DE102021202765A1

DE102021202765A1 - Fahrzeugsitz und Verfahren zur Anpassung eines Fahrzeugsitzes an einen Fahrzeuginsassen

Info

Publication number: DE102021202765A1
Application number: DE102021202765.2A
Authority: DE
Inventors: Mark Bennemann; Malte Lutz; Cedric Heise
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2021-03-22
Filing date: 2021-03-22
Publication date: 2022-09-22
Also published as: US11827124B2; US20220297576A1; CN115107591A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugsitz (1), umfassend eine Vielzahl voneinander unabhängig ansteuerbaren, matrixförmig angeordneten Aktoren (3), mindestens eine Sensorik zur Erfassung eines Objekts auf dem Fahrzeugsitz (1) sowie mindestens eine Steuereinheit (5) zur Ansteuerung der Aktoren (3), wobei die Steuereinheit (5) derart ausgebildet ist, die Aktoren (3) in Abhängigkeit einer erfassten Kontur des Objekts anzusteuern, sodass sich die Kontur des Fahrzeugsitzes (1) der Kontur des Objekts anpasst, sowie ein Verfahren zur Anpassung eines Fahrzeugsitzes (1) an einen Fahrzeuginsassen (11).

Description

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugsitz und ein Verfahren zur Anpassung eines Fahrzeugsitzes an einen Fahrzeuginsassen.
Aus der DE 10 2017 205 135 A1 ist eine Steueranordnung in einem Fahrzeug zum Ansteuern mindestens einer Komfortfunktion des Fahrzeugs mit mindestens einer Steuereinheit bekannt, die mindestens eine die Komfortfunktion bereitstellende Vorrichtung ansteuert. Weiter weist die Steueranordnung mindestens eine Detektionseinheit auf, die mit der Steuereinheit in Verbindung steht, wobei die Detektionseinheit eine Orientierung zumindest eines Teils eines Fahrzeugsitzes in einem Fahrzeuginnenraum detektiert und an die Steuereinheit übermittelt. Die Steuereinheit steuert dann die Komfortfunktion in Abhängigkeit der detektierten Fahrzeugorientierung an. Beispielsweise ist die Fahrzeugorientierung eine Lehnenorientierung, die vorzugsweise über einen Lehnenneigungswinkel bestimmt ist, und/oder eine Sitzflächenorientierung, die vorzugsweise über einen Fahrzeugsitzverdrehwinkel um eine Fahrzeugsitzhochachse bestimmt ist. Weiter weist der Fahrzeugsitz mindestens ein die Fahrzeugsitzkontur verstellendes Sitzkonturelement auf.
Aus der DE 10 2018 208 625 A1 ist eine Konturanpassungsvorrichtung für ein Fahrzeug bekannt, mit einem innerhalb einer gasundurchlässigen Umhüllung liegenden Volumen, wobei zumindest ein Abschnitt der Umhüllung einen dreidimensionalen formbaren Kontaktbereich für die Anlage an einem Objekt umfasst und im Volumen ein Gemisch aus mindestens einem Feststoffgranulat und mindestens einem Gas vorliegt. Dabei herrscht in einem Freigabezustand der Konturanpassungsvorrichtung, in dem der Kontaktbereich an eine oder mehrere Seiten des Objekts anlegbar ist, im Volumen ein Umgebungsdruck und in einem Haltezustand der Konturanpassungsvorrichtung, in dem die durch Anlage an das Objekt hervorgerufene Geometrie des Kontaktbereiches fixiert ist, im Volumen ein Unterdruck. Weiter ist eine Gasregulierungseinheit vorgesehen, mittels der die Konturanpassungsvorrichtung vom Freigabezustand in den Haltezustand überführbar ist und umgekehrt, wobei die Gasregulierungseinheit gasführend mit dem Volumen verbunden ist und einen Kolben umfasst.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, einen Fahrzeugsitz hinsichtlich Komfort und Sicherheit weiter zu verbessern sowie ein entsprechendes Verfahren zur Ansteuerung eines solchen Fahrzeugsitzes zur Verfügung zu stellen.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch einen Fahrzeugsitz mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Hierzu umfasst der Fahrzeugsitz eine Vielzahl von einander unabhängig ansteuerbaren, matrixförmig angeordneten Aktoren, mindestens eine Sensorik zur Erfassung eines Objekts auf dem Fahrzeugsitz sowie mindestens eine Steuereinheit zur Ansteuerung der Aktoren. Dabei ist die Steuereinheit derart ausgebildet, die Aktoren in Abhängigkeit einer erfassten Kontur des Objekts anzusteuern, sodass sich die Kontur des Fahrzeugsitzes der Kontur des Objekts anpasst. Dabei bedeutet anpassen nicht zwangsweise ein vollständiges, enganliegendes Anpassen der Fahrzeugsitzkontur an das Objekt, vielmehr können definierte Bereiche um wenigstens einzelne Abschnitte des Objekts zur Erhaltung der Bewegungsfreiheit ausgespart bleiben. Matrixförmig angeordnet schließt nicht aus, dass an einzelnen Stellen keine Aktoren vorhanden sind oder an einzelnen Stellen die Abstände zwischen den Aktoren variieren. Auch kann die Aktorfläche je nach Position variieren. Durch die Vielzahl von Aktoren kann sich der Fahrzeugsitz erheblich besser in unterschiedlichen Situationen den Bedürfnissen des Fahrzeuginsassenanpassen, was später noch näher erläutert wird. Die Aktoren sind vorzugsweise linear beweglich.
