DE19601973A1 - Verfahren und Anordnung zur quantitativen Ermittlung des Sitzklimas an Sitzpolstern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Er­ mittlung des Sitzklimas von Sitzpolstern.

Bei der Entwicklung von Sitzen, insbesondere von Fahrzeugsitzen geht es u. a. auch um einen hohen Sitzkomfort, weil gerade auf Fahrzeugsitzen die Insassen und vor allem der Fahrer u. U. viele Stunden bei geringer Bewegung auf dem Sitz verharren müssen. Hier spielen unter anderem Fragen einer optimalen Sitzdruckver­ teilung und eines optimalen Sitzklimas eine Rolle. Ein sehr wichtiges Kriterium bei der Entwicklung von neuen Fahrzeugsitzen oder der Bewertung von bestehenden Sitzen ist deren Verhalten hinsichtlich der Absorption von Feuchtigkeit, die beim längeren Sitzen in Form von Körperschweiß abgeschieden wird. Das Klima- Verhalten eines Sitzes ist durch mehrere Faktoren bestimmt, bei­ spielsweise durch stoffliche Beschaffenheit des Bezugsstoffes, Art und Aufbau des mehrlagigen Verbundes des Bezugsmaterials, Art und Form der Konfektionierung des Sitzbezuges, Werkstoff, Art und Aufbau des Sitzunterbaues und dgl. mehr. Verhält sich ein Sitzpolster sitzklimatisch schlecht, so kann er die beim längeren Sitzen eines Menschen abgegebene Feuchte nicht aufneh­ men und an die Umgebung weiterleiten. Es entsteht dann ein un­ angenehm empfundenes, feuchtes Mikroklima zwischen Mensch und Sitz.

Im Laufe einer Sitzentwicklung werden unterschiedliche Sitz- und Polsterkonstruktionen als Versuchsmuster angefertigt und diese müssen untereinander objektiv und reproduzierbar hinsichtlich verschiedener Prüf- und Bewertungskriterien, so auch hinsicht­ lich Sitzklima, verglichen werden, um danach das beste Versuchs­ muster auswählen zu können. Es werden nicht nur neue Versuchsmu­ ster einer aktuellen Sitzentwicklung, sondern auch verschiedene Testsitze anderer Provenienz z. B. Sitze früherer Sitzgeneratio­ nen, gebrauchte Sitze oder Sitze aus fremden Entwicklungs- oder Fabrikationsstätten untereinander verglichen.

Bisher konnten sitzklima-relevante Überprüfungen von Sitzen nur durch Testpersonen durchgeführt werden. Dies führt selbstver­ ständlich nur zu subjektiven und von der jeweiligen Tagesform der Testperson abhängigen, d. h. ungenauen und nicht reprodu­ zierbaren Prüfergebnissen. Im übrigen sind derartige Prüfungen zeit- und personalaufwendig, weil die Überprüfung im Fahrzeug und von mehreren Testpersonen durchgeführt werden müssen, um zu weniger streuenden Aussagen zu gelangen. Darüberhinaus muß die Testperson so lange auf dem Sitz sitzen bleiben, bis sie im Sitzbereich schwitzt, was selbst in einer Klimakammer längere Zeit erfordert. Im übrigen schwitzen nicht alle Menschen unter­ einander gleich stark und es schwitzt auch nicht jeder immer gleich stark. Der Fahrzeugeinbau eines zu überprüfenden Sitzes ist ebenfalls zeitraubend, zumal dann, wenn es sich um Vergleichs-Testobjekte fremder Herkunft handelt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Meßanord­ nung anzugeben, die bei Untersuchungen von Testsitzen bezüglich des Sitzklimas eine quantitative, realitätsnahe und reproduzier­ bare Aussage über das Sitzklima der Testsitze erlauben.

Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß bezüglich des verfah­ rensmäßigen Aspektes durch die kennzeichnenden Merkmale von An­ spruch 1 und bezüglich der Meßanordnung durch die Merkmale von Anspruch 5 gelöst. Danach wird die Sitzfläche während einer re­ alitätsnahen mechanischen Belastung des zu überprüfenden Sitz­ polsters mit einem geringen, einem natürlichen Schwitzvorgang entsprechenden Feuchtigkeitsstrom aus einer Klimamatte unterzo­ gen und ein etwaiger Feuchtigkeitsstau auf der Sitzfläche ge­ messen. Je geringer die verbleibende Feuchtigkeit ist, desto besser verhält sich das Sitzpolster sitzklimatisch. Die Sitzflä­ che des zu überprüfenden Sitzpolsters wird realitätsnah hin­ sichtlich Gesamtdruckkraft und Sitzdruckverteilung wie beim Auf­ sitzen einer Person mittels eines antropomorph nachgebildeten Sitzprüfstempels belastet. Der benötigte Feuchtigkeitsstrom aus der im Anlagebereich des Sitzprüfstempels zur Sitzfläche zwi­ schengefügten flexiblen Klimamatte in Richtung zur Sitzfläche hin wird dadurch erzeugt, daß in der Klimamatte in einem Vlies Feuchtigkeit gespeichert und diese aufgrund einer Beheizung etwa auf Körpertemperatur freigesetzt wird.

Durch die Erfindung können folgende Vorteile erreicht werden:

• - die Prüfungen laufen unter exakt definierten Meßbedingungen,
• - man erhält reproduzierbare Meßergebnisse,
• - die Meßergebnisse unterschiedlicher Sitze sind untereinander ohne weiteres vergleichbar,
• - die Messungen bzw. Prüfungen können im Labor bzw. in der Versuchswerkstatt durchgeführt werden, d. h. ein Einbau des Sitzes in den Pkw ist nicht erforderlich,
• - es wird Testpersonal eingespart,
• - die Messung bzw. Prüfung eines Sitzes selber benötigt im Ver­ gleich zu Prüfungen durch Testpersonen nur etwa die halbe Zeit,
• - Serienmessungen sind ohne weiteres möglich.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteran­ sprüchen entnommen werden; im übrigen ist die Erfindung an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles nach­ folgend noch erläutert; dabei zeigen:

Fig. 1 einen Meßaufbau mit einem zu testenden Sitzpolster in einer Prüfmaschine mit auf der Sitzfläche aufgelegter Klimamatte und darauf aufgesetztem antropomorphen Sitz­ prüfstempel und

Fig. 2 eine perspektivische, offene Darstellung einer Klimamatte von der Sitzseite her gesehen.

Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel eines Meßaufbau­ es zeigt eine Prüfmaschine 5, in der das zu testende Sitzpolster 1 lagedefiniert aufgenommen ist. Auf die Sitzfläche 2 des Pol­ sters ist eine Klimamatte 3 aufgelegt. Das Sitzpolster ist durch einen Sitzprüfstempel 4 belastet, mit dem das Einsitzen einer Person in das Sitzpolster realitätsnah simuliert werden kann. Bezüglich seiner starren Teile des Sitzprüfstempels ist dieser in den hier relevanten Bereichen der Becken- und der Oberschen­ kelknochen einschließlich der Oberschenkel-Gelenke eines menschlichen Skelettes und bezüglich einer Überpolsterung dieses Druckstückes antropromorph den Weichteilen im Gesäßbereich, nämlich dem Muskel-, Binde- und Fettgewebe nach örtlicher Verteilung der Stärke und Weichheit nachgebildet ist. Vor allem der Bereich der beiden Sitzbeinhöcker eines menschlichen Gesäßes und deren nähere Umgebung sind hinsichtlich Form, Lage, Härte und örtlicher Härteverteilung möglichst naturgetreu durch den Sitzprüfstempel nachgebildet. Mit einem solchen Sitzprüfstempel, der Gegenstand einer gesonderten Patentanmeldung der Anmelderin ist, kann das Sitzpolster hinsichtlich Gesamtdruckkraft und Sitzdruckverteilung realitätsnah wie beim Aufsitzen einer Person belastet werden, was für eine aussagekräftige Untersuchung des Sitzpolsters hinsichtlich Klimaverhalten eine wichtige Voraussetzung ist.

