DE102007037819B4

DE102007037819B4 - Sitzbelegungserkennungseinheit

Info

Publication number: DE102007037819B4
Application number: DE102007037819.1A
Authority: DE
Inventors: Oliver Buntz; Sören Lemcke
Original assignee: TRW Automotive GmbH
Current assignee: BCS Automotive Interface Solutions GmbH
Priority date: 2007-08-10
Filing date: 2007-08-10
Publication date: 2017-12-07
Anticipated expiration: 2027-08-11
Also published as: WO2009021653A1; CN101795902B; US20110227380A1; EP2173586B1; US8157323B2; EP2173586A1; DE102007037819A1; CN101795902A

Abstract

Sitzbelegungserkennungseinheit, mit wenigstens einem Sensor (12), der einen Reedschalter (14) und einen relativ dazu in einer Schaltrichtung (z) beweglichen Magneten (22) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet (22) in einer Richtung (R) senkrecht zur Schaltrichtung justierbar gelagert ist, wobei durch die Justierung des Magneten (22) ein Schaltpunkt des Reedschalters (14) einstellbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sitzbelegungserkennungseinheit.
Eine Sitzbelegungserkennung wird in Personenkraftfahrzeugen zu vielfältigen Zwecken eingesetzt. Hierzu zählen z. B. die gezielte Auslösung von Insassenschutzsystemen wie Gassackmodulen oder Gurtstraffern. Hierbei können aufgrund der Unterscheidung zwischen einem belegten und einem nicht belegten Sitz bei einem Unfall gezielt nur die Sicherheitssysteme für die belegten Sitze ausgelöst werden, was Ressourcen spart. Ein anderer Anwendungsfall für eine Sitzbelegungserkennung ist es, als einer der Erkennungssensoren für eine Gurtanlegeüberwachung zu dienen.
Derartige Einheiten werden beispielsweise im Sitzpolster angeordnet und durch die Belastung mit dem Gewicht des Fahrzeuginsassen ausgelöst.
Eine gattungsgemäße Sitzbelegungserkennungseinheit ist aus der DE 196 00 346 A1 bekannt. Diese zeigt eine Sitzbelegungserkennungseinrichtung mit einem Sensor, der einen Reedschalter und einen relativ dazu in einer Schaltrichtung beweglichen Magneten aufweist.
Aus der DE 60 2005 001 237 T2 und der DE 103 41 578 A1 sind darüber hinaus Fahrzeuginsassen-Schutzsysteme bekannt, die eine Gurtanlegeerkennung aufweisen, die das Signal eines Sensors zur Auslösung eines Warnsignals nutzen, wenn der Fahrzeugsitz als belegt und der Gurt als nicht angelegt erkannt ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache, zuverlässige und exakt auf den jeweiligen Einsatzzweck abzustimmende Sitzbelegungserkennungseinheit zu schaffen.
Dies wird dadurch erreicht, daß bei einer Sitzbelegungserkennungseinheit mit wenigstens einem Sensor, der einen Reedschalter und einen relativ dazu in einer Schaltrichtung beweglichen Magneten aufweist, der Magnet in einer Richtung senkrecht zur Schaltrichtung justierbar gelagert ist, was es gestattet, die Empfindlichkeit der Sitzbelegungserkennungseinheit einfach und gezielt exakt auf den jeweiligen Einsatzzweck abzustimmen. Durch diese Justierung läßt sich ein Schaltpunkt des Reetschalters einstellen. Reedschalter sind, bedingt durch ihre Konstruktion, sehr robust und langlebig und ohne Probleme über den weiten abzudeckenden Temperaturbereich, der in einem Fahrzeug auftreten kann, zuverlässig einsetzbar. Außerdem sind sie günstig in der Herstellung, so daß sie sich auch für einen Serieneinsatz eignen.
