Die Erfindung betrifft eine Gurtbandeinheit für ein Fahrzeug, einen Messaufbau zur Messung der in einem Gurtband wirkenden Kraft sowie ein Verfahren zum Messen einer in einem Gurtband wirkenden Kraft.

Bei der Entwicklung von Fahrzeugen werden die Sicherheitskomponenten von Rückhaltesystemen sowohl in der Entwicklungsphase als auch in der Serienüberwachung mittels Crashversuchen geprüft. Ein signifikantes Merkmal zur Bewertung der korrekten Funktion eines Rückhaltesystems ist die Kraft, die auf einen Körper einwirkt.

Die Schutzfunktion eines Rückhaltesystems wird beispielsweise validiert, indem die Last auf einen Dummy durch die Kraft in einem Gurtband bei einem Aufprall bewertet wird.

Bei bekannten Messsystemen werden Messmittel als externe Komponenten auf das Gurtband appliziert. Beispielsweise werden auf das Gurtband aufgeklebte Dehnmessstreifen verwendet, um die Gurtkraft zu messen. Darüber hinaus gibt es Messeinrichtungen, die an dem Gurtband montiert werden können. Diese sind jedoch massebehaftet, d.h. das System ist nicht rückwirkungsfrei.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein kostengünstiges System für präzise und reproduzierbarere Messung von Kräften in einem Gurtband zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Gurtbandeinheit, insbesondere für ein Fahrzeug, mit einem Gurtband, dass einen Messabschnitt hat, der sich in Längsrichtung über zumindest einen Abschnitt des Gurtbands erstreckt, wobei im Bereich des Messabschnitts mindestens ein elektrisch leitfähiger Messdraht als Nähfaden oder Teil eines Nähfadens durch Einnähen in das Gurtband befestigt ist.

Der Messdraht ändert seinen Widerstand in Abhängigkeit von einer Dehnung des Messdrahts. Eine auf das Gurtband wirkende Kraft ändert somit den Widerstand des Messdrahts. Folglich lässt sich anhand einer Widerstandsänderung des Messdrahts auf eine im Zugband wirkende Kraft schließen.

Die erfindungsgemäße Gurtbandeinheit hat eine Reihe von Vorteilen. Zum einen kann der Messdraht direkt am Versuchsort bis kurz vor dem Start eines Versuchs auf das Gurtband genäht werden. Insbesondere kann der Messdraht mittels einer herkömmlichen Nähmaschine an einem Seriengurtband befestigt werden. Somit muss für einen Versuchsaufbau kein spezielles Gurtband produziert werden. Des Weiteren geht das Gewicht des Messdrahtes annähernd gegen null, sodass der Messdraht als massefrei betrachtet werden kann. Damit sind rückwirkungsfreie Messwerte gewährleistet. Zudem kann der als Nähfaden am Gurtband befestigte Messdraht nicht verrutschen oder sich ablösen. Insgesamt betrachtet trägt die erfindungsgemäße Gurtbandeinheit somit dazu bei, besonders genaue und reproduzierbare Messergebnisse zu erreichen.

Ein Gurtband im Sinne der vorliegenden Erfindung kann ein Sicherheitsgurtband für ein Fahrzeug, ein Trage- beziehungsweise ein Hebegurt oder ein Transportband für Krananwendungen sein. Mittels der erfindungsgemäßen Gurtbandeinheit kann nämlich nicht nur die Last auf einen Dummy bestimmt werden, sondern es können auch maximal zulässige Belastungen beziehungsweise Überlasten erkannt werden und gegebenenfalls durch geeignete Maßnahmen verhindert bzw. Warnsignale ausgelöst werden

Der Messdraht erstreckt sich insbesondere zumindest abschnittsweise in Längsrichtung des Gurtbands. Somit bewirkt eine in Längsrichtung auf das Gurtband wirkende Zugkraft, die das Gurtband zumindest ein Stück weit dehnt, eine Verlängerung des Messdrahtes, wodurch sich der Widerstand des Messdrahtes ändert. Anhand der Änderung des Widerstands lässt sich die im Gurtband wirkende Kraft bestimmen. Das Gurtband selbst kann ein Gewebe umfassen, wobei das Gewebe eine Leinwandbindung oder eine Körperbindung aufweisen kann. Eine erfindungsgemäße Gurtbandeinheit lässt sich für beide Gewebearten gleichermaßen bilden, das heißt, der Messdraht lässt sich auf beide Gewebearten in gleicher Weise aufnähen.

