DE102016009137A1

DE102016009137A1 - Verfahren zur Verringerung kinetosebedingter Störungen

Info

Publication number: DE102016009137A1
Application number: DE102016009137.1A
Authority: DE
Inventors: Andreas Hintennach
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2016-07-28
Filing date: 2016-07-28
Publication date: 2017-02-16

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verringerung von kinetosebedingten Störungen zumindest eines Insassen in einem Fahrzeug (1), bei dem in einem autonomen Fahrbetrieb des Fahrzeugs (1) einen Fahrzeuginnenraum betreffende Maßnahmen zur Verringerung von kinetosebedingten Störungen des zumindest einen Insassen im Fahrzeug (1) automatisch eingeleitet werden. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass als Maßnahmen – ein Fahrzeugsitz (8) automatisch arretiert wird, wenn ein Winkel zwischen einer Blickrichtung des sich auf dem Fahrzeugsitz (8) befindenden Insassen und einer Fahrtrichtung sowie erfasste, von einem Fahrbahnprofil abhängige Schwingungen des Fahrzeugs (1) in jeweils einem für kinetosebedingte Störungen kritischen Bereich liegen, – eine Rotationsgeschwindigkeit bei einer Drehung des Fahrzeugsitzes (8) um eine Fahrzeughochachse relativ zum Fahrzeuginnenraum an eine momentane Fahrdynamik angepasst wird, – eine Anzeigeeinheit (7) im Fahrzeug (1) auf eine Kopfhöhe des zumindest einen Insassen positioniert wird oder der Fahrzeugsitz (8) relativ zu der Anzeigeeinheit (7) positioniert wird, – eine Ambientebeleuchtung an eine Position des Insassen im Fahrzeuginnenraum angepasst wird, – eine akustische Ausgabe von Schallwellen mit einer bestimmten, einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitenden Frequenz gefiltert werden, wenn die erfassten Schwingungen des Fahrzeugs (1) im für kinetosebedingte Störungen kritischen Bereich liegen und/oder – ein Szenenwechsel einer über die Anzeigeeinheit (7) ausgegebenen Szenenfolge mit einer zeitlichen Verzögerung beaufschlagt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verringerung kinetosebedingter Störungen eines Insassen in einem Fahrzeug.
Kinetose, auch bekannt als sogenannte Reiseübelkeit, betrifft fast ausschließlich jene Fahrzeuginsassen, die das Fahrzeug nicht selbst steuern. Wird beim autonomen Fahrbetrieb die Steuerung des Fahrzeugs von einem Fahrer an das Fahrzeug übergeben, nimmt dieser in Bezug auf die Kinetose die Rolle eines Beifahrers ein. Werden zusätzlich dazu eine Sitzposition und Kopfneigung verändert sowie bestimmte Tätigkeiten durchgeführt, z. B. Lesen, Bildschirmarbeit etc., können kinetosebedingte Störungen beim Insassen auftreten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Verringerung kinetosebedingter Störungen eines Insassen in einem Fahrzeug anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei einem Verfahren zur Verringerung von kinetosebedingten Störungen zumindest eines Insassen in einem Fahrzeug werden in einem autonomen Fahrbetrieb des Fahrzeugs einen Fahrzeuginnenraum betreffende Maßnahmen zur Verringerung von kinetosebedingten Störungen des zumindest einen Insassen im Fahrzeug automatisch eingeleitet.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass als Maßnahme ein Fahrzeugsitz automatisch arretiert wird, wenn ein Winkel zwischen einer Blickrichtung des sich auf dem Fahrzeugsitz befindenden Insassen und einer Fahrtrichtung sowie erfasste, von einem Fahrbahnprofil abhängige, Schwingungen des Fahrzeugs in jeweils einem für kinetosebedingte Störungen kritischen Bereich liegen. Des Weiteren wird als Maßnahme eine Rotationsgeschwindigkeit bei einer Drehung des Fahrzeugsitzes um eine Fahrzeughochachse relativ zum Fahrzeuginnenraum an eine momentane Fahrdynamik angepasst. Darüber hinaus wird als Maßnahme eine Anzeigeeinheit im Fahrzeug auf eine Kopfhöhe des zumindest einen Insassen positioniert oder der Fahrzeugsitz wird relativ zu der Anzeigeeinheit positioniert. Ferner werden als Maßnahmen eine Ambientebeleuchtung im Fahrzeug an eine Position des Insassen im Fahrzeuginnenraum angepasst, eine akustische Ausgabe von Schallwellen mit einer bestimmten, einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitenden Frequenz gefiltert, wenn die erfassten Schwingungen des Fahrzeugs im für kinetosebedingte Störungen kritischen Bereich liegen und/oder ein Szenenwechsel einer über die Anzeigeeinheit ausgegebenen Szenenfolge mit einer zeitlichen Verzögerung beaufschlagt werden.
