DE102011012367A1 - Belegungserfassungseinrichtung zum Detektieren des Belegungszustandes eines Kraftfahrzeugsitzes - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Belegungserfassungseinrichtung zum Detektieren des Belegungszustandes eines Kraftfahrzeugsitzes mit einem Polsterkern und mit einem mechanischen Drucksensor, der in einer Aussparung an der einem Sitzenden abgewandten Unterseite des Polsterkerns angeordnet ist, wobei die Aussparung eine Bodenfläche mit einer Größe aufweist, die mindestens der Größe des Drucksensors entspricht, und wobei der Drucksensor durch eine Lagerplatte abgedeckt gehalten ist, die dadurch gekennzeichnet ist, dass zwischen Bodenfläche der Aussparung und dem Drucksensor mindestens eine Zwischenlage eingelegt ist, wobei diese aus einem reversibel verformbaren und im Wesentlichen homogen strukturierten Material besteht.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Belegungserfassungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Stand der Technik
- Belegungserfassungseinrichtungen werden insbesondere in die Sitze von Kraftfahrzeugen aus Gründen der aktiven und passiven Sicherheit der Fahrzeuginsassen eingebaut. Solche der Sitzbelegungserkennung dienende Einrichtungen sind heutzutage Standard in allen Neufahrzeugen. Die Sitzbelegungserkennung dient unter anderem dazu, den Fahrzeuginsassen darauf hinzuweisen, einen Sicherheitsgurt anzulegen; dabei ist zu unterscheiden, ob der Sitz tatsächlich durch eine Person belegt ist oder ob auf dem Sitz nur Gegenstände abgelegt sind.
- Eine Art einer solchen Belegungserfassungseinrichtung umfasst eine Vielzahl von druckempfindlichen Sensorzellen, die zwischen Bezug und Schaumkern angebracht sind. Solche Sensorzellen können als Foliendrucksensoren mit zwei übereinander liegenden und mittels Abstandsmaterial auf Abstand gehaltenen Folien ausgeführt sein.
- Belegungserfassungseinrichtungen werden üblicherweise im hinteren, mittleren Bereich zwischen Bezug und Polsterkern angeordnet und können somit den durch eine Person auf den Polsterkern über die Sitzfläche ausgeübten Druck erfassen.
- Ist der entsprechende Sitz mit einer Sitzheizung ausgestattet, kann der Sitzbelegungssensor Bestandteil einer Sitzheizung, die sich unmittelbar auf dem Polsterkern befindet, sein.
- Es ist auch bekannt, dass solche Foliendrucksensoren in den Polsterkern integriert werden. Weiterhin ist es bekannt, solche Foliendrucksensoren auf einer Trägerplatte anzuordnen, welche an der Tragestruktur eines Sitzes befestigt sind. Hierbei wird die auf den Sensor einwirkende Kraft durch den darüberliegenden Polsterkern ausgeübt.
- Aus der
DE 42 37 072 C1 ist bekannt, dass der Sitzbelegungssensor zwischen einem Sitzbezug und einer darunter liegenden Gummihaarmatte oder innerhalb der Gummihaarmatte oder zwischen der Gummihaarmatte und einem Federrahmen des Sitzes oder unmittelbar oberhalb einer Sitzschale angeordnet werden kann. - Aus der
DE 197 52 976 A1 ist eine Sitzerfassungsvorrichtung bekannt, die einen folienförmigen, druckempfindlichen Schalter aufweist, der in ein Sitzpolster eingebettet ist. Hierzu ist das Sitzpolster mit einer Aussparung versehen, die ein unterhalb einer Sitzoberfläche angeordnete Deckenoberseite hat und sich in eine der Sitzoberfläche gegenüberliegende Richtung öffnet, wobei in der Aussparung der druckempfindliche Schalter enthalten ist. - Die
EP 1 251 027 B1 beschreibt einen Sitz mit einem Sitzbelegungssensor, der ein Polster mit einem Weichpolster und einem drucksensitiven Sensor umfasst, wobei das Polster mit einem Hohlraum versehen ist, der unterhalb der der Sitzoberfläche gegenüberliegenden Seite des Polsters aufwärts in Richtung Sitzfläche ausgebildet ist, wobei ein Weichteil in diesen Hohlraum so eingesetzt werden kann, dass das Polster das Weichteil in diesem Hohlraum haltend umfasst, um damit ein Herausfallen des Weichteils zu verhindern. Dadurch befindet sich der Sensor zwischen der oberen Fläche des Weichteils und der Deckenunterschicht des Hohlraums. - Eine wesentliche Forderung an solche Belegungserfassungseinrichtungen ist diejenige, dass sie positionsgenau in den Sitz eingebaut werden müssen und dass diese Position im Betrieb des Fahrzeugs beibehalten werden muss, damit eine ortsabhängige Detektion gewährleistet ist.
