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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fahrzeugsitz mit einer Höheneinstellvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Kraftfahrzeuge sind zur Erhöhung der Sicherheit der Fahrzeuginsassen u. a. mit Sicherheitsgurten und Airbags ausgerüstet. Zuletzt wurden zur Verbesserung der Leistungsfähigkeit des Sicherheitsgurtes oder des Airbags in Abhängigkeit von dem Gewicht, der Größe und der Sitzposition des Fahrzeuginsassen zu steuern. Zum Beispiel kann die Gasentwicklungsmenge oder -geschwindigkeit des Airbags oder die Vorspannung des Sicherheitsgurtes entsprechend Gewicht, Größe und/oder Sitzposition des Fahrzeuginsassen eingestellt werden. Auch kann das Auslösen des Airbags vollständig unterbunden werden, falls festgestellt wird, dass sich zum Beispiel auf dem Beifahrersitz ein Kindersitz befindet. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, mittels geeigneter Vorrichtungen das Gewicht und die Position eines auf dem Fahrzeugsitz sitzenden Fahrzeuginsassen zu ermitteln. Je nach Bauart des Fahrzeugsitzes sind hierzu aus dem Stand der Technik bereits verschiedene Vorrichtungen bekannt.
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Die
DE 196 23 839 A1 bezieht sich auf einen Sitz mit einer Sitzhöhenverstelleinrichtung und einer Sitzbelegungssensorik.
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Die
DE 198 52 541 C1 betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zur Erkennung der Belegung eines Kraftfahrzeugsitzes.
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Die
DE 199 25 180 C1 betrifft einen Kraftfahrzeugsitz mit mindestens einer einen fremdkraftbetätigten Verstellbetrieb aufweisenden Sitzverstelleinrichtung und mit einer Memory-Einheit zum Abspeichern definierter Sitzpositionen.
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Zum Beispiel ist es aus der
DE 100 35 483 A1 bekannt, an jedem von insgesamt vier Halterungsstegen in den vier Ecken eines Fahrzeugsitzes einen Kraftaufnehmer vorzusehen. Die Gewichtskraft eines auf dem Fahrzeugsitz sitzenden Fahrzeuginsassen wird jeweils über ein Krafteinleitungselement auf den Kraftaufnehmer übertragen, welcher jeweils einen Dehnungskörper aufweist, dessen durch die Gewichtskraft des Fahrzeuginsassen verursachte Scherung mittels Dehnungsmessstreifen ausgewertet wird. Der Dehnungskörper ist dabei derart in dem Kraftaufnehmer integriert, dass die auf den Dehnungskörper wirkenden Scherkräfte ausschließlich durch die Gewichtskraft des Fahrzeuginsassen bewirkt werden und zusätzliche Querkräfte vermieden werden. Eine grundsätzlich ähnliche Anordnung ist in dem
US-Patent Nr. 6,069,325 beschrieben. Bei diesem Fahrzeugsitz erfolgt die Sitzlasterkennung ebenfalls über insgesamt vier Gewichtssensoren, die in den Eckbereichen des Fahrzeugsitzes angeordnet sind. Um die Genauigkeit der Messergebnisse zu erhöhen, sind auch in diesem Fall die Kräfte auf die Gewichtssensoren nur auf die senkrechte Kraftkomponente der Gewichtskraft eines Fahrzeuginsassen beschränkt. Dies geschieht durch spezielle gelenkartige Verbindungsstrukturen zwischen dem Sitzteilrahmen und den Bodenschienen des Fahrzeugsitzes, in deren Nähe die Gewichtssensoren angeordnet sind. Die in der
DE 100 35 483 A1 sowie der
US 6,069,325 offenbarten Sitzlasterkennungen für Fahrzeugsitze benötigen jeweils eine große Anzahl an Sensoren und sind nur für starre Fahrzeugsitze, d. h. für Fahrzeugsitze ohne Höhen- oder Neigungsverstellung geeignet.
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Weiter offenbart die
DE 100 46 606 A1 einen Fahrzeugsitz mit einer Sitzlasterkennung, bei dem der Fahrzeugsitz einen Dreipunkt-Stützaufbau mit einer vorderen mittigen Stützstelle und zwei hinteren seitlichen Stützstellen aufweist. An jeder der drei Stützstellen ist eine Lastaufnahmevorrichtung vorgesehen, die über einen gemeinsamen, mit allen drei Lastaufnahmevorrichtungen verbundenen Lastübertragungsmechanismus mit einer einzelnen Messdose verbunden sind. Während dieser Fahrzeugsitz mit einer geringeren Anzahl an Sensoren (eine einzige Messdose) auskommt, so erfordert diese Sitzlasterkennung jedoch einen relativ aufwändigen Lastübertragungsmechanismus und ist ebenfalls nur bei starren Fahrzeugsitzen anwendbar.
