DE102020215468A1

DE102020215468A1 - Verstellsystem und Verfahren zur Längsverstellung eines Fahrzeugsitzes sowie Verwendung des Verfahrens

Info

Publication number: DE102020215468A1
Application number: DE102020215468.6A
Authority: DE
Inventors: Jens Schrader; Rainer Berger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-12-08
Filing date: 2020-12-08
Publication date: 2022-06-09
Also published as: CN114619927A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verstellsystem (10) zur Längsverstellung eines Fahrzeugsitzes (1), mit einer fahrzeugfest montierbaren Unterschiene (12, 14), mit einer entlang der Unterschiene (12, 14) verfahrbaren, sitzfest montierbaren Oberschiene (16, 18), und mit einer Verriegelungseinrichtung zur Arretierung der mit dem Fahrzeugsitz (1) verbindbaren Oberschiene (16, 18) in einer definierten Längsposition, wobei die Verriegelungseinrichtung eine fahrzeugfest montierbare Verriegelungsschiene (40, 42) mit vorzugsweise in gleichmäßigen Abständen (x) in Längsrichtung der Verriegelungsschiene (40, 42) angeordneten Rastöffnungen (38) aufweist, wobei die Rastöffnungen (38) mit wenigstens einem in die Rastöffnungen (38) einfahrbaren, sitzest montierbaren Sperrelement (32) zusammenwirkt, das mittels eines Stellelements (34, 36) in die Rastöffnung (38) ein- und/oder ausfahrbar ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verstellsystem zur Längsverstellung eines Fahrzeugsitzes, insbesondere für die Verwendung in autonom fahrenden Fahrzeugen. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Längsverstellung eines Fahrzeugsitzes sowie die Verwendung einer erfindungsgemäßen Längsverstellung.
Stand der Technik
Ein Verstellsystem und ein Verfahren zur Längsverstellung eines Fahrzeugsitzes mit den Merkmalen der beiden unabhängigen Ansprüche sind aus dem DE 20 2007 016 550 U1 bekannt. Das bekannte Verstellsystem umfasst eine Rastöffnungen aufweisende Verriegelungsschiene, in die ein Sperrriegel einer Verriegelungseinrichtung einfahrbar ist. Die Verriegelungseinrichtung dient dazu, nach einer Längsverstellung des Sitzes, beispielsweise um bei einem zweitürigen Fahrzeug ein einfacheres Einsteigen in den Fahrzeugfond zu ermöglichen, die ursprünglich eingestellte Längsposition des Fahrzeugsitzes möglichst einfach wieder erzielen zu können. Die Betätigung des Sperrriegels der Verriegelungseinrichtung erfolgt dabei rein mechanisch, und bezüglich des Antriebs des Fahrzeugsitzes zur Sitzlängsverstellung sind der genannten Schrift keinerlei Angaben entnehmbar.
Weiterhin ist es aus der DE 10 2004 013 009 B4 bekannt, bei einem Verstellsystem zur Längsverstellung eines Fahrzeugsitzes, das einen Elektromotor zur Längsverstellung aufweist, den Antrieb als selbsthemmenden Antrieb auszubilden. Ein derartiger selbsthemmender Antrieb ist in der Lage, sowohl während des normalen Betriebs des Fahrzeugs auf den Fahrzeugsitz, als auch bei Unfällen einwirkende Längskräfte aufzunehmen, um eine ungewünschte Bewegung bzw. Verstellung des Fahrzeugsitzes in Längsrichtung zu vermeiden.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verstellsystem zur Längsverstellung eines Fahrzeugsitzes mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass es die Realisierung besonders schneller Längsbewegungen des Fahrzeugsitzes, insbesondere in Notfallsituationen, ermöglicht, bei denen ein Fahrzeugsitz in eine gewünschte Soll-Längsposition überführt werden muss, um beispielsweise in Zusammenhang mit weiteren Sicherungseinrichtungen wie einem Airbag die Verletzungsgefahr bei einem Unfall zu reduzieren. Hierzu ist es wesentlich, dass zur korrekten Funktion der Rückhaltesysteme (Airbag, Gurtstraffer) die Sitzposition verlässlich erfasst wird, was durch das erfindungsgemäße Verstellsystem gewährleistet ist. Derartige Situationen können beispielsweise bei autonom fahrenden Fahrzeugen auftreten, wenn eine während des autonomen Betriebs eingenommene, für den normalen Fahrbetrieb durch einen Fahrer nicht geeignete (Liege-) Stellung des Fahrzeugsitzes bei der Gefahr eines drohenden Unfalls schnell verstellt werden muss. Derartige schnelle Verstellgeschwindigkeiten des Fahrzeugsitzes, die bis zu einer Verstellgeschwindigkeit von etwa 200mm in 0,2 sec betragen können, sind bei der Verwendung von selbsthemmenden Antrieben mittels eines einzigen Elektromotors aufgrund der benötigten Antriebsleistung typischerweise nicht realisierbar. Andere Anwendungen, bei denen es auf eine schnelle Sitzverstellung ankommt, betreffen beispielsweise eine Fahrzeugübergabe bei einem autonom fahrenden Fahrzeug an den Fahrer, bei der eine Übergabezeit von 3,5s vorgesehen ist, um den Fahrzeugsitz in eine erforderliche Soll-Position zu verstellen.
