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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Messen eines Fahrzeugsitzbewegungsbereichs und zur Sitzpositionserkennung, mit dem die in der Entwicklungsphase entworfenen Fahrzeugsitze in den Labors für virtuelle Realität ergonomisch analysiert werden können.
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Hintergrund der Erfindung
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Bei Kraftfahrzeugen ist Fahrsicherheit und Fahrkomfort einer der am stärksten berücksichtigten Aspekte bei der Fertigung und beim Verkauf der Fahrzeuge. Die Benutzer erhalten detaillierte Informationen insbesondere zur Fahrsicherheit und zum Fahrkomfort der Fahrzeuge beim Kauf eines Fahrzeugs, und sie treffen ihre Vorzugsentscheidung nach Sicherheits- und Komfortkriterien. Fahrzeughersteller konzentrieren sich letztendlich besonders auf Komfort- und Sicherheitskriterien und sie fertigen mehrere neue Entwürfe an und führen Tests zur kontinuierlichen Verbesserung der Komfort- und Sicherheitsstandards der Fahrzeuge durch, die sie produzieren.
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Eins der wichtigen Elemente hinsichtlich Fahrkomfort und -sicherheit der Fahrzeuge ist der Fahrersitz. Der Fahrersitz, auf dem der Fahrer während der gesamten Fahrt sitzt, ist eins der wichtigen Elemente, die die Fahrsicherheit beeinflussen. Die Fahrerergonomie des Fahrers beim Sitzen auf dem Sitz, die Zugänglichkeit zu den Vorrichtungen, die sie im Innenraum benutzen, Beurteilungen zum direkten und indirekten Blickwinkel und zur Sicht hängen direkt mit der Position des Fahrersitzes zusammen. Die Fahrersitze können im Fahrzeug entsprechend den körperlichen Merkmalen des Fahrers in die vom Fahrer bevorzugte Position gebracht werden. Der Fahrer positioniert den Fahrersitz derart vor und zurück sowie nach oben und unten, dass er seine Nutzungs- und Zugangsmöglichkeiten maximal ausnutzen kann.
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Damit sich der Fahrer auf dem Fahrzeugsitz maximal wohlfühlt, Fahrsicherheit und Zugänglichkeit auf ein Maximum gebracht werden, sind in der Entwicklungsphase verschiedene Verbesserungen erreicht worden. Die in der Entwicklungsphase des Fahrzeugs erreichten Verbesserungen werden in Labors für virtuelle Realität (CAVE) ergonomisch analysiert. Zur Durchführung der Ergonomieanalysen werden in den Labors für virtuelle Realität Sitzmechanismen eingesetzt. Die Sitzbewegungen werden mit den genauen Abmessungen in der CAVE-Umgebung simuliert und es wird ein Realitätsgefühl geschaffen. Unter Verwendung der Simulationsumgebung sollen die in der Entwicklungsphase entwickelten Entwürfe überprüft und neue Entwürfe aufgezeigt werden. Nach dem Entwurfsstadium und vor dem Beginn der Prototypenphase wird die Zahl der Prototypen aufgrund der in der Umgebung der virtuellen Realität erfolgenden Auswertungen verringert, und es lässt sich eine schnellere und genauere Lösung finden. Mithilfe der in der Umgebung der virtuellen Realität vorgenommenen Analysen ergeben sich deshalb durch die Verringerung der Anzahl an Prototypen und die Vorabermittlung der Probleme, zu denen es in der Prototypenphase kommen kann, Vorteile hinsichtlich der Dauer und Kosten der Projekte, die durchgeführt werden.
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In der CAVE-Umgebung erfolgen Designauswertungen, Analysen zur Fahrerergonomie, Zugänglichkeit, direkten und indirekten Sichtbarkeit, Auswertungen zu Blendungen/Reflektionen in Service, Fertigung und Montage . In diesen Analysen erfolgen die Auswertungen zur Fahrerergonomie im Fahrzeug, zur Zugänglichkeit, zur direkten und indirekten Sichtbarkeit mit dem Sitzmechanismus . Der Sitzmechanismus wird entsprechend der tatsächlichen Sitzposition in dem Fahrzeug eingestellt und es erfolgen die Kalibrierungen, und die zugehörigen Sitzpositionen werden entsprechend den Sitzfahrzeugprojekten verwendet.
