DE10204846A1

DE10204846A1 - Sensor

Info

Publication number: DE10204846A1
Application number: DE2002104846
Authority: DE
Inventors: Stefan Leimbach; Andre-Stephan Kreher
Original assignee: Delphi Technologies Inc
Current assignee: Delphi Technologies Inc
Priority date: 2002-02-06
Filing date: 2002-02-06
Publication date: 2003-08-14

Abstract

Ein Gurtkraftsensor weist ein Gehäuse und einen darin angeordneten Schieber auf, wobei die Relativbewegung zwischen Schieber und Gehäuse durch eine Sensoreinrichtung ermittelt wird. Die Sensoreinrichtung ist in dem Gehäuse neben dem Schieber angeordnet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gurtkraftsensor für ein Kraftfahrzeug zum Ermitteln der durch einen angelegten Sicherheitsgurt aufgebrachten Kraft.
In Kraftfahrzeugen ist es wünschenswert, dass bestimmte Sicherheitseinrichtungen, wie beispielsweise Airbags, automatisch außer Betrieb gesetzt werden, wenn sich auf dem zugehörigen Fahrzeugsitz Kleinkinder oder Babys befinden, um ein ungewünschtes Auslösen der Sicherheitseinrichtung von vornherein zu verhindern. Zu diesem Zweck können die Fahrzeugsitze mit einem Gewichtssensor versehen sein, der das Gewicht des auf dem Fahrzeugsitz befindlichen Fahrzeuginsassen ermittelt, so dass unterschieden werden kann, ob sich auf dem Fahrzeugsitz eine erwachsene Person oder ein Kind bzw. Baby befindet.
Problematisch hierbei ist der Umstand, dass Kindersitze oder Babyschalen üblicherweise mit einem Sicherheitsgurt am Fahrzeugsitz fixiert werden, so dass bei straffem Sicherheitsgurt eine zusätzliche Kraft auf den Gewichtssensor wirkt, so dass dieser aufgrund der zusätzlichen Spannkraft des Gurtes ein falsches, d. h. ein zu hohes Gewicht ermittelt.
Zur Lösung dieses Problems sind Gurtkraftsensoren entwickelt worden, die eine durch den Gurt aufgebrachte Spannkraft messen. Unter Berücksichtigung dieser gemessenen Kraft kann das Messergebnis des Gewichtssensors korrigiert werden, so dass das wahre Gewicht des auf dem Fahrzeugsitz befindlichen Objektes ermittelt werden kann.
Die Positionierung eines solchen Gurtkraftsensors kann an verschiedenen Stellen im Fahrzeug erfolgen, beispielsweise an der B-Säule, unterhalb der Sitzverkleidung oder am Fahrzeugboden. Hierbei ist üblicherweise das Ende des Sicherheitsgurtes mit dem Gurtkraftsensor vernäht. In jedem Fall ist es jedoch wünschenswert, den Gurtkraftsensor kompakt auszubilden, um die Montage des Sensors zu erleichtern, der häufig durch Öffnungen in Verkleidungsteilen oder dergleichen hindurchgeführt werden muss.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Gurtkraftsensor der oben beschriebenen Art zu schaffen, der leicht zu montieren ist.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1 und insbesondere durch einen Gurtkraftsensor mit einem Gehäuse, das eine Öffnung zum Durchführen eines Gurtes aufweist. In dem Gehäuse ist ein Schieber angeordnet, der gegen die Kraft zumindest einer Feder verschiebbar ist und der eine Öffnung zum Durchführen des Gurtes aufweist. Zum Erfassen der Relativbewegung zwischen Schieber und Gehäuse ist eine Sensoreinrichtung vorgesehen, die in dem Gehäuse seitlich neben dem Schieber an einer Stelle angeordnet ist, die quer zur Verschieberichtung des Schiebers sowie parallel zur Fläche der Öffnung des Schiebers positioniert ist.
Erfindungsgemäß befindet sich somit die Sensoreinrichtung in Draufsicht auf die Öffnung des Gehäuses seitlich neben dem Schieber, so dass die für eine günstige Montage kritische Dicke des Sensors minimiert ist, da diese ausschließlich durch die Stärke der Gehäusewandung und den Schieber bestimmt ist.
