DE9414164U1

DE9414164U1 - Sitzkontaktschalter

Info

Publication number: DE9414164U1
Application number: DE9414164U
Authority: DE
Original assignee: ZABEL GmbH
Current assignee: ZABEL GmbH
Priority date: 1994-09-01
Filing date: 1994-09-01
Publication date: 1994-11-17
Anticipated expiration: 2004-09-02

Description

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Zabel GmbH, Elbestraße 27, 47800 Krefeld Sitzkontaktschalter

Die Erfindung betrifft einen Sitzkontaktschalter, insbesondere für Sitze in Kraft- oder Luftfahrzeugen, der unterhalb einer Polsterung der Sitzfläche und/oder der Rückenlehne angeordnet und an eine Steuerelektronik angeschlossen ist. Sitzkontaktschalter gehören zu aktiven Sicherheitssystemen in Kraftfahrzeugen oder Luftfahrzeugen. In Nutzfahrzeugen registriert der Sitzkontaktschalter beispielsweise, ob der Sitz des Fahrzeugführers besetzt ist. Die angeschlossene Steuerelektronik oder Fahrzeugelektronik registriert die Statusmeldung des Sitzkontaktschalters und leitet programmgemäße Reaktionen ein, wie z. B. Aktivierung der Wegfahrsperre und/oder Zündunterbrechung .

Aus der Praxis bekannte Sitzkontaktschalter bestehen aus einer Folientastatur mit einer Anzahl von Kontaktpunkten auf einem Kunststoffträger. Schließt einer dieser Kontaktpunkte durch den Druck des Sitzenden auf die Sitzfläche, dann wird der Sitz nach dem Prinzip einer Oder-Schaltung als besetzt angesehen. Das hat verschiedene Nachteile. Der Sitzkontaktschalter löst nicht nur bei Personen, sondern auch bei Ablage von Gegenständen auf der Sitzfläche aus. Der Sitzkontaktschalter löst nur in bestimmten definierten Sitzpositionen aus, wenn z. B. eine Person auf der vorde-

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ren Kante der Sitzfläche sitzt, wird der Sitzkontaktschalter nicht ausgelöst. Bei dem bekannten Sitzkontaktschalter handelt es sich um einen mechanischen Schalter, der durch Verschleiß nur eine endliche Anzahl von Schaltspielen hat. Der Sitzkontaktschalter wird auch in seiner Funktion durch die Dauerverformung des Kunststoffträgers, insbesondere auch bei den in Kraftfahrzeugen auftretenden Temperaturen zwischen minus 40⁰C und ca. 85⁰C, stark beeinträchtigt und kann gegebenenfalls zu einem Dauerkontakt führen. Der Sitzkontaktschalter hat auch nur zwei Betriebsstände, entweder ist der Schalter geschlossen oder er ist nicht geschlossen. Er gibt keine Meldung über seine Funktionsfähigkeit ab. Schließlich muß der bekannte Sitzkontaktschalter an jeden Sitztyp mechanisch angepaßt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Sitzkontaktschalter anzugeben, der universell einsetzbar ist, verschleißfrei und temperaturunabhängig arbeitet und neben Informationen über die Belegung des Sitzes bei Defekt seine Funktionsausfall anzeigt. Darüber hinaus soll der Sitzkontaktschalter nur bei Personen und nicht bei Ablage von Gegenständen auslösen.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einen Sitzkontaktschalter der eingangs beschriebenen Gattung, der gekennzeichnet ist durch eine Sensorelektrode, die mit einer Gegenelektrode aus einem die Polsterung beaufschlagenden Körperteil eine Kapazität bildet, wobei die Kapazität von der einerseits an die Sensorelektrode und andererseits an die Fahrzeugmasse angeschlossen Steuerelektronik erfaßt wird.

Erfindungsgemäß wird anstelle der physikalischen Meßgröße Druck zum Erkennen des Betriebszustandes des Sitzes eine

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Kapazität gemessen. Es wird die Kapazität zwischen der Sensorelektrode, die vorzugsweise eine Sensorfläche ist, und einem Körperteil des Menschen gemessen. Bei dem Körperteil kann es sich um Gesäß und Oberschenkel handeln, wenn die Sensorelektrode unter der Sitzpolsterung angeordnet ist, oder um den Rücken des Menschen, wenn die Sensorelektrode unter der Rückenpolsterung des Sitzes angeordnet ist. Durch Einsinken des Körperteils in die Polsterung wird eine Kapazitätsänderung hervorgerufen, die von der Steuerelektronik in ein elektrisches Ausgangssignal {Spannung oder Frequenz) umgewandelt wird. Die elektrische Verbindung zwischen dem Menschen und der Steuerelektronik erfolgt über den hochohmigen Widerstand des Menschen und seiner Kapazität zur Fahrzeugmasse über die Fahrzeugmasse.

