DE10240896B4

DE10240896B4 - Vorrichtung zur Messung einer an einem Fahrzeug-Sicherheitsgurt wirkenden Gurtkraft

Info

Publication number: DE10240896B4
Application number: DE10240896A
Authority: DE
Inventors: Martin Specht; Thomas Heckmayr
Original assignee: Joyson Safety Systems Inc
Current assignee: Joyson Safety Systems Inc
Priority date: 2002-09-04
Filing date: 2002-09-04
Publication date: 2007-06-14
Anticipated expiration: 2022-09-05
Also published as: US20040040393A1; DE10240896A1; US6857326B2

Abstract

Vorrichtung zur Messung einer an einem Fahrzeug-Sicherheitsgurt wirkenden Gurtkraft mit wenigstens einer Feder (15), welche eine erste, starr mit einer fahrzeugfesten Lagerstelle (2) verbundene Federangriffsstelle aufweist, einem mit einer zweiten Federangriffstelle verbundenen Messelement (3), welches mit dem Sicherheitsgurt (28) verbindbar ist und proportional zur Gurtkraft gegen eine Vorspannung der wenigstens einen Feder (15) beweglich gelagert ist, und einem Sensor (27), welcher ein der Gurtkraft proportionales elektrisches Signal liefert, dadurch gekennzeichnet, dass das Messelement (3) mittels wenigstens einer Parallellenkerfeder (15), die als U-förmige Blattfeder (16) ausgebildet ist, in der fahrzeugfesten Lagerstelle (2) in einer vorbestimmten Richtung (Messrichtung) geführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung einer an einem Fahrzeug-Sicherheitsgurt wirkenden Gurtkraft nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei einer derartigen aus DE 100 50 551 A1 bekannten Vorrichtung ist eine oder sind mehrere Federn vorgesehen zur Erzeugung einer Vorspannung zwischen dem beweglichen Teil eines Gurtschlosses und einem am Fahrzeugaufbau verankerten Schwebeglied und Anker. Für eine geradlinige Führung des beweglichen Gurtschlossteils sind Führungsflächen erforderlich, wobei durch auftretende Reibungskräfte und durch Verkanten eine einwandfreie Einleitung der Gurtkraft in die Messanordnung beeinträchtigt ist.

Eine aus WO 01/79 039 bekannte Vorrichtung weist wenigstens eine Feder mit einer starr mit einer fahrzeugfesten Lagerstelle verbundene Federangriffsstelle auf. Ein mit einer zweiten Angriffsstelle verbundenes Messelement, welches mit dem Sicherheitsgurt verbindbar ist, ist gegen eine Vorspannung der wenigstens einen Feder entlang einer zur Gurtkraft proportionalen Strecke beweglich gelagert. Ein Sensor liefert ein entsprechendes elektrisches Signal.

Mit derartigen Vorrichtungen ist es möglich festzustellen, ob ein Fahrzeugsitz belegt ist oder nicht. In Zusammenwirkung mit einer beispielsweise in der Sitzfläche des Fahrzeugsitzes angeordneten Gewichtskraft-Messeinrichtung kann festgestellt werden, ob der Fahrzeugsitz mit einem Fahrzeuginsassen oder durch einen Kindersitz belegt ist. Ferner kann das tatsächliche Gewicht des Fahrzeuginsassen festgestellt werden, in dem von der gemessenen Gewichtskraft die vom angelegten Fahrzeugsicherheitsgurt auf den Fahrzeuginsassen ausgeübte Kraft subtrahiert wird.

[Aufgabe der Erfindung]

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher mit geringem Aufwand eine gute Einleitung der Gurtkraft in die Messanordnung erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Bei einer Ausführungsform kann eine Parallelführung durch wenigstens zwei Parallellenkerfedern erreicht werden, die in Richtung der Gurtkraft im Abstand voneinander angeordnet sind. Die Parallellenkerfedern gewährleisten zum einen die Parallelführung, insbesondere parallel zur Kraftrichtung, in welcher die Gurtkraft zur fahrzeugfesten Lagerstelle geleitet wird, als auch die Bildung der Vorspannung, gegen welche die Gurtkraft-proportionale Bewegung des Messelements erfolgt. Die Parallellenkerfedern können paarweise oder auch in größerer Anzahl im Abstand in Richtung der Gurtkraft angeordnet sein.

