DE102011084661A1

DE102011084661A1 - Dynamisches Fahrzeugsimulationssystem verwendend eine menschliche lebenstreue Puppe und eine Sitzdruckverteilungssensoranordnung

Info

Publication number: DE102011084661A1
Application number: DE201110084661
Authority: DE
Inventors: Ashford Allen Galbreath; Terry O'Bannon
Original assignee: Lear Corp
Current assignee: Lear Corp
Priority date: 2010-10-20
Filing date: 2011-10-18
Publication date: 2012-04-26
Anticipated expiration: 2031-10-19
Also published as: US20120096960A1; CN102456280A; US9103747B2; CN102456280B; DE102011084661B4

Abstract

Ein System, das dynamische Sitzkörperdruckverteilungsdaten generiert, umfasst einen Sitz und eine Reizanlegevorrichtung, die zum Anlegen eines Reizes an den Sitz angepasst ist. Eine menschliche lebenstreue Puppe ist auf dem Sitz vorgesehen. Eine Sitzdruckverteilungssensoranordnung ist zum Generieren von dynamischen Sitzkörperdruckverteilungsdaten reagierend auf die menschliche lebenstreue Puppe, wenn die Reizanlegevorrichtung einen Reiz an den Sitz anlegt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Diese Erfindung bezieht sich generell auf eine Testvorrichtung zum genauen Simulieren einer Sitzumgebung innerhalb eines Fahrzeuges und zum Messen von Sitzdruckdaten in Reaktion auf simulierten Betrieb des Fahrzeuges. Insbesondere bezieht sich diese Erfindung auf ein dynamisches Fahrt-Fahrzeugsimulationssystem, das sowohl eine menschliche lebenstreue Puppe als auch eine Sitzdruckverteilungssensoranordnung zum Sammeln und Ausgeben von dynamischen Druckverteilungsdaten über eine Zeitperiode und eine Vielfalt von Betriebszuständen umfasst.
Nahezu alle Fahrzeuge umfassen wenigstens einen Sitz, auf dem ein Insasse des Fahrzeugs während des Betriebs des Fahrzeuges sitzt. Solch ein Sitz ist eine primäre Schnittstelle zwischen dem Insassen und dem Fahrzeug. Daher ist es sehr wichtig, dass die Sitzfunktion nicht nur in einer sicheren und zuverlässigen Art, sondern dass er auch ein maximales Maß an Komfort für den Insassen darauf bereitstellt. Deswegen verwenden Sitzhersteller eine signifikante Menge ihrer Ressourcen, um Sitze zu konstruieren, die bequem zur Verwendung innerhalb eines Fahrzeugs sind.
Um den Konstruktionsprozess zu erleichtern, ist es wichtig, genaue Daten bezüglich des Einsatzes des Sitzes während des Betriebs des Fahrzeuges zu sammeln. In einem bekannten Datensammlungsverfahren sitzt eine menschliche Testperson auf einem Sitz, der innerhalb eines realen Fahrzeugs, während es auf einer Straße betrieben wird, vorgesehen ist. In einem ähnlichen bekannten Datensammlungsverfahren sitzt die Versuchsperson auf einem Sitz, der innerhalb einer Testvorrichtung angeordnet ist, die einer Vielzahl von mechanischen Reizen ausgesetzt ist, die den Betrieb des Fahrzeuges auf einer Straße simulieren. In beiden dieser bekannten Datensammlungsverfahren wurde ein einzelner Drucksensor bereitgestellt, der die gesamte auf den kompletten Sitz in Reaktion auf den Betrieb des Fahrzeuges (unabhängig davon, ob tatsächlich oder simuliert) einwirkende Druckmenge misst. Obwohl diese Totaldruckmesssysteme einem Sitzkonstrukteur einige nützliche Informationen zur Verfügung stellen können, mangelt ihnen die Fähigkeit, ausreichend detaillierte Informationen bereitzustellen, inwiefern einzelne Bereiche des Sitzes unter hochdynamischen Bedingungen funktionieren werden.
Es ist auch bekannt, eine statische Sitzdruckverteilungscharakteristik der menschlichen Testperson auf dem Sitz zu messen. Solch eine statische Sitzdruckverteilungscharakteristik ist im Wesentliche eine zweidimensionale Repräsentation der Druckmenge, die durch die menschliche Testperson auf jeden der Vielzahl von einzelnen auf dem Sitz definierten Bereiche an einem einzelnen Zeitpunkt ausgeübt ist. Die Messung von dieser statischen Sitzkörperdruckverteilungscharakteristik wurde mittels einer relativ flachen Matte ausgeführt, die eine Vielzahl von einzelnen, in einer zweidimensionalen Anordnung angeordneten Drucksensoren umfasst. Jeder der einzelnen Drucksensoren innerhalb der Matte repräsentiert einen einzelnen Bereich von Interesse auf dem Sitz. Zunächst wird die Matte auf einer Fläche des Sitzes angeordnet, für die Messwertnamen erwünscht sind. Dann sitzt die menschliche Versuchsperson auf der Matte in einer bewegungslosen Art. Die einzelnen Drucksensoren der Matte generieren eine Vielzahl von individuellen Drucksignalen, die zum Erstellen der statischen Sitzkörperdruckverteilungscharakteristik verwendet werden. Obwohl diese statische Sitzkörperdruckverteilung eine schnelle und ökonomische Kontrolle bereitstellen kann, ob übermäßige statische Druckpunkte bezüglich anatomischer Orientierungspunkte existieren, zeigte sich, dass ein Sitz unter statischen Bedingungen komfortable Druckniveaus haben kann, aber trotzdem ungewünscht zulässt, dass einige Teile des Insassen, unter hochdynamischen Bedingungen, z. B. wenn das Fahrzeug auf einer relativ unebenen Straße betrieben ist, eine „harte” Oberfläche treffen (wie z. B. ein unterliegender Rahmen des Sitzes).
