DE102007062761B4 - Vorrichtung zum Einstellen der Position der Wirbelsäule eines Dummy-Modells - Google Patents
Vorrichtung zum Einstellen der Position der Wirbelsäule eines Dummy-Modells Download PDFInfo
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Abstract
Vorrichtung zum Einstellen der Position der Wirbelsäule eines Dummy-Modells zur Beurteilung des Sitzgefühls in einem Sitz, wobei die Vorrichtung aufweist: eine Beckenplatte (20); eine Mehrzahl von Lendengelenken (10), welche auf der Beckenplatte (20) gestapelt sind, im Abstand voneinander angeordnet sind, und jeweils zwei Gelenkfedern (9) aufweisen, von denen eine an einem vorderen Abschnitt und von denen die andere an einem hinteren Abschnitt davon installiert ist, wobei diese Abschnitte um ein Drehzentrum zentriert sind, das zwei benachbarte Lendengelenke (10) miteinander verbindet; Oberschenkelgelenke (40), welche unter der Beckenplatte (20) drehbar installiert und mit dem einen Ende einer jeweiligen Oberschenkelstange (50) verbunden sind; und Beckenschwenkelemente (30), welche die durch vertikales Schwenken der Oberschenkelstangen (50) verursachte Drehkraft der Oberschenkelgelenke (40) auf die Beckenplatte (20) übertragen und einen vertikalen Winkel der Beckenplatte (20) verändern wobei jedes Lendengelenk (10) ein Gelenkgehäuse (8), einen Abstandshalter (5), der zwischen den aufeinander gestapelten Gelenkgehäusen (8) angeordnet ist, und die beiden Gelenkfedern (9) aufweist, die vor und hinter dem Abstandshalter (5) angeordnet sind.
Description
- Für die Anmeldung wird die Priorität der am 27. Juli 2007 eingereichten
koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2007-0075959 - Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einstellen der Position der Wirbelsäule eines Dummy-Modells zur Beurteilung des Sitzgefühls in einem Sitz, welche zum Erzielen von Daten zur Beurteilung der Bequemlichkeit oder Unbequemlichkeit von neu entwickelten Sitzen, in denen das Dummy-Modell anstelle eines Menschen sitzt.
- Sitze für Kraftfahrzeuge sind derart gestaltet, dass ein Insasse eine Position so bequem wie möglich beibehalten kann. Für eine solche Sitzgestaltung wird ein Dummy-Modell zur Beurteilung des Sitzgefühls in einem Sitz verwendet.
- Ein solches Dummy-Modell muss in der Lage sein, die Position eines in einem Sitz sitzenden Menschen genau zu reproduzieren. Insbesondere muss die Skelett- oder Gelenkstruktur des Menschen, die mit einer Wirbelsäule verbunden ist und einen wichtigen Faktor bei der Bestimmung der Bequemlichkeit oder Unbequemlichkeit im sitzenden Zustand des Menschen darstellt, in dem Dummy-Modell nachgeahmt werden.
- Aus der
EP 1 033 564 A2 ist eine Vorrichtung zum Einstellen der Position der Wirbelsäule eines Dummy-Modells zur Beurteilung des Sitzgefühls in einem Sitz bekannt, wobei die Vorrichtung aufweist: eine Beckenplatte; und Beckenschwenkelemente, welche die durch vertikales Schwenken der Oberschenkelstangen verursachte Drehkraft der Oberschenkelgelenke auf die Beckenplatte übertragen und einen vertikalen Winkel der Beckenplatte verändern - Aus der
US 37 54 338 ist eine Vorrichtung zum Simulieren einer Wirbelsäule bekannt. - Aus der
GB 23 44 922 A - Aus der
DE 43 302 69 A1 ist ein Verfahren zur Messung eines Beckendrehwinkels an einem Dummy bekannt. - Aus der
DE 197 20 854 C1 ist ein Sitzprüfkörper für Schwingungsmessungen an Sitzen bekannt. - Mit der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Einstellen der Position der Wirbelsäule eines Dummy-Modells zur Beurteilung des Sitzgefühls in einem Sitz geschaffen, welche nahezu exakt die Eigenschaften der Wirbelgelenke eines Menschen nachahmt.
