DE19750223C2 - Verfahren zur fahrsituations- und fahrweisen bedingten Adaption der Seitenabstützung eines Sitzenden in einem Fahrzeugsitz und Fahrzeugsitz hierzu - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur fahrsituations- und fahrweisenbedingten Adaption der Seitenabstützung eines Sitzenden im Sitz eines Fahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie einen Fahrzeugsitz mit adaptiver Seitenabstützung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7.

Bei einem bekannten Fahrzeugsitz dieser Art (DE 35 05 088 C1) sind in der Polsterung des Fahrzeugsitzes aufblasbare Kissen zur individuellen Abstützung insbesondere des Rückens des Sitzenden und in den randseitigen Sitzbereichen aufblasbare Seitenkissen zur einstellbaren Seitenabstützung eingelassen, wobei der veränderbare Luftdruck in den Luftkissen mittels einer Druckreguliereinrichtung eingestellt wird und die Zuleitung des eingestellten Druckes zu den jeweiligen Luftkissen durch eine Druckverteilungseinrichtung erfolgt. Ein Sensor, der bei einem vorgegebenen Betrag der auf den Fahrzeugsitz wirkenden Querbeschleunigung ein Signal erzeugt, führt bei seinem Ansprechen und nicht zugeschalteter Seitenabstützung ein Füllen der Seitenkissen bis zu einem vorbestimmten Wert herbei. Die Luftkissensteuerung erfolgt über Magnetventile, die die Kissen in ihrer Grundstellung entlüften und in ihrer Arbeitsstellung mit einem von der Druckreguliereinrichtung vorgegebenen Luftdruck beaufschlagen. Bei diesem bekannten Fahrzeugsitz wird also die Seitenabstützung nur dann aktiviert, wenn die auf den Sitz einwirkende Querbeschleunigung einen Vorgabewert überschreitet, wobei die Aktivierung gleichzeitig in den beiden randseitigen Sitzbereichen des Sitzes erfolgt. Die dabei durch Druckbefüllung der Seitenkissen eingestellte Seitenabstützung ist unabhängig von dem Betrag der Querbeschleunigung immer gleich ausgelegt. Sinkt die Querbeschleunigung wieder unter diesen Vorgabewert ab, so entfällt die Seitenabstützung automatisch durch Entlüften der Seitenkissen.

Bei einem ebenfalls bekannten Fahrzeugsitz (DE 35 41 537 A1) wird der Fahrer beim Wenden des Fahrzeugs gegen die dabei auftretende Quer- oder Seitenbeschleunigung unterstützt, indem einer von zwei seitlich im Sitz vorgesehenen Stützbälgen rasch mit Druckluft gefüllt wird, wenn die Seitenbeschleunigung einen bestimmten Wert überschreitet. Zur Bestimmung der Seitenbeschleunigung sind ein in der Steuersäule des Fahrzeugs angeordneter Steuersensor und ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor vorgesehen, und ein Prozessor berechnet aus der Beziehung des vom Steuersensor gelieferten Steuerwinkels der Steuersäule und der vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor gelieferten Fahrzeuggeschwindigkeit die beim Wendemanöver auftretende maximale Querbeschleunigung. Übersteigt diese vorausberechnete Querbeschleunigung einen Vorgabewert, so wird der entsprechende Stützbalg schlagartig mit Druckluft gefüllt.

Diese bekannten Fahrzeugsitze kommen dem Wunsch vieler Fahrer, die eine weniger sportliche Fahrweise bevorzugen, dagegen hohe Ansprüche an Sitzkomfort stellen, entgegen, eine Seitenabstützung, die ja auch zugleich den Sitzkomfort beeinträchtigt, nur in bestimmten Fahrsituationen vorzufinden, z. B. bei extremen Kurvenfahrten. Untersuchungen haben ergeben, daß Fahrer bei niedriger Geschwindigkeit größere Querbeschleunigungen ohne den Wunsch nach Seitenabstützung akzeptieren, bei hoher Geschwindigkeit, aber schon bei kleiner Querbeschleunigung eine Seitenabstützung als angenehm empfinden, die vorzugsweise dann aber nur einseitig an der in der Kurve äußeren Seite des Sitzes erfolgen soll.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur fahrsituations- und fahrweisenbedingten Adaption der Seitenabstützung und einen Fahrzeugsitz mit einer solchen Seitenabstützung anzugeben, das bzw. der dem Querbeschleunigungsempfinden der Fahrer oder Fahrzeuginsassen stärker Rechnung trägt und damit ein komfortables Sitzgefühl mit den Vorteilen eines kurzfristig in den Kurven aufgebauten notwendigen Seitenhalts verbindet.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 7 gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. der erfindungsgemäße Fahrzeugsitz hat den Vorteil, daß durch die Berücksichtigung der Fahrzeuggeschwindigkeit bei der Generierung der Steuergröße für die vorzugsweise einseitige Seitenabstützung der Fahrzeugsitz sich selbsttätig an die vom Fahrer situatiosbedingt empfundene Querbeschleunigung graduell anpaßt und dadurch dem Sitzenden die Vorteile eines komfortablen Sitzes verbunden mit den Vorteilen eines Sportsitzes vermittelt. Die Verstellung der Sitzeigenschaft geht automatisch vor sich und lenkt den Fahrer nicht vom Verkehrsgeschehen ab.

