DE10211564A1

DE10211564A1 - Vorrichtung zum Messen einer an einer Fahrzeugkomponenten, insbesondere an einem Fahrzeug-Sicherheitsgurt wirkenden Zugspannung

Info

Publication number: DE10211564A1
Application number: DE10211564A
Authority: DE
Inventors: Martin Specht
Original assignee: Breed Automotive Technology Inc
Current assignee: Joyson Safety Systems Inc
Priority date: 2002-03-15
Filing date: 2002-03-15
Publication date: 2003-09-25
Anticipated expiration: 2022-03-16
Also published as: DE10211564B4; US6722212B2; ITMI20030488A1; FR2837280A1; US20030172748A1

Abstract

Eine Vorrichtung zum Messen einer an einer Fahrzeugkomponente, insbesondere an einem Fahrzeug-Sicherheitsgurt, wirkenden Zugspannung, enthaltend DOLLAR A - zwei Bauteile 1, 2, von denen ein erstes Bauteil 1 mit den Fahrzeugkomponenten verbindbar ist und ein zweites Bauteil 2 an einem Fahrzeugteil befestigt ist; DOLLAR A - eine zwischen den beiden Bauteilen 1, 2 angeordnete Feder 3, gegen deren Kraft die beiden Bauteile 1, 2 relativ zueinander beweglich sind; DOLLAR A - eine Wandlereinrichtung 4, 5, 6, deren Wandlerelemente an den beiden Bauteilen 1, 2 befestigt sind und welche in Abhängigkeit von der relativen Position der beiden Bauteile zueinander elektrische Signale bildet, wobei DOLLAR A - die Wandlereinrichtung 4, 5, 6 in einem ersten Positionsbereich der Bauteile 1, 2 ein Schaltsignal bildet; und DOLLAR A - in einem zweiten Positionsbereich, in welchem die beiden Bauteile 1, 2 gegen die Kraft der Feder 3 gegeneinander bewegbar sind, die Wandlereinrichtung 4, 5, 6 zur Relativbewegung der beiden Bauteile 1, 2 zueinander proportionale Messsignale bildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen einer an einer Fahrzeugkomponenten, insbesondere an einem Fahrzeug- Sicherheitsgurt wirkenden Zugspannung.

Stand der Technik

Gemäß der US 6,081,759 besitzt eine derartige Vorrichtung zwei Bauteile, von denen ein erstes Bauteil mit dem Sicherheitsgurt verbunden ist und über eine Feder an einem zweiten als Endbeschlag fest mit dem Fahrzeug verbundenen Bauteil abgestützt ist. Das erste Bauteil ist aufgrund einer auf den Sicherheitsgurt einwirkenden Zugkraft gegen die Kraft der Feder beweglich gegenüber dem ersten am Fahrzeug befestigten Bauteil gelagert. Diese Bewegung wird von einer Wandlereinrichtung erfasst und die Wandlereinrichtung bildet ein der Bewegung und damit der am Gurtband wirkenden Zugkraft proportionales elektrisches Messsignal. Die Wandlereinrichtung ist als GMR (Giant magneto-resistive)-Sensor ausgebildet.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Messen einer an einer Fahrzeugkomponenten, insbesondere an einem Fahrzeug-Sicherheitsgurt wirkenden Zugspannung zu schaffen, deren Funktionalität erweitert ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich dadurch aus, dass die Wandlereinrichtung in einem ersten Positionsbereich der Bauteile ein Schaltsignal bildet und in einem davon unterschiedlichen zweiten Positionsbereich, in welchen die beiden Bauteile gegen Federkraft relativ zueinander bewegt werden, elektrische Messsignale bildet, welche der Relativbewegung bzw. Relativpositionierung der beiden Bauteile zueinander proportional sind.

Das Schaltsignal kann vorzugsweise dahingehend ausgewertet werden, dass hierdurch eine Information gebildet wird, dass die Fahrzeugkomponente einen bestimmten Zustand eingenommen hat und bei einem Sicherheitsgurt, ob der Sicherheitsgurt angelegt oder abgelegt wird. Die beiden zueinander bewegbar angeordneten Bauteile sowie die im zweiten Positionsbereich zwischen diesen beiden Bauteilen wirksame Feder und die Wandlereinrichtung sind vorzugsweise in einem Gurtschloss eines Sicherheitsgurtes angeordnet.

