-
Technisches Gebiet
-
Die Erfindung betrifft allgemein die Feststellung des Belegungszustands eines Fahrzeugsitzes. Genauer betrifft die Erfindung eine druckempfindliche Sitzbelegungssensoreinheit, einen Sitzbelegungssensor sowie einen Fahrzeugsitz.
-
Hintergrund der Erfindung
-
Sitzbelegungssensoren finden heutzutage verbreitet Anwendung bei Fahrzeugsitzen, um ein Sitzbelegungssignal für verschiedene Einrichtungen wie z. B. Sicherheitsgurtkontrolle, Airbag etc. bereitzustellen. Es gibt Sitzbelegungssensoren in verschiedenen Varianten, die bspw. auf kapazitiver Messung, Verformungsmessung, oder Druck- bzw. Kraftmessung basieren. Druckempfindliche Sitzbelegungssensoren werden im Stand der Technik üblicherweise zwischen dem Schaumstoffkörper des Sitzkissens und dem Sitzbezug angeordnet.
-
Die Möglichkeit, das Fahrzeug gemäß dem Kundenwunsch anzupassen, ist bei modernen Kraftfahrzeugen ein zentrales Verkaufsargument. Dies führt dazu, dass viele verschiedene Varianten von Fahrzeuginnenräumen für ein und dasselbe Fahrzeugmodell angeboten werden. Aus der zunehmenden Anzahl von verfügbaren Möglichkeiten ergeben sich erhebliche Einschränkungen für die Ausgestaltung technischer Komponenten innerhalb des Fahrzeugs. Im Falle von Sitzbelegungssensoren, die zwischen dem Schaumstoffkörper des Sitzkissen und dem Sitzbezug angeordnet sind, erfordert jedes Sitzdesign (Leder, Stoff, Sport, Komfort etc.) eigens Entwicklungsarbeit für das Belegungserkennungssystem. Dies führt zu hohen Entwicklungskosten und ist daher eine für die Automobilindustrie unattraktive Lösung. Eine Aufgabe besteht somit darin, eine Lösung für die Sensoren zu finden, die in geringerem Maße vom Sitzdesign beeinflusst ist und somit für eine größere Vielzahl von Fahrzeugsitzen bzw. Fahrzeugen verwendet werden kann.
-
Es ist im Stand der Technik auch bereits bekannt, Sensoreinheiten auf der B-Oberfläche des Sitzkissen (d. h. auf der vom Insassen abgewandten Seite und somit zwischen dem Sitzkissen und dessen Träger) anzuordnen. Hierbei wird der Druck durch das Sitzkissen auf den Sensor übertragen, womit das Sitzkissen praktisch ein Teil der Messeinheit wird. Daher reagiert der Sensor unterschiedlich in Abhängigkeit von Dicke und Beschaffenheit des Sitzkissens, womit sich selbst bei gleichartigen Sensoren unterschiedliche Aktivierungsschwellen ergeben können.
-
Technisches Problem
-
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen besonders einfachen Sitzbelegungssensor zur Verfügung zu stellen, der sich leicht in verschiedene Sitzmodelle integrieren lässt. Die Aufgabe wird gelöst durch eine druckempfindliche Sitzbelegungssensoreinheit nach Anspruch 1 sowie durch einen Fahrzeugsitz nach Anspruch 11.
-
Allgemeine Beschreibung der Erfindung
-
Durch die Erfindung wird eine Sitzbelegungssensoreinheit zum Feststellen des Belegungszustands eines Sitzes, insbesondere eines Fahrzeugsitzes, bereitgestellt. Die Sitzbelegungssensoreinheit umfasst hierbei eine Trägerplatte mit einer Trägerfläche und einen druckempfindlichen Schalter, der auf bzw. in der Trägerfläche angeordnet ist. Die Trägerplatte weist mindestens ein Montagemittel zum Montieren der Sitzbelegungseinheit an einem Unterbau eines Sitzes auf. Gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Trägerfläche einen zentralen Aufnahmebereich für den druckempfindlichen Schalter und seitlich an den zentralen Bereich angrenzende Montagebereiche auf, wobei die Montagemittel von dem zentralen Bereich beanstandet an den seitlichen Montagebereichen angeordnet sind. Der druckempfindliche Schalter ist derart ausgestaltet und auf bzw. in der Trägerfläche angeordnet, dass in dem zentralen Aufnahmebereich eine bezüglich der Trägerfläche erhöhte Auslösefläche des druckempfindlichen Schalters ausgebildet wird.
