DE19907716A1

DE19907716A1 - Gurtschloß mit Hall-Sensor

Info

Publication number: DE19907716A1
Application number: DE1999107716
Authority: DE
Inventors: Joshua Lanter
Original assignee: Polycontact AG
Current assignee: Polycontact AG
Priority date: 1999-02-23
Filing date: 1999-02-23
Publication date: 2000-08-24

Abstract

Bei einem Gurtschloß (1) für einen Sicherheitsgurt mit einem Gehäuse (2), einem Verriegelungsmechanismus (3) und einem Hall-Sensor (4), der einen Hall-Detektor (41) und einen Permanentmagneten (42) aufweist, zur Detektion der Stellung eines Verriegelungselements (34) des Verriegelungsmechanismus (3), ist der Hall-Sensor (4) im Gehäuse (2) derart positioniert, daß der Permanentmagnet (42) entweder im verriegelten oder entriegelten Zustand des Verriegelungsmechanismus (3) das Verriegelungselement (34) berührt oder sich in der unmittelbaren Nähe des Verriegelungselements (34), von diesem lediglich durch einen geringen Freiraum getrennt, befindet, und daß der Permanentmagnet (42) jeweils entsprechend im entriegelten oder verriegelten Zustand des Verriegelungsmechanismus (3) einen größeren Abstand vom Verriegelungselement (34) besitzt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gurtschloß mit Hall-Sensor, insbe sondere ein Gurtschloß für einen Sicherheitsgurt in einem Au tomobil, wobei das Gurtschloß eine Schaltung zur Erfassung des Schließzustandes des Gurtschlosses bzw. der Stellung eines Verriegelungselements des Gurtschlosses enthält.

DE-OS-197 15 133 beschreibt ein Gurtschloß mit einem Hall- Sensor zur Erfassung der Stellung eines Sicherungselements des Gurtschlosses. Am Sicherungselement ist ein Magnet befestigt, dessen Position oder Bewegung erfaßt wird. Dieser Aufbau ist nachteilig, da er die Anbringung des Magneten am Sicherungs element und damit einen von üblichen Gurtschloßstrukturen ab weichenden, komplizierten Aufbau erfordert. Ein vorhandenes Gurtschloß kann nicht ohne weiteres nachgerüstet werden.

Es ist ferner allgemein bekannt, bei einem Hall-Sensor für ein Gurtschloß einen Magneten und einen Hall-Schaltkreis mit Ab stand voneinander anzuordnen und die Stellung eines Schloßtei les in diesem Abstand zu detektieren. Dies ist jedoch nachtei lig für den Zusammenbau des Gurtschlosses, da der Hall-Sensor aus zwei getrennten Teilen besteht. Ein weiteres Gurtschloß mit Hall-Sensor, das sich durch einen aufwendigen Aufbau aus zeichnet, ist aus US-A-5 752 299 bekannt.

Aus EP-A-0 861 763 ist ein Gurtschloß mit einem Aufbau be kannt, der schematisch in Fig. 6 (Stand der Technik) darge stellt ist. Das Gurtschloß 1' umfaßt ein Gehäuse 2', in dem ein Verriegelungsmechanismus 3' untergebracht ist. Der Verrie gelungsmechanismus 3' umfaßt einen Rahmen 31', einen Auswerfer 32', ein Verriegelungselement 34' und eine Entriegelungstaste 35'. Im Gehäuseinneren ist entsprechend der Position des Ver riegelungselements 34' der Hall-Sensor 4', bestehend aus einem Hall-Detektor 41' und einem Permanentmagneten 42', mit Abstand vom Verriegelungselement 34' angebracht. Wenn die Gurtzunge 5' nicht in das Gurtschloß eingeführt ist, befindet sich der Aus werfer in einer vorgeschobenen Stellung und das Verriegelungs element 34' ist aus dem Rahmen 31' heraus hin zur Gehäusewand verschoben. Wenn die Gurtzunge 5' in das Gurtschloß eingeführt ist, befindet sich der Auswerfer 32' in einer zurückgeschobe nen Stellung und das Verriegelungselement 34' ragt durch die Zungenausnehmung 51' der Gurtzunge 5' nach unten. In dieser Situation wird das Magnetfeld des Permanentmagneten 42' weni ger stark beeinflußt als in der zuerst genannten Situation oh ne die Gurtzunge. Dieser Unterschied in der Flußdichte des Ma gnetfelds wird vom Hall-Detektor 41' erfaßt und zur Signali sierung des Betriebszustands des Gurtschlosses ausgewertet.