Vorzugsweise ist die Relativverschiebung der beiden Bauteile zueinander im ersten Positionsbereich von der Kraft der Feder unbeeinflusst. Das Schaltsignal kann in diesem ersten Positionsbereich durch einen separaten Schalter, beispiels-Weise durch Betätigen eines Reed-Kontaktes mittels eines Magnetfeldes erzeugt werden. Es ist jedoch auch möglich, dass das Schaltsignal von dem Wandlerteil gebildet wird, welcher das Messsignal liefert.

Zur Bildung des Schaltsignals kann bei Anwendung bei einem Sicherheitsgurt beim Einstecken einer mit dem Sicherheitsgurt verbundenen Steckzunge in das Gurtschloss das erste Bauteil in den ersten Positionsbereich bewegt werden. Vorzugsweise handelt es sich beim ersten Bauteil um ein im Gurtschloss vorgesehenes eine bestimmte Funktion im Gurtschloss erfüllendes Konstruktionselement, welches beim Einstecken der mit dem Sicherheitsgurt verbundenen Steckzunge in das Gurtschloss und beim Entfernen der Steckzunge aus dem Gurtschloss bewegt wird. Hierbei kann es sich beispielsweise um den Auswerfer oder einen Federdorn, der zur Linearführung einer ein stiftförmig ausgebildetes Sicherungselement beaufschlagenden Feder dient, wie es aus der DE 198 58 716 C2 bekannt ist, handeln. Vorzugsweise besitzt der Auswerfer bzw. Federdorn eine entsprechende Verlängerung oder ein entsprechendes Ansatzstück, an welchem das wenigstens eine Wandlerelement, insbesondere in Form eines Permanentmagneten vorgesehen ist. Unter galvanomagnetischem Sensor bzw. Galvanomagnetischer Wandlereinrichtung werden solche Sensoren bzw. Wandlereinrichtungen verstanden, welche unter dem Einfluss eines Magnetfeldes ein elektronisch oder elektrisch auswertbares Signal liefern.

Am anderen Bauteil (zweiten Bauteil) befindet sich als Wandlerelement wenigstens ein galvanomagnetischer Sensor, welcher, wie aus der US 6,081,759 bekannt ist, als GMR-Sensor ausgebildet sein kann. Es ist jedoch auch möglich, eine andere geeignete galvanomagnetisch wirkende Wandlereinrichtung zu verwenden.

Im zweiten Positionsbereich der Bauteile befinden sich diese in einer solchen Position zueinander, dass bei einer einwirkenden Zugkraft an der Fahrzeugkomponenten die beiden Bauteile gegen die Federkraft relativ zueinander bewegt werden, wobei eines der beiden Bauteile eine ortsfeste Positionierung einnehmen kann. Bei Anwendung in einem Sicherheitsgurtschloss wird das erste Bauteil im Gurtschloss, beispielsweise durch die Verriegelung der Einsteckzunge fest mit dem Sicherheitsgurt verbunden, während das zweite Bauteil im Gurtschloss durch eine auf das Gurtband wirkende Zugkraft gegen die Kraft der Feder im Gurtschloss verschiebbar ist und am Fahrzeugaufbau fest verankert ist.

Die durch die Erfindung geschaffene Wandlereinrichtung, welche sowohl Schaltsignale als auch Messsignale liefert, kann im Kraftfahrzeug bei solchen Fahrzeugkomponenten zum Einsatz kommen, die in eine Betriebsposition bewegt bzw. verstellt werden, beispielsweise Fahrzeugsitz und an welchen ausgehend von dieser Betriebsposition durch Zugkräfte bewirkte Einflüsse gemessen werden. Beispielsweise können die erfassten Zugkräfte zur Bestimmung der Unfallschwere ausgewertet werden, wodurch dann an der Rückhalteeinrichtung die entsprechenden Maßnahmen wie beispielsweise Füllgrad eines Airbags, Einstellung des Gurtkraftbegrenzers und dergleichen veranlasst werden.

