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Die Erfindung betrifft einen Sitz für ein Kraftfahrzeug mit einem Insassendetektor zur Erkennung des Belegungsstatus des Sitzes nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
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Gattungsgemäße Sitze weisen einen Insassendetektor auf, der beispielsweise in eine Signalisierungseinrichtung für unangegurtet auf dem Sitz befindliche Insassen einbezogen werden kann. Weiterhin ist eine Einbeziehung des Insassendetektors in die Auslösesteuerung eines Airbags denkbar.
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Bisher wird ein solcher Insassendetektor beispielsweise durch eine sich zwischen Bezug und Polsterelement des Sitzes befindliche unststofffolie mit kapazitiven Sensoren realisiert. Diese Lösung weist jedoch erhebliche Nachteile auf. So sind derartige Insassendetektoren aufwendig und teuer herzustellen, schlecht zu positionieren und nicht dauerhaft fixiert, haben einen schlechten Einfluss auf das Sitzklima und den Sitzkomfort und behindern die Integration zusätzlicher Sitzelemente wie beispielsweise einer Sitzheizung. Beispiele für derartige Lösungen zeigen die Schriften
DE 101 18 629 A1 ,
EP 1 283 005 B1 ,
DE 197 52 976 A1 .
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Zur Verbesserung der Positionierung und Sicherung der Sensormatte im Sitz wird von der Schrift
DE 196 01 969 A1 vorgeschlagen, die Sensormatte in ein Schäumwerkzeug einzulegen und in den Polsterkörper einzuschäumen. Somit ist sichergestellt, dass die Sensormatte an der richtigen Stelle im Polsterkörper eingebettet ist. Weiterhin bietet das Einschäumen der Sensormatte in den Polsterkörper einen vorteilhaften Schutz der Sensormatte gegen unbeabsichtigte Beschädigung, beispielsweise bei der Sitzmontage.
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Jedoch verbleibt das Problem, dass derartige Sensormatten relativ anfällig hinsichtlich falscher Sitzbelegungserkennung sind. Dieses ist zunächst lediglich mit einem Komfortnachteil verbunden, als dass eine Sitzbelegung signalisiert wird, die nicht gegeben ist. Dieses wird jedoch vorn Kunden bzw. den jeweiligen Fahrzeugnutzern nicht akzeptiert, so dass diese fehlerhafte Sitzbelegungserkennung auszuschließen ist. Folglich führt dieses im Umkehrschluss zu einer höheren Rate an nicht erkannter Sitzbelegung.
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Zur Verbesserung schlägt die Schrift
WO 2005/000637 A1 vor, zwei beabstandete Sensoranordnungen einzusetzen, die mittels einer logischen UND-Verknüpfung verbunden werden. Somit erfolgt eine Sitzbelegungsmeldung nur in dem Falle, wenn von. beiden Sensoranordnungen eine Sitzbelegung gemeldet wird. Somit unterbleibt eine fehlerhafte Erkennung der Auflage, beispielsweise einer Tasche, auf dem Sitz. Zur Ausführung kommen in dieser Lösung bekannte Foliensensoren, bei denen an zwei beanbstandet gegenüberliegenden Folien Kontaktelektroden aufgebracht sind, die durch die Durchbiegung der Folie in Kontakt zueinander kommen.
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Zur Erhöhung der Sicherheit der Erkennung der Sitzbelegung schlägt daher die Schrift
DE 102 15 390 A1 vor, einen veränderlichen Widerstand einzusetzen. Hierbei wird ein elektrisch leitender Schaumstoff vorgesehen, der beidseitig mit Leiterbahnen verbunden ist. Durch die Komprimierung verringert sich der Widerstand. In Abhängigkeit von einem Grenzwert ist die Sitzbelegung sicher zu identifizieren. Gleichfalls eröffnet diese Lösung die Option verschiedene Sitzbelegungen hinsichtlich des Gewichts, beispielsweise Kind oder Erwachsener, zu erkennen.
