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Die Erfindung betrifft eine Sensoreinrichtung zum Erfassen der Verschiebeposition eines Kraftfahrzeugsitzes gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Kraftfahrzeuge, insbesondere Personenkraftfahrzeuge, werden in zunehmendem Masse mit Sicherheitseinrichtungen wie Front-, Seiten-, Knie- und Kopfairbags ausgestattet. Durch diese Sicherheitseinrichtungen sollen die Insassen im Kollisionsfall geschützt und das Verletzungsrisiko herabgesetzt werden. Airbags müssen innerhalb einer sehr kurzen Zeitspanne entfaltet und aufgeblasen werden. Dazu kommen Treibladungen zum Einsatz, die den Airbag explosionsartig füllen und aus der jeweiligen Verkleidung im Fahrzeuginneren hervortreten lassen. Die Anordnung der Airbags und die Wahl deren Grösse stellt einen Kompromiss dar, der den unterschiedlichen Grössen und dem unterschiedlichen Gewicht der Fahrzeuginsassen gerecht werden soll. Bei Frontairbags ist vielfach auch vorgesehen, den Airbag in Abhängigkeit der Sitzposition der Fahrzeuginsassen unterschiedlich stark aufzublasen. So soll ein Frontairbag bei einem grossgewachsenen Insassen, dessen Fahrzeugsitz entsprechend weiter weg vom Armaturenbrett angeordnet ist, stärker aufgeblasen werden, als im Fall eines kleiner gewachsenen Fahrzeuginsassen, dessen Fahrzeugsitz in eine Position näher dem Armaturenbrett verschoben ist. Dadurch soll verhindert werden, dass ein näher am Armaturenbrett befindlicher Fahrzeuginsasse durch die Wucht eines mit voller Energie aufgeblasenen Airbags verletzt wird. Die Aufblasenergie für den Airbag wird entsprechend über abgestufte Mengen der Treibladung, die entzündet werden, gesteuert. Für die Steuerung der Aufblasenergie für den Airbag ist daher die Kenntnis des ungefähren Abstands des Fahrzeugsitzes vom Armaturenbrett von Bedeutung. Dabei kommt es nicht auf eine exakte Abstandsmessung an; es reicht aus, wenn beispielsweise zwei Zustände des Fahrzeugsitzes, nämlich vorne oder hinten, erfasst werden können.
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In der Vergangenheit sind daher auch bereits verschiedene mechanische bzw. elektromechanische Systeme eingesetzt worden, um die Position des Fahrzeugsitzes zu bestimmen. Mechanische bzw. elektromechanische Detektorsysteme sind jedoch verschleissanfällig und können bei einem Verstellen des Fahrzeugsitzes zu unangenehmen, unerwünschten Geräuschen führen.
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Im Zuge der zunehmenden Automatisierung werden Kraftfahrzeuge mehr und mehr mit elektrischen und elektronischen Komponenten ausgestattet, welche die Funktion der früheren mechanischen bzw. elektromechanischen Sensoreinrichtungen übernehmen. So sind aus dem Stand der Technik auch bereits berührungslose Sensoreinrichtungen bekannt, mit denen die relative Position von zwei zueinander verschiebbaren Bauteilen erfassbar ist, um daraus ein entsprechendes Steuersignal zu generieren. Im Fall des Fahrzeugsitzes handelt es sich bei den relativ zueinander verschiebbaren Bauteilen beispielsweise um eine am Fahrzeugboden montierte Führungsschiene und eine fest mit dem Fahrzeugsitz verbundene Sitzschiene, die entlang der Führungsschiene linear verschiebbar ist. Um die Relativposition der beiden Schienen feststellen zu können, kann beispielsweise an der Führungsschiene ein Magnetstreifen angebracht sein, entlang dem ein mit der Sitzschiene verbundener Hallsensor verschiebbar ist. Der Magnetstreifen kann, wie in der
US-4,909,560 beschrieben, entlang seiner Längserstreckung mehrfach seine Polarität wechseln. Bei der Relativverschiebung entlang des Magnetstreifens ändert sich je nach dem gerade erfassten Magnetpol das Ausgangssignal des Hallsensors. Dies ermöglicht eine inkrementale Detektion der Relativposition des Fahrzeugsitzes.
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Ein aus der
DE-101 36 820 bekannter Positionssensor auf Basis eines Hallsensors erlaubt die Erkennung von zwei Sitzpositionen, vorne bzw. hinten, entsprechend einem geringen bzw. einem grossen Abstand des Fahrzeugsitzes vom Armaturenbrett. Um ein möglichst grosses auswertbares Signal des Hallsensors zu erzielen, schlagen beide Druckschriften vor, den Abstand zwischen den Magnetpolen und der Oberfläche des Hallsensors möglichst gering zu halten. In Verbindung mit den üblichen Fertigungs- und Montagetoleranzen, kann dies jedoch dazu führen, dass der Hallsensor bzw. dessen Gehäuse beim Verschieben der Sitzschiene gegenüber der Führungsschiene schleift. Abgesehen von der unerwünschten Geräuschentwicklung und dem erhöhten Verschiebewiderstand kann dieser schleifende Kontakt zu einer Beschädigung und zu einem Ausfall des Sensorsystems führen.