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Ein verstellbarer Fahrzeugsitz mit Sitzlasterkennung ist zum Beispiel aus der
DE 197 34 508 A1 bekannt. Die Sitzhöhenverstellung und die Sitzlängsverstellung erfolgen in diesem Fall über entsprechende Elektromotoren, die von den Fahrzeuginsassen über Tastendruck bedient werden können. Die Erfassung des Gewichts eines auf dem Fahrzeugsitz sitzenden Fahrzeuginsassen erfolgt hier über die Messung der von den Elektromotoren bei der Sitzverstellung aufzuwendenden Kraft, die ein Maß für die bewegte Gewichtskraft und damit für das Gewicht des Fahrzeuginsassen ist. Diese Sitzlasterkennung ist somit offensichtlich nur für elektromotorisch verstellbare Fahrzeugsitze, nicht aber für manuell verstellbare Fahrzeugsitze geeignet.
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Eine weitere Einrichtung zur Sitzlasterkennung ist in der
DE 199 47 733 A1 beschrieben. Diese Einrichtung weist mehrere Kraft-Momenten-Sensoren auf, die in die Sitzpolsterung eines Fahrzeugsitzes integriert sind und die translatorischen und/oder rotatorischen Auslenkungen bei Belastung des Fahrzeugsitzes aufnehmen und auswerten. Während dieses System für beliebige Fahrzeugsitze unabhängig von deren Bauart und Sitzverstellvorrichtung verwendbar ist, ist in diesem Fall eine große Anzahl von Sensoren erforderlich und die Integration der Sensoren in den Fahrzeugsitz ist relativ aufwändig.
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Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Fahrzeugsitz mit Höheneinstelleinrichtung und Sitzlasterkennung vorzusehen, wobei die Sitzlasterkennung insbesondere mit einer geringen Anzahl von Sensoren auskommt, einfach in die bestehende Konstruktion des Fahrzeugsitzes integrierbar ist und auch bei manuell verstellbaren Fahrzeugsitzen anwendbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch einen Fahrzeugsitz mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Der Fahrzeugsitz weist einen Sitzteilrahmen, der nach oben von einem Sitzpolster abgedeckt ist, ein vorderes Schwingenpaar, das zu beiden Seiten im vorderen Bereich des Sitzteilrahmens mit dem Sitzteilrahmen verbunden ist, ein hinteres Schwingenpaar, das zu beiden Seiten im hinteren Bereich des Sitzteilrahmens schwenkbar mit dem Sitzteilrahmen verbunden ist, und eine Hoheneinstellvorrichtung zur Einstellung der Höhe des Fahrzeugsitzes, mit welcher die Höhe des hinteren Bereichs des Sitzteilrahmens durch Verschwenken des hinteren Schwingenpaares einstellbar ist, auf. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Fahrzeugsitz weiter mit einer Sitzlasterkennungseinrichtung zum Erfassen des Gewichts und der Position eines auf dem Fahrzeugsitz vorhandenen Objekts ausgestattet, wobei die Sitzlasterkennungseinrichtung eine erste Messvorrichtung zur Erfassung der Verstellhöhe des Fahrzeugsitzes und eine zweite Messvorrichtung zur Erfassung des Momentes auf die Hoheneinstellvorrichtung aufweist.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich bei einer Belastung eines derart aufgebauten Fahrzeugsitzes über das hintere Schwingenpaar ein Moment auf die Höheneinstellvorrichtung aufbaut, das abhängig ist von der Gesamtlast auf den Fahrzeugsitz, von der Lastverteilung auf das vordere und das hintere Schwingenpaar sowie von der Verstellhöhe des Fahrzeugsitzes. Aus der Messung der aktuellen Verstellhöhe des Fahrzeugsitzes und dieses Momentes lassen sich somit Rückschlüsse ziehen auf die Gesamtlast auf den Fahrzeugsitz und die Lastverteilung auf das vordere und das hintere Schwingenpaar, und damit auf das Gewicht und die Sitzposition des Fahrzeuginsassen oder eines anderen Objekts auf dem Fahrzeugsitz.
