-
Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung und ein Steuerverfahren zur Steuerung einer Verstelleinrichtung eines Fahrzeugsitzes.
-
Ein Fahrzeugsitz weist üblicherweise ein Sitzteil und eine Rückenlehne auf. Sowohl die Rückenlehne als auch das Sitzteil können mit unterschiedlichen Konturenelementen unterhalb der Polsterfläche versehen sein, welche in sich verstellt werden können, um die Kontur der Rückenlehne und/oder des Sitzteiles zu verändern und hierdurch eine veränderte Form des Rückenlehnenpolsters und/oder des Sitzteilpolsters und somit einen veränderten Sitzkomfort zu erhalten. Beispielsweise kann die Rückenlehne einen Rückenlehnenrahmen und dazwischen angeordnete S-förmige Stangenelemente zur Bildung einer S-förmigen Rückenlehne mit einem in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung verformbaren Schulterbereich und einem in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung verformbaren Lendenwirbelbereich umfassen, wobei die sich in Rückenlehnenlängsrichtung erstreckenden Stangenelemente mit ihren unteren und oberen Enden am Rückenlehnenrahmen schwenkbar derart gelagert sind, dass sie um eine sich in Längsrichtung der Rückenlehne erstreckende imaginäre Achse schwenkbar sind.
-
Herkömmlicherweise sind Fahrzeugsitze mit verformbaren Rückenlehnen mit einer verstellbaren Lendenstütze im Bereich der Lendenwirbel einer den Fahrzeugsitz benutzenden Person ausgestattet. Derartige Lendenstützen können sowohl in Vorwärts- als auch in Rückwärtsrichtung verstellt werden, um durch eine konvexartige Verformung der Rückenlehne im Lendenwirbelbereich eine mehr oder weniger starke Stütze für die Person in Abhängigkeit davon, ob diese ein mehr oder weniger starkes Hohlkreuz aufweist, zur Erhöhung des Sitzkomforts zur Verfügung zu stellen.
-
Derartige Lendenwirbelstützen werden von der Person in ihrer Verformung voreingestellt und verbleiben in dieser Form, bis die Person beispielsweise durch Betätigung eines Handrades diese neu einstellt. Dies erfordert die Zuhilfenahme mindestens einer Hand, welche während des Fahrzustandes des Fahrzeuges häufig nicht zur Verfügung steht. Zudem weisen derartige Fahrzeugsitze eine dem Lendenwirbelbereich und dem Schulterbereich der sie benutzenden Person angepasste S-Form auf, die auf eine Durchschnittsgröße der Person ausgerichtet ist. Eine derartige S-förmige Rückenlehne umfasst den in Fahrrichtung gesehen konkav ausgebildeten Schulterbereich und den konvex ausgebildeten Lendenwirbelbereich, die an die Wirbelsäulenform eines durchschnittlich großen Menschen angepasst sind. Dies hat zur Folge, dass überdurchschnittlich große und kleine Menschen einen geringen Sitzkomfort in derartigen Fahrzeugsitzen genießen.
-
Weiterhin sind Sitze bekannt, deren Rückenlehne in ihrer S-Form verstellt werden kann. Dies erfordert eine Anpassung der Rückenneigung, um das Blickfeld der Person beizubehalten. Hierdurch stellt sich eine ungewollte Veränderung des Winkels zwischen Ober- und Unterkörper der Person ein.
-
Die oben dargestellten Rückenlehnen sind – abgesehen davon, dass sie eine Verformung der Rückenlehne lediglich im Lendenwirbelbereich vorsehen – derart konzipiert, dass sie in festgelegten Bereichen der Rückenlehne eine Verformung erfahren, also keine Abstimmung der Rückenlehnenverformung auf die Größe der den Fahrzeugsitz benutzenden Person, insbesondere ihres Rückens erlauben. Dies hat zur Folge, dass extrem große oder extrem kleine Personen einen verminderten Sitzkomfort erfahren.
-
Zudem muss nachteilhaft eine während des Fahrzustandes gewünschte Verformung der Rückenlehne oder auch eines entsprechend ausgebildeten Sitzteiles durch eine Hand des Fahrers erfolgen, der in Abhängigkeit von dem momentanen Fahrzustand seine Hände für die Betätigung des Lenkrades, eines Schalthebels, der Blinkereinrichtung etc. vorrangig benutzen soll und nicht für die Betätigung des Fahrzeugsitzes, um eine Veränderung der Rückenlehnenkontur oder der Sitzflächenkontur herbeizuführen.
-
Es ist somit ein Ziel der Erfindung, eine Steuervorrichtung und ein Steuerverfahren zur Steuerung einer Verstelleinrichtung eines Fahrzeugsitzes zur Verfügung zu stellen, mit denen nicht nur eine gewünschte Verformung der Rückenlehne und des Sitzteiles ohne eine Handbetätigung durch eine Person sondern auch eine erleichterte gewünschte Veränderung der Rückenlehnenkontur und der Sitzflächenkontur ermöglicht wird.
-
Dieses Ziel wird durch die Steuervorrichtung zur Steuerung einer Verstelleinrichtung eines Fahrzeugsitzes des Patentanspruchs 1 erreicht. Die Steuervorrichtung weist eine Auswerteeinheit zur Auswertung eines Ausgabesignals eines Kraftsensors auf, welcher eine auf einen vorbestimmten Bereich des Fahrzeugsitzes wirkende mechanische Kraft misst. Die Steuervorrichtung ist zur Steuerung der Verstelleinrichtung des Fahrzeugsitzes abhängig von dem Ergebnis der Auswertung durch die Auswerteeinheit ausgestaltet. Hierbei ist die Auswerteeinheit zur Auswertung abhängig von einem zeitlichen Anstiegsverlauf der von dem Kraftsensor gemessenen Kraft ausgestaltet.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Steuervorrichtung sind in den abhängigen Patentansprüchen dargelegt.