Die Einführung einer neuen Dünner-Schaum-Technologie in Fahrzeugsitzen wurde durch Bedenken behindert, dass Teile eines Insassen des Sitzes unerwünscht auf dem unterliegenden Rahmen „aufsetzen” können, wenn das Fahrzeug über einer relativ unebenen Straße betrieben ist. Konventionelle Datensammelverfahren, so wie die oben beschriebenen, haben nicht belegt, adäquat zur Bereitstellung von dynamischen Sitzkörperdruckverteilungsdaten zu sein, die gebraucht werden, um dieses Bedenken zu entkräften. Daher wäre es wünschenswert, ein dynamisches Fahrzeugfahrsimulationssystem bereitzustellen, das beides, eine menschliche lebenstreue Puppe und eine Sitzdruckverteilungssensoranordnung zum Sammeln von Druckverteilungsdaten über eine Zeitperiode und eine Vielzahl von Betriebsbedingungen umfasst.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft ein System zum Simulieren einer dynamischen Fahrumgebung innerhalb eines Fahrzeugs, das beides, eine menschliche lebenstreue Puppe, die eine menschenähnliche Druckverteilung auf einen Sitz ausüben und in menschenähnlicher Art auf durch die Testvorrichtung generierte dynamische Betriebsreize reagieren kann, und eine Sitzdruckverteilungssensoranordnung, die die dynamische Sitzdruckverteilungscharakteristik der lebenstreuen Puppe über den Sitz während dieser dynamischen Betriebsreize und einer Vielzahl von Betriebsbedingungen abtasten und messen kann.
Verschiedene Aspekte dieser Erfindung werden solchen in dem Fachgebiet Bewanderten aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform ersichtlich, wenn im Lichte der beiliegenden Abbildungen gelesen.
KURZBESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN
1 ist eine Seitenansicht einer menschlichen lebenstreuen Puppe, die einen ersten Teil eines Systems zum Simulieren einer dynamischen Fahrumgebung innerhalb eines Fahrzeugs in Übereinstimmung mit dieser Erfindung darstellt.
2 ist eine perspektivische Ansicht eines Sitzes mit einer darauf vorgesehnen Druckverteilungssensoranordnung, die einen zweiten Teil des Systems zum Simulieren einer dynamischen Fahrzeugumgebung innerhalb eines Fahrzeugs in Übereinstimmung mit dieser Erfindung darstellt.
3 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Teils der in 1 dargestellten menschlichen lebenstreuen Puppe, angeordnet auf einem Teil der in 2 dargestellten Sitzdruckverteilungssensoranordnung.
4 ist eine schematische Abbildung eines ersten Beispiels einer Druckverteilungsmessung, die durch das System zum Simulieren einer dynamischen Fahrumgebung innerhalb eines Fahrzeugs in Übereinstimmung mit dieser Erfindung gemacht werden kann.
5 ist eine schematische Darstellung eines zweiten Beispiels einer Druckverteilungsmessung, die durch das System zum Simulieren einer dynamischen Fahrumgebung innerhalb eines Fahrzeugs in Übereinstimmung mit dieser Erfindung gemacht werden kann.
6 ist ein Diagramm, das eine beispielhafte Beziehung zwischen der Druckmenge, die durch einen einzelnen der individuellen Drucksensoren der Sitzdruckverteilungssensoranordnung, dargestellt in 2, darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSGESTALTUNG
Jetzt Bezug nehmend auf die Figuren ist da in 1 eine generell mit 10 bezeichnete menschliche lebenstreue Puppe dargestellt, die einen ersten Teil eines Systems zum Simulieren einer dynamischen Fahrumgebung innerhalb eines Fahrzeugs in Übereinstimmung mit dieser Erfindung ausmacht. Die menschliche lebenstreue akustische Puppe 10 kann, wenn gewünscht, dieselbe wie in der veröffentlichen US-Patentanmeldung Nr. 2004/0101815 (Eigentum des Anmelders dieser Erfindung) beschriebene und dargestellte sein, und die Offenbarung dieser Patentanmeldung ist hiermit durch Bezugnahme einbezogen. Wie jedoch unten ersichtlich wird, braucht die menschliche lebenstreue Puppe 10 dieser Erfindung nicht jede der im Detail in dieser veröffentlichten Patentanmeldung beschriebenen spezifischen Strukturen zu umfassen. Alles, was vielmehr von der menschlichen lebenstreuen Puppe 10 dieser Erfindung benötigt ist, ist, dass maßgebliche Bestandteile davon (d. h., die Bestandteile, die mit den anderen Teilen des Systems zum Simulieren einer dynamischen Fahrumgebung innerhalb eines Fahrzeuges kuppelt (engage) oder anderweitig zusammenwirken), akkurat einen Menschen repräsentieren. Typischerweise werden diese wichtigen Bestandteile der menschlichen lebenstreuen Puppe 10 in Größe, Form, Gewicht und Reaktion auf mechanische Reize akkurat repräsentieren.
