DE4022423C2 - Sitz mit Einrichtung zum Verhindern von Ermüdung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Sitz, insbesondere Fahrzeugsitz, der die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruch 1 aufweist.

Es ist bekannt, daß die Form von Sitzen durch Ändern des Drucks in Luftkissen eingestellt werden kann, die im Sitz untergebracht sind.

Ein derartiger Sitz ist z. B. aus JP-A- 61/257333 bekannt. Mehrere Luftkissen sind an vorgegebenen Stellen angebracht. Der Luftdruck in den Kissen wird zum einen zur Formeinstellung verändert. Zum anderen wird er bei längerer Fahrt mit Hilfe eines Zeitgebers in regelmäßigen Abständen verändert, was die Ermüdung des Sitzenden verrin­ gert.

Ein anderer einstellbarer Sitz ist aus der US 4 840 425 be­ kannt. Dieser weist eine Steuereinrichtung auf, mittels der in vorgegebenen Intervallen Segmente in dem Sitz zu dessen Formände­ rung mit Luft gefüllt werden. Der bekannte Sitz hat den Nachteil, daß die Formänderungen nicht unmittelbar in Abhängigkeit von dem Ermüdungszustand des Sitzenden erfolgen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen besonders komfortabel ausgebildeten, formeinstellbaren Sitz mit einer Ein­ richtung zum Vermindern der Ermüdung des in ihm Sitzenden anzugeben.

Die Erfindung ist durch die Merkmale von Anspruch 1 gegeben. Von besonderer Bedeutung für den erfindungsgemäßen Sitz ist, daß er eine Einrichtung zum Feststellen des Ausmaßes der Er­ müdung beim Sitzenden aufweist und Formänderungen des Sitzes vom Aus­ maß der Ermüdung abhängig macht. Dadurch ist es insbesondere möglich, Formänderungen zu vermeiden, solange der Sitzende noch gar nicht ermüdet ist. Formänderungen werden nämlich von einem nicht ermüdeten Sitzenden als unbequem empfunden. Es steigert daher den Komfort des Sitzes erheblich, wenn unnötige Formänderungen unterbleiben.

Das Ausmaß der Ermüdung kann auf unterschiedlichste Art und Weise gemessen werden, insbesondere durch die Anzahl von Be­ wegungen des Sitzenden innerhalb einer vorgegebenen Zeit­ spanne.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren veran­ schaulicht. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm zum Erläutern der Funktion eines komfortablen Sitzes mit Einrichtung zum Vermeidung der Ermüdung des in ihm Sitzenden;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines formein­ stellbaren Sitzes;

Fig. 3-5 Flußdiagramme für drei Verfahrensabläufe zum Festlegen von Funktionen eines formeinstellbaren Sitzes ge­ mäß Fig. 2;

Fig. 6A, 6B und 6C Pulsdiagramme zum Erläutern der Schalt­ funktionen eines Magnetventils bei den drei verschiedenen Verfahrensabläufen gemäß den Fig. 3-5; und

Fig. 7 ein Diagramm betreffend den Zusammenhang zwi­ schen dem Ausmaß von Ermüdung eines Sitzenden und Bewegungen des Sitzenden pro Zeiteinheit.

Aus Fig. 7 ist unmittelbar erkennbar, daß ein enger Zusam­ menhang zwischen dem Ausmaß der Ermüdung eines Sitzenden und der Anzahl seiner Bewegungen pro Zeiteinheit besteht. In Fig. 7 ist eine Ermüdungsschwelle eingezeichnet, ab der Maß­ nahmen zum Vermindern der Ermüdung ergriffen werden. Diese Schwelle wird mit Hilfe einer Schwelle für Bewegungen pro Zeiteinheit erfaßt. Sobald die Schwelle überschritten ist, werden Maßnahmen ergriffen, wie sie im folgenden beschrieben werden.

Die Einrichtung gemäß dem Blockdiagramm von Fig. 1 weist einen Ermüdungssensor M-1, eine Steuerung M-2 und einen Formgeber M-3 auf, die in einem Einzelsitz S untergebracht sind, wie er in Fig. 2 dargestellt ist. Der Ermüdungssensor M-1 weist einen Bewegungsdetektor M-11 und einen Häufig­ keitsdetektor M-12 auf.