Gemäß einer Ausführungsform bildet der Messdraht den Oberfaden einer Naht und/oder den Unterfaden der Naht. Dadurch lässt sich der Messdraht maschinell nähen. Prinzipiell ist es jedoch auch denkbar, den Messdraht per Hand aufzunähen, zum Beispiel als Heftstich oder Rückstich, was allerdings im Vergleich zum maschinellen Nähen relativ zeitaufwendig ist.

Vorzugsweise ist der Messdraht in Draufsicht auf das Gurtband mäanderförmig aufgenäht, insbesondere derart, dass mehrere Windungen sich im Messabschnitt in Längsrichtung des Gurtbandes erstrecken. Auf diese Weise kann ein ausreichend langer Messdraht im Messabschnitt untergebracht sein. Dadurch ist eine gesamte Längenänderung des Messdrahtes gegenüber einem in Längsrichtung des Gurtbandes über die gleiche Länge geradlinig genähten Draht erhöht. Dies führt zu verbesserten Messergebnissen. Vor allem geringe Kräfte im Gurtband können dadurch besser festgestellt werden.

Der spezifische Widerstand des Messdrahtes beträgt vorzugsweise zwischen 0,9 kQ und 1,1 kQ, insbesondere 1 kQ. Ein derartiger spezifischer Widerstand macht es möglich, dass mit einem relativ kurzen Stück Messdraht ein ausreichend großer Widerstand erreicht wird, um eine zuverlässige Messung zu ermöglichen. Beispielsweise entspricht der Wderstandswert des Messdrahtes einem Widerstandswert der standardmäßig eingesetzten Dehnmessstreifen. Gleichzeitig kann der Messdraht lang genug sein, um eine haltbare Naht mit dem Messdraht bilden zu können. Insbesondere eignet sich ein Messdraht mit einer Länge von 10 cm bis 15 cm, vorzugsweise mit einer Länge von 12 cm.

Gemäß einer Ausführungsform ist mindestens ein zweiter Messdraht auf das Gurtband aufgenäht, wobei der zweite Messdraht in Draufsicht auf das Gurtband um 90° versetzt zum ersten Messdraht aufgenäht ist. Dadurch findet eine Temperaturkompensation statt, die Empfindlichkeit eines messbaren Nutz-signals wird erhöht. Vorzugsweise ist der zweite Messdraht in Draufsicht auf das Gurtband über dem ersten Messdraht aufgenäht, das heißt, die Messdrähte sind überlappend angeordnet. Anders ausgedrückt ist der Messdraht zweilagig angeordnet.

Die überlappend angeordneten Messdrähte können beide in Draufsicht mäanderförmig verlaufen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann zur Temperaturkompensation ein zusätzlicher Messdraht außerhalb des Messabschnitts angeordnet sein, insbesondere in einem unbelasteten Bereich des Gurtbands.

Beispielsweise ist der Messdraht in einen Faden eingewoben und die Einheit aus Faden und Messdraht definiert den Nähfaden. Die Einheit aus Faden und Messdraht ist robuster als der einzelne Messdraht und lässt sich somit einfacher aufnähen. Insbesondere wird das Risiko verringert, dass der Messdraht beziehungsweise der Nähfaden beim Nähen beschädigt wird oder reißt.

Im Messabschnitt können auch mehrere, zumindest abschnittsweise parallel verlaufende, Nähfaden bildende Messdrähte vorgesehen sein, insbesondere wobei die mehreren Messdrähte gemeinsam kontaktierbar sind. Bei unterschiedlichen Dehnungen können die Messdrähte proportional zur Dehnung reißen, wodurch sich der messbare Gesamtwiderstand ändert.

Des Weiteren kann der mindestens eine Messdraht in Draufsicht auf das Gurtband in Schlaufenform verlaufen. Bei zunehmender Dehnung spannt sich der Messdraht, wodurch sich ebenfalls der messbare Widerstand ändert.