Vorzugsweise sind die Parallellenkerfedern als Blattfedern ausgebildet. Die Blattfedern können als Trapez-, Dreiecks- oder vorzugsweise als Rechteckfedern ausgebildet sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Parallellenkerfedern aus U-förmigen Metallblechen gebildet. An den freien Schenkeln können sich die Befestigungsstellen befinden, mit denen die Parallellenkerfedern mit dem Messelement und mit der fahrzeugfesten Lagerstelle verbunden werden.

Vorzugsweise ist ein Sensor vorgesehen, welcher weg- oder kraftmessend ein der Gurtkraft proportionales elektrisches Signal liefert. Der wegmessende Sensor liefert ein der Verformung der wenigstens einen Feder proportionales Signal. Die Verformung wird durch das in Abhängigkeit von der Gurtkraft gegen die Vorspannung der wenigstens einen Feder bewegte Messelement bewirkt. Der Sensor kann auch in der Weise ausgebildet sein, dass er die Verformung direkt an der wenigstens einen Feder erfasst. Hierzu kann der Sensor als Dehnungsmessstreifen, welcher direkt an der Feder angebracht ist, ausbildet sein. Vorzugsweise kommt ein Hall-Sensor zum Einsatz. Die vom Messelement ausgeführte Gurtkraft-proportionale Bewegung wird als Relativbewegung des Hall-Sensors gegenüber einem Magnetfeld erfasst. Der Hall-Sensor bildet ein Weg-proportionales elektrisches Signal. Dieses Signal ist proportional der Gurtkraft. Dabei kann der Hall-Sensor direkt mit dem beweglichen Messelement verbunden sein oder dass Magnetfeld bzw. zwei das Magnetfeld erzeugende Magnete können gegenüber dem fest stehenden Hall-Sensor bewegt werden.

Die elektrischen Messsignale können im Zusammenhang mit einer Gewichtskraftmesseinrichtung dahingehend ausgewertete werden, ob der Fahrzeugsitz mit einem Kindersitz oder von einem Fahrzeuginsassen belegt ist.

Außerdem können die elektrischen Messsignale auch zur Gurtkraftmessung bei im Gurtaufroller blockiertem Sicherheitsgurt ausgewertet werden.

Hierzu können die elektrischen Messsignale einer Einstelleinrichtung zugeleitet werden, mit welcher Kraftbegrenzer-Kennlinien zur Gurtkraftbegrenzung eingestellt werden. Dadurch können in Gurtaufrollern vorgesehene Kraftbegrenzer, beispielsweise in Form von Torsionsstäben, Reibkupplungen oder ein die Kraftbegrenzerwirkung einstellender Elektromotor entsprechend gesteuert werden.

Die Messanordnung ist vorzugsweise zwischen einer mit dem Sicherheitsgurt verbundenen Schlosszunge, die in ein Gurtschloss einsteckbar ist, und der fahrzeugfesten Lagerstelle mit welcher das Gurtschloss am Fahrzeug befestigt ist, angeordnet. Die Messanordnung kann hierbei im Gurtschloss oder außerhalb des Gurtschlosses im Kraftfluss zwischen Gurtschloss und fahrzeugfester Lagerstelle des Gurtschlosses angeordnet sein.

