WO2005000637A1 - Sitzbelegungssensor - Google Patents

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WO2005000637A1
WO2005000637A1 PCT/EP2004/051189 EP2004051189W WO2005000637A1 WO 2005000637 A1 WO2005000637 A1 WO 2005000637A1 EP 2004051189 W EP2004051189 W EP 2004051189W WO 2005000637 A1 WO2005000637 A1 WO 2005000637A1
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seat
seat occupancy
switching element
occupancy sensor
sensor
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PCT/EP2004/051189
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French (fr)
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Holger Lorenz
Karsten Henze
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Iee International Electronics & Engineering S.A.
Bayerische Motoren Werke Ag
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    • B60R21/16—Inflatable occupant restraints or confinements designed to inflate upon impact or impending impact, e.g. air bags

Definitions

  • the present invention relates to a seat occupancy sensor, in particular for use in seat occupancy detection in a vehicle.
  • Seat occupancy sensors have been used for airbag control in vehicles for some time. On the basis of these seat occupancy sensors, an occupancy status of a vehicle seat is determined and the airbag (s) assigned to the seat are only activated if the current occupancy status necessitates such activation.
  • These seat occupancy sensors generally have a variety of switching elements, e.g. Pressure sensors, which are distributed in the seat of the vehicle seat.
  • An evaluation unit connected to the seat occupancy sensor queries the switching state of the individual switching elements and determines an occupancy state of the seat from the respective switching states.
  • each of the switching elements must be connected to the evaluation circuit.
  • the individual switching elements are generally operated in a matrix connection. This means that with a number of n * m switching elements, essentially n row conductors and m column conductors are provided, one of the switching elements being connected between a row conductor and a column conductor. It should be noted here that such a matrix connection represents a circuit arrangement. This means that a matrix connection in a real arrangement neither presupposes that the sensor elements are arranged in a regular grid distribution must be that the individual connecting conductors must be straight and parallel or perpendicular to each other.
  • the procedure for evaluating a sensor arrangement in a matrix connection is as follows. First, the entire matrix interconnection, with the exception of a first column conductor, is set to the same potential, e.g. on earth. A test voltage is now applied to the first column conductor and then the current flowing off at the individual row conductors is selectively measured. In this way, the switching states of the switching elements connected between the first column conductor and the different row conductors can be determined selectively. If this procedure is repeated for each of the column conductors, all switching elements can be selectively measured one after the other.
  • the occupancy situation of a seat for different areas of the vehicle seat can be determined very precisely and a relatively precise classification of the seat occupancy can be determined on the basis of the pressure distribution.
  • Such an exact classification is necessary for safety-relevant applications, such as the control of the airbag assigned to the vehicle seat, in order to avoid undesired activation of the safety system.
  • the seat occupancy detection described above is relatively complex, both in terms of the interconnection of the individual switching elements and the configuration of the evaluation circuit.
  • a seat belt warning system that warns a passenger sitting in the vehicle seat to fasten the seat belt.
  • Such a warning system emits, for example, an acoustic or visual signal when the vehicle seat is occupied without the belt buckle of the associated seat belt being snapped into place.
  • the seat occupancy sensor in such a system must essentially differentiate one Allow seat occupancy by a passenger and occupancy by an object such as a handbag. A more complex classification of the seat occupancy is not necessary in this application.
  • the object of the present invention is therefore to propose a particularly simple seat occupancy sensor which is suitable for use in non-safety-critical applications.
  • This object is achieved according to the invention by a seat occupancy sensor according to claim 1.
  • This seat occupancy sensor has at least two pressure-actuatable switching elements which can be assigned to a surface of a seat at a certain distance from one another in such a way that a first sound element is assigned to a first area of the seat and a second visual element is assigned to a second area of the seat.
  • the first and second switching elements are interconnected in such a way that a logical AND operation is implemented.
  • the first and second switching elements are connected in series, for example.
  • the inventive interconnection of the at least two switching elements in an AND link has the effect that a signal from the two switching elements can only be measured when both switching elements are triggered by a corresponding occupancy of the seat.
  • the proposed seat occupancy sensor at least two switching elements, which are assigned to different areas of the vehicle seat when the sensor is installed, are connected in such a way that an occupancy state of the seat is only recognized as such if both switching elements are triggered simultaneously by occupancy.
  • a seat occupancy relevant for the belt warning system is only recognized as such when the occupancy of the vehicle seat extends over a predetermined distance.
  • the seat occupancy sensor can have more than two switching elements.
  • three or more switching elements can be interconnected in a logical AND operation.
  • several groups of two or more switching elements can be provided in an AND operation.
  • the switching elements can be designed as simple switches, for example as membrane switches.
  • the first and / or second switching element comprises a pressure sensor.
  • information about the amount of pressure exerted can also be obtained, on the basis of which a more precise classification of the determined occupancy can take place.
  • the first and / or second switching elements comprise a plurality of individual switching lines which are interconnected in such a way that a logical OR operation is implemented.
  • the individual switching times of a switching element can, for example, be connected in parallel.
  • the interconnection of the individual switch cells in an OR operation means that the switching element is already triggered as soon as an individual switch cell is triggered by a pressure force. If the individual switch cells in a cluster are arranged distributed over a certain zone of the vehicle seat, then this zone represents the active area of the respective switch elements. half of this zone is therefore recognized as an occupancy of the switching element.
  • Such a configuration of the switching elements with several individual switching cells allows the area in which seat occupancy can be recognized to be spatially extended.
