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Die
Erfindung betrifft Verfahren zur automatischen Verstellung eines
Sitzes, insbesondere eines Fahr- oder Flugzeugsitzes, nach dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
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Aus
der
GB 2 072 881 A ist
ein automatisches Sitzverstellsystem eines Fahrzeugsitzes mittels
eines Computers bekannt. Dabei kann der Sitz beispielsweise durch
direkte Eingabe der Statur der auf dem Sitz sitzenden Person oder
durch Eingabe eines Identifikation-Codes eingestellt werden. Das bekannte
Sitzverstellsystem sieht vor, mittels Motoren sowohl die Längsposition
als auch die Sitzkissen- und Sitzlehnenneigung einzustellen.
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Eine
auf diesem oder auch nur einem manuell einstellbaren Sitz sitzende
Person kann sich aber nur sehr eingeschränkt bewegen, so daß es bei
längeren
Reisezeiten zu Ermüdungen,
Glieder- und Gelenkschmerzen kommt. Der Fahrkomfort der Fahr- oder Flugzeuginsassen
ist daher sehr beeinträchtigt. Darüber hinaus
wird auch die Sicherheit der Personen beeinträchtigt, da das Risiko eines
Unfalls aufgrund dieser Ermüdungserscheinungen
recht hoch ist. Allgemein wird empfohlen, bei einer längeren Reise
häufiger
anzuhalten, um insbesondere den Glieder- und Gelenkschmerzen abzuhelfen.
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Aus
der
DE 43 31 663 C1 ist
ein Verfahren zur automatischen Verstellung eines Sitzes bekannt, wobei
der Sitz kontinuierlich oder andauernd diskontinuierlich auf Positionen
innerhalb eines vorgebbaren Kennfeldes in Abhängigkeit von mindestens zwei Verstellparametern,
nämlich
der Sitzkissenneigung und der Sitzlehnenneigung, verstellt wird.
Dabei kann der Sitz mit diesem Verfahren in jegliche Position verstellt
werden. Von Nachteil ist hierbei, daß einerseits die Anzahl der
möglichen
Verstellpositionen hoch ist, so daß hohe Anforderungen an die
zur Verstellung des Sitzes benötigten
Steuereinheiten gestellt werden müssen. Andererseits kann der
Sitz während
der Fahrt eine Position einnehmen, die die Sicherheit der auf dem
Sitz sitzenden Person gefährdet,
insbesondere wenn die Verstellpositionen durch die auf dem Sitz
sitzende Person selbst vorgegeben wurden.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren
zur automatischen Verstellung eines Sitzes zur Vorbeugung gegen
Ermüdungserscheinungen
anzugeben, das keine hohen Anforderungen an die zur Verstellung
benötigten Steuereinheiten
stellt und die Sicherheit der auf dem Sitz sitzenden Person gewährleistet.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein
Verfahren zur automatischen Verstellung eines Sitzes mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird das
Kennfeld durch einen positiven Wertebereich der Verstellparameter bezogen
auf einen Referenzpunkt, insbesondere die Ausgangsposition des Sitzes
oder des Beckenschwerpunktes einer auf dem Sitz sitzenden Person, bestimmt.
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Die
ständige
Bewegung des Sitzes und die damit erzielte Vorbeugung gegen Ermüdungserscheinungen
verbessert deutlich den Fahrkomfort. Darüber hinaus wird die Fahrsicherheit
geringfügiger durch
aufkommende Ermüdungserscheinungen
beeinträchtigt.
Das Unfallrisiko aufgrund der Ermüdungserscheinungen wird demnach
verkleinert.
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Die
Verstellparameter charakterisieren die verschiedenen Möglichkeiten
der Verstellung des Sitzes, beispielsweise die Verstellung der Sitzhöhe, der Sitzlängsposition
und der Kopfstützenhöhe sowie
die Verstellung der Sitzlehnen- und der Sitzkissenneigung. Die Vorgabe
der einstellbaren Positionen mittels der Kennlinie ermöglicht eine
genaue Einstellung des Sitzes und eine leichte Steuerung der für die verschiedenen
Verstellmöglichkeiten
vorgesehenen Verstellvorrichtungen.
