DE102012208466A1

DE102012208466A1 - Gurtschloss mit einem Zustandssensor zur Detektion des Verriegelungszustands eines Sicherheitsgurtsystems

Info

Publication number: DE102012208466A1
Application number: DE102012208466A
Authority: DE
Inventors: Josua LANTER
Original assignee: Polycontact AG
Current assignee: Polycontact AG
Priority date: 2011-06-03
Filing date: 2012-05-21
Publication date: 2012-12-06
Also published as: US9555769B2; US20120310483A1; CH705101A2

Abstract

Es ist ein Gurtschloss mit einem Zustandssensor für die Detektion des Verriegelungszustands eines Sicherheitsgurtsystems, beispielsweise in einem Automobil, vorgeschlagen, welches einen in einem aus einer Oberschale (3) und einer Unterschale (4) gebildeten Gurtschlossgehäuse (2) angeordneten Verriegelungsmechanismus (10) für eine eingeschobene Gurtzunge (21) umfasst, der ein bei der Betätigung des Verriegelungsmechanismus (10) seine Lage von einer ersten Endposition in eine zweite Endposition veränderndes Bauteil (14) aufweist, sowie mit einem Zustandsensor ausgestattet ist, mittels dem die Betätigung des Verriegelungsmechanismus (10) überwachbar ist. Der Zustandssensor ist als ein elektronisches Sensorelement (50) ausgebildet, welches in der Unterschale (4) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gurtschloss mit einem Zustandssensor zur Detektion des Verriegelungszustands eines Sicherheitsgurtsystems, beispielsweise in einem Automobil, gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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. Bei Rückhaltesystemen von Automobilen muss beispielsweise überprüft werden, ob ein Insasse angegurtet ist oder nicht. Dazu wird die ordnungsgemässe Verriegelung der in das Gurtschloss eingesteckten Zunge des Sicherheitsgurtes überprüft. Die Kenntnis des Verriegelungszustands 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 Verriegelungszustand der Sicherheitsgurtsysteme auch für die Aktivierung oder Deaktivierung von Mechanismen zum Aufblasen von Fahrer- und Beifahrerairbags bzw. von Seiten- und Kopfairbags von Bedeutung.
Aus der EP-B-1 585 276 ist ein Gurtschloss bekannt, dessen Verriegelungszustand durch einen mechanisch betätigbaren Schalter überwacht wird. Der Schalter besteht aus einem Festkontaktblech und einem als Federkontakt ausgebildeten Kontaktblech, das in den Verschiebeweg eines in zwei Endstellungen verschiebbaren Schiebers ragt. Der Schieber drückt im Verriegelungsfall gegen einen mittleren gebogenen Bereich des Federkontakts, wodurch ein hammerförmig ausgebildetes Kontaktende in Kontakt zu dem Festkontaktblech gelangt. Nachteilig an diesem bekannten Gurtschlossschalter ist, dass er störungsanfällig ist. Ist der Federkontakt zu massiv ausgebildet, kann er die Verschiebebewegung des Schiebers stören und durch ein Blockieren des Schiebers in einer Mittenstellung sogar zu einer Fehlfunktion des Gurtschlosses führen. Ist der Federkontakt hingegen so dünn ausgebildet, dass seine inhärente Federkraft den Schieber in keinem Fall behindern kann, dann neigt er im Betrieb des Automobils zum Klappern. Auch besteht eine gewisse Gefahr, dass sich der mittlere gebogene Bereich des Federkontakts mit der Zeit verformt. Dies kann dazu führen, dass das hammerförmige Kontaktende nicht mehr in Anlage zum Festkontaktblech gelangt und dadurch der Verriegelungszustand des Sicherheitsgurtes nicht mehr erfasst und/oder angezeigt wird. Im schlimmsten Fall es durch die dauernden Erschütterungen sogar zu einem Bruch des Federkontaktes kommen, was ebenfalls dazu führt, dass der Verriegelungszustand des Gurtschlosses nicht mehr detektiert werden kann.