Die beiden vorgenannten Ausführungsformen eignen sich vor allem für Versuche, bei denen besonders hohe Dehnungen erwartet werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform können mehrere Messdrähte vorgesehen sein, die gemeinsam kontaktierbar sind und abschnittsweise parallel und zusätzlich jeweils in Draufsicht auf das Gurtband in Schlaufenform verlaufen, wobei die Schlaufen der einzelnen Messdrähte unterschiedlich groß sind. Dadurch kann erreicht werden, dass die Messdrähte unterschiedlich stark gespannt werden und kontrolliert nacheinander reißen, wenn eine Zugkraft auf das Gurtband zunimmt. Die Aufgabe wird des Weiteren erfindungsgemäß gelöst durch einen Messaufbau zur Messung der in einem Gurtband wirkenden Kraft umfassend ein Widerstandsmessgerät und eine Gurtbandeinheit, die wie vorhergehend beschrieben ausgebildet ist, wobei das Widerstandsmessgerät an Endabschnitte des Messdrahtes angeschlossen ist.

Mittels des erfindungsgemäßen Messaufbaus lässt sich eine Änderung des Widerstands des kontaktierten Messdrahts messen, um auf eine im Gurtband wirkende Kraft zu schließen. Zudem sind die Messergebnisse besonders genau reproduzierbar.

Der Messaufbau umfasst vorzugsweise eine Wheatstone-Messbrücke, die insbesondere als Halbbrücke in 6-Leiter-Technik ausgebildet ist. Mit einem derartigen Aufbau lässt sich die Widerstandsabhängigkeit der Zuleitung kompensieren.

Die Aufgabe wird des Weiteren erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Messen einer in einem Gurtband einer wie vorhergehend beschriebenen Gurtbandeinheit wirkenden Kraft, wobei der Widerstand des Messdrahtes gemessen wird und anhand einer Änderung des Widerstands des Messdrahtes eine im Gurtband wirkende Kraft bestimmt wird.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, die im Gurtband wirkende Kraft und somit auch die Last auf einen Dummy besonders genau zu bestimmen.

Vor der Ermittlung der in dem Gurtband wirkenden Kraft wird vorzugsweise einmalig eine Kraft-Widerstands-Kennlinie der Gurtbandeinheit ermittelt, indem das Gurtband mit einer definierten Kraft belastet wird und dabei die Widerstandsänderung gemessen wird. Die Ermittlung der Kraft-Widerstands- Kennlinie dient zur Kalibrierung des Messaufbaus.

Beispielsweise kann die Gurtbandeinheit in einer Zugprüfmaschine vermessen werden.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen: Figur 1 einen erfindungsgemäßen Messaufbau mit einer erfindungsgemäßen Gurtbandeinheit.

Figur 2 eine erfindungsgemäße Gurtbandeinheit gemäß einer weiteren Ausführungsform,

Figur 3 eine erfindungsgemäße Gurtbandeinheit gemäß einer zusätzlichen Ausführungsform,

Figur 4 eine erfindungsgemäße Gurtbandeinheit gemäß noch einer weiteren Ausführungsform,

Figur 5 einen Nähfaden mit einem Messdraht,

Figur 6 eine erfindungsgemäße Gurtbandeinheit, wobei das Gurtband ein Gewebe vom Typ Leinwandbindung aufweist, und

Figur 7 eine erfindungsgemäße Gurtbandeinheit, wobei das Gurtband ein Gewebe vom Typ Körperbindung aufweist.

Figur 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Messaufbau 10. Dieser umfasst eine erfindungsgemäße Gurtbandeinheit 12 und eine Wheatstone-Messbrücke 22.

Die Gurtbandeinheit 12 hat ein Gurtband 16, welches in Figur 1 in einer Draufsicht gezeigt ist, und einen elektrisch leitfähigen Messdraht 18. Der Messdraht 18 ist im Bereich eines Messabschnitts 20 angeordnet, der sich in Längsrichtung des Gurtbands 16 erstreckt.

Die Wheatstone-Messbrücke 22 ist an die Endabschnitte des Messdrahts 18 angeschlossen.

Dabei sind die Brückenausgangsspannung UA mit 14, die Brückenspeisespannung UB mit 15 und der Widerstand (K) zur Termperaturkompensation mit 17 bezeichnet.

Der Messdraht 18 ist als Nähfaden mittels Nähens am Gurtband 16 befestigt, sodass der Messdraht 18 zumindest einen Teil einer Naht 24 bildet. Alternativ stellt der Messdraht 18 allein einen Nähfaden dar.

