DE10139412A1

DE10139412A1 - Fahrzeugsitz mit aktiver Konturverstellung

Info

Publication number: DE10139412A1
Application number: DE10139412A
Authority: DE
Inventors: Simon Sartor
Original assignee: Isringhausen GmbH and Co KG
Current assignee: Isringhausen GmbH and Co KG
Priority date: 2001-08-17
Filing date: 2001-08-17
Publication date: 2003-03-06
Anticipated expiration: 2021-08-18
Also published as: DE10139412B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fahrzeugsitz, umfassend eine Sitz- und Liegefläche mit aktiver Konturverstellung sowie ein Verfahren zum Betrieb einer aktiven Konturverstellung eines Fahrzeugsitzes. DOLLAR A Das Problem, einen Fahrzeugsitz mit aktiver Konturverstellung bereitzustellen, der eine genauere Regelung der die Sitzkontur bestimmenden Parameter erlaubt, wird gelöst durch einen Fahrzeugsitz, der mindestens einen Drucksensor umfasst, welcher die auf Teile der Sitz- und Liegefläche ausgeübte Druckbelastung messen kann.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fahrzeugsitz umfassend eine Sitz- und Liegefläche mit aktiver Konturverstellung sowie ein Verfahren zum Betrieb einer aktiven Konturverstellung eines Fahrzeugsitzes und die Verwendung mindestens eines Drucksensors zur Ermittlung der Ist-Verteilung der Druckverteilung bei einer aktiven Konturverstellung eines Fahrzeugsitzes.
Aus der DE 35 41 537 A1 beispielsweise ist ein pneumatisch gesteuerter Sitz für ein Fahrzeug bekannt. Der Fahrzeugsitz umfasst eine Mehrzahl von Luftbälgen, die von einer Luftdruckquelle mit Luftdruck gespeist werden und deren Luftdruck von einer Regeleinrichtung konstant gehalten wird.
Nachteilig an der dort vorgeschlagenen Lösung ist, dass auf den Sitz ausgeübte Druckkräfte indirekt über die Luftbälge und damit eine vergleichsweise große Meßfläche gemessen werden müssen. Diese Maßnahme begrenzt die mögliche Regelgenauigkeit.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, einen Fahrzeugsitz mit aktiver Konturverstellung bereitzustellen, der eine genauere Regelung der die Sitzkontur bestimmenden Parameter erlaubt.
Dieses Problem wird durch einen Fahrzeugsitz nach Patentanspruch 1 sowie durch ein Verfahren zum Betrieb einer aktiven Konturverstellung eines Fahrzeugsitzes nach Patentanspruch 9 und die Verwendung mindestens eines Drucksensors nach Anspruch 10 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeugsitz nach Patentanspruch 1 ist vorgesehen, dass dieser mindestens einen Drucksensor umfasst, der die auf Teile der Sitz- und Liegefläche ausgeübte Druckbelastung messen kann. Die Drucksensoren können unabhängig von den für die aktive Konturverstellung verwendeten Elementen angeordnet werden und ermöglichen eine vergleichsweise genaue Messung der auf die Sitz- und Liegefläche ausgeübten Druckbelastung.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Mehrzahl von Drucksensoren über die Sitz- und Liegefläche verteilt angeordnet sind. Die Anzahl der verwendeten Drucksensoren bestimmt die Genauigkeit der Druckmessung und damit die Genauigkeit der Konturverstellung.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der oder die Drucksensoren in einem Bezugsstoff des Fahrzeugsitzes angeordnet sind. Durch diese Maßnahme gestaltet sich die Montage vergleichsweise einfach, da die Drucksensoren vor dem Zusammenbau des Fahrzeugsitzes in den Bezugsstoff eingebracht werden können. Desweiteren sind die Drucksensoren so recht nah an der Oberfläche des Fahrzeugsitzes angeordnet, so dass die gemessenen Druckwerte nicht durch die elastischen Materialeigenschaften des Bezugsstoffes verfälscht werden.
Die aktive Konturverstellung kann beispielsweise elektromotorisch, hydraulisch oder pneumatisch betrieben sein. Es können auch beliebige andere Antriebe oder Mischformen der zuvor genannten Antriebsarten angewandt werden.
Die Konturverstellung umfasst in einer bevorzugten Ausführungsform Luftkammern zur pneumatischen Konturanpassung in der Sitzfläche und/oder der Rückenlehne und/oder der Kopfstütze sowie elektromotorische Konturverstellungen in den linken und rechten Seitenteilen. Diese Aufteilung der aktiven Elemente in pneumatische und elektrische Elemente nutzt die jeweiligen Stärken dieser Antriebsarten bezüglich Stellkraft und -geschwindigkeit optimal aus.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Fahrzeugsitz eine Steuer- und Regelelektronik umfasst, die in der Lage ist, eine vorgegebene Druckverteilung als Soll-Verteilung einzustellen. Unabhängig von äußeren Störeinflüssen wie zum Beispiel einer Bewegung des Sitzbenutzers oder Fahrzeugbewegungen wird die voreingestellte Sitzdruckverteilung auf diese Weise aufrecht erhalten.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass durch die Steuer- und Regelelektronik die Messwerte aller Drucksensoren mit allen aktiven Elementen der aktiven Konturverstellung verknüpft sind. Dies ermöglicht eine besonders effiziente Regelung.