In der DE 10 2010 039 960 A1 (= US 2011/0094067 A1 ) ist auch bereits ein Gurtschloss für ein Sicherheitsgurtsystem vorgeschlagen worden, bei dem eine mechanisch betätigbare Schaltanordnung in einer Unterschale des aus zwei Gehäuseschalen gebildeten Gurtschlossgehäuses angeordnet ist. Die Schalterordnung weist wenigstens ein Festkontaktteil und ein relativ dazu bewegliches Schaltkontaktteil auf, das in einer Endlage eines Auswerfers des Gurtschlosses von diesem beaufschlagt ist. Das bewegliche Schaltkontaktteil ist als ein stabiles Federbügelblech mit zwei axial verlaufenden Seitenstegen und einem Quersteg ausgebildet und weist wenigstens zwei knieartige Ausknickungen auf, die in einer Endstellung des axial verschiebbaren Auswerfers von diesem druckbeaufschlagt sind. Im Unterteil des Rahmens des Gurtschlosses sind Aussparungen für die knieartigen Ausknickungen des beweglichen Schaltkontaktteils vorgesehen. Durch die besonders flache Ausbildung der mechanisch betätigbaren Schaltanordnung mit nur zwei zusammenwirkenden flachen Blechen, reicht der in der Unterschale zur Verfügung stehende Platz aus. Unabhängig davon, dass die beiden flachen Bleche sehr stabil ausgebildet sind und relativ einfach in der Unterschale montierbar sind, handelt es sich bei dieser Anordnung zur Feststellung des Schliesszustands des Gurtschlosses um eine rein mechanische Lösung.
In der WO 2008/095320 ist ein Gurtschloss beschrieben, bei dem der Schliesszustand des Gurtschlosses berührungslos mit einem Magnetschalter überwacht wird. Der Magnetschalter ist unterhalb des Rahmens des Gurtschlosses im Bereich einer Aussparung für den Verrriegelungskörper für die Gurtschlosszunge angeordnet. Gemäss einer nicht näher erläuterten Darstellung in der Druckschrift kann der Magnetschalter am Boden der Unterschale des Gurtschlosses angeordnet sein. Der Magnetschalter weist einen in einem Gehäuse angeordneten Magneten auf, der wenigstens bereichsweise elektrisch leitend ist und dadurch zwei elektrische Kontakte von zwei elektrischen Leitern leitend überbrücken kann. Durch die Lageveränderung des Verriegelungskörpers ist der Magnet innerhalb des Gehäuses verschiebbar, wodurch der elektrische Kontakt zwischen den beiden Leitern unterbrochen oder geschlossen wird. Die berührungslose Überwachung des Verriegelungszustands des Gurtschlosses mit einem Magnetschalter ist bereits sehr effizient, bedingt jedoch ein separates Schaltelement, nämlich einen Magnetschalter, mit einem beweglichen Magneten, der bei der Verschiebung eines Attraktorelements aus einer ersten Endposition in eine zweite Endposition verschiebbar ist.
Mechanische Schalter und Magnetschalter sind je nach ihrer Bauart mehr oder weniger anfällig gegenüber Vibrationen und Stössen, wie sie insbesondere in einem Automobil auftreten können. Mechanische Schalter, aber auch der Magnetschalter weisen mit der Zeit eine Abnutzung der elektrischen Kontakte auf. Dies ist eine Folge des mechanischen Abriebs und eines gewissen Abbrands beim Schliessen bzw. Öffnen der elektrischen Kontakte. Dabei spielt auch das Prellverhalten der mechanischen Schalter und der Magnetschalter eine Rolle. Bei der Betätigung der Schalter auftretender Abrieb kann zu Kontaktschwierigkeiten führen. Bei mechanischen Schaltern kann auch Verschmutzung von aussen auftreten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, den bekannten Nachteilen von Gurtschlössern mit mechanischen Schaltern und Magnetschaltern als Zustandssensoren für den Verriegelungszustand eines Gurtschlosses abzuhelfen. Der Aufwand für die Überwachung des Verriegelungszustands eines Gurtschlosses soll noch weiter reduziert werden. Es soll ein Gurtschloss mit einem Zustandssensor geschaffen werden der unempfindlich gegenüber Vibrationen und Stössen, aber auch gegenüber Verschmutzung ist. Der Zustandssensor soll es erlauben, den Verriegelungszustand berührungslos festzustellen, um zu garantieren, dass die Funktion des Gurtschlosses nicht beeinträchtigt wird. Dabei soll die Grösse des Gurtschlossgehäuses unverändert beibehalten werden können. Es soll ein einfacher und kostengünstiger Einbau des Zustandssensors ermöglicht sein.
Die erfindungsgemässe Lösung dieser Aufgaben besteht in einem Gurtschloss mit einem Zustandssensor zur Detektion des Verriegelungszustands eines Sicherheitsgurtsystems, beispielsweise in einem Automobil, welches die im Patentanspruch 1 angeführten Merkmale aufweist. Weiterbildungen und/oder vorteilhafte Ausführungsvarianten der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung schlägt ein Gurtschloss mit einem Zustandssensor für die Detektion des Verriegelungszustands eines Sicherheitsgurtsystems, beispielsweise in einem Automobil, vor, welches einen in einem aus einer Oberschale und einer Unterschale gebildeten Gurtschlossgehäuse angeordneten Verriegelungsmechanismus für eine eingeschobene Gurtzunge umfasst, der ein bei der Betätigung des Verriegelungsmechanismus seine Lage von einer ersten Endposition in eine zweite Endposition veränderndes Bauteil aufweist, sowie mit einem Zustandssensor ausgestattet ist, mittels dem die Betätigung des Verriegelungsmechanismus überwachbar ist. Zum Unterschied von den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen ist der Zustandssensor als ein elektronisches Sensorelement ausgebildet, welches in der Unterschale angeordnet ist.