Genauer gesagt bildet der Messdraht 18 den Oberfaden der Naht 24. Alternativ kann der Messdraht 18 auch den Unterfaden der Naht 24 bilden, der in der Draufsicht nicht zu sehen ist. Weiter alternativ kann sowohl der Oberfaden als auch der Unterfaden durch einen Messdraht 18 gebildet sein.

Bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform ist der Messdraht 18 in Draufsicht betrachtet mäanderförmig genäht.

Der Messdraht 18 hat beispielsweise eine Länge von 10 cm bis 15 cm, insbesondere 12 cm, und einen spezifischen Widerstand zwischen 0,9 kQ und 1 ,1 kQ beträgt, insbesondere 1 kQ.

Figur 2 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Gurtbandeinheit 12, die alternativ zu der in Figur 1 gezeigten Gurtbandeinheit 12 in dem Messaufbau 10 verwendet werden kann.

Die in Figur 2 gezeigte Gurtbandeinheit 12 unterscheidet sich von der in Figur 1 gezeigten Gurtbandeinheit 12 dadurch, dass ein zweiter elektrisch leitfähiger Messdraht 26 im Messabschnitt 20 an das Gurtband 16 genäht ist, und zwar so, dass der zweite Messdraht 26 in Draufsicht auf das Gurtband 16 betrachtet versetzt zu dem ersten Messdraht 18 und über dem ersten Messdraht 18 angeordnet ist, insbesondere um 90° versetzt. Dabei sind der erste Messdraht 18 und der zweite Messdraht 26 überlappend angeordnet.

Der zweite Messdraht 26 ist in Draufsicht ebenfalls mäanderförmig genäht.

Das heißt, dass der zweite Messdraht 26 in Draufsicht die gleiche oder annähernd die gleiche Nahtform hat wie der erste Messdraht 18, jedoch relativ zum ersten Messdraht 18 gedreht verläuft. Es ist ersichtlich, dass die Dehnungen in Gurtrichtung (x-Richtung) gegen Null gehen (bzw. sehr gering sind). Der Widerstandsdraht dient damit innerhalb der Vollbrücke der Temperaturkompensation.

Der zweite Messdraht 26 muss nicht genau um 90° versetzt zu dem ersten Messdraht 18 angeordnet sein. Es ist auch denkbar, dass der zweite Messdraht 26 beispielsweise um 70° bis 110° versetzt zu dem ersten Messdraht 18 angeordnet ist.

Figur 3 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Gurtbandeinheit 12, die alternativ zu der in Figur 1 gezeigten Gurtbandeinheit 12 in dem Messaufbau 10 verwendet werden kann. Die in Figur 3 gezeigte Gurtbandeinheit 12 unterscheidet sich von der in Figur 1 gezeigten Gurtbandeinheit 12 ebenfalls dadurch, dass ein weiterer elektrisch leitfähiger Messdraht 28 an das Gurtband 16 genäht ist. Dieser ist jedoch nicht im Messabschnitt 20 angeordnet, sondern außerhalb des Messabschnitts 20. Dabei hat der Messdraht 28 vorzugsweise zumindest annähernd die gleiche Länge wie der Messdraht 18.

Bei dieser Gurtbandeinheit 12 kann der zusätzliche Messdraht 28 eine Brückenerweiterung der Wheatstone-Messbrücke 22 bilden. Damit wird zur Erhöhung der Messgenauigkeit eine Temperaturkompensation erreicht.

Die in den Figuren 2 und 3 gezeigten Ausführungsformen können auch miteinander kombiniert werden.

Figur 4 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Gurtbandeinheit 12, die alternativ zu der in Figur 1 gezeigten Gurtbandeinheit 12 in dem Messaufbau 10 verwendet werden kann.

Die in Figur 4 gezeigte Gurtbandeinheit 12 unterscheidet sich von der in Figur 1 gezeigten Gurtbandeinheit 12 dadurch, dass im Messabschnitt 20 mehrere, jeweils einen Nähfaden bildende Messdrähte 18 vorhanden sind, die gemeinsam kontaktierbar sind. Die Messdrähte 18 verlaufen abschnittsweise parallel und bilden in Draufsicht jeweils eine Schlaufe 30.

