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Diese
Erfindung bezieht sich auf einen Fahrzeugsitz mit aufblasbaren Luftzellen,
um die Kontur des Sitzes einzustellen, um den Komfort zu erhöhen, und
insbesondere auf solche Sitze, die ein Feld aus Luftzellen in der
Sitzrückenlehne
haben.
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Aufblasbare
Luftzellen sind in einer Vielfalt von Anordnungen verwendet worden,
um Einstellungen der Kontur eines Sitzes zu erreichen und auf diese
Art und Weise den Komfort der Person, die den Sitz benutzt, zu verbessern.
Dies ist besonders in Kraftfahrzeugen, bei denen eine lange Fahrdauer Schmerz
und Distraktion verursachen können,
oder in anderen Sitzanwendungen, bei denen Personen für lange
Zeitdauern sitzen, wichtig.
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Das
Sitzsystem, das in dem
US-Patent
Nr. 4,915,124 offenbart ist, setzt ein einfaches System aus
mehreren Luftzellen ein, wobei jede Zelle über ein Ventil mit einer Druckluftquelle
in einer Art und Weise verbunden ist, die ein gleichzeitiges Aufblasen oder
Entleeren der Zellen auf einen manuell betätigten Schalter hin ermöglicht.
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Ein
anderes Luftzellen-Aufblassystem ist in dem
US-Patent Nr. 5,263,765 gezeigt. Diese
Vorrichtung bläst
die Luftzellen entsprechend zu zwei vorgegebenen Moden, über Röhren, die
einzeln durch Ventile gesteuert werden, die wiederum durch einen Mikrocomputer
gesteuert werden, auf. Der Mikrocomputer spricht auf die Ermüdung des
Fahrers, wie sie durch eine Verschiebung des Sitzgurts angezeigt wird,
an.
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Die
Luftzellen des
US-Patents Nr.
4,722,550 werden in Abhängigkeit
der Motordrehzahl oder des Lenkwinkels eingestellt und ermöglichen
ein wahlweises Aufblasen zwischen zwei Zonen von Luftzellen, eine
an den Seiten und eine an der Unterseite oder der Rückseite
des Sitzes. Ein Ventil steuert jede der Zonen und wird durch einen
Mikrocomputer betätigt,
der erfasste Signale relativ zu den Betriebsparametern des Fahrzeugs
empfängt.
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Ein
manuell betätigtes
Steuersystem für
eine Lendenpolsterung ist in dem
US-Patent
Nr. 4,707,027 beschrieben. Ein komplexer Sitzmechanismus
ist vorgesehen, um dem Bediener zu ermöglichen, das Kissen aufzublasen
und zu entleeren, während
ein Druck in dem Kissen erfasst wird, um eine Betätigung des
Systems zu begrenzen, um eine Beschädigung daran zu verhindern.
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Das
US-Patent Nr. 4,833,614 zeigt
ein System, mit dem eine Luftzelle auf einen ausgewählten Druck
durch Erfassen des tatsächlichen
Drucks, das diesen mit dem Druck vergleicht, der ausgewählt ist, und
dann durch Einstellen der Luftzufuhr, um die Luftzelle auf den ausgewählten Druck
aufzublasen oder zu entleeren, aufgeblasen werden kann. In diesem Fall
wandelt der Mikrocomputer das Drucksignal, das er empfängt, in
ein zeitabhängiges
Signal relativ zu der Periode um, die notwendig ist, um die Pumpe
laufenzulassen, um den ausgewählten
Druck zu erhalten. Der Druck wird direkt von Sensoren innerhalb der
Luftauflage erfasst.
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Die
vorstehenden Systeme sind entweder auf schmale, vorab eingestellte
Betriebsgrenzen, wenn sie auf einen Fahrzeugbetrieb oder die Bewegung
eines Insassen ansprechen, begrenzt oder beruhen auf dem Bediener,
um ein manuelles, interaktives Ansprechen zu erzielen. Alle Versuche,
den Komfort des Benutzers zu verbessern und in einer gewissen Art
und Weise auf die Vielfalt der Formen und Größen des Benutzers einzustellen,
schlagen aufgrund der eigenen Grenzen in dem bestimmten System fehl.
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Zusätzlich ist,
um Luftzellen aufzublasen, die als Mittel, um Einstellungsmechanismen
zum Ändern der
Kontur eines Sitzes zu betätigen,
für viele
Jahre verwendet worden sind, eine andere Einstellung erwünscht, um
die Kontur des Sitzes einem bestimmten Benutzer anzupassen. In Anwendungen,
wie beispielsweise Sitzen in einem Kraftfahrzeug, wo eine Ermüdung ein
wesentlicher Faktor werden kann, ist es von besonderem Interesse,
eine Einstellung von Benutzer zu Benutzer und während der Benutzung durch eine
Person vorzusehen. Luftzellen sind auch dazu verwendet worden, die
fühlbare
Stützung
solcher kritischen Bereiche, wie beispielsweise des Lendenbereichs
des Rückens,
der besonders für
eine Ermüdung
anfällig
ist, einzustellen. In diesem Fall erzielt die Luftzelle eine direkte
Unterstützung
und bildet nicht nur einen Einstellmechanismus.
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Ein
Luftzellen-Einstellungsmechanismus solcher fühlbarer Unterstützungssysteme
ist in dem
US-Patent Nr. 5,137,329 dargestellt.
Dieses Patent beschreibt eine Unterstützungsstruktur, die aus einer vorderen
und hinteren Platte besteht, zwischen denen sandwichartig zwei Luftzellen
vorhanden sind. Die Luftzellen können
wahlweise aufgeblasen und entleert werden, um eine schwenkende Einstellungsbewegung
zu der vorderen Platte zu erzielen, die die Unterstützungskontur
für die
Sitzrückenlehne
bereitstellt.
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Eine
fühlbare
Einstellung wird durch die Luftzelle des
US-Patents Nr. 4,807,931 erzielt,
die auch in einem Sitz montiert ist, um die Unterstützungskontur
für einen
direkten Eingriff in den Lendenbereich des Rückens des Benutzers zu erzielen.
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Zusätzlich zu
den vorstehend angegebenen Systemen haben andere Fahrzeugsitzsysteme
ein Feld aus Luftzellen in der Sitzrückenlehne oder als Teil der
Kopfstütze,
wobei die Luftzellen wahlweise aufgeblasen werden, um die Form dieser
Teile des Sitzsystems unter Komfort-Gesichtspunkten zu steuern.
Beispiele solcher Systeme sind in den
US-Patenten
Nr.'n 4,720,146 ;
4,840,425 ;
5,135,282 ;
5,558,398 und
5,772,281 dargestellt.
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Zusätzlich ist
es bei den vorstehend angegebenen Fahrzeugsitzsystemen im Stand
der Technik bekannt, auf eine Beschleunigung ansprechende, aufblasbare
Luftzellen vorzusehen, die beim Positionieren einer Person auf einem
Sitz innerhalb der Sitzstruktur unterstützen. Ein Beispiel einer solchen
Anordnung ist in dem
United States
Patent Nr. 4,634,083 dargestellt, wobei ein Beschleunigungssignal
eine Luftzellenanordnung in einem Sitz eines Helikopters steuern
wird, um den Insassen gegen Vibrationen des Helikopters zu isolieren.
Das
United States Patent Nr.
5,427,331 offenbart ein Flugzeug-Schleudersitz-System, das, unter Erfassen
eines Auswurfs, schnell ein pneumatisches Kissen entleeren wird,
um sicherzustellen, dass der Insasse gegen eine feste Sitzfläche ruht,
damit die schnelle Beschleunigung des Sitzes gegen den Insassen
so auftritt, dass eine Wirbelsäulenverletzung
vermieden wird. Das
United States
Patent Nr. 5,707,109 offenbart einen Fahrzeugsitz, der
aufblasbare Seitenpolster besitzt, die auf eine seitliche Fahrzeugbeschleunigung
hin aufgeblasen werden, um eine zusätzliche Seitenstützung des
Insassen während
einer Kurvenfahrt eines Fahrzeugs zu erreichen.
