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WO2000016054A1 - Kraftfahrzeugsitz mit integrierter belegungserkennung - Google Patents

Kraftfahrzeugsitz mit integrierter belegungserkennung Download PDF

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WO2000016054A1
WO2000016054A1 PCT/EP1999/006694 EP9906694W WO0016054A1 WO 2000016054 A1 WO2000016054 A1 WO 2000016054A1 EP 9906694 W EP9906694 W EP 9906694W WO 0016054 A1 WO0016054 A1 WO 0016054A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
motor vehicle
vehicle seat
seat according
support
arm
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP1999/006694
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Karl Billen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IEE International Electronics and Engineering SA
Original Assignee
IEE International Electronics and Engineering SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IEE International Electronics and Engineering SA filed Critical IEE International Electronics and Engineering SA
Priority to JP2000570542A priority Critical patent/JP2002525565A/ja
Priority to CA002342171A priority patent/CA2342171A1/en
Priority to EP99947308A priority patent/EP1114304A1/de
Publication of WO2000016054A1 publication Critical patent/WO2000016054A1/de
Priority to US09/805,945 priority patent/US6412357B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60N—SEATS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES; VEHICLE PASSENGER ACCOMMODATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60N2/00—Seats specially adapted for vehicles; Arrangement or mounting of seats in vehicles
    • B60N2/002—Seats provided with an occupancy detection means mounted therein or thereon
    • B60N2/0021—Seats provided with an occupancy detection means mounted therein or thereon characterised by the type of sensor or measurement
    • B60N2/003—Seats provided with an occupancy detection means mounted therein or thereon characterised by the type of sensor or measurement characterised by the sensor mounting location in or on the seat
    • B60N2/0031—Seats provided with an occupancy detection means mounted therein or thereon characterised by the type of sensor or measurement characterised by the sensor mounting location in or on the seat mounted on the frame
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
    • G01L1/2206—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports
    • G01L1/2218—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports the supports being of the column type, e.g. cylindric, adapted for measuring a force along a single direction
    • G01L1/2225—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports the supports being of the column type, e.g. cylindric, adapted for measuring a force along a single direction the direction being perpendicular to the central axis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K28/00—Safety devices for propulsion-unit control, specially adapted for, or arranged in, vehicles, e.g. preventing fuel supply or ignition in the event of potentially dangerous conditions
    • B60K28/02—Safety devices for propulsion-unit control, specially adapted for, or arranged in, vehicles, e.g. preventing fuel supply or ignition in the event of potentially dangerous conditions responsive to conditions relating to the driver
    • B60K28/04—Safety devices for propulsion-unit control, specially adapted for, or arranged in, vehicles, e.g. preventing fuel supply or ignition in the event of potentially dangerous conditions responsive to conditions relating to the driver responsive to presence or absence of the driver, e.g. to weight or lack thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B60R21/01512—Passenger detection systems
    • B60R21/01516—Passenger detection systems using force or pressure sensing means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/08—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to drivers or passengers
    • B60W2040/0881—Seat occupation; Driver or passenger presence

Definitions

  • the present invention relates to a motor vehicle seat with integrated occupancy detection.
  • the object of the present invention is therefore to propose a motor vehicle seat with simple, cheap and reliable occupancy detection.
  • a motor vehicle seat like most modern motor vehicle seats, comprises an upper frame which carries seat upholstery or a seat shell, and a lower frame which is fastened in the motor vehicle, and mechanical support elements for carrying the upper frame in the lower frame.
  • these support elements are designed such that they deform elastically, ie reversibly, under the weight of a seat user, the occupancy detection further comprising at least one measuring sensor which detects this elastic deformation directly or indirectly.
  • the supporting elements that support the upper frame in the lower frame are used as transducers, which transform the weight of the seat user into a geometric measured variable that can be detected by a simple measuring sensor.
  • the support elements thus allow simple, reliable and inexpensive occupancy detection without a sensor having to be installed in the seat upholstery. It should also be noted that such occupancy detection is extremely easy to integrate into the seat and is very robust. Since there is great freedom with regard to the selection of the measuring transducer, the latter can be selected taking into account specific requirements which relate, for example, to the reliability, the temperature range or the electromagnetic compatibility. The cost of the sensor and the evaluation electronics to be connected will certainly also play a role in the selection of the sensor.
  • the sensor can be, for example, a strain gauge that is attached to the support element in such a way that it directly detects its deformation (such as a bend or torsion). However, the support elements are preferably designed such that their elastic deformation causes a vertical displacement between the upper frame and the lower frame.
  • the sensor can consequently be a displacement sensor which Exercise recorded in the vertical direction. Since the amplitude of the displacement to be measured can be optimally adapted to the measuring range of a selected displacement sensor in a simple manner via the deformability of the support elements, very simple and inexpensive displacement sensors can be used.
  • the displacement sensor can even be a simple switching element which detects a relative vertical displacement between the upper frame and the lower frame caused by the deformation of the supporting elements as a threshold value being exceeded. If the switching element comprises several switching points, each of which is assigned a predetermined threshold value, the vehicle occupant can even be classified into a certain weight class. In this way, weight-dependent control of the airbag is possible in the simplest way.
  • the elastically deformable support element which is implemented in a motor vehicle seat according to the invention, can have many different configurations. It can be designed, for example, as a simple bolt which is attached to one of the two frames in a self-supporting manner and forms a support for the other frame. The bending of the bolt is then detected by the sensor. However, such a bolt should already have a certain length so that a change in the weight load of the seat can also be detected by simple measuring sensors. Multi-part support elements are also conceivable, in which separate spring elements (such as spring washers, leaf springs or spiral springs) are used.
