DE602006000901T2

DE602006000901T2 - Erfassungsvorrichtung vom Zustand eines Sensors in einem Fahrzeugssitz

Info

Publication number: DE602006000901T2
Application number: DE602006000901T
Authority: DE
Inventors: Olivier 91540 Poitelon; Yannis 95800 Sinope; Nicolas 77410 Marier; Nicolas 94120 Deroubaix
Original assignee: Delphi Technologies Inc
Current assignee: Delphi Technologies Inc
Priority date: 2006-01-17
Filing date: 2006-01-17
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2026-01-18
Also published as: ATE391640T1; EP1808339A1; DE602006000901D1; EP1808339B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung des Zustandes eines Sensors eines Fahrzeugsitzes.
Es ist häufig sehr nützlich, in einen Fahrzeugsitz einen oder mehrere Sensoren einzubauen, beispielsweise in Form von Unterbrechern, die verwendet werden, um eine Information über die Nutzung des Sitzes zu ermitteln. Beispielsweise kann ein auf Gewicht reagierender Unterbrecherdetektor dazu dienen, die Anwesenheit eines Benutzers auf dem Sitz anzuzeigen. Ein auf den Gurt ansprechender Unterbrecherdetektor kann außerdem dazu verwendet werden, zu detektieren, ob der Benutzer des Sitzes seinen Sicherheitsgurt verwendet oder nicht. Die von derartigen Sensoren erhaltenen Signale können zur Steuerung von Sicherheits- oder Komfortvorrichtungen verwendet werden, die dazu dienen, den Nutzer des Sitzes im Falle eines Unfalls zu schützen oder die Auslösung einer Sicherheitsvorrichtung, beispielsweise eines Airbags, effektiv zu steuern.
Im Allgemeinen ist jeder Unterbrecher über elektrische Leitungen mit einer zentralen Steuereinheit des Fahrzeugs verbunden, welche die Auslösung der Sicherheitsvorrichtungen des Fahrzeugs steuert.
Ein solches System besitzt jedoch den Nachteil, dass zahlreiche elektrische Leitungen erforderlich sind, die das Fahrzeug durchqueren. Wenn es sich außerdem um einen herausnehmbaren Sitz handelt, ist es daher nicht möglich, oder zumindest kompliziert, elektrische Leitungen zwischen dem oder den Sensor(en), der/die sich im Inneren des Sitzes befindet/n, und der fest am Fahrzeug montierten zentralen Steuereinheit anzuordnen bzw. mit dieser zu verbinden.
Aus dem Dokument EP 0 827 871 A ist der Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Erfassung des Zustandes eines Sensors eines Fahrzeugsitzes anzugeben, die zumindest einige der oben genannten Nachteile vermeidet und die eine einfache und kostengünstige Erfassung des Zustandes eines Sensors eines Fahrzeugsitzes ermöglicht, wenn es sich bei dem Sitz um einen herausnehmbaren Sitz handelt.
Zu diesem Zweck stellt die Erfindung eine Vorrichtung zur Erfassung des Zustandes eines Sensors eines Fahrzeugsitzes gemäß dem Anspruch 1 bereit.
Vorzugsweise weist die Antworteinrichtung einen Gleichrichter auf, um den Antwortsignalgenerator anhand des Trägersignals zu versorgen. Auf diese Weise benötigt die Antworteinrichtung keine separate Batterie.
Vorteilhaft weist der Antwortsignalgenerator einen Oszillator mit regelbarer Frequenz auf und ist in der Lage, die Frequenz des Antwortsignals in Abhängigkeit vom Zustand des Sensors zu modifizieren.
Gemäß einer speziellen Ausführungsform ist der Sensor ein Unterbrecher, wobei der Antwortsignalgenerator in der Lage ist, ein Antwortsignal mit einem ersten vorgegebenen charakteristischen Wert zu erzeugen, wenn sich der Unterbrecher in einem offenen Zustand befindet, und ein Antwortsignal mit einem zweiten vorgegebenen charakteristischen Wert zu erzeugen, der von dem ersten vorgegebenen charakteristischen Wert verschieden ist, wenn sich der Unterbrecher in einem geschlossenen Zustand befindet.
Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung ist der Unterbrecher in einer Gurtschlaufe angeordnet, wobei der Unterbrecher einen ersten Zustand einnehmen kann, wenn der Gurt angelegt ist, und einen zweiten Zustand, wenn der Gurt nicht angelegt ist.
Vorteilhaft weist der Sensor mehrere Unterbrecher auf, wobei jeder Unterbrecher in einer entsprechenden Gurtschlaufe angeordnet ist. Diese Ausführungsform ermöglicht es, unter Verwendung einer einzigen Abfrageeinrichtung und einer einzigen Antworteinrichtung, den Zustand mehrerer Sicherheitsgurte des Fahrzeugs zu bestimmen. Dies ermöglicht es insbesondere, die Anzahl der notwendigen Komponenten einzuschränken.
Gemäß einer anderen speziellen Ausführungsform der Erfindung ist der Sensor ein auf das Körpergewicht ansprechender Sitzbelegungssensor.
Bevorzugt kann der Modulator das Trägersignal mit dem Antwortsignal amplitudenmodulieren.
Vorzugsweise ist die Reichweite des Trägersignals kleiner als 10 cm. Ein Signal mit kurzer Reichweite erlaubt es, die Gefahr von Störung mit anderen Vorrichtungen des Fahrzeugs zu verhindern.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Antworteinrichtung unter dem Sitz des Fahrzeugs angeordnet, wobei das erste induktive Bauelement unter dem Sitz des Fahrzeugs angeordnet ist und der Abstand zwischen dem ersten induktiven Bauelement und dem zweiten induktiven Bauelement weniger als 10 cm, vorzugsweise weniger als 2,5 cm beträgt.
