EP1361967A2 - Device for receiving a force actin upon a vehicle seat - Google Patents

Device for receiving a force actin upon a vehicle seat

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Publication number
EP1361967A2
EP1361967A2 EP02708162A EP02708162A EP1361967A2 EP 1361967 A2 EP1361967 A2 EP 1361967A2 EP 02708162 A EP02708162 A EP 02708162A EP 02708162 A EP02708162 A EP 02708162A EP 1361967 A2 EP1361967 A2 EP 1361967A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
seat
spring element
spring
base plate
force
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02708162A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Andreas Aumer
Ulrich Deml
Manfred Frimberger
Karl-Heinz Eglseder
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP1361967A2 publication Critical patent/EP1361967A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60NSEATS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES; VEHICLE PASSENGER ACCOMMODATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60N2/00Seats specially adapted for vehicles; Arrangement or mounting of seats in vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60NSEATS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES; VEHICLE PASSENGER ACCOMMODATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60N2/00Seats specially adapted for vehicles; Arrangement or mounting of seats in vehicles
    • B60N2/002Seats provided with an occupancy detection means mounted therein or thereon
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M65/00Testing fuel-injection apparatus, e.g. testing injection timing ; Cleaning of fuel-injection apparatus
    • F02M65/003Measuring variation of fuel pressure in high pressure line
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L23/00Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid
    • G01L23/08Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid operated electrically
    • G01L23/14Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid operated electrically by electromagnetic elements
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0026Transmitting or indicating the displacement of flexible, deformable tubes by electric, electromechanical, magnetic or electromagnetic means
    • G01L9/0029Transmitting or indicating the displacement of flexible, deformable tubes by electric, electromechanical, magnetic or electromagnetic means using variations in inductance

Definitions

  • the invention relates to a device for absorbing a force acting on a seat, in particular a vehicle seat.
  • the determination of the occupant weight is becoming increasingly important.
  • the occupant weight and possibly also the weight distribution over the vehicle seat are suitable parameters for determining an "out of position" of the occupant. With such an "out of position” attitude of the occupant, a complete inflation of the airbag can do more harm to the occupant than it does good.
  • Such "out of position” cases occur when the occupant bends his head directly in front of the airbag outlet opening. In particular, small, light people are at risk because of their stature sit far in front of the steering wheel and may be at risk if the airbag is deployed suddenly.
  • the determination of the occupant weight is usually necessary in conjunction with optical or other means for occupant position detection in order to determine whether one or more stages of a multi-stage airbag are to be activated. This minimizes the risk of injury to the occupant.
  • DE 38 09 074 AI discloses a device in which pressure sensors attached to the seat support components carrying the seat cushion and the seat back indicate a change in weight. A front and a rear sensor, measuring pressure forces, is attached to each seat rail.
  • Strain gauges, capacitive or piezoelectric elements are generally used to absorb pressure changes.
  • a disadvantage of such a measuring device is that very small deformations on the existing seat structure must be detected by sensors. Path changes in the tens of ⁇ range pose a problem with regard to the resolution of the measurement signal.
  • the measuring arrangement must also be protected against overload. To do this, mechanical stops in the range of a few tens of ⁇ m would have to be produced in the known measuring device.
  • Geometric changes due to temperature influences have the same orders of magnitude as the measured variable in the known measuring device.
  • the known measuring device therefore requires a device for compensating for such temperature influences.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a device for absorbing a force acting on a seat, which ensures good resolution and is susceptible to faults.
  • the invention is solved by the features of patent claim 1.
  • a spring element is additionally introduced into the existing seat support structure, which couples the seat support components to one another.
  • the seat with seat cushion and seat back attached to the seat support structure is thus spring-loaded.
  • a sensor is provided which records the spring travel of the spring element or a change in the spring travel or a position of the spring element.
  • Seat support components are essentially seat structures that support the seat with seat upholstery and backrest, in particular a base plate for the seat - in the case of a vehicle seat this is usually the bottom part of the body - seat rails for moving the seat that holds the seat with the seat rails connecting slides or seat struts that slide in the seat rails to hold the seat cushion or backrest.
  • the spring element is introduced into the force path “seat - seat rail - base plate” in such a way that it yields resiliently as soon as a force and in particular a weight force caused by an object or an occupant on the seat acts on the seat.
  • the spring element has a large spring travel and therefore delivers a significant signal.
  • the weight as a force quantity is determined by measuring the spring travel / the deformation of the spring element. There is preferably proportionality between the quantities force and spring travel.
  • the spring element has a defined spring constant, so that a certain deformation of the spring element stands for a certain weight force acting on the spring element.
  • the spring element is defined to be resilient when the weight load is transmitted via seat support components, and returns to its starting position when the weight load is ended.
  • a spring travel is generated when the vehicle seat is loaded, which allows a very good resolution of the force quantity to be determined.
  • a spring travel generated as a result of temperature change is negligible compared to a spring travel generated by the action of force.
  • Components do not require an extremely high tolerance accuracy, so that the device can be manufactured inexpensively.
  • a standard sensor can also be used as a sensor for measuring the spring travel. The route measurement is technically possible and can also be industrialized.
  • the spring travel is preferably greater than or equal to 0.1 mm, in particular greater than or equal to 0.5 mm, and approximately 1 mm for a particularly good resolution.