- Gemäß der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Einstellen der Position der Wirbelsäule eines Dummy-Modells zur Beurteilung des Sitzgefühls in einem Sitz vorgesehen. Die Vorrichtung weist eine Beckenplatte, eine Mehrzahl von Lendengelenken, welche auf der Beckenplatte gestapelt sind, im Abstand voneinander angeordnet sind, und Gelenkfedern aufweisen, die an vorderen und hinteren Abschnitten davon installiert sind, die um ein Drehzentrum zentriert sind, das zwei benachbarte Lendengelenke miteinander verbindet, Oberschenkelgelenke, welche unter der Beckenplatte drehbar installiert und mit dem einen Ende einer jeweiligen Oberschenkelstange verbunden sind, und Beckenschwenkelemente auf, welche die durch vertikales Schwenken der Oberschenkelstangen verursachte Drehkraft der Oberschenkelgelenke auf die Beckenplatte übertragen und den vertikalen Winkel der Beckenplatte verändern.
- Hier können die Beckenschwenkelemente das Oberschenkelgelenk mit der Beckenplatte verbinden, wobei eines der Beckenschwenkelemente mit der vorderen Seite einer unteren Fläche der Beckenplatte verbunden ist und ein anderes der Beckenschwenkelemente mit der hinteren Seite der unteren Fläche der Beckenplatte verbunden ist.
- Ferner können die Beckenschwenkelemente die Vorspannung oder Zugspannung einstellen.
- Jedes Lendengelenk kann ein Gelenkgehäuse, welches mittels eine Gehäusewelle gedreht werden kann, die durch das Gelenkgehäuse in einer Querrichtung hindurchtritt, einen Abstandshalter, welcher zwischen den Gelenkgehäusen angeordnet ist, die aufeinander gestapelt sind, und Gelenkfedern aufweisen, die vor und hinter dem Abstandshalter angeordnet sind.
- Ferner kann jedes Gelenkgehäuse an seinem unteren Ende mit der Gehäusewelle des darunter liegenden Gelenkgehäuses verbunden sein.
- Ebenso kann der Abstandshalter hohl sein, und das untere Ende jedes Gelenkgehäuses und die Gehäusewelle des darunter liegenden Gelenkgehäuses können mittels eines durch den Abstandshalter hindurchtretenden Befestigungselements aneinander befestigt sein.
- Ferner kann jedes Gelenkgehäuse an seiner oberen und unteren Fläche Ausnehmungen aufweisen, in welche die Enden der jeweiligen Abstandshalter und Gelenkfedern eingesetzt sind, wobei die Ausnehmung für den Abstandshalter einen Durchmesser haben kann, der größer als der Durchmesser des Abstandshalters ist.
- Außerdem kann jedes Lendengelenk einen Drehwinkelsensor aufweisen, und der Abstandshalter kann aus einem elastischen Material hergestellt sein.
- Gemäß der Vorrichtung zum Einstellen der Position der Wirbelsäule eines Dummy-Modells zur Beurteilung des Sitzgefühls in einem Sitz kann, da die Eigenschaften der Wirbelgelenke eines Menschen, die von Änderungen der Position eines oberen Teils und jedes Oberschenkels des in einem Sitz sitzenden Menschen abhängig sind, nahezu exakt nachgeahmt werden, ein Test der Bequemlichkeit oder Unbequemlichkeit eines Sitzverhaltens genau durchgeführt werden.
- Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
-
1 eine Ansicht der Struktur einer Wirbelsäule eines menschlichen Körpers; -
2A ,2B und2C Seitenansichten, welche die durch eine Positionsänderung des oberen Teils eines menschlichen Körpers verursachte Verformung der Wirbelsäule darstellen; -
3A und3B Seitenansichten, welche die durch eine Positionsänderung des unteren Teils eines menschlichen Körpers verursachte Verformung der Wirbelsäule darstellen; -
4 eine schematische Ansicht, die das Prinzip der Wirkungsweise eines Wirbelgelenks darstellt; -
5 eine Ansicht eines beispielhaften Dummy-Modells zur Beurteilung des Sitzgefühls in einem Sitz, bei welchem eine Vorrichtung zum Einstellen der Position der Wirbelsäule gemäß einer Ausführungsform der Erfindung angewendet wird; -
6 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zum Einstellen der Position der Wirbelsäule gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; -
7 eine Ansicht der Lendengelenke und einer Brustbereichssäule einer Vorrichtung zum Einstellen der Position der Wirbelsäule gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; -
8 eine perspektivische Explosionsansicht einiger Teile aus7 ; und -
9 eine schematische Schnittansicht eines Lendengelenks aus7 . - Mit Bezug auf die Zeichnung wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ausführlich beschrieben.
- Wie in
1 gezeigt, wird bezüglich der Wirbelstruktur eines menschlichen Körpers die Wirbelsäule des menschlichen Körpers allgemein von einem Lendenbereich, einem Brustbereich und einem Halsbereich gebildet, welche aufeinanderfolgend mit einem Becken verbunden sind, das in ihrem unteren Bereich liegt. Der Lendenbereich, der Brustbereich und der Halsbereich bestehen aus 5, 12 bzw. 7 Wirbeln. - Bezüglich einer durch Änderungen der oberen und unteren Teile eines in einem Sitz sitzenden Menschen verursachte Positionsänderung der menschlichen Wirbelsäule ist aus den
2A ,2B ,2C ,3A und3B ersichtlich, dass die Verformung des Lendenbereichs vorherrschend ist. Mit anderen Worten muss der Lendenbereich entsprechend der Richtung, in welcher der obere Teil des Menschen gebogen wird, eine Krümmung nach hinten (2A ) oder eine Krümmung nach vorn (2B ) ertragen. Ferner wird, wie in den3A und3B gezeigt, wenn die Oberschenkel höher als die horizontale Position angewinkelt sind (3A ), das Becken nach vorn gedreht, so dass der Lendenbereich nach hinten gebogen wird. Wenn die Oberschenkel niedriger als die horizontale Position angewinkelt sind (3B ), wird das Becken nach hinten gedreht, so dass der Lendenbereich nach vorn gebogen wird. Die Verformung des Lendenbereichs ist im Vergleich zu der Verformung des Brustbereichs relativ gering. - Da die Wirbelsäule in einer Richtung nach vorn oder nach hinten gebogen wird, wird jeder Lendenwirbel um ein Gelenk in einer Richtung nach vorn oder nach hinten gedreht, während eine Bandscheibe durch einen umliegenden Muskel/Band verformt wird. Wie in
4 gezeigt, kann der Lendenbereich mittels eines Drehgelenks nachgebildet werden, dessen vordere und hintere Seite auf der Basis eines Drehzentrums durch Federn abgestützt werden. Das Drehgelenk kann in einer Richtung nach vorn und nach hinten nur gedreht werden, wenn es eine Federkraft jeder vorgespannten Feder überwinden muss. - In
5 ist das Dummy-Modell zur Beurteilung des Sitzgefühls in einem Sitz, bei dem das oben genannte Wirbelsäulenmodell angewendet wird, als ein Beispiel dargestellt. Das Dummy-Modell weist eine Stange60 auf, die einen Schultergürtel und eine Beckenplatte20 davon miteinander verbindet, um Positionsänderungen der Wirbelsäule innerhalb eines vorbestimmten Bereichs zusammen mit den Gliedmaßen, der Wirbelsäule und einem Hals/Kopf zu begrenzen. Wenn der Winkel der Beckenplatte20 des Dummy-Modells geändert wird, wird die Form der Wirbelsäule31 , insbesondere jedes Lendengelenks10 geändert. Die Winkeländerung der Beckenplatte20 ist mit einer Änderung des Winkels einer jeweiligen Oberschenkelstange50 verbunden. - Nachfolgend wird mit Bezug auf