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Die Sitzlasterkennungseinrichtung benötigt lediglich zwei Sensoren bzw. Messvorrichtungen und ist leicht in die bestehende Konstruktion des Fahrzeugsitzes integrierbar, was zu einer einfacheren Herstellung und Montage und zu niedrigeren Kosten des gesamten Fahrzeugsitzes führt. Außerdem erfolgt durch die Integration der Messvorrichtungen keine Erhöhung des H-Punktes wie bei den meisten herkömmlichen Fahrzeugsitzen mit Sitzlasterkennung.
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Die zweite Messvorrichtung ist vorzugsweise ein Torsionsmessgerät, welches in die Hoheneinstellvorrichtung integriert ist; oder zwischen dem hinteren Schwingenpaar ist eine hintere Querwelle angeordnet, mit der das hintere Schwingenpaar drehfest verbunden ist, und die zweite Messvorrichtung ist ein Torsionsmessgerät, das auf der hinteren Querwelle vorgesehen ist. Das Torsionsgerät kann einen Dehnungsmessstreifen, ein optisches Winkelmessgerät, einen induktiven Wegaufnehmer und/oder einen kapazitiven Wegaufnehmer enthalten.
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Alternativ ist die zweite Messvorrichtung ein Kraftmessgerät, welches in die Höheneinstellvorrichtung integriert ist oder an der Verbindung zwischen der Höheneinstellvorrichtung und dem Sitzteilrahmen vorgesehen ist. In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel enthält dieses Kraftmessgerät einen Federkörper, ein piezoelektrisches Messgerät, ein induktives Messgerät und/oder einen Dehnungsmessstreifen.
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Die erste Messvorrichtung ist bevorzugt eine Winkelmessvorrichtung zur Erfassung des Winkels des Verschwenkens des hinteren Schwingenpaares.
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Falls es sich bei dem Fahrzeugsitz um einen Fahrzeugsitz mit elektromotorisch gesteuerter Höheneinstellvorrichtung handelt, kann die erste Messvorrichtung auch durch einen Sitzmemorysensor des Sitzsteuergeräts gebildet werden.
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Die Sitzlasterkennungseinrichtung der vorliegenden Erfindung kann auch bei Fahrzeugsitzen eingesetzt werden, die neben der Höheneinstellvorrichtung auch noch eine Neigungseinstellvorrichtung aufweisen. In diesem Fall erfolgt die Einstellung der Neigung des Fahrzeugsitzes durch die Neigung des Sitzteilrahmens durch Verschwenken des vorderen Schwingenpaares, und die Sitzlasterkennungseinrichtung weist weiter eine dritte Messvorrichtung zur Erfassung der Neigung des Fahrzeugsitzes und eine vierte Messvorrichtung zur Erfassung des Momentes auf die Neigungseinstellvorrichtung auf.
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Die vierte Messvorrichtung ist vorzugsweise ein Torsionsmessgerät, welches in der Neigungseinstellvorrichtung oder in einer zwischen dem vorderen Schwingenpaar vorgesehenen vorderen Querwelle integriert ist. Vorzugsweise enthält dieses Torsionsmessgerät einen Dehnungsmessstreifen, ein optisches Winkelmessgerät, einen induktiven Wegaufnehmer und/oder einen kapazitiven Wegaufnehmer.
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Alternativ kann die vierte Messvorrichtung auch ein Kraftmessgerät sein, das in die Neigungseinstellvorrichtung oder in einer zwischen dem vorderen Schwingenpaar vorgesehenen vorderen Querwelle integriert ist. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel enthält das Kraftmessgerät einen Federkörper, ein piezoelektrisches Messgerät, ein induktives Messgerät und/oder einen Dehnungsmessstreifen.
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Die dritte Messvorrichtung ist vorzugsweise eine Winkelmessvorrichtung zur Erfassung des Winkels des Verschwenkens des vorderen Schwingenpaares.
