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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Position
eines Höhenverstellers für einen Sicherheitsgurt.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Abstimmung von Maßnahmen
zum Schutz eines Fahrzeuginsassen in einem Kraftfahrzeug mit einem
Sicherheitsgurtsystem.
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Aus
der gattungsgemäßen
EP 0 435 145 A2 ist eine Sicherheitseinrichtung
mit einer Aufwickelvorrichtung und einem einstellbaren Höhenverstellbeschlag
für den oberen Umlenkpunkt eines Sicherheitsgurts bekannt.
In einer der möglichen Einstellpositionen des Beschlags
ist das Herausziehen des Sicherheitsgurts aus der Aufwickelvorrichtung
blockiert. Diese Einstellposition kann durch Schließen eines
elektrischen Kontakts und Ansteuerung eines Elektromagneten, oder über
mechanische Verbindungsmittel, in Verbindung mit einem mechanischen Sensor
erkannt werden.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, einen Höhenversteller für
einen Sicherheitsgurt besser in das Sicherheitskonzept eines Fahrzeugs
einzubinden.
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Gelöst
wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des
Anspruchs 1. Vorteilhafte und zweckmäßige Ausführungsformen
und Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bestimmung der
Position eines Höhenverstellers für einen Sicherheitsgurt
ist gekennzeichnet durch eine Baugruppe zur Erfassung der aktuellen
Position des Höhenverstellers. Im Gegensatz zu der aus
der
EP 0 435 145 A2 bekannten
Sicherheitseinrichtung kann die erfindungsgemäße
Vorrichtung nicht nur zwei Zustände unterscheiden (Höhenverstellbeschlag
befindet sich in einer bestimmten Einstellposition oder nicht),
sondern jederzeit die konkrete Position des Höhenverstellers
angeben.
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Die
Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die aktuelle Position
des Höhenverstellers eine relevante Information für
die Abstimmung von Sicherheitseinrichtungen in einem Kraftfahrzeug
darstellt. Die Information wird beispielsweise dafür benötigt, um
in Verbindung mit anderen Sensoren den Gurtbandauszug genau zu detektieren
oder den Gurtbandverlauf genau zu erfassen.
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Ein
wesentlicher Vorzug der Erfindung ist, dass die technische Umsetzung
des Erfindungsgedankens kein grundlegend neues Design eines Höhenverstellers
voraussetzt, sondern dass vielmehr bestehende Höhenverstellerdesigns
grundsätzlich übernommen werden können.
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Gegenstand
der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Abstimmung von Maßnahmen
zum Schutz eines Fahrzeuginsassen in einem Kraftfahrzeug mit einem
Sicherheitsgurtsystem, das dadurch gekennzeichnet ist, dass in die
Abstimmung die aktuelle Position des Höhenverstellers des
Sicherheitsgurts einbezogen wird.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen, auf die
Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Höhenverstellers
nach einer ersten Ausführungsform;
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2 eine
perspektivische Ansicht des Höhenverstellers aus 1,
teilweise in Explosionsdarstellung;
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3 eine
vergrößerte Vorderansicht des unteren Teils des
Höhenverstellers aus 1;
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4 eine
Querschnittansicht des unteren Teils des Höhenverstellers
aus 1;
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5 eine
perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen
Höhenverstellers nach einer zweiten Ausführungsform,
teilweise in Explosionsdarstellung;
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6 eine
Vorderansicht des unteren Teils des Höhenverstellers aus 5;
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7 eine
Querschnittansicht des unteren Teils des Höhenverstellers
aus 5;
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8 eine
Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Höhenverstellers
nach einer dritten Ausführungsform in einer ersten Stellung;
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9 eine
Vorderansicht des Höhenverstellers aus 8 in
einer zweiten Stellung;
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10 eine
schematische Darstellung der Magnetanordnung und -orientierung gemäß einer ersten
Ausgestaltung der Dreherfassungseinrichtung;
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11 eine
Rückansicht des unteren Teils des Höhenverstellers
gemäß 1 mit einer zweiten Ausgestaltung
der Dreherfassungseinrichtung;
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12 eine
Querschnittansicht des unteren Teils des Höhenverstellers
gemäß 11;
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13 eine
schematische Darstellung der Magnetanordnung und -orientierung gemäß der zweiten
Ausgestaltung der Dreherfassungseinrichtung;
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14 eine
Rückansicht des unteren Teils des Höhenverstellers
gemäß 1 mit einer dritten Ausgestaltung
der Dreherfassungseinrichtung;
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15 eine
Querschnittansicht des unteren Teils des Höhenverstellers
gemäß 14;
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16 eine
schematische Darstellung der Magnetanordnung und -orientierung gemäß der
dritten Ausgestaltung der Dreherfassungseinrichtung;
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17 eine
Rückansicht des unteren Teils des erfindungsgemäßen
Höhenverstellers gemäß 1 mit
einer vierten Ausgestaltung der Dreherfassungseinrichtung; und
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18 eine
schematische Darstellung der Magnetanordnung und -orientierung gemäß der
vierten Ausgestaltung der Dreherfassungseinrichtung.