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Nachteilig an vorheriger Lösung ist jedoch zum einen die erforderliche Bauhöhe, auf dessen beiden Seiten die Leiterbahnen erforderlich sind. Wenngleich ein äquivalenter Polsterschaum verwendet werden kann, führt dies zu der Forderung nach einer Folie als Leiterbahn auf der Oberseite des Polsterkörpers mit den bekannten Nachteilen hinsichtlich der Klimatisierung und dem Ausschluss einer Beheizung. Besonders problematisch hat sich gezeigt, dass eindringende Feuchtigkeit die Messung des Widerstandes nahezu unbrauchbar macht. Somit ist auch dessen Verwendbarkeit nicht ohne Schwierigkeiten möglich.
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Um diese Nachteile, insbesondere hinsichtlich der Bauhöhe, zu mildern wird in den Schriften
DE 198 26 391 A1 sowie
DE 199 56 545 C1 vorgeschlagen, eine Messung der Kapazität bei einem Sensormodul durchzuführen. Hierbei besteht das Sensormodul aus zwei beabstandeten flächigen Elektroden mit zwischen geordnetem isolierendem Schaumstoff. Bei einer Komprimierung des Schaumstoffes aufgrund einer Sitzbelegung lindert sich die Kapazität der beabstandeten Elektroden.
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Bei Betrachtung der Kosten für die gesamte Sitzerkennung mit der zugehörigen Elektronik zur Auswertung ist jedoch festzustellen, dass die Messung einer Kapazität einen höheren Aufwand bedarf, als eine primitive Messung eines Schaltsignal, wie dieses bei Sensorfolien bekannt ist. Daher kommt, wenngleich die zuvor beschriebene Ausführung sehr gut geeignet ist, dessen Verwendung in der Massenproduktion, insbesondere bei vorliegendem Preisdruck, nicht in Betracht.
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Um eine fehlerfreie Messung der Sitzbelegung zu ermöglichen wird von der Schrift
DE 102 12 023 A1 vorgeschlagen, ein Sensorelement einzusetzen, welches einen mehrschichtigen Aufbau mit zwei getrennten Leiterbahnen besitzt. Hierbei wird auf der Unterseite eine erste Leiterhahn angeordnet. Hiervon beabstandet wird vollflächig eine piezoresistive Schicht angeordnet. Der Abstand wird über ein ringförmiges Abstandselement realisiert. Auf der piezoresistive Schicht verlaufen zwei getrennte in Sprialform verlegte Leiterbahnen. Bei Belastung werden die Schichten durchgebogen und ggf. zugleich das Abstandselement komprimiert. Hierdurch kommt es zu einem je nach Belastung hinsichtlich der Anzahl der Kontaktpunkte und der Größe der Kontaktfläche unterschiedlichen leitenden Kontakt zwischen dem oberem und dem unterem Leiter und somit veränderlichem Widerstand. Durch die beiden getrennten oberen Leiter ist zudem eine Fehlererkennung möglich. Der komplexe Aufbau mit der piezoresistiven Schicht erfordert jedoch zur Vermeidung von Korrosion weitere leitende Trennschichten zwischen den Leiterbahnen und der Schicht. Insgesamt führt dieses System zu einem hohen Stückpreis, so dass dessen Verwendbarkeit auf hochpreisige Sitze beschränkt bleiben muss.
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Eine weitere Möglichkeit einen Insassendetektor zu realisieren ist der Einbau einer Waage in das Sitzgestell, die jedoch eine teuere und aufwendige Elektronik erfordert sowie in ihrer Herstellung ebenfalls teuer und aufwendig ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen neuen Sitz für ein Kraftfahrzeug mit einem Insassendetektor vorzuschlagen. Hierbei gilt es eine sichere Sitzbekennung zu ermöglichen und hierbei die Gesamtkosten nicht größer werden zu lassen, als diese beim Einsatz eines Foliensensors werden würden.
