DE102006032769A1

DE102006032769A1 - Einrichtung zur Optimierung von geometrischen Parametern von Fahrzeugeinbauten

Info

Publication number: DE102006032769A1
Application number: DE102006032769A
Authority: DE
Inventors: Heiko Bald; Aiko Böhme
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2006-07-14
Filing date: 2006-07-14
Publication date: 2008-01-17

Abstract

Gemäß der Erfindung ist bei einem Fahrzeug eine Einrichtung zur Optimierung von Parametern von Fahrzeugeinbauten (2, 7, 9, 12) in Abhängigkeit von anatomischen Parametern eines Fahrgastes vorgesehen, wobei die anatomischen Parameter des Fahrgastes mittels einer eine Kamera (10) aufweisenden Erfassungseinrichtung und einer Bildauswerteeinrichtung (20) ermittelt werden.

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Gestaltung von Fahrzeuginnenräumen beziehungsweise von Einrichtungen in Fahrzeuginnenräumen, die zur Bedienung oder zur Erhöhung der Sicherheit und des Fahrkomforts vorgesehen sind.
Der Trend bei modernen Fahrzeugen geht zu einer effizienteren und komfortableren Gestaltung des Fahrzeuginnenraums, wobei je nach Zielsetzung beispielsweise zusätzlich Platz eingespart werden soll oder das subjektive Platzempfinden eines Fahrers verbessert werden soll. Dies führt dazu, dass Fahrzeugeinbauten wie beispielsweise der Sitz in bezug auf Sitzhöhe, Weichheit und Formung sowie die Kopfstütze in bezug auf ihre Form und Lage zur Erhöhung des Fahrkomforts und der Sicherheit immer spezieller angepasst werden. Dies ist jedoch grundsätzlich nur für Personen einer bestimmten festliegenden Größe beziehungsweise anatomischen Beschaffenheit optimiert möglich.
Daher sehen die meisten Fahrzeugeinbauten Einstellmöglichkeiten zur Anpassung an die individuelle Anatomie des Fahrers beziehungsweise des Fahrzeuginsassen vor.
Jedoch wird oft aus Bequemlichkeit oder Vergesslichkeit nicht daran gedacht, die jeweils optimierte Position der Fahrzeugeinbauten einzustellen, insbesondere wenn das Fahrzeug häufig von wechselnden Personen benutzt wird.
Hierzu ist es bereits bekannt, bestimmte Profile für beispielsweise Sitzstellungen oder auch Lenkradpositionen in einer elektronischen Speichereinrichtung innerhalb des Fahrzeugs zu speichern und beim Einsteigen eines Fahrers in das Fahrzeug diesen zum Beispiel elektronisch durch seinen Fahrzeugschlüssel zu identifizieren und die entsprechenden Parameter selbsttätig einzustellen.
Dies setzt jedoch eine Identifikationsmöglichkeit des Fahrgastes voraus sowie, dass die entsprechend optimierten Parameter vorher eingespeichert worden sind.
Es sind außerdem Systeme bekannt, bei denen, wie beispielsweise gemäß der Deutschen Patentschrift Nr. 34 274 66 C2 Körperpositionen aktuell vermessen werden und danach Sitzeinstellungen optimiert werden.
Aus der genannten Patentschrift ist beispielsweise bekannt, mit einer Art Lichtschranke die Position des Kopfes eines Fahrers zu ermitteln und die Höhe einer Kopfstütze in Abhängigkeit von der Kopfposition einzustellen.
Ebenso ist es gemäß der genannten Patentschrift bekannt, die Position des Kopfes mittels Ultraschall oder durch ein Wärmemessgerät beziehungsweise durch einen Augenscanner zu bestimmen.
All diese Einrichtungen haben gemeinsam, dass speziell zur Bestimmung der Positionen von Körperteilen eines Fahrers bestimmte Sensoren eingebaut werden, die den entsprechenden anatomischen Parameter erfassen, so dass bestimmte geometrische Parameter der Fahrzeugeinbauten eingestellt werden können.
Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine derartige Optimierung von Fahrzeugeinbauten mit einem möglichst geringen konstruktiven Aufwand zu erlauben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Zur Optimierung von geometrischen Parametern von Fahrzeugeinbauten wie beispielsweise der Sitzposition, Sitzhöhe, der Höhe einer Kopfstütze beziehungsweise der Neigung einer Kopfstütze wird mittels einer Erfassungseinrichtung in Form einer elektronischen Kamera, die auf die Person gerichtet ist, ein Bild aufgenommen, das in einer Bildauswerteeinrichtung verarbeitet wird.
Derartige Kameras sind in vielen Fahrzeugen heute schon beispielsweise als Bestandteil einer Ermüdungsüberwachungseinrichtung vorhanden, so dass ohne zusätzlichen Einbau von Hardware lediglich die aufgenommenen Bilder dieser Kameras einer zusätzlichen Auswertung unterzogen werden müssen, um Körperpositionen des Fahrers oder eines Beifahrers zu erfassen und daraus Schlussfolgerungen für die Verstellung von Parametern von Fahrzeugeinbauten zu ziehen. Es können damit mit geringem Hardwareaufwand beide Features, sowohl die Wachsamkeitsüberwachung als auch die automatische Optimierung von der Position von Fahrzeugeinbauten bei einem Fahrzeug angeboten werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Bildauswerteeinrichtung der äußeren Erscheinung der Person anatomische Parameter zuordnet und dass eine Verarbeitungseinrichtung vorgesehen ist, die den anatomischen Parametern optimierte geometrische Para meter der Fahrzeugeinbauten zuordnet. Beispielsweise kann aus bestimmten vermessbaren Parametern der Person, der Länge der Unter- oder Oberschenkel und der Größe anderer Körperteile die Sitzgröße, das heißt auch die Position des Kopfes in der normalen Sitzposition bestimmt und hieraus die optimierte Position für eine Kopfstütze bestimmt werden. Besonders einfach ist dies dadurch möglich, dass in sitzendem Zustand der Person die Position des Gesichts oder markanter Merkmale des Gesichts im Erfassungsbereich der Kamera vermessen und mit der augenblicklichen Position der Kopfstütze beziehungsweise mit einer Soll-Position des Gesichts der Person verglichen wird. Aus entsprechenden Abweichungen können dann Schlüsse darüber gezogen werden, ob die Position der Kopfstütze oder die Sitzhöhe nachjustiert werden sollte oder ob eine entsprechende Information an die Person, beispielsweise den Fahrer abgegeben wird, um ihm selbst das Einstellen der Sitzparameter zu erlauben.
Besonders vorteilhaft weist die Einrichtung eine Verstelleinrichtung mit wenigstens einem Aktor auf, mittels dessen wenigstens ein geometrischer Parameter von Fahrzeugeinbauten vom Ist-Wert auf einen Soll-Wert verstellt wird.
Die erfindungsgemäße Einrichtung sorgt somit selbstständig dafür, dass für einen Fahrzeuginsassen, also insbesondere für den Fahrer ein oder mehrere geometrische Parameter bei den Fahrzeugeinbauten, die ihn direkt umgeben, optimal eingestellt werden. Dadurch wird einerseits der Komfort für die Person erhöht ohne dass er selbst für eine Einstellung Sorge tragen muss und andererseits wird die Fahrsicherheit vergrößert, beispielsweise dadurch, dass auch die Sicherheitseinrichtungen des Fahrzeugs in ihrer Wirkung optimiert werden. Beispielsweise kann der Sicherheitsgurt auf die Sitzhöhe beziehungsweise Größe des Fahrers oder eines Beifahrers optimiert eingestellt werden oder die Höhe und Funktionsweise des Sitzes kann auf eine optimierte Sicht des Fahrers und auf eine optimierte Wirkung eines Airbags eingestellt werden. Auch die Stellung einer Kopfstütze kann für eine optimierte Wirkung im Kollisionsfall eingestellt werden.
Insbesondere kann dabei die Höhe der Kopfstütze oder ihre Neigung eingestellt werden, damit bei einem Auffahrunfall von hinten oder einem Zusammenstoß mit einem Hindernis vor dem Fahrzeug Halswirbelsäulenverletzungen der Fahrzeuginsassen minimiert werden. Auch die Höhe der Sitzfläche kann mittels eines Aktors optimiert eingestellt werden, wobei vorteilhaft auch für eine abgestimmte Einstellung der Kopfstütze und der Sitzfläche gesorgt wird.