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In Analysen mithilfe virtueller Realität werden der Sitzmechanismus und die Sitzpositionen verwendet, die in tatsächlichen Fahrzeugen verwendet werden. In den Analysen mithilfe der virtuellen Realität kann der Sitz entsprechend dem vorgegebenen Prüfmechanismus vor- und rückwärts, nach oben und unten bewegt werden. Die Bestimmung der korrekten Sitzposition des Auswerters ist das wichtigste Kriterium, damit die korrekten Ergebnisse und Ausgabewerte in den Ergonomieanalysen erhalten werden. Es ist kein Messsystem vorhanden, das die Sitzposition auf der Sitzfläche und in der Anwendung für virtuelle Realität anzeigt.
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Während der Tests mithilfe von virtueller Realität positionieren die Auswerter den Sitz nach Gefühl selbst in der dreidimensionalen Umgebung, da keine Struktur, kein System vorhanden ist, die bzw. das die Sitzposition misst. Die Bedienperson oder der Auswerter bringt die Lage des Sitzes während eines Tests nach Gefühl in eine Position, was eine der wichtigsten technischen Aufgaben ist, die das Testergebnis beeinflussen. Diese Situation führt zu fehlerhaften Sitzpositionen und somit zu fehlerhaften ergonomischen Auswertungen.
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In den derzeitigen Anmeldungen ist kein Messmechanismus vorhanden, der die Sitzposition in Tests mittels virtueller Realität automatisch positioniert und der die Bedienperson, die den Test durchführt, über die notwendigen Informationen und Anleitungen informiert, damit der Sitz in die ideale Testposition gebracht wird.
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Im Stand der Technik werden in Fahrzeugen abgesehen von Anwendungen zur virtuellen Realität Systeme eingesetzt, mit denen die Sitz- und Spiegelpositionen gespeichert werden sollen. In einer dieser Anmeldungen, der deutschen Patentschrift
DE 102 33 592 A1 , lässt sich die Position von Fahrzeugsitz und Spiegel bestimmen. Anschließend soll diese Position gespeichert und bei Bedarf verwendet werden. In dieser Anmeldung wird, wenn sich die Sitzposition des Benutzers verändert, die Position im Speicher aktiviert und der Sitz soll in die vom Benutzer bevorzugte Position gebracht werden. In dem Patent der vorliegenden Erfindung ist ein Messsystem während Tests mithilfe von virtueller Realität offenbart, mit dem sich der im Testmechanismus angeordnete Sitz in eine ideale Sitzposition bringen lässt, das dem Auswerter oder der Bedienperson zeigt, an welcher Position sich der Sitz zum Testen befinden sollte, und mit dem die Bedienperson erkennen kann, ob sie den Testsitz in die richtige Position bringt.
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Die
DE 197 41 393 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Erfassung der Haltung eines Fahrzeuginsassen in einem Automobil. Die
DE 102 33 503 A1 beschreibt eine Diagnosevorrichtung von Positionen einer Verstelleinrichtung eines Fahrzeugsitzes. Die
DE 101 18 397 A1 beschreibt ein System zur subjektiven Beurteilung einer Fahrzeugkonstruktion in einer virtuellen Umgebung. Die
DE 44 10 078 A1 beschreibt eine optische Positionserfassungseinheit. Die
DE 10 2004 023 578 A1 beschreibt eine Sitzanordnung im Innenraum eines Fahrzeugs, die personenspezifisch eingestellt werden kann.
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In den derzeitigen Anmeldungen ist kein Messsystem vorhanden, das in Systemen für die virtuelle Realität eingesetzt werden kann, mit dem sich die Tests zur Analyse der Sitzposition entsprechend der idealen Sitzposition durchführen lassen, das den Benutzer unabhängig von der Initiative und dem Gefühl eines Menschen anleitet oder das die Sitzposition automatisch erreicht.
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Aufgabe der Erfindung
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Systems zum Messen eines Fahrzeugsitzbewegungsbereichs und zur Sitzpositionserkennung, mit dem sich die Sitzpositionen im virtuellen Medium genau bestimmen lassen, und die Durchführung der mit der Sitzposition an der richtigen Sitzposition zusammenhängenden Tests.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Systems zum Messen eines Fahrzeugsitzbewegungsbereichs und zur Sitzpositionserkennung, mit dem sich die korrekte Sitzposition schnell und optisch messen lässt.