Der Sitz S gemäß Fig. 2 verfügt über ein Sitzkissen 3 und eine Lehne 5. Seitlich am Sitzkissen 3 sind Abstützungen 7 und 9 angebracht, während die Lehne 5 über seitliche Abstüt­ zungen 11 und 13 verfügt.

Im Sitzkissen 3 sind ein Hüftunterstütz-Luftkissen 15 und ein Schenkelunterstütz-Luftkissen 17 untergebracht. In der Lehne befindet sich ein Lendenunterstütz-Luftkissen 19. In den Seitenabstützungen 7 und 9 des Sitzkissens 3 sind Ab­ stützluftkissen 21 und 23 untergebracht, während in den Seitenabstützungen 11 und 13 Abstützlehnen-Luftkissen 25 und 27 untergebracht sind.

Alle Luftkissen 15 bis 27 stehen über Teilleitungen mit einer Ausgangsleitung 31 einer elektrischen Luftpumpe 29 in Verbindung. Die seitlichen Luftkissen 21 und 23 am Kissen sind über eine (nicht dargestellte) Leitung miteinander ver­ bunden, und die Lehnenluftkissen 25 und 27 sind über eine andere (ebenfalls nicht dargestellte) Leitung miteinander verbunden. Die Teilleitungen sind über Magnetventile 33 sperrbar, die mit Hilfe eines Mikrocomputers 37 in der Steuerung gesteuert werden. Die Luftkissen 15 bis 27, die Luftpumpe 29 und die Ventile 33 bilden zusammen den Form­ geber M-3 zum Einstellen der Form des Sitzbereichs des Sitzes S.

Durch Steuern der Ventile 33 mit Hilfe des Mikrocomputers 37 läßt sich der Luftdruck in den Luftkissen 15 bis 27 so ein­ stellen, daß für den Sitzbereich des Sitzes S eine gewünsch­ te Form erzielt wird.

Im Sitz S ist außerdem ein Drucksensor 35, wie z. B. ein Dehnungssensor, untergebracht, der als Bewegungsdetektor M-11 wirkt. Ausgangssignale von diesem Drucksensor 35 werden an den Mikrocomputer 37 innerhalb der Steuerung M-2 gegeben.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 befindet sich der Drucksensor 35 in der Rückenlehne 5 in dem für das Abstützen des Lendenbereichs vorgesehenen Teil.

Durch Analysieren der Ausgangssignale vom Drucksensor 35 be­ urteilt der Mikrocomputer 37 das Ausmaß der Ermüdung des Sitzenden. Zu diesem Zweck verfügt der Computer 37 über einen Speicher, in dem ein Bezugsdruckwert abgelegt ist, wie er für normales Sitzen gilt. Die vom Drucksensor 35 gelie­ ferten Werte werden mit dem Bezugsdruckwert verglichen, um die ge­ nannte Beurteilung auszuführen. Der Computer 37 verfügt wei­ terhin über einen Zähler 39, der als Häufigkeitsdetektor M-12 wirkt. Der Zählerstand wird jeweils um "1" erhöht, wenn der gelieferte Druckwert unter den Bezugswert fällt. Dies, weil angenommen wird, daß sich der Sitzende bewegt hat, und weil diese Bewegung gezählt werden soll. Wenn der Zählwert N des Zählers 39 einen vorgegebenen Wert NR erreicht, wird dies als Zeichen für eine solche Ermüdung des Sitzenden ge­ nommen, daß dieser Ermüdung entgegengewirkt werden sollte. Hierzu steuert der Mikrocomputer 37 bei Erreichen der ge­ nannten Bedingung das Ventil 33 des Lendenabstütz-Luftkis­ sens 19 so an, daß der Druck im genannten Luftkissen wieder­ holt erhöht und erniedrigt wird.

Anhand von Fig. 3 wird ein detailliertes erstes Ausführungs­ beispiel für den vorstehend grob geschilderten Ablauf er­ läutert.

