DE4116483C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugsitz, insbesondere einen Nutzfahrzeugsitz, dessen Sitzteil-Polsterträger schwingfähig auf einem Unterteil mittels einer Luftfeder abgestützt ist, welche die Regelstrecke in einem Regelkreis bildet, dessen einen Istwert-Eingang und einen Sollwert-Eingang aufweisender Regler bei Abweichungen des Istwertes vom Sollwert ein Stell­ glied im Sinne einer Zufuhr von Luft zur Luftfeder oder eines Ablassens von Luft aus der Luftfeder ansteuert.

Einerseits muß bei einem derartigen schwingfähigen Fahrzeugsitz im Interesse einer möglichst frühzeitigen Erkennung einer Leckage und der damit verbundenen Absenkung der Schwingmittenlage der durch einen oberen und einen unteren Grenzwert begrenzte Bereich, in dem Abweichungen der Sitzposition vom Sollwert nach oben und unten noch zulässig sind, relativ klein gehalten werden. Andererseits sollen trotz eines schmalen Bereiches zwischen den Grenzwerten die insbesondere bei ungünstigen Straßenverhältnissen unvermeidbaren Sitzschwingungen über die Grenzwerte hinaus nicht zu einer ständigen oder sehr häufigen Aktivierung des Stellgliedes führen, weil dies störend ist.

Um beiden Forderungen Rechnung tragen zu können, ist es bekannt (DE 33 12 732 C2), die Grenzwertüberschreitungen mittels eines Vorwärts/Rückwärts-Zählers zu erfassen, der beim Erreichen eines Höchstwertes oder eines Kleinstwertes das Stellglied für eine vorbestimmte Zeit aktiviert und sich selbst auf den zwischen dem Höchstwert und dem Kleinstwert liegenden Ausgangswert zurücksetzt. Man kann auch die Anzahl der Überschreitungen der Grenzwerte unabhängig voneinander innerhalb eines vorgegebenen Zeitraumes oder nur die Überschreitung der Grenzwerte länger als für eine vorgegebene Zeitspanne (GB 16 01 370) als Kriterium für eine Aktivierung des Stellgliedes benutzen.

Ferner ist es bekannt (DE 27 53 105 C2, DE 31 36 756 C2), außer einem oberen und einem unteren Einschaltpunkt, deren Überschreitung zu einer Aktivierung des Stellgliedes führt, einen oberen und unteren Ausschaltpunkt vorzusehen, die einen kleineren Abstand vom Sollwert haben, also ein schmäleres Band begrenzen, und das Stellglied erst dann wieder zu reaktivieren, wenn nach dem Überschwingen der Istwert den Ausschaltpunkt erreicht hat.

Da alle diese Methoden nicht voll befriedigen können, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Fahrzeugsitz der eingangs genannten Art mit einer verbesserten Sitzhöhenregelung zu schaffen. Diese Aufgabe löst ein Fahrzeugsitz mit den Merkmalen des Anspruches 1.

Durch die Mittelwertbildung wird die starke Welligkeit, die das Wegsignal in der Regel aufweist, um so mehr beseitigt, je größer die Zeitkonstante bei der Mittelwertbildung ist, je größer also die Zeitspanne ist, über welche die Mittelwert­ bildung erfolgt. Das dem Regler als Istwert zugeführte Signal weicht deshalb wesentlich weniger stark von seiner der Schwing­ mittenlage entsprechenden Null-Linie ab als das ursprüngliche Wegsignal. Bei einer unveränderten Breite des Sollwertbandes kommt es deshalb bei der erfindungsgemäßen Lösung zu einer wesentlich geringeren Anzahl von Überschreitungen des oberen und Unter­ schreitungen des unteren Grenzwertes. Man erreicht dadurch eine erheblich reduzierte Anzahl von Schaltspielen, was zu wesentlich geringeren Forderungen an die Lebensdauer des Stell­ gliedes führt. Die reduzierte Anzahl von Schaltspielen erhöht ferner den Komfort für den Sitzbenutzer durch die verringerte Geräuschbelastung, welche durch die Arbeitsgeräusche des Stell­ gliedes, insbesondere durch ausströmende Luft, verursacht wird. Die geringere Anzahl von Schaltspielen reduziert aber auch die Belastung des Sitzbenutzers. Dennoch wird die Qualität der Regelung nicht reduziert, das heißt, die Schwingmittenlage wird ebenso genau eingehalten wie bei den bekannten Lösungen. Man kann sogar die Breite des Sollwertbandes auf Kosten einer etwas höheren Anzahl von Schaltspielen reduzieren, sofern an einem schmäleren Sollwertband Interesse bestehen sollte.

