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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung wenigstens eines Funktionsparameters einer Kopfraumheizung eines Kraftfahrzeugs.
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Moderne Cabriolets verfügen über eine Kopfraumheizung im Kraftfahrzeugsitz, mit der es möglich ist, bei geöffnetem Verdeck Warmluft in den Kopf- oder Nackenbereich des Fahrers oder Beifahrers zu führen, um unangenehme Zugerscheinungen und Luftverwirbelungen im Kopfbereich zu kompensieren und dem Fahrer bzw. Beifahrer ein angenehmes Fahrgefühl zu vermitteln. Wesentlich hierfür ist die möglichst vollständige, großräumige Umströmung des Kopf- und Schulterbereichs. Jedoch ergeben sich während der Fahrt abhängig beispielsweise von der Fahrgeschwindigkeit wechselnde Strömungsbedingungen in diesem Bereich, die sich unterschiedlichst auf die Strömung der Warmluft auswirken.
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Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, die es ermöglicht, die Funktion respektive Arbeitsweise einer solchen Kopfraumheizung zu testen und durch Ermittlung wenigstens eines Funktionsparameters bewerten zu können.
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Zur Lösung dieses Problems ist erfindungsgemäß eine Vorrichtung zur Ermittlung wenigstens eines Funktionsparameters einer Kopfraumheizung eines Kraftfahrzeugs vorgesehen, umfassend ein Montagegestell für den Kraftfahrzeugsitz, einen wenigstens den Kopf- und Schulterbereich einer Person abbildenden Dummy, ein sitzseitig anzuordnendes Befestigungsgestell für den Dummy sowie eine Rauchgaserzeugungseinrichtung, die mit einem sitzseitig vorgesehenen Einlass lösbar verbindbar ist, wobei über den Einlass zugeführtes Rauchgas zu wenigstens einer sitzseitig vorgesehenen, zum Kopf- oder Schulterbereich gerichteten Auslassöffnung strömt und dort austritt, sowie umfassend ein oder mehrere Sensormittel, das oder die am Dummy und/oder extern dazu angeordnet sind und die der Erfassung des wenigstens einen Funktionsparameters während der Umströmung des Dummys mit Rauchgas dienen.
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Erfindungsgemäß wird eine Testvorrichtung angegeben, mit der unter Verwendung von Rauchgas, das die in realiter abgegebene Warmluft simuliert, überprüft werden kann, wie sich die aus der Auslassöffnung in Richtung des Kopfes oder Schulterbereichs ausgeströmte Warmluft im Realfall verteilt.
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Hierzu weist die Vorrichtung ein Montagegestell für einen Kraftfahrzeugsitz, der eine solche Kopfraumheizung aufweist bzw. in dessen Lehne die entsprechenden Luftführungskanäle verbaut sind, auf. Das Montagegestell verfügt über entsprechende Befestigungsmittel, an denen der Kraftfahrzeugsitz, der natürlich einem Kraftfahrzeugsitz entspricht, wie er real in Serie im Cabriolet verbaut wird, befestigt werden kann, und zwar in reproduzierbar nachvollziehbaren Positionen, d. h. dass für Nachfolgemessungen stets dieselbe Sitzposition eingestellt ist respektive montiert werden kann, um Vergleichsmessungen mit gleicher Sitzposition vornehmen zu können.
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Ferner umfasst die Vorrichtung einen entsprechenden Dummy, der den Kopf- und Schulterbereich einer auf dem Sitz befindlichen Person simuliert. Zur Anordnung des Dummys ist ein sitzseitig anzuordnendes Befestigungsgestell vorgesehen, beispielsweise umfassend eine entsprechende Sitzschale, über die das Gestell sitzseitig eingestellt werden kann und über die es gegebenenfalls auch am Sitz befestigt werden kann. An diesem Befestigungsgestell ist über eine geeignete Adaptergeometrie eine Schnittstelle realisiert, an der der Dummy befestigt werden kann.