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Die
Beschränkung
auf einen erlaubten Verstellbereich bzw. Kennfeldbereich und die
damit verbundene Begrenzung der möglichen einstellbaren Positionen
des Sitzes gewährleistet
eine Steuerung, die mit herkömmlichen
Steuereinheiten leicht zu realisieren ist.
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Durch
eine vorzugsweise Begrenzung des vom Referenzpunkt ausgehenden möglichen
Verstellweges auf einen maximalen Verstellweg im Millimeterbereich,
beispielsweise zwischen zwei und fünf Millimetern, wird der erlaubte
Kennfeldbereich derart weiter eingeschränkt, daß sicher gestellt ist, daß die Fahrsicherheit
der Person nicht durch zu große
Verstellwege beeinträchtigt
wird.
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Bei
einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens sind mindestens
zwei Kennfelder vorgesehen, die sich durch unterschiedlich große maximale
Verstellwege unterscheiden. Im Falle, daß der auf dem Sitz sitzenden
Person die Wirkung, die durch die Bewegung bzw. Verstellung des Sitzes
innerhalb eines ersten Kennfeldes erzielt wird, nicht ausreicht,
kann durch einfaches Umschalten der Sitz auf Positionen verstellt
werden, die innerhalb eines zweiten Kennfeldes liegen, das durch
den größeren maximalen
Verstellweg charakterisiert ist. Die Positionen dieses Kennfeldes
werden derart gewählt, daß die Verstellwege
zwischen den einzelnen Positionen größer sind als die Verstellwege
des Kennfeldes mit dem kleineren maximalen Verstellweg, so daß ein größerer Bewegungseffekt
erzielt wird.
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Die
Geschwindigkeit, mit der die erfindungsgemäße Verstellung erfolgt, ist
vorzugsweise einstellbar. Die einstellbare Geschwindigkeit ermöglicht es der
auf dem Sitz sitzenden Person, die für sie zur Erreichung der optimalen
Wirkung notwendige Geschwindigkeit zu wählen. Um insbesondere geringe Verstellgeschwindigkeiten
einzustellen, sind als Verstellmotoren vorzugsweise halbleitergesteuerte
Motoren vorgesehen, die hierfür
besonders gut geeignet sind.
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Eine
vorteilhafte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß die erfindungsgemäße Verstellung
durch Signale einer Memory-Steuerung des Sitzes gesteuert wird.
Diese Memory-Steuerung ist Teil der automatischen Sitzverstellung
und wird zur Speicherung der für
eine Person optimalen Sitzposition verwendet. Diese Sitzposition wird
beispielsweise durch Eingabe eines Identifikation-Codes in die Memory-Steuerung
eingestellt.
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Es
ist vorgesehen, eine oder mehrere Reihenfolgen der bei der Verstellung
angesteuerten Positionen fest vorzugeben. Diese werden beispielsweise
während
der Montage des Fahrzeug werkseitig in der Memory-Steuerung gespeichert.
Die kontinuierliche oder andauernd diskontinuierliche Verstellung auf
die vorgegebenen Positionen erfolgt dann gemäß einer dieser Reihenfolgen.
Die Auswahl der Reihenfolge der Positionen kann sowohl automatisch
als auch manuell nach Maßgabe
der auf dem Sitz sitzenden Person gewählt werden. Alternativ oder
zusätzlich
dazu ist es auch möglich,
vor oder während
der Fahrt eine beliebige Reihenfolge von Positionen einzustellen,
nach der die erfindungsgemäße Verstellung
erfolgen soll.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
ist während
des gesamten Fahrbetriebs anwendbar. Dieses schließt Haltezeiten
mit ein. Die Verstellung wir aber vorzugsweise nur auf Anforderung
der. auf dem Sitz sitzenden Person erfolgen, so daß diese
für Personen,
die sich durch die erfindungsgemäße Verstellung
gestört
fühlen,
nicht zwingend ist. Die Verstellung gemäß des hier beschriebenen Verfahrens
ist daher jederzeit zu- und abschaltbar.
