DE112017006223T5

DE112017006223T5 - Vorrichtung und Verfahren zur automatischen Einstellung der Fahrersitzhaltung

Info

Publication number: DE112017006223T5
Application number: DE112017006223.3T
Authority: DE
Inventors: Tao Wang
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-12-12
Filing date: 2017-12-12
Publication date: 2019-09-19
Also published as: JP2020513372A; JP6899905B2; WO2018109656A1; CN108608894A; US11155184B1

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf die Einstellung von Fahrzeugsitz- und Lenkradstellungen und bezieht sich insbesondere auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur automatischen Einstellung der Fahrersitzhaltung. Das Verfahren zur automatischen Einstellung der Fahrersitzhaltung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die folgenden Schritte: Bestimmen eines Ergonomieparameters, der einem Nutzer entspricht; Berechnen eines Sitzstellungsparameters gemäß dem Ergonomieparameter; Einstellen einer Sitzstellung gemäß dem Sitzstellungsparameter; Berechnen eines Lenkradstellungsparameters gemäß dem Ergonomieparameter; und Einstellen einer Lenkradstellung gemäß dem Lenkradstellungsparameter.

Description

Technisches Erfindungsgebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf die Einstellung von Fahrzeugsitz- und Lenkradstellungen und bezieht sich insbesondere auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur automatischen Einstellung der Fahrersitzhaltung.
Allgemeiner Stand der Technik
Die meisten Sitze in modernen Autos sind elektrisch einstellbar und werden auch Elektrositze genannt. Eine Bewertung des Fahrzeugkomforts durch eine Person basiert zum größten Teil auf ihrer Erfahrung mit dem Sitz, daher müssen in Fahrzeugen verbaute Elektrositze zwei Hauptanforderungen erfüllen, nämlich Anwenderfreundlichkeit und Komfort. Mit anderen Worten: Mittels eines Steuerschlüssels kann der Fahrer nicht nur das beste Sichtfeld erreichen, das zum Bedienen des Lenkrads, der Pedale und des Schaltknüppels usw. zweckmäßig ist, sondern auch den Sitz in eine optimale Stellung einstellen, um den angenehmsten und gewohnten Sitzwinkel zu erreichen. Um diese Anforderungen zu erfüllen, verwenden Kraftfahrzeughersteller ständig mechanische und elektrische technische Mittel zur Herstellung einstellbarer Elektrositze.
Viele Faktoren sind zu berücksichtigen, wenn ein Sitz eingestellt wird, z. B. die Größe einer Person, das Gewicht und die Lenkradstellung, jedoch ist es für den durchschnittlichen Nutzer keine einfache Angelegenheit, den Sitz auf die für ihn geeignetste Stellung einzustellen. Zusätzlich muss die Sitzeinstellung auch das Erreichen einer Übereinstimmung mit der Lenkradstellung berücksichtigen, und dies erhöht die Schwierigkeit der Sitzeinstellung weiter. Des Weiteren wird eine Änderung der Sitzstellung zu einer Änderung des Abstands zwischen dem Airbag und dem Kopf des Fahrers führen, und dies kann ein Sicherheitsrisiko erhöhen; dieses Problem ist in der Industrie lange nicht erkannt worden.
Inhalt der Erfindung
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur automatischen Einstellung der Fahrersitzhaltung bereitzustellen, das Vorteile aufweist, wie zum Beispiel eine Erhöhung von Fahrkomfort und Sicherheit.
Ein Verfahren zur automatischen Einstellung der Fahrersitzhaltung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die folgenden Schritte:

Bestimmen eines Ergonomieparameters, der einem Nutzer entspricht;
Berechnen eines Sitzstellungsparameters gemäß dem Ergonomieparameter;
Einstellen einer Sitzstellung gemäß dem Sitzstellungsparameter;
Berechnen eines Lenkradstellungsparameters gemäß dem Ergonomieparameter; und
Einstellen einer Lenkradstellung gemäß dem Lenkradstellungsparameter.

Bei dem oben erwähnten Verfahren wird der Ergonomieparameter, der dem Nutzer entspricht, vorzugsweise auf die folgende Art und Weise bestimmt:

Empfangen eines individuellen Parameters, der mit dem Nutzer verknüpft ist, wobei der individuelle Parameter eines oder mehrere von Folgenden umfasst: Geschlecht, Größe, Gewicht und Alter; und
Suchen in einem Speicher nach einem Ergonomieparametersatz eines Standard-Menschmodells, der dem individuellen Parameter entspricht.