Zusätzlich kann auch die Lenkradposition, das heißt Höhe und Neigung des Lenkrades auf die Größe oder andere Parameter der Person abgestimmt und entsprechend mittels Aktoren eingestellt werden.
Letztlich ist, wenn die Größe des Fahrers erfasst worden ist, auch die Neutralposition eines Pedals, beispielsweise eines Gas- oder Bremspedals auf bestimmte Parameter wie beispielsweise die Beinlänge des Fahrers einstellbar.
Vorteilhaft kann die Erfindung beispielsweise dadurch ausgestaltet werden, dass ein Aktor für die Verstellung der Kopfstütze in der Sitzrückenlehne einen dort eingebauten Elektromotor aufweist, der mittels eines Untersetzungsgetriebes mit der Kopfstütze verbunden ist. Auf diese Weise wird ohne weiteren Platzbedarf der Elektromotor untergebracht und dieser kann mittels weniger kinematischer Elemente mit der Kopfstütze derart verbunden werden, dass diese zur Anpassung an die anatomischen Merkmale des Fahrzeuginsassen eingestellt werden kann. Dabei ist insbesondere die Sitzhöhe des Fahrzeuginsassen, das heißt die Position seines Kopfes in sitzender Haltung für die anzustrebende Position der Kopfstütze ausschlaggebend.
Vorteilhaft kann die erfindungsgemäße Einrichtung auch direkt Merkmale des Gesichts der Person erfassen und die Position einer Kopfstütze unmittelbar in eine bestimmte Position relativ zu den erfassten Merkmalen des Gesichts bewegen.
Es ist damit, ohne dass zunächst bestimmte anatomische Parameter der Person selbst ermittelt werden, gewährleistet, dass beispielsweise eine bestimmte Markierung an der Kopfstütze immer in Augenhöhe der sitzenden Person gebracht wird, um die Funktion der Kopfstütze im Havariefall zu optimieren.
Das Funktionieren der erfindungsgemäßen Einrichtung kann somit durch ein einfaches Regelverfahren verwirklicht werden. Es ist auch denkbar, dass die Sitzhöhe derart verstellt wird, dass die entsprechenden Gesichtsmerkmale in die richtige Position zu einer feststehenden Kopfstütze durch Anheben oder Absenken der Person gebracht werden.
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Verfahren zur Optimierung von geometrischen Parametern bei Fahrzeugeinbauten für eine in einem Sitz eines Fahrzeugs sitzende Person, bei dem die Person wenigstens teilweise mittels einer elektronischen Kamera erfasst und unter Berücksichtigung der Position von Körpermerkmalen der Person wenigstens ein Aktor einer Verstelleinrichtung angesteuert wird. Eine derartige Verstelleinrichtung kann beispielsweise durch eine Höhenverstellung einer Kopfstütze oder eine Verstellungseinrichtung für die Neigung einer Kopfstütze gebildet sein. Es ist aber auch denkbar, eine Verstelleinrichtung für die Höhe einer Sitzfläche vorzusehen. Im Normalfall sind die Verstelleinrichtungen mit Aktoren in Form von Elektromotoren versehen, die mit dem elektrischen Bordnetz eines Fahrzeugs betreibbar sind.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles in einer Zeichnung gezeigt und anschließend beschrieben.
Dabei zeigt
1 schematisch einen Fahrer eines Fahrzeugs in einer Seitenansicht auf einem Fahrzeugsitz;
2 einen Schnitt durch eine Sitzlehne;
3 schematisch eine erfindungsgemäße Einrichtung zur Optimierung von geometrischen Parametern.
1 zeigt schematisch in einer Seitenansicht als Fahrzeuginsassen einen Fahrer beziehungsweise eine Fahrerin 1, der/die auf einem Fahrzeugsitz 2 sitzt. Der Fahrzeugsitz 2 weist ein Sitzpolster 3 mit einer Sitzfläche 4 auf, die in zwei Positionen, einmal durchgezogen und einmal gestrichelt, dargestellt ist. Die gestrichelte Position ist beispielsweise eine mittels eines Aktors 5 verstellte Position.
Weiter weist der Sitz 2 eine Rückenlehne 6 sowie eine Kopfstütze 7 auf.