-
Die Steuervorrichtung steuert die Verstelleinrichtung des Fahrzeugsitzes zur Verstellung des Fahrzeugsitzes vorzugsweise an, wenn ein Ergebnis der Auswertung durch die Auswerteeinheit ergibt, dass das Ausgangssignal des Kraftsensors nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer größer als oder gleich ein erster vorbestimmter Kraftschwellenwert ist.
-
Zudem steuert die Steuervorrichtung die Verstelleinrichtung des Fahrzeugsitzes vorzugsweise derart an, dass die Verstellung des Fahrzeugsitzes blockiert wird, wenn ein Ergebnis der Auswertung durch die Auswerteeinheit ergibt, dass das Ausgangssignal des Kraftsensors in der vorbestimmten Zeitdauer einen zweiten vorbestimmten Kraftschwellenwert überschreitet, der größer als der erste vorbestimmte Kraftschwellenwert ist.
-
Hierbei kann die Auswerteeinheit dahingehend ausgestaltet ist, dass sie abhängig von einem zwischen dem ersten und zweiten vorbestimmten Kraftschwellenwert variabel einstellbaren Kraftschwellenwert auswertet, ob die Verstelleinrichtung des Fahrzeugsitzes anzusteuern ist oder nicht.
-
Der variabel einstellbare Kraftschwellenwert kann von einem Benutzer des Fahrzeugsitzes auf einen festen Wert einstellbar sein. Der variabel einstellbare Kraftschwellenwert kann auch mittels eines Ausgangssignals eines Gewichtssensors einstellbar sein.
-
Die Auswerteeinheit kann auch dahingehend ausgestaltet sein, dass sie abhängig von einer variabel einstellbaren Zeitdauer auswertet, ob die Versteileinrichtung des Fahrzeugsitzes anzusteuern ist oder nicht, wobei die variabel einstellbare Zeitdauer größer als die vorbestimmte Zeitdauer ist.
-
Es ist hierbei möglich, dass die variabel einstellbare Zeitdauer von einem Benutzer des Fahrzeugsitzes variabel einstellbar ist.
-
Der vorbestimmte Bereich des Fahrzeugsitzes ist vorzugsweise ein Lendenwirbelbereich.
-
Die Steuervorrichtung kann Teil eines Fahrzeugsitzes sein.
-
Das zuvor genannte Ziel wird zudem durch das Steuerverfahren zum Steuern einer Verstelleinrichtung eines Fahrzeugsitzes des Patentanspruchs 1 gelöst. Das Steuerverfahren umfasst die Schritte: Empfangen eines Ausgabesignals eines Kraftsensors, welcher eine auf einen vorbestimmten Bereich des Fahrzeugsitzes wirkende mechanische Kraft misst; Auswerten des Ausgabesignals des Kraftsensors abhängig von einem zeitlichen Anstiegsverlauf des von dem Kraftsensor ausgegebenen Ausgangssignals; und Steuern der Verstelleinrichtung des Fahrzeugsitzes abhängig von dem Ergebnis der Auswertung durch die Auswerteeinheit.
-
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung und anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:
-
1A bis 1C jeweils Seitenansichten eines Fahrzeugsitzes gemäß der vorliegenden Erfindung;
-
2A bis 2C jeweils Seitenansichten eines Fahrzeugsitzes gemäß der vorliegenden Erfindung, bei welchem Rückenlehnenfläche und Sitzfläche mechanisch voneinander entkoppelt sind;
-
3A und 3B jeweils Seitenansichten eines Fahrzeugsitzes gemäß der vorliegenden Erfindung, bei welchem die Sitzfläche fixiert ist;
-
4A bis 4C jeweils Seitenansichten eines weiteren Fahrzeugsitzes gemäß der vorliegenden Erfindung;
-
5A und 5B jeweils Seitenansichten eines weiteren Fahrzeugsitzes gemäß der vorliegenden Erfindung, bei welchem die Sitzfläche fixiert ist;
-
6 ein Blockschaltbild einer Steuervorrichtung zur Ansteuerung einer Verstellung des Fahrzeugsitzes;
-
7 ein Diagramm zur Darstellung des Verlaufes der auf einen Fahrzeugsitz einwirkenden Kraft über der Zeit bei verschiedenen Fahrzeugzuständen;
-
8 ein Flussdiagramm zur Verdeutlichung einer Auswertung durch die Auswerteeinheit gemäß den Ausführungsbeispielen der Erfindung;
-
9 ein Flussdiagramm zur Verdeutlichung eines Vorgangs „Bremsmanöver/Unfall” gemäß den Ausführungsbeispielen der Erfindung;
-
10 ein Flussdiagramm zur Verdeutlichung eines Vorgangs „Sitzverstellung” gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
-
11 ein Diagramm zur Darstellung des zeitlichen Verlauf des Ausgangssignals eines Kraftsensors über der Zeit für den Vorgang „Sitzverstellung” gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
-
12 ein Flussdiagramm zur Verdeutlichung eines Vorgangs „Sitzverstellung” gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
-
13 ein Diagramm zur Darstellung des zeitlichen Verlauf des Ausgangssignals eines Kraftsensors über der Zeit für den Vorgang „Sitzverstellung” gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
-
(Erstes Ausführungsbeispiel)
-
In 1 bis 5 sind verschiedenste Seitenansichten eines Fahrzeugsitzes 100 dargestellt. In diesen Figuren ist die eigentliche Sitztragestruktur und auch die mittels zur Konturenverstellung, wie beispielsweise zwei S-förmige Stangen, welche um ihre Längsachse verdreht werden können, um den Lendenwirbelteil und den Schulterteil unterschiedlich stark ausgewölbt zu bilden und dieses Verhältnis zueinander zu verändern, nicht näher dargestellt. Lediglich die Mittel und Bauteile, welche zur elektrischen Verstellung einer Rückenlehnenkontur oder einer Sitzflächenkontur mit Hilfe eines Antriebsmotors und von Detektionselementen bzw. Sensoren notwendig sind, sind mit grob skizzierten Fahrzeugsitzen dargestellt.