  • the maximum deflection is less than 5 mm.
  • a distance traveled by the spring element of 1/100 mm can be resolved using commercially available sensors, which corresponds, for example, to a weight load of 1 kg with a spring constant of 10 6 N / m. The weight can therefore be measured to the nearest kg.
  • the spring element with associated sensor can preferably be arranged between a seat rail and a base plate as seat support components. Then a spring element with an associated sensor is preferably provided at each support point between the seat rail and base plate, ie preferably 4 spring element / sensor arrangements at the ends of the seat rails between seat rail and base plate.
  • the spring element with sensor can be arranged between the seat and the seat rail, again preferably in each support point, i.e. total 4
  • a spring element couples a carriage (3) which supports the seat and is displaceably mounted in the seat rail (2) with a seat strut (4), or else a first component of the carriage with a further component of the carriage.
  • Figure 1 shows a first embodiment of the invention in cross section.
  • Fig. 2 shows another embodiment of the invention in cross section.
  • FIG. 1 shows a device for absorbing a force F acting on a seat.
  • FIG. 1 Only a small section of a seat support structure is shown in cross section at one end of a seat rail 2.
  • the seat rail 2 ends in FIG. 1 on the right-hand side and is coupled via a spring element 5 to a base plate 1, which in turn is shown only in one section in its longitudinal extent.
  • the spring element 5 is surrounded by a housing 6.
  • the housing 6 is preferably a hollow profile body. The housing 6 protects the spring element 5 and in particular the sensor presented further below.
  • Bores 61 of the housing 6 allow a screw connection between the seat rail 2 and the spring element 5.
  • a fastening screw 9 is guided through the bore 61.
  • Two nuts 10 fix the seat rail 2 to the fastening screw 9, a further nut 10 and a stop 11 designed as a nut in turn fix the spring element 5 to the fastening screw 9.
  • the spring element 5 is a steel spring in the form of a leaf spring, with several spring layers which can also be seen in FIG. 1.
  • single-layer spring steel can also be used.
  • other spring shapes can be used, such as a spiral spring.
  • the spring element 5 is connected to the base plate 1 by fastening screws 7.
  • the base plate is a component of the body, namely the vehicle floor.
  • spacers 8 are provided which, if appropriate together with housing components, hold the spring element 5 at a sufficient distance above the base plate 1 that the maximum desired or possible deflection of the spring element 5 in the direction of the base plate 1 is ensured is.
  • the spring steel is the flexible spring element that allows deflections in the mm range, depending on the force acting on it in the direction of the arrow. Due to its edge-side clamping by the fastening screws 7, the spring element 5 is maximally deflected in its center. Reference number 51 denotes this location. In Figure 1, the spring element 5 is of course not subjected to any force and can be seen in its rest position.
  • a suitable sensor for determining the absolute position of the spring element 5, or for determining the spring travel covered, or for determining a change in spring travel is preferably also to be provided.
  • the sensor can be based on different physical principles. It can be used: a Hall sensor, an LVDT c ⁇ ⁇ ot P> cn o Cn o cn O cn
  • the spring elements Due to the above-described resilient mounting of the seat rails with respect to the base plate / body, the spring elements are deflected. This deflection is measured with the associated sensors. By calculating the four sensor signals provided in this case, the force acting on the seat can be deduced, at least in the vertical direction.
  • Figure 2 shows a further embodiment of the invention in a cross-sectional view.
  • a seat support structure is shown in cross-section at one end of a seat rail 2.
  • the seat rail 2 ends on the right in FIG Seat rail 2 stored.
  • the sled 3 is often referred to in the professional world as the seat shell.
  • the seat rail 3 is attached to a base plate, not shown.
  • the carriage 3 is coupled to a seat stay 4.
  • the seat stay in turn carries the seat cushion and the rest of the seat structure.
  • the coupling between the slide 3 and the seat strut 4 takes place via a spring element 5.
  • the spring element is therefore arranged at a different point in the force path within the seat support structure, but also reliably absorbs the weight force acting on the seat at this point.
  • FIG. 2 For the use of the arrangement in a motor vehicle for determining a force acting on a vehicle seat, several of these arrangements according to FIG. 2 are preferably to be provided.
  • a coupling of the seat strut with the same structure is also provided with the slide via a further spring element.
  • the seat is thus resiliently mounted on the slide, with two support points at the ends of the slide.
  • the other side of the slide, which engages in the further seat rail, is also provided with spring elements at its ends.

Abstract

The invention relates to a device for receiving a force applied to a seat, particularly a vehicle seat. Said device comprises at least one spring element (5) for elastically positioning the seat in such a way that the seat support components (1,2,3,4) are coupled together by means of the spring element (5). The inventive device also comprises a sensor which detects the spring excursion or an alteration of the spring excursion or a position of the spring element.

Description

Beschreibung description
VORRICHTUNG ZUM AUFNEHMEN EINER AUF EINEN FAHRZEUGSITZ EINWIRKENDEN KRAFTDEVICE FOR RECEIVING A FORCE IN A VEHICLE SEAT
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufnehmen einer auf einen Sitz, insbesondere einen Fahrzeugsitz, einwirkenden Kraft.The invention relates to a device for absorbing a force acting on a seat, in particular a vehicle seat.
