Jago:
mh, wenn ich das soweit richtig verstanden hab, dann sieht das ganze wie folgt aus:
ATiny holt sich analoge/digitale Daten vom Sensor
ATiny setzt die Daten auf I2C um und sendet sie an den Arduino
Genau so habe ich es mir vorgestellt 
Wenn du mir verrätst wie der Sensor heißt, dann könnte ich dir auch ein kleines Beispiel geben....
Die frage ist dann natürlich auch auf was du optimieren möchtest, geringe Busauslastung oder schnelle Verfügbarkeit der Werte.
Die Werte sollten schnell verfügbar sein, ich glaube die Busauslastung können wir erst einmal ausser Acht lassen. Der Sensor ist ein einfacher "Drucksensor Fsr-402" ... Hier ein Beispiel: http://fritzing.org/projects/analog-input-fsr/. Vielen Dank im voraus
Der I2C ist kein Feldbus, dh. er ist eigentlich nur zum übertragen von Daten innerhalb eines Gerätes gedacht.
...
Zur gibt´s da auch noch Trick´s wie Pegelwandler, Busextender usw.
Darüber habe ich mir auch schon Gedanken gemacht, wie du aber in dem (ziemlich spannenden) Artikel sehen kannst, ist eine Menge möglich: http://sjalbers.nl/Atmel/BlinkM/BlinkM.htm
Hier wurde folgender IC verwendet: http://sjalbers.nl/Atmel/BlinkM/PCA9512AD.pdf