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In
den 1 bis 4 ist eine erste Ausführungsform
eines Höhenverstellers dargestellt. Wie auch bei allen
weiteren Ausführungsformen ist ein Schlitten 10 verschiebbar
auf einer Schiene 12 angeordnet, die an einer Fahrzeugstruktur,
beispielsweise der B-Säule des Fahrzeugs, befestigt wird.
Der Schlitten 10 weist eine Befestigungsstruktur 14 für
einen Umlenkbeschlag und ein Bedienelement 16 zum leichten
Verschieben des Schlittens 10 auf. Der Höhenversteller
weist ferner eine später im Detail erläuterte
Baugruppe zur Erfassung der aktuellen Position des Höhenverstellers,
genauer gesagt der Position des Schlittens 10 auf der Schiene 12,
auf.
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Bei
der ersten Ausführungsform ist in den Schlitten 10 ein
Ende eines Federelements 18 eingehängt. Das andere
Ende des Federelements 18 ist um ein Drehelement 20 gewickelt
und darin eingehängt, sodass die lineare Bewegung des Schlittens 10 durch
das Federelement 18 in eine Drehbewegung des Drehelements 20 umgewandelt
wird. Das Federelement 18 ist vorzugsweise eine Stahlfeder.
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Mittels
einer Übersetzung wird die Drehung des Drehelements 20 so
auf ein Sensordrehelement 22 übertragen, dass
der lineare Einstellbereich des Höhenverstellers genau
auf oder auf weniger als eine Umdrehung des Sensordrehelements 22 abgebildet wird.
Die Übersetzung ist im dargestellten Ausführungsbeispiel
durch ein Getriebe mit einer Verzahnung 24 des Drehelements 20 gebildet,
die in eine Verzahnung 26 des Sensordrehelements 22 mit
einem anderen Durchmesser eingreift.
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Das
Federelement 18 wandelt nicht nur die lineare Bewegung
des Schlittens 10 in eine Drehbewegung des Drehelements 20 um,
sondern sorgt auch für den Einzug und die Spannung des
Getriebes.
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Die
Bauteile zur Umwandlung der linearen Schlittenbewegung in eine Drehbewegung
können als Umwandlungseinrichtung bezeichnet werden und gehören
zu der bereits erwähnten Baugruppe zur Erfassung der aktuellen
Position des Höhenverstellers. Diese Baugruppe umfasst
darüber hinaus noch eine Einrichtung zur Erfassung der
Drehstellung des Sensordrehelements 22 (Dreherfassungseinrichtung).
Auf dem Sensordrehelement 22 sind ein oder mehrere Sensorelemente
in Form von Magneten 28 angeordnet. Diese und weitere Komponenten
der Dreherfassungseinrichtung, insbesondere die Anordnung und Orientierung
des/der Magneten 28, und deren Funktion wird später
unter Bezugnahme auf die 7, 10 und 11 bis 18 erläutert.
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Die 5 bis 7 zeigen
eine zweite Ausführungsform des Höhenverstellers,
bei dem im Unterschied zur ersten Ausführungsform das Drehelement 20 so
ausgelegt ist, dass es über den gesamten Einstellbereich
des Höhenverstellers nicht mehr als eine Umdrehung vollführt.
Deshalb kann in diesem Fall auf eine Übersetzung verzichtet
werden. Das Drehelement 20 übernimmt selbst die
Funktion des Sensordrehelements, d. h. das bzw. die Sensorelemente
sind direkt auf dem (Sensor-)Drehelement 20 angeordnet.
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Bei
der in den 8 und 9 dargestellten dritten
Ausführungsform wird die lineare Bewegung des Schlittens 10 nicht über
ein Federelement, sondern über eine an den Schlitten 10 gekoppelte
Zahnstange 30 auf das neben der Schiene 12 angeordnete
Sensordrehelement 20 übertragen. Das Sensordrehelement 20 weist
hierfür eine zur Zahnstange 30 passende Außenverzahnung 24 auf.
Auch hier ist es möglich, eine geeignete Übersetzung
vorzusehen. Wie bei den ersten beiden Ausführungsformen
lässt sich die maximale Verstellung des Höhenverstellers als
genau eine oder weniger als eine Umdrehung des Sensordrehelements 20 darstellen.
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Nachfolgend
werden Beispiele verschiedener Ausgestaltungen der zuvor erwähnten
Dreherfassungseinrichtung erläutert. Grundsätzlich
ist jede dieser Ausgestaltungen mit jeder der zuvor beschriebenen
Ausführungsformen der Umwandlungseinrichtung kombinierbar,
sodass sich insgesamt eine Vielzahl möglicher Ausgestaltungen
der Baugruppe zur Erfassung der aktuellen Position des Höhenverstellers
ergibt.
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Allen
Ausgestaltungen der Dreherfassungseinrichtung ist gemeinsam, dass
die von der linearen Schlittenstellung abhängige Drehstellung
des Sensordrehelements 20 bzw. 22 ausgewertet
wird. Das Ergebnis lässt dann einen Rückschluss
auf die aktuelle Position des Schlittens 10 auf der Schiene 12 zu. Da
das Sensordrehelement 20 bzw. 22 maximal eine Umdrehung
ausführt, ist das Ergebnis immer eindeutig, d. h. es kann
jederzeit eine absolute Position des Höhenverstellers angegeben
werden.