Die dargestellte menschliche lebenstreue Puppe 10 kann wie im Detail in der vorgenannten veröffentlichten Patentanmeldung beschrieben, ein beidohriges Messsystem, generell mit 12 bezeichnet, für in-situ beidohrige Tests umfassen. Das beidohrige Messsystem 12 kann jedoch, wenn gewünscht, weggelassen werden. Die dargestellte menschliche lebenstreue Puppe 10 umfasst einen lebenstreuen Kopf 14, obwohl ein solcher wiederum nicht für den Zweck dieser Erfindung benötigt ist. Ein allgemein mit 16 bezeichneter lebenstreuer Körper ist mit dem Kopf 14 verbunden. Der Körper 16 hat eine allgemein mit 18 bezeichnete skelettartige Gerüststruktur mit einer Dichte, Masse, Geometrie und Übereinstimmung, die im Wesentlichen mit der eines Menschen übereinstimmt. Eine lebenstreue Haut 20 bedeckt den Körper 16. Die Haut 20 hat substantiell anatomisch korrekte Oberflächengeometrie, Dichte und Übereinstimmung wie die eines Menschen. Der Kopf 14, der Körper 16 und die Haut 20 können aus Kunststoff, Metall oder anderem gewünschten Material geformt sein.
Die skelettartige Gerüststruktur 18 umfasst einen Schädel 22, einen Satz von Halswirbeln 24, der mit dem Schädel 22 verbunden ist, und einen Brustkorb 26, der mit dem Halswirbeln 24 verbunden ist. Der Brustkorb 26 umfasst einen Satz von Brustwirbeln 28, ein Brustbein 30 und einen Satz von Rippen, die die Brustwirbel 28 und das Brustbein 30 miteinander verbinden. Die skelettartige Struktur 18 umfasst auch einen Schultergürtel 34 und ein Kugelgelenkpaar 36 (nur eines ist dargestellt) zur jeweiligen Verbindung von Oberarmknochen 38 (nur einer ist dargestellt) an gegenüberlegenden Seiten des Brustkorbes 26. Der Schultergürtel 34 umfasst ein Schulterblattpaar 40 (nur eines ist dargestellt), die an gegenüberliegenden Seiten des Brustkorbes 26 verbunden sind, und ein Schlüsselbeinpaar 42 (nur eines ist dargestellt), die mit ihren jeweiligen Schulterblättern 40 verbunden sind. Ein generell mit 44 bezeichnetes Unterarmpaar (nur einer ist dargestellt) sind mit ihren jeweiligen Oberarmknochen 38 verbunden. Jeder der Unterarme 44 umfasst eine Speiche 46 und eine Elle 48, die gelenkartig mit dessen jeweiligem Oberarmknochen 38 verbunden sind.
Ein Satz von generell mit 50 bezeichneten Lendenwirbeln verbindet den Brustkorb 26 mit einem generell mit 52 bezeichneten Beckengürtel. Der Beckengürtel 52 umfasst einen Satz von Kreuzbeinwirbeln 54 und ein Hüftbeinpaar 56 (nur eines ist dargestellt). Ein Steißbein 58 ist mit dem Kreuzbeinwirbel 54 verbunden. Ein Paar Kugelgelenke 60 (nur eines ist dargestellt) verbinden jeweils Oberschenkelknochen 62 (nur einer gezeigt) mit ihren jeweiligen Hüftbeinen 56. Die Oberschenkelknochen 62 bilden obere Teilbereiche von generell mit 64 bezeichneten jeweiligen Beinen (nur eines ist in 1 dargestellt). Jedes der Beine 64 umfasst auch ein Schienbein 66 (nur eines ist dargestellt) und ein Wadenbein 68 (nur eines ist dargestellt). Jedes der Schienbeine 66 ist gelenkartig mit seinem jeweiligen Oberschenkelknochen 62 verbunden.
Wie in einem menschlichen Körper umfasst die dargestellte menschliche lebenstreue Puppe 10 eine Vielzahl von Gelenken 70, von denen einige oben beschrieben sind. Die Gelenke 70 der menschlichen lebenstreuen Puppe 10 haben im Wesentlichen richtige Reaktionscharakteristika wie ein menschlicher Körper, umfassend korrekte Masse und Steifigkeit. In Verknüpfung mit den anderen oben diskutierten strukturellen Körperelementen bieten die dargestellten Gelenke 70 richtige Steifigkeitsverteilungen überall in der menschlichen lebenstreuen Puppe 10. Die Gelenke 70 können von verschiedener Gestaltung, Form, Typ und Größe sein. Solche Gelenke 70 können Ellenbogengelenke, Kniegelenke, Handgelenke, Knöchelgelenke, Sprunggelenke oder andere Gelenke umfassen. Die Gelenke 70 können auch Teil einer Serie oder eines Satzes von Gelenken, wie etwa Wirbel innerhalb eines Nackens oder einer Wirbelsäule sein. Jeder Ort innerhalb der menschlichen lebenstreuen Puppe 10, wo ein Teil in Relation zu einem anderen Teil bewegt werden kann, kann als ein Gelenk angesehen werden. Die Masse und Steifigkeit der Gelenke 70 kann durch Anpassen von Dichte, Masse, Materialtyp, chemischem Aufbau, Größe, Form oder anderer aus dem Stand der Technik bekannter Gelenkparameter variiert werden.