6 eine Vorrichtung zum Einstellen der Position der Wirbelsäule eines Dummy-Modells zur Beurteilung des Sitzgefühls in einem Sitz gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beschrieben. - Die Vorrichtung zum Einstellen der Position der Wirbelsäule hat eine Struktur, bei welcher eine Mehrzahl von Lendengelenken
10 auf der Beckenplatte20 gestapelt ist und bei welcher Beckenfedern30 , Oberschenkelgelenke40 und Oberschenkelstangen50 unter der Beckenplatte20 installiert sind. - Die Lendengelenke
10 sind derart aufeinandergestapelt, dass sie mittels Abstandshaltern (nicht gezeigt) im Abstand voneinander angeordnet sind. Gelenkfedern9 sind parallel zueinander vor und hinter jedem Abstandshalter installiert. Die Strukturen der Abstandshalter und der Lendengelenke10 werden unten beschrieben. - Jedes Oberschenkelgelenk
40 ist derart installiert, dass es um eine Drehwelle41 unter der Beckenplatte20 gedreht werden kann. Als ein anderes Beispiel kann jedes Oberschenkelgelenk40 zusammen mit der Drehwelle41 gedreht werden. In diesem Falle ist ein Stützelement mit einem die Drehwelle41 abstützenden Lager erforderlich. Jedes Oberschenkelgelenk40 ist über zwei Beckenfedern30 mit der unteren Fläche der Beckenplatte20 verbunden und ermöglicht ein Schwenken der mit diesem verbundenen Oberschenkelstange50 in einer vertikalen Richtung. - Die Beckenfedern
30 dienen zum Übertragen der Drehung jedes Beckengelenks40 , welche durch das vertikale Schwenken jeder Oberschenkelstange50 verursacht wird, auf die Beckenplatte20 und ändern dadurch die Position der Beckenplatte20 . Es wird angemerkt, dass jede Beckenfeder30 lediglich als eine einfache Feder, d. h. ein Beckenschwenkelement in6 dargestellt ist, jedoch kann die tatsächliche Gestaltung des Beckenschwenkelements variiert werden. - Eine der beiden Beckenfedern
30 , die als ein Beispiel des Beckenschwenkelements in6 dargestellt sind, ist mit der vorderen Seite der Beckenplatte20 verbunden, und die andere Beckenfeder30 ist mit der hinteren Seite der Beckenplatte20 verbunden. Wenn das Oberschenkelgelenk40 im Uhrzeigersinn gedreht wird, wird die vorderseitige Beckenfeder30 zusammengedrückt, um das vordere Ende der Beckenplatte20 nach oben zu drücken, während die rückseitige Beckenfeder30 gedehnt wird. Im Gegensatz dazu ist, wenn das Oberschenkelgelenk40 entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn gedreht wird, der Vorgang umgekehrt. Vorzugsweise kann die Vorspannung oder Zugspannung der Beckenfedern30 eingestellt werden, nachdem sie an der Vorrichtung montiert sind, um die Position der Wirbelsäule einzustellen. Die Beckenfedern30 dienen zum Anpassen des Schwenkwinkels der Beckenplatte20 an den Schwenkwinkel jeder Oberschenkelstange50 . - Die Lendengelenke
10 an der Beckenplatte20 können wie die Wirbelsäule eines menschlichen Körpers natürlich nach vorn oder nach hinten gebogen werden, wenn die Beckenplatte20 gedreht wird. - Mit Bezug auf die
7 ,8 und9 zusammen mit den oben beschriebenen Figuren werden die Lendengelenke gemäß einer Ausführungsform und die Verbindungsstruktur zwischen ihnen beschrieben. - In
