WO2019063471A1 - Verfahren zur messung des gurtbandauszugs sowie gurtbandaufroller - Google Patents

Verfahren zur messung des gurtbandauszugs sowie gurtbandaufroller Download PDF

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Martin Seyffert
Karl Birk
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    • B60R21/01—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents
    • B60R21/015—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents including means for detecting the presence or position of passengers, passenger seats or child seats, and the related safety parameters therefor, e.g. speed or timing of airbag inflation in relation to occupant position or seat belt use
    • B60R21/01512—Passenger detection systems
    • B60R21/01544—Passenger detection systems detecting seat belt parameters, e.g. length, tension or height-adjustment

Definitions

  • the invention relates to a method for measuring the Gurtbandauszugs a seat belt of a Gurtbandaufroller a vehicle and a Gurtbandaufroller for a safety belt of a vehicle.
  • the various safety systems of a vehicle are interconnected and exchange data. This information also includes information about how far a safety belt has been pulled out.
  • the length of the extended webbing is referred to briefly as a webbing extension.
  • magnetic field sensors are used to measure the webbing extension, which measure the position of a magnet which is coupled to the belt reel of Gurtbandaufrollers.
  • the rotation of the belt reel is geared to a measuring wheel so that the measuring wheel performs one or less than one revolution while the seat belt is completely unrolled from the belt reel.
  • a magnet is then fixed in a rotationally fixed manner, so that the position of the measuring wheel can be measured with the help of the magnetic field sensor.
  • the object is achieved by a method for measuring the belt webbing of a seat belt of a Gurtbandaufroller a vehicle, the Gurtbandaufroller a belt spool, at least one rotatable with the belt spool magnet, a magnetic field sensor, which is arranged in the magnetic field generated by the magnet, and a control unit, the is connected to the magnetic field sensor includes.
  • the method comprises the following steps: a) the position of the magnet is measured by means of the magnetic field sensor by the control unit, b) the control unit detects when the magnet has completed a complete revolution, c) the control unit stores the number of complete revolutions in a memory, and d) the control unit determined based on the number of complete revolutions and the position of the magnet Gurtbandauszug.
  • the control unit can be integrated in the magnetic field sensor, run separately or be part of a higher-level control unit.
  • the magnet is connected to the belt reel in such a way that it rotates when the belt reel rotates.
  • the magnet may be a permanent magnet or an electromagnet, wherein the magnetic field of the electromagnet refers to the switched-on state of the electromagnet.
  • the control unit can determine the absolute Gurtbandauszug even if the magnet when rolling the seat belt performs several turns. Therefore, it is not necessary to reduce the rotation of the belt reel so that the magnet performs a maximum of one revolution. As a result, the measuring wheel can be downsized or completely saved, whereby the entire Gurtbandaufroller is reduced.
  • the conversion of completed completed revolutions and the position of the magnet relative to its zero position in the length of the webbing is carried out by the control unit based on a predetermined rule. In particular, this provision can take into account that due to the changing with the Gurtbandauszug diameter of the webbing winding on the belt reel not every turn of the belt reel has the same Gurtbandauszug result.
  • the control unit deposits the number of complete revolutions in a non-volatile memory and / or the memory of the control unit is also supplied with the vehicle turned off.
  • the supply can be done by a battery of the control unit.
  • Under an off state of the vehicle is understood, for example, when the engine of the vehicle is turned off and / or the doors of the vehicle are locked. In this way, the absolute webbing extension can be determined even if the vehicle has been parked for a long time.
  • control unit is operated in the off state of the vehicle in a standby mode with low power consumption, in which the control unit continues to detect the position of the magnet, whereby the life of the control unit can be extended without battery change.
  • the repetition rate of the detection in the standby state can be reduced.
  • control unit can be put from its standby mode into its operating mode, if the position of the magnet changes so far that a predetermined threshold is exceeded.
  • control unit may be set from its stand-by mode to its operating mode when a predetermined action is detected on the vehicle, such as unlocking the vehicle, opening a vehicle door or starting the engine. This ensures reliable operation of the control unit.
  • the value of the webbing pull-out is reset to zero when the control unit is disconnected from the vehicle power supply, thereby enabling initialization of the method. The value of the webbing extension can then be checked for plausibility by known methods.
  • control unit determines the position of the magnet when fully wound on the belt reel seat belt and deposits this position of the magnet as zero position of the magnet in the memory. As a result, the precision of the measurement can be ensured over a long period of time.
  • a Gurtbandaufroller for a safety belt of a vehicle with a belt spool, at least one magnet, a magnetic field sensor, which is arranged in the magnetic field generated by the magnet, and a control unit, which is connected to the magnetic field sensor.
  • the magnet is connected to the belt reel such that it rotates when the belt reel rotates, wherein the control unit is adapted to carry out the method according to the invention.
  • the magnet is attached to an end face of the belt reel, whereby the rotation of the belt reel can be detected directly.
  • the magnet and / or the magnetic field sensor can be arranged on the axis of rotation of the belt reel.
  • the magnet and / or the magnetic field sensor can be arranged offset from the axis of rotation of the belt reel in order to simplify the storage of the belt reel.
  • the magnet surrounds the storage of the belt reel.
  • the magnetic field sensor is arranged on the radial outer side of the magnet, whereby space in the axial direction of the belt reel can be saved.
  • the Gurtbandaufroller on a gear which is in engagement with a toothing of the belt reel, wherein the magnet is fixed to the gear.
  • the magnet is in the axis of rotation of Attached gear. In this way, both the magnet and the storage of the belt reel can be easily performed.
  • a gear can be provided between the gear and the belt reel.
  • the magnetic field sensor may be an AMR sensor, a GMR sensor, a CMR sensor, and / or a TMR sensor, which allows reliable and accurate sensors to be used.