Die angesprochenen schnellen Verstellgeschwindigkeiten, die typischerweise das 6- bis 50-fache der üblichen Verstellgeschwindigkeiten betragen, und darüber hinaus die beim Stand der Technik nicht bekannten großen Verstellwege des Fahrzeugsitzes von 500mm bis 1.000mm in Längsrichtung lassen sich darüber hinaus mit dem vorgeschlagenen Verstellsystem insofern besonders gut realisieren, als dass es das Verstellsystem ermöglicht, Positionsfehler bei der Sitzverstellung von weniger als 1mm bei 50.000 Verstellvorgängen zu gewährleisten.
Zur Realisierung einer möglichst hohen Sitzverstellgeschwindigkeit einerseits und andererseits einer sicheren Längsverriegelung sowohl während des normalen Fahrbetriebs als auch insbesondere im Falle eines Unfalles o.ä. Situationen schlägt es daher die Lehre des Anspruchs 1 vor, ein Verstellsystem zur Längsverstellung eines Fahrzeugsitzes derart auszubilden, dass wenigstens ein mit einer Ansteuereinrichtung verbundener Elektromotor vorgesehen ist, der als Bestandteil eines nicht selbsthemmenden Antriebs zum zumindest mittelbaren Bewegen einer fahrsitzfesten Oberschiene dient, dass das Stellelement zur Aktivierung/Deaktivierung des Sperrelements ein elektromotorisch oder elektromagnetisch ausgebildetes Stellelement ist, dass Sensormittel zur zumindest mittelbaren Erfassung eines Drehwinkels einer Antriebswelle des wenigstens einen Elektromotors vorhanden sind, und dass eine Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, den von den Sensormitteln erfassten Drehwinkel der Antriebswelle auszuwerten und in Abhängigkeit des erfassten Drehwinkels das Stellelement zur Betätigung des Sperrelements zumindest mittelbar anzusteuern.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, die hohe Verstellgeschwindigkeit durch einen Antrieb mit wenigstens einem Elektromotor zu realisieren, der als Teil eines nicht selbsthemmender Antrieb ausgebildet ist. Um den Fahrzeugsitz in einer Soll-Position in Längsrichtung zuverlässig zu fixieren, was durch den nicht selbsthemmenden Antrieb nicht ermöglicht werden kann, wird darüber hinaus ein Stellelement vorgeschlagen, das bei Erreichen der erforderlichen Soll-Längsposition des Fahrzeugsitzes aktiviert wird, um eine Verriegelung des Fahrzeugsitzes in Längsrichtung mit der Verriegelungsschiene zu gewährleisten.
Unter einem nicht selbsthemmenden Antrieb wird im Rahmen der Erfindung ein mit dem Elektromotor gekoppelter Antrieb verstanden, der beim Auftreten von (äußeren) Längskräften auf den Fahrzeugsitz, wie sie beispielsweise bei starken Bremsmanövern, im Falle eines Unfalls o.ä. Situationen erfolgen, eine unerwünschte Bewegung des Fahrzeugsitzes in Längsrichtung zur Folge hat.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verstellsystems zur Längsverstellung eines Fahrzeugsitzes sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
Die Realisierung der oben erwähnten relativ hohen Verstellgeschwindigkeiten des Fahrzeugsitzes sind in der Praxis mittels eines einziges Elektromotors nur schwierig erreichbar, da dieser dann beispielsweise eine relativ große Baugröße aufweisen müsste, was konstruktiv nicht erwünscht oder möglich ist. Außerdem ist in diesem Fall eine relativ aufwendige Kinematik zur Kopplung der beiden sitzfesten Oberschienen mit dem (einzigen) Elektromotor erforderlich. Daher ist es in einer bevorzugten Ausgestaltung des Verstellsystems vorgesehen, dass der nicht selbsthemmende Antrieb zwei Elektromotoren aufweist, wobei jeder der Elektromotoren mit einer sitzfest verbindbaren Oberschiene gekoppelt ist, dass die Sensormittel dazu ausgebildet sind, die Drehwinkel der Antriebswellen der beiden Elektromotoren zu erfassen, und dass die Ansteuereinrichtung dazu ausgebildet ist, die beiden Elektromotoren in Abhängigkeit der erfassten Drehwinkel der Antriebswellen zur Erzielung gleicher Verstellwege der Oberschienen in Längsrichtung individuell anzusteuern. Die individuelle Ansteuerung der Elektromotoren hat insbesondere den Vorteil, dass Verspannungen der Sitzgestellmechanik vermieden wird, die beispielsweise durch unterschiedliche Drehzahlen der Elektromotoren im Rahmen ihrer Bauteiltoleranzen auftreten könnten.
In einer ganz besonders bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung des Verstellsystems ist es vorgesehen, dass die Ansteuereinrichtung dazu ausgebildet ist, den wenigstens einen Elektromotor mit zumindest zwei unterschiedlichen Drehzahlen anzusteuern, einer ersten Drehzahl insbesondere zur individuellen Anpassung der Position des Fahrzeugsitzes zwischen zwei Längspositionen der Oberschiene und wenigstens eine gegenüber der ersten Drehzahl erhöhten Drehzahl zur Längsverstellung des Fahrzeugsitzes bei Notfall- oder Übergabesituationen, insbesondere in einem autonom fahrenden Fahrzeug.
