CN101319931A - 分析作用在人体上的汽车振动效果的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分析作用在人体(6)上的汽车振动效果的方法，其中人体(6)正在使用优选地弹性汽车座椅(1)，并通过安装在汽车座椅(1)上的检测单元(8)在x、y、z轴(10a、10b、10c)上以预设的时间间隔(11)检测加速度值(27)，其中，所述方法包括确定累加的加速度值(28)在时间上的增加，并据此计算出将预计会到达所述累加的加速度值(28)的预定允许的最大值(29)的时间。

Description

分析作用在人体上的汽车振动效果的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种分析作用在人体上的汽车振动效果的方法和装置，人体优选地正在使用弹性汽车座椅，通过安装在汽车座椅上的检测单元在x、y、z轴上以预设的时间间隔检测加速度值。

背景技术

现有的一种用于分析汽车座椅的震动作用于人体的效果的方法，其中人体正在使用汽车中的汽车座椅，在例如DE 10 2004 061 574 A1中已公开。在上述专利文件中描述的方法使用传感器来记录振动，该传感器是一个加速度传感器，设置在壳体中心。用于分析测量信号的电子单元集成在壳体中。对来自传感器单元的的测量信号的分析没有进行更详细的描述。

众所周知，在欧盟的指示下，在工作日期间使用商用车时，必须记录作用在商用车驾驶者身上的振动，而且振动不能超出允许的界限。这通常可以通过记录这些振动的加速度值来完成，将这些加速度值累加起来，得到在一个工作班次(working shift)内恒定上升的加速度值。由于驾驶者在一个班次结束之前无法确定他在一个工作班次期间内是否预计会达到累加加速度值的最大允许值，因而驾驶者便不能通过休息一会或开始并执行另一种或不同的驾驶方式来提前采取适当的对策。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种分析作用在人体上的汽车振动效果的方法和装置，其中人体正在使用弹性有垫的汽车座椅，该方法和装置可以使他们改变他们的驾驶方式或者驾驶条件以避免过早地到达振动极限。

本发明的一个主要的发明点在于，一种分析作用在人体上的汽车振动效果的方法，其中人体正在使用优选地弹性汽车座椅，通过安装在汽车座椅上的检测单元在x、y、z轴上以预设的时间间隔检测出加速度值，确定累加的加速度值在时间上的增加，并将其作为计算何时所述累加的加速度值预计会达到预先确定的允许最大值的基础。这样便可以确定基于汽车的当前振动方式，是否将会过早地到达允许的最大值，也就是说在例如8小时的工作班次结束之前。如果根据估计出的增加量应该会提前到达这个值，则可以显示合适的警告信号，或通过声音给出警告信号，或通过显示屏将警告信号显示在其驾驶路线上，以此给驾驶者提前改变其驾驶方式、行驶路线和及时休息的机会。

在优选的实施例中，从确定到增加的时间到预计到达最大值的时间，计算出剩余运行时间。这样可以通过将估计的剩余运行时间与预先确定的最小时间的剩余运行时间相比，其中在预设的最小时间内将不会到达累加加速度值的允许最大值，因而确定是否会在最小时间周期过去之后还不会到达允许的最大值。例如，这可以由适当设计的比较装置来完成，该比较装置通过软件来工作，并连接到另外的存储了估计的和指定的时间和加速度值的存储器装置。同样，这种比较装置可以在任何时间被读出和被打印，以输入新的值或者改变允许的最大值和最小值，这根据具有情况而定。

为了确定累加加速度值在时间上的增加，计算出第一时间点上的第一累加加速度值，以及随后第二时间点上的第二累加加速度值，并计算出第二和第一累加加速度值之差以及第二时间点和第一时间点的时间之差，以此得出记录在随时间变化的曲线图中的累加加速度值的曲线部分的上升。这样可以很容易地确定在到达允许的最大值前预计的剩余运行时间。这种计算可以在需要时进行，也可以自动进行，优选地是重复进行，以便基于是否会提前到达最大值的预测可以在任何时间修正或替换。这给出了估计的增加值的持续更新，从而调整了激活所述听得见的和/或看得见的警告信号。

