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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Aufhängungsmatte für einen Sitz, insbesondere für einen Fahrzeugsitz. Insbesondere ist die Aufhängungsmatte gemäß der Erfindung dafür konfiguriert, einen Sitzbelegungszustand zu erkennen.
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Stand der Technik
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Die Verwendung von Sitzbelegungssensoren in Kraftfahrzeugen zur Bereitstellung eines Sitzbelegungssignals für verschiedene Anwendungen, wie z. B. ein Gurtkontrollsystem, ein zusätzliches Rückhaltesystem (Airbag) usw., ist heute weit verbreitet. Sitzbelegungssensoren liegen in einer Reihe von Varianten vor, z. B. basierend auf kapazitiver Erkennung, Verformungserkennung oder Druck-(Kraft-)Erkennung.
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Die Möglichkeit der Anpassung an Kundenwünsche und der Personalisierung des Fahrzeugs durch den Kunden ist ein Schlüsselfaktor beim Verkauf von modernen Autos. Dadurch werden viele verschiedene Varianten der Fahrzeuginnenausstattung für ein Automodell angeboten. Mit der wachsenden Anzahl an verfügbaren Optionen ergeben sich starke Einschränkungen in Bezug auf die Implementierung der technischen Ausrüstung in dem Fahrzeug. Bei Anordnung der Sitzbelegungssensoren zwischen dem Schaumkörper des Sitzpolsters und der Sitzabdeckung erfordert jede Sitzausführung (Leder, Stoff, Sport, Comfort, ...) einen besonderen Entwicklungsaufwand für das Insassenerkennungssystem. Dies führt zu hohen Entwicklungskosten und ist daher keine attraktive Lösung für die Kraftfahrzeugindustrie. Daher besteht ein zu lösendes Problem darin, eine Sensorlösung zu finden, die weniger von der Sitzausführung beeinflusst ist und somit für eine größere Vielfalt von Autositzen oder sogar Kabinenböden von Autos verwendet werden kann.
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Fahrzeugsitze weisen typischerweise einen Strukturrahmen und eine ein Polster tragende Aufhängungsmatte auf. Eine derartige Aufhängungsmatte weist typischerweise eine Vielzahl von Federn auf, die zwischen Befestigungsstellen am Strukturrahmen gespannt und durch eine Vielzahl von Querverstrebungen miteinander verbunden sind. Normalerweise weisen die das Polster tragenden Federn speziell geformte Metalldrähte auf, die eine Aufhänge- oder Polsterungswirkung schaffen. Ein Beispiel für einen Fahrzeugsitz dieser Art ist in dem Dokument
WO 2005/108160 offenbart.
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Das Dokument
DE 20 2010 003 563 U1 offenbart eine Drucksensoreinheit, die einen Folientyp-Drucksensor aufweist. Der Drucksensor ist zwischen der Aufhängungsmatte und dem Sitzpolster angeordnet. Der Drucksensor umfasst zwei Filme, die von einem zwischen diesen angeordneten Abstandhaltermaterial auf Abstand gehalten werden. Der Drucksensor ist auf einer kompressiblen Zwischenschicht angeordnet, die wiederum auf einer Grundplatte angeordnet ist. In dem Dokument
FR 2 844 592 A1 werden die das Polster tragenden Aufhängungsmatten der Sitzgrundfläche und die Sitzlehne als die Elektroden eines kapazitiven Insassenerkennungssystems verwendet. Die Elektroden sind unterhalb des Polsters auf der sogenannten ”B-Seite” des Sitzes angeordnet. In den Dokumenten
LU 91701 und
US 7 523 803 ist ein Spannungssensor zwischen der das Polster tragenden Feder und dem Strukturrahmen angeordnet, um eine mechanische Spannung zwischen diesen oder eine Verlängerung der Federverdrängung zu messen.
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Aufgabenstellung
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine kosteneffizientere und leichtere Integration eines Belegungssensors in einen Sitz, insbesondere einen Fahrzeugsitz, zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird durch die Erfindung nach Anspruch 1 gelöst.
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Allgemeine Beschreibung der Erfindung
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Die Erfindung schlägt eine Sitzaufhängungsmatte von einem neuartigen Aufbau vor. Die Sitzaufhängungsmatte, die insbesondere zur Verwendung in einem Fahrzeugsitz geeignet ist, weist eine Vielzahl von Federelementen zum Spannen zwischen jeweiligen Befestigungsstellen eines Struktursitzrahmens auf. Die Vielzahl von Federelementen umfasst mindestens ein zentrales Federelement und mindestens zwei äußere Federelemente, die entlang dem mindestens einen Federelement angeordnet sind (d. h. das mindestens eine zentrale Federelement ist zwischen den äußeren Federelementen angeordnet). Eine Querverstrebung (nachstehend als ”unten hindurchgeführte Querverstrebung” bezeichnet), die an den mindestens zwei äußeren Federelementen angebracht ist, führt unter dem mindestens einen zentralen Federelement hindurch. Die unten hindurchgeführte Querverstrebung trägt ein elektrisches Kontaktelement, das unter dem mindestens einen zentralen Federelement angeordnet ist, damit das mindestens eine zentrale Federelement auf dieses drücken kann, wenn sich das mindestens eine zentrale Federelement unter Belastung hinunter biegt.