Die Schlaufen 30 der einzelnen Messdrähte 18 sind in Draufsicht betrachtet unterschiedlich groß.

Für alle vorhergehend beschriebenen Gurtbandeinheiten 12 gilt, dass der Messdraht 18 alleine den Nähfaden bilden kann. Es ist jedoch auch denkbar, dass der Messdraht 18 in einen Nähfaden 32 mit einer Vielzahl von Fasern 34 eingewoben ist, wie es in Figur 5 dargestellt ist. Dasselbe gilt für die zusätzlichen Messdrähte 26, 28.

Die Figuren 6 und 7 zeigen zwei weitere Gurtbandeinheiten 12, wobei anhand der in den Figuren 6 und 7 dargestellten Gurtbandeinheiten 12 mögliche Gewebearten dargestellt sind. In Figur 6 ist ein Gurtband 16 mit einem Gewebe vom Typ Leinwandbindung dargestellt, während in Figur 7 ein Gurtband 16 mit einem Gewebe vom Typ Körperbindung dargestellt ist. lm Folgenden wird mit Bezug auf die Figuren 1 bis 4 ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Messen einer in einem Gurtband 16 wirkenden Kraft mit einem erfindungsgemäßen Messaufbau 10 beschrieben, wobei das Gurtband 16 Bestandteil einer Gurtbandeinheit 12 ist.

Im ersten Schritt wird die Gurtbandeinheit 12 gebildet, indem der Messdraht 18 als Nähfaden durch Nähen an dem Gurtband 16 befestigt wird, und zwar im Messabschnitt 20. Dies erfolgt beispielswiese mit einer herkömmlichen Nähmaschine, es kann jedoch auch von Hand erfolgen.

Zusätzlich können ein weiterer Messdraht 26 im Messabschnitt 20 und/oder ein weiterer Messdraht 28 außerhalb des Messabschnitts 20 als Nähfaden durch Nähen befestigt werden.

Anschließend wird eine Kraft-Widerstands-Kennlinie der Gurtbandeinheit 12 ermittelt, und zwar, indem das Gurtband 16 mit einer definierten Zugkraft belastet wird, zum Beispiel in einer Zugprüfmaschine. Dabei wird die Widerstandsänderung des Messdrahtes 18 gemessen.

Anhand der Kraft-Widerstands-Kennlinie der Gurtbandeinheit 12 wird der Messaufbau 10 kalibriert. Dies muss für jede neu verwendete Gurtbandeinheit 12 (beispielsweise wenn eine andere Geometrie und/oder ein anders Gurtmaterial verwendet wird) mindestens einmal erfolgen. Die Kalibrierung ist deshalb notwendig, weil die Dehnung des Gurtbands 16 bedingt durch die bei der Herstellung angewandten Webverfahren nicht linear verläuft.

Nach der Kalibrierung wird die im Messaufbau 10 verwendete Gurtbandeinheit 12 mit einer unbekannten Kraft belastet. Dies kann zum Beispiel im Rahmen eines Crashtests erfolgen, bei dem durch die Gurtbandeinheit 12 eine Rückhaltekraft auf einen Dummy ausgeübt wird.

Während der Belastung der Gurtbandeinheit 12 mit der unbekannten Kraft wird der Widerstand des Messdrahtes 18 gemessen, insbesondere kontinuierlich.

Da der Messdraht 18 seinen Widerstand bei Belastung ändert, kann anhand der Änderung des Widerstands des Messdrahtes 18 eine im Gurtband 16 wirkende Kraft bestimmt werden. Anhand der im Gurtband 16 wirkenden Kraft können wiederum Rückschlüsse auf die auf den Dummy wirkende Rückhaltekraft gezogen werden. Auf diese Weise ist es möglich, ein Fahrzeugsicherheitssystem mit einem Gurtband 16 bedarfsgerecht auszulegen.

Die Anwendung bei einem Crashtest ist nur eine von vielen denkbaren Anwendungen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Es ist beispielsweise auch möglich, das erfindungsgemäße Verfahren zur Überwachung von Kräften in Hebe- und Transportbändern anzuwenden, zum Beispiel bei Krananwendungen. Dabei kann das erfindungsgemäße Verfahren dazu dienen, kritische Belastungen zu erkennen beziehungsweise Überlasten zu vermeiden oder zumindest auf diese hinzuweisen.