Bei dem oben erwähnten Verfahren wird vorzugsweise eine Stellung einer Ferse eines Standard-Menschmodells auf einem Fahrzeugboden als ein Bezugspunkt genommen, der Fahrzeugboden wird als eine Bezugsebene genommen, und der Sitzstellungsparameter umfasst den horizontalen Abstand vom Bezugspunkt zu einem Verbindungspunkt eines Rumpfes und eines Oberschenkels des Standard-Menschmodells, die Höhe des Verbindungspunkts des Rumpfes und des Oberschenkels des Standard-Menschmodells relativ zur Bezugsebene und die Höhe des Kopfes des Standard-Menschmodells relativ zur Bezugsebene.
Bei dem oben erwähnten Verfahren werden der horizontale Abstand S_Ferse vom Bezugspunkt zum Verbindungspunkt von Rumpf und Oberschenkel des Standard-Menschmodells, die Höhe H_H des Verbindungspunkts von Rumpf und Oberschenkel des Standard-Menschmodells relativ zur Bezugsebene und die Höhe H_Kopf des Kopfes des Standard-Menschmodells relativ zur Bezugsebene auf die folgende Art und Weise berechnet: $S_{F e r s e} = L_{S c h i e n b i e n} * sin (θ_{5} + θ_{7} - 90 °) + L_{O S} * c o s θ_{7}$
$t a n θ_{9} = [H_{A u g e} - H_{S c h u l t e r} + (H_{S c h u l t e r} - H H_{B e c k e n}) * cos θ_{1} + H_{H} - H_{A r m a t u r}] / S_{A r m a t u r}$
$H_{K o p f} = (H_{S c h u l t e r} - H_{B e c k e n}) * cos θ_{1} + H_{H} + H - H_{S c h u l t e r}$
wobei L_Schienbein die Strecke von Knie bis Ferse des Standard-Menschmodells ist, L_OS die Länge des Oberschenkels des Standard-Menschmodells ist, H_Auge die Höhe von Auge bis Ferse des Standard-Menschmodells ist, H_Schulter die Höhe von Schulter bis Ferse des Standard-Menschmodells ist, H_Becken die Höhe von Becken bis Ferse des Standard-Menschmodells ist, H die Höhe des Standard-Menschmodells ist, θ₁ der eingeschlossene Winkel zwischen einem Rücken des Standard-Menschmodells und einer vertikalen Linie ist, θ₅ der eingeschlossene Winkel zwischen Oberschenkel und Wade des Standard-Menschmodells ist, θ₇ der eingeschlossene Winkel zwischen Oberschenkel des Standard-Menschmodells und einer horizontalen Linie ist und θ₉ der eingeschlossene Winkel zwischen einer unteren Sichtlinie des Standard-Menschmodells und einer horizontalen Linie ist.
Bei dem oben erwähnten Verfahren umfasst der Lenkradstellungsparameter vorzugsweise den horizontalen Abstand von einem Lenkradmittelpunkt zum Verbindungspunkt von Rumpf und Oberschenkel des Standard-Menschmodells und die Höhe des Lenkradmittelpunkts relativ zur Bezugsebene.
Bei dem oben erwähnten Verfahren werden vorzugsweise der horizontale Abstand S_Lenkrad vom Lenkradmittelpunkt zum Verbindungspunkt von Rumpf und Oberschenkel des Standard-Menschmodells und die Höhe H_Lenkrad des Lenkradmittelpunkts relativ zur Bezugsebene auf die folgende Art und Weise berechnet: $S_{L e n k r a d} = L_{O A} * sin θ_{2} + L_{U A} * sin (θ_{3} - θ_{2}) - S_{K o p f}$
$S_{K o p f} = (H_{S c h u l t e r} - H_{B e c k e n}) * sin θ_{1}$
$H_{L e n k r a d} = (H_{S c h u l t e r} - H_{B e c k e n}) * cos θ_{1} - L_{O A} * cos θ_{2} + L_{U A} * sin (θ_{3} - θ_{2}) + H_{H}$
wobei H_Schulter die Höhe von Schulter bis Ferse des Standard-Menschmodells ist, H_Becken die Höhe von Becken bis Ferse des Standard-Menschmodells ist, L_OA die Länge eines Oberarms des Standard-Menschmodells ist, L_UA die Länge eines Unterarms des Standard-Menschmodells ist, θ₁ der eingeschlossene Winkel zwischen dem Rücken des Standard-Menschmodells und einer vertikalen Linie ist, θ₂ der eingeschlossene Winkel zwischen dem Oberarm des Standard-Menschmodells und einer vertikalen Linie ist und θ₃ der eingeschlossene Winkel zwischen dem Oberarm und dem Unterarm des Standard-Menschmodells ist.
Das oben erwähnt Verfahren umfasst des Weiteren vorzugsweise die folgenden Schritte:
Berechnen des direkten Abstands D_Nase-Lenkrad von der Spitze einer Nase des Standard-Menschmodells zum Lenkradmittelpunkt auf die folgende Art und Weise: $D_{N a s e - L e n k r a d} \approx \sqrt{{(H_{A u g e} - H_{S c h u l t e r})}^{2} + S_{L e n k r a d}^{2}}$
Ausgeben des berechneten direkten Abstands D_Nase-Lenkrad von der Spitze der Nase des Standard-Menschmodells zum Lenkradmittelpunkt an eine Airbag-Steuereinheit.
Bei dem oben erwähnten Verfahren bestimmt vorzugsweise die Airbag-Steuereinheit eine Airbag-Auslösezeit TTF_Insasse auf die folgende Art und Weise: $T T F_{I n s a s s e} = T T F_{50} + a * (D_{N a s e - L e n k r a d} - D_{N a s e - L e n k r a d_S t a n d a r d})$
wobei TTF₅₀ die Airbag-Auslösezeit in einer Sicherheitsspezifikation ist, die erforderlich ist, wenn der direkte Abstand von der Spitze der Nase des Standard-Menschmodells zum Lenkradmittelpunkt D_{Nase-Lenkrad_Standard} ist, und a eine Konstante in Bezug auf die Fahrzeuggeschwindigkeit ist und experimentell bestimmt wird.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur automatischen Einstellung der Fahrersitzhaltung bereitzustellen, das Vorteile aufweist, wie zum Beispiel eine Erhöhung von Fahrkomfort und Sicherheit.
Eine Vorrichtung zur automatischen Einstellung der Fahrersitzhaltung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst Folgendes:

einen Elektromotor;
einen Ausführungsmechanismus, der dazu ausgelegt ist, Stellungen eines Sitzes und eines Lenkrads einzustellen;
einen Antriebsmechanismus, der mit dem Elektromotor und dem Ausführungsmechanismus gekoppelt ist und der dazu ausgelegt ist, Antriebsleistung des Elektromotors zum Ausführungsmechanismus zu übertragen;
eine Steuereinheit, die mit dem Elektromotor gekoppelt ist und zu Folgendem ausgelegt ist:
- Bestimmen eines Ergonomieparameters, der einem Nutzer entspricht;
- Berechnen eines Sitzstellungsparameters gemäß dem Ergonomieparameter;
- Einstellen einer Sitzstellung gemäß dem Sitzstellungsparameter durch Steuern des Elektromotors;
- Berechnen eines Lenkradstellungsparameters gemäß dem Ergonomieparameter; und
- Einstellen einer Lenkradstellung gemäß dem Lenkradstellungsparameter durch Steuern des Elektromotors.