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Die
US-A-5,320,409 ,
auf der der Oberbegriff des Anspruchs 1 basiert, offenbart eine
Vorrichtung zum Einstellen der Kontur eines Sitzes durch pneumatisches
Steuern des Kom forts des Sitzes, die aufweist: eine Mehrzahl aufblasbarer
Luftzellen, die in einer funktionsmäßigen Zuordnung zu einer Sitzkontur
befestigt sind; ein Verteilungssystem, das unabhängige Kanäle, die mit jeder der Luftzellen
verbunden sind, bereitstellt; einen Verteiler, der mit jedem Kanal
des Verteilungssystems über
ein einzelnes Auslassventil, das durch ein elektrisches Signal betätigt wird,
verbunden ist; eine Quelle eines Druckfluids, die durch ein elektrisches
Signal aktiviert wird und mit dem Fluidverteilungssystem über den
Verteiler verbunden ist; mindestens einen Druckwandler, um den Druck
innerhalb der Luftzellen zu erfassen, wenn jedes der einzelnen Auslassventile
so betätigt wird,
um jede der Luftzellen mit dem Verteiler in Verbindung zu setzen,
wobei mindestens der eine Druckwandler ein Drucksignal erzeugt,
das den Druck innerhalb jeder der Luftzellen anzeigt; und einen
Mikrocomputer, der so verbunden ist, um ein Betätigungssignal zu jedem der
Verteilerventile zu senden; um das Signal von dem mindestens einen Druckwandler
aufzunehmen und ein Aktivierungssignal zu der Quelle des Druckfluids
entsprechend dem Signal von dem Druckwandler zu senden; wobei der Mikrocomputer
so programmiert ist, um vorbestimmte Komfort-Daten relativ zu einem
Komfort, umfassend einen erwünschten
Druck, der in jeder der Luftzellen beibehalten werden soll, zu speichern;
um Betätigungssignale
zu jedem der Verteilerventile zu senden; um das Kraftsignal mit
den vorbestimmten Komfort-Daten zu vergleichen; um ein Ventilaktivierungssignal
relativ zu dem Vergleich zwischen dem Drucksignal und den Komfort-Daten
zu erzeugen, und weiterhin so programmiert ist, um das Aktivierungssignal
zu der Quelle des Druckfluids zu senden, um den Druck in jeder Luftzelle
auf den erwünschten Druck
in jeder der Luftzellen einzustellen.
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Die
verschiedenen, bekannten Fahrzeugsitzsysteme mit aufblasbaren Luftzellen
für die
Formung der Kontur der Oberfläche
des Fahrzeugsitzes, um einen Komfort zu erhöhen, sehen keine, obwohl sie für deren
vorgesehenen Zweck geeignet sind, Drucksteuerung der Luftzelle in
Abhängigkeit
eines Aufpralls eines Fahrzeugs vor, was bewirken kann, dass der
Insasse gegen eine Sitzrückenlehnen-
und Kopfstützenstruktur,
einem Aufprall folgend, aufschlägt.
In Sitzstrukturen ohne Luftzellen kann eine solche Bewegung bewirken,
dass der Insasse in Kontakt mit der harten Sitzstruktur oder den
harten, mechanischen Bauteilen der metallischen Lendenunterstützungssysteme
gelangt.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Einstellen
der Kontur eines Sitzes durch pneumatisches Steuern des Komforts
des Sitzes geschaffen, die aufweist: eine Mehrzahl aufblasbarer
Luftzellen, die in einer funktionsmäßigen Zuordnung zu einer Sitzkontur
befestigt sind; ein Verteilungssystem, das unabhängige Kanäle, die mit jeder der Luftzellen
verbunden sind, bereitstellt; einen Verteiler, der mit jedem Kanal
des Verteilungssystems über
ein einzelnes Auslassventil, das durch ein elektrisches Signal betätigt wird,
verbunden ist; eine Quelle eines Druckfluids, die durch ein elektrisches
Signal aktiviert wird und mit dem Fluidverteilungssystem über den
Verteiler verbunden ist; mindestens einen Druckwandler, um den Druck
innerhalb der Luftzellen zu erfassen, wenn jedes der einzelnen Auslassventile
so betätigt
wird, um jede der Luftzellen mit dem Verteiler in Verbindung zu
setzen; wobei mindestens ein Druckwandler ein Drucksignal erzeugt,
das den Druck innerhalb jeder der Luftzellen anzeigt; und einen
Mikrocomputer, der so verbunden ist, um ein Betätigungssignal zu jedem der
Verteilerventile zu senden; um das Signal von dem mindestens einen
Druckwandler aufzunehmen und ein Aktivierungssignal zu der Quelle
des Druckfluids entsprechend dem Signal von dem Druckwandler zu
senden; wobei der Mikrocomputer so programmiert ist, um vorbestimmte
Komfort-Daten relativ zu einem Komfort, umfassend einen erwünschten Druck,
der in jeder der Luftzellen beibehalten werden soll, zu speichern;
um Betätigungssignale
zu jedem der Verteilerventile zu senden; um das Kraftsignal mit den
vorbestimmten Komfort-Daten zu vergleichen; um ein Ventilaktivierungssignal
relativ zu dem Vergleich zwischen dem Drucksignal und den Komfort-Daten
zu erzeugen, und weiterhin so programmiert ist, um das Aktivierungssignal
zu der Quelle des Druckfluids zu senden, um den Druck in jeder Luftzelle
auf den erwünschten
Druck in jeder der Luftzellen einzustellen; gekennzeichnet durch:
einen vorbestimmten Satz der Mehrzahl der aufblasbaren Luftzellen,
der so aufgebaut ist, um in einer Fahrzeugsitz-Rückenlehne angeordnet zu werden,
die eine pneumatisch kontrollierte Rückenlehnenfläche für einen
Fahrzeugsitz bildet, die ein Feld aus Luftzellen besitzt; und einen
Fahrzeugaufprallsensor; wobei der Mikrocomputer so ausgelegt ist,
um das Signal von dem Fahrzeugaufprallsensor aufzunehmen und ein Aktivierungssignal
zu der Quelle des Druckfluids entsprechend dem Signal von dem Aufprallsensor
zu senden, um einen Aufprallschutz-Solldruck innerhalb des vorbestimmten
Satzes der Mehrzahl der aufblasbaren Luftzellen zu erzeugen, um
so einen Insassen gegen einen Aufprall auf Sitzstrukturen zu polstern.
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Die
vorliegende Erfindung schafft weiterhin ein Verfahren zum Steuern
einer Vorrichtung, die die Kontur eines Sitzes durch pneumatisches
Steuern des Komforts des Sitzes, gemäß der Erfindung, einstellt,
das die Schritte aufweist: Bereitstellen eines vorbestimmten Satzes
der Mehrzahl der aufblasbaren Luftzellen in einer Sitzrückenlehne,
um so eine pneumatisch kontrollierte Sitzrückenlehnenfläche für einen
Fahrzeugsitz, die ein Feld aus Luftzellen besitzt, zu definieren;
Vorsehen eines Fahrzeug-Aufprallsensors; und Richten eines Fahrzeug-Unfallsignals
von dem Sensor zu dem Mikrocomputer und Betreiben des Mikrocomputers
so, um ein Aktivierungssignal zu der Quelle des unter Druck stehenden
Fluids entsprechend dem Signal von dem Aufprallsensor zu senden,
um einen Aufprallschutz-Solldruck
innerhalb des vorbestimmten Satzes der Mehrzahl der aufblasbaren
Luftzellen zu erzeugen, um einen Nutzer bei einem Aufprall gegen
die Sitzstrukturen abzupolstern.
