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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung der Funktionalität und/oder der Position eines Bauteils, insbesondere eines in einem Kraftfahrzeug angeordneten sensierenden Bauteils, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Nicht bestimmungsgemäße Kräfte, die auch als Missbrauchskräfte bezeichnet werden, die auf ein Bauteil wirken, können beispielsweise dazu führen, dass das Bauteil von seiner Montagestelle abgerissen wird. Führt dieses Bauteil beispielsweise eine Funktion aus, bei der es auf die Position des Bauteils ankommt, so ist es möglich, dass die elektrische Funktionalität des Bauteils trotz des Abrisses beibehalten bleibt, da beispielsweise über die Stromverbindung und/oder Datenverbindung die physikalische Verbindung zu der die Daten des Bauteils auswertenden Steuervorrichtung erhalten bleibt. In dieser Situation kann es passieren, dass die übergeordnete Funktion, die die Daten des Bauteils verarbeitet, keinen Fehler oder Schaden des Bauteils detektiert und folglich Steuerungsentscheidungen basierend auf der vermeintlich korrekten Position des Bauteils trifft.
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Prekär ist diese Situation bei einem Sitzpositionssensor, welcher an einer Sitzschiene montiert ist und die Position des Sitzes eines Kraftfahrzeugs detektiert. Kommt es hier zu einem Abriss des Positionssensors, ohne dass das übergeordnete Steuergerät, in diesem Fall das Airbagssteuergerät, diesen erkennt, so kann eine Auslösung der Rückhaltesysteme im Falle eines Unfalls zu einer Gefährdung des entsprechenden Insassen führen, da die bei einer Auslösung verwendeten Betriebsparameter des Rückhaltesystems eine Funktion der Sitzposition sind, um das Rückhaltesystem auf unterschiedliche Personengrößen abzustimmen. Derzeit lässt sich ein Abriss eines Sitzpositionssensors unter Beibehaltung seiner elektrischen Funktionalität nur zufällig erkennen, da zu dem unter dem Sitz an einer Sitzschiene angeordneten Positionssensor keine direkte Sichtverbindung besteht und keine Detektionsmöglichkeit für eine Störung vorhanden ist.
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Eine Störung eines Bauteils kann daher nur diagnostiziert werden, wenn entweder ein Sichtkontakt zu dem Bauteil gegeben ist oder die Störung einen Abriss der elektrischen Verbindung bewirkt, der detektiert werden kann. Dabei kann eine derartige Störung nicht nur durch eine Missbrauchskraft hervorgerufen werden, sondern beispielsweise auch falls das Bauteil unsachgemäß von der entsprechenden Montageeinheit entfernt oder fehlerhaft montiert worden ist.
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Die Druckschrift
DE 102 42 113 B4 beschreibt eine Vorrichtung zur Erkennung einer Sitzposition eines Insassen eines Fahrzeugs mit einer Sensorik, wobei eine Auswerteelektronik die erkannte Sitzposition mit abgespeicherten Werten für eine ideale Sitzposition zur Erzielung eines optimalen Schutzes durch das Rückhaltesystem vergleicht, und in Abhängigkeit von den Abweichungen von dieser idealen Sitzposition dem Insassen Anweisungen zur Einstellung des Sitzes gibt, damit eine optimale Sitzposition erreicht werden kann.
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Die Druckschrift
DE 10 2005 050 505 A1 betrifft ein Insassen-Rückhaltesystem in einem Kraftfahrzeug mit einem Airbag, einer Steuereinheit, die bei einem Unfall den Airbag auslöst, und einem Crash-Sensor, der einen Unfall detektiert und dessen Signal an die Steuereinheit geleitet wird. Das Insassen-Rückhaltesystem umfasst weiterhin ein Sitzposition-Erkennungssystem zu Erkennung der Position eines Sitzes und einen guten Längendetektor zur Ermittlung der abgerundeten Gurtlänge eines Sicherheitsgurtes. Die Steuereinheit des Rückhaltesystems entscheidet über eine Airbagauslösung als Funktion der Signale des Crash-Sensors des Sitzposition-Erkennungssystems und des Gurtlängendetektors, wobei durch die zusätzliche Information des Gurtlängendetektors über die abgerundete Länge des Sicherheitsgurtes noch genauer ermittelt werden kann, in welcher Entfernung sich der Insasse zum Airbag befindet.