Indem der Zustandssensor als ein elektronisches Sensorelement ausgebildet ist, Ist eine berührungslose Überwachung eines bei der Verriegelung seine Lage verändernden Bauteils ermöglicht. Das elektronische Sensorelement kommt ohne zusätzliche Schaltkomponenten aus, die als Folge der Lageveränderung des überwachten Bauteils ihre Position verändern müssten, um ein Signal zu generieren. Infolge des Fehlens von mechanisch bewegten Komponenten ist das Problem von mechanischen Beeinträchtigungen, wie beispielsweise Abrieb, Abbrand oder Kontaktabnutzung, aber auch von Verschmutzungen beseitigt. Das elektronische Sensorelement ist unempfindlich gegenüber Vibrationen und Stössen und weist auch keinerlei Prellverhalten auf, welches bei der Gestaltung des Zustandssensors berücksichtigt werden müsste. Das elektronische Sensorelement weist eine sehr kompakte Bauweise auf.
Die Anordnung des elektronischen Sensorelements unmittelbar in der Unterschale des Gurtschlossgehäuses erleichtert die Montage und erlaubt auch eine einfache Automatisierung des Montagevorgangs. Der Verriegelungsmechanismus, der ein Reihe von relativ zueinander beweglichen mechanischen Bauteilen und Komponenten aufweist, die wegen der geforderten Festigkeiten sehr robust ausgebildet sein müssen, erfordert eine völlig andere Montagetechnik, welche nicht immer verträglich ist mit den Manipulationsvorschriften für elektronische Bauteile. Durch die Anordnung des elektronischen Sensorelements in der Unterschale können die Montage des Verriegelungsmechanismus und die Herstellung der Unterschale samt der Montage des elektronischen Sensorelements völlig voneinander getrennt erfolgen. Das elektronische Sensorelement wird erst beim Zusammenfügen der Oberschale und der Unterschale zu dem den Verriegelungsmechanismus umschliessenden Gurtschlossgehäuse in den Wirkungsbereich des zu überwachenden Bauteils des Verriegelungsmechanismus gebracht.
Das in der Unterschale angeordnete elektronische Sensorelement ist mit einem übergeordneten elektrischen System, beispielsweise mit dem Bordnetz eines Automobils verbunden. Da elektrische Anschlüsse immer eine mögliche Fehlerquelle darstellen können und mechanischer Beanspruchung unterliegen können, erweist es sich von Vorteil, wenn das elektronische Sensorelement derart ausgebildet ist, dass die Anbindung an das übergeordnete elektrische System über nur zwei elektrische Leiter erfolgt.
In einer Ausführungsvariante der Erfindung ist das in der Unterschale angeordnete elektronische Sensorelement ein Hallsensor. Die Erregung des Hallsensors zur Signalgenerierung erfolgt über einen Magneten, der im bzw. am überwachten Bauteil angeordnet ist und bei der Betätigung des Verriegelungsmechnismus in den Wirkbereich des Hallsensors gelangt.
Das überwachte Bauteil des Verriegelungsmechanismus ist beispielsweise ein Verriegelungskörper für eine in das Gurtschloss eingeschobene Gurtzunge. Auf diese Weise wird unmittelbar das für die Verriegelung verantwortliche Bauteil überwacht. Eine alternative Ausführungsvariante kann vorsehen, dass das überwachte Bauteil ein Auswerfer für die Gurtzunge ist, der sich bei der Betätigung des Verriegelungsmechanismus in der Regel senkrecht zur Verschiebebewegung des Verriegelungskörpers bewegt.
In einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ist das in der Unterschale angeordnete elektronische Sensorelement eine elektrische Spule, deren Induktivität in Abhängigkeit von der Lageveränderung des überwachten Bauteils veränderbar ist. Das als Spule ausgebildete Sensorelement weist eine sehr einfache und relativ kleine Bauform auf und macht sich nur die Veränderbarkeit der Induktivität einer Spule infolge der Lageveränderung des überwachten Bauteils zunutze. Die Anordnung ist unempfindlich gegenüber elektromagnetischen Störfeldern bzw. gegenüber einem Störmagneten, den der Benutzer des Sicherheitsgurtes beispielsweise eingesteckt haben kann. Wegen des Fehlens bewegter mechanischer Kontakte oder dergleichen tritt keine mechanische Abnutzung auf.
Das überwachte Bauteil ist zweckmässigerweise ein Verriegelungskörper des Verriegelungsmechnismus. Zum Zusammenwirken mit der Spule ist dieser wenigstens bereichsweise metallisch ausgebildet.
