DE29720363U1 - Arrangement for weight detection, in particular for systems for detecting seat occupancy - Google Patents
Arrangement for weight detection, in particular for systems for detecting seat occupancyInfo
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Description
Anordnung zur Gewichtserkennung und System zur Erkennung der SitzbelegungWeight detection arrangement and seat occupancy detection system
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Gewichtserkennung, die zur Verwendung in Systemen zur Erkennung der Sitzbelegung geeignet ist.The invention relates to a weight detection arrangement suitable for use in seat occupancy detection systems.
Aus der WO96/31361 ist ein System zur Erkennung der Sitzbelegung bekannt. Dieses System umfasst neben einer Auswerteeinheit einen piezoelektrischen oder piezoresistiven Sensor, der als Bewegungssensor eingesetzt ist und in einen Sitz eingekoppelt ist, wo er die Bewegungsantwort auf die durch die Bewegung des Fahrzeuges in den Sitz eingekoppelten Bewegungen detektiert. Weiter weist das System einen Gewichtssensor auf, der dazu geeignet ist das Gewicht auf einem Sitz in einem Fahrzeug festzustellen. Der Gewichtssensor beruht dabei auf folgenden Prinzip: Mittels eines piezoelektrischen Films wird eine akustische Welle in ein Elastomer eingebracht, an einem Reflektor reflektiert und wieder detektiert. Die Laufzeit wird durch das Elastomer gemessen. Wenn das Elastomer mit einem Gewicht beaufschlagt ist und somit komprimiert unterscheidet sich die Laufzeit von der Laufzeit im nicht belasteten Elastomer. Eine Messung des Gewichts wird dadurch ermöglicht. Entsprechende Gewichtssensoren sind aus der US 4,964,302 bekannt.A system for detecting seat occupancy is known from WO96/31361. In addition to an evaluation unit, this system includes a piezoelectric or piezoresistive sensor that is used as a motion sensor and is coupled into a seat, where it detects the movement response to the movements coupled into the seat by the movement of the vehicle. The system also has a weight sensor that is suitable for determining the weight on a seat in a vehicle. The weight sensor is based on the following principle: an acoustic wave is introduced into an elastomer using a piezoelectric film, reflected by a reflector and detected again. The travel time is measured by the elastomer. If the elastomer is loaded with a weight and thus compressed, the travel time differs from the travel time in the unloaded elastomer. This enables the weight to be measured. Corresponding weight sensors are known from US 4,964,302.
Weitere Systeme zur Erkennung der Sitzbelegung sind beispielsweise aus der US 5,404,128 und der US 5,164,709 bekannt. Der Einsatz solcher Systeme ist insbesondere in den Sitzen von Automobilen besonders sinvoll. Sie können dabei zur Steuerung von Airbagsystemen, Auslösung des Airbags nur wenn der Sitz besetzt ist, und für weitere Sicherungs- und Komfortfunktionen in Fahrzeugen eingesetzt werden.Other systems for detecting seat occupancy are known, for example, from US 5,404,128 and US 5,164,709. The use of such systems is particularly useful in the seats of automobiles. They can be used to control airbag systems, trigger the airbag only when the seat is occupied, and for other safety and comfort functions in vehicles.
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Aufgrund von Sicherheitsanforderungen in Fahrzeugen ist es
nötig festzustellen, ob sich ein Gewicht auf einem Sitz in einem Fahrzeug befindet.
5Due to safety requirements in vehicles, it is necessary to determine whether there is a weight on a seat in a vehicle.
5
Es ist Aufgabe der Erfindung eine Anordnung zur Gewichtserkennung anzugeben, die an die Umstände zur Erkennung der Belegung eines Fahrzeugsitzes optimal angepasst ist und ein System zur Erkennung der Sitzbelegung.It is the object of the invention to provide an arrangement for weight detection which is optimally adapted to the circumstances for detecting the occupancy of a vehicle seat and a system for detecting seat occupancy.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Schutzanpruches 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Ausserdem wird ein System zur Erkennung der Sitzbelegung angegeben.The problem is solved by an arrangement with the features of claim 1. Advantageous further developments are specified in the subclaims. In addition, a system for detecting seat occupancy is specified.