Die Haut 20 der menschlichen lebenstreuen Puppe 10, die in der Form eines elastomeren Kunststoffs sein kann, hat vorzugweise die gleichen mechanischen Eigenschaften wie ein Großteil muskularen Gewebes in einem Zustand moderater Anspannung. Die mechanischen Eigenschaften umfassen Steifigkeit, Trägheit und Dämpfung. Z. B. kann die Haut 20 eine effektive Steifigkeit innerhalb eines Bereichs von etwa 6 kPa bis 140 kPa haben. Zum Generieren einer im Wesentlichen richtigen Reaktion zum Sammeln von dynamischen Vibrationsdaten Ist dieser Steifigkeitsbereich nicht kritisch. Daher kann die Steifigkeit außerhalb dieses Bereichs variiert werden, so lange auch die Masse zum Kompensieren der Veränderung angepasst ist. Dabei kann eine substantiell richtige Reaktion erreicht werden, aber statische und Aufprallleistung der menschlichen lebenstreuen Puppe 10 kann vermindert sein.
2 ist eine perspektivische Ansicht eines allgemein als 100 bezeichneten Sitzes, der ein Sitzunterteil 102 mit einer Außenfläche 102a und eine Rückenlehne 104 mit einer Außenfläche 104a umfasst. Obwohl diese Erfindung in Verbindung mit sowohl dem Sitzunterteil 102 als auch der Rückenlehne 104 beschrieben und gezeigt wird, wird anerkannt werden, dass diese Erfindung in Verbindung mit nur dem Sitzunterteil 102, nur der Rückenlehne 104 oder sowohl dem Sitzunterteil 102 und der Rückenlehne 104 wie gewünscht ausgeübt werden kann. Die dargestellte Rückenlehne 104 ist mit dem Sitzunterteil 102 für schwenkende Bewegung relativ dazu in herkömmlicher Art verbunden, obwohl dies nicht erforderlich ist. Der dargestellte Sitz 100 ist vorgesehen, um jeden Sitztyp, auf dem ein Fahrzeuginsasse gesetzt sein kann, zu repräsentieren. Daher ist diese Erfindung nicht auf eine spezifische Form und Struktur des dargestellten Sitzes 100 beschränkt.
Es ist bevorzugt, dass der Sitz 100 als Teil einer Testeinrichtung vorgesehen ist, die u. a. eine Reizanlegevorrichtung 100 zum Anlegen eines oder mehrerer Reize an entweder das Sitzunterteil 102 oder die Rückenlehne 104 oder an beiden umfassen kann. Die Reizanlegevorrichtung 106 kann als jede gewünschte Struktur ausgebildet sein, die einen Reiz, wie beispielsweise einen mechanischen Impuls, Vibration oder andere Bewegung an entweder das Sitzunterteil oder die Rückenlehne oder an beide anlegen kann. Zum Beispiel kann die Reizanlegevorrichtung 106 als ein konventioneller Sechsachsen-Rütteltisch mit mechanischen, hydraulischen oder pneumatischen Aktuatoren, die den gewünschten Reiz an den Sitz 100 anlegen können, ausgebildet sein. Alternativ kann der Sitz 100 als Teil eines tatsächlichen Fahrzeugs, das auf einer Straße betrieben sein kann, vorgesehen sein.
2 zeigt auch eine allgemein als 110 bezeichnete, auf dem Sitz 100 vorgesehene Druckverteilungssensoranordnung, wobei der Sitz 100 einen zweiten Teil des Systems zum Simulieren einer dynamischen Fahrumgebung innerhalb eines Fahrzeugs in Übereinstimmung mit dieser Erfindung darstellt. Die gezeigte Druckverteilungssensoranordnung 110 umfasst eine Sitzunterteildruckverteilungssensoranordnung 112, die mit dem Sitzunterteil 102 verbunden ist. Wie unten ausführlicher beschrieben wird, ist die Sitzunterteildruckverteilungssensoranordnung 112 vorgesehen, um eine Druckverteilung über einige oder alle auf das Sitzunterteil 102 während des Betriebs des Systems zum Simulieren einer dynamischen Fahrumgebung innerhalb eines Fahrzeugs dieser Erfindung aufzunehmen. In der dargestellten Ausgestaltung ist die Sitzunterteildruckverteilungssensoranordnung 112 auf der Außenfläche 102a des Sitzunterteils 102 gestützt. Es ist jedoch zu beachten, dass die Sitzunterteildruckverteilungssensoranordnung 112 an jedem gewünschten Ort der Außenseite der Sitzunterteil 102 vorgesehen sein kann. Zusätzlich kann die Sitzunterteildruckverteilungssensoranordnung 112, wenn gewünscht, im Inneren des Sitzunterteils 102 vorgesehen sein.
