DE202016104021U1

DE202016104021U1 - Sitzbelegungssensoreinheit und Sitz

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Publication number: DE202016104021U1
Application number: DE202016104021.3U
Authority: DE
Original assignee: IEE International Electronics and Engineering SA
Current assignee: IEE International Electronics and Engineering SA
Priority date: 2016-07-22
Filing date: 2016-07-22
Publication date: 2016-11-21
Anticipated expiration: 2026-07-23

Abstract

Sitzbelegungssensoreinheit (20) zur Erkennung einer Belegung eines Sitzes (10), insbesondere eines Fahrzeugsitzes, umfassend
– eine Trägerplatte (22) mit einer Unterseite und einer gegenüberliegenden Oberseite, wobei die Unterseite in einem betriebsbereiten Zustand einem Boden zugewandt ist, auf dem der Sitz (10) aufgeständert ist, und auf der Oberseite eine ebene Unterstützungsfläche (24) ausgebildet ist,
– eine Schaltanordnung (42),
– ein auf der Unterstützungsfläche (24) angeordnetes Gehäuseteil (28),
– zumindest ein federelastisches Mittel (34),
– ein Auslöseelement (50) mit einer Auslöseoberfläche (52), die in Bezug auf eine Richtung (56) senkrecht zur Unterstützungsfläche (24) weiter von dieser entfernt ist als die Schaltanordnung (42),
wobei das zumindest eine federelastische Mittel (34) zwischen der Unterstützungsfläche (24) und dem Auslöseelement (50) angeordnet und dazu vorgesehen ist, das Auslöseelement (50) bei Einwirken einer senkrecht zur Unterstützungsfläche (24) gerichteten Kraft (F) auf die Auslöseoberfläche (52) des Auslöseelements (50) unterhalb eines vorbestimmten Schwellwerts für die Kraft (F) auf Abstand zu halten, um eine Änderung eines Schaltzustands der Schaltanordnung (42) erst bei einem Erreichen und Überschreiten des vorbestimmten Schwellwerts für die Kraft (F) zu erlauben,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schaltanordnung (42) zumindest eine schaltbare Kontaktanordnung und zumindest ein, der schaltbaren Kontaktanordnung zugeordnetes, Schaltelement (46, 60) umfasst,
dass das Auslöseelement (50) derart mit der Schaltanordnung (42) zusammenwirkt, dass durch das Auslöseelement das zumindest eine Schaltelement (46, 60) beim Überschreiten des vorbestimmten Schwellwerts für die Kraft (F) eine Änderung des Schaltzustands bezüglich der schaltbaren Kontaktanordnung durchführt, und
dass das Gehäuseteil (28) das zumindest eine Schaltelement (46) in zumindest einer parallel zur Unterstützungsfläche (24) angeordneten Ebene durch das Schaltelement (46, 60) zu einem überwiegenden Teil umschließt und dass die schaltbare Kontaktanordnung der Schaltanordnung (42) an dem Gehäuseteil (28) gehaltert ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sitzbelegungssensoreinheit zur Erkennung einer Belegung eines Sitzes, insbesondere eines Fahrzeugsitzes, sowie einen Sitz mit einer derartigen Sitzbelegungssensoreinheit.
Hintergrund der Erfindung
Fahrzeugsitz-Belegungssensoren und Systeme zur Fahrzeugsitz-Belegungserkennung werden heutzutage verbreitet in Fahrzeugen, insbesondere in Personenkraftwagen, eingesetzt, um für verschiedene Anwendungen ein einer Sitzbelegung entsprechendes elektrisches Signal bereitzustellen. Als Beispiele solcher Anwendungen seien hier nur die Sicherheitsgurtkontrolle (seat belt reminder, SBR) und die Aktivierungskontrolle eines Airbag-Systems (secondary restraint system, SRS) erwähnt.
Fahrzeugsitz-Belegungssensoren verschiedenster Ausführungen kommen hierbei zur Anwendung. Fahrzeugsitz-Belegungssensoren können u.a. als kapazitive Sensoren, als Deformationssensoren oder als druck- bzw. kraftempfindliche Sensoren ausgebildet sein.
Es ist im Stand der Technik auch bereits bekannt, druckempfindliche Sitzbelegungssensoren auf der sogenannten B-Oberfläche des Sitzkissens; 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.
Beispielsweise beschreibt das deutsche Gebrauchsmuster DE 20 2014 010 173 U1 eine Sitzbelegungssensoreinheit zum Feststellen des Belegungszustands eines Sitzes, insbesondere eines Fahrzeugsitzes. 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. Die Trägerfläche weist einen zentralen Aufnahmebereich für den druckempfindlichen Schalter sowie seitlich an den zentralen Bereich angrenzende Montagebereiche auf. Die Montagemittel sind von dem zentralen Bereich beanstandet an den seitlichen Montagebereichen angeordnet. 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. 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.