Die erfindungsgemäße Lösung ist zwar auch mechanisch, hydrau­ lisch oder pneumatisch realisierbar. Vorzugsweise ist jedoch der Regler als elektronische Schaltung und das Stellglied als elektromagnetisch betätigbares Ventil ausgebildet.

Um den mechanischen Weg elektrisch richtig wiederzugeben, ist vorteilhafterweise zwischen dem Wegsensor und der Mittelwert­ bildungseinrichtung ein Linearisierungsglied für das wegpropor­ tionale Wegsignal vorgesehen. Ist das Wegsignal ein elektrisches Signal, dann kann die Mittelwertbildung beispielsweise mittels eines Tiefpasses durchgeführt werden. Bei hinreichend großer Zeitkonstante des Tiefpasses verschwindet die Restwelligkeit in der den Mittelwert darstellenden Ausgangsspannung.

Wie bei den bekannten Lösungen ist es zweckmäßig, wenn der Sollwertgeber den Sollwert als Bereich zwischen einem oberen Grenzwert und einem unteren Grenzwert definiert.

Als Stellglied kommen vorteilhafterweise ein 3/3-Wegeventil oder zwei 2/2-Wegeventile in Frage.

Als Regler ist bei einer bevorzugten Ausführungsform ein Drei­ punkt-Schrittregler vorgesehen.

Zur Erzeugung des Wegsignals kommen grundsätzlich alle analogen und digitalen Sensoren in Frage, aus deren Ausgangsgröße sich ein wegproportionales Signal ableiten läßt. Nur beispielsweise seien deshalb potentiometrische Geber, optische Geber, induk­ tive Geber, Ultraschall-Geber und Hall-Schalter genannt. Während der Aktivierung des Stellgliedes durch den Regler, die vorzugs­ weise für eine definierte Dauer erfolgt, ist es zweckmäßig, den tatsächlichen Mittelwert durch einen der Schwingmitten­ lage des Sitzteil-Polsterträgers entsprechenden Istwert zu ersetzen, den ein zusätzlicher Istwertgeber liefert. Statt eines derartigen Ersatzes des Mittelwertes durch einen kon­ stanten Istwert kann man auch eine Verzögerungsschaltung vor­ sehen, die mit Beendigung der Aktivierung des Stellgliedes einen Vergleich des Mittelwertes mit dem oberen und unteren Grenzwert des Sollwertbereiches für eine vorgegebene Pausenzeit verhindert.

Weil das Verlassen des Sitzes und das Platznehmen auf dem Sitz wesentlich erleichtert wird, wenn der Sitz in eine tiefe Posi­ tion eingestellt werden kann, ist vorzugsweise eine Sitzab­ senkschaltung vorgesehen, die während ihrer Aktivierung die Regelung des Mittelwertes außer Kraft setzt. Diese Sitzabsenk­ schaltung kann so ausgebildet sein, daß sie aktiviert wird, sobald ein Schalter, z. B. die Zündung des Fahrzeuges, in dem sich der Sitz befindet, ein Gurtschloßschalter oder ein Tür­ schalter, also ein Schalter, der im Zusammenhang mit dem Ein­ steigen und Abfahren oder Stillsetzen des Fahrzeuges und Aus­ steigen aus dem Fahrzeug betätigt wird, geschaltet wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Sitzabsenkschaltung eine manuell betätigbare Befehlseingabeeinrichtung zugeordnet, mittels deren bei eingeschalteter Zündung jederzeit die Sitzab­ senkschaltung aktiviert und deaktiviert werden kann.

