DE10322700A1 - Gurtschlossgehäuse mit integrierter Kraftmessvorrichtung - Google Patents
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Abstract
Gurtschlossgehäuse mit integrierter Kraftmessvorrichtung (1) zur Messung einer an einem Gurtschloss wirkenden Gurtzugkraft, enthaltend einen bewegbaren Anker (5), der eine in einer Stirnwand (7) des Gehäuses gebildete Öffnung (6) durchragt und einen Anschlag (9) aufweist, der die Bewegbarkeit des Ankers (5) aus dem Gehäuse (2) gegen eine zwischen dem Gehäuse und dem Anker (5) wirkende elastische Abstützung (9, 21, 23) begrenzt, und einen am Gehäuse angebrachten Sensor (18) zur Erfassung der Position des bewegbaren Ankers (5).
Description
- Die Erfindung betrifft ein Gurtschlossgehäuse mit integrierter Kraftmessvorrichtung zur Messung einer an einem Gurtschloss wirkenden Gurtzugkraft.
- Für einen verbesserten Insassenschutz im PKW ist es erforderlich, die Gurtkraft einer angeschnallten Person zu messen. Die Daten werden verarbeitet und z.B. während eines Unfalls zur Berechnung der optimalen Zündung von Gurtstraffern und Airbags verwendet.
- Eine Messeinrichtung sollte Gurtkräfte im Bereich von 0-150 N mit einer Genauigkeit von ca. +/- 2,5% messen. Im normalen Betrieb der Kraftmessvorrichtung des PKWs mit angeschnallter Person können Gurtkräfte bis 10.000 N auftreten, die einwandfrei gemessen werden müssen und nicht zur Beschädigung der Messeinrichtung führen dürfen. Während eines Unfalls kann die Gurtkraft bis auf 20.000 N und mehr ansteigen, wobei sich in diesem Fall das Gurtschloss bzw. das Gurtschlossgehäuse bleibend verformen jedoch nicht versagen darf. Dabei kann die Kraftmessvorrichtung beschädigt werden.
- Ein bewährtes Prinzip zur Kraftmessung ist die Wegmessung an einem kraftbeaufschlagten federnden Element (Biegefeder, Torsionsfeder, Schraubenfeder). Eine Überlast kann hier leicht abgefangen werden, indem das federnde Element ab einem konstruktiv festgelegten Weg oder Winkel an einen mechanischen Anschlag läuft (Stufe, Kante).
- Die
US 6,230,088 B1 offenbart ein Gurtschlossgehäuse, das über eine Kraftmessvorrichtung mit einer Verankerung verbunden ist, die an der Karosserie eines Fahrzeugs befestigt ist. Eine derartige Anordnung ist aufwendig zu montieren und weist einen schlechten Kraftfluss auf. - Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer einfach aufgebauten und leicht zu montierenden Kraftmessvorrichtung, mit verbessertem Kraftfluss.
- Die Lösung der gestellten Aufgabe ist dem Patentanspruch 1 zu entnehmen. Die Unteransprüche sind auf vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gerichtet.
- Nach Anspruch 1 wird ein Gurtschlossgehäuse geschaffen, in dem eine Kraftmessvorrichtung aufgenommen ist. Durch Integration der Kraftmessvorrichtung in das Gurtschloss verringert sich die Anzahl der erforderlichen Teile. Ferner wird Bauraum eingespart und ein schöneres Design ermöglicht. Als Folge der Verringerung der Bauteile sowie der Anzahl von Montageschritten ergibt sich ein geringerer Preis. Darüber hinaus werden aufgrund der Integration der Kraftmessvorrichtung in das Gurtschloss Befestigungspunkte zwischen dem Gurtschloss und der Kraftmessvorrichtung eingespart, wodurch ein optimaler Kraftfluss ermöglicht wird.
- Mit den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 6 wird ein Gurtschlossgehäuse geschaffen, bei dem der bewegliche Anker mittels einer Biegefeder in einen Ausgangszustand zurückgebracht wird, wenn keine Gurtkraft mehr wirkt. Dies hat den Vorteil, dass leicht festgestellt werden kann, ob der Sensor ausgetauscht werden muss. Wenn die Biegefeder und/oder das Gehäuse beispielsweise aufgrund einer zu großen Kraft in Folge eines Unfalls verbogen sind, liegt eine Nullpunktverschiebung des Sensors vor. In diesem Fall muss der Sensor ausgetauscht werden.