Technisches Problem
Es ist insbesondere eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen besonders einfachen Sitzbelegungssensor zur Verfügung zu stellen, der sich leicht in verschiedene Sitzmodelle integrieren lässt, wobei gleichzeitig ein guter mechanischer Schutz und ein Schutz gegenüber Umgebungsbedingungen des druckempfindlichen Schalters gewährleistet ist. Die Aufgabe wird gelöst durch eine druckempfindliche Sitzbelegungssensoreinheit nach Anspruch 1 sowie durch einen Fahrzeugsitz nach Anspruch 11.
Allgemeine Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einer Sitzbelegungssensoreinheit zur Erkennung einer Belegung eines Sitzes, insbesondere eines Fahrzeugsitzes. Unter einem „Fahrzeug“ sollen in diesem Zusammenhang insbesondere, aber nicht abschließend, Personenkraftwagen, Lastkraftwagen und Busse verstanden werden.
Die erfindungsgemäße Sitzbelegungssensoreinheit umfasst

– eine Trägerplatte mit einer Unterseite und einer gegenüberliegenden Oberseite, wobei die Unterseite in einem betriebsbereiten Zustand einem Boden zugewandt ist, auf dem der Sitz aufgeständert ist, und auf der Oberseite eine ebene Unterstützungsfläche ausgebildet ist,
– eine Schaltanordnung,
– ein auf der Unterstützungsfläche angeordnetes Gehäuseteil,
– zumindest ein federelastisches Mittel, und
– ein Auslöseelement mit einer Auslöseoberfläche, die in Bezug auf eine Richtung senkrecht zur Unterstützungsfläche weiter von dieser entfernt ist als die Schaltanordnung.

Das zumindest eine federelastische Mittel ist zwischen der Unterstützungsfläche und dem Auslöseelement angeordnet und dazu vorgesehen, das das Auslöseelement bei Einwirken einer senkrecht zur Unterstützungsfläche gerichteten Kraft auf die Auslöseoberfläche des Auslöseelements unterhalb eines vorbestimmten Schwellwerts für die Kraft auf Abstand zu halten, um eine Änderung eines Schaltzustands der Schaltanordnung erst bei einem Erreichen und Überschreiten des vorbestimmten Schwellwerts für die Kraft zu erlauben.
Es wird vorgeschlagen, dass die Schaltanordnung zumindest eine schaltbare Kontaktanordnung und zumindest ein, der schaltbaren Kontaktanordnung zugeordnetes, Schaltelement umfasst, dass das Auslöseelement derart mit der Schaltanordnung zusammenwirkt, dass durch das Auslöseelement das zumindest eine Schaltelement beim Überschreiten des vorbestimmten Schwellwerts für die Kraft eine Änderung des Schaltzustands bezüglich der schaltbaren Kontaktanordnung durchführt und dass das Gehäuseteil das zumindest eine Schaltelement in zumindest einer parallel zur Unterstützungsfläche angeordneten Ebene durch das Schaltelement zu einem überwiegenden Teil umschließt und dass die schaltbare Kontaktanordnung der Schaltanordnung an dem Gehäuseteil gehaltert ist.
Unter einem „überwiegenden Teil“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Anteil von mindestens 50%, bevorzugt mehr als 70% und, besonders bevorzugt, mehr als 80% verstanden werden.
Die erfindungsgemäße Sitzbelegungssensoreinheit zeichnet sich neben dem bereitgestellten Schutz für den druckempfindlichen Schalter durch einfache Montierbarkeit und insbesondere durch die Ermöglichung einer Anwendung eines modularen Konzepts auf. So kann beispielsweise eine Trägerplatte für eine spezifische Sitzstruktur ausgewählt werden, ohne dass andere Komponenten der Sitzbelegungssensoreinheit geändert werden müssen. In einer geeigneten Ausgestaltung kann vorteilhaft eine geringe Bauhöhe in der Richtung senkrecht zur Unterstützungsfläche erreicht werden.
Der Schaltzustand der Schaltanordnung bzw. des zumindest einen aktiven Schaltelements bezüglich der der schaltbaren Kontaktanordnung kann von einer geeigneten Auswerteeinheit ausgewertet und das Ergebnis der Auswertung kann vorteilhaft beispielsweise, aber nicht abschließend, einer Kontrolleinheit zur Sitzgurtkontrolle oder zur Aktivierungskontrolle eines Airbag-Systems (ARS) zugeführt werden.
Bevorzugt ist das federelastische Mittel an der Unterseite, d.h. der der Schaltanordnung zugewandten Seite des Auslöseelements, angebracht.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Sitzbelegungssensoreinheit ist das Gehäuseteil im Wesentlichen in Form eines geraden, allgemeinen Zylinders ausgebildet, wodurch eine konstruktiv besonders einfache Lösung für den Schutz des druckempfindlichen Schalters bereitgestellt werden kann.
