DE19623839A1 - Höhenverstellbarer Sitz mit Sitzbelegungssensorik - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Sitz mit einer Sitzhöhen­ verstelleinrichtung und einer Sitzbelegungssensorik. Derartige Sitze sind beispielsweise als Fahrzeugsitze in Gebrauch.

In den Offenlegungsschriften DE 27 54 689 A1, DE 28 31 314 A1 und DE 40 34 557 A1 sind Sitze, insbesondere Fahrzeugsitze, mit motorisch verstellbaren Sitzelementen beschrieben, bei denen das Sitzelement vorzugsweise über ein Getriebe an den Antriebsmotor angekoppelt ist und dem verstellbaren Sitzelement eine Positi­ onssensorik, z. B. in Form einer Potentiometeranordnung, zugeord­ net ist, mit der die jeweils über den Motor eingestellte Sitzpo­ sition sensiert wird.

Andererseits sind Fahrzeugsitze bekannt, die über eine Sitzbele­ gungssensorik, meist in Form einer in der Sitzfläche angeordne­ ten Drucksensorik, verfügen, wie in den Offenlegungsschriften DT 23 36 696 A1 und DE 44 42 841 A1 sowie den Patentschriften DE 41 15 202 C2 und DE 44 06 897 C1 angegeben. Mit der Sitzbelegungs­ sensorik kann festgestellt werden, ob sich eine Person auf dem Sitz befindet oder nicht. Diese Information ist z. B. für die Steuerung von Insassenrückhaltevorrichtungen in Fahrzeugen, wie Airbag- und Gurtstraffersysteme, von Bedeutung.

Bei einem in dem Gebrauchsmuster DE 91 00 575 U1 offenbarten, höhenverstellbaren Sitz mit einer Sitzfederung ist eine Sitzpo­ sitionssensorik mit einem Hall-Sensor vorgesehen, die mechanisch an die Vertikalbewegung der Sitzfederung angekoppelt ist. Trotz unterschiedlichen Nachgebens der Sitzfederung bei Belastung durch verschieden schwere Personen soll auf diese Weise jeder­ zeit die absolute Sitzhöhe festgestellt werden können.

Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung eines Sitzes der eingangs genannten Art zugrunde, bei dem die Sitzbelegungssensorik durch Ankopplung an die Sitzhöhenverstel­ leinrichtung realisiert ist.

Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung eines Sitzes mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Dieser Sitz beinhaltet eine motorische Sitzhöhenverstelleinrichtung mit einem Getriebe zwischen dem Antriebsmotor und dem höhenverstellbaren Sitzele­ ment sowie eine Sitzbelegungssensorik, die ein bezüglich der Ab­ triebswelle übersetzt an das Getriebe mechanisch angekoppeltes Detektionselement und ein dessen Position überwachendes Sensor­ element beinhaltet. Dies stellt eine konstruktiv vorteilhafte Realisierung der Sitzbelegungssensorik unter Ausnutzung des Ge­ triebes der Sitzhöhenverstelleinrichtung dar. Eine eigenständige Drucksensorik zur Sitzbelegungserkennungserkennung kann damit entfallen. Die in bezug auf die Abtriebswelle übersetzte Ankopp­ lung der Sitzbelegungssensorik an das Getriebe der Sitzhöhenver­ stelleinrichtung bewirkt, daß die Auslenkung des Detektionsele­ mentes der Sitzbelegungssensorik größer ist als die vertikale Absenkbewegung des Sitzelementes, wenn eine Person auf dem Sitz Platz nimmt. Diese gegenüber einer nicht übersetzten Ankoppelung einer Sitzbelegungs- oder Sitzpositionssensorik an die Sitzver­ tikalbewegung feinfühligere Überwachung der Sitzbelegung ermög­ licht durch Wahl eines geeigneten Übersetzungsverhältnisses das zuverlässige Erkennen der Sitzbelegung auch dann, wenn Personen mit geringem Gewicht, wie Kinder mit einem Gewicht von nur wenig mehr als 10 kg, auf dem Sitz Platz nehmen.