Das Gurtschloß gemäß EP-A-0 861 763 besitzt die folgenden Nachteile. Der Aufbau des Gurtschlosses ist relativ kompli ziert. Der Hall-Sensor 4' muß genau in Bezug auf das Verriege lungselement 34' positioniert werden. Ein nachträglicher Ein bau des Hall-Sensors 4' in ein Gurtschloß ist unpraktikabel und teuer. Der Hall-Detektor 41' ist ein sog. Differentialsen sor, der ein relativ teueres Spezialbauelement darstellt und eine spezielle elektronische Steuer- und Auswertungsschaltung benötigt. Der Hall-Sensor 4' ist empfindlich gegen äußere Störfelder. Gegebenenfalls muß sogar außerhalb des Gehäuses ein gesondertes Schutzblech zur Abschirmung von Streufeldern angebracht werden, wodurch sich der Aufbau noch verkompli ziert. Schließlich ist beim Hall-Sensor 4' das Zusammenwirken des Hall-Detektors 41' mit dem Magneten 42' für einen relativ schwachen Magneten mit einer Feldstärke unterhalb 10 mT ausge legt, wodurch sich die Störempfindlichkeit noch vergrößert.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbesser tes Gurtschloß mit Hall-Sensor anzugeben, das die oben be schriebenen Nachteile vermindert. Das Gurtschloß mit Hall- Sensor soll insbesondere eine geringe Empfindlichkeit gegen Streufelder besitzen, einen einfachen Einbau ermöglichen und kostengünstige Bauteile enthalten.

Diese Aufgabe wird durch ein Gurtschloß mit Hall-Sensor mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausfüh rungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen An sprüchen.

Die Grundidee der Erfindung besteht in der Positionierung ei nes Hall-Sensors mit einem Permanentmagneten in einem Gurt schloß derart, daß sich der Permanentmagnet je nach Ausfüh rungsform entweder im verriegelten oder im entriegelten Zu stand des Gurtschlosses in direktem Kontakt (bzw. in unmittel barer Nachbarschaft) mit einem Verriegelungselement des Gurt schlosses befindet, so daß das vom Hall-Sensor detektierte Ma gnetfeld eine charakteristische Feldstärke besitzt. Beim Über gang entsprechend in den entriegelten oder in den verriegelten Zustand des Gurtschlosses ändert sich die Position des Verrie gelungselements relativ zum Permanentmagneten, so daß sich auch die vom Hall-Sensor detektierte Feldstärke in charakteri stischer Weise ändert.

Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird der Hall-Sensor mit dem Permanentmagneten auf einer Führungsschie ne eines Rahmens des Verriegelungsmechanismus des Gurtschlos ses in unmittelbarer Nachbarschaft des Verriegelungselements im entriegelten Zustand angebracht. Gemäß einer zweiten Aus führungsform der Erfindung wird der Hall-Sensor mit dem Perma nentmagneten auf der Unterseite, d. h. auf der von der Entrie gelungstaste abgewandten Seite des Verriegelungsmechanismus des Gurtschlosses in unmittelbarer Nachbarschaft des Verriege lungselements im verriegelten Zustand angebracht.

Die Erfindung besitzt die folgenden Vorteile. Der erfindungs gemäße Hall-Sensor besitzt einen kompakten Aufbau, der pro blemlos in den Aufbau eines Gurtschlosses integriert werden und leicht montiert werden kann, dies insbesondere auch im Rahmen einer Nachrüstung eines herkömmlichen und bewährten Gurtschloß-Typs. Die Funktion des Hall-Sensors ist nicht so empfindlich von dessen Positionierung abhängig. Der Hall- Sensor besitzt eine verringerte Empfindlichkeit gegen Streu felder von Störmagneten. Es wird ein Hall-Sensor verwendet. Dieser ist als Standardbaustein kommerziell kostengünstig ver fügbar. Der Hall-Sensor wird auf die Seite des Magneten pla ziert. Somit ist der Hall-Sensor vorgespannt.

