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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft allgemein die Feststellung des Belegungszustands eines Fahrzeugsitzes. Genauer betrifft die Erfindung eine druckempfindliche Sitzbelegungssensoreinheit, einen Sitzbelegungssensor sowie einen Fahrzeugsitz.
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Hintergrund der Erfindung
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Sitzbelegungssensoren finden heutzutage verbreitet Anwendung bei Fahrzeugsitzen, um ein Sitzbelegungssignal für verschiedene Einrichtungen wie z. B. Sicherheitsgurtkontrolle, Airbag etc. bereitzustellen. Es gibt Sitzbelegungssensoren in verschiedenen Varianten, die bspw. auf kapazitiver Messung, Verformungsmessung, oder Druck- bzw. Kraftmessung basieren. Druckempfindliche Sitzbelegungssensoren werden im Stand der Technik üblicherweise zwischen dem Schaumstoffkörper des Sitzkissens und dem Sitzbezug angeordnet.
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Die Möglichkeit, das Fahrzeug gemäß dem Kundenwunsch anzupassen, ist bei modernen Kraftfahrzeugen ein zentrales Verkaufsargument. Dies führt dazu, dass viele verschiedene Varianten von Fahrzeuginnenräumen für ein und dasselbe Fahrzeugmodell angeboten werden. Aus der zunehmenden Anzahl von verfügbaren Möglichkeiten ergeben sich erhebliche Einschränkungen für die Ausgestaltung technischer Komponenten innerhalb des Fahrzeugs. Im Falle von Sitzbelegungssensoren, die zwischen dem Schaumstoffkörper des Sitzkissen und dem Sitzbezug angeordnet sind, erfordert jedes Sitzdesign (Leder, Stoff, Sport, Komfort etc.) eigens Entwicklungsarbeit für das Belegungserkennungssystem. Dies führt zu hohen Entwicklungskosten und ist daher eine für die Automobilindustrie unattraktive Lösung. Eine Aufgabe besteht somit darin, eine Lösung für die Sensoren zu finden, die in geringerem Maße vom Sitzdesign beeinflusst ist und somit für eine größere Vielzahl von Fahrzeugsitzen bzw. Fahrzeugen verwendet werden kann.
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Es ist im Stand der Technik auch bereits bekannt, Sensoreinheiten auf der B-Oberfläche des Sitzkissen (d. h. auf der vom Insassen abgewandten Seite und somit zwischen dem Sitzkissen und dessen Träger) anzuordnen. Hierbei wird der Druck durch das Sitzkissen auf den Sensor übertragen, womit das Sitzkissen praktisch ein Teil der Messeinheit wird. Daher reagiert der Sensor unterschiedlich in Abhängigkeit von Dicke und Beschaffenheit des Sitzkissens, womit sich selbst bei gleichartigen Sensoren unterschiedliche Aktivierungsschwellen ergeben können.
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Technisches Problem
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Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Sitzbelegungssensor mit erhöhter Zuverlässigkeit zur Verfügung zu stellen, der sich in verschiedene Sitzmodelle integrieren lässt. Die Aufgabe wird gelöst durch eine druckempfindliche Sitzbelegungssensoreinheit nach Anspruch 1, einen Sitzbelegungssensor nach Anspruch 10 sowie durch einen Fahrzeugsitz nach Anspruch 11.
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Allgemeine Beschreibung der Erfindung
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Durch die Erfindung wird eine druckempfindliche Sitzbelegungssensoreinheit zum Feststellen des Belegungszustands eines Sitzes, insbesondere eines Fahrzeugsitzes, bereitgestellt. Die Sitzbelegungssensoreinheit umfasst hierbei eine Trägerplatte mit einer Trägerfläche sowie einen druckempfindlichen Membranschalter, der auf der Trägerfläche angeordnet ist. Der Membranschalter umfasst eine erste Trägerfolie und eine zweite Trägerfolie, die durch eine Distanzfolie voneinander beabstandet sind, wobei die Distanzfolie wenigstens eine Ausnehmung aufweist, die eine Zelle definiert, wobei der druckempfindliche Membranschalter wenigstens zwei Elektroden umfasst, die in der Zelle einander gegenüberliegend auf der ersten und zweiten Trägerfolie angeordnet sind. Das Prinzip eines solchen Membranschalters, das im Stand der Technik bekannt ist, beruht darauf, dass sich die beiden Elektroden aneinander annähern und ggf. berühren, wenn eine Kraft bzw. Eindruck auf den Membranschalter ausgeübt wird.
