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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Prüfvorrichtung zur taktilen Prüfung konturverstellender Funktionen eines Fahrzeugsitzes.
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Fahrzeugsitze für Pkw sind häufig mit zusätzlichen Sitzfunktionen ausgestattet, die vom Benutzer bei Bedarf aktiviert werden können. Die Sitzfunktionen müssen den Anforderungen genügen und werden bei der Entwicklung und vor der Auslieferung des Fahrzeugs überprüft.
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Neben Sitzfunktionen, welche eine Temperatur oder Belüftung des Fahrzeugsitzes ermöglichen, gibt es auch konturverstellende Funktionen an einem Fahrzeugsitz. Bei Betätigung einer derartigen Funktion wird die Kontur einer Fläche des Fahrzeugsitzes durch dahinterliegende Mittel verstellt. Unter konturverstellende Funktionen fallen zum Beispiel Lordosenstützen, eine Lehnenbreitenverstellung oder eine Massagefunktion.
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Zur Prüfung derartiger konturverstellender Funktionen sind bislang zwei Messverfahren bekannt. Bei einem ersten Messverfahren erfolgt mittels eines 3-D Scans eine optischen Vermessung der Sitzkontur. Des Weiteren wird ein Linienverfahren verwendet, bei dem eine optische Linie auf den Bezug projiziert wird und die Krümmung der Linie bei Betätigung der konturverstellenden Funktion erfasst und ausgewertet wird.
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Beide Verfahren haben den Nachteil, dass sie die Veränderung der Kontur nicht so erfassen, wie sie sich für den Benutzer des Fahrzeugsitzes darstellt. Setzt sich dieser in den Fahrzeugsitz, so presst er mit seinem Körper den Bezugsstoff an die darunterliegende Struktur an. Die Wahrnehmung der veränderten Kontur ist häufig eine andere als diejenige, welche nach dem Testergebnis zu erwarten gewesen wäre.
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Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit anzugeben wie konturverstellende Funktionen an einem Fahrzeugsitz verbessert getestet werden können. Insbesondere sollen die Testergebnisse möglichst genau die tatsächliche Konturveränderung wiedergeben und eine hohe Übereinstimmung mit der Wahrnehmung durch eine menschliche Testperson erzielen.
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Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1 und eine Prüfvorrichtung nach Patentanspruch 7. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Es wird ein Verfahren zur taktilen Prüfung einer konturverstellenden Funktion eines Fahrzeugsitzes angegeben, bei dem ein Prüfkörper einer Prüfvorrichtung in vorgegebener Position zu einer zu prüfenden Fläche des Fahrzeugsitzes angeordnet wird. Das Verfahren umfasst die Schritte:
- a) Aufbringen von definiertem Anpressdruck auf die zu prüfende Fläche mittels eines Prüfkörpers der Prüfvorrichtung,
- b) Erfassen eines ersten Prüfkörperzustandes,
- c) Betätigen der konturverstellenden Funktion des Fahrzeugsitzes, wodurch sich ein konturverstellender Effekt an der Fläche einstellt,
- d) Erfassen eines zweiten Prüfkörperzustandes, nachdem der konturverstellende Effekt eingetreten ist und
- e) Auswerten des ersten und /oder zweiten Prüfkörperzustandes zur Beurteilung der konturverstellenden Funktion.
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Weiterhin wird eine Prüfvorrichtung angegeben. Die Prüfvorrichtung ist vorzugsweise zur taktilen Prüfung konturverstellender Funktionen eines Fahrzeugsitzes eingerichtet. Die Prüfvorrichtung beinhaltet einen Prüfkörper, der an einer Fläche eines Fahrzeugsitzes anordnenbar ist und dazu eingerichtet ist, einen definierten Anpressdruck auf die Fläche auszuüben.
Weiterhin beinhaltet die Prüfvorrichtung eine Erfassungsvorrichtung, die eingerichtet ist zum Erfassen eines Prüfkörperzustandes, und eine Auswertevorrichtung, die eingerichtet ist zum Auswerten des erfassten Prüfkörperzustandes zur Beurteilung der konturverstellenden Funktion.