Um insbesondere bei einer Schnellabsenkung die Absenkbewegung weich beenden zu können, wird der Sitz nicht gegen einen mecha­ nischen Anschlag gefahren. Vielmehr ist der Sitzabsenkschal­ tung eine Vergleicherschaltung zugeordnet, welche die Absenkbe­ wegung des Sitzes beim Erreichen eines oberhalb eines mecha­ nischen Anschlages liegenden Abschaltwertes beendet. Eine der­ artige Vergleicherschaltung kann den bis zum Abschaltwert abge­ senkten Sitz auch bei einer Sitzentlastung durch eine Aktivierung des Stellgliedes im Sinne eines Luftablasses aus der Luftfeder in der durch den Abschaltwert bestimmten Position halten.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist eine logische Schal­ tung mit einem Ausgang für den Anschluß des Stellgliedes und Eingängen für den Anschluß der manuell betätigbaren Eingabe­ einrichtung sowie das Ausgangssignal eines Vergleichers vorge­ sehen, der den Istwert des Wegsignales mit dem Abschaltwert vergleicht. Diese logische Schaltung ist vorteilhafterweise so ausgebildet, daß sie nicht nur aufgrund einer entsprechen­ den Betätigung der Befehlseingabeeinrichtung eine Absenkung des Sitzes veranlassen kann, sondern auch ein Hochfahren aus der abgesenkten Position in die Schwingmittenlage. Zweckmäßiger­ weise erfolgt eine Aktivierung des Reglers und damit ein Hoch­ fahren in die Schwingmittenlage auch beim Einschalten der Zün­ dung des Fahrzeuges, in dem sich der Sitz befindet.

Im folgenden ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine schematisch dargestellte Seitenansicht des Ausführungsbeispiels,

Fig. 2 ein Blockschaltbild des Ausführungsbeispiels.

Bei einem als Ganzes mit 1 bezeichneten Fahrersitz für ein Nutzkraftfahrzeug ist der das Sitzteilpolster 2 tragende Sitz­ teil-Polsterträger 3 mittels einer Luftfeder 4 in vertikaler Richtung schwingfähig auf einem Unterteil 5 abgestützt, das, vorzugsweise in Sitzlängsrichtung verstellbar, mit dem Boden des Nutzfahrzeuges oder dessen Kabine verbunden ist. Damit die Luftfeder 4 den Sitzteil-Polsterträger 3 nicht zu führen braucht, sind zwischen letzterem und dem Unterteil 5 mechani­ sche Führungsmittel vorgesehen, die im Ausführungsbeispiel durch Lenkerpaare 6 gebildet sind, welche die Bewegungsbahn bestimmen, längs deren sich der Sitzteil-Polsterträger 3 rela­ tiv zum Unterteil 5 bewegen kann. Parallel zu der Luftfeder 4 ist ein Schwingungsdämpfer 7 vorgesehen, um die Schwingbe­ wegungen des Sitzteil-Polsterträgers 3, mit dem die Rückenlehne 8 des Fahrzeugsitzes 1 vorzugsweise in ihrer Neigungslage ver­ stellbar verbunden ist, infolge von Fahrbahnunebenheiten oder dergleichen ausführt.

Die Position des Sitzteil-Polsterträgers 3 relativ zum Unter­ teil 5 wird mittels eines Wegsensors 9 erfaßt.

Im Ausführungsbeispiel ist der Wegsensor 9 ein induktiver Ana­ loggeber. Es könnte aber auch beispielsweise ein potentiome­ trischer Geber, ein optischer Geber, ein Ultraschall-Geber oder ein Hall-Schalter Verwendung finden. Außerdem könnte auch ein Digitalgeber Anwendung finden. Wesentlich ist nur, daß der Wegsensor 9 ein Signal liefert, aus dem sich ein wegpro­ portionales Signal ableiten läßt.