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Weiterhin umfasst die Sitzbelegungssensoreinheit wenigstens einen Abstandhalter, einen kompressiblen Schaumkörper sowie einen auf dem Membranschalter angeordneten Aktivierungskörper. Der wenigstens eine Abstandhalter ist um die Trägerfläche herum angeordnet und bildet eine Stützfläche, die gegenüber der Trägerfläche erhöht ist. Dies schließt selbstverständlich die Möglichkeit ein, dass mehrere Abstandhalter vorhanden sind und/oder die Stützfläche mehrteilig, also nicht zusammenhängend, ausgebildet ist. Darüber hinaus kann ein Aktivierungskörper ebenfalls unterhalb des Membranschalters angeordnet sein, also zwischen dem Membranschalter und der Trägerplatte.
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Der kompressible Schaumkörper weist eine untere Oberfläche und einer oberen Oberfläche auf. Er ruht wenigstens bei Ausüben einer Kraft auf die obere Oberfläche mit der unteren Oberfläche auf der Stützfläche. Typischerweise, allerdings nicht zwingend, ruht der kompressible Schaumkörper auch bei Abwesenheit der genannten Kraft auf der Stützfläche. In jedem Fall wird er in diesem Bereich durch den wenigstens einen Abstandhalter gestützt.
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Der kompressible Schaumkörper und der Aktivierungskörper sind hierbei so ausgebildet und angeordnet, dass der Aktivierungskörper ohne das Ausüben der genannten Kraft auf die obere Oberfläche von der unteren Oberfläche des Schaumkörpers beabstandet ist. In diesem Fall besteht also kein Kontakt zwischen Schaumkörper und Aktivierungskörper, so dass auch kein unmittelbarer Kraftfluss von der oberen Oberfläche des Schaumkörpers zum Membranschalter gegeben ist.
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Der Schaumkörper ist hierbei so ausgebildet, dass er sich infolge der ausgeübten Kraft in den Raum innerhalb des wenigstens einen Abstandhalters bewegt und durch Druck auf den Aktivierungskörper den Membranschalter aktiviert, wenn die genannte Kraft eine Schwellwert-Kraft übersteigt.
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Der Begriff „Schwellwert-Kraft” bezeichnet hierbei diejenige auf die obere Oberfläche des Sitzes auszuübende Kraft, die den Schaumkörper (sowie ggf. den Aktivierungskörper) hinreichend weit komprimiert, dass hierdurch der Membranschalter aktiviert wird. Der Wert kann hierbei so gewählt werden, dass eine dem 5. Perzentil entsprechende Frau oder einen schwererer Benutzer den Membranschalter aktiviert, während leichtere Benutzer (z. B. Kinder) oder Gegenstände dies nicht tun.
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Der wenigstens eine Abstandhalter sorgt dafür, dass der kompressible Schaumkörper sich in einem definierten Abstand oberhalb des Aktivierungskörpers sowie des darunter liegenden Membranschalters befindet, solange der Sitz nicht benutzt wird. Hierdurch unterliegt, im Vergleich zu druckempfindlichen Sitzbelegungssensoren, bei denen der Schaum ständig mit dem Membranschalter in Kontakt steht, die Fertigung insbesondere im Hinblick auf die Dicke des Schaumkörpers, wesentlich weniger strengen Einschränkungen. Wie später noch erläutert wird, kann der kompressible Schaumkörper entweder ein eigens für die Funktion der Sensoreinheit vorgesehenes Teil sein oder aber er kann durch das Sitzkissen selbst gebildet sein.