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Erfindungsgemäß kommt ein taktiles Prüfverfahren bzw. eine taktile Prüfvorrichtung zum Einsatz, bei dem ein Prüfkörper zunächst Kontakt zu der zu prüfenden Fläche aufnimmt und einen definierten Druck auf die zu prüfende Fläche ausgeübt. Hierdurch wird der Bezugsstoff der zu prüfenden Fläche an die darunterliegende Struktur angedrückt, wodurch eine definierte Prüfausgangssituation geschaffen wird, welche die tatsächliche Flächenkontur abbildet. Hier bietet die Erfindung deutliche Vorteile gegenüber herkömmlichen optischen Prüfverfahren, die bei straff gespannten Sitzbezügen, die nicht überall an der Unterstruktur anliegen, Messergebnisse liefern, die nicht mit der Wahrnehmung eines Menschen übereinstimmen. Zudem kann durch das Aufbringen eines definierten Anpressdrucks simuliert werden, dass ein menschlicher Körper gegen die Fläche drückt.
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Zu Beginn des Verfahrens wird der Prüfkörper in vorgegebener Position zu der zu prüfenden Fläche angeordnet. Dies kann beispielsweise manuell erfolgen. Die Prüfvorrichtung kann auch ein automatisiertes Handhabungsgerät, wie z.B. einen Roboter, Pneumatikzylinder, Linearachsen etc. aufweisen zur Positionierung des Prüfkörpers. Der Prüfkörper nun in der vorgegebenen Position beispielsweise flächig mit der zu prüfenden Fläche in Kontakt. Vorzugsweise wird der Prüfkörper während des Prüfverfahrens in dieser Position fixiert, dies kann zum Beispiel mittels des Roboters erfolgen, der den Prüfkörper positioniert.
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Nun wird ein definierter Anpressdruck mittels des Prüfkörpers auf die zu prüfende Fläche aufgebracht. Vorzugsweise bleibt der Prüfkörper hierbei in seiner Position fixiert und es wird die Form des Prüfkörpers verändert. Insbesondere kann der Prüfkörper in Richtung auf die zu prüfende Fläche expandiert werden. Der definierte Anpressdruck kann zum Beispiel einem Druck entsprechen, welchen ein durchschnittlicher Fahrzeuginsasse auf die zu prüfende Fläche aufbringen würde. Vorzugsweise ist der Anpressdruck einstellbar. Das Verfahren kann auch mit verschiedenen Anpressdrücken durchgeführt werden.
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Nun wird ein erster Prüfkörperzustand erfasst. Der erste Prüfkörperzustand spiegelt die Ausgangskontur der zu prüfenden Fläche vor Betätigung der konturverstellenden Funktion wider.
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Die konturverstellende Funktion des Fahrzeugsitzes wird betätigt, wodurch sich der konturverstellende Effekt an der zu prüfenden Fläche einstellt, d.h. die Kontur des Sitzes in dem zu prüfenden Bereich verändert sich. Die zu prüfende Fläche des Fahrzeugsitzes kann jede Fläche sein, mit der der Körper eines Menschen in Berührung kommt, wenn er den Sitz benutzt. Beispielsweise kann die zu prüfende Fläche eine Sitzfläche, eine Rückenlehne, eine Kopfstütze oder Armlehne sein.
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Die konturverstellende Funktion kann beispielsweise eine Lordosenstütze sein, wodurch sich die Kontur in einem unteren Abschnitt der Rückenlehne verändert. Beispielsweise kann die konturverstellende Funktion auch eine Lehnenbreitenverstellung sein, wodurch sich die Kontur einer Sitzfläche oder einer Rückenlehne verändert, indem der Abstand von zwei Seitenführungskissen verändert wird. Als konturverstellende Funktion ist ebenso eine Massagefunktion denkbar oder eine Verstellung der Sitzneigung durch Aufpumpen oder Entleeren eines gasgefüllten Kissens in der Sitzfläche eines Fahrzeugsitzes.
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Nun wird ein zweiter Prüfkörperzustand erfasst. Dieser spiegelt die Kontur der zu prüfenden Fläche nach Betätigung der konturverstellenden Funktion wider.
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In einer Ausgestaltung weist der Prüfkörper ein mit einem Gas befüllbares Kissen auf. Wird das Kissen mit dem Gas, z. B. Luft, befüllt, so bläht es sich auf und drückt gegen die zu prüfende Fläche. Durch Einstellung des Gasinnendrucks des Kissens kann der Anpressdruck gegen den Sitz eingestellt werden. Vorzugsweise weist die Prüfvorrichtung einen Drucksensor auf, mit dem der Innendruck im Kissen bestimmbar ist. Bei dieser Ausgestaltung kann beispielsweise der Innendruck im Kissen als erster Prüfkörperzustand erfasst werden.