- Anordnungen, wie sie vorstehend in der
DE 42 37 072 C1 beschrieben sind, haben den Nachteil, dass die Struktur der Sitzoberfläche, wie zum Beispiel Gräben und Abspannungen, die Positionierung an geeigneter Stelle schwierig macht und die elektrische Verbindung über Gräben hinweg die Lebensdauer begrenzen kann. Ein weiterer Nachteil ist die mit einem Foliensensor unweigerlich verbundene, reduzierte Atmungsaktivität des Sitzes. - Um eine Detektion über eine möglichst große Fläche zu erhalten, müssen verhältnismäßig viele Sensorzellen auf dem Schaumkern platziert werden.
- Anordnungen nach der
DE 197 52 976 A1 positionieren die Sensorzellen tiefer im Polsterkern. Hierdurch sind die Probleme, wie sie vorstehend beschrieben sind, zwar verbessert, jedoch haben die durch den Herstellungsprozess des Polsterkerns hervorgerufenen Dichteschwankungen große Schwankungen in Bezug auf die Detektionsempfindlichkeit zur Folge. - Aufgabe
- Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Belegungserfassungseinrichtung zum Detektieren des Belegungszustands eines Sitzes zu schaffen, die von der Materialstruktur des Polsterkerns eines Sitzes unempfindlich ist und somit eine geringe Schwankungsbandbreite der Detektionsempfindlichkeit aufweist.
- Die vorliegende Aufgabe wird durch eine Belegungserfassungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen der Belegungserfassungseinrichtung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
- Erfindungsgemäß weist eine Belegungserfassungseinrichtung zum Detektieren des Belegungszustandes eines Kraftfahrzeugsitzes einen Polsterkern und einen mechanischen Drucksensor auf. Eine Aussparung ist an der einem Sitzenden abgewandten Unterseite des Polsterkerns angeordnet. Diese Aussparung weist eine Bodenfläche mit einer Größe auf, die mindestens der Größe des Drucksensors entspricht. Durch eine Lagerplatte wird der Drucksensor abgedeckt gehalten. Die Erfindung besteht nun darin, dass zwischen der Bodenfläche der Aussparung und dem Drucksensor mindestens eine Zwischenlage eingelegt ist, die aus einem reversibel verformbaren und im Wesentlichen homogen strukturierten Material besteht. Mit dieser Zwischenlage wird erreicht, dass ein Schaumkörper im Hinblick auf sowohl dessen Material selbst, als auch dessen Oberflächenstruktur, ohne Einschränkungen einzusetzen ist Mit dieser Zwischenlage wird die Übertragung des Druckes bzw. die Druckeinleitung vom Polsterkern auf den Sensor vergleichmäßigt, so dass Stauchhärteschwankungen und Fehlstellen, wie Lunker oder Einschlüsse, das Detektionsverhalten kaum beeinträchtigen. Dadurch ist die Funktion des mechanischen Drucksensors auch bei inhomogenen Polsterstrukturen sichergestellt. Im Fall von Schaumstoff bedeutet dies, dass eine gleichmäßige Porenverteilung und eine gleichmäßige Porengröße im Schaumstoffmaterial der Zwischenlage vorliegen muss.