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Das Vorsehen des Aktivierungskörpers hat mehrere Auswirkungen. Zum einen wird die Sitzbelegungssensoreinheit empfindlicher als bei Fehlen des Aktivierungskörpers, da der Schaumkörper bei einer geringeren Verformung bereits in Kontakt mit dem Aktivierungskörpers gelangt, wodurch eine Krafteinwirkung auf den Membranschalter entsteht. Weiterhin kann durch Form und Ausdehnung des Aktivierungskörpers die Krafteinwirkung gezielt auf bestimmte Teile des Membranschalters gelenkt werden, ohne dass hierzu eine Anpassung des flexiblen Schaumkörpers notwendig wäre. Schließlich kann durch die Elastizität des Aktivierungskörpers das Ansprechverhalten der Sensoreinheit modifiziert werden.
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Vorteilhaft ist der Aktivierungskörper kompressibel ausgebildet. Es versteht sich, dass es sich in aller Regel um eine elastische Kompressibilität handelt, d. h. der Aktivierungskörper sollte wieder seine ursprüngliche Form annehmen, wenn keine Kraft mehr auf ihn einwirkt. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung schließt der Begriff ”kompressibel” auch die Möglichkeit ein, dass bei Einwirken einer Kraft der Aktivierungskörper in Wirkrichtung der Kraft komprimiert wird, sich aber senkrecht zur Kraft ausdehnt, so dass ggf. das Gesamtvolumen nahezu unverändert bleibt. Die kompressible Eigenschaft kann durch einen massiven Aktivierungskörper (bspw. aus weichem Gummi) erreicht werden. Selbstverständlich sind auch andere Ausgestaltungen möglich. Bevorzugt ist, dass der Aktivierungskörper wenigstens überwiegend aus Schaumstoff besteht. Hierbei können unterschiedlichste aufgeschäumte Polymere zum Einsatz kommen, bspw. Polyurethanschaum.
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Um eine optimale Krafteinleitung auf den Membranschalter zu erreichen, ist es bevorzugt, dass der Aktivierungskörper die wenigstens eine Zelle wenigstens überwiegend bedeckt. Gegebenenfalls kann sich der Aktivierungskörper auch auf ”inaktive” Teile des Membranschalters erstrecken, die nicht zu den Zellen gehören, somit gegenüber Krafteinwirkung unempfindlich sind.
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Vorteilhaft ist der wenigstens eine Abstandhalter im Wesentlichen inkompressibel, was bedeutet, dass unter den typischerweise auftretenden Kräften keine nennenswerte Verformung des Abstandhalters auftritt. Die Abstandhalter können hierbei als separat gefertigte Elemente ausgebildet sein, die mit der Trägerplatte verbunden sind. Bevorzugt ist allerdings, dass der wenigstens eine Abstandhalter und die Trägerplatte einstückig ausgebildet sind. Insofern, als die Trägerplatte eine feste Unterlage für den Membranschalter bilden soll, weist sie bevorzugt eine geringe Verformbarkeit auf, so dass die Abstandhalter ohne weiteres aus dem gleichen Material bestehen können.
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Der bzw. die Abstandhalter umgeben die Trägerfläche wenigstens teilweise, ggf. aber auch an allen Seiten. Ein einzelner Abstandhalter kann die Trägerfläche bspw. ringförmig oder aber auch C-förmig, d. h. nach Art eines offenen Rings, umgeben. Im Falle mehrerer Abstandhalter können diese mit mehr oder weniger großem Abstand zueinander angeordnet sein. Im Falle einer gestreckten Trägerfläche (die also entlang einer Richtung wesentlich länger ist als quer hierzu) können ggf. nur Abstandhalter entlang der Langseite angeordnet sein.