Um beispielsweise bei der Erstinbetriebnahme bzw. Montage des Fahrzeugsitzes, oder nach einem Austausch des Fahrzeugsitzes eine (erstmalige) Kalibrierung zur Erfassung einer absoluten Längsposition des Fahrzeugsitzes zu ermöglichen, weist eine bevorzugte Weiterbildung des Verstellsystems darüber hinaus einen Endanschlag auf, der eine maximale Längsverstellung der Oberschiene definiert, wobei die Steuereinrichtung dazu ausgebildet sind, den Endanschlag zumindest mittelbar zu erfassen. Weiterhin umfasst die Erfindung auch ein Verfahren zur Längsverstellung eines Fahrzeugsitzes, insbesondere mittels eines soweit beschriebenen erfindungsgemäßen Verstellsystems, wobei eine sitzest montierbare Oberschiene entlang einer fahrzeugfest montierbaren Unterschiene bewegt wird, und wobei mittels einer Verriegelungseinrichtung die mit dem Fahrzeugsitz verbindbare Oberschiene in einer definierten Längsposition zur Unterschiene fixiert wird, indem ein sitzfest montierbares Sperrelement mittels eines Stellelements in wenigstens eine in einer Verriegelungsschiene ausgebildete Rastöffnung bewegt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Bewegung der Oberschiene in Längsrichtung der Unterschiene mittels wenigstens eines Elektromotors eines nicht selbsthemmenden Antriebs mittels einer Ansteuereinrichtung erzeugt wird, dass eine Bewegung des von einer Steuereinrichtung ansteuerbaren Sperrelements durch das Stellelement zumindest mittelbar elektromotorisch oder elektromagnetisch erzeugt wird, dass ein Drehwinkel einer Antriebswelle des wenigstens einen Elektromotors zumindest mittelbar durch Sensormittel erfasst wird, und dass die Ansteuerung des Stellelements in Abhängigkeit des erfassten Drehwinkels der Antriebswelle erfolgt.
Eine bevorzugte Weiterbildung des soweit beschriebenen Verfahrens sieht vor, dass der wenigstens eine Elektromotor von der Ansteuereinrichtung zur Realisierung von unterschiedlichen Betriebsmodi zur Erzeugung unterschiedlicher Drehzahlen seiner Antriebswelle angesteuert wird.
In besonders bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens ist es darüber hinaus vorgesehen, dass der nicht selbsthemmende Antrieb zwei Elektromotoren aufweist, wobei jeder Elektromotor mit einer sitzfest verbindbaren Oberschiene gekoppelt ist, dass die Sensormittel die Drehwinkel der Antriebswellen der beiden Elektromotoren erfassen, und dass die beiden Elektromotoren von der Ansteuereinrichtung in Abhängigkeit der erfassten Drehwinkel der Antriebswellen individuell ansteuert werden.
Bevorzugt ist es vorgesehen, dass zur Erfassung einer absoluten Längsposition wenigstens einer Oberschiene über der Betriebsdauer des Verstellsystems durch ein einmaliges Erfassen eines Endanschlags und fortlaufendes Erfassen des Drehwinkels der Antriebswelle bei einer Verstellung der Oberschiene erfolgt. Besonders bevorzugt ist es in einer Weiterbildung des zuletzt genannten Verfahrens, dass eine Rekalibrierung zur Erfassung der absoluten Längsposition der Oberschiene bei einer Verstellung der Oberschiene während des laufenden Betriebs durch Erfassen des Eintauchens des Sperrelements in die Rastöffnung erfolgt.
Zuletzt umfasst die Erfindung auch die Verwendung eines soweit beschriebenen Verstellsystems bzw. eines soweit beschriebenen Verfahrens zur Längsverstellung eines Fahrzeugsitzes in einem autonom fahrenden Fahrzeug.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sowie anhand der Zeichnungen.
Figurenliste

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Sitzverstellungssystems zur Längsverstellung eines Fahrzeugsitzes in einer Draufsicht,
2 und 3 jeweils in Draufsicht und in einer Schnittdarstellung in der Ebene A-A das Sitzverstellungssystem gemäß 1 im Bereich einer Verriegelungsschiene mit einem mit der Verriegelungsschiene zusammenwirkenden Sperrelement bei unterschiedlichen Stellungen des Sperrelements,
4 und 5 jeweils Diagramme zur Erläuterung von Verstellvorgängen des Fahrzeugsitzes bei unterschiedlichen Betriebsmodi und
6 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung der Erfassung von Absolutpositionen des Fahrzeugsitzes.

Ausführungsformen der Erfindung
Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
Das in den Figuren dargestellte Verstellsystem 10 zur Längsverstellung eines lediglich ausschnittsweise im Bereich seiner Sitzfläche dargestellten Fahrzeugsitzes 1 findet vorzugsweise, jedoch nicht einschränkend Verwendung bei selbstfahrenden bzw. autonom fahrenden Fahrzeugen.