-
Gemäß 1A, 1B und 1C ist jeweils in seitlicher Darstellung ein Fahrzeugsitz 100 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Der Fahrzeugsitz 100 weist in seiner Rückenlehne 110 nicht näher dargestellte Konturstangen, wie beispielsweise S-förmige Stangenelemente, auf. Diese S-förmigen Stangenelemente sind zwischen einem Rückenlehnenpolster 111 und einem Rückenlehnenrahmen 112 zur Bildung einer S-förmigen Rückenlehne 110 mit einem in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung verformbaren Schulterbereich 113 und einem in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung verformbaren Lendenwirbelbereich 114 angeordnet. Die Stangenelemente sind in Längsrichtung der Rückenlehne 110 verschiebbar am Rückenlehnenrahmen 112 gelagert. Die sich in Rückenlehnenlängsrichtung erstreckenden Stangenelemente sind mit ihren unteren und oberen Enden am Rückenlehnenrahmen derart schwenkend gelagert, dass sie um eine sich in Längsrichtung der Rückenlehne 110 erstreckende imaginäre Achse schwenkbar sind. Auf diese Weise können die S-förmigen Stangen dazu dienen, sowohl den Lendenwirbelbereich 114 als auch den Schulterbereich 113 mehr oder weniger konvex bzw. konkav auszubilden und zusätzlich diesen konvex bzw. konkav ausgebildeten Bereich der Rückenlehne 110 in ihrer Höhe zu verschieben, so dass selbst außerhalb der Durchschnittsgröße liegende sehr kleine oder sehr große Personen diesen konvex bzw. konkav ausgebildeten Bereich an den Schulter- und Lendenwirbelregionen ihres Rückens anordnen können. Dies führt zu einem erhöhten Sitzkomfort.
-
Zudem ist durch die schwenkbare Lagerung der S-förmigen Stangenelemente eine selbsttätige Verformung des Lendenwirbelbereiches 114 bzw. Schulterbereichs 113 in Vorwärtsrichtung ohne Veränderung einer gegenüber einem Sitzteil 120 bestehenden Neigungsstellung der Rückenlehne 110 möglich, indem die Person durch Druckausübung mittels einer seiner Schultern, beispielsweise eine nach innen stärkere Wölbung des Schulterbereichs 113 der Rückenlehne 110 und gleichzeitig eine nach außen bzw. in Fahrtrichtung vorwärts gerichtete stärkere Wölbung des Lendenwirbelbereichs 114 der Rückenlehne 110, erfährt. Eine entgegengesetzte Bewegung bzw. Verformung der S-förmigen Rückenlehne 110 lässt sich durch eine nach hinten gerichtete Druckausübung der Lendenwirbel der Person im Lendenwirbelbereich 114 der Rückenlehne 110 erreichen, wodurch der Lendenwirbelbereich 114 eine noch geringer nach vorne gerichtete Wölbung einnimmt, während sich gleichzeitig im Schulterbereich 113 der Rückenlehne 110 eine geringe nach hinten gerichtete Wölbung ausbildet. Auf diese Weise kann durch eine Gewichtsverlagerung im Oberkörperbereich der Person eine geänderte Rückenlehnenkonturkrümmung erhalten werden, die zu einer neuen gestützten Wirbelsäulenkrümmung der Person führt.
-
Vorteilhaft wird eine derartige Veränderung der Rückenlehnenkontur durch elektromotorische Unterstützung gefördert. Dies findet dadurch statt, dass, wie beispielsweise in den 1A–1C dargestellt, ein Sensor S oder eine Mehrzahl an Sensoren S1, S2 im Bereich der Sitzfläche 121 oder der Rückenlehne 110 angeordnet sind. Die Sensoren S, S1, S2 sind vorzugsweise Kraftsensoren zum Messen einer mechanischen Kraftbeaufschlagung auf dem Fahrzeugsitz 100. Beispielsweise kann der Sensor S gemäß 1A zwischen einem Antriebsmotor M, der zudem über eine Auswerteeinheit A mit dem Sensor S verbunden ist, und einem hinterem Gelenkpunkt 122 der Sitzfläche 121 angeordnet sein. Die Sitzfläche 121 ist hierbei im vorderen Bereich auf einer geraden Bahn oder einer Kurvenbahn in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung geführt und im hinteren Bereich an dem Gelenkpunkt 122 angeordnet. Der Gelenkpunkt 122 bildet zugleich einen Schwenkpunkt für eine Wippe 130, für welche mittels einzelner Stangenelemente 131 hinter der Rückenlehne, wie dargestellt, hebelartig auf den Lendenwirbelbereich 114 der Rückenlehne 110 wirkt, indem diese Hebelkonstruktion, wie durch einen Doppelpfeil dargestellt, geschwenkt wird. Diese Schwenkbewegung wird durch eine Kraftbeaufschlagung des Sensors S initiiert, der bei einer Verschiebung der Sitzfläche 121 nach vorne oder nach hinten eine derartige Kraft F misst und mittels des Antriebsmotors M, der gegenüber einem Strukturelement des Fahrzeugsitzes 100 abgestützt ist, wird diese Wippe 130 mehr oder weniger ausgefahren. Hierfür weist der Antriebsmotor M zusätzlich einen nicht dargestellten Getriebeblock mit einer ebenfalls nicht dargestellten Gewindespindel auf.
-
In 1B sind zwei Sensoren S1 und S2 mit der Auswerteeinheit A verbunden. Sobald eine Kraftbeaufschlagung durch die beiden Sensoren S1 und S2 detektiert wird, wie es beispielsweise durch ein Verschieben der Sitzfläche 121 nach vorne oder nach hinten erfolgen kann, wird ein Signal von der Auswerteeinheit A zu dem Antriebsmotor M weitergegeben, der eine Verschiebung der stangenartig ausgebildeten Wippe 130 durch Ein- und Ausfahren des unteren Stangenelements 131 bewirkt und somit ein Verschwenken der Stangenelemente 131 hinter der Rückenlehne 110 und damit eine Verformung des Lendenwirbelbereichs 114 erzielt.
