Die Erfindung betrifft eine Kraftmesseinheit zurMessung einer an einem Gurtschloss wirkenden Gurtzugkraft.

Füreinen verbesserten Insassenschutz im PKW ist es erforderlich, dassdie Gurtkraft der angeschnallten Person gemessen wird. Die Datenwerden verarbeitet und währendeines Unfalls zur Berechnung der optimalen Zündung von Gurtstraffern und Airbagsverwendet.

Die Messeinrichtung sollte daherGurtkräfte imBereich 0-150 Newton mit einer Genauigkeit von circa +/– 2,5 %messen. Im normalen Betrieb können Gurtkräfte bis10.000 N auftreten. Diese dürfennicht zur Beschädigungder Messeinrichtung oder des Gurtschlosses führen. Die Gurtkraft kann während einesUnfalls bis zu 20.000 N ansteigen. In diesem Fall dürfen sichdas Gurtschloss und die Messeinrichtung bleibend verformen, abernicht versagen.

Ein bewährtes Prinzip zur Kraftmessungist die Wegmessung an einem kraftbeaufschlagten, federnden Element(zum Beispiel Biegefeder, Torsionsfeder, Schraubenfeder). Eine Überlastkann hier leicht abgefangen werden, indem das federnde Element abeinem konstruktiv festgelegtem Weg oder Winkel an einen mechanischenAnschlag läuft(Stufe, Kante).

Die US 6,230,088 B1 offenbart eine zwischen einemGurtschloss und einer mit der Fahrzeugkarosserie verbundenen Verankerungangeordnete Kraftmesseinheit gemäß dem Oberbegriffdes Patentanspruchs 1.

Diese bereits bekannte Kraftmesseinheitzur Messung einer Gurtkraft ist jedoch kompliziert aufgebaut undschwer zu montieren.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einerin ihrem Aufbau einfachen und leicht zu montierenden Kraftmesseinheit,die eine hinreichende Genauigkeit bei der Messung geringer Kräfte aufweist.

Die Lösung der gestellten Aufgabeist dem Patentanspruch 1 zu entnehmen. Die Unteransprüche sindauf vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gerichtet.

Mit den Merkmalen der Ansprüche 1 bis5 wird eine Kraftmesseinheit geschaffen, die mit Standard-Bauteilenrealisierbar und leicht zu montieren ist. Eine Biegefeder ist eineinfaches Bauteil, das bei Verbiegung innerhalb des elastischenBereichs gut reproduzierbare Werte liefert. Insbesondere die Ausführungsformgemäß Anspruch2, bei dem die Biegefeder durch zwei, vorteilhafterweise einteiligmit dem Anker ausgebildete Arme gebildet ist, ist besonders kostengünstig herstellbar.Ferner kann nach einem Unfall leicht erkannt werden, ob der Sensoreinen erwartungsgemäßen Nullpunktaufweist, und folglich nicht ausgetauscht werden muss, was Reparaturkostenspart. Ist der Nullpunkt verschoben, das heißt ohne Kraftbeaufschlagungwird beispielsweise ein Wert von mehr als 5 N gemessen, muss dieKraftmesseinheit ausgetauscht werden.

Mit den Merkmalen des Anspruchs 6wird eine Kraftmesseinheit geschaffen, die leicht an einem Gurtschlossbefestigt werden kann. Die Kraftmesseinheit kann separat hergestelltund erst beim Gurtschlosshersteller integriert werden. Somit istes auch möglich,eine teilweise (Gain und Temperatur) oder vollständige (Offset, Gain, Temperatur)Kalibrierung des Sensors vor der Montage am Gurtschloss oder vorAuslieferung an den Gurtschlosshersteller durchzuführen, wasdessen Fertigung erleichtern würde, dader Gurtschlosshersteller wenig/keine Kalibrierelektronik benötigt.

Ein weiterer Vorteil der Erfindungliegt darin, dass die Kraftmesseinheit leicht nachträglich einzubauenist, wobei diese in einfacher Weise an einem herkömmlichenGurtschloss befestigt werden kann.