Das Verstellsystem 10 weist zwei parallel zueinander angeordnete, fahrzeugfest montierbare Unterschienen 12, 14 auf. Oberhalb der beiden Unterschienen 12, 14 ist jeweils eine mit der jeweiligen Unterschiene 12, 14 zusammenwirkende, in Längsrichtung in Richtung des Doppelpfeils 15 verstellbare, mit dem Fahrzeugsitz 1 verbindbare Oberschiene 16, 18 angeordnet, wobei die beiden Oberschienen 16, 18 ebenfalls parallel zueinander angeordnet sind. Die beiden Oberschienen 16, 18 sind beispielhaft mittels einer Quertraverse 20 miteinander verbunden. An der Quertraverse 20 sind zwei individuell ansteuerbare, identisch ausgebildete Elektromotoren 22, 24 befestigt bzw. angeordnet, deren ausschnittsweise dargestellte Antriebswellen 25, 26 über jeweils ein Winkelgetriebe und eine nicht dargestellte Spindelmutter als Bestandteil eines Spindelgetriebes in an sich bekannter Art und Weise mit einer im Bereich der Unterschiene 12, 14 ortsfest angeordneten Gewindespindel 28, 30 zusammenwirken. Bei einer Aktivierung bzw. Drehung der Antriebswellen 25, 26 der beiden Elektromotoren 22, 24 lässt sich die mit den Oberschienen 16, 18 verbundene Quertraverse 20 und somit auch der Fahrzeugsitz 1 in eine gewünschte Längsposition verstellen. Die Elektromotoren 22, 24 bzw. der soweit beschriebene Antriebsmechanismus für die Oberschienen 16, 18 sind Bestandteil eines nicht selbsthemmenden Antriebs.
Auf einander abgewandten Seiten der Quertraverse 20 ist diese über die Unterschiene 12, 14 verlängert ausgebildet. An den axialen Enden der Quertraverse 20 ist beispielhaft jeweils ein in Form eines Bolzens 31 ausgebildetes Sperrelement 32 angeordnet. Das Sperrelement 32, das entsprechend der 2 und 3 beispielsweise mittels einer Druckfeder 33 kraftbeaufschlagt ist, ist darüber hinaus mittels eines elektromagnetisch oder elektromotorisch betätigbaren Stellelements 34, 36 als Aktor verstellbar ausgebildet. Insbesondere wirkt der Bolzen 31 bzw. das Sperrelement 32 mit einer Rastöffnung 38 im Bereich einer Verriegelungsschiene 40, 42 zusammen.
Die beiden Verriegelungsschienen 40, 42 sind parallel zu den beiden Unterschienen 12, 14 angeordnet und weisen eine Vielzahl von in gleichmäßigen Abständen x zueinander angeordneten Rastöffnungen 38 auf, deren (Innen-) Durchmesser dem (Außen-) Durchmesser der Bolzen 31 angepasst sind. Beispielhaft sind die beiden Verriegelungsschienen 40, 42 als von den Unterschienen 12, 14 separate Bauteile ausgebildet, sie können jedoch auch zusammen mit den Unterschienen 12, 14 jeweils ein gemeinsames Bauteil ausbilden.
Vorzugsweise erfolgt bei einer Bestromung bzw. Aktivierung des Stellelements 34, 36 die Erzeugung einer entgegen der Federkraft der Druckfeder 33 wirkenden Kraft, sodass bei einem in die Rastöffnung 38 eingetauchten Bolzen 31 dieser in eine Position angehoben wird, bei der eine Längsverstellung der Quertraverse 20 und somit des Fahrzeugsitzes 1 ermöglicht wird, da der Bolzen 31 außer Eingriff mit der Rastöffnung 38 ist. Demgegenüber erfolgt bei einem nicht aktivierten Stellelement 34, 36 eine Kraftbeaufschlagung des Bolzens 31 durch die Druckfeder 33, sodass der Bolzen 31 bei mit der Rastöffnung 38 ausgerichteter Position in die Rastöffnung 38 eintaucht und somit die Quertraverse 20 bzw. den Fahrzeugsitz 1 in Längsrichtung fixiert, um die auf den Fahrzeugsitz 1 in Richtung des Doppelpfeils 15 bzw. in Längsrichtung wirkenden Kräfte aufzunehmen, um so eine Bewegung des Fahrzeugsitzes 1 zu vermeiden.
Die Position jedes Bolzens 31 mit Blick auf eine entriegelte oder verriegelte Stellung zu einer Rastöffnung 38 kann beispielhaft mittels jeweils eines Sensorelements 44 erfasst werden. Weiterhin sind die beiden Stellelemente 34, 36 über Leitungen 51, 52 mit einer Steuereinrichtung 50 verbunden. Die lediglich schematisch dargestellten Leitungen 51, 52 dienen insbesondere dazu, die von dem jeweiligen Sensorelement 44 erfasste Position des Bolzens 31 der Steuereinrichtung 50 als Eingangsgröße zuzuführen und einer Aktivierung bzw. Deaktivierung des Stellelements 34, 36.
Beispielhaft sind in Verlängerung der beiden Verriegelungsschienen 40, 42 auf der gleichen Seite der Verriegelungsschienen 40, 42 zwei Endanschläge 54 vorgesehen, die eine maximale Verstellung des Fahrzeugsitzes 1 bzw. der Quertraverse 20 definieren. Das Erreichen der Endanschläge 54 wird ebenfalls mittels einer nicht dargestellten Einrichtung oder aber beispielsweise über eine Motorstrommessung erfasst und der Steuereinrichtung 50 als Eingangsgröße zugeführt.
