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, soi ! te er bei einem Unfall nur dann ausgelöst werden, falls der Beifah- rersitz 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, mu ß 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-

gen, bei dem die Gestaltung der Sitzpolsterung nicht durch die Belegungser- kennung beeinflußt wird.

Aligemeine 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 mechani- sche Tragelemente zum Tragen des Obergestells im Untergestell. Erfindungs- gemäß 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 kosten- günstige Belegungserkennung, ohne daß hierbei ein Sensor in die Sitzpolste- rung 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 Meßaufneh- mers besteht, kann letzterer unter Berücksichtigung spezifischer Anforderun- gen, die zum Beispiel die Zuverlässigkeit, den Temperaturbereich oder die elektromagnetische Verträglichkeit betreffen, ausgewählt werden. Der Kosten- punkt 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 Tragele- mente 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 Ver- schiebung 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 Tragele- mente hervorgerufene relative vertikale Verschiebung zwischen Obergestell und Untergestell als Uberschreiten eines Schwelienwerts 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 Ausgestal- tungen 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. Feder- scheiben, 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, daB 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 Biege- verformung hervorgerufene Rotation am Auflager vernachlässigbar ist). Hier- durch 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 ausge- bildet 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 ange- ordnet wird.

In einer alternativen Ausgestaltung umfaßt das Tragelement einen Zapfen und ein Zapfenlager. Der Zapfen ist mit einem der beiden Gestelle und das Zapfen- lager mit dem anderen Gestell fest verbunden. Zwischen Zapfen und Zapfenla- ger 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 beiliegen- den Figuren beschrieben. Es zeigen : Fig. 1 : als Teilschnitt eine schematische Darstellung eines Befestigungspunktes eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugsitzes mit integrierter Bele- gungserkennung ; Fig. 2 : eine Stirnansicht eines Befestigungsbolzens, von dem in Figur 1 eine Seitenansicht gezeigt ist ; Fig. 3 : eine Seitenansicht einer alternativen Ausgestaltung eines Befestigungs- bolzens ; Fig. 4 : als Teilschnitt eine schematische Darstellung einer alternativen Ausge- staltung eines Befestigungspunktes eines erfindungsgemäßen Kraftfahr- zeugsitzes 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 Unterge- stell 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 Unterge- stell 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 ! äßt.

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 angeord- neten 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 Untergestelis 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 Ober- gestell 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 Ände- rung 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 Gestaltungs- details 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 Fachen in dem Lagerloch 38 im Obergestell 10 zusammen, um die erwünschte vertikale Führung und die Ubertragung 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 Bügeleie- mentes 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 Tastspit- ze 42 auf, die auf dem unteren Arm 34 aufliegt, so daß er unmittelbar eine Veränderung der Öffnungsweite w des Spaites 28 erfaßt. Anstelle des Wegauf- nehmers 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 Querboh- rung 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 Lagehoch J38 des Untergestells auf, ohne daß sich hierbei wesentliches an der Funktions- weise 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 Ober- gestell 210 und das Zapfenlager 220 mit dem Untergestell 212 fest verbunden.

Zwischen Zapfen 218 und Zapfenlager 220 ist ein Federelement 222 angeord- net, auf dem der Zapfen 218 im Zapfenlager 220 aufliegt (in Figur 4 ist das Zapfenlager 220 als Langsschnitt 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 Führungs- schlitz 225 ist ein zylindrischer Zapfenabschnitt 230 mit reduziertem Durchmes- ser 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 Zapfenla- gers 220 gegen Verschmutzung.

Das Federelement 222 ist vorteilhaft als sattelförmiges Auflager für das zylindri- sche 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 Deh- nungsmeßstreifens 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 Zap- fenlager 220 liegt dann mittels dem Federelement 222 auf dem Zapfen 218 auf, ohne daß sich hierbei wesentliches an der Funktionsweise ändert.