  • An AMR sensor is based on the anisotropic magnetic effect (AMR effect), a GMR sensor based on the giant magnetoresistive (GMR) effect, a CMR sensor based on the colossal magnetoresistive effect (CMR effect) and a TMR sensor based on the magnetic tunnel resistance (TMR effect).
  • FIG. 1 shows a schematic view of a first embodiment of a webbing retractor according to the invention
  • FIG. 2 shows a flowchart of the method according to the invention
  • FIG. 3 shows a schematic view of a belt retractor according to the invention according to a second embodiment
  • Figure 4 is a schematic view of a Gurtbandierrollers invention according to a third embodiment
  • - Figure 5 is a schematic view of a Gurtbandierrollers invention according to a fourth embodiment.
  • the webbing retractor 10 is part of a safety belt system of a vehicle (not shown).
  • the belt reel 14 is rotatably mounted about a rotation axis D.
  • the seat belt 12 is connected at one of its ends to the belt reel 14 such that it winds on the belt reel 14 or rolls off the belt reel 14 when the belt reel 14 rotates about its axis of rotation D.
  • the sensor device 16 has a magnet 18, a magnetic field sensor 20 and a control unit 22.
  • the magnet 18 is attached to one of the end faces 24 of the belt reel 14 on the axis of rotation D.
  • the magnet 18 therefore rotates when the belt reel 14 rotates about its axis of rotation D.
  • the magnet 18 may be a permanent magnet or an electromagnet and generates a magnetic field which is indicated by magnetic field lines M.
  • the magnetic field sensor 20 is arranged. In the illustrated embodiment, it is also provided on the rotation axis D.
  • the magnetic field sensor 20 may be an AMR sensor, a GMR sensor, a CMR sensor and / or a TMR sensor and detects the change in the magnetic field caused by the magnet 18.
  • the magnetic field sensor 20 is in turn connected to the control unit 22.
  • the control unit 22 has a memory 26 and a battery 28, wherein the memory 26 may be formed as a volatile or non-volatile memory.
  • the battery 28 may power both the control unit 22, the magnetic field sensor 20, and the memory 26 so that the control unit 22 is not dependent on a power supply of the vehicle power supply (not shown).
  • control unit 22 is supplied with power via the vehicle power supply, and the battery 28 takes over the power supply only when the vehicle power supply is switched off.
  • control unit 22 information technology, so by signal cables or wireless, be connected to other units of the vehicle.
  • the control unit 22 is adapted to perform the method shown in Figure 2 for determining the absolute Gurtbandauszugs and then provide the determined value of Gurtbandauszugs the remaining units of the vehicle.
  • This initialization d. H. resetting the value of the webbing extension to zero, can be made whenever the control unit 22 has been disconnected from the vehicle power supply.
  • control unit 22 determines the position of the magnet 18 by means of the magnetic field sensor 20 (step S2). This position is the initial or zero position of the magnet 18, wherein it is assumed by the control unit 22 that the safety belt 12 is completely rolled up in this position on the belt reel 14. This zero position is therefore assigned a Gutbandauszug with the value "0".
  • the control unit 22 may then deposit the position of the magnet 18 in its zero position in the memory 26 (step S3).
  • the control unit 22 is now in its operating mode and can determine the webbing extension by repeatedly or continuously measuring the position of the magnet 18 by means of the magnetic field sensor 20 (step S4). For this purpose, the control unit 22 can interrogate the magnetic field sensor 20 with a specific repetition frequency.
  • the belt reel 14 rotates about its axis of rotation D, whereby the magnet 18 is rotated to the same extent about the axis of rotation D.
  • the safety belt 12 is unrolled during a rotation of the belt reel 14 in the unwinding direction of the belt reel 14 and rolled up upon rotation in the reeling direction on the belt reel 14. Due to the rotation of the magnet 18, the magnetic field generated by it also rotates. The change or rotation of the magnetic field can by the Magnetic field sensor 20 are detected, whereby the control unit 22 can close the position of the magnet 18 and its direction of rotation.
  • control unit 22 can determine whether the magnet 18 is rotating in the unwinding or reeling direction. When the magnet 18 now passes its zero position during a rotation in the unwinding direction, the control unit 22 detects that the magnet 18 has completed a complete revolution and, for example, increases an internal counter by one, which means the complete revolutions of the magnet 18 and thus of the belt reel 14 counts (step S5). Then, the control unit 22 further monitors the position of the magnet 18 in step S4.
  • control unit once again detects a complete revolution and again increases the counter of the complete revolutions by one.
  • control unit 22 the number of complete revolutions, which has completed the magnet 18 and thus also the belt reel 14, track precisely.
  • control unit 22 then stores in the memory 26 (step S6).
  • control unit 22 updates the value of the number of complete revolutions in the memory 26 each time it changes the value of the counter.
  • the control unit 22 transmits the value of the counter to the memory 26 only at certain events, for example when it leaves its operating mode.
  • the control unit 22 can then close to the length of the seat belt 12, which is unrolled from the belt reel 14, the so-called webbing extension (Ste S7).
  • the length determined by the control unit 22 is also the absolute length of the webbing extension, since the measurement was started when the safety belt 12 was completely wound on the belt reel 14.
  • the webbing extension can be checked for plausibility by known methods.
  • the belt extension determined in this way can now be transmitted from the control unit 22 to the remaining units of the security system.
  • control unit 22 can determine the absolute Gurtbandauszug at any time.
  • the memory 26 is either a non-volatile memory or the memory 26 is permanently powered by the battery 28 even in the off state of the vehicle with power.
  • control unit 22 When the vehicle enters an off state, the control unit 22 is set to a standby mode in a step S8.
  • the transition to a disabled state of the vehicle may, for. B. be considered as the time when the engine of the vehicle is turned off, but preferably when the vehicle is locked.
  • the functions of the control unit 22 are reduced to such an extent that the control unit 22 has a lower power consumption than in its operating mode.
  • the control unit 22 monitors the position of the magnet 18. For example, the magnetic field sensor 20 is read at a lower repetition rate to save power.