Sobald die Zündung eingeschaltet wird, startet das Programm und liest in einem Schritt S1 den Druckwert P, wie er vom Drucksensor 35 geliefert wird. In einem Schritt S2 wird der bereits erwähnte Zähler 39 rückgesetzt. Anschließend (Schritt S3) wird untersucht, ob der gemessene Druckwert P kleiner ist als der Bezugswert PR. Ist dies der Fall, wird der Zählwert um "1" erhöht (Schritt S4). Dies ist dann der Fall, wenn sich die sitzende Person nach vorne bewegt, was insbesondere dann der Fall ist, wenn wegen zunehmender Er­ müdung die Sitzposition geändert wird. Bleibt der Druckwert P größer als der Bezugswert PR, folgt ein Schritt S7, der weiter unten näher erläutert wird. Andernfalls wird in einem Schritt S5 untersucht, ob der Zählwert N des Zählers 39 be­ reits den vorgegebenen Wert NR erreicht hat. Ein geeigneter Wert für NR wird aus dem Diagramm gemäß Fig. 7 bestimmt. Ist der vorgegebene Wert erreicht, wird ein Triggersignal ausge­ geben, wie es in Fig. 6A dargestellt ist. Daraufhin steuert der Computer 37 das Ventil 33 des Lendenabstütz-Luftkissens 19 so an, daß es wiederholt öffnet und schließt, wodurch das genannte Luftkissen sich wiederholt vergrößert und verklei­ nert (Schritt S6). Der Lendenbereich des Sitzenden wird dadurch massiert, was die Ermüdung verringert.

Wird in Schritt S5 dagegen festgestellt, daß der Zählwert N noch nicht den vorgegebenen Wert NR erreicht hat, folgt der bereits genannte Schritt S7. In diesem wird untersucht, ob die Zündung inzwischen abgeschaltet wurde. Ist dies nicht der Fall, wird der Ablauf hinter Schritt S2 wiederholt. Andern­ falls endet das Verfahren.

Das zweite Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 unterscheidet sich vom ersten gemäß Fig. 3 insbesondere dadurch, daß zu­ sätzlich Signale von einem Zeitgeber 41 genutzt werden.

Nach dem Einschalten der Zündung wird wiederum in einem Schritt S1 der vom Drucksensor 35 gelieferte Druckwert P ge­ messen. In einen eingeschobenen Schritt S8 wird der Zeit­ geber 41 rückgesetzt und im bereits genannten Schritt S2 er­ folgt das Rücksetzen des Zählers 39. Ergibt sich beim an­ schließenden Vergleichen des Druckwertes P mit dem Bezugs­ wert PR (Schritt S3), daß der gemessene Wert kleiner ist als der Bezugswert, wird der Zählwert des Zählers 39 um "1" er­ höht (Schritt S4). Andernfalls folgt ein weiter unten näher erläuterter Schritt S9. Wurde der Zählwert erhöht, wird im Schritt S5 wieder untersucht, ob der Zählwert N den vorge­ gebenen Wert NR erreicht hat. Ist dies der Fall, wird ein Triggersignal ausgegeben, wie es in Fig. 6B dargestellt ist. Daraufhin steuert der Mikrocomputer 37 wiederum das Magnet­ ventil 33 des Lendenabstütz-Luftkissens 19 für eine vorgege­ bene Zeitspanne so an, daß wiederholt der Luftdruck im Kis­ sen erhöht und erniedrigt wird.

Ergibt sich in Schritt S5, daß der Zählwert N noch nicht den vorgegebenen Wert NR erreicht hat, folgt der oben erwähnte Schritt S9. In diesem wird untersucht, ob eine vorgegebene Zeitspanne Δt abgelaufen ist. Ist dies der Fall, wird über­ prüft, ob die Zündung ausgeschaltet ist (Schritt S7). Ist dies nicht der Fall, läuft das Verfahren ab Schritt S8 er­ neut ab. Andernfalls wird das Verfahren beendet. Ergibt sich in Schritt S9, daß die vorgegebene Zeitspanne Δt noch nicht abgelaufen ist, folgt ein Schritt S10, in dem ebenfalls überprüft wird, ob die Zündung abgeschaltet ist. Ist dies der Fall, wird das Verfahren beendet. Andernfalls läuft das Verfahren ab Schritt S3 erneut ab.