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Ein
System aus aufblasbaren Luftzellen ist aufgebaut und in einem Sitz
an Stellen installiert, die für
den Komfort des Benutzers strategisch sind, und um weiterhin eine
pneumatische Barriere oder Polsterung zu schaffen, die einen Insassen
gegen einen Kontakt mit harten Sitz- oder Lendeneinstellungsteilen
schützt.
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In
einer Ausführungsform
ist eine solche pneumatische Barriere oder Polsterung durch Luftzellen
gebildet, die mit einer Pumpe über
einen Verteiler verbunden sind, der gleichzeitig oder aufeinander
folgend so, wie dies erwünscht
ist, jede Zelle mit der Pumpe verbindet. Der Verteiler steuert die
Strömung
eines Fluids in dem Luftzellen-Verteilungssystem mittels eines Systems
aus Ventilen und erfasst den Druck in jeder Zelle mittels eines
Wandlers oder mehrerer Wandler. Ein nicht flüchtiger Speicher eines Mikrocomputers
ist mit Daten programmiert, die ein erwünschtes Komfort-Niveau für jede der
Luftzellen darstellen. Durch aufeinander folgendes Betätigen einzelner
Verteiler-Ventile kann ein Drucksignal von dem Wandler für jede Zelle
erzeugt werden. Die Drucksignale werden durch den Mikrocomputer
aufgenommen und werden mit den vorgegebenen Komfort-Daten verglichen,
um ein Steuersignal zu erzeugen, das die Pumpe aktiviert oder das
Auslassventil öffnet.
In einer bevorzugten Ausführungsform
wird eine proportionale Steuerung verwendet, um einen Druck in irgendeiner
Luftzone zu regulieren. Die Zellen können einzeln auf das erwünschte Druckniveau aufgeblasen
oder entleert werden. Durch Variieren der Zahl und der Stelle der
Zellen spricht das System auf lokale Drücke, die auf den Körper bei
einer großen
Vielzahl von Benutzungen ausgeübt
werden, an. Zusätzlich
wird, gemäß der vorliegenden
Erfindung, der Druck für
Luftzellen, die Elemente zur Erzeugung der Kontur der Sitzrückenlehne
und der Kopfstützenfläche bilden,
in Abhängigkeit
eines Aufpralls eines Fahrzeugs gesteuert, um den Kontakt des Insassen mit
harten Sitz- oder Lendeneinstellungsmechanismen abzufedern, die
Fahrzeugkollisionen entweder von hinten oder von vorne folgen.
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Eine
Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine pneumatisch gesteuerte Rückenlehnenfläche für ein Fahrzeug
zu schaffen, die ein Feld aus Luftzellen besitzt, wobei jede mit
einer Druckfluidquelle (Luft) verbunden ist und in einer Art und
Weise angeordnet ist, um, auf einen Aufprall eines Fahrzeugs folgend,
eine Druckluftzelle oder Druckluftzellen in dem Sitz zu bilden,
die abfedern werden und dadurch einen Kopf- und Rückenaufprallschutz
darstellen.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung werden entweder zuvor aufgeblasene
Luftzellen in der Sitzrückenlehne
oder der Kopfstütze
eines Fahrzeugsitzes oder Luftzellen, die entweder zuvor aufgeblasen
sind oder in Abhängigkeit
eines Fahrzeug-Aufpralls aufgeblasen sind, so kontrolliert, um als
Kissen zum Kontrollieren eines Rücken-
oder Kopfkontakts mit den Luftzellen in der Sitzrückenlehne
oder der Kopfstütze
als eine Folge von durch einen Fahrzeug-Aufprall hervorgerufenen
Bewegungen einer den Sitz belegenden Person dienen.
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Ein
anderes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist dasjenige, einen
Mikrocomputer in den vorstehend erwähnten Systemen zu schaffen,
bei dem eine anfängliche
Bewertung des Benutzers vorgenommen wird und in den Mikrocomputer
eingegeben wird und dazu verwendet wird, die vertikalen Höhenpositionen
von Luftzellen in einer Kopfstütze
des Systems einzustellen, um mit der Bewertung des Benutzers, vor
einem Aufprall des Fahrzeugs, übereinzustimmen.
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Eine
weitere Aufgabe ist diejenige, ein Aufprallschutzsystem in einer
Sitzrückenlehne
oder einer Kopfstütze
durch Vorsehen von Luftzellen darin, die vollständig oder teilweise in Abhängigkeit
eines Fahrzeug-Aufpralls aufgeblasen sind, und wobei eine oder mehrere
der Luftzelle(n) gleichzeitig über
eine Auslassöffnung
verbunden ist (sind), die unter einem Fahrzeug-Aufprall geöffnet werden
wird, die ein Airbag-System entfalten wird, und wobei die Luftströmung durch
die Auslassöffnung
Energie/Absorptionsenergie des Benutzer- Kontakts mit Luftzellen innerhalb der
Sitzrückenlehne
und/oder der Kopfstütze des
Fahrzeugsitzes abführt,
zu schaffen.
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Eine
andere Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine pneumatisch gesteuerte
Kopfstütze
zu schaffen, die eine oder mehrere Luftzelle(n) eines Aufblassystems
besitzt, die den Druck in jeder der Zellen gleichzeitig oder aufeinander
folgend so, wie dies erwünscht
ist, entsprechend dem erfassten Fahrzeug-Aufprall einstellen können, so
dass die Luftzellen der Kopfstütze
funktionsmäßig so kontrolliert
werden, um sich einzeln auf ein erwünschtes Druckniveau unter einem
Fahrzeug-Aufprall oder einem Unfall aufzublasen, um eine Kopfstützenpolsterung innerhalb
eines Fahrzeugsitzes zu schaffen, die so aufgebaut sein wird, um
den Kopf eines Nutzers zu schützen
und zu polstern.
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Eine
zusätzliche
Aufgabe ist es, das Kopfstützensystem
der vorhergehenden Aufgabe zu schaffen, wobei eine oder mehrere
Luftzelle(n) betriebsmäßig mit
einer Entleerungsöffnung
zum Kontrollieren der Freisetzung von Luft von den Luftzellen unter
einem Kontakt davon mit dem Kopf des Nutzers verbunden sind, um
so Energie wegzunehmen/Energie eines Kontakts durch den Nutzer mit
Luftzellen innerhalb der Sitzrückenlehne
oder der Kopfstütze
des Fahrzeugsitzes zu absorbieren.
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Weiterhin
ist eine andere Aufgabe diejenige, eine solche Sitzrückenlehnen-Luftzellenanordnung oder
Kopfstützen-Luftzellenanordnung
zu schaffen, die eine erwünschte
Energieabsorption, einem Fahrzeugunfall folgend, erreichen wird,
während
sie in einer Art und Weise angeordnet ist, die das Gewicht, die
Kosten und die Komplexität
minimiert, während die
Flexibilität,
die Zuverlässigkeit
und insbesondere die Sitzsicherheit maximiert werden.
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Ein
Merkmal der vorliegenden Erfindung ist es, das System der vorhergehenden
Aufgaben zu schaffen, wobei eine Mikrocomputersteuerung für ein Luftzellenaufblasen
einer Sitzrückenlehne
oder einer Kopfstütze
oder ein Entleeren des Drucks in einer oder mehreren der Zelle(n)
vorgesehen ist, um eine Energieabsorption auf einen Fahrzeugunfall
hin während
eines Entfaltens eines Airbag-Aufprallsicherheitssystems zu erzielen.
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Ein
anderes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist dasjenige, ein Steuersystem
für solche pneumatisch
gesteuerte energieabsorbierende Rücken- oder Kopfstützensysteme eines
einzelnen Fahrzeug-Aufprallsensors und einen Mikrocomputer zu schaffen,
der so programmiert ist, um automatisch eine Luftzelle auf ein vorbestimmtes
Druckniveau nach einem Unfall zu füllen, um so sekundäre Aufpralldruckänderungen
in Abhängigkeit
einer Bewegung eines Benutzers gegen die Sitzrückenlehne oder die Kopfstützen-Luftzellen,
während
ein Airbag-Rückhaltesystem
aufgeblasen wird, zu schaffen.