Mit der erfindungsgemässen Anordnung ist es besonders vorteilhaft möglich zu erkennen, ob sich auf einem Sitz, beispielsweise eines Fahrzeuges, ein Gewicht befindet. Die Anordnung ist besonders leicht in bestehende Konstruktionen von Fahrzeugsitzen integrierbar, ohne dabei mechanische oder elektronische Massnahmen vornehmen zu müssen zur Bildung der resultierenden Gewichtsnormalkraft. Ausserdem ist die Anordnung besonders zuverlässig und spricht bei jeder beliebigen Position des Gewichtes auf oder über der Matte der Anordnung an.With the arrangement according to the invention, it is particularly advantageous to be able to detect whether there is a weight on a seat, for example in a vehicle. The arrangement can be integrated particularly easily into existing vehicle seat designs without having to take mechanical or electronic measures to form the resulting normal weight force. In addition, the arrangement is particularly reliable and responds to any position of the weight on or above the mat of the arrangement.
Weiter ist es vorteilhaft, dass die Matte der Anordnung nicht direkt mit dem Gewicht beaufschlagt werden muss, sondern auch eine Anordnung von Zwischenlagen, die eine Einwirkung des Gewichts noch auf die Matte zulassen, möglich ist.It is also advantageous that the mat of the arrangement does not have to be directly subjected to the weight, but rather an arrangement of intermediate layers that still allow the weight to act on the mat is possible.
Weiter ist es vorteilhaft, dass unabhängig von der Matte unterschiedliche Arten der Auswertung vorgenommen werdenFurthermore, it is advantageous that different types of evaluation can be carried out independently of the mat
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können, in Abhängigkeit davon, welche Anforderungen man an die Anordnung zur Gewichtserkennung stellt. Dazu ist der Einsatz verschiedener Drucksensoren möglich. Zur analogen Erfassung des Gewichts werden z.B. Membransensoren eingesetzt, und z.B. Membranschalter oder Druckschalter werden zur Schwellwerterfassung verwendet. Die. unterschiedliche Erfassung kann jedoch auch in der Auswerteeinheit erzeugt werden. Es kann also beispielsweise eine Schwellwertentscheidung in der Auswerteeinheit mittels eines Komparators vorgenommen werden, also beispielsweise die Entscheidung ob sich ein Gewicht grosser oder kleiner als Kilogramm auf der Anordnung zur Gewichtserkennung befindet. Ebenso kann aber die Umsetzung des Druckes derart erfolgen, dass eine analoge Gewichtsmessung vorgenommen werden kann.can be used, depending on the requirements placed on the weight detection arrangement. For this purpose, the use of various pressure sensors is possible. For analogue weight detection, for example, membrane sensors are used, and for example, membrane switches or pressure switches are used for threshold value detection. However, the different detection can also be generated in the evaluation unit. For example, a threshold value decision can be made in the evaluation unit using a comparator, i.e., the decision as to whether a weight larger or smaller than kilograms is on the weight detection arrangement. The pressure can also be implemented in such a way that an analogue weight measurement can be carried out.
Dabei weist die Auswerteeinheit beispielsweise einen Verstärker und einen AD-Konverter auf, zur analogen oder digitalen Gewichtsdarstellung.The evaluation unit has, for example, an amplifier and an AD converter for analog or digital weight display.
Es ist weiter von besonderem Vorteil die Anordnung zur Gewichtserkennung in einem System zur Erkennung der
Sitzbelegung vorzusehen. Das System zur Erkennung der Sitzbelegung weist dabei einen piezoelektrischen oder
piezoresistiven Sensor auf, der die Bewegungsantwort zur Anregung, die der Sitz des Fahrzeuges durch die Bewegung des
Fahrzeuges erfährt, erfasst, die dann ausgewertet wird. Es ist aber auch möglich die Anordnung zur Gewichtserkennung in
einem System zur Erkennung der Sitzbelegung mit weiteren Sensoren, wie beispielsweise Infrarotsensoren, zu
kombinieren.
30It is also particularly advantageous to provide the arrangement for weight detection in a system for detecting seat occupancy. The system for detecting seat occupancy has a piezoelectric or piezoresistive sensor that records the motion response to the excitation that the vehicle seat experiences as a result of the vehicle's movement, which is then evaluated. However, it is also possible to combine the arrangement for weight detection in a system for detecting seat occupancy with other sensors, such as infrared sensors.