  • the individual sensor cells of a switching element are arranged, for example, in a row one behind the other.
  • Each of the switching elements consequently has a strip-shaped active region.
  • the switching elements can then be arranged on or in the vehicle seat in such a way that the strip-shaped active regions extend at a certain lateral distance from one another from a front edge of the seat to a rear edge.
  • a seat occupancy by a passenger ie a seat occupancy with a sufficient lateral extent, can therefore be effectively recognized regardless of the seated position of the passenger in the longitudinal direction of the seat.
  • a seat occupancy can thus be recognized on the basis of the pressure exerted by the passenger's buttocks, regardless of the actual size of the passenger and the individual distance between the two bumps.
  • the two shaving elements are arranged at least approximately the same distance apart with respect to a center line of the seat running in the longitudinal direction of the vehicle and at a certain distance from one another. Due to this symmetrical arrangement of the switching elements with respect to the center line of the seat, a seat occupancy relevant for the belt warning system is only recognized as such when the occupancy of the vehicle seat extends over a predetermined distance and when the occupancy takes place at least approximately symmetrically with respect to the central plane of the seat. A local triggering of the seat occupancy sensor, as occurs, for example, through the presence of an object such as a handbag placed on the seat, is not recognized as seat occupancy and the seat belt warning system does not respond accordingly.
  • the switching elements can be arranged in the seat such that a first active area extends transversely in a front area of the seat this extends while a second active area extends transversely to the seat in a rearward position.
  • the individual switch cells preferably each comprise a pressure sensor, so that information about the level of the pressure force exerted can be obtained, on the basis of which a more precise classification of the determined seat occupancy can take place.
  • Foil pressure sensors are particularly suitable as pressure sensors for the above-described embodiments of the invention, film pressure sensors of different types being able to be used depending on the requirements.
  • foil pressure sensors can be used that work in the so-called through mode (ThrougivMode) or Foie réelle sensors that work in the so-called short circuit mode (Shun / tode).
  • a first contact element is arranged on a first carrier film and a second contact element on a second carrier film, the two carrier films being arranged at a certain distance from one another in such a way that the two contact elements face each other.
  • a layer of a semiconductor material is arranged between the two contact elements and is pressed against the two contact elements when the sensor is triggered, the resistance between the two contact elements varying depending on the contact pressure.
  • Film pressure sensors in short-circuit mode have two contact elements which are arranged on a first carrier film in a certain paragraph with respect to one another.
  • a semiconductor layer is attached to a second spaced carrier film in such a way that it covers the area between the two contact elements and contacts the two contact elements when the carrier films are pressed together.
  • FIG. 3 shows a block diagram of an embodiment of a seat occupancy sensor
  • a first embodiment of a seat occupancy sensor 10 is shown in a cross section in FIG. 1. It is an embodiment with film pressure sensors in the so-called "through mode”.
  • the seat occupancy sensor 10 shown comprises a first switching element 12 and a second switching element 14, each of which has a plurality of individual sensor cells 16.
  • Each sensor cell 16 comprises a first electrode 18 which is arranged on a first carrier film 20 and a second electrode 22 which is arranged on a second carrier film 24.
  • the two carrier foils 20 and 24 are arranged with respect to one another by means of a spacer 28 provided with cutouts 26 such that the first electrode 18 and the second electrode 22 of each sensor cell 16 face each other within a certain distance within one of the cutouts 26.
  • a layer 30 of a pressure sensitive material e.g. a suitable semiconductor material is applied to one of the electrodes, e.g. Electrode 22, applied to each sensor cell 16, so that when the two carrier foils 20 and 24 are pressed together, a pressure-dependent electrical contact is established between the two electrodes through the pressure-sensitive layer 30.
  • a pressure sensitive material e.g. a suitable semiconductor material
  • all sensor cells 16 have common carrier foils 20 and 24 on which the individual electrodes 18 and 22 are arranged, so that the seat occupancy forms a coherent mat.
  • the sensor cells 16 of a switching element 12 or 14 are interconnected in such a way that a logical OR operation is implemented. This means that the respective switching element produces an output signal corresponding to a trip as soon as at least one of the sensor cells is triggered.
  • the logical OR operation achieved in that the individual sensor cells 16 of the respective switching element 12 or 14 are connected in parallel to one another.
  • the first electrodes 18 of the sensor cells 16 of the switching element 12 are connected to one another by a conductor track 32, while the respective second electrodes 22 of the sensor cells 16 of the switching element 12 are connected to one another by a conductor track 34.
  • the first electrodes 18 of the sensor cells 16 of the switching element 14 are connected to one another by a conductor track 36, while the respective second electrodes 22 of the sensor cells 16 of the switching element 14 are connected to one another by a conductor track 38.
  • the two switching elements 12 and 14 themselves are interconnected in such a way that a logical AND link is implemented. Such an interconnection has the effect that an output signal of the seat occupancy sensor is only present at the outputs of the seat occupancy sensor when both switching elements 12 and 14 are triggered by a compressive force.
  • the logical AND operation is realized in that the two switching elements 12 and 14 are connected in series.
  • the conductor track 34 is connected to the conductor track 38 by means of a connecting conductor 40, while the output signal of the seat occupancy sensor between the conductor tracks 32 and 36 is determined.
  • the individual switching elements 12 and 14 can be constructed from film pressure sensors in the so-called short-circuit mode "shunt mode". 2 shows an average through a sensor cell 16 'of this type.