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Aus der
JP2003-227703 ist eine Sensoranordnung bekannt, welche an der Sitzschiene montiert ist und ein an der Führungsschiene montiertes Abfrageblech überwacht. Diese Sensoranordnung umfasst einen Hallsensor, einen Vorspannmagneten und ein Flussleitblech, die innerhalb eines Gehäuses montiert sind. Beispielsweise weist das Gehäuse eine U-förmige Gestalt auf, mit einem Aufnahmespalt für das zu überwachende Abfrageblech. Der Hallsensor, der Vorspannmagnet und das Flussleitblech können zu beiden Seiten des Aufnahmespalts angeordnet sein. Eine alternative Ausführungsvariante sieht vor, dass alle Komponenten der Sensoranordnung auf einer Seite des Aufnahmespalts angeordnet sind. Das Flussleitblech dient zur Konzentration des Magnetflusses auf den Hallsensor und soll zudem störende Einflüsse von Fremdmagnetfeldern abschirmen. Beim Verschieben des Fahrzeugsitzes von einer Position „hinten” in eine Position „vorne” gelangt das Abfrageblech in den Aufnahmespalt des Gehäuses der Sensoranordnung. Dadurch wird der Magnetfluss durch den Hallsensor verändert und ein Signal erzeugt, welches einer Sitzposition zugeordnet werden kann. Nachteilig an dieser Sensoranordnung ist, dass das Gehäuse für die Sensoranordnung relativ gross ist und sehr exakt in Bezug auf das Abfrageblech angeordnet sein muss. Auch muss das Abfrageblech separat an der Führungsschiene montiert werden, was den Montageaufwand erhöht.
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Das in den Fussraum weisende freie Vorderende der Führungsschiene wird überdies oft mit einer Abdeckkappe versehen, damit die Gefahr von Verletzungen an der Führungsschiene behoben ist. Die Abdeckkappe kann nun dazu führen, dass das Gehäuse für die Sensoranordnung relativ weit seitlich abragend von der Sitzschiene montiert werden muss, damit es die Verschiebung der Sitzschiene entlang der Führungsschiene nicht behindert. Dies bedingt, dass auch das an der Führungsschiene montierte Abfrageblech relativ weit seitlich abragen muss, damit es beim Überfahren vom Aufnahmespalt des Gehäuses der Sensoranordnung aufgenommen werden kann. Das relativ weit seitlich abragende Abfrageblech kann aber wiederum zu Behinderungen führen, beispielsweise wenn ein Gegenstand seitlich des Fahrzeugsitzes heruntergleitet. Dabei besteht die Gefahr, dass das Abfrageblech verbogen wird, was die Sitzverstellung beeinträchtigen kann oder eine korrekte Erfassung der Sitzposition verunmöglichen kann, weil beispielsweise die Signaländerung nicht mehr ausreichend gross ist.
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Ein weiteres Problem der Sonsoreinrichtungen des Stands der Technik besteht darin, dass sie bei einem fehlerhaften Montieren und bei einem Abfallen der Sensoreinrichtung vom Schienensystem möglicherweise keinen eindeutig definierten Zustand aufweisen können, was im Ernstfall einer Kollision zu einem zusätzlichen Risiko für einen auf dem Fahrzeugsitz befindlichen Passagier führen kann, indem der Airbag mit einer für die eingenommene Sitzposition und für die Statur des Passagiers zu geringen Energie aufgeblasen wird.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, diese Nachteile der bekannten Sensoreinrichtungen zu beseitigen. Es soll eine Sensoreinrichtung zum Erfassen der Verschiebeposition eines Kraftfahrzeugsitzes geschaffen werden, die eine kompakte Bauweise aufweist und ein ungehindertes Verstellen der Position des Fahrzeugsitzes auch bei montierter Abdeckung der Führungsschiene erlaubt. Die Sensoreinrichtung soll ein möglichst grosses auswertbares Signal liefern, damit wenigstens zwei Positionen des Fahrzeugsitzes, nämlich hinten bzw. vorne, klar unterscheidbar sind. Die Sensoreinrichtung soll einfach und kostengünstig im Aufbau sein und eine einfache Montage erlauben. Montagefehler oder gar ein Abfallen der Sensoreinrichtung vom überwachten Schienensystem sollen kein erhöhtes Risiko für einen auf dem überwachten Sitz befindlichen Passagier darstellen.
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Die erfindungsgemässe Lösung dieser Aufgaben besteht in einer Sensoreinrichtung zum Erfassen der Verschiebeposition eines Kraftfahrzeugsitzes, wie sie im unabhängigen Patentanspruch 1 definiert ist. Weiterbildungen und/oder vorteilhafte Ausführungsvarianten der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Durch die Erfindung wird eine Sensoreinrichtung zum Erfassen der Verschiebeposition eines Kraftfahrzeugsitzes geschaffen, mittels welcher eine Relativverschiebung einer wenigstens teilweise ferritischen Oberschiene, die entlang einer Längserstreckung einer wenigstens teilweise ferritischen stationären Unterschiene längsverschiebbar ist, wenigstens in zwei Verschiebepositionen, nämlich einer vorderen Verschiebeposition und einer hinteren Verschiebeposition, detektierbar ist. Die Sensoreinrichtung umfasst einen Hallsensor und einen ersten Vorspannmagnet und ist frei von Flusskonzentratoren und Abschirmblechen. Der Hallsensor und der erste Vorspannmagnet sind derart entlang der Längserstreckung der längsverschiebbaren Oberschiene angeordnet sind, dass bei einem Verschieben der Oberschiene gegenüber der stationären Unterschiene ein Passieren eines freien Längsendes der stationären Unterschiene überwachbar ist und zu einer Veränderung eines Ausgangssignals des Hallsensors entsprechend einer Veränderung von einer vorderen Verschiebeposition zu einer hinteren Verschiebeposition des Kraftfahrzeugsitzes und umgekehrt führt. Die Sensoreinrichtung ist derart konfiguriert ist, dass im unmontierten Zustand am Hallsensor ein Ausgangssignal entsprechend einer hinteren Verschiebeposition des Kraftfahrzeugsitzes erzeugbar ist.