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Bevorzugt umfasst jede der Trägerfolien des Membranschalters eine Kunststofffolie (z. B. bestehend aus PET, PEN, PI, PEEK, PES, PPS, PSU oder Mischungen derselben) bzw. ist als Kunststofffolie ausgebildet. Durch die Wahl eines geeigneten Materials kann die Flexibilität der Trägerfolie praktisch beliebig eingestellt werden. Jede der Elektroden kann als elektrisch leitende Schicht auf der jeweiligen Trägerfolie aufgebracht sein. Eine solche leitende Schicht kann insbesondere als gedruckte leitfähige Oberfläche oder als Metallfolie, die auf die Kunststofffolie aufgebracht ist, ausgebildet sein. Bei Vorhandensein mehrerer Zellen sind diese vorteilhaft entsprechend einem logischen ”UND” verschaltet, also bspw. in Reihe, um zu verhindern, dass z. B. ein schwerer, aber räumlich begrenzter Gegenstand, der beim Auflegen auf den Sitz lediglich eine Zelle aktiviert, fälschlich als Person identifiziert wird. In der Distanzfolie ist bevorzugt wenigstens ein Lüftungskanal integriert, durch den ein Druckausgleich erfolgen kann, wenn die Zellen zusammengedrückt werden.
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Wenn die Elektroden einander berühren, wird einen Kontakt zwischen den Elektroden geschlossen und der elektrische Widerstand sinkt von einem hohen Wert (entsprechend einem offenen Stromkreis oder einem Prüfwiderstand) auf einen niedrigen Wert (bspw. ≤ 100 Ω). Der Widerstandsabfall kann (als Veränderungen des Widerstands, der Stromstärke oder der Spannung) von einer Auswertungseinheit detektiert werden, die an die druckempfindliche Sitzbelegungssensoreinheit angeschlossen ist. Vorteilhaft sind die wenigstens zwei Elektroden durch wenigstens eine Prüfkomponente (z. B. einen Widerstand oder eine Diode) miteinander verbunden, die parallel geschaltet ist. Hierdurch lässt sich eine Unterbrechung des Stromkreises (z. B. durch Leiterbruch) feststellen.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Trägerplatte wenigstens einen Fixierungselement zur Befestigung der Trägerplatte an einem Strukturrahmen und/oder einer Feder des Sitzes. Sowohl der Strukturrahmen als auch die Federn sind normalerweise für ein bestimmtes Fahrzeugmodell gleich, unabhängig von sonstigen Designvarianten des Sitzes. Da der Sitz bspw. bei einem Kraftfahrzeug Teil des passiven Sicherheitskonzepts ist, wird er in der Regel nicht mehr geändert, nachdem dieses Konzept festgelegt wurde. Das Fixierungselement kann hierbei insbesondere an der Trägerplatte angeformt sein. Da eine Befestigung ohne Werkzeug bevorzugt ist, kann bspw. ein Schnappverbinder vorgesehen sein. Insbesondere kann ein solcher Schnappverbinder dafür vorgesehen sein, eine Feder des Sitzes zu erfassen. Es kann aber auch an der Trägerplatte eine entsprechende Öffnung vorgesehen sein, in die ein sitzseitig vorhandener Verbinder eingreift. Die Fixierungselemente können durch Führungselemente ergänzt werden, die bspw. die Ausrichtung an einer oder mehrerer Federn des Sitzes bzw. am Strukturrahmen erleichtern.
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Das wenigstens eine Fixierungselement ist bevorzugt auf einer Unterseite der Trägerplatte angeordnet. So kann bspw. durch einen oder mehrere Schnappverbinder auf der Unterseite der Trägerplatte dieselbe von oben auf den Federn des Sitzes befestigt werden. Ebenso können die Fixierungselemente senkrecht zu der Trägerfläche (also unterhalb der Trägerfläche) ausgerichtet sein. Alternativ können die Fixierungselemente aber auch jenseits der Trägerfläche, bspw. am Rand der Trägerplatte, angeordnet sein.