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Diese Aufgabe wird durch die vorliegende Erfindung nach der Lehre des Hauptanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Gattungsgemäß wird das Problem dadurch gelöst, dass am Sitz für ein Kraftfahrzeug mit einem Insassendetektor zur Erkennung des Belegungsstatus des Sitzes zumindest ein geschäumtes Polsterelement vorgesehen ist, wobei der Insassendetektor in das Polsterelement eingeschäumt ist. Dabei ist der Aufbau eines Kraftfahrzeugsitzes grundsätzlich beliebig. Häufig jedoch besteht ein Kraftfahrzeugsitz aus mehreren Abschnitten, und weist meistens einen Sitzteil und eine Rückenlehne auf. Häufig wird der Kern der verschiedenen Abschnitte jeweils von einem Polsterelement gebildet. Der Aufbau eines Polsterelementes ist ebenfalls grundsätzlich beliebig. Häufig wird ein solches Polsterelement aus einem Schaumstoff geschäumt.
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Der Kraftfahrzeugsitz weist einen Insassendetektor zur Erkennung des Belegungsstatus des Sitzes auf. Dadurch kann beispielsweise einer Elektronik eine Information darüber bereitgestellt werden, ob dieser Sitz mit einem Insassen belegt ist. Dieser Insassendetektor wird hierbei in das Polsterelement eingeschäumt, und nicht wie in der Regel üblich, bzw. bei vielen Lösungen zwangläufig notwendig auf das Polsterelement aufgelegt. In welches Polsterelement der Insassendetektor eingeschäumt wird ist bei Vorhandensein mehrerer Polsterelemente grundsätzlich beliebig. Besonders vorteilhaft ist jedoch das Einschäumen des Insassendetektors in das Polsterelemment des Sitzteils des Kraftfahrzeugsitzes. Dadurch kann eine zuverlässige Detektion des Belegungsstatus des Sitzes erreicht werden.
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Durch das Einschäumen des Insassendetektors in das Polsterelement entfällt eine Behinderung der Integration weiterer Sitzkomponenten, wie beispielsweise einer Sitzheizung. Des Weiteren wird der Einbau des Insassendetektors erheblich vereinfacht, da insbesondere eine aufwendige Positionierung des Insassendetektors entfällt. Der Insassendetektor kann nämlich während des Herstellungsprozesses des Polsterelementes in dieses eingeschäumt werden. Damit wird die Positionierung des Insassendetektors durch die Schäumform vorgegeben. Des Weiteren wird eine Verschiebung des Insassendetektors während des Betriebes des Kraftfahrzeugsitzes gegenüber den bisherigen Lösungen erheblich erschwert. Darüber hinaus wird der Insassendetektor beim gattungsgemäßen Kraftfahrzeugsitz durch den ihn umgebenden Schaum vor Funktionsbeeinträchtigungen und/oder Beschädigungen durch äußere Einflüsse geschützt.
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Eine besonders einfache Ausführungsform wird erfindungsgemäß geschaffen, wenn der Insassendetektor zumindest zwei kontaktierbare elektrisch leitfähige Kontaktelemente aufweist. Die Wahl der Kontaktelemente ist zunächst ohne Belang. Durch die Änderung des Kontaktstatus der Kontaktelemente, also entweder ihrer Kontaktierung oder ihrer Dekontaktierung, kann ein elektrisches Steuersignal erzeugt werden. Dieses Steuersignal kann dann an eine Auswerteelektronik weitergeleitet werden.
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Erfindungsgemäß werden die Kontaktelemente durch zumindest ein elastisch verformbares Beabstandungselement beabstandet. Das Beabstandungselement verhindert eine Kontaktierung der Kontaktelemente, wobei die Kontaktierung von der Stärke der auf die Kontaktelemente wirkenden Kraft abhängig ist. Diese Kraft wird zumindest mittelbar der Einwirkung der Schwerkraft des auf dem Sitz befindlichen Insassen unterliegen.