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Zum Unterschied von den Sensoranordnungen des Stands der Technik überwacht die erfindungsgemässe Sensoreinrichtung das freie Ende der stationären Unterschiene, die manchmal auch als Führungsschiene bezeichnet wird. Beim Längsverschieben der Oberschiene gemeinsam mit dem Kraftfahrzeugsitz gelangt die Oberschiene in eine Verschiebeposition, in der sie das freie Längsende der stationären Unterschiene überragt. Durch die Überwachung des freien Längsendes der stationären Unterschiene entfällt die Notwendigkeit für ein Abfrageblech, welches sonst zusätzlich montiert sein müsste. Die Sensoreinrichtung ist auf das absolut Notwendigste reduziert und umfasst in einer ersten Ausführungsvariante nur einen Hallsensor und einen ersten Vorspannmagnet. Auf Flusskonzentratoren oder Abschirmbleche kann verzichtet werden, da die wenigstens zum Teil bzw. bereichsweise ferritischen Ober- und Unterschienen, üblicherweise magnetisierbare Bleche und/oder Stahlschienen, diese Funktionen übernehmen. Beim Verschieben der längsverschiebbaren Oberschiene gegenüber der stationären Unterschiene überfährt die Sensoreinrichtung die freien Längsende der stationären Unterschiene. Dabei ändert sich der magnetische Fluss, der durch ein Messfeld auf dem Hallsensor tritt, und am Hallsensor kann ein Signal abgegriffen werden. Durch die Reduktion der Sensoreinrichtung auf die unbedingt notwendigen Komponenten, nämlich einen Hallsensor und einen ersten Vorspannmagnet, kann diese sehr kompakt ausgebildet werden.
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Der Hallsensor und der erste Vorspannmagnet sind derart entlang der Längserstreckung der längsverschiebbaren Oberschiene angeordnet, dass bei einem Verschieben der Oberschiene gegenüber der stationären Unterschiene ein Passieren eines freien Längsendes der stationären Unterschiene überwachbar ist und zu einer Veränderung eines Ausgangssignals des Hallsensors entsprechend einer Veränderung von einer vorderen Verschiebeposition zu einer hinteren Verschiebeposition des Kraftfahrzeugsitzes und umgekehrt führt. Die Sensoreinrichtung ist derart konfiguriert ist, dass sie im montierten Zustand und bei Abwesenheit der stationären Unterschiene am Hallsensor ein Ausgangssignal entsprechend einer vorderen Verschiebeposition des Kraftfahrzeugsitzes erzeugt. Bei einer vom Hallsensor gelieferten Information „vordere Verschiebeposition” wird im Kollisionsfall ein Airbag nur mit reduzierter Energie aufgeblasen, um einen im Kraftfahrzeug weiter nach vor gerückten Passagier nicht zu gefährden.
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Die Sensoreinrichtung selbst ist hingegen derart konfiguriert, dass im nicht montierten Zustand am Ausgang des Hallsensors ein Signal anliegt, welches der hinteren Sitzposition entspricht. Ist die Sensoreinrichtung fehlerhaft montiert oder sogar abgefallen, liegt am Ausgang des Hallsensors die Information „hintere Verschiebeposition” an. Dadurch ist sichergestellt, dass ein Airbag im Kollisionsfall vollständig und mit voller Energie aufgeblasen wird, damit beispielsweise schwerere Passagiere, deren Kraftfahrzeugsitz sich in einer hinteren Verschiebeposition befindet, sicher aufgefangen werden. Untersuchungen zeigen, dass leichtere Passagiere, die sich möglicherweise in einer vorderen Sitzposition befinden, dadurch nicht übermässig beeinträchtigt werden. Hingegen wird durch diese „default-mässige” Konfiguration der Sensoreinrichtung hinsichtlich der „hinteren Verschiebeposition” statistisch gesehen der wesentlich grössere Anteil der Passagiere bestmöglich geschützt.
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Eine Ausführungsvariante der Sensoreinrichtung kann vorsehen, dass der Hallsensor und der erste Vorspannmagnet derart zueinander ausgerichtet sind, dass im montierten Zustand und bei Abwesenheit der Unterschiene ein Grossteil von magnetischen Feldlinien eines vom ersten Vorspannmagnet erzeugten Magnetfeldes durch ein Messfeld des Hallsensors verläuft. Eine derartige Anordnung des Hallsensors und des ersten Vorspannmagneten ist konstruktiv relativ einfach umsetzbar.
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Eine weitere Ausführungsvariante der Sensoreinrichtung kann vorsehen, dass ein zweiter Vorspannmagnet derart in Bezug auf den Hallsensor und den ersten Vorspannmagnet angeordnet ist, dass im montierten Zustand und bei Abwesenheit der Unterschiene ein Grossteil von magnetische Feldlinien eines resultierenden Magnetfeldes durch ein Messfeld des Hallsensors verläuft. Der zweite Vorspannmagnet dient dazu, das Magnetfeld des ersten Vorspannmagneten derart zu deformieren, dass bei detektierter Unterschiene oder auch bei abgefallener Sensoreinrichtung eine gewünschte niedrige Flussdichte durch das Messfeld des Hallsensors erzielbar ist, um zuverlässig die hintere Verschiebeposition anzuzeigen.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Sensoreinrichtung kann vorgesehen sein, dass in der vorderen Verschiebeposition ein durch ein Messfeld des Hallsensors verlaufendes Magnetfeld eine magnetische Flussdichte aufweist, die grösser ist als in der hinteren Verschiebeposition. Beispielsweise kann die magnetische Flussdichte in der vorderen Verschiebeposition bis zu 20 mT betragen, während sie in der hinteren Verschiebeposition nur noch etwa 2–3 mT beträgt. Alternativ könnte die magnetische Flussdichte in der vorderen Verschiebeposition beispielsweise etwa bis zu +10 mT betragen, während die magnetische Flussdichte in der hinteren Verschiebeposition beispielsweise etwa –10 mT beträgt. Es versteht sich, dass die angegebenen magnetischen Flussdichten nur als Beispiele dienen. Die effektiv erforderlichen und erzielbaren magnetischen Flussdichten sind material- und konfigurationsabhängig.