Auf dem Gebiet des Insassenschutzes in Kraftfahrzeugen gewinnt die Ermittlung des Insassengewichts zunehmend an Bedeutung. Das Insassengewicht und gegebenenfalls auch die Gewichtsverteilung über dem Fahrzeugsitz sind dabei geeignete Größen, um eine "Out of Position" des Insassen mitzubestim- men. Bei einer solchen "Out of Position" -Haltung des Insassen kann ein vollständiges Aufblasen des Airbags dem Insassen mehr Schaden zufügen als nutzen. Solche "Out of Position" - Fälle liegen etwa dann vor, wenn der Insasse weit nach vorne gebeugt seinen Kopf direkt vor die Austrittsöffnung des Air- bags hält. Insbesondere sind auch kleine, leichte Personen gefährdet, die aufgrund ihrer Statur weit vorne am Lenkrad sitzen und bei einer plötzlichen Airbagentfaltung gefährdet sein können. Die Ermittlung des Insassengewichts ist dabei, meist in Verbindung mit optischen oder anderen Mitteln zur Insassenpositionserkennung, erforderlich, um zu bestimmen, ob eine oder mehrere Stufen eines mehrstufigen Airbags zu aktivieren sind. Somit kann die Verletzungsgefahr für den Insassen minimiert werden.In the field of occupant protection in motor vehicles, the determination of the occupant weight is becoming increasingly important. The occupant weight and possibly also the weight distribution over the vehicle seat are suitable parameters for determining an "out of position" of the occupant. With such an "out of position" attitude of the occupant, a complete inflation of the airbag can do more harm to the occupant than it does good. Such "out of position" cases occur when the occupant bends his head directly in front of the airbag outlet opening. In particular, small, light people are at risk because of their stature sit far in front of the steering wheel and may be at risk if the airbag is deployed suddenly. The determination of the occupant weight is usually necessary in conjunction with optical or other means for occupant position detection in order to determine whether one or more stages of a multi-stage airbag are to be activated. This minimizes the risk of injury to the occupant.
Vielfach sind in das Sitzpolster einzubringende und mit e- lektrischen Strukturen versehene Matten vorgeschlagen worden, die bei einer Gewichtseinwirkung ihren elektrischen Widerstand ändern.Mats to be introduced into the seat cushion and provided with electrical structures have been proposed which change their electrical resistance when subjected to weight.
Das Einbringen einer solchen Matte in einen Fahrzeugsitz ist äußerst aufwendig. Auch die elektrische Anbindung einer solchen Matte ist aufwendig. Die DE 38 09 074 AI offenbart eine Vorrichtung, bei der an den das Sitzpolster und die Sitzlehne tragenden Sitzträgerbestandteilen angebrachte Drucksensoren eine Gewichtsänderung anzeigen. Dabei ist an jeder Sitzschiene ein vorderer und ein hinterer, Druckkräfte messender Sensor angebracht.The introduction of such a mat in a vehicle seat is extremely complex. The electrical connection of such a mat is also complex. DE 38 09 074 AI discloses a device in which pressure sensors attached to the seat support components carrying the seat cushion and the seat back indicate a change in weight. A front and a rear sensor, measuring pressure forces, is attached to each seat rail.
Im allgemeinen werden Dehnungsmessstreifen, kapazitive oder piezoelektrische Elemente zur Aufnahme von Druckänderungen verwendet.Strain gauges, capacitive or piezoelectric elements are generally used to absorb pressure changes.
Nachteilig bei einer derartigen Messvorrichtung ist, dass sehr kleine Verformungen an der bestehenden Sitzstruktur sensorisch zu erfassen sind. Wegänderungen im zig-μ-Bereich stellen hinsichtlich der Auflösung des Messsignals ein Problem dar.A disadvantage of such a measuring device is that very small deformations on the existing seat structure must be detected by sensors. Path changes in the tens of μ range pose a problem with regard to the resolution of the measurement signal.
Im Hinblick auf einen Einsatz der Messvorrichtung über die Betriebsdauer des Fahrzeugs ist die Messanordnung auch vor Ü- berlast zu schützen. Dazu müssten bei der bekannten Messvorrichtung aber mechanische Anschläge im Bereich von einigen - zig μm gefertigt werden.With regard to the use of the measuring device over the service life of the vehicle, the measuring arrangement must also be protected against overload. To do this, mechanical stops in the range of a few tens of μm would have to be produced in the known measuring device.
Geometrieänderungen aufgrund von Temperatureinflüssen haben bei der bekannten Messvorrichtung die gleiche Größenordnungen wie die Messgröße. Die bekannte Messvorrichtung erfordert daher eine Einrichtung zur Kompensierung von solchen Temperatureinflüssen.Geometric changes due to temperature influences have the same orders of magnitude as the measured variable in the known measuring device. The known measuring device therefore requires a device for compensating for such temperature influences.
Alle verwendeten Bauteile müssen geringe Toleranzen aufweisen. Bauteile mit diesen geringen mechanischen Toleranzen sind teuer.All components used must have low tolerances. Components with these low mechanical tolerances are expensive.
Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich- tung zum Aufnehmen einer auf einen Sitz einwirkenden Kraft anzugeben, die eine gute Auflösung gewährleistet und störu- nanfällig ist. Die Erfindung wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.The invention is therefore based on the object of specifying a device for absorbing a force acting on a seat, which ensures good resolution and is susceptible to faults. The invention is solved by the features of patent claim 1.