  • the control unit 22 stores the number of complete revolutions and / or the position of the magnet 18 in its zero position in the memory 26th
  • control unit 22 changes from its stand-by mode to its operating mode for, for example, two different reasons (step S9).
  • control unit 22 changes back to the operating mode when it was detected that the position of the magnet 18 has changed so much that a predetermined threshold is exceeded.
  • the control unit 22 is placed in the operating mode when the magnet 18 rotates more than 5 °.
  • control unit 22 changes to its operating mode when a particular event is present.
  • This event may be a predetermined action on the vehicle, such as unlocking the vehicle, opening a vehicle door or starting the engine.
  • the control unit 22 is set in the operation mode when the turned-off state of the vehicle is terminated to use the vehicle.
  • control unit 22 As soon as the control unit 22 returns to its operating mode, it reads the number of complete revolutions and the position of the magnet 18 at its zero position from the memory 26 (step S10). The control unit 22 is now ready to permanently monitor the belt extension again and the method is continued with step S4.
  • FIGS. 3 to 5 show further embodiments of the webbing retractor 10, which substantially correspond to the first embodiment of the webbing retractor 10. Therefore, only the differences will be discussed, and the same and functionally identical parts are given the same reference numerals.
  • the operation of the control unit is the same as described for the first embodiment.
  • FIG. 3 shows a second embodiment of the belt retractor 10.
  • the magnet 18 is provided on the end face 24 of the belt reel 14, but not directly on the axis of rotation D. Rather, the magnet 18 is arranged radially outwardly offset on the end face 24 and may even be hollow, so that it has a storage (not shown) of the belt reel 14 surrounds.
  • the magnetic field sensor 20 is arranged in this embodiment offset from the axis of rotation D and is located on the radially outer side of the magnet 18th
  • control unit 22 is integrated with the magnetic field sensor 20.
  • the representation of the memory 26 and the battery 28 in FIG. 3 has been dispensed with.
  • the magnet 18 is not attached to the end face 24 of the belt reel 14. Rather, the Gurtbandaufroller 10 has a gear 32 and the belt reel 14 is provided with a toothing 34 which meshes with the gear 32.
  • the magnet 18 is fixed in this embodiment on the axis of rotation of the gear 32 on the gear 32. Also, the magnetic field sensor is provided with the magnet 18 in alignment on the axis of rotation of the gear 32. In this third embodiment, the memory 26 is not integrated in the control unit 22, but is outside.
  • control unit 22 is not powered by a battery, but is connected via a power line 36 to the vehicle power supply.
  • the vehicle power supply also supplies the control unit 22 with the power necessary for the standby mode of the control unit 22 even when the vehicle is switched off.
  • the fourth embodiment of the webbing retractor 10 shown in Figure 5 again has a gear 32, but the control unit 22 is formed as in the first embodiment.
  • the Gurtbandaufroller 10 now has a gear 38 which is provided between the belt reel 14 and the gear 32 to which the magnet 18 is attached.
  • the gear 38 By the gear 38, the rotation of the belt reel 14 can be somewhat reduced, so that the rotational speed of the magnet 18 is reduced. In this way, a more accurate measurement is possible.
  • the individual features of the embodiments shown can be combined with each other arbitrarily.
  • the configuration of the control unit 22 is independent of the mechanical coupling between the magnet 18 and the belt reel 14.

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Abstract

Ein Verfahren zur Messung des Gurtbandauszugs eines Sicherheitsgurts (12) von einem Gurtbandaufroller (10) eines Fahrzeugs weist die folgenden Schritte auf: a) die Stellung des Magneten (18) wird mittels des Magnetfeldsensors (20) durch die Steuereinheit (22) gemessen, b) die Steuereinheit (22) detektiert, wenn der Magnet (18) eine vollständige Umdrehung absolviert hat, c) die Steuereinheit (22) hinterlegt die Anzahl der vollständigen Umdrehungen in einem Speicher (26), und d) die Steuereinheit (22) bestimmt anhand der Anzahl der vollständigen Umdrehungen und der Stellung des Magneten (18) den Gurtbandauszug. Ferner ist ein Gurtbandaufroller (10) für einen Sicherheitsgurt (12) gezeigt.

Description

Verfahren zur Messung des Gurtbandauszugs sowie Gurtbandaufroller
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung des Gurtbandauszugs eines Sicherheitsgurts von einem Gurtbandaufroller eines Fahrzeugs sowie einen Gurtbandaufroller für einen Sicherheitsgurt eines Fahrzeugs. In modernen Fahrzeugen sind die verschiedenen Sicherheitssysteme eines Fahrzeugs untereinander vernetzt und tauschen Daten aus. Zu diesen Daten gehört auch die Information darüber, wie weit ein Sicherheitsgurt ausgezogen wurde. Die Länge des ausgezogenen Gurtbandes wird kurz als Gurtbandauszug bezeichnet. Üblicherweise kommen zur Messung des Gurtbandauszugs Magnetfeldsensoren zum Einsatz, die die Stellung eines Magneten messen, der mit der Gurtspule des Gurtbandaufrollers gekoppelt ist.
Dabei wird die Drehung der Gurtspule über ein Getriebe auf ein Messrad so untersetzt, dass das Messrad eine oder weniger als eine Umdrehung ausführt während der Sicherheitsgurt komplett von der Gurtspule abgerollt wird. An diesem Messrad ist dann ein Magnet drehfest befestigt, sodass die Stellung des Messrades mithilfe des Magnetfeldsensors gemessen werden kann.