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Wird
die Verstellung abgeschaltet, beispielsweise auf Anforderung der
auf dem Sitz sitzenden Person, so nimmt der Sitz nach Beendigung
des Verstellvorgangs vorzugsweise die Ausgangsposition des Sitzes
vor dem Verstellvorgang ein. Auf diese Weise wird gewährleistet,
daß die
für die
Person optimale Sitzposition wieder eingestellt wird und es zu keinem
Verlust von Fahrkomfort und Sicherheit kommt.
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Anhand
eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels soll der der
Erfindung zugrunde liegende Gedanke näher erläutert werden. Es zeigen:
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1 – eine perspektivische Ansicht
eines automatisch verstellbaren Fahrzeugsitzes und
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2 – eine schematische Darstellung
der einstellbaren Sitzpositionen innerhalb eines Kennfeldes.
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1 zeigt einen Vordersitz 1 eines
Kraftfahrzeugs, der auf Oberschienen 2 und 2' angeordnet
ist. Diese sind in nicht dargestellte Unterschienen, die mit dem
Fahrzeugboden fest verbunden sind, gleitend gelagert, so daß der Sitz
in Längsrichtung
verstellbar ist. Der Sitz weist darüber hinaus ein Sitzkissen 3 und
eine Rückenlehne 4 auf.
Die Neigung sowohl des Sitzkissens 3 als auch der Rückenlehne 4 ist
einstellbar. Zur weiteren Anpassung an die Körpergröße der auf dem Sitz sitzenden
Person sind darüber
hinaus sowohl die Höhe
des Sitzes 1 als auch die Position der Kopfstütze 5 einstellbar.
Die einzelnen Verstellrichtungen bzw. Verstellmöglichkeiten sind durch entsprechende
Pfeile und durch die Buchstaben A, B, C, D und E gekennzeichnet.
Der hier dargestellte Fahrzeugsitz weist demnach fünf Verstellmöglichkeiten
A bis E auf, die im folgenden als "Verstellparameter" bezeichnet werden.
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Die
Einstellung der einzelnen Verstellparameter des Fahrzeugsitzes erfolgt
durch nicht dargestellte Verstellvorrichtungen und eine hier nicht
dargestellte Memory-Steuerung. In dieser Memory-Steuerung sind die
jeweiligen. optimalen Sitzpositionen bzw. optimalen Verstellparameter
für verschiedene
Personen gespeichert, so daß durch
Eingabe einer Identifikationsnummer die Verstellparameter derart
geändert
werden, daß der
Sitz automatisch die für
die auf dem Sitz sitzende Person gespeicherte optimale Sitzposition
einnimmt. Alternativ oder zusätzlich
dazu ist vorgesehen, daß die
Sitzposition durch Betätigung
entsprechender Steuerungstasten auch "manuell" nach Maßgabe der Bedienungsperson
einstellbar ist.
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Um
einer Ermüdung
der auf dem Sitz sitzenden Person bei längeren Fahrten bzw. Reisedauern vorzubeugen,
wird der Sitz während
der Fahrt derart kontinuierlich bewegt, daß die Glieder und Gelenke der
Person in ständiger
Bewegung sind. Auf diese Weise wird ein Verkrampfen von Muskeln
vermieden und eine gute Durchblutung insbesondere der Beine und
Füße gewährleistet.
Die Verstellung erfolgt durch die dem Sitz für die verschiedenen Verstellparameter zugeordneten
Verstellvorrichtungen, die unter anderem halbleitergesteuerte Motoren
aufweisen.
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In
die Memory-Steuerung ist eine Reihenfolge von Sitzpositionen werkseitig
vorprogrammiert, auf die der Sitz nacheinander verstellt wird. Alternativ hierzu
ist vorgesehen, mehrere Reihenfolgen von Sitzpositionen werkseitig
vorzuprogrammieren, oder die Reihenfolge nach Maßgabe der auf dem Sitz sitzenden
Person vor der Fahrt in die Memory-Steuerung einzugeben.
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2 zeigt eine Darstellung
der in die Memory-Steuerung werkseitig vorprogrammierten Sitzpositionen
innerhalb eines Kennfeldes. Die auf dem Sitz sitzende Person ist
hier nur schematisch durch den Fuß 6, das Knie 7,
den Unterschenkel 9, den Oberschenkel 9' sowie den Rücken 8 dargestellt.
