DE19720854C1 - Sitzprüfkörper - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Sitzprüfkörper für Schwinungs­ untersuchungen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, wie er bei­ spielsweise aus der DE 41 03 374 C1 als bekannt hervorgeht. Über diesen Sitzprüfkörper wird von den Erfindern auch in der Automobiltechnischen Zeitschrift ATZ 97 (1995), Heft 10, Seiten 668 bis 671 berichtet.

Bei der Entwicklung von Sitzen, insbesondere von Fahrzeugsitzen geht es auch um einen hohen Sitzkomfort, weil gerade auf Fahr­ zeugsitzen die Insassen und vor allem der Fahrer u. U. viele Stunden bei geringer Bewegung auf dem Sitz verharren müssen. Hier spielen unter anderem auch Fragen eines guten Schwingungs­ verhaltens des Sitzes eine Rolle. Es werden im Laufe einer Sitzentwicklung unterschiedliche Sitz- und Polsterkonstruktio­ nen als Versuchsmuster angefertigt und diese müssen untereinan­ der objektiv und reproduzierbar hinsichtlich verschiedener Prüf- und Bewertungskriterien, vor allem hinsichtlich Komfort und Schwingungsverhalten, verglichen werden, um danach das be­ ste Versuchsmuster auswählen zu können. Es werden nicht nur neue Versuchsmuster einer aktuellen Sitzentwicklung, sondern auch verschiedene Testsitze anderer Provenienz z. B. Sitze frü­ herer Sitzgenerationen, gebrauchte Sitze oder Sitze aus fremden Entwicklungs- oder Fabrikationsstätten in beliebiger Paarung miteinander verglichen.

Zur Schwingungsprüfung wird der Sitz mit einer darauf sitzenden Testperson oder mit einem darauf abgesetzten Sitzprüfkörper zu Vertikalschwingungen angeregt und es werden die Antwortschwin­ gungen des Prüfkörpers bzw. der Testperson gemessen. Bei den Schwingungsmessungen werden flach kissenförmige Beschleuni­ gungssensoren in die Kontaktzone des Gesäßes zur Oberfläche des Sitzpolsters aufgelegt und diese Schwingung als Antwortschwin­ gung gemessen. Die gewonnenen Antwortschwingungen werden als spektrale Verteilung der Schwingungsamplituden im Verhältnis zur entsprechenden Anregungsamplitude in einem Diagramm aufge­ tragen. Diese sog. Übertragungskurven werden - beginnend mit einer sehr langsamen, quasi-statischen Anregung - bis in den Bereich von etwa 30 Hertz ermittelt. Typischerweise beginnen diese Übertragungskurven bei einem Wert von 1,0 und weisen dann im Bereich von etwa 5 Hz eine deutliche Resonanzstelle auf; da­ nach fällt sie in der Regel deutlich unter den Wert von 1 ab und verläuft - in einem Bereich der Sitzdämmung - mit zunehmen­ der Anregungsfrequenz leicht abfallend.

Der eingangs erwähnte, bekannte Sitzprüfkörper besteht aus ei­ ner der Gesäßform einschließlich Oberschenkelpartie eines Men­ schen entsprechenden, oberflächlich starren Sitzschale und aus einer mit ihr verbundenen, der Rückenform entsprechenden eben­ falls starren Rückenschale. In die Sitzschale sind mehrere ver­ tikal schwingungsfähige, gedämpfte Feder/Masse-Systeme zur Si­ mulation der Vertikal-Schwingungsneigung von Körperteilen und Körperregionen eingebaut, wobei die Feder/Masse-Systeme in ih­ rem Gewicht und in Ihrer Massenverteilung etwa dem Einsitzge­ wicht einer durchschnittlich schweren Person entsprechen. Die Gesäß- und die Rückenschale des Sitzprüfkörpers sind unter ei­ nem der Sitzposition eines Menschen entsprechenden Winkel starr zueinander angeordnet, wobei die Rückenschale lediglich die Funktion hat, den Sitzprüfkörper während der Schwingungsprüfung am Lehnenpolster abzustützen und ihn auf dem Sitz in seiner La­ ge zu stabilisieren. Vor einer Schwingungsprüfung eines Sitzes mittels des bekannten Sitzprüfkörpers wird dieser mit der Sitzschale lose auf das Sitzpolster des Sitzes aufgesetzt und mit der Rückenschale an das Lehnenpolster angelehnt.