Aufgrund des Getriebes und des notwendigerweise großen Durchmessers des Messrades ist jedoch viel Bauraum für einen solchen Gurtbandaufroller notwendig. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Messung des Gurtbandauszugs sowie einen Gurtbandaufroller für einen Sicherheitsgurt bereitzustellen, die den absoluten Gurtbandauszug bei geringem Platzbedarf messen können.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Messung des Gurtbandauszugs eines Sicherheitsgurtes von einem Gurtbandaufroller eines Fahrzeugs, wobei der Gurtbandaufroller eine Gurtspule, wenigstens einen mit der Gurtspule drehbaren Magneten, einen Magnetfeldsensor, der im vom Magneten erzeugten Magnetfeld angeordnet ist, und eine Steuereinheit, die mit dem Magnetfeldsensor verbunden ist, umfasst. Das Verfahren weist dabei die folgenden Schritte auf: a) die Stellung des Magneten wird mittels des Magnetfeldsensors durch die Steuereinheit gemessen, b) die Steuereinheit detektiert, wenn der Magnet eine vollständige Umdrehung absolviert hat, c) die Steuereinheit hinterlegt die Anzahl der vollständigen Umdrehungen in einem Speicher, und d) die Steuereinheit bestimmt anhand der Anzahl der vollständigen Umdrehungen und der Stellung des Magneten den Gurtbandauszug.
Die Steuereinheit kann dabei im Magnetfeldsensor integriert, separat ausgeführt oder Teil einer übergeordneten Steuereinheit sein. Der Magnet ist selbstverständlich mit der Gurtspule derart verbunden, dass er rotiert, wenn sich die Gurtspule dreht. Der Magnet kann ein Permanentmagnet oder ein Elektromagnet sein, wobei sich das Magnetfeld des Elektromagneten auf den eingeschalteten Zustand des Elektromagneten bezieht.
Dadurch, dass die Steuereinheit die Anzahl der vollständigen Umdrehungen, d.h. eine Drehung um 360° aus der Nullstellung des Magneten heraus, in einem Speicher hinterlegt, kann die Steuereinheit den absoluten Gurtbandauszug auch dann bestimmen, wenn der Magnet beim Abrollen des Sicherheitsgurtes mehrere Umdrehungen ausführt. Deshalb ist es nicht notwendig, die Drehung der Gurtspule so zu untersetzen, dass der Magnet maximal eine Umdrehung ausführt. Dadurch kann das Messrad verkleinert oder vollständig eingespart werden, wodurch der gesamte Gurtbandaufroller verkleinert wird. Die Umrechnung der absolvierten vollständigen Umdrehungen und der Stellung des Magneten gegenüber seiner Nullstellung in die Länge des Gurtbandauszugs erfolgt durch die Steuereinheit anhand einer vorbestimmten Vorschrift. Insbesondere kann diese Vorschrift berücksichtigen, dass aufgrund des sich mit dem Gurtbandauszug ändernden Durchmessers des Gurtbandwickels auf der Gurtspule nicht jede Umdrehung der Gurtspule den gleichen Gurtbandauszug zur Folge hat.
Vorzugsweise hinterlegt die Steuereinheit die Anzahl an vollständigen Umdrehungen in einem nicht flüchtigen Speicher und/oder der Speicher der Steuereinheit wird auch im ausgeschalteten Zustand des Fahrzeugs mit Strom versorgt. Die Versorgung kann durch eine Batterie der Steuereinheit erfolgen. Unter einem ausgeschalteten Zustand des Fahrzeugs wird beispielsweise verstanden, wenn der Motor des Fahrzeugs ausgeschaltet ist und/oder die Türen des Fahrzeugs verriegelt sind. Auf diese Weise lässt sich der absolute Gurtbandauszug auch dann bestimmen, wenn das Fahrzeug für längere Zeit abgestellt wurde.
Beispielsweise wird die Steuereinheit im ausgeschalteten Zustand des Fahrzeugs in einem Bereitschaftsmodus mit geringem Stromverbrauch betrieben, in dem die Steuereinheit weiterhin die Stellung des Magneten detektiert, wodurch die Lebensdauer der Steuereinheit ohne Batteriewechsel verlängert werden kann. Dabei kann die Wiederholrate der Detektion im Bereitschaftszustand verringert werden.
Um den Gurtbandauszug stets präzise zu bestimmen, kann die Steuereinheit aus ihrem Bereitschaftsmodus in ihren Betriebsmodus versetzt werden, wenn sich die Stellung des Magneten so weit ändert, dass ein vorbestimmter Schwellwert überschritten wird.
Auch kann die Steuereinheit aus ihrem Bereitschaftsmodus in ihren Betriebsmodus versetzt werden, wenn eine vorbestimmte Handlung am Fahrzeug detektiert wird, wie dem Entriegeln des Fahrzeugs, dem Öffnen einer Fahrzeugtür oder dem Starten des Motors. Dadurch wird ein zuverlässiger Betrieb der Steuereinheit gewährleistet. ln einer Ausgestaltung der Erfindung wird der Wert des Gurtbandauszugs auf Null zurückgesetzt, wenn die Steuereinheit von der Fahrzeugstromversorgung getrennt wird, wodurch eine Initialisierung des Verfahrens ermöglicht wird. Der Wert des Gurtbandauszugs kann danach durch bekannte Methoden auf Plausibilität überprüft werden.
In einer Ausführungsform der Erfindung bestimmt die Steuereinheit die Stellung des Magneten bei vollständig auf die Gurtspule aufgewickeltem Sicherheitsgurt und hinterlegt diese Stellung des Magneten als Nullstellung des Magneten im Speicher. Dadurch kann die Präzision der Messung auch über einen langen Zeitraum gewährleistet werden.
Ferner wird die Aufgabe gelöst durch einen Gurtbandaufroller für einen Sicherheitsgurt eines Fahrzeugs mit einer Gurtspule, wenigstens einem Magneten, einem Magnetfeldsensor, der im vom Magneten erzeugten Magnetfeld angeordnet ist, und einer Steuereinheit, die mit dem Magnetfeldsensor verbunden ist. Dabei ist der Magnet derart mit der Gurtspule verbunden, dass er rotiert, wenn sich die Gurtspule dreht, wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen.