Die Anordnung der Spule in der Unterschale ist zweckmässigerweise derart, dass der Verriegelungskörper oder ein von diesem abragender metallischer Fortsatz in einer seiner Endlagen, beipielsweise in der Verriegelungsposition, axial teilweise in das Innere der Spule abtaucht.
Eine besonders einfache Art der Feststellung einer Veränderung der Induktivität der Spule ergibt sich, wenn die Spule Bestandteil einer Oszillatorschaltung ist. Eine derartige Oszillatorschaltung umfasst einen Kondensator und eine Spule, die in Serie oder parallel geschalten sind. Für die Eigenfrequenz der Oszillatorschaltung gilt f_r = (1/2π)·1/(L·C)^1/2
In beiden Schaltungsvarianten ist die Eigenfrequenz der Oszillatorschaltung proportional zum inversen Betrag der Quadratwurzel der Induktivität. Wird die Induktivität verändert, so verändert sich auch die Eigenfrequenz der Oszillatorschaltung.
Eine zweckmässige Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass die Oszillatorschaltung mit einem Auswerteglied verbunden ist. Das Auswerteglied erlaubt beispielsweise die Vorgabe eines Schwellenwertes für die Schwingfrequenzänderung. Bei Überschreitung des Schwellenwertes, d. h. bei Vorliegen einer Mindestschwingfrequenzänderung ist ein Signal erzeugbar, welches das Vorliegen einer Zustandsänderung des bezüglich seiner Lage veränderbaren Bauteils angibt. Diese Signal kann beispielsweise zur Aktivierung oder Deaktivierung einer Warnanzeige herangezogen oder einer Steuereinheit für die Aktivierung von Rückhalteund Auffangsystemen zugeführt werden.
In einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ist das in der Unterschale angeordnete elektronische Sensorelement eine Lichtschranke. Lichtschranken sind hinlänglich erprobte elektronische Schaltelemente, die durch externe magnetische Felder nicht beeinflussbar sind. Sie sind einfach aufgebaut und weisen infolge der Anordnung der Lichtquelle und des Lichtempfängers in der Unterschale praktisch keine Empfindlichkeit gegenüber Vibrationen und Stössen auf, da diese mechanischen Einflüsse immer gleichzeitig und in gleicher Weise auf beide Komponenten einwirken.
Eine zweckmässige Ausführungsvariante des Gurtschlosses mit einer Lichtschranke als Sensorelement sieht vor, dass die Lichtquelle der Lichtschranke, welche vorzugsweise von einer LED gebildet ist, zugleich zur Beleuchtung eines Einführschlitzes in das Gurtschloss dient. Das Licht der LED kann dabei auch in einer Art Lichtschlauch geführt sein, damit die LED einerseits ihre Beleuchtungsfunktion des Einführschlitzes optimal ausführen kann, und andererseits das Licht der LED auch optimal auf den Lichtempfänger ausgerichtet werden kann.
Das mit der Lichtschranke überwachte Bauteil ist zweckmässigerweise ein Verriegelungskörper für eine in das Gurtschloss eingeschobene Gurtzunge. Dadurch wird unmittelbar das für die sichere Verriegelung der Gurtzunge verantwortliche Bauteil abgefragt. Dabei ist die Lichtschranke derart in der Unterschale angeordnet, dass ein Abschnitt des Verriegelungskörpers oder ein von diesem abragender Fortsatz in einer seiner Endlagen, beipielsweise in der Verriegelungsposition, in den Lichtweg der Lichtschranke ragt. Beispielsweise wird in dieser Endlage der Lichtweg unterbrochen, wodurch von der Lichtschranke ein Signal erzeugt wird.
In einer weiteren Ausführungsvariante des erfindungsgemässen Gurtschlosses ist die Lichtschranke als eine Reflexionslichtschranke ausgebildet. In dieser Ausführungsvariante ist der in einer Endstellung, beispielsweise in der Verriegelungsposition, in den Lichtweg ragende Abschnitt des Verriegelungskörpers oder des davon abragenden Fortsatzes als ein Reflektor für das von der Lichtquelle eingestrahlte ausgebildet. In der Verriegelungsstellung wird dann das Licht der Lichtquelle zurück zum Lichtempfänger reflektiert, wodurch von der Lichtschranke ein Signal erzeugt wird.