激活这种警告信号也可以通过一定数量的LED或单个的二极管来完成，一旦存在过早到达最大值的危险，LED就会亮起来。同样，根据曲线部分的上升梯度，可以将一定数量的LED中选定的LED关断，以便驾驶者可以简单迅速地从哪些LED闪亮来确定风险大小，并大概确定发生这种情形要多久，即8小时的工作班次结束之前到达最大值。

检测到的每个加速度值乘以作为其频率的函数的加权因子，在其后续累加的计算状态下给予不同的频率加权。

若需要，每个检测到的加速度值乘以将被计算的校正因子，以获得用于将其指定到x、y、z轴的其中一个或多个的校正加速度值。这在所述装置没有设置在正好在x、y、z轴上的汽车座椅或者类似物上时是特别必要的，以便首先校正它，然后才可以确定运行在x、y、z轴上的加速度值。

如果确定累加加速度值超出最大值，则做出停止显示。这可以通过激活红色LED显示和/或可听见的信号来完成。驾驶者因而知道确实已经到达欧盟指示允许振动类型的最大值，并且知道他必须停止汽车以及马上关掉发动机，否则他将违反这种汽车(特别地是商用车)的最大允许的振动值的当前规则。

一种用于实现上述方法的装置优选地具有至少一个壳体、安装在所述壳体中用于记录x、y、z轴上的加速度值的加速度传感器、以及相连的分析装置，所述分析装置直接设置在壳体内或设置在连接到所述装置壳体的内壳中或PC上。这种装置还优选地具有用于存储测量的或指定的加速度值的存储器和用于控制所述装置中不同器件的控制设备。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是具有本发明所述的装置的汽车座椅的侧面示意图，图中示出了人体坐在汽车座椅上；

图2a和图2b分别是本发明的方法的实施例的工作流程图；

图3是在恒定的工作强度下的测量和累加的加速度值作为时间函数的示意图；

图4是在变动的工作强度下的测量和累加的加速度值作为时间函数的示意图。

附图标记如下：

1    汽车座椅

2        座椅靠背

3        座椅垫

3a       座椅垫面

4        汽车座椅框架

5        汽车座椅脚

6        人体

7        汽车地板

8        装置

9        扶手

10a      x轴

10b      y轴

10c      z轴

11-14    步骤

15       停止显示

16-20    步骤

21       纵坐标

22       横坐标

23       加速度值a_WID

24       曲线

25       纵坐标

26       横坐标

27       检测到的加速度值

28       加速度值a_w0

29       最大值

30       上升部分

31a，b   时间

32a      第一个加速度值

32b      第二个加速度值

31，32  差值

Δt     时间间隔

a_WID    检测到的加速度值

a_w0     累加加速度值

A(T_i)，A(T_i-1)利用率值

A(8)    暴露值

ΔA     利用率的瞬间增加

具体实施方式

图1是人体6坐在汽车座椅1上的示意图，汽车座椅1具有座椅靠背2和座椅垫3，人体6坐在座椅垫3的座椅垫面3a上。汽车座椅框架4用于支撑座椅靠2和座椅垫3。

汽车座椅框架4弹性地安装在优选弹性的汽车座椅底座5上。

底座5安装在设置在汽车内的汽车地板7上，当汽车行驶在路上时，汽车正在经受振动，对此图中没有给出更多的细节。

考虑到来自弹性底座5的引导，用于分析和记录这种振动的装置8安装在汽车座椅框架4上。扶手9也安装在汽车座椅1上。

振动是由装置8中的加速度传感器在三个主轴上(即x轴10a，y轴10b，z轴10c)进行测量的，在此没有示出更多细节。

图2a和2b是以各个步骤示出的根据本发明的方法的工作流程图。从该工作流程图中可以看出，在第一步骤11，以时间间隔Δt记录作用在装置8和/或操作者上的振动。因而这些记录是有规律的。

在步骤12，进行频率校正，将校正因子应用到检测的或记录的振动值上，进而应用到加速度值上。然后按照时间顺序记录如图3和图4所示的各个加速度值a_WIC。

在步骤13，使用如下公式确定当前工作班次的最大允许暴露值(exposurevalue)A(8)的所谓的瞬间利用率A(T_i)

$A\left(T_i\right)=\sqrt{\frac{i\·\mathrm{\Δt}}{8h}}\·\sqrt{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\left(a_{\mathrm{wi}}\right)}^2},$

