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Die Erfindung betrifft ein Gurtschloss für einen Sicherheitsgurt, beispielsweise in einem Automobil, mit einem Zustandsgeber gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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In technischen Anwendungen, wie beispielsweise dem Automobilbau und dergleichen, ist es oftmals erforderlich, die Lage eines in zwei Endlagen relativ zu einem stationären Teil verstellbaren Bauteils messtechnisch schnell und zuverlässig zu erfassen. Im Fall eines Gurtschlosses eines Automobils muss beispielsweise überprüft werden, ob ein Insasse angegurtet ist oder nicht. Die Kenntnis des Zustands des Gurtschlosses ist erforderlich, um die Insassen durch ein Signal auf das Anlegen und Schliessen der Sicherheitsgurte aufmerksam zu machen. Seit der Einführung von Sicherheits-Airbags ist die Information über den Schliesszustand der Sicherheitsgurte auch für die Aktivierung oder Deaktivierung von Mechanismen zum Aufblasen von Fahrer- und Beifahrerairbags bzw. von Seiten- und Kopfairbags von Bedeutung.
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Beispielsweise sind aus dem Stand der Technik Hall-Sensoren zur berührungslosen Überwachung von Bauteilen, die ihre Lage verändern, insbesondere zwei unterschiedliche Endlagen einnehmen können, bekannt. Hall-Sensoren bestehen im Prinzip aus einer mit Konstantstrom versorgten Halbleiterschicht, üblicherweise in integrierter Bauweise. Durch eine Magnetfeldkomponente senkrecht zur Halbleiterschicht wird der Konstantstrom beeinflusst und der Sensor liefert eine auswertbare Hall-Spannung, die abgegriffen und zur Auswertung eines Zustands herangezogen bzw. auch unmittelbar als Schaltspannung eingesetzt werden kann. Die integrierte Bauweise von Hall-Sensoren bietet die Möglichkeit, bereits eine zur Auswertung des Schaltzustandes geeignete Auswerteschaltung auf dem Hall-Sensor zu integrieren. In der Automobilindustrie werden daher in vielen Anwendungen Hallsensoren als berührungslose Zustandssensoren eingesetzt.
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Aus der
EP-A-0 861 763 ist beispielsweise ein Gurtschloss mit einem integrierten vorgespannten Hallsensor bekannt, welches den Zustand eines Verriegelungskörpers bzw. eines Auswerfers für eine in das Gurtschloss eingeführte Schlosszunge berührungslos erfasst. Dabei ist ein Hallsensor mit einem Hallfeld in unmittelbarer Nachbarschaft zu einem Permanentmagneten angeordnet. Durch eine Lageveränderung des Verriegelungskörpers bzw. des Auswerfers, die dazu aus einem ferromagnetischen Material bestehen, wird das Magnetfeld des Permanentmagneten verändert. Dabei verändert sich das Signal des Hallsensors und am Ausgang des Hallsensors kann die Zustandsänderung als Spannungsänderung abgegriffen werden. In einer alternativen Ausführungsvariante ist vorgeschlagen, den Hallsensor mit einem Hallfeld ohne einen Permanentmagneten zu installieren und dafür den Verriegelungskörper oder den Auswerfer als Permanentmagneten auszubilden. Auch bei dieser Anordnung soll die Lageänderung des Verriegelungskörpers oder des Auswerfers durch eine Änderung der Hallspannung erfassbar sein.
