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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sitzvorrichtung für ein Fahrzeug mit einem Sitz, der mindestens eine mit einem Gas befüllbare Kammer aufweist, und einer Pumpeinrichtung, mit der die mindestens eine Kammer des Sitzes mit dem Gas mit einem vorgegebenen Druck befüllbar ist. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Einstellen einer Sitzvorrichtung für ein Fahrzeug.
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Komfortsitze in Kraftfahrzeugen werden vielfach mit so genannten „Pneumatikblasen” ausgestattet. Diese Pneumatikblasen lassen sich je nach Bedarf mehr oder weniger groß bzw. stark aufblasen. Sie sind meist in die Seitenwangen der Sitzfläche, in die Seitenwangen der Sitzlehne oder unmittelbar in die Sitzlehne oder die Sitzfläche integriert. Mit dem Befüllungszustand der Blasen bzw. Kammern ist die Kontur des Sitzes veränderbar. So kann sich jeder Fahrer individuell die Kontur des Sitzes für seine Bedürfnisse optimieren.
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Darüber hinaus können Sitze mit Luftfederung ausgestattet sein. Ein entsprechendes Pneumatiksystem wird beispielsweise unter dem Sitz am Rahmen montiert. Die Befüllung der Luftfederkammer bestimmt die Federeigenschaften der Luftfeder. Je höher der Druck in der Luftfederkammer ist, desto steifer ist die Federung.
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Aus der Druckschrift
DE 198 06 535 A1 ist ein anpassungsfähiges Sitzsystem bekannt. Es basiert auf einer Einstellvorrichtung für einen Fahrzeugsitz, das mehrere Blasen umfasst, welche in dem Sitz befestigt sind. Außerdem umfasst die Einstellvorrichtung ein Fluiddruckeinstellungssystem, um den Durchtritt eines Fluids, wie Luft, in die Blasen hinein und aus diesen heraus einzustellen. Es ist mindestens ein Druckumformer in dem Sitz befestigt, und dieser formt Druck, der auf den Sitz aufgebracht wird, in ein Signal um, das zu einer Steuerschaltung geleitet wird. Die Steuerschaltung tastet die an diese angelegten Drucksignale periodisch ab und schätzt in Abhängigkeit von den Signalabtastungen Merkmale ab, wie sie einer Insassengröße oder einem Insassengewicht oder einer Insassenorientierung in dem Sitz entsprechen. Es werden in Ansprechen auf die abgeschätzte Information über den Insassen Sitzsystemeinstellungen vorgenommen, um eine wünschenswerte Sitzorientierung zu gewinnen und somit den Komfort größtmöglich zu erhöhen.
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Weiterhin beschreibt die Patentschrift
DE 44 15 209 C1 eine Fahrzeugkabine mit Innenraumüberdruck. Ein erster Druckmesser misst den statischen Druck außerhalb der Fahrzeugkabine. Außerdem ist ein zweiter Drucksensor zur Messung des Kabineninnendrucks und ein Flügelrad-Anemometer auf dem Dach der Fahrzeugkabine zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit vorgesehen. Das Messsignal des Flügelrad-Anemometers wird auf das des ersten Drucksensors aufaddiert. Aufgrund dieses Summensignals wird der Kabineninnendruck höher eingestellt, um ein Eindringen von in der Atmosphäre befindlichen Schadstoffen in den Kabineninnenraum zu vermeiden.
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Die Druckschrift
DE 196 34 430 A1 offenbart eine Sitz-, Lehnen-, oder Liegenpolsterung, die luftdurchlässig ausgebildet ist. Sie besitzt Drainagekanäle mit Ventilmittel, welche durch Druckbelastung der Polsterung selbsttätig so gesteuert werden, dass der Strömungswiderstand der Drainagekanäle durch die Druckbelastung erniedrigt wird.