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Um einen einfachen Anschluss an die Fahrzeugsysteme zu gestatten, umfasst die Sitzbelegungssensoreinheit bevorzugt ein Verbindungskabel zur Verbindung mit einem Fahrzeug-Bordcomputer und/oder einer Airbag-Steuerung.
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Wie bereits oben erwähnt, kann der kompressible Schaumkörper ein eigens für die Sitzbelegungssensoreinheit hergestellter Teil derselben sein oder aber er kann durch das Sitzkissen des Fahrzeugsitzes gegeben sein. Insbesondere, aber nicht ausschließlich, für den letzteren Fall wird erfindungsgemäß ein Sitzbelegungssensor zur Verfügung gestellt. Dieser kann insbesondere für eine erfindungsgemäße Sitzbelegungssensoreinheit verwendet werden. Der Sitzbelegungssensor umfasst eine Trägerplatte mit einer Trägerfläche, einen druckempfindlichen Membranschalter, der auf der Trägerfläche angeordnet ist, wenigstens einen Abstandhalter, sowie einen auf dem Membranschalter angeordneten Aktivierungskörper.
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Der wenigstens eine Abstandhalter ist um die Trägerfläche herum angeordnet und bildet eine Stützfläche, die gegenüber der Trägerfläche erhöht ist. Der druckempfindlichen Membranschalter umfasst eine erste Trägerfolie und eine zweite Trägerfolie, die durch einen Distanzfolie voneinander beabstandet sind, wobei die Distanzfolie wenigstens eine Ausnehmung aufweist, die eine Zelle definiert, wobei der druckempfindliche Membranschalter wenigstens zwei Elektroden umfasst, die in der Zelle einander gegenüberliegend auf der ersten und zweiten Trägerfolie angeordnet sind.
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Man kann auch davon sprechen, dass die erfindungsgemäße Sitzbelegungssensoreinheit einen solchen Sitzbelegungssensor umfasst. Die einzelnen Komponenten entsprechen denen der oben beschriebenen Sitzbelegungssensoreinheit und werden nicht nochmals im Detail besprochen. Im Übrigen entsprechen bevorzugte Ausgestaltung des Sitzbelegungssensors den oben beschriebenen bevorzugten Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Sitzbelegungssensoreinheit.
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Durch die Erfindung wird schließlich ein Fahrzeugsitz, insbesondere ein Kraftfahrzeugsitz, zur Verfügung gestellt, der einen Strukturrahmen, ein Sitzkissen für einen Insassen, entweder eine das Sitzkissen unterstützende Federnstruktur oder eine Sitzschale und eine erfindungsgemäße druckempfindliche Sitzbelegungssensoreinheit umfasst. Hierbei ist die Sitzbelegungssensoreinheit zwischen dem Sitzkissen und der Federstruktur oder der Sitzschale angeordnet. Dies entspricht mit anderen Worten einer Anordnung auf der B-Oberfläche des Sitzkissens.
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Gemäß einer Ausgestaltung ist hierbei der kompressible Schaumkörper durch das Sitzkissen gebildet.
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Ebenfalls ist bevorzugt, dass das Sitzkissen eine Ausnehmung aufweist, in welcher die Sitzbelegungssensoreinheit angeordnet ist. In einem Fall, in dem der Schaumkörper durch das Sitzkissen selbst gebildet ist, entspricht dies einer Ausgestaltung, in der sämtliche Teile der Sitzbelegungssensoreinheit, bis auf den Schaumkörper, in einer solchen Ausnehmung des Sitzkissen angeordnet sind. Im letzteren Fall definiert der Schaumkörpers die Ausnehmung.