Weitere Vorteile und Einzelheiten von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im folgenden beispielhaft unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Übersichtsdarstellung eines Gurt schlosses;

Fig. 2 eine schematische Schnittansicht eines Gurtschlosses gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 eine schematische Schnittansicht eines Gurtschlosses gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4 eine schematische Perspektivansicht eines erfindungs gemäß eingesetzten Hall-Sensors;

Fig. 5 eine Illustration der Funktion eines erfindungsgemäß eingesetzten Hall-Sensors; und

Fig. 6 eine schematische Schnittansicht eines herkömmlichen Gurtschlosses (Stand der Technik).

Es wird zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen, wo ein Gurtschloß mit einem an sich bekannten äußeren Aufbau gezeigt ist. Das Gurtschloß 1 ist am Ende einer Gurtverankerung 1a zur Aufnahme und lösbaren Befestigung der Gurtzunge 5 am Ende des Gurtes 6 vorgesehen. Das Gurtschloß 1 besitzt ein Gehäuse 2, das am von der Gurtverankerung 1a wegweisenden Seite offen ist und die Entriegelungstaste 35 und die Zungenaufnahme 36 des Rahmens (nicht gezeigt, siehe unten) freiläßt. Zur Verriegelung wird das Ende der Gurtzunge 5 mit der Zungenausnehmung 51 in die Zungenaufnahme 36 geschoben, bis sie einrastet. Die Freigabe der Gurtzunge 5 erfolgt durch Betätigung der Entriegelungsta ste 35.

Fig. 2 illustriert schematisch eine erste Ausführungsform ei nes erfindungsgemäßen Gurtschlosses in Schnittansicht. Im Ge häuse 2 des Gurtschlosses 1 am Ende der Gurtschloßverankerung ist ein Verriegelungsmechanismus 3 untergebracht. Die Einzel heiten des Verriegelungsmechanismus 3 sind nur übersichtsweise illustriert und können im Detail z. B. so aufgebaut sein, wie der Verriegelungsmechanismus 3' des herkömmlichen Gurtschlos ses gemäß Fig. 6. Es sind aber auch andere Aufbauten des Ver riegelungsmechanismus 3 entsprechend anderen in der Praxis eingesetzten Bautypen realisierbar.

Der Verriegelungsmechanismus 3 umfaßt insbesondere den Rahmen 31 mit dem federnd geführten Auswerfer 32. Der Rahmen 31 be sitzt ein offenes Ende (Zungenaufnahme 36) zur Aufnahme der Gurtzunge 5. Sobald die Gurtzunge 5 soweit eingeführt ist, das die Zungenausnehmung 51 mit einer seitlichen Verriegelungsöff nung 31a des Rahmens 31 ausgerichtet ist, bewegt sich das Ver riegelungselement 34 (Rastnocke) in die Verriegelungsöffnung 31a, um die Zungenausnehmung 51 festzulegen. Die Freigabe der Gurtzunge 5 erfolgt bei Betätigung der Entriegelungstaste 35, die das Verriegelungselement 34 mit einem (nicht dargestell ten) Mechanismus entsprechend der Pfeilrichtung zurückzieht.

Die Entriegelungstaste 35 bewegt sich in Bezug auf den Rahmen 31 entlang einer Führungsschiene 31b, die einen U-förmigen Querschnitt (siehe Einschub rechts in Fig. 2) besitzt und auf dem Rahmen 31 in dessen Mitte befestigt ist.

Gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung ist nun ein Hall-Sensor 4 (siehe Fig. 4) auf der Führungsschiene 31b so dicht wie möglich an deren vorderen Ende bzw. an der seitli chen Verriegelungsöffnung 31a des Rahmens 31 angebracht. Da durch kommt das Verriegelungselement 34 in unmittelbaren Kon takt mit dem Permanentmagneten 42 des Hall-Sensors 4. Der qua derförmige Permanentmagnet 42 des Hall-Sensors 4 ist vorzugs weise so positioniert, daß eine der beiden schmaleren Seiten flächen zum Verriegelungselement hinweist. Das Magnetfeld des Permanentmagneten 42 wird durch die Position des Verriege lungselements 34 aufgrund dessen räumlicher Nähe besonders stark beeinflußt. Dies ergibt im Unterschied zum Beispiel zum herkömmlichen Aufbau gemäß Fig. 6 die wesentlich geringere Empfindlichkeit gegen Streufelder. Je nach der Stellung des Verriegelungselements 34 gibt der Hall-Detektor 41, der unmit telbar am Permanentmagneten 42 angebracht ist, verschiedene Ausgangsspannungen, die über die elektrische Leitungsverbin dung 43 an eine externe Steuer- und Auswertungsschaltung gege ben werden.