Figurenliste
Die oben erwähnten und/oder andere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende Beschreibung von verschiedenen Aspekten, die Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen nimmt, klarer und einfacher zu verstehen sein. In den Zeichnungen werden identische oder ähnliche Einheiten durch identische Bezeichner angegeben. Die Zeichnungen umfassen Folgendes:

1 ist ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung zur automatischen Einstellung der Fahrersitzhaltung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine schematische Darstellung eines Standard-Menschmodells in einem fahrenden Zustand.
3 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur automatischen Einstellung der Fahrersitzhaltung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Besondere Ausführungsformen
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend umfassender unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen erklärt, in denen schematische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt werden. Allerdings kann die vorliegende Erfindung in anderen Formen umgesetzt werden und sollte nicht als auf die hier angegebenen Ausführungsformen beschränkt interpretiert werden. Die angegebenen Ausführungsformen sollen die Offenbarung hier umfassend und vollständig werden lassen, um den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung umfassender für Fachleute zu kommunizieren.
In dieser Beschreibung geben Begriffe wie zum Beispiel „enthalten“ und „umfassen“ an, dass zusätzlich dazu, dass Einheiten und Schritte direkt und explizit in der Beschreibung und den Ansprüchen erwähnt werden, die technische Lösung der vorliegenden Erfindung Szenarien nicht ausschließt, in denen es andere Einheiten und Schritte gibt, die nicht direkt oder explizit erwähnt worden sind.
Die 1 ist ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung zur automatischen Einstellung der Fahrersitzhaltung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein in der 1 gezeigtes System 10 umfasst einen Elektromotor 110, einen Antriebsmechanismus 120, einen Ausführungsmechanismus 130 und eine Steuereinheit 140. Der Antriebsmechanismus 120 ist mit dem Elektromotor 110 gekoppelt und überträgt Antriebsleistung vom Elektromotor zum Ausführungsmechanismus 130 (z. B. einer Sitzeinstellungsvorrichtung und einer Lenkradeinstellungsvorrichtung). Die Steuereinheit 140 ist mit dem Elektromotor 110 gekoppelt, um den Betrieb des Letzteren zu steuern.
Wie in der 1 gezeigt wird, umfasst die Steuereinheit 140 ein Eingangsmodul 141, eine Steuerung 142, einen Speicher 143 und ein Ausgangsmodul 144, wobei die Steuerung 142 mit dem Eingangsmodul 141, dem Speicher 143 und dem Ausgangsmodul 144 gekoppelt ist. Die Arbeitsprinzipien der Steuereinheit werden nachstehend beschrieben.

Das Eingangsmodul 141 kann Nutzerdaten empfangen, die von einem Nutzer eingegeben werden oder von einer externen Einrichtung (z. B. einem mobilen Endgerät) gesendet werden, z. B. individuelle, mit dem Nutzer verknüpfte Parameter. Die individuellen Parameter können eines oder mehrere von Folgenden umfassen: Geschlecht, Größe und Alter. Der Speicher 143 speichert einen Ergonomieparametersatz, z. B. GB 10000-1988 Human Dimensions of Chinese Adults. Der Parametersatz kann gemäß einer Nutzerkategorie gespeichert werden. Die Tabelle 1 zeigt beispielhaft einen Ergonomieparameterteilsatz eines Standard-Menschmodells für einen chinesischen Mann von 1780 mm Größe. Tabelle 1

Parameter-Bezeichnung	Bedeutung	Wert
H	Größe	1780 mm
L_OA	Oberarmlänge	338 mm
L_UA	Unterarmlänge	258 mm
L_OS	Oberschenkellänge	505 mm
L_WL	Wadenlänge	403 mm
L_Schienbein	Strecke von Knie bis Ferse	481 mm
H_Becken	Höhe von Becken bis Ferse	856 mm
H_Schulter	Höhe von Schulter bis Ferse	1455 mm
H_Auge	Höhe von Auge bis Ferse	1664 mm

Die Steuerung 142 greift auf den Speicher 143 zu und sucht nach Ergonomieparametern, die den Nutzerdaten entsprechen. Die Steuerung 142 kann Sitzstellungsparameter und Lenkradstellungsparameter gemäß den ermittelten Ergonomieparametern berechnen.

Die 2 ist eine schematische Darstellung eines Standard-Menschmodells in einem fahrenden Zustand und wird zum Verständnis der Bedeutung der nachstehend beschriebenen Sitzstellungsparameter und der Lenkradstellungsparameter hilfreich sein; die Bedeutungen der verschiedenen, in der Figur verwendeten Bezeichner sind wie in der nachstehenden Tabelle 2 angegeben. Tabelle 2