Dabei wird in die bestehende Sitzträgerstruktur zusätzlich ein Federelement eingebracht, das Sitztragerbestandteile miteinander koppelt. Der auf der Sitzträgerstruktur angebrachte Sitz mit Sitzpolster und Sitzlehne ist damit federnd gelagert. Es ist ein Sensor vorgesehen, der den Federweg des Fe- derelements oder eine Änderung des Federwegs oder eine Position des Federelements aufnimmt.In this case, a spring element is additionally introduced into the existing seat support structure, which couples the seat support components to one another. The seat with seat cushion and seat back attached to the seat support structure is thus spring-loaded. A sensor is provided which records the spring travel of the spring element or a change in the spring travel or a position of the spring element.
Sitztragerbestandteile sind im wesentlichen Sitzstrukturen, die den Sitz mit Sitzpolster und Lehne tragen, also insbeson- dere eine Grundplatte für den Sitz - im Falle eines Fahrzeugsitzes ist dies meist das Bodenteil der Karosserie -, Sitzschienen zum Verschieben des Sitzes, der den Sitz mit den Sitzschienen verbindenden und in den Sitzschienen gleitende Schlitten oder Sitzstreben zur Aufnahme von Sitzpolster oder Lehne.Seat support components are essentially seat structures that support the seat with seat upholstery and backrest, in particular a base plate for the seat - in the case of a vehicle seat this is usually the bottom part of the body - seat rails for moving the seat that holds the seat with the seat rails connecting slides or seat struts that slide in the seat rails to hold the seat cushion or backrest.
Das Federelement ist bei der Erfindung dergestalt in den Kraftpfad "Sitz - Sitzschiene - Grundplatte" eingebracht, dass es federnd nachgibt, sobald eine Kraft und insbesondere eine durch einen Gegenstand oder einen Insassen auf dem Sitz hervorgerufene Gewichtskraft auf den Sitz einwirkt.In the case of the invention, the spring element is introduced into the force path “seat - seat rail - base plate” in such a way that it yields resiliently as soon as a force and in particular a weight force caused by an object or an occupant on the seat acts on the seat.
Das Federelement hat dabei einen großen Federweg und liefert deshalb ein signifikantes Signal. Das Gewicht als Kraftgröße wird durch Messung des Federweges / der Verformung des Federelements ermittelt. Zwischen den Größen Kraft und Federweg besteht vorzugsweise Proportionalität.The spring element has a large spring travel and therefore delivers a significant signal. The weight as a force quantity is determined by measuring the spring travel / the deformation of the spring element. There is preferably proportionality between the quantities force and spring travel.
Das Federelement hat dabei eine definierte Federkonstante, so dass eine bestimmte Verformung des Federelementes für eine bestimmte, auf das Federelement einwirkende Gewichtskraft steht. Das Federelement ist dabei definiert nachgiebig bei über Sitztragerbestandteile übertragene Gewichtsbelastung, und geht bei Beendigung der Gewichtsbelastung wieder in seine Ausgangslage zurück.The spring element has a defined spring constant, so that a certain deformation of the spring element stands for a certain weight force acting on the spring element. The spring element is defined to be resilient when the weight load is transmitted via seat support components, and returns to its starting position when the weight load is ended.
Durch Einsatz und geeignete Dimensionierung wird bei Belastung des Fahrzeugsitzes ein Federweg erzeugt, der eine sehr gute Auflösung der zu ermittelnden Kraftgröße zulässt. Ein infolge Temperaturänderung erzeugter Federweg ist gegenüber einem durch Krafteinwirkung erzeugten Federweg vernachlässigbar.Through use and suitable dimensioning, a spring travel is generated when the vehicle seat is loaded, which allows a very good resolution of the force quantity to be determined. A spring travel generated as a result of temperature change is negligible compared to a spring travel generated by the action of force.
Da die mechanische Leistung = Kraft x Geschwindigkeit groß ist, ist auch ein großes elektrisches Signal zu erwarten. Der mechanische Aufbau ist bei Einleitung der zu messenden Kraft bzgl. Ein- und Ausleitung momentenfrei . Deshalb haben mechanische Toleranzen der Schnittstellen (Sitz, Sitzaufhängung, Chassis) keinen oder nur geringen Einfluss.Since the mechanical power = force x speed is large, a large electrical signal can also be expected. The mechanical structure is torque-free when the force to be measured is introduced and discharged. Therefore, mechanical tolerances of the interfaces (seat, seat suspension, chassis) have little or no influence.
Bauteile erfordern keine überaus hohe Toleranzgenauigkeit, wodurch die Vorrichtung kostengünstig hergestellt werden kann. Auch kann als Sensor für die Messung des Federwegs ein Standardsensor verwendet werden. Die Wegemessung ist tech- nisch gut möglich und auch industrialisierbar.Components do not require an extremely high tolerance accuracy, so that the device can be manufactured inexpensively. A standard sensor can also be used as a sensor for measuring the spring travel. The route measurement is technically possible and can also be industrialized.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet.Advantageous developments of the invention are characterized by the subclaims.