-
In 1C sind hingegen ein weiterer Sensor S2 im Rückenlehnenkopfbereich 115 und ein erster Sensor S1 im Rückenlehnengesäßbereich 116 angeordnet. Durch Druckbeaufschlagung einer oder beider Sensoren S1 und S2 wird durch eine Signalausgebung der Auswerteeinheit A an den Antriebsmotor M eine Verstellung des Wippengestänges bewirkt, wodurch ein Verschwenken, wie es durch den Doppelpfeil hinter der Rückenlehne dargestellt ist, zu einer Verformung des Lendenwirbelbereiches 114 der Rückenlehne 110 führt.
-
In 2A, 2B und 2C ist ein Fahrzeugsitz 100 mit mechanisch voneinander entkoppelter Rückenlehne 110 und Sitzfläche 121 dargestellt. Es sind Antriebsmotoren M1, M2 wiedergegeben, wobei ein Antriebsmotor M1 unterhalb der Sitzfläche 121 und ein Antriebsmotor M2 hinter der Rückenlehne 110 angeordnet sein können. Der Rückenlehnenantriebsmotor M2 stellt eine Antriebseinheit dar, die eine Winkeländerung des Steuerungshebels bzw. der Wippenstangen antreibt.
-
Bei Detektion einer Sitzflächenverschiebung (2A) einer Sitzflächendruckbeaufschlagung von oben (2B) oder einer Rückenlehnendruckbeaufschlagung (2C) werden wiederum die Antriebsmotoren M1, M2 mittels der Auswerteeinheit A angetrieben und führen zu einer Verformung der Rückenlehne 110 und/oder der Sitzfläche 121.
-
In 3A und 3B ist ein Fahrzeugsitz 100 dargestellt, dessen Sitzfläche 121 fixiert ist. Die Rückenlehne 110 wird mittels eines nicht dargestellten Steuerungshebels, der schwenkbar ist, wie es anhand des Doppelpfeils in 3A erkennbar ist, im Lendenwirbelbereich 114 verändert. Dies kann dadurch erfolgen, dass der Antriebsmotor M eine Schwenkbewegung durchführt, wobei dies in Antwort auf ein Signal der Auswerteeinheit A erfolgt, die die Signale durch eine Druckbeaufschlagung der Sensoren S1 und S2 im Sitzflächenbereich (3A) oder eine Druckbeaufschlagung der Sensoren S1 und S2 im Rückenlehnenbereich (3B) auswertet.
-
In 4A bis 4C sind nicht Fahrzeugsitze 100 mit stangenförmigen Konturenelementen im Bereich der Rückenlehne 110 wiedergegeben, sondern es sollen Platten, die um vorzugsweise horizontal ausgerichtete Schwenkachsen schwenkbar zueinander ausgebildet sind, im Bereich der Rückenlehne 110 vorhanden sein. Eine Kopplung der Sitzfläche 121 und der Rückenlehne 110 erfolgt elektrisch.
-
Zwar ist die Sitzfläche 121 und die Rückenlehne 110 mechanisch voneinander entkoppelt, jedoch werden mittels Schwenkhebel, die durch einen oder mehrere Antriebsmotoren M, M1, M2 angetrieben werden, Rückenlehnen 110 und ggf. Sitzflächenveränderungen in ihrer Kontur durchgeführt. Hierbei kann es sich gemäß 4A um eine Sensoranordnung mit einer Sitzstrukturverbindung, in 4B um eine Sensoranordnung im Sitzflächenpolster (S1, S2) und in 4C um Sensorenanordnungen S1 und S2 im Rückenlehnenpolster 112 handeln.
-
In 5A und 5B sind ebenso plattenartige Konstruktionen im Rückenlehnenbereich vorhanden, wobei die Sitzfläche 121 in diesem Fall fixiert ist und lediglich eine Konturenveränderung der Rückenlehne 110 durchführt. Ebenso werden wieder mit Antriebsmotoren M und einem Steuerhebel in diesem Fall zwei Platten, die hier im Rückenlehnenbereich dargestellt sind, mehr oder weniger ausgelenkt.
-
Nun wird die Funktionsweise einer Steuervorrichtung 200 zur Ansteuerung einer Verstellung der zuvor beschriebenen Fahrzeugsitze unter Bezugnahme auf 6 bis 9 näher beschrieben.
-
Wie aus 6 ersichtlich, umfasst die Steuervorrichtung 200 die zuvor genannte Auswerteeinheit A, welche über Signalleitungen mit mindestens einem der zuvor genannten Sensoren S, S1, S2 und mit einem Beschleunigungssensor 140 verbunden ist. Die Steuervorrichtung 200 ist ferner an zumindest einen der zuvor genannten Antriebsmotoren M, M1, M2 angeschlossen, um die Antriebsmotoren M, M1, M2 anzusteuern. Mittels eines mit der Steuervorrichtung 200 verbundenen Handschalters 151, der sich an den in 1 bis 5 dargestellten Fahrzeugsitzen 100 oder im Bereich dieser Fahrzeugsitze 100 befindet, kann der Verstellmechanismus des Fahrzeugsitzes 100 auch von einem Insassen des Fahrzeugs per Hand angesteuert und somit verstellt werden. Die Antriebsmotoren M, M1, M2, der Handschalter 151 und die zuvor beschriebene Wippe 131 und Stangenelemente 131 bzw. Platten in Rückenlehne 110 und/oder Sitzteil 120 bilden eine Verstelleinrichtung 150 für den Verstellmechanismus des Fahrzeugsitzes 100. Der Handschalter 151 muß jedoch nicht Teil der Verstelleinrichtung 150 sein, sondern er kann separat bereitgestellt sein. Die zuvor beschriebene Wippe 131 und Stangenelemente 131 bzw. Platten in Rückenlehne 110 und/oder Sitzteil 120 sind in 6 nicht dargestellt. Insofern wird auf die vorangehenden 1A bis 5B verwiesen. Die Steuervorrichtung 200 wird über eine Spannungsquelle Ubatt mit elektrischer Energie versorgt und kann geerdet sein.