Unter einem „geraden, allgemeinen Zylinder“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Zylinder verstanden werden, der folgendermaßen konstruiert sein kann: Eine beliebige geschlossene, ebene Kurve wird um eine senkrecht zur Kurvenebene angeordnete Strecke verschoben, und einander entsprechende Punkte der ursprünglichen Kurve und der verschobenen Kurve werden miteinander durch gerade Linien verbunden. Die Gesamtheit der geraden Linien bildet die Mantelfläche des geraden, allgemeinen Zylinders. Das als gerader, allgemeiner Zylinder ausgestaltete Gehäuseteil kann eine Bodenfläche aufweisen oder nur aus dem Zylindermantel bestehen.
Insbesondere umfasst der Begriff des geraden, allgemeinen Zylinders Kreiszylinder (die ursprüngliche Kurve ist ein Kreis) sowie prismatische Körper (die ursprüngliche Kurve ist ein Polygonzug).
In einigen möglichen Ausgestaltungen weist das Gehäuseteil Rastmittel zur Halterung des druckempfindlichen Schalters auf. Dies kann bei einer modularen Bauweise zu einer einfachen, werkzeuglosen Montage des druckempfindlichen Schalters beitragen.
Wenn das Auslöseelement deckelförmig ausgebildet ist, kann in einer geeigneten Ausgestaltung eine zuverlässige Weiterleitung einer von einem Sitzbenutzer ausgeübten Kraft auf das federelastische Mittel und/oder die Schaltanordnung erreicht werden, auch in Fällen, in denen der Sitzbenutzer nicht unmittelbar oberhalb der Schaltanordnung positioniert ist.
In möglichen Ausgestaltungen der Sitzbelegungssensoreinheit weist das Gehäuseteil Führungsmittel auf, mittels derer das Auslöseelement senkrecht zur Unterstützungsfläche geführt und senkrecht zur Unterstützungsfläche verschiebbar gelagert ist. Auf diese Weise kann eine zuverlässige Verschiebung des Auslöseelements aufgrund einer von einem Sitzbenutzer ausgeübten Kraft, insbesondere bei nicht-zentraler Belastung, erzielt werden.
Es wird zudem vorgeschlagen, dass das Gehäuseteil ein Steckergehäuseteil zur Aufnahme eines elektrischen Steckers aufweist, wobei der Stecker in einem betriebsbereiten Zustand der Sitzbelegungssensoreinheit dazu vorgesehen ist, elektrische Verbindungen zu der zumindest einen schaltbaren Kontaktanordnung bereitzustellen. Dies kann eine besonders einfache Montage der Schaltanordnung von oben ermöglichen. Außerdem kann eine einfache elektrische Kontaktierung der Schaltanordnung mittels des elektrischen Steckers erfolgen, um beispielsweise dessen Schaltzustand durch eine außerhalb der Sitzbelegungssensoreinheit angeordnete Auswerteeinheit auslesen zu lassen.
In einigen bevorzugten Ausgestaltungen ist die Schaltanordnung als Folienschalter ausgebildet. Dadurch kann als Folge einer hohen Maßgenauigkeit der elektrisch isolierenden Trägerfolie des Folienschalters eine hohe Genauigkeit und Reproduzierbarkeit hinsichtlich einer Veränderung des Schaltzustandes des zumindest einen aktiven Schaltelements durch Überschreiten des Schwellwertes für die in der Richtung senkrecht zur Unterstützungsfläche auf das zumindest eine aktive Schaltelement einwirkenden Kraft erreicht werden.
In vorteilhaften Ausgestaltungen weist die Schaltanordnung eine elektrisch isolierende Trägerfolie auf, auf der mindestens zwei elektrisch leitfähige Elektroden als schaltbare Kontaktanordnung beabstandet angeordnet sind. Das zumindest eine Schaltelement kann beispielsweise als kuppelförmiges, elektrisch zumindest teilweise leitfähiges Kontaktelement ausgebildet sein, das die mindestens zwei elektrisch leitfähigen Elektroden in der Richtung senkrecht zur Unterstützungsfläche teilweise überdeckt. Im kräftemäßig unbelasteten Zustand ist das Kontaktelement von den Elektroden beabstandet. Durch Beaufschlagung des Kontaktelements mit einer vorbestimmten Kraft in Richtung senkrecht zur Unterstützungsfläche ist ein elektrischer Kontakt zwischen den Elektroden herstellbar. Dadurch kann eine einfache, zuverlässige und reproduzierbare Änderung des Schaltzustands des zumindest einen aktiven Schaltelements erreicht werden.