  • the support element is designed as a bracket with a first and a second arm, the free end of the first arm being fixedly connected to one of the two frames and the free end of the second arm forming a support for the other frame.
  • This bracket is then designed such that the opening width of the bracket changes elastically under the weight of a seat user. (An additional weight load preferably brings about a reduction in the opening width of the bracket.)
  • the first bracket arm becomes the second Bracket arm advantageously separated by a gap.
  • the opening width of this gap is preferably designed such that the support rests on the first arm before plastic deformation of the bracket takes place, so that the risk of permanent impairment of the bracket due to overload is significantly reduced.
  • the first and second bracket arms are designed such that they have approximately the same bending deformation when the support is loaded vertically. This ensures that the support is largely shifted parallel to itself under the weight of a seat user (or in other words: the rotation of the support caused by the bending deformation is negligible). This means that the risk of tilting the parts movable relative to each other avoided.
  • a support element for the motor vehicle seat according to the invention which is simple to manufacture comprises a shaft which is firmly clamped to one of the two frames and a head which is arranged in an axial extension of the shaft and which forms a first shoulder surface. A gap extends from this first shoulder surface into the head.
  • a cantilever arm is formed on the head, which forms a support for the other frame at its free end, the opening width of the gap changing elastically under the weight of a seat user.
  • a bracket is formed, so to speak, the first arm of which is formed by the shaft and the adjoining part of the head, and the second arm of which is formed by the self-supporting arm.
  • the head advantageously has a larger, horizontal transverse bore into which the gap opens.
  • This transverse bore is arranged and designed such that a resilient bracket element is formed at the head end, which connects the cantilever arm to a first arm, which in turn is rigidly connected to the shaft.
  • the head can also have horizontal elongated holes, the gap opening into one of these elongated holes.
  • These elongated holes can advantageously be arranged in the head in such a way that the support is largely moved parallel to itself under the weight of a seat user in the vertical direction.
  • the support element described above it should be noted that it can be made particularly compact if the head is offset from the shaft.
  • the support element comprises a pin and a pin bearing.
  • the pin is firmly connected to one of the two frames and the pin bearing to the other frame.
  • a spring means is arranged between the pin and the pin bearing, which is designed such that the pin experiences an elastic vertical displacement relative to the pin bearing under the weight of a seat user.
  • the journal bearing advantageously has a vertical guide slot for the journal. In this guide slot, horizontal forces are transmitted between the two racks without the two racks being displaced horizontally.
  • FIG. 1 shows, as a partial section, a schematic illustration of an attachment point of a motor vehicle seat according to the invention with integrated occupancy detection
  • 2 shows an end view of a fastening bolt, of which a side view is shown in FIG. 1
  • 3 shows a side view of an alternative embodiment of a fastening bolt
  • Fig. 4 a partial section of a schematic representation of an alternative embodiment of a fastening point of a motor vehicle seat according to the invention with integrated occupancy detection.
  • 5 shows a section along the section line 5-5 in FIG. 4.
  • the part provided with the reference number 10 in FIG. 1 represents an upper frame of a motor vehicle seat.
  • This upper frame 10 carries seat upholstery (not shown) or a seat shell.
  • the reference numeral 12 denotes an underframe which is fastened to the vehicle floor 14. It is ken that in Figure 1, as in Figure 4, the upper frame 10 and the lower frame 12 are only indicated schematically by mounting flanges.
  • the base frame includes a mechanism for longitudinal adjustment of the seat and the upper frame includes a mechanism for height adjustment of the seat.
  • these two mechanisms are integrated together in a single one of the two frames, or that a mechanism is additionally integrated in one of the two frames with which an adjustable cushioning of the seat can be achieved.
  • FIG. 1 shows one of usually four fastening points between the upper frame 10 and the lower frame 12.
  • P denotes the vertical weight which is introduced in this fastening point from the upper frame 10 via a support element 16 into the lower frame 12.
  • the weight of the seat user is distributed over all fastening points depending on the sitting position.
  • the support elements 16 are commercially available threaded or articulated bolts. According to the present invention, however, the support elements 16 are designed as transducers which convert a change in the weight load P of the seat, which is caused by a change in the seat occupancy, into a geometric measurement variable which can be detected by a simple measuring sensor 18.
  • the support element 16 shown in FIGS. 1 and 2 comprises a shaft 20 with a thread 21 and a head 22 arranged in the axial extension of the shaft 20.
  • the shaft 20 is pushed through a bore 23 in the base frame 12.
  • a horizontal gap 28 extends from the first shoulder surface 26 into the head 22 so that a cantilever arm 30 is formed.
  • the shaft 20 is arranged eccentrically on the head 22, so that there is enough space above the shaft 20 for, with a relatively small head diameter, the cantilever arm 30 form relatively strong.
  • the cantilever arm 30 is connected at the rear end of the head 22 via an elastic bracket element 32 to an arm 34, which in turn is rigidly connected to the shaft 20.
  • the resilient bracket element 32 is generated in a simple manner by a transverse bore 33 in the head 22, into which the gap 28 opens parallel to the axis of the transverse bore 33.
  • the free end of the arm 30 forms a support 36 for the upper frame 10.
  • the front part of the head 22 is inserted into a bearing hole 38 in the upper frame 10, so that the latter rests on a cylindrical saddle surface 39 of the support 36.
  • a second shoulder surface 40 on the arm 34 prevents the upper frame 10 from slipping sideways relative to the lower frame 12, but does not produce any (or only negligible) contact pressure between the two frames 10 and 12.
  • the weight component P is thus directly from the upper frame 10 into the self-supporting Arm 30 initiated, the cantilever arm 30 and the bracket member 32 deform elastically.