In der dargestellten Ausgestaltung ist die Sitzunterteildruckverteilungssensoranordnung 112 als eine relativ flache Matte ausgebildet, die relativ flexibel ist. Wie in 2 gezeigt, sind eine Vielzahl von individuellen Drucksensoren 112a über die Sitzunterteildruckverteilungssensoranordnung 112 verteilt. Die Anzahl und relative Anordnung der individuellen Drucksensoren 112a kann wie gewünscht festgelegt werden. Die individuellen Drucksensoren 112a definieren jeweils eine Vielzahl von individuellen Gebieten von Interesse innerhalb der Sitzunterteildruckverteilungssensoranordnung 112. Die einzelnen Drucksensoren 112a der Sitzunterteildruckverteilungssensoranordnung 112 selbst sind üblich im Stand der Technik und generieren jeweils eine Vielzahl von individuellen Drucksignalen, die repräsentativ für die darauf angewandte Druckmenge sind, wie in größerem Detail unten beschrieben wird. Die Sitzunterteildruckverteilungssensoranordnung 112 kann jedoch als jede gewünschte Struktur ausgebildet sein, die während des Betriebs des Systems zum Simulieren einer dynamischen Fahrumgebung innerhalb eines Fahrzeuges der Erfindung fähig zum Aufnehmen der Druckverteilung über das ganze Sitzunterteil 102 oder über Teile davon ist.
Gleichermaßen umfasst die dargestellte Druckverteilungssensoranordnung 110 auch eine Rückenlehnendruckverteilungssensoranordnung 114, die mit der Rückenlehne 104 verbunden ist. Wie unten in größerem Detail beschrieben wird, ist die Rückenlehnendruckverteilungssensoranordnung 114 vorgesehen, um während des Betriebs des Systems zum Simulieren einer dynamischen Fahrumgebung innerhalb eines Fahrzeugs von dieser Erfindung eine Druckverteilung über die gesamte Rückenlehne 104 oder Teile davon aufzunehmen. In der dargestellten Ausgestaltung ist die Rückenlehnendruckverteilungssensoranordnung 114 auf der Außenfläche 104a der Rückenlehne 104 getragen. Es ist jedoch zu beachten, dass die Rückenlehnendruckverteilungssensoranordnung 114 an jedem gewünschten Ort auf der Außenseite der Rückenlehne 104 vorgesehen sein kann. Zusätzlich kann die Rückenlehnendruckverteilungssensoranordnung 114, wenn gewünscht, innerhalb des Inneren der Rückenlehne 104 vorgesehen sein.
In der dargestellten Ausgestaltung ist die Rückenlehnendruckverteilungssensoranordnung 114 als eine relativ flache Matte ausgebildet, die relativ flexibel ist. Wie in 2a gezeigt, sind eine Vielzahl von einzelnen Drucksensoren 114a über die Rückenlehnendruckverteilungssensoranordnung 114 verteilt. Die Anzahl und relative Position der einzelnen Drucksensoren 114a kann wie gewünscht festgelegt werden. Die individuellen Drucksensoren 114 definieren jeweils eine Vielzahl von individuellen Bereichen von Interesse innerhalb der Rückenlehnendruckverteilungssensoranordnung 114. Die einzelnen Drucksensoren 114a der Rückenlehnendruckverteilungssensoranordnung 114 selbst sind üblich im Stand der Technik und generieren eine jeweilige Vielzahl von einzelnen Drucksignalen, die für die darauf angelegte Druckmenge repräsentativ sind, wie unten in größerem Detail beschrieben wird. Die Rückenlehnendruckverteilungssensoranordnung 114 kann jedoch als jede gewünschte Struktur ausgebildet sein, die fähig ist, während des Betriebs des Systems zum Simulieren einer dynamischen Fahrumgebung innerhalb eines Fahrzeugs dieser Erfindung die Druckverteilung über die gesamte Rückenlehne 104 oder Teile davon aufzunehmen. Ein Beispiel einer Anordnung, die als die Sitzunterteildruckverteilungssensoranordnung 112 und/oder die Rückenlehnendruckverteilungssensoranordnung 114 funktionieren kann, ist das Aufnahme-/Positionierungsdruckaufzeichnungssystem, das von Tekscan, Inc. aus Süd Boston, Massachusetts unter dem Markennamen CONFORMat^® kommerziell verfügbar ist.
3 zeigt einen Teil der in 1 dargestellten menschlichen lebenstreuen Puppe 10 auf einem Teil der in 2 dargestellten Druckverteilungssensoranordnung 110 angeordnet, um das System zum Simulieren einer dynamischen Fahrumgebung innerhalb eines Fahrzeugs in Übereinstimmung mit dieser Erfindung bereitzustellen. Das Gewicht der menschlichen lebenstreuen Puppe 10 übt, wenn darauf positioniert, inhärent eine Druckverteilung über das Sitzunterteil 102 und die Rückenlehne 104 (oder beide) aus. Diese statische Sitzdruckverteilungscharakteristik kann durch die Sitzunterteildruckverteilungssensoranordnung 112 und/oder die Rückenlehnendruckverteilungssensoranordnung 114 gemessen werden. Wie oben diskutiert, kann solch eine statische Sitzdruckverteilungscharakteristik jedoch nicht ausreichend detaillierte Informationen darüber bereitstellen, wie einzelne Bereiche des Sitzes unter hochdynamischen Bedingungen funktionieren werden.
