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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur qualitativen
Beurteilung von Sitzheizungen, insbesondere von Sitzheizungen für Fahrzeugsitze.
Gemäß dem Stand
der Technik werden Sitzheizungen durch Testpersonen beurteilt. Die
entsprechende Testperson nimmt auf einem Fahrzeugsitz Platz und
beurteilt bei Betätigen
der Sitzheizung die auftretende Temperaturänderung. Ferner werden Sitzheizungen
durch Messung der Temperaturänderung
im Bereich der Sitzoberfläche
mit und ohne Testpersonen durchgeführt. Die bekannten Verfahren zur
Beurteilung von Sitzheizungen haben den Nachteil, dass sie schlecht
reproduzierbar sind und eine subjektive Komponente der Testperson
aufweisen.
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Aus
der
DE 196 01 973
A1 ist bekannt geworden, zur Prüfung des Sitzklimas einen antropomorph
ausgebildeten Prüfstempel
zu verwenden.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
und eine Einrichtung zur Beurteilung von Sitzheizungen vorzuschlagen,
die objektive, realistische und reproduzierbare Messungen ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, dass sich durch folgende
Schritte auszeichnet:
- – Beaufschlagen eines die Sitzheizung
aufweisenden Sitzes mit einer Sitzprüfvorrichtung, die wenigstens
weitgehend eine den auf dem Sitz aufliegenden Körperteilen einer menschlichen Person
entsprechende Wärmeabgabe
und/oder Wärmekapazität aufweist,
- – Betätigen der
Sitzheizung,
- – Erfassen
der Temperaturänderung
im Bereich der Sitzoberfläche.
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Durch
die Verwendung einer Sitzprüfvorrichtung,
die eine an eine menschliche Person angenährte Wärmeabgabe und/oder Wärmekapazität aufweist,
können
realistische Umstände
bei der Messung der Temperaturänderung
herbeigeführt
werden. Durch die verwendete Sitzprüfvorrichtung wird erreicht,
dass die Temperaturänderung
an der Sitzoberfläche
entsprechend der Realität
erfolgt. Die Sitzprüfvorrichtung
ist vorteilhafterweise so ausgelegt, dass sie die Wärmeabgabe
beziehungsweise Wärmeaufnahme
einer durchschnittlichen, menschlichen Person im Bereich des Gesäßes und
der Oberschenkel aufweist. Durch die Sitzprüfvorrichtung wird folglich
die Wärmeabstrahlung
beziehungsweise Wärmeaufnahme
einer menschlichen Person simuliert. Eine realitätsnahe, objektive und reproduzierbare Messung
ohne die Verwendung einer Versuchsperson ist deshalb möglich.
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Das
Beaufschlagen des Sitzes mit der Sitzprüfvorrichtung erfolgt vorteilhafterweise
mittels einer dem menschlichen Körpergewicht
entsprechenden Kraft. Da lediglich das Gewicht des Oberkörpers auf den
Sitz wirkt, wird eine Kraft in Höhe
von cirka 400 bis 500 N, und insbesondere 440 N verwendet.
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Ein
besonders bevorzugtes Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass
die Sitzprüfvorrichtung
mit einer definierten Referenztemperatur den Sitz beaufschlagt.
Auch hierdurch wird die Reproduzierbarkeit der Beurteilung von Sitzheizungen
erhöht.
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Vorteilhafterweise
kann das Verfahren wenigstens zweimal nacheinander durchgeführt werden,
einmal mit einer niederen und einmal mit einer höheren Temperatur der Sitzprüfvorrichtung.
Aufgrund der verschiedenen Temperaturen wird sich eine unterschiedliche
Temperaturänderung
im Bereich der Sitzoberfläche
ergeben. Die erfassten Temperaturänderungen können miteinander verglichen werden,
woraus auf eine qualitative Beurteilung der Sitzheizungen rückgeschlossen
werden kann.
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Bei
Durchführung
des Verfahrens mit einer niederen Temperatur der Sitzprüfvorrichtung
kann die Temperaturänderung
im Bereich der Sitzoberfläche
beziehungsweise die Wärmeabgabe
der Sitzheizung objektiv beurteilt werden. Wird das Verfahren mit
einer Sitzprüfvorrichtung
durchgeführt,
die eine höhere
Temperatur aufweist, insbesondere eine Temperatur im Bereich der
Körpertemperatur
des Menschen, kann eine optimale Simulation des Menschen und somit
ein realistisches und dennoch reproduzierbares Messergebnis erreicht
werden. Eine niedere Temperatur liegt vorteilhafterweise unterhalb des
Gefrierpunktes, im Bereich von –10°bis 0°C, insbesondere
bei –6°C. Eine höhere Temperatur
der Sitzprüfvorrichtung
liegt insbesondere im Bereich der menschlichen Körpertemperatur, vorteilhafterweise bei
36,5°C.