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Kurzdarstellung der Erfindung
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Ein System zum Messen eines Fahrzeugsitzbewegungsbereichs und zur Sitzpositionserkennung, mit dem sich die Aufgaben der vorliegenden Erfindung erfüllen lassen und die im ersten Anspruch und weiteren von diesem Anspruch abhängigen Ansprüchen offenbart sind, umfasst einen dem zu simulierenden Fahrzeug zugehörigen Sitz oder einen Sitz, der ähnliche Standards liefern kann, einen Betätigungsmechanismus, der die Bewegung des Sitzes in unterschiedliche Richtungen und auf unterschiedlichen Achsen ermöglicht, einen Zeiger, der den Bewegungsbereich des Sitzes und seine angenommene Position zeigt und eine Skalierung und eine Kennzeichnung auf dem Maßstab vornehmen kann. Das Bringen des Sitzes in die ideale Testposition, anders ausgedrückt das Bestimmen der Position, in der der Fahrer sitzen wird, kann manuell oder automatisch erfolgen. Die ideale Testposition für den Sitz wird vorzugsweise auf dem Maßstab gekennzeichnet. An dem Sitz befindet sich ein Zeiger, der sich gemeinsam mit dem Sitz bewegt. Der Punkt, auf den der Zeiger zeigt, sollte mit der idealen Sitzposition auf dem Maßstab übereinstimmen. Der Sitz wird manuell oder automatisch derart bewegt, dass der Punkt auf dem Maßstab und der Punkt, den der Zeiger anzeigt, übereinstimmen. Wenn der Zeiger auf die ideale Sitzposition zeigt, bedeutet dies, dass der Sitz in die passende Testposition gebracht wurde. Sicherheits- und Ergonomietests für den Sitz werden deshalb entsprechend der tatsächlichen Position des Sitzes durchgeführt und die korrekten Werte lassen sich empfangen.
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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Ein System zum Messen eines Fahrzeugsitzbewegungsbereichs und zur Sitzpositionserkennung, das dafür entwickelt ist, die Aufgaben der vorliegenden Erfindung zu erfüllen, ist in den beigefügten Figuren dargestellt, in denen
- 1 die perspektivische Darstellung des Mess- und Sitzpositionserkennungssystems ist.
- 2 die Seitenansicht des Mess- und Sitzpositionserkennungssystems ist.
- 3 die perspektivische Teilansicht des Mess- und Sitzpositionserkennungssystems ist.
- 4 die perspektivische Ansicht der Halterung ist.
- 5 die seitliche Querschnittdarstellung des Mess- und Sitzpositionserkennungssystems ist.
- 6 die perspektivische Teilansicht des Mess- und Sitzpositionserkennungssystems ist.
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Die in den Figuren dargestellten Bestandteile weisen jeweils die nachstehenden Bezugszeichen auf:
- 1
- Mess- und Sitzpositionserkennungssystem
- 2
- Sitz
- 21
- Schlitz
- 3
- Betätigungsmechanismus
- 4
- Zeiger
- 5
- Halterung
- 6
- Bewegungsbereichsmaßstab
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Ein System (1) zum Messen eines Fahrzeugsitzbewegungsbereichs und zur Sitzpositionserkennung, mit dem sich die Position des Fahrers während der Durchführung der Ergonomieanalysen der in der Entwicklungsphase erstellten Entwürfe in Labors für virtuelle Realität bestimmen lässt, umfasst
- - mindestens einen Sitz (2);
- - mindestens einen Betätigungsmechanismus (3) , mit dem sich der Sitz (2) auf waagerechter und/oder senkrechter Achse bewegen lässt,
- - mindestens einen Zeiger (4), der sich vorzugsweise gemeinsam mit dem Sitz (2) bewegt und der während einer Bewegung oder wenn die Bewegung abgeschlossen ist, geradlinig in die bevorzugte Richtung zeigt,
- - mindestens einen Bewegungsbereichsmaßstab (6), der den Bewegungsbereich des Sitzes (2) und die Position des Sitzes (2) zeigt, an der sich der Sitz (2) während des Tests befinden sollte, und der sich in senkrechter Position zum Zeiger (4) befindet.
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Das erfindungsgemäße Mess- und Sitzpositionserkennungssystem (1) wird in Sitzentwurfsanalysen verwendet, die in einer Umgebung der virtuellen Realität durchgeführt werden. Damit aus den Tests mithilfe virtueller Realität die korrekten Ausgangswerte erhalten werden, sollte der Fahrersitz in dem Fahrerinnenraum in die ideale Fahrposition (Lage) gebracht werden. Mit dem erfindungsgemäßen Mess- und Sitzpositionserkennungssystem (1) wird der Testsitz (2) manuell oder automatisch in die ideale Fahrposition gebracht.
