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Die Erfindung betrifft ein Gurtschloss für eine Sicherheitsgurteinrichtung eines Kraftfahrzeuges mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
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Gurtschlösser mit einem aus einer Normalstellung in eine Präsentierstellung verfahrbaren Schlosskopf werden in Sicherheitsgurteinrichtungen von Kraftfahrzeugen verwendet, wenn der Schlosskopf in der Normalstellung für den Insassen schwer zugänglich ist, oder wenn die Sicherheitsgurteinrichtung auch für Insassen ausgelegt werden soll, welche in ihrer Beweglichkeit stark eingeschränkt sind. Der verfahrbare Schlosskopf wird dann zum Anlegen der Sicherheitsgurteinrichtung aus der Normalstellung in eine ausgefahrene Präsentierstellung verfahren, in der der Insasse die Gurtzunge bequem in dem Schlosskopf verriegeln kann. Nach dem Verriegeln der Gurtzunge wird der Schlosskopf mit der verriegelten Gurtzunge wieder in die für die Rückhaltung des Insassen vorgesehene Normalstellung verfahren.
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Ein solches Gurtschloss ist z.B. aus der
DE 10 2011 114 497 A1 bekannt. Bei dem dort beschriebenen Gurtschloss ist der Schlosskopf mittels einer elektromotorischen Antriebseinrichtung aus der Normalstellung in eine ausgefahrene Präsentierstellung verfahrbar. Die elektromotorische Antriebseinrichtung ist durch einen Elektromotor gebildet, welcher eine Gewindespindel eines Gewindespindeltriebes antreibt. Die Gewindespindel greift mit ihrem Gewinde in eine Gewindemuffe ein, welche in einer Profilschiene längsverschieblich geführt ist. Der Schlosskopf des Gurtschlosses ist über Seile mit der Gewindemuffe verbunden, welche die Bewegungen der Gewindemuffe auf den Schlosskopf übertragen.
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Ferner ist es allgemein bekannt, vorhandene Gurtlose aus dem Sicherheitsgurt in einer Vorunfallphase oder auch unmittelbar nach dem Anschnallen mittels einer elektromotorischen Antriebseinrichtung herauszuziehen, was mittels der aus der
DE 10 2011 114 497 A1 bekannten Antriebseinrichtung auch verwirklicht werden kann.
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Zur Ansteuerung der Antriebseinrichtung ist es bekannt, die Signale verschiedener Sensoren in dem Kraftfahrzeug oder auch die Signale eines zentralen Steuersystem des Kraftfahrzeuges zu verwenden, wobei der Antriebseinrichtung zusätzlich eine die Signale verarbeitende Steuereinheit zugeordnet sein kann.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Gurtschloss mit einer möglichst genauen Steuerbarkeit der Verfahrbewegung bereitzustellen.
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Zur Lösung der Aufgabe schlägt die Erfindung ein Gurtschloss mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vor. Weitere bevorzugte Weiterentwicklungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Gemäß dem Grundgedanken der Erfindung wird zur Lösung der Aufgabe vorgeschlagen, dass eine die Drehbewegung der Antriebswelle und/oder der Gewindespindel detektierende erste Sensoreinrichtung, und eine wenigstens eine Referenzstellung der Gewindemuffe detektierende zweite Sensoreinrichtung vorgesehen ist, und die Antriebseinrichtung in Abhängigkeit von den Signalen der ersten und der zweiten Sensoreinrichtung ansteuerbar ist. Durch die vorgeschlagene Lösung kann die Verfahrbewegung des Gurtschlosses mit einer sehr hohen Genauigkeit verwirklicht werden. Dabei ist insbesondere die Verwendung beider Signale in Kombination für die Genauigkeit der Ansteuerung wichtig. In einem ersten Schritt wird die Referenzstellung der Gewindemuffe anhand der zweiten Sensoreinrichtung detektiert, so dass die Stellung der Gewindemuffe zumindest in einer Stellung mit einer sehr hohen Genauigkeit und unmittelbar detektiert wird. Anschließend wird die Längsbewegung der Gewindemuffe mittels der ersten Sensoreinrichtung mit einer sehr hohen Auflösung und Genauigkeit gemessen, indem die Drehbewegung der Gewindespindel oder der Antriebswelle durch die zweite Sensoreinrichtung detektiert wird. Da die Drehbewegung der Gewindespindel in eine geringere Längsbewegung der Gewindemuffe mit einer geringeren Geschwindigkeit untersetzt wird, kann die Längsbewegung durch das Detektieren der Drehbewegung mit einer höheren Auflösung und einer dadurch bedingten höheren Genauigkeit vorgenommen werden.