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Um
die Reproduzierbarkeit des Verfahrens weiter zu erhöhen, findet
das Verfahren vorteilhafterweise unter definierten klimatischen
Bedingungen statt. Dazu kann beispielsweise das Verfahren in einer
geeigneten Klimakammer durchgeführt
werden. Messungen sind folglich Jahreszeit unabhängig reproduzierbar und objektiv
durchführbar.
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Die
eingangs genannte Aufgabe wird außerdem gelöst durch eine Einrichtung zur
qualitativen Beurteilung von Sitzheizungen, aufweisend eine Sitzprüfvorrichtung
zur Beaufschlagung eines Sitzes, wobei die Sitzprüfvorrichtung
eine Wärmeabgabe und/oder
Wärmekapazität aufweist,
die wenigstens weitgehend den auf dem Sitz aufliegenden Körperteilen
einer menschlichen Person entspricht. Durch Verwendung einer derartigen
Sitzprüfvorrichtung
können realistische
und reproduzierbare Bedingungen geschaffen werden.
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Vorteilhafterweise
sind auf der Sitzoberfläche
Temperatursensoren angeordnet, mit denen die Temperaturänderung
im Bereich der Sitzoberfläche erfasst
werden kann.
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Besonders
vorteilhaft ist, wenn auf der Sitzoberfläche vier Temperatursensoren
vorgesehen sind, einer im Bereich eines Oberschenkels, einer im
vorderen Gesäßbereich
auf einer Seite, einer im hinteren Gesäßbereich auf der gleichen Seite
wie der Sensor im vorderen Gesäßbereich
und einer im mittleren Gesäßbereich
auf der anderen Seite. Mittels dieser vier Temperatursensoren kann
eine Beurteilung der Sitzheizung über die Oberfläche des
Sitzes erfolgen.
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Vorteilhafterweise
ist ein weiterer Temperatursensor in der Sitzprüfvorrichtung nahe der Sitzoberfläche vorgesehen.
Mittels diesem Temperatursensor kann die Temperatur, beziehungsweise
die Temperaturänderung,
in der Sitzprüfvorrichtung
bestimmt werden. Außerdem
kann dieser Sensor zur Regelung der Temperatur in der Sitzprüfvorrichtung dienen.
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Die
Sitzprüfvorrichtung
umfasst vorteilhafterweise eine dem Sitz zugewandte Heizmatte und
einen Sitzprüfstempel.
Der Sitzprüfstempel
muss hierbei nicht zwingend beheizbar ausgebildet sein. Die an eine
menschliche Person angenäherte
Wärmeabgabe/Wärmekapazität der Sitzprüfvorrichtung
kann insbesondere durch eine geeignete Heizmatte simuliert werden.
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Die
Heizmatte kann hierbei insgesamt wenigstens vier zwischen einer
Außenhülle übereinander
liegende Schichten aufweisen. Als Außenhülle kommt beispielsweise Hosenstoff
in Betracht. Als besonders geeignete Schichten haben sich ergeben, gesehen
in Richtung von unten nach oben: Beheizbare Karbonschicht, darüber liegend
eine Parafinschicht, darüber
liegend eine beheizbare Karbonschicht und oben liegend eine weitere
Parafinschicht. Durch derartige Schichten ergibt sich eine an eine menschliche
Person angepasste Wärmeabgabe
beziehungsweise Wärmekapazität der Sitzprüfvorrichtung.
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Um
eine bessere Anpassung der Sitzprüfvorrichtung an die Oberfläche des
Sitzes zu erreichen und um einen entsprechenden Wärmespeicher
zu realisieren, umfasst die dem Sitz zugewandte Parafinschicht vorteilhafterweise
eine Vielzahl von Parafinkügelchen.
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Zur
Erfassung der Temperatur in der Heizmatte ist vorteilhafterweise
in der dem Sitz zugewandten Karbonschicht ein Temperatursensor vorgesehen.
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Ferner
kann die erfindungsgemäße Einrichtung
Regel- und/oder Steuermittel zum Beheizen der Sitzprüfvorrichtung
umfassen.
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Die
Einrichtung kann ferner einen Temperatursensor zur Messung der Umgebungstemperatur vorsehen.
Die Bestimmung der Umgebungstemperatur ist für die Reproduzierbarkeit des
Verfahrens erforderlich.
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Die
erfindungsgemäße Einrichtung
kann eine Auswerteeinheit umfassen, die insbesondere mit den Temperatursensoren
verbunden ist. Über
die Auswerteeinheit können
die Temperaturänderungen im
Bereich der Sitzoberfläche,
in der Sitzprüfvorrichtung
und/oder der Umgebung erfasst werden.