  • the latter are designed in such a way that a change in the weight component P, which is caused by a change in the seat occupancy, causes a change in the opening width w of the gap 28, which can be detected by the sensor 18 without difficulty.
  • the support element 16 In order to prevent tilting of the upper or lower frame when the cantilever arm 30 and the bracket 32 bend, the two end faces 26 ', 40' of this arm 30 lie further back than the corresponding shoulder surfaces 26, 40 on the lower arm 34.
  • two lateral guide surfaces 41 ', 41 are provided at the front end of the arm 34.
  • the support element modified in this way would form a fixed pivot pin for the upper frame 10.
  • the gap 28 it should be noted that it has an opening width w, which ensures that if the seat is overloaded, the support 36 rests on the arm 34 before a plastic, ie irreversible, deformation of the arm 30 or the bracket element 32 takes place. The risk that the reshaping function of the support element 16 is permanently impaired by an overload of the seat is thereby significantly reduced.
  • the sensor 18 shown by way of example in FIG. 1 is a displacement sensor that is screwed into a bore in the arm 30.
  • a probe tip 42 which rests on the lower arm 34, so that it immediately detects a change in the opening width w of the gap 28.
  • a strain gauge DMS
  • the reference numeral 44 denotes an evaluation unit to which all displacement transducers 18 of the vehicle seat are connected. Via this evaluation unit 44, e.g. the airbag assigned to the vehicle seat can be triggered depending on the weight.
  • FIG 3 shows an alternative embodiment of the support member 16.
  • the support member 116 differs from the support member 16 of Figures 1 and 2 mainly in that instead of the transverse bore 33, two elongated holes 133 ', 133 "are arranged in its head 122, the Gap 128 opens into the elongated hole 133 '.
  • the elongated hole 133 ′′ reduces the bending stiffness of the lower arm 134 in such a way that this arm experiences approximately the same deflection when the support 136 is loaded as the upper arm 130 with the support 136. This ensures that the support 136 is displaced largely parallel to itself when loaded, so that the risk of the two frames tilting is greatly reduced.
  • the part 12 can represent the upper frame and the part 10 can represent the lower frame.
  • the support 36, 136 lies here under the gap 28 in a bearing hole 38 of the lower frame without changes the essentials of the way it works.
  • FIG. 4 and 5 show an additional embodiment of a support element for a motor vehicle seat according to the invention.
  • This support element 216 comprises a pin 218 and a pin bearing 220.
  • the pin 218 is fixed to the upper frame 210 and the pin bearing 220 to the lower frame 212.
  • a spring element 222 is arranged between the pin 218 and the pin bearing 220, on which the pin 218 rests in the pin bearing 220 (in FIG. 4, the pin bearing 220 is drawn as a longitudinal section).
  • a vertical guide slot 225 is formed by two parallel guide surfaces 226, 228 (see FIG. 5). In this guide slot 225, a cylindrical pin portion 230 with a reduced diameter is laterally guided.
  • Axial guidance of the pin 218 is achieved on the pin 218 via the two opposing shoulder surfaces 232, 234.
  • the pin 218 is consequently axially blocked in the end wall 224 of the pin bearing 220 and guided vertically displaceably.
  • horizontal and axial forces which act on the upper frame 210 are introduced directly into the lower frame 212 via the end wall 224 of the journal bearing 220.
  • the pin 218 can only be rotated and displaced vertically in the slot 225.
  • the spring element 222 is advantageously designed as a saddle-shaped support for the cylindrical end of the pin 218.
  • this saddle element for example, at least one strain gauge can be glued, which directly elastic deformation of the spring element 222 detected.
  • a displacement sensor can also be used, which detects, for example, the vertical position of the pin 218 in the pin bearing 220.
  • part 212 can represent the upper frame and part 210 can represent the lower frame.
  • the journal bearing 220 then rests on the journal 218 by means of the spring element 222 without any significant changes in the mode of operation.

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Abstract

Ein Kraftfahrzeugsitz mit integrierter Belegungserkennung umfasst ein Obergestell (10), das eine Sitzpolsterung oder eine Sitzschale trägt, und ein Untergestell (12), das im Kraftfahrzeug befestigt ist, sowie mechanische Tragelemente (16) zum Tragen des Obergestells (10) im Untergestell (12). Die Tragelemente (16, 116, 216) sind derart ausgebildet, dass sie sich unter dem Gewicht eines Sitzbenutzers elastisch verformen, wobei die Belegungserkennung mindestens einen Messaufnehmer (18) umfasst, welcher diese elastische Verformung der Tragelemente (16) erfasst.

Description

Kraftfahrzeugsitz mit integrierter Belegungserkennung
Einleitung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeugsitz mit integrierter Belegungserkennung.
Um den Beifahrer in einem Fahrzeug bei einem Unfall zu schützen, werden in zunehmenden Maße Kraftfahrzeuge mit einem Beifahrerairbag ausgerüstet. Damit durch die Auslösung des Beifahrerairbags kein unnötiger Schaden entsteht, sollte er bei einem Unfall nur dann ausgelöst werden, falls der Beifahrersitz auch wirklich belegt ist.
Es sind inzwischen eine Reihe von Systemen zur Belegungserkennung von Kraftfahrzeugen bekannt. So sind zum Beispiel Kraftfahrzeugsitze bekannt, in deren Sitzpolsterung eine drucksensible Sensormatte integriert ist. Um ein einwandfreies Funktionieren dieser Systeme zu gewährleisten, muß beim Konzipieren der Sitzpolsterung diesen Sensormatten Rechnung getragen werden. In der Praxis kann dies zu Schwierigkeiten führen, weil hierdurch der Designer der Sitzpolsterung mit neuen Anforderungen konfrontiert wird, die seine gestalterische Freiheit zusätzlich beeinträchtigen.