Mittels der Maßnahmen können kinetosebedingte Störungen eines Insassen, insbesondere eines Fahrers, des Fahrzeuges verringert werden, wobei weitere Insassen ebenfalls von den Maßnahmen profitieren. Damit kann insbesondere ein Fahrer im autonomen Betrieb des Fahrzeugs anderen Tätigkeiten nachgehen, ohne dass kinetosebedingte Störungen auftreten oder zumindest nur in abgeschwächter Form auftreten.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigt:
1 schematisch ein Fahrzeug mit einer Vorrichtung zur Verringerung von kinetosebedingten Störungen eines Insassen in dem Fahrzeug.
In der einzigen Figur ist ein Fahrzeug 1 mit einer Vorrichtung V zur Verringerung von kinetosebedingten Störungen dargestellt.
Die Vorrichtung V umfasst ein Fahrpedal 2, welches ein Fahrer in einem nicht autonomen oder teilautonomen Fahrbetrieb des Fahrzeugs 1 betätigt, eine mit dem Fahrpedal 2 verbundene Steuereinheit 3 zur Antriebsstrangregelung, insbesondere für einen nichtautonomen und einen autonomen Fahrbetrieb des Fahrzeugs 1, einen mit der Steuereinheit 3 verbundenen Antriebsstrang 4, ein verstellbares Fahrwerk 5, eine Fahrzeugsensorik 6 sowie eine Anzeigeeinheit 7, mindestens einen Fahrzeugsitz 8, eine Akustikeinheit 9 und eine Ambientebeleuchtungseinheit 10. Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung V eine mit der Steuereinheit 3 verbundene Konfigurationseinheit 11 zur Aktivierung von Maßnahmen zur Verringerung kinetosebedingter Störungen von Insassen, insbesondere des Fahrers und weiterer Insassen des Fahrzeuges 1. Die Konfigurationseinheit 11 ist dabei weiterhin mit der Anzeigeeinheit 7, dem fahrdynamischen Fahrzeugsitz 8, der Akustikeinheit 9 und der Ambientebeleuchtungseinheit 10 verbunden.
Im Fahrbetrieb des Fahrzeugs 1 treten bei Insassen regelmäßig Symptome einer Kinetose, auch bekannt als sogenannte Reiseübelkeit, welche sich mit kinetosebedingten Störungen bemerkbar macht, auf. Wird das Fahrzeug 1 im nichtautonomen Fahrbetrieb bewegt, ist der Fahrer im Normalfall nicht betroffen. Im autonomen Fahrbetrieb wird auch der Fahrer zum Insassen ohne Fahrtätigkeit, so dass auch bei diesem, insbesondere, wenn er Tätigkeiten, wie Lesen oder Schreiben ausführt, kinetosebedingte Störungen auftreten können.
Wird das Fahrzeug 1 zusätzlich in Abhängigkeit einer Fahrbahnbeschaffenheit in Schwingungen versetzt, können insbesondere niederfrequente Schwingungen, die kleiner als ein Hertz sind, kinetosebedingte Störungen hervorrufen. Eine Neigung des Kopfes des Insassen aus einer aufrechten Position in eine geneigte Position verschlechtert eine Wahrnehmung von einer wirklichen Bewegung des Insassen zu einer relativen Bewegung des Insassen. Des Weiteren wird beim Betrachten der Anzeigeeinheit 7, insbesondere wenn diese hochauflösend ist, eine Fokussierung der Augen des Insassen auf einen sehr kleinen Punkt gerichtet. Dies ist gegensätzlich zur üblicherweise auf Fernsicht eingestellten Fahrerfahrung des Insassen. Zudem können visuelle Reize, z. B. schnelle Seitenbewegungen am Seitenfenster und dgl. mehr, auch ohne auftretende Schwingungen des Fahrzeugs 1 kinetosebedingte Störungen beim Insassen auslösen. Dabei kann ein Gleichgewichtssinn des Insassen gestört werden, welcher sich aus einer vestibulären Wahrnehmung, die eine Richtung der Erdanziehung bestimmt und die von einer Beschleunigung bestimmt wird, einer visuellen Wahrnehmung, welche eine räumliche Orientierung ermöglicht, einem Tastsinn und einer propriozeptiven Wahrnehmung, auch bekannt als sogenannte Tiefensensibilität, zusammensetzt. Die dabei auftretenden, kinetosebedingten Störungen können für Insassen des Fahrzeugs 1 sehr unangenehm sein.