In Ausgestaltungen weist die Schaltanordnung eine elektrisch isolierende Trägerfolie auf, auf der mindestens zwei elektrisch leitfähige Elektroden als schaltbare Kontaktanordnung beabstandet angeordnet sind. Das zumindest eine Schaltelement kann beispielsweise als elektrisch zumindest teilweise leitfähiges Kontaktelement ausgebildet sein, das an der der Auslöseoberfläche gegenüberliegenden Oberfläche derart angeordnet ist, dass es die mindestens zwei elektrisch leitfähigen Elektroden in der Richtung senkrecht zur Unterstützungsfläche zumindest teilweise überdeckt, im kräftemäßig unbelasteten Zustand von den Elektroden beabstandet ist, und dass durch Beaufschlagung des Kontaktelements mit einer vorbestimmten Kraft in der Richtung senkrecht zur Unterstützungsfläche ein elektrischer Kontakt zwischen den Elektroden herstellbar ist. Das Schaltelement kann beispielsweise als ein der Auslöseoberfläche gegenüberliegenden Oberfläche angeordnetes stempelförmiges Element ausgebildet sein, das sich in Richtung der und an der schaltbaren Kontaktanordnung erstreckt. An seinem der schaltbaren Kontaktanordnung zugeordneten Ende ist das stempelförmige Element dann vorzugsweise elektrisch leitfähig ausgebildet. Dadurch kann eine einfache, zuverlässige und reproduzierbare Änderung des Schaltzustands des zumindest einen aktiven Schaltelements erreicht werden.
Vorteilhaft umfasst der Folienschalter auf der Trägerfolie angebrachte und mit den elektrisch leitfähigen Elektroden kontaktierte SMT-Widerstände und elektrische Anschlusskontakte nach außen.
Das kuppelförmige, elektrisch zumindest teilweise leitfähige Kontaktelement kann beispielsweise aus Metall hergestellt sein oder auf einer den Elektroden zugewandten Seite metallisiert ausgeführt sein. Es kann sich bei Beaufschlagung mit einer vorbestimmten Kraft in Richtung senkrecht zur Unterstützungsfläche elastisch verformen oder seine Form behalten.
Bevorzugt kann das kuppelförmige Kontaktelement mittels einer Klebefolie auf der Trägerfolie befestigt sein.
Durch die Verwendung des federelastischen Mittels in Verbindung mit dem kuppelförmigen, elektrisch zumindest teilweise leitfähigen Kontaktelement kann eine verbesserte Stabilität einer Kraftabhängigkeit des Schaltzustands des zumindest einen aktiven Schaltelements bezüglich Änderungen der Temperaturund anderer Umgebungsbedingungen erzielt werden.
Eine besonders einfache Montage der Sitzbelegungssensoreinheit an einem Sitz kann erreicht werden, wenn die Trägerplatte mindestens ein Montagemittel zum Montieren der Sitzbelegungssensoreinheit an einem Unterbau eines Sitzes aufweist.
Vorteilhafte Beispiele für die Montagemittel umfassen Schnappverbinder oder Rasthaken zum Anbringen der Trägerplatte an einen Strukturrahmen und/oder an eine Feder einer Federstruktur des Sitzes. Die Rasthaken sind vorzugsweise einstückig an der Trägerplatte angeformt, um eine Befestigung ohne Werkzeug zu ermöglichen.
Außerdem wird vorgeschlagen, dass das Auslöseelement und/oder das Gehäuseteil zumindest überwiegend aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehen, der aus einer aus einer Gruppe ausgewählt, die von Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polypropylen (PP), Polyoxymethylen (POM), Polyethylen (PE), Polystyrol (PS), den Polyamiden (PA), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylennaphthalat (PEN), Polyethersulfon (PES), Polyphenylensulfid (PPS) und einem Gemisch aus zumindest zwei dieser Kunststoffe gebildet ist.
Dadurch können die für diese Werkstoffe bekannten Herstellverfahren (Spritzguss, Extrusion etc.) eingesetzt werden, durch die eine hohe Maßhaltigkeit, Einstückigkeit mehrerer Komponenten wie beispielsweise Trägerplatte und Rasthaken und geringere Stückkosten bei hoher Stückzahl ermöglicht werden können.
Unter „zumindest überwiegend“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Volumenanteil von mindestens 50%, bevorzugt mehr als 70% und, besonders bevorzugt, mehr als 80% verstanden werden. Der Begriff soll aber auch die Möglichkeit beinhalten, dass der Gegenstand vollständig, d.h. zu 100%, aus einem der genannten Werkstoffe besteht.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Sitz, insbesondere ein Fahrzeugsitz bereitgestellt. Der Sitz umfasst

– einen Sitzrahmen zur Aufständerung des Sitzes,
– einen Sitzboden zur Abstützung einer Person in einer Sitzposition,
– ein Sitzpolster zur Polsterung des Sitzbodens, wobei das Sitzpolster eine der Person in der Sitzposition zugewandte Oberseite und eine dem Sitzboden zugewandte Unterseite aufweist, und
– eine Aus- oder Weitergestaltungsform der offenbarten erfindungsgemäßen Sitzbelegungssensoreinheit.

Die Sitzbelegungssensoreinheit ist an dem Sitzboden derart angeordnet, dass die Auslöseoberfläche des Auslöseelements mit dem Sitzpolster mechanisch in Kontakt steht.