Die erfindungsgemäße Kraftmesseinheit kann zumBeispiel zur optimalen Zündungeines Gurtstraffers und/oder Airbags verwendet werden.

Im Folgenden wird unter Bezugnahmeauf die beigefügtenZeichnungen ein bevorzugtes Ausführungsbeispielder Erfindung beschrieben. Es zeigen:

1 eineAnsicht einer Kraftmesseinheit gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispielder Erfindung im eingebauten Zustand und ohne Gehäusedeckel;

2a eineDraufsicht auf die Kraftmesseinheit nach 1;

2b eineSeitenansicht der Kraftmesseinheit nach 1;

3 eineExplosionszeichnung der perspektivischen Ansicht nach 1; und

4 eineQuerschnittsansicht des in den 1 bis 3 gezeigten Ankers.

Im Folgenden werden für gleicheElemente in den 1 bis 4 gleiche Bezugsziffern verwendet.

1 zeigteine Kraftmesseinheit 1 ohne Gehäusedeckel, die zwischen einemGurtschloss 2 herkömmlicherArt und einer Verankerung 3 angeordnet ist. Die Verankerung 3 istin herkömmlicherWeise z.B. mit einer Fahrzeugkarosserie verbunden.

Die Kraftmesseinheit 1 weistein Gehäuse 4 auf,in dem ein Anker 5 bewegbar angeordnet ist. Der im zusammengebautenZustand zum Gurtschloss 2 weisende Teil des Ankers 5 istals eine Öffnung 6 in dergurtschlossseitigen Gehäusestirnwand 7 desGehäuses 4 durchragendeLasche 8 ausgebildet, die mit einem bundförmigen Anschlag 9 ausgebildetist, der die Bewegbarkeit des Ankers 5 aus dem Gehäuse 4 inRichtung des Gurtschlosses 2 begrenzt, wie in 4 am besten zu sehen ist.

Von dem Anschlag 9 erstrecktsich in das Gehäuseinnereein Zapfen 10, an dessen Ende ein Magnet 11 angeordnetist, wie in 2a am besten zu sehenist. Von dem Zapfen 10 erstrecken sich beidseitig zu denSeiten des Gehäuses 4 hinelastisch verbiegbare Arme einer Biegefeder 12. Der Anschlag 9,der Zapfen 10 und die Biegefeder 12 sind vorzugsweiseeinteilig ausgebildet. Es ist auch möglich, dass die Biegefeder 12 alsgesondertes Bauteil ausgebildet ist, das ein in dem Zapfen 10 gebildetes Durchgangslochdurchragt.

An den Endbereichen der Biegefeder 12 sind Führungsrollen 13a und 13b drehbargelagert. Alternativ könnendie Führungsrollendurch starr angeordnete Führungsbauteileaus einem Material mit kleinem Reibungskoeffizienten ersetzt seinoder ganz fehlen. Die Führungsrollen 13a und 13b sindin Führungen 14a und 14b geführt, diein sich gegenüberliegendenSeitenwänden 15a und 15b desGehäuses 4 gebildetsind und in Anlageflächenfür dieFührungsrollen 13a und 13b enden,wie in den 1 bis 3 gezeigt. Die Führungen 14a und 14b sindvorzugsweise als zur Verankerung 3 hin offene Schlitzeausgebildet, so dass die Führungsrollen 13a und 13b der Biegefeder 12 leichteingeführtwerden können.

Die Lasche 8 weist vorzugsweiseein Loch 16 auf, wie z.B. in 3 zusehen, um im zusammengebauten Zustand der Krafteinheit 1 mitdem Gurtschloss 2 mittels eines Niets 17 verbundenzu werden.

Wie am besten in 2 zusehen, ist im Gehäuse 4 derKraftmesseinheit 1 ein Sensor (zum Beispiel ein Hall-Sensor) 18 ortsfestangeordnet. Durch Änderungeines magnetischen Feldes aufgrund einer Bewegung des am Ende desZapfens 10 gebildeten Magneten 11 erzeugt derHall-Sensor 18 ein elektrisches Signal, das über eineelektrische Leitung 19 zum Beispiel an eine Steuereinrichtung(nicht gezeigt) zur Ansteuerung eines Gurtstraffers oder Airbagsgeliefert werden kann.