Um das Auftreten kinetosebedingter Störungen bei Insassen des Fahrzeugs 1 zumindest zu verringern, ist die Konfigurationseinheit 11 vorgesehen, mittels welcher Maßnahmen zur Verringerung dieser Störungen aktiviert werden. Somit ist mittels der Vorrichtung V ein Verfahren zur Verringerung von kinetosebedingten Störungen zumindest eines Insassen im Fahrzeug 1 durchführbar.
Die Vorrichtung V verfügt, wie oben beschrieben, über die Konfigurationseinheit 11, mittels der den Fahrzeuginnenraum betreffende Maßnahmen zur Verringerung von kinetosebedingten Störungen des Insassen automatisch eingeleitet werden.
Als eine Maßnahme ist dabei vorgesehen, dass der Fahrzeugsitz 8 automatisch arretiert wird, wenn ein Winkel zwischen einer Blickrichtung des sich auf dem Fahrzeugsitz befindenden Insassen und einer Fahrtrichtung sowie erfasste, von einem Fahrbahnprofil abhängige Schwingungen des Fahrzeugs in jeweils einem für kinetosebedingte Störungen kritischen Bereich liegen. D. h., eine Sitzdrehung im Fahrzeuginnenraum wird verhindert, wenn der Fahrzeugsitz 8 in einer bestimmten Position im Fahrzeuginnenraum positioniert ist, bei der eine Blickrichtung des Insassen nicht mit der momentanen Fahrtrichtung übereinstimmt und wenn Schwingungen, insbesondere niederfrequente Schwingungen, des Fahrzeugs 1 auftreten.
Es ist beispielsweise aus Magnetresonanztomographie-Untersuchungen bekannt, dass niederfrequente Schwingungen und langsame Rotationsbewegung zur Auslösung von kinetosebedingten Störungen ausschlaggebend sind. Jedoch besteht zusätzlich ein Zusammenhang zwischen einer Kopfposition des Insassen hinsichtlich der Fahrtrichtung und einer Fahrzeuggeschwindigkeit. D. h., eine vertikale Verdrehung der Kopfachse gegenüber der Fahrtrichtung bis zu einem Winkel von 10° bedingt in Zusammenhang mit Schwingungen des Fahrzeugs, insbesondere Stampfbewegungen, im Bereich von 0,15 Hertz bis 0,20 Hertz eine erhöhte Anfälligkeit für kinetosebedingte Störungen. Je größer der Winkel ist, desto mehr nähert sich ein Maximum einer Verteilung der Schwingungen, insbesondere kritischen Schwingungen, an den Wert von einem Hertz an. Beispielsweise gilt bei einem Winkel der Kopfachse zur Fahrtrichtung zwischen 10° und kleiner als 45° eine Schwingung mit einer Frequenz von 0,24 Hertz als kritisch. Bei einem Winkel zwischen 45° und kleiner als 135° gilt eine Schwingung mit einer Frequenz von 0,40 Hertz bis 0,75 Hertz als kritisch. Bei einem Winkel zwischen 135° und weniger als 180° sind wiederum Schwingungen mit einer Frequenz zwischen 0,15 Hertz und 0,2 Hertz kritisch. Deshalb ist die Vermeidung einer Drehbewegung des Fahrzeugsitzes 8 vorteilhaft, wenn Schwingungen mit den als kritisch definierten Frequenzbereichen auftreten und nicht mittels fahrdynamischer Maßnahmen gedämpft werden können.