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Sitzseitig ist schließlich ein Einlassanschluss vorgesehen, der entweder dem tatsächlichen Warmlufteinlassanschluss entspricht, oder der zu Testzwecken separat angeordnet ist. An diesem wird eine Zufuhrleitung einer Rauchgaserzeugungseinrichtung angeschlossen, über die Rauchgas dem Kopfraumheizungskanal zugeführt wird, über den es schließlich zur Auslassöffnung strömt, die entweder an der Oberkante der Sitzlehne angeordnet ist, also unterhalb der Kopfstütze, oder – bei einteiligen Sitzen mit integrierter Kopfstütze – im oberen Lehnenbereich. Die Auslassöffnung ist in jedem Fall in Richtung des Kopf-, Nacken- und Schulterbereichs gerichtet.
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Schließlich ist ein oder sind vorzugsweise mehrere Sensormittel vorgesehen, die entweder am Dummy oder extern zum Dummy angeordnet sind, wobei bei Verwendung mehrerer Sensormittel vorzugsweise sowohl am Dummy als auch extern dazu diverse Sensormittel angeordnet sind. Diese Sensormittel dienen dazu, Informationen respektive Daten aufzunehmen, die eine Charakterisierung der Funktionsweise der Kopfraumheizung ermöglichen, insbesondere hinsichtlich der Verteilung und Menge des ausgeblasenen Rauchgases, was gleichbedeutend für die entsprechenden Parameter bezüglich der tatsächlich abgegebenen Warmluft im Betrieb ist.
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Zum Testen wird nun nach Montage des Sitzes sowie des Befestigungsgestells und Anordnung des Dummys über die Rauchgaserzeugungseinrichtung Rauchgas zugeführt, das den Dummy umströmt. Das oder die Sensormittel nehmen während der Umströmung die entsprechenden Messwerte oder Daten auf, die anschließend mit einer entsprechenden Steuerungseinrichtung zur Ermittlung des oder der extrahierbaren und zur Funktionsbeschreibung erforderlichen Funktionsparameter ausgewertet werden.
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Die Vorrichtung lässt darüber hinaus auch ohne Weiteres die Simulation unterschiedlicher Bedingungen zu. Wird der Vorrichtung beispielsweise ein dem realen Cabriolet entsprechender Vorbau umfassend Kühlerhaube nebst Windschutzscheibe und Türen vorgesetzt, vor dem wiederum eine Ventilationseinrichtung angeordnet ist, so kann bei Betrieb der Ventilationseinrichtung der Fahrtwind simuliert werden, der das Kraftfahrzeug umströmt und der im Kopfbereich des Fahrers – vorliegend natürlich des Dummys – zu Luftverwirbelungen und dergleichen führt, die sich letztlich auf die Luftverteilung der Warmluft auswirken. Im Vorliegenden kann hierdurch also ein Zustand simuliert werden, dessen Auswirkung durch Erfassen der Funktionsparameter während der Rauchgasumströmung überprüft respektive ermittelt werden können.
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Als Funktionsparameter können – je nach verwendeten Sensormitteln – unterschiedliche Informationen erfasst werden. Denkbar ist eine Erfassung der Luftmasse, also der Menge an den Kopf umströmendem Rauchgas, wie der Luftrichtung, in welcher sich das Rauchgas je nach Situation ausbreitet, wie auch die Luftverteilung bei verschiedenen Personengruppen, die über den Dummy simuliert werden können, worauf nachfolgend noch eingegangen wird. Auch die Temperaturverteilung kann als relevanter Funktionsparameter erfasst werden.
