CN111148971A - 用于测量安全带拉出量的方法以及安全带卷收器 - Google Patents

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Abstract

用于由车辆的安全带卷收器(10)测量座椅安全带(12)的安全带拉出量的方法，所述方法具有如下步骤：a)通过控制单元(22)借助磁场传感器(20)测量磁体(18)的位置，b)控制单元(22)探测磁体(18)何时已完成完全的回转，c)控制单元(22)将完全的回转的数量在保存存储器(26)中，并且d)控制单元(22)根据完全的回转的数量和磁体(18)的位置确定安全带拉出量。此外示出一种用于座椅安全带(12)的安全带卷收器(10)。

Description

用于测量安全带拉出量的方法以及安全带卷收器
技术领域
本发明涉及一种用于由车辆的安全带卷收器测量座椅安全带的安全带拉出量的方法以及一种用于车辆的座椅安全带的安全带卷收器。
背景技术
在现代的车辆中，车辆的不同的安全***彼此联网并且交换数据。所述数据也包括关于座椅安全带拉出了多少的信息。已拉出的安全带的长度简称为安全带拉出量。
磁场传感器通常用于测量安全带拉出量，所述磁场传感器测量与安全带卷收器的带卷轴相耦联的磁体的位置。
在此，所述带卷轴的转动通过传动装置在测量轮上这样减速，使得在座椅安全带完整地从带卷轴退绕期间所述测量轮实施一个或少于一个回转。于是，在测量轮上抗转动地紧固有磁体，从而借助磁场传感器可以测量测量轮的位置。
然而，由于传动装置和测量轮的必然大的直径，对于这样的安全带卷收器需要多的结构空间。
发明内容
因此本发明的目的在于，提供一种用于测量安全带拉出量的方法以及一种用于座椅安全带的安全带卷收器，所述安全带卷收器在存在小的空间需求时能够测量绝对的安全带拉出量。
该目的通过一种用于由车辆的安全带卷收器来测量座椅安全带的安全带拉出量的方法实现，其中，所述安全带卷收器包括带卷轴、至少一个能随带卷轴转动的磁体、磁场传感器和控制单元，所述磁场传感器设置在由磁体产生的磁场中，所述控制单元与磁场传感器相连接。在此，所述方法具有如下步骤：
a)通过控制单元借助磁场传感器测量磁体的位置，
b)控制单元探测磁体何时已完成完全的回转，
c)控制单元将完全的回转的数量保存在存储器中，并且
d)控制单元根据完全的回转的数量和磁体的位置确定安全带拉出量。
在此，所述控制单元可以集成在磁场传感器中、单独地实施或是上级的控制单元的一部分。不言而喻地，所述磁体与带卷轴这样连接，使得当带卷轴转动时，所述磁体旋转。所述磁体可以是永磁体或电磁体，其中，电磁体的磁场与电磁体的接通状态有关。
通过所述控制单元将完全的回转(即从磁体的零位置中出发转动了360°)的数量保存在存储器中，于是，如果在座椅安全带退绕时磁体实施多个回转，则所述控制单元也可以确定绝对的安全带拉出量。因此无需使带卷轴的转动这样减速，即磁体最大实施一个回转。由此，能够减小或完全节省测量轮，由此，整个安全带卷收器减小。
通过所述控制单元借助预定的指令将已完成的完全的回转和磁体相对于其零位置的位置换算成安全带拉出量的长度。尤其是该指令可以考虑，由于在带卷轴上的安全带线轴的直径随着安全带拉出量而改变，所以不是带卷轴的每个回转都导致相同的安全带拉出量。
优选地，所述控制单元将完全的回转的数量保存在非易失性的存储器中和/或即使在车辆的关断状态中也给控制单元的存储器提供电流。该供电可以通过控制单元的电池来进行。车辆的关断状态例如理解为，车辆的发动机关断和/或车门的锁定。于是，当车辆了停放了较长的时间时，按照这种方式也能够确定绝对的安全带拉出量。
在车辆的关断状态中，所述控制单元例如在具有小的电流消耗的待机模式中运行，在所述待机模式中，所述控制单元继续探测磁体的位置，由此在不更换电池的情况下能够延长控制单元的使用寿命。在此，在待机状态中能够减少探测的重复率。