Vorzugsweise ist der Magnet an einer Stirnseite der Gurtspule befestigt, wodurch die Drehung der Gurtspule direkt erfasst werden kann. Um einen einfachen und kostengünstigen Magneten verwenden zu können, kann der Magnet und/oder der Magnetfeldsensor auf der Drehachse der Gurtspule angeordnet sein.
Beispielsweise kann der Magnet und/oder der Magnetfeldsensor versetzt zur Drehachse der Gurtspule angeordnet sein, um die Lagerung der Gurtspule zu vereinfachen. Beispielsweise umgibt der Magnet die Lagerung der Gurtspule.
In einer Ausführungsvariante ist der Magnetfeldsensor an der radialen Außenseite des Magneten angeordnet, wodurch Bauraum in der axialen Richtung der Gurtspule eingespart werden kann.
In einer Ausgestaltung der Erfindung weist der Gurtbandaufroller ein Zahnrad auf, das mit einer Zahnung der Gurtspule in Eingriff ist, wobei der Magnet am Zahnrad befestigt ist. Beispielsweise ist der Magnet in der Drehachse des Zahnrads befestigt. Auf diese Weise kann sowohl der Magnet als auch die Lagerung der Gurtspule einfach ausgeführt sein.
Um die Genauigkeit der Messung zu erhöhen, kann zwischen dem Zahnrad und der Gurtspule ein Getriebe vorgesehen sein.
Der Magnetfeldsensor kann ein AMR-Sensor, ein GMR-Sensor, ein CMR- Sensor und/oder ein TMR-Sensor sein, wodurch zuverlässige und präzise Sensoren verwendet werden können. Ein AMR-Sensor basiert auf dem anisotropen magnetischen Effekt (AMR-Effekt), ein GMR-Sensor basiert auf dem Riesenmagnetowiderstand (GMR-Effekt), ein CMR-Sensor basiert auf dem kolossalen magnetoresistiven Effekt (CMR-Effekt) und ein TMR-Sensor basiert auf dem magnetischen Tunnelwiderstand (TMR-Effekt).
Ebenfalls möglich ist der Einsatz der CVH-Sensortechnologie. CVH steht dabei für Circular Vertical Hall. Diese Sensortechnologie ist beispielsweise aus der US20120217955 A1 bekannt. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie aus den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
Figur 1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gurtbandaufrollers, - Figur 2 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Figur 3 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Gurtbandaufrollers gemäß einer zweiten Ausführungsform,
Figur 4 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Gurtbandaufrollers gemäß einer dritten Ausführungsform, und - Figur 5 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Gurtbandaufrollers gemäß einer vierten Ausführungsform.
In Figur 1 ist ein Gurtbandaufroller 10 mit einem Sicherheitsgurt 12, einer Gurtspule 14 und einer Sensorvorrichtung 16 dargestellt. Der Gurtbandaufroller 10 ist Teil eines Sicherheitsgurtsystems eines Fahrzeugs (nicht gezeigt). Die Gurtspule 14 ist um eine Drehachse D drehbar gelagert. Der Sicherheitsgurt 12 ist an einem seiner Enden mit der Gurtspule 14 derart verbunden, dass er sich auf die Gurtspule 14 aufwickelt oder von der Gurtspule 14 abrollt, wenn sich die Gurtspule 14 um ihre Drehachse D dreht. Die Sensorvorrichtung 16 weist einen Magneten 18, einen Magnetfeldsensor 20 und eine Steuereinheit 22 auf.
Im ersten gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Magnet 18 an einer der Stirnseiten 24 der Gurtspule 14 auf der Drehachse D befestigt. Der Magnet 18 rotiert daher, wenn sich die Gurtspule 14 um ihre Drehachse D dreht. Der Magnet 18 kann ein Permanentmagnet oder ein Elektromagnet sein und erzeugt ein Magnetfeld, das durch Magnetfeldlinien M angedeutet ist.
Innerhalb dieses Magnetfeldes ist der Magnetfeldsensor 20 angeordnet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist er ebenfalls auf der Drehachse D vorgesehen.
Der Magnetfeldsensor 20 kann ein AMR-Sensor, ein GMR-Sensor, ein CMR- Sensor und/oder ein TMR-Sensor sein und detektiert die Veränderung des vom Magneten 18 hervorgerufenen Magnetfeldes.
Der Magnetfeldsensor 20 ist wiederum mit der Steuereinheit 22 verbunden.
Die Steuereinheit 22 weist einen Speicher 26 und eine Batterie 28 auf, wobei der Speicher 26 als flüchtiger oder nicht flüchtiger Speicher ausgebildet sein kann. Die Batterie 28 kann sowohl die Steuereinheit 22, den Magnetfeldsensor 20 und den Speicher 26 mit Strom versorgen, sodass die Steuereinheit 22 nicht von einer Stromzufuhr der Fahrzeugstromversorgung (nicht gezeigt) abhängig ist.
Denkbar ist jedoch auch, dass die Steuereinheit 22 über die Fahrzeugstromversorgung mit Strom versorgt wird, und die Batterie 28 die Stromversorgung nur dann übernimmt, wenn die Fahrzeugstromversorgung abgeschaltet ist.
Außerdem kann die Steuereinheit 22 informationstechnisch, also per Signalkabeln oder drahtlos, mit anderen Einheiten des Fahrzeugs verbunden sein. Die Steuereinheit 22 ist dazu eingerichtet, das in Figur 2 dargestellte Verfahren zur Bestimmung des absoluten Gurtbandauszugs durchführen und den ermittelten Wert des Gurtbandauszugs dann den übrigen Einheiten des Fahrzeugs bereitzustellen. Sobald die Steuereinheit 22 zum ersten Mal mit der Fahrzeugstromversorgung oder anderen Einheiten des Fahrzeugs verbunden wird, wird der Wert des Gurtbandauszugs auf Null gesetzt, um das Verfahren zu initialisieren (Schritt S1 ).