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Ohne eine auf die Kontaktelemente wirkende Kraft werden diese in ihrer Ausgangsposition durch das Beabstandungselement getrennt voneinander gehalten. Durch die Einwirkung einer Kraft auf zumindest eines der Kontaktelemente, insbesondere einer Schwerkraft eines auf dem Sitz befindlichen Insassen, wird das elastisch verformbare Beabstandungselement kontrahiert bis die Kontaktelemente bei einer gewissen Kraft zum Kontakt kommen. Nach Einwirken der Kraft auf die Kontaktelemente entspannt sich das Beabstandungselement wieder und beabstandet die Kontaktelemente in ihre ursprüngliche Position, Die Kraft, bei der es zu einem Kontakt zwischen den Kontaktelementen kommt, kann in gewissen Grenzen durch die Elastizität des Beabstandungselements variiert werden. Die Beschaffenheit des Beabstandungselements ist grundsätzlich beliebig.
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Diese Art eines Insassendetektors zeichnet sich durch einen besonders einfachen Aufbau, wenig Bauteile, günstige Bauteile, durch eine einfache Herstellung und seine Verschleißfreiheit aus. Daher ist er zum erfindungsgemäßen Einschäumen in das Polsterelement besonders geeignet.
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Weiterhin wirkt das Beabstandungselement in der erfindungsgemäßen Ausführung elektrisch isolierend. Dies bietet den besonderen Vorteil, dass keine zusätzlichen Mittel zur Isolierung der zwei Kontaktelemente vorgesehen werden müssen.
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Zu diesem Zweck ist vorgesehen, dass das Beabstandungselement von einer elektrisch isolierenden Schaumstoffelement gebildet wird. Dies ist gleichzeitig elastisch verformbar und elektrisch isolierend.
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In der erfindungsgemäßen Ausführungsform wird das als Schaumstoffelement ausgebildete Beabstandungselement in der Art einer mit Ausnehmungen versehenen Schaumstoffschicht ausgebildet. Diese Schaumstoffschicht sollte sich dabei genau zwischen den beiden Kontaktelementen befinden. Zusammen könnte dieses Bauteil wie ein dreilagiges Sandwichbauteil aufgebaut sein, wobei die beiden äußeren Schichten durch die Kontaktelemente gebildet werden und die innere Schicht durch die mit Ausnehmungen versehene Schaumstoffschicht gebildet wird. Ob weitere Schichten vorliegen, oder ob eine Schicht eine andere überragt, ist hierbei unerheblich. Zumindest bedarf es zumindest eines dreilagigen Aufbaus. Durch die Größe der Ausnehmungen kann die Ansprechempfindlichkeit, nämlich die Kontaktierung der Kontaktelemente bei einer gewissen auf zumindest eines der Kontaktelemente einwirkenden Kraft, zusätzlich zur Elastizität des Beabstandungselements in gewissen Grenzen variiert werden.
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Maßgeblich für die erfindungsgemäße Ausführungsform ist es, dass der Kontakt innerhalb der Ausnehmungen durch die Schaumstoffschicht hindurch hergestellt wird.
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Zur Ermöglichung des Kontaktes innerhalb der Ausnehmungen ist weiterhin erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Kontaktelemente in Form länglicher Metallplatten ausgebildet sind. Dann nämlich können die Kontaktelemente das Beabstandungselement in besonders einfacher Weise umgreifen.
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Zur Realisierung ist an zumindest einem der Kontaktelemente zumindest eine höckerförmige Erhöhung vorgesehen, wobei der Kontakt zwischen den zwei Kontaktelementen an der höckerförmigen Erhöhung zustande kommt.
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Die Ausführungsform dieser höckerförmigen Erhöhung ist grundsätzlich beliebig. Sie kann beispielsweise durch Formgebung des Kontaktelements, insbesondere im Rahmen einer Nachbearbeitung, oder in Form eines zusätzlichen Erhöhungselements dem Kontaktelement nachträglich zugefügt werden.