Es gibt ebenfalls Systeme zur Belegungserkennung von Kraftfahrzeugsitzen die auf den Einbau von Sensoren in das Sitzpolster verzichten. Hierbei handelt es sich zum Beispiel um Infrarot- oder Ultraschallsensoren, bzw. um induktive oder kapazitive Sensoren die alle im Kraftfahrzeug selbst montiert sind. Allerdings werden diese Systeme bisher als störanfälliger angesehen als die Systeme, die direkt in den Kraftfahrzeugsitz integriert sind. Zudem sind diese Systeme auch noch weitaus teurer als die drucksensiblen Systeme.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es folglich einen Kraftfahrzeugsitz mit einer einfachen, billigen und zuverlässigen Belegungserkennung vorzuschla-
BESTATIGUNGSKOPIE gen, bei dem die Gestaltung der Sitzpolsterung nicht durch die Belegungserkennung beeinflußt wird.
Allgemeine Beschreibung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Kraftfahrzeugsitz nach Anspruch 1 gelöst. Ein solcher Sitz umfaßt, wie die meisten modernen Kraft- fahrzeugsitze, ein Obergestell das eine Sitzpolsterung oder eine Sitzschale trägt, und ein Untergestell das im Kraftfahrzeug befestigt ist, sowie mechanische Tragelemente zum Tragen des Obergestells im Untergestell. Erfindungsgemäß sind diese Tragelemente derart ausgebildet, daß sie sich unter dem Gewicht eines Sitzbenutzers elastisch, d.h. reversibel verformen, wobei die Belegungserkennung weiterhin mindestens einen Meßaufnehmer umfaßt, welcher diese elastische Verformung unmittelbar oder mittelbar erfaßt. In anderen Worten, die Tragelemente die das Obergestell im Untergestell tragen, werden als Umformer eingesetzt, die das Gewicht des Sitzbenutzers in eine von einem einfachen Meßaufnehmer erfaßbare geometrische Meßgröße umformen. Diese Tragelemente erlauben somit eine einfache, zuverlässige und kostengünstige Belegungserkennung, ohne daß hierbei ein Sensor in die Sitzpolsterung eingebaut werden müßte. Hierzu ist weiterhin anzumerken, daß eine solche Belegungserkennung äußerst einfach in den Sitz zu integrieren ist und sehr robust ist. Da eine große Freiheit betreffend die Auswahl des Meßauf neh- mers besteht, kann letzterer unter Berücksichtigung spezifischer Anforderungen, die zum Beispiel die Zuverlässigkeit, den Temperaturbereich oder die elektromagnetische Verträglichkeit betreffen, ausgewählt werden. Der Kostenpunkt des Meßaufnehmers und der nachzuschaltenden Auswerteelektronik wird bei der Auswahl des Meßaufnehmers sicherlich ebenfalls eine Rolle spielen. Der Meßaufnehmer kann z.B. ein Dehnungsmeßstreifen sein, der derart an dem Tragelement angebracht ist, daß er unmittelbar dessen Verformung (wie z.B. eine Biegung oder eine Torsion) erfaßt. Vorzugsweise sind die Tragelemente jedoch derart ausgebildet, daß ihre elastische Verformung eine vertikale Verschiebung zwischen Obergestell und Untergestell verursacht. Der Meßauf- nehmer kann folglich ein Wegaufnehmer sein, welche diese relative Verschie- bung in vertikaler Richtung erfaßt. Da die Amplitude der zu messenden Verschiebung über die Verformbarkeit der Tragelemente auf einfache Art und Weise an den Meßbereich eines ausgewählten Wegaufnehmers optimal angepaßt werden kann, können sehr einfache und kostengünstige Wegauf- nehmer eingesetzt werden. Im einfachsten Falle kann der Wegaufnehmer sogar ein einfaches Schaltelement sein, das eine durch die Verformung der Tragelemente hervorgerufene relative vertikale Verschiebung zwischen Obergestell und Untergestell als Überschreiten eines Schwellenwerts erfaßt. Umfaßt das Schaltelement mehrere Schaltpunkte, denen jeweils ein vorbestimmter Schwellenwert zugeordnet ist, so läßt sich der Fahrzeuginsasse sogar in eine bestimmte Gewichtsklasse einstufen. Hierdurch wird auf einfachste Art und Weise ein gewichtsabhängiges Ansteuern des Airbags möglich. Ein ähnliches Resultat kann natürlich auch durch mehrere Schaltelemente erzielt werden, wobei jedem Schaltelement ein vorbestimmter Schwellenwert zugeordnet ist. Das elastisch verformbare Tragelement, das in einem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugsitz zur Ausführung gelangt, kann viele verschiedene Ausgestaltungen aufweisen. Es kann z.B. als einfacher Bolzen ausgebildet sein, der an einem der beiden Gestelle freitragend befestigt ist und ein Auflager für das andere Gestell ausbildet. Vom Meßaufnehmer wird dann die Biegung des Bolzens erfaßt. Allerdings müßte ein solcher Bolzen schon eine gewisse Länge aufweisen, damit eine Änderung der Gewichtsbelastung des Sitzes auch von einfachen Meßaufnehmern erfaßt werden kann. Es sind auch mehrteilige Tragelemente vorstellbar, in denen separate Federelemente (wie z.B. Federscheiben, Blattfedern oder Spiralfedern) zum Einsatz gelangen. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Tragelement als Bügel mit einem ersten und einem zweiten Arm ausgebildet ist, wobei das freie Ende des ersten Arms fest mit einem der beiden Gestelle verbunden ist und das freie Ende des zweiten Arms ein Auflager für das andere Gestell ausbildet. Dieser Bügel ist dann derart ausgebildet, daß sich die Öffnungsweite des Bügels unter dem Gewicht eines Sitzbenutzers elastisch verändert. (Vorzugsweise bewirkt eine zusätzliche Gewichtsbelastung eine Reduzierung der Öffnungsweite des Bügels.) Im Bereich des Auflagers wird der erste Bügelarm von dem zweiten Bügelarm vorteilhaft durch einen Spalt getrennt. Die Öffnungsweite dieses Spalts ist vorzugsweise derart ausgelegt, daß das Auflager auf dem ersten Bügelarm aufliegt, bevor eine plastische Verformung des Bügels stattfindet, so daß die Gefahr einer dauerhaften Funktionsbeeinträchtigung des Bügels durch eine Überbelastung deutlich reduziert wird.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Bügels, sind der erste und zweite Bügelarm derart ausgebildet, daß sie bei vertikaler Belastung des Auflagers ungefähr die gleiche Biegeverformung aufweisen. Hierdurch wird gewährleistet, daß das Auflager unter dem Gewicht eines Sitzbenutzers weitgehend parallel zu sich selbst verschoben wird (oder anders ausgedrückt: die durch die Biegeverformung hervorgerufene Rotation am Auflager vernachlässigbar ist). Hierdurch wird u.a. die Gefahr eines Verkanten der relativ zu einander beweglichen Teile vermieden.