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Oftmals weist der Sitzbelegungssensor und/oder der Membranschalter eine gestreckte Form auf, d. h. bezüglich der durch die Trägerplatte gegebenen Ebene ist die Ausdehnung entlang einer Richtung deutlich größer als quer hierzu. Bspw. können hierbei innerhalb des Membranschalters mehrere Zellen vorgesehen sein, die entlang der genannten Richtung aufeinanderfolgend angeordnet sind. Im Fall einer solchen gestreckten Form ist ein bezüglich des Fahrzeugsitzes transversaler Einbau bevorzugt, so dass die Breite des Fahrzeugsitzes besser abgedeckt werden kann. Anders ausgedrückt, ist in diesem Fall der Membranschalter mit einer größten Ausdehnung entlang einer Querrichtung des Fahrzeugsitzes angeordnet. Bei einem Kraftfahrzeugsitz bspw. entspricht dies der y-Achse des Kraftfahrzeugs.
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Eine weitere bevorzugte Einbauposition, die insbesondere mit der o. g. Orientierung in Querrichtung kombiniert werden kann, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Membranschalter vor einem H-Punkt des Fahrzeugsitzes angeordnet ist. Wie bekannt ist, bezeichnet der Begriff ”H-Punkt” die theoretische Position der Hüfte eines Insassen. Die Membranschalter ist hier in Längsrichtung des Sitzes (bspw. entlang der x-Achse eines Kraftfahrzeugs) vor dem H-Punkt angeordnet, also bspw. nahe der Vorderkante der Sitzfläche. Durch die vorgesehene Anordnung kann eine zuverlässige Messung auch dann gewährleistet werden, wenn sich der Insasse nach vorne lehnt. Es versteht sich, dass diese Variante mit einem weiter hinten, z. B. unterhalb des H-Punkts, angeordneten Belegungssensor kombiniert werden kann.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindungen werden im Folgenden beispielhaft mit Bezug auf die Figuren beschrieben. Hierbei zeigt:
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1 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Sitzbelegungssensor;
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2 eine Ansicht von unten des Sitzbelegungssensors aus 1;
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3 eine Explosionsdarstellung des Sitzbelegungssensors aus 1;
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4 eine schematisierte Schnittdarstellung eines Teils eines Fahrzeugsitzes mit dem Sitzbelegungssensor aus 1 bei unbelasteten Sitz;
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5 eine Schnittdarstellung entsprechend 4 bei Einwirken einer Kraft, die unterhalb eines Schwellwertes liegt; und
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6 eine Schnittdarstellung entsprechend 4 bei Einwirken einer Kraft, die oberhalb des Schwellwertes liegt.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen Sitzbelegungssensors 1, der für die Montage in einem PKW vorgesehen ist. Die Form des Sitzbelegungssensors 1 wird im Wesentlichen durch eine Trägerplatte 2, bestehend aus Kunststoff, bestimmt. Die Trägerplatte 2 ist grob rechteckig, wobei an ihren langen Seiten die Ränder stegartig erhöht sind, wodurch sie zwei Abstandhalter 4 bilden. Die Oberseiten der Abstandhalter 4 bilden hierbei Teile einer Stützfläche 5, die gegenüber einer in der Mitte der Trägerplatte 2 befindlichen Trägerfläche 3 erhöht bzw. erhaben ist. Die genannte Struktur der Trägerplatte 2 ist insbesondere auch in der Explosionsdarstellung der 3 erkennbar. Auf einer Seite der Trägerplatte 2 ist eine Öffnung 17 für einen Gurtsystem vorgesehen.