Zur Ermittlung des Sitzklimas des Sitzpolsters 1 wird während einer solchen realitätsnahen mechanischen Belastung der Sitz­ fläche 2 mit einem Feuchtigkeitsstrom aus einer Klimamatte 3 un­ terzogen und ein etwaiger Feuchtigkeitsstau auf der Sitzfläche gemessen. Die im Kontaktbereich zwischen Klimamatte und belaste­ ter Sitzfläche sich einstellende Feuchtigkeit wird erst dann gemessen bzw. der Feuchtigkeitswert als Meßwert festgehalten, nachdem sich ein stationärer Zustand von Mattentemperatur und Feuchtigkeit eingestellt hat, was bei der erforderlichen vor­ sichtigen Mattenbeheizung mindestens etwa 10 Minuten lang dau­ ert. Die dann gemessene Feuchtigkeit wird zumindest mittelbar als Maßzahl für das Sitzklima des Sitzpolsters in der Weise verwertet, daß hohe Feuchtigkeitswerte einem schlechten Sitz­ klima entsprechen und umgekehrt.

Das Freisetzen eines Feuchtigkeitsstromes aus der zwischengefüg­ ten Klimamatte 3 in Richtung zur Sitzfläche 2 hin erfolgt da­ durch, daß in der Klimamatte in einem Speichervlies 9 eine für jede Messung gleichbleibende Feuchtigkeitsmenge gespeichert und davon aufgrund einer Beheizung der Klimamatte etwa auf Körper­ temperatur Feuchtigkeit in die Sitzfläche 2 langsam freigesetzt wird. Die Heizmatte 11 ist so ausgebildet, daß sie über ihre
Flächenerstreckung hinweg gleichmäßig elektrisch beheizbar und mit dem Regler 14 feinfühlig auf eine bestimmte, voreinstellbare Temperatur temperierbar ist. Es soll innerhalb eines Temperatur­ bereiches von 28 bis 40°C ein Temperatur-Sollwert von etwa ±1 Grad einstellbar sein.

Die flexible und mehrlagige Klimamatte 3 besteht aus einer ih­ rerseits mehrlagigen Übergabelage 6, aus dem bereits erwähnten, die Feuchtigkeit speichernden Speichervlies 9, aus einer Dampf­ sperre 10 und der schon genannten, regelbaren Heizmatte 11. In Gebrauchslage ist die Übergabelage 6 dem Sitzpolster 1 und die Heizmatte 11 dem Sitzprüfstempel 4 zugekehrt.

Für jede einzelne Messung muß das Speichervlies 9 auf einen be­ stimmten Gesamtfeuchtegehalt und auf eine gleichmäßige Feuchtig­ keitsverteilung innerhalb des Speicherfließes gebracht werden.

Es sollte auch darauf geachtet werden, daß die verwendeten Spei­ chervliese untereinander etwa gleiche Eigenschaften bezüglich Stärke, Flächengewicht trocken, Porenvolumen, Fadenstärke, Fa­ denmaterial und Fadenoberflächenbeschaffenheit aufweisen, so daß die Speichervliese untereinander gleiche Feuchtigkeitsabgabera­ ten erwarten lassen. Nach häufigem Gebrauch von Speichervliesen und einer Befeuchtung mit normalem Leitungswasser kann sich eine gewisse Verkalkung des Speichervlieses Einstellen. Ein verkalk­ tes Speichervlies sollte nicht mehr verwendet werden.

Zum Austausch des Speichervlieses 9 kann die Klimamatte 3 zwi­ schen Übergabelage 6 einerseits sowie Dampfsperre 10 und Heizmatte 11 andererseits geöffnet werden und durch Schnell­ verschlüsse wie z. B. Reißverschlüsse oder Klettenbänder lage­ richtig wieder geschlossen werden. Das gleichmäßig und auf eine definierte Gesamtfeuchte angefeuchtete Speichervlies wird bei einem Austausch faltenfrei zwischen die benachbarten Lagen der Klimamatte eingelegt.