Dieser kapazitiv arbeitende Sitzkontaktschalter registriert den Betriebszustand des jeweiligen Sitzes, insbesondere Menschen in beliebigen Sitzpositionen. Der Sitzkontaktschalter arbeitet berührungslos und verschleißfrei, hat somit eine unendliche Anzahl von Schaltspielen. Er wird in seiner Funktionsfähigkeit auch nicht durch die im Kraftfahrzeug auftretenden Temperaturen beeinflußt. Seine Funktonsfähigkeit wird durch die Art des abgebenden Signals an die auswertende Elektronik bestimmt. Im Fehlerfall ist das Ausgangssignal gleich Null. Das kann von der Elektronik erkannt werden. Der Sitzkontaktschalter kann universell für jeden Sitz ausgelegt werden. Eine Anpassung an den jeweiligen Sitztyp kann durch Programmänderung der Auswertelektronik erfolgen.

Der erfindungsgemäße Sitzkontaktschalter läßt sich in verschiedenen Fahrzeugtypen einsetzen. Bei Nut&zgr;fahrzeugen kann er mit einer Wegfahrsperre gekoppelt werden, die an-

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spricht, wenn der Fahrersitz nicht besetzt ist. Das ist z. B. wichtig bei Gabelstablern und Landmaschinen mit Totmannschaltung. In PKWs kann der Sitzkontaktschalter mit einem Meldesystem für eine Gurtanlegeaufforderung oder mit einem Meldesystem für den Beifahrerairbag gekoppelt werden, der nur ausgelöst werden soll, wenn sich eine Person auf dem Beifahrersitz befindet. In Luftfahrzeugen kann der Sitzkontaktschalter mit einem Meldesystem für die Gurtanlegeaufforderung gekoppelt werden. Dann kann die Anschnallkontrolle durch die Flugbegleitung entfallen, weil mit Hilfe des Sitzkontaktschalters bei jedem besetzten Sitz das Gurtanlegen überprüft werden kann.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist die Steuerelektronik einen astabilen Multivibrator mit einem RC-Glied auf, dessen Kondensator die Kapazität zwischen Sensorelektrode und Gegenelektrode ist. Um ein frequenzabhängiges Ausgangssignal zu erzeugen, kann die Steuerelektronik einen Schmitt-Trigger zur Erzeugung periodischer Rechtecksignale aufweisen. Bei einer solchen Schaltung ist die abgegebene Signalfrequenz hoch, wenn keine Person auf dem Sitz sitzt. Setzt sich eine Person auf den Sitz, und sinkt in die Polsterung der Sitzfläche oder des Rückenteils ein, dann verringert sich der Abstand zwischen Sensorelektrode und Gegenelektrode, so daß die Signalfrequenz des Sensors absinkt. Tritt eine Störung der Elektronik auf, z. B. eine Unterbrechung des Spannungsversorgenden Kabels, dann ist die Signalfrequenz gleich Null.

Störungen der kapazitiven Messung können vermieden werden, wenn eine Schirmelektrode vorgesehen ist, die die Sensorelektrode randseitig umgibt oder die auf der polsterabgewandten Seite der Sensorelektrode angeordnet ist, insbesondere wenn die Sensorelektrode am nicht invertieren-

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den Eingang eines Operationsverstärkers anliegt, zwischen dessen Ausgang und dem invertierenden Eingang die Schirmelektrode geschaltet ist. Damit folgt das Potential der Schirmelektrode dem Meßsignal. Es handelt sich um eine sogenannte aktive Schirmung, die sich von einer normalen Schirmung, bei der die Schirmelektrode auf Massepotential liegt, dadurch unterscheidet, daß Spannungsdifferenzen vermieden werden und somit keine parasitäre Kapazität zwischen Sensorelektronde und Schirmelektrode in die Messung eingeht.