Bevorzugt beträgt der Abstand zwischen dem ersten induktiven Bauelement und dem Boden mehr als 5 mm.
Vorteilhaft weist das erste induktive Bauelement eine Wicklung mit einer bezogen auf das Fahrzeug vertikalen Achse auf, während das zweite induktive Bauelement eine bezogen auf das Fahrzeug vertikale Achse aufweist, wobei die vertikalen Achsen der ersten und zweiten induktiven Bauelemente im Wesentlichen zusammenfallen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist das Fahrzeug eine zentrale Steuereinheit auf, die mit der Verarbeitungseinrichtung kommunizieren kann, um die Auslösung einer Sicherheitseinrichtung des Fahrzeugs in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Sitzes zu steuern.
Vorteilhaft kann die zentrale Steuereinheit die Auslösung eines dem Sitz zugeordneten Airbags verhindern, wenn der Sensor einen Betriebszustand des Sitzes detektiert, in welchem der Sitz nicht belegt ist oder in welchem ein Sicherheitsgurt des Sitzes nicht angelegt ist.
Bevorzugt ist die Antworteinrichtung in Form einer integrierten Schaltung verwirklicht, wobei die integrierte Schaltung in einem Gehäuse eingebaut ist, wobei das Gehäuse eine Steckverbindung aufweist, um die Verbindung der Antworteinrichtung mit dem Sensor zu ermöglichen, wobei das Gehäuse Befestigungsmittel zur Befestigung des Gehäuses unter dem Sitz aufweist.
Bevorzugt umfasst die Vorrichtung ein Steuerungsmodul, wobei das Steuerungsmodul den Generator, den Demodulator und die Verarbeitungseinrichtung enthält und wobei das Steuerungsmodul auf der Querstrebe befestigt ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das Steuerungsmodul in einem dichten Gehäuse eingebaut, wobei das erste induktive Bauteil in einem dichten Gehäuse eingebaut ist und die Gehäuse auf der Querstrebe montiert sind.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist das Steuerungsmodul als integrierte Schaltung verwirklicht, wobei das Steuerungsmodul und das erste induktive Bauteil auf der Querstrebe montiert und mit einem Harz bedeckt sind, um die Abdichtung der Abfrageeinrichtung zu gewährleisten. Diese Ausführungsform ermöglicht dank der Integration dieser Komponenten in ein einziges Bauteil und eine einfache Anbringung der Vorrichtung in einem Fahrzeug.
Die Erfindung wird besser verständlich werden und weitere ihrer Ziele, Details, Eigenschaften und Vorteile werden deutlicher werden im Laufe der folgenden detaillierten, erläuternden Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung, die rein illustrativ und nicht einschränkend unter Bezugnahme auf beigefügte schematische Zeichnungen erfolgt.
In den Zeichnungen:
ist 1 eine schematische Teilansicht und ein Längsschnitt eines Fahrzeugs, welche eine Erfassungsvorrichtung des Zustands eines Sensors eines Fahrzeugsitzes gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
ist 2 ein elektrisches Schema der Antworteinrichtung der Erfassungsvorrichtung des Zustands eines Sensors der 1;
ist 3 ein elektrisches Schema der Abfrageeinrichtung der Erfassungsvorrichtung des Zustandes eines Sensors der 1;
ist 4 ein Zeitdiagramm, das einen Kommunikationsprozess zwischen der Abfrageeinrichtung der 3 und der Antworteinrichtung des 2 illustriert;
ist 5 eine vereinfachte perspektivische Ansicht einer Querstrebe zur Befestigung der Abfrageeinrichtung;
ist 6 eine der 5 entsprechende Ansicht, die eine abgewandelte Ausführungsform der Querstrebe zeigt;
ist 7 eine Ansicht der Querstrebe der 5, die auf dem Boden des Fahrzeugs befestigt ist;
ist 8 eine vereinfachte perspektivische Ansicht, welche die Unterseite des ebenen Abschnitts der Querstrebe zeigt;
ist 9 eine vereinfachte Ansicht eines Gehäuses, das die Antworteinrichtung enthält, im Längsschnitt; und
ist 10 eine vereinfachte perspektivische Ansicht eines Gehäuses, das die Resonanzschaltung der Abfrageeinrichtung der 3 enthält.
Bezug nehmend auf 1 erkennt man ein Fahrzeug 1, von dem man nur die Bodenwand des Fahrgastraums sowie einen Sitz 4 dargestellt hat, der am Fahrzeugkörper, beispielsweise am Boden 8, durch nicht dargestellte Befestigungsmittel mit einer an sich bekannten Technik befestigt ist. Bei dem Sitz kann es sich beispielsweise um einen herausnehmbaren Vorder- oder Rücksitz handeln. Ein Sensor 3 ist in dem Sitz 4 des Fahrzeugs angeordnet. Bei der beschriebenen Ausführungsform ist der Sensor 3 in der (nicht dargestellten) Gurtschlaufe des Sitzes 4 angeordnet und ermöglicht es, festzustellen, ob der (nicht dargestellte) Sicherheitsgurt angelegt ist oder nicht. Eine Vorrichtung zur Erfassung des Zustands des Sensors 3 wird durch die Bezugsziffer 2 bezeichnet. Sie umfasst eine Antworteinrichtung 5, die auf oder unter oder in dem Sitz 4 angeordnet und mit dem Sensor 3 verbunden ist, und eine Abfrageeinrichtung 6, die fest am Fahrzeug 1 angeordnet und mit einer zentralen Steuereinheit 50 des Fahrzeugs 1 verbunden ist. Die Abfrageeinrichtung 6 dient dazu, mit der Antwortvorrichtung 5 durch induktive Koppelung zu kommunizieren, um den Zustand des Sensors 3 zu bestimmen.
