WO2000001552A1 - Vorrichtung zum erfassen eines auf einen fahrzeugsitz ausgeübten druckes - Google Patents

Vorrichtung zum erfassen eines auf einen fahrzeugsitz ausgeübten druckes Download PDF

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    • B60R21/01546—Passenger detection systems detecting seat belt parameters, e.g. length, tension or height-adjustment using belt buckle sensors

Definitions

  • the invention relates to a device for detecting a pressure exerted on a vehicle seat.
  • Devices of this type are being used to an increasing extent in vehicle construction, in order to realize possibilities for seat occupancy detection. These detection devices are used in particular in luxury vehicles, because a number of different safety and comfort-increasing functions can be coupled to them.
  • DE 196 15 321 mentions a differentiated airbag deployment depending on the seat occupancy as one possibility. It is recognized whether there is an adult or a child or a child seat on the vehicle seat. Other safety devices, such as belt tensioners or roll bar systems, are also controlled with pressure sensor elements integrated in the seat. It is also common to control special seat adjustment functions and safety functions associated with the seat via the pressure exerted passively by a passenger on the seat. Such a system is described in DE 43 39 113, in which, in addition to headrest adjustment and child safety in relation to rear doors and windows, further functions are mentioned, for example lighting and air conditioning functions which can be switched depending on the load acting on the seat .
  • the device according to the invention for detecting a pressure exerted on a vehicle seat has the advantage that at least some of the sensors for pressure detection are arranged outside the seat area and are in direct contact with the body of the passenger. This means that all those vehicle functions can be actively influenced with a pressure sensor system that are only actuated passively with conventional seat occupancy detection. Switches for activating seat adjustment processes as the functions directly assigned to the seat can be very much in this way elegantly and conveniently integrated into the vehicle seat for the passenger.
  • the seat occupancy detection is integrated in a vehicle on a seat film arranged under a seat cover, it is advantageous if the sensors are also integrated into this film outside the seat area that is in direct contact with the body of the passenger. In addition to the advantage of an extremely flat embodiment, this results above all in cost advantages because the production of a larger seat film with more pressure sensors does not represent any significant additional outlay. In the same way, the acquisition and evaluation of the additional pressure pulses via an already existing control unit is not a problem that is reflected in material costs; they can be easily implemented as additional program routines.
  • the sensors are arranged next to one another outside the said seating area on the edge of a seating surface. There is thus an arrangement in the manner of a switch board which the driver or the passenger can access conveniently and in a targeted manner.
  • switches required for seat adjustment By integrating the switches required for seat adjustment into the seat film, additional switches that can be individually assembled and wired can be saved. This not only reduces the assembly effort, it also creates a system that is less susceptible to faults because a large number of contacts and soldering points are eliminated. Likewise, the electronics belonging to the seat adjustment can be integrated into the already existing seat occupancy electronics, which leads overall to a considerable reduction in costs.
  • child seat recognition can be carried out as a further seat-assigned function. This means that the information as to whether a child seat is on the vehicle seat and is engaged in the holder or not can be passed on to the control unit via a pressure sensor and displayed accordingly. This information is especially relevant for a differentiated airbag deployment.
  • a further advantageous variant consists in carrying out the belt buckle condition detection via the pressure sensors integrated in the seat film. This information can thus also be recorded with the device according to the invention and also displayed.
  • a very simple way of connecting the child seat holder and the buckle to the pressure-sensitive areas of the seat film is to use mechanical devices, for example levers or bolts, via which the pressure is transmitted.
  • FIG. 1 shows a seat according to the exemplary embodiment from the side
  • FIG. 2 shows the seat from above in the direction of the arrow A in FIG. 1
  • FIGS. 3 and 4 show the areas III in FIG. 2 in two different states from the side
  • FIG. 5 an enlarged view of area IV in Figure 1.
  • FIG. 1 shows a typical vehicle seat, under the cover 10 of which a seat film 12 is arranged.
  • This seat film 12 is an approximately 1 mm thin film consisting of two layers.
  • the first layer has pressure-sensitive areas, their electrical
  • the second layer with applied conductor tracks which forward the pressure information to a control device 14.
  • the pressure-sensitive areas on the seat film are the sensors 16. In the exemplary embodiment in FIG. 1, these sensors 16 are arranged on the edge of a seat surface 18.
  • the drive means 20 are usually small electric motors, but drive means on a pneumatic or hydraulic basis can also be used.
  • FIG. 2 shows a view of the vehicle seat in the direction of arrow A in FIG. 1.
  • the seat film 12 is no longer explicitly shown in FIG. 2, but it covers the seat surface 18 almost completely, as does the region of the backrest 22 and the headrest 24 shown.
  • the different seating elements can be divided into two areas, which are separated from each other by dashed lines.
  • the enclosed areas 26 represent the seating area which is in direct contact with the body of the passenger.
  • the remaining areas are referred to as the areas 27 outside the seating area which is in direct contact with the body of the passenger.
  • sensors 16.1 and 16.2 can be used to perform a longitudinal adjustment of the seat by actively pressing the points marked with arrows.
  • the height of the vehicle seat is adjusted using the sensors 16.3 and 16.4 arranged directly behind it.
  • the four sensors 16.5 and 16.6 arranged next to one another on the left edge of the seat surface 20 serve to adjust the inclination of the backrest 22, and with the sensors 16.7 and 16.8, the headrest 24 can be adjusted in height.
  • two further sensors 16.9 are placed, which are in contact with two closures 28 of a child seat.
  • FIGS. 3 and 4 A possibility for child seat recognition is shown in FIGS. 3 and 4.
  • Child seat is shaped so that it can snap into a counterpart 30 attached to the vehicle seat and securely connects the two parts to one another.
  • the shape of the closure 28 also enables actuation of a lever 32 which is connected to the counterpart 30 via a spring 34.
  • the pivot point 36 of the lever 32 is located approximately in the center above the sensors 16.91 and 16.92. If the closure 28 - as shown in FIG. 3 - is not connected to the counterpart 30, then the lever 32 presses on the sensor 16.92 due to the force of the spring 34 and loads it (arrow B). No pressure is exerted on sensor 16.91. If you move the closure 28 of the child seat in the direction of arrow C and snap it into the counterpart 30, the lever 32 is pressed in a direction that loads the sensor 16.91 (arrow D) and at the same time relieves the sensor 16.92. It can thus be reliably recognized whether the child seat is attached in accordance with regulations or not. In addition, each of the two child seat states is characterized by two unambiguous sensor states and thus there is a redundant statement about the state of the child seat that is necessary for safety systems.
  • An analogous state detection can be done with the sensor 16.10, which is arranged in the immediate vicinity of a buckle 38, also via mechanical devices carry out.
  • the sensor 16.10 which is arranged in the immediate vicinity of a buckle 38, also via mechanical devices carry out.