为了总是精确地确定安全带拉出量，当磁体的位置如此程度地改变，使得超过预定的阈值时，所述控制单元可以从其待机模式调到其运行模式中。
当探测到在车辆上的预定的行为、如解锁车辆、打开车门或起动发动机时，控制单元也可以从其待机模式调到其运行模式中。由此确保控制单元的可靠的运行。
在本发明的一种设计方案中，当所述控制单元与车辆供电装置断开时，将安全带拉出量的值重置为零，由此能够实现所述方法的初始化。此后，可以通过已知的方法在可信度方面对安全带拉出量的值进行检查。
在本发明的一种实施方式中，所述控制单元确定在座椅安全带完全卷绕到带卷轴上时磁体的位置并且将磁体的位置作为磁体的零位置保存在存储器中。由此也能够在长的时间段上确保测量的精确性。
此外，所述目的通过一种用于车辆的座椅安全带的安全带卷收器实现，所述安全带卷收器包括带卷轴、至少一个磁体、磁场传感器和控制单元，所述磁场传感器设置在由磁体产生的磁场中，所述控制单元与磁场传感器相连接。在此，所述磁体这样与带卷轴相连接，使得当带卷轴转动时，所述磁体旋转，其中，所述控制单元设计用于实施按照本发明的方法。
优选地，所述磁体紧固在带卷轴的一个端侧上，由此能够直接检测带卷轴的转动。
为了能使用简单且低成本的磁体，所述磁体和/或磁场传感器可以设置在带卷轴的转动轴线上。
所述磁体和/或磁场传感器例如可以相对于带卷轴的转动轴线错开地设置，以便简化带卷轴的支承部。所述磁体例如包围带卷轴的支承部。
在一种实施变型方案中，所述磁场传感器设置在磁体的沿径向的外侧上，由此能够节省在带卷轴的轴向方向上的结构空间。
在本发明的一种设计方案中，所述安全带卷收器具有齿轮，所述齿轮与带卷轴的齿圈相嵌接，其中，所述磁体紧固在齿轮上。所述磁体例如紧固在齿轮的转动轴线中。按照这种方式不仅能够简单地实施磁体、而且能够简单地实施带卷轴的支承部。
为了提高测量的精确性，在齿轮与带卷轴之间可以设置有传动装置。
所述磁场传感器可以是AMR传感器、GMR传感器、CMR传感器和/或TMR传感器，由此能够使用可靠且精确的传感器。AMR传感器基于各向异性的磁效应(AMR效应)、GMR传感器基于巨磁阻(GMR效应)、CMR传感器基于超巨磁阻效应(CMR效应)以及TMR传感器基于穿隧磁阻(TMR效应)。
同样可以使用CVH传感器技术。在此，CVH代表圆形垂直霍尔(Circular VerticalHall)。该传感器技术例如由US20120217955 A1已知。
附图说明
由后续的说明以及由所参考的各附图得出本发明的另外的特征和优点。图中：
图1示出按照本发明的安全带卷收器的第一实施方式的示意图；
图2示出按照本发明的方法的流程图；
图3示出按照第二实施方式的按照本发明的安全带卷收器的示意图；
图4示出按照第三实施方式的按照本发明的安全带卷收器的示意图；以及
图5示出按照第四实施方式的按照本发明的安全带卷收器的示意图。
具体实施方式
在图1中示出包括座椅安全带12、带卷轴14和传感器装置16的安全带卷收器10。所述安全带卷收器10是车辆(未示出)的座椅安全带***的一部分。
所述带卷轴14围绕转动轴线D可转动地支承。座椅安全带12在其一个端部上与带卷轴14这样连接，使得如果带卷轴14围绕其转动轴线D转动，则所述座椅安全带卷绕到带卷轴14上或从带卷轴14退绕。
所述传感器装置16具有磁体18、磁场传感器20和控制单元22。
在示出的第一实施例中，磁体18在带卷轴14的所述端侧24中的一个端侧上紧固在转动轴线D上。因此，当带卷轴14围绕其转动轴线D转动时，磁体18转动。
磁体18可以是永磁体或电磁体并且产生磁场，所述磁场通过磁力线M来表示。
磁场传感器20设置在该磁场之内。在示出的实施例中，其同样设置在转动轴线D上。
磁场传感器20可以是AMR传感器、GMR传感器、CMR传感器和/或TMR传感器并且探测由磁体18引起的磁场的变化。
磁场传感器20还与控制单元22相连接。
控制单元22具有存储器26和电池28，其中，所述存储器26可以构成为易失性的或非易失性的存储器。