Vorzugsweise ist zwischen dem Reedschalter und dem Magneten eine elastisch kompressible Schaumschicht angeordnet. Die Schaumschicht, die aus dem gleichen oder einem ähnlichen Material wie der Rest des Sitzpolsters des Fahrzeugsitzes bestehen kann, liefert bei nicht belastetem Sitz einen genügenden Widerstand, um als Abstandhalter zwischen dem Magneten und dem Reedschalter zu dienen, und liefert gleichzeitig eine genügend hohe Rückstellkraft, um nach Entlastung des Sitzes den Magneten wieder in seine Ausgangsposition zurück zu bewegen. Außerdem sorgt diese Konstruktion dafür, daß der Sensor im Sitz nicht als Fremdkörper wahrgenommen wird.
Vorzugsweise sind in der Sitzbelegungserkennungseinheit zwei Sensoren vorgesehen, um eine ausreichende Erkennungsqualität zu gewährleisten. Es ist aber auch möglich, nur einen oder mehr als zwei Sensoren einzusetzen.
Die beiden Reedschalter der Sensoren können auf einem gemeinsamen Träger, zum Beispiel einer herkömmlichen Leiterplatte, angeordnet sein. Auf diesem Träger kann auch die restliche für den Sensor erforderliche Elektronik angeordnet sein.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der Magnet in eine Aussparung in einer Schaumschicht eingesetzt. Der Magnet kann in der Aussparung nur durch Klemmung und ohne weitere Mittel oder mittels geeigneter Halteelemente befestigt sein. Die Schaumschicht kann eine eigenständige Schaumschicht sein, die nur den oder die Magnete eines oder benachbarter Sensoren aufnimmt, kann aber auch Teil einer Schaumschicht sein, die Magnet und Reetschalter voneinander trennt.
Nach außen ist der Sensor vorteilhaft im wesentlichen von einer Schaumschicht begrenzt, so das er als möglichst wenig den Sitzkomfort störende Komponente in ein Sitzpolster integriert werden kann. Dabei ist bevorzugt auf der Rückseite des Trägers eine Schutzschicht aus einem Schaumstoff angeordnet.
Ist ein Fahrzeugsitz mit einem Sitzpolster vorgesehen, kann im Sitzpolster eine Aussparung vorhanden sein, in die die Sitzbelegungserkennungseinheit eingesetzt ist. Diese Aussparung kann zum Beispiel beim Schäumen des Sitzpolsters vorgefertigt werden. Die Montage der Sitzbelegungserkennungseinheit kann so auf das Einsetzen der vorgefertigte Einheit aus Sensoren und Schaumschichten in eine bereits bei der Fertigung des Sitzpolsters vorgefertigte Aussparung beschränkt werden. Auf weitere Schritte wie Kleben oder Umschäumen der Sitzbelegungserkennungseinheit kann verzichtet werden. Andererseits wäre es natürlich aber auch möglich, die Einheit aus Reedschalter und Magnet bei der Fertigung in das Sitzpolster einzuschäumen.
Ein bevorzugter Einsatzzweck der beschriebenen Sitzerkennungseinheit findet sich in Fahrzeuginsassen-Schutzsystemen mit einer Gurtanlageerkennung, wobei das Signal des Sensors in dem Fall zur Auslösung eines Warnsignal genutzt wird, wenn der Sitz als belegt und der Gurt als nicht angelegt erkannt wird. In diesem Fall erhält der Fahrzeuginsasse z. B. eine Warnung darüber, den Gurt anzulegen, wenn das Fahrzeug bewegt wird.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:
1 eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Sitzbelegungserkennungseinheit;
2 ein schematisches Schaltbild einer erfindungsgemäßen Sitzbelegungserkennungseinheit;
3 eine schematische perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Sitzbelegungserkennungseinheit;
4 eine Darstellung eines Sitzpolsters mit einer vorgefertigten Aussparung für eine erfindungsgemäße Sitzbelegungserkennungseinheit;
5 eine perspektivische, teilgeschnittene Ansicht eines Sitzpolsters eines erfindungsgemäßen Fahrzeugsitzes mit einer in das Sitzpolster eingebetteten Sitzbelegungserkennungseinheit; und
6 eine schematische Darstellung der Justierung eines Magneten einer erfindungsgemäßen Sitzbelegungserkennungseinheit.