Ein einfach herzustellendes Tragelement für den erfindungsgemäßen Kraftfahr- zeugsitz umfaßt einen Schaft, der fest mit einem der beiden Gestelle verspannt ist, und einen in axialer Verlängerung des Schafts angeordneten Kopf, der eine erste Schulterfläche ausgebildet. Ein Spalt erstreckt sich von dieser ersten Schulterfläche in den Kopf hinein. Hierdurch wird am Kopf ein freitragender Arm ausgebildet, der an seinem freien Ende ein Auflager für das andere Gestell ausbildet, wobei die Öffnungsweite des Spaltes sich unter dem Gewicht eines Sitzbenutzers elastisch verändert. Es entsteht sozusagen ein Bügel dessen erster Arm durch den Schaft und den daran anschließenden Teil des Kopfes ausgebildet wird, und dessen zweiter Arm durch den freitragenden Arm ausgebildet wird. Der Kopf weist vorteilhaft eine größere, horizontale Querbohrung auf, in die der Spalt einmündet. Diese Querbohrung ist derart angeordnet und ausgelegt, daß am Kopfende ein federndes Bügelelement ausgebildet wird, das den freitragenden Arm mit einem ersten Arm verbindet, der seinerseits starr mit dem Schaft verbunden ist. Der Kopf kann jedoch auch horizontale Langlöcher aufweisen, wobei der Spalt in eines dieser Langlöcher einmündet. Diese Langlöcher können vorteilhaft derart im Kopf angeordnet werden, daß das Auflager unter dem Gewicht eines Sitzbenutzers in senkrechter Richtung weitgehend parallel zu sich selbst verschoben wird. Zu dem oben beschriebenen Tragelement bleibt anzumerken, daß es sich besonders kompakt gestalten läßt, wenn der Kopf versetzt zum Schaft angeordnet wird.
In einer alternativen Ausgestaltung umfaßt das Tragelement einen Zapfen und ein Zapfenlager. Der Zapfen ist mit einem der beiden Gestelle und das Zapfenlager mit dem anderen Gestell fest verbunden. Zwischen Zapfen und Zapfenlager ist ein Federmittel angeordnet, das derart ausgelegt ist, daß der Zapfen unter dem Gewicht eines Sitzbenutzers relativ zum Zapfenlager eine elastische vertikale Verschiebung erfährt. Das Zapfenlager weist vorteilhaft einen vertika- len Führungsschlitz für den Zapfen auf. In diesem Führungsschlitz werden horizontale Kräfte zwischen den beiden Gestellen übertragen, ohne daß es hierbei zu einer horizontalen Verschiebung der beiden Gestelle kommt.
Beschreibung anhand der Figuren
Im folgenden wird nun eine Ausgestaltung der Erfindung anhand der beiliegenden Figuren beschrieben. Es zeigen: Fig.1 : als Teilschnitt eine schematische Darstellung eines Befestigungspunktes eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugsitzes mit integrierter Belegungserkennung; Fig.2: eine Stirnansicht eines Befestigungsbolzens, von dem in Figur 1 eine Seitenansicht gezeigt ist; Fig.3: eine Seitenansicht einer alternativen Ausgestaltung eines Befestigungsbolzens; Fig.4: als Teilschnitt eine schematische Darstellung einer alternativen Ausgestaltung eines Befestigungspunktes eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugsitzes mit integrierter Belegungserkennung. Fig.5: einen Schnitt entlang der Schnittlinie 5-5 in Figur 4.
Das in Figur 1 mit dem Bezugszeichen 10 versehene Teil stellt ein Obergestell eines Kraftfahrzeugsitzes dar. Dieses Obergestell 10 trägt eine (nicht gezeigte) Sitzpolsterung oder eine Sitzschale. Mit dem Bezugszeichen 12 ist ein Untergestell bezeichnet, welches am Fahrzeugboden 14 befestigt ist. Es ist anzumer- ken, daß in Figur 1 , wie auch in Figur 4, das Obergestell 10 und das Untergestell 12 lediglich durch Befestigungsflansche schematisch angedeutet sind. Im Normalfall umfaßt das Untergestell einen Mechanismus zur Längseinstellung des Sitzes und das Obergestell einen Mechanismus zur Höheneinstellung des Sitzes. Es ist jedoch nicht auszuschließen, daß diese beide Mechanismen zusammen in ein einziges der beiden Gestelle integriert sind, bzw. daß in eines der beiden Gestelle zusätzlich ein Mechanismus integriert ist, mit dem sich eine einstellbare Abfederung des Sitzes erzielen läßt.