Eine zweckmässige Verwendung eines erfindungsgemäss ausgestatteten 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.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Prinzipdarstellungen von Ausführungsbeispielen des erfindungsgemässen Gurtschlosses. Es zeigen in nicht massstabsgetreuer schematischer Darstellung:
1 eine perspektivische Ansicht des Gurtschlosses mit einer angedeuteten Gurtschlosszunge;
2 einen Längsschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels des Gurtschlosses mit einem Hallsensor in einer Unterschale eines Gurtschlossgehäuses;
3 einen Längsschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels des Gurtschlosses mit einer Spule in der Unterschale;
4 einen Längsschnitt eines dritten Ausführungsbeispiels des Gurtschlosses mit einer Lichtschranke in der Unterschale;
5 einen Längsschnitt eines Variante des Gurtschlosses mit einer Lichtschranke in der Unterschale; und
6 einen Längsschnitt einer weiteren Variante des Gurtschlosses mit einer Lichtschranke in der Unterschale.
Ein in 1 schematisch dargestelltes Gurtschloss eines Sicherheitsgurtsystems, beisplelsweise in einem Automobil, weist einen an sich bekannten Aufbau auf und ist gesamthaft mit den Bezugszeichen 1 versehen. Das Gurtschloss 1 ist am Ende einer Gurtschlossverankerung 30 angeordnet und dient zur Aufnahme und lösbaren Verriegelung einer Gurtzunge 21, die mit einem Sicherheitsgurt 20 verbunden ist. Das Gurtschloss 1 umfasst ein üblicherweise aus einem Kunststoffmaterial gespritztes Gurtschlossgehäuse 2, das an seiner von der Gurtschlossverankerung 30 abgewandten Seite offen ausgebildet ist. Das Gurtschlossgehäuse 2 besteht aus einer Oberschale 3 und einer Unterschale 4. Innerhalb des Gurtschlossgehäuses 2 ist ein Verriegelungsmechanismus für die Gurtschlosszunge 20 untergebracht. Eine Entrieglungstaste 5 für den Verriegelungsmechanismus erstreckt sich über den Grossteil des offenen Bereichs des Gurtschlossgehäuses 2 und lässt einen Einfuhrschlitz 6 für die Gurtzunge 20 frei. Der Verriegelungsmechanismus verrastet beim Einführen der Gurtzunge 20 in den Einführschlitz 6 in einer Ausnehmung 22 der Gurtzunge 21. Die Freigabe der Gurtzunge 20 erfolgt durch Betätigen der Entriegelungstaste 5, insbesondere durch Drücken der Entriegelungstaste 5 in Längsrichtung des Gurtschlossgehäuses 2.
2 bis 6 zeigen jeweils schematisch eine längsgeschnittene Darstellung des Gurtschlosses 1 aus 1. Die Darstellungen unterscheiden sich im wesentlichen nur durch die verschiedenen Ausführungsvarianten eines Zustandsensors zur Detektion des Verriegelungszustands des Sicherheitsgurtsystems. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen daher jeweils gleiche Bauteile.
Das Gurtschlossgehäuse 2 ist aus einer Oberschale 3 und aus einer Unterschale 4 zusammengefügt. Die Oberschale 3 und die Unterschale 4 sind üblicherweise in einem Spritzgiessverfahren aus einem geeigneten Kunststoff hergestellte Bauteile. Innerhalb des von dem Gurtschlossgehäuse 2 umschlossenen Raums ist ein Verriegelungsmechanismus angeordnet, der gesamthaft das Bezugszeichen 10 trägt. Ein üblicherweise aus zwei flachen Metallteilen gebildeter Rahmen 11 begrenzt einen spaltförmigen Führungskanal, in dem ein Auswerfer 12 angeordnet ist, der beim Einstecken der Gurtzunge 21 des Sicherheitsgurtes durch den Einführschlitz 6 gegen die Rückstellkraft einer Feder 13 verschiebbar ist. Durch das Verschieben des Auswerfers 12 wird ein Verriegelungskörper 14, der beispielsweise durch eine bistabile Blattfeder 15 vorgespannt ist, freigegeben. Dadurch kann der Verriegelungskörper 14 in die Aussparung 22 in der Gurtzunge 21 gleiten, um diese gegen ein Zurückziehen zu verriegeln. Zum Lösen der Verriegelung wird die Entriegelungstaste 5 durch Niederpressen in Längsrichtung des Gurtschlossgehäuses 2 verschoben. Dabei gleitet eine Schräge an der Entriegelungstaste 5 unter eine korrespondierende Schräge am Verriegelungselement 14 und drückt dieses in die Höhe, bis die bistabile Blattfeder 15 den Verriegelungskörper 14 wieder vollständig zurückzieht. Dadurch wird die Gurtzunge 21 wieder frei gegeben und vom federbelasteten Auswerfer 12 durch den Einführschlitz 6 wieder aus dem Gurtschlossgehäuse 2 geschoben.