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Nachteilig an dem Gurtschloss gemäss der
EP-A-0 861 763 ist, dass der Hallsensor sehr sorgfältig in bezug auf das Verriegelungselement bzw. den Auswerfer positioniert werden muss. Ein nachträglicher Einbau des Hallsensors ist daher relativ aufwendig und teuer. Je nach seiner Anordnung ist der Hallsensor auch empfindlich gegenüber äusseren elektromagnetischen Streufeldern, die beispielsweise bereits durch einen magnetischen Schlüsselanhänger hervorgerufen werden können. Gegebenenfalls muss sogar eine zusätzliche Abschirmung angebracht werden, was den Aufbau bzw. den Einbau noch weiter verkompliziert. Die Anfälligkeit gegenüber äusseren Streufeldern wird auch noch dadurch vergrössert, dass die Signaländerungen wegen der verhältnismässig geringen Wegstrecken, die beim Schliessen bzw. Öffnen der Sicherheitsgurtverriegelung von dem Verriegelungskörper bzw. dem Auswerfer zurückgelegt werden, relativ klein sind. Auch die Gurtschlossvariante ohne vorgespannten Hallsensor, bei der entweder der Verriegelungskörper oder der Auswerfer als Permanentmagnet ausgebildet sind, erweist sich als wenig praktikabel. Die erzielbaren Signaländerungen sind auch hier relativ klein, was die Detektion von unterschiedlichen Zuständen, hier Gurtschloss offen oder geschlossen, erschwert. Durch die Erschütterungen des Verriegelungskörpers und des Auswerfers beim Schliessen und Öffnen des Sicherheitsgurtes kann es mit der Zeit zu einer Entmagnetisierung des Permanentmagneten kommen. Dies kann schliesslich dazu führen, dass der Hallsensor wirkungslos wird und die Zustandsänderungen des Gurtschlosses nicht mehr zuverlässig detektiert werden können.
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Die bekannten Gurtschlösser weisen eine sehr kompakte Bauweise auf; das Platzangebot innerhalb des Gurtschlosses ist daher meist sehr beschränkt. Dies erschwert es, Sensorbauteile innerhalb des Gurtschlossgehäuses, insbesondere in Nachbarschaft zu einem Bauteil anzuordnen, welches bei der Betätigung des Gurtschlosses seine Lage von einer Endlage in die andere Endlage verändert. Sollen dann auch noch Abschirmungen angebracht werden, steht der Konstrukteur meist vor einem praktisch unlösbaren Problem, da die Abmessungen des Gurtschlossgehäuses ja nicht verändert werden sollen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den geschilderten Nachteilen des Stands der Technik abzuhelfen. Es soll ein Gurtschloss geschaffen werden, dessen Offen- oder Geschlossenzustand einfach und zuverlässig feststellbar ist. Das Gurtschloss soll mit einem Zustandsgeber ausgestattet sein, der unempfindlich gegenüber magnetischen Streu- und Störfeldern ist. Dabei soll das Gurtschlossgehäuse unverändert beibehalten werden können. Es soll ein einfacher und kostengünstiger Einbau ermöglicht sein, der auch eine Nachrüstung bestehender Gurtschlosssysteme unterschiedlicher Bauweisen begünstigt.
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Die erfindungsgemässe Lösung dieser Aufgaben besteht in einem Gurtschloss mit einem Zustandsgeber, wie es im unabhängigen Patentanspruch 1 definiert ist. Weiterbildungen und/oder vorteilhafte Ausführungsvarianten der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Durch die Erfindung wird Gurtschloss für einen Sicherheitsgurt vorgeschlagen, welches einen in einem Gurtschlossgehäuse angeordneten Verriegelungsmechanismus aufweist. Der Verriegelungsmechanismus umfasst ein Bauteil, welches bei seiner Betätigung seine Lage von einer ersten Endposition in eine zweite Endposition verändert und dabei mit einem Zustandsgeber zusammenwirkt. Der Zustandsgeber ist als ein elektrisches Schaltsystem ausgebildet. Das seine Lage verändernde Bauteil ist ein bei Betätigung des Verriegelungsmechanismus axial verschiebbarer Dorn, der mit einem elektrisch leitenden Kontaktbereich versehen ist und einen Bestandteil des elektrischen Schaltsystems bildet.
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Das durch die Erfindung vorgeschlagene Gurtschloss ist mit einem elektromechanischen System ausgestattet, das einen sehr einfachen und platzsparenden Aufbau aufweist. Das seine Lage verändernde Bauteil – der bei Betätigung des Schliessmechnismus des Gurtschlosses axial verschiebbare Dorn – bildet das Schaltelement des elektrischen Schaltsystems bzw. des Zustandsgebers. Dadurch können Fehlfunktionen infolge sich lösender oder unvollständiger Verbindungen von Schaltelementen zu dem bewegten Bauteil verhindert werden. Auf elektrische Leitungen, Löststellen oder dergleichen innerhalb des Gurtschlossgehäuses kann bei der erfindungsgemässen Konstruktion verzichtet werden. Dadurch ist das vorgeschlagene Gurtschloss auch unempfindlich gegenüber mechanischen Beanspruchungen. Das elektrische Schaltsystem ist auch weitgehend unempfindlich gegenüber magnetischen Störfeldern; auf zusätzliche Abschirmungen und dergleichen kann dadurch verzichtet werden. Durch die sehr kompakte Bauweise sind am Gurtschlossgehäuse keine konstruktiven Modifikationen erforderlich.