In einer weiteren Ausführungsform sind die Aktoren derart ausgebildet, dass sich deren Steifigkeit einstellen lässt. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass einzelne Aktoren bereits von Hause aus eine höhere Steifigkeit aufweisen als andere Aktoren.
In einer weiteren Ausführungsform ist der Fahrzeugsitz derart ausgebildet, dass dieser eine Liegeposition aufweist. Dies ist insbesondere bei automatisiert fahrenden Kraftfahrzeugen sehr vorteilhaft. In der Liegeposition ist der Fahrzeugsitz anschaulich ähnlich einer Ebene, sodass die Positionen der Aktoren als X/Y-Koordinate beschrieben werden kann, deren Z-Koordinate durch die Ansteuerung der Aktoren verändert werden kann. Insbesondere in der Liegend-Position kann sich dann der Fahrzeugsitz optimal an eine Schlafposition des Fahrzeuginsassen anpassen und diesen entsprechend einer optimal angepassten Mulde aufnehmen. Beispielsweise kann so eine Rollbewegung des Fahrzeuginsassen verhindert oder begrenzt werden. Des Weiteren vermittelt diese Anpassung ein Gefühl von Geborgenheit.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Sensorik zur Erfassung eines Objekts als räumlich verteilte Sensoren im Fahrzeugsitz und/oder als Innenraumüberwachungssensorik des Fahrzeugs ausgebildet. Die Sensoren im Fahrzeugsitz sind beispielsweise als kapazitive Annäherungssensoren, Druck- und/oder Kraftsensoren ausgebildet. Die Sensoren können dabei an den Aktoren oder aber beispielsweise in der Nähe der Aktoren angeordnet sein. Die Innenraumüberwachungssensorik ist beispielsweise als mindestens eine bildgebende Sensorik wie beispielsweise Lidar und/oder Kamera ausgebildet. Vorzugsweise kommen dabei beide Sensoriken zum Einsatz. Mittels der Bilder einer Innenraumüberwachungssensorik lässt sich insbesondere die Schlaflage besser analysieren, wohingegen die Sensoren im Fahrzeugsitz die konkret auftretenden Kräfte und/oder anatomischen Verhältnisse (groß, klein, dick, dünn) besser ermitteln können.
Mittels der beschriebenen Sensoriken lässt sich auch eine Objekterkennung (Mensch, Koffer oder Tier) durchführen, wobei hier vorzugsweise auf die bildgebenden Sensoren zurückgegriffen wird. Dabei kann mittels der Sensoriken eine Änderung der Schlaflage detektiert werden und die Aktoren entsprechend nachgeführt werden.
In einer weiteren Ausführungsform sind die Aktoren vollflächig über den Fahrzeugsitz verteilt, sodass der Fahrzeuginsasse von Kopf bis Fuß eingebettet werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinheit derart ausgebildet, mittels Daten mindestens eines Fahrerassistenzsystems auftretende Beschleunigungen zu schätzen und die Aktoren vorausschauend anzusteuern. So kann beispielsweise anhand der Daten eines Navigation-Steuergerätes eine bevorstehende Kurvenfahrt oder eine Straßenunebenheit ermittelt und die Aktoren entsprechend frühzeitig angesteuert werden, um unerwünschten Bewegungen des Fahrzeuginsassen definiert entgegenzuwirken. Ebenso kann aus den Daten eines Rückhaltesystems (wie z.B. einem Airbag-Steuergerät oder anderer alternativer Rückhaltesysteme) auf einen bevorstehenden Unfall geschlossen werden, sodass dann die Aktoren derart angesteuert werden, die auftretenden Kräfte gut aufzunehmen bzw. abzuleiten.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinheit derart ausgebildet, Nutzervorgaben bei der Ansteuerung der Aktoren zu berücksichtigen.
Beispielsweise kann der Nutzer medizinische Daten vorgeben, sodass beispielsweise die Ansteuerung der Aktoren ein vorhandenes Rückenleiden oder Ähnliches berücksichtigen. Die Daten können beispielsweise von einem mobilen Endgerät übertragen oder aus einem Speicher ausgelesen werden. Alternativ können die Daten durch eine C2X-Kommunikation zur Verfügung gestellt werden. Alternativ oder ergänzend kann der Nutzer ein Fahrzeugmodus (z.B. Sport, Ecco oder Relax) auswählen, wobei dann die Ansteuerung der Aktoren entsprechend dem Fahrzeugmodus angepasst wird.
In einer weiteren Ausführungsform sind die Aktoren als elektrische Aktoren ausgebildet, die sich besonders gut und einfach ansteuern lassen. Grundsätzlich sind aber auch pneumatische oder hydraulische Aktoren möglich.
Der Fahrzeugsitz kann mit einer geschlossenen, flexiblen Oberfläche versehen sein, unter der die Aktoren angeordnet sind. Dabei können die Sensoren mindestens teilweise oder vollständig in das Oberflächengewebe eingearbeitet sein (Smart Textile).
Hinsichtlich der verfahrensmäßigen Ausgestaltung der Erfindung wird vollinhaltlich auf die vorangegangenen Ausführungen Bezug genommen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Figuren zeigen:

1 ein schematisches Blockschaltbild eines Fahrzeugsitzes,
2a - 2c verschiedene Fahrzeugsitzstellungen und
3a - 3c eine schematische Darstellung verschiedener Aktoreinstellungen in einer Liegend-Position des Fahrzeugsitzes mit einem schlafenden Fahrzeuginsassen.

In der 1 ist schematisch ein Fahrzeugsitz 1 dargestellt. Dabei ist der Fahrzeugsitz 1 schematisch in einer Seitenansicht in einer Liegend-Position dargestellt. Der Fahrzeugsitz 1 weist eine geschlossene, flexible Oberfläche 2 auf, unter der eine Vielzahl von Aktoren 3 angeordnet sind. Die Aktoren 3 sind matrixförmig angeordnet, wobei in 1 aus Übersichtsgründen nur eine Reihe von Aktoren 3 dargestellt ist. Die Aktoren 3 sind voneinander unabhängig ansteuerbar und können in Z-Richtung verfahren werden. Es sind aber auch Ausführungen denkbar, wo die Aktoren in X-, Y- und Z-Richtung verfahrbar sind. Weiter weist der Fahrzeugsitz 1 eine Vielzahl von Sensoren 4 auf, die als Drucksensoren ausgebildet sind und ebenfalls matrixförmig angeordnet sind. Schließlich weist der Fahrzeugsitz 1 noch eine Steuereinheit 5 auf, die die Aktoren 3 ansteuert. Dabei kann die Steuereinheit 5 auch außerhalb des eigentlichen Fahrzeugsitzes 1 angeordnet sein. Die Steuereinheit 5 ist über ein Bussystem 6 mit einem Navigations-Steuergerät 7, einem Airbag-Steuergerät 8, einer Eingabeeinheit 9 und einer Kamera 10 verbunden, wobei die Kamera 10 Bestandteil einer Fahrzeuginsassenüberwachung ist. Über die Daten der Kamera 10 oder eine weitere nicht dargestellte Sensorik wird dabei die Fahrzeugsitzstellung und Lage erfasst. Des Weiteren kann mittels der Kamera 10 detektiert werden, ob sich ein Fahrzeuginsasse oder ein lebloses Objekt auf dem Fahrzeugsitz 1 befindet.
Die Aktoren 3 sind dabei vorzugsweise elektrische Aktoren 3 und vollflächig über den Fahrzeugsitz 1 verteilt. Durch die Sensoren 4 sowie die Kamera 10 wird nun die Lage eines Fahrzeuginsassen erfasst und die Aktoren 3 derart angesteuert, dass sich die Kontur des Fahrzeugsitzes 1 der Kontur des Fahrzeuginsassen anpasst. Über das Bussystem 6 erhält die Steuereinheit 5 zusätzlich Daten von dem Navigations-Steuergerät 7 und/oder dem Airbag-Steuergerät 8. Zusätzlich kann der Fahrzeuginsasse über die Eingabeeinheit 9 nutzerindividuelle Eingaben machen, die bei der Fahrzeugsitzkonturanpassung berücksichtigt werden.
In der 2a ist ein Fahrzeugsitz in einer Aktiv-Lage dargestellt. In der 2b ist eine Relax-Lage und in 2c eine Liegend-Position dargestellt, wobei der Fahrzeugsitz 1 dabei auch um 180°, also entgegen der Fahrtrichtung, gedreht sein kann.
Anhand der 3a - 3c soll nun eine bevorzugte Anwendung des Fahrzeugsitzes 1 erläutert werden. Dabei ist in 3a ein schlafender Fahrzeuginsasse 11 dargestellt. Die Lage des Fahrzeuginsassen 11 wird durch die Sensoren 4 und/oder die Kamera 10 erfasst und die Aktoren 3 um den Fahrzeuginsassen 11 angesteuert, so dass sich die Aktoren 3 nach oben bewegen, was durch eine Schraffur symbolisiert ist. Dadurch wird der Fahrzeuginsasse 11 von Kopf bis Fuß eingebettet. Durch die hochgefahrenen Aktoren 3 dehnt sich die Fahrzeugsitzkontur um den Fahrzeuginsassen 11 aus.
Erfasst nun die Steuereinheit 5 anhand der Daten des Navigations-Steuergeräts 7, dass eine Kurvenfahrt bevorsteht, so kann die Steuereinheit 5 die äußeren Aktoren 3 weiter hochfahren und/oder deren Steifigkeit erhöhen, sodass die Gefahr eines Wegrollens reduziert oder verhindert wird, was in 3b dargestellt ist. Dabei sind die höheren und/oder steiferen äußeren Aktoren 3 bzw. denen zugeordnete Abschnitte der Oberfläche 2 mit einer anderen Schraffur dargestellt.
Erfasst nun das Airbag-Steuergerät 8, dass ein Crash bevorsteht, so werden alle Aktoren 3 um den Fahrzeuginsassen 11 erhöht und/oder versteift, was in 3c dargestellt ist. Dabei kann auch vorgesehen sein, dass einzelne Bereiche, wie beispielsweise der Bereich um die Schlüsselbeine, etwas weicher eingestellt werden, um die Verletzungsgefahr zu reduzieren.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeugsitz
2: Oberfläche
3: Aktor
4: Sensor
5: Steuereinheit
6: Bussystem
7: Navigations-Steuergerät
8: Airbag-Steuergerät
9: Eingabeeinheit
10: Kamera
11: Fahrzeuginsasse