Nr.	Bezeichner	Bedeutung	Anmerkungen
1	θ₁	eingeschlossener Winkel zwischen Rücken des Standard-Menschmodells und vertikaler Linie	14° < θ₁ < 16°, Default-Wert 15°
2	θ₂	eingeschlossener Winkel zwischen Oberarm des Standard-Menschmodells und vertikaler Linie	15° < θ₂ < 35°, Default-Wert 25°
3	θ₃	eingeschlossener Winkel zwischen Oberarm und Unterarm des Standard-Menschmodells	110° < θ₃ < 130°, Default-Wert 120°
4	θ₄	eingeschlossener Winkel zwischen Rumpf und Oberschenkel des Standard-Menschmodells	90° < θ₄ < 115°, Default-Wert 100°
5	θ₅	eingeschlossener Winkel zwischen Oberschenkel und Wade des Standard-Menschmodells	100° < θ₅ < 120°, Default-Wert 110°
6	θ₆	eingeschlossener Winkel zwischen Wade und Fuß des Standard-Menschmodells	85° < θ₆ < 95°, Default-Wert 90°
7	θ₇	eingeschlossener Winkel zwischen Oberschenkel des Standard-Menschmodells und horizontaler Linie	4° < θ₇ < 8°, Default-Wert 6°
8	θ₈	eingeschlossener Winkel zwischen Lenkrad und horizontaler Linie	Konstante, bestimmt durch Fahrzeugmodell
9	θ₉	eingeschlossener Winkel zwischen unterer Sichtlinie des Standard-Menschmodells und horizontaler Linie	θ₉ > 15°, Default-Wert 20°
10	H_H	Höhe eines Verbindungspunkts (H-Punkt) von Rumpf und Oberschenkel des Standard-Menschmodells relativ zum Fahrzeugboden (Bezugsebene)	Sitzstellungsparameter
11	H_Armaturen	Höhe der Oberseite des Fahrzeugarmaturenbretts relativ zur Bezugsebene	Konstante, bestimmt durch Fahrzeugmodell
12	H_Lenkrad	Höhe des Lenkradmittelpunkts relativ zur Bezugsebene	Lenkrad-stellungsparameter
13	H_Kopf	Höhe des Kopfes des Standard-Menschmodells relativ zur Bezugsebene	Sitzstellungsparameter
14	S_Ferse	horizontaler Abstand zwischen Ferse des Standard-Menschmodells und H-Punkt	Sitzstellungsparameter
15	S_Kopf	horizontaler Abstand zwischen Kopf des Standard-Menschmodells und H-Punkt
16	S_Lenkrad	horizontaler Abstand zwischen Lenkradmittelpunkt und H-Punkt	Lenkrad-stellungsparameter
17	P_Bremse	Stellung der Ferse des Standard-Menschmodells auf dem Fahrzeugboden (Bezugspunkt P)	Konstante, bestimmt durch Fahrzeugmodell
18	D_Nase-Lenkrad	Abstand von der Spitze der Nase des Standard-Menschmodells zum Lenkradmittelpunkt	verwendet, um Airbag-Auslösezeit anzupassen