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Wie der Fachmann erkennen kann, kann der von dem mindestens einen zentralen Federelement auf den elektrischen Kontakt ausgeübte Druck unter Verwendung einer geeigneten Erfassungsschaltung erkannt werden und dazu dienen, den Belegungszustand (”leer” oder ”belegt”) des Sitzes abzuleiten. Die Erfindung nutzt die Tatsache, dass in typischen Belegungssituationen in dem zusammengebauten Sitz die äußeren Federelemente eine geringere Belastung erfahren als die mindestens eine zentrale Feder. Dies bedeutet, dass die äußeren Federelemente einer weniger ausgeprägten Biegung unterworfen sind als die mindestens eine zentrale Feder; dadurch wird die unten hindurchgeführte Querverstrebung weniger nach unten verdrängt als der Teil der mindestens einen zentralen gegenüberliegenden Feder. Wenn die auf den Sitz aufgebrachte Belastung stark genug ist, drückt die mindestens eine zentrale Feder auf das elektrische Kontaktelement auf der unten hindurchgeführten Querverstrebung. Die Kraftschwelle, d. h. die Kraft, oberhalb derer das elektrische Kontaktelement und das mindestens eine zentrale Federelement in Kontakt sind, kann durch Wählen eines geeigneten Abstands zwischen der unten hindurchgeführten Querverstrebung und der mindestens einen zentralen Feder und durch geeignete Auswahl des Elastizitätsmoduls der Federelemente eingestellt werden.
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Vorzugsweise weist die Sitzaufhängungsmatte weitere Querverstrebungen (vorzugsweise aus Kunststoff) auf, die die Federelemente flexibel miteinander verbinden.
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Das Kontaktelement kann einen elektrischen Schalter aufweisen, der mindestens einen ersten und einen zweiten Leiter aufweist, die in elektrischen Kontakt miteinander gebracht werden, wenn auf den elektrischen Schalter gedrückt wird. Der elektrische Schalter kann z. B. einen Folienschalter aufweisen.
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In einer anderen Ausführungsform kann das elektrische Kontaktelement eine Elektrode aufweisen, und die zentrale Feder kann elektrisch leitend ausgeführt sein, wodurch das Kontaktelement und die zentrale Feder zusammen einen elektrischen Schalter bilden.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Sitzaufhängungsmatte eine Erfassungsschaltung auf, die dafür konfiguriert ist, zu erkennen, ob das zentrale Federelement auf das elektrische Kontaktelement drückt. Die Erfassungsschaltung weist vorzugsweise einen Ausgang zum Ausgeben eines Signals auf, das das Ergebnis der Erfassung (und somit des Sitzbelegungszustands) anzeigt. Die Erfassungsschaltung kann eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine frei programmierbare logische Anordnung (FPGA), ein Mikrokontroller oder dergleichen sein.
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Die Federelemente können individuelle (d. h. separate) Aufhängungsfedern sein. Alternativ können die Federelemente Abschnitte von einer oder von mehreren Federn aufweisen, die an den Befestigungsstellen zurückgebogen sind, wobei diese Abschnitte so angeordnet sind, dass sie sich aneinander entlang erstrecken. Zum Beispiel könnte an Stelle von separaten Aufhängungsfedern eine einzelne Aufhängungsfeder verwendet werden, die an den Befestigungsstellen zusammengelegt (umgebogen) wird, um die verschiedenen Federelemente zur Verfügung zu stellen.
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Die unten hindurchgeführte Querverstrebung (und jede andere Querverstrebung) ist vorzugsweise aus Formkunststoff gefertigt.
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Vorteilhafterweise ist die unten hindurchgeführte Querverstrebung dafür konfiguriert, auf die mindestens zwei äußeren Federelemente aufgesteckt zu werden. Wie ersichtlich ist, erleichtert dies erheblich die Herstellung der Sitzaufhängungsmatte gemäß dieser Erfindung.