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Die Druckschrift
WO 98/ 22 305 A1 beschreibt eine im oder an einem Fahrersitz angeordnete Steuervorrichtung, die einen Aufnehmer zur Sitzbelegungserkennung, einen Aufnehmer zur Positionserkennung des Fahrzeugsitzes, eine gemeinsame Steuerschaltung und eine Energieversorgung für die Steuerschaltung aufweist. Dabei ist der Aufnehmer zur Sitzbelegungserkennung und der Aufnehmer zur Positionserkennung des Fahrzeugsitzes elektrisch leitend mit der Steuerschaltung verbunden.
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Die Druckschrift
DE 10 2013 213 937 B3 betrifft einen Fahrzeugsitzpositionssensor zur Erfassung einer Sitzposition eines Fahrzeugsitzes relativ zu einem Fahrzeugboden, auf dem der Fahrzeugsitz verstellbar angeordnet ist, mit einem Sensorgehäuse, das zur Befestigung an einem sitzfesten Bauteil oder einem bodenfesten Bauteil vorgesehen ist, mit wenigstens einem Hall-Sensor, der im Sensorgehäuse angeordnet ist, mit einem ersten elektrischen Leiter, der mit einem ersten elektrischen Kontakt des Hall-Sensors oder einer im Sensorgehäuse angeordneten, mit dem Hall-Sensor elektrisch verbundenen Sensorschaltung elektrisch verbunden ist, mit einem zum ersten Leiter separaten zweiten elektrischen Leiter, der mit einem zum ersten Kontakt separaten zweiten elektrischen Kontakt des Hall-Sensors oder der Sensorschaltung elektrisch verbunden ist, wobei die beiden Kontakte im Betrieb des Sensors auf unterschiedlichen elektrischen Potentialen liegen. Eine erhöhte Betriebssicherheit ergibt sich durch eine Kurzschlussbrücke, die zwischen einer Schließstellunq, in der sie die beiden Leiter elektrisch miteinander verbindet, und einer Offenstellung verstellbar ist, in der sie zumindest von einem der Leiter elektrisch getrennt ist, wobei die Kurzschlussbrücke bei am jeweiligen Bauteil ordnungsgemäß befestigtem Sensorgehäuse ihre Offenstellung einnimmt und bei nicht am jeweiligen Bauteil befestigtem Sensorgehäuse ihre Schließstellung einnimmt.
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Die nachveröffentlichte Druckschrift
DE 10 2013 221 986 A1 betrifft einen FahrzeugsitzPositionssensor zum Detektieren wenigstens einer Sitzposition eines Fahrzeugsitzes relativ zu einem Fahrzeugboden, auf dem der Fahrzeugsitz mittels sitzfesten Sitzschienen und damit zusammenwirkenden bodenfesten zugehörigen Bodenschienen längsverstellbar angeordnet ist, mit einer Sensoreinheit, die wenigstens einen Schalter aufweist und die an einer solchen Sitz- oder Bodenschiene befestigbar ist, und mit einer Auslöseeinheit, die im Bereich der zu detektierenden Sitzposition an der jeweils zugehörigen Boden- oder Sitzschiene befestigbar ist. Der jeweilige Schalter weist zu seiner Betätigung ein verstellbares Schaltglied auf, das zumindest in eine erste Schaltstellung und in eine zweite Schaltstellung verstellbar ist. Am jeweiligen Schalter ist der ersten Schaltstellung ein erstes elektrisches Schaltsignal und in der zweiten Schaltstellung ein zweites elektrisches Schaltsignal abgreifbar, das sich vom ersten Schaltsignal unterscheidet. Das Schaltglied nimmt außerhalb der zu detektierenden Sitzposition seine erste Schaltstellung ein. Die Auslöseeinheit betätigt innerhalb der zu detektierenden Sitzposition den Schalter, derart, dass das Schaltglied seine zweite Schaltstellung einnimmt.
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Wie bereits oben erwähnt, kann die Funktionalität und/oder die Position der sensierenden Bauteile der Sitzpositionserkennung durch Missbrauchskräfte oder Fehlmontage gestört sein, ohne dass dies erkennbar ist, wodurch Fehler in Steuerentscheidung auftreten können, die auf Daten der sensierenden Bauteile beruhen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Überwachung von Funktionalität und/oder Position eines Bauteils zu schaffen, um Störungen des Bauteils leichter erkennen zu können.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Überwachung der Funktionalität und/oder der Position eines in einem Kraftfahrzeug angeordneten Bauteils, wobei das Bauteil an einer Einbauposition angeordnet ist und eine elektrische Verbindung zu einem Steuergerät aufweist, ist mit dem zu überwachenden Bauteil verbunden und stellt die elektrische Verbindung des Bauteils zu dem Steuergerät nur bei einer korrekten Positionierung des Bauteils in der Einbauposition her. Bei dem zu überwachenden Bauteil kann es sich insbesondere um ein sensierendes Bauteil handeln, also ein Bauteil, welches zur Erfassung von Daten ausgelegt ist. Dabei wird die elektrische Verbindung hergestellt, wenn das Bauteil sich in seiner Einbauposition befindet, und die elektrische Verbindung wird unterbrochen, wenn das Bauteil aus seiner Einbauposition entfernt wird.