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In einer Ausführungsform der Erfindung weist der in dem Test eingesetzte Sitz (2) die Merkmale des getesteten Fahrzeugs auf oder weist ähnliche Merkmale auf, die mit mehreren Fahrzeugen kompatibel sind. In einer Ausführungsform umfasst der Sitz (2) mindestens einen Schlitz (21) . Der Schlitz (21) weist die Form einer Nut am Körper nach innen in den Sitz (2) hinein auf, vorzugsweise vom Körper aus. Der Schlitz (21) kann einen unterschiedlichen Durchmesser und eine unterschiedliche Größe aufweisen. In einer Ausführungsform der Erfindung weist der Schlitz (21) Fixierungselemente wie etwa eine Lasche, eine Klemme usw. zur Befestigung und Fixierung des Zeigers (4) auf, der darin platziert werden soll.
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Die Bewegung und der Bewegungsbereich des Sitzes (2) im Fahrzeug werden mit dem Betätigungsmechanismus (3) erzielt. Der Betätigungsmechanismus (3) ist derart ausgelegt, dass er den Sitz auf unterschiedlichen Achsen und in unterschiedliche Richtungen bewegt. In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Bewegungsmechanismus (3) derart ausgestaltet, dass er den Sitz (2) in senkrechte und waagerechte Richtungen bewegt. Der Betätigungsmechanismus (3) ist mit unterschiedlichen Typen und Modellen von zu testenden Fahrzeugen kompatibel. Entsprechend dem zu testenden Fahrzeugtyp und Sitz wird der Bewegungsbereich des Betätigungsmechanismus (3) manuell oder automatisch bestimmt.
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In einer Ausführungsform der Erfindung weist der Bewegungsmechanismus (3) Bewegungsmotoren auf, die zulassen, dass sich der Sitz (2) bewegt. Die Bewegung des Sitzes (2) wird über die vorzugsweise am Sitz vorgesehenen Steuerknöpfe vorgenommen.
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In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann der Betätigungsmechanismus (3) mit Fernsignalen gesteuert werden. In dieser Ausführungsform kann die Bewegung des Sitzes (2) über den Betätigungsmechanismus (3) automatisch ferngesteuert werden.
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Das erfindungsgemäße Mess- und Sitzpositionserkennungssystem (1) umfasst einen Zeiger (4). Der Zeiger (4) bewegt sich vorzugsweise gemeinsam mit dem Sitz (2) in die Bewegungsrichtung und auf der Achse des Sitzes. Der Zeiger (4) kann eine geradlinige Kennzeichnung mit Licht vornehmen und geradlinig zeigen. In einer Ausführungsform ist der Zeiger (4) in dem am Sitz vorgesehenen Schlitz (21) fixiert. Der Zeiger (4) bewegt sich gemeinsam mit dem Sitz (2), da er in dem Sitz (2) vorgesehen ist. In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Zeiger (4) am Sitzteil des Körpers des Sitzes (2) direkt oder im Schlitz (21) fixiert. In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Zeiger (4) an dem Lehnenteil des Körpers des Sitzes (2) direkt oder im Schlitz (21) fixiert.
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In der bevorzugten Ausführungsform wird ein Laserpointer als der Zeiger (4) verwendet.
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In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Zeiger (4) am Sitz (2) mit einer Halterung (5) fixiert. Die Halterung (5) umfasst vorzugsweise Laschen zum Halten des Zeigers (4). Die Halterung (5) umfasst vorzugsweise einen Schlitz mit einer Größe und einem Durchmesser, zu denen der Zeiger (4) passt. Der Zeiger (4) ist vorzugsweise dadurch am Sitz (2) fixiert, dass er in die Halterung (5) geschoben ist. In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Zeiger (4) am Sitz (2) mit einer Halterung (5) fixiert. Die Halterung (5) hält den Zeiger (4) vorzugsweise gerade und geradlinig. Der Zeiger kann an dem Schlitz (21) mit der Halterung (5) oder direkt an dem Sitz (2) fixiert werden.
