinke 31 nacn fig. 1 m Eingriff mit dem Sperrad 32 gebracht wird, um die Rolle 3 zu verriegeln, damit der Sicherheitsgurt 1 nicht weider ausgezogen werden kann.

Danach werden die Schalterkontakte 7 geöffnet, während das Beschleunigungsfühlgewicht 5 weiter beschleunigt wird, doch treten keine !unken auf, welche die Kontakte 7 beschädigen könnten, da nur der Dunkelstrom des kontaktlosen Schalters 10 in dem Augenblick durch die Kontakte 7 fließt, in dem sie geöffnet werden.

Bezüglich dieser Anordnung ist zu bemerken, daß selbst dann, wenn bei dem kontaktlosen Schalter 10 eine Störung derart auftritt, daß er im eingeschalteten Zustand verbleibt, im Gefahrenfall der Sicherheitsgurt durch das Öffnen der Zontakte 7 zuverlässig verriegelt wird.

Wild die Steuervorrichtung nach Fig. 2 und 3 nach dem unbemerkten Auftreten einer solchen Störung "bei dem kontaktlosen Schalter 10 längere Zeit hindurch weiter benutzt, und werden die Kontakte 7 so stark "beschädigt, daß sie keine einwandfreie Kontaktgabe mehr gewährleisten;, oder tritt bei dem kontaktlosen Schalter 10 eine Störung derart auf, daß er abgeschaltet bleibt, geht die Steuervorrichtung in einen Betriebszustand über, bei dem sie auf ähnliche Weise arbeitet wie eine bekannte automatische Verriegelungseinrichtung_f und dies geschieht jeweils auch dann, wenn die betreffende Störung während des Gebrauchs der Vorrichtung auftritt; hierbei bleibt die Schutzwirkung des Sicherheitsgurtes erhalten, doch kann die bequeme Benutzbarkeit für den Fahrer mehr oder weniger stark beeinträchtigt sein. Tritt eine Störung der genannten Art auf, während das Fahrzeug abgestellt ist, kann mit Sicherheit damit gerechnet werden, daß der Fahrer das Vorhandensein einer Störung erkennt, bevor er das Fahrzeug in Betrieb setzt,

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denn es ist in diesem Fall zunächst nicht möglich, den Sicherheitsgurt zum Zweck des Anlegens auszuziehen. In einem solchen Pail icann der fahrer den Gurt jedoch zunächst weiter benutzen, ohne daß eine Instandsetzung erforderlich ist, denn durch Schließen des Druckknopfschalters 12 kann der Gurt freigegeben werden.

Fig. 4 zeigt eine AusI'ührungsform einer Steuervorrichtung, die beim Abschalten zur Wirkung kommt und eine Magnetspule 4 aufweist, die im eingeschalteten Zustand den Sicherheitsgurt verriegelt, und bei der der kontaktlose Schalter 10 eingeschaltet wird, wenn sich der Druck verringert, den das Beschleunigungsfühlgewicht 5 auf einen zugehörigen Anschlag ausübt.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Steuervorrichtung, die beim Einschalten zur Wirkung kommt und einen mechanischen Beschleunigungsfühlschalter 7 aufweist, dessen Kontaktarm normalerweise in Anlage an dem linken Kontakt η gehalten wird. Wird das Beschleunigungsfühlgewicht b gemäß Fig. 5 nach rechts bewegt, wird der kontaktlose Schalter 10 eingeschaltet, bevor der Kontaktarm des Schalters 7 vollständig zur Anlage an dem anderen Kontakt m gekommen ist.

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Steuervorrichtung, die beim Abschalten zur Wirkung üommt und einen mechanischen Beschleunigungsfühlschalter 7 sowie einen zusätzlichen Beschleunigungsfühlschalter 19 aufweist, welch letzterer so eingestellt ist, daß er bei einer Beschleunigung in Tätigkeit tritt, die geringer ist als diejenige, auf welche der Schalter 7 eingestellt ist, so daß der kontaktlose Schalter 10 durch das Ausgangssignal des zusätzlichen Schalters 19 betätigt werden kann.

Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Steuervorrichtung, die beim Abschalten zur Wirkung kommt und so ausgebildet ist, daß dann, wenn das Beschleunigungsfühlgewicht 5 bei einem Zusammenstoß oder dergl. gemäß Fig. 7 nach rechts

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bewegt wird, zuerst die Kontakte 27 geöffnet werden, um den kontaktlosen Schalter 10 unter Vermittlung durch, die Verstärkerschaltung 9 zu öffnen, woraufhin die Eontakte 7 geöffnet werden, während sich das Ge?/icht t> weiter von ihnen entfernt, wobei die vorher stärker gespannte leder 20 entlastet wird. Sin Beispiel für eine bei der Steuervorrichtung nach Fig. Y verwendbare Verstärkerschaltung 9 ist in Fig. 8 dargestellt.

Fig. 9 zeigt eine Ausführungsform einer Sehalterkonstruktion_s bei der die Kontakte 7 und 27 nach Fig. 7 und 8 vorhanden sind. Das Beschleunigungsfühlgewioht 5 wird entgegen der Vorspannicraft einer Feder 21 längs einer geneigten fläche 22 nach oben bewegt, wenn es in seitlicher Richtung oder nach oben beschleunigt wird, und nierbei bewegt das Gev/icht einen Stift 23 nach oben. Der Stift 23 weist an seinem oberen Ende eine Schulter auf; wird der Stift nach oben bewegt, drückt er zuerst eine erste Kontaktfeder 24 nach oben, um die Kontakte 27 zu öffnen, und danach drückt er eine zweite Kontaktfeder 25 nach oben, um die Kontakte 7 zu öffnen.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung weist die Vorrichtung nach der Erfindung einen ersten mechanischen Beschleunigungsfühlschalter und einen aweiten elektrischen Beschleunigungsfühlschalter auf, und diese beiden Schalter sind mit einer Magnetspule in Reihe geschaltet und dienen dazu_? die Rolle 3 zum Auf- und Abwickeln des Sicherheitsgurtes 1 zu betätigen; der zweite Schalter ist so eingerichtet, daß er vor dem ersten Schalter in Tätigkeit tritt, so daß er geeignet ist, den Sicherheitsgurt zuverlässig zu verriegeln, wenn eine Beschleunigung in der Größenordnung von 0,5 g auftritt, ohne daß es erforderlich ist, ein besonders großes Besehleunigungsfünlgewicht zu benutzen. Ferner werden die Kontakte des mechanischen Schalters nicht in einem bemerkbaren Ausmaß beschädigt oder abgenutzt, da beim Öffnen seiner Kontakte keine Funken entstehen, was darauf zurückzuführen ist, daß der mechanische Schalter erst nach dem Öffnen des elektrischen Schalters betätigt wird. Weiterhin bietet die Steuervorrichtung eine äußerst hohe Schutzwirkung für den Benutzer des Sicherheitsgurtes, da der

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mechanische Fühlschalter "bei einer nohen Beschleunigung anspricht, wie sie z.B. bei einem Zusammenstoß von Fahrzeugen auftritt, so daß der Sicherheitsgurt auch dann zuverlässig verriegelt wird, wenn der elektrische Fühlschalter versagt und daher aen Stromkreis der Magnetspule nicht öffnet. Natürlich könnte man eine Warnschaltung vorsehen, die es ermöglicht, das Versagen des elektrischen Schalters 10 nachzuweisen und zu bewirken, daß nur der mechanische Schalter 7 in Tätigkeit tritt, um den Fahrer daran zu hindern, das Fahrzeug längere Zeit hindurch zu benutzen, ohne daß ei? Kenntnis davon erhält, daß im Stromkreis der Magnetspule eine Störung aufgetreten ist.

Anspruch:

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Claims (1)

1. AISPEUCH

   Steuervorrichtung für einen im Gefahrenfall verriegelbaren Sicherheitsgurt zum Gebrauch in einem Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet , daß die Vorrichtung eine Rolle (3) aufweist, von der sich der Sicherheitsgurt (1) abziehen läßt, ferner eine Magnetspule (4)> die betätigbar ist, um die Rolle zu verriegeln, einen mechanischen ersten Beschleunigungsfühlschalter (7) und einen elektrischen zweiten Beschleunigungsfühlschalter (10), die beide mit der Magnetspule in Reihe geschaltet sind und dazu dienen, die Magnetspule nach Bedarf ein- bzw. auszuschalten, und daß der zweite Beschleunigungsfühlschalter so eingerichtet ist, daß er im Bedarfsfall früher in Tätigkeit tritt als der erste Beschleunigungsfühlschalter.

   ( Der ^/Patentanwalt:

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