- Mit den Merkmalen des Anspruchs 7 wird ein Gurtschlossgehäuse geschaffen, bei dem durch Wegfall der Biegefeder als ein separat gebildetes Element weiterer Bauraum und Kosten eingespart werden.
- Mit den Merkmalen des Anspruchs 8 kann eine gemessene Kraft elektrisch ausgegeben werden.
- Mit den Merkmalen des Anspruchs 9 kann gleichzeitig eine Verriegelungserkennung und eine Kraftmessung erfolgen. Somit sind keine zwei Messelemente erforderlich, die getrennt verbaut werden müssen und eine getrennte Kabelkontaktierung besitzen.
- Das erfindungsgemäße Gurtschlossgehäuse mit integrierter Kraftmessvorrichtung kann für weitgehend alle Arten von Gurten eingesetzt werden und ermöglicht nicht nur das Erkennen eines einwandfrei angelegten Gurtes sondern auch eine Steuerung zur optimalen Zündung eines Gurtstraffers und/oder Airbags.
- Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Es zeigen:
-
1 eine Ansicht eines Gurtschlossgehäuses gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung im eingebauten Zustand, ohne Gehäusedeckel; -
2a eine Aufsicht auf das Gurtschlossgehäuse nach1 ; -
2b eine Seitenansicht des Gurtschlossgehäuses nach1 ; -
3 eine Explosionszeichnung der Ansicht in1 ;4 eine Aufsicht auf ein Gurtschlossgehäuse gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit abgenommenem Deckel; -
5 eine Ansicht eines Gurtschlossgehäuses gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, ohne Gehäusedeckel; -
6a eine Aufsicht auf das Gurtschlossgehäuse gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung nach4 ; -
6b eine Seitenansicht des Gurtschlossgehäuses gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung nach4 ; -
7 eine Ansicht eines Gurtschlossgehäuses gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung, ohne Gehäusedeckel und eingerasteter Verriegelung; -
8a eine Aufsicht auf das Gurtschlossgehäuse gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung nach7 , bei nichteingerasteter Verriegelung; und -
8b eine Seitenansicht des Gurtschlossgehäuses gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung nach7 , bei nichteingerasteter Verriegelung; Im Folgenden werden für gleiche Elemente in den1 bis8 gleiche Bezugsziffern verwendet. - Unter Bezugnahme auf die
1 bis3 wird ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Gurtschlossgehäuses beschrieben. - Wie in den
1 bis3 gezeigt, ist eine Kraftmessvorrichtung1 in ein Gurtschlossgehäuse2 eines in seinem Aufbau an sich bekannten Gurtschlosses integriert und über eine Verankerung3 mit einem Fahrgestell oder einer Karosserie verbunden. - Ein Bereich
4 des Gehäuses des Gurtschlosses, in dem die Kraftmessvorrichtung1 untergebracht ist, grenzt an einen einen an sich bekannten Verriegelungsmechanismus (nicht gezeigt) enthaltenden Bereich des Gurtschlossgehäuses an. - In dem Gehäusebereich
4 ist ein bewegbarer Anker5 angeordnet. Der im zusammengebauten Zustand vom Gurtschlossgehäuse wegweisende Teil des Ankers5 ist als eine eine Öffnung6 in einer Wand7 des Gurtschlossgehäusebereichs4 durchragende Lasche8 ausgebildet, die mit einem eine Stufe bildenden, flanschartigen Anschlag9 ausgebildet ist, der die Bewegbarkeit des Ankers5 aus dem Gehäusebereich4 heraus begrenzt. - Von dem Anschlag
9 erstreckt sich in das Gehäuseinnere ein Zapfen10 , an dessen Ende ein Magnet11 angeordnet ist. Von dem Zapfen10 erstrecken sich zu beiden Seiten des Gehäusebereichs4 hin Arme einer Biegefeder12 . Der Anschlag9 , der Zapfen10 und die Biegefeder12 sind beispielsweise einteilig ausgebildet. Es ist auch möglich, dass die Biegefeder12 durch ein im Zapfen gebildetes Durchgangsloch (nicht gezeigt) geführt ist. - An den Endbereichen der Biegefeder