-
Die erfindungsgemäße Sitzbelegungssensoreinheit zeichnet sich durch eine besonders einfach Ausgestaltung und ihre leichte Montierbarkeit an dem Sitzunterbau aus. Die Trägerplatte wird beispielsweise mittels der Montagemittel an den Sitzunterbau, zum Beispiel an die das Sitzkissen tragenden Sitzfedern montiert, so dass die Auslösefläche mit der Unterseite des Sitzkissens in mechanischen Kontakt bringbar ist. Wirkt eine Kraft auf die Oberseite des Sitzkissens, z. B. weil ein Passagier auf dem Sitzkissen sitzt, wird diese Kraft durch das Sitzkissen auf die Unterseite des Sitzkissens und hier an das Auslöseelement übertragen. Durch die Anordnung der Montagemittel in einem gewissen Abstand zu dem zentralen Aufnahmebereich ist dabei sichergestellt, dass die Montagemittel eine Deformation des Sitzkissens im Bereich des druckempfindlichen Schalters nicht beeinträchtigen so dass eine Übertragung der einwirkenden Kraft über die Auslösefläche an den druckempfindlichen Schalter sichergestellt ist.
-
In einer möglichen Ausgestaltung der Sitzbelegungssensoreinheit ist in dem zentralen Aufnahmebereich eine Aufnahmevertiefung zur Aufnahme des druckempfindlichen Schalters in der Trägerfläche ausgebildet. Der druckempfindliche Schalter umfasst dann mindestens ein Auslöseelement, das derart ausgestaltet und in der Aufnahmevertiefung derart angeordnet ist, dass eine Auslösefläche bezüglich der Trägerfläche erhöht angeordnet ist. Das Auslöseelement, das beispielsweise deckelförmig ausgebildet ist, kann vorzugsweise in der Aufnahmevertiefung derart angeordnet sein dass das Auslöseelement senkrecht zur Trägerfläche verschiebbar gelagert ist. Dabei kann ein Federelement vorgesehen sein, das das Auslöseelement im Ruhezustand, d. h. wenn keine Kraft auf das Sitzkissen wirkt, in Richtung des Sitzkissens vorspannt und gegen das das Auslöseelement bei einer Auslösung in Richtung der Trägerfläche bewegt wird.
-
In der Aufnahmevertiefung sind vorzugsweise Rastmittel zum Befestigen des druckempfindlichen Schalters angeordnet. Die Rastmittel können beispielsweise Rasthaken aufweisen, in die der druckempfindliche Schalter formschlüssig eingeklemmt werden kann.
-
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist der druckempfindliche Schalter eine bedruckte Leiterplatte mit mindestens zwei in einem bestimmten Anstand zueinander angeordneten Leiterstrukturen auf und umfasst weiterhin ein elastisches kuppelförmiges Auslöseelement, das oberhalb der Leiterstrukturen angeordnet ist und mindestens an der den Leiterstrukturen zugewandten Seite elektrisch leitfähig ist. Das kuppelförmige Auslöseelement kann beispielsweise aus Metall hergestellt sein. Alternativ kann das Auslöseelement aus einem elastischen Kunststoff hergestellt sein und an seiner den Leiterbahnstrukturen zugewandten Seite mit einer leitfähigen Beschichtung versehen sein.