-
Der Handschalter 151 hat vorzugsweise die Funktionen „vor” und „zurück” und kann je nach Bedarf für alle Verstellbereiche des Fahrzeugsitzes 100, wie beispielsweise den Schulterbereich 113, den Lendenwirbelbereich 114, den Rückenlehnengesäßbereich und/oder das Sitzteil 120, separat bereitgestellt sein und auch als Taster ausgeführt sein. Der Handschalter 151 kann als schwenkbarer Steuerungshebel ausgeführt sein, wie zuvor bei 3A bis 5B beschrieben.
-
Die Auswerteeinheit A bzw. Ansteuerungseinheit verarbeitet die von den Sensoren S1, S2 bzw. dem Sensor S eingehenden Signale und entscheidet, ob die Person die Konturenverstellung der Rückenlehne 110 und/oder des Sitzteiles 120 wünscht oder ob die auf den Sensor S, S1, S2 wirkende Kraft F eine andere Ursache aufweist. Dazu ist die Auswerteeinheit A bzw. Ansteuerungseinheit vorzugsweise so ausgelegt, dass der zusätzliche Beschleunigungssensor 140 angeordnet ist, um die Beschleunigungen des Fahrzeuges zu detektieren und auszuwerten, um hierdurch zwischen einem Bremsmanöver bzw. einem Unfallvorgang, der ungewollt ist, und einer gewollten Konturenverschiebung aufgrund der unterschiedlichen Kräfte zu unterscheiden. Dieser Beschleunigungssensor 140 kann ein Hallsensor sein. Zudem kann eine Schnittstelle 250 zur Fahrzeugelektronik 300 vorgesehen sein, die diese Auswertesignale bzw. Ansteuerungssignale der Ansteuerungseinheit A in ein Gesamtfahrzeugsicherheitskonzept mit einbindet. Die zuvor erwähnten Sensoren S, S1, S2 können beispielsweise in der Sitzfläche 121 zwischen einer Sitzwanne, dem Antriebsmotor M, M1, M2 und einer tragenden Struktur der Sitzfläche 121 angeordnet sein. Hierbei messen die Sensoren S1, S2 bzw. der Sensor S, die an dieser Stelle auftretenden Zug- und Druckkräfte und senden bzw. sendet diese an die Auswerteeinheit A.
-
Zur Verdeutlichung davon zeigt 7 ein Diagramm zur Darstellung des Verlaufes der auf einen Fahrzeugsitz 100 einwirkenden Kraft F über der Zeit t bei verschiedenen Fahrzeugzuständen. Eine Kurve B in 7 zeigt eine starke plötzlich auftretende Kraft F, wie bei beispielsweise einem Bremsmanöver oder einem Unfall, wohingegen eine Kurve C in 7 eine geringere und langsam ansteigende Kraft F zeigt, wie beispielsweise bei einer gewünschten und gewollten Verstellbewegung der Kontur der Rückenlehne 110 und/oder des Sitzteiles 120. Die beiden Kurvenverläufe können durch Auswertung der Kurvenverläufe, wie sie in dem Diagramm dargestellt sind, insbesondere durch eine Auswertung des Grades des Anstieges der Kurve im Anfangsbereich, der mit einem gestrichelten Kreis in 7 dargestellt ist, unterschieden werden. Die Auswertung wird durch die zuvor genannte Auswerteeinheit A vorgenommen.
-
Genauer gesagt, bei einer starken plötzlich auftretenden Kraft F, wie beispielsweise bei einem Bremsmanöver oder einem Unfall steigt die durch die Sensoren S, S1, S2 gemessene Kraft F schnell und damit steil auf einen großen Maximalwert an und fällt nach einer relativ kurzen Zeit wieder schnell und damit steil auf einen nicht messbaren Wert bzw. 0 ab (vgl. Kurve B in 7). Demgegenüber steigt bei einer durch den Fahrer gewollten Verstellbewegung die durch die Sensoren S, S1, S2 gemessene Kraft F, im Vergleich zu der Kurve B, langsamer, und damit weniger steil, und auf einen geringeren Maximalwert an und fällt nach einer gegenüber der Kurve A relativ langen Zeit wieder langsam und weniger steil auf einen nicht messbaren Wert bzw. 0 ab (vgl. Kurve C in 7).
-
Die Auswerteeinheit A wertet die von den Sensoren S, S1, S2 ausgegebenen Ausgangssignale, das heißt die Kurvenverläufe der gemessenen Kraft F aus. Hierbei nimmt die Auswerteeinheit A insbesondere eine Auswertung des Grades des Anstiegs der von den Sensoren S, S1, S2 gelieferten Kurve im Anfangsbereich vor.
-
Bei einem schnellen und starken, das heißt steilen, Anstieg des Kurvenverlaufs der gemessenen Kraft F schließt die Auswerteeinheit A, dass es sich um einen Unfall oder ein Bremsmanöver handelt. Die Steuereinrichtung 100 empfängt das Ergebnis der Auswertung durch die Auswerteeinheit A und steuert die Verstelleinrichtung 150 des Fahrzeugsitzes 100 abhängig von dem Ergebnis der Auswertung durch die Auswerteeinheit A derart, dass eine Blockade der Antriebsmotoren M, M1, M2 und damit der Verstellung der Kontur des Fahrzeugsitzes 100 gewährleistet ist. Demgegenüber schließt die Auswerteeinheit A aus einem langsamen und schwächeren, das heißt flacheren, Anstieg des Kurvenverlaufs der gemessenen Kraft F, dass es sich um eine gewünschte und gewollte Verstellbewegung der Kontur der Rückenlehne 110 und/oder des Sitzteiles 120 handelt. Die Steuereinrichtung 100 empfängt das Ergebnis der Auswertung durch die Auswerteeinheit A und steuert die Verstelleinrichtung 150 des Fahrzeugsitzes 100 abhängig von dem Ergebnis der Auswertung durch die Auswerteeinheit A derart, dass eine Verstellung der Kontur des Fahrzeugsitzes 100 stattfindet.
