DE4022423A1 - Sitz mit einrichtung zum verhindern von ermuedung - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft formanpaßbare Sitze, insbesondere für
Kraftfahrzeuge.
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
61/2 57 333 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.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen besonders
komfortabel ausgebildeten, formeinstellbaren Sitz mit 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 feststellt und Formänderungen 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 27 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 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 ab 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 einem 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
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
kemokinesthetischer Schwierigkeiten.
Claims (12)
1. Sitz, insbesondere Fahrzeugsitz, mit
- - einer Formgebereinrichtung (M-3) zum Ändern der Form des Sitzbereichs;
gekennzeichnet durch
- - einen Ermüdungsdetektor (M-1; M-11, M-12) zum Feststellen von Ermüdung beim Sitzenden und
- - eine Steuereinrichtung (M-2; 37, 39, 41) zum Ansteuern der Formgebereinrichtung zum Erzeugen von Formänderungen des Sitzes dann, 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 Luftflüsse durch die Leitungen.
4. Sitz nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Einrichtung zum Feststellen von Ermüdung
und die Steuerung ein Mikrocomputer (37) aufweisen.
5. Sitz nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Einrichtung zum Feststellen von Ermüdung
(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 die Einrichtung zum Feststellen von Ermüdung
(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) auf der Grundlage von Signalen
zählt, wie sie vom Drucksensor (35) geliefert werden.
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.
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