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Ein
noch anderes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist dasjenige, einen
Sensor und einen Mikrocomputer zu schaffen, wie sie vorstehend angegeben
sind, die auf mehrere Eingangssignale ansprechen, einschließlich eines
oder mehreren von einem Nutzer-Erfassungs-Zustand;
einem Temperatur-Zustand; einem Einschalten des Systems; einem Ein-Aus-Schalter
und einem System-Neutralposition-Schalter.
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Ein
noch anderes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist dasjenige, einen
Mikrocomputer in den vorstehend angegebenen Systemen zu schaffen,
in dem die Steuereinheit so programmiert ist, um mehrere Ventile
und eine Pumpe zu betätigen,
um ein anfängliches
Aufblasen der Systemzellen auf ein ungefähres Druckniveau vorzunehmen,
wobei alle Ventile zu Anfang geöffnet
sind, gefolgt durch fortlaufende Druckablesungen und ein aufeinander
folgendes Verschließen
jeder Druckzone, die durch eine Zelle oder mehrere Zellen gebildet
ist, wenn der Druck darin durch die Betriebsweise des Mikrocomputers
mit einem erwünschten
Solldruck verglichen wird, und um eine sekundäre Einstellung des erwünschten Solldrucks
in Abhängigkeit
eines Fahrzeug-Aufprallsignals vorzunehmen, gefolgt durch eine weitere
Einstellung der Druckzonen in zumindest Systemluftzellen in der
Sitzrückenlehne
und in einer Kopfstütze.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Mikrocomputersteuerung
der vorhergehenden Aufgabe zu schaffen, wobei die sequentielle Steuerung
jeder Zelle entweder durch ein Druckpumpenaufblasen; durch ein Aufblasen
durch ein Auslassventil oder durch eine durch eine Öffnung gesteuerte
Wegnahme von Energie von den Sitzrückenlehnen- und Sitzkopfstützen-Luftzellen
des Systems; erfolgt.
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Ein
noch anderes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist dasjenige, einen
Mikrocomputer in den vorstehend angegebenen Systemen zu schaffen,
der das System so einstellt, um alle Zellen zu der Atmosphäre hin zu öffnen, wenn
ein Sitz nicht belegt ist, und um die Sitzrückenlehnen- und Kopfstützen-Luftzellen des
Systems bis zu einem Aufpralldrucksteuerniveau in Abhängigkeit
eines Fahrzeug-Aufpralls aufzublasen.
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Ein
noch weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung ist dasjenige,
einen Mikrocomputer in den vorstehend angegebenen Systemen zu schaffen,
bei dem eine anfängliche
Nutzer-Bewertung
vorgenommen wird und in den Mikrocomputer eingegeben wird und dazu
verwendet wird, die Energieabsorptionssolldrücke für die Sitzrückenlehnen-Luftzellen und die
Kopfstützen-Luftzellen
in einer Durchsichtstabelle für
eine Verwendung in dem Komfortsteuervorgang des Systems einzurichten.
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Ein
anderes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist dasjenige, einen
Mikrocomputer in den vorstehend angegebenen Systemen zu schaffen,
in denen eine anfängliche
Nutzer-Bewertung
vorgenommen wird und in den Mikrocomputer eingegeben wird und dazu
verwendet wird, eine Betätigung
eines Höheneinstellmechanismus
zu erzielen, um eine vertikale Höhe
der Kopfstütze
des Systems für
einen Kopfaufprallschutz, vor einem Fahrzeug-Aufprall, einzurichten.
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Ein
noch anderes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist dasjenige, ein
System zu schaffen, das druckgesteuerte Luftzellen in einer Kopfstütze eines Fahrzeugsitzes
besitzt, mit einer Vor- und Nacheinstellung einer aufblasbaren energieabsorbierenden Luftzelle,
die dämpfen
wird und/oder einem Entleerungsöffnungssystem
zugeordnet ist, und zwar in Abhängigkeit
eines Fahrzeug-Aufpralls und unter einem Kontakt eines Kopfs eines
Insassen mit der energieabsorbierenden Luftzelle zugeordnet ist.
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Damit
die Erfindung ausreichend verstanden wird, wird nun eine Beschreibung
einiger Ausführungsformen
davon, die anhand eines Beispiels angegeben sind, unter Bezugnahme
auf die beigefügten
Zeichnungen vorgenommen, in denen:
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1 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugsitzes, die eine Ausführungsform
der Erfindung zum Anordnen von energieabsorbierenden Luftzellen
in den Sitzrückenlehnen-
und den Kopfstützen-Positionen
einer Fahrzeugsitzstruktur darstellt;
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2 zeigt
eine Ansicht eines Ventil-Verteilers für die Ausführungsform der 1;
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3 zeigt
eine Ansicht eines Druckversorgungssystems für die Ausführungsform der 1;
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4 zeigt
eine schematische Ansicht einer Ausführung einer Kopfstütze, die
Luftzellen zum Einstellen der vertikalen Höhe, für eine Anordnung nach vorne
und nach hinten und für
die Position einer Luftzellenpolsterung zum Absorbieren eines Kopfaufschlags
umfasst;
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5 zeigt
ein schematisches Diagramm einer mittels einer Öffnung gesteuerten Luftzelle,
um Energie unter einem Aufprall eines Insassen damit wegzunehmen;
und
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6 zeigt
ein Blockdiagramm des Verfahrens zum Steuern der Fluidverteilungssysteme
der vorliegenden Erfindung.
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Der Sitz
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Eine
Reihe von Luftzellen oder – blasen 1 ist an
strategischen Stellen um die Kontur eines Fahrzeugsitzes 2 herum
angeordnet, wie dies in 1 dargestellt ist. Die Anordnung
der Luftzelle wird so ausgewählt,
um mit den Schlüsseldruckpunkten
an dem Rücken,
der Sitzfläche
und dem Kopf eines Nutzers der Sitzrückenlehne übereinzustimmen.
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Insbesondere
ist eine Vielzahl von Zellen 3 in dem Brustbereich positioniert,
während
drei Zellen 4 in dem Lendenbereich kombiniert sind. Zellen 5 sind in
dem Sitz vorgesehen. Um weiterhin die Einstellbarkeit des Sitzes
zu erleichtern, sind Paare aus Zellen 6, 7, 8 und 9 an
jeder Seite des Rückens
und der Sitzfläche
ebenso wie an der Vorderseite und der Rückseite der Oberschenkel jeweils
positioniert. Jede dieser Zellen steht in direktem Kontakt mit dem
Körper, um
das Steuersystem mit Informationen auszustatten, die zu dem Befinden
des Benutzers in Bezug gesetzt sein können.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist, zusätzlich
zu den Paaren der Zellen, die dazu vorgesehen sind, den Komfort
eines Nutzers einzustellen, eine Vielzahl Zellen 10 von
dem Lendenbereich bis zu der Oberseite der Rückenlehne gebildet. Die Zellen 10 umfassen
eine oder mehrere Luftzelle(n) 10a-10d, die eine
Kopfstützenfläche an der
Oberseite der Rückenlehne
bilden.
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Die
Zellen sind mit einer Quelle eines unter Druck gesetzten Fluids,
die teilweise durch eine Pumpe 12 gebildet ist, über einen
Verteiler 14 verbunden, wie dies in 2 darge stellt
ist. Der Verteiler 14 und die Pumpe 12 werden
durch ein Steuersystem 15, das einen Mikrocomputer 16 umfasst,
auf Informationen hin gesteuert, die in dem Mikrocomputer gespeichert
sind, die mit Daten verglichen werden, die durch einen Sensor oder
mehreren Sensoren 18 bereitgestellt werden.