In dieser Ausführungsform umfassen die Sitzstellungsparameter den horizontalen Abstand S_Ferse vom Bezugspunkt P zum Verbindungspunkt (H-Punkt) von Rumpf und Oberschenkel des Standard-Menschmodells, die Höhe H_H des H-Punkts relativ zur Bezugsebene und die Höhe H_Kopf des Kopfes des Standard-Menschmodells relativ zur Bezugsebene.
Vorzugsweise berechnet die Steuerung 142 diese Sitzstellungsparameter gemäß den folgenden Formeln: $S_{F e r s e} = L_{S c h i e n b e i n} * sin (θ_{5} + θ_{7} - 90 °) + L_{O S} * c o s θ_{7}$
$\begin{array}{l} tan θ_{9} = \\ [H_{A u g e} - H_{S c h u l t e r} + (H_{S c h u l t e r} - H_{B e c k e n}) * cos θ_{1} + H_{H} - H_{A r m a t u r}] / S_{A r m a t u r} \end{array}$
$H_{K o p f} = (H_{s c h u l t e r} - H_{B e c k e n}) * cos θ_{1} + H_{H} + H - H_{S c h u l t e r}$
Die Bedeutungen der Elemente in den Formeln (1) - (3) sind die gleichen wie in der Tabelle 1 und der Tabelle 2, d. h. L_Schienbein ist die Strecke von Knie bis Ferse des Standard-Menschmodells ist, L_OS ist die Länge des Oberschenkels des Standard-Menschmodells, H_Auge ist die Höhe von Auge bis Ferse des Standard-Menschmodells, H_Schulter ist die Höhe von Schulter bis Ferse des Standard-Menschmodells, H_Becken ist die Höhe von Becken bis Ferse des Standard-Menschmodells, H ist die Größe des Standard-Menschmodells, θ₁ ist der eingeschlossene Winkel zwischen dem Rücken des Standard-Menschmodells und einer vertikalen Linie, θ₅ ist der eingeschlossene Winkel zwischen Oberschenkel und Wade des Standard-Menschmodells, θ₇ ist der eingeschlossene Winkel zwischen Oberschenkel des Standard-Menschmodells und einer horizontalen Linie, und θ₉ ist der eingeschlossene Winkel zwischen der unteren Sichtlinie des Standard-Menschmodells und einer horizontalen Linie.
Die Steuerung 142 wird einen Elektromotor-Antriebsbefehl gemäß den oben erwähnten Sitzstellungsparametern generieren und den Antriebsbefehl an den Elektromotor 110 über das Ausgangsmodul 144 ausgeben; somit bewirkt die Steuerung 142 durch Steuern des Elektromotors 110, dass der Sitz in die angeforderte Stellung eingestellt wird. In dieser Ausführungsform kann die Steuerung 142 Lenkradstellungsparameter gemäß den Ergonomieparametern berechnen. Die Lenkradstellungsparameter umfassen zum Beispiel den horizontalen Abstand S_Lenkrad vom Lenkradmittelpunkt zum H-Punkt und die Höhe H_Lenkrad des Lenkradmittelpunkts relativ zur Bezugsebene.
Vorzugsweise berechnet die Steuerung 142 diese Lenkradstellungsparameter gemäß den folgenden Formeln: $S_{L e n k r a d} = L_{O A} * sin θ_{2} + L_{U A} * sin (θ_{3} - θ_{2}) - S_{K o p f}$
$S_{K o p f} = (H_{S c h u l t e r} - H_{B e c k e n}) * sin θ_{1}$
$H_{L e n k r a d} = (H_{S c h u l t e r} - H_{B e c k e n}) * cos θ_{1} - L_{O A} * cos θ_{2} + L_{U A} * sin (θ_{3} - θ_{2}) + H_{H}$
Die Bedeutungen der Elemente in den oben genannten Formeln (4) - (6) sind die gleichen wie in der Tabelle 1 und der Tabelle 2, d. h. H_Schulter ist die Höhe von Schulter bis Ferse des Standard-Menschmodells, H_Becken ist die Höhe von Becken bis Ferse des Standard-Menschmodells, L_OA ist die Länge des Oberarms des Standard-Menschmodells, L_UA ist die Länge des Unterarms des Standard-Menschmodells, θ₁ ist der eingeschlossene Winkel zwischen dem Rücken des Standard-Menschmodells und einer vertikalen Linie, θ₂ ist der eingeschlossene Winkel zwischen dem Oberarm des Standard-Menschmodells und einer vertikalen Linie, und θ₃ ist der eingeschlossene Winkel zwischen dem Oberarm und dem Unterarm des Standard-Menschmodells.
Die Steuerung 142 wird einen Elektromotor-Antriebsbefehl gemäß den oben erwähnten Lenkradstellungsparametern generieren und den entsprechenden Antriebsbefehl an den Elektromotor 110 über das Ausgangsmodul 144 ausgeben, wodurch bewirkt wird, dass das Lenkrad durch Steuerung des Elektromotors 110 in die angeforderte Stellung eingestellt wird.
In dieser Ausführungsform ist die Steuerung 142 auch dazu ausgelegt, den direkten Abstand D_Nase-Lenkrad von der Spitze der Nase des Standard-Menschmodells zum Lenkradmittelpunkt gemäß den Ergonomieparametern zu berechnen und ein Berechnungsergebnis an eine Airbag-Steuereinheit über das Ausgangsmodul 144 auszugeben. Vorzugsweise kann dieser Parameter unter Verwendung der folgenden Formel berechnet werden: $D_{N a s e - L e n k r a d} \approx \sqrt{{(H_{A u g e} - H_{S c h u l t e r})}^{2} + S_{L e n k r a d}^{2}}$
