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Die
Erfindung betrifft einen Fahrzeugsitz mit einer Einrichtung für eine Fahrzeugsitzbelegungserkennung,
bei dem zwischen einem Sitzteil des Fahrzeugsitzes und einem Fahrzeugkarosserieteil
ein in Höhenrichtung
des Fahrzeugsitzes verstellbares Grundgestell aus mindestens zwei
miteinander verbundenen Scherenarmen angeordnet ist und das Grundgestell
mittels mindestens einer Gasfeder in Höhenrichtung verstellbar ist,
gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1.
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Bisher
sind Sitzbelegungserkennungen und Vorrichtungen hierfür bei Fahrzeugsitzen
bekannt, die – wie
beispielsweise aus
DE
103 20 287 A1 bekannt – aus
einer unterhalb eines Polsterelementes eines Sitzteiles des Fahrzeugsitzes
angeordneten Wippe mit darunter angeordnetem Drucksensor bestehen.
Sobald die Wippe, welche aufgrund der notwendigen Integration in
dem Sitzteil eine hinsichtlich ihrer Formgebung aufwendige Konstruktion
aufweist, durch Bewegung des Polsterteiles bzw. des Sitzteiles nach
unten gedrückt
wird, wird der Drucksensor hierdurch aktiviert und eine Sitzbewegung
erkannt.
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Aus
der
DE 10 2006
042 673 A1 ist eine verstellbare Gurtführung für den oberen Haltpunkt eines Dreipunktgurtes,
eine Rückenlehne
für einen
Fahrzeugsitz sowie ein Verfahren zur Bewegung einer Gurtführung bekannt.
Die Gurtführung
wird hierbei in Abhängigkeit
von einer Sitzbelegung eingestellt, wobei der verwendete Sitz ein
Scherengestell aufweist. Zum Erkennen der Sitzbelegung wird der
Luftdruck innerhalb einer Luftfeder gemessen, wobei das Überschreiten
eines bestimmten Grenzwertes als Sitzbelegung interpretiert wird.
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Aus
der
DE 10 2006
017 774 A1 ist Fahrzeugsitz mit höhenverstellbarem Sitzgestell
bekannt. Das Sitzgestell weist hierbei zumindest zwei relativ zueinander
bewegliche Sitzgestellteile und eine zwischen den Sitzgestellteilen
angeordnete Gasfeder auf. Mittels einer beweglichen Steuerkulisse
ist eine Ventileinrichtung manuell betätigbar, wodurch je nach Stellung
der Ventile eine Anhebung oder eine Absenkung des Fahrzeugsitzes
erfolgt.
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Aus
der
EP 1 498 703 A2 ist
ein Fahrzeugsitz bekannt, mittels dem eine Abschätzung des Gewichts des Passagiers
durchführbar
ist. Der Fahrzeugsitz ist mit Gelenken und Stangenelementen gelagert,
wobei die Stangenelemente in horizontaler Richtung bewegbar sind.
Aus der horizontalen Bewegung der Stangenelemente resultieren Belastungen von
Kraftsensoren, durch die ein Aussage über die Belastung des Fahrzeugsitzes
getroffen wird.
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Die
DE 102 39 761 A1 offenbart
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Identifikation der Art der Belegung
eines Kraftfahrzeugsitzes mit Hilfe kraftsensorgestützter Signale,
wobei die zu vorgegebenen Zeitpunkten registrierten Sensorsignale
oder aus diesen abgeleitete Größen fortlaufend
so in einem Speicher abgespeichert werden, dass zu jedem Zeitpunkt
die Sensorsignale oder die aus diesen abgeleiteten Größen jeweils
aus der letzten Vergangenheit zur Auswertung zur Verfügung stehen,
und dass aus diesen abgespeicherten Werten, mittels mindestens zweier
unabhängiger
Rechenmethoden oder mittels eines neuronalen Netzes, auf die Art
der Belegung geschlossen wird.
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Eine
derartige Vorrichtung für
eine Sitzbelegungserkennung ermöglicht
jedoch nicht, oder nur begrenzt, das Unterscheiden zwischen einem
Gewicht, welches durch eine Person, die sich auf den Sitz setzt,
auf das Sitzteil wirkt, und einem Gewicht, welches lediglich von
einem Gegenstand, der auf dem Sitzteil abgelegt wird, auf das Sitzteil
wirkt.