4 ist eine schematische Darstellung einer ersten durch das System gemachten Druckverteilungsmessung, wenn die Reizanlegevorrichtung 106 nicht in Betrieb ist oder zum Anlegen eines mechanischen Reizes einer relativ kleinen Magnitude betrieben ist. Wie darin gezeigt, repräsentiert die in 4 dargestellte erste Druckverteilungsmessung eine Druckverteilungsmessung eine relativ kleinen Kraftmenge, die von der menschlichen lebenstreuen Puppe 10 über das Sitzunterteil 102 (oder alternativ, die Rückenlehne 104) als Reaktion auf den mechanischen Reiz der relativ kleinen Magnitude ausgeübt ist. Wie darin gezeigt, sind die Ausmaße der durch jeden der einzelnen Drucksensoren 112a und 114a aufgenommen Drücke relativ klein.
Andererseits ist 5 eine schematische Darstellung einer zweiten von dem System gemachten Druckverteilungsmessung, wenn die Reizanlegevorrichtung 106 im Betrieb ist oder betrieben ist, um einen mechanischen Reiz von relativ großer Magnitude anzulegen. Wie darin gezeigt, repräsentiert die in 5 gezeigte zweite Druckverteilungsmessung eine Druckverteilungsmessung einer relativ großen Kraftmenge, die durch die menschliche lebenstreuen Puppe 10 über das Sitzunterteil 102 (oder alternativ, die Rückenlehne 104) als Reaktion auf den mechanischen Reiz der relativ großen Magnitude ausgeübt ist. Wie darin gezeigt, sind die Größenordnungen der durch jeden der einzelnen Drucksensoren 112a und 114a aufgenommenen Drücke relativ groß.
Wie in 4 und 5 gezeigt, kann jede der ersten und zweiten Druckverteilungsmessungen als ein zweidimensionales Feld von einzelnen Druckmessbereichen dargestellt sein. Jeder der einzelnen Druckmessbereiche innerhalb des zweidimensionalen Feldes repräsentiert einen entsprechenden Bereich auf entweder den zugehörigen einzelnen Drucksensoren 112a oder den zugehörigen einzelnen Drucksensoren 114a, die jeweils innerhalb der Druckverteilungssensoranordnungen 112 und 114 vorgesehen sind. Folglich repräsentiert jede der einzelnen Druckmessbereiche die Größenordnung des Drucks, der durch die menschlichen lebenstreuen Puppe 10 an jedem beliebigen Zeitpunkt ausgeübt ist. Die Größenordnung der tatsächlichen Druckmessung kann in jeder gewünschten Weise ausgedrückt sein. Z. B. kann die Größenordnung von diesen tatsächlichen Druckmessungen in verschiedenen Abstufungen von Grau (wie in der dargestellten Ausführungsform gezeigt), verschiedenen Farben oder jeder anderen unterscheidbaren Art gezeigt sein.
Das System dieser Erfindung misst die Änderungen in der Druckverteilung über das Sitzunterteil 102 und/oder die Rückenlehne 104 in unterschiedlichen Zeitpunkten und in Reaktion auf verschiedene durch die Reizanlegevorrichtung 106 angelegte mechanische Reize und generiert Druckverteilungsmessungen in Übereinstimmung mit diesen Messungen. Daher stellt das System dieser Erfindung dynamische Sitzkörperdruckverteilungsdaten bereit, die in der Konstruktion von Fahrzeugsitzen wie oben beschrieben als sehr nützlich gefunden werden. Durch Anlegen einer Vielzahl von mechanischen Reizen an den Sitz 100 über eine Zeitperiode kann eine Vielzahl von dynamischen Druckmessungen durch die Druckverteilungssensoranordnung 110 gemacht werden, um die gewünschten dynamischen Sitzkörperdruckverteilungsdaten bereitzustellen. Es sollte beachtet werden, dass die Druckverteilungsmessungen, die in 4 und 5 gezeigt sind, bloß von beispielhafter Natur sind und daher nicht beabsichtigt sind, den Rahmen dieser Erfindung in irgendeiner Weise einzuschränken.
Es ist bekannt, dass alle mechanischen Körper eine natürliche Resonanzfrequenz aufweisen, bei der sie dazu neigen zu vibrieren, wenn sie periodischen mechanischen Reizen unterworfen sind. Diese natürliche Resonanzfrequenz ist eine inhärente Eigenschaft des mechanischen Körpers und basiert auf vielen Faktoren, inklusive dessen Zusammensetzung, Größe und Form. Im Kontext dieser Erfindung hat das kombinierte System aus der menschlichen lebenstreuen Puppe 10 und dem Sitz 110, auf dem die menschliche lebenstreue Puppe 10 angeordnet ist, solch eine natürliche Resonanzfrequenz. Maßgeblicher wird jeder der einzelnen Bereiche von Interesse auf dem Sitz 100 (die durch die einzelnen Drucksensoren 112a und 114a definiert sind) eine einzigartige natürliche Resonanzfrequenz haben, die auf (u. a.) der spezifischen Gewichtsmenge und Geometrie des lokalisierten Teils der menschlichen lebenstreuen Puppe 10, die darauf angeordnet ist, basiert.