Als weitere Fahrzeugeinbauten umgeben den Fahrer 1 das Armaturenbrett 8 und das Lenkrad 9. Hinter dem Lenkrad 9 ist eine Erfassungskamera 10 an dem Armaturenbrett 8 angeordnet, die beispielsweise unter anderem zur Erfassung eines Ermüdungszustandes des Fahrers dienen kann.
Hierzu werden beispielsweise die Augen des Fahrers aufgenommen und die mittlere Öffnungs- beziehungsweise Schließzeit der Augenlider gemessen.
Letztlich ist in der Figur die Windschutzscheibe mit 11 bezeichnet. Im Fußraum unterhalb des Armaturenbretts 8 sind Pedale 12 als Beispiel für Gas- Kupplungs- und Bremspedal dargestellt.
Die Kamera 10, die eine handelsübliche digitale oder elektronische, Schwarz-weiß- oder Farbkamera sein kann, erfasst laufend in dem vorliegenden Beispiel den Oberkörper sowie den Kopf des Fahrers 1. Dabei kann beispielsweise die Position der Schultern sowie der Augen und des Mundes erfasst beziehungsweise analysiert werden. Diese Positionen können direkt mit der Position der Kopfstütze 7 in Beziehung gesetzt werden, indem beispielsweise als Soll-Zustand die Übereinstimmung der Höhe der Augen mit der Höhe der Markierung 13 an der Kopfstütze 7 angestrebt wird.
Dies kann dann durch Verstellung der Kopfstütze 7 oder durch Verstellung der Sitzfläche 4 in der Höhe umgesetzt werden. Gleichzeitig kann in Abhängigkeit von der ermittelbaren Größe der Person des Fahrers die Position des Lenkrads 9 sowie die Neutralstellung des Pedals 12 verstellt werden, um den Fahrkomfort für den Fahrer zu erhöhen und für eine verbesserte Sicherheit zu sorgen.
In der 2 ist schematisch ein Längsschnitt durch eine Rückenlehne 6 eines Sitzes 2 gezeigt. In der Rückenlehne 6 sind zwei Elektromotoren 14, 15 angeordnet, die als Aktoren der erfindungsgemäßen Einrichtung dienen und zur Anhebung der Kopfstütze 7 in eine Position 7a oder beispielsweise zur Neigung der Kopfstütze in eine Position 7b verwendet werden können. Dazu sind die Elektromotoren 14, 15 mit Untersetzungsgetrieben 16, 17 verbunden, die für eine Verschiebung der Stangen 18, 19 in vertikaler Richtung sorgen. Durch entsprechende Verschiebung der Stangen 18, 19 wird sowohl die Höhenverstellung als auch die Neigung erreicht.
3 zeigt das Zusammenwirken verschiedener elektronischer Komponenten der erfindungsgemäßen Einrichtung, beginnend mit der Kamera 10, die ein Bild des Gesichts des Fahrers 1 erfasst und die Bilddaten an eine Bildauswerteeinrichtung 20 weiterleitet, wo aus dem Bild bestimmte Parameter wie die Höhenposition der Augen oder des Mundes abgeleitet werden. Diese Parameter werden in der Verarbeitungseinrichtung 21 mit bestimmten Parametern aus einer Speichereinrichtung 22 verglichen und aus dem Vergleich werden Einstellmaßnahmen abgeleitet, die mittels einer Verstelleinrichtung 23 an die Aktoren 24, 25 geleitet werden, die beispielsweise auch mit den Elektromotoren 14, 15 identisch sein können.
Bei der Vorgabe der gespeicherten Parameter aus der Speichereinrichtung 22 können bestimmte Fahrparameter aus Erfassungsaggregaten 26, 27, 28 des Fahrzeugs berücksichtigt werden. Beispielsweise kann die erfasste Fahrgeschwindigkeit bei der Bestimmung einer optimierten Sitzposition berücksichtigt werden oder auch andere denkbare Einflussgrößen, die beispielsweise die Anforderungen an die Fahrsicherheit oder den Komfort beeinflussen.
Außer der Einstellung von Parametern wie der Kopfstützenhöhe mittels der Aktoren 24, 25 kann auch mittels einer Signaleinheit 29 eine Information an den Fahrer abgegeben werden, dass bestimmte Parameter nicht optimal eingestellt sind. Dies erlaubt dem Fahrer individuell nach eigenem Wunsch bestimmte Einstellungen vorzunehmen.
Im ganzen sorgt die erfindungsgemäße Einrichtung und das dazu gehörige Verfahren für eine Erhöhung des Fahrkomforts und der Fahrsicherheit, ohne dass die Fahrgäste hierzu bewusst beitragen müssen.