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In einer weiteren Ausführungsvariante der Sensoreinrichtung gemäss der Erfindung können der Hallsensor und der erste und gegebenenfalls der zweite Vorspannmagnet derart in Bezug auf die längsverschiebbaren Oberschiene angeordnet sein, dass sie gemeinsam und zusammen mit der Oberschiene verschiebbar sind. Bei einem Überfahren und Detektieren der stationären Unterschiene wird ein Magnetfeld des ersten Vorspannmagneten bzw. ein resultierendes Magnetfeld aus dem ersten und zweiten Vorspannmagneten durch die Unterschiene derart deformiert, dass die Feldlinien des Magnetfeldes im Wesentlichen an einem Messfeld des Hallsensors vorbeigeführt werden und am Hallsensor ein Ausgangssignal entsprechend einer hinteren Verschiebeposition erzeugbar ist.
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Eine Ausführungsvariante der Erfindung kann vorsehen, dass die Sensoreinrichtung als eine bauliche Einheit ausgebildet ist, indem der Hallsensor und der erste Vorspannmagnet und gegebenfalls auch der zweite Vorspannmagnet beispielsweise in einem Sensorgehäuse angeordnet sind. Alternativ können der Hallsensor und der erste Vorspannmagnet sowie ggf. auch der zweite Vorspannmagnet mit einer gehäuseartigen Kunststoffumhüllung umspritzt sein. Als eine bauliche Einheit ist die Sensoreinrichtung noch einfacher handzuhaben, insbesondere zu montieren. Bei der Montage der Sensoreinrichtung muss keine gesonderte Justierung oder Ausrichtung mehr vorgenommen werden, da der Hallsensor und der bzw. die Vorspannmagnete ja bereits innerhalb des Gehäuses zueinander justiert vorliegen. Es genügt, die bauliche Einheit, insbesondere das Sensorgehäuse, mittels der dafür vorgesehenen Befestigungseinrichtungen, beispielsweise Arretiervorsprünge oder dergleichen, an der vorgegebenen Lage an der Längsseite der längsverschiebbaren Oberschiene zu positionieren und zu befestigen. Es versteht sich jedoch, dass der Hallsensor und der bzw. die Vorspannmagnete auch als Einzelkomponenten an der Längsseite der längsverschiebbaren Oberschiene montiert sein können.
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In einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ist die Sensoreinrichtung derart an der längsverschiebbaren Oberschiene montiert, dass der Hallsensor näher zur stationären Unterschiene angeordnet ist als der erste Vorspannmagnet. Durch diese Massnahme können konstruktive Auslegungen der beiden Bauteile dazu genutzt werden, den Hallsensor optimal gegenüber magnetischen Störfeldern abzuschirmen und zugleich eine möglichst gute Konzentration des Magnetfelds des ersten Vorspannmagnets auf den Hallsensor zu erzielen. Zusätzlich kann der erste Vorspannmagnet den Hallsensor nach oben gegenüber herabfallenden Fremdkörpern abschirmen.
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Eine weitere Anordnung der erfindungsgemässen Sensoreinrichtung kann vorsehen, dass der erste Vorspannmagnet einen vertikalen Abstand vom Hallsensor aufweist, der 0,5 mm bis 10 mm beträgt. Dieser Abstand kann sich als zweckmässig für eine ausreichend hohe Empfindlichkeit der Sensoreinrichtung erweisen, um beim Überfahren des freien Längsendes der stationären Unterschiene einen ausreichend grossen Hub, d. h. eine ausreichend grosse Magnetfeldänderung von beispielsweise 15 mT bis zu 80 mT zu erzielen.
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Wegen der Ausnutzung der magnetfeldleitenden Eigenschaften der beiden relativ zueinander verschiebbaren Schienen, nämlich der Oberschiene und der Unterschiene, kann die Sensoreinrichtung sehr gut eingefügt werden, sodass die Richtung der Magnetisierung des ersten Vorspannmagnets nicht unbedingt kritisch ist. Dennoch kann eine Ausführungsvariante der Sensoranordnung vorsehen, dass der erste Vorspannmagnet eine Magnetisierung aufweist, deren Vektor mit einem Messfeld des Hallsensors einen Winkel von 0° bis 180° einschliesst.
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Die Sensoreinrichtung kann direkt an der dafür vorgesehenen Position an der Längsseite der längsverschiebbaren Oberschiene montiert sein. Eine alternative Ausführungsvariante der Erfindung kann vorsehen, dass der Hallsensor und/oder der Vorspannmagnet und/oder gegebenenfalls der zweite Vorspannmagnet derart montiert sind, dass sie einen Abstand zur längsverschiebbaren Oberschiene aufweisen.
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Die erfindungsgemäss Sensoreinrichtung ist insbesondere für den Einsatz zur Bestimmung der Verschiebeposition eines Fahrzeugsitzes in einem Kraftfahrzeug ausgebildet. Das stationäre Unterschiene ist eine im Fahrzeug fest verankerte Führungsschiene, während die längsverschiebbare Oberschiene auch als Sitzschiene bezeichnet werden kann, an welcher der Fahrzeugsitz befestigt ist. Zusammen bilden die beiden Schienen eine verstellbare Sitzbefestigung in einem Kraftfahrzeug. Der Hallsensor und der erste Vorspannmagnet und gegebenenfalls der zweite Vorspannmagnet können in einem Abstand von der längsverschiebbaren Oberschiene bzw. Sitzschiene angeordnet sein, um bei der Sitzverstellung das Überfahren des freien Längsendes der stationären Unterschiene bzw. Führungsschiene zu detektieren. Grundsätzlich kann ein in den Fussraum ragendes vorderes Längsende der Unterschiene oder auch ein davon abgewandtes rückwärtiges Ende der Unterschiene detektiert werden. Entsprechend liefert die Sensoreinrichtung eine Signal für „vordere Verschiebeposition” oder für „hintere Verschiebeposition”. Nachdem die vordere Verschiebeposition, die ja auch einer vorderen Sitzposition eines Passagiers entspricht, aus sicherheitstechnischen Gründen als die kritischere erachtet wird, erweist es sich als zweckmässig, wenn beim Verschieben der Oberschiene gegenüber der Unterschiene die Sensoreinrichtung das Überfahren des vorderen freien Längsendes der Unterschiene überwacht, beispielsweise wenn die Oberschiene aus der vorderen Verschiebeposition in eine hintere Verschiebeposition verschoben wird.