Aufgrund der äußerst geringen Dicke des Gurtkraftsensors kann dieser durch sehr schmale Öffnungen in Fahrzeugverkleidungen hindurchgeführt werden, die üblicherweise nur für Gurtanker vorgesehen sind. Auch ist es möglich, den erfindungsgemäßen Gurtkraftsensor aufgrund seiner geringen Dicke im Bereich eines Gurtschlosses oder einer Gurtschlossverankerung anzuordnen. In diesem Zusammenhang besteht auch die Möglichkeit, nicht das Gurtband selbst sondern ein damit in Wirkverbindung stehendes Bauteil, z. B. ein Stahlseil oder eine Halterung, durch die Öffnung des Gurtkraftsensors hindurchzuführen oder lediglich mit dem Schieber zu verbinden. Beispielsweise könnte der Gurtkraftsensor aufgrund seiner geringen Baugröße auch in ein Gurtschloss integriert werden. Die Erfindung ist somit nicht darauf beschränkt, dass das Gurtband durch die Öffnung des Gurtkraftsensors hindurchgeführt wird.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Beschreibung, der Zeichnung sowie den Unteransprüchen beschrieben.
Nach einer ersten vorteilhaften Ausführungsform ist in dem Gehäuse eine Trennwand zwischen einer nicht mit der Öffnung versehenen seitlichen Stirnseite des Schiebers und der Sensoreinrichtung vorgesehen. Auf diese Weise kann die Elektronik der Sensoreinrichtung gut geschützt in einer Kammer angeordnet werden, die durch die Trennwand und Gehäusewandungen gebildet ist. Gleichzeitig bildet die Trennwand eine Führungsfläche für den Schieber.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind im Inneren des Gehäuses und an zumindest einer Außenfläche des Schiebers Führungsmittel angeformt. Hierdurch ist bei weiterer Minimierung des Platzbedarfs sichergestellt, dass der Schieber im Gehäuse nicht verkantet sondern linear gleitet.
Bevorzugt erstreckt sich die Sensoreinrichtung in Längsrichtung des Gehäuses, da auf diese Weise die Kompaktheit des Gurtkraftsensors weiter erhöht werden kann.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist der Schieber an einer seiner nicht mit der Öffnung versehenen seitlichen Stirnseiten eine Aussparung auf, in die ein Teil der Sensoreinrichtung hineinragt. Auf diese Weise ist eine gute Kopplung zwischen Sensoreinrichtung und Schieber geschaffen, ohne dass die Dicke des Gehäuses erhöht ist.
Die Kompaktheit des Gurtkraftsensors ist insbesondere dann optimiert, wenn die Dicke des Schiebers quer zur Fläche der Öffnung dem Abstand zwischen der Innenseite eines Bodens des Gehäuses und der Oberkante eines umlaufenden Randes entspricht. In diesem Fall ist die Dicke des Sensors nur durch die erforderliche Wandstärke des Gehäuses und durch die erforderliche Mindestdicke des Schiebers bestimmt.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung rein beispielhaft anhand einer vorteilhaften Ausführungsform und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Gurtkraftsensors ohne Gehäusedeckel; und
Fig. 2 eine geschnittene perspektivische Ansicht des Gurtkraftsensors von Fig. 1 mit aufgesetztem Gehäusedeckel.
Der in den Figuren dargestellte Gurtkraftsensor weist ein Gehäuse 10 auf, das einen Boden 12 und einen umlaufenden Rand 14 aufweist. Das Gehäuse 12 ist dabei als flacher Quader ausgebildet, wobei der Boden 12 eine der Hauptflächen des Quaders bildet. Etwa in der Mitte des Bodens 12 ist eine annähernd quadratische Öffnung 16 zum Durchführen eines Gurtbandes vorgesehen.
In dem Gehäuse 10 ist ein Schieber 18 angeordnet, der ebenfalls die Form eines flachen Quaders aufweist, wobei in der Mitte des Schiebers 18 eine annähernd quadratische Öffnung 20 zur Durchführung des Gurtbandes vorgesehen ist. Die Oberseite der Öffnung 20 weist eine Verbreiterung 22 auf, die eine verbesserte Führung des Gurtbandes bewirkt.
Der Schieber 18 ist in dem Gehäuse 10 gegen die Kraft zweier Federn 24 verschiebbar, die sich einerseits am Schieber und andererseits an dem Rand 14 abstützen. Zur Führung des Schiebers 18 im Gehäuse 10 sind am Gehäuseboden 12 zwei rinnenartige Vertiefungen 26 vorgesehen, die parallel und in Verschieberichtung des Schiebers verlaufen. An der Unterseite des Schiebers 18 sind zwei wulstartige Erhebungen 28 angeformt, die komplementär zu den rinnenartigen Vertiefungen 26 ausgebildet sind. Somit bilden die Vertiefungen 26 und die Erhebungen 28 Führungsmittel für die Verschiebebewegung des Schiebers 18.