Die Darstellung in Fig. 2 verdeutlicht besondere Vorteile der Erfindung. Erstens kann der Hall-Sensor 4 problemlos durch ei ne kleine Öffnung im Gehäuse 2 am Ende der Gurtverankerung 1a eingeführt und auf der Führungsschiene bis zur Betriebspositi on vorgeschoben werden. Damit lassen sich Gurtschlösser ohne weiteres mit dem Hall-Sensor nachrüsten. Zweitens kann die Leitungsverbindung 43 leicht an der Gurtverankerung 1a ange bracht (z. B. angeclipst) werden. Schließlich zeigte sich noch ein besonderer, unerwarteter Vorteil: das Verriegelungselement 34 wird durch den Permanentmagneten 42 selbst beeinflußt. Der Permanentmagnet 42 übt auf das Verriegelungselement 34 eine Kraft aus, durch die Vibrationen des Verriegelungselements 34 vermindert werden. Dies bedeutet eine Geräuschverringerung für das gesamte Gurtschloss.

Fig. 3 illustriert schematisch eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gurtschlosses in Schnittansicht. Im Gehäuse 2 ist analog zu Fig. 2 der Verriegelungsmechanismus 3 untergebracht, der auch im einzelnen aufgebaut sein kann und funktioniert, wie es oben angegeben wurde. Im Unterschied zu Fig. 2 ist der Hall-Sensor 4 jetzt jedoch auf der Unterseite, d. h. auf der von der Entriegelungstaste 35 abgewandten Seite, des Rahmen 31 angebracht. Wiederum ist der Permanentmagnet 42 des Hall-Sensors 4 so nahe wie möglich an der Verriege lungsöffnung 31a des Rahmens 31 positioniert. Dadurch kommt das Verriegelungselement 34 (Rastnocke oder auch ein Siche rungsstift 34a zur Sicherung der Verriegelung, der senkrecht zu Bildebene beweglich ist) wiederum in unmittelbaren Kontakt oder in unmittelbare Nähe zum Permanentmagneten 42. Das Ma gnetfeld des Permanentmagneten 42 wird durch die Stellung des Verriegelungselements 34 stark beeinflußt. Je nach der Stel lung des Verriegelungselements 34 gibt der unmittelbar am Per manentmagneten 42 angebrachte Hall-Detektor 41 wiederum ver schiedene Ausgangsspannungen über die elektrische Leitungsver bindung 43 an eine externe Steuer- und Auswertungsschaltung.

Fig. 4 illustriert den Aufbau des Hall-Sensors 4 mit dem Per manentmagneten 42, dem Hall-Detektor 41 und der Leitungsver bindung 43. Der Permanentmagnet 42 besitzt eine Feldstärke oberhalb von 10 mT, vorzugsweise bei rd. 15 bis 30 mT bei der ersten Ausführungsform (Detektion der Rastnocke) oder bei rd. 100 bis 300 mT bei der zweiten Ausführungsform (Detektion des Sicherungsstiftes). Der Permanentmagnet 42 besitzt Dimensionen von rd. 3.2.4 mm. Der Hall-Detektor ist unmittelbar am Per manentmagneten befestigt (z. B. aufgeklebt).

Der Hall-Sensors 4 wird erfindungsgemäß so im Gehäuse 2 eines Gurtschlosses positioniert, daß ein Verriegelungselement 34 in einer der Funktionsstellungen "Verriegelt" oder "Entriegelt" den Permanentmagneten 42 des Hall-Sensors 4 berührt oder in seiner unmittelbaren Nähe positioniert ist. Dies bedeutet, daß der Abstand des Permanentmagneten 42 vom Verriegelungselement 34, z. B. in Form eines Luftspaltes, kleiner als 1.2 mm ist und daß sich in diesem Abstand kein weiteres Bauelement befin det.

Der Hall-Detektor 41 ist ein an sich verfügbares Standardbau teil (z. B. Typ: Intermetall Hal 556), das elektrisch vorge spannt betrieben wird.