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Es sind außerdem Pneumatiksitze bzw. Multikontursitze bekannt, bei denen zur Einstellung des gewünschten Drucks in den Blasen ein Drucksensor benötigt wird. Dieser wird beispielsweise auf die Platine eines Pneumatik-Steuergeräts aufgebracht. Die Drücke in den einzelnen Blasen können so über die im Pneumatik-Steuergerät integrierten Ventile gemessen werden. Hierzu muss die gewünschte Blase auf den Sensor geschaltet werden. Bei Vollausstattung des Fahrzeugs sind in der Regel vier Steuergeräte mit jeweils einem Drucksensor nötig. Dadurch entstehen verhältnismäßig hohe Kosten.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine Sitzvorrichtung bereitzustellen, die einerseits sehr komfortabel ist und andererseits verminderte Herstellungskosten aufweist. Darüber hinaus soll ein entsprechendes Verfahren zum Einstellen einer Sitzvorrichtung bereitgestellt werden.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Sitzvorrichtung für ein Fahrzeug mit einem Sitz, der mindestens eine mit einem Gas befüllbare Kammer aufweist, und einer Pumpeinrichtung, mit der die mindestens eine Kammer des Sitzes mit dem Gas mit einem vorgegebenen Druck befüllbar ist, sowie mit einer Steuereinrichtung zum Steuern oder Regeln einer Drehzahl der Pumpeinrichtung, so dass der vorgegebene Druck erzielt oder gehalten wird, wobei die Drehzahl mit dem in der Kammer befindlichen Druck in einem vorgegebenen Zusammenhang steht.
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Darüber hinaus wird erfindungsgemäß bereitgestellt ein Verfahren zum Einstellen einer Sitzvorrichtung für ein Fahrzeug, wobei die Sitzvorrichtung mindestens eine mit einem Gas befüllbare Kammer aufweist, durch Befüllen der mindestens einen Kammer des Sitzes mit dem Gas mit einem vorgegebenen Druck mittels einer Pumpeinrichtung, und Steuern oder Regeln einer Drehzahl der Pumpeinrichtung, so dass der vorgegebene Druck erzielt oder gehalten wird, wobei die Drehzahl mit dem in der Kammer befindlichen Druck in einem vorgegebenen Zusammenhang steht.
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In vorteilhafter Weise kann der gewünschte Druck in einer Kammer oder Blase des Sitzes somit allein durch die Drehzahl des Motors der Pumpeinrichtung eingestellt werden. Es ist also kein teurer Drucksensor notwendig. Vielmehr kann die Druckeinstellung durch Signalverarbeitungskomponenten erzielt werden, die bereits in den gängigen Steuergeräten enthalten sind.
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In einer Ausführungsform kann die genannte Kammer eine Luftfederkammer zur Federung des gesamten Sitzes sein. Damit lässt sich die Federsteifigkeit der Luftfeder allein durch die Pumpendrehzahl regulieren.
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In einer alternativen Ausführungsform ist die Kammer in einem Sitzpolster, einem Lehnenpolster oder einer Kopfstütze des Sitzes angeordnet, wobei durch eine Volumenänderung der Kammer die Kontur des Sitzes veränderbar ist. Durch die Druckregulierung allein anhand der Drehzahl des Motors der Pumpeinrichtung kann pro Sitz in einem Fahrzeug auf einen teuren Drucksensor verzichtet werden. Somit können die Gesamtkosten des Fahrzeugs reduziert werden.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Sitzvorrichtung eine Sensoreinrichtung auf, mit der die Drehzahl der Pumpeinrichtung zum Regeln des Drucks in der Kammer für die Steuereinrichtung erfassbar ist. Durch die beim Regeln gewährleistete Rückkopplung kann der Druck in der bzw. den Kammern des Sitzes besser eingestellt werden. Ein Drehzahlsensor lässt sich kostengünstiger realisieren als ein Drucksensor, so dass auch bei dieser Ausführungsform eine Kostenersparnis erzielbar ist.
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In einer speziellen Ausführungsform besitzt die Sensoreinrichtung einen Hall-Sensor zur Drehzahlerfassung. Hall-Sensoren sind zuverlässig und robust und darüber hinaus als Standardbauteile verhältnismäßig kostengünstig.
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Alternativ kann die Sensoreinrichtung aber auch dazu ausgebildet sein, dass sie einen Rippelstrom (überlagerter Wechselstrom) des Motors der Pumpeinrichtung für die Drehzahlregelung erfasst. Derartige Strommesser sind ebenfalls einfach und kostengünstig zu realisieren.