Die Einrichtung, die gemäß diesem zweiten Ausführungsbei­ spiel arbeitet, steuert das Ventil für das Lendenabstütz- Sitzkissen also nicht immer dann an, wenn der Zählwert N den vorgegebenen Wert NR erreicht, sondern nur dann, wenn dies innerhalb der vorgegebenen Zeitspanne Δt erfolgt.

Das dritte Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 läuft wie folgt ab. Das Verfahren wird wiederum mit Einschalten der Zündung gestartet. Es folgen dann die bereits anhand von Fig. 3 er­ läuterten Schritte S1 bis S3. Ergibt sich in Schritt S3, daß der gemessene Druckwert kleiner als oder gleich groß wie der Bezugswert PR wird, wird der Zählwert um "1" erhöht (Schritt S4). Falls dann der Zählwert ungleich "1" ist (Schritt S11), folgen die bereits anhand von Fig. 4 erläuterten Schritte S5 bis S10.

Ergibt sich in Schritt S11, daß der Zählwert N gleich "1" ist, wird in einem Schritt S8 der Zeitgeber 41 eingeschal­ tet. Ob dieser Zeitgeber eingeschaltet ist, wird dann unter­ sucht, wenn sich in Schritt S3 ergibt, daß der gemessene Druckwert nicht kleiner als oder gleich groß wie der Bezugs­ wert PR ist. Das Überprüfen erfolgt in einem Schritt S12.

Ergibt sich in diesem, daß der Zeitgeber bereits läuft, folgt Schritt S9. Andernfalls kehrt der Ablauf direkt zum Schritt S3 zurück.

Die Einrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel hat den Vorteil, daß umfangreichere Rechenabläufe erst stattfin­ den, wenn ein erstes Bewegen eines ermüdeten Sitzenden stattgefunden hat. Andernfalls werden mit jedem Aufruf des Ablaufs gemäß Fig. 5 nur die Schritte S3 und S12 ausgeführt.

Es wird darauf hingewiesen, daß der Drucksensor 35 auch an anderer Stelle eines Sitzes angebracht sein kann, als vor­ stehend beschrieben, z. B. im oberen Bereich der Lehne 5 oder im Sitzkissen 3.

Zum Massieren des Sitzenden kann auch ein anderes Luftkissen als das Lendenabstütz-Luftkissen 19 verwendet werden, z. B. das Hüftabstütz-Luftkissen 15, das Oberschenkelabstütz-Luft­ kissen 17 oder die seitlichen Luftkissen 21, 23, 25 oder 27.

Um Fehlauslösungen beim Zählen der Bewegungen des Sitzenden zu vermeiden, können Signale von einem Beschleunigungssensor berücksichtigt werden; immer, wenn anzunehmen ist, daß eine Bewegung durch Bremsen verursacht ist, wird sie nicht beim Zählen der Ermüdungsbewegungen berücksichtigt. Zum gleichen Zweck können die Signale von einem Lenksensor oder einem Verschiebesensor berücksichtigt werden.

Weiterhin ist es möglich, einen weiteren Zeitgeber zu ver­ wenden, der dafür sorgt, daß Ermüdungsbewegungen erst ab einem vorgegebenen Zeitpunkt nach dem Einschalten der Zün­ dung gemessen werden. Dies empfiehlt sich, da anzunehmen ist, daß in der Anfangszeit nach dem Einnehmen eines Sitzes eine ganze Anzahl von Bewegungen zum Finden der optimalen Sitzposition ausgeführt werden.

Zum Messen des Ausmaßes der Ermüdung können außer Bewegungen noch andere Größen erfaßt werden, z. B. die Lidbewegung, die Augapfelbewegung, Elektromyogrammessungen, der Blutdruck oder die Hauttemperatur.