6 ist ein Diagramm, das einen beispielhaften Zusammenhang zwischen der Menge von Druck, der durch einen einzelnen der individuellen Drucksensoren 112a und 114a der in 2 dargestellten Sitzdruckverteilungssensoranordnung als eine Funktion der Frequenz der darauf angewendeten mechanischen Bereiche aufgenommen ist. Das Diagramm ist beabsichtigt, um darzustellen, dass in diesem einzelnen individuellen Bereich von Interesse auf den Sitz 100 die menschliche lebenstreue Puppe 10 in Reaktion auf das Anlegen der mechanischen Reize einiger Frequenzen (im Diagramm durch relativ lange vertikale Linien angedeutet) signifikanter reagiert. Z. B. deutet das Diagramm an, dass in diesem einzelnen individuellen Bereich von Interesse auf dem Sitz 100 die menschliche lebenstreue Puppe 10 in Reaktion auf das Anlegen von mechanischen Reizen mit einer Frequenz von etwa 4,0 Hertz signifikanter reagiert, als sie es in Reaktion auf das Anlagen von mechanischen Reizen mit einer Frequenz von etwa 5,0 Hertz tut. Ein anderer individueller Bereich von Interesse auf dem Sitz 100 kann jedoch die menschliche lebenstreue Puppe 10 in Reaktion auf das Anlegen von mechanischen Reizen mit einer Frequenz von 5,0 Hertz signifikanter reagieren, als sie es in Reaktion auf das Anlagen von mechanischen Reizen mit einer Frequenz von etwa 4,0 Hertz tut.
Die kombinierte Verwendung der menschlichen lebenstreuen Puppe 10 und der Druckverteilungssensoranordnung 110 dieser Erfindung erbringt Druckverteilungsdaten, die bisher nicht verfügbar waren. Wie oben erwähnt, wurde der Einsatz neuer, Dünner-Schaum-Technologien in Sitzen (wie das gezeigte Sitzunterteil 102) durch eine Angst, dass ein Insasse des Sitzes wahrscheinlich auf dem unterliegenden Rahmen „aufsetzen” würde, wenn das Fahrzeug über eine unebene Straße betrieben ist, gehemmt. Die Bestimmung der natürlichen Resonanzfrequenz für jeden der einzelnen Bereiche von Interesse auf dem Sitz 100 (welche, wieder, durch die einzelnen Drucksensoren 112a und 114a definiert sind) ist wichtig, weil jeder einzelne Bereich von Interesse unterschiedlich in Reaktion nicht nur auf die Größe der in Verbindung mit Teilen der menschlichen lebenstreuen Puppe 10 angewandten mechanischen Reize, sondern auch auf die Frequenz von solchen mechanischen Reizen, reagiert. Daher stellt das System dieser Erfindung eine dynamische Sitzdruckverteilungscharakteristik bereit, die wertvolle Daten zum Assistieren beim Entwurf von Sitzen, die unter einer Vielzahl von Betriebsbedingungen komfortabel sind, hervorbringt.
Daher kann gesehen werden, dass diese Erfindung eine schnelle, sichere und kosteneffiziente Straßenfahrsimulation ermöglicht, die hilft, die kompletten dynamischen Voraussetzungen für die Sitzkonstruktion vorauszusagen. Die menschlichen lebenstreuen Puppe 10 (mit ihrer lebenstreuen Masse, Masseverteilung, Form, skelettartigen Geometrie und Kinematik, mechanischen Übereinstimmung und anderen Kriterien, die typischen Menschen entsprechen) stellt sowohl eine realistische Spur einer Druckverteilung eines menschlichen Körpers, als auch eine Reaktion auf Vibrationen, die ähnlich ist der von menschlichen Testpersonen, bereit. Die menschlichen lebenstreuen Puppe 10 ermöglicht außerdem gewünschte Reproduzierbarkeit verbunden mit Konstruktionsmodellen.
Das Prinzip und der Betriebsmodus dieser Erfindung wurden in seiner bevorzugten Ausgestaltung erläutert und dargestellt. Es muss jedoch verstanden sein, dass diese Erfindung anders als speziell erläutert und gezeigt durchgeführt werden kann, ohne von dessen Geist und Rahmen abzuweichen.

Claims

Ein System zum Generieren von dynamischen Druckverteilungsdaten eines Sitzkörpers, umfassend: einen Sitz; eine reizanlegende Vorrichtung, die angepasst ist, um einen Reiz an den Sitz anzulegen; eine auf dem Sitz vorgesehene menschliche lebenstreue Puppe; und eine Sitzdruckverteilungssensoreinrichtung, die zum Generieren von dynamischen Sitzkörperdruckverteilungsdaten auf die menschliche lebenstreue Puppe reagierend ist, wenn die reizanlegende Vorrichtung einen Reiz an den Sitz anlegt.
