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Die
Erfindung bezieht sich auf eine modulare Gurtschlosssensoranordnung
sowie auf eine Gurtanordnung mit einer Gurtschlosssensoranordnung.
Die Gurtschlosssensoranordnung ist so ausgebildet, dass wahlweise
verschiedene Sensortypen verbaut werden können, ohne Änderungen am Konstruktions-
oder Produktionsablauf der Gurtschlosssensoranordnung erforderlich
zu machen.
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Aus
dem Stand der Technik sind zur Erkennung des Verriegelungszustandes
von Gurtschlössern
zwei Prinzipien bekannt. Zum einem wurden elektromechanische Schaltkontakte
verwendet, die in ihrem Aufbau einen mechanischen Gurtschlossschalter
darstellen. Hierbei wird der Verriegelungszustand mit einem integrierten
Mikroschalter, einem Tastschalter oder einer Taste realisiert. Solche
Vorrichtungen sind z. B. aus der Deutschen Offenlegungsschrift
DE 100 58 978 A1 bekannt.
Zum anderen werden in neuerer Zeit hauptsächlich Hall-Sensoren mit bewegten
Magneten eingesetzt. Solche Vorrichtungen sind z. B. aus dem europäischen Patent
EP 0 842 832 B1 ,
der europäischen
Patentanmeldung
EP
0 861 763 A2 , der PCT Anmeldung
WO 99/55561 sowie der Deutschen Offenlegungsschrift
DE 100 58 978 A1 bekannt.
Der Verriegelungszustand der Gurtschlösser wird hierbei entweder
direkt oder indirekt über
den Auswerfer abgefragt. Der Aufbau ist durch die Kombination von
Magnet und der Bewegungseinrichtung für den Magneten, z. B. einer Druckfeder,
mehrteilig.
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Aus
der
DE 102 55 324
A1 ist weiterhin eine Vorrichtung zur Abfrage des Verriegelungszustandes eines
Gurtschlosses für
Fahrzeuge bekannt, welche mit einem Sensor arbeitet, der eine Induktivitäts – oder Koppelfaktoränderung
direkt misst.
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Die
vorgenannten Lösungsansätze sind
jeweils spezialisiert auf eine Sensortechnologie. Verschiedene Kraftfahrzeughersteller
verlangen jedoch nach der Verwendung verschiedener Technologien, was
im Stand der Technik dadurch gelöst
wurde, dass für
jeden Hersteller ein eigener Gurtschlosssensor entwickelt wurde,
was aufwendig und teuer ist.
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Es
ist daher die Aufgabe der nachfolgend beschriebenen Erfindung, eine
Gurtschlosssensoranordnung sowie Gurtanordnung anzugeben, die den Einsatz
unterschiedlicher Sensoranordnungen ermöglicht. Die Aufgabe wird durch
eine modulare Gurtschlosssensoranordnung gemäß den Ansprüchen 1 und 6 sowie eine Gurtanordnung
gemäß dem Anspruch
14 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird eine
modulare Gurtschlosssensoranordnung angegeben, die ein Sensorgehäuse zur
Montage der Gurtschlosssensoranordnung in einer Gurtschlossanordnung
umfasst, wobei das Sensorgehäuse
eine Ausnehmung aufweist, in die eine Klinke eines Verriegelungselementes
eingreifen kann. Damit wird ermöglicht,
ein einheitliches Sensorgehäuse
zu verwenden, mittels welchem der Verriegelungszustand einer Gurtanordnung
berührungslos
abgefragt werden kann, indem das Eingreifen der Klinke in die Ausnehmung
detektiert wird.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung der Gurtschlosssensoranordnung sieht
vor, dass die Ausnehmung in einer Sensorgehäusefläche angeordnet ist, die im
Wesentlichen in einer Ebene mit einer Einführebene des Verriegelungselementes
in der Gurtschlossanordnung liegt. Dies ermöglicht einen kompakten Aufbau.
Die Ausnehmung steht dabei in einem Winkel zwischen 30 und 90° zu der Einführebene.
Dadurch wird gewährleistet,
dass die Klinke in der Ausnehmung beim Einrasten des Verriegelungselementes
eine große
Positionsänderung
erfährt.
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Vorteilhafterweise
umfasst die Gurtschlosssensoranordnung eine Induktionsspule, die
an der Ausnehmung angrenzend angeordnet ist. Mittels der Induktionsspule
kann bei entsprechender Ausgestaltung der Klinke aus leitfähigem Material
eine Induktion in die Spule während
des Bewegens der Klinke durch das Einrasten in die Ausnehmung erreicht
werden.