Von Vorteil ist es, wenn die Sollverteilung der Druckverteilung in der Steuer- und Regelelektronik speicherbar ist. Diese Maßnahme vereinfacht das Einstellen der Sollverteilung bei einem Fahrerwechsel.
Das eingangs genannte Problem wird auch durch ein Verfahren zum Betrieb einer aktiven Konturverstellung eines Fahrzeugsitzes nach Patentanspruch 9 gelöst. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine Ist-Verteilung der Druckverteilung mittels Drucksensoren gemessen wird und die Ist-Verteilung durch einen Regelkreis an eine Soll-Verteilung herangeführt wird. Dieses Verfahren bietet den Vorteil, dass durch die unmittelbare Messung der Führungsgröße, dies ist die Druckverteilung auf den Fahrzeugsitz, eine recht genaue Regelung ermöglicht wird.
Ebenso wird das eingangs genannte Problem durch die Verwendung mindestens eines Drucksensors zur Ermittlung der Ist-Verteilung der Druckverteilung bei einer aktiven Konturverstellung eines Fahrzeugsitzes gelöst. Gegenüber der indirekten Messung der Istverteilung beispielsweise durch Messung von Arbeitsdrücken aktiver Elemente kann so die Geschwindigkeit und Genauigkeit der Regelung erhöht werden.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigen
Fig. 1 einen Teilschnitt eines Sitzkörpers als Prinzipskizze;
Fig. 2 eine dreidimensionale Ansicht eines Fahrzeugsitzes als Prinzipskizze.
Ein Fahrzeugsitz 1 umfasst eine Sitzfläche 2 sowie eine Rückenlehne 3 und eine Kopfstütze 4. Die Sitzfläche 2 umfasst linke und rechte Seitenteile 2a und 2b. Der Fahrzeugsitz 1 ist mit einem nicht dargestellten Gestell in üblicher Weise längs -, höhen- und ggf. neigungsverstellbar sowie arretierbar mit dem Fahrzeug verbunden. Die Sitzfläche 2, die Rückenlehne 3 sowie die Kopfstütze 4 sind durch nicht dargestellte Verbindungselemente in üblicher Weise ggf. verstellbar miteinander verbunden. Der Fahrzeugsitz 1 ist mit einem Bezugsstoff 10 versehen. Im folgenden werden die Bereiche der Sitzfläche 2, der Rückenlehne 3 sowie der Kopfstütze 4, die mit dem Fahrer in Berührung kommen bzw. kommen können als Sitz- und Liegefläche 13 bezeichnet.
In die Sitzfläche 2, die Rückenlehne 3 sowie die Kopfstütze 4 sind im Folgenden näher dargestellte Mittel zur Konturverstellung angeordnet. Es handelt sich hier um Luftkammern 5 zur pneumatischen Konturanpassung in der Sitzfläche 2, der Rückenlehne 3 sowie der Kopfstütze 4 sowie elektromotorische Konturverstellungen 14 einer Seitenkonturverstellung 6 in den linken und rechten Seitenteilen 2a, 2b. Alternativ zu der in der vorliegenden Ausführungsform gewählten Ausgestaltung der einzelnen Elemente zur Konturverstellung können beispielsweise auch ausschließlich elektromotorische Konturverstellungen 14 vorgesehen sein, so dass die Luftkammern 5 durch elektromotorische Elemente zu ersetzen sind oder ausschließlich pneumatische Konturelemente, so dass hier die elektromotorischen Seitenkonturverstellungen 6 durch weitere Luftkammern 5 zu ersetzen sind.
Die Luftkammern 5 werden von einem hier nicht näher dargestellten pneumatischen Druckluftsystem 7 mit Druckluft versorgt. In Fig. 1 ist dies lediglich durch einen symbolisierten Kompressoranschluß verdeutlicht. Bei dem Druckluftsystem 7 kann es sich beispielsweise um ein übliches in einem LKW befindliches Druckluftsystem beispielsweise zur Steuerung des Bremsdruckes oder dergleichen handeln. Entsprechend werden die elektromotorischen Konturverstellungen 14 von dem vorhandenen Bordnetz mit Spannung versorgt. Alternativ können statt pneumatischer Elemente hydraulische Elemente vorgesehen sein, in diesem Fall ist statt eines Druckluftsystems 7 ein hydraulisches System vorhanden.
Je nach geplantem Einsatz des Fahrzeugsitzes kann durch eine geeignete Wahl der Mittel zur Konturverstellung eine optimale Charakteristik der Konturverstellung erreicht werden. Eine elektromotorische Konturverstellung 14 erlaubt beispielsweise das Aufbringen großer Kräfte, hat aber den Nachteil einer eher geringen Stellgeschwindigkeit. Durch große bewegte Massen ist eine derartige Konturverstellung träge. Demgegenüber erlaubt eine pneumatische und insbesondere eine hydraulische Konturverstellung eine hohe Stellgeschwindigkeit auch bei hohen Stellkräften, bedarf dafür aber aufwändiger Hilfsaggregate wie Pumpen, Kompressoren und Druckleitungen.