Eine in den Innenraum der Luftfeder 4 mündende Verbindungs­ leitung 10 ist mit einem 3/3-Wegeventil 11 verbunden, das als elektromagnetisches Schaltventil ausgebildet ist. Die Druck­ seite des 3/3-Wegeventils 11 wird mit einer Druckluftquelle p des Fahrzeuges verbunden. Am Abluftauslaß des 3/3-Wegeventils 11 ist ein Schalldämpfer 12 angeordnet.

Die Luftfeder 4 bildet die Regelstrecke eines Regelkreises, das 3/3-Wegeventil 11 das zugehörige Stellglied.

Der Wegsensor 9 liefert ein wegproportionales Signal, im Ausfüh­ rungsbeispiel in Form einer elektrischen Spannung, an ein Lineari­ sierungsglied 13, dessen Ausgangssignal am Eingang eines Tief­ passes anliegt, der als Mittelwertbildungseinrichtung 14 dient. Der Mittelwert des Wegsignals wird mit Hilfe eines ersten Schwel­ lenwertvergleichers 15 mit einem oberen Schwellenwert SWO und mittels eines zweiten Schwellenwertvergleichers 16 mit einem unteren Schwellenwert SWU verglichen. Diese beiden Schwellenwerte stellen die obere bzw. untere Grenze des Sollwertes dar, mit dem der Istwert verglichen wird. Überschreitet der Mittelwert des Wegsignals den oberen Schwellenwert SWO, dann tritt am Ausgang des ersten Schwellenwertvergleichers 15 ein Signal auf, aufgrund dessen das Ablassen von Luft aus der Luftfeder mit Hilfe des 3/3-Wegeventils 11 bewirkt wird. Entsprechend tritt beim Unterschreiten des unteren Schwellenwertes SWU am Ausgang des zweiten Schwellenwertvergleichers 16 ein Ausgangs­ signal auf, aufgrund dessen das 3/3-Wegeventil 11 die Luftfeder 4 mit der Druckquelle p verbindet.

Den beiden Schwellenwertvergleichern 15 und 16 ist je ein Zeit­ glied 17 nachgeschaltet, welches das Ausgangssignal des vorge­ schalteten Schwellenwertvergleichers für eine definierte Zeit­ dauer wirksam macht. Während dieser Zeitdauer wird das den Zeitgliedern 17 nachgeschaltete 3/3-Wegeventil im Schaltzustand "Ablassen" bzw. "Aufblasen" gehalten.

Die Ausgangssignale der beiden Zeitglieder 17 aktivieren auch einen Signalgeber 18, dessen Ausgangssignal bewirkt, daß die Ausgangsgröße der Mittelwertbildungseinrichtung 14 gleich der Schwingmittenlage gesetzt wird, die in der Mitte zwischen dem oberen Schwellenwert und dem unteren Schwellenwert liegt. Die mit 14 bis 18 gekennzeichneten Schaltungsteile bilden einen Dreipunkt-Schrittregler.

Sofern die Elektronik 20, zu der die vorstehend beschriebenen Baugruppen gehören, sich im Regelmodus befindet, ist die Regelung des Mittelwertes des Wegsignales ständig wirksam, während die Zündung des zugehörigen Fahrzeuges eingeschaltet ist. Es werden deshalb in diesem Modus sowohl der Einfluß unterschiedlicher Gewichte der Sitzbenutzer als auch auftretende Leckagen aus­ geregelt.

Ein zweiter Modus, in dem sich die Elektronik 20 befinden kann, ist der SAS-Modus, in dem eine Schnellabsenkung des Sitzes erfolgt. Unabhängig davon, ob die Zündung eingeschaltet oder ausgeschaltet ist, muß der Sitzbenutzer für eine das Aussteigen erleichternde Sitzabsenkung eine Drucktaste betätigen, die an einen Eingang einer Logikschaltung 21 angeschlossen ist. Diese Drucktaste ist in Fig. 2 als SML-Taster bezeichnet.

Die Position, auf die der Sitz bei einer Schnellabsenkung ab­ gesenkt wird, liegt oberhalb eines mechanischen Anschlages. Diese untere Abschaltposition wird auch als unterer Abschalt­ wert bezeichnet. Ein ihm entsprechendes Sollwertsignal wird von einem Vergleicher 22 mit dem Ausgangssignal des Linearisie­ rungsgliedes 13 verglichen. Das Ergebnis des Vergleiches wird der Logikschaltung 21 zugeführt, deren Ausgangssignale das 3/3-Wegeventil ansteuern.