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Jede
einzelne Zelle ist aus einem geeigneten flexiblen Material, wie
beispielsweise Gummi, thermoplastischem Urethan, mit Polyurethan
beschichtetem Gewebe, oder irgendeinem anderen Material, das über eine
Fluid dichte Verbindung mit dem Verteiler verbunden ist, um einen
Weg zu bilden, um Fluid in die Zelle hinein und aus dieser heraus
zu führen, aufgebaut.
Die Zellen können
einzeln mit dem Verteiler verbunden sein oder können mit anderen Zellen verbunden
sein. Während
drei Zellen 4 an dem Lendenbereich dargestellt sind und
mehrere Zellen 5 an der Sitzfläche dargestellt sind, sieht
die Erfindung die Verwendung einer unter Druck setzbaren Matte anstelle
davon vor.
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Der Verteiler
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Der
Verteiler 14 besteht aus einem Gehäuse 20, das eine Kammer 22 umgibt,
die mit mehreren Auslassöffnungen 24 aufgebaut
ist, um die Kammer 22 mit Einlass/Auslass-Röhren jeder einzelnen Zelle oder
eines Bereichs einer Gruppe aus Zellen zu verbinden. Jede Auslassöffnung 24 ist
mit einem Auslassventil 26 versehen, um die Strömung eines
Fluids zu den Luftzellen und von den Luftzellen zu steuern. In dieser
Ausführungsform
ist der Sensor ein einen Druck erfassender Wandler 18,
der funktionsmäßig in dem
Verteiler so verbunden ist, um den Druck in der Verteilerkammer 22 zu
erfassen, und ein Signal, das dafür kennzeichnend ist, zu erfassen.
Die Kammer 22 ist auch mit einer einzelnen Einlassöffnung 28 aufgebaut,
die mit einem Zuführrohr 30 verbunden
ist, um unter Druck stehendes Fluid, in diesem Fall Luft, von der
Pumpe 12 aufzunehmen. Die Pumpe 12 besitzt einen
Pumpenmotor 12a, der mit einem Pumpenantrieb 12b verbunden
ist, der in Abhängigkeit
eines Luftzellendrucks unter der Steuerung des Mikrocomputers 16 betätigt wird.
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Ein
Einspeisungsventil 32 ist in dem Zuführrohr 30 vorgesehen,
um die Strömung
des unter Druck stehenden Fluids zu dem Verteiler zu kontrollieren.
Der Verteiler kann aus einem hoch festen Kunststoff oder einem Gummimaterial,
oder irgendeinem anderen geeigneten Material, geformt sein. Die Kunststoffmaterial-Anordnung
kann viele deren Teile integral darin eingeformt haben. Es ist bevorzugt, dass
sie so kompakt und leichtgewichtig wie möglich ist. Allerdings kann
die Erfindung mit anderen als leichtgewichtigen Bauteilen, und anderen
als integralen Bauteilen, aufgebaut sein. Ein gemeinsames Entnahme-
oder Auslassventil 34 ist so vorgesehen, um wahlweise Druck
von der Verteilerkammer 22 über eine Belüftungsöffnung 36 freizusetzen.
Der Druck in der Kammer 22 kann deshalb durch entweder
eine Betätigung
der Pumpe 12 oder des Entnahmeventils 34 eingestellt
werden.
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Die
Ventile 26 werden, wie in der schematischen Steuerschaltung
der 3 dargestellt ist, durch ein elektrisches Signal
von einem Ventiltreiber 35 betätigt und sind für einen
Betrieb unter niedriger Leistung und einem niedrigen Fluidwiderstand
ausgelegt. Genauer gesagt ist jedes Ventil 26 eine Anpassung
von hoch effizienten Ventilen, die in medizinischen Anwendungen,
wie beispielsweise einem MEMS-(micro electromechanical system)-Typ, verwendet werden,
oder piezoelektrische betätigte
Ventile. Die Gehäuse
und Ventilsitze solcher Anordnungen sind einfacher mit dem Gehäuse des
Verteilers formbar und können
als leichtgewichtige Bauteile darin oder auf einer PC-Leiterplatte
integriert werden. Die einzelnen Ventilgehäuse können für eine Stapelanordnung ausgelegt
sein, um den Verteiler dieser Erfindung zu bilden. Zusätzlich zu
einem piezoelektrisch betätigten
Ventil sind andere mit geringer Energie betätigbare Ventile durch die vorliegende
Erfindung vorgesehen, einschließlich,
allerdings nicht darauf beschränkt,
elektrisch pulsierte Reed-Ventile; Ventile,
die ein Stellglied haben, das aus einer Nickel-Titan-Legierung,
wie beispielsweise Nitinol, aufgebaut ist; Ventile vom magnetischen,
induktiven Typ oder durch ein Fluid gesteuerte Ventile, solange
wie ein niedriger Energieverbrauch das Ventil in Ein-Aus-Positionen betätigen wird,
in denen die Strömung
von einem Einlass zu einem Auslass die Strömungserfordernisse der im Druck
eingestellten Luftzellen in einem gegebenen, elektropneumatischen System
zum Steuern einer Sitzfläche,
wie beispielsweise eines Sitzes, eines Stuhls oder eines Betts,
erfüllen
werden, um eine Formung, eine Bewegung, eine Stützung und/oder einen Komfort
an einer Fläche
zu einem Benutzer hin zu erzielen.
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Die
Bedeutung der Benutzung einer solchen Ventilanordnung in der vorliegenden
Erfindung ist diejenige, dass, in der Vergangenheit, mittels Druck eingestellte
Systeme durch einen Solenoid betätigte Ventile
verwendet haben, um eine Luftzelle zu einer Druckquelle hin zu öffnen und
zu schließen,
um die Luftzelle aufzublasen oder um einen Weg zum Entleeren der
Luftzelle freizugeben. In solchen Anwendungen ist es schwierig,
die Größe einer
Steueranordnung innerhalb der Grenzen einer Fahrzeugsitzstruktur
aufzunehmen.
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Weiterhin
ist der Stromverbrauch ein Problem, da die Hauptstromverbraucher
in dem System einen Stromverbrauch zum Vertrieb einer mittels Motor
angetriebenen Pumpe und den Stromverbrauch für einen Betrieb der Solenoide,
die mit den mechanischen Ventil-Komponenten
verbunden sind, kombinieren. In einer Ausführungsform, die arbeitet, sind acht
Ventile erforderlich, um die Strömung
zu zehn Luftzonen, wie dies in der Ausführungsform der 1 dargestellt
ist, und zu einem Auslass zu steuern.
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Weiterhin
zeigt sich ein anderer Vorteil eines verringerten Stromverbrauchs
dort, wo der Stromverbrauch eine wesentliche Beschränkung für das Design
ist, wie in dem Fall von mittels Batterie betriebenen Systemen.
Die Tragweite bei der Verringerung des Stromverbrauchs eines Ventils,
was durch die vorliegende Erfindung erzielt wird, wird ein wesentlicher,
und deshalb unerkannter, Vorteil, da eine kleinere Stromquelle mit
geringeren Kosten und einem verringerten Gewicht verwendet werden
kann; weniger Modifikationen in Bezug auf den Aufbau des Kabelbaums
in Fahrzeuganwendungen sind erforderlich und weniger Wärme wird
in Systemen erzeugt, wo der Wärmeaufbau
nachteilig sein kann, wie zum Beispiel in einem Spaceshuttle und
anderen Fahrzeuganwendungen, wo das System in einer kontrollierten
Umgebung verwendet wird.