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Dabei kann ein besonders einfacher Aufbau des Gurtschlosses dadurch verwirklicht werden, indem die erste und die zweite Sensoreinrichtung jeweils wenigstens einen Sensor aufweisen, welche auf einem gemeinsamen Trägerteil angeordnet sind. Die beiden Sensoren können dadurch zusammen montiert und durch einen gemeinsamen elektrischen Kontakt mit einer externen Auswerteeinheit bzw. Steuereinheit elektrisch kontaktiert werden. Ferner können die Sensoren dadurch sehr einfach in einer vorbestimmten Ausrichtung und Anordnung zueinander an dem Gurtschloss befestigt werden, wobei die Sensoren aufgrund der Anordnung auf dem gemeinsamen Trägerteil mit einer sehr geringen Kette von Formtoleranzen zueinander, also mit einer sehr hohen Genauigkeit, positioniert werden können.
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Weiterhin kann das Trägerteil zusätzlich Träger von wenigstens einem elektronischen Leistungsbauelement und/oder eines Kontaktes für einen Gurtschlossschalter sein. Das Trägerteil kann dadurch als zentrale elektronische Baugruppe in dem Gurtschloss ausgebildet werden, wobei das Trägerteil dazu z.B. eine Leitstruktur aufweisen kann, über welche die darauf angeordneten Bauteile elektrisch miteinander verbunden sein können. Ferner können die Bauteile dadurch in gleicher Weise wie die Sensoren zueinander mit einer sehr hohen Lagegenauigkeit zu den Sensoren angeordnet und ausgerichtet werden.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das Gurtschloss ein schalenförmiges Gehäuse aufweist, in welchem die Antriebseinrichtung und der Gewindespindeltrieb angeordnet sind, und das Trägerteil an dem Gehäuse und zwischen dem Gehäuse und der darin gehaltenen Antriebseinrichtung und dem Gewindespindeltrieb angeordnet ist. Das Trägerteil wird praktisch zuerst an dem Gehäuse befestigt und erst dann werden der Gewindespindeltrieb und die Antriebseinrichtung aufgesetzt. Das Trägerteil mit den Sensoren findet durch die Befestigung in dem Gehäuse eine sehr gute und lagegenaue mechanische Unterstützung an dem Gurtschloss mit einer gleichzeitig sehr lagegenauen Positionierung zu dem aufgesetzten Gewindespindeltrieb und der Antriebseinrichtung, was insbesondere für die Funktionsfähigkeit der Sensoreinrichtungen von besonderer Bedeutung ist, da für diese eine sehr genaue Ausrichtung und Anordnung der Sensoren zu den Magneten der Antriebseinrichtung und des Gewindespindeltriebes von besonderer Bedeutung ist.
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Insbesondere kann eine Steuereinheit vorgesehen sein, der die Signale der ersten und der zweiten Sensoreinrichtung zugeführt werden, welche das Signal der ersten Sensoreinrichtung zur Ansteuerung der Antriebseinrichtung in Abhängigkeit von dem Signal der zweiten Sensoreinrichtung initialisiert. Durch die Initialisierung des Signals der ersten Sensoreinrichtung wird das Signal der zweiten Sensoreinrichtung praktisch bei der Signalweiterverarbeitung der ersten Sensoreinrichtung mit berücksichtigt. Durch die Initialisierung wird das Signal der ersten Sensoreinrichtung in der Weiterverarbeitung auf einen bestimmten Wert, wie z.B. „0“, gesetzt, so dass die Stellung der Gewindemuffe anschließend absolut in Abhängigkeit von dem Drehwinkel der Gewindespindel oder der Antriebswelle der Antriebseinrichtung bestimmt werden kann.
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Die Drehbewegung der Gewindespindel oder der Antriebswelle kann besonders einfach und genau detektiert werden, indem an der Antriebswelle oder der Gewindespindel ein Magnetrad vorgesehen ist, und die erste Sensoreinrichtung wenigstens zwei auf die Radialaußenseite des Polrades gerichtete, in Umfangsrichtung des Polrades beabstandete Sensoren aufweist. Dabei kann der Außendurchmesser der Gewindespindel bzw. des Antriebsrades durch das Aufsetzen des Polrades bewusst vergrößert werden, wodurch die Auflösung der Messgenauigkeit weiter erhöht werden kann. Damit die Messung auf dem maximalen Durchmesser mit einer größtmöglichen Auflösung erfolgt, sind die Sensoren bewusst auf die Radialaußenseite des Polrades gerichtet. Ferner sind bewusst zwei in Umfangsrichtung beabstandete Sensoren vorgesehen, wodurch die Drehrichtung des Polrades und damit die Bewegungsrichtung der Gewindemuffe detektiert werden kann.