Bezug nehmend auf 3 wird nun die Abfrageeinrichtung 6 detaillierter beschrieben.
Die Abfrageeinrichtung 6 weist eine Resonanzschaltung 10 auf, die eine Spule L1, welche eine magnetische Antenne bildet, und einen Kondensator C1 umfasst. Die Resonanzschaltung 10 ist unter dem Sitz 4 angeordnet, wobei die Spule L1 eine Spule mit vertikaler Achse H1 ist.
Der Resonanzkreis 10 ist über elektrische Drähte 40 mit einem Generator 12 und mit Signalverarbeitungsmitteln verbunden, die in einem Steuermodul 7 integriert sind. Das Steuermodul 7 ist mit der Zentraleinheit 50 verbunden oder in die Zentraleinheit 50 integriert.
Der Resonanzkreis 10 befindet sich in einem Gehäuse 51, wie es in 10 dargestellt ist. Das Gehäuse 51 weist einen unteren Abschnitt 52 aus, der eine im Wesentlichen ringförmige Form hat, welche an die Wicklungen der Spule L1 angepasst ist. Der untere Abschnitt 52 ist mit einem Anschluss 53 versehen, um die Verbindung der Drähte 40 zu ermöglichen. Nachdem der Resonanzkreis 10 im unteren Abschnitt 52 angeordnet wurde, wird ein Deckel 54 mit entsprechender Form so durch Schwingungen mit dem unteren Abschnitt 52 verschweißt, dass der untere Abschnitt 52 und sein Deckel 54 ein dichtes Gehäuse 51 für den Resonanzkreis 10 bilden.
Da der Boden 8 des Fahrzeugs 1 im Allgemeinen Metallteile enthält, wird der Resonanzkreis 10 in einem Abstand vom Boden 8 angeordnet, um jegliche Beeinflussung zu vermeiden, die den induktiven Signalaustausch mit der Antworteinrichtung 5 stören könnte. Der minimale Abstand zwischen dem Resonanzkreis 10 und dem Boden 8 beträgt beispielsweise 6 mm. Um diesen Abstand zu verwirklichen, ist der Resonanzkreis 10 beispielsweise in den Befestigungsmitteln des Sitzes 4 angeordnet.
5 zeigt eine Querstrebe zum Einbau der Abfrageeinrichtung 6 im Fahrzeug 1. Die Querstrebe 55, die beispielsweise aus Kunststoff besteht, weist einen ebenen Abschnitt 56 mit rechteckiger Allgemeinform auf. Die Querstrebe 55 ist unter dem Sitz quer im Fahrzeug 1 angeordnet. Dazu weist die Querstrebe 55 auf einer ihrer Seiten 57 mehrere hakenförmige Verankerungselemente 58, beispielsweise sechs Stück, auf, die in eine auf dem Boden 8 montierte Führungsschiene 59 (7) eingehakt sind, welche im Fahrzeug 1 in Querrichtung verläuft. Die Führungsschiene 59 ist beispielsweise eine Führungsschiene, welche die Befestigung der Sitze in einer an sich bekannten Weise ermöglicht. Auf ihrer gegenüberliegenden Seite 60 weist die Querstrebe 55 mehrere Befestigungselemente 61, beispielsweise drei Stück, mit im Wesentlichen L-förmigem Querschnitt auf, welche es ermöglichen, den ebenen Abschnitt 56 in einem Abstand zum Boden zu halten. Der kurze Arm des L 62 jedes Befestigungselements 61 verläuft im Wesentlichen parallel zum ebenen Abschnitt 56 und weist eine Öffnung 63 auf, wel che die Durchquerung einer (nicht dargestellten) Schraube zur Befestigung der Querstrebe 55 am Boden 8 ermöglicht.
Die Unterseite 64 des ebenen Abschnitts 56 weist ein (besser in 8 erkennbares) Verankerungsmittel 65 für das Gehäuse 51 auf, wobei die Verankerung beispielsweise durch Einclipsen verwirklicht ist.
Die Unterseite 64 weist ein Verankerungsmittel 66 für das Steuermodul 7 auf, das sich bevorzugt in der Nähe der Mitte der Querstrebe 55 befindet. Auf diese Weise ist der Abstand zwischen dem Steuermodul 7 und dem Resonanzkreis 10 verringert und beträgt beispielsweise weniger als einen Meter, was eine Einschränkung der Verluste ermöglicht.
6 zeigt eine Variante der Montagequerstrebe. Die Querstrebe 155 hat insgesamt die gleiche Form wie die zuvor beschriebene Querstrebe 55 und besteht aus einem isolierenden Material. Hier weist die Unterseite 164 des ebenen Abschnitts 156 aufgeformte Leiterbahnen 167 auf, die ein Verankerungsmittel 165 des Resonanzkreises 10 und ein Verankerungsmittel 166 des Steuermoduls 7 miteinander verbinden. Die Verankerungsmittel 165, 166 weisen jeweils einen Verbinder 168 und 169 zum Verbinden des Resonanzkreises 110 bzw. des Steuermoduls 7 mit den Bahnen 167 auf. In diesem Fall ist der Resonanzkreis 10 nicht in ein Gehäuse integriert und das Steuermodul 7 ist in Form einer (nicht dargestellten) Platine realisiert. Nachdem der Resonanzkreis 10 und die Platine an den Verankerungsmitteln 165, 166 verankert und mit den Verbindern 168, 169 verbunden sind, werden sie von einem Harz bedeckt, was auch als Vergießen bezeichnet wird, und die Abdichtung der Abfrageeinheit 6 gewährleistet. Bei dieser Variante kann man auf die elektrischen Drähte 40 sowie auf die Kunststoffgehäuse des Resonanzkreises und des Steuermoduls verzichten, was Vorteile hinsichtlich der Kosten und des Gewichts mit sich bringt und die Montage vereinfacht. Anstatt des Harzes können (nicht dargestellte) Kappen auf den Resonanzkreis 10 und auf die elektrische Platine geschweißt werden, um diese zu schützen.