Als Beispiel: Die Airbag-Steuereinheit kann die Airbag-Auslösezeit TTF_Insasse gemäß dem oben erwähnten direkten Abstand D_Nase-Lenkrad auf die folgende Art und Weise anpassen: $T T F_{I n s a s s e} = T T F_{50} + a * (D_{N a s e - L e n k r a d} - D_{N a s e - L e n k r a d_S t a n d a r d})$
Hier ist TTF₅₀ die Airbag-Auslösezeit in einer Sicherheitsspezifikation, die erforderlich ist, wenn der direkte Abstand von der Spitze der Nase des Standard-Menschmodells zum Lenkradmittelpunkt D_{Nase-Lenkrad_Standard} ist, und a ist eine Konstante in Bezug auf die Fahrzeuggeschwindigkeit und wird experimentell bestimmt.
Die 3 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur automatischen Einstellung der Fahrersitzhaltung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Um die Erklärung zu erleichtern, wird die oben genannte Vorrichtung zur automatischen Einstellung der Fahrersitzhaltung, die in der 1 gezeigt wird, verwendet, um das Verfahren dieser Ausführungsform umzusetzen, es ist jedoch zu betonen, dass das Verfahren dieser Ausführungsform nicht von einer Vorrichtung mit einer spezifischen Struktur abhängig ist.
Wie in der 3 gezeigt wird, empfängt das Eingangsmodul 141 im Schritt S311 individuelle Parameter, die mit einem Nutzer verknüpft sind, und wie oben angegeben wird, umfassen diese individuellen Parameter einen oder mehrere von Folgenden: Geschlecht, Größe, Gewicht und Alter. Dann wird der Schritt S312 durchgeführt: Die Steuerung 142 greift auf den Speicher 143 zu, um nach Ergonomieparametern zu suchen, die den Nutzerdaten entsprechen; diese Ergonomieparameter können zum Beispiel die in der Tabelle 1 gezeigte Form annehmen.
Dann wird der Schritt S313 durchgeführt: Die Steuerung 142 berechnet Sitzstellungsparameter gemäß den ermittelten Ergonomieparametern. Die Sitzstellungsparameter umfassen zum Beispiel den horizontalen Abstand S_Ferse vom Bezugspunkt P zum Verbindungspunkt (H-Punkt) von Rumpf und Oberschenkel des Standard-Menschmodells, die Höhe H_H des H-Punkts relativ zur Bezugsebene und die Höhe H_Kopf des Kopfes des Standard-Menschmodells relativ zur Bezugsebene. Wie oben angegeben wird, kann die Steuerung 142 diese Sitzstellungsparameter gemäß den oben genannten Formeln (1) - (3) berechnen.
Dann generiert die Steuerung 142 im Schritt S314 einen Elektromotor-Antriebsbefehl gemäß den oben erwähnten Sitzstellungsparametern und gibt den Antriebsbefehl an den Elektromotor 110 über das Ausgangsmodul 144 aus, wodurch bewirkt wird, dass der Sitz in die angeforderte Stellung eingestellt wird.
Dann wird der Schritt S315 durchgeführt: Die Steuerung 142 berechnet Lenkradstellungsparameter gemäß den Ergonomieparametern. Die Lenkradstellungsparameter umfassen zum Beispiel den horizontalen Abstand S_Lenkrad vom Lenkradmittelpunkt zum H-Punkt und die Höhe H_Lenkrad des Lenkradmittelpunkts relativ zur Bezugsebene. Wie oben angegeben wird, kann die Steuerung 142 diese Lenkradstellungsparameter gemäß den oben genannten Formeln (4) - (6) berechnen.
Dann generiert die Steuerung 142 im Schritt S316 einen Elektromotor-Antriebsbefehl gemäß den oben erwähnten Lenkradstellungsparametern und gibt den Antriebsbefehl an den Elektromotor 110 über das Ausgangsmodul 144 aus, wodurch bewirkt wird, dass das Lenkrad in die angeforderte Stellung eingestellt wird.
Schließlich wird der Schritt S317 durchgeführt: Die Steuerung 142 berechnet den direkten Abstand D_Nase-Lenkrad von der Spitze der Nase des Standard-Menschmodells zum Lenkradmittelpunkt gemäß der oben genannten Formel (7) und gibt ein Berechnungsergebnis an die Airbag-Steuereinheit über das Ausgangsmodul 144 aus.
Die hier aufgeführten Ausführungsformen und Beispiele werden zur bestmöglichen Erklärung der Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Technologie und spezifischer Anwendungen davon bereitgestellt und ermöglichen dadurch Fachleuten, die vorliegende Erfindung umzusetzen und zu verwenden. Allerdings werden Fachleute wissen, dass die oben genannten Beschreibungen und Beispiele lediglich zur Erleichterung der Erklärung und Darstellung bereitgestellt werden. Die aufgeführten Beschreibungen sollen nicht alle Aspekte der vorliegenden Erfindung abdecken oder die vorliegende Erfindung auf präzise die offenbarten Formen einschränken.
In Anbetracht des oben Genannten wird der Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung durch die folgenden Ansprüche bestimmt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