In dem Gehäuse 10 ist ferner eine Sensoreinrichtung 30 vorgesehen, die eine Relativbewegung zwischen Schieber 18 und Gehäuse 10 detektiert. Die Sensoreinrichtung 30 ist dabei in dem Gehäuse 10 seitlich neben dem Schieber 18 an einer Stelle angeordnet, die quer zur Verschieberichtung X des Schiebers sowie parallel zur Fläche der Öffnung 20 des Schiebers positioniert ist. Mit anderen Worten befindet sich die Sensoreinrichtung 30 in dem Gehäuse 10 seitlich neben einer Schmalseite des Schiebers 18, die parallel zur Verschieberichtung X verläuft.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Sensoreinrichtung 30 einen Hall-Sensor 32 auf, der mit zwei Magneten 34 und 36 zusammenwirkt, die in Bohrungen des Schiebers 18 eingesetzt sind. In dem Bereich zwischen den beiden Magneten 34 und 36 befindet sich an der Seite des Schiebers eine (nicht dargestellte) Aussparung, in die der Hall-Sensor 32 eingreifen kann. Wird der Schieber 18 entgegen der Kraft der Federn 24 in dem Gehäuse 10 verschoben, so wird diese Relativbewegung durch den Hall-Sensor 32 der Sensoreinrichtung 30 detektiert. Über entsprechende Leitungen 38, die an der hinteren Stirnseite des Gehäuses 10 aus diesem herausgeführt sind, kann das Messsignal an die Fahrzeugelektronik weitergegeben werden.
Wie Fig. 1 zeigt, ist die Sensoreinrichtung 30 als langgestreckter Körper ausgebildet, der zwischen der Gehäusewandung 14 und einer seitlichen Stirnseite des Schiebers 18 angeordnet ist. Zusätzlich befindet sich zwischen der Sensoreinrichtung 30 und dem Schieber 18 eine Trennwand 40, die mit einer Aussparung im Bereich des Hall-Sensors 32 versehen ist.
Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch den Sensor von Fig. 1, wobei auf das Gehäuse 10 ein Gehäusedeckel 42 aufgesetzt ist, der wiederum mit einer Öffnung 44 versehen ist, die zur Durchführung des Gurtbandes dient. Der Gehäusedeckel 42 ist an seinem vorderen Ende im Querschnitt U-förmig ausgebildet und umschließt die vordere Stirnseite des Gehäuses 10. Am hinteren Ende des Gehäusedeckels 42 kann ein Befestigungsmittel zum Befestigen des Gurtkraftsensors vorgesehen sein, beispielsweise eine Bohrung oder dergleichen.
Wie Fig. 2 zeigt, ist die Dicke des erfindungsgemäßen Gurtkraftsensors ausschließlich durch die Dicke des Schiebers und die Dicke des Gehäusebodens 12 sowie die Dicke des Gehäusedeckels 42 bestimmt. Mit anderen Worten entspricht die Dicke des Schiebers 12 in einer Richtung quer zur Fläche der Öffnung 18 dem Abstand zwischen der Innenseite des Bodens 12 und der Oberkante des umlaufenden Gehäuserands 14.
Aufgrund dieser Ausbildung ist es möglich, den Gurtkraftsensor mit einer Dicke D in der Größenordnung von 10 bis 14 mm auszubilden. Der dargestellte Gurtkraftsensor weist eine Dicke D von 12 mm auf.
Der oben beschriebene Gurtkraftsensor wird zunächst vollständig montiert und kann anschließend in einem Kraftfahrzeug befestigt werden. Hierbei wird üblicherweise zunächst ein Ende des Gurtbandes durch die Öffnungen 16, 18 und 44 geführt und anschließend wieder mit dem Gurtband vernäht. Hierauf kann der Gurtkraftsensor an dem Fahrzeug, beispielsweise durch Verschrauben, befestigt werden. Aufgrund der äußerst geringen Gesamtdicke D ist es hierbei möglich, den Gurtkraftsensor auch durch sehr kleine Montageöffnungen in Fahrzeugverkleidungen oder dergleichen hindurchzuführen.
Wird in dem so ausgerüsteten Kraftfahrzeug beispielsweise ein auf einem Kindersitz befindliches Kind angegurtet, so wird bei Aufbringen einer Spannkraft der Schieber 18 innerhalb des am Fahrzeug befestigten Gehäuses 10 entgegen der Kraft der Federn 24 verschoben. Da die Federkonstante der Federn 24 bekannt ist, kann aus dieser Verschiebung auf die Gurtkraft geschlossen werden. Die Verschiebung wird durch den Hall- Sensor 32 ermittelt, der an der Sensoreinrichtung 30, welche die Form einer integrierten Schaltung aufweist, angeordnet ist. Der Hall-Sensor 32 ermittelt den Abstand zu den beiden Magneten 34, 36, die in den Schieber integriert sind. Somit ist das Ausgangssignal des Hall-Sensors 32 proportional zur aufgebrachten Kraft. Bezugszeichenliste 10 Gehäuse
12 Gehäuseboden
14 umlaufender Rand
16 Öffnung
18 Schieber
20 Öffnung
22 Verbreiterung
24 Feder
26 rinnenartige Vertiefung
28 Erhebungen
30 Sensoreinrichtung
32 Hall-Sensor
34, 36 Magnet
38 Leitungen
40 Trennwand
42 Gehäusedeckel
44 Öffnung
D Gesamtdicke des Sensors
X Verschieberichtung des Schiebers