Das in Anspruch 1 definierte System, wobei die Sitzdruckverteilungssensoranordnung auf einer Fläche des Sitzes vorgesehen ist und wobei die menschliche lebenstreue Puppe auf der Sitzdruckverteilungssensoranordnung vorgesehen ist.
Das in Anspruch 1 definierte System, wobei die Sitzdruckverteilungssensoranordnung innerhalb des Sitzes vorgesehen ist und wobei die menschliche lebenstreue Puppe auf dem Sitz vorgesehen ist.
Das in Anspruch 1 definierte System, wobei der Sitz ein Sitzunterteil und eine Rückenlehne umfasst, die menschliche lebenstreue Puppe entweder auf der Sitzunterteil oder auf der Rückenlehne vorgesehen ist und die Sitzdruckverteilungssensoranordnung reagierend auf die menschliche lebenstreue Puppe auf entweder der Sitzunterteil oder der Rückenlehne ist.
Das in Anspruch 1 definierte System, wobei der Sitz ein Sitzunterteil und eine Rückenlehne umfasst, die menschliche lebenstreue Puppe sowohl auf dem Sitzunterteil als auch der Rückenlehne vorgesehen ist und die Sitzdruckverteilungssensoranordnung reagierend auf die menschliche lebenstreue Puppe sowohl auf der Sitzunterteil als auch der Rückenlehne ist.
Das in Anspruch 1 definierte System, wobei die Sitzdruckverteilungssensoranordnung eine Vielzahl von einzelnen Drucksensoren umfasst.
Das in Anspruch 6 definierte System, wobei die einzelnen Drucksensoren in einem zweidimensionalen Feld angeordnet sind.
Das in Anspruch 1 definierte System, wobei die dynamischen Sitzkörperdruckverteilungsdaten als ein zweidimensionales Feld von einzelnen Druckmessbereichen dargestellt sind.
Ein Verfahren zum Erzeugen von dynamischen Druckverteilungsdaten eines Sitzkörpers, umfassend die Schritte: (a) Bereitstellen eines Sitzes; (b) Bereitstellen einer menschlichen lebenstreuen Puppe auf dem Sitz; (c) Anlegen eines Reizes an den Sitz; (d) Erzeugen von dynamischen Sitzkörperdruckverteilungsdaten, wenn der reizanlegende Mechanismus einen Reiz an den Sitz anlegt.
Das in Anspruch 9 definierte Verfahren, wobei Schritt (a) durch Bereitstellen einer Sitzdruckverteilungssensoranordnung auf einer Fläche des Sitzes durchgeführt ist und wobei Schritt (b) durch Bereitstellen der menschlichen lebenstreuen Puppe auf der Sitzdruckverteilungssensoranordnung durchgeführt ist.
Das in Anspruch 9 definierte Verfahren, wobei Schritt (a) durch Bereitstellen einer Sitzdruckverteilungssensoranordnung innerhalb des Sitzes durchgeführt ist und wobei Schritt (b) durch Bereitstellen der menschlichen lebenstreuen Puppe auf dem Sitz durchgeführt ist.
Das in Anspruch 9 definierte Verfahren, wobei Schritt (a) durch Bereitstellen eines Sitzes, der ein Sitzunterteil und eine Rückenlehne umfasst, durchgeführt ist, Schritt (b) durch Bereitstellen der menschlichen lebenstreuen Puppe entweder auf dem Sitzunterteil oder der Rückenlehne durchgeführt ist und Schritt (d) durch Erzeugen von dynamischen Sitzkörperdruckverteilungsdaten durchgeführt ist, wenn die reizanlegende Vorrichtung einen Reiz entweder an das Sitzunterteil oder die Rückenlehne anlegt.
Das in Anspruch 9 definierte Verfahren, wobei Schritt (a) durch Bereitstellen eines Sitzes, der ein Sitzunterteil und eine Rückenlehne umfasst, durchgeführt ist, Schritt (b) durch Bereitstellen der menschlichen lebenstreuen Puppe entweder auf dem Sitzunterteil oder der Rückenlehne durchgeführt ist und Schritt (d) durch Erzeugen von dynamischen Sitzkörperdruckverteilungsdaten durchgeführt ist, wenn die reizanlegende Vorrichtung einen Reiz sowohl an die Sitzfläche als auch die Rückenlehne anlegt.
Das in Anspruch 9 definierte Verfahren, wobei Schritt (a) durch Bereitstellen einer Sitzdruckverteilungssensoranordnung umfassend einer Vielzahl von einzelnen Drucksensoren durchgeführt ist.
Das in Anspruch 14 definierte Verfahren, wobei die einzelnen Drucksensoren in einem zweidimensionalen Feld angeordnet sind.
Das in Anspruch 9 definierte Verfahren, wobei Schritt (d) durch Wiedergeben der dynamischen Sitzkörperdruckverteilungsdaten als ein zweidimensionales Feld von einzelnen Druckmessregionen durchgeführt ist.
Das in Anspruch 9 definierte Verfahren, wobei Schritt (d) durch Generieren der dynamischen Sitzkörperdruckverteilungsdaten als Reaktion auf Reiz verschiedener Frequenzen durchgeführt ist.