12 sind Führungsrollen13a und13b drehbar gelagert. Alternativ können die Führungsrollen durch starre Führungsbauteile aus einem Material mit kleinem Reibungskoeffizienten ersetzt sein oder ganz fehlen. Die Führungsrollen13a und13b des Ankers5 sind in Führungen14a und14b geführt, die in sich gegenüberliegenden Seitenwänden15a und15b des Gehäusebereichs4 gebildet sind und zur Verankerung3 hin in Anschlagflächen enden. Die Führungen14a ,14b sind vorzugsweise als Schlitze ausgebildet und an ihren von den Anlageflächen abgewandten Enden nach oben offen, so dass die Führungsrollen13a und13b der Biegefeder12 leicht eingeführt werden können. - Wie am besten in
3 gezeigt, weist die Lasche8 ein Loch16 auf, über dass das Gurtschlossgehäuse2 , in dem die Kraftmessvorrichtung1 enthalten ist, z.B. mittels eines Niets17 mit der Verankerung3 fest verbunden wird. - Eine Bewegung des Ankers
5 wird aufgrund einer Feldstärkenänderung durch einen Hall-Sensor18 erfasst, der in dem Gehäusebereich4 des Gurtschlosses angeordnet ist und elektrische Signale liefert. Diese Signale können zum Beispiel einer Steuervorrichtung (nicht gezeigt) zur Ansteuerung von Gurtstraffern oder eines Airbags zugeführt werden. - Die Montage der Kraftmessvorrichtung erfolgt derart, dass bei abgenommenem Deckel (nicht dargestellt) des Gurtschlossgehäuses
2 die Lasche8 des Ankers5 durch die Öffnung6 geführt wird und die Führungsrollen13a,b an den Enden der elastisch verbiegbaren Arme der Biegefeder12 in die Führungen14a,b eingeführt werden. Anschließend wird der Sensor18 montiert und die Leitung durch das Gehäuse geführt. Nach Anbringen des Deckels ist die Kraftmessvorrichtung geschützt und sicher im Gurtschlossgehäuse aufgenommen. - Die Abmessungen der Führungsrollen
13a,b und des Anschlags9 sind vorzugsweise derart, dass der Anker5 innerhalb eines Leerbereichs bewegbar ist, der in einer Richtung durch Anschlagen der Führungsrollen an die Anlageflächen der Führungen11a ,11b begrenzt ist, und in der anderen Richtung durch ein beispielsweise in mindestens einer der Führungen14a ,14b gebildetes Stoppelement20 , wie in2a gezeigt, um die Bewegung des Ankers5 in das Gehäuse hinein zu begrenzen. - Wenn ein Gurt angelegt wird und ein im Gurtschlossgehäuse
2 enthaltener Verriegelungsmechanismus, dessen Aufbau an sich bekannt ist, verriegelt wird, wirkt eine geringe Gurtkraft. Diese Gurtkraft bewirkt, dass die Führungsrollen der Biegefeder12 zuverlässig an den Anlageflächen der Führungen14a ,14b anliegen. Bei weiterer Erhöhung der Gurtkraft wird der Anker5 unter zunehmender Verformung der Biegefeder12 aus der Öffnung6 herausgezogen bis der Anschlag9 des Ankers5 an die Innenseite der Stirnwand7 des Gehäusebereichs4 anschlägt, um unzulässig hohe Verformungen bzw. Beschädigungen der Biegefeder12 zu vermeiden. - Mit der erfindungsgemäßen Kraftvorrichtung kann ein einwandfrei angelegter Gurt (Führungsrollen in Anschlag an den Anlageflächen sowie keine oder leichte Verformung der Biegefeder) sicher festgestellt werden. In dem Arbeitsbereich der Kraftmessvorrichtung (elastischer Verformbereich der Biegefeder) können Kräfte bis beispielsweise etwa 10.000 N genau gemessen werden. Größere Kräfte, wie sie bei einem Crash vorkommen, werden vom Anschlag aufgenommen. Der zeitliche Verlauf des Kraftaufbaus im Arbeitsbereich ermöglicht Aussagen über einen bevorstehenden Crash, die für die Ansteuerung eines Gurtstraffers oder Airbags genutzt werden können. Eine Beschädigung der Kraftmessvorrichtung kann daher an deren Null punktverschiebung (Anschlag der Führungsrollen an den Anlageflächen ohne Krafteinwirkung) erkannt werden.
- Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel treten aufgrund des symmetrischen Ankers und dessen Abmessungen im wesentlichen keine Kippkräfte auf.
-
4 zeigt eine Teilansicht eines an einer Verankerung3 befestigten Gurtschlossgehäuses gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. - Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die Biegefeder
12 durch Federelemente21a und21b ersetzt ist, die zwischen der Stirnwand7 des Gehäusebereichs4 und dem Anschlag9 wirken. Die Federelemente21a und21b sind vorteilhafterweise einteilig mit der Gehäusewand ausgebildet, indem sie aus der Gehäusewand teilweise ausgestanzt und entsprechend gebogen werden. Alternativ ist es auch möglich die Federelemente21a und21b an einer geeigneten anderen Stelle an dem Gehäusebereich4 zu auszubilden, zum Beispiel in die Seitenwände15a ,15b oder in der Rückwand des Gehäusebereichs4 , wie in5 ,6a und6b gezeigt. - Die
5 ,6a und6b zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung, wobei im Gegensatz zum ersten und zweiten Ausführungsbeispiel die elastische Abstützung einteilig mit der Gehäuserückwand22 des Gurtschlossgehäuses ausgebildet ist. - Aus der Rückwand
22 ist eine Zunge23 ausgestanzt, die in das Gehäuseinnere hin abgebogen ist und in einem etwa parallel zur Rückwand abgebogenem Endstück24 endet. Das Endstück24 weist in Aufsicht (6a ) eine mittige Ausnehmung auf, in der sich ein den Zapfen10 des Ankers5 durchragender Verbindungszapfen25 abstützt, von dem aus sich Bereiche25a derart nach außen erstrecken, dass sie die Zunge23 kontaktieren und mit Kraft beaufschlagen können. Die Zunge23 übernimmt die Funktion der Biegefeder gemäß1 bis3 , die Funktion der Vorrichtung gemäß5 ,6a und6b ist ansonsten gleich den1 bis3 . - Die
7 ,8a und8b zeigen ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich von dem ersten Ausführungsbeispiel im wesentlichen dadurch unterscheidet, dass ein Bauteil im Bereich der Kraftmessvorrichtung1 derart ausgebildet ist, dass bei nichteingerastetem Gurtschloss das von dem Magneten11 erzeugte Magnetfeld im Bereich des Hall-Sensors18 derart verändert ist, dass dies anhand einer nicht dargestellten Auswerteschaltung erkennbar ist. - Bei der vierten Ausführungsform ist ein Abschirmelement
36 (8a ) vorgesehen, das bei unverriegeltem Gurtschloss zwischen dem Hall-Sensor18 und dem Magneten11 bewegbar ist. Das Abschirmelement36 ist im dargestellten Beispiel eine Blechzunge (z.B. Eisenblech), die an einem zweiarmigen Hebel38 ausgebildet ist, der bei40 an dem Gehäuse2 gelagert ist. Der an sich bekannte, dem Gurtschloss zugewandte Arm dieses Hebels38 weist zwei Schenkel42 auf, deren Enden einen an sich bekannten Lagerzapfen44 untergreifen, der in zunächst waagrecht und dann aufwärts gebogenen Langlöchern46 des Gehäuses2 geführt ist. An dem Lagerzapfen44 ist in an sich bekannter Weise ein Schwenkteil48 gelagert, zwischen dem und einem Ansatz des Hebels38 sich eine Schraubenfeder50 abstützt. - Der von den Schenkeln
42 abgewandte Arm52 des Hebels38 ist über den Zapfen10 des Ankers zu einem Basisteil54 abwärtsgebogen und weist eine am Zapfen geführte Ausnehmung56 auf. Von dem Basisteil54 steht das Abschirmelement36 vor. Die Funktion der beschriebenen Anordnung ist wie folgt: Bei entriegeltem Gurtschloss (8a ,8b ) befindet sich der Lagerzapfen44 an den oberen Enden der Langlöcher46 , so dass der Hebel38 unter Wirkung der Feder50 in Uhrzeigerrichtung verkippt ist und das Abschirmelement36 den Sensor18 von dem Magneten11 abschirmt. - Beim Verriegeln des Gurtschlosses wird das Schwenkteil
48 mit dem Zapfen44 in an sich bekannter Weise in die Stellung gemäß7 verschoben, so dass der Zapfen44 in den waagrechten Teil der Langlöcher46 gelangt und den Hebel38 in Gegenuhrzeigerrichtung verschwenkt, und das Abschirmelement36 aus dem Spalt zwischen dem Magneten11 und dem Sensor18 herausgelangt. Durch Auswertung der Sensorsignale kann auf diese Weise der verriegelte bzw. entriegelte Zustand des Gurtschlosses erfasst werden. - Es versteht sich, dass je nach Ausbildung des Sensors (kapazitiv, optisch usw.) unterschiedliche Abschirmelemente möglich sind, und dass die Verbindung zwischen Abschirmelement und Gurtschlossfalle auf andere Art erfolgen kann.
