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Die
Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Bestimmung der Relativposition
zwischen einer beweglichen Komponente eines Fahrzeugsitzes und einem benachbarten,
stationären
Teil mit
- a) mindestens einem an der Sitzkomponente
oder dem stationären
Teil angebrachten Magneten;
- b) einer Sensoreinrichtung, die an dem stationären Teil
oder der Sitzkomponente angeordnet ist und mindestens einen mit
dem Magneten wechselwirkenden Hall-Sensor umfaßt.
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In
modernen, komfortablen Kraftfahrzeugen werden zunehmend die Positionen,
welche die beweglichen Sitzkomponenten einnehmen, kontinuierlich
oder in bestimmten Zeitintervallen erfaßt und für unterschiedliche Zwecke ausgewertet.
So ist es insbesondere üblich
geworden, eine für
einen bestimmten Benutzer als günstig
empfundene Sitzeinstellung abzuspeichern, damit sie nach einer Veränderung der
Sitzposition beispielsweise bei einem Benutzerwechsel wieder leicht
aufgefunden werden kann. Dies gilt sowohl für die Längsverstellung des Sitzes als
auch für
die Neigung der Rückenlehne
und für
die Höhenposition
von Kopfstützen.
Ein weiterer Grund, die jeweilige Position beweglicher Sitzkomponenten zu
erfassen, besteht darin, nach dieser gemessenen Position andere
Fahrzeugeinrichtungen, z. B. den Außenspiegel, die Gurtverstellung
oder die Kopfstütze
räumlich
einzustellen, was nicht nur unter Bequemlichkeitsgesichtspunkten
sondern auch unter Sicherheitsaspekten von großem Vorteil ist. Nach der Sitzposition
können
auch andere Fahrzeugeinrichtungen gesteuert werden; so kann beispielsweise das
Zündverhalten
von Air-Bags in
Abhängigkeit
von der Längsverstellung
des Sitzes verändert
werden.
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Zur
Positionserfassung der beweglichen Sitzkomponente werden häufig Einrichtungen
eingesetzt, die einen Magneten und einen mit dem Magneten zusammenwirkenden
Hall-Sensor umfassen. Bei solchen Einrichtungen tritt das Problem
auf, daß herabfallende,
ferritische Gegenstände,
z. B. Münzen oder
Schlüssel,
an dem Magneten haften bleiben und dadurch die Anzeige der Einrichtung
verfälschen können.
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Ein
Beispiel für
eine derartige Einrichtung ist in der
US 6 053 529 A beschrieben. Sie umfaßt ein nach
oben offenes, U-förmiges
Gehäuse,
an dessen einem Schenkel der Hall-Sensor und an dessen gegenüberliegendem
Schenkel der Magnet angeordnet ist. Beim Verfahren der beweglichen
Sitzkomponente wird ein Eisenstreifen zwischen die beiden Gehäuseschenkel
eingefahren und schirmt den Magneten zum Hall-Sensor hin ab. Mit
dieser Anordnung können
zwei Verstellbereiche der Sitzkomponente unterschieden werden. In
das nach oben offene U-förmige Gehäuse können von
oben her leicht Münzen
oder Schlüssel
einfallen, die vom Magneten angezogen werden. Diese Gegenstände schirmen
dann den Hall-Sensor in ähnlicher
Weise ab, wie dies der Eisenstreifen tun sollte. Die Folge ist eine
Fehlmeldung über
die Stellung der beweglichen Sitzkomponente.
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Bei
der in der
US 4 909
560 A beschriebenen Einrichtung, die der eingangs genannten
Art entspricht, ist dem geschil derten Problem dadurch Rechnung getragen,
daß der
als Streifen ausgebildete Magnet geschützt im Inneren des Schienensystems
untergebracht ist, so daß ein
Anhaften ferritischer Gebrauchsgegenstände aus Zugänglichkeitsgründen nicht
möglich
ist. In der Praxis ist jedoch die Unterbringung des Magneten und
des mit diesem zusammenwirkenden Hall-Sensors im Inneren der gegeneinander
verfahrenden Schienen aus Platzgründen kaum möglich.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einrichtung der eingangs
genannten Art derart auszugestalten, daß sie auch unter beengten Platzverhältnissen
realisierbar ist und gleichzeitig zuverlässig Schutz vor Störungen durch
herabfallende, ferritische Gegenstände bietet.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß
- c) der Magnet an einer frei zugänglichen
Stelle der Sitzkomponente oder des stationären Teils angeordnet ist;
- d) die Sensoreinrichtung dem Magneten so eng benachbart ist,
daß keine
ferritischen Gebrauchsgegenstände,
insbesondere keine Münzen
oder Schlüssel,
in den Spalt zwischen Sensoreinrichtung und Magneten passen.