[Beispiele]
Anhand der Figuren wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung noch näher erläutert.
Es zeigt
1 ein erstes Ausführungsbeispiel;
2 die Ausbildung einer Feder, welche beim Ausführungsbeispiel der 1 zum Einsatz kommt; und
3 die perspektivische Ansicht einer Messanordnung.
Das dargestellte Ausführungsbeispiel ist eine Vorrichtung zur Messung einer an einem Fahrzeug-Sicherheitsgurt 28 wirkenden Gurtkraft. Eine fahrzeugfeste Lagerstelle 2 kann eine Verschwenkung eines Verbindungsteiles 32 erlauben oder als starre Lagerstelle ausgebildet sein. Die Lagerstelle 2 befindet sich an einem Fahrzeugteil 29 in der Nähe eines Fahrzeugsitzes.
Ein Messelement 3 ist mit dem Sicherheitsgurt 28 verbindbar. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Verbindung über ein Gurtschloss 24, in welches eine mit dem Sicherheitsgurt 28 eingesteckte Schlosszunge 25 einsteckbar und mit einem beweglichen Riegel 23 verriegelbar ist. Vorzugsweise ist das Messelement 3 mit einem Gurtschlossteil, beispielsweise Rahmenteil verbunden, an welchem der in die Schlosszunge 25 eingreifende Riegel 23 gelagert ist.
Das Messelement 3 ist gegenüber der fahrzeugfesten Lagerstelle 2 beweglich gelagert. Die bewegliche Lagerung erfolgt dabei in einer vorbestimmten Richtung. Die vorbestimmte Richtung entspricht der Richtung, in welcher die vom Sicherheitsgurt 28 ausgehende Kraft in die fahrzeugfeste Lagerstelle 2 eingeleitet wird oder auch umgelenkt wird. Die Bewegungsrichtung ist in den Figuren durch einen Doppelpfeil 33 dargestellt.
Bei dem in der 1 dargestellten Ausführungsbeispiel werden Parallellenkerfedern 15 zwischen dem Verbindungsteil 32 und dem Messelement 3 verwendet. Die Parallellenkerfedern 15 sind in Richtung der Gurtkraft (Doppelpfeil 33) im Abstand voneinander angeordnet. Als Parallellenkerfedern 15 eigenen sich beispielsweise Stabfederpaare, welche in Richtung der Gurtkraft im Abstand voneinander angeordnet sind. Vorzugsweise kommen Blattfedern 16 zum Einsatz.
Als Blattfedern eigenen sich vorzugsweise Rechteckfedern 26 (2). Es können jedoch auch Dreieckfeder oder Trapezfedern als Blattfedern zum Einsatz kommen. Die Parallellenkerfedern 15 gewährleisten in einer Führungseinrichtung 4 sowohl die Parallelführung bei der Einleitung der Verformungsarbeit in die Federn als auch die Federkraft, insbesondere Vorspannung gegen welche das Messelement 3 durch die vom Sicherheitsgurt 28 ausgehende Gurtkraft bewegt wird. Vorzugsweise werden U-förmige Blattfedern 16, von denen eine Ausführungsform in der 2 dargestellt ist, verwendet. An freien Schenkeln 17 und 19 besitzt die Blattfeder Befestigungsstellen 18 und 20, welche wie in der 1 dargestellt ist, mit dem Messelement 3 und dem Verbindungsteil 32 fest verbunden werden. An jedem Schenkel 17 und 19 können auch mehrere Befestigungsstellen 18 und 20 vorgesehen sein. Durch die freien Schenkel 17 und 19 werden Stützflächen geschaffen, an denen entsprechende Stützflächen 21 und 22 des Messelements 3 und Stützflächen 36 des Verbindungsteils 32 flächig anliegen. Für eine verbesserte Parallelführung des Messelementes 3 befindet sich die Befestigungsstelle 18 der einen Blattfeder 16 an der einen Seitenfläche des Messelementes 3 und die Befestigungsstelle 18 der anderen Blattfeder 16 an der anderen gegenüberliegenden Seitenfläche des Messelementes 3. In gleicher Weise liegen die Stützflächen 21 und 22 an entgegengesetzt liegenden Seitenflächen des Messelements 3. Auch beim Ausführungsbeispiel der 1 können das Verbindungsteil 32 und das Messelement 3 Kröpfungen aufweisen, so dass das mit der fahrzeugfesten Lagerstelle 2 verbundene Stück des Verbindungsteiles 32 und das zum Sicherheitsgurt 28, insbesondere den Einsteckbereich der Schlosszunge 25 hingeführte Stück des Messelementes 3 im wesentlichen ein einer Fluchtungslinie liegen. Auch bei der in der 3 gezeigten Messanordnung wird dies erreicht.
Die von der Gurtkraft bewirkte Bewegung des Messelementes 3 wird von einem Sensor 27 erfasst. Der Sensor 27 kann eine optische Einrichtung aufweisen, mit welcher die Bewegung des Messelements 3 gegenüber dem Verbindungsteil 32 und damit gegenüber der fahrzeugfesten Lagerstelle 2 erfasst wird. Ferner kann die Bewegung des Messelementes 3 kapazitiv, induktiv oder auch anderweitig, insbesondere durch direkte Erfassung der Verformung der wenigstens einen Feder oder der Parallellenkerfedern 15 erfolgen. Zur Erfassung der Federverformung können Dehnungsmessstreifen verwendet werden. Bei dem in der 2 dargestellten Ausführungsbeispiel einer Rechteckfeder 26 ist ein Dehnungs messstreifen 31 an der Rechteckfeder 26, die sich zwischen den beiden freien Schenkeln 17 und 19 erstreckt befestigt. Vorzugsweise sind an beiden Blattfedern 16 des Ausführungsbeispieles der 1 Dehnungsmessstreifen 31 vorgesehen. Die Dehnungsmessstreifen 31 bilden Elemente einer Messbrücke, deren Ausgangssignal proportional der Federverformung und damit der Auslenkung des Messelementes 3 ist.