1 zeigt eine Sitzbelegungserkennungseinheit 10, mit zwei in einem Abstand zueinander angeordneten Sensoren 12. Es könnten aber auch nur einer oder mehr als zwei Sensoren 12 in der Sitzbelegungserkennungseinheit 10 vorgesehen sein. Jeder der beiden Sensoren 12 besitzt einen Reedschalter 14 gemäß einer geeigneten, herkömmlich bekannten Bauweise.
Die beiden Reedschalter 14 sind mit Abstand zueinander auf einem gemeinsamen Träger 16, hier einer Leiterplatte, befestigt und kontaktiert. Der Abstand zwischen den beiden Reedschaltern 14 beträgt vorzugsweise zwischen 5 und 20 cm, hier etwa 15 cm. In der Mitte zwischen den beiden Reedschaltern 14 ist eine elektrische Leitung 18 zum Anschluß der Sitzbelegungserkennungseinheit 10 vom Träger 16 weg geführt.
Die beiden Reedschalter 14 sind in eine elastisch kompressible Schaumschicht 20 eingebettet, die den Träger 16 schalterseitig komplett abdeckt. Die rückwärtige Seite des Trägers 16 ist schaumfrei.
Auf der Schaumschicht 20 liegen Magnete 22 jeweils über den Reedschaltern 14, wobei jeweils ein Magnet 22 einem der Reedschalter 14 zugeordnet ist. Die Schaumschicht ist in einer Schaltrichtung z, die im wesentlichen senkrecht zum Träger 16 liegt, reversibel komprimierbar. Endet die Belastung, entspannt sich die Schaumschicht 20 wieder und bewegt den Magneten 22 zurück in dessen Ausgangsposition.
Beide Magneten 22 sind in einer weiteren, gemeinsamen Schaumschicht 24 aufgenommen, indem in der Schaumschicht 24 entsprechende Ausnehmungen 26 vorgesehen sind. Dies ist in 3 dargestellt.
Die Verschaltung der 1 gezeigten Baugruppe ist in 2 schematisch dargestellt. Die beiden Reedschalter 14 sind parallel zueinander und parallel zu einem ersten Widerstand R1 geschaltet. Über diesen und einen mit dieser Gruppe in Reihe geschaltet den Widerstand R2 läßt sich die Empfindlichkeit der Schaltung in weitem Maße einstellen. Eine Sitzbelegung wird erkannt, wenn einer der beiden Sensoren 12 ein Signal gibt, das heißt, wenn sich einer der beiden Magneten 22 seinem zugeordneten Reedschalter 14 so weit genähert hat, daß dieser schaltet.
Setzt sich ein Fahrzeuginsasse auf den Fahrzeugsitz 30, so wird das Sitzpolster 28 belastet. Die Schaumschicht 20 wird komprimiert, und der Magnet 22 verringert in der Schaltrichtung z seinen Abstand zu dem ihm zugeordneten Reedschalter 14. Bei einem bestimmten Abstand wird der Schaltpunkt des Reedschalters erreicht, an dem das Magnetfeld des Magneten 22 eine ausreichende Stärke hat, um die (magnetisch auslenkbare) Kontaktzunge des Reedschalters 14 zu bewegen und diesen zu schließen. In diesem Fall wird ein Schaltsignal erzeugt, das über die Leitung 18 zu einer (nicht gezeigten) Steuereinheit weitergegeben wird. Verläßt der Fahrzeuginsasse den Sitz 30, so entspannt sich die Schaumschicht 20, der Magnet 22 bewegt sich wieder vom Reedschalter 14 weg. Hat er den Abstand zur Schaltung des Reedschalters 14 wieder überschritten, öffnet sich der Reedschalter 14 wieder, und das Signal endet.