Des Weiteren wird als Maßnahme eine Rotationsgeschwindigkeit bei einer Drehung des Fahrzeugsitzes 8 um eine Fahrzeughochachse relativ zum Fahrzeuginnenraum an eine momentane Fahrdynamik angepasst. Die Fahrdynamik wird dabei insbesondere durch Fahrbahnverläufe, z. B. Kurven, Gefälle, Steigung usw., beeinflusst. Beispielsweise ist es hierbei vorteilhaft, wenn gegenläufige Bewegungen des Fahrzeugsitzes 8 zum Fahrbahnverlauf vermieden werden, wie beispielsweise eine Linksdrehung des Fahrzeugsitzes 8 in einer Rechtskurve.
Als weitere Maßnahme kann der Fahrzeugsitz 8 von einer aufrechten Position in eine Liegeposition bewegt werden. Dies wirkt sich günstig auf den Insassen aus, da ein Kopf des Insassen in der Liegeposition näher am Schwerpunkt des Fahrzeugs 1 positioniert ist und Auswirkungen kinetosebedingter Störungen so verringert sind.
Vergleichsweise am stärksten wirkt sich eine Neigung des Kopfes des Insassen zur Auslösung kinetosebedingter Störungen aus. Beispielsweise erfolgt eine Neigung des Kopfes, wenn der Insasse die Anzeigeeinheit 7, welche beispielsweise ein Display zur visuellen Ausgabe von Informationen ist, betrachtet. Dabei kann sich in Abhängigkeit einer Neigung der Kopfachse zu einer aufrechten Position, beispielsweise um einen Winkel von je 5°, eine Auswirkung von Beschleunigungswerten für lineare Beschleunigungen verdoppeln und eine Auswirkung für Rotationsbewegungen verdreifachen. Die Anzeigeeinheit 7 wird somit derart im Fahrzeug 1 befestigt, dass eine Höhe einer Position der Anzeigeeinheit 7 eingestellt werden kann, so dass der Insasse beim Betrachten auf der Anzeigeeinheit 7 dargestellter Inhalte nicht seinen Kopf senken muss. Diese Maßnahme ist insbesondere im Fondbereich des Fahrzeuges 1 möglich. Zudem ist eine seitliche Drehung des Kopfes zu vermeiden, so dass die Anzeigeeinheit 7 vorzugsweise so zu positionieren ist, dass sich der Kopf des Insassen im Wesentlichen ideal in Fahrtrichtung befindet.
Weiterhin ist anhand von Hormonuntersuchungen, insbesondere Melatonin, Antidiuretisches Hormon und Cortisol betreffend, bekannt, dass ein Stresshormonspiegel eines Insassen umso leichter steigerbar ist, desto größer ein blauer Farbanteil einer Ambientebeleuchtung des Fahrzeugs 1 und gegebenenfalls auch von der Anzeigeeinheit 7 ist. Die Ambientebeleuchtungseinheit 10 wird somit als weitere Maßnahme derart angepasst, dass ein blauer Farbanteil niedrig ist und somit kinetosebedingte Störungen verringert werden können. Zudem kann ein Farbanteil der Anzeigeeinheit 7 angepasst und ein Szenenwechsel einer über die Anzeigeeinheit 7 ausgegebenen Szenefolge mit einer zeitlichen Verzögerung, z. B. ca. 0,3 Sekunden, beaufschlagt werden. D. h. beispielsweise, es erfolgt ein weicher Übergang zwischen ausgegebenen Bilder, wie z. B. beim Umschalten von Programmen, einem Aufbau einer Maske usw. gegenüber einem unmittelbaren Wechsel ohne zeitliche Verzögerung. Damit kann ein Anstieg der Stresshormone des Insassen auf 8% bis 10% gegenüber 25% bis 40% im Normalfall begrenzt werden.
Ferner wird eine akustische Ausgabe von Schallwellen über die Akustikeinheit 9 mit einer bestimmten, einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitenden Frequenz gefiltert, wenn die erfassten Schwingungen des Fahrzeugs 1 im für kinetosebedingte Störungen kritischen Bereich liegen. D. h. es wird die Ausgabe von sehr tiefen Tönen während der Einwirkung von Schwingungen des Fahrzeugs 1 im kritischen Bereich vermieden.
Die Vorrichtung V verfügt weiterhin, wie oben beschrieben, über das verstellbare, ein sogenanntes aktives, Fahrwerk 5, welches ein Kurvenneigungssystem umfasst. Dadurch ist es als fahrdynamische Maßnahme möglich, bei einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs 1 eine Kurvenaußenseite anzuheben und/oder eine Kurveninnenseite abzusenken. Mittels dieser Maßnahme wird erreicht, dass auf ein Innenohr des Insassen wirkende Querkräfte verringert werden.