其中，N是测得的加速度值的数量，a_wi是检测到的加速度值，Δt是测量加速度值的时间间隔，8h表示8小时的工作班次。

在步骤14，确定瞬间利用率A(T_i)是否超出允许的暴露值A(8)。如果是，使用指示器15做出停止显示。然而，如果不是，步骤16从A(T_i)和A(T_i-1)中确定利用率的瞬间增量ΔA。

然后步骤17预测剩余的运行时间t^max，这表示到达允许的最大暴露值A(8)之前还可能的最大剩余运行时间，其根据ΔA的增加、利用率A(T_i)及极限值A(8)来确定。

步骤18询问在估计的剩余运行时间t^max期间内是否一个工作班次会结束。如果是，步骤19出现绿色显示：“在当前工作级别，您可以继续工作，直到您的工作班次结束”。

如果该工作班次在该估计的剩余运行时间t^max内不会结束，在步骤20中将出现黄色显示：“在当前工作级别，您将在您的工作班次结束之前超出您的暴露极限值”。

图3是加速度随时间变化的曲线图，其中加速度为纵坐标21，时间为横坐标22。图3中所示的加速度值是在恒定的工作级别上测得的加速度值a_WID23，约为1.4m/s²。

累加起来的最终加速度值a_w0构成了曲线24，如图3所示。

图4是在变化的工作级别上检测到加速度值a_WID的示意图，不同的振动力会通过底座摇动及类似作用在商用车上以及使用驾驶者座椅的人体上，图中所示的纵坐标25为加速度值a_WID，横坐标26为时间。图中所示的时间的每个时间单位的时间间隔为10分钟，总时间为8小时。

检测到的各个加速度值a_WID可能在允许的最大值29之上或之下，决定性的因素是累加的加速度值a_w0(如附图标记28所示)没有超过这个最大值29。为此，检测到的各个加速度值27在正在进行的基础上相互累加，以此得到累加的加速度值曲线28。

在曲线部分，进行测量来确定累加的加速度值的增量，由平均的上升部分30来表示。为此，在第一时间点31a上确定第一累加加速度值32a。然后在第二时间点31b上确定第二累加加速度值32b。然后从加速度值和时间中计算出差值31和32，以此得到两点之间的上升30。该上升可以说是，如果该上升继续，那么在8小时过去之前会提前超出允许的最大值29。这可以由警告信号显示或以声音指示。

在本申请文件中公开的所有特征都作为本发明的实质来请求保护，这些特征与单份的或组合的现有技术相比都是新的。

Claims (9)

1、一种分析作用在人体(6)上的汽车振动效果的方法，其中人体(6)正在使用优选地弹性汽车座椅(1)，并且通过安装在汽车座椅(1)上的检测单元(8)在x、y、z轴(10a、10b、10c)上以预设的时间间隔(11)检测加速度值(27)，其特征在于，所述方法还包括确定累加的加速度值(28)在时间上的增加，并据此计算出将预计达到所述累加的加速度值(28)的预定允许的最大值(29)的时间。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括基于确定出所述增加的时间到预计到达所述最大值的时间来确定剩余运行时间。

3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法包括将估计出的剩余运行时间与预设的最小时间周期的剩余运行时间相比较，其中在所述预设的最小时间周期内，所述累加的加速度值将不会到达它们的允许最大值(18)。

4、根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括为了确定所述相互累加的加速度值如何在时间上增加，计算出第一时间点(31a)上的第一累加的加速度值(32a)，以及第二时间点(31b)上的第二累加的加速度值(32b)，并计算出第二和第一加速度值之间的差值31以及第一点和第二点之间的时间差32，以得出记录在随时间变化的累加加速度曲线图上曲线部分的上升(30)。

5、根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，如果所述剩余运行时间小于最小时间周期的剩余运行时间，则激活警告显示(20)。

6、根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括将检测到的每个加速度值乘以作为其频率的函数的加权因子。

7、根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，若需要，将每个检测到的加速度值乘以计算出的校正因子，以获得经校正的加速度值以指定给x、y、z轴(10a-10c)的其中一个或多个。

8、根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，如果确定累加的加速度值超出了最大值(29)，则激活停止显示(15)。

9、一种实现上述权利要求中任一项所述的方法的装置。

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