Diese Initialisierung, d. h. das Zurücksetzen des Wertes des Gurtbandauszuges auf Null, kann immer dann vorgenommen werden, wenn die Steuereinheit 22 von der Fahrzeugstromversorgung getrennt wurde.
Anschließend bestimmt die Steuereinheit 22 mithilfe des Magnetfeldsensors 20 die Stellung des Magneten 18 (Schritt S2). Diese Stellung ist die Ausgangs- oder Nullstellung des Magneten 18, wobei von der Steuereinheit 22 angenommen wird, dass der Sicherheitsgurt 12 in dieser Position vollständig auf der Gurtspule 14 aufgerollt ist. Dieser Nullstellung ist daher ein Gutbandauszug mit dem Wert„0" zugeordnet.
Die Steuereinheit 22 kann dann die Position des Magneten 18 in seiner der Nullstellung im Speicher 26 hinterlegen (Schritt S3).
Die Steuereinheit 22 ist nun in ihrem Betriebsmodus und kann den Gurtbandauszug bestimmen, indem sie die Stellung des Magneten 18 mithilfe des Magnetfeldsensors 20 wiederholt oder kontinuierlich misst (Schritt S4). Hierzu kann die Steuereinheit 22 den Magnetfeldsensor 20 mit einer bestimmten Wiederholfrequenz abfragen.
Wird nun der Sicherheitsgurt 12 von der Gurtspule 14 abgerollt, so rotiert die Gurtspule 14 um ihre Drehachse D, wodurch der Magnet 18 in gleichem Maße um die Drehachse D rotiert wird.
Dabei wird der Sicherheitsgurt 12 bei einer Drehung der Gurtspule 14 in Abrollrichtung von der Gurtspule 14 abgerollt und bei einer Drehung in Aufrollrichtung auf die Gurtspule 14 aufgerollt. Durch die Rotation des Magneten 18 dreht sich auch das von ihm erzeugte Magnetfeld. Die Änderung bzw. Drehung des Magnetfeldes kann durch den Magnetfeldsensor 20 detektiert werden, wodurch die Steuereinheit 22 auf die Stellung des Magneten 18 und seine Drehrichtung schließen kann.
Dementsprechend kann die Steuereinheit 22 feststellen, ob sich der Magnet 18 in Abrollrichtung oder in Aufrollrichtung dreht. Wenn der Magnet 18 nun bei einer Drehung in Abrollrichtung seine Nullstellung passiert, detektiert die Steuereinheit 22, dass der Magnet 18 eine vollständige Umdrehung absolviert hat, und erhöht beispielsweise einen internen Zähler um eins, der die vollständigen Umdrehungen des Magneten 18 und damit der Gurtspule 14 zählt (Schritt S5). Dann überwacht die Steuereinheit 22 weiterhin die Stellung des Magneten 18 gemäß Schritt S4.
Sofern der Magnet 18 seine Nullstellung ein weiteres Mal in Abrollrichtung passiert, detektiert die Steuereinheit nochmals eine vollständige Umdrehung und erhöht den Zähler der vollständigen Umdrehungen wieder um eins.
Wenn der Magnet 18 jedoch in die entgegengesetzte Richtung, also in die Aufrollrichtung rotiert und dabei seine Nullstellung passiert, wird auch dies von der Steuereinheit 22 registriert und der Zähler der vollständigen Umdrehungen wird um eins herabgesetzt.
Auf diese Weise kann die Steuereinheit 22 die Anzahl der vollständigen Umdrehungen, die der Magnet 18 und somit auch die Gurtspule 14 absolviert hat, präzise nachverfolgen.
Die Anzahl an vollständigen Umdrehungen, d. h. den Wert des Zählers, hinterlegt die Steuereinheit 22 dann im Speicher 26 (Schritt S6).
Beispielsweise aktualisiert die Steuereinheit 22 den Wert der Anzahl der vollständigen Umdrehungen im Speicher 26 jedes Mal, wenn sie den Wert des Zählers verändert. Denkbar ist jedoch auch, dass die Steuereinheit 22 den Wert des Zählers nur zu bestimmten Ereignissen in den Speicher 26 überträgt, beispielsweise wenn sie ihren Betriebsmodus verlässt.
Mithilfe der Anzahl an vollständigen Umdrehungen, d. h. dem Wert des Zählers, und der aktuellen Stellung des Magneten 18 in Bezug zu seiner Nullstellung kann die Steuereinheit 22 dann auf die Länge des Sicherheitsgurtes 12 schließen, der von der Gurtspule 14 abgerollt ist, dem sogenannten Gurtbandauszug (Schritt S7). Die von der Steuereinheit 22 bestimmte Länge ist auch die absolute Länge des Gurtbandauszuges, da die Messung begonnen wurde, als der Sicherheitsgurt 12 vollständig auf der Gurtspule 14 aufgewickelt war.
Falls es notwendig ist, kann der Gurtbandauszug durch bekannte Methoden auf Plausibilität überprüft werden.
Der auf diese Weise ermittelte Gurtbandauszug kann nun von der Steuereinheit 22 an die übrigen Einheiten des Sicherheitssystems übertragen werden.
Somit kann die Steuereinheit 22 zu jeder Zeit den absoluten Gurtbandauszug bestimmen.
Wird das Fahrzeug nun ausgeschaltet, beispielsweise wenn die entsprechende Fahrt des Fahrzeugs beendet ist, verbleibt die Information über die Anzahl der vollständigen Umdrehungen und auch Informationen über die Stellung der Nullstellung des Magneten 18 im Speicher 26. Hierzu ist der Speicher 26 entweder ein nicht flüchtiger Speicher oder aber der Speicher 26 wird permanent über die Batterie 28 auch im ausgeschalteten Zustand des Fahrzeugs mit Strom versorgt.