Beispiele

Anhand der Figuren wird an einem Ausführungsbeispiel die Erfindung noch näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 in schematischer Darstellung eine schnittbildliche Darstellung; und
Fig. 2 eine Ansicht entlang einer Schnittlinie II-II in Fig. 1.
Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungsbeispiel ist in einem Gurtschloss 9 eines Sicherheitsgurtes eingebaut. Das Ausführungsbeispiel besitzt ein erstes Bauteil 1, welches einstückig oder fest verbunden mit dem Auswerfer des Gurtschlosses 9 oder mit einer stabförmigen Linearführung für eine Feder, wie sie aus der DE 199 04 567 C1 bekannt ist, verbunden ist. Das erste Bauteil 1 kann jedoch auch mit einem anderen Konstruktionsteil des Gurtschlosses 9 verbunden sein, welches beim Einstecken einer mit einem Gurtbandteil 16 des Sicherheitsgurtes verbundenen Steckzunge 15 und beim Herausbewegen dieser Steckzunge 15 aus dem Gurtschloss 9 mitbewegt wird.
Ferner besitzt das Ausführungsbeispiel ein zweites Bauteil 2. Dieses zweite Bauteil 2 ist als Verankerungsschuh ausgebildet und zwischen zwei zum Gurtschlossrahmen gehörigen starren Platinen 7, 8, insbesondere aus Metall, angeordnet. Das zweite Bauteil ist gegenüber dem Gurtschloss 9 bzw. dem Gurtschlossrahmen über eine Feder 3 abgestützt. Die Feder 3 ist vorzugsweise als Schraubendruckfeder ausgebildet. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich die Feder 3 zwischen der in einen Gurtschlossgehäuse 17 ortsfesten und zum Schlossrahmen gehörigen Platine 7 und dem einen Verankerungsschuh bildenden zweiten Bauteil 2.
Das zweite Bauteil 2 ist fest mit einem nicht näher dargestellten Fahrzeugteil, beispielsweise mit dem Fahrzeugboden oder einer Sitzschiene oder einem anderen zur Verankerung des Gurtschlosses 9 geeigneten Fahrzeugbauteil verbunden. Die feste Verbindung erfolgt beim dargestellten Ausführungsbeispiel mit Hilfe eines Verankerungsseiles 12, welches um das zweite Bauteil 2 geschlungen ist. Vorzugsweise kann im Umschlingungsbereich das Verankerungsseil 12 in einer den Querschnitt des Seiles ganz oder teilweise umfassenden Ausnehmung 18 des zweiten Bauteils 2 angeordnet sein. Mit Hilfe des Verankerungsseiles 12 ist das Gurtschloss 9 am Fahrzeugaufbau befestigt.
Das zweite Bauteil 2 ist im Gurtschloss 9 zwischen den beiden Platinen 7, 8 in Längsrichtung des Gurtschlosses (in den Fig. 1 und 2 vertikal) verschiebbar gelagert. Zur Führung der Bewegung des zweiten Bauteils 2 dienen zwei Führungsbolzen 19, welche an den beiden Platinen 7, 8 befestigt sind. Die beiden Führungsbolzen 19 ragen durch Langlöcher 10 im zweiten Bauteil 2. Hierdurch wird eine vertikale Parallelführung des zweiten Bauteils 2 am Gurtschlossrahmen bzw. an den beiden Platinen 7, 8, welche gehäusefest im Gurtschloss 9 angeordnet sind, erreicht.
Durch die Kraft der Feder 3 wird das zweite Bauteil 2 in die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Ruhelage (obenliegende Position) gedrückt. Die Führungsbolzen 19 liegen dabei an den unteren Begrenzungskanten der Langlöcher 10 an.
An den beiden Bauteilen 1, 2 sind zur Bildung einer Wandlereinrichtung Wandlerelemente vorgesehen. Am ersten Bauteil 1 befinden sich Wandlerelemente 4, 5, welche vorzugsweise als Permanentmagnete ausgebildet sind. Zwischen diesen Wandlerelementen 4, 5 ist in einer Ausnehmung, beispielsweise einem Langloch 11 des ersten Bauteils 1 ein Sensor, insbesondere galvanomagnetischer Sensor 6 angeordnet. Dieser galvanomagnetische Sensor kann, wie aus der US 6,081,759 bekannt ist, als GMR-Sensor ausgebildet sein. Es ist auch möglich, nur ein Wandlerelement (Permanentmagnet) am ersten Bauteil 1 vorzusehen. Bei Anordnung der beiden als Permanentmagnete ausgebildete Wandlerelemente 4, 5 sind diese so gepolt, dass sich ihre Magnetfelder mit verstärkter Auswirkung auf den galvanomagnetischen Sensor 6 ergänzen. Der Sensor 6 ist an einem Sensorhalter 14 befestigt. Der Sensorhalter 14 ist fest mit dem zweiten Bauteil 2 verbunden und kann beispielsweise stabförmig ausgebildet sein. Der Sensorhalter 14 erstreckt sich durch eine Ausnehmung 13 in der Platine 8. Es kann auch eine andere Anordnung des Sensors 6 vorgesehen sein, in welcher die Wandlerelemente 4, 5 bzw. das eine Wandlerelement am ersten Bauteil 1 bei einer Bewegung auf den Sensor 6 für eine Signalbildung einwirkt. Die magnetische Flussdichte, mit welcher das Magnetfeld auf den Sensor 6 einwirkt, ändert sich bei einer Relativbewegung zwischen dem Wandlerelement bzw. den beiden Wandlerelementen 4, 5 und dem galvanomagnetischen Sensor. Das vom Sensor 6 gebildete Messsignal, beispielsweise in Form einer Widerstandsänderung bei Verwendung eines GMR-Sensors kann in einer nicht näher dargestellten Auswerteeinrichtung, beispielsweise in Form einer Brückenschaltung, in ein elektrisches Spannungssignal gewandelt werden, wie es beispielsweise aus der US 6,081,759 bekannt ist.