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Auf der Trägerfläche 2 ist ein Membranschalter 6 angeordnet, der zwei Trägerfolien umfasst, die durch eine dazwischen liegende Distanzfolie voneinander getrennt sind. In der Distanzfolie ist eine Ausnehmung ausgebildet, die durch ihre Struktur vier im Wesentlichen auf einer Linie liegende Zellen 7 definiert. Die Zellen 7 sind im Querschnitt im Wesentlichen kreisförmig und durch kleinere Durchbrüche untereinander sowie mit einer Ventilationsöffnung 16 verbunden, wodurch ein Druckaustausch möglich ist. Im Bereich jeder Zelle sind auf die jeweilige Trägerfolie mittels leitfähiger Tinte paarig einander gegenüberliegende Elektroden aufgedruckt. Die jeweiligen Zellen 7 sind hierbei in Reihe zueinander geschaltet. Wird kein Druck auf die Zellen 7 ausgeübt, sind die Elektroden voneinander beabstandet und der Widerstand jeder einzelnen Zelle 7 ist sehr hoch (bspw. im Bereich von einigen Megaohm). Werden die Elektroden durch Druckeinwirkung in Kontakt gebracht, sinkt der Widerstand der einzelnen Zelle 7 z. B. auf 100 Ω. Allerdings ist bei Aktivierung einer einzelnen Zelle 7 der Gesamtwiderstand aufgrund der Reihenschaltung nach wie vor sehr hoch. Lediglich bei Aktivierung aller vier Zellen 7 sinkt der Gesamtwiderstand auf einen entsprechend niedrigen Wert (bspw. 500 Ω), was als Aktivierung des Membranschalters 6 interpretiert werden kann.
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Um den nicht-aktivierten Zustand des Membranschalters 6 von einem Kabelbruch unterscheiden zu können, sind die Zellen 7 insgesamt parallel zu einem Prüfwiderstand 8 geschaltet, der bspw. einen Wert von 104–105 Ω haben kann, was sich hinreichend deutlich vom Widerstand des aktivierten Membranschalters 6 unterscheidet. Wie auch in der Ansicht von unten gemäß 2 sowie in 3 erkennbar, ist der Membranschalter 6 über ein Paar von Drähten 11 mit einem Stecker 12 verbunden, der zur Verbindung des Sitzbelegungssensors 1 mit einem Bordcomputer des Fahrzeugs, einer Airbag-Steuerung oder ähnlichem vorgesehen ist. Schalterseitig sind die Drähte 11 über Crimpverbindungen 9 angeschlossen und insgesamt zur Isolierung und mechanischen Sicherung in einen Thermoplasten 10 eingegossen.
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Auf der der Trägerplatte 2 abgewandten Seite des Membranschalters 6, also auf dessen Oberseite, ist ein im wesentlichen quaderförmiger Aktivierungskörper 13 angeordnet. Im vorliegenden Fall besteht der Aktivierungskörper 13 aus Polyurethanschaum und ist so bemessen, dass er im Wesentlichen alle vier Zellen 7 abdeckt. Die Funktionsweise des Aktivierungskörpers 13 wird nachfolgend mit Bezug auf die 4 bis 6 erläutert.
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4 zeigt schematisiert und vereinfacht eine Schnittdarstellung eines Teils eines Fahrzeugsitzes, der ein Sitzkissen 40 aufweist, das auf einer Reihe von Federn 42 ruht, die ihrerseits mit einem Strukturrahmen, (nicht dargestellt) verbunden sind. Das Sitzkissen 40 bildet hierbei einen kompressiblen Schaumkörper 21, der als Teil einer druckempfindlichen Sitzbelegungssensoreinheit 20 fungiert. Die restlichen Teile der Sitzbelegungssensoreinheit 20 werden durch den in 1 bis 3 gezeigten Sitzbelegungssensor 1 gebildet. Dieser ist in einer im unteren Bereich des Sitzkissen 40 ausgebildeten Ausnehmung 41 angeordnet. Er ist hierbei mittels Schnappverbindern 14, die unterseitig an der Trägerplatte 2 angeformt sind, mit den Federn 42 des Sitzes verbunden. Um die Montage der Trägerplatte 2 auf den Federn 42 zu erleichtern, sind des weiteren Führungselemente 15 vorgesehen, die ebenfalls einstückig mit der Trägerplatte 2 ausgebildet sind.
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Bei dem in 4 dargestellten unbelasteten Zustand, in dem keine Kraft auf eine obere Oberfläche 23 des Schaumkörpers 21 wirkt, ruht dieser mit einer unteren Oberfläche 22 auf der durch die Abstandhalter 4 gegebene Stützfläche 5. Er hat somit jeweils einen definierten Abstand von der Trägerfläche 3, dem Membranschalter 6 sowie dem darauf angeordneten Aktivierungskörper 13.