Wenn das Fahrzeug in einen ausgeschalteten Zustand übergeht, wird die Steuereinheit 22 in einem Schritt S8 in einen Bereitschaftsmodus versetzt. Der Übergang zu einem abgeschalteten Zustand des Fahrzeugs kann z. B. als der Zeitpunkt angesehen werden, wenn der Motor des Fahrzeugs ausgeschaltet wird, vorzugsweise jedoch, wenn das Fahrzeug verriegelt wird.
Im Bereitschaftsmodus sind die Funktionen der Steuereinheit 22 so weit reduziert, dass die Steuereinheit 22 einen geringeren Stromverbrauch hat als in ihrem Betriebsmodus. Jedoch überwacht die Steuereinheit 22 auch im Bereitschaftsmodus die Stellung des Magneten 18. Beispielsweise wird der Magnetfeldsensor 20 mit einer geringeren Wiederholrate ausgelesen, um Strom zu sparen. Spätestens beim Übergang in den Bereitschaftsmodus hinterlegt die Steuereinheit 22 die Anzahl der vollständigen Umdrehungen und/oder die Stellung des Magneten 18 in seiner Nullstellung im Speicher 26.
Andersherum wechselt die Steuereinheit 22 von ihrem Bereitschaftsmodus in ihren Betriebsmodus beispielsweise aus zwei verschiedenen Gründen (Schritt S9).
Zum einen wechselt die Steuereinheit 22 zurück in den Betriebsmodus, wenn erkannt wurde, dass sich die Stellung des Magneten 18 so stark geändert hat, dass ein vorbestimmter Schwellwert überschritten wird. Beispielsweise wird die Steuereinheit 22 in den Betriebsmodus versetzt, wenn sich der Magnet 18 um mehr als 5° dreht.
Andererseits wechselt die Steuereinheit 22 in ihren Betriebsmodus, wenn ein bestimmtes Ereignis vorliegt. Dieses Ereignis kann eine vorbestimmte Handlung am Fahrzeug sein, wie dem Entriegeln des Fahrzeugs, dem Öffnen einer Fahrzeugtür oder dem Starten des Motors. Dadurch wird die Steuereinheit 22 in den Betriebsmodus versetzt, wenn der ausgeschaltete Zustand des Fahrzeugs beendet wird, um das Fahrzeug zu benutzen.
Sobald die Steuereinheit 22 zurück in ihren Betriebsmodus wechselt, liest sie die Anzahl der vollständigen Umdrehungen und die Stellung des Magneten 18 an seiner Nullstellung aus dem Speicher 26 ein (Schritt S10). Die Steuereinheit 22 ist nun bereit den Gurtbandauszug wieder permanent zu überwachen und das Verfahren wird mit Schritt S4 fortgesetzt.
Dadurch, dass die Informationen über die vollständigen Umdrehungen und/oder die Nullstellung gespeichert wird, auch wenn das Fahrzeug nicht verwendet wird, geht die Information über den absoluten Gurtbandauszug nicht verloren.
Dies ist wichtig, um den absoluten Gutbandauszug zu bestimmen, da nicht davon ausgegangen werden kann, dass bei jedem Abstellen bzw. Verriegeln des Fahrzeugs der Sicherheitsgurt 12 vollständig auf die Gurtspule 14 aufgewickelt wird, sodass eine neue Messung bei Null gestartet werden kann. Falls die Batterie 28 gewechselt werden muss oder es zu Fehlbestimmungen des Gurtbandauszugs kommt, kann der Wert des Gurtbandauszugs dadurch zurückgesetzt werden, dass die Steuereinheit 22 von der Fahrzeugstromversorgung getrennt wird. Dadurch wird das beschriebene Verfahren von Schritt S1 beginnend wieder in Gang gesetzt. Denkbar ist selbstverständlich auch, die Initialisierung durch andere Ereignisse auszulösen. In den Figuren 3 bis 5 sind weitere Ausführungsformen des Gurtbandaufrollers 10 dargestellt, die im Wesentlichen der ersten Ausführungsform des Gurtbandaufrollers 10 entsprechen. Daher wird lediglich auf die Unterschiede eingegangen, und gleiche und funktionsgleiche Teile sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Auch die Funktionsweise der Steuereinheit ist die gleiche, wie zur ersten Ausführungsform beschrieben.
In Figur 3 ist eine zweite Ausführungsform des Gurtbandaufrollers 10 dargestellt.
In dieser Ausführungsform ist der Magnet 18 zwar an der Stirnseite 24 der Gurtspule 14 vorgesehen, jedoch nicht direkt auf der Drehachse D. Vielmehr ist der Magnet 18 radial nach außen versetzt an der Stirnseite 24 angeordnet und kann sogar hohl ausgeführt sein, sodass er eine Lagerung (nicht gezeigt) der Gurtspule 14 umgibt.
Auch der Magnetfeldsensor 20 ist in dieser Ausführungsform versetzt zur Drehachse D angeordnet und befindet sich an der radialen Außenseite des Magneten 18.
Außerdem ist in der zweiten Ausführungsform die Steuereinheit 22 in den Magnetfeldsensor 20 integriert. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde auf die Darstellung des Speichers 26 und der Batterie 28 in Figur 3 verzichtet.
In der in Figur 4 gezeigten dritten Ausführungsform des Gurtbandaufrollers 10 ist der Magnet 18 nicht an der Stirnseite 24 der Gurtspule 14 befestigt. Vielmehr weist der Gurtbandaufroller 10 ein Zahnrad 32 auf und die Gurtspule 14 ist mit einer Zahnung 34 versehen, die mit dem Zahnrad 32 kämmt.
Der Magnet 18 ist in dieser Ausführungsform auf der Drehachse des Zahnrades 32 am Zahnrad 32 befestigt. Ebenfalls ist der Magnetfeldsensor mit dem Magnet 18 fluchtend auf der Drehachse des Zahnrades 32 vorgesehen. In dieser dritten Ausführungsform ist der Speicher 26 nicht in die Steuereinheit 22 integriert, sondern liegt außerhalb.