Der Signalgenerator 12 (3) dient dazu, ein Rechtecksignal mit einer Trägerfrequenz Fp auszusenden, um den Resonanzkreis 10 mit der Trägerfrequenz Fp schwingen zu lassen. Der Resonanzkreis 10 ist im Wesentlichen so auf die Trägerfrequenz Fp eingestellt, dass das Trägersignal in Form eines Magnetfeldes ausgestrahlt wird. Das Steuermodul 7 und all seine Bauteile werden über einen (nicht dargestellten) Versorgungsschaltkreis, der an dem Steuermodul 7 befestigt ist, mit Strom versorgt.
Die Signalverarbeitungsmittel weisen einen Demodulator 13 auf, der mit einer Signalabgriffsklemme 14 verbunden ist und es ermöglicht, ein amplitudenmoduliertes Antwortsignal, das von der Antworteinrichtung 5 zur Abfrageeinrichtung 6 emittiert wird, zu demodulieren, wie dies wei ter unten detaillierter beschrieben werden wird. Der Demodulator 13 weist eine Hüllkurvendetektionsschaltung 16 sowie mehrere Stufen von Operationsverstärkerschaltungen auf, um ein Rechtecksignal als Abbild des Antwortsignals zu erzeugen und dieses zu verstärken. Ein solcher Demodulator ist an sich bekannt. Ein Ausgang 15 des Demodulators 13 ist mit einem (nicht dargestellten) Entscheidungsmittel des Steuermoduls 7 verbunden, welches dazu dient, auf der Grundlage der Frequenz des Signals am Ausgang des Demodulators 13 den Zustand des Sensors 3 zu bestimmen. Die Informationen über den Zustand des Sensors 3 werden dann von der Zentraleinheit 50 des Fahrzeugs verarbeitet, beispielsweise, um dieser zu ermöglichen, die Auslösung von (nicht dargestellten) Sicherheitseinrichtungen zu bewirken oder zu verhindern.
Bezug nehmend auf 2 wird im Folgenden die Antworteinrichtung 5 detaillierter beschrieben. Die Antworteinrichtung, die auch als Transponder bezeichnet wird, ist beispielsweise in Form einer integrierten Schaltung verwirklicht.
Die Antworteinrichtung 5 weist eine Resonanzschaltung 20 auf, die eine, eine magnetische Antenne bildende Spule 12 umfasst, die parallel zu einem Kondensator C2 angeordnet ist, wobei die Spule 12 eine Flachspule mit vertikaler Achse H2 ist. Der Resonanzkreis 20 dient dazu, ein von dem Resonanzkreis 10 der Abfrageeinrichtung 6 erzeugtes Magnetfeld zu empfangen. Der Resonanzkreis 20 ist auf die Trägerfrequenz Fp abgestimmt. Diese Abstimmung dient dazu, die Abstrahlung von Energie zum Transponder 5 zu maximieren.
Der Resonanzkreis 20 ist unter der Sitzfläche des Sitzes 4 so angeordnet, dass die Achse H1 im Wesentlichen mit der Achse H2 zusammenfällt und sich die Spulen L1 und L2 in einem geringen Abstand voneinander befinden. Es sei darauf hingewiesen, dass in 5 fünf Verankerungsmittel 65 dargestellt sind, was die Befestigung von fünf Resonanzkreisgehäusen 10 ermöglicht. In diesem speziellen Fall weist die Sitzanordnung drei Sitze auf, wobei jeder Sitz einen Sensor 3 aufweist und der mittlere Sitz herausnehmbar ist. Drei Verankerungsmittel 65 sind so angeordnet, dass in der üblichen Position, d. h. wenn die drei Sitze auf der Führungsschiene fixiert sind, sich jeder Resonanzkreis 20 auf Höhe eines entsprechenden Resonanzkreises 10 befindet. Wenn der mittlere Sitz herausgenommen wurde, können die seitlichen Sitze entlang der Führungsschiene 59 in Richtung Zentrum des Fahrzeugs verschoben werden. Weil sich in dieser Position die Resonanzkreise 20 der beiden seitlichen Sitze auf Höhe der Resonanzkreise 10 befinden können, sind zwei zusätzliche Resonanzkreise vorgesehen. Allgemeiner gesprochen, muss die Anzahl und die Position der Resonanzkreise 10 an die Anzahl und die Position der Sitze, die mit Antworteinrichtungen versehen sind, angepasst werden.
Die integrierte Schaltung der Antworteinrichtung 5 befindet sich vorzugsweise in einem Gehäuse 70 (9). Das Gehäuse 70 hat eine im Wesentlichen parallelepipede Form und weist auf einer Seite 71 einen Verbinder 72 zur Verbindung des Transponders 5 mit dem Sensor 3 auf. Das Innere des Gehäuses 70 weist ein Gleitsystem 73 auf, um den Einbau der integrierten Schaltung zu erleichtern. Die Oberseite 74 des Gehäuses 70 weist Befestigungsmittel 75 zur Befestigung des Gehäuses 70 unter der Sitzfläche des Sitzes 4 auf. Der Abstand zwischen den Spulen L1 und L2 ist beispielsweise kleiner als 25 mm. Auf diese Weise kann die Kommunikation zwischen der Abfrageeinrichtung 6 und der Antworteinrichtung 5 unter Ausnutzung von Signalen mit kurzer Reichweite erfolgen, was einerseits kostengünstig ist und andererseits ermöglicht, Störungen mit anderen Vorrichtungen des Fahrzeugs 1 zu vermeiden, beispielsweise mit anderen Vorrichtungen zur Erfassung des Zustands eines Sensors, die in anderen Sitzen des Fahrzeugs 1 angeordnet sind. Es sei darauf hingewiesen, dass die Reichweite eines Transpondersystems, d. h. der maximale Abstand der Abfrageeinrichtung, bei welcher der Transponder aktiviert wird, insbesondere von der Größe der Antenne des Transponders, der Anregungsfrequenz der Spule des Resonanzkreises, welcher das Magnetfeld erzeugt, der Intensität dieser Anregung und des Leistungsbedarfs des Transponders abhängt.