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Wird nun die konturverstellende Funktion des Fahrzeugsitzes betätigt, so verändert sich die Kontur des Sitzes in dem zu prüfenden Bereich. Beispielsweise kann sich die Kontur in Richtung auf den Prüfkörper bewegen oder von diesem weg. Hierdurch verändert sich der Druck auf das gasgefüllte Kissen, wodurch sich auch der Innendruck des Kissens verändert. Dieser veränderte Innendruck wird in dieser Ausgestaltung als zweiter Prüfkörperzustand erfasst.
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In einer weiteren Ausgestaltung weist der Prüfkörper eine Matrize und eine Vielzahl von verfahrbaren Messelementen auf. Die Messelemente sind als stiftförmige Elemente ausgebildet, die durch die Matrize hindurchreichen und entlang ihrer Längsachse quer zur Matrizenoberfläche verfahrbar sind. Beispielsweise kann der Prüfkörper eine mit einer Membran begrenzte Druckkammer aufweisen, die in einer Wirkverbindung mit den stiftförmigen Elementen steht. Wird die Druckkammer mit Druck beaufschlagt, so verschiebt sich die Position der Membran, wodurch die stiftförmigen Elemente nach außen gedrückt werden und gegenüber der Matrizenoberfläche vorstehen. Die stiftförmigen Elemente können auch durch Federkraft oder hydraulisch verfahrbar ausgestaltet sein.
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Zu Beginn des Prüfverfahrens wird der Prüfkörper mit der Matrizenoberfläche zu der zu prüfenden Fläche ausgerichtet oder in Kontakt mit der zu prüfenden Fläche gebracht. Zum Aufbringen des Gegendrucks werden die Messelemente mit vorgegebener Kraft in Richtung auf und gegen die zu prüfende Fläche in erste Positionen verfahren. In dieser Ausgestaltung beinhaltet das Erfassen des ersten Prüfkörperzustands ein Erfassen eines ersten Verfahrwegs eines jeden Messelements. Genauer gesagt wird erfasst, welchen ersten Verfahrweg jedes Messelement von einer definierten Ausgangsposition bis zur ersten Position zurückgelegt hat. Alternativ wird die erste Position eines jeden Messelements erfasst, also die Position, welche das jeweilige Messelement bei aufgebrachtem Anpressdruck vor Betätigung der konturverstellenden Funktion einnimmt. Wird nun die konturverstellende Funktion betätigt, so verändert sich die Kontur des Sitzes in dem zu prüfenden Bereich. Durch den steigenden oder sinkenden Gegendruck der zu prüfenden Fläche werden die Messelemente entweder in Richtung der Matrize zurückgedrückt oder fahren weiter aus ihr in Richtung der Fläche aus und befinden sich nun in einer zweiten Position. Die hierbei zurückgelegte Strecke ist der zweite Verfahrweg eines Messelements. Das Erfassen des zweiten Prüfkörperzustand beinhaltet in dieser Ausgestaltung ein Erfassen eines zweiten Verfahrwegs eines jeden Messelements oder ein Erfassen einer zweiten Position eines jeden Messelements.
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Die Vielzahl der Messelemente können vorzugsweise in einem Feld mit mehreren Reihen und mehreren Spalten angeordnet sein, beispielsweise matrixförmig. So wird die Erstellung eines Topographiedatensatzes möglich, aus dem sich die exakte räumliche Konturveränderung des Sitzes bewerten lässt.
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Weiterhin kann es in einer Ausgestaltung vorteilhaft sein, wenn die Matrizenoberfläche derart geformt ist, dass sie eine Negativform der zu prüfenden Fläche bildet oder der Kontur eines menschlichen Körpers nachempfunden ist. So kann die Druckausübung auf die zu prüfende Fläche optimiert werden und insbesondere besonders realitätsnah nachgestellt werden.
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Bei dem Verfahren wird zumindest ein Prüfkörperzustand vor dem Betätigen der konturverstellenden Funktion erfasst und ein Prüfkörperzustand wird erfasst, nachdem die Konturverstellung erfolgt ist. In einer Ausgestaltung wird zusätzlich zumindest ein oder es werden mehrere Zwischenzustände des Prüfkörpers nach Betätigung der konturverstellenden Funktion erfasst. Hierbei werden die gleichen Parameter erfasst, wie sie auch als erster oder zweiter Prüfkörperzustand erfasst werden. Beispielsweise wird der Innendruck im gasgefüllten Kissen erfasst oder es wird ein Verfahrweg der Messelemente bzw. eine Position der Messelemente erfasst. In dieser Ausgestaltung erfolgt darüber hinaus vorzugsweise auch ein Erfassen der Zeitpunkte, zu denen die einzelnen Prüfkörperzustände bzw. zwischen Zustände ermittelt werden. So ist es möglich, ein Zeit-/Wege-Diagramm zu erstellen, welches die tatsächliche Funktionalität der konturverstellenden Sitzfunktion verwertbar macht. Die Zwischenzustände werden vorzugsweise mit einer sich wiederholenden Abtastrate erfasst, sodass zwischen zwei Zwischenzuständen jeweils dasselbe Zeitintervall vergeht.