Ist beim Betätigen der Drucktaste der Mittelwert größer als der untere Abschaltwert, dann wird davon ausgegangen, daß sich der Sitz im Regelmodus befindet. Die Folge ist eine Einleitung der Sitzschnellabsenkung. Dabei wird die Regelung außer Kraft gesetzt und das 3/3-Wegeventil 11 in den Schaltzustand "Ab­ lassen" gebracht. Beim Erreichen des unteren Abschaltwertes wird das 3/3-Wegeventil 11 wieder geschlossen.

Verläßt nun der Sitzbenutzer den Sitz, dann wird dieser aufgrund des in der Luftfeder 4 vorhandenen Druckes wieder ein Stück weit nach oben bewegt. Sobald dabei der untere Abschaltwert nach oben überschritten wird, bewirkt der Vergleicher 22 und die Logikschaltung 21 eine erneute Umschaltung des 3/3-Wege­ ventils 11 in den Schaltzustand "Ablassen". Der Sitz bleibt deshalb in der unteren Abschaltposition.

Der SAS-Modus bleibt so lange erhalten, bis die Drucktaste erneut zum Zwecke des Hochfahrens des Sitzes betätigt oder die Zündung ausgeschaltet wird.

In einem dritten Modus wird der Sitz aus seiner unteren Abschalt­ position in die Schwingmittenlage hochgefahren. In diesen Modus geht die Elektronik 20 beim Einschalten der Zündung über oder beim Betätigen der Drucktaste, wenn im Schnellabsenk-Modus die Zündung eingeschaltet war.

Der Hochfahrvorgang wird beendet, wenn die Sitzposition den Sollwertbereich erreicht hat. Wird während des Hochfahrens die Drucktaste erneut gedrückt, fährt der Sitz wieder in die untere Abschaltposition.

Soll der Sitz aus der unteren Einschaltposition hochgefahren werden, ist aber der hierfür erforderliche Druck nicht oder noch nicht vollständig vorhanden, dann wird der Hochfahrvor­ gang beendet, wenn nach der bestimmten Zeit die Schwingmittenlage noch nicht erreicht worden ist. Nach je einer Pause wird der Hochfahrvorgang mehrmals wiederholt. Ist dann die Schwingmitten­ lage immer noch nicht erreicht, beginnt eine in der Drucktaste vorgesehene Signallampe, im Ausführungsbeispiel eine LED, zu blinken. Es kann nun erneut die Drucktaste betätigt oder nach einem Abschalten die Zündung wieder eingeschaltet werden, um den Hochfahrvorgang erneut auszulösen. Bei ausgeschalteter Zündung ist ein Hochfahren des Sitzes nicht möglich. Beim Aus­ schalten der Zündung erlischt die Signallampe.

Ein vierter Modus ist der Stand-by-Modus, der durch Abschalten der Zündung erreicht wird. Erfolgt der Übergang in den Stand-by- Modus vom Sitzabsenkmodus aus, dann wird die Luftfeder 4 für eine gewisse Zeit entlüftet, ehe die Elektronik 20 in den Stand- by-Modus wechselt.

Statt der Drucktaste kann selbstverständlich jede Art von Schal­ ter vorgesehen werden. Ferner sind auch andere Eingaben, bei­ spielsweise eine Spracheingabe, möglich.

Die Schalthäufigkeit des 3/3-Wegeventils innerhalb einer be­ stimmten Zeitspanne wird mittels einer Überwachungseinrichtung, beispielsweise mit Hilfe von Zählern 23, erfaßt, die angeben, wie oft das Ventil in die beiden dem Ablassen bzw. Aufblasen entsprechenden Schaltzustand geschaltet worden sind.

Wird eine bestimmte Schalthäufigkeit überschritten, dann wird ein Defekt vermutet und ein nochmaliges Schalten so lange ver­ hindert, bis die Drucktaste betätigt oder die Zündung wieder eingeschaltet worden ist.

