DE102009006830A1

DE102009006830A1 - Vorrichtung zur Übermittlung von Information betreffend einen Betriebszustand eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102009006830A1
Application number: DE102009006830A
Authority: DE
Inventors: Hans L. Dr. Trautenberg
Original assignee: Astrium GmbH
Current assignee: Airbus DS GmbH
Priority date: 2009-01-30
Filing date: 2009-01-30
Publication date: 2010-08-19
Also published as: US20100194598A1; BRPI1000141A2; FR2941808A1; CA2690689A1

Abstract

Eine Vorrichtung zur Übermittlung von Information, betreffend einen Betriebszustand eines Fahrzeugs, insbesondere eines Luft- oder Raumfahrzeugs, wobei die Vorrichtung als Information taktile Reize mittels eines Reizerzeugers (2; 20) auf zumindest eine Bedienperson des Fahrzeugs ausübt, zeichnet sich dadurch aus, dass die Reizausübung auf ein Sinnesorgan oder ein Körperteil der Bedienperson erfolgt, das während des störungsfreien und ordnungsgemäßen Betriebs des Fahrzeugs nicht zur aktiven Informationsübermittlung genutzt wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Übermittlung von Information betreffend einen Betriebszustand eines Fahrzeugs, wobei die Vorrichtung als Information taktile Reize mittels eines Reizerzeugers auf zumindest eine Bedienperson des Fahrzeugs ausübt. Eine derartige Vorrichtung ist insbesondere für Luft- oder Raumfahrzeuge geeignet.
STAND DER TECHNIK
Zur Übermittlung von Information auf die Bedienperson werden in einem Flugzeug üblicherweise akustische Signale, optische Darstellungen oder Erschütterungen von Bedienelementen genutzt. Ein bekanntes Mittel zur Übertragung taktiler Reize auf die Bedienperson ist beispielsweise der so genannte „stick-shaker”, mittels dem kurz vor Erreichen eines kritischen Anstellwinkels des Flugzeugs, bei welchem die Gefahr des Strömungsabrisses an den Tragflächen besteht, eine Rüttelbewegung auf den Steuerknüppel des Flugzeugs ausgeübt wird. Hierdurch wird der Pilot auf das Bevorstehen des Strömungsabrisses, der zu Anfang ebenfalls Rüttelbewegungen des Flugzeugs verursachen würde, aufmerksam gemacht.
Eine ähnliche Maßnahme zur taktilen Reizübertragung auf die Bedienperson eines Fahrzeugs ist aus der Automobiltechnik bekannt, wo beim Eingreifen des ABS eine Vibration im Bremspedal erzeugt wird, um den Fahrer auf den kritischen Bremszustand, in dem sich sein Fahrzeug befindet, aufmerksam zu machen.
In beiden vorgenannten Beispielen erfolgt die Reizübertragung von der Maschine auf die Bedienperson auf dasselbe Körperteil der Bedienperson, mit dem die Bedienung ausgeübt wird; nämlich auf die den Steuerknüppel betätigende Hand des Flugzeugpiloten beziehungsweise den das Bremspedal betätigenden Fuß des Autofahrers. In beiden Fällen wird durch die zusätzliche künstliche Reizausübung die Sensibilität für die aktuell erforderliche Bedienung des Steuerknüppels beziehungsweise des Bremspedals herabgesetzt.
Bei Luftfahrzeugen wirkt darüberhinaus eine Vielzahl von Informationen und Warnmeldungen auch auf optischem oder akustischem Weg auf den Flugzeugführer ein. Beispielhaft sei hier die US 7,403,133 B2 genannt, aus der es vorbekannt ist, in den für die Steuerung und/oder Navigation des Flugzeugs benutzten Anzeigeinstrumenten zusätzliche optische Warnanzeigen einzublenden, um beispielsweise die Annäherung an ungewöhnliche Anstellwinkel oder Fluglagen anzuzeigen.
Insbesondere in einem Luftfahrzeug wirken auf das Bedienpersonal eine Vielzahl von optischen und akustischen Informationen ein, so dass häufig schon im Normalbetrieb des Luftfahrzeugs die Gefahr einer optischen beziehungsweise akustischen Reizüberflutung besteht. Wirken in einer solchen Situation noch zusätzliche optische oder akustische Reize auf das Bedienpersonal ein, die eine Warnmeldung betreffen, so besteht die latente Gefahr, dass diese Warnmeldungen aufgrund der bereits bestehenden hohen Reizeinwirkung auf das Bedienpersonal nicht schnell genug oder nicht mit der gebotenen Priorität wahrgenommen werden.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, eine Vorrichtung zur Übermittlung von Information betreffend einen Betriebszustand eines Fahrzeugs, insbesondere eines Luft- oder Raumfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 anzugeben, die eine verbesserte Wahrnehmung von Information, insbesondere in kritischen Betriebszuständen, ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Vorrichtung gelöst.