Weiterhin ist anhand der 1 erkennbar, dass im Bereich der beiden Elektromotoren 22, 24 jeweils beispielsweise ein Rotorlagesensor 56, 58 als Sensormittel vorgesehen sind. Die Rotorlagesensoren 56, 58 ermöglichen es, zumindest mittelbar einen Drehwinkel α, β jeder der beiden Antriebswellen 25, 26 der beiden Elektromotoren 22, 24 zu erfassen. Die Rotorlagesensoren 56, 58 sind ebenfalls mit der Steuereinrichtung 50 verbunden, um die erfassten Drehwinkel α, β bzw. entsprechende Signale der Steuereinrichtung 50 als Eingangsgröße zuzuführen, die dann zum Beispiel mittels eines Algorithmus in der Steuereinrichtung 50 zur Berechnung der Drehwinkel α, β führen.
Die Bestromung bzw. Ansteuerung der beiden Elektromotoren 22, 24 zur Erzielung gewünschter Drehwinkel α, β erfolgt über eine Ansteuereinrichtung 60, die mit der Steuereinrichtung 50 gekoppelt ist bzw. von dieser angesteuert wird, wobei die beiden, über Leitungen 61, 62 mit der Ansteuereinrichtung 60 verbundenen Elektromotoren 22, 24 individuell ansteuerbar sind. Wesentlich ist darüber hinaus, dass die Elektromotoren 22, 24 mit zumindest zwei, vorzugsweise mit mehr als zwei unterschiedlichen Drehzahlen n von der Ansteuereinrichtung 60 ansteuerbar sind.
Über ein mit der Ansteuereinrichtung 60 verbundenes Bedienelement 65 kann von einem Nutzer eine Eingabe zur Verstellung des Fahrzeugsitzes 1 in eine gewünschte Längsposition erfolgen.
Rein beispielhaft sind die Elektromotoren 22, 24 zur Realisierung unterschiedlicher Betriebsmodi mit vier Drehzahlen n₁ bis n₄ antreibbar. Die kleinste Drehzahl n₁ ermöglicht es, den Fahrzeugsitz 1 beispielsweise mit einer Verstellgeschwindigkeit von beispielsweise 5mm/s zu verstellen und dient insbesondere zur Erkennung der Endanschläge 54 in Verbindung mit einer Motorstromerkennung.
Eine gegenüber der ersten Drehzahl n₁ erhöhte Drehzahl n₂ wird für eine Sitzverstellung zur individuellen Positionsanpassung in Längsrichtung ausgewählt. Die Drehzahl n₂ ermöglicht eine Verstellgeschwindigkeit von beispielsweise 20mm/s.
Die beiden höchsten Drehzahlen n₃ und n₄ dienen besonderen Zuständen beim Betrieb des Fahrzeugs, insbesondere bei einem autonom fahrenden Fahrzeug. So kann die dritte Drehzahl n₃ beispielsweise eine Verstellgeschwindigkeit des Fahrzeugsitzes 1 erzeugen, die eine Längsverstellung des Fahrzeugsitzes 1 von einer Liegeposition in eine Fahrposition in etwa 3,5s ermöglicht. Die vierte, höchste Drehzahl n₄ wird ausgewählt, um mögliche Unfallfolgen zu reduzieren, wobei ein mögliches Unfallszenario insbesondere durch entsprechende Umfeldsensoren des Fahrzeugs erkannt wird. Die Drehzahl n₄ ermöglicht beispielsweise eine Verstellgeschwindigkeit des Fahrersitzes 1 von 1000mm/s.
Ergänzend wird erwähnt, dass es insbesondere bei den beiden höchsten Drehzahlen n₃ und n₄ vorgesehen sein kann, zu Beginn und gegen Ende der Verstellung einen Drehzahlverlauf vorzugeben, der gemäß einer nichtlinearen Kurvenfunktion erfolgt, um ein abruptes Anfahren bzw. Abstoppen des Fahrersitzes 1 zu vermeiden.
Hierzu wird nun beispielhaft auf die 4 verwiesen, in der der Verstellweg s über der Zeit t für den Fahrzeugsitz 1 in nicht maßstabsgetreuer Weise dargestellt ist. Dabei wird davon ausgegangen, dass der Fahrzeugsitz 1 aus einer Ist-Position, in der dieser mittels der Bolzen 31 mit Rastöffnungen 38 in den beiden Verriegelungsschienen 40, 42 verriegelt ist, aufgrund eines drohenden Unfalls in eine Soll-Position verstellt werden muss. Der Verstellweg s von der Ist-Position in die Soll-Position beträgt ein ganzzahliges Vielfaches des Abstands x zwischen zwei Rastöffnungen 38, wobei n umso größer ist, je größer der Abstand der Ist-Position des Fahrzeugsitzes 1 von der Soll-Position ist. Weiterhin entspricht der erforderliche Verstellweg s einem bestimmten, über die Ansteuereinrichtung 60 vorgebbaren Drehwinkel α, β an den beiden Antriebswellen 25, 26 der Elektromotoren 22, 24. Die Bewegung bzw. Verstellung des Fahrersitzes 1 erfolgt drehwinkelgesteuert durch Auswertung der von den Rotorlagesensoren 56, 58 erfassten Drehwinkel α, β.