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In einer Ausführungsform der Erfindung ist die ideale Sitzposition, an der sich der Sitz befinden sollte, mit dem Bewegungsbereichsmaßstab (6) dargestellt. In einer Ausführungsform der Erfindung liegt der Bewegungsbereichsmaßstab (6) in Form einer Anzeigevorrichtung vor. Der Bewegungsbereichsmaßstab (6) zeigt die Grenzen des simulierten Bewegungsbereichs des Sitzes (2). Der Bewegungsbereichsmaßstab (6) zeigt die Grenzen, an die sich der Sitz maximal bewegt. Auf dem Bewegungsbereichsmaßstab (6) ist die ideale Position, an der sich der Sitz (2) während des Fahrens befindet, je nach zu testendem Fahrzeug gekennzeichnet. Der Bewegungsbereichsmaßstab (6) liegt am Zeiger (4) und er ist derart platziert, dass er vorzugsweise senkrecht zum Zeiger (4) verläuft. Der Bewegungsbereichsmaßstab (6) ist vorzugsweise an einer beliebigen anderen Stelle als dem Sitz (2) fixiert und bewegt sich nicht gemeinsam mit dem Sitz (2).
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In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Anzeiger für die Bewegungsbereichsgrenze des Bewegungsbereichsmaßstabs (6) entsprechend dem Bewegungsbereich des zu testenden Sitzes (2) vorgegeben oder er wird vor dem Test festgelegt. Die Gebrauchsposition des zu testenden Sitzes (2) ist ebenfalls im Bewegungsbereichsmaßstab (6) gekennzeichnet.
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Gemäß der Erfindung ist der Bewegungsbereichsmaßstab (6) eine Vorrichtung mit einer Digitalanzeige. Die Bewegungsbereichsgrenzen und die idealen Sitzpositionen der zu testenden Sitze (2) sind im Bewegungsbereichsmaßstab (6) gekennzeichnet. Die Bereichsmaßstäbe des zu testenden Fahrzeugs oder Sitzes (2) können per Fernsteuerung gewählt werden oder können von dem Benutzer vor dem Test gewählt werden. Wenn mit dem Test begonnen wird, zeigt der Bewegungsbereichsmaßstab (6) die Sitzbewegungsbereiche und den Punkt der Sitzposition als digitales Diagramm auf seiner Anzeige. Während eines Tests bringt der Benutzer den Sitz in die geforderte Position, indem er auf die digitale Abbildung auf dem Bewegungsbereichsmaßstab (6) sieht.
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In einer Ausführungsform der Erfindung tauscht der Bewegungsbereichsmaßstab (6) mit dem Betätigungsmechanismus (3) kabelgebunden oder kabellos Daten aus, und der Bewegungsbereichsmaßstab (6) ist derart ausgelegt, dass er die Bewegungsbereichsgrenzen des Ferntests und die Informationen zur idealen Sitzposition aus der Ferne empfängt. In dieser Ausführungsform lädt der Benutzer die Testinformationen aus der Ferne hoch oder wählt sie direkt an dem Bewegungsbereichsmaßstab (6) aus. Der Bewegungsbereichsmaßstab (6) zeigt Bewegungsbereichsgrenzen und die Sitzposition auf der Anzeige davon entsprechend den Testdaten. Der Bewegungsbereichsmaßstab (6) bewegt ferner den Betätigungsmechanismus (3) und lässt den Sitz über den Zeiger (4) in die richtige Position kommen. Wenn der Sitz (2) die richtige Position erreicht, erfasst der Bewegungsbereichsmaßstab (6) das Zeichen, wenn der Zeiger (4) die Sitzposition zeigt und weist den Benutzer darauf hin, dass der Sitz (2) für den Testprozess bereit ist.
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Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Mess- und Sitzpositionserkennungssystems (1) in einer seiner Ausführungsformen ist folgendermaßen: Der Benutzer sieht die Position, an die er den Testsitz (2) bringen sollte, anhand des Bewegungsbereichsmaßstabs (6) entsprechend dem durchzuführenden Test. Der Bewegungsbereichsmaßstab (6) liegt am Zeiger (4), der sich am Sitz (2) befindet. Der Benutzer bewegt den Sitz (2) vorzugsweise über den Betätigungsmechanismus (3) oder auf dem Betätigungsmechanismus (3). In der Zwischenzeit bewegt sich mit der Bewegung des Sitzes der Punkt, den der Zeiger (4) zeigt, auf dem Bewegungsbereichsmaßstab (6). Der Benutzer beginnt mit dem Testvorgang, indem er den Sitz (2) an seiner Position unbeweglich lässt, wenn das von dem Zeiger (4) gezeigte Zeichen auf dem Bewegungsbereichsmaßstab (6) an die Sitzposition gelangt. Der Benutzer sieht deshalb die für den Test erforderliche Sitzposition und bringt ihn entsprechend den erforderlichen Werten in die ideale Position, und dadurch liefern die Testausgangswerte zutreffendere Ergebnisse.