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Durch die höckerförmige Erhöhung an zumindest einem Kontaktelement verringert sich der Abstand zwischen den zwei Kontaktelementen im Bereich der höckerförmigen Erhöhung. Zur Herstellung des Kontaktes in der erfindungsgemäßen Ausführung mittels der höckerförmigen Erhöhung ist es notwendig, dass die Ausnehmungen der Schaumstoffschicht des Beabstandungselements so angeordnet, dass die höckerförmige Erhöhung durch die Ausnehmung hindurchgreifen kann. Dadurch kommt es zu einer sicheren Kontaktierung der Kontaktelemente. Die höckerförmige Erhöhung überwindet nämlich den Mindestabstand zwischen den Kontaktelementen, der durch das kontrahierte Beabstandungselement vorgegeben wird.
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Die Anordnung der Kontaktelemente zueinander ist grundsätzlich beliebig. Besonders vorteilhaft ist es jedoch die Kontaktelemente im Wesentlichen parallel zueinander anzuordnen. Damit wird die Herstellung des Insassendetektors erheblich vereinfacht. Der Insassendetektor lässt sich in Sandwichbauweise herstellen.
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Grundsätzlich ist die Seite, auf der der Insassendetektor in das Polsterelement eingeschäumt wird, beliebig. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird der Insassendetektor jedoch an der vom Insassen abgewandten Seite in das Polsterelement eingeschäumt. Durch diese Anordnung wird die Integration weiterer Sitzkomponenten nicht behindert. Weiterhin wirkt sich diese Anordnung durch die räumliche Distanz zum Insassen förderlich auf das Sitzklima und den Sitzkomfort aus. Durch die räumliche Distanz des Insassendetektors zum Insassen wird nämlich die Belüftung, die Atmungsaktivität und Weichheit des Sitzes positiv beeinflusst. Des Weiteren bietet das Einschäumen des Insassendetektors an der vom Insassen abgewandten Seite des Polsterelementes einen weiteren Schutz gegen funktionsstörende und/oder schädigende Einflüsse.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird der Insassendetektor im Wesentlichen gegenüber dem Gesäß des Insassen an der vom Insassen abgewandten Seite in das Polsterelement eingeschäumt, Diese Anordnung bietet besondere Vorteile bei Insassendetektoren, die die Schwerkraft des aufsitzenden Insassen ausnutzen. Der größte Anteil der vom Insassen ausgeübten Schwerkraft wird nämlich über sein Gesäß auf den Kraftfahrzeugsitz übertragen. Durch die Anordnung des Insassendetektors im Wesentlichen gegenüber dem Gesäß des Insassen erfährt der Insassendetektor einen möglichst großen Anteil der Schwerkraft des Insassen. Die Schwerkraft wirkt dabei mittelbar durch das Polsterelement hindurch auf den Insassendetektor.
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In einer weiteren Ausführungsform kann der so gebildete Insassendetektor in eine Kunststofffolie eingeschweißt werden. Dadurch wird der Einschäumvorgang in das Polsterelement noch weiter vereinfacht. Des Weiteren wird der Insassendetektor nochmals gegen äußere Einflüsse geschlitzt.
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Die Verwendung des Insassendetektors ist grundsätzlich beliebig. In einer weiteren Ausführungsform ist der Insassendetektor mittelbar oder unmittelbar mit einer Signaleinrichtung, insbesondere zur akustischen und/oder visuellen Signalisierung auf dem Sitz befindlicher nicht angegurteter Personen verbunden. Somit kann durch eine verknüpfte Auswertung des Signals aus dem Insassendetektor und des Sicherheitsgurtes des betreffenden Sitzes ein Rückschluss auf die Sicherheit des betreffenden Insassen gezogen werden. Das Signal des Insassendetektors vermeidet dabei beispielsweise eine Auslösung des Signals bei nicht besetztem Sitz.