  • the first electrode 18 'and the second electrode 22' are applied at a certain distance from one another on one of the carrier foils 24 ', while the pressure-sensitive layer 30' is applied on the other carrier foil 20 '.
  • the two carrier foils are arranged at a certain distance from one another by means of a spacer 28 'provided with a recess 26' in such a way that the layer 30 'and the two electrodes 18' and 22 'are at a certain distance from one another, so that when pressed together of the two carrier films 20 'and 24', the pressure-sensitive layer 30 'contacts (short-circuits) the two electrodes 18' and 22 'and one pressure-dependent electrical contact between the two electrodes is produced through the pressure-sensitive layer 30.
  • FIG. 3 shows a block diagram of an embodiment of a seat occupancy sensor.
  • each of the switching elements 12 and 14 is constructed from 4 individual sensor cells 16 and 16 ′, which are each arranged in a row one behind the other.
  • the individual cells of a switching element 12 or 14 are connected in parallel, so that a logical OR operation is implemented for the sensor cells of each switching element.
  • the two switching elements 12 and 14 in turn are connected in series between two connecting conductors 42 and 44, so that there is a logical AND operation (represented by the dash-dotted line 46).
  • FIG. 4 shows a block diagram of a further embodiment of a seat occupancy sensor according to the invention.
  • Two switching elements 102 and 103 which contain a plurality of sensor cells 102 'and 103', are arranged in a seat surface 101 of a seat (not shown) shown in the plan view.
  • the cells 102 'and 103' are shown as variable resistors. These are film pressure sensors, the electrical resistance of which decreases with increasing pressure on the cell.
  • the switching element 102 is located on the left in the direction of travel and the switching element 103 is arranged on the right of the center line 104 of the seat, which also extends in the direction of travel.
  • the sensor cells 102 'and 103' are each interconnected in a parallel connection, so that a logical OR operation is implemented for the sensor cells of each switching element.
  • the two switching elements 102 and 103 in turn are connected in series between two connecting conductors 105 and 106, so that a logical AND operation results.
  • P-IEE-102 / rVO 9 pressure-dependent electrical contact between the two electrodes is produced through the pressure-sensitive layer 30.
  • FIG. 3 shows a block diagram of an embodiment of a seat occupancy sensor.
  • each of the switching elements 12 and 14 is constructed from 4 individual sensor cells 16 and 16 ′, which are each arranged in a row one behind the other.
  • the individual cells of a switching element 12 or 14 are connected in parallel, so that a logical OR operation is implemented for the sensor cells of each switching element.
  • the two switching elements 12 and 14 in turn are connected in series between two connecting conductors 42 and 44, so that there is a logical AND link (represented by the dash-dotted line 46).
  • FIG. 4 shows a block diagram of a further embodiment of a seat occupancy sensor according to the invention.
  • Two switching elements 102 and 103 which contain a plurality of sensor cells 102 'and 103', are arranged in a seat surface 101 of a seat (not shown) shown in the plan view.
  • the cells 102 'and 103' are shown as variable resistors. These are film pressure sensors, the electrical resistance of which decreases with increasing pressure on the cell.
  • the switching element 102 is located on the left in the direction of travel and the switching element 103 is arranged on the right of the center line 104 of the seat, which also extends in the direction of travel.
  • the sensor cells 102 'and 103' are each connected in a parallel circuit, so that a logical OR operation is implemented for the sensor cells of each switching element.
  • the two switching elements 102 and 103 in turn are connected in series between two connecting conductors 105 and 106, so that a logical AND operation results.
  • This resistance value is typical for a seated person.
  • the resistance value when an object lies on it is usually significantly greater than zero, since the weight load is either not symmetrical and / or not as great as that of a person.

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Abstract

Ein Sitzbelegungssensor (10) umfasst mindestens zwei druckaktivierbare Schaltelemente (12, 14), die in einem gewissen Abstand zueinander einer Fläche eines Sitzes derart zugeordnet werden können, dass ein erstes Schaltelement (12) einem ersten Bereich des Sitzes zugeordnet ist und ein zweites Schaltelement (14) einem zweiten Bereich des Sitzes zugeordnet ist. Erfindungsgemäss sind das erste und das zweite Schaltelement (12, 14) derart miteinander verschaltet, dass eine logische UND-Verknüpfung realisiert ist. In einer besonders einfachen Ausgestaltung der Erfindung sind das erste und das zweite Schaltelement beispielsweise in Serie geschaltet.

Description

Sitzbelegungssensor
Einleitung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sitzbelegungssensor, insbesondere zur Verwendung bei der Sitzbelegungserkennung in einem Fahrzeug.
Sitzbelegungssensoren werden seit geraumer Zeit zur Airbagsteuerung in Fahrzeugen eingesetzt. Anhand dieser Sitzbelegungssensoren wird ein Bele- gungszustand eines Fahrzeugsitzes ermittelt und der oder die dem Sitz zugeordneten Airbags werden nur dann aktiviert, wenn der momentane Belegungszustand eine solche Auslösung erforderlich macht. Diese Sitzbelegungssensoren weisen im allgemeinen eine Vielzahl von Schaltelementen, z.B. Drucksensoren, auf, die verteilt in der Sitzfläche des Fahrzeugssitzes angeordnet sind. Eine an den Sitzbelegungssensor angeschlossene Auswerteeinheit fragt den Schaltzustand der einzelnen Schaltelemente ab und ermittelt aus den jeweiligen Schaltzuständen einen Belegungszustand des Sitzes. Ist der Sitz durch eine Person belegt, werden mehrere der Schaltelemente aufgrund der durch eine Person auf den Sitz ausgeübten Gewichtskraft ausgelöst, ein Zustand der von der angeschlossenen Auswerteschaltung als Belegungszustand des Sitzes erkannt und an die Airbagsteuerung weitergegeben wird.