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In einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung kann die Oberschiene derart gestaltet sein, dass sie wenigstens den Hallsensor der Sensoreinrichtung weitgehend abschirmt. Dazu weist die Oberschiene im wesentlichen entlang ihrer gesamten Längserstreckung einen seitlich und nach oben abragenden Fortsatz auf. Dieser seitliche Fortsatz umgreift den Hallsensor an einer Längsseite und schirmt ihn ab, während die gegenüberliegende Längsseite von der Längsseite der Oberschiene abgeschirmt wird. Nach oben hin wird der montierte Hallsensor vom darüber angeordneten ersten Vorspannmagnet abgedeckt. Durch diese Ausbildung der Oberschiene kann einerseits eine optimale Abschirmung gegenüber magnetischen Störfeldern erzielt werden und ist andererseits eine sehr gute Konzentration des Magnetfeldes des ersten Vorspannmagnets auf den Hallsensor gewährleistet.
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Die erfindungsgemässe Sensoreinrichtung in ihren vorstehend geschilderten Ausführungsvariante ist insbesondere für die Überwachung der Verschiebeposition eines Fahrzeugsitzes ausgebildet, um dabei Steuersignale für eine Steuerung eines Aufblasgrades für eine Fahrer- und/oder Beifahrerairbag zu erzeugen. Durch die Konfiguration der Sensoreinrichtung ist dabei sichergestellt, dass bei Abwesenheit der stationären Unterschiene am Hallsensor ein Ausgangssignal entsprechend einer vorderen Verschiebeposition anliegt.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Prinzipdarstellungen von Ausführungsbeispielen der erfindungsgemässen Vorrichtung. Es zeigen in nicht massstabsgetreuer schematischer Darstellung:
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1 eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts einer Sitzbefestigung mit einer stationären Unterschiene und einer relativ dazu verschiebbaren Oberschiene;
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2 eine Stirnansicht der Sitzbefestigung aus 1 mit einer montierten Sensoreinrichtung;
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3 eine Stirnansicht gemäss 2 mit einer alternativen Anordnung der Sensoreinrichtung;
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4 eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung;
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5 eine Prinzipdarstellung einer weiteren Ausführungsvariante der Sensoreinrichtung mit Verlauf der magnetischen Feldlinien;
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6 die an einer Oberschiene befestigte Sensoreinrichtung gemäss 5 mit Verlauf der magnetischen Feldlinien in Abwesenheit einer stationären Unterschiene;
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7 den Verlauf der magnetischen Feldlinien der an der Oberschiene montierten Sensoreinrichtung gemäss 6 in Gegenwart einer stationären Unterschiene;
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8 eine Prinzipdarstellung einer weiteren Ausführungsvariante der Sensoreinrichtung mit Verlauf der magnetischen Feldlinien;
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9 die an einer Oberschiene befestigte Sensoreinrichtung gemäss 8 mit Verlauf der magnetischen Feldlinien in Abwesenheit einer stationären Unterschiene; und
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10 den Verlauf der magnetischen Feldlinien der an der Oberschiene montierten Sensoreinrichtung gemäss 9 in Gegenwart einer stationären Untersehiene.
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1 zeigt schematisch einen Abschnitt einer Sitzbefestigung, beispielsweise der Vordersitze eines Kraftfahrzeuges. Die Sitzbefestigung umfasst eine am Boden des Kraftfahrzeuges befestigte stationäre Unterschiene 1, die manchmal auch als Führungsschiene bezeichnet wird, und eine relativ dazu, entlang der Längserstreckung der Unterschiene 1 verschiebbare Oberschiene 2, die manchmal auch als Sitzschiene bezeichnet wird. Die Oberschiene 2 kann mit dem nicht dargestellten Fahrzeugsitz verbunden sein. Es versteht sich, dass für jeden vorderen Fahrzeugsitz zwei stationäre Unterschienen und zwei längsverschiebbare Oberschienen vorgesehen sind. Aus Gründen der besseren Übersicht ist in 1 jedoch nur eine der beiden Schienenkombinationen 1, 2 dargestellt. Insbesondere zeigt 1 dabei die einer Karosseriewand nähere Anordnung von Unterschiene 1 und Oberschiene 2 mit Sicht auf ein freies Längsende 3 der Unterschiene 1, das einem Fussraum einer Fahrgastkabine zugewandt ist. Die Unterschiene 1 und die Oberschiene 2 bestehen wenigstens zum Teil aus einem ferritischen Material, insbesondere einem magnetisierbaren Stahl. Das dem Fussraum zugewandte freie Längsende 3 der Unterschiene 1 kann mit einer nicht näher dargestellten Abdeckkappe aus Kunststoff abgedeckt sein, um die Gefahr von Verletzungen an Kanten der stationären Unterschiene 1 zu minimieren. Das Bezugszeichen 5 bezeichnet eine der Unterschiene 1 zugewandte Seitenwand der Oberschiene. Ein von der Seitenwand 5 der stationären Unterschiene 1 seitlich und nach oben abragender Fortsatz ist mit dem Bezugszeichen 6 versehen.
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Beim Verstellen des Fahrzeugsitzes aus einer „hinteren Verschiebeposition” in eine „vordere Verschiebeposition” gleitet die Oberschiene 2, in der stationären Unterschiene 1 geführt, in Richtung des Fussraums der Fahrgastkabine bis ihr Stirnende 4 das freie Längsende 3 der stationären Unterschiene 1 überragt. Dies ist die Situation, die in 1 dargestellt ist. Die Erfindung macht sich gerade diesen Umstand, dass das Stirnende 4 der Oberschiene 2 in der „vorderen Verschiebeposition” das freie Längsende 3 der stationären Unterschiene 1 überragt, zunutze.