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Sofern
von der Erkennung einer derartigen Sitzbelegung sicherheitsrelevante
Merkmale des Fahrzeuges, wie beispielsweise eine Wegfahrsperre oder
die elektronische Freischaltung einer Zündungsanlage eines Fahrzeuges
zu Startzwecken, abhängent,
muss somit bei den bisherigen Vorrichtungen zur Sitzbelegungserkennung
nicht zwingend eine Belegung durch eine Person erfolgen, um diese sicherheitsrelevanten
Merkmale zu aktivieren, also um beispielsweise eine Wegfahrsperre
zu lösen
oder die Zündanlage
elektronisch für
einen Start-Vorgang freizugeben.
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Demzufolge
liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Fahrzeugsitz
mit einer Einrichtung für
eine Fahrzeugsitzbelegungserkennung zur Verfügung zu stellen, der auf einfache
und zuverlässige
Weise eine Gewichtsunterscheidung bei Personen/Gegenständen, die
auf dem Sitz sitzen/abgestellt sind, ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des
Patentanspruches 1 gelöst.
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Kerngedanke
der Erfindung ist es, dass bei einem Fahrzeugsitz mit einer Einrichtung
für eine Fahrzeugsitzbelegungserkennung,
bei dem zwischen einem Sitzteil des Fahrzeugsitzes und einem Fahrzeugkarosserieteil
ein in Höhenrichtung
des Fahrzeugsitzes verstellbares Grundgestell aus mindestens zwei
miteinander verbundenen Sitzarmen angeordnet ist und das Grundgestell
mittels mindestens einer Gasfeder in Höhenrichtung verstellbar ist, die
Gasfeder mit einem Drucksensor zu verbinden, mit dem bei einem Übergang
des Fahrzeugsitzes von einem unbelegten in einen mit einer Mindestmasse belegten
Zustand aufgrund einer durch den Übergang bewirkten Druckveränderung
innerhalb der Gasfeder ein Überschreiten
eines vorbestimmbaren Druckschwellenwertes detektierbar ist. Hierbei
wird bei einem unbelegten Zustand des Fahrzeugsitzes ein Vorspannfederdruck
innerhalb der Gasfeder unterhalb des Druckschwellenwertes mittels
eines Zu- und Abführ-Steuerelementes
eingestellt. Ein derartiger Aufbau eines Fahrzeugsitzes mit integriertem Grundgestell
ermöglicht
die anfängliche
Einstellung eines Vorspannfederdruckes innerhalb der Gasfeder unterhalb
des Druckschwellenwertes, auf welcher anschließend eine Druckbeaufschlagung
der Gasfeder aufgrund einer erfolgten Belegung des Sitzes mit der
Mindestmasse erfolgt, wobei der Druckschwellenwert derart eingestellt
ist, dass bei Belegung des Sitzes mit der Mindestmasse zwingend
ein Überschreiten
dieses Druckschwellenwertes erfolgt und es somit mittels des Drucksensors,
der dieses Überschreiten
des Druckschwellenwertes detektiert, eine Anzeige erfolgen kann,
dass der Sitz nun mit mindestens der Mindestmasse belegt ist. Würde die Gasfeder
hingegen nicht eine derartige Einstellung des Vorspannfederdruckes
unterhalb des Druckschwellenwertes erfahren, so besteht die Gefahr,
dass beispielsweise von einer zuvor erfolgten Sitzbelegung ein höherer Vorspannfederdruck,
also ein Druck oberhalb des Druckschwellenwertes, noch in der Gasfeder
herrscht und somit bei anschließender
erfolgter Sitzbelegung mit der Mindestmasse lediglich ein geringer
Druckunterschied, dessen Messung und Feststellung schwierig ist,
zwischen dem vorherigen unbelegten Zustand und dem danach bestehenden belegten
Zustand vorliegt.
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Bei
der erfindungsgemäßen Einrichtung
zur Sitzbelegungserkennung hingegen ist durch das anfängliche
Herabsetzen des Vorspannfederdruckes innerhalb der Gasfeder unterhalb
des Druckschwellenwertes immer zwingend ein Überschreiten des Druckschwellenwertes
und somit zuverlässig
und auf einfache Weise ein Erkennen einer Sitzbelegung mit der Mindestmasse
möglich,
vorausgesetzt, die Höhe des
Druckschwellenwertes ist derart eingestellt, dass die Mindestmasse
immer zwingend zu einem Überschreiten
des Druckschwellenwertes aufgrund des durch dir Belegung des Sitzes
aufgebauten Druckes führt.