Andere galvanomagnetische Sensoren können als elektrische Leiter, beispielsweise in Form von Spulen oder als Halbleiter, insbesondere mit Hall-Effekt ausgebildet sein. Auch in derartigen Sensoren wird in Abhängigkeit von der Änderung eines Magnetfeldes oder durch Bewegung des Leiters in einem Magnetfeld ein elektrisches Signal erzeugt.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich das erste Bauteil 1 in der strichpunktiert dargestellten oberen Position, wenn die Steckzunge 15 nicht in das Gurtschloss 9 eingesteckt ist. Das Sicherheitsgurtschloss befindet sich dann beispielsweise in Parkposition. Beim Einstecken der Steckzunge 15 in das Gurtschloss 9 wird das erste Bauteil 1 in die untere mit ausgezogenen Linien dargestellte Position gebracht. Dabei bewegt und/oder ändert sich das Magnetfeld der beiden Wandlerelemente 4, 5 am Ort des Sensors 6. Diese Bewegung bzw. Magnetfeldänderung wird vom Sensor 6 erfasst und der Sensor 6 gibt ein entsprechendes Signal, welches dieser Bewegung entspricht, ab. Das Signal kann eine bestimmte Amplitude und/oder Form aufweisen. Dieses Signal wird als Schaltsignal ausgewertet und liefert eine Information dahingehend, dass das Gurtbandteil 16 über die Steckzunge 15 mit dem Gurtschloss 9 verbunden ist und der Sicherheitsgurt angelegt ist. Diese Bewegung kann jedoch auch von einem zusätzlichen Schaltelement, beispielsweise einem nicht näher dargestellten Reed-Kontakt erfasst werden und das Schaltsignal erzeugt werden.
Wenn bei eingesteckter Steckzunge 15 auf den Sicherheitsgurt ein Zug ausgeübt wird, überträgt sich diese Zugkraft auf das Gurtschloss 9 und insbesondere den ortsfest im Gurtschloss 9 vorhandenen Rahmen, zu welchem die beiden Platinen 7, 8 gehören. Bei einem vom Sicherheitsgurtband ausgehenden Zug werden in den Fig. 1 und 2 die Platinen 7, 8, welche über die Steckzunge 15 und den nicht näher dargestellten Verriegelungsmechanismus des Gurtschlosses 9 fest mit dem Sicherheitsgurtband verbunden sind, nach oben gegen die Kraft der Feder 3 gezogen. Dabei wird das erste Bauteil 1, welches - ebenfalls fest mit dem die Verriegelung der Steckzunge 15 ausführenden Verriegelungsmechanismus des Gurtschlosses 9 verbunden ist, mitbewegt. Der Sensor 6 wird am Fahrzeugaufbau durch das Verankerungsseil 9 und das als Verankerungsschuh 2 ausgebildete zweite Bauelement festgehalten. Die Führungsbolzen 19 verschieben sich bei dieser Bewegung in den Langlöchern 10 nach oben in Richtung zu den oben liegenden Begrenzungskanten hin. Das auf den Sensor 6 einwirkende Magnetfeld ändert sich insbesondere im Hinblick auf seine Flussdichte, so dass der Sensor 6 ein der Bewegungsstrecke und damit der Zugkraft proportionales Messsignal liefert. Vorzugsweise ist die Federkonstante der Feder 3 innerhalb der möglichen Bewegungsstrecke, welche durch die Langlöcher 10 vorgegeben ist, im wesentlichen geradlinig, so dass eine zur Zugkraft proportionale Information, welche aus dem Messsignal gewonnen wird, gebildet werden kann.
Beim Lösen der Steckzunge 15 aus dem Gurtschloss 9 wird das erste Bauteil 1 wieder in seine obere strichlierte Position zurückgebracht. Bei dieser Bewegung kann ebenfalls ein Schaltsignal erzeugt werden, welches das Ablegen des Sicherheitsgurtes angibt.
Aus obiger Beschreibung ergibt sich, dass die beiden Bauteile 1, 2 zwei Positionsbereiche zueinander einnehmen, in welchen im ersten Positionsbereich unbeeinflusst von der Kraft der Feder 3 das Schaltsignal erzeugt wird und im zweiten Positionsbereich ein Messsignal erzeugt wird, wenn die beiden Bauteile 1, 2 gegen die Kraft der Feder 3 relativ zueinander bewegt werden. Bezugszeichenliste 1 erstes Bauteil
2 zweites Bauteil (Verankerungsschuh)
3 Feder
4 Wandlerelement (Permanentmagnet)
5 Wandlerelement (Permanentmagnet)
6 galvanomagnetischer Sensor (GMR-Sensor)
7 Platine
8 Platine
9 Gurtschloss
10 Langloch im zweiten Bauteil
11 Langloch im ersten Bauteil
12 Verankerungsseil
13 Ausnehmung in Platine 8
14 Sensorhalter
15 Steckzunge
16 Gurtbandteil
17 Gurtschlossgehäuse
18 Ausnehmung für das Verankerungsseil
19 Führungsbolzen