- Das bevorzugte Material ist Zellkautschuk, Polyetherschaum oder bevorzugt Polyesterschaum, da solche Materialien gleichmäßig ohne Einschlüsse oder Lunker geschäumt werden können. Durch Vorkomprimieren der bevorzugten Materialien können die Eigenschaften noch weiter reduziert werden.
- Es hat sich gezeigt, dass eine Mindestdicke von 2 mm bei großen Stauchhärten der Zwischenlage bereits zu guten Ergebnissen führt. Eine Zwischenlage mit mehr als 20 mm kann bei Polsterkernen bereits zur Beeinträchtigung der Haltbarkeit des Polsterkerns führen.
- Die Stauchhärte der mindestens einen Zwischenlage sollte höher als diejenige des Polsterkerns sein. Dadurch wird die Kraft in die Zellen des Sensorelementes gerichtet eingeleitet, da umliegende Teile des Polsterkerns leichter nachgeben und ein größerer Kraftanteil auf den Sensorzellen liegt.
- Die mindestens eine Zwischenlage liegt vorzugsweise waagerecht oder parallel zur Bodenfläche der Aussparung und ist dort senkrecht zu der Bodenfläche frei beweglich, so dass die Zwischenlage bei einer auf der Polsteroberfläche einwirkenden Belastung jeder Bewegung in der Aussparung folgen kann. Damit wird die Zwischenlage an den Rändern vom eigentlichen Polsterkern entkoppelt, was die Detektionsgenauigkeit bei vielen Lunkern und Fehlstellen im Material des Polsterkerns weiter verbessern kann.
- Die Stauchhärte der mindestens einen Zwischenlage weist einen Gradienten in Richtung senkrecht zur Bodenfläche auf, der von der Seite des Drucksensors zur Seite der Bodenfläche hin zunimmt.
- Über die Stauchhärte kann eine Anpassung der Detektionsempfindlichkeit der Sensorzellen des Foliendrucksensors erfolgen.
- In einer Ausgestaltung ist zwischen der Bodenfläche der Aussparung und der mindestens ersten Zwischenlage eine weitere, zweite Zwischenlage eingelegt, die es ermöglicht, Kräfte, die auf die Polsteroberfläche durch einen Sitzenden aufgebracht werden, unabhängig von dessen Sitzhaltungen auf die Sensorzelle zu übertragen.
- Die zweite Zwischenlage besteht aus einem Kunststoffmaterial, vorzugsweise aus einem formstabilen Kunststoff, das bei Belastung der Polsteroberfläche durch einen Sitzenden unabhängig von dessen Sitzhaltung und Sitzposition eine Fokussierung und eine entsprechende Weiterleitung der Druckkräfte an die darunter liegenden Komponenten, an die erste Zwischenlage und den Drucksensor, gewährleistet.
- In einer Ausgestaltung weist die Stauchhärte der Zwischenschicht von der dem Drucksensor zugewandten Seite zu der Seite der Bodenfläche der Aussparung hin ein linear oder quadratisch ansteigendes Verhalten auf.
- Damit der Drucksensor entsprechend detektieren und auslösen kann, muss eine Gegendruckfläche unterhalb des Drucksensors angebracht sein, die als Lagerplatte bezeichnet ist. Diese Lagerplatte kann aus einem Kunststoff mit hoher Biegesteifigkeit bestehen, um so ein Gegendrucklager für den eigentlichen Sensor zu schaffen.
- Entweder ist diese Lagerplatte im Randbereich mit dem Polsterkern oder aber mittels Clipsen oder Rastteilen mit dem Rahmen oder mit am Rahmen angebrachten Federn verbunden.
- Vorzugsweise sind in dieser Lagerplatte Löcher eingebracht, in die sich Befestigungselemente verankern oder einhaken, die ihrerseits am Polsterkern befestigbar sind.
- Als Befestigungselemente sind Schaumdübel, Druckknöpfe, Haken, Clipse, Rastteile oder Ösen zu verwenden.
- Vorzugsweise ist die Lagerplatte mit dem Drucksensor verbunden, wobei die Zwischenlagen mit dem Drucksensor mittels doppelseitigem Klebeband verbunden sind.