Die im Beispiel gezeigte Übergabelage 6 der Klimamatte 3 ihrer­ seits ist - wie gesagt - mehrlagig ausgebildet, und zwar besteht sie aus einer Kleidungsstoff-Lage 7 aus einem Garn mit einer ge­ ringen Feuchtigkeitsaufnahmevermögen und aus einer Verteil-Lage 8 eines gut luftdurchlässigen Gewebes oder Gewirkes aus einem Garn mit einem geringen Feuchtigkeitsaufnahmevermögen und in einer unter der Einwirkung von Druck, Wärme und Feuchtigkeit nicht oder nur gering komprimierbaren Struktur. Die beispiels­ weise dargestellte Dampfsperre 10 besteht ebenfalls aus zwei La­ gen von elektrisch und gegen Feuchtigkeitsdurchtritt isolieren­ den Kunststoffolien.

Zwischen Sitzfläche und Klimamatte sind an besonders interes­ sierenden Stellen flache, beim Sitzen nicht störende Feuchtig­ keitssensoren 12 mit nach außen führenden Signalleitungen 13 an­ geordnet. Diese sind außenseitig an der Übergabelage 6 der Kli­ mamatte 3 befestigt. Im Falle mehrerer Feuchtigkeitssensoren sind diese vorteilhafterweise teils an Stellen eines hohen und teils an Stellen eines geringen Sitzdruckes lokalisiert. Es kann auch zweckmäßig sein, die Feuchtigkeitssensoren 12 paarweise und spiegelbildlich auf der Klimamatte 3 an Stellen von untereinan­ der etwa gleichen Sitzdruckes anzubringen. In die Klimamatte kann auf der sitzzugewandten Seite wenigstens ein Temperaturfüh­ ler integriert sein, wobei dieser vorteilhaft an der Stelle je­ weils eines Feuchtigkeitssensors angeordnet ist. Mit den ver­ schiedenen Feuchtigkeitssensoren und den Temperaturfühlern kann bei einer Sitzklimamessung festgestellt werden, ob sich inner­ halb des Meßvorganges überall in der belasteten Sitzfläche 2 ein stationärer Temperatur- und Feuchtigkeitszustand eingestellt hat. Die einzelnen Feuchtigkeitswerte von verschiedenen Sensoren 12 können entweder zu einem Mittelwert verrechnet werden, insbe­ sondere dann, wenn die verschiedenen Meßwerte nur wenig streuen. Bei deutlichen Unterschieden der örtlich gemessenen Feuchtig­ keitswerte können damit auch Aussagen über eine örtlich unter­ schiedliche Verteilung der sitzklimatischen Bedingungen inner­ halb der Flächenerstreckung der Sitzfläche getroffen werden.

Nach der Erfindung durchgeführte Wiederholmessungen des Sitzkli­ mas an verschiedenen Sitzpolstern haben ergeben, daß sich die Feuchtigkeitsmeßwerte sehr gut reproduzieren lassen. Im übrigen haben Vergleiche von Sitzklimamessungen und Probesitzen durch Testpersonen an unterschiedlichen Sitzen ergeben, daß die erfin­ dungsgemäßen Messungen durchaus repräsentativ für das subjekti­ ve Empfinden des Sitzklimas sind.

Claims (14)

1. Verfahren zur Ermittlung des Sitzklimas eines Sitzpolsters, dadurch gekennzeichnet, daß die Sitzfläche (2) während einer realitätsnahen mechanischen Belastung des zu überprüfenden Sitzpolsters (1) mit einem Feuch­ tigkeitsstrom aus einer Klimamatte (3) unterzogen und ein etwa­ iger Feuchtigkeitsstau auf der Sitzfläche (2) gemessen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Sitzklimamessung zunächst ein stationärer Zustand von Mattentemperatur und Feuchtigkeit im Kontaktbereich zwischen Klimamatte (3) und belasteter Sitzfläche (2) abgewartet und die im stationären Zustand gemessene Feuchtigkeit zumindest mittel­ bar als Maßzahl für das Sitzklima des Sitzpolsters (1) in der Weise verwertet wird, daß hohe Feuchtigkeitswerte einem schlech­ ten Sitzklima entsprechen und umgekehrt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das realitätsnahe Belasten der Sitzfläche (2) des zu über­ prüfenden Sitzpolsters (1) hinsichtlich Gesamtdruckkraft und Sitzdruckverteilung wie beim Aufsitzen einer Person mittels eines antropomorph nachgebildeten Sitzprüfstempels (4) erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Freisetzen des Feuchtigkeitsstromes aus der im Anlagebe­ reich des Sitzprüfstempels (4) zur Sitzfläche (2) zwischengefüg­ ten flexiblen Klimamatte (3) in Richtung zur Sitzfläche (2) hin dadurch erfolgt, daß eine in der Klimamatte (3) in einem Spei­ chervlies (9) gespeicherte, für jede Messung gleichbleibende Feuchtigkeitsmenge aufgrund einer Beheizung der Klimamatte (3) etwa auf Körpertemperatur in die Sitzfläche (2) langsam freige­ setzt wird.