Lidbewegung: Meßgröße, die den Bewußtseinspegel des Groß­ hirns anzeigt. Der Wert sinkt mit zunehmender Ermüdung.

Augapfelbewegung (EOG): Nach einer Fahrtzeit von mehreren Stunden nehmen die Amplitude und die Frequenz des EOG-Wertes ab und Blinzeln nimmt zu.

Elektromyogramm (EMG): Mit zunehmender Ermüdung treten Sig­ nale größerer Amplitude auf und die Anzahl kurzwelliger Sig­ nale nimmt zu.

Blutdruck, Kemokinestetik: Wenn ein Teil, wie z. B. der Hüftbereich eines Sitzenden, für längere Zeit gedrückt wird, können kemokinesthetische Schwierigkeiten auftreten, die zu Ermüdung führen.

Hauttemperatur: Die Hauttemperatur fällt manchmal aufgrund Chemokinesthetischer Schwierigkeiten.

Claims (11)

1. Sitz, insbesondere Fahrzeugsitz, mit

• - einer Formgebereinrichtung (M-3) zum Ändern der Form des Sitzbe­ reichs; und mit
• - einer Steuereinrichtung (M-2; 37, 39, 41) zum Ansteuern der Formgeber­ einrichtung zum Erzeugen von Formänderungen des Sitzes,
  gekennzeichnet durch einen Ermüdungsdetektor (M-1; M-11, M-12) zum Feststellen von Ermü­ dung beim Sitzenden durch Ermitteln von charakteristischen Ermü­ dungskenndaten und Vergleichen der Ermüdungskenndaten mit einem charakteristischen Schwellenwert, wobei die Steuereinrichtung (M-2; 37, 39, 41) dann aktiviert wird, wenn Ermüdung des Sitzenden festgestellt wird.

2. Sitz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (M-2) so ausgebildet ist, daß sie die Formgeber­ einrichtung (M-3) in vorgegebenen Intervallen ansteuert.

3. Sitz nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Formgebereinrichtung folgende Funktions­ gruppen aufweist:

• - eine Luftpumpe (29);
• - mehrere Luftkissen (15, 17, 19, 21, 23, 25, 27) in vorge­ gebenen Bereichen des Sitzes;
• - mehrere Leitungen, die von der Luftpumpe zu den Luftkissen führen, und
• - mehrere Magnetventile (33) zum Steuern der Luftdurchflüsse in den Leitungen.

4. Sitz nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ermüdungsdetektor zum Feststellen von Ermüdung und die Steuerung einen Mikrocomputer (37) aufweisen.

5. Sitz nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ermüdungsdetektor (M-1) einen Drucksensor (35) aufweist, der in der Lehne (5) des Sitzes in demjenigen Teil angeordnet ist, der zum Ab­ stützen des Lendenbereichs eines Sitzenden dient.

6. Sitz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Luftkissen (19) in demjenigen Teil des Sitzes angeord­ net ist, der zum Abstützen des Lendenbereichs des Sitzenden dient.

7. Sitz nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ermüdungsdetektor (M-1) einen Zähler (39) zum Zählen der Bewegungen des Sit­ zenden aufweist.

8. Sitz nach den Ansprüchen 5 und 7, dadurch gekennzeich­ net daß der Zähler (39) Signale vom Drucksensor (35) zählt.

9. Sitz nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuerung (M-2) so ausgebildet ist, daß sie eines der Magnetventile (33) dann für eine vorgegebene Zeitspanne zum Öffnen und Schließen ansteuert, wenn der vom Zähler (39) gezählte Zählwert einen vorgegebenen Wert er­ reicht.

10. Sitz nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (M-2) einen Zeitgeber (41) aufweist, der die Zeit­ spanne vorgibt, innerhalb der der Zähler (39) auf den vor­ gegebenen Wert zählen muß, damit das genannte Ansteuern der Magnetventile erfolgt.

11. Sitz nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuerung (M-2) einen Zeitgeber aufweist, der den Vorgang zum Feststellen von Ermüdung erst dann star­ tet wenn eine vorgegebene Zeitspanne nach dem Starten eines Fahrzeuges verstrichen ist.