Der Federweg ist bei maximaler Auslenkung des Federelements vorzugsweise größer oder gleich 0,1 mm, insbesondere größer oder gleich 0,5 mm und im für eine besonders gute Auflösung etwa 1 mm.With maximum deflection of the spring element, the spring travel is preferably greater than or equal to 0.1 mm, in particular greater than or equal to 0.5 mm, and approximately 1 mm for a particularly good resolution.
Insbesondere ist die maximale Auslenkung kleiner 5 mm. Mit diesen Größenangaben für die maximale Auslenkung des Federelements sind die Anforderungen hinsichtlich einer hinreichenden Signalauflösung einerseits und einer geringen Beeinträchtigung des Insassenkomforts andererseits erfüllt. Eine zu große maximale Auslenkung würde dazu führen, dass der Insasse Schwingbewegungen aufgrund des Federelements verspüren würde, was nicht gewünscht ist. Zu große maximale Auslenkungen führen darüber hinaus zu einer großen Bauhöhe, die wiederum eine Vergrößerung der Innenraumabmessungen nach sich ziehen kann. Zu geringe maximale Auslenkungen liefern andererseits nicht die erforderliche Auflösung im Messsignal.In particular, the maximum deflection is less than 5 mm. With these size specifications for the maximum deflection of the spring element, the requirements with regard to a sufficient signal resolution on the one hand and a slight impairment of occupant comfort on the other hand are met. Too large a maximum deflection would result in the occupant feeling vibrating movements due to the spring element, which is not desired. Excessive maximum deflections also lead to a large overall height, which in turn can increase the interior dimensions. On the other hand, maximum deflections that are too low do not provide the required resolution in the measurement signal.
Bei einer maximalen Auslenkung des Federelements von ±1 mm kann mit handelsüblichen Sensoren eine zurückgelegte Wegstre- cke des Federelements von 1/100 mm aufgelöst werden, was z.B. bei einer Federkonstante von 106 N/m einer Gewichtsbelastung von 1 kg entspricht. Es kann das Gewicht also auf ein kg genau gemessen werden.With a maximum deflection of the spring element of ± 1 mm, a distance traveled by the spring element of 1/100 mm can be resolved using commercially available sensors, which corresponds, for example, to a weight load of 1 kg with a spring constant of 10 6 N / m. The weight can therefore be measured to the nearest kg.
Das Federelement mit zugehörigem Sensor kann vorzugsweise zwischen einer Sitzschiene und einer Grundplatte als Sitztragerbestandteile angeordnet sein. Dann ist vorzugsweise je ein Federelement mit zugehörigem Sensor an jedem Auflager- punkt zwischen Sitzschiene und Grundplatte vorgesehen, also vorzugsweise 4 Federelement/Sensor-Anordnungen an den Enden der Sitzschienen zwischen Sitzschiene und Grundplatte.The spring element with associated sensor can preferably be arranged between a seat rail and a base plate as seat support components. Then a spring element with an associated sensor is preferably provided at each support point between the seat rail and base plate, ie preferably 4 spring element / sensor arrangements at the ends of the seat rails between seat rail and base plate.
Als weitere Weiterbildung kann das Federelement mit Sensor zwischen Sitz und Sitzschiene angeordnet sein, auch hierbei wieder vorzugsweise in jedem Auflagerpunkt, d.h. insgesamt 4As a further development, the spring element with sensor can be arranged between the seat and the seat rail, again preferably in each support point, i.e. total 4
Federelement/Sensoranordnungen zwischen Sitz und Sitzschiene. Bevorzugt koppelt ein Federelement dabei einen den Sitz tragenden und in der Sitzschiene (2) verschieblich gelagerten Schlitten (3) mit einer Sitzstrebe (4) , oder aber einen ers- ten Bestandteil des Schlittens mit einem weiteren Bestandteil des Schlittens. Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:Spring element / sensor arrangements between seat and seat rail. Preferably, a spring element couples a carriage (3) which supports the seat and is displaceably mounted in the seat rail (2) with a seat strut (4), or else a first component of the carriage with a further component of the carriage. The invention and its developments are explained in more detail with reference to exemplary embodiments shown in the drawing. Show it:
Fig 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung im Querschnitt; Fig 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung im Querschnitt.Figure 1 shows a first embodiment of the invention in cross section. Fig. 2 shows another embodiment of the invention in cross section.
Figur 1 zeigt eine Vorrichtung zum Aufnehmen einer auf einen Sitz einwirkenden Kraft F.FIG. 1 shows a device for absorbing a force F acting on a seat.
Gezeigt ist dabei nur ein geringer Ausschnitt einer Sitzträgerstruktur im Querschnitt an einem Ende einer Sitzschiene 2. Die Sitzschiene 2 endet in Figur 1 rechtsseitig und ist über ein Federelement 5 mit einer Grundplatte 1 gekoppelt, welche ihrerseits in ihrer Längserstreckung nur in einem Ausschnitt gezeigt ist.Only a small section of a seat support structure is shown in cross section at one end of a seat rail 2. The seat rail 2 ends in FIG. 1 on the right-hand side and is coupled via a spring element 5 to a base plate 1, which in turn is shown only in one section in its longitudinal extent.