1: Fahrer/Fahrerin
2: Fahrzeugsitz
3: Sitzpolster
4: Sitzfläche
5: Aktor
6: Rückenlehne
7: Kopfstütze
7a, 7b: Positionen der Kopfstütze
8: Armaturenbrett
9: Lenkrad
10: Erfassungskamera
11: Windschutzscheibe
12: Pedale
13: Markierung
14, 15: Elektromotoren
16, 17: Untersetzungsgetriebe
18, 19: Stangen
20: Bildauswerteeinrichtung
21: Verarbeitungseinrichtung
22: Speichereinrichtung
23: Verstelleinrichtung
24, 25: Aktoren
26, 27, 28: Erfassungsaggregate
29: Signaleinheit

Claims

Einrichtung zur Optimierung von geometrischen Parametern von Fahrzeugeinbauten (2, 7, 9, 12) in der Umgebung einer in einem Sitz (2) eines Fahrzeugs sitzenden Person (1) mit einer Erfassungseinrichtung zur Erfassung einer Ist-Position der Person, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung eine auf die Person (1) gerichtete elektronische Kamera (10) sowie eine Bildauswerteeinrichtung (20) aufweist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildauswerteeinrichtung (20) der äußeren Erscheinung der Person (1) anatomische Parameter zuordnet und dass eine Verarbeitungseinrichtung (21) vorgesehen ist, die den anatomischen Parametern optimierte geometrische Parameter der Fahrzeugeinbauten (2, 7, 9, 12) zuordnet.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch wenigstens eine Signaleinrichtung (29), die die Person (1) über eine Abweichung wenigstens einer Ist-Größe der geometrischen Parameter der Fahrzeugeinbauten (2, 7, 9, 12) von einer ermittelten Soll-Größe informiert.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Versteileinrichtung (23) mit wenigstens einem Aktor (5, 14, 15), mittels dessen wenigstens ein geometrischer Parameter von Fahrzeugeinbauten (2, 7, 9, 12) vom Ist-Wert auf einen Soll-Wert eingestellt wird.
Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass unter den Aktoren (14, 15) wenigstens einer zur Einstellung der Höhe einer Kopfstütze (7) vorgesehen ist.
Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass unter den Aktoren (14, 15) wenigstens einer zur Einstellung der Neigung einer Kopfstütze (7) vorgesehen ist.
Einrichtung nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass unter den Aktoren wenigstens einer (5) zur Einstellung der Höhe einer Sitzfläche (4) vorgesehen ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass unter den Aktoren wenigstens einer zur Einstellung einer Lenkradposition vorgesehen ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass unter den Aktoren wenigstens einer zur Einstellung der Neutralposition eines Gas- und/oder Bremspedals (12) vorgesehen ist.
Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aktor durch einen in der Sitzrückenlehne (6) angeordneten Elektromotor (14, 15) gebildet ist, der mittels eines Untersetzungsgetriebes (16, 17) mit der Kopfstütze (7) verbunden ist.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (10) auf das Gesicht der Person (1) gerichtet ist und dass die Lage ausgewählter Parameter des Gesichts in vertikaler Richtung vermessen und mit einer Soll-Position dieser Merkmale oder mit einer Ist-Position einer Kopfstütze (7) in Beziehung gesetzt wird.
Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (10) derart angeordnet ist, dass ihr Erfassungsbereich die möglichen Positionen einer Kopfstütze (7) abdeckt.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (10) zusätzlich mit einer Einrichtung zur Überwachung des Wachheitszustandes eines Fahrers verbunden ist.
Verfahren zur Optimierung von geometrischen Parametern bei Fahrzeugeinbauten (2, 7, 9, 12) für eine in einem Sitz eines Fahrzeugs sitzende Person (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Person wenigstens teilweise mittels einer elektronischen Kamera (10) erfasst und unter Berücksichtigung der Position von Körpermerkmalen der Person wenigstens ein Aktor (5, 14, 15) einer Verstelleinrichtung angesteuert wird.