Das Gehäuse 4 enthält fernerin seinem von der Gehäusestirnwand 7,abgewendeten Bereich einen Bolzen 20 zum Befestigen einerSchlinge 21, die fest mit der Verankerung 3 verbundenist.

Zur Montage der Kraftmesseinheit 1 wirdzuerst die Lasche 8 des Ankers 5 durch die Öffnung 6 inder Gehäusestirnwand 7 durchgestecktund die Führungsrollen 13a, 13b werdenin die Führungen 14a, 14b eingeführt. DerSensor, die Leitung und der Gehäusedeckelsind vorgefertigte Einheiten und werden an der Kraftmesseinheit 1 angeordnet.Die aus dem Gehäuse 4 herausragendeLasche 8 wird dann beispielsweise an dem herkömmlichenGurtschloss 2 an einer Stelle befestigt, beispielsweisevernietet, verschraubt, verschweißt etc., an der üblicherweise dieVerankerung 3 direkt mit dem Gurtschloss 2 befestigtwird, wenn keine Kraftmesseinheit 1 verwendet wird.

Die Abmessungen der Führungsrollen 13a,b unddes nschlags 9 sind vorzugsweise derart, dass der Anker 5 innerhalbeines Leerbereichs bewegbar ist, der in einer Richtung durch Anschlagender Führungsrollenan die Anlageflächender Führungen 14a, 14b begrenztist, und in der anderen Richtung durch ein beispielsweise in mindestenseiner der Führungen 14a, 14b gebildetesStoppelement, nicht gezeigt, um zu verhindern, dass der Magnet anden Sensor anschlägt.

Wenn ein Gurt angelegt wird und einim Gurtschlossgehäuse 2 enthaltenerVerriegelungsmechanismus, dessen Aufbau an sich bekannt ist, verriegelt wird,wirkt eine geringe Gurtkraft. Diese Gurtkraft bewirkt, dass dieFührungsrollender Biegefeder 12 zuverlässig an den Anlageflächen derFührungen 14a, 14b anliegen.Bei weiterer Erhöhungder Gurtkraft wird der Anker 5 unter zunehmender Verformungder Biegefeder 12 aus der Öffnung 6 herausgezogenbis der Anschlag 9 des Ankers 5 an die Innenseiteder Gehäusestirnwand 7 desGehäusebereichs 4 anschlägt, um unzulässig hoheVerformungen bzw. Beschädigungender Biegefeder 12 zu vermeiden.

Mit der erfindungsgemäßen Kraftmesseinheitkann ein einwandfrei angelegter Gurt (Führungsrollen in Anschlag anden Anlageflächensowie keine oder leichte Verformung der Biegefeder) sicher festgestelltwerden. In dem Arbeitsbereich der Kraftmesseinheit (elastischerVerformbereich der Biegefeder) könnenKräftebis beispielsweise etwa 10.000 N genau gemessen werden. Größere Kräfte, wiesie bei einem Crash vorkommen, werden vom Anschlag aufgenommen.Der zeitliche Verlauf des Kraftaufbaus im Arbeitsbereich ermöglicht Aussagen über einenbevorstehenden Crash, die fürdie Ansteuerung eines Gurtstraffers oder Airbags genutzt werdenkönnen. EineBeschädigungder Kraftmesseinheit kann daher an deren Nullpunktverschiebung (Anschlagder Führungsrollenan den Anlageflächenohne Krafteinwirkung) erkannt werden.

Die oben im Einzelnen beschriebeneErfindung ist nicht auf das genannte bevorzugte Ausführungsbeispielbegrenzt, sondern lediglich beispielhaft und schränkt denSchutzbereich der Erfindung nicht ein. Beispielsweise kann anstelleeines Hallsensors ein optischer Sensor verwendet werden, um diePosition des Ankers zu erfassen. In diesem Fall ist dann kein Magneterforderlich.