In dem dargestellten Beispiel weist der Sensor 3 einen Unterbrecher I1 auf, der zwei Zustände einnehmen kann, nämlich einen offenen Zustand und einen geschlossenen Zustand, je nachdem, ob der Sicherheitsgurt angelegt ist oder nicht. Beispielsweise befindet sich der Unterbrecher I1 im geschlossenen Zustand, wenn der Sicherheitsgurt angelegt ist, und im offenen Zustand, wenn der Sicherheitsgurt nicht angelegt ist, wobei auch die umgekehrte Schaltung selbstverständlich möglich ist.
Die Klemmen 23 und 24 des Resonanzkreises 20 sind mit zwei Eingangsklemmen 25 und 26 einer Diodenbrückenschaltung 27 eines Gleichrichters 30 verbunden. Die Diodenbrückenschaltung 27 weist vier Dioden D1, D2, D3 und D4 auf. Die Anode der Diode D1 ist mit der Klemme 23 verbunden, ebenso wie die Kathode der Diode D3. Die Anode der Diode D3 und die Kathode der Diode D4 sind mit der Klemme 24 verbunden. Der Gleichrichter 30 weist einen Kondensator C3 auf, der mit Ausgangsklemmen 32, 33 des gleichgerichteten Signals der Diodenbrückenschaltung 27 so verbunden ist, dass Energie gespeichert und die von der Diodenbrückenschaltung 27 abgegebene gleichgerichtete Spannung geglättet wird.
Die Antwortvorrichtung 5 weist einen Oszillator 28 auf, von dem ein Punkt C mit der Ausgangsklemme 32 des Gleichrichters 30 verbunden ist. Der Oszillator 28 weist zwei Transistoren T1 und T2 auf, wobei die Emitter der Transistoren T1 und T2 mit einem gemeinsamen Potenzial, beispielsweise der Masse, verbunden sind. Der Oszillator 28 weist zwei Kondensatoren 04 und C5 auf. Der Kondensator C4 (bzw. C5) ist mit einer seiner Klemmen mit dem Kollektor des Transistors T1 (bzw. T2) verbunden und seine gegenüberliegende Klemme ist mit der Basis des Transistors T2 (bzw. T1) verbunden. Wenn der Oszillator 28 mit Strom so versorgt wird, dass sich der Punkt C auf dem Potenzial V_C befindet, können die Potenziale V_A und V_B der Punkte A und B, welche den Kollektoren der Transistoren T1 bzw. T2 entsprechen, zwei Werte annehmen, die in etwa 0 V oder V_max betragen, mit V_max ≈ V_C. Anders ausgedrückt ist entweder V_A = 0 V und V_B= V_max oder V_A = V_max und V_B = 0 V.
Wenn V_A = 0 V und V_B = V_max beträgt und wenn die beiden Kondensatoren C4 und C5 geladen sind, ist der Transistor T1 über einen Widerstand R3 gesättigt und der Transistor T2 ist blockiert, denn seine Basis-Emitterspannung Vbe₂ ist negativ, weil der Kondensator C4 geladen ist. Wenn der Kondensator C4 sich über einen Widerstand R2 entlädt, verringert sich die Basis-Emitterspannung Vbe₂ bis sie wieder positiv wird, was bewirkt, dass der Transistor T2 gesättigt wird, d. h., dass V_B = 0 V wird.
In diesem Moment wird die Basis-Emitterspannung Vbe₁ des Transistors T1 negativ, so dass der Transistor T1 blockiert wird, d. h., dass V_A = V_max wird. In diesem Fall lädt sich der Kondensator C4 auf.
Gleichzeitig entlädt sich der Kondensator C5 und die Spannung Vbe₁ verringert sich so lange, bis sie wieder positiv wird, was die Sättigung des Transistors T1 bewirkt, d. h., dass V_A wieder gleich 0 V wird. Dieser Zyklus wiederholt sich dann in entsprechender Weise. Die Schaltung bildet somit einen periodischen Oszillator.
Die Ladezeit eines Kondensators und damit die Zyklusfrequenz hängt insbesondere vom äquivalenten Widerstand Req zwischen den Punkten D und E ab.
Der Unterbrecher T1 ist zwischen den Punkten D und E parallel zum Widerstand R3 geschaltet, so dass der Widerstand R3 umgangen wird, wenn der Unterbrecher E1 geschlossen ist. Folglich kann abhängig vom Zustand des Unterbrechers E1 der äquivalente Widerstand Req zwei vorgegebene, unterschiedliche Werte annehmen, nämlich Req1 bzw. Req2. Wenn er über den Gleichrichter 30 mit Energie versorgt wird, erzeugt der Oszillator 28 folglich ein Antwortsignal mit vorgegebener Frequenz F1 bzw. F2, je nachdem, ob Req = Req1 oder Req = Req2 beträgt. Anders ausgedrückt, beträgt die Frequenz des Antwortsignals beispielsweise F1, wenn sich der Unterbrecher I1 in einem offenen Zustand befindet, und F2, wenn sich der Unterbrecher 11 in einem geschlossenen Zustand befindet, wobei F1 ≠ F2 ist.