7 sind das Lendengelenk10 und eine Brustbereichssäule70 dargestellt, die auf der Beckenplatte20 gestapelt sind. Wie in7 gezeigt, entspricht das Lendengelenk10 dem Lendenwirbel L1 des menschlichen Körpers, und ein Verbindungsgelenk71 entspricht dem Brustwirbel T12 des menschlichen Körpers. Das untere Ende der Brustbereichssäule70 ist an dem Verbindungsgelenk71 fest montiert, und das Lendengelenk10 ist unter dem Verbindungsgelenk71 mit diesem derart gekuppelt, dass es um eine Gehäusewelle2 gedreht werden kann. Die Lendengelenke10 , die den Lendenwirbeln L2 bis L5 entsprechen, haben dieselbe Struktur wie das in7 dargestellte Lendegelenk. - Zwei Gelenkfedern
9 , die zwischen dem Lendengelenk10 und dem Verbindungsgelenk71 angeordnet sind, werden gleichzeitig zusammengedrückt oder gedehnt, wodurch der Drehwinkel des Lendengelenks10 eingestellt wird. Ein Abstandshalter5 , der zwischen den beiden Gelenkfedern9 angeordnet ist, stellt den Abstand zwischen dem Lendengelenk10 und dem Verbindungsgelenk71 ein und dient als Drehzentrum des Lendengelenks10 . Dieser Abstandshalter5 ist aus Metall, flexiblem Material, wie Urethan, oder elastischem Material, um zum Beispiel eine durch Zusammendrücken der Bandscheibe beim Sitzen des Insassen verursachte Positionsänderung zu beurteilen. - Mit Bezug auf die
8 und9 wird die Konfiguration des Lendengelenks10 ausführlicher beschrieben. - Das Lendengelenk
10 ist derart gestaltet, dass ein Gelenkgehäuse8 mit der Gehäusewelle2 drehbar gekuppelt ist, so dass ein Potentiometer1 an der einen Seite der Gehäusewelle2 installiert ist, um den Drehwinkel des Gelenkgehäuses8 zu messen. - Die Gehäusewelle
2 ist in einer Querrichtung angeordnet, und Lager3 sind derart angeordnet, dass das Gelenkgehäuse8 zwischen ihnen liegt. Die Gehäusewelle2 , die mit dem Gelenkgehäuse8 gekuppelt ist, ist an ihrer einen Seite mit dem Potentiometer1 verbunden und an ihrer anderen Seite mit einer Befestigungsschraube7 verbunden, die durch eine Lagersperrplatte6 hindurchtritt. Die Gehäusewelle2 weist in ihrer Mitte ein Gewindeloch2a auf. - Das Gelenkgehäuse
8 ist an seinem oberen Abschnitt mit Ausnehmungen8b und8c versehen, in welche der Abstandshalter5 bzw. die Gelenkfedern9 eingesetzt sind. Die Ausnehmung8b für den Abstandshalter5 hat die Form einer Ellipse mit einem Durchmesser, der größer als der Durchmesser des Abstandshalters5 ist. Damit wird verhindert, dass die Drehung des Gelenkgehäuses8 durch den in der Ausnehmung8b sitzenden Abstandshalter5 behindert wird. Ein Befestigungsloch8d zum Einsetzen einer Befestigungsschraube4 ist unter der Ausnehmung8b angeordnet, in welcher der Abstandshalter5 sitzt. Die Befestigungsschraube4 ist mit ihrem Kopf an dem unteren Ende des Gelenkgehäuses8 aufgehängt und mit ihrem vordersten Ende an einer Welle des Gelenkgehäuses8 befestigt, welche durch dieses hindurchtritt und unter dem hohlen Abstandshalter5 angeordnet ist. Das Bezugszeichen8a , welches noch nicht beschrieben wurde, bezeichnet eine Wellenöffnung, durch welche die Gehäusewelle2 hindurchtritt. - Wie in
8 gezeigt, tritt ein Befestigungselement4a an dem Teil des Verbindungsgelenks71 durch einen Abstandshalter5a hindurch und ist dann in dem Befestigungsloch2a der darunter liegenden Gehäusewelle2 befestigt. Der Abstandshalter5a ist in der Mitte der Gehäusewelle2 durch die Ausnehmung8b hindurch eingesetzt. Ferner tritt das Befestigungselement4 an dem Teil des Gelenkgehäuses8 durch den Abstandshalter5 hindurch und ist an der anderen darunter liegenden Welle befestigt. - Das Potentiometer
1 ist an einem Stützhalter1a befestigt und an seinem vordersten Ende mit der Gehäusewelle2 verbunden. Der Stützhalter1a ist an dem Gelenkgehäuse8 befestigt und wird gedreht, wenn das Gelenkgehäuse8 gedreht wird. Wenn das Gelenkgehäuse8 gedreht wird, erfasst das Potentiometer1 den Drehwinkel des Gelenkgehäuses8 , welches um die Gehäusewelle2 gedreht wird.