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In einer anderen Variante wird der Zusammenhang zwischen Druck und Drehzahl durch eine vorgefertigte Look-up-Tabelle oder Kennlinie der Steuereinrichtung zum Steuern des Drucks zur Verfügung gestellt. Es erfolgt dann beispielsweise keine Regelung des Drucks in den Kammern des Sitzes, sondern eine einfache Steuerung, die in der Regel weitere Kostenvorteile bringt.
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Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert, die eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Sitzvorrichtung wiedergibt.
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Die nachfolgend geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
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Die Figur zeigt einen Vordersitz eines Kraftfahrzeugs mit einem als Sitzfläche dienenden Sitzpolster 1 und einem als Sitzlehne dienenden Lehnenposter 2. Oben an der Sitzlehne befinden sich eine Kopfstütze 3. An den beiden Seiten der Sitzlehne sind Lehnenseitenwangen 4 und 5 angeordnet, die den Insassen des Kraftfahrzeugs bei Kurvenfahrten bzw. generell bei seitwärts gerichteten Beschleunigungen besser im Sitz halten. Ebenso ist das Sitzpolster 1 auf beiden Seiten des Sitzes durch Sitzflächenseitenwangen 6 und 7 eingefasst.
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Der Sitz ist hier als Pneumatiksitz oder Multikontursitz ausgebildet. Dies bedeutet, dass er mehrere Luftkammern aufweist, mit denen die Kontur des Sitzes veränderbar ist. Somit lässt sich die Kontur des Sitzes optimal auf die Wünsche eines Insassen einstellen.
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Im vorliegenden Beispiel sind in den Sitzflächenseitenwangen 6 und 7 jeweils Seitenwangenblasen 8 und 9 als Luftkammern eingearbeitet. Je nach dem, wie stark die beiden Seitenwangenblasen 8 und 9 als Luftkammern aufgeblasen sind, verändert sich die Breite der Sitzfläche in einem gewissen Rahmen. Wird Luft mit hohem Druck in die beiden Seitenwangenblasen 8, 9 eingedrückt, so reduziert sich die Sitzflächenbreite, denn das Volumen der jeweiligen Seitenwangenblase ist relativ groß. Wird der Druck in einer Seitenwangenblase hingegen verkleinert, reduziert sich deren Volumen und die Breite der Sitzfläche wird vergrößert.
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Weiterhin sind bei dem Sitz auch in den Lehnen Seitenwangen 4 und 5 jeweils pneumatische Seitenwangenblasen 10 und 11 vorgesehen. Sie sind ebenfalls wie die oben geschilderten Seitenwangenblasen 8 und 9 unter mehr oder weniger starkem Druck mit Luft befüllbar. Je höher der Druck in den Seitenwangenblasen 10 und 11 der Sitzlehne ist, desto schmaler wird die Lehnenfläche. Eine schlanke Person erhält mit gut befüllten Seitenwangenblasen 10, 11 einen verbesserten Halt an der Sitzlehne beim Kurvenfahren.
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In das Sitzlehnenpolster 2 sind hier außerdem drei großflächige Lordoseblasen 12 integriert. Die Lordoseblasen 12 dienen dazu, die Lendenlordose, also die nach vorne gerichtete konvexe Krümmung der Wirbelsäule im Lendenwirbelbereich, zu stützen. Je nach dem, wie stark die Stütze gewünscht ist, ist der Druck in den Lordoseblasen 12 entsprechend zu variieren.
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Die bisher genannten Pneumatikblasen 8 bis 12 dienen in erster Linie dazu, die gewünschte Kontur des Sitzes statisch einzustellen. Sie werden hierzu in der Regel zu Beginn der Fahrt entsprechend befüllt und der Zustand ändert sich dann während der Fahrt nicht mehr.