Hierfür
sollte vorteilhaft der Druckschwellenwert im Bereich des Druckes,
der durch die Mindestmasse von oben auf den Fahrzeugsitz innerhalb
der Gasfeder ausgeübt
wird, oder maximal diesem Druck entsprechen. Eine derartige Einstellung
des Druckstellenwertes hängt
demzufolge von der Größe der Gasfeder,
dem darin herrschenden Druckverhalten bei verschiedenen Auslenkungen,
also verschiedenen Einfederungs- und Ausfederungszuständen, des Fahrzeugsitzes
und von der gewünschten
Mindestmasse-Festlegung ab.
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Für die Einstellung
des Vorspannfederdruckes wird vorteilhaft ein an mindestens einem
der Scherenarme angebrachtes Detektionselement verwendet, mit welchem
eine momentane Höhenstellung
des Scherenarmes detektierbar ist und welches mit einer Höhensteuerungseinheit
verbunden ist. Die Höhensteuerungseinheit
ist hierbei in Abhängigkeit von
der detektierten Höhenstellung
dazu in der Lage, das Zu- und Abführsteuerelement zum Zu- und
Abführen
von Gas zu oder von der Gasfeder, bei der es sich vorzugsweise um
eine Luftfeder handelt, zu aktivieren, um den unterhalb des Druckschwellenwertes
liegenden Vorspannfederdruck einzustellen. Demzufolge kann eine
momentane Scherenstellung des Grundgestelles gemessen werden und
in Abhängigkeit
von dieser momentanen Scherenstellung die Gasfeder mit Gas, insbesondere
Luft über
das Zu- und Abführsteuerelement
derart eingestellt werden, dass der Vorspannfederdruck unterhalb
des Druckschwellenwertes eingestellt wird, bevor eine Sitzbelegung
und eine Messung bzw. Feststellung dieser Sitzbelegung stattfindet.
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Vorteilhaft
ist mindestens ein mit dem Drucksensor verbundener Druckschalter
angeordnet, der in einem Steuerstromkreis zum Steuern eines Sitzbelegungserkennungssignales
angeordnet ist. Der Druckschalter bewirkt somit bei einer Detektion
des Überschreitens
des Druckschwellenwertes einen Schließvorgang, sodass der Steuerstromkreis
geschlossen vorliegt und ein daran anliegendes Abfragesignal bezüglich der
Sitzbelegungserkennung weitergeleitet werden kann, um innerhalb
einer hier nicht näher
dargestellten Steuereinheit zur weiteren Verwendung verarbeitet
zu werden. Beispielsweise kann die Steuereinheit bewirken, dass
erst nach Vorliegen dieses Sitzbelegungserkennungssignales eine
Zündanlage
zum Starten des Fahrzeuges freigegeben wird oder eine bis dahin
aktive Wegfahrsperre ausgeschaltet wird.
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Der
Druckschwellenwert ist vorzugsweise höchstens dem durch die Mindestmasse
nach unten wirkenden Gewichtsdruck entsprechend und der hierdurch
bestehende Vorspannfederdruck wirkt dem Gewichtsdruck entgegen.
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Eine
Zeitsteuerungseinheit ist gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung angeordnet, um eine vorbestimmbare Zeitspanne einzustellen,
innerhalb welcher der unterhalb des Druckschwellenwertes liegende
Vorspannfederdruck vorliegen muss, um die Fahrzeugsitzbelegungserkennung
zu aktivieren. Dies hat vorteilhaft die Folge, dass bei einer während einer
Fahrt des Fahrzeugsitzes ständig
stattfindenden Federbewegung des Grundgestelles und des Fahrzeugsitzes
eine kurzzeitige Überschreitung
des Druckschwellenwertes, unterhalb welchem der durch den von der
Federbewegung aufgebauten Druckverlauf nicht eine Aktivierung der
Sitzbelegungserkennung zur Folge hat, lediglich dann stattfinden
soll, wenn der Sitz über
eine Mindestzeitspanne hinaus nicht belegt ist.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungsformen
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Vorteile
und Zweckmäßigkeiten
sind der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung
zu entnehmen. Hierbei zeigen:
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1 in
einer schematischen Seitendarstellung einen Fahrzeugsitz mit einer
Einrichtung zu einer Sitzbelegungserkennung gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung;
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2 in
einer Ausschnittsdarstellung in schematischer Weise einen Steuerstromkreis
für eine
Einrichtung der erfindungsgemäßen Sitzbelegungserkennung;
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3 in
einem Diagramm den Druck-Weg-Verlauf bei einer Sitzbelegung ohne
zuvor durchgeführte
Einstellung des Vorspannfederdruckes, und
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4 in
einem Diagram den Druck-Weg-Verlauf bei einer Sitzbelegung mit zuvor durchgeführter Einstellung
des Vorspannfederdruckes.