Bei einem nach Anspruch 2 weitergebildeten Sitz dient ein Hall-Sensor oder ein elektrisches Schaltelement oder ein Potentiome­ ter als Sensorelement zur Überwachung der Position des mecha­ nisch an das Getriebe angekoppelten Detektionselementes der Sitzbelegungssensorik.

Bei einem nach Anspruch 3 weitergebildeten Sitz sind nur mini­ male Zusatzteile zur motorischen Sitzhöhenverstelleinrichtung für die Verwirklichung der zusätzlichen Sitzbelegungssensorik erforderlich. Das Befestigungselement, an dem der Antriebsmotor festgelegt ist, dient gleichzeitig als Detektionselement für die Sitzbelegungssensorik. Die selbsthemmende Auslegung des An­ triebsmotors hat dann bei abgeschalteter Sitzhöhenverstellmoto­ rik zur Folge, daß die Abwärtsbewegung des Sitzelementes bei Be­ lastung durch eine darauf sitzende Person eine sensierbare, grö­ ßere Auslenkung des Antriebsmotor-Befestigungselementes verur­ sacht. In weiterer Ausgestaltung dieses Sitzes nach Anspruch 4 begrenzt ein entsprechender Anschlag die Bewegung des Befesti­ gungselementes und damit auch des höhenverstellbaren Sitzelemen­ tes bei einer einwirkenden Belastung durch eine auf dem Sitz Platz nehmende Person, wobei das höhenverstellbare Sitzelement von einem rückstellenden Federelement in seiner oberen Lage ge­ halten wird.

Bei einem nach Anspruch 5 weitergebildeten Sitz ist die Sitzbe­ legungssensorik über eine Zwischenwelle an das Getriebe angekop­ pelt, die mit der Abtriebswelle übersetzt gekoppelt ist und auf der drehfest das Detektionselement der Sitzbelegungssensorik an­ gebracht ist.

Bei einem nach Anspruch 6 weitergebildeten Sitz ist das Getriebe über eine drehelastische Kupplung an den Antriebsmotor angekop­ pelt, die bei Belegung des Sitzes durch eine Person eine ent­ sprechende Getriebebewegung gegenüber dem stillstehenden Motor erlaubt, welche von der angekoppelten Sitzbelegungssensorik er­ kannt wird.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnun­ gen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Hierbei zei­ gen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine motorische Sitzhöhenverstellein­ richtung mit über eine Getriebezwischenwelle angekoppel­ ter Sitzbelegungssensorik für einen Fahrzeugsitz,

Fig. 2 eine Seitenansicht einer gegenüber Fig. 1 modifizierten Sitzhöhenverstelleinrichtung mit angekoppelter Sitzbele­ gungssensorik bei entlastetem Fahrzeugsitz,

Fig. 3 die Ansicht von Fig. 2 bei belastetem Fahrzeugsitz und

Fig. 4 eine Draufsicht auf ein weiteres Beispiel einer motori­ schen Sitzhöhenverstelleinrichtung mit angekoppelter Sitzbelegungssensorik für einen Fahrzeugsitz.

Die in Fig. 1 gezeigte, zur Sitzhöhenverstellung und Sitzbele­ gungserkennung für einen Kraftfahrzeugsitz oder auch alternativ einen anderen höhenverstellbaren Sitz geeignete Anordnung bein­ haltet eine Sitzhöhenverstelleinrichtung mit einem Antriebsmotor in Form eines Schneckengetriebemotors (1) und mit einem Getriebe zur Übertragung der Motorantriebsbewegung auf ein höhenverstell­ bares Sitzelement, von dem stellvertretend eine Sitzelementstan­ ge (3) gezeigt ist. Dabei kann es sich z. B. um eine hintere Sitzhöhenverstellung oder um eine vordere Sitzkissenverstellung handeln. Das Getriebe beinhaltet ein erstes, drehfest auf der Motorwelle (2) sitzendes Zahnrad (4), ein zweites, drehfest auf einer Getriebezwischenwelle (5) sitzendes Zahnrad (6), das mit dem ersten Zahnrad (4) kämmt, und ein drittes, drehfest auf ei­ ner Abtriebswelle (7) sitzendes Zahnrad (8), das mit dem zweiten Zahnrad (6) in einer dem ersten Zahnrad (4) gegenüberliegenden Position kämmt. Auf der Abtriebswelle (7) sitzt außerdem dreh­ fest ein Übertragungshebel (9), der mit seinem radial äußeren Ende an der Sitzelementstange (3) fixiert ist. Der Schneckenge­ triebemotor (1) ist an einer Befestigungsplatte (10) festgelegt.