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2 zeigt eine Stirnansicht der Anordnung von stationärer Unterschiene 1 und darin geführter Oberschiene 2. Die Abbildung zeigt dabei die Situation, in der das Stirnende 4 der Oberschiene 2 und das freie Längsende 3 der Unterschiene 1 etwa auf gleicher (Verschiebe-)Höhe angeordnet sind. An einer der stationären Unterschiene 1 zugewandten Seitenwand 5 der verschiebbaren Oberschiene 2 ist eine Sensoreinrichtung 10 angeordnet. Die Sensoreinrichtung 10 umfasst einen Hallsensor 11 und einen ersten Vorspannmagnet 12, der als ein Permanentmagnet ausgebildet sein kann. Der erste Vorspannmagnet 12 weist beispielsweise eine magnetische Flussdichte von 0,3 T bis 1,5 T auf. Die erfindungsgemässe Sensoreinrichtung 10 ist auf das absolut Notwendigste reduziert und verzichtet auf Flusskonzentratoren oder Abschirmbleche.
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Die Anordnung der Sensoreinrichtung 10 an der Seitenwand 5 der verschiebbaren Oberschiene richtet sich danach, welcher Abstand des Fahrzeugsitzes von einem Armaturenbrett des Kraftfahrzeugs als vordere Verschiebeposition bzw. als Sitzposition „vorne” definiert ist. In jedem Fall ist die Anordnung der Sensoreinrichtung 10 an der Seitenwand 5 der Oberschiene 2 derart gewählt, dass diese zum Erreichen der vorderen Verschiebeposition über das freie Längsende 3 der stationären Unterschiene 1 hinaus längsverschoben wird. Beim Verschieben des Fahrzeugsitzes in vordere Verschiebeposition überfährt die Sensoreinrichtung 10 somit das freie Längsende 3 der stationären Unterschiene 1. Das Magnetfeld des Vorspannmagneten 12, welches sonst sehr homogen auf den Hallsensor 11 geleitet wird, erfährt beim Erreichen des freien Längsendes 3 der Unterschiene 1 eine relativ starke Veränderung. Dadurch verändert sich der magnetische Fluss durch das Messfeld des Hallsensors 11. Aus dieser Veränderung kann eine Signal erzeugt werden, welches beispielsweise an eine Steuereinrichtung für das Aufblasen einer Airbageinrichtung weitergeleitet werden kann, damit diese erforderlichenfalls den Aufblasgrad eines Airbags an die jeweilige Sitzposition, „vorne” bzw. „hinten”, anpassen kann.
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Der Hallsensor 11 der Sensoreinrichtung 10 kann derart angeordnet sein, dass er in seitliche Richtung möglichst gut von der Oberschiene 2 abgeschirmt ist. Die Oberschiene 2 kann dazu einen im wesentlichen entlang ihrer gesamten Längserstreckung seitlich und nach oben abragenden Fortsatz 6 aufweisen. Dieser seitliche Fortsatz 6 umgreift den Hallsensor 11 an einer Längsseite und schirmt ihn ab, während die gegenüberliegende Längsseite des Hallsensors 11 von der Seitenwand 5 der Oberschiene 2 abgeschirmt wird. Nach oben hin wird der montierte Hallsensor 11 von dem darüber angeordneten ersten Vorspannmagnet 12 abgedeckt. Der erste Vorspannmagnet 12 kann dabei vom Hallsensor 11 einen vertikalen Abstand von 0,5 mm bis 10 mm aufweisen. In 2 bezeichnen die Pfeile M bzw. M' zwei Extremrichtungen der Magnetisierung des Permanentmagneten 12. Der Vektor der Magnetisierung M des Permanentmagneten 12 kann mit einem Messfeld des Hallsensors 11 einen Winkel einschliessen, der 0° bis 180° beträgt.
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3 zeigt in einer zu 2 analogen Darstellung eine zweite Ausführungsvariante der Sensoreinrichtung, welche wiederum gesamthaft mit dem Bezugszeichen 10 versehen ist. Gleiche Bauteile tragen die gleichen Bezugszeichen wie in 2. Der Hallsensor 11 der Sensoreinrichtung 10 ist beispielsweise an der der stationären Unterschiene 1 zugewandten Seitenwand 5 der Oberschiene 2 angeordnet. Dabei kann der Hallsensor 11 derart plaziert sein, dass er einerseits von dem seitlichen Fortsatz 6 umgriffen wird und andererseits von der Seitenwand 5 der Oberschiene 2 abgeschirmt wird. Der erste Vorspannmagnet 12 kann beispielsweise in einem Abstand von der Seitenwand 5 der Oberschiene 2 montiert und gegenüber dem Messfeld des Hallsensors 11 verdreht sein. Dadurch schliesst der Vektor der Magnetisierung mit dem Messfeld des Hallsensors 11 beispielsweise einen spitzen Winkel ein. Indem die Sensoreinrichtung 10 die benachbarte Seitenfläche 5 und den Fortsatz 6 sowie den Fortsatz 6 umgreifenden Abschnitt der stationären Unterschiene 1 als Flusskonzentratoren benützt, spielt die Ausrichtung des ersten Vorspannmagnets 12 auf den Hallsensor 11 nur eine untergeordnete Rolle. In 3 ist der erste Vorspannmagnet 12 symbolisch in der Luft „schwebend” dargestellt. Es versteht sich jedoch, dass der Vorspannmagnet 12 an einem Träger befestigt sein kann, der seinerseits an der verschiebbaren Oberschiene 2 befestigt sein kann.