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Erfindungsgemäß wird der
Magnet – anders als
bei der oben erwähnten
US 4 909 560 A – bewußt an einer
frei zugänglichen
Stelle, also an der Außenseite,
der Sitzkomponente oder des stationären Teils angeordnet. Dabei
ergeben sich selbstverständlich keine
Platzprobleme. Dies bedeutet aber gleichzeitig, daß der Magnet
durchaus der Gefahr ausgesetzt ist, herabfallende ferritische Gegenstände anzuziehen, die
an dem Magneten haftenbleiben. Um deren störende Wirkung auszuschalten,
ist erfindungsgemäß die Sensoreinrichtung
so nahe an den Magneten herangeführt,
daß der
Spalt zwischen Sensoreinrichtung und Magnet eventuelle an dem Magneten
anhaftende Gegenstände
nicht aufnehmen kann. Vielmehr wird bei der Relativbewegung zwischen
beweglicher Sitzkomponente und stationärem Teil ein solcher Gegenstand
von der Sensoreinrichtung weggeschoben, kann also die Positionserfassung
nicht stören.
Die ferritischen Gegenstände
können
im Extremfall von der Sensoreinrichtung in einen Bereich geschoben
werden, der frei von Magneten ist; dann fallen sie von selbst auf
den Fahrzeugboden ab.
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Zweckmäßigerweise
ist der Spalt zwischen der Sensoreinrichtung und dem Magneten kleiner
als 0,5 mm. Ferritische Gegenstände,
die eine kleinere Dimension besitzen, treten als Gebrauchsgegenstände in den
Innenräumen
von Kraftfahrzeugen nicht auf.
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Es
ist jedoch auch möglich,
daß die
Sensoreinrichtung an dem Magneten streifend anliegt. Dann ist die
erfindungsgemäße Einrichtung
gegen den störenden
Einfluß auch
kleinster ferritischer Gegenstände
geschützt.
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Eine
zusätzliche
Sicherheitsmaßnahme
ist bei derjenigen Ausführungsform
der Erfindung verwirklicht, bei welcher die Sensoreinheit den Magneten
teilweise umgreift. Bei dieser Ausgestaltung wird von dem Umstand
Gebrauch gemacht, daß viele
an dem Magneten möglicherweise
anhaftende Gebrauchsgegenstände
aufgrund ihrer Abmessungen über
den Magneten überstehen
und aufgrund dieses Überstands
dann von der ungreifenden Sensoreinrichtung erfaßt werden können.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Einrichtung
umfaßt
mehrere Magnete entlang des Verstell wegs der beweglichen Sitzkomponente.
Je mehr Magnete vorgesehen sind, umso feiner ist die Ortsauflösung bei
der Bestimmung der Position der beweglichen Sitzkomponente.
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Bevorzugt
wird dabei, wenn die Magneten als Magnetstreifen ausgebildet sind,
die sich in Richtung der Relativbewegung erstrecken und ein sich
lokal veränderndes
Muster bilden. Die Sensoreinrichtung kann an dem von ihr jeweils
erfaßten, örtlichen Muster
der Magnetstreifen erkennen, in welchem Bereich des gesamten Verstellwegs
sich die bewegliche Sitzkomponente befindet. Es handelt sich dabei
um eine "Absolutbestimmung" der Position der
Sitzkomponente, die keine Kenntnis der vorausgegangenen Bewegungenen
der Sitzkomponente voraussetzt.
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Die
Ortsauflösung
derartiger, Absolutmessungen vornehmender Einrichtungen läßt sich
dadurch noch verbessern, daß die
Sensoreinrichtung mehrere Hall-Sensoren enthält.
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Diese
mehreren Hall-Sensoren wirken dann mit Magnetstreifen zusammen,
die parallel zueinander verlaufen und auf diese Weise eine größere Variabilität des ortskennzeichnenden
Musters ermöglichen.
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Alternativ
ist jedoch auch diejenige Ausgestaltung der Erfindung denkbar, bei
welcher eine Vielzahl von Magneten mit abwechselnder Polarität entlang
des Bewegungswegs der beweglichen Sitzkomponente angeordnet ist
und die Sensoreinrichtung die Zahl der Polaritätswechsel bei jeder Verschiebung
der beweglichen Sitzkomponente ermittelt. Dies entspricht insoweit
der Meßmethode
der eingangs erwähnten
US 4 909 560 A .