Die Motordrehbewegung bei aktiviertem Schneckengetriebemotor (1) wird über das Getriebe untersetzt in eine Höhenverstellbewegung des Sitzelementes (3) transformiert. Der Übersetzungsgrad des Getriebes ist unter anderem von der Größe der drei Zahnräder (4, 6, 8) bestimmt, wobei das zweite Zahnrad (6) als kleinstes und das dritte Zahnrad (8) als größtes Zahnrad ausgelegt sind. Spe­ ziell ist ein recht hohes Übersetzungsverhältnis von typischer­ weise im Bereich zwischen 1/100 und 1/200 zwischen dem dritten Zahnrad (8) und dem zweiten Zahnrad (6) und damit zwischen der Getriebeabtriebswelle (7) einerseits und der Getriebezwischen­ welle (5) andererseits gewählt.

Über die Zwischenwelle (5) ist an die Sitzhöhenverstelleinrich­ tung eine Sitzbelegungssensorik angekoppelt, die ein drehfest auf der Zwischenwelle (5) sitzendes Detektionselement in Form einer Detektionsscheibe (11) sowie einen Hall-Sensor (12) bein­ haltet, mit dem die Drehstellung der Detektionsscheibe (11) überwacht wird, wozu letztere geeignet gestaltet ist. Mit dieser an das Getriebe der Sitzhöhenverstelleinrichtung mechanisch an­ gekoppelten Sitzbelegungssensorik kann erkannt werden, ob auf dem zugehörigen Sitz eine Person Platz nimmt. Hierzu ist die bei aktivem Schneckengetriebemotor (1) deaktivierte Sitzbelegungs­ sensorik bei abgeschaltetem Motor (1) aktiviert. Wenn in dieser Situation eine Person auf dem Sitz Platz nimmt, belastet sie das höhenverstellbare Sitzelement (3) mit einer nach unten wirkenden Druckkraft, was zu einer über den Hebel (9) auf die Getriebeab­ triebswelle (7) übertragenen Drehbewegung führt, die über das dritte (8) und das zweite Zahnrad (6) stark übersetzt an die De­ tektionsscheibe (11) der Sitzbelegungssensorik übertragen wird.

Der Motor (1) erlaubt die Bewegung des zweiten Zahnrads (6) trotz seiner selbsthemmenden Auslegung dadurch, daß er sich samt der Befestigungsplatte (10) entlang eines durch das Zusammenwir­ ken des ersten (4) mit dem zweiten Zahnrad (6) gegebenen Kreis­ bogens bewegt, dessen Länge durch das Übersetzungsverhältnis zwischen dem ersten (4) und dem zweiten Zahnrad (6) bestimmt ist. Zur Begrenzung der Abwärtsbewegung des höhenverstellbaren Sitzelementes (3) dient ein nicht gezeigter Anschlag, und ein nicht gezeigtes Federelement übt eine Rückstellkraft auf das hö­ henverstellbare Sitzelement (3) in Richtung der oberen, unbela­ steten Stellung aus. Die Anordnung ist so dimensioniert, daß sich das höhenverstellbare Sitzelement (3) abwärts bewegt, wenn die von oben einwirkende Druckkraft einem Personengewicht von mindestens etwa 12 kg entspricht. Wenn auf diese Weise unter Be­ lastung beispielsweise eine Drehbewegung des zugehörigen Hebels (9) um bis zu ca. 60° zugelassen wird, bedeutet dies sechzehn Umdrehungen für die Detektionsscheibe (11), was mit dem Hall-Sensor (12) problemlos dahingehend erkannt werden kann, daß der Sitz belegt ist. Durch die übersetzte Ankopplung der Sitzbele­ gungssensorik an das höhenverstellbare Sitzelement (3) lassen sich schon geringfügige Abwärtsbewegungen des letzteren, wie sie von Personen mit geringem Gewicht, wie Kindern, verursacht wer­ den, feinfühlig und damit zuverlässig erkennen.