GB 100001988 [0022]

Claims

Verfahren zur automatischen Einstellung der Fahrersitzhaltung, gekennzeichnet dadurch, dass es die folgenden Schritte umfasst: Bestimmen eines Ergonomieparameters, der einem Nutzer entspricht; Berechnen eines Sitzstellungsparameters gemäß dem Ergonomieparameter; Einstellen einer Sitzstellung gemäß dem Sitzstellungsparameter; Berechnen eines Lenkradstellungsparameters gemäß dem Ergonomieparameter; und Einstellen einer Lenkradstellung gemäß dem Lenkradstellungsparameter.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Ergonomieparameter, der dem Nutzer entspricht, auf die folgende Art und Weise bestimmt wird: Empfangen eines individuellen Parameters, der mit dem Nutzer verknüpft ist, wobei der individuelle Parameter eines oder mehrere von Folgenden umfasst: Geschlecht, Größe, Gewicht und Alter; und Suchen in einem Speicher nach einem Ergonomieparametersatz eines Standard-Menschmodells, der dem individuellen Parameter entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Stellung einer Ferse eines Standard-Menschmodells auf einem Fahrzeugboden als ein Bezugspunkt genommen wird, der Fahrzeugboden als eine Bezugsebene genommen wird und der Sitzstellungsparameter den horizontalen Abstand vom Bezugspunkt zu einem Verbindungspunkt eines Rumpfes und eines Oberschenkels des Standard-Menschmodells, die Höhe des Verbindungspunkts des Rumpfes und des Oberschenkels des Standard-Menschmodells relativ zur Bezugsebene und die Höhe des Kopfes des Standard-Menschmodells relativ zur Bezugsebene umfasst.
. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der horizontale Abstand S_Ferse vom Bezugspunkt zum Verbindungspunkt von Rumpf und Oberschenkel des Standard-Menschmodells, die Höhe H_H des Verbindungspunkts von Rumpf und Oberschenkel des Standard-Menschmodells relativ zur Bezugsebene und die Höhe H_Kopf des Kopfes des Standard-Menschmodells relativ zur Bezugsebene auf die folgende Art und Weise berechnet werden: $S_{F e r s e} = L_{S c h i e n b i e n} * sin (θ_{5} + θ_{7} - 90 °) + L_{O S} * c o s θ_{7}$
$\begin{array}{l} t a n θ_{9} = \\ [H_{A u g e} - H_{S c h u l t e r} + (H_{S c h u l t e r} - H H_{B e c k e n}) * cos θ_{1} + H_{H} - H_{A r m a t u r}] / S_{A r m a t u r} \end{array}$
$H_{K o p f} = (H_{S c h u l t e r} - H_{B e c k e n}) * cos θ_{1} + H_{H} + H - H_{S c h u l t e r}$
wobei L_Schienbein die Strecke von Knie bis Ferse des Standard-Menschmodells ist, L_OS die Länge des Oberschenkels des Standard-Menschmodells ist, H_Auge die Höhe von Auge bis Ferse des Standard-Menschmodells ist, H_Schulter die Höhe von Schulter bis Ferse des Standard-Menschmodells ist, H_Becken die Höhe von Becken bis Ferse des Standard-Menschmodells ist, H die Höhe des Standard-Menschmodells ist, θ₁ der eingeschlossene Winkel zwischen einem Rücken des Standard-Menschmodells und einer vertikalen Linie ist, θ₅ der eingeschlossene Winkel zwischen Oberschenkel und Wade des Standard-Menschmodells ist, θ₇ der eingeschlossene Winkel zwischen Oberschenkel des Standard-Menschmodells und einer horizontalen Linie ist und θ₉ der eingeschlossene Winkel zwischen einer unteren Sichtlinie des Standard-Menschmodells und einer horizontalen Linie ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Lenkradstellungsparameter den horizontalen Abstand von einem Lenkradmittelpunkt zum Verbindungspunkt von Rumpf und Oberschenkel des Standard-Menschmodells und die Höhe des Lenkradmittelpunkts relativ zur Bezugsebene umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der horizontale Abstand S_Lenkrad vom Lenkradmittelpunkt zum Verbindungspunkt von Rumpf und Oberschenkel des Standard-Menschmodells und die Höhe H_Lenkrad des Lenkradmittelpunkts relativ zur Bezugsebene auf die folgende Art und Weise berechnet werden: $S_{L e n k r a d} = L_{O A} * sin θ_{2} + L_{U A} * sin (θ_{3} - θ_{2}) - S_{K o p f}$
$S_{K o p f} = (H_{S c h u l t e r} - H_{B e c k e n}) * sin θ_{1}$
$H_{L e n k r a d} = (H_{S c h u l t e r} - H_{B e c k e n}) * cos θ_{1} - L_{O A} * cos θ_{2} + L_{U A} * sin (θ_{3} - θ_{2}) + H_{H}$
wobei H_Schulter die Höhe von Schulter bis Ferse des Standard-Menschmodells ist, H_Becken die Höhe von Becken bis Ferse des Standard-Menschmodells ist, L_OA die Länge eines Oberarms des Standard-Menschmodells ist, L_UA die Länge eines Unterarms des Standard-Menschmodells ist, θ₁ der eingeschlossene Winkel zwischen dem Rücken des Standard-Menschmodells und einer vertikalen Linie ist, θ₂ der eingeschlossene Winkel zwischen dem Oberarm des Standard-Menschmodells und einer vertikalen Linie ist und θ₃ der eingeschlossene Winkel zwischen dem Oberarm und dem Unterarm des Standard-Menschmodells ist.
Verfahren nach Anspruch 6, das des Weiteren die folgenden Schritte umfasst: Berechnen des direkten Abstands D_Nase-Lenkrad von der Spitze einer Nase des Standard-Menschmodells zum Lenkradmittelpunkt auf die folgende Art und Weise: $D_{N a s e - L e n k r a d} \approx \sqrt{{(H_{A u g e} - H_{S c h u l t e r})}^{2} + S_{L e n k r a d}^{2}}$
Ausgeben des berechneten direkten Abstands D_Nase-Lenkrad von der Spitze der Nase des Standard-Menschmodells zum Lenkradmittelpunkt an eine Airbag-Steuereinheit.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Airbag-Steuereinheit eine Airbag-Auslösezeit TTF_Insasse auf die folgende Art und Weise bestimmt: $T T F_{I n s a s s e} = T T F_{50} + a * (D_{N a s e - L e n k r a d} - D_{N a s e - L e n k r a d_S t a n d a r d})$
wobei TTF₅₀ die Airbag-Auslösezeit in einer Sicherheitsspezifikation ist, die erforderlich ist, wenn der direkte Abstand von der Spitze der Nase des Standard-Menschmodells zum Lenkradmittelpunkt D_{Nase-Lenkrad_Standard} ist, und a eine Konstante in Bezug auf die Fahrzeuggeschwindigkeit ist und experimentell bestimmt wird.