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In dem vorliegenden Beispiel der Figur sind in das Sitzlehnenpolster 2 aber auch Massageblasen 13 eingearbeitet. Im diesem Fall sind sieben Paare von unten bis oben an der Sitzlehne verteilt. Anders als die oben erwähnten Pneumatikblasen werden die Massageblasen dynamisch mit Druck befüllt. Dies bedeutet, dass sich der Druck in den Massageblasen 13 ständig ändert. Dies lässt sich mit einem speziellen Steuerprogramm realisieren, welches den Druckaufbau in den Massageblasen gemäß einem gewünschten Massagezyklus ändert.
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In dem vorliegenden Beispiel ist in der Sitzfläche 1 keine Pneumatikblase angeordnet. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel kann aber auch dort eine Pneumatikblase vorgesehen sein, um beispielsweise die Sitztiefe zu verändern, oder um die Neigung der Sitzfläche zu variieren. Ebenso könnte in der Kopfstütze 3 eine Pneumatikblase angeordnet sein, um beispielsweise die horizontalen Abmessungen der Kopfstütze zu verändern.
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Die oben geschilderten Pneumatikblasen werden in der vorliegenden Anmeldung allgemein auch Kammern genannt, die mit Luft oder einem anderen Gas befüllbar ist. Erfolgt die Füllung mit anderen Gasen als Luft, muss ein entsprechend geschlossenes System vorgesehen sein.
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Die Befüllung der Kammern bzw. Pneumatikblasen 8 bis 13 erfolgt mit einer Pumpeinrichtung 14. Sie pumpt Luft L mit einem bestimmten Druck in die jeweiligen Blasen. Die Pumpeinrichtung 14 besitzt prinzipiell einen Kompressor, der von einem Motor angetrieben wird. Die verdichtete Luft nach der Pumpeinrichtung 14 bzw. nach dem Kompressor wird einem Verteiler 15 zugeführt, welcher die gewünschte Blase oder die gewünschten Blasen ansteuert. Dies bedeutet, dass der Verteiler 15 die komprimierte Luft an die jeweilige Blase bzw. die jeweiligen Blasen leitet. In der Figur ist lediglich beispielhaft angedeutet, dass die einzelnen Pneumatikblasen des Sitzes von dem Verteiler angesteuert werden. So befinden sich hier symbolisch lediglich Druckluftverbindungen vom Verteiler 15 zur der Seitenwangenblase 8, zu der Seitenwangenblase 10 und zu einer der Massageblasen 13. Die übrigen Verbindungen von dem Verteiler 15 zu den anderen Pneumatikblasen sind hier der Übersicht halber nicht eingezeichnet.
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Entsprechend einem festgelegten Programm oder einem aktuellen Wunsch des Insassen soll eine der Pneumatikblasen 8 bis 13 mit einem bestimmten Druck gefüllt werden. Es ist also von der Pumpeinrichtung 14 der entsprechende Druck bereitzustellen. Entsprechend dem Grundgedanken der vorliegenden Erfindung wird der Druck jedoch nicht über einen Druckmesser ermittelt, sondern indirekt über die Pumpendrehzahl bzw. die Drehzahl des Motors oder Kompressors der Pumpeinrichtung 14. Es wird also der Druck in den Druckelementen bzw. Druckkammern (Pneumatikblasen) des Pneumatiksitzes/Multikontursitzes von der Pumpendrehzahl bestimmt. Dazu ist eine Steuereinrichtung 16 notwendig, die die Pumpendrehzahl (allgemein für „Motordrehzahl” bzw. Kompressordrehzahl der Pumpeinrichtung) entsprechend dem gewünschten Druck steuert bzw. regelt.