Hier ist es allerdings erforderlich, zur Bestimmung der Position
der Sitzkomponente stets Kenntnis über deren Ausgangsposition
und deren gesamte Bewegungs-Historie zu haben, da die direkt gemessene
Größe der jeweilige
Verschiebeweg und nicht die Position ist.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; es
zeigen
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1:
schematisch die Seitenansicht eines Autositzes;
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2:
einen Schnitt durch eine Sensoreinrichtung und zwei zusammenwirkende
Befestigungsschienen des Sitzes von 1;
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3:
die Seitenansicht zur 2 mit Blick auf die Sensoreinrichtung;
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4 und 5:
Seitenansichten, ähnlich der 3,
in unterschiedlichen Relativpositionen der beweglichen und der stationäre Befestigungsschiene mit
einer an einem Magnetstreifen anhaftenden Münze;
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6:
einen Schnitt, ähnlich
der 2, durch ein zweites Ausführungsbeispiel einer Sensoreinrichtung
und die beiden Befestigungsschienen des Sitzes von 1.
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1 zeigt
in schematischer Seitenansicht einen Fahrzeugsitz 1, der
ein Sitzpolster 2 und eine gegenüber dem Sitzpolster 2 verschwenkbare
Rückenlehne 3 umfaßt. Das
Sitzpolster 2 ist über
ein Sitzgestell 7 mit einer Sitzbefestigung 8 verbunden. Das
Sitzgestell 7 besteht im dargestellten Ausführungsbeispiel
aus jeweils zwei auf beiden Seiten des Sitzpolsters 2 angeordneten
Lenkern 9, die einerseits am Sitzpolster 2 und
andererseits an der Befestigungseinrichtung 8 angelenkt
sind.
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Die
Sitzbefestigung 8 ist in bekannter Weise so ausge staltet,
daß der
Sitz 1 parallel zur Fahrrichtung im Sinne des Doppelpfeiles
C verstellt werden kann. Hierzu umfaßt die Sitzbefestigung 8 zwei
Unterschienen 11, die am Fahrzeugboden 12 befestigt sind,
sowie zwei mit den Unterschienen 11 zusammenwirkende Oberschienen 13,
an denen die Lenker 9 des Sitzgestells 7 angelenkt
sind. Oberschiene 13 und Unterschiene 12 greifen
dabei jeweils mit randseitigen Profilen ineinander, wie dies dem
Schnitt der 2 zu entnehmen ist.
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Die
mit dem Boden 12 des Fahrzeugs verbundene Unterschiene 11 trägt einen
Positionscode 14. An der gemeinsam mit dem Sitz 1 in
Längsrichtung
verschiebbaren Oberschiene 13 ist eine Sensoreinrichtung 15 befestigt.
Einzelzeiten hierzu sind den 2 und 3 zu
entnehmen.
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Der
Positionscode 14 besteht im dargestellten Ausführungsbeispiel
aus einem einzigen Magentstreifen, der sich parallel zur Unterschiene 11 erstreckt.
Alternativ kann der Positionscode 14 auch aus mehreren,
sich parallel zur Unterschiene 11 erstreckenden Magntstreifen
zusammengesetzt sein, die beispielsweise in unterschiedlichen Höhen und an
unterschiedlichen Stellen entlang der Unterschiene 11 angeordnet
sind. Auch eine Ausgestaltung der Art ist möglich, daß der Positionscode – z.B. in
Form einer entsprechend magnetisierten Folie – eine Vielzahl von nebeneinander
liegenden Magneten umfaßt,
deren Polarität
abwechselt.
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Die
Sensoreinrichtung 15 besitzt, wie insbesondere der 2 zu
entnehmen ist, ein abgewinkeltes Gehäuse 19, dessen waagerecht
verlaufender, oberer Schenkel auf der Oberseite der Oberschiene 13 angeschraubt
ist. Im Inneren des Gehäuse 19 befindet
sich eine Platine 20, die einen Hall-Sensor 21 trägt. Statt
eines einzigen Hall-Sensors kann auch eine Vielzahl von übereinander
geordneten Hall-Sensoren eingesetzt werden, wenn der Positionscode 14 statt
aus einem Magnetstreifen aus einer Mehrzahl in unterschiedlichen
Höhen angeordneter
Magnetstreifen besteht.
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Der
Hall-Sensor 21 befindet sich in der Höhe, in welcher der Positionscode 14 auf
der Unterschiene 11 angebracht ist. Die Anordnung ist so,
daß der Hall-Sensor 21 auf
den im Positionscode 14 enthaltenen Magnetstreifen anspricht
und ein Signal abgibt, welches in irgendeiner Weise repräsentativ
für die Relativposition
des Sitzes 1 und damit der Oberschiene 13 gegenüber der
Unterschiene 12 ist. Dabei kann eine "Absolutmessung" dieser Relativposition stattfinden,
indem der Hall-Sensor 21 bzw. eine Mehrzahl derartiger
Hall-Sensoren das Muster des unmittelbar gegenüberliegenden Bereichs des Positionscodes 14 erkennt,
das eine eindeutige Funktion des Ortes ist. Alternativ kann die
Sensoreinrichtung 15 auch die Zahl der Magnetisierungs-Polwechsel zählen, die
der Hall-Sensor 21 beim Verfahren des Sitzes 1 sensiert,
woraus die Verschiebestrecke des Sitzes 1 errechnet werden
kann.