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Mit anderen Worten, sollte das Bauteil und die Überwachungsvorrichtung nicht vorschriftsgemäß eingebaut oder aus seiner Einbauposition entfernt werden, so wird im ersten Fall kein elektrischer Kontakt hergestellt oder der elektrische Kontakt wird im zweiten Fall unterbrochen. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass bei Bauteilen, die beispielsweise verdeckt angeordnet sind und keine direkte Sichtverbindung aufweisen, deren Position und/oder Funktionalität anhand der physikalischen Verbindung überprüfbar ist.
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Dabei weist das Schaltelement ein innerhalb der elektrischen Verbindung angeordnetes Kontaktelement und ein mit dem Kontaktelement verbundenes mechanisches Element auf, wobei das mechanische Element das Kontaktelement in der elektrischen Verbindung hält und diese herstellt, wenn das Bauteil sich in seiner Einbauposition befindet, und das Kontaktelement aus der elektrischen Verbindung entfernt und diese unterbricht, wenn das Bauteil aus seiner Einbauposition entfernt wird.
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Ferner wird innerhalb des mechanischen Elements eine Federkraft aufgebaut, wenn das Bauteil sich in seiner Einbauposition befindet, und mit dem Entfernen des Bauteils aus seiner Einbauposition wird die Federkraft des mechanischen Elements abgebaut, wodurch das Kontaktelement aus der elektrischen Verbindung entfernt wird.
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Schließlich weist das mechanische Element ein mit dem Kontaktelement verbundenes Federelement und einen mit dem Federelement verbundenen Stift auf.
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Weiter bevorzugt ist die Vorrichtung ein integraler Bestandteil des Bauteils. Auf diese Weise wird die Überwachungsfunktion der Vorrichtung sichergestellt.
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Insbesondere kann das Federelement durch eine Membran gebildet werden. Auf diese Weise kann das Bauteil mit der Überwachungsvorrichtung beispielsweise wasserdicht ausgelegt werden.
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Insbesondere wird das Bauteil durch einen Sitzpositionssensor gebildet, wobei der Sitzpositionssensor und die Vorrichtung innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses angeordnet sind. Auf diese Weise wird die Überwachungsvorrichtung integraler Bestandteil des Sitzpositionssensors.
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Weiter bevorzugt sind der Sitzpositionssensor und die Vorrichtung an einer Sitzschiene eines Kraftfahrzeugsitzes angeordnet.
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Zusammenfassend bietet die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung die folgenden Vorteile:
- - Fehlererkennung bei Falschverbau, Nicht-Verbau oder mechanische Störungen in Betrieb des Bauteils,
- - Detektion einer Störung ohne direkten Sichtkontakt zum Bauteil,
- - Verhinderung von Schäden am Menschen und am Bauteil,
- - Vermeidung einer Auslieferung defekter oder falsch montierter Bauteile an den Kunden,
- - Überwachung des Festsitzes eines Bauteils,
- - Schutz vor Missbrauch eines Bauteils, beispielsweise Sicherung von pyrotechnischen Bauteilen vor dem Verbau,
- - Möglichkeit der Anwendung der Überwachungsvorrichtung in diversen Anwendungsbereichen,
- - Kostenersparnis, da eine Störung schneller festgestellt werden kann und somit nur das betroffene Bauteil und nicht die gesamte Baugruppe ausgetauscht werden müssen,
- - einfache und schnelle Lokalisierung einer Störung.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert. Dabei zeigt
- 1 die Anordnung eines Sitzpositionssensors an einer Sitzschiene,
- 2 der Sitzpositionssensor der 1 mit möglichen Störkräften,
- 3 der Sitzpositionssensor der 1 in abgerissenem Zustand,
- 4 die Vorrichtung zur Überwachung der Funktionalität eines Bauteils am Beispiel eines Sensors in schematischer Darstellung im ungestörten Zustand,
- 5 die Vorrichtung der 4 im gestörten Zustand, und
- 6 die Funktionsüberprüfung in schematischer Darstellung.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Sitzschiene eines Kraftfahrzeugs umfassend eine Oberschiene 3, die mittels der Befestigungslaschen 5 und 6 zur Befestigung eines Sitzes (nicht dargestellt) dient, und eine Unterschiene 4, die am Boden eines Fahrzeugs befestigt ist. Zur Bestimmung der Position der Oberschiene 3 ist an dieser ein Sitzpositionssensor 1 angeordnet, dessen Position durch ein Sicherungselement 2, beispielsweise eine Schraube, gesichert ist. Zur Verstellung des Sitzes (nicht dargestellt) ist ein elektrischer Antrieb 7 vorgesehen, der die Oberschiene 3 mittels einer Zahnstange 8 gegenüber der Unterschiene 4 verschiebt.