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Falls es sich bei dem Fahrzeugsitz um einen Fahrzeugsitz mit elektromotorisch gesteuerter Höheneinstellvorrichtung und Neigungseinstellvorrichtung handelt, können die erste und die dritte Messvorrichtung jeweils durch einen Sitzmemorysensor des Sitzsteuergeräts gebildet werden.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand verschiedener bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Darin zeigen:
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1 eine perspektivische Darstellung des Untergestells eines ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Fahrzeugsitzes gemäß der Erfindung;
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2 eine perspektivische Darstellung eines wesentlichen Teils des Untergestells von 1;
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3 eine vergrößerte Darstellung eines weiteren wesentlichen Teils des Untergestells von 1;
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4 ein Diagramm von Kennlinien des Drehmoments über der Verstellhöhe zur Erläuterung der Funktionsweise der Sitzlasterkennungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; und
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5 eine perspektivische Darstellung des Untergestells eines zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Fahrzeugsitzes gemäß der Erfindung.
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Anhand der 1 bis 3 wird zunächst der Aufbau eines Fahrzeugsitzes mit einer Höheneinstellvorrichtung und einer Sitzlasterkennungseinrichtung gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung näher erläutert. Bei dem Fahrzeugsitz handelt es sich bevorzugt um einen manuell höhenverstellbaren Beifahrersitz eines Kraftfahrzeugs.
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Der Fahrzeugsitz weist in üblicher Weise ein Sitzteil, eine Rückenlehne und eine an der Rückenlehne angebrachte Kopfstütze auf. Der Sitzteil des Fahrzeugsitzes weist einen Sitzteilrahmen, von dem in 1 nur die beiden Seitenteile 1a und 1b dargestellt sind, ein den Sitzteilrahmen nach oben abdeckendes Sitzpolster (nicht dargestellt), und ein Schienenpaar 2a, 2b, das in Bodenschienen (nicht dargestellt) im Fahrzeuginnenraum geführt ist, auf.
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Der Sitzteilrahmen bzw. dessen Seitenteile 1a, 1b ist mit dem Schienenpaar 2a, 2b über ein vorderes Schwingenpaar 3a, 3b und ein hinteres Schwingenpaar 4a, 4b verbunden. Die Verbindungen 5a, 5b zwischen Schwinge und Schiene bzw. zwischen Schiene und Sitzteilrahmen sind dabei möglichst momentfrei ausgebildet. Die vorderen Schwingen 3a, 3b sind Zusätzlich miteinander mit einer vorderen Querwelle 6 verbunden, und die hinteren Schwingen 4a, 4b sind miteinander mit einer hinteren Querwelle 7 verbunden, wobei die Schwingen 3a, 3b, 4a und 4b jeweils starr mit der vorderen bzw. der hinteren Querwelle 6, 7 verbunden sind.
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Im Bereich des hinteren Schwingenpaares 4a, 4b ist eine Höheneinstellvorrichtung 8 vorgesehen. Die Höheneinstellvorrichtung 8 wirkt mit einem an der hinteren Querwelle 7 angebrachten Zahnkranz 9 zusammen. Bei Betätigung der Höheneinstellvorrichtung 8 überträgt diese eine Drehung auf den Zahnkranz 9 und damit auf die mit dem Zahnkranz 9 drehfest verbundene hintere Querwelle 7. Entsprechend der Drehung der hinteren Querwelle 7 werden die beiden hinteren Schwingen 4a, 4b, die drehfest mit der hinteren Querwelle 7 verbunden sind, um ihre Verbindungsstellen 5a, 5b mit den Schienen 2a, 2b verschwenkt, so dass der hintere Bereich des Sitzteilrahmens bzw. des Sitzteils entsprechend der Drehrichtung der Höheneinstellrichtung 8 angehoben oder abgesenkt wird.
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Zur Erhöhung der Sicherheit der Fahrzeuginsassen ist der Fahrzeugsitz außerdem mit einer Sitzlasterkennungseinrichtung versehen. Diese Sitzlasterkennungseinrichtung ermittelt das Gewicht und die Sitzposition eines auf dem Sitzteil des Fahrzeugsitzes sitzenden Fahrzeuginsassen oder eines anderen Objekts auf dem Fahrzeugsitz. In Abhängigkeit von dem so ermittelten Gewicht und der so ermittelten Sitzposition kann beispielsweise das Füllvolumen und/oder die Füllgeschwindigkeit eines Airbags und/oder die Vorspannung eines Sicherheitsgurtes variiert werden. Gegebenenfalls kann das Auslösen des Airbags auch unterbunden werden, falls zum Beispiel ein Kindersitz auf dem Fahrzeugsitz montiert ist oder der Fahrzeugsitz überhaupt unbelegt ist.