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Um die Erfassung der entsprechenden Funktionsparameter zu ermöglichen, dienen wie beschrieben das oder die entsprechenden Sensormittel. Zweckmäßigerweise sind dummyseitig wenigstens ein Temperatursensor und/oder wenigstens ein Luftmassensensor angeordnet, über die entsprechende Temperaturwerte wie auch Mengenwerte während der Rauchgasumströmung erfasst werden können. Das Rauchgas selbst, das beispielsweise mit einer bestimmten Temperatur zugeführt wird und ausströmt, verteilt sich nach dem Austritt aus der Auslassöffnung, so dass nicht überall am zu umströmenden Bereich vergleichbare Mengen strömen. Hieraus ergibt sich ein variierendes Temperaturprofil, das mittels eines oder bevorzugt mehrerer, vorzugsweise wenigstens dreier Temperatursensoren, die verteilt am Dummy angeordnet sind, erfasst werden kann.
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Auch der Luftmassensensor, von denen ebenfalls bevorzugt mehrere am Dummy verteilt vorgesehen sind, ermöglicht die Erfassung eines Profils hinsichtlich der Luftmasse, wie sich also das ausströmende Rauchgas mengenmäßig relativ zum Dummy verteilt.
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Über diese Sensormittel respektive unterschiedlichen Sensoren, von denen wie gesagt bevorzugt jeweils mehrere am Dummy angeordnet sind, um entsprechende Profile aufnehmen zu können, können also relevante Informationen hinsichtlich Temperatur und Luftmasse respektive Temperaturverteilung und Luftmassenverteilung ermittelt werden.
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Besonders zweckmäßig werden als Sensormittel eine oder vorzugsweise mehrere sitzextern angeordnete Kameras verwendet, die Bilder zumindest des Dummys während der Umströmung mit Rauchgas aufnehmen, welche Bilder mittels einer Steuerungs- und Verarbeitungseinrichtung (die natürlich auch entsprechende Messwerte dummyseitig angeordneter Sensoren verarbeitet) bezüglich des wenigstens einen Funktionsparameters ausgewertet werden. Mittels der einen oder der mehreren Kameras werden folglich Bilder respektive Filme während der Rauchgasumspülung aufgenommen, die auch rein optisch die Verteilung des Rauchgases – das natürlich sichtbar ist – zeigen. Eine entsprechende Verarbeitungssoftware, über die die Steuerungs- und Verarbeitungseinrichtung verfügt, ist nun in der Lage, die entsprechenden Bilder respektive Filme auszuwerten, um Informationen wie beispielsweise die zentrale Ausbreitungsrichtung oder das Ausbreitungsvolumen etc. zu ermitteln.
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Wie beschrieben sind bevorzugt mehrere verteilt positionierte Kameras vorgesehen, wobei bevorzugt eine Kamera seitlich des Dummys und eine weitere Kamera, vorzugsweise um 90° versetzt zur ersten Kamera, oberhalb des Dummys oder vor dem Dummy positioniert ist. Dies ermöglicht es, den Dummy und damit die Rauchgasverteilung aus unterschiedlichen Projektionsrichtungen aufzunehmen, um so Informationen über das gesamte Ausbreitungsvolumen des Rauchgases zu erhalten.
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Kommt, wie einleitend beschrieben, eine der Vorrichtung vorgeschaltete Kraftfahrzeuggeometrie zum Einsatz, wird also letztlich die erfindungsgemäße Vorrichtung in ein reales Cabriolet verbaut, und wird ein Gebläse vorgeschaltet, das den Fahrtwind simuliert, so kann insbesondere über die mehreren Kameras sehr genau die Auswirkung des simulierten Fahrtwindes respektive der hieraus sich ergebenden Luftverwirbelungen im offenen Cabriolet auf die Rauchgasverteilung und damit auf die reale Warmluftverteilung erfasst werden. Gestützt auf diese Informationen – unabhängig davon, ob sie nun von den diversen Sensoren oder den Kameras geliefert werden – können Aussagen getroffen werden, wo und beispielsweise in welchen Situationen die Warmluftumströmung der geforderten Art und Weise entspricht, und in welchen Situationen nicht. Hierauf kann sodann durch Veränderung beispielsweise der Geometrie der Auslassöffnung, der Anordnung der Auslassöffnung oder der – gegebenenfalls fahrsituationsabhängigen – Variation der Warmluftzufuhr, sowohl hinsichtlich Menge als auch Temperatur und Ähnliches, reagiert werden.