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Alternativ
dazu ist es möglich,
ein magnetisches Element sowie einen Magnetfeldsensor vorzusehen,
wobei das magnetische Element und der Magnetfeldsensor so angeordnet
sind, dass Feldlinien, die von dem magnetischen Element zu dem Magnetfeldsensor
gehen, die Vertiefung schneiden. Dies kann durch eine Anordnung
von magnetischem Element und Magnetfeldsensor derart, dass die Verbindungslinie
von magnetischem Element zum Magnetfeldsensor die Vertiefung schneidet,
realisiert werden. Das magnetische Element erzeugt ein Magnetfeld,
dessen Stärke
oder Veränderung
der Stärke
mittels des Magnetfeldsensors festgestellt werden kann. Die Anordnung
des magnetischen Elements und des Magnetfeldsensors bewirkt, dass
sich die Klinke des Verriegelungselementes in einen Bereich bewegt,
in dem das Magnetfeld einen hohen Gradienten aufweist und somit
eine zuverlässige
Erkennung des Verriegelungszustandes erlaubt.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn das magnetische Element und der Magnetfeldsensor
auf gegenüberliegenden
Seiten der Ausnehmung angeordnet sind. Eine derart diametrale Anordnung
ist besonders leicht zu realisieren.
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Der
Magnetfeldsensor ist vorteilhafterweise ein Hall-Sensor oder ein
Reed-Sensor. Beide Sensortypen haben sich in der Vergangenheit für Mess- und
Detektionsaufgaben bewährt.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn im Inneren des Sensorgehäuses Befestigungsanordnungen
für mindestens
zwei verschiedene Sensortypen vorgesehen sind.
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Die
Befestigungsanordnungen können
abhängig
von der Art der Befestigung unterschiedlich ausgestaltet sein. Bei
Klebebefestigungen können die
Befestigungsanordnungen in Form von klebefähigen Flächen ausgestaltet sein und
bei rastender Befestigung können
es beispielsweise Rastmittel sein.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin eine modulare Gurtschlosssensoranordnung,
die ein Sensorgehäuse
zur Montage der Gurtschlosssensoranordnung in einer Gurtschlossanordnung
umfasst, wobei im Inneren des Sensorgehäuses Befestigungsanordnungen für mindestens
zwei verschiedene Sensortypen vorgesehen sind. Damit kann abhängig vom
Bedarf des Kunden ein gewünschtes
Sensorelement montiert werden, ohne dass die Produktion der Gurtschlosssensoranordnung
umgestellt werden muss. Es muss lediglich ein passender Sensor in
das Sensorgehäuse
eingesetzt werden.
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Vorteilhafterweise
weist das Sensorgehäuse eine
Ausnehmung auf, in die eine Klinke eines Verriegelungselementes
eingreifen kann. Dies ermöglicht einen
besonders einfachen Aufbau und eine besonders einfache Positionierung
der Sensorelemente bei gleichzeitig zuverlässiger Erkennung des Verriegelungszustandes
des Verriegelungselementes.
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Vorteilhafterweise
sind die Befestigungsanordnungen so angeordnet, dass die Sensorelemente eine
in die Ausnehmung eingreifende Klinke abfragen können. Dies ermöglicht es,
auch das Verriegelungselement für
alle gewünschten
Sensortypen gleich auszugestalten.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung der Gurtschlosssensoranordnung sieht
vor, dass die Ausnehmung in einer Sensorgehäusefläche angeordnet ist, die im
Wesentlichen in einer Ebene mit einer Einführebene des Verriegelungselementes
in der Gurtschlossanordnung liegt. Dies ermöglicht einen kompakten Aufbau.
Die Ausnehmung steht dabei in einem Winkel zwischen 30 und 90° zu der Einführebene.
Dadurch wird gewährleistet,
dass die Klinke in der Ausnehmung beim Einrasten des Verriegelungselementes
eine große
Positionsänderung
erfährt.
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Vorteilhafterweise
umfasst die Gurtschlosssensoranordnung eine Induktionsspule, die
an der Ausnehmung angrenzend angeordnet ist. Mittels der Induktionsspule
kann bei entsprechender Ausgestaltung der Klinke aus leitfähigem Material
eine Induktion in die Spule während
des Bewegens der Klinke durch das Einrasten in die Ausnehmung erreicht
werden.