Das Federelement 5 ist von einem Gehäuse 6 umgeben. Das Gehäuse 6 ist vorzugsweise ein Hohlprofilkörper. Das Gehäuse 6 schützt das Federelement 5 und insbesondere den noch weiter unten vorgestellten Sensor.The spring element 5 is surrounded by a housing 6. The housing 6 is preferably a hollow profile body. The housing 6 protects the spring element 5 and in particular the sensor presented further below.
Bohrungen 61 des Gehäuses 6 erlauben eine Schraubverbindung zwischen der Sitzschiene 2 und dem Federelement 5. Eine Befestigungsschraube 9 ist dabei durch die Bohrung 61 geführt. Zwei Muttern 10 fixieren die Sitzschiene 2 an der Befestigungsschraube 9, eine weitere Mutter 10 und ein als Mutter ausgebildeter Anschlag 11 fixieren ihrerseits das Federelement 5 an der Befestigungsschraube 9.Bores 61 of the housing 6 allow a screw connection between the seat rail 2 and the spring element 5. A fastening screw 9 is guided through the bore 61. Two nuts 10 fix the seat rail 2 to the fastening screw 9, a further nut 10 and a stop 11 designed as a nut in turn fix the spring element 5 to the fastening screw 9.
Das Federelement 5 ist im Ausführungsbeispiel eine Stahlfeder in Form einer Blattfeder, mit mehreren, aus der Figur 1 auch ersichtlichen Federlagen. Es kann aber auch einlagiger Federstahl verwendet werden. Alternativ können aber auch andere Federformen verwendet werden, wie z.B. eine Spiralfeder.In the exemplary embodiment, the spring element 5 is a steel spring in the form of a leaf spring, with several spring layers which can also be seen in FIG. 1. However, single-layer spring steel can also be used. Alternatively, other spring shapes can be used, such as a spiral spring.
An seinen Enden ist das Federelement 5 durch Befestigungs- schrauben 7 mit der Grundplatte 1 verbunden. Bei der Anwendung der Vorrichtung bei einem Kraftfahrzeugsitz ist die Grundplatte ein Karosseriebestandteil, nämlich der Fahrzeugboden.At its ends, the spring element 5 is connected to the base plate 1 by fastening screws 7. When the device is used in a motor vehicle seat, the base plate is a component of the body, namely the vehicle floor.
Bei der Befestigung des Federelements 5 an der Grundplatte 1 sind Distanzscheiben 8 vorgesehen, die, ggf. zusammen mit Gehäusebestandteilen das Federelement 5 in derart ausreichendem Abstand über der Grundplatte 1 halten, dass die maximal gewünschte oder mögliche Auslenkung des Federelements 5 in Richtung Grundplatte 1 sichergestellt ist.When the spring element 5 is fastened to the base plate 1, spacers 8 are provided which, if appropriate together with housing components, hold the spring element 5 at a sufficient distance above the base plate 1 that the maximum desired or possible deflection of the spring element 5 in the direction of the base plate 1 is ensured is.
Bei Beaufschlagung der Vorrichtung mit einer Kraft F, hier beispielsweise mit einer Druckkraft F in Richtung der Grundplatte 1, wird durch die starre Kopplung zwischen der Sitz- schiene 2 und dem Federelement 5 letzteres ebenfalls inWhen the device is subjected to a force F, here, for example, a compressive force F in the direction of the base plate 1, the rigid coupling between the seat rail 2 and the spring element 5 also causes the latter to be in
Pfeilrichtung nach unten zur Grundplatte 1 hin ausgelenkt. Der Federstahl ist dabei das nachgiebige Federelement, das Auslenkungen im mm-Bereich zulässt, abhängig von der auf ihn einwirkenden Kraft in Pfeilrichtung. Aufgrund seiner randsei- tigen Einspannung durch die Befestigungsschrauben 7 wird das Federelement 5 in seiner Mitte maximal ausgelenkt. Bezugszeichen 51 kennzeichnet diesen Ort. In Figur 1 ist das Federelement 5 freilich mit keiner Kraft beaufschlagt und in seiner Ruhelage zu sehen.Direction of arrow deflected down to base plate 1. The spring steel is the flexible spring element that allows deflections in the mm range, depending on the force acting on it in the direction of the arrow. Due to its edge-side clamping by the fastening screws 7, the spring element 5 is maximally deflected in its center. Reference number 51 denotes this location. In Figure 1, the spring element 5 is of course not subjected to any force and can be seen in its rest position.
An diesem Ort der maximalen Auslenkung 51 bezüglich der Breite des Federelements ist vorzugsweise auch ein geeigneter Sensor zur Ermittlung der absoluten Position des Federelements 5, oder zur Ermittlung des zurückgelegten Federwegs, o- der zur Ermittlung einer Federwegsänderung vorzusehen. Der Sensor kann auf unterschiedlichen physikalischen Prinzipien beruhen. Es kann eingesetzt werden: Ein Hallgeber, ein LVDT cυ ω o t P> cn o Cn o cn O cnAt this location of the maximum deflection 51 with respect to the width of the spring element, a suitable sensor for determining the absolute position of the spring element 5, or for determining the spring travel covered, or for determining a change in spring travel is preferably also to be provided. The sensor can be based on different physical principles. It can be used: a Hall sensor, an LVDT cυ ω ot P> cn o Cn o cn O cn
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schienen übertragen. Aufgrund der vorbeschriebenen federnden Lagerung der Sitzschienen bezüglich der Grundplatte / Karosserie werden die Federelemente ausgelenkt. Diese Auslenkung wird mit den zugehörigen Sensoren gemessen. Durch Verrechnung der in diesem Falle vier vorgesehenen Sensorsignale kann auf die auf den Sitz einwirkende Kraft, zumindest in Vertikalrichtung, geschlossen werden.seemed transmitted. Due to the above-described resilient mounting of the seat rails with respect to the base plate / body, the spring elements are deflected. This deflection is measured with the associated sensors. By calculating the four sensor signals provided in this case, the force acting on the seat can be deduced, at least in the vertical direction.