Die Antwortvorrichtung 5 weist einen Modulator 29 auf, um das Trägersignal, das sie von dem Resonanzkreis 10 über das Antwortsignal empfängt, zu modulieren. Der Modulator 29 weist einen elektronischen Unterbrecher, beispielsweise einen Transistor T3 auf, der mit der Frequenz des Antwortsignals so gesteuert wird, wie dies weiter unten detaillierter beschrieben wird.
Bezug nehmend auf 4 wird nun ein Prozess zur Erfassung des Zustands des Sensors 3 mittels der Erfassungsvorrichtung 2 beschrieben.
Das rechteckige Trägersignal mit Trägerfrequenz Fp, das von dem Generator 12 erzeugt wird, ist als Kurve 35 dargestellt. Das rechteckige Trägersignal speist den Resonanzkreis 10, der ein Trägersignal mit Trägerfrequenz Fp in Richtung Transponder 5 ausstrahlt. Das Trägersignal ist als Kurve 36 dargestellt, die tatsächlich dem Strom in der Spule L1 entspricht. Es sei darauf hingewiesen, dass der Generator 12 während der gesamten Dauer der Kommunikationsverbindung zwischen der Abfrageeinrichtung 6 und dem Transponder 5 die Amplitude M des rechteckigen Trägersignals konstant hält.
Wenn sich der Transponder 5 im Feld der Abfrageeinrichtung 6 befindet, d. h. in einem Abstand, der geringer als der Maximalabstand dmax zur Aktivierung des Transponders ist, was dem Fall entspricht, in welchem sich der Sitz 4 in seiner Betriebsposition befindet, wird ein induzierter Strom mit der Trägerfrequenz Fp durch induktive Koppelung an den Klemmen des Resonanzkreises 20 erzeugt. Dieser, vom Gleichrichter 30 gleichgerichtete Strom liefert eine Versorgungsspannung an den Oszillator 28. Das Trägersignal dient daher als Energiequelle zur Aktivierung des Transponders 5. Folglich benötigt der Transponder 5 zu seinem Betrieb keine separate Batterie. Es sei darauf hingewiesen, dass eine Variante mit Batterie nichtsdestoweniger möglich ist.
Sobald er mit Strom versorgt wird, beginnt der Oszillator 28 damit, bei einer Frequenz F zu schwingen, die vom Zustand des Unterbrechers I1 abhängt. Wenn sich der Unterbrecher I1 in einem offenen Zustand befindet, beträgt F = F1, und wenn sich der Unterbrecher I1 in einem geschlossenen Zustand befindet, beträgt F = F2. Das am Ausgang B des Oszillators 28 erzeugte rechteckige Antwortsignal ist als Kurve 37 dargestellt.
Der Ausgang B des Oszillators 28 ist mit dem Transistor T3 verbunden und ermöglicht die Steuerung des Transistors T3. Wenn der Transistor T3 gesättigt ist, d. h., wenn er sich wie ein geschlossener Unterbrecher verhält, ist der Resonanzkreis 20 des Transponders 5 einer zusätzlichen Verstärkung unterworfen, so dass der Transponder 5 eine höhere Energie aus dem Magnetfeld, das von der Abfrageeinrichtung 6 geliefert wird, abzieht. Die Energieänderung des Transponders 5 spiegelt sich in einer Amplitudenänderung des durch die Spule 12 laufenden Stroms und somit des durch die Spule L1 laufenden Stroms wieder, denn die beiden Spulen L1 und L2 sind gekoppelt.
Das vom Transponder 5 ausgestrahlte amplitudenmodulierte Signal ist als Kurve 38 dargestellt, die tatsächlich dem Strom in der Spule 12 entspricht. In 4 zeigt die Kurve 37 das Antwortsignal bei einer vorgegebenen Frequenz, beispielsweise bei der Frequenz F = F1. Die Kur ve 38, welche das modulierte Antwortsignal repräsentiert, entspricht in diesem Fall einem Antwortsignal mit der Frequenz F = F1. Es versteht sich, dass, wenn das Antwortsignal eine Frequenz F = F2 besitzt, das modulierte Antwortsignal entsprechend modifiziert ist. Somit schwingen von einem anfänglichen Moment t0 der Auslösung des Generators 12 bis zu einem Moment t1, welcher der Antwortzeit des Transponders 5 entspricht, die Spulen 11 und 12 mit der Trägerfrequenz Fp und mit einer vom Generator 12 festgelegten Amplitude, während anschließend, vom Zeitpunkt t1 ab, die Spulen L1 und L2 mit der durch das vom Oszillator 28 erzeugten Antwortsignal modulierten Trägerfrequenz schwingen. Die Auslösung des Generators 12 wird von dem Steuermodul 7 periodisch, beispielsweise alle 100 μs, gesteuert.
Das modulierte Signal wird von dem Demodulator 13 der Abfrageeinrichtung 6 empfangen. Der Ausgang 15 des Demodulators 13 überträgt dann ein Bildsignal des Antwortsignals, das als Kurve 39 dargestellt ist, an das Entscheidungsmodul, welches den Zustand des Sensors 3 bestimmt, beispielsweise indem es die Frequenz des Bildsignals, d. h. F1 oder F2, mit einem Grenzwert vergleicht. Somit verfügt die zentrale Steuereinheit 50 durch die Vorgabe des Steuermoduls 7 über eine Information über die Nutzung oder Nichtnutzung des Sicherheitsgurts des Sitzes 4. Auf diese Weise kann die Zentraleinheit 50 im Fall eines Unfalls entscheiden, ob die Auslösung des Airbags abhängig vom Zustand des Sicherheitsgurtes erlaubt oder verhindert werden soll. Beispielsweise wird die Auslösung des dem Sitz 4 zugeordneten Airbags verhindert, wenn der Zustand des Sensors 3 anzeigt, dass der entsprechende Sicherheitsgurt nicht angelegt ist.