Figur 1 zeigt einen von üblicherweise vier Befestigungspunkten zwischen dem Obergestell 10 und dem Untergestell 12. Mit P ist die vertikale Gewichtskraft bezeichnet, welche in diesem Befestigungspunkt vom Obergestell 10 über ein Tragelement 16 in das Untergestell 12 eingeleitet wird. Das Gewicht des Sitzbenutzers wird hierbei auf sämtliche Befestigungspunkte in Abhängigkeit der Sitzposition verteilt. In einem klassischen Fahrzeugsitz sind die Tragelemente 16 handelsübliche Gewinde-, bzw. Gelenkbolzen. Entsprechend der vorliegenden Erfindung sind die Tragelemente 16 jedoch als Umformer ausgebildet, die eine Änderung der Gewichtsbelastung P des Sitzes, welche durch eine Änderung der Sitzbelegung verursacht wird, in eine von einem einfachen Meßaufnehmer 18 erfaßbare geometrische Meßgröße umformen.
Das in Figur 1 und 2 gezeigte Tragelement 16 umfaßt einen Schaft 20 mit einem Gewinde 21 und einen in axialer Verlängerung des Schafts 20 angeordneten Kopf 22. Der Schaft 20 ist durch eine Bohrung 23 im Untergestell 12 durchgesteckt. Eine Mutter 24, welche auf das Gewinde 21 am Ende des Schafts 20 aufgeschraubt ist, preßt beim Anziehen eine erste Schulterfläche 26 am Kopf 22 gegen die gegenüberliegende Oberfläche des Untergestells 12, so daß das Tragelement 16 fest am Untergestell eingespannt ist. Ein horizontaler Spalt 28 erstreckt sich von der ersten Schulterfläche 26 in den Kopf 22, so daß ein freitragender Arm 30 ausgebildet wird. Man beachte, daß der Schaft 20 exzentrisch am Kopf 22 angeordnet ist, so daß genügend Platz oberhalb des Schafts 20 übrig bleibt um, bei einem relativ geringen Kopfdurchmesser, den freitragenden Arm 30 relativ kräftig auszubilden. Der freitragende Arm 30 ist am hinteren Ende des Kopfes 22 über ein federndes Bügelelement 32 mit einem Arm 34 verbunden, welcher seinerseits starr mit dem Schaft 20 verbunden ist. Das federnde Bügelelement 32 wird auf einfache Art und Weise durch eine Querbohrung 33 im Kopf 22 erzeugt, in welche der Spalt 28 parallel zu Achse der Querbohrung 33 einmündet.
Das freie Ende des Arms 30 bildet ein Auflager 36 für das Obergestell 10 aus. Hierzu ist der vordere Teil des Kopfes 22 in ein Lagerloch 38 im Obergestell 10 eingesetzt, so daß letzteres auf einer zylindrischen Sattelfläche 39 des Aufla- gers 36 aufliegt. Eine zweite Schulterfläche 40 am Arm 34 verhindert ein seitliches Verrutschen des Obergestells 10 relativ zum Untergestell 12, erzeugt jedoch keine (bzw. nur eine vernachlässigbare) Anpressung zwischen den beiden Gestellen 10 und 12. Die Gewichtskomponente P wird also vom Obergestell 10 unmittelbar in den freitragenden Arm 30 eingeleitet, wobei sich der freitragende Arm 30 und das Bügelelement 32 elastisch verformen. Letztere sind hierbei derart ausgelegt, daß eine Änderung der Gewichtskomponente P, welche durch eine Änderung der Sitzbelegung hervorgerufen wird, eine Änderung der Öffnungsweite w des Spaltes 28 hervorruft, die ohne Schwierigkeiten durch den Meßaufnehmer 18 erfaßt werden kann. Betreffend das Tragelement 16 ist noch auf folgende vorteilhafte Gestaltungsdetails hinzuweisen. Um beim Durchbiegen des freitragenden Armes 30 und des Bügels 32 ein Verkanten an dem Ober- oder Untergestell auszuschließen, liegen die beiden Stirnflächen 26', 40' dieses Armes 30 weiter zurück als die entsprechenden Schulterflächen 26, 40 am unteren Arm 34. Um das Oberge- stell 10 senkrecht zum Spalt 28 zu führen und den freitragenden Arm 30 stets frei von horizontalen Kräften zu halten, sind am vorderen Ende des Arms 34 zwei seitliche Führungsflächen 41 ', 41 " vorgesehen. Letztere stehen senkrecht zum Spalt 28 und wirken mit komplementären Flächen in dem Lagerloch 38 im Obergestell 10 zusammen, um die erwünschte vertikale Führung und die Übertragung horizontaler Kräfte zu erzielen. Alternativ könnten jedoch das Lagerloch 38 im Obergestell 10 und das vordere Ende des Kopfes 22 auch völlig zylindrisch, d.h. ohne die senkrechten Führungsflächen 41 ', 41 " ausge- führt sein. In diesem Falle würde das derart abgewandelte Tragelement einen feststehenden Drehbolzen für das Obergestell 10 ausbilden. Zum Spalt 28 ist anzumerken, daß er eine Öffnungsweite w aufweist, die gewährleistet, daß bei einer Überbelastung des Sitzes, das Auflager 36 auf dem Arm 34 aufliegt, bevor eine plastische, d.h. irreversible Verformung des Arms 30, bzw. des Bügelelementes 32 stattfindet. Die Gefahr, daß die Umformfunktion des Tragelementes 16 durch eine Überbelastung des Sitzes dauerhaft beeinträchtigt wird, wird hierdurch deutlich reduziert.