VORTEILE
Durch die erfindungsgemäße Reizausübung auf ein Sinnesorgan oder ein Körperteil der Bedienperson, das während des störungsfreien und ordnungsgemäßen Betriebs der Fahrzeugs nicht zur aktiven Informationsaufnahme genutzt wird, wird die Wahrnehmbarkeit der zusätzlich übermittelten Information verbessert, weil zur Signalisierung dieser Information ein Sensor der Bedienperson verwendet wird, der noch nicht für andere Informationsübermittlung eingesetzt wird und der damit nicht der eingangs geschilderten Gefahr der Reizüberflutung unterliegt. Es wird also die Reizüberflutung der anderen Körperteile beziehungsweise Sinne der Bedienperson verhindert, indem ein für die Informationsübermittlung nicht genutzter Reiz beziehungsweise ein für die Informationsübermittlung nicht genutzter Sinn oder dafür nicht genutztes Organ für die Übermittlung dieser zusätzlichen kritischen Information verwendet wird.
Vorzugsweise erfolgt die Reizausübung auf den Rücken und/oder den Gesäßbereich der Bedienperson. Alternativ oder zusätzlich kann die Reizausübung auch auf den Bauchbereich der Bedienperson oder auf einen Beinbereich der Bedienperson, beispielsweise auf deren Oberschenkel, erfolgen. Auf diese Weise wird der Reiz in den Rumpf der Bedienperson eingeleitet. Im Fall der Anwendung in einem Luftfahrzeug bei einem Betriebszustand, der den Anstellwinkel oder einen anderen Neigungswinkel (attitude) widerspiegelt, entspricht diese Reizeinwirkung auf den Rumpf genau jenem Gefühl, das der Pilot verspürt, wenn das Flugzeug kurz vor dem Abriss der Tragflächenumströmung steht. In dieser Phase, in der die Strömung um die Tragfläche beginnend an der Tragflächenwurzel aufhört, die Tragfläche zu umströmen, erfährt das Flugzeug starke Erschütterungen und Vibrationen. Diese Vibrationen werden dem Piloten durch die erfindungsgemäße Vorrichtung bereits vor dem Beginn des Strömungsabrisses mittels des Reizerzeugers vermittelt, so dass der Pilot rechtzeitig bevor der Strömungsabriss an der Tragfläche tatsächlich beginnt, instinktiv Gegenmaßnahmen einleitet.
Ein ähnlicher Einsatzzweck der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann beispielsweise auch in einem Kraftfahrzeug vorgesehen sein, wo der Fahrer durch entsprechende Applikation von taktilen Reizen über den Fahrersitz, auf seinen Rumpf einwirkend, in kritischen Fahrsituationen bei Kurvenfahrt vor dem Ausbrechen des Fahrzeugs gewarnt werden kann.
Vorzugsweise ist der Reiz ein Vibrationsreiz. Er kann aber auch alternativ oder zusätzlich ein elektrischer Reiz und/oder ein Druckreiz sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Reizerzeuger im Sitz für die Bedienperson vorgesehen.
Der Reizerzeuger kann – alternativ oder zusätzlich – in der Kleidung der Bedienperson vorgesehen sein oder so vorgesehen sein, dass er über Wirkmittel in der Kleidung der Bedienperson wirkt.
Vorzugsweise umfasst der Reizerzeuger zumindest einen im Sitz für die Bedienperson vorgesehenen Vibrationsgenerator.
Der Vibrationsgenerator kann zur elektromechanischen, elektropneumatischen oder elektrohydraulischen Erzeugung der Vibration ausgebildet sein.
In einer für die Anwendung in der militärischen Luftfahrt besonders geeigneten Ausführungsform umfasst der Reizerzeuger zumindest einen Vibrationsgenerator, der als Vibration Druckfluidschwankungen erzeugt, mit denen Druckfluidkammern in der Kleidung der Bedienperson beaufschlagt werden. So kann beispielsweise dann, wenn der Pilot einen Druckanzug, den sogenannten G-Suit, trägt, durch Vibration des Fluiddrucks im Druckanzug oder durch Anstieg des Drucks im Druckanzug auf den Piloten übertragen werden, wobei dieser ein ansteigendes oder alternierendes Engegefühl im Druckanzug empfindet.