Die für die Sitzbelegungssensoreinheit dargelegten Vorteile gelten sinngemäß in vollem Umfang für einen derartigen Sitz.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigten:
1 eine schematische, geschnittene Seitenansicht eines Fahrzeugsitzes in einem unbesetzten Zustand mit einer installierten, erfindungsgemäßen Sitzbelegungssensoreinheit,
2 die Sitzbelegungssensoreinheit gemäß 1 in einer Explosionsdarstellung, und
3 eine Ansicht von unten einer möglichen Ausgestaltung des Auslöseelements.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt eine schematische, geschnittene Seitenansicht eines in einem Personenkraftwagen aufgeständerten, erfindungsgemäßen Sitzes 10, insbesondere eines Fahrzeugsitzes, in einem unbesetzten Zustand und aus einer Richtung senkrecht zu einer Fahrtrichtung des Personenkraftwagens.
Der Fahrzeugsitz umfasst einen als Federnstruktur ausgebildeten Sitzboden 12 zur Abstützung einer Person in einer Sitzposition und ein Sitzpolster mit einer Polsterabdeckung (nicht dargestellt) und einem Schaumstoffelement 14 zur Polsterung des Sitzbodens 12. Das Schaumstoffelement 14 weist eine einer sitzenden Person zugewandte Oberseite 16 und eine der Federnstruktur zugewandte Unterseite (B-Oberfläche 18) auf. Die Schnittebene der in der 1 dargestellten Ansicht verläuft durch eine Mitte des Schaumstoffelements 14.
Ferner beinhaltet der Fahrzeugsitz eine Sitzbelegungssensoreinheit 20 zur Erkennung einer Belegung des Fahrzeugsitzes.
Die Sitzbelegungssensoreinheit 20 ist in 2 in einer Explosionsdarstellung dargestellt. Die Sitzbelegungssensoreinheit 20 umfasst eine aus thermoplastischem Kunststoff bestehende Trägerplatte 22 mit einer Unterseite und einer gegenüberliegenden Oberseite, wobei die Unterseite in einem betriebsbereiten Zustand einem Boden des Personenkraftwagens zugewandt ist, auf dem der Sitz 10 aufgeständert ist. In einer alternativen Ausgestaltung kann die Trägerplatte auch aus Metall oder aus einer Kombination vom Metall und thermoplastischem Kunststoff hergestellt sein. Auf der Oberseite der Trägerplatte 22 ist eine ebene Unterstützungsfläche 24 ausgebildet.
Die Trägerplatte 22 weist zum Montieren der Sitzbelegungssensoreinheit 20 an dem Unterbau des Sitzes 10, insbesondere an der Federnstruktur, mehrere als Halteklammer ausgebildete Montagemittel 26 auf. Die Halteklammern bestehen aus demselben thermoplastischen Kunststoff wie die Trägerplatte 22 und wurden in einem geeigneten Herstellverfahren einstückig mit der Trägerplatte 22 ausgebildet. Die Halteklammern halten die Trägerplatte 22 durch Klemmverbindungen an Federn der Federnstruktur in einer gewünschten Position an der B-Oberfläche 18 des Schaumstoffelements 14.
Die Sitzbelegungssensoreinheit 20 beinhaltet ferner ein auf der Unterstützungsfläche 24 befestigtes Gehäuseteil 28. Das Gehäuseteil 28 besteht vollständig aus einem thermoplastischen Kunststoff, beispielsweise aus Polyoxymethylen (POM), und weist im Wesentlichen die Form eines geraden, allgemeinen Zylinders auf. Eine Querschnittsfläche des Gehäuseteils 28 umfasst eine kreissegmentförmigen Bereich 30 und einen angrenzenden rechteckförmigen Bereich 32. Das Gehäuseteil 28 ist nach oben und unten offen und grenzt mit der unteren Öffnung bündig an die Unterstützungsfläche 24 der Trägerplatte 22, die somit als unterer Verschluss des Gehäuseteils 28 dient. An dieser Stelle wird ein modularer Aufbau der Sitzbelegungssensoreinheit 20 besonders deutlich erkennbar, da die Trägerplatte 22 leicht durch eine andere fahrzeugsitzspezifische Trägerplatte ersetzt gedacht werden kann.
Weiterhin umfasst die Sitzbelegungssensoreinheit 20 eine Schaltanordnung 42 mit einem Schaltelement 46. Die Schaltanordnung 42 ist beispielsweise als Folienschalter ausgebildet. Der Folienschalter weist eine elektrisch isolierende Trägerfolie 44 beispielsweise aus Polyethylenterephthalat (PET) auf, auf der zwei elektrisch leitfähige Elektroden als schaltbare Kontaktanordnung voneinander beabstandet angeordnet sind (nicht dargestellt). Das Schaltelement 46 ist in der dargestellten Ausführung als kuppelförmiges, elektrisch leitfähiges Kontaktelement ausgebildet, das die zwei elektrisch leitfähigen Elektroden in einer Richtung 56 senkrecht zur Unterstützungsfläche 24 teilweise überdeckt. In einem kräftemäßig unbelasteten Zustand ist das Schaltelement 46 von den Elektroden beabstandet. Durch Beaufschlagung des Kontaktelements mit einer vorbestimmten Kraft in der Richtung 56 senkrecht zur Unterstützungsfläche 24 ist ein elektrischer Kontakt zwischen den Elektroden durch Verformung des kuppelförmigen Kontaktelements herstellbar.