Zwischen dem Zeitpunkt t = 0 und t₁ erfolgt noch keine Aktivierung der beiden Elektromotoren 22, 24, sondern lediglich eine Aktivierung der Stellelemente 34, 36, um ein Anheben der Bolzen 31 aus den Rastöffnungen 38 sicherzustellen. Zwischen t₁ und t₂ erfolgt ein Anfahren der Elektromotoren 22, 24 entlang einer beispielhaft parabelförmigen Trajektorie, um ein abruptes Bewegen des Fahrzeugsitzes 1 zu vermeiden. Anschließend erfolgt zwischen den Zeitpunkten t₂ und t₃ ein Betrieb der Elektromotoren 22, 24 mit konstanter Drehzahl n₃. Dadurch wird ein linearer Zusammenhang zwischen der Zeit t und dem Verstellweg s erzielt.
Die Drehzahl n₃, und somit die Verstellgeschwindigkeit des Fahrzeugsitzes 1 kann insbesondere auch in Abhängigkeit des erforderlichen Verstellwegs s unterschiedlich groß gewählt werden. Ziel ist es beispielsweise, innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums die Ist-Position des Fahrzeugsitzes 1 zu erreichen.
Zwischen dem Zeitpunkt t₃ und t₄ erfolgt anschließend eine Reduzierung der Verstellgeschwindigkeit anhand einer vorgegebenen Funktionskurve. Dabei werden beispielsweise kurz nach dem Zeitpunkt t₃ die beiden Stellelemente 34, 36 wieder deaktiviert, sodass die Bolzen 31 durch die Druckfedern 33 in Richtung der Verriegelungsschienen 40, 42 kraftbeaufschlagt werden und beim Erreichen der Rastöffnungen 38 der Soll-Position des Fahrzeugsitzes 1 in diese eintauchen. Weiterhin kann der Zeitpunkt t₄ so gewählt sein, dass sich die Bolzen 31 dann in einer Position befinden würden, bei der Verstellweg s des Fahrzeugsitzes 1 ab dem Zeitpunkt t₁ geringfügig größer ist als der erforderliche Verstellweg s in die Soll-Position. Dies hat den Vorteil, dass eine gegebenenfalls während der Erfassung der Drehwinkel α, β der Antriebswellen 25, 26 durch die Rotorlagesensoren 56, 58 stattgefundene Ungenauigkeit trotzdem zur Verriegelung der Bolzen 31 in den vorgesehenen Rastöffnungen 38 führt. Man erkennt diesen Zusammenhang in der Darstellung der 4 daran, dass die Soll-Position des Fahrzeugsitzes 1 zwischen den beiden Zeitpunkten t₃ und t₄ erreicht wird.
In der 5 ist ein Verstellvorgang des Fahrzeugsitzes 1 durch einen Nutzer zur Erzielung einer (geänderten) Sitzlängsposition dargestellt. Zum Zeitpunkt t = 0 erfolgt eine Aktivierung der Verstellung über die Bedieneinheit 65 bei gleichzeitiger Aktivierung der Stellelemente 34, 36, um die Bolzen 31 aus den aktuellen Rastöffnungen 38 anzuheben. Danach erfolgt zwischen den Zeitpunkten t₁ und t₂ eine Aktivierung der Elektromotoren 22, 24 mit einem Betrieb mit der Drehzahl n₂. Zum Zeitpunkt t₂ stoppt der Nutzer die Verstellung des Fahrzeugsitzes 1. Da die Steuereinrichtung 50 den bis zum Zeitpunkt t₂ stattgefundenen Verstellweg s des Fahrzeugsitzes 1 über die Erfassung der Drehwinkel α, β der beiden Antriebswellen 25, 26 erkannt hat, ist auch bekannt, wie weit der Abstand zur nächstliegenden Rastöffnung 38 ist. Das Anfahren dieser Rastöffnung 38 erfolgt anschließend bis zum Zeitpunkt t₃ mit beispielhaft verminderter Verstellgeschwindigkeit, wobei in Analogie zum Ausführungsbeispiel gemäß der 4 bereits zum Zeitpunkt t₃ eine Deaktivierung der Stellelemente 34, 36 erfolgen kann, um beim Erreichen/Überfahren der Rastöffnungen 38 ein Einrasten der Bolzen 31 zu gewährleisten.
Beim Verstellvorgang ist es wichtig, die absolute Längsposition des Fahrzeugsitzes 1 zu kennen, d.h. in welchen Rastöffnungen 38 sich die Bolzen 31 befinden. Dies ist deshalb erforderlich, um zum Beispiel im Zusammenhang mit den Ausführungen zur 4 den erforderlichen Verstellweg s zwischen der Ist-Position und der Soll-Position des Fahrzeugsitzes 1 berechnen zu können. Auch ist die Kenntnis der absoluten Längsposition beim Vorhandensein von nur in einer Richtung angeordneten Endanschlägen 54 erforderlich, um sicherzustellen, dass in der Richtung, in der sich keine Endanschläge 54 befinden, eine Verstellung des Fahrzeugsitzes 1 nur bis zu den in dieser Richtung befindlichen letzten Rastöffnungen 38 erfolgt.