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Ein
anderes Merkmal der Ventile 26 ist dasjenige, dass sie
eine Fähigkeit
einer hohen Strömungsrate
haben, was in Anwendungen wichtig ist, wo das Luftzellenvolumen
relativ groß ist,
z. B. bei der Betätigung
von energieabsorbierenden Komponenten des Systems, das beschrieben
wird. In einem solchen System ist es erforderlich, dass das Ansprechverhalten
nicht feinfühlig
ist, z. B. Druckeinstellungen in der Zelle werden schnell vorgenommen.
In solchen Anwendungen ist die große Strömungsrate besonderes vorteilhaft.
Allerdings wird in allen Anwendungen die Strömungsrate direkt einen Energieverbrauch
des Aufprallsystems betreffen. Die Aktivierungszeit (die Zeit, die
erforderlich ist, dass das System ein erwünschtes, programmiertes Ziel
erreicht) wird von der Strömungsrate
der Ventile, der Strömungsratenkapazität der Pumpe
und dem Volumen der entsprechenden Luftzelle(n) abhängen. Wenn
die Strömungsrate
eines Einzelventils niedrig ist, wird eine längere Zeit erforderlich sein,
um den Sollwert zu erreichen, so dass eine Pumpe erforderlich sein
wird, die für
eine längere
Zeitdauer läuft,
in der deren Energieverbrauch über
eine längere
Zeit einen stärkeren
Stromverbrauch hervorrufen wird. Ein anderer Nachteil solcher Ventile
mit niedrigerer Strömungsrate
nach dem Stand der Technik ist derjenige, dass sie pneumatisch verlustreich
sind, da ein Druckabfall über
die Ventile höher
sein wird und ein nutzbarer Druck an dem Auslass des Ventils gering sein
wird.
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Die Steuerung
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Die
aktiven Teile des Systems der Erfindung, nämlich die Auslassventile 26,
der Druckwandler 18, die Pumpe 12, ebenso wie
das Ablassventil 34 und das Zuführventil 32, sind
elektrisch mit einer Mikrocomputereinheit 16 verbunden,
die den Betrieb des Systems steuert. Der Mikrocomputer 16 kann
ein kommerziell erhältlicher
Mikrocomputer sein, wie beispielsweise die Variante 68HCO5, hergestellt
durch Motorola. Ein Mikrocomputer, wie er hier verwendet wird, umfasst
alle Untersysteme und Peripherieteile, wie dies für Fachleute
auf dem betreffenden Fachgebiet bekannt ist.
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Der
Mikrocomputer
16 besitzt einen Zugriff auf einen nicht
flüchtigen
Speicher, der so programmiert worden ist, um einen vorgegebenen
Komfort-Standard zu erzielen, wie beispielsweise der Algorithmus,
der in dem
U.S.-Patent Nr. 5,283,735 beschrieben
ist. Diese Daten können
für die
Verwendung in Verbindung mit einzelnen Luftzellen oder Bereichen
von Luftzellen zusammengestellt und kodiert sein. Daten, die durch
den Wandler
18 erfasst sind, werden mit dem Komfort-Standard
verglichen und ein Betätigungssignal
wird erzeugt, das das System so betätigt, um irgendeine Differenz
zwischen dem programmierten Komfort-Niveau und den durch den Sensor
erzeugten Daten zu kompensieren.
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Um
jede Zelle oder Gruppe von Zeilen unabhängig zu betätigen, um ein sehr variabel
einstellbares System zu schaffen, muss der Mikrocomputer 16 auch
so programmiert sein, um die Auslassventile 26 derart zu
betätigen,
um eine ausgewählte
Luftzelle oder eine Gruppe aus Luftzellen, die mit dem Verteiler
in Verbindung stehen, zu isolieren. Die Betätigung wird in der Art einer
geschlossenen Schleife gesteuert, um zu ermöglichen, dass sich der Druck
in der Kammer 22 mit dem Druck in der Luftzelle oder den Zellen,
mit der sie in Verbindung steht, ausgleicht. Auf einer sofort ansprechenden
Basis ist ein geschlossenes System unter der verbundenen Luftzelle (den
verbundenen Luftzellen), dem Zuführrohr 28, der
Kammer 22 und der Fluidversorgung vorhanden, um dadurch
zu ermöglichen,
dass der Sensor Daten von dem geschlossenen System bereitstellt
und eine Einstellung des Drucks in der isolierten Luftzelle (den isolierten
Luftzellen) durch den Mikrocomputer 16 zu dem erwünschten
Komfort oder dem Druckniveau erzielt.
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Betriebsweise
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Die
Betriebsweise der Erfindung wird dahingehend verstanden, dass sie
eine Anwendung in irgendeiner Ausführungsform der
3 oder
in den Ausführungsformen
hat, die in den
6 und
7 der
USSN 8/808,511 , die dem
Inhaber der angegebenen Erfindung gehört und hier Bezugnahme darauf
eingeschlossen wird, dargestellt sind. Es sollte verständlich werden,
dass die Betriebsweise der Solldruck-Steuervarianten, die hier beschrieben
sind, ebenso für
Systeme gelten, in denen die Luftzellen unabhängig positioniert werden können oder
in einer vorgegebenen Position an einer Haltefläche eines Fahrzeugsitzes, oder
dergleichen, verbleiben.
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Im
Betrieb wird der Mikrocomputer 16 den Ventilantrieb 35 so
einstellen, um ein Ventil 26 zu öffnen, um eine ausgewählte Luftzelle
oder eine Luftzellengruppe, wie beispielsweise eine oder mehrere
der Rückenlehnenkopfstützenzelle(n) 10,
mit der Verteilerkammer 22 zu verbinden und zu ermöglichen, dass
sich der Druck in dem ausgewählten
System einstellt. Die Zeit, damit sich der Druck ausgleicht, ist die "Druckeinstellzeit". Nach der Einstellzeit
wird der Druck erfasst und ein Signal wird zu dem Mikrocomputer 16 für einen
Vergleich mit den vorprogrammierten Komfort-Daten geschickt. Der
Mikrocomputer 16 erzeugt dann ein Signal relativ zu der
Differenz in dem Komfort-Niveau, das erfasst ist, zu dem programmierten
Komfort-Niveau, und leitet eine Fluidströmung zu oder von dem ausgewählten Zellensystem
ein, um die Differenz auf Null zu verringern. Diese Folge von Vorgängen wird
dann "n"-mal wiederholt,
bis jedes der Luftzellensysteme erfasst und eingestellt ist.
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Energieabsorbierende Luftzellen
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Die
Vorrichtung und das Verfahren dieser Erfindung können unter Verwendung eines
vorab eingestellten Drucks als das programmierte Komfort-Niveau
und Zulassen, dass das System jedes Luftzellensystem abfragt und
den Druck in jeder Luftzelle auf den vorab eingestellten Druck einstellt,
vereinfacht werden. Zusätzlich
könnte
dem Bediener ermöglicht
werden, das Druckniveau entsprechend seinem eigenen wahrgenommenen
Komfort einzustellen. Auch können
die momentanen Daten durch ein Feld aus Kraftsensoren, wie dies
in dem
U.S. Patent Nr. 5,283,735 beschrieben
ist, anstelle des Wandlers
18 erfasst werden. In dem letzteren
Fall würde
die Abfolge dieselbe verbleiben, allerdings würde sie zu einem Abfragen des
Sensorfelds koordiniert werden. Es ist beobachtet, dass das System
dieser Erfindung, durch Variieren der vergleichbaren Komfort-Daten und
der Zahl und der Stelle der Luftzellen, eine breite Vielfalt von
Komfort-Arten und eine nahezu unendliche Flexibilität einer
Einstellung in einer Anordnung, die einfach, leichtgewichtig, kostengünstig und
effizient ist, ermöglicht.
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Während eine
solche Steuerung zum Steuern der meisten Luftzellen in der Sitzstruktur
vorteilhaft ist, wäre
es gemäß der vorliegenden
Erfindung auch vorteilhaft, bestimmte Zellen so zu betätigen, dass
sie als energieabsorbierende Einheiten innerhalb der Sitzstruktur
dienen, wenn das Fahrzeug einen Unfall hat, was dazu führt, dass
der Insasse gegen die Luftzellen 3 der Rückenlehne
und/oder die Luftzellen 10 der Kopfstütze aufschlägt.