Der druckempfindliche Schalter 42 beinhaltet außerdem in bekannter Weise auf der Trägerfolie 44 angebrachte und mit den elektrisch leitfähigen Elektroden kontaktierte SMT-Widerstände (nicht dargestellt) zur Auslese eines Schaltzustandes sowie elektrische Anschlusskontakte 48 nach außen, die als Crimp-Kontakte ausgebildet sind.
Des Weiteren weist das Gehäuseteil 28 ein Steckergehäuseteil 36 zur Aufnahme eines elektrischen Steckers auf. Das Steckergehäuseteil 36 schließt sich an den rechteckförmigen Bereich 32 des Gehäuseteils 28 an, besteht z.B. ebenfalls aus POM und ist stoffschlüssig mit diesem verbunden. Der Stecker ist in einem betriebsbereiten Zustand der Sitzbelegungssensoreinheit 20 dazu vorgesehen, elektrische Verbindungen zu den elektrischen Anschlusskontakten 48 der Schaltanordnung 42 bereitzustellen. Diese Anordnung vermeidet eine umständliche Lötmontage und ermöglicht eine einfache Montage der Schaltanordnung 42 von oben.
Das Gehäuseteil 28 weist Rastmittel (nicht dargestellt) zur Halterung der Trägerfolie 44 der Schaltanordnung 42 auf, so dass die Schaltanordnung 42 in einem betriebsbereiten Zustand an dem Gehäuseteil 28 gehaltert ist, wodurch die Modularität des Aufbaus unterstützt wird.
Ein deckelförmig ausgebildetes Auslöseelement 50 der Sitzbelegungssensoreinheit 20 mit einer Auslöseoberfläche 52 besteht aus POM und dient der Übertragung einer Kraft F, die von einem Sitzbenutzer in der Richtung 56 senkrecht zur Unterstützungsfläche 24 ausgeübt wird, auf das Schaltelement 46 der Schaltanordnung 42. Die Auslöseoberfläche 52 ist in Bezug auf die Richtung 56 senkrecht zur Unterstützungsfläche 24 weiter von dieser entfernt als das Schaltelement 46. An der der Auslöseoberfläche 52 gegenüberliegenden Unterseite des Auslöseelements 50 ist zur Übertragung der Kraft F auf die Schaltanordnung 42 vorzugsweise ein stempelförmiges Betätigungselement 58 angeordnet, das sich von dem Auslöseelement 50 in Richtung des Schaltelements 46 und der schaltbaren Kontaktanordnung hin erstreckt (siehe 3). Das stempelförmige Betätigungselement 58 kann beispielsweise einstückig an dem Auslöseelement 50 angeformt sein. Alternativ kann das Betätigungselement 58 als eigenständige Komponente mit geeigneten Mitteln an dem Auslöseelement 50 montiert sein.
Es ist anzumerken, dass in einer besonders einfachen Ausgestaltung der Schaltanordnung 42, das Schaltelement als elektrisch zumindest teilweise leitfähiges Kontaktelement 60 ausgebildet sein kann, das an der der Auslöseoberfläche 52 gegenüberliegenden Oberfläche derart angeordnet ist, dass es die mindestens zwei elektrisch leitfähigen Elektroden als schaltbare Kontaktanordnung in der Richtung senkrecht zur Unterstützungsfläche zumindest teilweise überdeckt. Das Schaltelement kann beispielsweise an dem Betätigungsende des stempelförmigen Betätigungselements 58 angeordnet sein. Im kräftemäßig unbelasteten Zustand ist ein solches Schaltelement 60 von den Elektroden beabstandet. Wird die Auslöseoberfläche 52 hingegen mit einer vorbestimmten Kraft in der Richtung senkrecht zur Unterstützungsfläche beaufschlagt, wird das Kontaktelement 60 gegen die darunterliegende schaltbare Kontaktanordnung gedrückt so dass ein elektrischer Kontakt zwischen den Elektroden herstellbar ist.
Das Gehäuseteil 28 weist an seiner Außenseite Führungsmittel 38 auf, die durch die Übergänge zwischen dem kreissegmentförmigen Bereich 30 und dem angrenzenden rechteckförmigen Bereich 32 gebildet werden und mittels derer das deckelförmige Auslöseelement 50 senkrecht zur Unterstützungsfläche 24 geführt und senkrecht zur Unterstützungsfläche 24 verschiebbar gelagert ist.
Unterhalb eines vorbestimmten Schwellwerts für die von einem Sitzbenutzer in der Richtung 56 senkrecht zur Unterstützungsfläche 24 ausgeübte Kraft F wird diese durch ein als Spiralfeder ausgebildetes federelastisches Mittel 34 kompensiert, das zwischen der Unterstützungsfläche 24 und dem deckelförmigen Auslöseelement 50 angeordnet ist und das deckelförmige Auslöseelement 50 unterhalb des vorbestimmten Schwellwerts für die Kraft F auf Abstand hält. Das federelastische Mittel 34 dient dazu, eine Änderung eines Schaltzustands der Schaltanordnung 42 erst bei einem Erreichen und Überschreiten des vorbestimmten Schwellwerts für die Kraft F zu erlauben.