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Ferner umfasst die zweite Sensoreinrichtung bevorzugt einen gegenüber der Gewindemuffe feststehend angeordneten Sensor, welcher derart angeordnet ist, dass er von der Gewindemuffe unmittelbar vor dem Erreichen einer zurückgezogenen Normalstellung passiert wird. Durch die vorgeschlagene Lösung kann durch die zweite Sensoreinrichtung ein Signal erzeugt werden, welches unmittelbar das Erreichen der Normalstellung des Schlosskopfes repräsentiert, so dass die Antriebseinrichtung dadurch unmittelbar bevor der Schlosskopf die Normalstellung erreicht angesteuert und deaktiviert werden kann. Ferner erzeugt die zweite Sensoreinrichtung unmittelbar zu Beginn der Ausfahrbewegung des Schlosskopfes in die Präsentierstellung ein Signal, mittels dessen das Signal der ersten Sensoreinrichtung in einer frühestmöglichen Phase der Ausfahrbewegung initialisiert werden kann, so dass die Verfahrbewegung des Schlosskopfes anschließend durch die Auswertung des Signals der ersten Sensoreinrichtung mit der hohen Genauigkeit detektiert werden kann. Dabei kann entweder die Gewindemuffe selbst oder auch ein mit dieser feststehendes Teil an dem Sensor vorbeigeführt werden, sofern der Sensor nicht unmittelbar angrenzend zu dem Verfahrweg der Gewindemuffe positioniert werden kann. Wichtig ist nur, dass der Sensor feststeht und von der Gewindemuffe selbst oder von dem mit diesem verbundenen Teil erst kurz vor dem Erreichen der Normalstellung des Schlosskopfes passiert wird.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass die Profilschiene U-förmig mit zwei gegenüberliegenden Schenkeln ausgebildet ist, und die Gewindemuffe zwischen den Schenkeln geführt ist und mit wenigstens einem Arm einen der Schenkel der Profilschiene zu der Außenseite hin umfasst, und die zweite Sensoreinrichtung einen Sensor aufweist, welcher derart angeordnet ist, dass der Arm der Gewindemuffe die Sensorfläche des Sensors der zweiten Sensoreinrichtung in der Referenzstellung passiert. Durch die vorgeschlagene Lösung kann der Sensor der zweiten Sensoreinrichtung seitlich und außerhalb der Profilschiene positioniert werden, so dass die Profilschiene selbst für die Detektierung der Position der Gewindemuffe und die Anordnung der Sensoreinrichtung nicht verändert zu werden braucht. Dabei kann der Sensor der zweiten Sensoreinrichtung vorteilhaft außerhalb und an einem für die Messung günstigen Ort seitlich des Schenkels der Profilschiene positioniert werden.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt:
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1: ein erfindungsgemäßes Gurtschloss mit einer Antriebseinrichtung;
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2: ein vergrößerter Ausschnitt der Stirnseite der Antriebseinrichtung mit einem Teilausschnitt eines Gewindespindeltriebes;
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3: die Antriebseinrichtung mit einer ersten Sensoreinrichtung und ein Trägerteil; und
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4: das Trägerteil in verschiedenen vergrößerten Darstellungen als Einzelteil.
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In der 1 ist ein erfindungsgemäßes Gurtschloss 1 mit einem Schlosskopf 2, einer Antriebseinrichtung 3, einem Gewindespindeltrieb 4 und einer Steuereinheit 23 zu erkennen. Die Antriebseinrichtung 3, der Gewindespindeltrieb 4 und die Steuereinheit 23 sind zusammen in einem Gehäuse 5 gehalten, über welches das Gurtschloss 1 seinerseits an einem Fahrzeug befestigbar ist. Von dem Gehäuse 5 wurde für eine verbesserte Erkennbarkeit der Bauteile eine Gehäusehälfte entfernt, welche zu dem fertigen Gurtschloss 1 hinzugedacht werden kann.