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Abstract

Vorrichtung zum Erfassen eines auf einen Fahrzeugsitz ausgeübten Druckes mit an mindestens einem Sitzelement angebrachten Sensoren (16) und einer mit den Sensoren (16) verbundenen und die von den Sensoren (16) ausgehenden Signale erfassenden Steuereinheit (14). Es wird vorgeschlagen, dass mindestens ein Teil der Sensoren (16) ausserhalb des in unmittelbarem Kontakt zum Körper des Passagiers stehenden Sitzbereiches (26) angeordnet ist.

Description

Vorrichtung zum Erfassen eines auf einen Fahrzeuαsitz ausgeübten Druckes
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen eines auf einen Fahrzeugsitz ausgeübten Druckes .
Solche Vorrichtungen werden in zunehmendem Maße im Fahrzeugbau eingesetzt, um damit Möglichkeiten zur Sitzbelegungser- kennung zu realisieren. Besonders bei Fahrzeugen der Oberklasse werden diese Erkennungsvorrichtungen benutzt, weil sich daran eine Reihe verschiedener sicherheits- und komforterhöhender Funktionen ankoppeln lassen.
Dies sind unter anderem grundlegende Sicherheitsfunktionen, die in Abhängigkeit der von einem Passagier ausgehenden und auf den Sitz einwirkenden Belastung in unterschiedlicher Weise betätigt bzw. ausgelöst werden. In der DE 196 15 321 wird als eine Möglichkeit eine differenzierte Airbagauslö- sung in Abhängigkeit von der Sitzbelegung genannt. Dabei wird erkannt, ob sich ein Erwachsener oder ein Kind bzw. ein Kindersitz auf dem Fahrzeugsitz befindet. Auch andere Sicherheitseinrichtungen, wie z.B. Gurtstraffer- oder Überrollbügelsysteme werden mit in den Sitz integrierten drucksensorischen Elementen gesteuert. Es ist auch üblich, spezielle Sitzverstellfunk ionen und sitzzugeordnete Sicherheitsfunktionen über den von einem Passagier passiv auf den Sitz ausgeübten Druck zu steuern. Ein solches System ist in der DE 43 39 113 beschrieben, in der neben einer KopfStützenverstellung und einer Kindersicherung in bezug auf Fondtüren und -fenster noch weitere Funktionen genannt werden, beispielsweise Beleuchtungs- und Klimatisierungsfunktionen, die in Abhängigkeit der auf den Sitz einwirkenden Belastung schaltbar sind.
All diesen auf mechanischen oder nichtmechanischen Wirkungsprinzipien beruhenden Sitzbelegungserkennungsvorrichtungen ist gemein, daß die an sie gekoppelten Funktionen durch den Passagier oder den Fahrer in passiver Weise ausgelöst werden, also einfach durch das Platznehmen im Fahrzeug. Ein aktives Auslösen dieser oder weiterer Funktionen ist nur möglich, wenn weitere Schalter am Armaturenbrett oder der Fahrzeugtür angebracht werden.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erfassen eines auf einen Fahrzeugsitz ausgeübten Druckes hat den Vorteil, daß mindestens ein Teil der Sensoren zur Druckerfassung außerhalb des Sitzbereiches angeordnet ist, der in unmittelbarem Kontakt zum Körper des Passagiers steht . Damit lassen sich all diejenigen Fahrzeugfunktionen aktiv mit einer Drucksensorik beeinflussen, die bei herkömmlicher Sitzbelegungserkennung lediglich in passiver Weise betätigt werden. Gerade Schalter zum Aktivieren von Sitzverstellvorgängen als die dem Sitz unmittelbar zugeordneten Funktionen lassen sich auf diese Weise sehr elegant und für den Passagier bequem in den Fahrzeugsitz integrieren.
Es gibt verschiedene Möglichkeiten hinsichtlich der Auswahl bestimmter Sensortypen für den Einsatz zur
Sitzbelegungserkennung. Neben Sensoren, die auf einem mechanischen Wirkungsprinzip beruhen, beispielsweise mikromechanische Schalter, sind auch solche auf elektrischer oder magnetischer Basis denkbar. Entscheidend ist nur, daß die benutzten Sensoren auf äußeren Druck reagieren.