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Alternativ
dazu ist es möglich,
ein magnetisches Element sowie einen Magnetfeldsensor vorzusehen,
wobei das magnetische Element und der Magnetfeldsensor so angeordnet
sind, dass Feldlinien, die von dem magnetischen Element zu dem Magnetfeldsensor
gehen, die Vertiefung schneidet. Dies kann durch eine Anordnung
von magnetischem Element und Magnetfeldsensor derart, dass die Verbindungslinie
von magnetischem Element zum Magnetfeldsensor die Vertiefung schneiden,
realisiert werden. Das magnetische Element erzeugt ein Magnetfeld,
dessen Stärke
oder Veränderung
der Stärke
mittels des Magnetfeldsensors festgestellt werden kann. Die Anordnung
des magnetischen Elements und des Magnetfeldsensors bewirkt, dass
sich die Klinke des Verriegelungselementes in einen Bereich bewegt,
in dem das Magnetfeld einen hohen Gradienten aufweist und somit
eine zuverlässige
Erkennung des Verriegelungszustandes erlaubt.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn das magnetische Element und der Magnetfeldsensor
auf gegenüberliegenden
Seiten der Ausnehmung angeordnet sind. Eine derart diametrale Anordnung
ist besonders leicht zu realisieren.
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Der
Magnetfeldsensor ist vorteilhafterweise ein Hall-Sensor oder ein
Reed-Sensor. Beide Sensortypen haben sich in der Vergangenheit für Mess- und
Detektionsaufgaben bewährt.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn im Inneren des Sensorgehäuses Befestigungsanordnungen
für mindestens
zwei verschiedene Sensortypen vorgesehen sind. Die Befestigungsanordnungen
können abhängig von
der Art der Befestigung unterschiedlich ausgestaltet sein. Bei Klebebefestigungen
können die Befestigungsanordnungen
in Form von klebefähigen
Flächen
ausgestaltet sein und bei rastender Befestigung können es
beispielsweise Rastmittel sein.
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Ein
weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft eine Gurtanordnung, welche
eine Gurtschlossanordnung mit einem Verriegelungselement und Gurtschlosssensoranordnung
und einen Gurt mit Gurtschnalle umfasst, wobei das Verriegelungselement
zur Verriegelung der Gurtschnalle im Gurtschloss mit einem Riegel
dient. Das Verriegelungselement weist dabei eine Klinke zur Erkennung
des Verriegelungszustandes der Gurtschlossanordnung auf. Die Klinke
der Verriegelungsvorrichtung kann dann mittels der Gurtschlosssensoranordnung
abgefragt werden und der Verriegelungszustand der Gurtanordnung überprüft und übermittelt
werden.
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Vorteilhafterweise
besteht die Klinke zumindest teilweise aus einem ferromagnetischen
Material. Damit ist die Detektierung des Verriegelungszustandes
mittels elektromagnetischer Wechselwirkungen möglich.
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Vorteilhafterweise
ist das Verriegelungselement aus einem flächigen Material gefertigt und
die Klinke und der Riegel sind aus der Fläche herausgebogen.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn die Gurtschlosssensoranordnung nach dem
vorbeschriebenen Prinzip aufgebaut ist.
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Anhand
der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehend erläutert.
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Es
zeigt:
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1 eine
dreidimensionale schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Gurtschlosssensoranordnung,
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2 eine
Explosionsdarstellung der erfindungsgemäßen Gurtschlosssensoranordnung
mit einer Induktionsspule,
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3 eine
Explosionszeichnung der erfindungsgemäßen Gurtschlosssensoranordnung
mit einem Hall- bzw. Reed-Sensor,
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4 eine
schematischen Darstellung der Sensoranordnung in einer Draufsicht,
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5 eine
dreidimensionale Ansicht einer Verriegelungsvorrichtung gemäß dem Stand
der Technik,
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6 eine
dreidimensionale schematische Darstellung einer Verriegelungsvorrichtung
gemäß der Erfindung,
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7 eine
dreidimensionale Darstellung der Verriegelungsvorrichtung in zwei
verschiedenen Positionen bezüglich
eines Sensors,
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8 eine
schematische Darstellung der Anordnung einer magnetischen Sensorvorrichtung bezüglich der
Verriegelungsvorrichtung, und die
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9A, 9B einen
Ausschnitt einer Gurtanordnung in unverriegelter und in verriegelter
Position in einem Schnittbild.
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1 zeigt
eine erfindungsgemäße modulare
Gurtschlosssensoranordnung 1. Die Gurtschlosssensoranordnung 1 weist
Rastelemente 2 zur positionsgenauen Befestigung der Gurtschlosssensoranordnung 1 in
einer in 1 nicht dargestellten Gurtschlossanordnung
auf. Weiterhin ist ein Kabel 3 dargestellt, welches einen
im Inneren der Sensoranordnung befindlichen Sensor kontaktiert und
diesen abfragt. Gegebenenfalls dient das Kabel 3 zur Stromversorgung
des verbauten Sensors und weiterer gegebenenfalls verbauter Bauteile.