Eine Steuer- und Regelelektronik 8 regelt den Luftdruck in den Luftkammern 5. Die erforderliche Stellgröße zur Luftdruckregelung wird dabei von Drucksensoren 9, die in den Bezugsstoff 10 des Fahrersitzes 1 angeordnet sind, geliefert. Stellgröße des Regelungssystems ist daher der Luftdruck in der Luftkammer 5, Führungsgröße ist die auf den Fahrersitz 1 im Bereich des jeweiligen Sensors ausgeübte Druckkraft. Diese rührt üblicherweise von einer auf dem Sitz sitzenden Person her.
Ähnlich wie die Konturverstellung mittels Luftkammer 5 erfolgt die in Fig. 1 des weiteren skizzierte Konturverstellung mittels elektromotorischer Seitenkonturverstellung 6. Ein Stempel 11 wird mittels eines elektrischen Antriebes 12 von der Innenseite des Fahrzeugsitzes 1 her gegen den Bezugsstoff 10 gedrückt. Damit läßt sich bei einer geeignet großen Anzahl an Stempeln 11 eine nahezu beliebiger Kontur des Sitzes herstellen.
Die pneumatische Konturverstellung mittels Luftkammer 5 ermöglicht einen Druckausgleich zwischen den Luftkammern 5. Die zwischen den Luftkammern 5strömende Luft wirkt zudem wie ein Stoßdämpfer. Diese Wirkung kann durch geeignete Drosselorgane in den Zuleitungen beeinflusst werden. Das Gewicht der für die pneumatische Konturverstellung notwendigen Bauteile ist geringer als bei einem elektrischen System gleicher Leistungsfähigkeit. Die Kompressibilität der Luft in dem System bewirkt zusätzlich eine Federung der Sitzfläche.
Die Konturverstellung mittels elektromotorischer Seitenkonturverstellung 6 ermöglicht demgegenüber eine exakte Kontureinstellung. Zudem ist diese invariabel gegenüber Gewichtsverlagerungen des Fahrers, diese wirken sich nicht auf die eingestellte Kontur aus.
Mit Hilfe der zuvor dargestellten Vorrichtung kann das Profil der Sitzfläche 2, der linken und rechten Seitenteile 2a, 2b der Rückenlehne 3 sowie der Kopfstütze 4 verändert werden. Dabei wird ein vorbestimmtes Sollprofil des Sitzdruckes an der Kontaktstelle zwischen Körper und Sitzfläche 2 bzw. Rückenlehne 3, Kopfstütze 4 und linken und rechten Seitenteil 2a, 2b automatisch durch Messung des Druckes an den Kontaktstellen und im Vergleich mit einem vorgegebenen Sollprofil auf die sitzende Person eingestellt. Es handelt sich dabei um ein geregeltes System. Sobald die gemessene Sitzdruckverteilung als Regelgröße von der Sollverteilung als Führungsgröße abweicht, wird über eine Veränderung der Kontur der Kontaktfläche als Stellgröße die Sollverteilung wieder hergestellt.
Neigt sich der Fahrer beispielsweise zur linken Seite, so wird der von ihm auf die Sitzfläche ausgeübte Druck an dieser Seite größer. Die im linken Bereich angeordneten Drucksensoren werden daher stärker belastet und messen einen höheren Belastungsdruck. Entsprechend messen die rechts angeordneten Drucksensoren eine geringere Belastung. Der Fahrer empfindet je nach Größe des Unterschiedes zwischen der Belastung links gegenüber rechts subjektiv eine mehr oder weniger große einseitige Belastung. Der durch die Mittel zur Konturverstellung, die Steuer- und Regelelektronik 8 sowie die Drucksensoren 9 realisierte Regelkreis sorgt nun beispielsweise durch eine Absenkung der stärker belasteten Seite oder eine Anhebung der geringer belasteten Seite dafür, dass die durch die Sollverteilung vorgegebene Druckverteilung wiederhergestellt wird.
Die Sollverteilung kann auch über eine Veränderung der Fahrerhaltung herbeigeführt werden, d. h. die Sitzverstellungen können in die Regelung mit einbezogen werden.
Da die Veränderung der Kontur an einer Stelle des Sitzes Auswirkungen auf benachbarte Bereiche oder gar die Druckverteilung des ganzen Sitzes hat erfolgt die Regelung derart, dass alle Drucksensoren matrixartig mittels der Steuer- und Regelelektronik 8 mit allen Mitteln zur Konturverstellung verknüpft sind. Die Art der Verknüpfung hängt von dem gewählten Regler ab. Die Regelung entspricht damit etwa einer Prozessregelung, bei der eine Vielzahl von Führungsgrößen und eine Vielzahl von Stellgrößen miteinander verknüpft sind.
Als Regler innerhalb der Steuer- und Regelelektronik 8 können sowohl statische Regler als auch adaptive Regler verwendet werden. Ebenso kann dieser als Fuzzy-Regelung ausgeführt sein.
Die Sollverteilung des Sitzdruckes kann an die individuellen Bedürfnisse einer jeden Person durch die Vorgabe einer beliebigen Verteilung angepaßt werden. Die Verteilung kann in der Steuer- und Regelelektronik 8 gespeichert werden und wieder abgerufen werden, sodaß bei wechselnden Fahrern eine Einstellung nur einmal gewählt zu werden braucht und sodann beliebig wieder abgerufen werden kann. Bezugszeichenliste 1 Fahrzeugsitz
2 Sitzfläche
2a, 2b linke und rechte Seitenteile
3 Rückenlehne
4 Kopfstütze
5 Luftkammer
6 Seitenkonturverstellung
7 Druckluftsystem
8 Steuer- und Regelelektronik
9 Drucksensor
10 Bezugsstoff
11 Stempel
12 elektrischer Antrieb
13 Sitz- und Liegefläche
14 elektromotorische Konturverstellungen