Ist die Sitzbelegungserkennung in einem Fahrzeug auf einer unter einem Sitzbezug angeordneten Sitzfolie integriert, so ist es vorteilhaft, wenn die Sensoren außerhalb des in unmittelbaren Kontakt zum Körper des Passagiers stehenden Sitzbereiches ebenfalls in diese Folie integriert sind. Hieraus ergeben sich neben dem Vorteil einer äußerst flachen Ausführungsform vor allem Kostenvorteile, weil die Herstellung einer größeren Sitzfolie mit mehr Drucksensoren keinen wesentlichen Mehraufwand darstellt. Genauso ist die Erfassung und die Auswertung der zusätzlichen Druckimpulse über eine schon vorhandene Steuereinheit kein sich in Materialkosten niederschlagendes Problem, sie sind als zusätzliche Programmroutinen ohne weiteres implementierbar.
Vorteilhaft ist auch, wenn die Sensoren außerhalb des besagten Sitzbereiches am Rand einer Sitzfläche nebeneinander angeordnet sind. Damit liegt eine Anordnung in der Art eines Schaltbretts vor, auf das der Fahrer oder der Passagier bequem und in gezielter Weise zugreifen kann.
Um die Bereiche der Drucksensoren, die unter dem Sitzbezug angeordnet sind, zu erkennen, ist es vorteilhaft, wenn diese eine Markierung aufweisen. Die Symbole sind dann so gewählt, daß klar zu erkennen ist, welche Funktionen mit dem jeweiligen Drucksensor betätigt werden können. Zur Markierung dieser Stellen eignen sich z.B. farbige Pfeile, deren Richtung die entsprechende Verstellrichtung nahelegen, oder Symbole, die sich auch ästhetisch in das Gesamtbild des Sitzes einfügen.
Durch die Integration der für die Sitzverstellung notwendigen Schalter in die Sitzfolie können zusätzliche, einzeln zu montierende und zu verdrahtende Schalter eingespart werden. Hierdurch reduziert sich nicht nur der Montageaufwand, es wird auch ein störunanfälligeres System geschaffen, weil eine Vielzahl von Kontakten und Lötpunkten entfallen. Ebenso kann die zur Sitzverstellung gehörende Elektronik in die schon existente Sitzbelegungselektronik integriert werden, was insgesamt zu einer erheblichen Kostensenkung führt .
Steht ein außerhalb des besagten Sitzbereiches liegender Sensor mit einem Verschluß einer Kindersitzhalterung in
Verbindung, kann als weitere sitzzugeordnete Funktion eine Kindersitzerkennung durchgeführt werden. Das bedeutet, daß die Information, ob sich ein Kindersitz auf dem Fahrzeugsitz befindet und in die Halterung eingerastet ist oder nicht, über einen Drucksensor an die Steuereinheit weitergegeben und entsprechend angezeigt werden kann. Diese Information ist speziell für eine differenzierte Airbagauslösung relevant .
Eine weitere vorteilhafte Variante besteht darin, die Gurtschloßzustandserkennung über die in die Sitzfolie integrierten Drucksensoren durchzuführen. Damit kann auch diese Information mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfaßt und ebenfalls angezeigt werden. Eine sehr einfache Möglichkeit die Verbindung von Kindersitzhalterung und Gurtschloß zu den druckempfindlichen Bereichen der Sitzfolie herzustellen ist die Verwendung mechanischer Vorrichtungen, beispielsweise Hebel oder Bolzen, über die der Druck übertragen wird.
Zeichnung
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Sitz nach dem Ausführungsbeispiel von der Seite, Figur 2 den Sitz von oben in Richtung des Pfeiles A in Figur 1, die Figuren 3 und 4 die Bereiche III in Figur 2 in zwei verschiedenen Zuständen von der Seite, und Figur 5 eine vergrößerte Darstellung des Bereiches IV in Figur 1.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Das in Figur 1 dargestellte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt einen typischen Fahrzeugsitz, unter dessen Bezug 10 eine Sitzfolie 12 angeordnet ist. Diese Sitzfolie 12 ist eine etwa 1 mm dünne, aus zwei Lagen bestehende Folie . Die erste Lage weist druckempfindliche Bereiche auf, deren elektrischer
Widerstand sich in Abhängigkeit vom Druck ändert. Darunter befindet sich die zweite Lage mit aufgebrachten Leiterbahnen, welche die Druckinformation an ein Steuergerät 14 weiterleiten. Die druckempfindlichen Bereiche auf der Sitzfolie sind die Sensoren 16. Diese Sensoren 16 sind in dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 am Rand einer Sitzfläche 18 angeordnet .