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Wie 2 zeigt,
steht das Gehäuse 19 der Sensoreinrichtung 15 dem
Positionscode 14 in einem minimalen Abstand s gegenüber. Dieser
Abstand s ist so gewählt,
daß aus
räumlichen
Gründen
kein Gegenstand mehr zwischen die Stirnfläche des Gehäuses 19 und den Positionscode 14 paßt, jedenfalls kein üblicherweise
in einem Kraftfahrzeug anzutreffender Gebrauchsgegenstand wie eine
Münze.
Der Abstand s kann Null werden, so daß die Außenfläche des Gehäuses 19 an dem Positionscode 14 entlang streift.
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Da
der einen Magnetstreifen enthaltende Positionscode 14 ungeschützt an der
Außenfläche der Unterschiene 11 angebracht
ist, können
unbeabsichtigt fallengelassene ferritische Gegenstände, insbesondere
Münzen
oder Schlüssel,
den dem Positionscode 14 haften bleiben. Eine derartige
Münze 22 ist in 4 dargestellt.
Sie beeinträchtigt
jedoch anders als beim Stand der Technik die Funktionsweise der Sensoreinrichtung 15 nicht:
Befindet
sich die Sensoreinrichtung 15, wie in 4 dargestellt,
außerhalb
des Bereiches des Positionscodes 14, so ändert sich
an der Funktionsweise ohnehin nichts:
Der Hall-Sensor 21 innerhalb
der Sensoreinrichtung 15 stellt fest, daß kein Magnetstreifen
benachbart ist, und gibt ein entsprechendes Signal ab.
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Wird
nunmehr der Sitz 1 in 4 nach rechts verstellt,
so gelangt das Gehäuse 19 der
Sensoreinrichtung 15 über
den Positionscode 14. Der Hall-Sensor 21 zeigt
nunmehr die Anwesenheit eines benachbarten Magnetstreifens an. Bei
der Weiterbewegung der Sensoreinrichtung 15 stößt deren
Gehäuse 19 mit
einer Seitenfläche
an der Münze 22 an
und schiebt diese vor sich her, so daß die Münze 22 niemals zwischen
den Hall-Sensor 21 und den Positionscode 14 gelangen
und dadurch das Ansprechen des Hall-Sensors 21 verändern kann.
Letzerer gibt also immer das korrekte Signal ab, das die Nähe eines
Magnetstreifens anzeigt. Im Extremfall schiebt die Sensoreinrichtung 15 bei
der Längsbewegung des
Sitzes 1 die Münze 22 in
einen Bereich, in dem sich kein Magnetstreifen mehr befindet. Dann
fällt die Münze 22 auf
den Fahrzeugboden 12 ab und stört ohnehin nicht mehr.
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In 6 ist
ein weiteres Ausführungsbeispiel der
Erfindung dargstellt. Es ähnelt
demjenigen, das oben anhand der 1 bis 5 erläutert wurde; entsprechende
Teile sind daher mit demselben Bezugszeichen zzgl. 100 gekennzeichnet.
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Wiederzufinden
in 6 aus den 1 bis 5 sind
die unverändert
gebliebene, verschiebbare Oberschiene 113 und die stationär auf dem
Fahrzeugboden 112 angebrachte Unterschiene 111.
Der Positioniercode 114 ist bei diesem Ausführungsbeispiel
an einer Seitenfläche
der Oberschiene 113 angebracht, bewegt sich also gemeinsam
mit dieser. Das Gehäuse 119 der
Sensoreinrichtung 115 ist am Wagenboden 112 festgemacht,
also stationär.
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Das
Gehäuse 119 der
Sensoreinrichtung 115 weist im Bereich des Positionscodes 114 einen
Rücksprung 130 auf,
der den Positionscode 114 oben und unten teilweise umgreift.
Wie beim ersten Ausführungsbeispiel
ist auch bei demjenigen der 6 der Spalt,
der zwischen dem Positionscode 114 und dem Gehäuse 119 der
Sensoreinrichtung 115 verbleibt, so klein, daß real in
einem Kraftfahrzeug anzutreffende Gegenstände nicht zwischen Sensoreinrichtung 115 und
Positionscode 114 passen. Durch die von dem Rücksprung 130 des
Gehäuses 119 gebildete
teilweise Umschlingung des Positionscodes 114 wird die Wirkung
des kleinen Spaltes noch verstärkt:
Auch sehr schmale Gegenstände,
die in den Spalt passen würden,
jedoch nach oben oder unten über
den Positionscode 114 überstehen,
werden bei der Relativbewegung der Oberschiene 113 vom
Gehäuse 119 der Sensoreinrichtung 115 verschoben,
ohne die von dem Hall-Sensor 121 durchgeführte Messung
zu stören.