-
Beim Beaufschlagen des kuppelförmigen Auslöseelements mit einer in Richtung der Leiterplatte wirkenden Kraftkomponente wird das Auslöseelement in Richtung der Leiterstrukturen elastisch verformt. Beim Überschreiten eines bestimmten Minimalwerts der einwirkenden Kraft, d. h. beim Erreichen einer Schwellwert-Kraft, wird durch das Auslöseelement ein elektrischer Kontakt zwischen der beiden Leiterstrukturen hergestellt. Der Begriff ”Schwellwert-Kraft” bezeichnet hierbei diejenige auf die obere Oberfläche des Sitzes auszuübende Kraft, die den Schaumkörper hinreichend weit komprimiert, dass hierdurch der Schalter aktiviert wird. Der Wert kann hierbei so gewählt werden, dass eine dem 5. Perzentil entsprechende Frau oder einen schwererer Benutzer den Membranschalter aktiviert, während leichtere Benutzer (z. B. Kinder) oder Gegenstände dies nicht tun.
-
Der druckempfindliche Schalter wird durch ein Anschlusskabel mit einer Auswerteeinheit verbunden, die ein Auslösen des Schalters detektiert und hieraus auf eine entsprechende Sitzbelegung schlissen kann. Das Anschlusskabel wird vorzugsweise aus der Aufnahmevertiefung herausgeführt und beispielsweise an der Trägerplatte fixiert. Dabei sind vorzugsweise an bzw. in der Trägerfläche Zugentlastungselemente für das Anschlusskabel des druckempfindlichen Schalters angeordnet.
-
In einer möglichen Ausgestaltung weist die Trägerplatte auf einer der Trägerfläche gegenüberliegenden Unterseite mechanische Verstärkungselement auf. Hierdurch wird die Trägerplatte strukturell verstärkt so dass die Trägerplatte mechanischen oder temperaturbedingten Spannungen besser standhält.
-
Die Montagemittel umfassen zum Beispiel Schnappverbinder oder Rasthaken zum Anklemmen der Trägerplatte an einem Strukturrahmen und/oder einer Feder des Sitzes. Sowohl der Strukturrahmen als auch die Federn sind normalerweise für ein bestimmtes Fahrzeugmodell gleich, unabhängig von sonstigen Designvarianten des Sitzes. Da der Sitz bspw. bei einem Kraftfahrzeug Teil des passiven Sicherheitskonzepts ist, wird er in der Regel nicht mehr geändert, nachdem dieses Konzept festgelegt wurde. Das Montagemittel kann hierbei insbesondere an der Trägerplatte angeformt sein. Da eine Befestigung ohne Werkzeug bevorzugt ist, kann bspw. ein Schnappverbinder oder ein Rasthaken vorgesehen sein. Insbesondere kann ein solcher Schnappverbinder dafür vorgesehen sein, eine Feder des Sitzes zu erfassen. Alternativ kann aber auch an der Trägerplatte eine entsprechende Öffnung vorgesehen sein, in die ein sitzseitig vorhandener Verbinder eingreift. Die Montagemittel können durch Führungselemente ergänzt werden, die bspw. die Ausrichtung an einer oder mehrerer Federn des Sitzes bzw. am Strukturrahmen erleichtern.
-
Die Rasthaken sind bevorzugt auf der Oberseite der Trägerplatte, d. h. auf der Trägerfläche angeordnet. Die Rasthaken sind vorzugsweise bezüglich der Trägerfläche erhöht so dass die Trägerfläche nach der Montage unterhalb des Strukturrahmens bzw. der Feder angeordnet ist. So kann bspw. durch einen oder mehrere Schnappverbinder auf der Oberseite der Trägerplatte dieselbe von oben an den Federn des Sitzes befestigt werden so dass Trägerplatte anschließend unterhalb der Federn angeordnet ist. Durch diese Anordnung wird ein Einfluss der Trägerplatte auf den Sitzkomfort minimiert.
-
Durch die Erfindung wird schließlich ein Fahrzeugsitz, insbesondere ein Kraftfahrzeugsitz, zur Verfügung gestellt, der einen Strukturrahmen, ein Sitzkissen für einen Insassen, ne das Sitzkissen unterstützende Federnstruktur und eine druckempfindliche Sitzbelegungssensoreinheit umfasst. Hierbei ist die Sitzbelegungssensoreinheit an der Federstruktur derart angeordnet, dass Auslösefläche des druckempfindlichen Schalters mit dem Sitzkissen mechanisch in Kontakt bringbar ist.