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Die
erfindungsgemäße Einrichtung
eignet sich insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Weitere
Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen,
in der die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
näher beschrieben
und erläutert
ist.
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Dabei
zeigen:
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1 die
Draufsicht auf einen Fahrzeugsitz;
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2 ein
perspektivischer Fahrzeugsitz mit einer Sitzprüfvorrichtung;
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3 einen
Querschnitt durch die Sitzprüfvorrichtung
gemäß 2;
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4, 5 und 6 verschiedene
Temperaturänderungen
an der Sitzoberfläche,
aufgetragen über
die Zeit.
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Der
in der 1 dargestellte Sitz 10 weist eine in
den Sitz integrierte, nicht dargestellte Sitzheizung auf.
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Auf
der Oberfläche
des Sitzes 10 sind insgesamt vier Temperatursensoren 12, 14, 16, 18 vorhanden.
Der Temperatursensor 12 ist dabei im Oberschenkelbereich
des linken Beines vorgesehen. Der Temperatursensor 14 ist
im vorderen, rechten Gesäßbereich
und der Temperatursensor 16 im hinteren Gesäßbereich
auf der gleichen Seite angeordnet. Der Temperatursensor 18 ist
im mittleren Gesäßbereich
auf der linken Seite vorgesehen. Die Temperatursensoren sind über Leitungen 20 mit
einer in der 2 dargestellten Auswerteeinheit 22 verbunden.
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In
der 2 ist der Sitz 10 mit einer Sitzprüfvorrichtung 24 beaufschlagt.
Um eine möglichst
realitätsnahe
Simulation zu erreichen, erfolgt die Beaufschlagung mit einer Kraft
F in Höhe
von cirka 440 N in dem der Sitzlehne zugewandten Bereich des Sitzes 10.
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Die
Sitzprüfvorrichtung 24 ist
so ausgebildet, dass sie eine an eine menschliche Person angenäherte Wärmeabgabe
und/oder Wärmekapazität aufweist.
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Die
in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
gezeigte Sitzprüfvorrichtung 24 umfasst
eine dem Sitz 10 zugewandte Heizmatte 26 und einen Sitzprüfstempel 28.
Die Heizmatte 26 und der Sitzprüfstempel 28 können entweder
miteinander verbunden oder als zwei separate Einzelteile ausgebildet
sein.
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Wie
aus dem teilweise gezeigten Querschnitt durch die Sitzprüfvorrichtung 24 gemäß 3 hervorgeht,
weist die Heizmatte 26 vier Schichten 30, 32, 34, 36 auf.
Die Schichten 30 bis 36 sind dabei von einem Hosenstoff 38 umgeben.
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Die
Schicht 36 besteht bei der Heizmatte 26 gemäß dem Ausführungsbeispiel
aus einer beheizbaren Karbonmatte, die einen Temperatursensor aufweist.
Die Schicht 34 ist eine Parafinmatte, in der kleine Parafinkügelchen
eingearbeitet sind. Die Parafinkügelchen
speichern während
des Aufheizens der Karbonmatte Wärme,
die bei der Beurteilung der Sitzheizung abgegeben wird. Durch die
Parafinkügelchen
erhält
die Heizmatte 26 eine ausreichende Wärmekapazität.
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Über der
Parafinmatte 34 liegt die Schicht 32, die als
zweite beheizbare Karbonmatte ausgebildet ist. Auch diese Karbonmatte
weist einen Temperatursensor auf, der zur Bestimmung der Temperatur der
Heizmatte dient.
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Die
oben liegende Schicht 30 wird gemäß dem Ausführungsbeispiel ebenfalls von
einer Parafinmatte gebildet.
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Die
in den 4 bis 6 dargestellten Temperatur-Zeitkurven werden
von der in der 2 dargestellten Auswerteeinheit 22 ausgewertet.
Die Sitzprüfvorrichtung 24 beziehungsweise
die Heizmatte ist über
Regel- und/oder Steuermittel 23 beheizbar.
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In
der 4 sind vier charakteristische Temperatur-Zeitkurven 38,
gemessen an den vier Temperatursensoren 12, 14, 16, 18,
dargestellt. Ferner ist eine Temperatur-Zeitkurve 40 gezeigt,
die die Raumtemperatur wiedergibt. Die Kurven 38 weisen
eine Charakteristik auf, die einer Erwärmung der Sitzoberfläche durch
eine menschliche Person entspricht, ohne dass die Sitzheizung betätigt ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
beziehungsweise bei der erfindungsgemäßen Einrichtung werden solche
Sitzprüfvorrichtungen
verwendet, die eine in der 4 exemplarisch
dargestellte Temperatur-Zeitkurvencharakteristik
aufweisen. Deutlich zu erkennen ist, dass eine starke Erwärmung der
Oberfläche
des Sitzes innerhalb der ersten Minute erfolgt.