Zweckmäßige Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. des erfindungsgemäßen Fahrzeugsitzes mit vorteilhaften Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung sind in den weiteren Patentansprüchen angegeben.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung bzw. Ausführungsform der Erfindung wird die Fahrweise des Fahrers klassifiziert und aus dem Klassifikationsergebnis eine die Steuergröße überlagernde Zusatzsteuergröße abgeleitet. Die Klassifikation der Fahrweise erfolgt z. B. wie in der DE 44 01 416 A1 beschrieben. Bei diesem Verfahren wird die Fahrweise graduell zwischen ruhig und dynamisch charakterisiert. Damit wird der Sitzkomfort des Fahrzeugsitzes und das Sitzempfinden des Sitzenden zusätzlich noch automatisch an die aktuelle Fahrweise adaptiert. Eine sportlich dynamische Fahrweise führt dann automatisch zu einer beidseitigen Seitenabstützung im Sitz, während bei einer ruhigen Fahrweise die beidseitige Seitenführung in Wegfall kommt. Dazwischenliegende Klassifikationsergebnisse der Fahrweisenklassifikation führen zu einer mehr oder weniger großen, d. h. weniger oder stärker merkbaren, beidseitigen Seitenabstützung.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung darge­ stellten Ausführungsbeispiels im folgenden näher beschrie­ ben. Dabei zeigt die Zeichnung einen Fahrersitz für einen Personenkraftwagen mit einer im Blockschaltbild darge­ stellten Steuereinheit zum Steuern der Seitenabstützung im Fahrersitz mittels eines pneumatischen Systems.

Der in der Zeichnung perspektivisch dargestellte Fahrer­ sitz 10 für einen Personenkraftwagen als Ausführungsbei­ spiel für einen allgemeinen Fahrzeugsitz weist ein gepol­ stertes Sitzteil 11 und eine gepolsterte Rückenlehne 12 mit davon abstehender Kopfstütze 13 auf. Zur Seitenabstützung des Fahrers sind in der Polsterung von Sitzteil 11 und Rüc­ kenlehne 12 Seitenwülste ausgebildet, in denen jeweils ein Luftkissen 14, 15 bzw. 16, 17 integriert ist. Sind die Luftkis­ sen 14-17 vollständig aufgeblasen, so wird eine maximale Seitenabstützung des Fahrers im Becken- und Rückenbe­ reich erzielt, die mit Abnahme des Luftdrucks in den Luft­ kissen 14-17 zurückgenommen werden kann. Die Luftkis­ sen 14-17 sind an ein Pneumatiksystem 18 angeschlossen, das die Luftkissen 14-17 mit Druckluft versorgt. Der Luft­ druck und damit das Maß der Seitenabstützung wird von ei­ ner Steuereinheit 19 gesteuert. In der Zeichnung sind die Druckleitungen innerhalb des Pneumatiksystems 18 und zu den Luftkissen 14-17 strichpunktiert und die Steuer- und Si­ gnalleitungen der Steuereinheit 19 ausgezogen dargestellt.