- In einer Ausführungsform ist die Lagerplatte in die Aussparung eingelassen; das bedeutet, sie besitzt eine Außenabmessung, die der Öffnungsweite der Aussparung entspricht.
- Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen
-
1 eine Schnittdarstellung eines Teils eines Polsterkerns mit einer Aussparung, in die eine Zwischenlage, der Drucksensor und die Lagerplatte eingesetzt sind, und -
2 eine weitere Schnittzeichnung eines Teils eines Polsterkerns, die mit derjenigen der1 vergleichbar ist, mit einer Aussparung, in die, gegenüber der Darstellung in1 , zwei Zwischenlagen, der Drucksensor und die Lagerplatte eingesetzt sind. - Die
1 zeigt schematisch einen Teil eines Polsterkerns1 , der beispielsweise in den Sitz eines Kraftfahrzeugs integriert ist. - An der Unterseite dieses Polsterkerns
1 befindet sich eine Aussparung2 , die zu der Unterseite3 des Polsterkerns1 hin offen (Öffnung4 ) ist. In die Aussparung2 ist über die Öffnung4 eine erste Zwischenlage5 eingefügt, die auf der Bodenfläche6 der Aussparung2 aufliegt. - Auf der der Bodenfläche
6 der Aussparung2 abgewandten Seite der ersten Zwischenlage5 ist ein Drucksensor7 aufgelegt. Die Größe des Drucksensors7 entspricht in etwa der Größe der Bodenfläche6 der Aussparung2 . - An die der ersten Zwischenlage
5 abgewandten Seite des Drucksensors7 legt sich eine Lagerplatte8 an, die somit den Drucksensor7 abdeckt und hält. Diese Lagerplatte8 besitzt an ihrem Außenumfang zwei Flanschabschnitte9 , die sich an die Unterseite3 des Polsterkerns anlegen. Diese Flanschteile9 der Lagerplatte8 sind mit der Unterseite3 des Polsterkerns1 verbunden. - Wenn auf die Oberseite des Polsterkerns
1 , die mit dem Bezugszeichen10 bezeichnet ist, durch eine Person ein Druck ausgeübt wird, wodurch sich der Polsterkern1 zusammendrückt, wird dieser Druck auf die erste Zwischenlage5 übertragen, die den Druck weiter auf den Drucksensor7 überträgt. Hierzu ist die Zwischenlage5 frei bewegbar in die Aussparung2 eingelegt. Durch die Zwischenlage5 , die vorzugsweise aus einem Schaummaterial mit einer Dicke von 2 bis 10 mm, vorzugsweise von 5 bis 10 mm, gebildet ist und die bevorzugt eine Stauchhärte aufweist, die geringer als diejenige Stauchhärte des Polsterkerns1 ist, wird der Druck verteilt und gleichmäßig auf die Fläche des darunter liegenden Drucksensors7 aufgebracht. Irgendwelche Unstetigkeiten in dem Material des Polsterkerns1 werden durch diese erste Zwischenlage5 ausgeglichen. Die Lagerplatte8 stützt dabei den Drucksensor7 ausreichend ab und ist folglich aus einem entsprechend steifen Material gebildet, das den darauf ausgeübten Kräften in dem erforderlichen Maß standhält. Bevorzugt ist die Lagerplatte8 auch aus einem Kunststoffmaterial aufgebaut. - Die Ausführungsform, wie sie in
2 gezeigt ist, weist gegenüber der Ausführungsform der1 eine weitere Zwischenlage11 auf, die zwischen die erste Zwischenlage5 und den Drucksensor7 eingefügt ist. Diese zweite Zwischenlage11 sollte eine Dicke im Bereich von 1 mm bis 10 mm, vorzugsweise von 2 mm bis 5 mm, aufweisen. Auch diese Zwischenlage11 ist frei in der Aussparung2 senkrecht zu der Bodenfläche6 des Polsterkerns1 bewegbar. Im Gegensatz zu der ersten Zwischenlage5 sollte die zweite Zwischenlage11 formstabil sein bzw. sie sollte formstabiler oder steifer als die erste Zwischenlage5 sein. Diese zweite Zwischenlage11 ist bevorzugt aus einem Kunststoffmaterial gebildet. Dadurch, dass die erste Zwischenlage5 und die zweite Zwischenlage11 unterschiedliche Steifigkeiten bzw. Stauchhärten aufweisen, wird der Effekt, der anhand der ersten Zwischenlage5 in Verbindung mit1 beschrieben wurde, noch erhöht. Dies bedeutet, dass der durch den Polsterkern1 ausgeübte Druck noch gleichmäßiger auf den Drucksensor7 übertragen wird, wodurch das Auslöseverhalten des Drucksensors7 verbessert wird. - Die beiden Zwischenlagen