Bei dem in der 3 dargestellten Ausführungsbeispiel einer Messanordnung ist ein Seilschuh 35, an welchem in einer Seilschlaufe ein Drahtseil 43 befestigt ist, als Verbindungsteil 23 ausgebildet. Der Seilschuh 35 befindet sich im Schlosskopf des Gurtschlosses. Mit dem Drahtseil 43 erfolgt die Anbindung in der fahrzeugfesten Lagerstelle 2 in bekannter Weise. Mittels der Blattfedern 16, welche als Parallellenkerfedern wirken, ist als Messelement 3 eine Platine 40 des Gurtschlossrahmens gegenüber dem Seilschuh 35 beweglich (Doppelpfeil 33) gelagert. Am Seilschuh 35 ist ein Hall-Sensor 37 befestigt. Der Hall-Sensor 37 ragt in eine Magnetfeld, welches von zwei Permanentmagneten 38 und 39 erzeugt wird. Die Permanentmagnete 38 und 39 sind fest mit dem Rahmen des Gurtschlosses, beispielsweise mit der Platine 40 verbunden. Die Platine 40 ist über den Riegel 23 bei eingesteckter Steckzunge 25 fest mit dem Sicherheitsgurt 28 verbunden. Bei einer Gurtkraft wird daher die Platine 40 gegenüber dem am Fahrzeugaufbau ortfesten Seilschuh 35 bewegt. Aufgrund der Relativbewegung des Hall-Sensors 37 im Magnetfeld der Permanentmagnete 38 und 39 erzeugt der Hall-Sensor in bekannter Weise ein dieser Bewegung und damit der Gurtkraft proportionales elektrisches Signal. Das Magnetfeld kann auch von einem Permanentmagneten erzeugt werden.
Im Seilschuh 35 sind Langlöcher 41 für Befestigungsniete vorgesehen, mit denen eine nicht näher dargestellte, weitere Platine zur Abdeckung der Messanordnung befestigt wird. Durch die Langlöcher ist die Parallelbewegung der Platine 40 gegenüber dem Seilschuh 35 ermöglicht. Es ist natürlich auch möglich, dass der Hall-Sensor an der Platine 40 und die Permanentmagnete 38 und 39 am Seilschuh 35 befestigt werden, um die Relativbewegung zwischen Seilschuh und Platine zu erfassen. Die Messanordnung der 3 bildet eine Ausführungsform des schematisch in den Figuren dargestellten Sensors 27. Wie anhand der 3 erläutert, befindet sich der Sensor 27 bevorzugt im Bereich einer Parallelführung zur Erzielung eines kompakten Aufbaus.
Im Ausführungsbeispiel der 1 ist der Sensor 27 schematisch für verschiedene Ausführungsformen dargestellt. Das elektrische Ausgangssignal des Sensors 27 kann zur Einstellung eines Gurtkraftbegrenzers ausgewertet werden. Eine entsprechende Auswerteeinrichtung 30 ist hierzu an den Sensor 27 angeschlossen. Die Auswerteeinrichtung 30 kann mit entsprechenden Einstellmitteln, beispielsweise einem Elektromotor und/oder einer Schalteinrichtung zum Schalten mechanischer Gurtkraftbegrenzer auf unterschiedliche Stufen verbunden sein. Auf diese Weise kann in Abhängigkeit von der Gurtkraft, welche am Sicherheitsgurt 28 wirkt, die Gurtkraftbegrenzerkennlinie eingestellt werden. Ferner kann das Ausgangssignal des Sensors 27 an eine Sitzbelegungs-Erkennungseinrichtung 42 angeschlossen sein. In dieser wird in Verbindung mit einer Kraftmesseinrichtung, welche die auf den Fahrzeugsitz einwirkende Gewichtskraft misst, festgestellt, ob der Fahrzeugsitz von einem Kindersitz oder einem Fahrzeuginsassen belegt ist. Außerdem kann die Gewichtskraftmessung durch Subtraktion der gemessenen Gurtkraft auf ihren richtigen Wert korrigiert werden.
Die dargestellte Messanordnung, bestehend aus dem Sensor 27 und der Führungseinrichtung 4, ist zwischen der in das Gurtschloss 24 eingesteckten Schlosszunge 25 und der fahrzeugfesten Lagerstelle 2 vorgesehen. Dabei können der Sensor 27 und die Führungseinrichtung 4 außerhalb des Gehäuses des Gurtschlosses 24 angeordnet sein. Vorzugsweise sind jedoch der Sensor 27 und die Führungseinrichtung 4 innerhalb des Gehäuses des Gurtschlosses 24 angeordnet, wie es beispielsweise die 1 zeigt. Dabei kann das Messelement 3 von einer oder zwei zum Schlossrahmen gehörige Schlossplatinen gebildet werden. Am Rahmen ist der Riegel 23, welcher beim Schließen des Gurtschlosses in die Schlosszunge 25 eingreift, beweglich gelagert. Bei den Ausführungsbeispielen kann der Gurtschlossrahmen, an welchem der Riegel 23 gelagert ist, gegenüber der fahrzeugfesten Lagestelle 2 durch die Führungseinrichtung 4 geführt, beweglich gelagert sein.