-
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
-
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindungen werden im Folgenden beispielhaft mit Bezug auf die Figuren beschrieben. Hierbei zeigt:
-
1 eine Explosionsdarstellung einer Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Sitzbelegungssensor;
-
2 eine Ansicht von oben auf die Trägerplatte;
-
3 eine Ansicht von oben auf die Trägerplatte;
-
4 eine Ansicht der vormontierten Sitzbelegungssensoreinheit;
-
5 eine Ansicht von oben auf eine an einem Sitzunterbau montierten Sitzbelegungssensoreinheit.
-
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
-
1 zeigt eine Explosionsdarstellung einer bevorzugten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Sitzbelegungssensoreinheit 1, der für die Montage in einem PKW vorgesehen ist. Die Form des Sitzbelegungssensors 1 wird im Wesentlichen durch eine Trägerplatte 2, bestehend aus Kunststoff, bestimmt. Die Trägerplatte 2 ist grob rechteckig, mit einem zentralen Aufnahmebereich 3 und seitlich an den zentralen Bereich angrenzende Montagebereiche 4.
-
Die Trägerplatte 2 umfasst auf ihrer Oberseite eine Trägerflache 5, auf der bzw. in der ein druckempfindlichen Schalter 6 angeordnet ist. Der druckempfindliche Schalter 6 umfasst in einer besonders einfachen Ausgestaltung eine bedruckte Leiterplatte 7 mit mindestens zwei in einem bestimmten Anstand zueinander angeordneten Leiterstrukturen (nicht dargestellt) und ein elastisches kuppelförmiges Auslöseelement 8 aus Metall, das oberhalb der Leiterstrukturen angeordnet ist. Beim Beaufschlagen des kuppelförmigen Auslöseelements mit einer in Richtung der Leiterplatte wirkenden Kraftkomponente wird das Auslöseelement in Richtung der Leiterstrukturen elastisch verformt. Beim Überschreiten eines bestimmten Minimalwerts der einwirkenden Kraft, d. h. beim Erreichen einer Schwellwert-Kraft, wird durch das Auslöseelement ein elektrischer Kontakt zwischen der beiden Leiterstrukturen hergestellt.
-
In der dargestellten Ausgestaltung der Sitzbelegungssensoreinheit ist dem zentralen Aufnahmebereich 3 eine Aufnahmevertiefung 9 zur Aufnahme des druckempfindlichen Schalters 6 in der Trägerfläche 5 ausgebildet. Der druckempfindliche Schalter umfasst dann mindestens ein deckelförmig ausgebildetes Auslöseelement 10, das derart ausgestaltet und in der Aufnahmevertiefung 9 angeordnet ist, dass eine Auslösefläche bezüglich der Trägerfläche erhöht angeordnet ist (siehe auch 4). Das Auslöseelement 10 ist vorzugsweise derart in der Aufnahmevertiefung 9 angeordnet dass das Auslöseelement 10 senkrecht zur Trägerfläche 5 verschiebbar gelagert ist. Dabei kann ein Federelement 11 vorgesehen, das das Auslöseelement im Ruhezustand, d. h. wenn keine Kraft auf das Sitzkissen wirkt, in Richtung des Sitzkissens vorspannt und gegen das das Auslöseelement bei einer Auslösung in Richtung der Trägerfläche bewegt wird. Mittels der Feder 11 kann vorteilhaft die Auslösekraft der Sensoreinheit auf einen gewünschten Wert eingestellt werden.
-
Die Feder kann vorzugsweise im Inneren des deckelförmigen Auslöseelements montiert werden, bevor das Auslöseelement in der Aufnahmevertiefung 9 beispielsweise durch eine Klipverbindung montiert wird.