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In 1 ist
in einer schematischen Seitendarstellung ein Fahrzeugsitz mit einer
Einrichtung zur Sitzbelegungserkennung gemäß einer Ausführung der
Erfindung gezeigt. Der Fahrzeugsitz 1 weist eine Rückenlehne
und ein Sitzteil 3 auf, wobei das Sitzteil 3 auf
einem oberen Teil 4 eines Grundgestelles angeordnet ist.
Zwischen dem oberen Teil 4 und einem unteren Teil 5 des
Grundgestelles sind zwei Scherenarme 6, 7 angeordnet,
die in einer Mittelachse gelenkig miteinander verbunden sind und
sowohl in Höhenrichtung
gemäß Doppelpfeil 8 als
auch in Längsrichtung
gemäß Doppelpfeil 9 durch
die gelenkige Verbindung verschiebbar sind.
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Eine
Gasfeder, vorzugsweise Luftfeder 10 dient zum druckbeaufschlagten
Hoch- und Runterfahren des Fahrzeugsitzes und damit des Sitzteiles 3.
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Das
Grundgestell bestehend aus den Scherenarmen 6, 7 und
ggf. dem oberen Bauteil 4 und dem unteren Bauteil 5,
ist zwischen dem Sitzteil 3 und einem Fahrzeugkarosserieteil 11,
wie beispielsweise ein Bodenblech einer Nutzfahrzeugkabine, angeordnet.
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Mittels
einem Zu- und Abführsteuerelement 12 wird
der Luftfeder 10 geregelt Luft zu- und/oder abgeführt, um
einen gewünschten
Druck innerhalb der Gasfeder bzw. Luftfeder aufzubauen.
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Mittels
eines Detektionselementes 14, welches an mindestens einem
der Scherenarme 6, 7 angebracht ist und eine Auslenkung
der Scherenarme 6, 7 in Höhenrichtung 8 detektiert,
wird bei einer bestehenden Höhenstellung
der Scherenarme 6, 7 ein diese Höhenstellung
wiedergebendes Signal an eine Höhensteuerungseinheit 15 weitergegeben,
die auf das Zu- und Abführ-Steuerelement 12 derart
einwirkt, dass in Abhängigkeit
von der gemessenen momentanen Höhenstellung
ein Vorspannfederdruck innerhalb der Gasfeder 10 mittels
des Zu- und Abführ-Steuerelementes 12 eingestellt
wird. Der Vorspannfederdruck innerhalb der Gasfeder 10 wird
unterhalb einer Druckschwellenwertes, der vorbestimmbar ist, eingestellt.
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Sobald
eine Sitzbelegung des Sitzteiles 3 durch eine Person mit
einer Mindestmasse stattfindet, wird ein erhöhter Druck innerhalb der Gasfeder 10 festgestellt.
Hierbei überschreitet
der Druckverlauf den Druckschwellenwert, welches durch einen Drucksensor 13 detektiert
wird.
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Die
Feststellung eines Überschreitens
des Druckschwellenwertes aufgrund der veränderten Druckverhältnisse
innerhalb der Gasfeder initiiert durch die Sitzbelegung, führt zu einer
Signalweitergabe an einen Druckschalter 13a, wie er beispielsweise
in 2 wiedergegeben ist.
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Der
Druckschalter 13a ist innerhalb eines Steuerstromkreises 16 angeordnet,
an dem ein Abfragesignal bzw. ein Sitzbelegungserkennungssignal anliegt.
Sobald der Steuerstromkreis 16 aufgrund des weitergegebenen
Signals 17, welches zu einer Schließung des Druckschalters 13a führt, geschlossen
wird, findet eine Bejahung der Abfrage hinsichtlich der Sitzbelegung
statt und es wird das Sitzbelegungserkennungssignal mittels des
geschlossenen Steuerstromkreises an eine nicht näher dargestellte Steuereinheit
weitergegeben, so dass die Steuereinheit diese erkannte Sitzbelegungserkennung
zur weiteren Verwendung weiter verarbeiten kann.