Claims

Vorrichtung zur Messung einer an einem Fahrzeug-Sicherheitsgurt wirkenden Gurtkraft mit wenigstens einer Feder (15), welche eine erste, starr mit einer fahrzeugfesten Lagerstelle (2) verbundene Federangriffsstelle aufweist, einem mit einer zweiten Federangriffstelle verbundenen Messelement (3), welches mit dem Sicherheitsgurt (28) verbindbar ist und proportional zur Gurtkraft gegen eine Vorspannung der wenigstens einen Feder (15) beweglich gelagert ist, und einem Sensor (27), welcher ein der Gurtkraft proportionales elektrisches Signal liefert, dadurch gekennzeichnet, dass das Messelement (3) mittels wenigstens einer Parallellenkerfeder (15), die als U-förmige Blattfeder (16) ausgebildet ist, in der fahrzeugfesten Lagerstelle (2) in einer vorbestimmten Richtung (Messrichtung) geführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Parallellenkerfeder (15) als Metallfeder ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Parallellenkfedern (15), die in Richtung der Gurtkraft im Abstand voneinander angeordnet sind, vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils erste freie Federschenkel (17) Befestigungsstellen (18) zum Befestigen am Messelement (3) und jeweils zweite freie Federschenkel (19), Befestigungsstellen (20) zum Befestigen an der fahrzeugfesten Lagerstelle (2) aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsstellen (18) der ersten freien Federschenkel (17) an entgegengesetzt zueinander liegenden Seiten des Messelements (3) mit dem Messelement (3) verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Messelement (3) an den ersten freien Federschenkeln (17) mit Stützflächen (21, 22) anliegt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Messelement (3) starr mit einem Gurtschlossteil verbunden ist oder von einem Gurtschlossteil gebildet ist, an welchem ein Riegel (23), welcher sperrend in eine mit dem Sicherheitsgurt (28) verbundene Schlosszunge (25) in Eingriff bringbar ist, gelagert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (27) mit dem Messelement (3) und/oder fest mit der fahrzeugfesten Lagerstelle (2) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (27) die Verformung der wenigstens einen Parallellenkfeder (15) erfasst und ein dem Verformungsgrad proportionales Signal bildet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (27) direkt mit der wenigstens einen Parallellenkfeder (15) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (27) als Dehnungsmessstreifen (31) oder in ei nem Magnetfeld beweglicher Sensor, insbesondere Hall-Sensor ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 dadurch gekennzeichnet, dass eine die wenigstens eine Parallellenkfeder (15) und den Sensor (27) aufweisende Messanordnung im Gehäuse eines Gurtschlosses (24) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gurtschlossrahmen gegenüber der fahrzeugfesten Lagerstelle (2) in Abhängigkeit von der Gurtkraft, entlang der Messstrecke bewegbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (27) an eine Auswerteeinrichtung (30) zur Einstellung einer Gurtkraftbegrenzerkennlinie angeschlossen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (27) an eine Sitzbelegungs-Erkennungseinrichtung (42) angeschlossen ist.