Bei anderen denkbaren Varianten, beispielsweise dann, wenn der Sitz 4 mehrere Gurtschlaufen aufweist, was beispielsweise bei einem Sitz der Fall ist, der sich in der Mitte des Fahrzeugs befindet, der eine Schleife für den mittleren Sicherheitsgurt und eine Schleife für einen Sicherheitsgurt von einem der benachbarten Sitze aufweist, kann der Sensor 3 mehrere Unterbrecher aufweisen, wobei jeweils ein Unterbrecher in jeder der vorhandenen Sicherheitsgurtschlaufen angeordnet ist. In 2 sind ein zusätzlicher Unterbrecher 12, der parallel von einem zusätzlichen Widerstand R2 abzweigt, gestrichelt dargestellt. In diesem Fall beträgt der Wert des äquivalenten Widerstandes Req zwischen den Klemmen D und E Regt, wenn der Unterbrecher 12 geschlossen ist und wenn der Unterbrecher 11 offen ist, bzw. Req2, wenn der Unterbrecher 12 geschlossen ist und der Unterbrecher I1 geschlossen ist, bzw. Req3, wenn der Unterbrecher 12 offen ist und der Unterbrecher I1 geschlossen ist, bzw. schließlich Req4, wenn der Unterbrecher 12 geschlossen ist und der Unterbrecher I1 offen ist, wobei die Werte Req1, Req2, Req3 und Req4 sich jeweils voneinander unterscheiden. Der Prozess zur Erfassung des Zustandes des Sensors 3 entspricht dem zuvor beschriebenen Fall, wobei das Entscheidungsmodul beispielsweise die Frequenz des Signals am Ausgang 15 des Demodulators 13 mit mehreren Grenzwerten vergleicht, um den Zustand des Sensors zu bestimmen. Im Allgemeinen kann der Sensor 3 eine beliebige Zahl von Unterbrechern aufweisen, wobei die Unterbrecher in Sicher gurtschleifen oder auch in Sitz 4 angeordnet sind, wobei die Frequenz des Antwortsignals es ermöglicht, festzustellen, ob die Unterbrecher offen oder geschlossen sind.
Die oben beschriebene Ausführungsform kann mit anderen Sensoren verwirklicht werden, beispielsweise einem Sitzbelegungssensor in Form eines Unterbrechers, der auf das Vorhandensein oder das Fehlen eines Drucks auf die Sitzfläche reagiert.
Die Zentraleinheit 50 kann mit Alarmmitteln verbunden sein, beispielsweise mit optischen Alarmmitteln, die am Armaturenbrett des Fahrzeugs 1 angeordnet sind und für jeden Sicherheitsgurt anzeigen, ob dieser angelegt ist oder nicht.
Die in den Figuren dargestellten elektrischen Schemata stellen nur illustrative Beispiele dar. Der Gleichrichter 30 kann durch einen beliebigen Gleichrichter ersetzt werden. Außerdem kann der Transponder 5 eine interne Batterie aufweisen, wobei der Gleichrichter in diesem Fall nicht unbedingt erforderlich ist.
Die Modulation der Amplitude ist auf diesen Anwendungsfall speziell abgestimmt, denn sie kann einfach umgesetzt werden, obwohl auch andere Modulationstypen für die Übertragung des Antwortsignals eingesetzt werden können, beispielsweise eine Phasenmodulation oder eine Frequenzmodulation. Folglich kann der Modulator 29 durch einen Modulator eines anderen Typs ersetzt werden, wobei dann der Demodulator 13 ein entsprechender Demodulator ist.
Die Vorrichtung 2 kann für unterschiedlichste Anwendungen bei der Übertragung von Daten zwischen einem Sitz und dem Boden des Fahrzeugs eingesetzt werden.
Beispielsweise kann die Vorrichtung 2 verwendet werden, um eine automatische Detektion eines auf dem Sitz des Fahrzeugs angeordneten Kindersitzes zu detektieren, beispielsweise mit Hilfe eines druckempfindlichen Sensors, der in der Sitzfläche des Sitzes des Fahrzeugs angeordnet ist. Diese Detektion wird in der Zentraleinheit 50 verarbeitet, um die Airbagauslösung zu verhindern.
Eine andere mögliche Anwendung besteht darin, Informationen über den Zustand einer Sitzheizung, beispielsweise über deren Temperatur zu übertragen, wenn ein Temperatursensor in dem Sitz angeordnet ist. Diese Temperaturinformation kann verwendet werden, um die Heizmittel zu regulieren, um diese Information anzuzeigen oder zu anderen Zwecken.