Um die Schaltzustände der einzelnen Schaltelemente abfragen zu können, muss im Prinzip jedes der Schaltelemente an die Auswerteschaltung angeschlossen werden. Um hierbei die Zahl der Anschlussleitungen zu reduzieren, werden die einzelnen Schaltelemente im allgemeinen in einer Matrix- Verschaltung betrieben. Dies bedeutet, dass bei einer Anzahl von n*m Schaltelementen, im wesentlichen n Zeilenleiter und m Spaltenleiter vorgesehen sind, wobei zwischen jeweils einem Zeilenleiter und einem Spaltenleiter eines der Schaltelemente verschaltet ist. Hierbei ist zu bemerken, dass eine solche Matrix-Verschaltung eine schaltungstechnische Anordnung darstellt. Das heißt, dass eine Matrix-Verschaltung in einer realen Anordnung weder voraussetzt, dass die Sensorelemente in einer regelmäßigen Gitterverteilung angeordnet sein müssen, noch dass die einzelnen Verbindungsleiter geradlinig und parallel bzw. senkrecht zueinander verlaufen müssen.
Zum Auswerten einer Sensoranordnung in Matrix-Verschaltung wird folgendermaßen vorgegangen. Zunächst legt man die gesamte Matrix-Verschaltung mit Ausnahme eines ersten Spaltenleiters auf das gleiche Potential, z.B. auf Masse. An den ersten Spaltenleiter wird nun eine Testspannung angelegt und anschließend selektiv der an den einzelnen Zeilenleitern abfließende Strom gemessen. Auf diese Weise kann man selektiv die Schaltzustände der zwischen dem ersten Spaltenleiter und den verschiedenen Zeilenleitern verschalte- ten Schaltelemente ermitteln. Wird diese Vorgehensweise für jeden der Spaltenleiter wiederholt, kann man sämtliche Schaltelemente nacheinander selektiv ausmessen.
Mit dem beschriebenen Sitzbelegungssensor kann die Beleg ungssituation eines Sitzes für verschiedene Bereiche des Fahrzeugsitzes sehr genau ermittelt und anhand der Druckverteilung eine verhältnismäßig genaue Klassifizierung der Sitzbelegung bestimmt werden. Eine solche genaue Klassifizierung ist für sicherheitsrelevante Anwendungen, wie sie die Steuerung des dem Fahrzeugsitz zugeordneten Airbags darstellt, notwendig um eine unerwünschte Aktivierung des Sicherheitssystems zu vermeiden. Allerdings ist die oben beschriebe- ne Sitzbelegungserkennung verhältnismäßig aufwendig sowohl was die Verschaltung der einzelnen Schaltelemente als auch die Ausgestaltung der Auswerteschaltung angeht.
Für nicht-sicherheitskritische Anwendungen, bei denen eine genaue Klassifizierung der Sitzbelegung nicht notwendig ist, ist es wünschenswert, einen weniger aufwendigen Sitzbelegungssensor vorzusehen. Eine derartige Anwendung stellt beispielsweise ein Sicherheitsgurt-Warnsystem dar, das einen in dem Fahrzeugsitz einsitzenden Passagier zum Anlegen des Sicherheitsgurtes mahnt. Ein derartiges Warnsystem gibt beispielsweise ein akustisches oder optisches Signal aus, wenn der Fahrzeugsitz belegt ist ohne dass das Gurtschloss des zugeordneten Sicherheitsgurtes eingeschnappt ist. Der Sitzbelegungssensor in einem derartigen System muss im wesentlichen eine Unterscheidung einer Sitzbelegung durch einen Passagier und eine Belegung durch einen Gegenstand, wie beispielsweise eine Handtasche, ermöglichen. Eine aufwendigere Klassifizierung der Sitzbelegung ist bei dieser Anwendung nicht notwendig.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es folglich, einen besonders einfachen Sitzbelegungssensor vorzuschlagen, der sich für den Einsatz in nicht sicherheitskritischen Anwendungen eignet.
Allgemeine Beschreibung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Sitzbelegungssensor nach Anspruch 1. Dieser Srlzbetegungssensor um ssst mindestens zwei druckaktsvierbare Schaltβiemente, die in einem gewissen Abstand zueinander einer Fläche eines Sitzes derart zugeordnet werden können, dass ein erstes Schal [element einem ersten Bereich des Sitzes zugeordnet ist und ein zweites Sehalielement einem zweiten Bereich des Sitzes zugeordnet ist. Erfindungsgemäß sind das erste und das zweite Schaltelemeπt derart miteinander verschaltet, dass eine logische UND-Verknupfuπg realisiert Ist In einer besonders einfachen Ausgestaltung der Erfindung sind das erste und das zweite Schal t- eiement beispielsweise in Serie geschaltet.