Um dem Benutzer des Sicherheitsgurtsystems zu signalisieren, dass die Verriegelung des Sicherheitsgurtes im Gurtschloss erfolgt ist und/oder für die Aktivierung oder Deaktivierung von Airbag-Systemen im Automobil ist des Gurtschloss 1 mit einem Zustandssensor ausgestattet. Erfindungsgemäss weist der Zustandssensor in allen in 2 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispielen jeweils ein elektronisches Sensorelement auf, das in der Unterschale 4 des Gurtschlossgehäuses 2 angeordnet ist. Dadurch kann das mehr oder weniger empfindliche elektronische Sensorelement unabhängig vom Verriegelungssystem 10 bereits in der Unterschale 4 vormontiert werden.
Das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäss ausgestatteten Gurtschlosses 1 weist in der Unterschale 4 ein elektronisches Sensorelement auf, das als Hallsensor 40 ausgebildet ist. Hallsensoren sind einschliesslich Auswerteelektronik in verschiedenen Konfigurationen und Grössen im Markt erhältlich. Ihre Funktion ist dem einschlägigen Fachmann hinlänglich bekannt, so dass an dieser Stelle auf eine nähere Erläuterung verzichtet werden kann. Der in der Unterschale 4 angeordnete Hallsensor 40 wirkt mit dem Verriegelungskörper 14 zusammen, der zu diesem Zweck mit einem Permanentmagneten 41 ausgestattet ist. Alternativ könnte auch der Verriegelungskörper gesamthaft als Permanentmagnet ausgebildet sein. Durch eine Lageveränderung, des Verriegelungskörpers 14 verändert sich das auf den Hallsensor 40 einwirkende Magnetfeld. Dadurch verändert sich das Signal des Hallsensors 40 und am Ausgang des Hallsensors 40 kann die Zustandsänderung als Spannungsänderung abgegriffen werden. In einer alternativen Ausführungsvariante kann der Permanentmagnet auch im Auswerfer 12 angeordnet sein. Bei dessen axialer Verschiebung verändert sich ebenfalls das auf den Hallsensor 40 einwirkende Magnetfeld, und es wird vom Hallsensor 40 ein Signal erzeugt.
Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel des Gurtschlosses 1 ist das in der Unterschale 4 angeordnete elektronische Sensorelement als eine elektrische Spule 50 ausgebildet. Der Verriegelungskörper 14 oder ein davon abragender Fortsatz sind wenigstens bereichsweise metallisch ausgebildet. Die Ausbildung des Sensorelements als eine Spule 50 macht sich die Veränderbarkeit der Induktivität der Spule infolge der Lageveränderung des Verriegelungskörpers 14 zunutze. Die Anordnung ist unempfindlich gegenüber elektromagnetischen Störfeldern bzw. gegenüber einem Störmagneten, den der Benutzer des Sicherheitsgurtes beispielsweise eingesteckt haben kann. Wegen des Fehlens bewegter mechanischer Kontakte oder dergleichen tritt keine mechanische Abnutzung auf.
Eine besonders einfache Art der Feststellung einer Veränderung der Induktivität ergibt sich, wenn die Spule 50 Bestandteil einer Oszillatorschaltung ist. Eine derartige Oszillatorschaltung umfasst einen Kondensator und eine Spule, die in Serie oder parallel geschalten sind. Für die Eigenfrequenz der Oszillatorschaltung gilt f_r = (1/2π)·1/(L·C)^1/2
In der seriellen wie auch in der parallelen Schaltungsvariante ist die Eigenfrequenz der Oszillatorschaltung proportional zum inversen Betrag der Quadratwurzel der Induktivität. Wird die Induktivität verändert, so verändert sich auch die Eigenfrequenz der Oszillatorschaltung.
Eine zweckmässige Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass die Oszillatorschaltung mit einem Auswerteglied 51 verbunden ist. Das Auswerteglied 51 erlaubt beispielsweise die Vorgabe eines Schwellenwertes für die Schwingfrequenzänderung. Bei Überschreitung des Schwellenwertes, d. h. bei Vorliegen einer Mindestschwingfrequenzänderung ist ein Signal erzeugbar, welches das Vorliegen einer Zustandsänderung des bezüglich seiner Lage veränderbaren Bauteils angibt. Diese Signal kann beispielsweise zur Aktivierung oder Deaktivierung einer Warnanzeige herangezogen oder einer Steuereinheit für die Aktivierung von Rückhalte- und Auffangsystemen zugeführt werden.