Im oberen Teil von Fig. 5 ist das Magnetfeld des Permanentma gneten 42 für den Fall eines weit beabstandeten Verriegelungs elements 34 gezeigt. Es ergibt sich ein großes Streufeld in y- Richtung, das insbesondere den Hall-Detektor 41 durchsetzt. Bei Anwesenheit des Verriegelungselements 34 verändert sich die Feldliniendichte. Das Streufeld wird in y-Richtung erwei tert, so daß weniger Feldlinien durch den Hall-Detektor 41 durchtreten. Um diese Wirkung möglichst optimal auszuschöpfen, ist der Hall-Detektor 41 möglichst an der längsten Seitenflä che des Permanentmagneten angebracht.

Der erfindungsgemäße Aufbau eines Gurtschlosses kann anwen dungsabhängig modifiziert werden, so insbesondere in Bezug auf den konkreten Ort der Sensorpositionierung, die Größe des Sen sors und dgl..

Bezugszeichenliste

1

Gurtschloß

1

a Gurtverankerung

2

,

2

' Gehäuse

5

,

5

' Gurtzunge

51

,

51

' Zungenausnehmung

3

,

3

' Verriegelungsmechanismus

31

,

31

' Rahmen

31

a Verriegelungsöffnung

31

b Führungsschiene

32

,

32

' Auswerfer

34

,

34

' Verriegelungselement

34

a Sicherungsstift

35

,

35

' Entriegelungstaste

36

Zungenaufnahme

4

,

4

' Hall-Sensor

41

,

41

' Hall-Detektor

42

,

42

' Permanentmagnet

43

Leitungsverbindung

Claims

1. Gurtschloß (1) für einen Sicherheitsgurt, mit

- einem Gehäuse (2),
- einem Verriegelungsmechanismus (3), und
- einem Hall-Sensor (4), der einen Hall-Detektor (41) und einen Permanentmagneten (42) aufweist, zur Detektion der Stel lung eines Verriegelungselements (34) des Verriegelungsmecha nismus (3),

dadurch gekennzeichnet, daß der Hall-Sensor (4) im Gehäuse (2) derart positioniert ist, daß der Permanentmagnet (42) entweder im verriegelten oder entriegelten Zustand des Verriegelungsmechanismus (3) das Ver riegelungselement (34) berührt oder sich in der unmittelbaren Nähe des Verriegelungselements (34), von diesem lediglich durch einen geringen Freiraum getrennt, befindet, und daß der Permanentmagnet (42) jeweils entsprechend im entriegelten oder verriegelten Zustand des Verriegelungsmechanismus (3) einen größeren Abstand vom Verriegelungselement (34) besitzt.

2. Gurtschloß gemäß Anspruch 1, bei dem der Verriegelungsme chanismus (3) einen Rahmen (31) mit einer Führungsschiene (31b) zur Führung einer Entriegelungstaste (35) aufweist, wo bei der Hall-Sensor (4) auf der Führungsschiene (31b) an deren zum Verriegelungselement (34) hinweisenden Ende angebracht ist.

3. Gurtschloß gemäß Anspruch 1, bei dem der Verriegelungsme chanismus (3) einen Rahmen (31) mit einer Führungsschiene (31b) zur Führung einer Entriegelungstaste (35) aufweist, wo bei der Hall-Sensor (4) auf der von der Entriegelungstaste (35) wegweisenden Seite des Rahmens (31) an eine seitliche Verriegelungsöffnung (31a) des Rahmens (31) angrenzend ange bracht ist.

4. Gurtschloß gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Permanentmagnet (42) quaderförmig ist und der Hall- Detektor (41) an der breitesten Seite des Permanentmagneten (42) befestigt ist.

5. Gurtschloß gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Permanentmagnet (42) eine charakteristische Feldstärke im Bereich zwischen 15 und 300 mT besitzt.

6. Gurtschloß gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem am von der Entriegelungstaste (35) wegweisenden rückseiti ge Ende des Gehäuses (2) eine Gurtverankerung (1a) vorgesehen ist und eine Leitungsverbindung (43) vom Hall-Sensor (4) durch das rückseitige Ende aus dem Gehäuse herausgeführt und an der Gurtverankerung (1a) befestigt ist.

7. Gurtschloß gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Verriegelungselement 34 eine Rastnocke oder ein Siche rungsstift ist.

8. Gurtschloß gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Hall-Detektor (41) ein vorgespannt betriebenes Stan dardbauteil ist.