-
Die Auswertung kann gemäß dem in 8 gezeigten Flussdiagramm erfolgen. Das heißt, bei Schritt S10 wird eine kontinuierliche Erfassung der Kraft F mit mindestens einem der Kraftsensoren S, S1, S2 gestartet. Nachfolgend wird zur Vereinfachung nur von dem Kraftsensor S gesprochen, auch wenn damit gleichermaßen auch die Kraftsensoren S1 und S2 gemeint sein können.
-
Danach geht der Fluss zu Schritt S11 weiter, bei welchem ein Zeitgeber gestartet wird. Bei Schritt S12 wird anschließend bestimmt, ob die seit dem Start des Zeitgebers abgelaufene Zeit gleich einer ersten vorbestimmten Zeitdauer T1 ist oder nicht. Falls die seit dem Start des Zeitgebers abgelaufene Zeit nicht gleich der ersten vorbestimmten Zeitdauer T1 ist, geht der Fluss wieder zu Schritt S12 zurück. Falls die seit dem Start des Zeitgebers abgelaufene Zeit jedoch gleich der ersten vorbestimmten Zeitdauer T1 ist, geht der Fluss zu Schritt S13 weiter, bei welchem es bestimmt wird, ob die mit dem Kraftsensor S gemessene Kraft F, also das Ausgangssignal des Kraftsensors S, über einem zweiten vorbestimmten Kraftschwellenwert X2 liegt, der größer als ein erster vorbestimmter Kraftschwellenwert X1 ist, der später beschrieben wird. Falls die Antwort bei Schritt S13 JA lautet, geht der Fluss zu dem Schritt S14 weiter, bei welchem der nachfolgend unter Bezugnahme auf 9 beschriebene Vorgang „Bremsmanöver/Unfall” ausgeführt wird. Falls die Antwort bei Schritt S13 jedoch NEIN lautet, geht der Fluss zu dem Schritt S15 weiter, bei welchem es bestimmt wird, ob die mit dem Kraftsensor S gemessene Kraft F, also das Ausgangssignal des Kraftsensors S, größer oder gleich einem ersten vorbestimmten Kraftschwellenwert X1 ist. Falls die mit dem Kraftsensor S gemessene Kraft F größer oder gleich dem vorbestimmten Kraftschwellenwert X1 ist, geht der Fluss wieder zu Schritt S12 zurück. Falls die Antwort bei Schritt S15 jedoch JA lautet, geht der Fluss zu dem Schritt S16 weiter, bei welchem der nachfolgend unter Bezugnahme auf 10 und 11 beschriebene Vorgang „Sitzverstellung” ausgeführt wird.
-
Nach Ausführung der Vorgänge „Bremsmanöver/Unfall” oder „Sitzverstellung” geht der Fluss erneut zu Schritt S11 zurück.
-
Bei dem Vorgang „Bremsmanöver/Unfall” wird der in 9 gezeigte Fluss ausgeführt. Bei Schritt S20 wird die Motoren M1, M2 und M3 blockiert. Das heißt, die Motoren können sich nicht drehen und somit keine Antriebsbewegung eines von ihnen anzutreibenden Elements bewirken. Anschließend geht der Fluss zu Schritt S21 weiter, bei welchem es bestimmt wird, ob die mit dem Kraftsensor S gemessene Kraft F größer oder gleich dem ersten vorbestimmten Kraftschwellenwert X1 ist. Falls die Antwort NEIN lautet, geht der Fluss wieder zu Schritt S21 zurück. Andernfalls, also falls die Antwort bei Schritt S21 JA lautet, geht der Fluss zu dem Schritt S22 weiter, bei welchem die Blockade der Motoren M1, M2 und M3 wieder gelöst wird, bzw. die Motoren M1, M2 und M3 freigegeben werden, so dass sie wieder eine Antriebsbewegung eines von ihnen anzutreibenden Elements bewirken können. Danach wird der Vorgang „Bremsmanöver/Unfall” beendet.
-
Bei dem Vorgang „Sitzverstellung” gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine Verstellung des Fahrzeugsitzes 100 durchgeführt, wie in 10 gezeigt. Der Vorgang „Sitzverstellung” ist in der Zeitspanne in 7 möglich, in welcher die Kurve C Werte der Kraft F hat, die größer oder gleich dem ersten vorbestimmten Kraftschwellenwert X1 sind.
-
Hierzu wird bei einem Schritt S30 bestimmt, ob die mit dem Kraftsensor S gemessene Kraft F größer oder gleich einem variabel einstellbaren Kraftschwellenwert XV ist. Falls die Antwort bei Schritt S30 JA lautet, geht der Fluss zu dem Schritt S31 weiter, bei welchem zumindest einer der Motoren M1, M2 und M3 gestartet wird. Danach geht der Fluss zu Schritt S32 weiter, bei welchem es bestimmt wird, ob die mit dem Kraftsensor S gemessene Kraft F kleiner oder gleich dem ersten vorbestimmten Kraftschwellenwert X1 ist. Falls die Antwort NEIN lautet, geht der Fluss wieder zu Schritt S32 zurück. Andernfalls, also falls die Antwort bei Schritt S32 JA lautet, geht der Fluss zu dem Schritt S33 weiter, bei welchem die gestarteten Motoren M1, M2 und M3 wieder gestoppt werden. Danach wird der Vorgang „Sitzverstellung” beendet.