Außerdem wird die Steuereinheit 22 nicht über eine Batterie mit Strom versorgt, sondern ist über eine Stromleitung 36 mit der Fahrzeugstromversorgung verbunden.
Die Fahrzeugstromversorgung versorgt die Steuereinheit 22 auch im ausgeschalteten Zustand des Fahrzeugs mit dem für den Bereitschaftsmodus der Steuereinheit 22 notwendigen Strom.
Die in Figur 5 gezeigte vierte Ausführungsform des Gurtbandaufrollers 10 weist wieder ein Zahnrad 32 auf, jedoch ist die Steuereinheit 22 wie in der ersten Ausführungsform ausgebildet.
Allerdings weist der Gurtbandaufroller 10 nun ein Getriebe 38 auf, das zwischen der Gurtspule 14 und dem Zahnrad 32, an dem der Magnet 18 befestigt ist, vorgesehen ist. Durch das Getriebe 38 kann die Drehung der Gurtspule 14 etwas untersetzt werden, damit die Drehgeschwindigkeit des Magneten 18 reduziert wird. Auf diese Weise ist eine genauere Messung möglich. Es ist jedoch nicht notwendig, die Drehung der Gurtspule 14 so weit zu untersetzen, dass das Zahnrad 32 maximal eine Umdrehung ausführt. Selbstverständlich lassen sich die einzelnen Merkmale der gezeigten Ausführungsformen beliebig miteinander kombinieren. Insbesondere ist die Ausgestaltung der Steuereinheit 22 unabhängig von der mechanischen Kopplung zwischen dem Magneten 18 und der Gurtspule 14.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Messung des Gurtbandauszugs eines Sicherheitsgurts (12) von einem Gurtbandaufroller (10) eines Fahrzeugs, wobei der Gurtbandaufroller (10) eine Gurtspule (14), wenigstens einen mit der Gurtspule (14) drehbaren Magneten (18), einen Magnetfeldsensor (20), der im vom Magneten (18) erzeugen Magnetfeld angeordnet ist, und eine Steuereinheit (22), die mit dem Magnetfeldsensor (20) verbunden ist, umfasst, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: a) die Stellung des Magneten (18) wird mittels des Magnetfeldsensors (20) durch die Steuereinheit (22) gemessen, b) die Steuereinheit (22) detektiert, wenn der Magnet (18) eine vollständige Umdrehung absolviert hat, c) die Steuereinheit (22) hinterlegt die Anzahl der vollständigen Umdrehungen in einem Speicher (26), und d) die Steuereinheit (22) bestimmt anhand der Anzahl der vollständigen
Umdrehungen und der Stellung des Magneten (18) den Gurtbandauszug.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (22) die Anzahl an vollständigen Umdrehungen in einem nicht flüchtigen Speicher (26) hinterlegt und/oder der Speicher (26) auch im ausgeschalteten Zustand des Fahrzeugs mit Strom versorgt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (22) im ausgeschalteten Zustand des Fahrzeugs in einem Bereitschaftsmodus mit geringem Stromverbrauch betrieben wird, in dem die Steuereinheit (22) weiterhin die Stellung des Magneten (18) detektiert.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (22) aus ihrem Bereitschaftsmodus in ihren Betriebsmodus versetzt wird, wenn sich die Stellung des Magneten (18) so weit ändert, dass ein vorbestimmter Schwellwert überschritten wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (22) aus ihrem Bereitschaftsmodus in ihren Betriebsmodus versetzt wird, wenn eine vorbestimmte Handlung am Fahrzeug detektiert wird, wie dem Entriegeln des Fahrzeugs, dem Öffnen einer Fahrzeugtür oder dem Starten des Motors.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert des Gurtbandauszugs auf Null zurückgesetzt wird, wenn die Steuereinheit (22) von der Fahrzeugstromversorgung getrennt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (22) die Stellung des Magneten (18) bei vollständig auf die Gurtspule (14) aufgewickeltem Sicherheitsgurt (12) bestimmt und diese Stellung des Magneten (18) als Nullstellung des Magneten (18) im Speicher (26) hinterlegt.
8. Gurtbandaufroller für einen Sicherheitsgurt (12) eines Fahrzeugs mit einer Gurtspule (14), wenigstens einem Magneten (18), einem Magnetfeldsensor (20), der im vom Magneten (18) erzeugen Magnetfeld angeordnet ist, und einer Steuereinheit (22), die mit dem Magnetfeldsensor (20) verbunden ist, wobei der Magnet (18) derart mit der Gurtspule (14) verbunden ist, dass er rotiert, wenn sich die Gurtspule (14) dreht, wobei die Steuereinheit (22) dazu eingerichtet ist, ein Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.
9. Gurtbandaufroller nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (18) an einer Stirnseite (24) der Gurtspule (14) befestigt ist.
10. Gurtbandaufroller nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (18) und/oder der Magnetfeldsensor (20) auf der Drehachse (D) der
Gurtspule (14) angeordnet ist.
1 1 . Gurtbandaufroller nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (18) und/oder der Magnetfeldsensor (20) versetzt zur Drehachse (D) der Gurtspule (14) angeordnet ist.
12. Gurtbandaufroller nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetfeldsensor (20) an der radialen Außenseite des Magneten (18) angeordnet ist.
13. Gurtbandaufroller nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Gurtbandaufroller (10) ein Zahnrad (32) aufweist, das mit einer Zahnung (34) der
Gurtspule (14) in Eingriff ist, wobei der Magnet (18) am Zahnrad (32) befestigt ist.
14. Gurtbandaufroller nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Zahnrad (32) und der Gurtspule (14) ein Getriebe (38) vorgesehen ist.
15. Gurtbandaufroller nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetfeldsensor (20) ein AMR-Sensor, ein GMR- Sensor, ein CMR-Sensor und/oder eine TMR-Sensor ist.
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