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Die Sitzlasterkennungseinrichtung besteht aus einer ersten Messvorrichtung, einer zweiten Messvorrichtung und einer entsprechenden Auswerteelektronik, die mit der Steuerelektronik des Airbags gekoppelt ist. Die erste Messvorrichtung ist vorzugsweise ein Winkelmessgerät, das einen Verstellwinkel des Zahnrades 9 an der hinteren Querwelle 7 (Pfeil A in 3) oder der Höheneinstellvorrichtung 8 erfasst. Dieser Verstellwinkel ist ein Maß für die Verstellhöhe h des Fahrzeugsitzes. Die zweite Messvorrichtung ist eine Messvorrichtung zur Erfassung eines Momentes M, das sich über das hintere Schwingenpaar 4a, 4b und den Zahnkranz 9 der hinteren Querwelle 7 auf die Höheneinstellvorrichtung 8 aufbaut.
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Die zweite Messvorrichtung ist beispielsweise ein Kraftmessgerät, das eine auf die Anbindung der Höheneinstelleinrichtung 8 an das Seitenteil 1b des Sitzteilrahmens wirkende Kraft misst (Pfeil B in 3), oder ein Kraftmessgerät, das in die Höheneinstellvorrichtung 8 integriert ist (nicht dargestellt), oder ein Torsionsmessgerät, das in die Höheneinstellvorrichtung 8 integriert ist (Pfeil C in 3), oder ein Torsionsmessgerät, das auf der hinteren Querwelle 7 zwischen dem Zahnkranz 9 und der hinteren Schwinge 4b vorgesehen ist (Pfeil D in 2). Ein solches Torsionsmessgerät kann zum Beispiel einen Dehnungsmessstreifen, ein optisches Winkelmessgerät, einen induktiven Wegaufnehmer und/oder einen kapazitiven Wegaufnehmer enthalten; und ein solches Kraftmessgerät kann zum Beispiel einen Federkörper, ein piezoelektrisches Messgerät, ein induktives Messgerät und/oder einen Dehnungsmessstreifen enthalten.
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Aus der so ermittelten Verstellhöhe h durch die Höheneinstellvorrichtung 8 und dem so ermittelten Moment M auf die Höheneinstellvorrichtung 8 lassen sich basierend auf den folgenden Überlegungen das auf den Fahrzeugsitz wirkende Gewicht sowie die Gewichtsverteilung bzw. die Sitzposition auf dem Fahrzeugsitz ermitteln.
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Das auf den Fahrzeugsitz wirkende Gesamtgewicht F wird über den Sitzteilrahmen bzw. dessen Seitenteile 1a und 1b in das vordere Schwingenpaar 3 und das hintere Schwingenpaar 4 eingeleitet. Das Gesamtgewicht (bzw. die Gesamtgewichtskraft) F verteilt sich somit auf eine erste Gewichtskraft F1 auf das hintere Schwingenpaar 4 und eine zweite Gewichtskraft F2 auf das vordere Schwingenpaar 3, für die gilt: F = F1 + F2
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Da die Schwingenpaare 3 und 4 über die Verbindungsstellen 5a, 5b momentfrei an den Seitenteilen 1a, 1b des Sitzteilrahmens und den Schienen 2a, 2b gelagert sind, baut sich über das hintere Schwingenpaar 3 und den Zahnkranz 9 ein Moment M auf die Höheneinstellvorrichtung 8 auf, das als Funktion der Verstellhöhe h, der Gesamtgewichtskraft F und der Gewichtsverteilung F1/F2 dargestellt werden kann: M = M(F, F1, F2, h)
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Die Auswertung der erfassten Werte für das Moment M und die Verstellhöhe h erfolgt anhand von Kennlinien, von denen einige beispielhaft in dem Diagramm von 4 dargestellt sind. In dem Diagramm ist jeweils das Moment M über der Verstellhöhe h aufgetragen.
