DE102020102190A1

DE102020102190A1 - Intelligente Kopfstütze für einen Fahrzeugsitz

Info

Publication number: DE102020102190A1
Application number: DE102020102190.9A
Authority: DE
Inventors: Mohsen Kaboli; Hans-Jörg Vögel
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2020-01-29
Filing date: 2020-01-29
Publication date: 2021-07-29

Abstract

Bereitgestellt wird eine intelligente Kopfstütze für einen Fahrzeugsitz, aufweisend ein taktiles Sensorsystem zur Erfassung taktiler Anweisungen, sowie Aktuatoren, die dazu eingerichtet sind, die Kopfstütze in Abhängigkeit von einem taktil erfassten Befehl in eine vorgegebene Position zu bewegen, in der sie einen Raum hinter dem Fahrzeugsitz zumindest teilweise freigibt. Außerdem wird ein Ansteuerverfahren bereitgestellt.

Description

Die Erfindung betrifft eine intelligente Kopfstütze für einen Fahrzeugsitz.
Kopfstützen sind im Fahrzeug an Fahrzeugsitzen angeordnet und dienen vor allem dazu, den Insassen im Falle einer Kollision vor Verletzungen im Kopf-, Nacken- und Wirbelsäulenbereich zu schützen. Es ist bereits eine Vielzahl an Maßnahmen bekannt, welche den Schutz durch Anpassen der Form und Position der Kopfstütze verbessern, z.B. indem mehrere Sensoren an der Kopfstütze zur Erfassung der Lage des Kopfes und zugehörige Aktuatoren zur Änderung der Position und Form der Kopfstütze angeordnet sind. In der DE19916804C1 und der WO 2009/024319 A1 ist jeweils beispielsweise eine Kopfstütze offenbart, die abhängig von der Kopfposition angepasst werden kann, um eine für den jeweiligen Insassen optimale Position bereitzustellen. Die Erfassung der Kopfposition erfolgt mit in der Kopfstütze angeordneten kapazitiven Sensoren. Die Ansteuerung erfolgt mittels entsprechender Aktuatorik.
Ferner sind zur Erfassung von Anweisungen mittels Gestik bereits taktile Sensoren insbesondere aus der Robotik bekannt. Taktile Sensoren können einzelne und großflächige (mechanische) Berührungen, sogenannte taktile Gesten, wahrnehmen, und die Druckverteilung der Berührungen ermitteln. Somit kann die Absicht des Insassen bestimmt und eine bestimmt Aktion ausgeführt werden. Taktile Informationen können z.B. an einem Lenkrad oder einer Kopfstütze erzeugt werden, wie in der DE 11 2007 000 961 T5 offenbart.
Im Falle eines autonom fahrenden Fahrzeugs kann die Kopfstütze dazu eingerichtet sein, den Fahrer darüber zu informieren, dass eine Übernahme der Fahraufgabe erfolgen soll, wie in der DE 10 2019 102 816 A1 vorgeschlagen.
Allerdings sind die bisher bekannten Anwendungen verbesserungswürdig oder erweiterbar, insbesondere für Anwendungen beim autonomen Fahren. Deshalb ist es eine Aufgabe dieser Erfindung, eine intelligente Kopfstütze und ein Ansteuerverfahren bereitzustellen, die Insassen in Bezug auf Komfort insbesondere beim autonomen Fahren unterstützen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Vorgeschlagen wird eine intelligente Kopfstütze für einen Fahrzeugsitz, aufweisend ein taktiles Sensorsystem zur Erfassung taktiler Anweisungen, sowie Aktuatoren, die dazu eingerichtet sind, die Kopfstütze in Abhängigkeit von einem taktil erfassten Befehl in eine vorgegebene Position zu bewegen, in der sie einen Raum hinter dem Fahrzeugsitz zumindest teilweise freigibt. Das taktile Sensorsystem besteht vorteilhaft aus mehreren einzelnen taktilen Sensoren, die gleichartig sind oder unterschiedliche Funktionen ausführen können. Die Sensoren sind vorteilhaft über die Fläche der Kopfstütze verteilt, die vom Insassen mit Kopf, Arm, Hand etc. berührt werden kann.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass die Aktuatoren die Kopfstütze in eine Position bringen, in der sie als Armlehne für den Insassen dient. Somit erfüllt sie zwei Funktionen. Einerseits behindert sie nicht die Sicht nach hinten. Andererseits dient sie als Armauflage.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass die Kopfstütze dazu eingerichtet ist, externe Signale zu empfangen und die einzunehmende Position basierend auf diesen externen Signalen zu bestimmen. Durch Fusionieren unterschiedlicher Sensorinformationen, d.h. Verwenden mehrerer, unterschiedlicher Mittel zur Erfassung der Absicht des Insassen, wird die Erkennung der tatsächlichen Absicht des Insassen robuster.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass die Kopfstütze Warnmittel aufweist, die dazu eingerichtet sind, auf den Insassen einzuwirken. Somit kann der Insasse gewarnt werden, wenn seine Aufmerksamkeit erforderlich ist und/oder er sich in eine vorgegebene Position bewegen muss, weil er z.B. die Fahraufgabe wieder übernehmen muss oder im Falle einer drohenden Kollision.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass die aktuelle Sitzhaltung des Insassen basierend auf der Erfassung des taktilen Sensorsystems ermittelt wird und die Warnmittel in Abhängigkeit der erfassten Sitzhaltung auf den Insassen einwirken. Somit können die Warnungen gezielt an Bereiche der Kopfstütze ausgegeben werden, die vom Insassen berührt werden.