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In einer Ausführungsvariante der Erfindung ist das elektrische Schaltsystem eine Schleifkontaktanordnung. Schleifkontakte sind einfach zu realisieren. Sie sind mechanisch robust und gewährleisten eine sichere Kontaktierung zur Unterscheidung des Offen- bzw. Geschlossenzustands des Gurtschlosses.
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Eine konstruktiv einfache Variante des Gurtschlosses sieht vor, dass der axial verschiebbare Dorn an seinem freien Ende eine elektrisch leitende Hülse trägt, welche in einer seiner beiden Endstellungen in schleifenden Kontakt mit zwei seitlich der Verschiebebahn des Dorns angeordneten elektrischen Kontakten bringbar ist.
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Für die Erstellung eines zuverlässigen Schaltkontaktes können die beiden elektrischen Kontakte jeweils einen federnd gegen die elektrisch leitende Hülse vorgespannten Kontaktabschnitt aufweisen. Eine alternative Ausführungsvariante des Gurtschlosses sieht vor, dass die elektrisch leitende Hülse mit seitlich abragenden federnden Kontaktabschnitten ausgebildet ist und die elektrischen Kontakte von zwei seitlich der Verschiebebahn des Dorns angeordneten Kontaktblechen gebildet sind. Beide Varianten gewährleisten bei der Betätigung des Verriegelungsmechanismus des Gurtschlosses einen zuverlässigen elektrischen Kontakt, um die gewünschte Information über den Zustand des Gurtschlosses zu gewinnen.
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Zur Vereinfachung der Montage können die beidseits der Verschiebebahn des Dorns angeordneten elektrischen Kontakte mit formschlüssig wirkenden Anschlussbereichen ausgestattet sein. Abgesehen von der vereinfachten Montage werden dadurch auch Lötstellen oder dergleichen innerhalb des Gurtschlossgehäuses angeordnete stoffschlüssige Kontaktierungen, die gegenüber in einem bewegten Fahrzeug permanent einwirkenden Erschütterungen relativ empfindlich sein können, vermieden.
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In einer weiteren Ausführungsvariante des Gurtschlosses sind die Anschlussbereiche der elektrischen Kontakte als U-förmig ausgebildete Aufnahmen für Kontaktstifte oder dergleichen ausgebildet. Die Kontaktierung erfolgt dann einfach durch Einschieben beispielsweise von Kontaktstiften in die dafür vorgesehenen Aufnahmen. Dies kann beispielsweise mit Hilfe eines Montageroboters erfolgen.
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Der als ein elektrisches Schaltsystem ausgebildete Zustandsgeber kann als ein Schliesser oder als ein Öffner ausgebildet sein. Bei der Verriegelung des Gurtschlosses wird durch die axiale Verschiebung des Dorns ein elektrischer Stromkreis geschlossen oder geöffnet. Beim Lösen der Verriegelung fährt der Dorn weder in seine Ausgangsposition zurück und öffnet oder schliesst den Stromkreis. Diese digitale Zustandsangabe des Zustandsgebers kann für verschiedene Zwecke genutzt werden.
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Eine zweckmässige Verwendung eines erfindungsgemäss ausgestatten Gurtschlosses besteht in der Generierung eines optischen und/oder akustischen Warnsignals für die Insassen beispielsweise eines Automobils, sich anzugurten. Weiters kann das erfindungsgemäss ausgestattete Gurtschloss auch für die Aktivierung oder Deaktivierung von Mechanismen zum Aufblasen von Airbags für die Insassen eines Automobils verwendet werden. Für den Fachmann erschliessen sich auch noch eine Vielzahl weiterer Verwendungsmöglichkeiten, die alle aufzuzählen, den Umfang der vorliegenden Anmeldung sprengen würde.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Prinzipdarstellungen eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Vorrichtung. Es zeigen in nicht massstabsgetreuer schematischer Darstellung:
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1 eine teilweise exlodierte perspektivische Ansicht eines Gurtschlosses gemäss der Erfindung ohne Gurtschlossgehäuse;
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2 eine perspektivische Ansicht des zusammengesetzten Gurtschlosses ohne Gurtschlossgehäuse;
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3 eine Prinzipdarstellung eines Zustandsgebers des Gurtschlosses; und
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4 eine teilweise geschnittene Darstellung der Komponenten des Zustandsgebers.