- Die vorstehend beschriebene Erfindung ist lediglich beispielhaft und schränkt den Schutzbereich in keinerlei Weise ein. So kann beispielsweise gemäß dem zweiten und dritten Ausführungsbeispiel der Magnet auch direkt an dem Anschlag angeordnet sein, wodurch weiterer Bauraum eingespart werden kann. Ebenso kann ein optischer Sensor anstelle des Hallsensors verwendet werden, so dass kein Magnet erforderlich ist. Dieser optische Sensor kann dann zur Positionsbestimmung des Ankers und folglich zur Kraftmessung verwendet werden.
Claims (9)
- Gurtschlossgehäuse mit integrierter Kraftmessvorrichtung (
1 ) zur Messung einer an einem Gurtschloss wirkenden Gurtzugkraft, enthaltend einen bewegbaren Anker (5 ), der eine in einer Stirnwand (7 ) des Gehäuses (2 ) gebildete Öffnung (6 ) durchragt und einen Anschlag (9 ) aufweist, der die Bewegbarkeit des Ankers (5 ) aus dem Gehäuse (2 ) gegen eine zwischen dem Gehäuse und dem Anker (5 ) wirkende elastische Abstützung (9 ,21 ,23 ) begrenzt, und einen am Gehäuse angebrachten Sensor (18 ) zur Erfassung der Position des bewegbaren Ankers (5 ). - Gurtschlossgehäuse nach Anspruch 1, wobei die elastische Abstützung über eine Biegefeder (
12 ) erfolgt, die sich an dem Anker (5 ) und beidseitig des Ankers (5 ) am Gehäuse (2 ) abstützt. - Gurtschlossgehäuse nach Anspruch 2, wobei die Biegefeder (
2 ) zwei vom Anker (5 ) ausgehende voneinander abgewandte quer zur Bewegungsrichtung des Ankers (5 ) erstreckende Arme aufweist, deren voneinander abgewendeten Enden in an Wänden des Gehäuses (2 ) ausgebildeten etwa parallel zur Bewegbarkeit des Ankers (5 ) verlaufenden Führungen (14a ,14b ) geführt sind, die in Anlageflächen enden, wobei die Enden der Arme der Biegefeder (12 ) bei einer Verschiebung des Ankers (5 ) in Anlage an die Anlageflächen kommen, und bei einer weiteren Verschiebung des Ankers (5 ) der Anschlag (9 ) des Ankers bei elastischer Verformung der Arme in Anlage an die Innenseite des Gehäuses (2 ) kommt. - Gurtschlossgehäuse nach Anspruch 3, wobei die Führungen (
14a ,14b ) Schlitze sind, die an einem von den Anlageflächen abgewendeten Ende offen sind. - Gurtschlossgehäuse nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Biegefeder (
12 ) Führungsrollen (13a ,13b ) aufweist, die in den Führungen (14a ,14b ) geführt sind. - Gurtschlossgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Biegefeder (
12 ) einteilig mit dem Anker (5 ) ausgebildet ist. - Gurtschlossgehäuse nach Anspruch 1, wobei die elastische Abstützung durch eine einteilig mit dem Gurtschlossgehäuse (
2 ) ausgebildete Feder (21 ,23 ) gebildet ist. - Gurtschlossgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Anker (
5 ) einen Magneten (11 ) trägt und der Sensor ein Hall-Sensor (18 ) ist, der ein der Position des Magneten entsprechendes Ausgangssignal erzeugt. - Gurtschlossgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei zwischen dem Anker (
5 ) und dem Sensor (18 ) ein Abschirmelement (36 ) angeordnet ist, das das Sensorsignal derart verändert, dass die Verriegelung des Gurtschlosses erkennbar ist.
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