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Der Gewindespindeltrieb 4 umfasst eine im Querschnitt U-förmige Profilschiene 7 mit einer darin gehaltenen und drehfest in Längsrichtung geführten Gewindemuffe 9. Weiterhin umfasst der Gewindespindeltrieb 4 eine Gewindespindel 8, welche über ein Getriebe 6 von einer Antriebswelle 22 der als Elektromotor ausgebildeten Antriebseinrichtung 3 bei einer entsprechenden Aktivierung zu einer Drehbewegung um ihre Längsachse angetrieben wird. Die Gewindespindel 8 greift ihrerseits in ein Innengewinde der Gewindemuffe 9 ein, welche aufgrund der drehfesten Führung daraufhin zu einer Längsbewegung in der Profilschiene 7 angetrieben wird. Die Gewindemuffe 9 ist über zwei Seilenden eines zu einer Schlaufe gelegten Seiles mit dem Schlosskopf 2 des Gurtschlosses 1 verbunden, so dass die Bewegung der Gewindemuffe 9 auf den Schlosskopf 2 übertragen wird. Je nach der Drehrichtung der Gewindespindel 8 wird der Schlosskopf 2 damit in einer Ausfahrbewegung in die Präsentierstellung oder in einer Rückzugsbewegung in die Normalstellung verfahren. Die beiden Seilstränge des zu der Schlaufe gelegten Seiles sind in der 1 nicht zu erkennen, da sie durch einen Faltenbalg nach außen hin abgedeckt sind.
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In der 2 sind der Gewindespindeltrieb 4 und die Antriebseinrichtung 3 in Sicht auf die von dem Schlosskopf 2 abgewandte Stirnseite ohne das Getriebe 6 zu erkennen. An der Gewindemuffe 9 ist ein fest mit der Gewindemuffe 9 verbundener Arm 10 vorgesehen, welcher den in der Darstellung rechten Schenkel der U-förmigen Profilschiene 7 nach außen umfasst und sich an der Außenseite des Schenkels in Richtung eines in dem Gehäuse 5 gehaltenen Trägerteils 15 erstreckt. An der Stirnseite des freien Endes des Armes 10 ist ein Magnet 11 vorgesehen. Die Gewindemuffe 9 und der daran gehaltene Arm 10 sind so angeordnet und geformt, dass der Arm 10 in einer Referenzstellung der Gewindemuffe 9 mit dem Magneten 11 über einem auf dem Trägerteil 15 angeordneten Sensor 12 positioniert ist.
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In der 3 ist die Antriebseinrichtung 3 in Sicht auf ihre andere, d.h. dem Schlosskopf 2 zugewandte Stirnseite, zu erkennen. Auf der aus der Antriebseinrichtung 3 herausgeführten Antriebswelle 22 ist eine Magnetrad 13 mit einer in Umfangsrichtung wechselnden Polung vorgesehen, so dass das Magnetrad 13 von einem Magnetfeld wechselnder Ausrichtung umgeben ist. Auf dem zwischen dem Magnetrad 13 und dem Gehäuse 5 angeordneten Abschnitt des Trägerteils 15 sind zwei nebeneinander angeordnete Sensoren 14 angeordnet, welche mit ihren Sensorflächen auf die äußere Mantelfläche des Magnetrades 13 gerichtet sind.
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Das Trägerteil 15 ist in der 4 vergrößert dargestellt. Das Trägerteil 15 ist durch eine Platte 16 mit einer durch die Einbaugeometrie in dem Gehäuse 5 und die darauf anzuordnenden Baugruppen vorgegebenen Außengeometrie gebildet. Die Platte 16 selbst kann durch ein Kunststoffteil mit einer umspritzten Leiterstruktur oder einer aufgebrachten Leiterstruktur gebildet sein. Die Sensoren 12 und 14 sind auf definierten Abschnitten des Trägerteils 15 angeordnet, welche so gewählt sind, dass sie in der Befestigungsstellung des Trägerteils 15 in dem Gehäuse 5 und nach der Befestigung der Antriebseinrichtung 3 und des Gewindespindeltriebes 4 genau unter dem an der Antriebseinrichtung 3 vorgesehenen Magnetrad 13 und unterhalb des Magneten 11 an dem Arm 10 in der Referenzstellung der Gewindemuffe 9 positioniert sind. Ferner sind auf dem Trägerteil 15 ein elektronisches Leistungsbauteil 18 in Form eines Kondensators und ein Kontakt 19 für einen Gurtschlossschalter vorgesehen. Das Trägerbauteil 15 ist über Befestigungsöffnungen 20 auf entsprechenden Befestigungsdomen in dem Gehäuse 5 befestigbar und über eine zentrale Kontaktstelle 17 und eine darauf elektrische kontaktierte Leitung 24 mit einer externen elektrischen Netzstruktur des Fahrzeuges verbunden. Auf dem Trägerbauteil 15 können ferner weitere IC-Bausteine vorgesehen werden, welche dann die elektronische Baugruppe der Steuereinheit 23 bilden und nach außen hin nur durch eine in der 1 zu erkennende Gehäusekappe 25 abgedeckt ist. Damit kann das Trägerbauteil 15 als eine zentrale elektronische Baugruppe mit den für die Steuerung vorgesehenen Sensoren 12 und 14, elektronischen Leistungsbauteilen 18, elektrischen Kontakten 19 und eventuell vorzusehenden IC-Bausteinen angesehen werden.