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Zusätzlich haben
Luftzellen gemäß der vorliegenden
Erfindung, die die Konturelemente der Sitzrückenlehne (Zellen 3)
und der Kopfstützenfläche (Zellen 10)
bilden, ihren Druck in Abhängigkeit
eines Fahrzeug-Aufpralls so gesteuert, um den Insassen beim Rückprall
gegen die harten Teile einer Sitzrückenlehne und der Kopfstützenstruktur
während
eines Fahrzeug-Aufpralls oder danach zu schützen.
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Um
diese Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu lösen, sind die Luftzellen 3 in
der vertikalen Rückenlehne
so aufgebaut und angeordnet, um eine pneumatisch gesteuerte Rückenlehnensitzfläche für ein Fahrzeug
zu definieren, das ein Feld aus Luftzellen besitzt, wobei jedes
mit einer Quelle eines Druckfluids (Luft) verbunden ist und in einer
solchen Art und Weise angeordnet ist, um ein Aufblasen in Abhängigkeit
eines Fahrzeug-Aufpralls so vorzunehmen, um eine Druckluftzelle
oder Druckluftzellen in dem Sitz zu erzielen, die abpolstern werden
und dadurch einen Kopf- und Rücken-Aufprallschutz
erzielen. Genauer gesagt kann die Luftquelle das Komfortdrucksteuersystem,
das vorstehend beschrieben ist, sein, oder, alternativ, können die
Luftzellen 3 oder 10, wie in 3 dargestellt
ist, mit einer schnell ansprechenden Hochdruckquelle 40 verbunden
sein, die eine Luftmenge in jede der Luftzellen einspritzt, noch genauer
gesagt in Abhängigkeit
eines Signals von einem Fahrzeug-Aufprallsensor 50 ein
Ventil 52 zu einem Hochdruckfluid in einem Behälter 54 hin öffnet, um
unter Druck stehendes Fluid zu den Luftzellen 3, 10 zuzuführen. Demzufolge
werden die Luftzellen, wenn das Fahrzeug einen Unfall hat, mit einem
gasförmigen
Fluid gefüllt,
das sich unter dem Kontakt mit dem Nutzer des Sitzes, der durch
den Fahr zeugunfall hervorgerufen wird, komprimieren wird. Eine solche schnelle
Druckänderung
kann mit dem Ventil (den Ventilen) 26 geschlossen vorgenommen
werden.
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Demzufolge
werden, gemäß einem
Aspekt der Erfindung, entweder zuvor aufgeblasene Luftzellen 10 in
der Sitzrückenlehne
oder der Kopfstütze
eines Fahrzeugsitzes oder Luftzellen, wie sie entweder aufgeblasen
sind, oder wie sie auf einen Fahrzeug-Aufprall hin aufgeblasen werden,
so gesteuert, dass sie als Polsterungen dienen, um einen Kontakt des
Rückens
oder des Kopfs mit den Luftzellen in der Sitzrückenlehne oder der Kopfstütze als
Folge von durch einen Fahrzeug-Aufprall hervorgerufene Bewegungen
des Nutzers des Sitzes zu kontrollieren. Eine Ausführungsform
einer solchen aufgeblasenen Kopfstützen-Luftzellenpolsterung ist
in 4 dargestellt, bei der der Kopf des Insassen,
der nach hinten in die gepolsterte Fläche 55 der Kopfstütze 10 der Sitzrückenlehne
geschleudert ist, durch eine Luftpolsterung geschützt wird.
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Die
Kopfstütze 10 umfasst,
in der dargestellten Ausführungsform
der Erfindung, eine Luftzelle 10a mit gefalteten Wänden, die
die Kopfstütze 10 vertikal
unter Änderungen
in dem Druck darin einstellen werden. Die Kopfstütze umfasst weiterhin eine Kopfstützen-Luftzelle 10b,
die Seitenluftzellen 10c und 10d mit gefalteten
Wänden
besitzt, um sich an jeder Seite des Kopfs des Benutzers zum Schutz
der Seiten zu erstrecken. Die Kopfstütze 10 kann vorher und
nachher durch eine aufblasbare Luftzelle 10e eingestellt
werden.
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Wenn
eine zusätzliche
Energieabsorption erwünscht
ist, kann Luft, die innerhalb der Luftzellen 3, 10 der
Sitzrücken-
und der Kopfstützenstruktur
enthalten ist, mit einem Ablasssystem verbunden werden, das unmittelbar
dann arbeitet, wenn ein Soll-Aufprallschutzdruck in den Luftzellen 3, 10 vorhanden
ist, und einem Fahrzeugunfall folgend. In einem solchen Fall ist
ein Aufprallschutzsystem 60, wie es in 3 dargestellt
ist, in Verbindung mit einer der Luftzellen 3, 10 in
der Sitzrückenlehne
oder der Kopfstütze,
oder mehrere davon, vorgesehen. Wenn die Luftzellen 3, 10 voll
sind oder teilweise auf ein erwünschtes
Aufprallschutzdruckniveau auf einen Fahrzeug-Aufprall hin aufgeblasen
sind, verbindet sich das Schutzsystem 60 gleichzeitig mit
einer oder mehreren der Luftzelle(n) 10 über Ventile 62,
die, unter erreichen eines Solldrucks, durch ein Auslassrohr 66 über Auslassöffnungen 64 verbunden
werden können,
um Energie wegzunehmen. Die Ventile 62 können durch
den Ventilantrieb 35 dann geöffnet werden, wenn ein Fahrzeug-Aufprall
durch den Fahrzeug-Aufprallsensor 50 mit einer Größe zum Beispiel so
erfasst wird, dass ein Airbag-Rückhaltesystem entfaltet
wird. Ein sekundärer
Kontakt eines Insassen mit einer oder mehreren der Luftzelle(n) 10 wird,
unter einem solchen Aufprall, eine Luftströmung durch die Auslassöffnung 64 drücken, um
so Energie wegzunehmen/Energie aufgrund eines Kontakts des Insassen
mit den Luftzellen innerhalb der Sitzrückenlehne oder der Kopfstütze des
Fahrzeugsitzes absorbieren.
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Die
Kopfstützen-Luftzellen
umfassen, wie in Ausführungsform
der 4 dargestellt ist, eine Luftzelle 10a,
die so unter Druck gesetzt werden wird, um die Höhe der Kopfstütze, unter
der Kontrolle des Mikroprozessors unter einem anfänglichen
Erfassen eines Benutzers, zu steuern. Wenn die Luftzelle 10a geeignet
aufgeblasen ist, wird sie die vertikale Lage der Kopfstützen-Luftzellen
hinter dem Kopf eines bestimmten Benutzers einstellen. Die pneumatisch
gesteuerte Kopfstütze 10 ist
erläuternd
so dargestellt, dass sie eine oder mehrere der Luftzelle(n) 10b, 10c, 10d eines
Aufblassystems besitzt, das den Druck in jeder der Zellen gleichzeitig
oder aufeinander folgend, so wie dies erwünscht ist, entsprechend dem erfassten
Fahrzeug-Aufprall, derart einstellen kann, dass die Kopfstützen-Luftzellen in ihrer
Funktion so gesteuert werden, um sich einzeln auf ein erwünschtes
Druckniveau unter einem Fahrzeug-Aufprall oder einem Unfall aufzublasen,
um eine Kopfunterstützungspolsterung
innerhalb eines Fahrzeugsitzes zu definieren, der so aufgebaut ist,
um den Kopf in einem weiten Bereich von Größen des Benutzers unter einem
Kontakt mit der Kopfstütze
zu schützen
und zu polstern. Zum Beispiel sind, in der Ausführungsform der 1,
die Kopfstützen-Luftzellen 10c, 10d an
jeder Seite der Polsterluftzelle 10b angeordnet; wenn eine
zusätzliche
Absorption von Energie erwünscht ist,
können
alle Luftzellen 10b-10d mit einer Auslassöffnung 64 für eine Energiewegnahme
verbunden sein. Wenn eine weitere Energieabsorption erwünscht ist,
kann die Luftzelle 10e zum Einstellen der Kopfstütze nach
vorne und nach hinten mit einer Auslassöffnung 94 für ein Abführen von
Energie verbunden sein.