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4 zeigt eine weitere Ausführungsvariante einer Sensoreinrichtung gemäss der Erfindung, die wiederum gesamthaft mit dem Bezugszeichen 10 versehen ist. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen wiederum gleiche Bauteile. Bei dem beispielsweise dargestellten Ausführungsbeispiel sind der Hallsensor 11 und der erste Vorspannmagnet 12 der Sensoreinrichtung 10 beide im Abstand von der Seitenwand 5 der Oberschiene 2 angeordnet. Sie können dazu als eine bauliche Einheit in einem Sensorgehäuse 15 angeordnet sein, das in 4 strichliert angedeutet ist. Alternativ können der Hallsensor 11 und der erste Vorspannmagnet 12 auch mit einer gehäuseartigen Kunststoffumhüllung umspritzt sein. Als bauliche Einheit ist die Sensoreinrichtung 10 noch einfacher handzuhaben, insbesondere zu montieren. 4 zeigt, dass der erste Vorspannmagnet 12 wiederum gegenüber dem Hallsensor 11 gedreht sein kann. Es versteht sich jedoch, dass der erste Vorspannmagnet 12 auch in einer Lage analog zu der Darstellung in 2 angeordnet sein kann. Der Vektor der Magnetisierung des ersten Vorspannmagnets 12 kann mit dem Messfeld des Hallsensors 11 einen Winkel einschliessen, der 0° bis 180° beträgt.
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Eine in 5 schematisch dargestellte Sensoreinrichtung trägt wiederum gesamthaft das Bezugszeichen 10 und umfasst einen Hallsensor 11 und einen ersten Vorspannmagnet 12. Der Vektor der Magnetisierung ist mit dem Bezugszeichen M versehen. Der Hallsensor 11 und der erste Vorspannmagnet 12 sind derart angeordnet und konfiguriert, dass im unmontierten Zustand der Sensoreinrichtung 10 die strichliert angedeuteten magnetischen Feldlinien eines vom ersten Vorspannmagnet 12 erzeugten Magnetfeldes am Hallsensor 11 bzw. an einem Messfeld des Hallsensors 11 vorbei geführt werden. In dieser Situation liegt am Hallsensor 11 ein Ausgangssignal entsprechend einer „hinteren Verschiebeposition an”. Die nicht montierte Sensoreinrichtung 10 entspricht dabei einer abgefallenen Sensoreinrichtung 10.
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6 zeigt die Sensoreinrichtung 10 gemäss 5 im montierten Zustand. Dabei kann, wie beispielsweise angedeutet ist, der Hallsensor 11 direkt an der Seitenwand 5 der Oberschiene montiert sein. Der erste Vorspannmagnet 12 kann im Abstand von der Oberschiene 2 und oberhalb des Hallsensors 11 angeordnet sein. M bezeichnet wiederum den Vektor der Magnetisierung des ersten Vorspannmagnets 12. Durch die Oberschiene 2 wird das vom ersten Vorspannmagnet 12 erzeugte Magnetfeld derart deformiert, dass ein Grossteil der strichliert angedeuteten Feldlinien durch ein Messfeld des Hallsensors 11 tritt. Dadurch wird am Hallsensor 11 ein Ausgangssignal erzeugt, welches einer „vorderen Verschiebeposition” des Kraftfahrzeugsitzes entspricht.
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7 zeigt die an der Oberschiene 2 montierte Sensoreinrichtung 10 gemäss 5 in Anwesenheit einer stationären Unterschiene 1. Durch die Unterschiene 1 wird das vom Vorspannmagnet 12 erzeugte Magnetfeld derart geleitet und deformiert, dass ein Grossteil der strichliert angedeuteten magnetischen Feldlinien am Messfeld des Hallsensors 11 vorbei geleitet wird. Dadurch wird am Hallsensor 11 ein Ausgangssignal erzeugt, welches einer „hinteren Verschiebeposition” des Kraftfahrzeugsitzes entspricht.
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8 zeigt schematisch eine modifizierte Sensoreinrichtung, die wiederum gesamthaft das Bezugszeichen 10 trägt. Die Sensoreinrichtung umfasst einen Hallsensor 11, einen ersten Vorspannmagnet 12 und einen zweiten Vorspannmagnet 13. Der Vektor der Magnetisierung des ersten Vorspannmagnets trägt das Bezugszeichen M. Der Vektor der Magnetisierung des zweiten Vorspannmagnets 13 ist mit M* bezeichnet. Der Hallsensor 11 und der erste und zweite Vorspannmagnet 12 sind wiederum derart angeordnet und konfiguriert, dass im unmontierten Zustand der Sensoreinrichtung 10 die strichliert angedeuteten magnetischen Feldlinien eines aus einer Überlagerung der Magnetfelder des ersten Vorspannmagnets 12 und des zweiten Vorspannmagnets 13 resultierendes Magnetfeldes am Hallsensor 11 bzw. an einem Messfeld des Hallsensors 11 vorbei geführt werden. In dieser Situation liegt am Hallsensor 11 ein Ausgangssignal entsprechend einer „hinteren Verschiebeposition an”. Die nicht montierte Sensoreinrichtung 10 entspricht dabei einer abgefallenen Sensoreinrichtung 10.
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9 zeigt die Sensoreinrichtung 10 gemäss 5 im montierten Zustand. Dabei kann, wie beispielsweise angedeutet ist, der Hallsensor 11 direkt an der Seitenwand 5 der Oberschiene montiert sein. Der erste und der zweite Vorspannmagnet 12, 13 können in einem Abstand von der Oberschiene 2 und oberhalb des Hallsensors 11 angeordnet sein. M bezeichnet wiederum den Vektor der Magnetisierung des ersten Vorspannmagnets 12. M* bezeichnet den Vektor der Magnetisierung des zweiten Vorspannmagnets 13. Das resultierende Magnetfeld wird von der Oberschiene 2 derart deformiert und geleitet, dass ein Grossteil der strichliert angedeuteten Feldlinien durch ein Messfeld des Hallsensors 11 tritt. Dadurch wird am Hallsensor 11 ein Ausgangssignal erzeugt, welches einer „vorderen Verschiebeposition” des Kraftfahrzeugsitzes entspricht.