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Eine
erste Ausgestaltung der Dreherfassungseinrichtung ergibt sich aus
den 7 und 10. Ein Magnet 28 ist
drehfest an das Sensordrehelement 20 gekoppelt, vorzugsweise
in dieses integriert. Der Magnet 28 ist bezüglich
der Drehachse A des Sensordrehelements 20 mittig (diametral)
angeordnet (siehe 10), wobei die Polachse P des Magneten 28 senkrecht
zur Drehachse A des Sensordrehelements 20 orientiert ist.
Somit variiert das vom Magneten 28 erzeugte Magnetfeld
mit dem Drehwinkel des Sensordrehelements 20 in einer charakteristischen
Weise.
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In
einem Gehäuse 32 der Dreherfassungseinrichtung
ist eine Auswertesensorik 34 untergebracht. Die Auswertesensorik 34 umfasst
insbesondere einen relativ zum Sensordrehelement 20 unbeweglich
angebrachten Magnetsensor 36, mit dem die aktuelle Stellung
des Magneten 28 bzw. dessen Drehung anhand des Magnetfelds
bzw. dessen Änderung stufenlos erfasst werden kann.
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In
den 11 bis 13 ist
eine zweite Ausgestaltung der Dreherfassungseinrichtung gezeigt. Hier
sind mehrere Magnete 28 im gleichen radialen Abstand von
der Drehachse A des Sensordrehelements 22 angeordnet. Die
Polachsen der Magnete 28 sind hier parallel zur Drehachse
A des Sensordrehelements 22 orientiert, wobei die Nord/Süd-Ausrichtung
der Magnete 28 in Umfangsrichtung nach einem bestimmten
Muster variiert.
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Die
Auswertesensorik 34 umfasst wenigstens zwei Magnetsensoren 36,
die ein Magnetfeld, insbesondere dessen (relative) Stärke
und Ausrichtung erfassen können. Bei Kenntnis des Anordnungsmusters
lässt sich somit die aktuelle Drehstellung des Sensordrehelements 22 anhand
der detektierten Magnetfelder bestimmen.
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Eine
dritte Ausgestaltung der Dreherfassungseinrichtung mit mehreren
Magneten 28 zeigen die 14 bis 16.
Die Magnete 28 sind ähnlich wie bei der zweiten
Ausgestaltung angeordnet, jedoch variieren hier auch die Polachsen
P in ihrer Orientierung. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
sind die Polachsen P einiger Magnete 28 parallel, die der anderen
Magnete 28 senkrecht zur Drehachse A des Sensordrehelements 22 orientiert.
Es sind jedoch grundsätzlich auch andere Orientierungswinkel
möglich.
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Wenigstens
zwei Magnetsensoren 36, die ein Magnetfeld, insbesondere
dessen (relative) Stärke und Ausrichtung erfassen können,
sind hinsichtlich der unterschiedlichen Polachsenorientierungen optimiert
angeordnet. Die Sensorsignale ermöglichen bei Kenntnis
des Anordnungsmusters eine genaue Bestimmung der Drehstellung des
Sensordrehelements 22.
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Aus
den 17 und 18 geht
eine vierte Ausgestaltung der Dreherfassungseinrichtung mit mehreren
Magneten 28 hervor. Ähnlich wie bei der zweiten
und dritten Ausgestaltung sind die Magnete 28 nach einem
bestimmten Muster angeordnet. Die Polachsen P aller Magnete 28 sind
parallel zur Drehachse A des Sensordrehelements 22 ausgerichtet. Es
variieren der radiale Abstand von der Drehachse A des Sensordrehelements 22 sowie
die Nord/Süd-Ausrichtung der Magnete 28.
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Wenigstens
zwei Magnetsensoren 36, die ein Magnetfeld, insbesondere
dessen (relative) Stärke und Ausrichtung erfassen können,
sind hinsichtlich der unterschiedlichen radialen Abstände
der Magnete 28 optimiert angeordnet. Auch hier kann aus den
Sensorsignalen bei Kenntnis des Anordnungsmusters auf die Drehstellung
des Sensordrehelements 22 geschlossen werden.
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Gemeinsam
ist allen möglichen Kombinationen der Höhenverstellerausführungsformen
und Dreherfassungsausgestaltungen, dass sie nur wenige zusätzliche
Bauteile und wenig zusätzlichen Bauraum benötigen,
und dass immer eine absolute und eindeutige Positionsbestimmung
möglich ist.
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Die
mithilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung bestimmbare
aktuelle Position des Höhenverstellers eines Sicherheitsgurtsystems
kann bei einem Verfahren zur Abstimmung von Maßnahmen zum Schutz
eines Fahrzeuginsassen in einem Kraftfahrzeug mit einem Sicherheitsgurtsystem
vorteilhaft in die Abstimmung einbezogen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0435145
A2 [0002, 0005]