DE10333986A1

DE10333986A1 - Sitzbelegungssensor

Info

Publication number: DE10333986A1
Application number: DE2003133986
Authority: DE
Inventors: Rolf-Jürgen Recknagel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-07-25
Filing date: 2003-07-25
Publication date: 2005-02-10

Abstract

Es wird ein Sitzbelegungssensor vorgeschlagen, der in Abhängigkeit von einer Druckbelastung ein Signal erzeugt. Die Druckbelastung wird hier durch einen piezoelektrischen Lack in ein elektrisches Signal umgewandelt.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Sitzbelegungssensor nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs.

Aus DE 101 30 905 C1 ist bereits ein Sitzbelegungssensor bekannt, der in Abhängigkeit von einer Druckbelastung auf den Sitz ein Signal abgibt. Hier wird eine Sensormatte mit Sensorzellen verwendet. Die Sensorzellen verringern in Abhängigkeit vom aufgebrachten Druck ihren elektrischen Widerstand.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Sitzbelegungssensor mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass durch die Verwendung eines Piezolackes, der in Abhängigkeit von einem aufgebrachten Druck ein elektrisches Signal erzeugt, eine erheblich einfachere Vorrichtung zur Sitzbelegungsmessung vorliegt. Der Lack kann beliebig aufgebracht werden und ist in beliebigen Teilen applizierbar. Auch die Kontaktierung kann hier beliebig erfolgen. Als Lack wird ein Lack verwendet, der piezoelektrisch ist, der also auf Druckbelastung hin ein elektrisches Signal abgibt. Es wird dabei ein Polymerlack verwendet, wobei in einem Lösungsmittel polare piezoelektrische Moleküle eingebracht sind. Die Lackschicht kann mit einer Metallfolie kontaktiert werden. Dabei ist der Lack dann wie ein Elektrolyt zwischen zwei Kondensatorflächen eingebettet. Die Piezomoleküle sind nach dem Aufbringen zunächst noch statistisch ausgerichtet, sie haben also keine Vorzugsrichtung. Durch das kurzzeitige Anlegen einer hohen Spannung von beispielsweise 2000 Volt kann jedoch die Ausrichtung erfolgen, so dass danach der Piezolack als Drucksensor funktioniert.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch angegebenen Sitzbelegungssensor möglich.

Besonders vorteilhaft ist, dass der Lack auf dem Metallsitzgestell unter dem Sitzkissen im Fahrzeug aufgebracht ist. Dies ist ein geeigneter Ort, um den Sitzbelegungssensor mit dem Piezolack zu lokalisieren. Damit ist es möglich, über die gesamte Sitzfläche die Druckbelastung zu messen. Wird der Lack dann noch derart kontaktiert, dass eine ortsauflösende Druckbelastung erreicht wird, durch voneinander getrennte Elektroden, kann man das Sitzprofil bestimmen. Der Lack ist im Vergleich beispielsweise zur Sensormatte unabhängiger vom äußeren Witterungseinflüssen. Die ortsaufgelöste Kontaktierung kann insbesondere durch eine segmentierte Metallfolie erreicht werden.

Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen
1 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Sitzbelegungssensor und
2 eine Kontaktierungsmöglichkeit des Piezolackes.
Beschreibung
Durch die Einführung vom Beifahrerairbags ist es notwendig aus sicherungs- und versicherungstechnischen Gründen eine mit einer Person belegten Beifahrersitz von einem nicht mit einer Person belegten Beifahrersitz zu unterscheiden. Beim Unfall und nicht belegten Beifahrersitz ist kein Insasse zu schützen, und es würden unnötige Reparaturkosten entstehen, wenn sich der Airbag dennoch öffnet. Ähnliches trifft auch auf die hinteren Insassen zu, wobei hier vor allem die Seitenairbags betroffen sind.
Eine Sitzbelegungserkennung wird heute bereits eingesetzt, und es existieren technische Lösungen für automatische Kindersitzerkennungen. Im Zuge der Weiterentwicklung der Airbagtechnologie für den sogenannten Smartbags sind größere Anforderungen an eine Belegungserkennung eines Sitzes im Kraftfahrzeug notwendig. Der Smartbag soll personen- und situationsadaptiv in seinem Aufblasverhalten variabel sein.
Um eine intelligentere Insassenklassifizierung zu erhalten, ist es notwendig, auf Personen zu unterscheiden. Dabei sollte ein Kind oder eine kleinere Person von einer größeren Person unterschieden werden, da bei einem Kind und einer kleineren Person entweder auf den Airbag verzichtet wird, um Verletzungen durch den Airbag zu vermeiden, oder es wird der Airbag in seinem Aufblasverhalten entsprechend angepasst.
Die im Stand der Technik genannte Sitzmatte wird zu einer Insassenklassifizierung verwendet. Damit wird der Zusammenhang zwischen dem Körpergewicht und dem Abstand der Sitzbeinhöcker einer Person ausgenutzt. Dazu wertet die Sitzmatte aufgrund ihres Einbauorts im Fahrzeugsitz und ihrer physikalischen Wirkungsweise das Druckprofil auf der Sitzfläche aus. Die Analyse des gemessenen Druckprofils erlaubt die Erkennung eines unbelegten oder belegten Sitzes. Bei einem belegten Sitz erfolgt die Unterscheidung zwischen einem Menschen und einem Kindersitz oder einem sonstigen Gegenstand aufgrund des Sitzprofils des menschlichen Körpers. Bei einem erkannten Menschen erfolgt eine weitere Klassifizierung in verschiedene Klassen, die zur Körpergröße und Gewicht korrespondieren. Die Sensorzellen sind separat durch eine Elektronik ansteuerbar, so dass man eine Wertematrix erhält.
Die Matte mit den druckabhängigen Zellen wird in den Sitz verbaut. Wird eine Zelle mit einem größeren Druck beaufschlagt, so zeigt sie eine größere Widerstandsänderung, die gemessen werden kann. Ein schweres Objekt drückt stärker in den Sitzschaustoff hinein und aktiviert somit mehr Zellen, des wegen des Objekt als größer und somit auch als schwerer ausgewertet wird.
Andere Systeme, die ebenfalls im Sitz integriert werden, basieren auf der Auswertung einer mit Gel gefüllten Blase, die als Bladder Mat bekannt ist. In der Bladder Mat sind ein oder mehrere Drucksensoren eingebaut. Der vom Objekt erzeugte Druck wird über den Drucksensor erfasst und in Beziehung zur Masse des Objekts gestellt.
Ein weiterer Ansatzpunkt ist die Messung des absoluten Gewichts der Person auf dem Sitz. Hierbei wird entweder das Gewicht des Sitzes inklusive des auf dem Sitz befindlichen Objekts mit Hilfe von den Messstreifen gemessen oder es wird ein Kraftmessbolzen, der vertikal oder horizontal als Schraubverbindung in die Sitzkonstruktion eingebaut wird, verwendet, wobei die Auslenkung mit Hilfe von Hallsensoren ermittelt wird.
Systeme, die im unteren Bereich also an der unteren Sitzschiene oder am Boden montiert werden, müssen so ausgelegt sein, dass diese im Falle eines Unfalls die auftretenden Kräfte und Momente und Belastungen aushalten können. Dies bedeutet, dass extrem teuere Materialien benötigt werden. Aus Kostengründen werden solche Systeme bis jetzt nur für den Beifahrersitz vorne eingesetzt. Eine Airbagunterdrückung ist jedoch bei hinteren Sitzen ebenfalls sinnvoll.
Die Systeme, die auf eine Sensorik direkt im Sitzkissen zurückgreifen, z. B. die Sitzmatte sind empfindlich gegenüber Umwelteinflüssen und ebenfalls ziemlich teuer.
Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, einen Piezolack als Sitzbelegungssensor einzusetzen. Dabei wird der Sitzbelegungssensor durch Metallfolien kontaktiert, um die Druckbelastung auf die einzelnen Flächen des Piezolacks zu erfassen. Vorzugsweise wird der Piezolack auf das Metallsitzgestell unter dem Sitzkissen aufgebracht, so dass dadurch die Masse des Insassen gemessen bzw. dieser klassifiziert werden kann. Der Sitzbelegungssensor kann auch für die hinteren Sitze eingesetzt werden. Die Sensorherstellung ist sehr einfach und kostengünstig. Der Sensor beansprucht selbst keinerlei Platz bis auf die Auswerteelektronik, so dass sich auch die Sitzhöhe nicht verändert. Dadurch kann dieses System auch sehr gut zu einfachen Umrüstungen vorhandener Baureihen eingesetzt werden. Der Piezolack kann an beliebig geformte Oberflächen angepasst werden, also auch auf die Sitzschale. Kontaktiert man diesen Lack mit einer in Segmente aufgeteilten Dünnmetallfolie, so lässt sich eine Ortsauflösung erzielen, wodurch neben der Gewichtsmessung eine weitere Charakterisierung der Insassen ähnlich der Sitzmatte möglich ist. Das Sitzprofil kann damit charakterisiert werden. Die Folie kann direkt an das Airbagsteuergerät angeschlossen werden oder über ein eigenes Steuergerät verfügen.
1 zeigt den erfindungsgemäßen Sitzbelegungssensor in einem Blockschaltbild. Der druckempfindliche Lack 10 liefert unter Druckbelastung ein Signal, an eine Auswerteelektronik 11. Die Auswerteelektronik 11 verstärkt, filtert und digitalisiert das Signal des Piezolackes 10, der mit Metallfolien kontaktiert ist. Es können mehrere Signale aufgenommen werden, die dann in der Elektronik 11 verarbeitet werden. Insbesondere können soviel Werte aufgenommen werden, um ein Sitzprofil zu erstellen. Die Elektronik 11 überträgt dann über eine Leitung zu einem Steuergerät 12 für Rückhaltemittel, die Sitzprofildaten. Das Airbagsteuergerät 12 steuert dann in Abhängigkeit von diesen Sitzprofildaten und Sensordaten von einer Sensorik 14 zur Erkennung eines Unfalls, Rückhaltemittel 13 an. Zu Rückhaltemittel 13 zählen Airbag, Gurtstraffer und Überrollbügel.
2 erläutert, wie der Piezolack 200, der hier als eine rechteckige Fläche beispielhaft dargestellt ist, kontaktiert werden kann. Hier sind auf der Fläche einzelne Elektroden angebracht, wobei beispielhaft hier Elektroden von 201 bis 206 mit Bezugszeichen versehen wurden. Zwischen den Elektroden kann das Signal des Piezolackes 200 erfasst werden. Damit ist eine Ortsauflösung des Drucksignals möglich. Die Signale werden von der Elektronik 11 verarbeitet.

Claims

Sitzbelegungssensor, der derart konfiguriert ist, dass der Sitzbelegungssensor in Abhängigkeit von einer Druckbelastung ein Signal erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass der Sitzbelegungssensor einen Lack (200) aufweist, der in Abhängigkeit von der Druckbelastung über den piezoelektrischen Effekt ein Signal erzeugt.
Sitzbelegungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lack (200) auf dem Metallsitzgestell unter dem Sitzkissen aufgebracht ist.
Sitzbelegungssensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lack (200) derart kontaktiert ist, dass eine Ortsauflösung der Druckbelastung erreicht wird.
Sitzbelegungssensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Lack (200) mit einer segmentierten Metallfolie kontaktiert ist.