Claims

1. Gurtkraftsensor, umfassend:
ein Gehäuse (10) mit einer Öffnung (16) zum Durchführen eines Gurtes,
einen in dem Gehäuse (10) gegen die Kraft zumindest einer Feder (24) verschiebbar angeordneten Schieber (18) mit einer Öffnung (20) zum Durchführen des Gurtes,
einer Sensoreinrichtung (30) zur Erfassung einer Relativbewegung zwischen Schieber (18) und Gehäuse (10),
wobei die Sensoreinrichtung (30) in dem Gehäuse (10) seitlich neben dem Schieber (18) an einer Stelle angeordnet ist, die quer zur Verschieberichtung (X) des Schiebers (18) sowie parallel zur Fläche der Öffnung (20) des Schiebers (18) positioniert ist.

2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (10) eine Trennwand (40) zwischen einer nicht mit der Öffnung versehenen seitlichen Stirnseite des Schiebers und der Sensoreinrichtung (30) vorgesehen ist.

3. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des Gehäuses (10) und an zumindest einer Außenfläche des Schiebers Führungsmittel (26, 28) angeformt sind.

4. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Sensoreinrichtung (30) in Längsrichtung des Gehäuses (10) erstreckt.

5. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (18) an einer seiner nicht mit der Öffnung (20) versehenen seitlichen Stirnseiten eine Aussparung aufweist, in die ein Teil (32) der Sensoreinrichtung (30) hineinragt.

6. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) einen Boden (12) und einen umlaufenden Rand (14) aufweist, wobei die Öffnung (16) im Boden (12) vorgesehen ist.

7. Sensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Schiebers (18) quer zur Fläche der Öffnung (20) dem Abstand zwischen der Innenseite des Bodens (12) und der Oberkante des umlaufenden Randes (14) entspricht.

8. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäusedeckel (42) mit einer Öffnung (44) zum Durchführen des Gurtes vorgesehen ist, der insbesondere ein Befestigungsmittel zum Befestigen des Sensors aufweist.