Gegebenenfalls ist dabei auch eine Ermittlung der Kraftver- teilung auf dem Fahrzeugsitz möglich. Wird beispielsweise ein schwerer Gegenstand auf den vorderen Bereich des Sitzes abgestellt, so werden nur die beiden an den vorderen Enden der Sitzschienen angeordneten Federelemente in Richtung der Grundplatte ausgelenkt. Die beiden an den rückwärtigen Enden der Sitzschienen angeordneten Federelemente werden dagegen auf Zug beansprucht und in entgegengesetzter Richtung ausgelenkt. Diese Sensorsignalkonstellation lässt Rückschlüsse auf die Gewichtsverteilung auf dem Fahrzeugsitz zu.If necessary, it is also possible to determine the force distribution on the vehicle seat. If, for example, a heavy object is placed on the front area of the seat, only the two spring elements arranged on the front ends of the seat rails are deflected in the direction of the base plate. The two spring elements arranged at the rear ends of the seat rails, on the other hand, are subjected to tension and deflected in the opposite direction. This sensor signal constellation allows conclusions to be drawn about the weight distribution on the vehicle seat.
Bei einer solchen Berechnung von Gewichtskräften sind alsIn such a calculation of weight forces are as
Störgrößen noch herauszurechnen: Die Gewichtskraft des Sitzes sowie der Schlitten und Schienen selbst; kurzzeitige zeitliche Kraftänderungen aufgrund Gewichtsverlagerung, etc..Disturbances still to be calculated: The weight of the seat as well as the sled and rails themselves; short-term changes in force due to weight shift, etc.
Figur 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Querschnittansicht.Figure 2 shows a further embodiment of the invention in a cross-sectional view.
Gleiche Elemente sind durch die gleichen Bezugszeichen wie in Figur 1 gekennzeichnet.The same elements are identified by the same reference numerals as in FIG. 1.
Gezeigt ist dabei wiederum nur ein geringer Ausschnitt einer Sitzträgerstruktur im Querschnitt an einem Ende einer Sitzschiene 2. Die Sitzschiene 2 endet in Figur 1 rechtsseitig mit einem Sitzschienenanschlag 21 für einen Schlitten 3. Der den Sitz tragende Schlitten 3 ist in x-Richtung verschieblich in der Sitzschiene 2 gelagert. Der Schlitten 3 ist in der Fachwelt oft auch mit dem Namen Sitzschale benannt. Die Sitzschiene 3 ist auf einer nicht eingezeichneten Grundplatte befestigt. Der Schlitten 3 ist gekoppelt mit einer Sitzstrebe 4. Die Sitzstrebe trägt ihrerseits das Sitzpolster und den übrigen Sitzaufbau. Die Kopplung zwischen Schlitten 3 und Sitzstrebe 4 erfolgt über ein Federelement 5.Again, only a small section of a seat support structure is shown in cross-section at one end of a seat rail 2. The seat rail 2 ends on the right in FIG Seat rail 2 stored. The sled 3 is often referred to in the professional world as the seat shell. The seat rail 3 is attached to a base plate, not shown. The carriage 3 is coupled to a seat stay 4. The seat stay in turn carries the seat cushion and the rest of the seat structure. The coupling between the slide 3 and the seat strut 4 takes place via a spring element 5.
Hinsichtlich der Eigenschaften von Federelement 5, Gehäuse 6 und allen weiteren Bestandteile der federnden Lagerung wird auf die Beschreibung zu Figur 1 verwiesen. Gemäß Figur 2 ist nun nur die Sitzstrebe 4 anstelle der Sitzschiene 2 aus Figur 1 mit dem Federelement 5 sowie der Schlitten 3 anstelle der Grundplatte 1 aus Figur 1 mit dem Gehäuse 6 verbunden.With regard to the properties of spring element 5, housing 6 and all other components of the resilient bearing, reference is made to the description of FIG. 1. According to FIG. 2, only the seat strut 4 is now connected to the spring element 5 instead of the seat rail 2 from FIG. 1, and the slide 3 is connected to the housing 6 instead of the base plate 1 from FIG.
Das Federelement ist nach Figur 2 also an einer anderen Stelle im Kraftpfad innerhalb der Sitzträgerstruktur angeordnet, nimmt an dieser Stelle aber ebenso zuverlässig die auf den Sitz einwirkende Gewichtskraft auf.According to FIG. 2, the spring element is therefore arranged at a different point in the force path within the seat support structure, but also reliably absorbs the weight force acting on the seat at this point.