Claims (15)

1. Fahrzeugsitz, insbesondere Nutzfahrzeugsitz, dessen Sitzteil-Polsterträger schwingfähig auf einem Unterteil mittels einer Luftfeder abgestützt ist, welche die Regelstrecke in einem Regelkreis bildet, dessen einen Istwert-Eingang und einen Sollwert-Eingang aufweisender Regler bei Abweichungen des Ist­ wertes vom Sollwert ein Stellglied im Sinne einer Beseitigung der Abweichung ansteuert, dadurch gekennzeichnet, daß der Ist­ wert-Eingang des Reglers (15, 16) mit einer Mittelwertbildungs­ einrichtung (14) verbunden ist, die aufgrund eines Wegsignals, das ein die Position des Sitzteil-Polsterträgers (3) relativ zum Unterteil (5) erfassender Wegsensor (9) liefert, einen gleitenden Mittelwert bildet.

2. Fahrzeugsitz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Wegsensor (9) und der Mittelwertbildungsein­ richtung (14) ein Linearisierungsglied (13) für das wegpropor­ tionale Wegsignal vorgesehen ist.

3. Fahrzeugsitz nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen den Sollwert als Bereich zwischen einem oberen Grenzwert (SWO) und einem unteren Grenzwert (SWU) definierenden Sollwertgeber.

4. Fahrzeugsitz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (11) durch ein 3/3-Wegeventil oder zwei 2/2-Wegeventile gebildet ist.

5. Fahrzeugsitz nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine elektromagnetische Betätigung des Stellgliedes (11).

6. Fahrzeugsitz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler ein Dreipunkt-Schrittregler ist.

7. Fahrzeugsitz nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekenn­ zeichnet durch einen zusätzlichen Istwertgeber (18), der während der Aktivierung des Stellgliedes (11) für eine definierte Dauer den tatsächlichen Istwert durch einen der Schwingmittenlage des Sitzteil-Polsterträgers (3) entsprechenden Wert ersetzt.

8. Fahrzeugsitz nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekenn­ zeichnet durch eine Verzögerungsschaltung, die mit Beendigung der Aktivierung des Stellgliedes (11) den Vergleich des Mittel­ wertes mit der oberen und unteren Grenze des Sollwertes für eine vorgegebene Pausenzeit verhindert.

9. Fahrzeugsitz nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekenn­ zeichnet durch eine während ihrer Aktivierung die Regelung des Mittelwertes außer Kraft setzende Sitzabsenkschaltung (21, 22).

10. Fahrzeugsitz nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Befehlseingabeeinrichtung für die Aktivierung und Deaktivierung der Sitzabsenkschaltung (21, 22).

11. Fahrzeugsitz nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Befehlseingabeeinrichtung manuell betätigbar ist.

12. Fahrzeugsitz nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitzabsenkschaltung (21, 22) eine Vergleicherschaltung (22) zugeordnet ist, welche die Absenkbewegung des Sitzes beim Erreichen eines oberhalb eines mechanischen Anschlages liegen­ den Abschaltwertes beendet.

13. Fahrzeugsitz nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleicherschaltung (22) den auf den unteren Abschaltwert abgesenkten Sitz auch bei einer Sitzentlastung durch eine Akti­ vierung des Stellgliedes (11) im Sinne eines Luftablasses aus der Luftfeder (4) auf dem unteren Abschaltwert hält.

14. Fahrzeugsitz nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch eine logische Schaltung (21) mit einem Ausgang für den Anschluß des Stellgliedes (11) und einen Eingang für den Anschluß der Befehlseingabeeinrichtung sowie das Ausgangssignal an der Vergleichsschaltung (22), welche den Istwert des Wegsignals mit dem unteren Abschaltwert vergleicht.

15. Fahrzeugsitz nach einem der Ansprüche 9 bis 13, gekennzeichnet durch eine Aktivierung des Reglers (15, 16) beim Einschalten der Zündung des Fahrzeuges.