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In 3 ist
in einem Druck-Weg-Diagramm der Verlauf innerhalb der Gasfeder bei
einer stattfindenden Sitzbelegungserkennung ohne zuvor erfolgte Einstellung
der Vorspannfederkraft bzw. des Vorspannfederdruckes, und in 4 ist
der Druckverlauf bei einer stattfindenden Sitzbelegungserkennung
mit zuvor stattgefundener Einstellung der Vorspannfederkraft bzw.
des Vorspannfederdruckes dargestellt.
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Der 3 ist
deutlich zu entnehmen, dass bei einem Wert von 1 bar ein Druckschwellenwert 21 eingestellt
ist, an dem der Drucksensor und der Druckschalter aktiviert werden
und ein Übergang
von dem oberen Bereich in den Bereich unterhalb des Druckschwellenwertes
oder vice versa detektieren.
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Das
in 3 dargestellte Druck-Weg-Diagramm 19 zeigt
den in der Gasfeder herrschenden Druck in Abhängigkeit von dem Auslenkungsweg
der Gasfeder bei einem stattfindenden Übergang von einem unbelegten
Zustand in einen belegten Zustand des Sitzes. Im unbelegten Zustand
weist die Feder eine Auslenkung von ca. 180 mm auf und in der Gasfeder
herrscht ein Druck von beispielsweise 2,5 bar gemäß dem Messpunkt 22b.
Im unbelegten Zustand ist der Druck innerhalb der Gasfeder gemäß dem Messpunkt 22a bei
3 bar und die Feder ist um einen Weg von ca. 80 mm ausgelenkt. Der
Darstellung in 3 ist deutlich zu entnehmen,
dass aufgrund der von einer zuvor erfolgten Sitzbelegung vorherrschenden
Druckkraft gemäß Messpunkt 22b im
unbelegten Zustand des Sitzes ein lediglich geringer Druckunterschied
beim Übergang
von den Messpunkten 22b zu dem Messpunkt 22a stattfindet,
der nur schwer zu detektieren ist und deshalb nicht zuverlässig gesagt werden
kann, ob eine Sitzbelegung mit einer vorgegebenen Mindestmasse stattgefunden
hat.
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Demgegenüber weist
das in 4 dargestellte Diagramm 20 den erfindungsgemäßen Druckverlauf
bei einem Übergang
von einem unbelegten Zustand in einen belegten Zustand des Sitzes
auf. Der unbelegte Zustand gemäß Messpunkt 23b bei
einem Auslenkungsweg von ca. 180 mm und einem Druck von ca. 0,5
bar liegt unterhalb des Druckschwellenwertes 21. Eine derartige
voreingestellter Vorspannfederkraft bzw. ein derartig voreingestelltes Federdruck
gemäß dem Punkt 23b wird
gemäß dem erfindungsgemäßen Vorgehen
absichtlich unterhalb des Druckschwellenwertes 21 eingestellt,
wie es beispielsweise mit der bereits beschriebenen Höhensteuerungseinheit
und dem damit wechselwirkenden Dedektionselement sowie dem Zu- und
Abführsteuerelement
erfolgen kann. Nach erfolgter Einstellung des Vorspannfederdruckes
gemäß Punkt 23b unterhalb
des Druckschwellenwertes 21 folgt eine Sitzbelegung, woraufhin
der Druck gemäß dem Punkt 23a auf
3 bar bei einer Federauslenkung von ca. 80 mm ansteigt. Dieser Darstellung
ist deutlich zu entnehmen, dass hierbei der Druckschwellenwert 21 überschritten
wird, bei dem mittels des Drucksensors eine Detektion des Überschreitens
stattfindet und mittels des Druckschalters wird der Steuerstromkreis
ge mäß 2 geschlossen,
um ein Steuersignal weiterzugeben, mit dem angezeigt wird, dass
eine Sitzbelegung mit einer Mindestmasse vorliegt.
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Vorteilhaft
weist der Druckschwellenwert 21 eine Höhe auf, die im Bereich der
Gewichtskraft, die durch die vorbestimmbare Mindestmasse der Person,
die den Sitz belegen soll, liegt oder leicht darunterliegt, so dass
immer durch die Belegung des Sitzes mit einer Person, die mindestens
die Mindestmasse aufweist, ein Überschreiten
des Druckschwellenwertes 21 bei einem Übergang von dem Punkt 23b auf
den Punkt 23a sichergestellt ist.