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2 zeigt einen Ausschnitt der Umgebung des Sitzpositionssensors 1, der an der Oberschiene 3 in der Umgebung der Befestigungslasche 5 befestigt ist, wobei die Schraube 2 die Position des Sitzpositionssensors 1 hält und gegen Verdrehung schützt. Dabei ist die Oberschiene 3 gegenüber der Unterschiene 4 beweglich, wie dies bereits in Zusammenhang mit 1 erläutert wurde.
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Auf den Sitzpositionssensor 1 können nun unterschiedliche Störkräfte in unterschiedlichen Richtungen einwirken, die beispielsweise durch Objekte wie Flaschen, Staubsauger und Ähnliches oder durch menschliche Einwirkungen, wie beispielsweise ein versehentlicher Fußtritt, hervorgerufen werden können.
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Als Folge einer derartigen Einwirkung einer Störkraft kann es zu einem Abriss des Sitzpositionssensors 1 kommen, wie dies beispielhaft in der 3 dargestellt ist. Bei einem derartigen Abriss des Bauteils 1, im vorliegenden Falle des Sitzpositionssensors 1, kann eine Störung nur diagnostiziert werden durch einen Sichtkontakt zum Bauteil 1 oder eine Fehlererkennung im entsprechenden Airbagsteuergerät (nicht dargestellt). Letzteres ist jedoch nur möglich, wenn die elektrische Verbindung zwischen dem Sitzpositionssensor 1 und dem Airbagsteuergerät unterbrochen ist. Dies muss nicht notwendigerweise bei einem Abriss des Bauteils 1 der Fall sein. Es ist der Fall denkbar, bei dem durch eine mechanische Störung sich das Bauteil 1 nicht mehr in seiner ursprünglichen Position an der Oberschiene 3 befindet, also abgerissen ist, jedoch die elektrische Verbindung zum dazugehörigen Steuergerät beschädigt ist. In diesem Fall ist eine sichere Erkennung der Sitzposition nicht mehr möglich, was zu körperlichen Schäden beim Sitzinsassen im Fall einer Crashsituation führen kann, da beispielsweise Steuerparameter bei einer Auslösung des Rückhaltesystems zum Einsatz kommen, die nicht der tatsächlichen Sitzposition entsprechen.
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In 4 ist eine Überwachungsvorrichtung 10 dargestellt, die beispielsweise als integraler Bestandteil eines Sitzpositionssensors 1 (nicht vollständig dargestellt) ausgelegt sein kann. Der Sitzpositionssensor 1 einschließlich der Überwachungsvorrichtung 10 ist mit einer Schraube 17 sowie dem Sicherungselement 2 an die Oberschiene 3 befestigt, wie dies in den 1 und 2 bereits dargestellt ist. In der schematischen Darstellung der 4 umfasst die Überwachungsvorrichtung 10 einen Stift 11 sowie eine Membran 12 und einen Kontaktteller 13, der innerhalb des Sensorgehäuses 16 angeordnet ist. Der Kontaktteller 13 dient dazu, die Stromversorgung 15 des Sitzleitungsstranges mit der Stromversorgung 14 der Platine des Sitzpositionssensors 1 zu verbinden.
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Dabei stößt der Stift 11 über eine Öffnung des Sensorgehäuses 16 an die Oberschiene 3 und hält den Kontaktteller 13 in Position, sodass die elektrische Verbindung zwischen der Stromversorgung 14 der Platine des Sitzpositionssensors 1 und der Stromversorgung 15 des Sitzleitungsstrangs, d.h. externen Stromversorgung bzw. Datenverbindung, gewährleistet ist. Durch den Stift 11 wird die Membran 12 ausgelenkt und eine Federkraft erzeugt. Ferner dient die Membran 12 dazu die Wasserdichtigkeit des Sitzpositionssensors 1 in Zusammenwirkung mit der äußeren und inneren Hülle 18, 19 des Sensorgehäuses 16 herzustellen.