Darüber
hinaus befindet sich auf einer Oberfläche 4 der Gurtschlosssensoranordnung 1 eine
Ausnehmung 5, in die eine nicht dargestellte Klinke eines
nicht dargestellten Verriegelungselementes eingreifen kann. Das
Verriegelungselement ist im Wesentlichen parallel zu der Oberfläche 4 orientiert
und die Ausnehmung 5 steht hierzu im Wesentlichen senkrecht.
Auch andere Winkel der Erstreckungsrichtung der Ausnehmung zur Einführrichtung
des Verriegelungselements bzw. der Oberfläche 4 sind denkbar,
wobei Winkel zwischen 30 und 90° bevorzugt
sind. Die Ausnehmung 5 kann auch als vollständig offener
Bereich gestaltet sein, die sich von einer Seite der Gurtschlosssensoranordnung 1 zur
anderen Seite erstreckt. Eine derartige Ausnehmung 5 ist
besonders leicht herzustellen, da hierzu nur einfache Spritzgussformen
benötigt
werden.
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2 zeigt
eine Explosionsdarstellung der Gurtschlosssensoranordnung 1.
Dabei ist zuoberst ein Gehäusedeckel 6 und
zuunterst ein Gehäuseboden 7 dargestellt.
Gehäuseboden
und Gehäusedeckel
könnten
auch einen Verguss bilden.
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Zwischen
dem Gehäusedeckel 6 und
dem Gehäuseboden 7 ist
ein Induktionsspulenträger 8 mit eingesetzter
Induktionsspule 9 dargestellt. Der Induktionsspulenträger 8 ist
so geformt bzw. positioniert, dass er positionsgenau in den Gehäuseboden 7 eingesetzt
und befestigt werden kann und die Induktionsspule 9 dabei
an die Innenwand der Vertiefung 5 angrenzt. Somit wird
eine starke Induktion beim Bewegen der Klinke in der Vertiefung 5 bewirkt.
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3 zeigt
eine Explosionszeichnung der erfindungsgemäßen Gurtschlosssensoranordnung 1 mit
einem Hall-Sensor 10. Der Aufbau des Gehäuses, bestehend
aus dem Gehäusedeckel 6 und
dem Gehäuseboden 7,
sind identisch mit dem in 2 dargestellten
Gehäuse 6, 7.
Statt einer Induktionsanordnung ist jedoch ein Hall-Sensor 10 verbaut,
der auf der vorderen Seite der Ausnehmung 5 montiert wird
und ein Dauermagnet 11, der auf der Rückseite der Ausnehmung 5 diametral
zum Hall-Sensor 10 montiert wird.
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Die
Darstellung mit dem Hall-Sensor 10 dient stellvertretend
auch für
die Darstellung mit einem Reed-Sensor, der in schematischer Darstellung
exakt gleich aussieht.
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In 4 ist
eine schematische Darstellung der modularen Gurtschlosssensoranordnung 1 von oben
mit abgenommenem Gehäusedeckel 6 zu
sehen. Um die Ausnehmung 5 des Gehäusebodens 7 herum
sind der Hall-Sensor 10 sowie der Dauermagnet 11 angeordnet.
Das Kabel 3 dient zum Betrieb des Hall-Sensors 10 und
zur Erfassung des Zustands des Hall-Sensors 10.
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Die
Funktion der Sensoranordnung wird eingehender in den 7 und 8 erläutert.
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5 zeigt
einen Ausschnitt aus einem Verriegelungselement 12 gemäß dem Stand
der Technik. Das Verriegelungselement 12 weist nach außen orientierte
Vorsprünge 13 auf,
mittels derer das Verriegelungselement 12 in einer Gurtschlossvorrichtung
positioniert wird und um die das Verriegelungselement 12 schwenkt.
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6 zeigt
einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Verriegelungselement 14,
welches gegenüber
dem in 5 dargestellten Verriegelungselement 12 eine
zusätzliche
Klinke 15 aufweist, welche aus der Ebene des übrigen dargestellten
Teil des Verriegelungselementes 14 herausragt. Das Verriegelungselement 14 kann
aus einem flächigen
Metall herausgestanzt werden und die Klinke 15 in einem
weiteren Arbeitsschritt aufgebogen werden. Da das Metall leitend
ist, ermöglicht
das Bewegen der Klinke 15 in der dafür vorgesehenen Ausnehmung 5 der
Gurtschlosssensoranordnung 1 eine berührungslose Detektion mittels
der verwendeten Sensorelemente, wie in den 7 und 8 eingehender
erläutert
werden wird.