Die erfindungsgemäße Verschaltung der mindestens zwei Schaltelemente in einer UND-Verknüpfung bewirkt, dass ein Signal von den beiden Schaltelementen nur dann messbar ist, wenn beide Schaltelemente durch eine entsprechen- de Belegung des Sitzes ausgelöst sind. Bei dem vorgeschlagenen Sitzbelegungssensor sind demnach mindestens zwei Schaltelemente, die beim Einbau des Sensors verschiedenen Bereichen des Fahrzeugsitzes zugeordnet sind, derart verschaltet, dass ein Belegungszustand des Sitzes nur dann als solcher erkannt wird, wenn beide Schaltelemente gleichzeitig durch eine Belegung ausgelöst sind. Hierdurch wird eine für das Gurtwarnsystem relevante Sitzbelegung erst dann als solche erkannt, wenn die Belegung des Fahrzeugsitzes sich über eine vorbestimmte Distanz erstreckt. Eine lokale Auslösung des Sitzbele- gungssensors, wie sie beispielsweise durch die Präsenz eines Gegenstands wie beispielsweise durch eine auf dem Sitz abgelegte Handtasche erfolgt, wird nicht als Sitzbelegung erkannt und das Gurtwarnsystem spricht dementsprechend nicht an. Die erfindungsgemäße Verschaltung von mindestens zwei beabstandeten Schaltelementen ermöglicht demnach eine besonders einfache Sitzbelegungserkennung, die ohne aufwendige Matrix-Verschaltung und ohne aufwendige Auswerteschaltung in der Lage ist, zwischen einer lokalen und einer flächigen Belegung des Sitzes zu unterscheiden. Es ist anzumerken, dass der Sitzbelegungssensor mehr als zwei Schaltelemente aufweisen kann. So können beispielsweise drei oder mehr Schaltelemente in einer logischen UND-Verknüpfung verschaltet sein. Alternativ können mehrere Gruppen von jeweils zwei oder mehr Schaltelementen in UND-Verknüpfung vorgesehen sein. Die Schaltelemente können in einer besonders einfachen Ausgestaltung als einfache Schalter, z.B. als Membranschalter ausgestaltet sein. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst das erste und/oder zweite Schalt» element jedoch einen Drucksensor. In dieser Ausgestaltung kann zusätzlich zur Erkennung einer Belegung auch eine Information über die Höhe der ausgeüb- ten Druckkraft gewonnen werden, anhand derer eine genauere Klassifikation der ermittelten Sitzbelegung erfolgen kann.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfassen das erste und/oder zweite Schaiteiement eine Mehrzahl von einzelnen Schaltzeilen, die untereinander derart verschaltet sind, dass eine logische ODER-Verknüpfumg realisiert ist. Die einzelnen Sehalizeiten eines Schaltelements können beispielsweise parallel verschaltet sein. Die Verschaltung der einzelnen Schaltzellen in einer ODER-Verknüpfung bewirkt, dass das Schaltelement bereits ausgelöst ist, sobald eine einzelne Schaltzelle durch eine Druckkraft ausgelöst ist. Sind die einzelnen Schaltzellen in einem Cluster über eine bestimmte Zone des Fahr- zeugsitzes verteilt angeordnet, so stellt diese Zone den aktiven Bereich der jeweiligen Schaltelemente dar. Eine Belegung an einem beliebigen Ort inner- halb dieser Zone wird demnach als eine Belegung des Schaltelementes erkannt. Eine derartige Ausgestaltung der Schaltelemente mit mehreren individuellen Schaltzellen erlaubt es, den Bereich, in dem eine Sitzbelegung erkannt werden kann, räumlich definiert auszudehnen. In einer möglichen Ausgestaltung eines Sitzbelegungssensors sind die einzelnen Sensorzellen eines Schaltelementes beispielsweise in einer Reihe hintereinander angeordnet. Jedes der Schaltelemente weist demzufolge einen streifenförmigen aktiven Bereich auf. Die Schaltelemente können dann derart an oder in dem Fahrzeugsitz angeordnet werden, dass sich die streifenförmigen aktiven Bereiche in einem bestimmten seitlichen Abstand zueinander von einer Vorderkante des Sitzes zu einer Hinterkante erstrecken. Eine Sitzbelegung durch einen Passagier, d.h. eine Sitzbelegung mit einer ausreichenden seitlichen Ausdehnung, kann demnach unabhängig von der Einsitzposition des Passagiers in Längsrichtung des Sitzes wirksam erkannt werden. Es kann damit eine Sitzbelegung anhand des von den Sitzbeinhöckern des Passagiers ausgeübten Druckes unabhängig von der tatsächlichen Größe des Passagiers und dem individuellen Abstand der beiden Höcker erkannt werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die beiden SchaHelemente in zumindest annähernd gleichen Abstand bezüglich einer in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Mittellinie des Sitzes und In einem gewissen Abstand zueinander angeordnet. Durch diese symmetrische Anordnung der Schaltelemente bezüglich der Mittellinie des Sitzes wird eine für das Gurtwarnsystem relevante Sitzbelegung erst dann als solche erkannt, wenn die Belegung des Fahrzeugsitzes sich über eine vorbestimmte Distanz erstreckt und wenn die Belegung zumindest annähernd symmetrisch bezüglich der Mittelebene des Sitzes erfolgt. Eine lokale Auslösung des Sitzbelegungssensors, wie sie beispielsweise durch die Präsenz eines Gegenstands wie beispielsweise durch eine auf dem Sitz abgelegte Handtasche erfolgt, wird nicht als Sitzbelegung erkannt und das Gurtwarπsystem spricht dementsprechend nicht an. Alternativ können die Schaltelemente derart in dem Sitz angeordnet sein, dass ein erster aktiver Bereich sich in einem vorderen Bereich des Sitzes quer zu diesem erstreckt, während ein zweiter aktiver Bereich in einer rückwärtigen Position des Sitzes quer zu diesem erstreckt.