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In einer weiteren Ausführungsform ist der Insassendetektor mittelbar oder unmittelbar mit der Steuerung eines Airbags verbunden. Dabei kann beispielsweise in Verbindung mit anderen Verkehrssignalen das Entfalten des Airbags Vor dem betreffenden Sitz erzwungen oder vermieden werden. Außerdem kann das Entfalten des Airbags und ein damit verbundenes Ersetzen des Airbags bei nicht besetztem Sitz verhindert werden.
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Eine Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend beispielhaft erläutert.
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Es zeigen:
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1 Der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugsitz mit Insassendetektor in einer perspektivischen Ansicht;
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2 Polsterelement des Sitzteils des Kraftfahrzeugsitzes gemäß 1 in einer schematischen Darstellung in Ansicht von oben;
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3 Polsterelemente gemäß 2 im Querschnitt entlang der Schnittlinie A-A;
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4 Eine Schäumform zur Herstellung des Polsterelementes gemäß 2 und 3 im Querschnitt;
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5 Der Insassendetektor im Polsterelement gemäß 2 und 3 im Querschnitt entlang der Schnittlinie A-A im Bereich X.
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1 zeigt eine Ausführungsform des Kraftfahrzeugsitzes 01 mit Insassendetektor 02. Der Kraftfahrzeugsitz 01 weist eine Rückenlehne 03 und einen Sitzteil 04 auf. Des Weiteren weist der Kraftfahrzeugsitz 01 ein Polsterelement 05 auf, welches den Kern des Sitzteils 04 bildet. Der Insassendetektor 02 ist an der vom Insassen abgewandten Seite des Polsterelements 05 in das Polsterelement 05 eingeschäumt. Des Weiteren befindet sich der Insassendetektor 02 im Bereich des Gesäßes eines auf dem Kraftfahrzeugsitz 01 befindlichen Insassen.
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2 zeigt die Positionierung des Insassendetektors 02 im Polsterelement 05 im Bereich des Gesäßes eines sich auf dem Kraftfahrzeugsitz 01 befindlichen Insassen. Des Weiteren ist das Polsterelement 05 mit einer Übertragungsleitung 06 zur Übertragung des Signals des Insassendetektors 02 an eine Steuerungseinrichtung verbunden.
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3 zeigt die Positionierung des Insassendetektors 02 auf der vom Insassen abgewandten Seite des Polsterelements 05. Der Insassendetektor 02 ist in das Polsterelement 05 eingeschäumt und schließt auf der Unterseite des Polsterelements 05 mit diesem im wesentlichen plan ab. In dieser Ausführungsform ergeben sich keine äußeren Kanten im Bereich des eingeschäumten Insassendetektors 02.
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4 zeigt eine Schäumform 07 zur Herstellung eines Polsterelements 05. Das Polsterelement 05 befindet sich hier um 180° gedreht in der Schäumform 07. Somit ist die vorn Insassen abgewandte Seite des Polsterelements 05 hier die obere Seite des Polsterelements 05. An dieser Seite befindet sich der Insassendetektor 02. Er wird in dieser Ausführungsform bereits während des Schäumvorgangs in der Schäumform 07 in das Polsterelement 05 eingeschäumt.
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5 zeigt einen Insassendetektor 02 im Querschnitt im Bereich X. Der Insassendetektor 02 weist ein erstes leitfähiges Kontaktelement 08 und ein zweites leitfähiges Kontaktelement 09 auf. Zwischen den beiden Kontaktelementen 08, 09, die im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind, befindet sich das Beabstandungselement 10 – hier als elektrisch isolierende Schaumstoffschicht 10 ausgebildet.
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Die Schaumstoffschicht 10 weist Ausnehmungen 11 auf. Das zweite Kontaktelement 09 ist im Bereich der Ausnehmungen 11 mit höckerförmigen Erhöhungen 12 versehen. Durch Druck auf zumindest eines der beiden Kontaktelemente 08, 09 wird die Schaumstoffschicht 10 komprimiert und bei einer gewissen Kraft kommt es über die höckerförmigen Erhöhungen 12 durch die Ausnehmungen 11 hindurch zu einem Kontakt der Kontaktelemente 08, 09.