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In 7 ist
die Funktionsweise der Gurtschlosssensoranordnung 1 in
Verbindung mit der Induktionsspule 9 dargestellt. Das Verriegelungselement 14 ist
in zwei Positionen gezeigt, einer unverriegelten Position (dunkel)
und einer verriegelten Position (hell). Das Verriegeln geschieht
durch Rotation des Verriegelungselementes 14 um die Rastvorsprünge 16.
Dadurch wird die Klinke 15 relativ zu der Induktionsspule 9 bewegt.
Die Bewegung des Metalls in der Nähe der Induktionsspule 9 induziert
in diese einen Strom, dessen Vorzeichen von der Bewegungsrichtung
der Klinke 15 abhängt.
Durch Messen des Induktionsstromes kann somit festgestellt werden,
ob das Verriegelungselement 14 ein- oder ausgerastet wird.
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8 zeigt
die Verriegelungseinrichtung 14 zusammen mit dem Hall-Sensor 10 in
einer Draufsicht. Das Verriegelungselement 14 ist wie in 7 in zwei
verschiedenen Positionen gezeigt, wobei die unverriegelte Position
dunkel und die verriegelte Position hell dargestellt ist. Der Dauermagnet 11 erzeugt
ein Magnetfeld, von welchem die Magnetfeldlinien 17 exemplarisch
dargestellt sind. Die Magnetfeldlinien 17 schneiden den
Hall-Sensor 10 sowie die Klinke 15. Durch das
Metall der Klinke 15 wird das Magnetfeld des Dauermagneten
beeinflusst und bewirkt eine Veränderung
der Stärke
des Magnetfeldes an dem Hall-Sensor 10. Auf diese Weise
kann der Verriegelungszustand des Verriegelungselementes 14 eindeutig
festgestellt werden.
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Die 9A und 9B stellen
eine Gurtanordnung 18 im Schnittbild dar, wobei die Gurtanordnung 18 aus
einer Gurtschnalle 19 und der Gurtschlossanordnung 20 besteht.
Die Gurtschlossanordnung 20 umfasst ihrerseits unter anderem
das Verriegelungselement 14, dessen Hauptbestandteile die
Klinke 15 und ein Riegel 21 darstellen.
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In
der 9A ist der Zustand der Gurtanordnung 18 vor
dem Einrasten des Riegels 21 in die Gurtschlossanordnung 20 dargestellt.
Das Verriegelungselement 14 steht leicht nach oben verkippt,
wodurch sich die Klinke 15 in der Ausnehmung 5 relativ weit
rechts befindet.
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Wird
die Gurtschnalle 19 in die Gurtschlossanordnung 20 eingeschoben,
so rastet der Riegel 21 des Verriegelungselementes 14 in
die dazu vorgesehene Ausnehmung 22 der Gurtschnalle 19 ein.
Dadurch verkippt die auf der dem Drehpunkt des Verriegelungselementes 14 gegenüberliegenden
Seite befindliche Klinke 15 und wird innerhalb der Ausnehmung 5 nach
links bewegt. Im Falle des Einsatzes einer Induktionsspule löst diese
Bewegung der Klinke 15 in der Ausnehmung 5 selbst
einen Induktionsstrom aus oder die neue Position der Klinke bewirkt eine Änderung
des von einem Magneten hervorgerufenen Magnetfeldes, welches auf
die zuvor beschriebene Weise gemessen werden kann.
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Die
vorbeschriebenen Ausführungsformen der
Gurtschlosssensoranordnung als auch der Gurtschlossanordnungen dienen
der Illustration. Weiter Ausführungsformen
zur Verwendung des erfinderischen Prinzips, Variationen der Materialien,
als auch geeigneter Auswerteschaltungen erschließen sich dem Fachmann sofort.
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- 1
- Gurtschlosssensoranordnung
- 2
- Rastelemente
- 3
- Kabel
- 4
- Oberfläche der
Gurtschlosssensoranordnung
- 5
- Ausnehmung
- 6
- Gehäusedeckel
- 7
- Gehäuseboden
- 8
- Induktionsspulenträger
- 9
- Induktionsspule
- 10
- Hall-Sensor
- 11
- Dauermagnet
- 12
- Verriegelungselement
- 13
- Vorsprünge
- 14
- Verriegelungselement
- 15
- Klinke
- 16
- Rastvorsprünge
- 17
- Feldlinien
des Magnetfeldes
- 18
- Gurtanordnung
- 19
- Gurtschnalle
- 20
- Gurtschlossanordnung
- 21
- Riegel
- 22
- Ausnehmung