Ferner wird ein Ansteuerverfahren zur Ansteuerung einer vorgeschlagenen intelligenten Kopfstütze eines Fahrzeugsitzes vorgeschlagen, wobei in einem ersten Schritt eine Erfassung einer taktilen Geste erfolgt. In einem zweiten Schritt wird die Kopfstütze in eine von der erfassten taktilen Geste abhängige Position bewegt, in der sie einen Raum hinter dem Fahrzeugsitz zumindest teilweise freigibt.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass die intelligente Kopfstütze derart bewegt wird, dass sie als Armlehne für zumindest einen der Insassen dient.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass die intelligente Kopfstütze zusätzlich in Abhängigkeit von einem externen Signal in die vorgegebene Position bewegt wird oder abhängig vom erfassten externen Signal aus der vorgegebenen Position in eine von der Art des externen Signals abhängige Position bewegt wird.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass die intelligente Kopfstütze basierend auf der Erfassung des taktilen Sensorsystems die Position des Insassen erfasst.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass die intelligente Kopfstütze zusätzlich in Abhängigkeit von einem externen Signal taktil erfassbare Warnsignale ausgibt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungsgemäße Einzelheiten zeigt, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
1-3 zeigen eine schematische Darstellung wichtiger Komponenten der intelligenten Kopfstütze sowie den schematischen Ablauf des Verfahrens gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
In den nachfolgenden Figurenbeschreibungen sind gleiche Elemente bzw. Funktionen mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Das Grundkonzept der Erfindung ist, eine intelligente Kopfstütze 1 für einen Fahrzeugsitz 100 bereitzustellen, die mit einem taktilen Sensorsystem 2 ausgestattet ist. Durch Berührungen, also taktile Gestik S1, der Kopfstütze 1 können Insassen 10 des Fahrzeugs einerseits die Kopfstütze 1 an die konkrete Sitzposition P1-P3 des Insassen 10 anpassen, insbesondere in zukünftigen autonomen Fahrsituationen, also beim Fahren ab Level 3. Beim Fahren ab Level 3 ist es dem Fahrer erlaubt, sich von der Fahraufgabe abzuwenden und sich z.B. zu Insassen im hinteren Bereich des Fahrzeugs umzudrehen. Auch dem Beifahrer ist es erlaubt, sich umzudrehen. Wenn nicht der gesamte Sitz gedreht wird, sondern nur der Kopf, behindert bisher die Kopfstütze einen freien Blick zu den Insassen, die sich im hinteren Bereich des Fahrzeugs befinden. Um eine freie Sicht zu gewähren, müssten bisher bekannte Kopfstützen umständlich verschoben oder entfernt werden. Dies ist unter anderem aufgrund der Notwendigkeit, im Notfall eine sichere Position einnehmen zu können, nicht sinnvoll oder praktikabel.
Deshalb ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Kopfstütze 1 den für einen Blickkontakt mit einem Gesprächspartner hinter dem Insassen 10 benötigten Raum bei entsprechender Berührung durch den Insassen 10 automatisch freigibt (Position B), damit sich der Insasse 10 umdrehen kann, also von seiner Ausgangsposition P1 in eine zweite Position P2 bewegen kann, wie in 2 gezeigt. Somit erhält er einen barrierefreien Gesprächsraum. Die Kopfstütze 1 ist also eine intelligente Kopfstütze 1.
Zusätzlich ist vorgesehen, dass sich die Kopfstütze 1 in eine erweiterte Armauflage, in 3 mit Position C dargestellt, für den Arm 11 des Insassen 10 wandeln kann, um eine bequeme Gesprächshaltung einnehmen zu können. Hierfür kann sie lediglich in eine entsprechende Position C gebracht werden, aber auch zusätzlich ihre Form und Größe ändern.
Das taktile Sensorsystem 2 ist in der Lage, komplexe taktile Gesten S1 in der Berührung der Kopfstütze 1 zu erfassen und die dahinterliegende Absicht zu schätzen. Über die Druckverteilung von Fingern, Handflächen, Arm 11 oder Kopf, sowie der Dynamik der Berührung erkennt die Kopfstütze 1 also, ob ein Insasse 10 sich abstützt, oder die Kopfstütze 1 bewegen möchte.
