DE19601973C2 - Verfahren und Anordnung zur quantitativen Ermittlung des Sitzklimas an Sitzpolstern - Google Patents
Verfahren und Anordnung zur quantitativen Ermittlung des Sitzklimas an SitzpolsternInfo
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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.
In der Veröffentlichung SAE 1993 Transactions - Journal of Pas
senger Car, Section 6, Volume 102 ist auf den Seiten 136 bis 141
ein Beitrag von J. Temming veröffentlicht mit dem Titel "A New
Method to Assess the Summer Suitability of Car Seats". Darin
wird ein Verfahren zur Spot-Messung des Sitzklimas von Fahrzeug
sitzen beschrieben. Die Mitte der Sitzfläche wird auf einer
rechteckigen und ebenen Fläche von etwa 15 mal 25 cm mechanisch
gleichmäßig durch ein Gewicht belastet. Die Kontaktfläche des
Prüfkörpers kann auf Körpertemperatur erwärmt werden. Über ein
zwischengelegtes, definiert befeuchtetes Vlies kann eine gewisse
Feuchtigkeitsmenge in die Kontaktzone zum Sitzpolster einge
bracht werden. Durch die Beheizung dieses Vlieses auf etwa 37°C
wird ein definierter Feuchtigkeitsstrom in das Sitzpolster er
zeugt. Mittels in der Kontaktzone angeordneter Feuchtigkeitssen
soren kann ein Feuchtigkeitsstau auf der Sitzfläche gemessen
werden, der eine Maßzahl für das Sitzklima darstellen soll.
Nachteilig an dem bekannten Verfahren ist zum einen die reali
tätsferne Sitzdruckverteilung während der Klimamessung aufgrund
der Polsterbelastung durch einen in der Kontaktzone starren und
ebenen Körper. Nachteilig ist zum anderen die Beschränkung der
Messung auf ein in der Sitzmitte liegendes Flächenteilstück des
Polsters; es wird gewissermaßen lediglich eine Spot-Klimatisie
rung durchgeführt. Die Erfahrungen mit dem erfindungsgemäßen
Meßverfahren haben nämlich gezeigt, daß in das Meßergebnis einer
Sitzklima-Messung als ganz wesentliche Parameter die Art und
Flächenerstreckung der Polsterbelastung und die Art der Polster
verformung eingehen. Mit einer dem vorbekannten Meßverfahren
entsprechenden Druckverteilung während des Messens und/oder mit
einer Beschränkung auf eine geringe Teilfläche des Sitzes können
nach den Erfahrungen mit der Erfindung reproduzierbare und vor
allem aussagekräftige, d. h. repräsentative Sitzklimameßwerte
nicht erwartet werden. Mit dem bekannten Meßverfahren bzw. den
damit erhältlichen Meßwerten lassen sich bestenfalls - und das
auch nur mit großen Einschränkungen - Sitze gleiche Art hin
sichtlich sitzklimatischer Eigenschaften vergleichen. Vergleiche
von Klimameßwerten, die mit dem bekannten Verfahren an Sitzen
unterschiedlicher Art gewonnen wurden, sind untereinander nicht
vergleichbar.
Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der
Erfindung darin, das Meßverfahren und die Meßanordnung zur Sitz
klimamessung dahingehend weiterzuentwickeln, daß die erhaltenen
Meßwerte des Sitzklimas realitätsnah, reproduzierbar und reprä
sentativ für das subjektiv empfundene Sitzklima aller möglichen
Testsitze sind.
Ausgehend vom gewürdigten Stand der Technik wird die genannte
Aufgabe erfindungsgemäß bezüglich des verfahrensmäßigen Aspektes
durch die Gesamtheit der Merkmale von Anspruch 1 und bezüglich
der Meßanordnung durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch
2 gelöst. Danach wird die Sitzfläche während einer realitätsna
hen mechanischen Belastung des zu überprüfenden Sitzpolsters mit
einem geringen, einem natürlichen Schwitzvorgang entsprechenden
Feuchtigkeitsstrom aus einer Klimamatte unterzogen und ein et
waiger 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 anthropomorph 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 anthropomorphen 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 die Sitz
fläche 2 mit einem Feuchtigkeitsstrom aus einer Klimamatte 3 beaufschlagt
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 auf etwa ±1
Grad genau 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 Speicherflieses 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 Temperaturfühler
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 (11)
1. Verfahren zur Ermittlung des Sitzklimas eines Sitzpolsters
(1) eines Fahrzeugsitzes,
- - bei dem die Sitzfläche (2) während einer realitätsnahen mecha nischen Belastung des zu überprüfenden Sitzpolsters (1) mit einem Feuchtigkeitsstrom aus einer Klimamatte (3) beaufschlagt und ein etwaiger Feuchtigkeitsstau auf der Sitzfläche (2) ge messen wird,
- - bei dem das realitätsnahe Belasten der Sitzfläche (2) des zu überprüfenden Sitzpolsters (1) hinsichtlich Gesamtdruckkraft und Sitzdruckverteilung wie beim Aufsitzen einer Person mit tels eines anthropomorph nachgebildeten Sitzprüfstempels (4) erfolgt,
- - bei dem ferner das Freisetzen des Feuchtigkeitsstromes aus der im Anlagebereich des Sitzprüfstempels (4) zur Sitzfläche (2) zwischengefügten flexiblen Klimamatte (3) in Richtung zur Sitzfläche (2) hin dadurch erfolgt, daß eine in der Klimamatte (3) in einem Speichervlies (9) gespeicherte, für jede Messung gleichbleibende Feuchtigkeitsmenge aufgrund einer Beheizung der Klimamatte (3) etwa auf Körpertemperatur in die Sitzfläche (2) langsam freigesetzt wird.
2. 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) öffenbar 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.
3. Anordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der/die Feuchtigkeitssensor(en) (12) außenseitig an der
Übergabelage (6) der Klimamatte (3) befestigt ist/sind.
4. Anordnung nach Anspruch 2,
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.
5. Anordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Dampfsperre (10) wenigstens eine Lage einer elektrisch
und gegen Feuchtigkeitsdurchtritt isolierende Kunststoffolie
ist.
6. Anordnung nach Anspruch 2,
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.
7. Anordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Feuchtigkeitssensoren (12) paarweise und spiegelbildlich
auf der Klimamatte (3) an Stellen von untereinander etwa glei
chen Sitzdruckes angebracht sind.
8. Anordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß in die Klimamatte (3) auf der sitzzugewandten Seite wenig
stens ein Temperaturfühler integriert ist.
9. Anordnung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß der/die in der Klimamatte (3) integrierte(n) Temperaturfühler
an der Stelle jeweils eines Feuchtigkeitssensors (12) ange
ordnet ist/sind.
10. Anordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Klimamatte (3) mittels der Heizmatte (11) innerhalb ei
nes Temperaturbereiches von 28 bis 40°C auf einen Sollwert der
Temperatur auf ±1 Grad genau einstellbar ist.
11. Anordnung nach Anspruch 2,
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.
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