Bei diesem Fahrersitz 10 wird die fahrsituations- und fahrweisen bedingte Adaption der Seitenabstützung des Fahrers im Fahrersitz 10 mittels der Steuereinheit 19 nach folgendem Verfahren durchgeführt:
Die auf den Fahrzeugsitz momentan wirkende Querbe­ schleunigung b_Q wird gemessen oder aus den Raddrehzah­ len berechnet und mit der momentanen Fahrgeschwindig­ keit v des Personenkraftwagens gewichtet. Die Gewichtung oder Wichtung wird dabei mittels eines Algorithmus durch­ geführt, der die Querbeschleunigung in eine vom Fahrer ab­ hängig von der Fahrgeschwindigkeit empfundene Querbe­ schleunigung transformiert. Einer Kennlinie, die eine Ver­ knüpfung von empfundener Querbeschleunigung und einem hierfür als wünschenswert ermittelten Maß der Seitenabstüt­ zung vorgibt, wird mittels der in die empfundene Querbe­ schleunigung transformierten, momentane Querbeschleunigung eine Steuergröße entnommen, die das Pneumatiksy­ stem 18 veranlaßt, einen entsprechenden Luftdruck einseitig in die Luftkissen 14 und 16 oder 15 und 17 einzuspeisen, je nachdem welches Luftkissenpaar bei Kurvenfahrt in der Kurve außen liegt.

Zusätzlich wird in der Steuereinheit 19 die Fahrweise des Fahrers oder Fahrzeugführers klassifiziert. Eine solche Fahrweisenklassifikation ist z. B. in der DE 44 01 416 A1 beschrieben. Das Klassifikationsschema reicht dabei von ru­ higer Fahrweise bis hin zu sportlich dynamischer Fahrweise und kann beliebige Zwischenstufen annehmen. Aus dem Klassifikationsergebnis, das die individuelle Fahrweise des Fahrzeugführers charakterisiert, wird eine Zusatzsteuer­ größe abgeleitet, die der Steuergröße überlagert wird. Die Zusatzsteuergröße wird dabei wiederum einer Kennlinie entnommen, die eine Verknüpfung von Fahrweisen und ei­ nem hierfür als wünschenswert ermittelten Maß der Seiten­ abstützung vorgibt. Entsprechend dieser Zusatzsteuergröße stellt das Pneumatiksystem 18 in allen vier Luftkissen 14-17 einen Basis- oder Grunddruck ein, der bei Beibehal­ tung der Fahrweise unverändert bleibt. Bei Kurvenfahrt wird diesem Grunddruck der von der Steuergröße be­ stimmte Luftdruck in den kurvenäußeren Kissenpaaren überlagert.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Fahrzeugsitz um­ faßt das Pneumatiksystem 18 eine Druckluftpumpe 20, ei­ nen Druckluftspeicher 21 und eine an diesem angeschlos­ sene Druckluftreguliereinrichtung 22, die von der Steuerein­ heit 19 gesteuert wird. Die Druckluftreguliereinrichtung 22 umfaßt eine Drucksteuerung 23, die die Druckluftpumpe 20 schaltet, um eingangsseitig einen konstanten Überdruck zu halten, und einen Magnetventilblock 24, der den Eingangs­ druck gemäß den Vorgaben der Steuereinheit 19 auf die vier Luftkissen 14-17 verteilt. Die darin integrierte Druckrege­ lung eröffnet weiterhin die Möglichkeit, den Druck in den Luftkissen 14-17 durch Entlüften zu reduzieren.

Die Steuereinheit 19 umfaßt einen zentralen Steuerrech­ ner 25 sowie die von diesem gesteuerten Verarbeitungs­ blöcke 26-29. Die Steuereinheit 19 ist weiterhin an Senso­ ren 30, 31 angeschlossen, wobei der Sensor 30 die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit v und der Sensor 31 die auf den Fahrzeugsitz wirkende aktuelle Querbeschleunigung b_Q mißt. Die aktuelle Querbeschleunigung kann aber auch aus der Differenz der Raddrehzahlen des Fahrzeugs berechnet werden.

In dem Block 26 ist ein Gewichtungsalgorithmus abge­ speichert, der den Zusammenhang zwischen der Fahrzeug­ geschwindigkeit v und der von dem Fahrer "empfundenen" Querbeschleunigung beschreibt. Mit diesem Algorithmus wird die momentane Querbeschleunigung b_Q in eine "emp­ fundene" Querbeschleunigung transformiert. Damit wird dem eingangs beschriebenen Phänomen Rechnung getra­ gen, daß der Fahrer bei geringer Geschwindigkeit eine große Querbeschleunigung ohne Wunsch nach Seitenabstützung akzeptiert und bei großer Geschwindigkeit bereits bei klei­ nen Querbeschleunigungswerten eine Seitenabstützung für wünschenswert hält. Im Block 27 ist eine erste Kennlinie abgespeichert, die eine Verknüpfung von "empfundener" Querbeschleunigung und einem hierfür als wünschenswert ermittelten Maß der einseitigen Seitenabstützung vorgibt. Aus der momentanen Querbeschleunigung b_Q und der mo­ mentan gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeit v wird im Block 26 die empfundene Querbeschleunigung ermittelt und mit dieser aus der Kennlinie in Block 27 eine Steuergröße ermittelt, die als elektrisches Signal von dem zentralen Steu­ errechner 25 der Druckreguliereinrichtung 22 - und dort dem Magnetventilblock - zur Einstellung des Ausgangs­ drucks zugeführt wird.