Die Vorrichtung V umfasst weiterhin, wie oben beschrieben, die Fahrzeugsensorik 6, mittels dieser dem Fahrzeug 1 vorausliegende Fahrbahnunebenheiten erfassbar sind, so dass das Fahrwerk 5 als fahrdynamische Maßnahme zur Verringerung der kinetosebedingten Störungen derart eingestellt werden kann, dass für die Insassen unangenehme Schwingungen des Fahrzeugs 1, z. B. beim Überfahren von Bodenwellen, verringert werden.
Mit Kenntnis wenigstens einiger sich stark auf kinetosebedingte Störungen auswirkender Parameter können somit sinnvolle Maßnahmen eingeleitet werden, mittels der kinetosebedingte Störungen verringerbar sind. Bei einer vorausschauenden, autonomen Fahrweise, insbesondere in Bezug auf Kurven, Höhenunterschiede, Beschleunigung- und Abbremsvorgänge, können die Maßnahmen auf eine Sitzposition des Insassen und die jeweilige Tätigkeit des Insassen abgestimmt werden. Insbesondere kann dahingehend eine vorteilhafte Sitz- und Kopfposition vorgeschlagen werden.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
2: Fahrpedal
3: Steuereinheit
4: Antriebsstrang
5: Fahrwerk
6: Fahrzeugsensorik
7: Anzeigeeinheit
8: Fahrzeugsitz
9: Akustikeinheit
10: Ambientebeleuchtungseinheit
11: Konfigurationseinheit
V: Vorrichtung

Claims

Verfahren zur Verringerung von kinetosebedingten Störungen zumindest eines Insassen in einem Fahrzeug (1), bei dem in einem autonomen Fahrbetrieb des Fahrzeugs (1) einen Fahrzeuginnenraum betreffende Maßnahmen zur Verringerung von kinetosebedingten Störungen des zumindest einen Insassen im Fahrzeug (1) automatisch eingeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, dass als Maßnahmen – ein Fahrzeugsitz (8) automatisch arretiert wird, wenn ein Winkel zwischen einer Blickrichtung des sich auf dem Fahrzeugsitz (8) befindenden Insassen und einer Fahrtrichtung sowie erfasste, von einem Fahrbahnprofil abhängige Schwingungen des Fahrzeugs (1) in jeweils einem für kinetosebedingte Störungen kritischen Bereich liegen, – eine Rotationsgeschwindigkeit bei einer Drehung des Fahrzeugsitzes (8) um eine Fahrzeughochachse relativ zum Fahrzeuginnenraum an eine momentane Fahrdynamik angepasst wird, – eine Anzeigeeinheit (7) im Fahrzeug (1) auf eine Kopfhöhe des zumindest einen Insassen positioniert wird oder der Fahrzeugsitz (8) relativ zu der Anzeigeeinheit (7) positioniert wird, – eine Ambientebeleuchtung an eine Position des Insassen im Fahrzeuginnenraum angepasst wird, – eine akustische Ausgabe von Schallwellen mit einer bestimmten, einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitenden Frequenz gefiltert wird, wenn die erfassten Schwingungen des Fahrzeugs (1) im für kinetosebedingte Störungen kritischen Bereich liegen und/oder – ein Szenenwechsel einer über die Anzeigeeinheit (7) ausgegebenen Szenenfolge mit einer zeitlichen Verzögerung beaufschlagt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrzeugsitz (8) von einer Sitzposition in eine Liegeposition gebracht wird, wenn der Winkel zwischen der Blickrichtung des sich auf dem Fahrzeugsitz (8) befindenden Insassen und der Fahrtrichtung sowie die erfassten Schwingungen des Fahrzeugs (1) in jeweils dem für kinetosebedingte Störungen kritischen Bereich liegen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich fahrdynamische Maßnahmen zur Verringerung von kinetosebedingten Störungen des zumindest einen Insassen im Fahrzeug (1) automatisch eingeleitet werden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (1) mittels eines Kurvenneigungssystems bei einer Kurvenfahrt an einer Kurvenaußenseite angehoben und/oder auf einer Kurveninnenseite abgesenkt wird.