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Zur Erfassung der Prüfkörperzustände bzw. der Zwischenzustände ist eine Erfassungsvorrichtung mit entsprechender Sensorik vorgesehen. Beispielsweise weist die Erfassungsvorrichtung Drucksensoren zur Erfassung eines Innendrucks im gasgefüllten Kissen auf oder Positionssensoren oder Wegesensoren, mit denen die Position bzw. der Verfahrweg der Messelemente detektierbar ist.
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Die Auswertung der Prüfkörperzustände und Zwischenzustände erfolgt in einer Auswertevorrichtung. Beispielsweise können diese Daten mit Referenzdaten verglichen werden oder anderweitig ausgewertet werden. Die Auswertungsvorrichtung kann weiterhin eine Speichervorrichtung zur Speicherung der Prüfkörperzustände und Zwischenzustände aufweisen. Die Auswertevorrichtung kann beispielsweise ein Computer sein.
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Weiterhin kann die Prüfvorrichtung eine Steuerungsvorrichtung aufweisen, die dazu eingerichtet ist, die konturverstellende Funktion zu betätigen, die Handhabungsvorrichtung zu steuern um die Prüfvorrichtung zu positionieren und/oder die Erfassungsvorrichtung und Auswertevorrichtung zu steuern.
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Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der Vorrichtung beschrieben sind, gelten auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Sofern in dieser Anmeldung der Begriff „kann“ verwendet wird, handelt es sich sowohl um die technische Möglichkeit als auch um die tatsächliche technische Umsetzung.
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Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Darin zeigen in schematischer Darstellung:
- 1 eine beispielhafte Prüfvorrichtung zu verschiedenen Schritten eines beispielhaften Prüfverfahrens und
- 2 und 3 beispielhafte Prüfkörper.
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1 zeigt eine beispielhafte Prüfvorrichtung während der Durchführung eines beispielhaften Prüfverfahrens.
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Die Prüfvorrichtung 1 beinhaltet einen Prüfkörper 10, der an einer Handhabungsvorrichtung 20 in Form eines mehrachsigen Industrieroboters angeordnet und durch diesen relativ zu einem Fahrzeugsitz 100 positionierbar ist. Bei der Prüfung soll die Funktion einer konturverstellenden Funktion F in Form einer Lordosenstütze an dem Fahrzeugsitz 100 geprüft werden. Die Lordosenstütze beinhaltet ein aufblasbares Kissen 200, das in der Rückenlehne 110 des Fahrzeugsitzes angeordnet ist.
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Die Prüfvorrichtung 1 beinhaltet weiterhin eine Erfassungsvorrichtung 30, die eingerichtet ist um Prüfkörperzustände während der Durchführung des Verfahrens zu erfassen, sowie eine Auswertevorrichtung 40, die eingerichtet ist zum Auswerten der erfassten Prüfkörperzustände zur Beurteilung der konturverstellenden Funktion. Die Erfassungsvorrichtung 30, sowie die Auswertevorrichtung 40 stehen in einer entsprechenden Datenverbindung mit dem Prüfkörper. Weiterhin beinhaltet die Prüfvorrichtung 1 eine Steuerungsvorrichtung 50, die eingerichtet ist um die konturverstellende Funktion F zu betätigen, die automatisierte Handhabungsvorrichtung 20 zu betreiben um den Prüfkörper an der zu prüfenden Fläche des Fahrzeugsitzes 100 zu positionieren und den Prüfkörper 10 zu betreiben, dass dieser einen definierten Anpressdruck auf die zu prüfende Fläche ausübt.
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Zu Beginn des Verfahrens wird mittels der Handhabungsvorrichtung 20 zunächst der Prüfkörper 10 in vorgegebener Position zu der zu prüfenden Fläche des Fahrzeugsitzes 100 angeordnet. Dann wird mittels des Prüfkörpers 10 ein definierter Anpressdruck auf die zu prüfende Fläche aufgebracht. Bei der in 1 dargestellten Ausgestaltung des Prüfkörpers 10 erfolgt dies dadurch, dass eine Vielzahl von stiftförmigen Messelementen 12 aus einer Matrizenoberfläche 14 in Richtung auf die zu prüfende Fläche verfahren werden, bis sie mit dem definierten Anpressdruck auf diese drücken.