5 und11 können aus einem Materialstück mit einem entsprechenden Gradienten der Stauchhärte gefertigt sein. - Während die Lagerplatte
8 in den beiden in den1 und2 dargestellten Ausführungsformen mit den beiden Flanschabschnitten9 an der Unterseite3 des Polsterkerns1 gehalten sind, könnte diese Lagerplatte8 auch nur in die Aussparung2 eingelassen werden, wozu die beiden Flanschabschnitte9 entfallen würden. In einem solchen Fall kann dann die Lagerplatte8 mit ihrem seitlich umlaufenden Rand an den Seitenwänden der Aussparung2 fest verklebt werden. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 4237072 C1 [0007, 0011]
- DE 19752976 A1 [0008, 0013]
- EP 1251027 B1 [0009]
Claims (13)
- Belegungserfassungseinrichtung zum Detektieren des Belegungszustandes eines Kraftfahrzeugsitzes mit einem Polsterkern und mit einem mechanischen Drucksensor, der in einer Aussparung an der einem Sitzenden abgewandten Unterseite des Polsterkerns angeordnet ist, wobei die Aussparung eine Bodenfläche mit einer Größe aufweist, die mindestens der Größe des Drucksensors entspricht, und wobei der Drucksensor durch eine Lagerplatte abgedeckt gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Bodenfläche (
6 ) der Aussparung (2 ) und dem Drucksensor (7 ) mindestens eine Zwischenlage (5 ) eingelegt ist, wobei diese aus einem reversibel verformbaren und im Wesentlichen homogen strukturierten Material besteht. - Belegungserfassungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Zwischenlage (
5 ) aus einem Schaummaterial gebildet ist. - Belegungserfassungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Zwischenlage (
5 ) eine Mindestdikke von 2 mm, vorzugsweise eine Dicke von 5 mm bis 20 mm, aufweist. - Belegungserfassungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stauchhärte der mindestens einen Zwischenlage (
5 ) höher ist, als diejenige des Polsterkerns (1 ). - Belegungserfassungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Zwischenlage (
5 ) senkrecht zur Bodenfläche (6 ) der Aussparung (2 ) frei bewegbar ist. - Belegungserfassungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Bodenfläche (
6 ) der Aussparung (2 ) und der mindestens ersten Zwischenlage (5 ) eine zweite Zwischenlage (11 ) eingelegt ist. - Belegungserfassungseinrichtung nach einem der Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Zwischenlage (
11 ) aus einem Kunststoffmaterial besteht. - Belegungserfassungseinrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Zwischenlage (
11 ) formstabil ist. - Belegungserfassungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stauchhärte der mindestens einen Zwischenlage (
5 ) einen Gradienten in Richtung senkrecht zur Bodenfläche (6 ) derart aufweist, dass sie zur Bodenfläche hin zunimmt. - Belegungserfassungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerplatte (
8 ) aus Kunststoff besteht. - Belegungserfassungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerplatte (
8 ) im Randbereich mit dem Polsterkern (1 ) verbunden ist. - Belegungserfassungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerplatte (
8 ) mit dem Drucksensor (7 ) verbunden ist. - Belegungserfassungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerplatte (
8 ) in die Aussparung (2 ) eingelassen ist.
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