Der in Figur 1 beispielhaft gezeigte Meßaufnehmer 18 ist ein Wegaufnehmer, der in eine Bohrung des Arms 30 eingeschraubt ist. Er weist z.B. eine Tastspitze 42 auf, die auf dem unteren Arm 34 aufliegt, so daß er unmittelbar eine Veränderung der Öffnungsweite w des Spaltes 28 erfaßt. Anstelle des Wegaufnehmers 18 könnte man theoretisch auch einen Dehnungsmeßstreifen (DMS) einsetzen, der auf das Bügelelement 32 (z.B. in die Querbohrung 33) geklebt wird und unmittelbar dessen Verformung erfaßt. Der Wegaufnehmer 18, der auch als einfaches Schaltelement ausgebildet sein kann, welches lediglich ein Unterschreiten einer vorbestimmten Öffnungsweite w des Spaltes 18 erfaßt, wird in den meisten Fällen jedoch die einfachste und kostengünstige Lösung darstellen. Mit dem Bezugszeichen 44 ist eine Auswerteinheit bezeichnet, an die sämtliche Wegaufnehmer 18 des Fahrzeugsitzes angeschlossen sind. Über diese Auswerteinheit 44 kann dann z.B. der dem Fahrzeugsitz zugeordnete Airbag gewichtsabhängig ausgelöst werden.
Figur 3 zeigt eine alternative Ausgestaltung des Tragelementes 16. Das Tragelement 116 unterscheidet sich hierbei vom Tragelement 16 der Figuren 1 und 2 hauptsächlich dadurch, daß in seinem Kopf 122, anstelle der Querbohrung 33, zwei Langlöcher 133', 133" angeordnet sind, wobei der Spalt 128 in das Langloch 133' einmündet. Das Langloch 133" setzt hingegen die Biegestei- figkeit des unteren Arms 134 derart herab, daß dieser Arm bei einer Belastung des Auflagers 136 ungefähr die gleiche Durchbiegung erfährt wie der obere Arm 130 mit dem Auflager 136. Hierdurch ist gewährleistet, daß das Auflager 136 bei Belastung weitgehend parallel zu sich selbst verschoben wird, so daß die Gefahr eines Verkantens der beiden Gestelle stark reduziert wird.
Zu den beiden Ausführungen der Figuren 1 bis 3 ist allgemein anzumerken, daß das Teil 12 das Obergestell und das Teil 10 das Untergestell darstellen kann, Das Auflager 36, 136 liegt hierbei unter dem Spalt 28 in einem Lagerloch 38 des Untergestells auf, ohne daß sich hierbei wesentliches an der Funktionsweise ändert.
Figur 4 und 5 zeigen eine zusätzliche Ausgestaltung eines Tragelementes für einen erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugsitz. Dieses Tragelement 216 umfaßt einen Zapfen 218 und ein Zapfenlager 220. Der Zapfen 218 ist mit dem Obergestell 210 und das Zapfenlager 220 mit dem Untergestell 212 fest verbunden. Zwischen Zapfen 218 und Zapfenlager 220 ist ein Federelement 222 angeordnet, auf dem der Zapfen 218 im Zapfenlager 220 aufliegt (in Figur 4 ist das Zapfenlager 220 als Längsschnitt gezeichnet). In einer Stirnwand 224 des Zapfenlagers 220 wird ein vertikaler Führungsschlitz 225 durch zwei parallele Führungsflächen 226, 228 ausgebildet (siehe Figur 5). In diesem Führungsschlitz 225 ist ein zylindrischer Zapfe nabschnitt 230 mit reduziertem Durchmesser seitlich geführt. Eine axiale Führung des Zapfens 218 wird über die beiden sich gegenüberliegenden Schulterflächen 232, 234 am Zapfen 218 erzielt. Der Zapfen 218 ist folglich in der Stirnwand 224 des Zapfenlagers 220 axial blok- kiert und vertikal verschiebbar geführt. In anderen Worten, horizontale und axiale Kräfte die auf das Obergestell 210 wirken, werden über die Stirnwand 224 des Zapfenlagers 220 unmittelbar in das Untergestell 212 eingeleitet. Im Schlitz 225 kann der Zapfen 218 lediglich noch gedreht und vertikal verschoben werden. Eine Kappe 236, welche das Zapfenlager 220 nach oben verschließt, verhindert hierbei, daß der Zapfen 218 bei einem Unfall nach oben aus dem Zapfenlager 220 springen kann und schützt zugleich das Innere des Zapfenlagers 220 gegen Verschmutzung.
Das Federelement 222 ist vorteilhaft als sattelförmiges Auflager für das zylindri- sehe Ende des Zapfens 218 ausgebildet. Auf dieses Sattelelement kann z.B. mindestens ein Dehnungsmeßstreifen aufgeklebt sein, der unmittelbar die elastische Verformung des Federelementes 222 erfaßt. Anstelle des Dehnungsmeßstreifens kann jedoch auch ein Wegaufnehmer eingesetzt werden, der z.B. die vertikale Position des Zapfens 218 im Zapfenlager 220 erfaßt.
Auch zu der Ausführung der Figuren 4 und 5 ist anzumerken, daß das Teil 212 das Obergestell und das Teil 210 das Untergestell darstellen kann. Das Zapfenlager 220 liegt dann mittels dem Federelement 222 auf dem Zapfen 218 auf, ohne daß sich hierbei wesentliches an der Funktionsweise ändert.