Claims (9)
- Vorrichtung zum Einstellen der Position der Wirbelsäule eines Dummy-Modells zur Beurteilung des Sitzgefühls in einem Sitz, wobei die Vorrichtung aufweist: eine Beckenplatte (
20 ); eine Mehrzahl von Lendengelenken (10 ), welche auf der Beckenplatte (20 ) gestapelt sind, im Abstand voneinander angeordnet sind, und jeweils zwei Gelenkfedern (9 ) aufweisen, von denen eine an einem vorderen Abschnitt und von denen die andere an einem hinteren Abschnitt davon installiert ist, wobei diese Abschnitte um ein Drehzentrum zentriert sind, das zwei benachbarte Lendengelenke (10 ) miteinander verbindet; Oberschenkelgelenke (40 ), welche unter der Beckenplatte (20 ) drehbar installiert und mit dem einen Ende einer jeweiligen Oberschenkelstange (50 ) verbunden sind; und Beckenschwenkelemente (30 ), welche die durch vertikales Schwenken der Oberschenkelstangen (50 ) verursachte Drehkraft der Oberschenkelgelenke (40 ) auf die Beckenplatte (20 ) übertragen und einen vertikalen Winkel der Beckenplatte (20 ) verändern wobei jedes Lendengelenk (10 ) ein Gelenkgehäuse (8 ), einen Abstandshalter (5 ), der zwischen den aufeinander gestapelten Gelenkgehäusen (8 ) angeordnet ist, und die beiden Gelenkfedern (9 ) aufweist, die vor und hinter dem Abstandshalter (5 ) angeordnet sind. - Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Beckenschwenkelemente (
30 ) das Oberschenkelgelenk (40 ) mit der Beckenplatte (20 ) verbinden, und wobei eines der Beckenschwenkelemente (30 ) mit einer vorderen Seite einer unteren Fläche der Beckenplatte (20 ) verbunden ist und ein anderes der Beckenschwenkelemente (30 ) mit einer hinteren Seite der unteren Fläche der Beckenplatte (20 ) verbunden ist. - Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Beckenschwenkelemente (
30 ) die Vorspannung oder Zugspannung einstellen. - Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei jedes Gelenkgehäuse (
8 ) über eine Gehäusewelle (2 ) gedreht werden kann, die durch das Gelenkgehäuse (8 ) in einer Querrichtung hindurchtritt. - Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei jedes Gelenkgehäuse (
8 ) an seinem unteren Ende mit der Gehäusewelle (2 ) des darunter liegenden Gelenkgehäuses (8 ) verbunden ist. - Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Abstandshalter (
5 ) hohl ist und das untere Ende jedes Gelenkgehäuses (8 ) und die Gehäusewelle (2 ) des darunter liegenden Gelenkgehäuses (8 ) mittels eines durch den Abstandshalter (5 ) hindurchtretenden Befestigungselements (4 ) aneinander befestigt sind. - Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei jedes Gelenkgehäuse (
8 ) an seiner oberen und unteren Fläche Ausnehmungen (8b ,8c ) aufweist, in welche die Enden des Abstandshalters (5 ) und der Gelenkfedern (9 ) eingesetzt sind, und wobei die Ausnehmung (8b ) für den Abstandshalter (5 ) einen Durchmesser hat, der größer als der Durchmesser des Abstandshalters (5 ) ist. - Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei jedes Lendengelenk (
10 ) einen Drehwinkelsensor (1 ) aufweist. - Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Abstandshalter (
5 ) aus elastischem Material hergestellt ist.
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