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In dem Diagramm sind eine erste Kennlinie a für eine Gesamtgewichtskraft F = 40 kg bei einer gleichmäßigen Gewichtsverteilung, d. h. mit F1 = F2 = 20 kg; eine zweite Kennlinie b für eine Gesamtgewichtskraft F = 45 kg bei einer gleichmäßigen Gewichtsverteilung, d. h. mit F1 = F2 = 22,5 kg; und eine dritte Kennlinie c für eine Gesamtgewichtskraft F = 50 kg bei einer gleichmäßigen Gewichtsverteilung, d. h. mit F1 = F2 = 25 kg, dargestellt. Zusätzlich zu der dritten Kennlinie c mit gleichmäßiger Gewichtsverteilung sind zwei abweichende Kennlinien c1 und c2 für ungleiche Gewichtsverteilungen veranschaulicht, wobei im Fall der Kennlinie c1 das Gesamtgewicht F = 50 kg etwas zu dem hinteren Schwingenpaar 4 hin verschoben ist (F1/F2 = 30 kg/20 kg) und im Fall der Kennlinie c2 das Gesamtgewicht F = 50 kg etwas zu dem vorderen Schwingenpaar 3 hin verschoben ist (F1/F2 = 20 kg/30 kg).
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Wie deutlich in 4 zu erkennen ist, beschreiben die Kennlinien a, b und c jeweils eine Parabel als Funktion der Verstellhöhe h, deren Höhe von dem Moment M abhängig ist, wobei die Kennlinien verschiedener Momente M deutlich voneinander getrennt sind. Außerdem ist anhand der Kennlinien c, c1 und c2 deutlich zu erkennen, dass eine Gewichtsverlagerung auf den vorderen Sitzteil, d. h. auf das vordere Schwingenpaar 3, tendenziell niedrigere Momente M zeigt (Kennlinie c2) und dass eine Gewichtsverlagerung auf den hinteren Sitzteil, d. h. auf das hintere Schwingenpaar 4, tendenziell größere Momente M zeigt (Kennlinie c1).
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Mit Hilfe des oben beschriebenen Fahrzeugsitzes mit Sitzlasterkennung gemäß der vorliegenden Erfindung lassen sich somit auf einfache Weise aus der Messung der Verstellhöhe h und des Momentes M das Gesamtgewicht F eines auf dem Fahrzeugsitz sitzenden Fahrzeuginsassen sowie dessen Sitzposition bzw. Gewichtsverteilung F1/F2 ermitteln. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist hierzu nur ein geringer Eingriff in die Konstruktion des Fahrzeugsitzes erforderlich und. es genügt eine geringe Anzahl Sensoren, nämlich nur eine erste Messvorrichtung zur Erfassung der Verstellhöhe h des Fahrzeugsitzes und eine zweite Messvorrichtung zur Erfassung des Momentes M auf die Höheneinstellvorrichtung 8. Wie aus der obigen Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels offensichtlich, ist die Sitzlasterkennung der Erfindung zwar auf Fahrzeugsitze mit Höhenverstellung beschränkt, d. h. für starre Fahrzeugsitze nicht geeignet, aber auch bei manuell verstellbaren Fahrzeugsitzen einsetzbar. Außerdem wird durch die Integration der beiden Sensoren in den Fahrzeugsitz wie oben beschrieben die Höhe des sogenannten H-Punktes, d. h. des Drehpunktes des Oberschenkels eines auf dem Fahrzeugsitz sitzenden Fahrzeuginsassen gegenüber seinem Oberkörper, nicht erhöht.
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Während anhand der 1 bis 4 zunächst ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung in Form eines Fahrzeugsitzes mit manueller Höheneinstellvorrichtung beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung auch auf Fahrzeugsitze mit elektromotorisch betriebener Höhenverstelleinrichtung anwendbar. In diesem Fall kann auf die erste Messvorrichtung zur Erfassung der Verstellhöhe des Fahrzeugsitzes verzichtet werden; stattdessen übernimmt ein Sitzmemorysensor des Sitzsteuergeräts deren Funktion zur Erfassung der Verstellhöhe.
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Bezug nehmend auf 5 wird nun ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Fahrzeugsitzes mit Höheneinstellvorrichtung und Sitzlasterkennung näher beschrieben. Dabei werden für gleiche Elemente die gleichen Bezugsziffern wie bei dem obigen ersten Ausführungsbeispiel verwendet.
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Wie bei dem obigen ersten Ausführungsbeispiel besteht der Fahrzeugsitz aus einem Sitzteil, einer Rückenlehne und einer an der Rückenlehne angebrachten Kopfstütze. Der Sitzteil des Fahrzeugsitzes weist amen Sitzteilrahmen, von dem in 5 nur die beiden Seitenteile 1a und 1b sowie eine Sitzschale 11 dargestellt sind, ein den Sitzteilrahmen nach oben abdeckendes Sitzpolster (nicht dargestellt), und ein Schienenpaar 2a, 2b, das in Bodenschienen (nicht dargestellt) im Fahrzeuginnenraum geführt ist, auf.