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5 zeigt eine 4 entsprechende Schnittdarstellung, wobei allerdings eine Kraft 26 auf die obere Oberfläche 23 des Schaumkörpers 21 einwirkt. Diese bewirkt eine Verformung des Schaumkörpers 21, wodurch sich dieser in den Bereich zwischen den Abstandhaltern 4 hinein bewegt, im vorliegenden Fall aber immer noch nicht den Aktivierungskörper 13 berührt. Dies liegt daran, dass die einwirkende Kraft 26 unterhalb eines vordefinierten Schwellwertes liegt. Zu beachten ist, dass das Eindringen des Schaumkörpers 21 in den Bereich oberhalb des Membranschalters 6 dadurch beschränkt wird, dass er nach wie vor auf den Abstandhaltern 4 aufliegt.
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6 zeigt das Einwirken einer Kraft 28, die oberhalb des angesprochenen Schwellwertes liegt. Die Deformation des Schaumkörpers 21, insbesondere im Bereich seiner unteren Oberfläche 22, ist nun so stark, dass er den Aktivierungskörper 13 berührt und auf diesen einen Druck ausübt. Hierdurch wird zum einen der Aktivierungskörper 13 seinerseits komprimiert und verformt, zum anderen ist nun ein Kraftfluss vom Schaumkörper 21 über den Aktivierungskörper 13 zum Membranschalter 6 gegeben, wodurch dieser aktiviert wird. Die Funktion des Aktivierungskörpers besteht hier zum einen darin, den Membranschalter bereits bei einer geringeren Verformung des Schaumkörpers 21 zu aktivieren, als dies ohne den Aktivierungskörper 13 der Fall wäre. Zum anderen kann die von der Oberfläche 23 aus einwirkende Kraft 28 durch die spezifische Form des Aktivierungskörpers 13 genauer zu den Zellen 7 weitergeleitet werden.
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Die 4 bis 6 zeigen Schnitte entlang der Längsrichtung des Fahrzeugsitzes, also bei einem Kraftfahrzeug entlang der x-z-Ebene. Die einzelnen Zellen 7 des Membranschalter 6 sind somit in Querrichtung des Fahrzeugsitzes angeordnet, womit ein überwiegender Teil der Breite desselben abgedeckt werden kann. Auf diese Weise führt eine einseitige bzw. punktuelle Belastung, die normalerweise nicht von einem sitzenden Insassen herrührt, lediglich zur Aktivierung eines Teils der Zellen 7, was nicht als Aktivierung des Membranschalter 6 insgesamt registriert wird. Vorteilhaft kann der Sitzbelegungssensor 1 nahe einer Vorderkante des Fahrzeugsitzes angebracht sein, so dass auch bei einem sich nach vorne lehnenden Insassen dieser zuverlässig erkannt wird. Selbstverständlich kann dies mit weiteren, bspw. unterhalb des H-Punktes angebrachten Sitzbelegungssensoren kombiniert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Sitzbelegungssensor
- 2
- Trägerplatte
- 3
- Trägerfläche
- 4
- Abstandhalter
- 5
- Stützfläche
- 6
- Membranschalter
- 7
- Zelle
- 8
- Widerstand
- 9
- Crimpverbindung
- 10
- Thermoplast
- 11
- Draht
- 12
- Stecker
- 13
- Aktivierungskörper
- 14
- Schnappverbinder
- 15
- Führungselement
- 16
- Ventilationsöffnung
- 17
- Öffnung
- 20
- Sitzbelegungssensoreinheit
- 21
- kompressibler Schaumkörper
- 22
- untere Oberfläche
- 23
- obere Oberfläche
- 26
- Kraft < Schwellwert-Kraft
- 28
- Kraft > Schwellwert-Kraft
- 40
- Kissen
- 41
- Ausnehmung
- 42
- Feder