Im Block 28 erfolgt die Klassifikation der Fahrweise des Fahrzeugführers, wie dies z. B. in der DE 44 01 416 A1 be­ schrieben ist. Im Block 29 ist eine zweite Kennlinie abge­ speichert, die eine Verknüpfung von Fahrweisen und einem hierfür als wünschenswert ermittelten Maß der Seitenabstüt­ zung vorgibt. Aus dieser Kennlinie wird im Block 29 mittels des Klassifikationsergebnisses aus Block 28 eine Zusatz­ steuergröße ausgelesen, die wiederum als elektrisches Si­ gnal von dem zentralen Steuerrechner 25 dem Magnetven­ tilblock 24 zugeführt wird, der einen entsprechenden Aus­ gangsdruck einstellt.

Die Zusatzsteuergröße führt zu einer Einstellung des Druckniveaus im Pneumatiksystem 18, das mit Ansteuerung des Magnetventilblocks 24 in allen vier Luftkissen 14-17 im Fahrersitz 10 eingesteuert wird und ein der Fahrweise des Fahrers angepaßtes Grundmaß einer Seitenabstützung im Sitz 10 ergibt. Nachdem dieser Grunddruck in allen Luft­ kissen 14-17 eingestellt ist, weiden die Magnetventile im Magnetventilblock 24 durch den zentralen Steuerrechner 25 in ihre Druckhaltestellung überführt. Bei Kurvenfahrten wird aus dem Block 27 dem Steuerrechner 25 die wie vor­ stehend beschrieben ermittelte Steuergröße 25 zugeführt. Im Steuerrechner 25 wird die Steuergröße und die Zusatzsteu­ ergröße verknüpft und das dem Magnetventilblock 24 zuge­ führte elektrische Signal bewirkt in dem Pneumatiksystem 18 eine Luftdruckeinstellung, die der Überlagerung von Steuergröße und Zusatzsteuergröße entspricht. Je nach Richtung der Querbeschleunigung b_Q steuert der Steuer­ rechner 25 nunmehr eines der beiden Magnetventile im Ma­ gnetventilblock 24 an. Dadurch wird der Druck in den bei­ den in der Kurve außen liegenden Luftkissen 14 und 16 bzw. 15 und 17 von Sitzteil 11 und Rückenlehne 12 auf den höhe­ ren Luftdruck eingeregelt, während das Druckniveau in den beiden in der Kurve innen liegenden anderen Luftkissen nach wie vor dem zuvor aufgrund der ermittelten Fahrweise des Fahrers eingestellten Grunddruck entspricht.

Claims (13)

1. Verfahren zur fahrsituations- und fahrweisen be­ dingten Adaption der Seitenabstützung eines Sitzenden im Sitz eines Fahrzeugs, insbesondere eines Personen­ kraftwagens, bei welchem eine auf den Sitz wirkende Querbeschleunigung als Bezugsgröße für die Adaption bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die be­ stimmte Querbeschleunigung mit der momentanen Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs gewichtet und dar­ aus eine Steuergröße für das Maß der Adaption abge­ leitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Gewichtung mittels eines Algorithmus durchgeführt wird, der die bestimmte Querbeschleuni­ gung in eine von dem Sitzenden abhängig von der Fahrgeschwindigkeit "empfundene" Querbeschleuni­ gung transformiert.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Steuergröße einer ersten Kennlinie ent­ nommen wird, die eine Verknüpfung von "empfunde­ ner" Querbeschleunigung und einem hierfür als wün­ schenswert ermittelten Maß der einseitigen Seitenab­ stützung vorgibt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrweise des Fahrzeugfüh­ rers klassifiziert und aus dem Klassifikationsergebnis eine die Steuergröße überlagernde Zusatzsteuergröße abgeleitet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Zusatzsteuergröße einer zweiten Kennlinie entnommen wird, die eine Verknüpfung von Fahrwei­ sen und einem hierfür als wünschenswert ermittelten Maß der beidseitigen Seitenabstützung vorgibt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3-5, bei dem die Seitenabstützung mittels in Sitzfläche und/oder Rückenlehne des Sitzes integrierten Luftkissen mit ein­ stellbarem Luftdruck realisiert wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in der ersten und zweiten Kennlinie als Maß für die Seitenabstützung den in den Luftkissen einzustellenden Druckwerten proportionale Größen an­ gegeben werden und daß der der Zusatzsteuergröße entsprechende Druckwert in allen Luftkissen und der der Steuergröße entsprechende Druckwert ausschließ­ lich in den bei Kurvenfahrt jeweils außen liegenden Luftkissen eingesteuert wird.