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Die Seitenteile 1a, 1b des Sitzteilrahmens sind mit dem Schienenpaar 2a, 2b über ein vorderes Schwingenpaar 3a, 3b und ein hinteres Schwingenpaar 4a, 4b über momentfreie Verbindungen verbunden. Die vorderen Schwingen 3a, 3b sind zusätzlich mit einer vorderen Querwelle 6 starr miteinander verbunden, und die hinteren Schwingen 4a, 4b sind miteinander über eine hintere Querwelle 7 starr verbunden.
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Die Höhenverstelleinrichtung 8 ist wiederum im Bereich des hinteren Schwingenpaares 4a, 4b vorgesehen und wie im Fall des oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels aufgebaut und wirksam. Zusätzlich zu dieser Höheneinstellvorrichtung 8 weist der in 5 schematisch dargestellte Fahrzeugsitz eine Neigungseinstellvorrichtung 10 zur Einstellung der Neigung des Fahrzeugsitzes auf. Mittels der Neigungseinstellvorrichtung 10 wird die Neigung des Fahrzeugsitzes in bekannter Weise durch Verschwenken des vorderen Schwingenpaares 3a, 3b eingestellt.
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Eine in dem Fahrzeugsitz vorgesehene Sitzlasterkennungseinrichtung ermittelt das Gewicht und die Sitzposition eines auf dem Sitzteil des Fahrzeugsitzes sitzenden Fahrzeuginsassen oder eines anderen Objekts auf dem Fahrzeugsitz. Wie im Fall des oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels weist diese Sitzlasterkennungseinrichtung eine erste Messvorrichtung zur Erfassung der Verstellhöhe h des Fahrzeugsitzes durch die Höheneinstellvorrichtung 8, eine zweite Messvorrichtung zur Erfassung des Momentes M1 auf die Höheneinstellvorrichtung 8 über das hintere Schwingenpaar 4 und eine entsprechende Auswerteelektronik, die mit der Steuerelektronik des Airbags gekoppelt ist, auf. Als erste und zweite Messvorrichtungen können die oben bereits in Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel erläuterten Messvorrichtungen eingesetzt werden.
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Zusätzlich sind als Bestandteile der Sitzlasterkennungseinrichtung eine dritte Messvorrichtung zur Erfassung der durch die Neigungseinstellvorrichtung 11 eingestellten Neigung α des Fahrzeugsitzes und eine vierte Messvorrichtung zur Erfassung des Momentes M2 auf die Neigungseinstellvorrichtung 11 vorgesehen.
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Die dritte Messvorrichtung ist vorzugsweise ein Winkelmessgerät, das einen Verstellwinkel der Neigungseinstellvorrichtung 10 erfasst. Dieser Verstellwinkel ist ein Maß für die Neigung α des Fahrzeugsitzes. Die vierte Messvorrichtung ist beispielsweise ein Kraftmessgerät, das in die Neigungseinstellvorrichtung 10 integriert ist, oder alternativ ein Torsionsmessgerät, das in die Neigungseinstellvorrichtung 10 oder in der vorderen Querwelle 6 zwischen dem vorderen Schwingenpaar 3a, 3b integriert ist. Ein derartiges Kraftmessgerät kann zum Beispiel einen Federkörper, ein piezoelektrisches Messgerät, ein induktives Messgerät und/oder einen Dehnungsmessstreifen enthalten; und ein solches Torsionsmessgerät kann zum Beispiel einen Dehnungsmessstreifen, ein optisches Winkelmessgerät, einen induktiven Wegaufnehmer und/oder einen kapazitiven Wegaufnehmer enthalten.
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Aus der so ermittelten Verstellhöhe h durch die Höheneinstellvorrichtung 8, dem so ermittelten Moment M1 über das hintere Schwingenpaar 3 auf die Höheneinstellvorrichtung 8, der so ermittelten Neigung α des Fahrzeugsitzes und dem so ermittelten Moment M2 auf die Neigungseinstellvorrichtung 10 lassen sich analog zu den obigen Ausführungen basierend auf den folgenden Überlegungen das auf den Fahrzeugsitz wirkende Gewicht sowie die Gewichtsverteilung bzw. die Sitzposition auf dem Fahrzeugsitz ermitteln.