Die Erfassung der absoluten Längsposition des Fahrzeugsitzes 1 erfolgt durch eine Kalibrierung. Die Kalibrierung erfolgt zunächst (einmalig) bei der Montage des Verstellsystems 10 im Fahrzeug. Über die Betriebsdauer des Verstellsystems 10 erfolgt anschließend eine fortlaufende (Re-) Kalibrierung bei Verstellvorgängen. Zur Erläuterung der ersten Kalibrierung sowie der (Re-) Kalibrierungen des Verstellsystems 10 wird nun Bezug auf die 6 genommen.
Die erste Kalibrierung erfolgt durch Anfahren wenigstens eines Endanschlags 54 und Erfassen des Endanschlags 54 in einem Schritt 100. Anschließend erfolgt in einem Schritt 101 in Kenntnis des Abstands zwischen dem Endanschlag 54 und beispielsweise der dazu nächstliegenden Rastöffnung 38 eine Verstellung des Fahrzeugsitzes 1 in die erste Rastöffnung 38. Bei positiv erfasster Verriegelung durch den Bolzen 31 in diese Rastöffnung 38 ist somit eine erste absolute Längsposition des Fahrzeugsitzes 1 bekannt, die in der Steuereinrichtung 50 in einem Schritt 102 abgespeichert wird. Wenn in der Steuereinrichtung 50 zusätzlich auch die Abstände x zwischen den einzelnen Rastöffnungen 38 abgespeichert sind, ist dadurch die erste Kalibrierung abgeschlossen. Ist dies nicht der Fall, werden anschließend alle weiteren Rastöffnungen 38 einzeln angefahren und deren Positionen bzw. Abstände x über eine Erfassung der Drehwinkel α, β in der Steuereinrichtung 50 eingelernt (nicht dargestellt).
Die Erfassung einer (neuen) absoluten Längsposition des Fahrzeugsitzes 1 erfolgt anschließend dadurch, dass in einem Schritt 103 eine Verstellung des Fahrzeugsitzes 1 vorgenommen wird. Anhand der dabei erfassten Drehwinkel α, β der Antriebswellen 25, 26 und in Kenntnis der Abstände x zwischen den Rastöffnungen 38 kann dadurch auf eine (neue) absolute Längsposition geschlossen werden, wobei in einem Schritt 104 die bisher abgespeicherte absolute Längsposition des Fahrzeugsitzes 1 überschrieben wird.
Das soweit beschriebene Verstellsystem 10 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.
So ist es beispielsweise denkbar, das Verrasten der Bolzen 31 in den Rastöffnungen 38 bei der Sitzverstellung dadurch sicherzustellen, dass in Kenntnis des Verstellwegs s des Fahrzeugsitzes 1 über eine Erfassung der Drehwinkel α, β erst in einer von der Steuereinrichtung 50 errechneten Ausrichtung der Bolzen 31 mit den Rastöffnungen 38 die Stellelemente 34, 36 deaktiviert werden. Erfolgt kein Eintauchen der Bolzen 31 in die Rastöffnungen 38, werden die Elektromotoren 22, 24 dann abwechselnd synchron um einen geringen Drehwinkel α, β in unterschiedliche Richtungen gedreht, bis ein Eintauchen der Bolzen 31 erfolgt, sodass die neuen (absoluten) Positionen der Bolzen 31 bzw. des Fahrzeugsitzes 1 abgespeichert werden können.
Weiterhin ist es selbstverständlich auch möglich, die Steuereinrichtung 50 und die Ansteuereinrichtung 60 nicht getrennt, sondern als eine gemeinsame Baueinheit bzw. Baugruppe auszubilden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202007016550 U1 [0002]
DE 102004013009 B4 [0003]

Claims

Verstellsystem (10) zur Längsverstellung eines Fahrzeugsitzes (1), mit einer fahrzeugfest montierbaren Unterschiene (12, 14), mit einer entlang der Unterschiene (12, 14) in Längsrichtung verfahrbaren, sitzfest montierbaren Oberschiene (16, 18), und mit einer Verriegelungseinrichtung zur Arretierung der mit dem Fahrzeugsitz (1) verbindbaren Oberschiene (16, 18) in einer definierten Längsposition, wobei die Verriegelungseinrichtung eine fahrzeugfest montierbare Verriegelungsschiene (40, 42) mit vorzugsweise in gleichmäßigen Abständen (x) in Längsrichtung der Verriegelungsschiene (40, 42) angeordneten Rastöffnungen (38) aufweist, und wobei die Rastöffnungen (38) mit wenigstens einem in wenigstens eine der Rastöffnungen (38) einfahrbaren, sitzfest montierbaren Sperrelement (32) zusammenwirkt, das mittels eines Stellelements (34, 36) in die wenigstens eine Rastöffnung (38) ein- und/oder ausfahrbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein mit einer Ansteuereinrichtung (60) verbundener Elektromotor (22, 24) vorgesehen ist, der als Bestandteil eines nicht selbsthemmenden Antriebs zum zumindest mittelbaren Bewegen der Oberschiene (16, 18) dient, dass das Stellelement (34, 36) ein elektromotorisch oder elektromagnetisch ausgebildetes Stellelement (34, 36) ist, dass Sensormittel (56, 58) zur zumindest mittelbaren Erfassung eines Drehwinkels (α, β) einer Antriebswelle (25, 26) des wenigstens einen Elektromotors (22, 24) vorhanden sind, und dass eine Steuereinrichtung (50) dazu ausgebildet ist, den von den Sensormitteln (56, 58) erfassten Drehwinkel (α, β) der Antriebswelle (25, 26) auszuwerten und in Abhängigkeit des Drehwinkels (α, β) das Stellelement (34, 36) zur Betätigung des Sperrelements (32) zumindest mittelbar anzusteuern.
Verstellsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der nicht selbsthemmende Antrieb zwei Elektromotoren (22, 24) aufweist, wobei jeder der Elektromotoren (22, 24) mit einer sitzfest verbindbaren Oberschiene (16, 18) gekoppelt ist, dass die Sensormittel (56, 58) dazu ausgebildet sind, die Drehwinkel (α, β) der Antriebswellen (25, 26) der beiden Elektromotoren (22, 24) zu erfassen, und dass die Ansteuereinrichtung (60) dazu ausgebildet ist, die beiden Elektromotoren (22, 24) in Abhängigkeit der erfassten Drehwinkel (α, β) der Antriebswellen (25, 26) zur Erzielung gleicher Verstellwege der Oberschienen (16, 18) in Längsrichtung individuell anzusteuern.
Verstellsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuereinrichtung (60) dazu ausgebildet ist, den wenigstens einen Elektromotor (22, 24) mit zumindest zwei unterschiedlichen Drehzahlen (n₁ bis n₄) anzusteuern, einer ersten Drehzahl (n₂) insbesondere zur individuellen Anpassung der Position des Fahrzeugsitzes (1) zwischen zwei Längspositionen der Oberschiene (16, 18) und wenigstens eine gegenüber der ersten Drehzahl (n₂) erhöhten Drehzahl (n₃, n₄) zur Schnellverstellung des Fahrzeugsitzes (1) in Längsrichtung bei einer Notfall- oder Crash- oder Übergabesituationen, insbesondere in einem autonom fahrenden Fahrzeug.
Verstellsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Endanschlag (54) vorgesehen ist, der eine maximale Längsverstellung der Oberschiene (16, 18) definiert, und dass die Steuereinrichtung (50) zumindest mittelbar dazu ausgebildet ist, den Endanschlag (54) zu erfassen.
Verfahren zur Längsverstellung eines Fahrzeugsitzes (1), insbesondere mittels eines Verstellsystems (10), das nach einem der Ansprüche 1 bis 4 ausgebildet ist, wobei eine sitzfest montierbare Oberschiene (16, 18) in Längsrichtung entlang einer fahrzeugfest montierbaren Unterschiene (12, 14) bewegt wird, und wobei mittels einer Verriegelungseinrichtung die mit dem Fahrzeugsitz (1) verbindbare Oberschiene (16, 18) in einer definierten Längsposition zur Unterschiene (12, 14) arretiert wird, indem ein sitzfest montierbares Sperrelement (32) mittels eines Stellelements (34, 36) in wenigstens eine in einer Verriegelungsschiene (40, 42) ausgebildete Rastöffnung (38) bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung der Oberschiene (16, 18) in Längsrichtung der Unterschiene (12, 14) mittels wenigstens eines Elektromotors (22, 24) eines nicht selbsthemmenden Antriebs mittels einer Ansteuereinrichtung (60) erzeugt wird, dass eine Bewegung des von einer Steuereinrichtung (50) ansteuerbaren Sperrelements (32) durch das Stellelement (34, 36) zumindest mittelbar elektromotorisch oder elektromagnetisch erzeugt wird, dass ein Drehwinkel (α, β) einer Antriebswelle (25, 26) des wenigstens einen Elektromotors (22, 24) zumindest mittelbar durch Sensormittel (56, 58) erfasst wird, und dass die Ansteuerung des Stellelements (34, 36) in Abhängigkeit des erfassten Drehwinkels (α, β) der Antriebswelle (25, 26) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Elektromotor (22, 24) von der Ansteuereinrichtung (60) zur Realisierung von unterschiedlichen Betriebsmodi zur Erzeugung unterschiedlicher Drehzahlen (n₁ bis n₄) seiner Antriebswelle (25, 26) angesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der nicht selbsthemmende Antrieb zwei Elektromotoren (22, 24) aufweist, wobei jeder Elektromotor (22, 24) mit einer sitzfest verbindbaren Oberschiene (16, 18) gekoppelt ist, dass die Sensormittel (56, 58) die Drehwinkel (α, β) der Antriebswellen (25, 26) der beiden Elektromotoren (22, 24) erfassen, und dass die beiden Elektromotoren (22, 24) von der Ansteuereinrichtung (60) in Abhängigkeit der erfassten Drehwinkel (α, β) der Antriebswellen (25, 26) individuell ansteuert werden.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung einer absoluten Längsposition wenigstens einer Oberschiene (16, 18) über der Betriebsdauer des Verstellsystems (10) durch ein einmaliges Erfassen eines Endanschlags (54) und fortlaufendes Erfassen des Drehwinkels (α, β) der Antriebswelle (25, 26) bei einer Verstellung der Oberschiene (16, 18) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rekalibrierung zur Erfassung der absoluten Längsposition der Oberschiene (16, 18) bei einer Verstellung der Oberschiene (16, 18) während des laufenden Betriebs durch Erfassen des Eintauchens des Sperrelements (32) in die Rastöffnung (38) erfolgt.
Verwendung eines Verstellsystems (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 bzw. eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 5 bis 9 bei autonom fahrenden Fahrzeugen.