Es ist anzumerken, dass die einzelnen Schaltzelleπ vorzugsweise jeweils einen Drucksensor umfassen, so dass eine Information über die Höhe der ausgeüb- ten Druckkraft gewonnen werden kann, anhand derer eine genauere Klassifikation der ermittelten Sitzbelegung erfolgen kann.
Als Drucksensoren für die oben beschriebenen Ausgestaltungen der Erfindung eignen sich insbesondere Foiiendrucksensoren, wobei je nach Anforderung Foliendrucksensoren unterschiedlicher Typen eingesetzt werden können. So können beispielsweise Foliendrucksensoren zum Einsatz kommen, die in dem sogenannten Durchgangsmodus (ThrougivMode) arbeiten oder Foüendrucksensoren, die in dem sogenannten Kurzschlussmodus (Shun /tode) arbeiten.
Bei Foliendrucksensoren, die im Durchgangsmodus arbeiten, ist ein erstes Kontaktelement auf einer ersten Trägerfolie und ein zweites Kontaktelement auf einer zweiten Trägerfolie angeordnet, wobei die beiden Trägerfolien in einem gewissen Abstand derart zueinander angeordnet sind, dass sich die beiden Kontaktelemente gegenüberstehen. Zwischen den beiden Kontaktelementen ist eine Schicht aus einem Halbleitermaterial angeordnet, die beim Auslösen des Sensors gegen die beiden Kontaktelemente gepresst wird wobei der Wider- stand zwischen den beiden Kontaktelementen je nach Anpressdruck variiert.
Foliendrucksensoren in Kurzschlussmodus weisen zwei Kontaktelemente auf, die auf einer ersten Trägerfolie in einem bestimmten Absatz zueinander angeordnet sind. Auf einer zweiten beabstandeten Trägerfolie ist eine Halbleiterschicht derart angebracht, dass sie den Bereich zwischen den beiden Kontaktelementen überdeckt und die beiden Kontaktelemente beim Zusammenpressen der Trägerfolien kontaktiert.
Beschreibung mehrerer Ausgestaltungen anhand der Figuren
Im folgenden wird eine Ausgestaltung der Erfindung anhand der beiliegenden Figuren beschrieben. Es zeigen: Fig.1: einen Schnitt durch eine Ausgestaltung eines Sitzbelegungssensors;
Fig.2: einen Schnitt durch eine Sensorzelle im Kurzschluss-Modus;
Fig.3: ein Blockschaltbild einer Ausgestaltung eines Sitzbelegungssensors;
Fig.4: ein Blockschaltbild einer weiteren Ausgestaltung eines Sitzbelegungs- sensors.
Eine erste Ausgestaltung eines Sitzbelegungssensors 10 ist in einem Querschnitt in der Fig. 1 dargestellt. Es handelt sich um eine Ausgestaltung mit Foiiendrucksensoren im sogenannten Durchgangsmodus "through mode".
Der dargestellte Sitzbelegungssensor 10 umfasst ein erstes Schaltelement 12 und ein zweites Schaltelement 14, die jeweils mehrere individuelle Sensorzellen 16 aufweisen.
Jede Sensorzelle 16 umfasst eine erste Elektrode 18, die auf einer ersten Trägerfolie 20 angeordnet ist und eine zweite Elektrode 22, die auf einer zweiten Trägerfolie 24 angeordnet ist. Die beiden Trägerfolien 20 und 24 sind mittels eines mit Aussparungen 26 versehenen Abstandhalters 28 derart zueinander angeordnet, dass sich die erste Elektrode 18 und die zweite Elektrode 22 jeder Sensorzelle 16 innerhalb einer der Aussparungen 26 in einem gewissen Abstand zueinander gegenüber stehen.
Eine Schicht 30 aus einem drucksensitiven Material, z.B. einem geeigneten Halbleitermaterial, ist auf jeweils eine der Elektroden, z.B. Elektrode 22, jeder Sensorzelle 16 aufgebracht, so dass beim Zusammendrücken der beiden Trägerfolien 20 und 24 ein druckabhängiger elektrischer Kontakt zwischen den beiden Elektroden durch die drucksensitive Schicht 30 hindurch hergestellt wird.
Es ist anzumerken, dass alle Sensorzellen 16 gemeinsame Trägerfolien 20 und 24 aufweisen, auf denen die einzelnen Elektroden 18 und 22 angeordnet sind, so dass der Sitzbelegung eine zusammenhängende Matte bildet.