Claims

1. Vorrichtung zum Messen einer an einer Fahrzeugkomponenten, insbesondere an einem Fahrzeug-Sicherheitsgurt wirkenden Zugspannung, enthaltend
zwei Bauteile (1, 2), von denen ein erstes Bauteil (1) mit der Fahrzeugkomponenten, insbesondere mit dem Sicherheitsgurt verbindbar ist und ein zweites Bauteil (2) am Fahrzeugaufbau befestigt ist;
eine zwischen den beiden Bauteilen (1, 2) angeordnete Feder (3), gegen deren Kraft die beiden Bauteile (1, 2) relativ zueinander beweglich sind;
eine Wandlereinrichtung (4, 5, 6), deren Wandlerelemente an den beiden Bauteilen (1, 2) befestigt sind und welche in Abhängigkeit von der relativen Position der beiden Bauteile (1, 2) zueinander elektrische Signale bildet, wobei
die Wandlereinrichtung (4, 5, 6) in einem ersten Positionsbereich der Bauteile (1, 2) ein Schaltsignal bildet; und
in einem zweiten Positionsbereich, in welchem die beiden Bauteile (1, 2) gegen die Kraft der Feder (3) gegeneinander bewegbar sind, die Wandlereinrichtung (4, 5, 6) zur Relativbewegung der beiden Bauteile (1, 2) zueinander proportionale Messsignale bildet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Schaltsignal eine Information über den Zustand der Fahrzeugkomponenten, insbesondere über das Anlegen oder Ablegen des Sicherheitsgurtes gebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Bauteile (1, 2), die Feder (3) und die Wandlereinrichtung (4, 5, 6) in einem Gurtschloss (9) eines Sicherheitsgurtes angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Positionsbereich die Relativverschiebung der beiden Bauteile (1, 2) von der Kraft der Feder (3) unbeeinflusst ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (1) beim Einstecken einer mit dem Sicherheitsgurt verbundenen Steckzunge (15) in das Gurtschloss in den ersten Positionsbereich bewegt ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Bauteil (2) im zweiten Positionsbereich der Bauteile (1, 2) durch die auf das Gurtband des Sicherheitsgurtes wirkende Zugkraft im Gurtschloss (9) verschiebbar gelagert ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Bauteil (2) am Fahrzeugaufbau fest verankert ist und das Gurtschloss (9) gegen die Kraft der Feder (3) durch eine am Sicherheitsgurt wirkende Zugkraft mit Änderung der auf dem Sensor (6) wirkenden Magnetfeldstärke bewegt ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandlereinrichtung (4, 5, 6) als galvanomagnetische Wandlereinrichtung, insbesondere mit einem GMR-Sensor ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass am einen Bauteil als Wandlerelement (4) wenigstens ein Permanentmagnet (4, 5) und am anderen Bauteil als Wandlerelement ein galvanomagnetischer Sensor befestigt ist, der Positions-proportionale oder Bewegungs-proportionale elektrische Signale erzeugt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (1) über der im Gurtschloss (9) verriegelten Steckzunge (15) mit dem Sicherheitsgurt (16) verbunden ist.