Der Reizerzeuger kann in einer anderen bevorzugten Ausführungsform zumindest einen Spannungsgenerator oder Spannungswandler zur Erzeugung eines elektrischen Reizstroms und zumindest ein Elektrodenpaar aufweisen, über das der elektrische Reizstrom auf die Haut der Bedienperson einwirkt. Hierdurch lässt sich durch gesundheitlich unbedenkliche Spannungen und Stromstärken in der Haut der Bedienperson ein Kribbeln erzeugen, das die Bedienperson auf den besonderen Betriebszustand des Fahrzeugs aufmerksam macht.
Vorzugsweise kann die Intensität des Reizes ansteigen, wenn der Betriebszustand des Fahrzeugs kritischer wird. Auf diese Weise kann die Bedienperson bereits in einem frühen Stadium mit einem sehr niedrigen Reizniveau auf einen bevorstehenden kritischen Betriebszustand aufmerksam gemacht werden. Steigt daraufhin das Gefahrenpotential des Betriebszustands an, so kann die Intensität des Reizes erhöht werden, um der Bedienperson die zunehmende Gefährdung durch zunehmende Reizeinwirkung anzuzeigen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung mit zusätzlichen Ausgestaltungsdetails und weiteren Vorteilen sind nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben und erläutert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigt:
1 die Anbindung eines mit einem Reizerzeuger versehenen Fahrzeugsitzes an eine Fahrzeugelektronik und
2 die Ankoppelung eines Druckanzugs an einen Bordcomputer eines Luftfahrzeugs.
DARSTELLUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
In 1 ist schematisch ein Flugzeugsitz 1 dargestellt, in dessen Sitz unterhalb der Sitzfläche ein Vibrationsgenerator 2 als Reizerzeuger dargestellt ist. Der Vibrationsgenerator 2 kann beispielsweise einen von einem Elektromotor angetriebenen Exzenter aufweisen, der wiederum einen Stoßkörper 2' beaufschlagt, welcher von unten gegen die Sitzfläche des Flugzeugsitzes 1 einwirkt.
Der Vibrationsgenerator 2 ist mit einem Steuergerät 3 zur Steuerung der Reizerzeugung verbunden, welches seinerseits mit dem Bordcomputer 4 des Flugzeugs zum Datenaustausch verbunden ist.
Sobald der Bordcomputer feststellt, dass ein kritischer Flugzustand bevorsteht, sendet er entsprechende Dateninformation an das Steuergerät 3 und das Steuergerät 3 zur Reizerzeugung aktiviert den Vibrationsgenerator 2.
Derartige kritische Betriebszustände können beispielsweise ein zu starker Anstellwinkel (um die Nickachse des Flugzeugs), ein zu starker Rollwinkel (um die Rollsachse des Flugzeugs) oder ein zu starker Schiebewinkel (um die Gierachse des Flugzeugs) sein. Auch eine Kombination aus Anstellwinkel, Rollwinkel und/oder Schiebewinkel kann dann, wenn ein Strömungsabriss bevorsteht, zu einer Aktivierung des Vibrationserzeugers 2 führen.
Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 2 dargestellt. Diese Ausführungsform ist besonders dann anwendbar, wenn der Pilot einen Druckanzug oder eine sogenannte Anti-G-Hose trägt. Diese Funktionskleidung enthält luftdichte Taschen, in die unter Druck ein Fluid, zum Beispiel Druckluft, eingeleitet wird, um den Körper des Piloten von außen mit Druck zu beaufschlagen. Dies verhindert, dass bei hohen Beschleunigungen das Blut aus dem Gehirn in den Rumpf und/oder die Beine gedrückt wird und es so zu einer Blutleere im Gehirn des Piloten kommt.
Erfindungsgemäß wird in die Druckluftversorgung für einen derartigen Druckanzug beziehungsweise eine derartige Anti-G-Hose ein Reizerzeuger 20 integriert, der beispielsweise ein schnell öffnendes und schließendes Ventil 22 aufweist. Dieses Ventil 22, das als Magnetventil ausgebildet ist, wird von einem entsprechenden Steuergerät 30 zur Reizerzeugung, das mit dem Bordcomputer 40 des Luftfahrzeugs verbunden ist, in schneller Taktung beaufschlagt, so dass das Ventil in hoher Frequenz öffnet und schließt und somit in schneller Folge Druckstöße in dem von der Druckluftquelle 12 in die Kammern 14 des Druckanzugs 10 geleiteten Druckfluid erzeugt. Diese Druckstöße sind vom Piloten 11 als Vibration spürbar. Es kann auch der Druck kontinuierlich erhöht werden wenn die der Signalisierung zugrundeliegende Gefahr steigt.
Bezugszeichen in den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen dienen lediglich dem besseren Verständnis der Erfindung und sollen den Schutzumfang nicht einschränken.