Durch eine entsprechende Auslegung des federelastischen Mittels 34 kann der vorbestimmte Schwellwert für die Kraft F auf einen gewünschten Zielwert eingestellt werden. Zur Erleichterung der Montage und zur Führung ist die Spiralfeder auf einer ihr zugewandten Unterseite des deckelförmigen Auslöseelements 50 mit diesem verbunden.
An gegenüberliegenden Positionen an der Außenseite des Gehäuseteils 28 ausgebildete Rastnasen 40 korrespondieren mit Durchbrüchen 54 an einer Außenseite des deckelförmigen Auslöseelements 50 und halten dieses im unbelasteten Fall gegen die Federkraft des federelastischen Mittels 34 in Position.
Die Sitzbelegungssensoreinheit 20 ist an der Federnstruktur des Sitzes 10 derart angeordnet, dass die Auslöseoberfläche 52 des deckelförmigen Auslöseelements 50 mit dem Schaumstoffelement 14 mechanisch in Kontakt steht (1).
Wie aus der 2 ersichtlich ist das Schaltelement 46 des druckempfindlichen Schalters 42 im montierten und betriebsbereiten Zustand der Sitzbelegungssensoreinheit 20 in einer parallel zur Unterstützungsfläche 24 angeordneten, gedachten Ebene durch das Schaltelement 46 zu einem weit überwiegenden Teil, nämlich nur mit Ausnahme der Stelle, an der die elektrischen Anschlusskontakte 48 nach außen geführt sind, von dem Gehäuseteil 28 umschlossen und somit wirksam gegen mechanische Einwirkungen und gegenüber Umgebungsbedingungen geschützt.
Bezugszeichenliste

10: Sitz
12: Sitzboden
14: Schaumstoffelement
16: Oberseite
18: B-Oberfläche
20: Sitzbelegungssensoreinheit
22: Trägerplatte
24: Unterstützungsfläche
26: Montagemittel
28: Gehäuseteil
30: kreissegmentförmiger Bereich
32: rechteckförmigen Bereich
34: federelastisches Mittel
36: Steckergehäuseteil
38: Führungsmittel
40: Rastnase
42: druckempfindlicher Schalter
44: Trägerfolie
46: Schaltelement
48: Anschlusskontakte
50: Auslöseelement
52: Auslöseoberfläche
54: Durchbruch
56: senkrechte Richtung
58: stempelförmiges Betätigungselement
60: Schaltelement an Betätigungselement
F: Kraft

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202014010173 U1 [0005]

Claims

Sitzbelegungssensoreinheit (20) zur Erkennung einer Belegung eines Sitzes (10), insbesondere eines Fahrzeugsitzes, umfassend – eine Trägerplatte (22) mit einer Unterseite und einer gegenüberliegenden Oberseite, wobei die Unterseite in einem betriebsbereiten Zustand einem Boden zugewandt ist, auf dem der Sitz (10) aufgeständert ist, und auf der Oberseite eine ebene Unterstützungsfläche (24) ausgebildet ist, – eine Schaltanordnung (42), – ein auf der Unterstützungsfläche (24) angeordnetes Gehäuseteil (28), – zumindest ein federelastisches Mittel (34), – ein Auslöseelement (50) mit einer Auslöseoberfläche (52), die in Bezug auf eine Richtung (56) senkrecht zur Unterstützungsfläche (24) weiter von dieser entfernt ist als die Schaltanordnung (42), wobei das zumindest eine federelastische Mittel (34) zwischen der Unterstützungsfläche (24) und dem Auslöseelement (50) angeordnet und dazu vorgesehen ist, das Auslöseelement (50) bei Einwirken einer senkrecht zur Unterstützungsfläche (24) gerichteten Kraft (F) auf die Auslöseoberfläche (52) des Auslöseelements (50) unterhalb eines vorbestimmten Schwellwerts für die Kraft (F) auf Abstand zu halten, um eine Änderung eines Schaltzustands der Schaltanordnung (42) erst bei einem Erreichen und Überschreiten des vorbestimmten Schwellwerts für die Kraft (F) zu erlauben, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltanordnung (42) zumindest eine schaltbare Kontaktanordnung und zumindest ein, der schaltbaren Kontaktanordnung zugeordnetes, Schaltelement (46, 60) umfasst, dass das Auslöseelement (50) derart mit der Schaltanordnung (42) zusammenwirkt, dass durch das Auslöseelement das zumindest eine Schaltelement (46, 60) beim Überschreiten des vorbestimmten Schwellwerts für die Kraft (F) eine Änderung des Schaltzustands bezüglich der schaltbaren Kontaktanordnung durchführt, und dass das Gehäuseteil (28) das zumindest eine Schaltelement (46) in zumindest einer parallel zur Unterstützungsfläche (24) angeordneten Ebene durch das Schaltelement (46, 60) zu einem überwiegenden Teil umschließt und dass die schaltbare Kontaktanordnung der Schaltanordnung (42) an dem Gehäuseteil (28) gehaltert ist.