所述电池28可以不仅给控制单元22、磁场传感器20和存储器26提供电流，从而控制单元22不依赖于车辆供电装置(未示出)的电流输送。
然而也可设想的是，通过车辆供电装置给控制单元22提供电流，并且仅当车辆供电装置切断时电池28才承担供电。
此外，所述控制单元22可以信息技术上、亦即经由信号线缆或无线地与车辆的其他单元相连接。
所述控制单元22设置用于，实施在图2中示出的用于确定绝对的安全带拉出量的方法并且然后将安全带拉出量的所查明的值提供给车辆的其余的单元。
一旦控制单元22第一次与车辆供电装置或与车辆的其他单元相连接，就将安全带拉出量的值置于零，以便初始化所述方法(步骤S1)。
于是，如果控制单元22与车辆供电装置已经断开，则总是可以进行所述初始化、亦即将安全带拉出量的值重置为零。
随后，所述控制单元22借助磁场传感器20来确定磁体18的位置(步骤S2)。该位置是磁体18的起点位置或零位置，其中控制单元22假定，在该位置中所述座椅安全带12完全缠绕在所述带卷轴14上。因此，该零位置配置有具有“0”值的安全带拉出量。
然后，所述控制单元22可以将磁体18在其零位置中的状态保存在存储器26中(步骤S3)。
现在，控制单元22在其运行模式中并且可以确定安全带拉出量，其方式为其借助磁场传感器20重复或连续测量磁体18的位置(步骤S4)。为此，所述控制单元22可以以确定的重复频率查询磁场传感器20。
如果现在座椅安全带12从所述带卷轴14退绕，则带卷轴14围绕其转动轴线D旋转，由此磁体18以相同的程度围绕转动轴线D旋转。
在此，所述座椅安全带12在带卷轴14朝退绕方向转动时，从带卷轴14退绕，而在朝缠绕方向转动时缠绕到带卷轴14上。
通过磁体18的旋转，由其产生的磁场也转动。可以通过磁场传感器20来探测磁场的改变或转动，由此，控制单元22可以推断出磁体18的位置及其转动方向。
与此相应地，控制单元22可以确认磁体18是朝退绕方向、还是朝缠绕方向转动。
如果磁体18现在在朝退绕方向转动时经过其零位置，则控制单元22探测到磁体18已完成一次完全的回转，并且内部的计数器例如提高了一，所述内部的计数器对磁体18和因此带卷轴14的完全的回转进行计数(步骤S5)。然后，控制单元22按照步骤S4继续监控磁体18的位置。
只要磁体18再一次朝退绕方向经过其零位置，则控制单元再次探测到一次完全的回转并且再次将完全的回转的计数器提高了一。
然而，如果磁体18朝相反的方向、亦即朝缠绕方向旋转并且在此经过其零位置时，则这也被控制单元22记录并且使完全的回转的计数器降低了一。
按照这种方式，控制单元22能够精确地追踪所述磁体18和因此还有带卷轴14完成了的完全的回转的数量。
然后，控制单元22将完全的回转的数量、即计数器的值保存在存储器26中(步骤S6)。
每当控制单元改变计数器的值时，控制单元22例如更新在存储器26中的完全的回转的数量的值。然而也可设想的是，控制单元22仅对于确定的事件、例如当其离开其运行模式时，才将计数器的值传输到存储器26中。
然后，借助完全的回转的数量(即计数器的值)和磁体18相对于其零位置的当前的位置，控制单元22可以推断出从带卷轴14退绕的座椅安全带12的长度、所谓的安全带拉出量(步骤S7)。
因为当座椅安全带12完全卷绕在带卷轴14上时，测量已经开始，所以由控制单元22确定的长度也是安全带拉出量的绝对的长度。
如果必要的话，可以通过已知的方法在可信度方面对安全带拉出量进行检查。
控制单元22现在可以将按照这种方式查明的安全带拉出量传输到安全***的其余的单元上。
因此，控制单元22可以随时确定绝对的安全带拉出量。
如果现在关断车辆(例如当车辆的相应的行驶结束)，则将关于完全的回转的数量信息以及还有关于磁体18的零位置的位置信息保留在存储器26中。
为此，要么所述存储器26是非易失性的存储器、要么即使在车辆的关断状态中也通过电池28给所述存储器26持久地提供电流。
如果车辆转变到关断的状态中，则在步骤S8中将所述控制单元22调到待机模式中。