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 102017205135 A1 [0002]
DE 102018208625 A1 [0003]

Claims

Fahrzeugsitz (1), umfassend eine Vielzahl voneinander unabhängig ansteuerbaren, matrixförmig angeordneten Aktoren (3), mindestens eine Sensorik zur Erfassung eines Objekts auf dem Fahrzeugsitz (1) sowie mindestens eine Steuereinheit (5) zur Ansteuerung der Aktoren (3), wobei die Steuereinheit (5) derart ausgebildet ist, die Aktoren (3) in Abhängigkeit einer erfassten Kontur des Objekts anzusteuern, sodass sich die Kontur des Fahrzeugsitzes (1) der Kontur des Objekts anpasst.
Fahrzeugsitz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktoren (3) derart ausgebildet sind, dass sich deren Steifigkeit einstellen lässt.
Fahrzeugsitz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrzeugsitz (1) derart ausgebildet ist, dass dieser eine Liegeposition aufweist.
Fahrzeugsitz nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik zur Erfassung eines Objekts als räumlich verteilte Sensoren (4) im Fahrzeugsitz (1) und/oder als Innenraumüberwachungssensorik des Fahrzeugs ausgebildet ist.
Fahrzeugsitz nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktoren (3) vollflächig über den Fahrersitz (1) verteilt sind.
Fahrzeugsitz nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (5) derart ausgebildet ist, mittels Daten mindestens eines Fahrerassistenzsystems auftretende Beschleunigungen zu schätzen und die Aktoren (3) vorausschauend anzusteuern.
Fahrzeugsitz nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (5) derart ausgebildet ist, Nutzervorgaben bei der Ansteuerung der Aktoren (3) zu berücksichtigen.
Fahrzeugsitz nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktoren (3) als elektrische Aktoren (3) ausgebildet sind.
Verfahren zur Anpassung eines Fahrzeugsitzes (1) an einen Fahrzeuginsassen (11), wobei die Kontur des Fahrzeuginsassen (11) mittels mindestens einer Sensorik erfasst wird, wobei eine Steuereinheit (5) in Abhängigkeit der erfassten Kontur eine Vielzahl von matrixförmig angeordneten Aktoren (3) ansteuert, sodass sich die Kontur des Fahrzeugsitzes (1) sich der Kontur des Fahrzeuginsassen (11) anpasst.