Es wurden von der Anmelderin Vergleichsmessungen mit dem be­ kannten Sitzprüfkörper einerseits und natürlichen Testpersonen andererseits an verschiedenen Sitzen durchgeführt. Der Ver­ gleich der Messungen zeigt, daß die Messungen nur im Bereich der Resonanzüberhöhung, und dort auch nur tendenziell richtige Aussagen bringen; die von der Anmelderin mit dem bekannten Sitzprüfkörper ermittelte Resonanzüberhöhung entsprach quanti­ tativ nicht den mit natürlichen Testpersonen gemessenen Werten. Noch viel weniger sind nach den Erfahrungen der Anmelderin die Meßergebnisse des bekannten Sitzprüfkörpers im Bereich der Sitzdämmung vergleichbar: oberhalb von etwa 7 Hz verläuft die mit dem Sitzprüfkörper ermittelte Übertragungskurve ansteigend und erreicht gegen Ende des Meßbereiches sogar Überhöhungswer­ te, die z. T. deutlich über der Resonanzüberhöhung liegen, woge­ gen die Testperson-Messungen einen Abfall der Übertragungswerte bis unter 0,5 zeigten. Ein Vergleich gut dämpfender Sitz gegen weniger gut dämpfender Sitz zeigt, daß der bekannte Sitzprüf­ körper im Bereich der Sitzdämpfung nicht einmal in der Tendenz brauchbare Meßwerte liefert. Diese Gegenüberstellung macht deutlich, daß - zumindest nach den Erfahrungen der Anmelderin - der bekannte Sitzprüfkörper nur sehr eingeschränkt vergleichba­ re Aussagen zu Testperson-Schwingungsmessungen liefern und die­ se Art der Messung nicht ersetzen kann. Deshalb konnten Schwin­ gungsprüfungen von Sitzen nur unter Einsatz natürlicher Test­ personen durchgeführt werden. Dies ist selbstverständlich Zeit- und personalaufwendig und abgesehen davon auch kaum zumutbar.

Zwar wäre es denkbar, derartige Schwingungsuntersuchungen mit­ tels Testpuppen, sog. Dummies, durchzuführen. Dies Testpuppen der dritten Generation sind beispielsweise in SAE 1994 Tran­ sactions - Journal of Passenger Cars, Section 6, Volume 103, Seiten 1868-1886 beschrieben. Sie sind bezüglich des mechani­ schen Bewegungsverhaltens und der Massenverteilung des Ganzkör­ pers anthropromorph gestaltet. Bezüglich einzelner Körperregionen oder Gliedmaßen sind die Dummies hingegen z. T. recht rudimentär ausgebildet und es kann bezüglich der Details von einer anthro­ promorphen Ausbildung keine Rede sein. Dies gilt insbesondere für die hier interessierende Sitzpartie im Beckenbereich. Die­ ser Bereich ist für Voll-Dummies, wie sie für Unfall-Versuche verwendet werden, völlig unwichtig. Zwar heißt es dort im Zu­ sammenhang mit dem Becken, daß dieses aus einer Aluminium- Gußstruktur besteht, deren Form etwa einer menschlichen Becken­ knochenstruktur ähnelt. Dieses Becken sei durch ein weiches Gummimaterial eingeschlossen, um die Form menschlicher Ge­ säßbacken anzunähern, welches auch einen dreiachsigen Be­ schleunigungsgeber enthalte.