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Die
mit der Memory-Steuerung eingestellte optimale Sitzposition für eine Person
legt einen Kennfeldpunkt K fest, von dem die erfindungsgemäße Verstellung
aus erfolgt. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel entspricht dieser
Kennfeldpunkt K dem Beckenschwerpunkt. Das erfindungsgemäße Verfahren
ist aber durchaus nicht auf den Beckenschwerpunkt als Ausgangs-
bzw. Referenzpunkt eingeschränkt.
Hierzu kann auch jeder andere Punkt verwendet werden, dessen Position
eindeutig bestimmbar ist.
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Ausgehend
von dem Kennfeldpunkt K werden erfindungsgemäß kontinuierlich verschiedene Sitzpositionen
G, G', G'', H, H', H'', die werkseitig
vorgegeben sind, eingestellt. Diese Positionen liegen innerhalb
der Kennfelder 10 und 10', die weiter unten näher erläutert werden.
Der Übersicht
halber zeigt das Ausführungsbeispiel
der 2 nur das Kennfeld der
Höhen-
und Längsverstellung
des Sitzes (Verstellparameter A und B gemäß der 1). Grundsätzlich sind aber für alle obengenannten
Verstellparameter werkseitig vorprogrammierte Werte in der Memory-Steuerung
gespeichert.
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Um
die Sicherheit der auf dem Sitz sitzenden Person, insbesondere einer
auf dem Fahrersitz sitzenden Person, nicht zu gefährden, ist
der mögliche Verstellweg
auf wenige Millimeter, beispielsweise auf zwei bis fünf Millimeter,
begrenzt. Auf diese Weise wird vermieden, daß der Verstellweg derart groß wird,
daß Person
durch allzu große
Bewegungen des Sitzes irritiert und gefährdet wird. Dieses wird weiter unten
noch näher
erläutert.
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Die
obengenannte Begrenzung des Verstellweges führt zur Bildung eines Kennfeldes 10,
das vom Kennfeldpunkt K durch die Vektoren der maximal möglichen
Verstellwege in horizontaler Richtung (Längsrichtung, Verstellparameter
A) und vertikaler Richtung (Höhe,
Verstellparameter B) aufgespannt wird und innerhalb dessen alle
erlaubten Verstellpositionen liegen. Die werkseitig vorprogrammierten Verstellpositionen G,
G' und G'' sind Positionen, die innerhalb dieses
Kennfeldes 10 liegen und durch mindestens einen maximal
möglichen
Verstellweg charakterisiert sind.
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Die
kontinuierliche Verstellung des Sitzes erfolgt nun wie folgt. Der
Sitz wird zunächst
in Fahrtrichtung zur Position G bewegt, so daß sich der Winkel zwischen
dem Unterschenkel 9 und Oberschenkel 9' verkleinert.
Dabei wird davon ausgegangen, daß der Fuß 6 seine Position
nicht oder nur geringfügig
verläßt. Dies
ist im Falle eines Fahrzeugsitzes insbesondere für den Fahrer wichtig, um die
Pedale des Kraftfahrzeugs weiter betätigen zu können. Von dem Punkt G wird
der Sitz vom Fahrzeugboden weg nach oben zur Position G' bewegt, so daß sich das Knie 7 und
der Fuß 6 geringfügig nach
oben bewegen, wobei der Fuß den
Kontakt zum Fahrzeugboden aber nicht verliert. Sodann erfolgt die
Bewegung des Sitzes in die Position G'',
wobei der Winkel zwischen dem Unterschenkel 9 und dem Oberschenkel 9' wieder vergrößert wird.
Anschließend
erfolgt die Bewegung des Sitzes zurück auf den Kennfeldpunkt K,
so daß der
Sitz und die einzelnen Gelenke und Glieder wieder ihre Ausgangsposition
einnehmen.
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Die
Verstellwege zu den einzelnen Positionen des Weges K → G → G' → G'' → K betragen
jeweils nur 2mm. Die Verstellwege sind daher derart gering, daß die auf
dem Sitzsitzende Person nicht durch große Bewegungen des Sitzes irritiert
und gefährdet wird.