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Das auf den Fahrzeugsitz wirkende Gesamtgewicht F wird über den Sitzteilrahmen bzw. dessen Seitenteile 1a und 1b in das vordere Schwingenpaar 3, das hintere Schwingenpaar 4 und die Neigungseinstellvorrichtung 10 eingeleitet. Das Gesamtgewicht (bzw. die Gesamtgewichtskraft) F verteilt sich somit auf eine erste Gewichtskraft F1 auf das hintere Schwingenpaar 4, eine zweite Gewichtskraft F2 auf das vordere Schwingenpaar 3 und eine dritte Gewichtskraft auf die Neigungseinstellvorrichtung 10, für die gilt: F = (F1 + F2) + F3
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Da die Schwingenpaare 3 und 4 über die entsprechenden Verbindungsstellen momentfrei an den Seitenteilen 1a, 1b des Sitzteilrahmens und den Schienen 2a, 2b gelagert sind, baut sich über das hintere Schwingenpaar 4 und den Zahnkranz 9 ein Moment M1 auf die Höheneinstellvorrichtung auf, das als Funktion der Verstellhöhe h, der Gesamtgewichtskraft F und der Gewichtsverteilung F1/F2/F3 dargestellt werden kann: M1 = M1(F, F1, F2, F3, h)
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Zusätzlich baut sich auf die Neigungseinstellvorrichtung 10 ein Moment M2 auf, das als Funktion der Verstellhöhe h, der Gesamtgewichtskraft F der Gewichtsverteilung F1/F2/F3 sowie der aktuellen Neigung α des Fahrzeugsitzes dargestellt werden kann: M2 = M2(F, F1, F2, F3, h, α)
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Aus der Messung der beiden Momente M1 und M2, der Verstellhöhe h sowie der Neigung α lassen sich somit analog zu dem oben erläuterten ersten Ausführungsbeispiel Rückschlüsse auf die Gewichtsverteilung F1/F2 und damit die Sitzposition des Fahrzeuginsassen sowie auf die Gesamtgewichtskraft und damit das Gewicht des Fahrzeuginsassen ziehen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist hierzu nur ein geringer Eingriff in die Konstruktion des Fahrzeugsitzes erforderlich und es genügt eine geringe Anzahl Sensoren, nämlich nur eine erste Messvorrichtung zur Erfassung der Verstellhöhe h des Fahrzeugsitzes, eine zweite Messvorrichtung zur Erfassung des Momentes M1 auf die Hoheneinstellvorrichtung 8, eine dritte Messvorrichtung zur Erfassung der Sitzneigung α sowie eine vierte Messvorrichtung zur Erfassung des Momentes M2 auf die Neigungseinstellvorrichtung 10. Die Sitzlasterkennung der Erfindung ist zwar auf Fahrzeugsitze mit Höhenverstellung beschränkt, d. h. für starre Fahrzeugsitze nicht geeignet, sie ist aber sowohl bei manuell als auch bei elektromotorisch verstellbaren Fahrzeugsitzen einsetzbar. Außerdem wird durch die Integration der beiden Sensoren in den Fahrzeugsitz wie oben beschrieben die Höhe des H-Punktes nicht erhöht.
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Im Fall eines Fahrzeugsitzes mit elektromotorischer Sitzverstellung kann auf die erste und die dritte Messvorrichtung zur Erfassung der Verstellhöhe bzw. der Neigung des Fahrzeugsitzes verzichtet werden; stattdessen übernehmen entsprechende Sitzmemorysensoren des Sitzsteuergeräts deren Funktionen zur Erfassung der Verstellhöhe bzw. der Sitzneigung. Somit sind dann nur zwei zusätzliche Sensoren, nämlich die zweite und die vierte Messvorrichtung in einen herkömmlichen Fahrzeugsitz mit elektromotorischer Sitzverstellung zu integrieren.
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Bezugszeichenliste
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- 1a, 1b
- Seitenteile des Sitzteilrahmens
- 2a, 2b
- Schienenpaar
- 3a, 3b
- vorderes Schwingenpaar
- 4a, 4b
- hinteres Schwingenpaar
- 5a, 5b
- Verbindungsstellen
- 6
- vordere Querwelle
- 7
- hintere Querwelle
- 8
- Höheneinstellvorrichtung
- 9
- Zahnkranz
- 10
- Neigungseinstellvorrichtung
- 11
- Sitzschale