30
Die Verwendung einer erfindungsgemässen Anordnung in einem System zur Erkennung der Sitzbelegung ist sicherlich besonders vorteilhaft, die Anordnung ist aber nicht auf eineThe use of an arrangement according to the invention in a system for detecting seat occupancy is certainly particularly advantageous, but the arrangement is not limited to a
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»ft ·<· ft* ft»ft ·<· ft* ft
ft · ft ftft · ft ft
solche Verwendung beschränkt. Sie kann überall dort eingesetzt werden, wo erkannt werden soll, ob ein Gewicht auf einer Fläche aufgebracht ist oder nicht.such use is limited. It can be used wherever it is necessary to detect whether a weight is applied to a surface or not.
Eine Kombination mit weiteren Sensoren z.B. mit Infrarotsensoren zur Erkennung der Sitzbelegung ist besonders vorteilhaft. Die Vorteile ergeben sich unter anderem daraus, dass ein Vergleich unterschiedlicher Sensoren zur Erhöhung der Systemsicherheit beitragen kann.A combination with other sensors, e.g. with infrared sensors to detect seat occupancy, is particularly advantageous. The advantages arise, among other things, from the fact that a comparison of different sensors can help to increase system security.
Eine besonders vorteilhafte Kombination von Sensoren ergibt sich durch die Kombination der Anordnung mit dem Drucksensor mit einem piezoelektrischen oder piezoresistiven Sensor. Es handelt sich bei solchen Sensoren um dynamische Sensoren, die die aus der Anregung des Systems durch die Bewegung des Fahrzeugs entstehende Antwort des Systems als Bewegungssensor detektieren. Die Charakteristik des so erfassten Signals über die Zeit ist dem Signal des in der Anordnung vorhandenen Drucksensors sehr ähnlich. Bei einer Abweichung der beiden Charakteristiken voneinander, ist die Aussage der beiden Sensoren fragwürdig. Es kann ein Plausibilitätkriterium aufgestellt werden, dessen Überprüfung zur Erhöhung der Systemsicherheit dient. Stellt man eine Abweichung in der Charakteristik fest, so sind beispielsweise sicherheitsrelevante Systeme auf jeden Fall einzuschalten, da man nicht genau weiss, ob sich nun ein Gewicht auf einen Sitz befindet oder aber nicht.A particularly advantageous combination of sensors is achieved by combining the arrangement with the pressure sensor with a piezoelectric or piezoresistive sensor. These sensors are dynamic sensors that detect the response of the system as a motion sensor resulting from the excitation of the system by the movement of the vehicle. The characteristics of the signal recorded in this way over time are very similar to the signal of the pressure sensor present in the arrangement. If the two characteristics deviate from each other, the statement of the two sensors is questionable. A plausibility criterion can be set up, the verification of which serves to increase system safety. If a deviation in the characteristics is detected, safety-relevant systems, for example, must be switched on in any case, since it is not known exactly whether there is a weight on a seat or not.
Der piezoelektrische oder -resistive Sensor kann beispielsweise ebenfalls in Form einer Matte vorliegen. Diese Matte besteht aus einem flexiblen Material in das ein Sensorkabel eingebettet ist. Die Auswerteeinheit dient sowohl zur Auswertung der Daten aus diesem Sensorkabel als auch zurThe piezoelectric or resistive sensor can also be in the form of a mat. This mat consists of a flexible material in which a sensor cable is embedded. The evaluation unit is used both to evaluate the data from this sensor cable and to
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Auswertung der Daten des Drucksensors. Ein Vergleich der Charakteristika der beiden Datensätze wird dadurch leicht ermöglicht.Evaluation of the pressure sensor data. This makes it easy to compare the characteristics of the two data sets.
Es ist besonders vorteilhaft wenn der piezoelektrische oder resistive
Sensor in die Matte der Anordnung mit dem Drucksensor bereits eingebettet ist. Das Sensorkabel kann
dabei in die flexible Hülle oberhalb oder unterhalb des viskosen Mittels eingebettet sein.
10It is particularly advantageous if the piezoelectric or resistive sensor is already embedded in the mat of the arrangement with the pressure sensor. The sensor cable can be embedded in the flexible sheath above or below the viscous medium.