-
Falls die Antwort bei Schritt S30 NEIN lautet, geht der Fluss zu dem Schritt S34 weiter, bei welchem bestimmt wird, ob die seit dem Start des Zeitgebers abgelaufene Zeit größer oder gleich einer variabel einstellbaren Zeitdauer T2 ist oder nicht. Falls die Antwort bei Schritt S34 NEIN lautet, geht der Fluss wieder zu Schritt S30 zurück. Falls die seit dem Start des Zeitgebers abgelaufene Zeit jedoch größer oder gleich der variabel einstellbaren Zeitdauer T2 ist, wird der Vorgang „Sitzverstellung” beendet.
-
In 11 ist der zeitliche Verlauf des Ausgangssignals des Kraftsensors S über der Zeit t für den Fall einer Sitzverstellung gezeigt, wie unter Bezugnahme auf 10 beschrieben. Genauer gesagt, es sind in 11 zwei verschiedene Verläufe der auf einen Fahrzeugsitz 100 einwirkenden Kraft F über der Zeit dargestellt. Hierbei wird für die mit D bezeichnete Kurve der Motor M, M1 oder M2 früher als für die mit E bezeichnete Kurve gestartet. Das bedeutet, dass der variabel einstellbare Kraftschwellenwert XV im Fall der mit B bezeichneten Kurve einen geringeren Wert hat als der variabel einstellbare Kraftschwellenwert XV im Fall der mit C bezeichneten Kurve.
-
Der variabel einstellbare Kraftschwellenwert XV kann durch einen Benutzer des Fahrzeugsitzes 100 bzw. Insassen eines Fahrzeugs, in welchem der Fahrzeugsitz 100 montiert ist, zu einer beliebigen Zeit auf einen festen Wert eingestellt werden. Das bedeutet, die Art der Verstellung des Fahrzeugsitzes 100 kann durch den Insassen programmiert werden. Eine solche Programmierung kann zu beliebigen Zeitpunkten und wiederholt ausgeführt werden, wenn der Insasse dies wünscht.
-
Der variabel einstellbare Kraftschwellenwert XV kann jedoch auch mittels der Steuervorrichtung 200 beispielsweise anhand des Ausgangssignals eines nicht gezeigten Gewichtssensors zur Erfassung des Gewichts eines auf dem Fahrzeugsitz 100 sitzenden Benutzers bzw. Insassen eingestellt werden. Es ist auch eine Einstellung durch die Steuervorrichtung 200 beispielsweise auf der Grundlage eines empirisch bestimmten Kennfelds denkbar.
-
(Zweites Ausführungsbeispiel)
-
Das zweite Ausführungsbeispiel ist bis auf die Funktion der Auswerteeinheit A identisch zu dem ersten Ausführungsbeispiel. Daher werden im Folgenden nur die von dem ersten Ausführungsbeispiel verschiedenen Teile des zweiten Ausführungsbeispiels beschrieben.
-
Bei dem Vorgang „Sitzverstellung” gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wird eine Verstellung des Fahrzeugsitzes 100 durchgeführt, wie in 12 gezeigt.
-
Hierzu wird bei einem Schritt S40 bestimmt, ob die mit dem Kraftsensor S gemessene Kraft F größer oder gleich dem ersten vorbestimmten Kraftschwellenwert X1 ist. Falls die Antwort bei Schritt S40 JA lautet, geht der Fluss zu dem Schritt S41 weiter, bei welchem zumindest einer der Motoren M1, M2 und M3 gestartet wird. Danach geht der Fluss zu Schritt S42 weiter, bei welchem es bestimmt wird, ob die mit dem Kraftsensor S gemessene Kraft F kleiner oder gleich dem ersten vorbestimmten Kraftschwellenwert X1 ist. Falls die Antwort NEIN lautet, geht der Fluss wieder zu Schritt S42 zurück. Andernfalls, also falls die Antwort bei Schritt S42 JA lautet, geht der Fluss zu dem Schritt S43 weiter, bei welchem die gestarteten Motoren M1, M2 und M3 wieder gestoppt werden. Danach wird der Vorgang „Sitzverstellung” gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel beendet.
-
Falls die Antwort bei Schritt S40 NEIN lautet, geht der Fluss zu dem Schritt S44 weiter, bei welchem bestimmt wird, ob die mit dem Kraftsensor S gemessene Kraft F kleiner oder gleich dem ersten vorbestimmten Kraftschwellenwert X1 ist. Falls die Antwort NEIN lautet, geht der Fluss wieder zu Schritt S40 zurück. Andernfalls, also falls die Antwort bei Schritt S44 JA lautet, wird der Vorgang „Sitzverstellung” gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel beendet.
-
In 13 ist der zeitliche Verlauf des Ausgangssignals des Kraftsensors S über der Zeit t für den Fall einer Sitzverstellung gezeigt, wie unter Bezugnahme auf 12 beschrieben. Genauer gesagt, es sind in 13 zwei verschiedene Verläufe der auf einen Fahrzeugsitz 100 einwirkenden Kraft F über der Zeit dargestellt. Hierbei wird für die mit G bezeichnete Kurve der Motor M, M1 und/oder M2 früher als für die mit H bezeichnete Kurve gestartet, bzw. er wird gar nicht gestartet, wie in 13 gezeigt. Die für die Kurve G gezeigte variabel einstellbare Zeitdauer T2 ist in 13 größer als die mit Pfeilen angegebene Zeitdauer für die Kurve H.
-
Die variabel einstellbare Zeitdauer T2 kann durch einen Benutzer bzw. Insassen zu einer beliebigen Zeit auf einen festen Wert eingestellt werden. Das bedeutet, die Art der Verstellung des Sitzes kann durch den Insassen programmiert werden. Eine solche Programmierung kann zu beliebigen Zeitpunkten und wiederholt ausgeführt werden, wenn der Benutzer bzw. Insasse dies wünscht.
-
Die variabel einstellbare Zeitdauer T2 kann jedoch auch mittels der Steuervorrichtung 200 automatisch eingestellt, beispielsweise auf der Grundlage eines empirisch bestimmten Kennfelds.