Für den Einsatz der Anordnung in einem Kraftfahrzeug zur Ermittlung einer auf einen Fahrzeugsitz einwirkenden Kraft sind vorzugsweise wiederum mehrere dieser Anordnungen nach Figur 2 vorzusehen. Dabei ist vorzugsweise am nicht eingezeichneten linksseitigen Ende des Schlittens ebenfalls eine gleich auf- gebaute Kopplung der Sitzstrebe über ein weiteres Federelement mit dem Schlitten vorgesehen. Damit ist der Sitz federnd auf dem Schlitten gelagert, mit zwei Auflagerpunkten an den Enden des Schlittens. Die andere Seite des Schlittens die in die weitere Sitzschiene eingreift, ist an ihren Enden eben- falls mit Federelementen versehen.For the use of the arrangement in a motor vehicle for determining a force acting on a vehicle seat, several of these arrangements according to FIG. 2 are preferably to be provided. At the left-hand end of the slide, which is not shown, a coupling of the seat strut with the same structure is also provided with the slide via a further spring element. The seat is thus resiliently mounted on the slide, with two support points at the ends of the slide. The other side of the slide, which engages in the further seat rail, is also provided with spring elements at its ends.
Hinsichtlich der Ermittlung der Kraftverteilung und der Berechnung von Gewichtsgrößen unter dem Herausrec nen von Störgrößen gelten die Ausführungen zu Figur 1 entsprechend. With regard to the determination of the force distribution and the calculation of weight sizes by extracting disturbance sizes, the explanations for FIG. 1 apply accordingly.

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung zum Aufnehmen einer auf einen Sitz, insbesondere einen Fahrzeugsitz, einwirkenden Kraft, mit zumindest einem Federelement (5) zur federnden Lagerung des Sitzes dergestalt, dass Sitztragerbestandteile (1,2,3,4) über das Federelement (5) miteinander gekoppelt sind, und mit einem Sensor zum Aufnehmen des Federwegs oder einer Änderung des Federwegs oder einer Position des Federelements.1. Device for absorbing a force acting on a seat, in particular a vehicle seat, with at least one spring element (5) for resilient mounting of the seat such that seat support components (1, 2, 3, 4) are coupled to one another via the spring element (5) and with a sensor for recording the spring travel or a change in the spring travel or a position of the spring element.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Federelement (5) bei maximaler Auslenkung einen Federweg von gleich oder größer 0,1 mm aufweist.2. Device according to claim 1, wherein the spring element (5) has a spring deflection of equal to or greater than 0.1 mm at maximum deflection.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der das Federelement (5) bei maximaler Auslenkung einen Federweg von gleich oder größer 0,5 mm aufweist.3. Apparatus according to claim 1 or claim 2, wherein the spring element (5) has a spring travel of equal to or greater than 0.5 mm at maximum deflection.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Federelement (5) bei maximaler Auslenkung einen Federweg von gleich oder größer 1 mm aufweist.4. Device according to one of the preceding claims, in which the spring element (5) at maximum deflection has a spring travel of equal to or greater than 1 mm.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Federelement (5) eine Stahlfeder enthält.5. Device according to one of the preceding claims, wherein the spring element (5) contains a steel spring.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Federelement (5) als Blattfeder ausgebildet ist.6. Device according to one of the preceding claims, wherein the spring element (5) is designed as a leaf spring.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Federelement (5) in einem Gehäuse (6) angeordnet ist .7. Device according to one of the preceding claims, wherein the spring element (5) is arranged in a housing (6).
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der ein Anschlag (11) vorgesehen ist, der eine Verformung des Federelements (5) über ein bestimmtes Maß hinaus verhindert. 8. Device according to one of the preceding claims, in which a stop (11) is provided which prevents deformation of the spring element (5) beyond a certain amount.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Federelement (5) gekoppelt ist mit einer Sitzschiene (2) , in der der Sitz verschieblich gelagert ist, und einer Grundplatte (1) .9. Device according to one of the preceding claims, wherein the spring element (5) is coupled to a seat rail (2), in which the seat is slidably mounted, and a base plate (1).
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der jede dem Sitz zugeordnete Sitzschiene (2) an ihren Enden über je ein Federelement (5) mit der Grundplatte (1) gekoppelt ist.10. The device according to claim 9, wherein each seat rail associated with the seat (2) is coupled at its ends via a respective spring element (5) to the base plate (1).
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, bei der die Sitzschiene (2) an dem Federelement (5) und das Gehäuse (6) an der Grundplatte (1) befestigt ist.11. The device according to claim 9 or claim 10, wherein the seat rail (2) on the spring element (5) and the housing (6) on the base plate (1) is fixed.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Federelement (5) gekoppelt ist mit einem ersten Bestandteil eines den Sitz tragenden und in der Sitzschiene (2) verschieblich gelagerten Schlittens (3) und mit einem zweiten Bestandteil des Schlittens (3) .12. Device according to one of the preceding claims, in which the spring element (5) is coupled to a first component of a carriage (3) which supports the seat and is displaceably mounted in the seat rail (2) and to a second component of the carriage (3).
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Federelement (5) gekoppelt ist mit einem den Sitz tragenden und in der Sitzschiene (2) verschieblich gelagerten Schlitten (3) und mit einer Sitzstrebe (4) . 13. Device according to one of the preceding claims, in which the spring element (5) is coupled to a carriage (3) supporting the seat and displaceably mounted in the seat rail (2) and to a seat strut (4).
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