例如可以将至车辆的切断状态的转变视为如下时刻，即，当关断车辆的发动机时，然而优选地，当锁定车辆时。
在待机模式中，控制单元22的功能如此程度地减少，使得控制单元22比在其运行模式中具有更小的电流消耗。然而，在待机模式中控制单元22也监控磁体18的位置。例如以较小的重复率读取所述磁场传感器20，以便节省电流。
最迟在转变到待机模式中时，控制单元22将完全的回转的数量和/或磁体18在其零位中的位置保存在存储器26中。
而控制单元22出于例如两种不同的原因从其待机模式转换到其运行模式中(步骤S9)。
一方面，如果识别出了磁体18的位置这样强烈地改变，使得超过预定的阈值，则控制单元22转换回运行模式中。例如当磁体18转动了多于5°时，控制单元22调到运行模式中。
另一方面，如果存在确定的事件，则控制单元22转换到其运行模式中。该事件可以是车辆上的预定的行为、如解锁车辆、打开车门或起动发动机。由此，当车辆的关断状态结束以便使用车辆时，控制单元22调到运行模式中。
一旦控制单元22转换回其运行模式中，其就从存储器26中读入完全的回转的数量和磁体18在其零位置中的位置(步骤S10)。
现在，所述控制单元22准备好再次持久地监控安全带拉出量并且所述方法以步骤S4继续。
通过即使在不使用车辆的情况下，也存储关于完全的回转和/或零位置的信息，则不会丢失关于绝对的安全带拉出量的信息。
这对于确定绝对的安全带拉出量是重要的，因为无法由此假设在车辆的每次关断或锁定时，座椅安全带12都完全卷绕到带卷轴14上，从而可以在零处开始新的测量。
如果必须更换电池28或发生安全带拉出量的误差确定，则可以通过如下方式重置安全带拉出量的值，即，将控制单元22与车辆供电装置断开。由此，所描述的方法从步骤S1开始再次进行。不言而喻地，也可设想的是，通过其他事件来触发初始化。
在图3至5中示出安全带卷收器10的另外的实施方式，其基本上相应于安全带卷收器10的第一实施方式。因此仅讨论区别，并且相同的和功能相同的部件配设有相同的附图标记。控制单元的工作原理也与针对第一实施方式所描述的相同。
在图3中示出安全带卷收器10的第二实施方式。
在该实施方式中，磁体18虽然设置在带卷轴14的端侧24上，然而不直接设置在转动轴线D上。更确切地说，所述磁体18径向向外错开地设置在端侧24上并且可以甚至空心地实施，从而其包围带卷轴14的支承部(未示出)。
在该实施方式中，磁场传感器20也相对于转动轴线D错开地设置并且处于磁体18的沿径向的外侧上。
此外在第二实施方式中，控制单元22集成到磁场传感器20中。出于清晰性的原因，在图3中放弃示出存储器26和电池28。
在安全带卷收器10的在图4中示出的第三实施方式中，磁体18不紧固在带卷轴14的端侧24上。更确切地说，所述安全带卷收器10具有齿轮32并且带卷轴14配设有与所述齿轮32啮合的齿圈34。
在该实施方式中，所述磁体18在齿轮32的转动轴线上紧固在齿轮32上。
同样地，所述磁场传感器与磁体18对齐地设置在齿轮32的转动轴线上。
在该第三实施方式中，存储器26未集成到控制单元22中，而是处于其外部。
此外，所述控制单元22不是通过电池来提供电流，而是通过电线36与车辆供电装置相连接。
即使在车辆的关断状态中，所述车辆供电装置也给控制单元22提供对于控制单元22的待机模式必需的电流。
安全带卷收器10的在图5中示出的第四实施方式又具有齿轮32，然而，如在第一实施方式中那样地构成控制单元22。
不过现在，安全带卷收器10具有设置在带卷轴14与齿轮32之间的传动装置38，在所述齿轮上紧固有磁体18。
通过所述传动装置38可以使带卷轴14的转动略微减速，借此磁体18的转动速度减少。按照这种方式能够更准确地测量。然而无需使带卷轴14的转动如此程度地减速，即齿轮32最大实施一个回转。
不言而喻地，示出的各实施方式的各个特征能够任意相互组合。尤其是所述控制单元22的设计方案独立于磁体18与带卷轴14之间的机械耦联。

Claims (15)