-
(Allgemeines)
-
Durch die Miteinbeziehung mindestens eines Antriebsmotors M, M1, M2, welche/r vorzugsweise ein Elektromotor ist/sind, der bei Detektion einer Druck- und/oder Schiebebeaufschlagung des Sitzteiles 120 und/oder der Rückenlehne 110 durch den Rücken und den Körperteilen im Sitzbereich automatisiert angetrieben wird, kann eine gewollte Veränderung der Rückenlehne 110 und/oder des Sitzteiles 120, also beispielsweise eine Verdrehung von S-förmigen Stangen im Rückenlehnenbereich, elektrisch unterstützt werden und somit keine ungewollte erhöhte mechanische Druckbeaufschlagung notwendig sein. Ein derartiger Elektromotor kann nicht nur dazu verwendet werden, eine gewünschte Veränderung der Rückenlehnen- und Sitzflächenkontur durch Druckbeaufschlagung zu unterstützen, sondern auch bei einem plötzlich stattfindenden Bremsmanöver, einem Unfall oder einer sonstigen Kraftbeaufschlagung, die plötzlich auftritt, wobei diese Kraftbeaufschlagung auch bei einem sehr starken Beschleunigungsmanöver auftreten kann, die Konturveränderung blockieren, also nicht als Motor sondern als Arretierung zu funktionieren und somit eine Veränderung der Konturen zu verhindern, wie zuvor unter Bezugnahme auf 7 beschrieben.
-
Ebenso ist bei der Verwendung eines derartigen Elektromotors denkbar, dass dieser neutral bei einer Verstellung der Rückenlehne 110 mitläuft, also sich im Leerlauf befindet, und somit die gewünschte Verstellung der Rückenlehne 110 und/oder der Sitzteiles 120 nicht mitunterstützt, jedoch auch nicht behindert.
-
Die vorgenannten verschiedenen Moden eines Elektromotors bzw. dessen Betriebszustände können mittels der Steuervorrichtung in Verbindung mit den genannten Sensoren S, S1, S2 initiiert und durchgeführt werden. Diese kann entweder die zuvor beschriebene Auswerteeinheit A aufweisen oder selbst die Funktion der Auswerteeinheit A aufweisen und in diesem Fall als Auswerteeinheit A oder auch Ansteuerungseinheit bezeichnet werden. Bei den Sensoren S, S1, S2 handelt es sich um Kraftsensoren, die also auf Kraftbeaufschlagung durch die Person oder durch äußere Einflüsse reagieren. Somit wird ein Drücken der Person in ihrem Rückenbereich gegen die Rückenlehne 110, beispielsweise im Lendenwirbelbereich, dazu führen, dass der Lendenwirbelbereich sich von einer konvexen in eine konkave Form bewegt und sich mit Hilfe des Elektromotors verändert. Dem Sensor S, S1, S2 bzw. der Mehrzahl an Sensoren kommt somit die Aufgabe zu, dass er/sie ermitteln soll/sollen, ob die Person eine derart starke Bewegung durchführt, dass diese zu einer Konturenveränderung des Sitzteils 120 und/oder der Rückenlehne 110 führen soll. Ebenso kann/können der Kraftsensor/die Kraftsensoren S, S1, S2 sich innerhalb der Sitzfläche 121, also unmittelbar unterhalb des Sitzpolsters, befinden und an einer, zwei oder mehreren verschiedenen Stellen die von oben, von vorne, von der Seite oder von hinten eingeleitete wirkende Kraft F bzw. den Druck messen und an die Auswerteeinheit A weitergeben.
-
Als weitere Variante können die Sensoren S, S1, S2 stattdessen oder zusätzlich in der Rückenlehne 110 angeordnet sein und an einer, zwei oder mehreren verschiedenen Stellen der Rückenlehne 110 die eingeleitete Kraft F bzw. den eingeleiteten Druck messen und an die Auswerteeinheit A weitergeben.
-
Die Steuervorrichtung 200 kann in oder an dem Fahrzeugsitz 100 montiert sein oder auch Teil einer nicht dargestellten elektronischen Steuereinrichtung (ECU) sein, welche die gesamte Fahrzeugelektronik 300 steuert.
-
Alle zuvor beschriebenen Ausgestaltungen der Steuervorrichtung 200 und des Fahrzeugsitzes 100 und des Verfahrens können einzeln oder in allen möglichen Kombinationen Verwendung finden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 100
- Fahrzeugsitz
- 110
- Rückenlehne
- 111
- Rückenlehnenpolster
- 112
- Rückenlehnenrahmen
- 113
- Schulterbereich
- 114
- Lendenwirbelbereich
- 115
- Rückenlehnenkopfbereich
- 116
- Rückenlehnengesäßbereich
- 120
- Sitzteil
- 121
- Sitzfläche
- 122
- Gelenkpunkt
- 130
- Wippe
- 131
- Stangenelemente
- 140
- Beschleunigungssensor
- 150
- Verstelleinrichtung
- 151
- Handschalter
- 200
- Steuervorrichtung
- 250
- Schnittstelle
- 300
- Fahrzeugelektronik
- A
- Auswerteeinheit
- B
- Kurve des Kraftverlaufs
- C
- Kurve des Kraftverlaufs
- D
- Kurve des Kraftverlaufs
- E
- Kurve des Kraftverlaufs
- F
- Kraft
- G
- Kurve des Kraftverlaufs
- H
- Kurve des Kraftverlaufs
- M, M1, M2
- Antriebsmotoren
- S, S1, S2
- Kraftsensoren
- T
- Zeit
- T1
- vorbestimmte Zeitdauer
- T2
- variabel einstellbare Zeitdauer
- X1
- erster vorbestimmter Kraftschwellenwert
- X2
- zweiter vorbestimmter Kraftschwellenwert
- XV
- variabel einstellbarer Kraftschwellenwert
- S10–S44
- Verfahrensschritte