Um die Erkennung robuster zu machen, ist die Kopfstütze 1 optional dazu eingerichtet, externe Signale 20 zu empfangen und die einzunehmende Position B (2), C zusätzlich basierend auf diesen externen Signalen 20 zu bestimmen oder die durch das taktile Sensorsystem 2 erkannte Absicht zu verifizieren. Somit kann die Absicht eines Insassen 10, sich umzudrehen, zusätzlich z.B. visuell durch eine oder mehrere Innenraumkameras oder andere Sensoren erfasst werden.
Außerdem kann durch Empfangen externer Signale 20, insbesondere von Warnsignalen, eine schnellere und bessere Warnung an den Insassen 10 erfolgen, dass dieser eine sichere bzw. vorgeschriebene Haltung, also die Anfangsposition P1, einnimmt, wie nachfolgend beschrieben. Sollte sich die Fahrsituation dahingehend verändern, dass sich der Insasse 10 in eine sichere Sitzposition und die Kopfstütze 1 in die entsprechende Sicherheitslage, ihre Anfangslage A, zurückbewegen muss, wird ein Steuersignal von einer zugehörigen fahrzeuginternen Einrichtung an die Kopfstütze 1 ausgegeben. Die Erfassung einer geänderten Fahrsituation erfolgt in der Regel über das entsprechende Assistenzsystem, welches dann auch das Steuersignal ausgibt, das eine klare Anweisung zum Bewegen der Kopfstütze 1 in eine sichere Position A enthält und das die intelligente Kopfstütze 1 empfangen und ohne weitere Verarbeitung umsetzen kann. Die Kopfstütze 1 wird dann durch die entsprechenden Aktuatoren innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne in eine vorgegebene Position A gebracht. Somit wird auch der Insasse dazu genötigt, seine sichere bzw. Ausgangsposition P1 einzunehmen, wie in 1 gezeigt.
Um ein unerwartetes Bewegen der Kopfstütze 1 zu vermeiden, welches gegebenenfalls sogar den Insassen 10 überrascht oder verärgert, da er den Sinn nicht sofort versteht, sind optional Warnmittel zur Warnung des Insassen 10 vorgesehen. Als Warnmittel zur Interaktion mit den Insassen 10 können separate Aktuatoren vorgesehen sein oder bereits zur Verstellung der Kopfstütze 1 vorhandene Aktuatoren verwendet werden, um z.B. Vibrationen zu erzeugen. Die Warnmittel werden durch Erhalt eines Signals, dass sich die Kopfstütze 1 in eine sichere oder eine andere vorgegebene Position A-C abhängig von der erfassten Situation bewegen muss, aktiviert. Der Insasse 10 wird somit durch die Warnmittel rechtzeitig darauf aufmerksam gemacht, dass er seine Position P1-P3 ändern muss oder diese selbständig von der Kopfstütze 1 geändert wird.
Vorteilhaft wird zusätzlich durch takile Sensierung mittels des vorhandenen taktilen Sensorsystems 2 die aktuelle Sitzhaltung P1-P3 des Insassen 10 erkannt und basierend auf dieser Erkennung die zu verwendenden Warnmittel und die Art der Warnung, z.B. eine Vibration, durch die Warnmittel bestimmt.
Grundsätzlich können taktile Gesten S1 mit jedem Körperteil ausgeführt werden, da das taktile Sensorsystem 2 auf Druck reagiert, wie bereits beschrieben. Zur Bewegung der Kopfstütze 1 werden vorteilhaft Kopf und/oder Arme 11 des Insassen 10 verwendet. Besonders im Falle der Benutzung eines Arms 11 kann durch Bewegen des Arms 11 die Kopfstütze 1 direkt in eine für den Insassen 10 bequeme Position geführt werden, so dass sie als Armlehne, Position C, dient. Für feinere Einstellungen können auch Hände und Finger genutzt werden.
Grundsätzlich können taktile Gesten S1 von dem Insassen 10 auf der jeweiligen Sitzposition ausgeübt werden. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass andere Insassen die Kopfstütze 1 ebenfalls durch taktile Gesten S1 bewegen können. Dies sollte allerdings erst nach entsprechender Freigabe durch den Insassen 10 des betroffenen Fahrzeugsitzes 100 möglich sein.
Grundsätzlich kann zur Verarbeitung der Signale und Bereitstellung des entsprechenden Ansteuerverfahrens ein separates Steuergerät vorhanden sein, wobei mindestens Teile der Signale in einem zentralen Steuergerät verarbeitet werden. Beim Ansteuerverfahren zur Ansteuerung der beschriebenen intelligenten Kopfstütze 1 eines Fahrzeugsitzes 100 erfolgt in einem ersten Schritt eine Erfassung einer taktilen Geste S1 eines Insassen 10, und in einem zweiten Schritt S2 wird die Kopfstütze 1 in eine von der erfassten taktilen Geste S1 abhängige, vorgegebene Position B (2), C bewegt, in der sie einen Raum hinter dem Fahrzeugsitz 100 zumindest teilweise freigibt.
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