Mit den Antriebsmitteln 20 können wichtige Verstellungen des Sitzes automatisch durchgeführt werden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind dies die Längs- und
Höhenverstellung des Fahrzeugsitzes, die Neigungsverstellung einer Lehne 22 und die Höhenverstellung einer Kopfstütze 24. Die Antriebsmittel 20 sind üblicherweise Elektrokleinmotoren, es können aber auch Antriebsmittel auf pneumatischer oder hydraulischer Basis benutzt werden.
In Figur 2 ist eine Ansicht des Fahrzeugsitzes in Richtung des Pfeiles A in Figur 1 dargestellt. Hier sind genau wie in allen folgenden Figuren gleiche Merkmale mit gleichen
Bezugszahlen gekennzeichnet. Die Sitzfolie 12 ist in Figur 2 nicht mehr explizit eingezeichnet, sie überdeckt jedoch die Sitzfläche 18 nahezu vollständig, ebenso den dargestellten Bereich der Rückenlehne 22 und der Kopfstütze 24.
Die verschiedenen Sitzelemente können in jeweils zwei Bereiche unterteilt werden, die durch gestrichelte Linien voneinander getrennt sind. Dabei stellen die eingeschlossenen Flächen 26 den in unmittelbaren Kontakt zum Körper des Passagiers stehenden Sitzbereich dar. Die restlichen Flächen werden als die Bereiche 27 außerhalb des in unmittelbarem Kontakt zum Körper des Passagiers stehenden Sitzbereiches bezeichnet.
Außerhalb der Fläche 26 sind am linken und rechten Rand der Sitzfläche 18 jeweils vier Stellen markiert, unter denen sich die Sensoren 16.1 bis 16.8 zur Sitzverstellung befinden. Durch aktiven Druck auf die mit Pfeilen markierten Stellen kann in diesem Ausführungsbeispiel mit den Sensoren 16.1 und 16.2 eine Längsverstellung des Sitzes durchgeführt werden. Mit den unmittelbar dahinter angeordneten Sensoren 16.3 und 16.4 wird die Höhenverstellung des Fahrzeugsitzes vorgenommen. Die vier nebeneinander angeordneten Sensoren 16.5 und 16.6 am linken Rand der Sitzfläche 20 dienen der Neigungsverstellung der Lehne 22, und mit den Sensoren 16.7 und 16.8 kann die Kopfstütze 24 in ihrer Höhe verstellt werden.
Im hinteren Bereich der Sitzfläche 18, ebenfalls außerhalb der Fläche 26, sind zwei weitere Sensoren 16.9 plaziert, die mit zwei Verschlüssen 28 eines Kindersitzes in Kontakt stehen.
In den Figuren 3 und 4 ist eine Möglichkeit zur Kindersitzerkennung dargestellt. Der Verschluß 28 des
Kindersitzes ist so geformt, daß er in ein am Fahrzeugsitz angebrachtes Gegenstück 30 einrasten kann und beide Teile sicher miteinander verbindet. Die Form des Verschlusses 28 ermöglicht außerdem ein Betätigen eines Hebels 32, der über eine Feder 34 mit dem Gegenstück 30 verbunden ist. Der
Angelpunkt 36 des Hebels 32 befindet sich in etwa mittig über den Sensoren 16.91 und 16.92. Ist der Verschluß 28 - wie in Figur 3 gezeigt - nicht mit dem Gegenstück 30 in Verbindung, dann drückt der Hebel 32 bedingt durch die Kraft der Feder 34 auf den Sensor 16.92 und belastet diesen (Pfeil B) . Auf den Sensor 16.91 wird kein Druck ausgeübt. Bewegt man den Verschluß 28 des Kindersitzes in Richtung des Pfeiles C und läßt ihn in das Gegenstück 30 einrasten, wird der Hebel 32 in eine Richtung gedrückt, die den Sensor 16.91 belastet (Pfeil D) und gleichzeitig den Sensor 16.92 entlastet. Somit kann zuverlässig erkannt werden, ob der Kindersitz vorschriftsmäßig befestigt ist oder nicht. Hinzu kommt, daß jeder der beiden Kindersitzzustände durch zwei eindeutige Sensorzustände charakterisiert wird und somit eine für Sicherheitssysteme notwendige, redundante Aussage zum Zustand des Kindersitzes vorliegt.
Eine dazu analoge Zustandserkennung läßt sich mit dem Sensor 16.10, welcher in unmittelbarer Nähe eines Gurtschlosses 38 angeordnet ist, ebenfalls über mechanische Vorrichtungen durchführen. Auch hier bieten sich Hebel an, deren Angelpunkte 40 - wie in Figur 5 dargestellt - sich mittig über zwei Druckpunkten 16.10 befinden. Somit erhält man auch hier eine redundante Aussage zum Zustand des Gurtschlosses .