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Der Druck in den einzelnen Kammern lässt sich von der Pumpendrehzahl und dem daraus resultierten Arbeitspunkt der Kompressor-Kennlinie ableiten. Diese Kennlinie des Kompressors in Abhängigkeit von der Drehzahl ist an einem Prüfstand einfach zu ermitteln. Unter Umständen ist es nicht notwendig, eine kontinuierliche Kennlinie über einen größeren Bereich zu ermitteln, wenn es beispielsweise genügt, Pumpendrehzahl-Druck-Paare in vorbestimmten Schritten zu ermitteln. Derartige Pumpendrehzahl-Druck-Wertepaare können in einer so genannten LUT (Look-up-Tabelle) festgehalten und zur Steuerung mit der Steuereinrichtung 16 eingesetzt werden. Die entsprechende LUT, oder aber auch die Kennlinie ist hierzu beispielsweise in der Steuereinrichtung 16 abgespeichert. Bei einem weiter vereinfachten System erfolgt die Steuerung durch die Steuereinrichtung 16 ausschließlich anhand der Pumpendrehzahlen. Die Pumpendrehzahl-Druck-Kennlinie bzw. LUT wäre dann fest in die Steuerung zu integrieren, so dass letztlich ohne Umweg über einen bestimmten Druck nur noch mit den Pumpendrehzahlen gearbeitet wird.
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Die Pumpendrehzahl kann beispielsweise mithilfe eines Hall-Sensors oder eines anderen Drehzahlsensors 17 erfasst werden. Die Erfassung erfolgt vorzugsweise berührungslos. Die Drehzahl lässt sich aber auch über den Rippelstrom des Motors errechnen. Dabei wird der dem Betriebsgleichstrom überlagerte Wechselstrom ausgewertet. Mit dem Drehzahlsensor 17, der eine entsprechende Drehzahl der Pumpeneinrichtung 14 an die Steuereinrichtung 16 liefert, lässt sich eine Regelung der Pumpendrehzahl realisieren. Wird hingegen auf die Sensoreinrichtung 17 verzichtet, lässt sich die Drehzahl des Motors oder Kompressors der Pumpeneinrichtung 14 auch einfach über die Steuereinrichtung 16 ohne Rückkopplung einstellen. In diesem Fall wird die Pumpendrehzahl dann lediglich gesteuert.
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Die Steuereinrichtung dient hier außerdem zur Ansteuerung des Verteilers 15, der die komprimierte Luft KL an die einzelnen Pneumatikblasen bzw. Kammern im Sitz verteilt. Insbesondere ist der Druck bzw. die Pumpendrehzahl in Abhängigkeit von der Verteilerstellung des Verteilers 15 einzustellen. Die gesamte Steuerung bzw. Regelung umfasst also die Einstellung einer spezifischen (gegebenenfalls zeitabhängigen) Pumpendrehzahl für jede einzelne bzw. Gruppen von Kammern bzw. Pneumatikblasen.
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In einer Ausführungsvariante wird zur Erzeugung eines gewünschten Drucks die Pumpendrehzahl auf einen bestimmten Wert festgelegt und die Pumpe dreht mit dieser konstanten Drehzahl. In einer anderen Ausführungsvariante wird die Pumpe zu Beginn des Pumpvorgangs mit einer sehr hohen Drehzahl betrieben. Steigt der Druck dann im System, reduziert sich die Pumpendrehzahl automatisch. Der gewünschte Druck ist dann erreicht, wenn die Pumpendrehzahl auf einen bestimmten Wert abgesunken ist.
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In der Figur sind die Pumpeinrichtung 14 und die weiteren Steuerungselemente 15 bis 17 außerhalb des Sitzes bzw. der Sitzvorrichtung dargestellt. Vorzugsweise sind aber sämtliche Komponenten 14 bis 17 in den Sitz, z. B. die Sitzlehne integriert.
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In der Regel ist es notwendig, den Druck in den Pneumatikblasen bzw. Kammern zu messen, um den Blasendruck bei Memoryfahrten (automatisches Be- oder Entlüften der Blasen) einzustellen, oder aber um Leckagen im System zu erkennen. Darüber hinaus ist die Druckerfassung auch notwendig, um Überdrücke aufgrund von Höhen- oder Temperaturänderungen zu erkennen. Außerdem muss der Druck für Diagnosemöglichkeiten im Kundendienstfall erfasst werden.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel werden die mit Gas befüllbaren Kammern als Gasfedern für einen Sitz verwendet. Derartige gasgefederten Sitze werden beispielsweise bei Nutzfahrzeugen eingesetzt, aber auch beispielsweise bei Motorrädern. Auch hier lässt sich der Druck in der Gasfeder über die Drehzahl des Kompressors regulieren.
