-
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 Polsterkem. 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.
-
Die
US 2009/0261639 A1 betrifft einen Sitz mit einem Sitzsensor. Entsprechend den Ausführungsformen der
1a bis
1c der D1 ist in dem Sitzpolster eine Aussparung vorgesehen, auf deren Bodenfläche ein Sensor eingesetzt ist. In die Aussparung wird ein Einsatzstück eingesetzt, das sich gegen den Sensor anlegt.
-
Die
DE 102 49 871 A1 ist auf eine Vorrichtung zur Erkennung einer Sitzbelegung gerichtet. Der Aufbau des Sitzes umfasst von der Sitzfläche zu der Unterseite des Sitzes hin eine Polsterschicht, eine Klebefolie, eine Zwischenschicht, eine Sensorschicht und eine Sitzpfanne. Bei der Sensorschicht handelt es sich um eine flexible und mit einem Fluid gefüllte Sensormatte. Die Sensormatte weist eine Vielzahl von blasen- oder kugelartigen Fluidzellen auf. Benachbarte Fluidzellen sind jeweils durch einen Fluidkanal miteinander verbunden. Bei einer Belegung des Fahrzeugsitzes wird durch das auf den Fahrzeugsitz einwirkende Gewicht eine Kraft auf die Sensormatte ausgeübt, die zu einer Druckerhöhung des Fluids in der Sensormatte führt. Diese Druckerhöhung ist durch geeignete Drucksensoren messbar. Für diese Art der Sitzbelegungserfassung ist es erforderlich, die über die Sitzfläche ausgeübte Kraft auf das Fluid in der Sensormatte zu übertragen. Damit unverfälschte Detektionsergebnisse erhalten werden, ist die Zwischenschicht vorgesehen, die eine zu der Sensormatte hinweisende Oberfläche aufweist, die der Form der Fluidzellen und der Fluidkanäle angepasst ist. Die Zwischenschicht besteht aus einem Material hoher Festigkeit, zumindest aus einem Material mit einer Festigkeit, die höher als die der Polsterschicht ist, um die über das Sitzpolster ausgeübte Kraft direkt auf die Fläche der Sensormatte zu übertragen und so die Fluidzellen zu komprimieren und das Fluid zu verdrängen. Das Polster mit der daran über eine Klebefolie angeklebten Zwischenschicht wirkt daher auf die Fluidzellen wie ein Kolben, um des Fluid in den Fluidzellen zu verdrängen und über des verdrängte Volumen eine Kraft zu messen.
-
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 Foliendrucksensor 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. Die bevorzugte Dicke liegt im Bereich von 5 mm bis 20 mm. 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 der 1 vergleichbar ist, mit einer Aussparung, in die, gegenüber der Darstellung in 1, zwei Zwischenlagen, der Drucksensor und die Lagerplatte eingesetzt sind.
-
Die 1 zeigt schematisch einen Teil eines Polsterkerns 1, der beispielsweise in den Sitz eines Kraftfahrzeugs integriert ist.
-
An der Unterseite dieses Polsterkerns 1 befindet sich eine Aussparung 2, die zu der Unterseite 3 des Polsterkerns 1 hin offen (Öffnung 4) ist. In die Aussparung 2 ist über die Öffnung 4 eine erste Zwischenlage 5 eingefügt, die auf der Bodenfläche 6 der Aussparung 2 aufliegt.
-
Auf der der Bodenfläche 6 der Aussparung 2 abgewandten Seite der ersten Zwischenlage 5 ist ein Drucksensor 7 aufgelegt. Die Größe des Drucksensors 7 entspricht in etwa der Größe der Bodenfläche 6 der Aussparung 2.
-
An die der ersten Zwischenlage 5 abgewandten Seite des Drucksensors 7 legt sich eine Lagerplatte 8 an, die somit den Drucksensor 7 abdeckt und hält. Diese Lagerplatte 8 besitzt an ihrem Außenumfang zwei Flanschabschnitte 9, die sich an die Unterseite 3 des Polsterkerns anlegen. Diese Flanschteile 9 der Lagerplatte 8 sind mit der Unterseite 3 des Polsterkerns 1 verbunden.
-
Wenn auf die Oberseite des Polsterkerns 1, die mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist, durch eine Person ein Druck ausgeübt wird, wodurch sich der Polsterkern 1 zusammendrückt, wird dieser Druck auf die erste Zwischenlage 5 übertragen, die den Druck weiter auf den Drucksensor 7 überträgt. Hierzu ist die Zwischenlage 5 frei bewegbar in die Aussparung 2 eingelegt. Durch die Zwischenlage 5, 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 Polsterkerns 1 ist, wird der Druck verteilt und gleichmäßig auf die Fläche des darunter liegenden Drucksensors 7 aufgebracht. Irgendwelche Unstetigkeiten in dem Material des Polsterkerns 1 werden durch diese erste Zwischenlage 5 ausgeglichen. Die Lagerplatte 8 stützt dabei den Drucksensor 7 ausreichend ab und ist folglich aus einem entsprechend steifen Material gebildet, das den darauf ausgeübten Kräften in dem erforderlichen Maß standhält. Bevorzugt ist die Lagerplatte 8 auch aus einem Kunststoffmaterial aufgebaut.
-
Die Ausführungsform, wie sie in 2 gezeigt ist, weist gegenüber der Ausführungsform der 1 eine weitere Zwischenlage 11 auf, die zwischen die erste Zwischenlage 5 und den Drucksensor 7 eingefügt ist. Diese zweite Zwischenlage 11 sollte eine Dicke im Bereich von 1 mm bis 10 mm, vorzugsweise von 2 mm bis 5 mm, aufweisen. Auch diese Zwischenlage 11 ist frei in der Aussparung 2 senkrecht zu der Bodenfläche 6 des Polsterkerns 1 bewegbar. Im Gegensatz zu der ersten Zwischenlage 5 sollte die zweite Zwischenlage 11 formstabil sein bzw. sie sollte formstabiler oder steifer als die erste Zwischenlage 5 sein. Diese zweite Zwischenlage 11 ist bevorzugt aus einem Kunststoffmaterial gebildet. Dadurch, dass die erste Zwischenlage 5 und die zweite Zwischenlage 11 unterschiedliche Steifigkeiten bzw. Stauchhärten aufweisen, wird der Effekt, der anhand der ersten Zwischenlage 5 in Verbindung mit 1 beschrieben wurde, noch erhöht. Dies bedeutet, dass der durch den Polsterkern 1 ausgeübte Druck noch gleichmäßiger auf den Drucksensor 7 übertragen wird, wodurch das Auslöseverhalten des Drucksensors 7 verbessert wird.
-
Die beiden Zwischenlagen 5 und 11 können aus einem Materialstück mit einem entsprechenden Gradienten der Stauchhärte gefertigt sein.
-
Während die Lagerplatte 8 in den beiden in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen mit den beiden Flanschabschnitten 9 an der Unterseite 3 des Polsterkerns 1 gehalten sind, könnte diese Lagerplatte 8 auch nur in die Aussparung 2 eingelassen werden, wozu die beiden Flanschabschnitte 9 entfallen würden. In einem solchen Fall kann dann die Lagerplatte 8 mit ihrem seitlich umlaufenden Rand an den Seitenwänden der Aussparung 2 fest verklebt werden.