Claims

Patentansprüche
1. Kraftfahrzeugsitz mit integrierter Belegungserkennung, umfassend ein Obergestell (10, 210) das eine Sitzpolsterung oder eine Sitzschale trägt, und ein Untergestell (12, 212) das im Kraftfahrzeug befestigt ist, sowie mechanische Tragelemente (16, 116, 216) zum Tragen des Obergestells (10, 2Ϊ"0) im Untergestell (12, 212), dadurch gekennzeichnet, daß die Tragelemente (16, 116, 216) derart ausgebildet sind, daß sie sich unter dem Gewicht eines Sitzbenutzers elastisch verformen, wobei die Belegungserkennung mindestens einen Meßaufnehmer (18) umfaßt welcher diese elastische Verformung der Tragelemente (16, 116, 216) unmittelbar oder mittelbar erfaßt.
2. Kraftfahrzeugsitz nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Tragelemente (16, 116, 216) derart ausgebildet sind, daß ihre elastische Verformung eine vertikale Verschiebung zwischen Obergestell und Untergestell verursacht.
3. Kraftfahrzeugsitz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßaufnehmer ein Dehnungsmeßstreifen ist, welcher derart an dem Tragelement (16, 116, 216) angebracht ist, daß er unmittelbar dessen Verformung erfaßt.
4. Kraftfahrzeugsitz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßaufnehmer ein Wegaufnehmer (18) ist, der die vertikale Verschiebung zwischen Obergestell (10, 210) und Untergestell (12, 212) erfaßt.
5. Kraftfahrzeugsitz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßaufnehmer (18) ein Schaltelement ist, das die vertikale Verschiebung zwischen Obergestell (10, 210) und Untergestell (12, 212) als Überschreiten eines vorbestimmten Schwellenwerts erfaßt.
6. Kraftfahrzeugsitz nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement mehrere Schaltpunkte umfaßt, wobei jedem Schaltpunkt ein vorbestimmter Schwellenwert zugeordnet ist.
7. Kraftfahrzeugsitz nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch mehrere Schal- telemente, wobei jedem Schaltelement ein vorbestimmter Schwellenwert zugeordnet ist.
8. Kraftfahrzeugsitz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein derartiges Tragelement (16, 116) als Bügel mit einem ersten und einem zweiten Arm (30, 130) ausgebildet ist, wobei das freie Endendes ersten Arms (34, 134) fest mit einem der beiden Gestelle (12) verbunden ist, das freie Ende des zweiten Arms (30, 130) ein Auflager (36, 136) für das andere Gestell (10) ausbildet, und wobei der Bügel derart ausgebildet ist, daß sich die Öffnungsweite (w) des Bügels unter dem Gewicht eines Sitzbe- nutzers elastisch verändert.
9. Kraftfahrzeugsitz nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Auflagers (36, 136), der erste Bügelarm (30, 130) von dem zweiten Bügelarm (34, 134) durch einen Spalt (28, 128) getrennt ist, wobei die Öffnungsweite (w) dieses Spalts (28, 128) derart ausgelegt ist, daß das Auflager (36, 136) auf dem ersten Bügelarm (34, 134) aufliegt, bevor eine plastische Verformung des Bügels stattfindet.
10. Kraftfahrzeugsitz nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Bügelarm (130, 134) derart ausgebildet sind, daß sie bei vertikaler Belastung des Auflagers (136) ungefähr die gleiche Biegverformung aufweisen.
11. Kraftfahrzeugsitz nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein derartiges Tragelement (16) folgende Teile aufweist: einen Schaft (20) der fest mit einem der beiden Gestelle (12) verbunden ist; und einen in axialer Verlängerung des Schafts (20) angeordneten Kopf (22), wobei: der Kopf (22) eine erste Schulterfläche (26) ausbildet, und ein Spalt (28) sich von der ersten Schulterfläche (26) derart in den Kopf (22) erstreckt, daß ein freitragender Arm (30) ausgebildet wird, der an seinem freien Ende ein Auflager (36) für das andere Gestell (10) ausbildet, und daß sich die Öffnungsweite (w) des Spaltes (28) unter dem Gewicht eines Sitz- benutzers elastisch verändert.
12. Kraftfahrzeugsitz nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf eine horizontale Querbohrung (33) aufweist, wobei durch diese Querbohrung (33) am Kopfende ein federndes Bügelelement (32) ausgebildet wird, das den freitragenden Arm (30) mit einem Arm (34) verbindet, der seinerseits starr mit dem Schaft (20) verbunden ist.
13. Kraftfahrzeugsitz nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf am hinteren Ende horizontale Langlöcher (133', 133") aufweist, wobei der Spalt (128) in eines dieser Langlöcher (133') einmündet, und die Langlöcher (133', 133") derart angeordnet sind, daß das Auflager (136) unter dem Gewicht eines Sitzbenutzers weitgehend parallel zu sich selbst verschoben wird.
14. Kraftfahrzeugsitz nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (22, 122) versetzt zum Schaft (20, 120) angeordnet ist.
15. Kraftfahrzeugsitz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein derartiges Trageiement (216) einen Zapfen (218) und ein Zapfenlager (220) umfaßt; wobei der Zapfen (218) fest mit einem der beiden Gestelle (210) verbunden ist, das Zapfenlager (220) fest mit dem anderen Gestell (212) verbunden ist, und zwischen Zapfen (218) und Zapfenlager
(220) ein Federmittel (222) angeordnet ist.
16. Kraftfahrzeugsitz nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Zapfenlager (220) einen vertikalen Führungsschlitz (225) für den Zapfen (218) aufweist.
17. Kraftfahrzeugsitz nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (218) im Zapfenlager (220) gegen axiales Verschieben blockiert ist.
18. Kraftfahrzeugsitz nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Federmittel ein sattelförmiges Federelement (222) umfaßt, das ein Auflager für ein zylindrisches Ende des Zapfens (218) ausge- bildet.
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