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft einen Sitz, insbesondere einen Fahrzeugsitz, der einen Strukturrahmen mit einer Vielzahl von Befestigungsstellen für eine Sitzaufhängungsmatte, eine Sitzaufhängungsmatte, wie sie hier vorstehend beschrieben wurde, sowie ein Sitzpolster, das von der Sitzaufhängungsmatte getragen wird, aufweist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Es werden nun beispielhaft mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht eines Sitzes gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
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2 einen schematischen Ausschnitt eines Sitzes gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
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3 einen schematischen Ausschnitt des Sitzes gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung, wenn eine Kraft auf das Polster ausgeübt wird;
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4 einen schematischen Ausschnitt eines Sitzes gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
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Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen
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Ein Fahrzeugsitz 10 nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist im Allgemeinen in 1 gezeigt. Der Fahrzeugsitz 1 weist eine Rückenlehne (nicht gezeigt) und einen Sitzabschnitt 12 auf. Der Sitzabschnitt 12 weist einen Strukturrahmen 14, eine Aufhängungsmatte 16 und ein Polster 18, z. B. aus Schaumstoff, auf, das auf der Aufhängungsmatte 16 ruht. Die Sitzaufhängungsmatte 16 weist eine Vielzahl von Stahldrahtfedern 20a, 20b, 20c, 20d auf (die allgemein mit dem Bezugszeichen 20 bezeichnet sind, wo dies passend ist), wobei jede von ihnen zwischen jeweiligen an dem Strukturrahmen 14 vorgesehenen Befestigungsstellen 22 gespannt ist.
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Die Federn 20 erstrecken sich aneinander entlang in Längsrichtung des Sitzabschnitts. Die Federn 20 weisen einen Stahldraht auf, der in eine im Wesentlichen planare Wellenform gebogen ist. Jede der Federn 20 hat zwei hakenförmige Endabschnitte 24, 26, die in die jeweiligen Befestigungsstellen eingreifen. Die hakenförmigen Endabschnitte 24, 26 sind vorzugsweise mit Kunststoffüberzügen 29 bedeckt, um unerwünschte Quietschgeräusche auf Grund von Reibung zwischen dem Strukturrahmen 14 und den Federn 20 zu verhindern.
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Die Federn 20 sind durch Vernetzungen 30, z. B. aus Kunststoff, miteinander verbunden. Die Vernetzungen 30 übertragen Zugkräfte zwischen den Federn 20 und sind an der elastischen Aufhängung des Polsters 18 beteiligt.
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Die Federn 20 der Sitzaufhängungsmatte 16 weisen äußere Federn 20a, 20d und zentrale Federn 20b, 20c, auf, die zwischen den äußeren Federn 20a, 20d angeordnet sind. Die äußeren Federn 20a, 20d sind durch eine Querverstrebung 32 (unten hindurchgeführte Querverstrebung) miteinander verbunden, die unter den zentralen Federn 20b, 20c, hindurchfährt. Die unten hindurchgeführte Querverstrebung 32 trägt ein Kontaktelement 34 in dem Bereich, der den zentralen Federn 20b, 20c gegenüberliegt. In der in den 1 bis 3 gezeigten Ausführungsform der Erfindung weist das Kontaktelement 34 eine Elektrode auf, die (z. B. durch Aufdrucken) auf der unten hindurchgeführten Querverstrebung 32 aufgebracht ist, oder die (z. B. durch Aufdrucken) auf einem Trägerfilm aufgebracht ist, der wiederum auf der unten hindurchgeführten Querverstrebung 32 aufgebracht ist.
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Die 2 und 3 sind schematische Querschnitte eines Teils der Sitzaufhängungsmatte 16, wenn der Sitz 10 nicht belegt bzw. belegt ist.
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Wenn der Sitz 10 nicht belegt ist, liegen die Federn 20 der Sitzaufhängungsmatte im Wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene 36, und die zentralen Federn 20b, 20c und das Kontaktelement 34 sind voneinander beabstandet. Wenn der Sitz 10 belegt ist, überträgt das Polster 18 das Gewicht des Insassen auf die Sitzaufhängungsmatte 16. Wie es in 3 gezeigt ist, biegen sich die Federn 20 nach unten, wobei die zentralen Federn 20b, 20c weiter nach unten verdrängt werden als die äußeren Federn 20a, 20d, da die zentralen Federn 20b, 20c eine größere Belastung tragen müssen als die äußeren Federn 20a, 20d. Da die vertikale Verdrängung der unten hindurchgeführten Querverstrebung 32 der Verdrängung der äußeren Federn 20a, 20d entspricht, bewegen sich die zentralen Federn 20b, 20c näher an das elektrische Kontaktelement 34 und berühren es schließlich.