Die Spule 50 weist mit Vorteil eine zentrale Durchtrittsöffnung auf, in die Verriegelungskörper 14 bzw. ein davon abragender metallischer Fortsatz bei der Lageveränderung des Verriegelungskörpers eintauchen kann. Dadurch wird die magnetische Kraftflussdichte B = μ·H der Spule verändert, was sich in einer geänderten Permeabilität μ äussert. H steht für die magnetische Feldstärke. Der Zusammenhang zwischen der Induktivität und der Permeabilität folgt der Beziehung L = (N²·μ·A)/l
Dabei steht l für die Länge der Spule, N für die Anzahl der Windungen über die Spulenlänge und A für die Querschnittsfläche im Inneren der Spule. Die Änderung der Induktivität ist somit direkt proportional zur Änderung der Permeabilität, die sich aus dem Produkt der Permeabilität μ₀ für das Vakuum und einer relativen Permeabilitätszahl μ_r ergibt. Luft weist eine relative Permeabilitätszahl μ_r von etwa 1 auf. Eisen besitzt z. B. eine relative Permeabilitatszahl μ_r von > 1000.
Bezogen auf die obige Beziehung zwischen der Induktivität der Spule und der Permeabilität bedeutet eine relative Permeabilitätszahl μ_r von etwa 1, dass der Verriegelungskörper 14 nicht in Eingriff ist und das Gurtschloss nicht geschlossen ist. Eine Permeabilitätszahl μ_r > 1000 hingegen bedeutet, dass der Verriegelungskörper 14 bzw. ein davon abragender metallischer Fortsatz in die Spule 50 abgetaucht ist und eine Verriegelung des Gurtschlosses erfolgt ist.
4 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Gurtschlosses 1, bei dem das in der Unterschale 4 angeordnete elektronische Sensorelement als eine Lichtschranke 60 ausgebildet ist. Die Lichtschranke 60 umfasst eine Lichtquelle 61, beispielsweise eine Leuchtdiode, und einen Lichtempfänger 62, insbesondere einer Photozelle. Solange Licht auf den Lichtempfänger 62 fällt, fliesst innerhalb des Lichtempfängers 62 ein geringer Strom. Die Anordnung der Lichtquelle 61 und des Lichtempfängers 62 in der Unterschale 4 ist derart gewählt, dass Weg des Lichts im Verriegelungszustand durch den abgetauchten Verriegelungskörper 14 bzw. durch einen davon abragenden Fortsatz unterbrochen wird. In diesem Falls spricht man von einer Einweg-Lichtschranke. Durch die Unterbrechung des Lichtstrahls wird auch der Stromfluss im Lichtempfänger 62 unterbrochen. Die gewonnene Information über den Verriegelungszustand des Gurtschlosses wird beispielsweise für eine Aktivierung eines Airbag-Systems bzw. für die Deaktivierung einer Kontrollleuche am Armaturenbrett benützt. Die Lichtquelle 61 der Lichtschranke 60 weist einen Zusatznutzen auf, indem sie beispielsweise dazu benützt wird, den Einführschlitz 6 in das Gurtschloss zu beleuchten.
Das in 5 dargestellte Ausführungsbeispiel des Gurtschlosses 1 weist ebenfalls ein als eine Einweg-Lichtschranke ausgebildetes elektronisches Sensorelement in der Unterschale 4 auf. Die gesamthaft mit dem Bezugszeichen 70 versehene Lichtschranke weist wiederum eine Lichtquelle 71, beispielsweise eine LED, und einen Lichtempfänger 72 auf. Ein flexibler Lichtschlauch 73 sorgt dafür, dass das Licht der Lichtquelle 71 näher an den Lichtempfänger heran gebracht wird und optimal diesen ausgerichtet ist. Diese Anordnung erlaubt es, die Lichtquelle 71 primär auf die Beleuchtung des Einführschlitzes 6 für die Gurtzunge 21 hin auszurichten.
Bei dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel des Gurtschlosses 1 ist das in der Unterschale 4 angeordnete elektronische Sensorelement als eine Reflexions-Lichtschranke ausgebildet, die gesamthaft mit dem Bezugszeichen 80 versehen ist. Bei einer Reflexions-Lichtschranke 80 sind die Lichtquelle und der Lichtempfänger in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet. Der Verriegelungskörper 14 oder ein davon abragender Fortsatz weist einen reflektierenden Bereich 81 auf, der bei abgetauchtem Verriegelungskörper 14, d. h. im Verriegelungszustand, das eingestrahlte Licht zurück zum Lichtempfänger der Reflexions-Lichtschranke reflektiert. Aus der daraus resultierenden Änderung des Stromflusses im Lichtempfänger kann auf den Verriegelungszustand des Gurtschlosses 1 zurück geschlossen werden. Die Anordnung der Reflexions-Lichtschranke 80 ist zweckmässigerweise derart, dass die Lichtquelle gleichzeitig auch als Beleuchtung für den Einführschlitz des Gurtschlosses 1 dient.
Das in der Unterschale montierte elektronische Sensorelement wird derart gewählt, dass seine Kontaktierung ein Minimum an elektrischen Leitungen erfordert. Idealerweise kommen daher elektronische Sensorelemente zum Einsatz, die nur über zwei elektrische Leitungen an eine übergeordnetes elektrisches System, beispielsweise an ein elektrisches Bordsystem eines Automobils, angeschlossen sind.