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Das in
1 in teilweise explodierter perspektivischer Ansicht und in
2 im zusammengesetzten Zustand dargestellte Gurtschloss entspricht weitgehend dem in der
EP-1 025 774 B1 anhand der dortigen
1–
6 dargestellten Gurtschloss. Der diesbezügliche Beschreibungsteil der
EP-1 025 774 B1 wird hiermit zum integralen Bestandteil der vorliegenden Patentanmeldung erklärt. Die nachstehende Beschreibung der Erfindung beschränkt sich daher auf die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Bauteile des Gurtschlosses.
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In 1 und 2 ist das Gurtschloss jeweils ohne das Gurtschlossgehäuse dargestellt. Beispielsweise besteht dieses aus zwei Gehäuseschalen, die miteinander verschraubbar sind oder miteinander verklebt werden können. Ein Verschlussrahmen des Gurtschlosses ist gesamthaft mit dem Bezugszeichen 1 versehen. Der Verschlussrahmen 1 setzt sich aus einer oberen und einer unteren Platine 2, 3 zusammen, die mittels Verbindungsbolzen miteinander verbunden sind. Zwischen der oberen und der unteren Platine 2, 3 bleibt ein Führungskanal frei, in den eine metallische Lasche des Sicherheitsgurtes einschiebbar ist (nicht dargestellt). Der eigentliche Verriegelungsmechanismus und ein Auswerfer sind am Verschlussrahmen 1 bzw. an den beiden Platinen 2, 3 montiert und sollen hier nicht näher erläutert werden.
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Der Verriegelungsmechanismus umfasst einen stabförmigen Dorn 4, dessen eines Ende ein Eingriffsteil 5 aufweist. Das Eingriffsteil 5 greift an einem Sperrstift 6 an, der in der Verriegelungsstellung ein nicht näher dargestelltes Verriegelungselement sichert. Der Sperrstift 6 ist in Schlitzführungen 7 im Rahmen längsgeführt. Die Schlitzführungen 7 verlaufen im wesentlichen parallel zum Führungskanal für die Gurtlasche. Der stabförmige Dorn 4 ist durch eine als Schraubendruckfeder ausgebildete Vorspannungsfeder 9 gesteckt. Die Vorspannungsfeder 9 stützt sich einerseits am Verschlussrahmen 1 und andererseits an einer Schulter 8 des stabförmigen Dorns 4 ab und spannt über das Eingriffteil 5 den Sperrstift 6 vor. Der Dorn 4 dient gleichzeitig als eine Führung für die Vorspannungsfeder 9, welche dadurch ihre lineare Ausrichtung in jeder Verschiebestellung des Sperrstifts 6 beibehält. Bei der Betätigung des Verschlussmechanismus wird der Sperrstift 6 in den Schlitzführungen gegen die Federkraft der Vorspannungsfeder vor und zurückgeschoben. Über das Eingriffsteil 5 macht der Dorn 4 die axiale Verschiebebewegung des Sperrstifts 6 mit und wird dadurch bei jeder Betätigung des Verschlussmechanismus aus einer ersten Endposition in eine zweite Endposition und umgekehrt axial verschoben.
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An seinem dem Eingriffsteil 5 entgegengesetzten freien Längsende weist der Dorn 4 einen elektrisch leitenden Kontaktbereich auf. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der elektrisch leitende Kontaktbereich von einer auf den Dorn 4 geschobenen und dort befestigten metallischen Hülse 10 gebildet. In einer Endposition des axial verschiebbaren Dorns 4 kommt die metallische Hülse 10 in schleifenden Kontakt zu zwei elektrischen Kontakten 11, 12, die zu beiden Seiten der axialen Verschiebebahn des Dorns 4 angeordnet sind. Die beiden elektrischen Kontakte 11, 12 sind in Kontaktaufnahmen 15 untergebracht, welche auf einem Endstück 16 montiert sind. Das Endstück 16 ist fest mit dem Rahmen 1 des Gurtschlosses verbunden und ist am Ende einer Verankerung 17 angeordnet, über welche das Gurtschloss beispielsweise mit einem Rahmenteil eines Automobils verschraubbar ist.