7. Fahrzeugsitz mit einem Sitzteil und einer Rücken­ lehne sowie mit einer in dem Sitzteil und/oder in der Rückenlehne ausgebildeten, einstellbaren Seitenabstüt­ zung für den Sitzenden und mit einer Steuereinheit, die in Abhängigkeit von einer auf den Sitz wirkenden Querbeschleunigung die Adaption der Seitenabstüt­ zung vornimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Steu­ ereinheit (19) aus der momentanen Querbeschleuni­ gung (b_Q) und der momentanen Fahrgeschwindigkeit (v) mittels eines abgespeicherten Gewichtungsalgorith­ mus, der den Zusammenhang zwischen der Fahrge­ schwindigkeit (v) und der von dem Sitzenden "empfun­ denen" Querbeschleunigung beschreibt, eine das Maß der Adaption bestimmende Steuergröße generiert.

8. Sitz nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (19) aus der Fahrweise des Fahrzeug­ führers, die sie mittels charakteristischer Kenngrößen klassifiziert, eine ein Grundmaß der Adaption bestim­ mende Zusatzsteuergröße generiert.

9. Sitz nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeich­ net,
daß in der Steuereinheit (19) eine erste Kennlinie (27) abgespeichert ist, die eine Verknüpfung von "empfun­ dener" Querbeschleunigung und einem hierfür als wünschenswert ermittelten Maß der einseitigen Seiten­ abstützung vorgibt, und
daß die Steuereinheit (19) anhand der ermittelten "empfundenen" Querbeschleunigung aus der ersten Kennlinie (27) die Steuergröße ausliest.

10. Sitz nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in der Steuereinheit (19) eine zweite Kennlinie (29) abgespeichert ist, die eine Verknüpfung von typisierten Fahrweisen und einem hierfür als wün­ schenswert ermittelten Maß der beidseitigen Seitenab­ stützung vorgibt, und daß die Steuereinheit (19) anhand der klassifizierten Fahrweise aus der zweiten Kennlinie (29) die Zusatzsteuergröße ausliest.

11. Sitz nach einem der Ansprüche 7-10 mit zur Sei­ tenabstützung in Seitenwülsten von Sitzteil (11) und/ oder Rückenlehne (12) integrierten Luftkissen (14-17), deren Luftdruck mittels einer Druckluftreguliereinrich­ tung (22) einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- und Zusatzsteuergröße als elektrische Steu­ ersignale der Druckluftreguliereinrichtung (22) zuge­ führt sind und daß die Druckluftreguliereinrichtung (22) einen der Zusatzsteuergröße entsprechenden Druckwert in allen Luftkissen (14-17) und einen der Steuergröße entsprechenden Druckwert ausschließlich in die bei Kurvenfahrt außenliegenden Luftkissen (14, 16 bzw. 15, 17) einsteuert.

12. Sitz nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichne­ te, daß die Druckluftreguliereinrichtung (22) eine Drucksteuerung (23) und daß die Drucksteuerung (23) zusammen mit einer Druckluftpumpe (20) und einem Druckluftspeicher (21) einen Überdruck bereitstellt, der über den Magnetventilblock (24) den Druck in den Luftkissen (14-17) einregelt.

13. Sitz nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die die Steuer- und Zusatzsteuergröße darstellen­ den elektrischen Steuersignale der Steuereinheit (19) an dem zum Be- und Entlüften der Luftkissen (14-17) sowie zum Druckhalten ausgebildeten Magnetventil­ block (24) anliegen.