Die in 1 gezeigte Baugruppe ist im wesentlichen von Schaum umgeben. Auf der Rückseite des Trägers 16 ist dabei eine dünne Schaumstofflage als Schutzschicht befestigt. Die Materialien der Schaumschichten 20, 24 können dabei ähnlich oder gleich dem eines Sitzpolsters 28 eines Fahrzeugsitzes 30 gewählt sein, der schematisch in den 4 und 5 gezeigt ist.
Bei der Fertigung des Sitzpolsters 28 wird eine Aussparung 32 vorgefertigt, zum Beispiel durch eine entsprechende Form eines Schaumwerkzeugs, die in ihren Abmessungen der Sitzbelegungserkennungseinheit 10 entspricht. Die Sitzbelegungserkennungseinheit 10 wird einfach in die Aussparung 32 eingesetzt, wobei der Träger 16 nach unten weist, also von der zukünftigen Sitzoberfläche weg gerichtet ist. Vorzugsweise wird keine weitere Befestigung vorgenommen, es könnte aber auch eine Klebe- oder Schweißverbindung erfolgen.
An dieser Stelle ist die Erfassung einer Sitzbelegung durch eine Person sehr günstig. In 5 ist das Sitzpolster 28 mit der eingesetzten Sitzbelegungserkennungseinheit 10 in einer teilgeschnittenen Ansicht gezeigt. Die Sitzbelegungserkennungseinheit 10 ist quer zur Längsrichtung L des Fahrzeugsitzes 30 eingebaut, und zwar in etwa in der Mitte des Sitzpolsters 28.
In 5 ist auch schematisch die Anwendung der beschriebenen Sitzbelegungserkennungseinheit 10 in einem Fahrzeuginsassen-Schutzsystem 100 gezeigt. In Zusammenwirkung mit einer Gurtanlegeerkennung 34 (in 5 nur angedeutet) wird aus den Sensorsignalen der Sitzbelegungserkennungseinheit 10 ein Gurtanlegewarnsignal gewonnen. Das Warnsignal wird generiert, wenn detektiert wird, daß der Fahrzeugsitz 30 (von einer Person) besetzt ist und gleichzeitig erkannt wird, daß der zu diesem Fahrzeugsitz 30 zugehörige Sicherheitsgurt (nicht gezeigt) nicht angelegt ist. Dieses Warnsignal kann akustischer, optischer oder haptischer Natur sein.
Die Magneten 22 sind in ihrer jeweiligen Ausnehmung 26 in der Schaumschicht 24 in einer Richtung R senkrecht zur Schaltrichtung z verschieblich gelagert. Zu diesem Zweck ist die Ausnehmung 26 größer ausgebildet als die Erstreckung des Magneten 22 in Richtung R.
Der Schaltpunkt des Reedschalters 14 kann eingestellt werden, indem der Magnet 22 senkrecht zur Schaltrichtung z in der Richtung R verschoben wird. Je nach dem Lage des Magneten 22 zu der Kontaktzunge des Reedschalters 14 erhöht beziehungsweise verringert sich die Distanz, die der Magnet 22 in Schaltrichtung z vom Reedschalter 14 entfernt sein muß, um diesen zu schalten.
Diese Justierung kann automatisch mit einem Justierungswerkzeug 36 erfolgen, daß in 6 dargestellt ist. Das Justierungswerkzeug 36 ergreift dabei den entsprechenden Magneten 22 und fährt zuerst einen durch die Position des Reedschalters 14 vorbestimmten Nullpunkt an. Dieser Ausgangswert wird abgespeichert. Das Justierungswerkzeug 36 fährt nun einen Punkt an, der in Richtung R ein Stück vom Nullpunkt entfernt liegt. An dieser Stelle wird durch eine Bewegung in Schaltrichtung z der Schaltpunkt des Reedschalters 14 ermittelt. Position und Schaltpunkt werden abgespeichert. Die Ausgangshöhe in Schaltrichtung z ist dabei fest vorgegeben und vorzugsweise konstant.