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3 zeigt den axial verschiebbaren Dorn 4 mit seiner metallischen Hülse 10 und die beiden elektrischen Kontakte 11, 12, die als Schleifkontakte ausgebildet sind. Dazu weisen die elektrischen Kontakte 11, 12 jeweils federnde Kontaktabschnitte 13 auf. Die davon abgekehrten Endabschnitte 14 der elektrischen Kontakte 11, 12 dienen zum Anschluss an eine Spannungsquelle. Der axial verschiebbare Dorn 4 mit der metallischen Hülse 10 und die beiden elektrischen Kontakte 11, 12 sind Bestandteile einer Schleifkontaktanordnung. Die Schleifkontaktanordnung bildet ein elektrisches Schaltsystem, das als ein Zustandsgeber 20 für den Schliesszustand des Gurtschlosses dient. In einer Endposition des axial verschiebbaren Dorns 4, beispielsweise im Verriegelungszustand, in dem sich die metallische Hülse 10 in schleifendem Kontakt zu den beiden elektrischen Kontakten 11, 12 befindet, ist der Stromkreis geschlossen. Beim Lösen des Verriegelungsmechanismus kehrt der Dorn 4 wieder in seine Ausgangsposition zurück. Dabei wird die metallische Hülse 10 derart gegenüber den beiden Schleifkontakten 11, 12 axial verschoben, dass der elektrischen Stromkreis unterbrochen ist. Dadurch sind beispielsweise die beiden Zustände „Insasse angegurtet” bzw. „Insasse nicht angegurtet” klar unterscheidbar.
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4 zeigt schliesslich die Anordnung der elektrischen Schleifkontakte 11, 12 innerhalb der Kontaktaufnahmen 15. Aus der Darstellung ist ersichtlich, dass die federnden Kontaktabschnitte 13 an der metallischen Hülse 10 des axial verschiebbaren Dorns 4 anliegen. Die davon abgewandten Endabschnitte 14 der beiden elektrischen Kontakte 11, 12 sind beispielsweise U-förmig umgebördelt und bilden formschlüssige Aufnahmen für Kontaktierstifte 18, 19 die aus dem Gurtgehäuse führen.
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In den Fig. Ist der Zustandsgeber 20 am Beispiel einer zentralen Schleifkontaktanordnung wiedergegeben worden, bei dem eine am Dorn 4 angeordnete metallischen Hülse 10 mit Schleifkontakten 11, 12 zusammenwirkt, die jeweils einen elastisch federnden Kontaktabschnitt 13 aufweisen. In einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsvariante der Erfindung könnte jedoch auch die metallische Hülse mit seitlich abragenden, elastisch federnden Kontaktbereichen ausgestattet sein, welche mit beidseits der axialen Verschiebebahn des Dorns angeordneten Kontaktblechen zusammenwirken. Der Zustandsgeber 20 kann, wie dargestellt, als ein Schliesser ausgebildet sein, bei dem der Stromkreis beim Schliessen der Gurtverriegelung geschlossen wird. Alternativ kann der Zustandsgeber auch als ein elektrisches Schaltsystem ausgebildet, welches bei der Verriegelung einen Stromkreis öffnet.
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Die durch den elektromechanisch wirkenden Zustandsgeber gewonnene Information über den Zustand des Gurtschlosses kann beispielsweise für eine Gurtwarnanzeige verwendet werden, indem abhängig vom erkannten Gurtzustand ein optisches und/oder akustisches Warnsignal erzeugt wird, welches dem bzw. den Insassen eines Automobils bedeutet, sich anzugurten. Weiters kann das erfindungsgemäss ausgestattete Gurtschloss auch für die Aktivierung oder Deaktivierung von Mechanismen zum Aufblasen von Airbags für die Insassen eines Automobils verwendet werden. Befindet sich kein Beifahrer im Fahrzeug, so können aufgrund des erkannten Gurtzustands (offen) die Airbags auf der Beifahrerseite deaktiviert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0861763 A [0004, 0005]
- EP 1025774 B1 [0023, 0023]