1: Flugzeugsitz
2: Vibrationsgenerator
2': Stoßkörper
3: Steuergerät
4: Bordcomputer
10: Druckanzug
11: Pilot
12: Druckluftquelle
14: Kammer
20: Reizerzeuger
22: Ventil
30: Steuergerät
40: Bordcomputer

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 7403133 B2 [0005]

Claims

Vorrichtung zur Übermittlung von Information betreffend einen Betriebszustand eines Fahrzeugs, insbesondere eines Luft- oder Raumfahrzeugs, wobei die Vorrichtung als Information taktile Reize mittels eines Reizerzeugers (2; 20) auf zumindest eine Bedienperson des Fahrzeugs ausübt, dadurch gekennzeichnet, dass die Reizausübung auf ein Sinnesorgan oder ein Körperteil der Bedienperson erfolgt, das während des störungsfreien und ordnungsgemäßen Betriebs des Fahrzeugs nicht zur aktiven Informationsübermittlung genutzt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reizausübung auf den Rücken und/oder den Gesäßbereich der Bedienperson erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reizausübung auf den Bauchbereich der Bedienperson erfolgt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reizausübung auf einen Beinbereich der Bedienperson, beispielsweise auf deren Oberschenkel, erfolgt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reiz ein Vibrationsreiz ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reiz ein elektrischer Reiz ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reiz ein Druckreiz ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reizerzeuger (2) im Sitz (1) für die Bedienperson vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reizerzeuger in der Kleidung (10) der Bedienperson vorgesehen ist oder dass der Reizerzeuger (20) derart vorgesehen ist, dass er über Wirkmittel (14) in der Kleidung (10) der Bedienperson (11) wirkt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Fahrzeug ein Luft- oder Raumfahrzeug ist, dadurch gekennzeichnet, dass die durch den taktilen Reiz übertragene Information einen Zustand des Luft- oder Raumfahrzeugs kurz vor Erreichen einer kritischen Fluglage betrifft.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reizerzeuger (2) zumindest einen im Sitz (1) für die Bedienperson vorgesehenen Vibrationsgenerator umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Vibrationsgenerator zur elektromechanischen, elektropneumatischen oder elektrohydraulischen Erzeugung der Vibration ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Reizerzeuger (20) zumindest einen Vibrationsgenerator umfasst, der als Vibration Druckfluidschwankungen erzeugt, mit denen Druckfluidkammern (14) in der Kleidung (10) der Bedienperson beaufschlagt werden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Reizerzeuger zumindest einen Spannungsgenerator oder Spannungswandler zur Erzeugung eines elektrischen Reizes und zumindest ein Elektrodenpaar aufweist, über das der elektrische Reiz auf die Haut der Bedienperson einwirkt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Intensität des Reizes steigt, wenn der Betriebszustand des Fahrzeugs kritischer wird.