Die Sensorzellen 16 eines Schaltelementes 12 bzw. 14 sind derart miteinander verschaltet, dass eine logische ODER-Verknüpfung realisiert wird. Dies bedeutet, dass das jeweilige Schaltelement ein einer Auslösung entsprechendes Ausgangssignal produziert, sobald mindestens eine der Sensorzellen ausgelöst wird. In der dargestellten Ausgestaltung wird die logische ODER-Verknüpfung dadurch erreicht, dass die einzelnen Sensorzellen 16 des jeweiligen Schaltelements 12 bzw. 14 parallel zueinander verschaltet sind. Hierzu sind beispielsweise die ersten Elektroden 18 der Sensorzellen 16 des Schaltelementes 12 durch eine Leiterbahn 32 miteinander verbunden, während die jeweils zweiten Elektroden 22 der Sensorzellen 16 des Schaltelementes 12 durch eine Leiterbahn 34 miteinander verbunden sind. Analog sind die ersten Elektroden 18 der Sensorzellen 16 des Schaltelementes 14 durch eine Leiterbahn 36 miteinander verbunden, während die jeweils zweiten Elektroden 22 der Sensorzellen 16 des Schaltelementes 14 durch eine Leiterbahn 38 miteinander verbunden sind. Die beiden Schaltelemente 12 und 14 selbst sind derart miteinander verschaltet, dass eine logische UND-Verknüpfung realisiert wird. Eine solche Verschaltung bewirkt, dass ein Ausgangssignal des Sitzbelegungssensors nur dann an den Ausgängen des Sitzbelegungssensors anliegt, wenn beide Schaltelemente 12 und 14 durch eine Druckkraft ausgelöst werden. In der dargestellten Ausges- taltung wird die logische UND-Verknüpfung dadurch realisiert, dass die beiden Schaltelemente 12 und 14 in Serie geschaltet sind. Hierzu ist beispielsweise die Leiterbahn 34 mittels eines Verbindungsleiters 40 mit der Leiterbahn 38 verbunden, während das Ausgangssignal des Sitzbelegungssensors zwischen den Leiterbahnen 32 und 36 ermittelt wird. In einer alternativen Ausgestaltung des Sitzbelegungssensors 10, können die einzelnen Schaltelemente 12 bzw. 14 aus Foiiendrucksensoren im sogenannten Kurzschlussmodus "shunt mode" aufgebaut sein. In der Fig. 2 ist ein Durchschnitt durch eine Sensorzelle 16' dieses Typs dargestellt. Bei dieser Ausgestaltung sind die erste Elektrode 18' und die zweite Elektrode 22' in einem gewis- sen Abstand zueinander auf einer der Trägerfolien 24' aufgebracht, während die drucksensitive Schicht 30' auf der anderen Trägerfolie 20' aufgebracht ist. Die beiden Trägerfolien sind mittels eines mit einer Aussparung 26' versehenen Abstandhalters 28' derart in einem gewissen Abstand zueinander angeordnet, dass sich die Schicht 30' und die beiden Elektroden 18' und 22' in einem gewissen Abstand zueinander gegenüber stehen, so dass beim Zusammendrücken der beiden Trägerfolien 20' und 24' die drucksensitive Schicht 30' die beiden Elektroden 18' und 22' miteinander kontaktiert (kurzschließt) und ein druckabhängiger elektrischer Kontakt zwischen den beiden Elektroden durch die drucksensitive Schicht 30 hindurch hergestellt wird.
Die Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausgestaltung eines Sitzbelegungssensors. Die einzelnen Sensorzellen 16 bzw. 16' sind in dieser Figur als variable Widerstände eingezeichnet, da der elektrische Widerstand der Foiiendrucksensoren mit zunehmendem Druck auf die Zelle abnimmt.
Jedes der Schaltelemente 12 und 14 ist in der dargestellten Ausgestaltung aus 4 einzelnen Sensorzellen 16 bzw. 16' aufgebaut, die jeweils in einer Reihe hintereinander angeordnet sind. Die einzelnen Zellen eines Schaltelementes 12 bzw. 14 sind dabei in einer Parallelschaltung verschaltet, so dass für die Sensorzellen jedes Schaltelementes eine logische ODER-Verknüpfung realisiert ist. Die beiden Schaltelemente 12 und 14 ihrerseits sind zwischen -zwei Anschlussleitern 42 und 44 in Serie geschaltet, so dass sich eine logische UND-Verknüpfung ergibt (dargestellt durch die strich-punktierte Linie 46). In der Figur 4 ist in Blockschaltbild einer weiteren Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Sitzbelegungssensors gezeigt.
In einer in der Draufsicht gezeigten Sitzfläche 101 eines Sitzes (nicht gezeigt) sind zwei Schaltelemente 102 und 103 angeordnet, die mehrere Sensorzellen 102' und 103' enthalten. Die Zellen 102' und 103' sind als variable Widerstände eingezeichnet. Es handelt sich dabei um Foiiendrucksensoren, deren elektrischer Widerstand mit zunehmendem Druck auf die Zelle abnimmt.
Das Schaltelement 102 ist in Fahrtrichtung gesehen links und das Schaltelement 103 rechts von der ebenfalls in Fahrtrichtung verlaufenden Mittellinie 104 des Sitzes angeordnet. Die Sensorzellen 102' und 103' sind, wie bei der oben beschriebenen Ausgestaltung, jeweils in einer Parallelschaltung verschaltel, so dass für die Sensorzellen jedes Schaltelementes eine logische ODER- Verknüpfung realisiert Ist. Die beiden Schaltelemente 102 und 103 ihrerseits sind zwischen zwei Anschlussleitern 105 und 106 in Serie geschaltet, so dass sich eine logische UND-Verknüpfung ergibt. Bei Einsitzen einer Person wird mindestens jeweils eine der Sensorzellen gedrückt und ihr Widerstand auf einen Wert gleich der nahe Null reduziert. P-IEE-102/rVO 9 druckabhängiger elektrischer Kontakt zwischen den beiden Elektroden durch die drucksensitive Schicht 30 hindurch hergestellt wird.
Die Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausgestaltung eines Sitzbelegungssensors. Die einzelnen Sensorzellen 16 bzw. 16' sind in dieser Figur als variable Widerstände eingezeichnet, da der elektrische Widerstand der Foiiendrucksensoren mit zunehmendem Druck auf die Zelle abnimmt.