5. Anordnung zur Ermittlung des Sitzklimas eines Sitzpolsters, insbesondere zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Gemeinsamkeit fol­ gender Merkmale:

• - das lagedefiniert in einer Prüfmaschine (5) aufgenommene, zu überprüfende, in der Sitzfläche (2) mit einer flexiblen Klima­ matte (3) überdeckte Sitzpolster (1) ist mittels eines der Ge­ säß- und Oberschenkelpartie hinsichtlich Knochen und Weichtei­ le antropomorph nachgebildeten, starren Sitzprüfstempels (4) hinsichtlich Gesamtdruckkraft und Sitzdruckverteilung reali­ tätsnah wie beim Aufsitzen einer Person belastet,
• - die mehrlagige Klimamatte (3) besteht aus einer Übergabelage (6), einem Feuchtigkeit speichernden Speichervlies (9), einer Dampfsperre (10) und einer regelbaren Heizmatte (11), wobei in Gebrauchslage die Übergabelage (6) dem Sitzpolster (1) und die Heizmatte (11) dem Sitzprüfstempel zugekehrt liegt,
• - wobei die Klimamatte (3) zwischen Übergabelage (6) einerseits sowie Dampfsperre (10) und Heizmatte (11) andererseits zum Austausch des Speichervlieses (9) offenbar ausgebildet ist,
• - zwischen Sitzfläche (2) und Klimamatte (3) ist wenigstens ein flacher Feuchtigkeitssensor (12) mit nach außen führenden Sig­ nalleitungen (13) an einer besonders interessierenden Stelle angeordnet.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der/die Feuchtigkeitssensor(en) (12) außenseitig an der Übergabelage (6) der Klimamatte (3) befestigt ist/sind.

7. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergabelage (6) ihrerseits mehrlagig ausgebildet ist, und zwar aus einer Kleidungsstoff-Lage (7) aus einem Garn mit einem geringen Feuchtigkeitsaufnahmevermögen und aus einer Ver­ teil-Lage (8) eines gut luftdurchlässigen Gewebes oder Gewirkes aus einem Garn mit einem geringen Feuchtigkeitsaufnahmevermögen und in einer unter der Einwirkung von Druck, Wärme und Feuchtig­ keit nicht oder nur gering komprimierbaren Struktur.

8. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dampfsperre (10) wenigstens eine Lage einer elektrisch und gegen Feuchtigkeitsdurchtritt isolierende Kunststoffolie ist.

9. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Klimamatte (3) angebrachten Feuchtigkeitssensoren (12) teils an Stellen eines hohen und teils an Stellen eines ge­ ringen Sitzdruckes lokalisiert sind.

10. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Feuchtigkeitssensoren (12) paarweise und spiegelbildlich auf der Klimamatte (3) an Stellen von untereinander etwa glei­ chen Sitzdruckes angebracht sind.

11. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in die Klimamatte (3) auf der sitzzugewandten Seite wenig­ stens ein Temperaturfühler integriert ist.

12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der/die in der Klimamatte (3) integrierte(n) Temperaturfühler an der Stelle jeweils eines Feuchtigkeitssensors (12) ange­ ordnet ist/sind.

13. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Klimamatte (3). mittels der Heizmatte (11) innerhalb ei­ nes Temperaturbereiches von 28 bis 40°C auf einen Sollwert der Temperatur von ± 1 Grad einstellbar ist.

14. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Klimamatte (3) im Bereich des Speichervlieses (9) ge­ teilt ist und daß die Mattenteile (6 und 10/11) durch Schnell­ verschlüsse zusammengehalten sind.