Bei Bedarf kann zwischen dem ersten Zahnrad (4) und dem zweiten Zahnrad (6) eine elastische Kupplung vorgesehen sein, deren Ela­ stizitätsbereich so ausgelegt ist, daß sie eine von einer Ab­ wärtsbewegung des höhenverstellbaren Sitzelementes (3) unter Be­ lastung verursachten Drehbewegung des zweiten Zahnrades (6) bei unbeweglich verbleibendem ersten Zahnrad (4) nachzugeben vermag, so daß dann der Schneckengetriebemotor (1) ortsfest fixiert bleiben kann.

In den Fig. 2 und 3 sind die erfindungswesentlichen Komponenten eines weiteren Beispiels eines Fahrzeugsitzes dargestellt, und zwar in Fig. 2 bei unbelegtem Sitz und in der Fig. 3 bei beleg­ tem Sitz. Soweit bei dieser Anordnung funktionell gleiche Ele­ mente verwendet sind wie bei der Anordnung von Fig. 1, sind zum besseren Verständnis gleiche Bezugszeichen gewählt, und es kann insoweit auf die Beschreibung zu Fig. 1 verwiesen werden. So be­ inhaltet der Sitz gemäß Fig. 2 und 3 die gleiche Sitzhöhenver­ stelleinrichtung wie der Sitz von Fig. 1, d. h. den Schneckenge­ triebemotor, das Getriebe mit dem ersten (4), dem zweiten (6) und dem dritten Zahnrad (8), dem auf der Getriebeabtriebswelle drehfest sitzenden Hebel (9) und dem am radial äußeren Hebelende angebrachten, höhenbeweglichen Sitzelement (3). Zur Befestigung des selbsthemmend ausgelegten Motors dient eine derjenigen von Fig. 1 ähnliche Befestigungsplatte (10′), die jedoch bei diesem Beispiel an ihrem radial äußeren Bereich in einer zur Ankopplung einer Sitzbelegungssensorik geeigneten Weise gestaltet ist. Spe­ ziell weist diese Befestigungsplatte (10′) eine radial nach au­ ßen offene, breite Ausnehmung (13) auf, in die zwecks beidseiti­ ger Bewegungsbegrenzung der Befestigungsplatte (10′) ein An­ schlagelement (14) eingreift. Eine Rückstellfeder (15) zieht die Befestigungsplatte (10′) in Richtung ihrer in Fig. 2 gezeigten, unteren Endstellung.

Die Befestigungsplatte (10′) dient auf diese Weise als Detekti­ onselement der Sitzbelegungssensorik, das bei abgeschaltetem und damit selbsthemmendem Motor eine detektierbare Bewegung aus­ führt, wenn das höhenverstellbare Sitzelement (3) mit einer Druckkraft (F) durch eine auf dem Sitz Platz nehmende, mehr als etwa 12 kg schwere Person belastet wird. Diese Situation ist in Fig. 3 gezeigt. Die einwirkende Druckkraft (F) überträgt sich in eine Drehbewegung des zugehörigen Hebels (9), die wiederum über das Getriebe in eine Drehbewegung des zweiten Zahnrades (6) transformiert wird, von der aufgrund der Motorselbsthemmung das erste Zahnrad (4) samt Motor und Befestigungsplatte (10′) mitge­ nommen wird. Dadurch führt das radial äußere Ende der Befesti­ gungsplatte (10′) eine kreisbogenförmige Bewegung entgegen der Kraft der Rückstellfeder (15) aus, bis die Befestigungsplatte (10′) von unten gegen das Anschlagelement (14) anschlägt und da­ mit ihre in Fig. 3 gezeigte, obere Endstellung erreicht hat. Dies begrenzt bei schwereren Personen gleichzeitig die weitere Abwärtsbewegung des höhenverstellbaren Sitzelementes (3), wenn dies von der Rückstellfeder (15) allein nicht bewirkt werden kann.