Im folgenden wird ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert; es zeigen:

Fig. 1 schematisch das Schaltbild einer Steuerelektronik für einen Sitzkontaktschalter,

Fig. 2 schematisch die Seitenansicht eines Kraftfahrzeug-Sitzes mit einem Sitzkontaktschalter.

Der in Fig. 2 wiedergegebene Kraftfahrzeugsitz weist eine Sitzpolsterung 1 mit Sitzfläche 2 sowie eine Rückenlehne 3 mit Rückenpolsterung 4 auf. Unter der Sitzpolsterung 2 ist eine Sensorelektrode 5 angeordnet, die bei der dargestellten Ausführung eine Sensorfläche bildet. Im einzelnen nicht dargestellt ist, daß die Sensorelektrode 5 randseitig von einer Schirmelektrode umgeben sein kann oder unterseitig mit einer Schirmelektrode abgedeckt sein kann. Die Anordnung aus Sensorelektrode 5 und zugeordneter Schirmelektrode kann auch auf der Rückseite der Rückenpolsterung 4 angeordnet sein.

Die Sensorelektrode 5 bildet zusammen mit einer Gegenelektrode 6 aus einem die Sitzpolsterung 2 beaufschlagenden

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Körperteil eine Kapazität. Die Kapazität wird von einer Steuerelektronik 7 erfaßt und ausgewertet, die einerseits an die Fahrzeugmasse 8 und andererseits an die Sensorelektrode 5 angeschlossen ist.

In Fig. 1 erkennt man, daß dazu die Sensorelektrode 5 einerseits an den nicht invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 02 und andererseits über einen Widerstand RC an den Signalausgang 9 angeschlossen ist. Zwischen den Ausgang des Operationsverstärkers 02 und seinen invertierenden Eingang ist die schon erwähnte Schirmelektrode 10 geschaltet. Damit folgt das Potential der Schirmelektrode 10 dem Meßsignal und es können keine parasitären Kapazitäten zwischen der Sensorelektrode 5 und der Schirmelektrode 10 in die Messung eingehen.

Der Ausgang des Operationsverstärkers 02 führt zum invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 01, der mit weiteren, in Fig. 1 wiedergegebenen Bauteilen einen Schmitt-Trigger zur Erzeugung periodischer Rechtecksignale am Ausgang 9 bildet.

Für den Betrieb des Sitzkontaktschalters ergeben sich im wesentlichen drei verschiedene Bereiche. Wenn keine Person auf dem Sitz sitzt, ist die am Ausgang 9 anliegende Signalfrequenz hoch. Wenn eine Person auf dem Sitz sitzt, verringert sich der Abstand zwischen der vom Körperteil gebildeten Gegenelektrode 6 und der Sensorelektrode 5, so daß die Signalfrequenz am Ausgang 9 absinkt. Wenn eine Störung der Elektronik eintritt, liegt am Ausgang 9 kein Signal an.

Claims

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1. Sitzkontaktschalter, insbesondere für Sitze in Kraft- oder Luftfahrzeugen, der unter einer Polsterung der Sitzfläche und/oder der Rückenlehne angeordnet und an eine Steuerelektronik angeschlossen ist, gekennzeichnet durch eine Sensorelektrode (5), die mit einer Gegenelektrode (6) aus einem die Polsterung (1, 4) beaufschlagenden Körperteil eine Kapazität bildet, wobei die Kapazität von der einerseits an die Sensorelektrode (5) und andererseits an die Fahrzeugmasse (8) angeschlossenen Steuerelektronik (7) erfaßt wird.

2. Sitzkontaktschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorelektrode (5) eine Sensorfläche ist.

3. Sitzkontaktschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektronik (7) einen astabilen Multivibrator und ein RC-Glied aufweist, dessen Kondensator die Kapazität zwischen Sensorelektrode (5) und Gegenelektrode (6) ist.

4. Sitzkontaktschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektronik (7) einen Schmitt-Trigger zur Erzeugung periodischer Rechtecksignale aufweist.

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5. Sitzkontaktschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Schirmelektrode (10), die die Sensorelektrode (5) randseitig umgibt oder die auf der polsterabgewandten Seite der Sensorelektrode (5) angeordnet ist.

6. Sitzkontaktschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorelektrode (5) am nicht invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers

(02) anliegt, zwischen dessen Ausgang und invertierendem Eingang die Schirmelektrode (10) geschaltet ist.