Vorrichtung zur automatischen Einstellung der Fahrersitzhaltung, die Folgendes umfasst: einen Elektromotor; einen Ausführungsmechanismus, der dazu ausgelegt ist, Stellungen eines Sitzes und eines Lenkrads einzustellen; einen Antriebsmechanismus, der mit dem Elektromotor und dem Ausführungsmechanismus gekoppelt ist und der dazu ausgelegt ist, Antriebsleistung des Elektromotors zum Ausführungsmechanismus zu übertragen; eine Steuereinheit, die mit dem Elektromotor gekoppelt ist und zu Folgendem ausgelegt ist: Bestimmen eines Ergonomieparameters, der einem Nutzer entspricht; Berechnen eines Sitzstellungsparameters gemäß dem Ergonomieparameter; Einstellen einer Sitzstellung gemäß dem Sitzstellungsparameter durch Steuern des Elektromotors; Berechnen eines Lenkradstellungsparameters gemäß dem Ergonomieparameter; und Einstellen einer Lenkradstellung gemäß dem Lenkradstellungsparameter durch Steuern des Elektromotors.
Vorrichtung zur automatischen Einstellung der Fahrersitzhaltung nach Anspruch 9, wobei die Steuereinheit den Ergonomieparameter, der dem Nutzer entspricht, auf die folgende Art und Weise bestimmt Empfangen eines individuellen Parameters, der mit dem Nutzer verknüpft ist, wobei der individuelle Parameter eines oder mehrere von Folgenden umfasst: Geschlecht, Größe, Gewicht und Alter; und Suchen in einem Speicher nach einem Ergonomieparametersatz eines Standard-Menschmodells, der dem individuellen Parameter entspricht.
Vorrichtung zur automatischen Einstellung der Fahrersitzhaltung nach Anspruch 10, wobei eine Stellung einer Ferse eines Standard-Menschmodells auf einem Fahrzeugboden als ein Bezugspunkt genommen wird, der Fahrzeugboden als eine Bezugsebene genommen wird und der Sitzstellungsparameter den horizontalen Abstand vom Bezugspunkt zu einem Verbindungspunkt eines Rumpfes und eines Oberschenkels des Standard-Menschmodells, die Höhe des Verbindungspunkts des Rumpfes und des Oberschenkels des Standard-Menschmodells relativ zur Bezugsebene und die Höhe des Kopfes des Standard-Menschmodells relativ zur Bezugsebene umfasst.
Vorrichtung zur automatischen Einstellung der Fahrersitzhaltung nach Anspruch 11, wobei die Steuereinheit den horizontalen Abstand S_Ferse vom Bezugspunkt zum Verbindungspunkt von Rumpf und Oberschenkel des Standard-Menschmodells, die Höhe H_H des Verbindungspunkts von Rumpf und Oberschenkel des Standard-Menschmodells relativ zur Bezugsebene und die Höhe H_Kopf des Kopfes des Standard-Menschmodells relativ zur Bezugsebene auf die folgende Art und Weise berechnet: $S_{F e r s e} = L_{S c h i e n b i e n} * sin (θ_{5} + θ_{7} - 90 °) + L_{O S} * c o s θ_{7}$
$\begin{array}{l} t a n θ_{9} = \\ [H_{A u g e} - H_{S c h u l t e r} + (H_{S c h u l t e r} - H H_{B e c k e n}) * cos θ_{1} + H_{H} - H_{A r m a t u r}] / S_{A r m a t u r} \end{array}$
$H_{K o p f} = (H_{S c h u l t e r} - H_{B e c k e n}) * cos θ_{1} + H_{H} + H - H_{S c h u l t e r}$
wobei L_Schienbein die Strecke von Knie bis Ferse des Standard-Menschmodells ist, L_OS die Länge des Oberschenkels des Standard-Menschmodells ist, H_Auge die Höhe von Auge bis Ferse des Standard-Menschmodells ist, H_Schulter die Höhe von Schulter bis Ferse des Standard-Menschmodells ist, H_Becken die Höhe von Becken bis Ferse des Standard-Menschmodells ist, H die Höhe des Standard-Menschmodells ist, θ₁ der eingeschlossene Winkel zwischen einem Rücken des Standard-Menschmodells und einer vertikalen Linie ist, θ₅ der eingeschlossene Winkel zwischen Oberschenkel und Wade des Standard-Menschmodells ist, θ₇ der eingeschlossene Winkel zwischen Oberschenkel des Standard-Menschmodells und einer horizontalen Linie ist und θ₉ der eingeschlossene Winkel zwischen einer unteren Sichtlinie des Standard-Menschmodells und einer horizontalen Linie ist.
Vorrichtung zur automatischen Einstellung der Fahrersitzhaltung nach Anspruch 12, wobei der Lenkradstellungsparameter den horizontalen Abstand vom Lenkradmittelpunkt zum Verbindungspunkt von Rumpf und Oberschenkel des Standard-Menschmodells und die Höhe des Lenkradmittelpunkts relativ zur Bezugsebene umfasst.
Vorrichtung zur automatischen Einstellung der Fahrersitzhaltung nach Anspruch 13, wobei die Steuereinheit den horizontalen Abstand S_Lenkrad vom Lenkradmittelpunkt zum Verbindungspunkt von Rumpf und Oberschenkel des Standard-Menschmodells und die Höhe H_Lenkrad des Lenkradmittelpunkts relativ zur Bezugsebene auf die folgende Art und Weise berechnet: $S_{L e n k r a d} = L_{O A} * sin θ_{2} + L_{U A} * sin (θ_{3} - θ_{2}) - S_{K o p f}$
$S_{K o p f} = (H_{S c h u l t e r} - H_{B e c k e n}) * sin θ_{1}$
$H_{L e n k r a d} = (H_{S c h u l t e r} - H_{B e c k e n}) * cos θ_{1} - L_{O A} * cos θ_{2} + L_{U A} * sin (θ_{3} - θ_{2}) + H_{H}$
wobei H_Schulter die Höhe von Schulter bis Ferse des Standard-Menschmodells ist, H_Becken die Höhe von Becken bis Ferse des Standard-Menschmodells ist, L_OA die Länge eines Oberarms des Standard-Menschmodells ist, L_UA die Länge eines Unterarms des Standard-Menschmodells ist, θ₁ der eingeschlossene Winkel zwischen dem Rücken des Standard-Menschmodells und einer vertikalen Linie ist, θ₂ der eingeschlossene Winkel zwischen dem Oberarm des Standard-Menschmodells und einer vertikalen Linie ist und θ₃ der eingeschlossene Winkel zwischen dem Oberarm und dem Unterarm des Standard-Menschmodells ist.
Vorrichtung zur automatischen Einstellung der Fahrersitzhaltung nach Anspruch 14, wobei die Steuereinheit des Weiteren zu Folgendem ausgelegt ist: den direkten Abstand D_Nase-Lenkrad von der Spitze einer Nase des Standard-Menschmodells zum Lenkradmittelpunkt auf die folgende Art und Weise zu berechnen: $D_{N a s e - L e n k r a d} \approx \sqrt{{(H_{A u g e} - H_{S c h u l t e r})}^{2} + S_{L e n k r a d}^{2}}$
den berechneten direkten Abstand D_Nase-Lenkrad von der Spitze der Nase des Standard-Menschmodells zum Lenkradmittelpunkt an eine Airbag-Steuereinheit auszugeben.
Vorrichtung zur automatischen Einstellung der Fahrersitzhaltung nach Anspruch 15, wobei die Airbag-Steuereinheit eine Airbag-Auslösezeit TTF_Insasse auf die folgende Art und Weise bestimmt: $T T F_{I n s a s s e} = T T F_{50} + a * (D_{N a s e - L e n k r a d} - D_{N a s e - L e n k r a d_S t a n d a r d})$
wobei TTF₅₀ die Airbag-Auslösezeit in einer Sicherheitsspezifikation ist, die erforderlich ist, wenn der direkte Abstand von der Spitze der Nase des Standard-Menschmodells zum Lenkradmittelpunkt D_{Nase-Lenkrad_Standard} ist, und a eine Konstante in Bezug auf die Fahrzeuggeschwindigkeit ist und experimentell bestimmt wird.