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Der Prüfkörper 10 ist in 2 vergrößert in einer Schnittansicht dargestellt. Der Prüfkörper 10 beinhaltet eine Matrize 11, in der eine Vielzahl von stiftförmigen Messelementen 12 angeordnet sind, die entlang ihrer Längsrichtung verfahrbar sind. Die Messelemente 12 sind vorzugsweise matrixförmig in mehreren Reihen und Spalten in der Matrize 11 angeordnet. Je nach Verfahrweg stehen sie unterschiedlich weit gegenüber der Matrizenoberfläche 14 vor. Im Innern der Matrize ist ein expandierbarer Druckkörper 16 mit einer Membran 18 vorgesehen. Über einen Anschluss 19 kann der Druckkörper 16 mit Druck beaufschlagt werden, wodurch die Membran 18 gegen die Enden der Messelemente 12 drückt und diese nach außen verfährt. Der Verfahrweg bzw. die Position der Messelemente im Prüfkörper 10 kann durch nicht dargestellte Sensoren erfasst werden, die Teil der Erfassungsvorrichtung 30 sind.
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Der bei nicht betätigter konturverstellender Funktion zurückgelegte Verfahrweg bzw. die dann eingenommene Position der Messelemente wird als erster Prüfkörperzustand erfasst. Durch die Vielzahl von Messpunkten lässt sich eine detaillierte Topographie der Fläche erfassen.
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Zur Prüfung der konturverstehenden Funktion F wird diese nun betätigt. Im vorliegenden Beispiel wird das Kissen 200 aufgeblasen, wodurch sich die zu prüfende Fläche verformt und zumindest teilweise vorwölbt. In den Bereichen, in denen sich die Fläche verformt, wird ein Gegendruck auf die stiftförmigen Messelemente 12 ausgeübt. Hierdurch werden die Messelemente 12 je nach Auswölbung der Fläche zurück in die Matrize gedrückt. Dieser zweite Verfahrweg bzw. die Position, welche die Messelemente 12 nun im Prüfkörper 10 haben, wird als zweiter Prüfkörperzustand erfasst.
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In Abwandlungen des Verfahrens ist es vorgesehen, dass ein oder mehrere Zwischenzustände erfasst werden, während die konturverstellende Funktion eine Verformung der Fläche bewirkt. Insbesondere werden diese Zwischenzustände als wiederkehrende Messung durchgeführt, sodass sich hieraus ein Weg-/Zeitdiagramm der Position der Messelemente 12 erstellen lässt.
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Die erfassten Prüfkörperzustände und gegebenenfalls die Zwischenzustände werden mittels der Auswertevorrichtung 40 ausgewertet zur Beurteilung der konturverstellenden Funktion.
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3 zeigt eine alternative Ausgestaltung eines Prüfkörpers 10A. Dieser weist ebenfalls eine Matrize 11 auf. Anstelle der stiftförmigen Messelemente 12 ist hier ein mit einem Gas befüllbares Kissen 13 vorgesehen, das über einen Anschluss 19 befüllt werden kann. Je nach Füllgrad des Kissen 13 expandiert die Kissenoberfläche 15 in Richtung der zu prüfenden Fläche, wodurch der definierter Anpressdruck erzeugt wird. Als Prüfkörperzustand bzw. Zwischenzustand wird in dieser Ausgestaltung der Innendruck im Kissen 13 gemessen, beispielsweise mit einem nicht dargestellten Drucksensor, der Bestandteil der Erfassungsvorrichtung 30 sein kann.
Der Prüfkörper 10A kann selbstverständlich anstelle des Prüfkörpers 10 in der Prüfvorrichtung 1 verwendet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Prüfvorrichtung
- 10, 10A
- Prüfkörper
- 11
- Matrize
- 12
- stiftförmige Messelemente
- 13
- Kissen
- 14
- Matrizenoberfläche
- 15
- Kissenoberfläche
- 16
- Druckkörper
- 18
- Membran
- 19
- Anschluss
- 20
- Handhabungsvorrichtung
- 30
- Erfassungsvorrichtung
- 40
- Auswertevorrichtung
- 50
- Steuerungsvorrichtung
- 100
- Fahrzeugsitz
- 110
- Rückenlehne
- 200
- aufblasbares Kissen
- F
- konturverstellende Funktion