Claims

Vorrichtung (2) zur Erfassung des Zustands eines Sensors eines Fahrzeugsitzes, welche aufweist: – eine in dem Fahrzeug (1) angeordnete Abfrageeinrichtung (6), wobei die Abfrageeinrichtung einen Trägersignalgenerator (12), der ein Trägersignal mit einer vorgegebenen Trägerfrequenz (Fp) erzeugen kann, und ein erstes induktives Bauelement (10), welches mit dem Trägersignalgenerator verbunden ist und das Trägersignal aussenden kann, umfasst, und – eine unter einem Sitz (4) des Fahrzeugs angeordnete Antworteinrichtung (5), die ein zweites induktives Bauelement (20), welches das Trägersignal durch induktive Koppelung mit dem ersten induktiven Bauelement empfangen kann, einen Antwortsignalgenerator (28), der mit dem zweiten induktiven Bauelement verbunden ist und als Antwort auf den Empfang des Trägersignals ein Antwortsignal erzeugen kann, und einen Modulator (29) umfasst, der mit dem Antwortgenerator verbunden ist und das Trägersignal mit dem Antwortsignal modulieren kann, um das modulierte Trägersignal über das Antwortsignal mittels induktiver Koppelung zwischen dem zweiten induktiven Bauteil und dem ersten induktiven Bauteil an die Abfrageeinrichtung zu übertragen, wobei die Antworteinrichtung mit einem Sensor (3) verbunden ist, der eine den Sitz betreffende Information detektieren kann, wobei der Antwortgenerator eine Eigenschaft des Antwortsignals in Abhängigkeit von der durch den Sensor detektierten Information modifizieren kann, wobei die Abfragevorrichtung einen Demodulator (13) zur Demodulierung des Antwortsignals und eine Verarbeitungseinrichtung zur Ermittlung der Information an Hand der Eigenschaft des Antwortsignals umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das erste induktive Bauelement (10) an einem Querträger (55, 155) befestigt ist, wobei der Querträger auf dem Boden (8) des Fahrzeugs befestigt ist, wobei die Querstrebe Rastmittel (65, 165) zur Befestigung des ersten induktiven Bauelements (10) aufweist, und dadurch, dass die Querstrebe (55, 155) aus Kunststoff besteht.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste induktive Bauelement (10) von dem Boden des Fahrzeugs beabstandet angeordnet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen dem ersten induktiven Bauelement (10) und dem Boden wenigstens 6 mm beträgt.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Antworteinrichtung (5) einen Gleichrichter (30) aufweist, um den Antwortsignalgenerator (28) an Hand des Trägersignals zu versorgen.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Antwortsignalgenerator (28) einen Oszillator mit regelbarer Frequenz aufweist und in der Lage ist, die Frequenz (F1, F2) des Antwortsignals in Abhängigkeit vom Zustand des Sensors (3) zu modifizieren.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (3) ein Unterbrecher (11) ist, wobei der Antwortsignalgenerator (28) in der Lage ist, ein Antwortsignal mit einem ersten vorgegebenen charakteristischen Wert zu erzeugen, wenn sich der Unterbrecher in einem offenen Zustand befindet, und ein Antwortsignal mit einem zweiten vorgegebenen charakteristischen Wert zu erzeugen, der von dem ersten vorgegebenen charakteristischen Wert verschieden ist, wenn sich der Unterbrecher in einem geschlossenen Zustand befindet.
Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterbrecher (11) in einer Gurtschlaufe angeordnet ist, wobei der Unterbrecher einen ersten Zustand einnehmen kann, wenn der Gurt geschlossen ist, und einen zweiten Zustand, wenn der Gurt nicht geschlossen ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (3) mehrere Unterbrecher (I1, I2) aufweist, wobei jeder Unterbrecher in einer entsprechenden Gurtschlaufe angeordnet ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (3) ein auf das Körpergewicht ansprechender Sitzbelegungssensor ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Modulator (29) das Trägersignal mit dem Antwortsignal amplitudenmodulieren kann.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Reichweite des Trägersignals kleiner als 10 cm ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Antworteinrichtung (5) unter dem Sitz (4) des Fahrzeugs (1) angeordnet ist, wobei das erste induktive Bauelement (10) unter dem Sitz des Fahrzeugs angeordnet ist und der Abstand zwischen dem ersten induktiven Bauelement und dem zweiten induktiven Bauelement (20) weniger als 10 cm, vorzugsweise weniger als 2,5 cm beträgt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen dem ersten induktiven Bauelement (10) und dem Boden mehr als 5 mm beträgt.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das erste induktive Bauelement (10) eine Wicklung mit einer bezogen auf das Fahrzeug vertikalen Achse (H1) aufweist, während das zweite induktive Bauelement (20) eine bezogen auf das Fahrzeug vertikale Achse (H2) aufweist, wobei die vertikalen Achsen der ersten und zweiten induktiven Bauelemente im Wesentlichen zusammenfallen.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug eine zentrale Steuereinheit (50) aufweist, die mit der Verarbeitungseinrichtung kommunizieren kann, um die Auslösung einer Sicherheitseinrichtung des Fahrzeugs in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Sitzes zu steuern.
Vorrichtung gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Steuereinheit (50) die Auslösung eines dem Sitz zugeordneten Airbags verhindern kann, wenn der Sensor (3) einen Betriebszustand des Sitzes (4) detektiert, in welchem der Sitz nicht belegt ist oder in welchem ein Sicherheitsgurt des Sitzes nicht angelegt ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Antworteinrichtung (5) in Form einer integrierten Schaltung verwirklicht ist, wobei die integrierte Schaltung in einem Gehäuse (70) eingebaut ist, wobei das Gehäuse eine Steckverbindung (72) aufweist, um die Verbindung der Antworteinrichtung mit dem Sensor (3) zu ermöglichen, wobei das Gehäuse Befestigungsmittel (75) zur Befestigung des Gehäuses unter dem Sitz (4) aufweist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Steuerungsmodul (7) umfasst, wobei das Steuerungsmodul den Generator (12), den Demodulator (13) und die Verarbeitungseinrichtung enthält und wobei das Steuerungsmodul auf der Querstrebe befestigt ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungsmodul (7) in einem dichten Gehäuse eingebaut ist und das erste induktive Bauteil (10) in einem dichten Gehäuse (51) eingebaut ist, wobei die Gehäuse auf der Querstrebe montiert sind.
Vorrichtung gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungsmodul (7) als integrierte Schaltung verwirklicht ist, wobei das Steuerungsmodul und das erste induktive Bauelement (10) auf der Querstrebe montiert und mit einem Harz bedeckt sind, um die Abdichtung der Abfrageeinrichtung zu gewährleisten.