Dennoch reicht die Bewegung dazu aus, Ermüdungserscheinungen vorzubeugen
und somit den Fahrkomfort zu verbessern.
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Die
Geschwindigkeit, mit der die Verstellung erfolgt, ist einstellbar
oder in Grenzen variabel. Dabei kann eine werkseitig vorgegebene
Geschwindigkeit oder eine nach Maßgabe der Person gewählte Geschwindigkeit
eingestellt werden.
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Reicht
die Wirkung, die durch das erfindungsgemäße Verfahren erzielt wird,
der auf dem Sitz sitzenden Person nicht aus, so ist bei diesem Ausführungsbeispiel
ein weiteres Kennfeld 10' vorgesehen.
Dieses Kennfeld zeichnet sich durch einen größeren maximalen Verstellweg
von 5 mm gegenüber
dem Kennfeld 10 aus. Werkseitig sind für dieses Kennfeld 10' die Verstellpositionen
H, H' und H'' vorgesehen, die innerhalb des Kennfeldes 10' liegen und
durch mindestens einen maximalen Verstellweg von 5 mm charakterisiert
sind. Die Einstellung der Verstellpositionen erfolgt in derselben
Art und Weise, wie oben schon erläutert. Der Sitz nimmt hier
die werkseitig vorgesehenen Verstellpositionen in der Reihenfolge
K → H → H' → H'' → K ein.
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Alternativ
zu der werkseitigen Programmierung der Verstellpositionen können sowohl
die Verstellpositionen als auch die Reihenfolge der Verstellpositionen
nach Maßgabe
der auf dem Sitz sitzenden Person in die Memory-Steuerung eingegeben
werden. Die von der Person eingegebenen Verstellpositionen müssen aber
innerhalb eines Kennfeldes liegen. Dieses Kennfeld kann beispielsweise
eines der werkseitig vorgegebenen Kennfelder 10 und 10' oder auch ein
Kennfeld sein, daß durch
Festlegung des maximalen Verstellweges von der Person vorgegeben
wird.
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Die
Vorbeugung gegen die Ermüdungserscheinungen
wird zusätzlich
durch eine Bewegung des Rückens 8 relativ
zum Oberschenkel 9' vergrößert. Dazu
wird die Rückenlehne
des Sitzes derart verstellt, daß der
Winkel β verkleinert
oder vergrößert wird.
Auch die bei dieser Verstellung eingenommenen Positionen des Sitzes
liegen innerhalb eines Kennfeldes, beispielsweise innerhalb eines
der Kennfelder 10 oder 10', das durch den weiteren Verstellparameter
keine Fläche,
sondern einen Raum beschreibt.
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Alternativ
zur kontinuierlichen Bewegung ist eine mehrfache diskontinuierliche
Bewegung vorgesehen. Hier erfolgt nach dem Anfahren jeder einzelnen
Position, beispielsweise eine der Positionen des Verstellweges K → H → H' → H'' → K, das
Abschalten der Verstellvorrichtung für ca. 100ms. Dieser kurze Zeitraum
von wenigen Millisekunden wird von der auf dem Sitz sitzenden Person
aber nicht merklich wahrgenommen. Sie denkt, daß eine kontinuierliche Bewegung
des Sitzes durchgeführt
wird. Das kurzzeitige Abschalten ist besonders bei der Ansteuerung
der Stellmotoren der Verstellvorrichtung von Vorteil. Der kurze
Zeitraum der Memory-Steuerung reicht aus, um den einzelnen Stellmotoren
der Verstellvorrichtungen neue Steuerungsbefehle zur Ansteuerung des
nächsten
Punktes zu übermitteln.
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Die
Anwendung des hier beschriebenen, erfindungsgemäßen Verfahrens ist nicht nur
auf einen einzelnen Sitz eines Fahrzeugs beschränkt. Vielmehr ist das beschriebene
Verfahren auf jeden Sitz im Fahrzeug anwendbar. Dabei ist vorgesehen,
die Bewegung der Sitze durch die den einzelnen Sitzen zugeordneten
Memory-Steuerung der Verstellvorrichtung oder durch eine einzelne,
zentrale Memory-Steuerung zu steuern.