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Um eine einfache Auswertung aufgenommener Kamerabilder zu ermöglichen ist zweckmäßigerweise wenigstens eine Referenzplatte mit einer Rastereinteilung vorgesehen, die positionstreu relativ zum Sitz am Sitz selbst oder an dem Montagegestell befestigbar ist, und die im Aufnahmefeld der oder wenigstens einer Kamera positioniert ist. Alternativ oder zusätzlich kann auch wenigstens eine Referenzplatte mit einer Rastereinteilung vorgesehen sein, die am Befestigungsgestell anstelle des Dummys befestigbar ist. Über eine solche im jeweiligen Kamerabild ersichtliche Referenzplatte, die natürlich insoweit transparent ist, als dass das dahinter strömende Rauchgas zu sehen ist, in Verbindung mit der Rastereinteilung kann auf einfache Weise auch optisch für den Betrachter die Rauchgasverteilung erkannt und bewertet werden. Die positionstreue Anordnung am Sitz oder am Montagegestell respektive am Befestigungsgestell ermöglicht es ferner, die Referenzplatte reproduzierbar anzuordnen, um entsprechende Vergleichsaufnahmen vornehmen zu können.
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Das Befestigungsgestell ist zweckmäßigerweise in seiner Höhe variabel, so dass der Dummy in verschiedenen Positionen relativ zur Auslassöffnung positionierbar ist. Dies ermöglicht es, letztlich unterschiedliche Personen zu simulieren, also größere und kleinere Positionen, deren Kopfposition je nach Größe natürlich jeweils unterschiedlich relativ zur Auslassöffnung ist.
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Schließlich sind am Dummy vorzugsweise mehrere freiliegende Fäden angeordnet, die sich bei Umströmung mit Rauchgas der Strömungsrichtung entsprechend ausrichten. Diese Strömungsfäden, die insbesondere bei Verwendung einer oder mehrerer Kameras auch im Kamerabild sichtbar sind, geben darüber hinaus optisch Auskunft, wie die lokalen Strömungsrichtungen des Rauchgases am respektive um den Dummy sind, und wie sich die Strömung letztlich richtungsmäßig auch verteilt, da sich jeder Faden einzeln ausrichtet.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnungen:
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1 eine Prinzipdarstellung in Perspektivansicht einer Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Testvorrichtung,
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2 eine Seitenansicht der Testvorrichtung,
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3 eine Aufsicht auf den Dummy,
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4 eine Seitenansicht während der Umspülung mit Rauchgas bei Integration der Vorrichtung in ein reales Cabriolet,
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5 eine Prinzipdarstellung einer zusätzlich angeordneten Referenzplatte seitlich des Dummys,
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6 eine Darstellung mit Referenzplatte oberhalb des Dummys und
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7 eine Prinzipdarstellung einer am Befestigungsgestell anstelle des Dummys angeordneten Referenzplatte.
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1 zeigt in Form einer perspektivischen Prinzipdarstellung eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1, umfassend ein Montagegestell 2 mit Tragplatte 3 und darauf angeordneten Montageschienen 4, auf welchen Montageschienen ein Kraftfahrzeugsitz 5 mit integrierter Kopfraumheizung befestigbar ist. Die Montageschienen 4 können den Schienen entsprechen, wie sie auch in einem Serienfahrzeug verbaut werden, so dass ein Seriensitz oder für die Serie zu konzipierender Sitz verbaut werden kann.