DE 19916804 C1 [0002]
WO 2009/024319 A1 [0002]
DE 112007000961 T5 [0003]
DE 102019102816 A1 [0004]

Claims

Intelligente Kopfstütze (1) für einen Fahrzeugsitz (100), aufweisend - ein taktiles Sensorsystem (2) zur Erfassung taktiler Anweisungen, - Aktuatoren, die dazu eingerichtet sind, die Kopfstütze (1) in Abhängigkeit von einem taktil erfassten Befehl (S1) in eine vorgegebene Position (B, C) zu bewegen, in der sie einen Raum hinter dem Fahrzeugsitz (100) zumindest teilweise freigibt.
Intelligente Kopfstütze (1) nach Anspruch 1, wobei die Aktuatoren die Kopfstütze (1) in eine Position bringen, in der sie als Armlehne für zumindest einen der Insassen (10) dient.
Intelligente Kopfstütze (1) nach Anspruch 1 oder 2, die dazu eingerichtet ist, externe Signale zu empfangen und die einzunehmende Position (B, C) basierend auf diesen externen Signalen zu bestimmen.
Intelligente Kopfstütze (1) nach Anspruch 3, aufweisend Warnmittel, die dazu eingerichtet sind, auf den Insassen (10) einzuwirken.
Intelligente Kopfstütze (1) nach Anspruch 4, wobei die aktuelle Sitzhaltung des Insassen (10) basierend auf der Erfassung des taktilen Sensorsystems (2) ermittelt wird und die Warnmittel in Abhängigkeit der erfassten Sitzhaltung auf den Insassen (10) einwirken.
Ansteuerverfahren zur Ansteuerung einer intelligenten Kopfstütze (1) eines Fahrzeugsitzes (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - in einem ersten Schritt eine Erfassung einer taktilen Geste (S1) erfolgt, - in einem zweiten Schritt (S2) die Kopfstütze (1) in eine von der erfassten taktilen Geste (S1) abhängige, vorgegebene Position (B, C) bewegt wird, in der sie einen Raum hinter dem Fahrzeugsitz (100) zumindest teilweise freigibt.
Ansteuerverfahren nach Anspruch 6, wobei die intelligente Kopfstütze (1) derart bewegt wird, dass sie als Armlehne für zumindest einen der Insassen (10) dient.
Ansteuerverfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei die intelligente Kopfstütze (1) zusätzlich in Abhängigkeit von einem externen Signal in die vorgegebene Position (B, C) bewegt wird oder aus der vorgegebenen Position (B, C) in eine Anfangsposition (A) bewegt wird.
Ansteuerverfahren nach Anspruch 6, 7 oder 8, wobei die intelligente Kopfstütze (1) basierend auf der Erfassung des taktilen Sensorsystems (2) die Position des Insassen (10) erfasst.
Ansteuerverfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die intelligente Kopfstütze (1) zusätzlich in Abhängigkeit von einem externen Signal taktil erfassbare Warnsignale ausgibt.