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In
der 5 ist die Temperatur-Zeitkurve an der Oberfläche des
Sitzes bei eingeschalteter Sitzheizung dargestellt, und zwar ohne
einer menschlichen Person auf dem Sitz beziehungsweise ohne der Sitzprüfvorrichtung.
Die Temperaturen an den vier Messpunkten steigen weitgehend linear
an.
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In
der 6 sind Temperatur-Zeitkurven an der Oberfläche des
Sitzes dargestellt, während
der Sitz von einer menschlichen Person, beziehungsweise von der
erfindungsgemäßen Sitzprüfvorrichtung, beaufschlagt
wird, bei betätigter
Sitzheizung. Deutlich zu erkennen ist, dass auch nach der ersten
Minute die Temperatur an der Sitzoberfläche aufgrund der Sitzheizung
zunimmt.
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Die
erfindungsgemäße Sitzprüfvorrichtung 24 ist
nun so ausgelegt, dass sich in der 4 dargestellte
Temperatur-Zeitkurven
ergeben. Mit anderen Worten heißt
das, dass die Sitzprüfvorrichtung eine
an die menschliche Person angenäherte
Wärmeabgabe
und/oder Wärmekapazität aufweist.
Eine optimale Simulation kann dadurch erreicht werden, ohne eine
menschliche Testperson heranziehen zu müssen.
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Ein
bevorzugtes Verfahren zur qualitativen Beurteilung von Sitzheizungen
wird im Folgenden beschrieben: Vorteilhafterweise werden pro zu
beurteilendem Sitz zwei Messungen durchgeführt. Bei der ersten Messung
wird lediglich die Erwärmung
der Sitzheizung aufgezeichnet, wobei die den Sitz beaufschlagende
Sitzprüfvorrichtung
nicht beheizt wird. Diese Messung dient der objektiven Beurteilung
der Sitzheizung. Bei einer zweiten Messung wird die Sitzheizung
betätigt,
wobei der Sitz mit einer aufgewärmten
Sitzprüfvorrichtung,
beziehungsweise mit entsprechend vorgewärmter Heizmatte, beaufschlagt wird.
Bei dieser Messung kann ein auf dem Sitz platznehmender Mensch optimal
nachgebildet werden, wodurch ein realistisches und reproduzierbares
Messergebnis erzeugt werden kann. Die Messungen gestalten sich im
Einzelnen wie folgt:
In einer Klimakammer wird der Sitz 10 platziert.
Die Klimakammer wird dann abgekühlt,
auf vorzugsweise –6°C.
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Bei
der ersten Messung wird der Sitz mit der ebenfalls auf –6°C temperierten
Sitzprüfvorrichtung mit
cirka 440 N gegen den Sitz beaufschlagt. Daran anschließend wird
die Sitzheizung aktiviert, und die in der 5 exemplarisch
dargestellte Temperatur-Zeitkurve wird aufgezeichnet.
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Bei
der zweiten Messung wird der Sitz ebenfalls auf –6°C gekühlt. Vor Beginn der Messung
wird die Sitzprüfvorrichtung,
beziehungsweise die Heizmatte, auf eine körperähnliche Temperatur aufgewärmt. Dabei
kann der in der Heizmatte vorhandene Sensor beispielsweise eine
Temperatur von 55° anzeigen.
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Die
entsprechend aufgewärmte
Sitzprüfvorrichtung
wird dann mit einer Kraft von cirka 440 N beaufschlagt. Bei eingeschalteter
Sitzheizung wird die in der 6 exemplarisch
dargestellte Temperatur-Zeitkurve aufgezeichnet.
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Die
Regelung der Heizmatte, beziehungsweise der beiden beheizbaren Karbonschichten,
erfolgt derart, dass die Wärmeabgabe
der Sitzprüfvorrichtung
der Wärmeabgabe
den auf dem Sitz zum Aufliegen kommenden Gliedmaßen eines Menschen entspricht.
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Durch
Vergleich der gemessenen, in den 5 und 6 exemplarisch
gezeigten Kurven von verschiedenen Sitzen bzw. Sitzheizungen kann
eine qualitative, realitätsnahe
und reproduzierbare Beurteilung der Sitze bzw. Sitzheizungen erfolgen.
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Sämtliche
Einzelheiten und Merkmale, die in der Beschreibung, den nachfolgenden
Ansprüchen und
der Zeichnung beschrieben oder dargestellt sind, können sowohl
einzeln, als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich
sein.