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10 zeigt die an der Oberschiene 2 montierte Sensoreinrichtung 10 gemäss 8 in Anwesenheit einer stationären Unterschiene 1. Durch die Unterschiene 1 wird das aus den Finzelfeldern des ersten und zweiten Vorspannmagnets 12, 13 resultierende Magnetfeld derart geleitet und deformiert, dass ein Grossteil der strichliert angedeuteten magnetischen Feldlinien am Messfeld des Hallsensors 11 vorbei geleitet wird. Dadurch wird am Hallsensor 11 ein Ausgangssignal erzeugt, welches einer „hinteren Verschiebeposition” des Kraftfahrzeugsitzes entspricht.
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Es versteht sich, dass der Hallsensor 11 der Sensoreinrichtung 10 über Kabelverbindungen mit einer Steuereinheit für die Steuerung des Aufblasgrades der Airbageinrichtung verbunden ist. Aus Gründen der besseren Übersicht und weil es für das Verständnis der Erfindung nicht erheblich ist, wurde in den Figuren auf die Darstellung von Kabeln und dergleichen jedoch verzichtet. Zum Unterschied von den Sensoranordnungen des Stands der Technik überwacht die erfindungsgemässe Sensoreinrichtung 10 das freie Längsende 3 der fest in einem Kraftfahrzeug montierten Unterschiene 1 bzw. Führungsschiene. Bei der Längsverschiebung der Oberschiene 2 bzw. Sitzschiene wird diese in eine Position gefahren, in der sie das freien Längsende 3 der Unterschiene 1 überragt. Durch die Überwachung des freien Längsendes 3 der Unterschiene entfällt die Notwendigkeit für ein Abfrageblech, welches bei aus dem Stand der Technik bekannten Sensoranordnungen zusätzlich montiert sein müsste. Die Sensoreinrichtung 10 ist auf das absolut Notwendigste reduziert und besteht nur aus einem Hallsensor 11 und einem ersten und ggf. einem zweiten Vorspannmagnet 12, 13. Auf Flusskonzentratoren oder Abschirmbleche wird verzichtet, da die wenigstens zum Teil bzw. bereichsweise ferritischen Schienen 1, 2, üblicherweise magnetisierbare Bleche und/oder Stahlschienen, diese Funktionen übernehmen. Beim Längsverschieben der Oberschiene 2 gegenüber der Führungsschiene 1 überfährt die Sensoreinrichtung 10 das freie Längsende 3 der Führungsschiene 1. Dabei ändert sich der magnetische Fluss, der auf den Hallsensor 11 einwirkt, und es kann ein Signal entsprechend einer vorderen oder einer hinteren Verschiebeposition abgegriffen werden. Durch die Reduktion der Sensoreinrichtung 10 auf die unbedingt notwendigen Komponenten, nämlich auf einen Hallsensor 11 und auf einen ersten und ggf. eine zweiten Vorspannmagnet 12, 13 kann die Sensoreinrichtung 10 überaus kompakt ausgebildet sein. Die Konfiguration der Sensoreinrichtung 10 bzw. die Dimensionierung und Ausrichtung des Hallsensors und des ersten und ggf. des zweiten Vorspannmagnets 12, 13 ist derart gewählt, dass die Sensoreinrichtung 10 im nicht montierten Zustand immer eine hintere Verschiebeposition anzeigt. Der nicht montierte Zustand entspricht dem abgefallen Zustand der Sensoreinrichtung. Dadurch ist sichergestellt, dass beispielsweise eine mit der Sensoreinrichtung 10 verbundene Airbag Einrichtung immer im erforderlichen Umfang aufgeblasen wird, um grösstmögliche Sicherheit für in eine hinteren Sitzposition befindliche und ggf. schwerere Passagiere zu bieten.
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Die Sensoreinrichtung 10 kann als eine bauliche Einheit ausgebildet ist, indem der Hallsensor 11 und der erste Vorspannmagnet 12 und gegebenfalls auch der zweite Vorspannmagnet 13 beispielsweise in einem Sensorgehäuse angeordnet sind. Alternativ können der Hallsensor 11 und der erste Vorspannmagnet 12 sowie ggf. auch der zweite Vorspannmagnet 13 mit einer gehäuseartigen Kunststoffumhüllung umspritzt sein. Als eine bauliche Einheit ist die Sensoreinrichtung 10 noch einfacher handzuhaben, insbesondere zu montieren. Bei der Montage der Sensoreinrichtung muss keine gesonderte Justierung oder Ausrichtung mehr vorgenommen werden, da der Hallsensor 11 und der bzw. die Vorspannmagnete 12, 13 ja bereits zueinander justiert vorliegen. Es genügt, die bauliche Einheit, beispielsweise das Sensorgehäuse, mittels der dafür vorgesehenen Befestigungseinrichtungen, beispielsweise Arretiervorsprünge oder dergleichen, an der vorgegebenen Lage an der Längsseite der längsverschiebbaren Oberschiene zu positionieren und zu befestigen. Es versteht sich jedoch, dass der Hallsensor 11 und der bzw. die Vorspannmagnete 12, 13 auch als Einzelkomponenten an der Längsseite 5 der längsverschiebbaren Oberschiene 2 montiert sein können.
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Die vorstehende Beschreibung von konkreten Ausführungsbeispielen dient nur zur Erläuterung der Erfindung und ist nicht als einschränkend zu betrachten. Vielmehr wird die Erfindung durch die Patentansprüche und die sich dem Fachmann erschliessenden und vom allgemeinen Erfindungsgedanken umfassten Äquivalente definiert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 4909560 [0004]
- DE 10136820 [0005]
- JP 2003-227703 [0006]