10
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll nun anhand der Verzeichnungen erläutert werden. Es zeigen:An embodiment of the invention will now be explained using the drawings. They show:
Figur 1 eine Seitenansicht auf einen Fahrzeugsitz mit entsprechend eingebrachter Anordnung zur Gewichtserkennung,Figure 1 is a side view of a vehicle seat with a corresponding arrangement for weight detection,
Figur 2 einen Querschnitt durch eine Matte zur Gewichtserkennung, undFigure 2 shows a cross-section through a mat for weight detection, and
Figur 3 eine Aufsicht auf eine solche Matte mit schematisch dargestellter Auswerteeinheit.Figure 3 is a plan view of such a mat with a schematically shown evaluation unit.
In Figur 1 ist ein Sitz 1, beispielsweise von einem Kraftfahrzeug, dargestellt. Der Sitz 1 besteht einerseits aus dem Schaumkern 2 mit Bezugsstoff und andererseits aus dem Grundgestell 3. Zwischen dem Schaumkern 2 und dem Grundgestell 3 ist eine Matte 4 vorgesehen. Der Schaumkern befindet sich zwischen der Matte 4 und dem zu erkennenden Gewicht, das ensprechend auf dem Sitz aufgebracht wird, indem sich beispielsweise eine Person in den Sitz setzt. Der Schaumkern 2 mit dem Bezugsstoff stellt also die Zwischenlagen dar. Die Matte 4 ist auf das Grundgestell 3 des Sitzes 1 aufgebracht, wobei dieses Grundgestell das festeFigure 1 shows a seat 1, for example from a motor vehicle. The seat 1 consists on the one hand of the foam core 2 with cover material and on the other hand of the base frame 3. A mat 4 is provided between the foam core 2 and the base frame 3. The foam core is located between the mat 4 and the weight to be detected, which is applied to the seat accordingly, for example when a person sits in the seat. The foam core 2 with the cover material therefore represents the intermediate layers. The mat 4 is applied to the base frame 3 of the seat 1, whereby this base frame forms the fixed
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Widerlager für die Matte bildet. Das Grundgestell 3 ist mit dem Chassis des Fahrzeuges 5 verbunden. In Figur 1 ist angedeutet, dass die Sensoren 6 der Matte 4 über elektrische Leitungen 7 mit einer Auswerteeinheit &Aacgr; verbunden sind. 5forms a support for the mat. The base frame 3 is connected to the chassis of the vehicle 5. Figure 1 shows that the sensors 6 of the mat 4 are connected to an evaluation unit Δ via electrical lines 7. 5
In Figur 2 ist nochmals ein Querschnitt durch die Matte 4 dargestellt. Die Matte 4 weist eine flexible Hülle 8 auf, die die Matte rundherum umgibt. Die Hülle 8 ist mit einem gasförmigen oder fluiden Medium 9 gefüllt. Es ist dabei besonders wichtig, dass das Volumen, das von dem Medium 9 eingenommen wird, konstant ist. Obwohl die Hülle also flexibel ist, sollte sie nicht elastisch sein. Ausserdem ist wichtig, dass die Struktur von Hülle 8 und Medium 9 derart aufeinander angepasst sind, dass das Medium 9 in der Hülle 8 sicher gelagert ist und diese nicht durchdringt. Die Hülle 8 ist also dicht für das Medium 9. Ausserdem ist es wichtig, dass das Medium 9 einen geringen Temperaturausdehnungskoeffizienten hat, inkompressibel und chemisch nicht agressiv ist. Es ist besonders vorteilhaft ein viskoses Medium, beispielsweise ein Gel, einzusetzen. Dieses Gel sollte alterungsbeständig sein, um eine Veränderung der Anordnung zur Gewichtserkennung über einen längeren Zeitraum auszuschliessen. Es ist ein Drucksensor 6 vorgesehen, der in diesem Ausführungsbeispiel am Rand der Matte 4 durch die Hülle 8 hindurch direkt mit dem Medium 9 verbunden ist. Der Drucksensor 6 kann auch über eine mit dem Medium 9 gefüllte Zuleitung mit der Matte verbunden sein. Dabei kann der Drucksensor entweder direkt mit dem Medium in Kontakt stehen oder beispielsweise über einem Membran mit dem Druck des Mediums beaufschlagt werden.Figure 2 shows another cross-section through the mat 4. The mat 4 has a flexible cover 8 that surrounds the mat. The cover 8 is filled with a gaseous or fluid medium 9. It is particularly important that the volume occupied by the medium 9 is constant. Although the cover is therefore flexible, it should not be elastic. It is also important that the structure of the cover 8 and the medium 9 are adapted to one another in such a way that the medium 9 is securely stored in the cover 8 and does not penetrate it. The cover 8 is therefore impermeable to the medium 9. It is also important that the medium 9 has a low coefficient of thermal expansion, is incompressible and is not chemically aggressive. It is particularly advantageous to use a viscous medium, for example a gel. This gel should be resistant to aging in order to prevent any change in the arrangement for weight detection over a longer period of time. A pressure sensor 6 is provided, which in this embodiment is connected directly to the medium 9 at the edge of the mat 4 through the casing 8. The pressure sensor 6 can also be connected to the mat via a supply line filled with the medium 9. The pressure sensor can either be in direct contact with the medium or, for example, be subjected to the pressure of the medium via a membrane.