Zur Erkennung der Bewegung der Befestigungsplatte (10′) beinhal­ tet die Sitzbelegungssensorik in diesem Beispiel ein Potentiome­ ter (16), dessen bewegliches Stellteil an das radial äußere Ende der Befestigungsplatte (10′) angekoppelt ist. Alternativ kann statt des Potentiometers (16) auch ein einfaches elektrisches Schaltelement verwendet werden. In jedem Fall vermag die Sitzbe­ legungssensorik auf die geschilderte Weise zuverlässig das Bele­ gen des zugeordneten Sitzes durch eine Person mit einem Gewicht von mindestens etwa 12 kg zu erkennen. Ersichtlich sind nur sehr wenige zusätzliche Elemente zur motorischen Sitzhöhenverstellung erforderlich, um diese Sitzbelegungserkennungsfunktion zu reali­ sieren. Die Sitzbelegungserkennung erfolgt zudem wiederum sehr feinfühlig, da das radial äußere Ende der Befestigungsplatte (10′) eine merkliche Auslenkung erfährt, die bei entsprechender Systemauslegung merklich größer ist als die Auslenkung des hö­ henverstellbaren Sitzelementes (3) bei Belastung.

Ein weiteres Beispiel einer für einen Sitz, insbesondere einen Fahrzeugsitz, geeigneten Anordnung mit Sitzhöhenverstelleinrich­ tung und Sitzbelegungssensorik ist in Fig. 4 dargestellt, wobei wiederum Komponenten, die denjenigen der Fig. 1 bis 3 funktio­ nell entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und insoweit auf die diesbezügliche obige Beschreibung verwiesen wird. Bei der Anordnung von Fig. 4 ist zwischen der Motorwelle (2) des Schneckengetriebemotors (1) und einem Getriebe eine drehelastische Kupplung (17) vorgesehen, die aus zwei über Gum­ milagerungen (18) drehbeweglich miteinander verbundenen Scheiben (17a, 17b) besteht, von denen die eine (17a) drehfest auf der Motorwelle (2) und die andere (17b) drehfest auf einer Getriebe­ welle (19) sitzt. Alternativ zur gezeigten Kupplungsgestaltung kann die drehelastische Kupplung auch unter Verwendung eines drehelastischen Stabes, einer Tellerfeder oder eines entspre­ chenden Zahnflankenspiels realisiert sein. Auf der Getriebewelle (19) sitzt des weiteren ein Abtriebszahnrad (20), mit dem in nicht gezeigter Weise ein Zahnrad kämmt, das mit einem gleich­ falls nicht gezeigten, höhenverstellbaren Sitzelement des Sitzes bewegungsgekoppelt ist, um durch Aktivieren des Schneckengetrie­ bemotors (1) das Sitzelement höhenverstellen zu können. Außerdem ist mit der Getriebewelle (19) ein weiteres Zahnrad (21) dreh­ fest verbunden, das mit einem als Detektionselement einer Sitz­ belegungssensorik dienenden Zahnrad (22) kämmt. Die Drehbewegung des Detektionselement-Zahnrades (22) wird über eine Welle (23) zu einem Hall-Sensorelement (24) als weiterem Bestandteil der Sitzbelegungssensorik übertragen.