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Eine
andere Ausführungsform
einer leichtgewichtigen, kostengünstigen
Sitzkopfstützen-Luftzellenanordnung
umfasst eine Kopfstützen-Luftzelle 70, die
in einem horizontalen Schnitt in 5 innerhalb einer
Kopfstütze,
die erläuternd
in einem Umriss bei 68 dargestellt ist, gezeigt ist. Die
Luftzelle 70 kann teilweise aus dem obersten Segment einer
standardisierten Rückenlehne
gebildet werden, die mit der Größe eines
großen
Bereichs von standardmäßigen Benutzern übereinstimmen
wird. Die Luftzelle 70 kann in einem solchen Fall auch
ein erwünschtes Aufprallschutz-Druckniveau,
das durch den Mikrocomputer 16 bestimmt ist, aufgeblasen
werden und kann so aufgebaut sein, um einen Polsterungseffekt dadurch
zu erzielen, dass verlängerte
Flügelsegmente 72, 74 und
hinten befestigte Zellen 76, 78 vorhanden sind,
die den Kopf des Benutzers unter einem Kontakt mit der Sitzrückenlehne,
einem Fahrzeug-Aufprall folgend, erfassen und polstern werden.
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In
der Ausführungsform
der 5 kann das Aufprall-Steuersystem für solche
pneumatisch gesteuerte, energieabsorbierende Sitzrückenlehnen und
Kopfstützen-Luftzellen 70 ein
einzelnes Druckablassventil 80 sein, um Druck unter einem
Kopf-Aufschlag von der Luftzelle 70 wegzunehmen. In diesem Fall
werden die Luftzellen 70, 76, 78 auf
ein vorbestimmtes Druckniveau nach einem Unfall unter Druck gesetzt,
um so sekundäre
Aufpralldruckänderungen in
Abhängigkeit
der Bewegung eines Insassen gegen die Sitzrückenlehnen- oder die Kopfstützen-Luftzellen
zu erreichen, und eine Druckfreisetzung und eine Energieabführung werden
durch eine Öffnung 82 in dem
Ventil 80 erzielt. Die Öffnung
ist normalerweise durch einen federvorgespannten Verschluss 84 geschlossen.
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In
der Ausführungsform
der 1 ist der Mikrocomputer 16 so programmiert,
um mehrere Ventile 26 und eine Pumpe 12 zu betätigen, um
ein anfängliches
Aufblasen der Systemzellen auf ein ungefähres Druckniveau vorzunehmen,
wobei alle Ventile zu Anfang offen sind, gefolgt durch fortlaufende Druckablesungen
und ein aufeinander folgendes Verschließen jeder Druckzone, die durch
eine Zelle oder mehrere Zellen gebildet ist, wenn der Druck darin
durch die Arbeitsweise des Mikrocomputers mit einem erwünschten
Solldruck verglichen wird. Zusätzlich
kann der Aufprallsensor 50 den Computer 16 so einstellen,
um dieselben Teile zu betätigen,
um eine sekundäre
Einstellung des erwünschten
Solldrucks als den Aufprallschutz-Solldruck in Abhängigkeit
eines Fahrzeug-Aufprallsignals
zu erzielen.
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Folglich
kann eine Mikrosteuerung der vorhergehenden Aufgabe des Mikrocomputers 16 aufeinander
folgend das Druckniveau in jeder Zelle des Sitzes, einschließlich des
Drucks in den Rückenlehnen-
und Kopfstützen-Luftzellen 3, 10,
durch ein Aufblasen durch eine Druckpumpe oder ein Entleeren über ein
Auslassventil steuern. Alternativ können die Rückenlehnen- und Kopfstützen-Luftzellen
alleine auf einen erhöhten,
zusätzlichen
Aufprall schutz-Solldruckbereich durch eine zusätzliche Druckquelle, wie dies
bei 40 dargestellt ist, angehoben werden. Eine über eine Öffnung kontrollierte
Wegnahme von Energie von den Rückenlehnen-
und Kopfstützen-Luftzellen 10 kann über die Öffnung 64 der
Ausführungsform
der 3 oder über
das Druckablassventil (Druckablassventile 80) auftreten.
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Das
System wird, wie in dem Blockdiagramm der 6 dargestellt
ist, initialisiert (90), um alle Zellen zur Atmosphäre hin zu öffnen, wenn
ein Sitz nicht belegt ist. Wenn keine weitere automatische oder manuelle
Steuereinstellung auftritt, werden die Zellen 3, 10 in
Abhängigkeit
eines Fahrzeug-Aufpralls unter Druck gesetzt (92). Das
System arbeitet so, um die Sitzrückenlehnen-
und die Kopfstützen-Luftzellen des
Systems auf ein Aufpralldruck-Steuerniveau auf einen Fahrzeug-Aufprall
hin aufzublasen (94). Wenn dieses erreicht ist, werden
zusätzliche
Aufpralldrucksystemventile 26 geschlossen (96).
Es wird eine Prüfung
vorgenommen, um zu sehen, ob das System geschlossen ist (98).
Wenn sich die Antwort "ja" ergibt, wird der
Entlastungspfad geöffnet
(100). Es wird eine Energiewegnahme geprüft, wenn
die Antwort "ja" ist, wobei zu (90)
zurückgekehrt
wird.
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Falls
erwünscht,
kann das System dadurch initialisiert werden, dass der Mikrocomputer
eine anfängliche
Nutzer-Bewertung auf Drucksignale hin durchführen muss, die durch Sensorzellen 100 bereitgestellt
werden (3). Wenn eine solche Bewertung
vorgenommen ist und zu dem Computer 16 eingegeben ist,
wird diese danach dazu verwendet, die Energieabsorptions-Solldrücke für die Sitzrückenlehnen-Luftzellen
und die Kopfstützen-Luftzellen
in einer Durchsichtstabelle zur Verwendung in dem Aufprallsteuervorgang
des Systems entsprechend dem Verfahren der 6 einzugeben.
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Auch
kann das Aufprallschutz-Steuerverfahren den Vorgang umfassen, der
einer anfänglichen Nutzer-Bewertung,
die vorgenommen ist und in den Mikrocomputer eingegeben ist, folgen,
um eine Druckeinstellung der vertikalen Positionierung der Luftzelle 10b der
Kopfstützen-Luftzellen-Anordnung vorzunehmen.
Wenn die vertikale Position geeignet für den Benutzer, der in dem
Fahrzeugsitz sitzt, erfasst ist, wird danach die Luftzelle 10b gegenüber einer
weiteren Einstellung beibehalten und dazu verwendet die Positionen
der Luftzelle in einer Kopfstütze
des Systems vor einem Fahrzeug-Aufprall und danach einzurichten.
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Falls
es erwünscht
ist, kann das Verfahren weiterhin, unter einer Bewertung eines Nutzers
für eine
wahlweise unter Drucksetzung der Kopfstützen-Luftzelle 10e,
um eine Einstellung davor und danach von aufblasbaren, energieabsorbierenden
Luftzellen 10b-d dienen, die dämpfen bzw. polstern werden
und/oder einem Entleerungsöffnungssystem
zugeordnet sind, und zwar in Abhängigkeit
eines Fahrzeug-Aufpralls unter einem Kontakt des Kopf des Nutzers
mit der energieabsorbierenden Luftzelle.