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Auf dem Fahrzeugsitz ist ein Befestigungsgestell 6 angeordnet, umfassend eine Sitzschale 7, die sich längs der Sitzfläche und der Lehnenfläche erstreckt, und die eine Montagestange nebst Befestigungsadapter 9 zur Befestigung eines Dummys 10 aufweist. Die Befestigungsstange 8 ist längs verschiebbar, so dass der Dummy 10, wie in 1 mit der ausgezogenen und der gestrichelten Position dargestellt ist, unterschiedlich hoch positioniert werden kann. Ersichtlich ist der Dummy 10 vor einer Auslassöffnung 11 der Kopfraumheizung positioniert, wobei je nach Anordnungshöhe der Kopf- oder der Nackenbereich vor der Auslassöffnung liegt.
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Exemplarisch gezeigt sind hier weiterhin drei Sensormittel 12 in Form von Kameras 13, die ersichtlich seitlich wie auch oberhalb des Dummys 10 angeordnet sind. Die eine, seitliche Kamera 13 kann folglich Bilder aufnehmen, die die seitliche Rauchgasumströmung des Dummys in der xz-Ebene zeigen, während die oberhalb des Dummys angeordnete Kamera 13 Bilder bezüglich der Rauchgasumströmung in der xy-Ebene aufnimmt.
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Das Rauchgas wird in einer Rauchgaserzeugungseinrichtung 14 erzeugt und über einen Zufuhrschlauch 15 an dem Einlass 16 der Kopfraumheizung 17 des Sitzes 5 geführt. Über einen lehnenseitig verbauten Kanal 18 gelangt das Rauchgas zur Auslassöffnung 11. 2 zeigt nochmals die seitliche Kamera 13 sowie die oberhalb des Dummys 10 angeordnete Kamera 13, wobei hier exemplarisch auch eine vor dem Dummy 10 angeordnete Kamera 13 gezeigt ist.
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3 zeigt eine Ansicht des Dummys 10, in der diverse weitere Sensormittel 12 in Form von Temperatur- und/oder Luftmassensensoren vorgesehen sind. Bevorzugt handelt es sich um kombinierte Sensoren 19, die also sowohl einen Temperatur- als auch einen Luftmassenmesswert ermitteln.
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Ersichtlich sind hier vier derartiger Sensoren 19 vorgesehen, die im Nacken- und Schulterbereich des Dummys 10 verteilt angeordnet sind, wobei natürlich auch noch mehr Sensoren verbaut werden können, auch beispielsweise im Kopfbereich des Dummys 10.
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Diese Sensoren 19 – wie natürlich auch die einzelnen Kameras 13 – kommunizieren mit einer nicht näher gezeigten Steuerungs- und Verarbeitungseinrichtung, die über geeignete Programmmittel verfügt, um die entsprechenden Kamerabilder wie auch die Sensorsignale auszuwerten, um einen oder mehrere Funktionsparameter hinsichtlich Temperatur, Luftmasse, Strömungsrichtung, Ausbreitungsvolumen etc. ermitteln zu können.
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Am Dummy 10 selbst sind, siehe 3, eine Vielzahl einzelner, loser Fäden 20 angeordnet, die als Strömungsfäden sich entsprechend der Strömungsrichtung des umströmenden Rauchgases ausrichten. Diese Strömungsfäden sind in den Kamerabildern ebenfalls gezeigt, so dass diesbezüglich einerseits eine optische Auswertung, andererseits auch gegebenenfalls eine programmgestützte Auswertung hinsichtlich der lokalen Strömungsrichtung erfolgen kann.
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4 zeigt exemplarisch einen Ausschnitt eines Kraftfahrzeugs 21 in Form eines Cabriolets, in welchem die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 nebst Dummy 10 angeordnet ist. Bei dem Kraftfahrzeug 21 kann es sich entweder um ein komplettes Kraftfahrzeug handeln, denkbar ist es aber auch, von dem Kraftfahrzeug nur die hier gezeigte Fahrzeugfront umfassend Motorhaube und Windschutzscheibe nebst Seitentüren vorzusehen. Vorgeschaltet ist, hier nur exemplarisch dargestellt, beispielsweise ein Gebläse 22, das dazu dient, den Fahrtwind zu simulieren, mithin also das Kraftfahrzeug 21 von vorne her anzuströmen.