Die durch das in der Unterschale angeordnete elektronische Sensorelement gewonnene Information über den Verriegelungszustand des Gurtschlosses kann beispielsweise für eine Gurtwarnanzeige verwendet werden, indem abhängig vom erkannten Verriegelungszustand des Sicherheitsgurtsystems 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 werden beispielsweise aufgrund des erkannten Verriegelungszustands (offen) die Airbags auf der Beifahrerseite deaktiviert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1585276 B [0003]
DE 102010039960 A1 [0004]
US 2011/0094067 A1 [0004]
WO 2008/095320 [0005]

Claims

Gurtschloss mit einem Zustandssensor für die Detektion des Verriegelungszustands eines Sicherheitsgurtsystems, beispielsweise in einem Automobil, welches einen in einem aus einer Oberschale (3) und einer Unterschale (4) gebildeten Gurtschlossgehäuse (2) angeordneten Verriegelungsmechanismus (10) für eine eingeschobene Gurtzunge (21) umfasst, der ein bei der Betätigung des Verriegelungsmechanismus (10) seine Lage von einer ersten Endposition in eine zweite Endposition veränderndes Bauteil (12; 14) aufweist, und mit einem Zustandssensor ausgestattet ist, mittels dem die Betätigung des Verriegelungsmechanismus (10) überwachbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Zustandssensor als ein elektronisches Sensorelement ausgebildet ist, welches in der Unterschale (4) angeordnet ist.
Gurtschloss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das in der Unterschale (4) angeordnete elektronische Sensorelement über zwei Leiter an ein übergeordnetes elektrisches System angeschlossen ist.
Gurtschloss nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das in der Unterschale (4) angeordnete elektronische Sensorelement ein Hallsensor (40) ist und dass das überwachte Bauteil einen Magneten (71) beinhaltet.
Gurtschloss nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das überwachte Bauteil ein Verriegelungskörper (14) für eine in das Gurtschlossgehäuse (2) eingeschobene Gurtzunge (21) ist.
Gurtschloss nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das überwachte Bauteil ein Auswerfer (12) ist.
Gurtschloss nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das in der Unterschale (4) angeordnete elektronische Sensorelement eine Spule (50) ist, deren Induktivität in Abhängigkeit von der Lageveränderung des überwachten Bauteils veränderbar ist.
Gurtschloss nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das überwachte Bauteil ein wenigstens bereichsweise metallischer Verriegelungskörper (14) für eine in das Gurtschlossgehäuse (2) eingeschobene Gurtzunge (21) ist.
Gurtschloss nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungskörper (14) oder ein von diesem abragender metallischer Fortsatz in einer seiner Endlagen, beipielsweise in der Verriegelungsposition, axial teilweise in das Innere der Spule (50) abtaucht.
Gurtschloss nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule Bestandteil einer Oszillatorschaltung ist.
Gurtschloss nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Oszillatorschaltung mit einem Auswerteglied (51) verbunden ist, mit dem bei Überschreiten einer vorgebbaren Mindestschwingfrequenzänderung ein Signal erzeugbar ist, welches das Vorliegen einer Zustandsänderung des bezüglich seiner Lage veränderbaren Bauteil (14) angibt.
Gurtschloss nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das in der Unterschale (40) angeordnete elektronische Sensorelement eine Lichtschranke (60; 70; 80) ist.
Gurtschloss nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtschranke (60; 70; 80) eine Lichtquelle (61; 62), vorzugsweise eine LED, umfasst, deren Licht zugleich zur Beleuchtung einer Einführöffnung (6) in das Gurtschlossgehäuse (2) dient.
Gurtschlosses nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das überwachte Bauteil ein Verriegelungskörper (14) für eine in das Gurtschlossgehäuse (2) eingeschobene Gurtzunge (21) ist.
Gurtschloss nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschnitt des Verriegelungskörpers (14) oder ein von diesem abragender Fortsatz in einer seiner Endlagen, beipielsweise in der Verriegelungsposition, in den Lichtweg der Lichtschranke (60; 70; 80) ragt.
Gurtschloss nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtschranke (80) eine Reflexionslichtschranke ist und dass der in den Lichtweg ragende Abschnitt (81) des Verriegelungskörpers (14) oder des davon abragenden Fortsatzes als Reflektor für eingestrahltes Licht ausgebildet ist.
Verwendung eines Gurtschlosses gemäss einem der vorangehenden Ansprüche zur Generierung eines optischen und/oder akustischen Warnsignals.
Verwendung eines Gurtschlosses gemäss einem der Ansprüche 1 bis 15 für die Aktivierung oder Deaktivierung von Mechanismen zum Aufblasen von Airbags für die Insassen eines Automobils.