Setzt sich ein Passagier in den Sitz 1, so wird dadurch ein Druck auf das Medium 9 ausgeübt. Der Druck wird über dieIf a passenger sits down in seat 1, pressure is exerted on the medium 9. The pressure is transmitted via the
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Zwischenlagen 2 auf das Medium übertragen und das Medium 9 drückt auf den Drucksensor 6. Dieser wird entsprechende
Signale über eine elektrische Leitung an die Auswerteeinheit weitergeben.
5Intermediate layers 2 are transferred to the medium and the medium 9 presses on the pressure sensor 6. This will transmit corresponding signals to the evaluation unit via an electrical line.
5
Neben dem beschriebenen Drucksensor mit dem Medium ist in der Matte in der oberen Lage der Hülle ein piezoelektrischer oder piezoresistiver Sensor vorgesehen. Dazu ist in der oberen Lage der Matte 4 ein Sensorkabel 10 eingebettet. Die obere Lage der Matte 4 besteht aus einem flexiblen Material 11.In addition to the described pressure sensor with the medium, a piezoelectric or piezoresistive sensor is provided in the mat in the upper layer of the cover. For this purpose, a sensor cable 10 is embedded in the upper layer of the mat 4. The upper layer of the mat 4 consists of a flexible material 11.
In einer einzigen Matte 4 finden sich also zwei verschiedene Sensoren nämlich einmal eine Schleife eines piezoelektrischen Sensorkabels 10 und ausserdem ein inkompressibles Medium 9, das mit einem Drucksensor 6 gekoppelt ist. Beide geben Daten ab, die abhängig sind einerseits von dem Gewicht auf dem Sitz und andererseits von den Bewegungen die durch die Bewegung des Fahrzeuges in den Sitz eingekoppelt werden. Die entsprechend von den Sensoren erfassten Daten werden jeweils einer Auswerteeinheit Al und A2 in der Auswerteeinheit A zugeführt. Es kann ein Vergleich der Daten durchgeführt werden, wobei festzustellen ist, dass die Charakteristik der Daten über die Zeit für die beiden verschiedenen Sensoren sehr ähnlich ist. Eine Abweichung in dieser Charakteristik der beiden Datensätze führt zur einer Fragwürdigkeit der Aussage der Sensoren. Dadurch kann man ein Plausibilitätskriterium erhalten, das zur Erhöhung der Systemsicherheit dient.In a single mat 4 there are two different sensors, namely a loop of a piezoelectric sensor cable 10 and also an incompressible medium 9 that is coupled to a pressure sensor 6. Both provide data that is dependent on the weight on the seat and on the movements that are coupled into the seat by the movement of the vehicle. The data recorded by the sensors is fed to an evaluation unit A1 and A2 in the evaluation unit A. A comparison of the data can be carried out, whereby it can be seen that the characteristics of the data over time for the two different sensors are very similar. A deviation in this characteristic of the two data sets leads to a questionable statement of the sensors. This can be used to obtain a plausibility criterion that serves to increase system reliability.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 19980402 |
|
| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20010126 |
|
| R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20031127 |
|
| R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
Effective date: 20060124 |
|
| R071 | Expiry of right |