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In 4 ist exemplarisch eine Testsituation gezeigt, bei der über die Rauchgaserzeugungseinrichtung 14 Rauchgas zugeführt wird, das aus der Auslassöffnung austritt und den Dummy 10 umströmt. Das Rauchgas 23 ist in den Kamerabildern sichtbar, kann also einerseits optisch, andererseits programmmitteltechnisch durch entsprechende Bildanalyse ausgewertet werden, um entsprechende Funktionsparameter wie lokale Ausbreitungsrichtung, Ausbreitungsvolumen, Spreizwinkel und Ähnliches zu bestimmen. Während 4 natürlich nur die Seitenansicht zeigt, die mit einer seitlich angeordneten Kamera 13 erfasst wird, wird über eine oberhalb des Dummys angeordnete Kamera 13 die Rauchgasausbreitung von oberhalb des Dummys 10 erfasst und ausgewertet. In die Auswertung kann auch eine Erfassung des Verhaltens der Strömungsfäden 20 eingehen, wie natürlich auch die entsprechenden Messwerte der Sensoren 19, die, siehe die 3 und 4, selbstverständlich ebenfalls im Anströmbereich des Rauchgases 23 angeordnet sind.
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5 zeigt schließlich in Form einer Prinzipdarstellung eine Referenzplatte 24, beispielsweise eine dünne, durchsichtige Plexiglasscheibe mit einer aufgebrachten Rasterung 25, die im gezeigten Beispiel seitlich neben den Dummy in einer stets positionstreu zum Sitz definierten Position angeordnet wird. Sie wird beispielsweise am Sitz selbst befestigt oder an dem Montagegestell und Ähnliches, so dass sie – unabhängig von der Höhenpositionierung des Dummys 10 – stets in derselben Position relativ zum Sitz ist. Die Referenzplatte 24 ist im gezeigten Beispiel im Kamerabild der seitlichen Kamera 13 sichtbar, da sie transparent ist, kann folglich durch sie hindurch letztlich auch die Rauchgasausbreitung erkannt werden. Über das Raster kann eine verbesserte Auswertung der Gasausbreitung wie auch des Spreizungswinkels erfolgen.
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Während 5 eine Referenzplatte z. B. aus Plexiglas mit einem xz-Raster zeigt, die seitlich des Dummys 10 angeordnet ist, zeigt 6 eine weitere Referenzplatte 26 vorzugsweise aus Plexiglas mit einer Rastereinteilung 27, die oberhalb des Dummys 10 angeordnet ist, die also xy-Raster bildet. Während die Rasterplatte aus 5 den Spreizungswinkel in der xz-Ebene vereinfacht ermitteln lässt, ermöglicht die Referenzplatte 26 die Ermittlung des Spreizungswinkels in der xy-Ebene. Natürlich wird auch die Referenzplatte 26 positionstreu, also stets in derselben, reproduzierbar einnehmbaren Relativposition zum Sitz beispielsweise am Montagegestell fixiert.
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7 zeigt schließlich eine weitere Referenzplatte 28 mit Rastereinteilung 29, die am Adapter 9 der Gestellstange 8 anstelle des Dummys 10 befestigt werden kann. Auch hierbei handelt es sich um eine dünne Schnittschablone aus vorzugsweise Plexiglas mit aufgedruckter Silhouette eines Kopfes, mit der die Ausbreitung des Rauchgases und der Spreizwinkel des Rauchgases ohne die Störkontur des Dummys, also frei strömend ermittelt werden kann. Auch diese Referenzplatte 28 kann reproduzierbar relativ zum Sitz positioniert werden. Die sitz-respektive positionstreue Anordnung sämtlicher Referenzplatten ermöglicht es, reproduzierbare Vergleichsmessungen an unterschiedlichen Sitzen, mit verschiedenen Dummys respektive Dummyanordnungen und unterschiedlichen Auslassöffnungsgeometrien etc. vornehmen zu können.