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Der Kontakt zwischen den zentralen Federn 20b, 20c und dem Kontaktelement 34 wird mit einer Erfassungsschaltung 38 erkannt. In dem in den 1 bis 3 veranschaulichten Beispiel ist die Erfassungsschaltung 38 über jeweilige Leitungen mit den zentralen Federn 20b, 20c und mit dem elektrischen Kontaktelement 34 verbunden. Die Erfassungsschaltung 38 erkennt einen Kontakt zwischen dem Kontaktelement 34 und einer oder beiden der zentralen Federn 20b, 20c als einen ohmschen Spannungsabfall zwischen den entsprechenden Leitungen. Der ohmsche Spannungsabfall kann, je nach Konfiguration der Erfassungsschaltung 38, anhand eines Anstiegs des Stroms oder eines Spannungsabfalls bestimmt werden. Die Erfassungsschaltung weist einen Ausgang 40 auf, an den sie ein Signal ausgibt, das anzeigt, ob keine, eine oder beide der zentralen Federn 20b, 20c mit dem Kontaktelement 34 in Kontakt sind, und somit ob der Sitz 10 belegt oder leer ist.
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4 veranschaulicht eine Sitzaufhängungsmatte 116 nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Die Sitzaufhängungsmatte 116 weist eine zentrale Feder 120b auf, die sich zwischen und entlang äußeren Federn 120a, 120d erstreckt. Eine unten hindurchgeführte Querverstrebung 132 verbindet die äußeren Federn 120a, 120d miteinander. Die unten hindurchgeführte Querverstrebung 132 trägt ein elektrisches Kontaktelement in Form eines Folientyp-Drucksensorschalters (Folienschalter 134), der der zentralen Feder 120b, die darüber angeordnet ist, gegenüberliegend angeordnet ist. Der Folienschalter weist einen ersten Trägerfilm 142 und einen zweiten Trägerfilm 144 auf, die durch einen Abstandsfilm 146 voneinander beabstandet sind, wobei in dem Abstandsfilm 146 eine Öffnung vorgesehen ist, die eine Zelle definiert. Mindestens zwei Elektroden 148a, 148b, 148c sind einander gegenüberliegend in der Zelle auf dem ersten bzw. dem zweiten Trägerfilm derart angeordnet, dass sie miteinander in Kontakt gebracht werden, wenn Druck auf den Folienschalter ausgeübt wird. Die Elektroden 148a, 148b, 148c sind an eine Erfassungsschaltung 138 angeschlossen, die den elektrischen Widerstand zwischen diesen überwacht.
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Wenn ein Insasse auf dem Sitz sitzt, überträgt das Polster 118 das Gewicht des Insassen auf die gleiche Weise auf die Sitzaufhängungsmatte 116 wie in der oben beschriebenen Ausführungsform (1 bis 3). Folglich drückt die zentrale Feder 120b auf den Folienschalter 134, der in dem Sinne dadurch aktiviert wird, dass seine Elektroden 148a, 148b, 148c miteinander in Kontakt gebracht werden und der Widerstand zwischen diesen erheblich abfällt. Dies wird durch die Erfassungsschaltung erkannt, die ein Signal ausgibt, das den aktivierten Zustand des Folienschalters 134 und somit die Tatsache anzeigt, dass der Sitz belegt ist. Wenn sich kein Insasse auf dem Sitz befindet, sind die zentrale Feder 120b und der Folienschalter 134 voneinander beabstandet. In diesem Fall befindet sich der Folienschalter 134 in seinem inaktivierten Zustand, was sich auch in der Signalausgabe durch die Erfassungsschaltung 138 an den Ausgang 140 widerspiegelt.
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Während spezifische Ausführungsformen im Detail beschrieben wurden, wird der durchschnittliche Fachmann erkennen, dass angesichts der Gesamtlehre der Offenbarung verschiedene Modifikationen und Alternativen zu diesen Details entwickelt werden könnten. Demnach sollen die besonderen offenbarten Anordnungen nur der Veranschaulichung dienen und nicht den Rahmen der Erfindung begrenzen, für die der gesamte Umfang der beigefügten Ansprüche und aller Äquivalente von diesen gilt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Fahrzeugsitz
- 12
- Sitzabschnitt
- 14
- Strukturrahmen
- 16
- Sitzaufhängungsmatte
- 18
- Polster
- 20
- das Polster tragende Federn
- 20a, 20d
- äußere Federn
- 20b, 20c
- zentrale Federn
- 22
- Befestigungsstellen
- 24
- erster hakenförmiger Endabschnitt
- 26
- zweiter hakenförmiger Endabschnitt
- 28
- Kunststoffüberzug
- 30
- Querverstrebungen
- 32
- unten hindurchgeführte Querverstrebung
- 34
- Kontaktelement
- 36
- Ebene
- 38
- Erfassungsschaltung
- 40
- Ausgang
- 116
- Sitzaufhängungsmatte
- 118
- Sitzpolster
- 120
- Federn
- 120a, 120d
- äußere Federn
- 120b
- zentrale Feder
- 132
- unten hindurchgeführte Querverstrebung
- 134
- Folienschalter
- 138
- Erfassungsschaltung
- 140
- Ausgang
- 142
- erster Trägerfilm
- 144
- zweiter Trägerfilm
- 146
- Abstandsfilm
- 148a, 148b, 148c
- Elektroden