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Das Trägerbauteil 15 ist an dem Gehäuse 5 zwischen dem Gehäuse 5 und der Antriebseinrichtung 3 bzw. dem Gewindespindeltrieb 4 angeordnet und dadurch zusätzlich fixiert. An der dem Gehäuse 5 zugewandten Seite der Platte 16 des Trägerbauteils 15 sind zwei Abstandshalter 21 in Form von elastischen Körpern vorgesehen, welche das Trägerbauteil 15 gegenüber dem Gehäuse verspannen und dadurch Bewegungen des Trägerbauteils 15 gegenüber dem Gehäuse 5 und dadurch bedingte Klappergeräusche verhindern.
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Das Magnetrad 13 bildet mit den beiden auf die Umfangsfläche des Magnetrades 13 gerichteten Sensoren 14 die erste Sensoreinrichtung, welche die Drehbewegung der Antriebswelle 22 detektiert. Da die Drehbewegung der Antriebswelle 22 über das Getriebe 6 auch auf die Gewindespindel 8 übertragen wird, kann damit aus dem Signal der ersten Sensoreinrichtung auch die Drehbewegung der Gewindespindel 8 und unter Berücksichtigung des Übersetzungsverhältnisses zwischen der Gewindespindel 8 und der Gewindemuffe 9 auch die Verschiebebewegung der Gewindemuffe 9 detektiert werden. Sofern die Drehbewegung der Antriebswelle 22 über das Getriebe 6 in eine langsamere Drehbewegung der Gewindespindel 8 und über die Steigung des Innengewindes der Gewindemuffe 9 wiederum in eine noch langsamere Verschiebebewegung der Gewindemuffe übersetzt wird, kann die langsamere Bewegung der Gewindemuffe 9 durch die Detektierung der erheblich schnelleren Drehbewegung der Antriebswelle 22 unter Berücksichtigung des Übersetzungsverhältnisses mit einer erheblich höheren Genauigkeit detektiert werden. Der Magnet 11 an dem Arm 10 bildet zusammen mit dem Sensor 12 auf dem Trägerbauteil 15 die zweite Sensoreinrichtung. Der Sensor 12 ist so an dem Trägerbauteil 15 angeordnet und in der befestigten Stellung des Trägerbauteils 15 positioniert, dass der Arm 10 genau dann die Sensorfläche des Sensors 12 mit dem an dem Ende befestigten Magneten 11 passiert, wenn sich die Gewindemuffe 9 und damit der Schlosskopf 2 in der vorbestimmten Referenzstellung befinden. Dies kann die Normalstellung selbst oder eine unmittelbar an die Normalstellung des Schlosskopfes angrenzende Stellung sein, so dass die zweite Sensoreinrichtung unmittelbar zu Beginn der Verfahrbewegung des Schlosskopfes 2 aus der Normalstellung in die Präsentierstellung ein Signal erzeugt. Durch dieses Signal kann die Referenzstellung des Schlosskopfes 2 absolut und mit einer sehr hohen Genauigkeit detektiert werden. Anhand dieses Signals und in Kenntnis der Referenzstellung kann die sich anschließende Bewegung der Gewindemuffe 9 und des Schlosskopfes 2 durch Auswertung des Signals der ersten Sensoreinrichtung detektiert werden. Das Signal der ersten Sensoreinrichtung wird in Kombination mit dem Signal der zweiten Sensoreinrichtung zur Ansteuerung der Antriebseinrichtung genutzt, wobei das Signal der zweiten Sensoreinrichtung das Passieren der vorbestimmten Referenzstellung anzeigt. Das Signal der zweiten Sensoreinrichtung kann damit auch als Initialisierung des Signals der ersten Sensoreinrichtung verstanden werden, indem die zweite Sensoreinrichtung durch ihr Signal zunächst einen Anfangswert vorgibt, während die erste Sensoreinrichtung anschließend das Signal zur Ermittlung und Auswertung des weiteren Bewegungsablaufes der Gewindemuffe 9 und des Schlosskopfes 2 liefert.
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Ferner kann das Signal der zweiten Sensoreinrichtung weiter zum Deaktivieren der Antriebseinrichtung 3 genutzt werden, wenn der Schlosskopf 2 aus der Präsentierstellung wieder in die Normalstellung zurückgezogen wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011114497 A1 [0003, 0004]