-
In der Aufnahmevertiefung 9 sind vorzugsweise Rastmittel 12 zum Befestigen des druckempfindlichen Schalters angeordnet. Die Rastmittel können beispielsweise Rasthaken aufweisen, in die die Leiterplatte 7 des druckempfindlichen Schalters 6 formschlüssig eingeklemmt werden kann.
-
Der druckempfindliche Schalter 6 wird durch ein Anschlusskabel 13 mit einer (nicht dargestellten) Auswerteeinheit verbunden, die ein Auslösen des Schalters detektiert und hieraus auf eine entsprechende Sitzbelegung schlissen kann. Das Anschlusskabel 13, das an. der Leiterplatte angelötet ist, wird vorzugsweise aus der Aufnahmevertiefung 9 herausgeführt und beispielsweise an der Trägerplatte 2 fixiert. Dabei sind vorzugsweise an bzw. in der Trägerfläche Zugentlastungselemente 14 für das Anschlusskabel 13 des druckempfindlichen Schalters angeordnet.
-
An ihrer Oberseite weist die Trägerplatte 2 Montagemittel 14 zum Montieren der Sitzbelegungseinheit 1 an einem Unterbau eines Sitzes auf. Die Montagemittel 14 sind von dem zentralen Bereich 3 beanstandet an den seitlichen Montagebereichen 4 angeordnet.
-
Die Trägerplatte 2 wird beispielsweise mittels der Montagemittel 14 an den Sitzunterbau, zum Beispiel an die das Sitzkissen tragenden Sitzfedern 15 (siehe auch 5) montiert. Durch die Anordnung der Montagemittel 14 in einem gewissen Abstand zu dem zentralen Aufnahmebereich 3 ist dabei sichergestellt, dass die Montagemittel 14 eine Deformation des Sitzkissens im Bereich des druckempfindlichen Schalters nicht beeinträchtigen so dass eine Übertragung der einwirkenden Kraft über die Auslösefläche an den druckempfindlichen Schalter sichergestellt ist.
-
Die Montagemittel 14 umfassen zum Beispiel Schnappverbinder oder Rasthaken 14 zum Anklemmen der Trägerplatte 2 an einem Strukturrahmen und/oder einer Feder 15 des Sitzes. Die Rasthaken 14 sind vorzugsweise einstückig an der Trägerplatte angeformt um eine Befestigung ohne Werkzeug zu ermöglichen.
-
Die Rasthaken 14 sind bevorzugt auf der Oberseite der Trägerplatte 2, d. h. auf der Trägerfläche 5 angeordnet. Die Rasthaken 14 sind vorzugsweise bezüglich der Trägerfläche 5 erhöht so dass die Trägerfläche 5 nach der Montage unterhalb des Strukturrahmens bzw. der Feder 15 angeordnet ist. So kann bspw. durch einen oder mehrere Schnappverbinder auf der Oberseite der Trägerplatte dieselbe von oben an den Federn des Sitzes befestigt werden so dass Trägerplatte anschließend unterhalb der Federn angeordnet ist. Durch diese Anordnung wird ein Einfluss der Trägerplatte auf den Sitzkomfort minimiert.
-
Auf der der Trägerfläche 5 gegenüberliegenden Unterseite 16 weist die Trägerplatte mechanische Verstärkungselemente 17 auf (siehe auch 5). Durch diese Verstärkungselemente 17 wird die Trägerplatte strukturell verstärkt so dass die Trägerplatte mechanischen oder temperaturbedingten Spannungen besser standhält.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Sitzbelegungssensoreinheit
- 2
- Trägerplatte
- 3
- zentraler Aufnahmebereich
- 4
- Montagebereiche
- 5
- Trägerfläche
- 6
- druckempfindlichen Schalter
- 7
- bedruckte Leiterplatte
- 8
- kuppelförmiges Auslöseelement
- 9
- Aufnahmevertiefung
- 10
- Auslöseelement
- 11
- Federelement
- 12
- Rastmittel
- 13
- Anschlusskabel
- 14
- Zugentlastungselemente
- 15
- Sitzfedern
- 16
- Unterseite
- 17
- Verstärkungselemente