Sitzbelegungssensoreinheit (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseteil (28) im Wesentlichen in Form eines geraden, allgemeinen Zylinders ausgebildet ist.
Sitzbelegungssensoreinheit (20) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseteil (20) Rastmittel zur Halterung der Schaltanordnung (42) aufweist.
Sitzbelegungssensoreinheit (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslöseelement (50) deckelförmig ausgebildet ist.
Sitzbelegungssensoreinheit (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseteil (28) Führungsmittel (38) aufweist, mittels derer das Auslöseelement (50) senkrecht zur Unterstützungsfläche (24) geführt und senkrecht zur Unterstützungsfläche (24) verschiebbar gelagert ist.
Sitzbelegungssensoreinheit (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseteil (28) ein Steckergehäuseteil (36) zur Aufnahme eines elektrischen Steckers aufweist, wobei der Stecker in einem betriebsbereiten Zustand der Sitzbelegungssensoreinheit (20) dazu vorgesehen ist, elektrische Verbindungen zu der zumindest einen schaltbaren Kontaktanordnung bereitzustellen.
Sitzbelegungssensoreinheit (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltanordnung (42) als Folienschalter ausgebildet ist.
Sitzbelegungssensoreinheit (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltanordnung (42) eine elektrisch isolierende Trägerfolie (44) aufweist, auf der mindestens zwei elektrisch leitfähige Elektroden als schaltbare Kontaktanordnung voneinander beabstandet angeordnet sind, und dass das zumindest eine Schaltelement (46) als kuppelförmiges, elektrisch zumindest teilweise leitfähiges Kontaktelement ausgebildet ist, das die mindestens zwei elektrisch leitfähigen Elektroden in der Richtung (56) senkrecht zur Unterstützungsfläche (24) teilweise überdeckt, im kräftemäßig unbelasteten Zustand von den Elektroden beabstandet ist und dass durch Beaufschlagung des Kontaktelements mit einer vorbestimmten Kraft (F) in der Richtung (56) senkrecht zur Unterstützungsfläche (24) ein elektrischer Kontakt zwischen den Elektroden herstellbar ist.
Sitzbelegungssensoreinheit (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltanordnung (42) eine elektrisch isolierende Trägerfolie (44) aufweist, auf der mindestens zwei elektrisch leitfähige Elektroden als schaltbare Kontaktanordnung voneinander beabstandet angeordnet sind, und dass das zumindest eine Schaltelement (60) als elektrisch zumindest teilweise leitfähiges Kontaktelement ausgebildet ist, das an der der Auslöseoberfläche (52) gegenüberliegenden Oberfläche derart angeordnet ist, dass es die mindestens zwei elektrisch leitfähigen Elektroden in der Richtung (56) senkrecht zur Unterstützungsfläche (24) zumindest teilweise überdeckt, im kräftemäßig unbelasteten Zustand von den Elektroden beabstandet ist, und dass durch Beaufschlagung des Kontaktelements mit einer vorbestimmten Kraft (F) in der Richtung (56) senkrecht zur Unterstützungsfläche (24) ein elektrischer Kontakt zwischen den Elektroden herstellbar ist.
Sitzbelegungssensoreinheit (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatte (22) mindestens ein Montagemittel (26) zum Montieren der Sitzbelegungssensoreinheit (20) an einem Unterbau (12) des Sitzes (10) aufweist.
Sitzbelegungssensoreinheit (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslöseelement (50) und/oder das Gehäuseteil (28) zumindest überwiegend aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehen, der aus einer Gruppe ausgewählt ist, die von Acrylnitril-Butadien-Styrol, Polypropylen, Polyoxymethylen, Polyethylen, Polystyrol, den Polyamiden, Polymethylmethacrylat, Polyethylenterephthalat, Polyethylennaphthalat, Polyethersulfon, Polyphenylensulfid und einem Gemisch aus zumindest zwei dieser Kunststoffe gebildet ist.
Sitz (10), insbesondere Fahrzeugsitz, umfassend: – einen Sitzrahmen zur Aufständerung des Sitzes (10), – einen Sitzboden (12) zur Abstützung einer Person in einer Sitzposition, – ein Sitzpolster zur Polsterung des Sitzbodens (12), wobei das Sitzpolster eine der Person in der Sitzposition zugewandte Oberseite (16) und eine dem Sitzboden (12) zugewandte Unterseite (18) aufweist, – eine Sitzbelegungssensoreinheit (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Sitzbelegungssensoreinheit (20) an dem Sitzboden (12) derart angeordnet ist, dass die Auslöseoberfläche (52) des Auslöseelements (50) mit dem Sitzpolster mechanisch in Kontakt steht.