Wie in den zuvor beschriebenen Beispielen wird bei aktivem Sitz­ höhenverstellbetrieb die Drehbewegung des Schneckengetriebemo­ tors (1) über das Getriebe, in diesem Fall unter zusätzlicher Zwischenschaltung der drehelastischen Kupplung (17), in eine Vertikalbewegung des höhenverstellbaren Sitzelementes transfor­ miert. Zwar bewegt sich dadurch auch das Detektionselement-Zahnrad (22), jedoch erkennt die Sitzbelegungssensorik, daß der Schneckengetriebemotor (1) eingeschaltet ist und interpretiert diese Bewegung nicht als Sitzbelegung. Wenn hingegen der Motor (1) abgeschaltet ist und eine Person mit einem Gewicht von min­ destens etwa 12 kg auf dem Sitz Platz nimmt, bewegt sich das hö­ henverstellbare Sitzelement nach unten, und diese Bewegung wird über das Getriebeabtriebszahnrad (20), die Getriebewelle (19) und das weitere Getriebezahnrad (21) in eine Drehbewegung des Detektionselement-Zahnrades (22) umgesetzt. Dabei erlaubt die drehelastische Kupplung (17) die entsprechende Drehbewegung der Getriebewelle (19) von z. B. bis zu 60° auch bei selbsthemmender Auslegung des Schneckengetriebemotors (1) und somit bei im abge­ schalteten Motorzustand feststehender Motorwelle (2). Die Befe­ stigungsplatte (10), an welcher der Motor (1) fixiert ist, kann daher stationär beispielsweise an einem entsprechenden Fahrzeug­ karosserieabschnitt angebracht sein. Die Sitzbelegungssensorik erkennt über ihr Hall-Sensorelement (24) die Drehbewegung des Detektionselement-Zahnrades (22) und schließt in diesem Fall darauf, daß der zugehörige Sitz von einer Person belegt wurde. Das Getriebe ist auch in diesem Beispiel wiederum so dimensio­ niert, daß die von einer auf dem Sitz Platz nehmenden Person be­ wirkte Abwärtsbewegung des höhenverstellbaren Sitzelementes mit einem Übersetzungsverhältnis von typischerweise zwischen etwa 1/100 und 1/200 in die Drehbewegung des Detektionselement-Zahnrades (22) der Sitzbelegungssensorik transformiert wird, um eine feinfühlige Abfrage hinsichtlich der Sitzbelegung zu ge­ währleisten.

Claims (7)

1. Sitz, insbesondere Fahrzeugsitz mit

• - einer Sitzhöhenverstelleinrichtung und
• - einer Sitzbelegungssensorik,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Sitzhöhenverstelleinrichtung einen Antriebsmotor (1) und ein einerseits an den Antriebsmotor und andererseits mit einer Abtriebswelle (7) an ein höhenverstellbares Sitzelement (3) an­ gekoppeltes Getriebe beinhaltet und
• - die Sitzbelegungssensorik ein bezüglich der Getriebeabtriebs­ welle (7) übersetzt an das Getriebe mechanisch angekoppeltes De­ tektionselement (11) und ein dessen Position überwachendes Sen­ sorelement (12) beinhaltet.

2. Sitz nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, daß als die Position des Detektionselementes (11, 10′) überwachendes Element ein Hall-Sensor (12) oder ein Potentiometer (16) oder ein elektrisches Schaltelement vorgesehen ist.

3. Sitz nach Anspruch 1 oder 2, weiter dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (1) selbsthemmend ausgelegt und an einem Befe­ stigungselement (10′) festgelegt ist, welches als das mechanisch an das Getriebe angekoppelte Detektionselement fungiert.

4. Sitz nach Anspruch 3, weiter gekennzeichnet durch einen Bewegungsbegrenzungsanschlag (14) für das Befestigungsele­ ment (10′) und ein Federelement (15), welches eine rückstellende Kraft auf das Befestigungselement in Richtung seiner sitzentla­ steten Endstellung ausübt.

5. Sitz nach Anspruch 1 oder 2, weiter dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe eine bezüglich der Abtriebswelle (7) übersetzte Zwischenwelle (5) beinhaltet, auf der drehfest das Detektions­ element (11) sitzt.

6. Sitz nach Anspruch 1 oder 2, weiter dadurch gekennzeichnet, daß

• - eine drehelastische Kupplung (17) zwischen der Antriebsmotor­ welle (2) und einer Getriebewelle (19) vorgesehen ist und
• - das Detektionselement von einem Zahnrad (22) gebildet ist, welches mit einem drehfest auf der Getriebewelle (19) sitzenden Zahnrad (21) kämmt.