Das Justierungswerkzeug 36 wiederholt diese Prozedur für verschiedene Punkte entlang der Richtung R, vorzugsweise sowohl rechts als auch links des Nullpunkts. Die Schaltgeschwindigkeit ist dabei stets festgelegt, zum Beispiel auf etwa 15 mm/s.
Wird eine Position erreicht, in der der Schaltpunkt des Reedschalters 14 bei dem vorgegebenen Schaltweg erreicht wird, wird diese Position gespeichert.
Wie in 6 gezeigt ist, erfolgt das Festlegen der Position des Magneten 22 in Richtung R vorzugsweise, bevor die Schaumschichten 20, 24 auf den Träger 16 aufgebracht werden. Da die während des Justierungsprozesses ermittelte optimale Position des Magneten 22 gespeichert wurde, läßt sich der Magnet in exakt der gewünschten Position nach Aufbringen der Schaumschichten 20, 24 auf den Träger 16 in der Ausnehmung 26 montieren.
Die Magneten 22 können an der vorbestimmten Stelle in den Ausnehmungen 26 allein durch Klemmung gehalten sein oder durch geeignete (vorzugsweise reversibel lösbare) Mittel gehalten werden, so daß eine Nachjustierung möglich ist. Die Sitzbelegungserkennungseinheit 10 befindet sich relativ weit innerhalb des Schaums des Sitzpolsters 28, so daß keine Gefahr besteht, daß das Sitzklima beeinflußt wird oder der Sitzkomfort für den Insassen leidet.
Die Sitzbelegungserkennungseinheit 10 läßt sich auch einfach in bereits vorhandene Fahrzeugsitze und Sitzkonzepte integrieren, da ihre Schaltparameter einfach einstellbar und auch im Nachhinein justierbar sind.

Claims

Sitzbelegungserkennungseinheit, mit wenigstens einem Sensor (12), der einen Reedschalter (14) und einen relativ dazu in einer Schaltrichtung (z) beweglichen Magneten (22) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet (22) in einer Richtung (R) senkrecht zur Schaltrichtung justierbar gelagert ist, wobei durch die Justierung des Magneten (22) ein Schaltpunkt des Reedschalters (14) einstellbar ist.
Sitzbelegungserkennungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Reedschalter (14) und dem Magneten (22) eine elastisch kompressible Schaumschicht (20) angeordnet ist.
Sitzbelegungserkennungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Sensoren (12) vorgesehen sind.
Sitzbelegungserkennungseinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reedschalter (14) auf einem gemeinsamen Träger (16) angeordnet sind.
Sitzbelegungserkennungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet (22) in eine Ausnehmung (26) einer Schaumschicht (24) eingesetzt ist.
Sitzbelegungserkennungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (12) im wesentlichen von einer Schaumschicht (20, 24) begrenzt ist.
Fahrzeugsitz mit einer Sitzbelegungserkennungseinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrzeugsitz (30) ein Sitzpolster (28) aufweist und im Sitzpolster (28) eine Aussparung (32) vorgesehen ist, in die die Sitzbelegungserkennungseinheit (10) eingesetzt ist.
Fahrzeugsitz nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (32) beim Schäumen des Sitzpolsters (28) vorgefertigt ist.
Fahrzeuginsassen-Schutzsystem mit einer Sitzbelegungserkennungseinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Gurtanlegeerkennung (34), wobei das Signal des Sensors (12) in dem Fall zur Auslösung eines Warnsignals genutzt wird, wenn der Fahrzeugsitz (30) als belegt und der Gurt als nicht angelegt erkannt wird.