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung zum Erfassen eines auf einen Fahrzeugsitz ausgeübten Druckes mit an mindestens einem Sitzelement angebrachten Sensoren (16) und mit einer mit den Sensoren (16) verbundenen, die von den Sensoren (16) ausgehenden Signale erfassenden Steuereinheit (14) , dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Sensoren (16) außerhalb des in unmittelbarem Kontakt zum Körper des Passagiers stehenden Sitzbereiches (26) angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (16) ihren elektrischen Widerstand in
Abhängigkeit von dem auf sie ausgeübten Druck ändern.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (16) auf einer unter einem Sitzbezug (10) angeordneten Sitzfolie (12) integriert sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die außerhalb des Sitzbereiches (26) liegenden Sensoren (16) am Rand einer Sitzfläche (18) nebeneinander angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellen des Sitzbezugs (10) , unter denen sich die außerhalb des Sitzbereiches (26) liegenden Sensoren (16) befinden, Markierungen aufweisen.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (14) mit eine
Verstellung der einzelnen Sitzelemente ermöglichenden Antriebsmitteln (20) verbunden ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein außerhalb des
Sitzbereiches (26) liegender Sensor (16.9) mit einem Verschluß (28) eines Kindersitzes in Verbindung steht.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Sensor (16.9) über mechanische
Vorrichtungen, insbesondere Hebel oder Bolzen, mit dem Verschluß (28) des Kindersitzes (28) verbunden ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein außerhalb des
Sitzbereiches (26) liegender Sensor (16.10) mit einem Gurtschloß (38) in Verbindung steht.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Sensor (16.10) über mechanische
Vorrichtungen, insbesondere Hebel oder Bolzen, mit dem Gurtschloß (38) verbunden ist.
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