1.用于由车辆的安全带卷收器(10)测量座椅安全带(12)的安全带拉出量的方法，其中，所述安全带卷收器(10)包括带卷轴(14)、至少一个能随带卷轴(14)转动的磁体(18)、磁场传感器(20)和控制单元(22)，所述磁场传感器设置在由磁体(18)产生的磁场中，所述控制单元与磁场传感器(20)相连接，其中，所述方法具有如下步骤：
a)通过控制单元(22)借助磁场传感器(20)测量磁体(18)的位置，
b)控制单元(22)探测磁体(18)何时已完成完全的回转，
c)控制单元(22)将完全的回转的数量保存在存储器(26)中，并且
d)控制单元(22)根据完全的回转的数量和磁体(18)的位置确定安全带拉出量。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制单元(22)将完全的回转的数量保存在非易失性的存储器(26)中和/或即使在车辆的关断状态中也给所述存储器(26)提供电流。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在车辆的关断状态中，所述控制单元(22)在具有小的电流消耗的待机模式中运行，在所述待机模式中，控制单元(22)继续探测磁体(18)的位置。
4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，当磁体(18)的位置改变使得超过预定的阈值，所述控制单元(22)从其待机模式中调到其运行模式中。
5.按照权利要求3或4所述的方法，其特征在于，当探测到在车辆上的预定的行为、如解锁车辆、打开车门或起动发动机时，控制单元(22)从其待机模式调到其运行模式中。
6.按照上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，当所述控制单元(22)与车辆供电装置断开时，将安全带拉出量的值重置为零。
7.按照上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述控制单元(22)确定在座椅安全带(12)完全卷绕到带卷轴(14)上时磁体(18)的位置并且将磁体(18)的所述位置作为磁体(18)的零位置保存在存储器(26)中。
8.用于车辆的座椅安全带(12)的安全带卷收器，所述安全带卷收器包括带卷轴(14)、至少一个磁体(18)、磁场传感器(20)和控制单元(22)，所述磁场传感器设置在由磁体(18)产生的磁场中，所述控制单元与磁场传感器(20)相连接，
其中，所述磁体(18)与带卷轴(14)相连接，使得当带卷轴(14)转动时，所述磁体旋转，
其中，所述控制单元(22)设计为用于实施按照上述权利要求之一所述的方法。
9.按照权利要求8所述的安全带卷收器，其特征在于，所述磁体(18)紧固在带卷轴(14)的一个端侧(24)上。
10.按照权利要求9所述的安全带卷收器，其特征在于，所述磁体(18)和/或磁场传感器(20)设置在带卷轴(14)的转动轴线(D)上。
11.按照权利要求10所述的安全带卷收器，其特征在于，所述磁体(18)和/或磁场传感器(20)相对于带卷轴(14)的转动轴线(D)错开地设置。
12.按照权利要求11所述的安全带卷收器，其特征在于，所述磁场传感器(20)设置在磁体(18)的沿径向的外侧上。
13.按照权利要求8所述的安全带卷收器，其特征在于，所述安全带卷收器(10)具有齿轮(32)，所述齿轮与带卷轴(14)的齿圈(34)相嵌接，其中，所述磁体(18)紧固在齿轮(32)上。
14.按照权利要求13所述的安全带卷收器，其特征在于，在齿轮(32)与带卷轴(14)之间设置有传动装置(38)。
15.按照权利要求8至14之一所述的安全带卷收器，其特征在于，所述磁场传感器(20)是AMR传感器、GMR传感器、CMR传感器和/或TMR传感器。
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