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5 zeigt den Sitzpositionssensor 1 mit der Überwachungsvorrichtung 10 im abgerissenen Zustand. Der Abriss des Sitzpositionssensors 1 von der Oberschiene 3 der 4 führt zu einem Ausfahren des Stifts 11 durch die Öffnung des Sensorgehäuses 16 aufgrund der Federkraft der Membran 12. Da die Membran 12 mit dem Kontaktteller 13 verbunden ist, wird die elektrische Verbindung zwischen der Stromversorgung 14 der Sensorplatine und der äußeren Stromversorgung 15 unterbrochen, welches im entsprechenden Steuergerät detektierbar ist. Wie bereits in Zusammenhang mit der 4 erwähnt, sorgt die Membran 12 für die Wasserdichtigkeit des Sitzpositionssensors 1, mit anderen Worten, sollte Feuchtigkeit oder Wasser durch die Öffnung des vorderen Sensorgehäuses 16 dringen, so wird die Feuchtigkeit von der Membran 12 aufgehalten.
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6 beschreibt in schematischer Darstellung das Zusammenspiel zwischen einer Steuervorrichtung 20 und einem mit einer Überwachungsvorrichtung 10 versehenen Bauteils 1, in diesem Falle dem Sitzpositionssensors 1. Die Steuervorrichtung 20, beispielsweise das Airbag-Steuergerät, initiiert eine Statusabfrage S1, mittels der der Status des Bauteils 1 ermittelt werden soll. Die Statusabfrage S1 bewirkt in der Überwachungsvorrichtung 10 im Schritt S2 eine Überprüfung der Position/Festsitz und/oder der Funktion des Bauteils 1. Im Schritt S3 wird überprüft, ob die Überprüfung im Schritt S2 positiv oder negativ verlaufen ist.
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Bei einem positiven Verlauf wird im Schritt S4 festgestellt, dass der Kontakt vorhanden ist, was im Schritt S5 zu dem Ergebnis führt, dass Position/Festsitz und Funktion gewährleistet sind. Ist dies der Fall, so wird im Schritt S6 der Status „ungestört“ und damit funktionsfähig festgestellt und an die Steuervorrichtung 20 übergeben, die beispielsweise die Überprüfung zu festgesetzten Zeiten vornimmt.
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Wird im Schritt S3 festgestellt, dass die Überprüfung im Schritt S2 negativ verlaufen ist, so wird im Schritt S7 festgestellt dass der Kontakt unterbrochen ist. Dies führt im Schritt S8 zu der Feststellung dass Position/Festsitz und Funktion des zu überwachenden Bauteils 1 nicht gewährleistet sind, so dass der nachfolgende Schritt S9 den Status „gestört“ feststellt, d.h. die Position und/oder die Funktionalität des Bauteils ist nicht in Ordnung. Dies wird an die Steuervorrichtung 20 übergeben, die im Schritt S 10 damit eine Fehlermeldung detektiert und die Fehlermeldung im Schritt S 11 ausgibt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bauteil, Sitzpositionssensor
- 2
- Sicherungselement, Schraube
- 3
- Oberschiene
- 4
- Unterschiene
- 5
- Befestigungslasche
- 6
- Befestigungslasche
- 7
- elektrischer Antrieb
- 8
- Zahnstange
- 10
- Überwachungsvorrichtung
- 11
- Stift
- 12
- Membran
- 13
- Kontaktteller, Kontaktelement
- 14
- Stromversorgung Platine Sitzpositionssensor
- 15
- Stromversorgung Sitzleitungsstrang
- 16
- Gehäuse Sitzpositionssensor, Sensorgehäuse
- 17
- Befestigungsschraube, Schraube
- 18
- äußere Hülle
- 19
- innere Hülle
- 20
- Steuergerät/ Steuervorrichtung
- S1
- Statusabfrage
- S2
- Überprüfung
- S3
- Abfrage/Verzweigung
- S4
- Kontakt vorhanden
- S5
- Position und Funktion gewährleistet
- S6
- Status: ungestörter Zustand
- S7
- Kontakt unterbrochen
- S8
- Position und Funktion nicht gewährleistet
- S9
- Status: gestörter Zustand
- S10
- Erstellen Fehlermeldung
- S11
- Ausgabe Fehlermeldung