Jedes der Schaltelemente 12 und 14 ist in der dargestellten Ausgestaltung aus 4 einzelnen Sensorzellen 16 bzw. 16' aufgebaut, die jeweils in einer Reihe hintereinander angeordnet sind. Die einzelnen Zellen eines Schaltelementes 12 bzw. 14 sind dabei in einer Parallelschaltung verschaltet, so dass für die Sensorzellen jedes Schaltelementes eine logische ODER-Verknüpfung realisiert ist. Die beiden Schaltelemente 12 und 14 ihrerseits sind zwischen zwei Anschlussleitern 42 und 44 in Serie geschaltet, so dass sich eine logische UND-Verknüpfung ergibt (dargestellt durch die strich-punktierte Linie 46). In der Figur 4 ist in Blockschaltbild einer weiteren Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Sitzbelegungssensors gezeigt.
In einer in der Draufsicht gezeigten Sitzfläche 101 eines Sitzes (nicht gezeigt) sind zwei Schaltelemente 102 und 103 angeordnet, die mehrere Sensorzellen 102' und 103' enthalten. Die Zellen 102' und 103' sind als variable Widerstände eingezeichnet. Es handelt sich dabei um Foiiendrucksensoren, deren elektrischer Widerstand mit zunehmendem Druck auf die Zelle abnimmt.
Das Schaltelement 102 ist in Fahrtrichtung gesehen links und das Schaltelement 103 rechts von der ebenfalls in Fahrtrichtung verlaufenden Mittellinie 104 des Sitzes angeordnet. Die Sensorzellen 102' und 103' sind, wie bei der oben beschriebenen Ausgestaltung, jeweils in einer Parallelschaltung verschaltet, so dass für die Sensorzellen jedes Schaltelementes eine logische ODER- Verknüpfung realisiert Ist. Die beiden Schaltelemente 102 und 103 ihrerseits sind zwischen zwei Anschlussleitern 105 und 106 in Serie geschaltet, so dass sich eine logische UND-Verknüpfung ergibt. Bei Einsitzen einer Person wird mindestens jeweils eine der Sensorzellen gedrückt und ihr Widerstand auf einen Wert gleich der nahe Null reduziert. Diese Widerstandsänderung hat eine Reduktion des Gesamtwiderstands der aus den beiden Schaltelementen 102 und 103 bestehenden UND-Verknüpfung ebenfalls auf den Wert gleich oder nahe Null zur Folge.
Dieser Widerstandswert ist für eine sitzende Person typisch. Im Gegensatz dazu ist der Widerstandswert dann, wenn ein Gegenstand aufliegt, in der Regel deutlich größer als Null, da die Gewichtsbelastung entweder nicht symmetrisch und/oder nicht so groß ist wie bei einer Person.
Dadurch ist es möglich, mit hinreichender Genauigkeit für nicht- sicherheitskritische Anwendungen eine auf dem Sitz sitzende Person mit hinreichender Genauigkeit zu erkennen.
Referenzzeichenliste
10 Sitzbelegungssensor
12 erstes Schaltelement
14 zweites Schaltelement
16, 16' Sensorzelle 18, 18' erste Elektrode
20, 20' erste Trägerfölie
22, 22' zweite Elektrode
24, 24' zweite Trägerfolie
26, 26' Aussparungen 28, 28" Abstandhalters
30, 30' drucksensitive Schicht
32, 34, 36, 38 Leiterbahnen
40 Verbindungsleiter
42, 44 Anschlussleiter 46 Darstellung der UND-Verknüpfung

Claims

Patentansprüche
1. Sitzbelegungssensor mit mindestens zwei druckaktivierbaren Schaltelementen, die in einem gewissen Abstand zueinander einer Fläche eines Sitzes derart zugeordnet werden können, dass ein erstes Schaltelement einem ersten Bereich des Sitzes zugeordnet ist und ein zweites Schaltet e- ment einem zweiten Bereich des Sitzes zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Schaltelement derart miteinander verschaltet sind, dass eine logische UND-Verknüpfung realisiert ist.
2. Sitzbelegungssensor nach Anspruch 1 , wobei das erste und das zweite Schaltelement in Serie geschaltet sind.
3. Sitzbelegungssensor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das erste und/oder zweite Schaltelement einen Drucksensor umfasst.
4. Sitzbelegungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das erste und/oder zweite Schaltelement eine Mehrzahl von einzelnen Schaltzellen umfassen, die untereinander derart verschaltet sind, dass eine logische ODER-Verknüpfung realisiert ist.
5. Sitzbelegungssensor nach Anspruch 4, wobei die einzelnen Schaltzellen eines Schaltelements parallel verschaltet sind.
6. Sitzbelegungssensor nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei eine Schaltzelle einen Drucksensor umfasst.
7. Sitzbelegungssensor nach einem der Ansprüche 3 oder 6, wobei der Drucksensor einen Foliendrucksensor im Durchgangsmodus (Through- Mode) aufweist.
8. Sitzbelegungssensor nach einem der Ansprüche 3 oder 6, wobei der Drucksensor einen Foliendrucksensor im Kurzschlussmodus (Shunt-Mode) aufweist.
9. Sitzbelegungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das erste und das zweite Schaltelement in zumindest annähernd gleichen Abstand bezüglich einer in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Mittellinie des Sitzes und in einem gewissen Abstand zueinander angeordnet sind.
10. Sitzbelegungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das erste und das zweite Schaltelement im wesentlichen symmetrisch bezüglich einer in Fahrtrichtung verlaufenden Mittellinie (4) des Sitzes in einem vorgegebenen Abstand zueinander angeordnet sind.
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