Claims

1. Fahrzeugsitz (1) umfassend eine Sitz- und Liegefläche (13) mit aktiver Konturverstellung, dadurch gekennzeichnet, dass dieser mindestens einen Drucksensor (9) umfaßt, der die auf Teile der Sitz- und Liegefläche (13) ausgeübte Druckbelastung messen kann.

2. Fahrzeugsitz (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Drucksensoren (9) über die Sitz- und Liegefläche (13) verteilt angeordnet sind.

3. Fahrzeugsitz (1) nach einem der Ansprüchel oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Drucksensoren (9) in einem Bezugsstoff (10) des Fahrzeugsitzes (1) angeordnet sind.

4. Fahrzeugsitz (1) nach einem der Ansprüchel bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Konturverstellung elektromotorisch, hydraulisch und/oder pneumatisch betrieben ist.

5. Fahrzeugsitz (1) nach einem der Ansprüchel bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Konturverstellung Luftkammern (5) zur pneumatischen Konturanpassung in der Sitzfläche (2) und/oder der Rückenlehne (3) und/oder der Kopfstütze (4) sowie elektromotorische Konturverstellungen (14) in den linken und rechten Seitenteilen (2a, 2b) umfasst.

6. Fahrzeugsitz (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass dieser eine Steuer- und Regelelektronik (8) umfasst, die in der Lage ist, eine vorgegebene Druckverteilung als Sollverteilung einzustellen.

7. Fahrzeugsitz (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Steuer- und Regelelektronik (8) die Messwerte aller Drucksensoren (9) mit allen aktiven Elementen der aktive Konturverstellung verknüpft sind.

8. Fahrzeugsitz (1) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollverteilung der Druckverteilung in der Steuer- und Regelelektronik (8) speicherbar ist.

9. Verfahren zum Betrieb einer aktiven Konturverstellung eines Fahrzeugsitzes (1), dadurch gekennzeichnet, dass eine Ist-Verteilung der Druckverteilung mittels Drucksensoren (9) gemessen wird und die Ist-Verteilung durch einen Regler an eine Soll-Verteilung herangeführt wird.

10. Verwendung mindestens eines Drucksensors (9) zur Ermittlung der Ist-Verteilung der Druckverteilung bei einer aktiven Konturverstellung eines Fahrzeugsitzes (1).