Über die referierten Informationen aus der genannten Literatur­ stelle hinaus kann aus der Erfahrung und Beobachtung dieser al­ lenthalben in den einschlägigen Entwicklungs- und Prüfstätten - so auch bei der Anmelderin - in mehreren Exemplaren und in un­ terschiedlichen Größen im Einsatz befindlichen Hybrid III Dum­ mies ergänzend folgendes gesagt werden: Die Hartteile wie z. B. den Beckenkörper umgebenden Weichteile sind als doppelwandige Hohlkörper aus einem Weichgummi ausgebildet, deren Wandstärke etwa 3 bis 5 mm beträgt. Der von den Doppelwandungen einge­ schlossene Hohlraum ist mit Weichschaum ausgefüllt. Jedem ein­ zelnen Gliedmaß - Unterschenkel, Oberschenkel, Becken, Oberkör­ per, Oberarm, Unterarm Hand - ist ein solches doppelwandiges hohles Weichteil zugeordnet. Die doppelwandigen Hohlteile sind längsgeschlitzt, damit sie sich jeweils über das zugehörige Hartteil aufschieben lassen, und mit einem Reißverschluß ver­ schließbar. Die Innenkontur des hohlen Weichteiles ist den Har­ teilen des zu umschließenden Gliedmaß grob, d. h. mit einem ge­ wissen Spiel angepaßt, wogegen die Außenkontur etwa der Außen­ form der entsprechenden Körperpartie entspricht. Die Weichteile der einzelnen Puppenglieder schließen nicht unmittelbar anein­ ander an; vielmehr ist zwischen benachbarten Weichteilen ein großer Spalt freigelassen, damit sich die Glieder der Testpuppe behinderungsfrei bewegen können. So klafft z. B. im Übergangsbe­ reich vom Oberschenkel in die Gesäßpartie oder am Übergang vom Gesäß in den Rücken ein Spalt von 3 bis 4 cm. Mit Rücksicht auf die hohen Belastungen der Testpuppen bei simulierten Unfällen und mit Rücksicht auf eine wiederholte Verwendbarkeit derselben - sie sind sehr teuer - müssen die Weichteile zumindest an ih­ rer Außenseite eine gewisse Mindeststabilität aufweisen und dürfen nicht zu weich sein, weil sonst diese Weichteile bei Un­ fallsimulationen zerstört werden würden. Die den Beckenbereich umschließenden Weichteile haben im Gesäßbereich eine Shorehärte von etwa 40 bis 50 Härtgrade, die weitgehend gleichmäßig über die Sitzpartie des Gesäßes verteilt ist. Die Außenform des Dum­ my-Gesäßes ist - abweichend zum natürlichen Vorbild - relativ flach gestaltet. Deshalb ist festzuhalten, daß im Gesäßbereich nur von einer groben Annäherung an die menschliche Anatomie die Rede sein kann, was jedoch für die Zwecke als Testpuppe in Crash-Versuchen selbst in der dritten Dummy-Generation völlig ausreichend ist. Durch die nur angenäherte flache Nachbildung dieser Sitzkontur soll das im Crash-Fall relevante Kipp- und Gleitverhalten der in ein Polster einsitzenden Testpuppe mit der Einsitzstabilität eines richtigen Menschens angenähert wer­ den. Dazu genügt aber eine der Gesäßform angenäherte Oberflä­ chenform und eine oberflächennah annähernd übereinstimmende Elastizität im Gesäßbereich der Testpuppe. Nach den mit der Er­ findung gewonnenen Erfahrungen können Komfort- und Schwingungs­ untersuchungen an Sitzpolstern von Fahrzeugsitzen mit einer solchen Testpuppe hingegen nicht durchgeführt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Sitzprüfkörper anzugeben, dessen bei Schwingungsmessungen an Fahrzeugsitzen ermittelten Meßergebnisse im gesamten spektralen Bereich wenigstens quali­ tativ mit entsprechenden Testpersonen-Messungen zumindest ver­ gleichbar sind.

Ausgehend vom gattungsgemäß zugrundegelegten Sitzprüfkörper wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Der entscheidende Erfindungsge­ danke besteht in einer möglichst naturgetreuen Nachbildung der schwingungstechnischen Ankopplung des Sitzprüfkörpers an das Sitz- und an das Lehnenpolster. Der Übergang von den Polstern in den Sitzprüfkörper soll schwingungstechnisch möglichst exakt der entsprechenden "Schnittstelle" Mensch/Maschine nachgebildet werden. Dominierendes Phänomen dabei ist ein anthropromorpher Aufbau bzw. Verteilung der Weichteile im Einsitzbereich ange­ fangen von der Unterseite der Oberschenkel bis in den Schulter­ bereich. Wichtig hierbei ist, daß der Sitzprüfkörper nicht nur eine dem Einsitzen einer natürlichen Person entsprechende Ver­ formung der Polsteroberfläche, sondern auch eine dem natürli­ chen Einsitzen entsprechende Sitzdruckverteilung hervorruft. Dies ist nur mit der erfindungsgemäß weichen Ausbildung des Sitzprüfkörpers möglich. Nach den Erfahrungen der Anmelderin treten eigendynamische Einflüsse einzelner Körperteile oder Körperregionen gegenüber einer anthropromorph "weichen" Ankoppe­ lung des Sitzprüfkörpers an den Sitz in den Hintergrund.

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

Fig. 1 eine Seitenansicht von links auf den Gesäßteil eines Sitzprüfkörpers,

Fig. 2 eine Unteransicht auf den Gesäßteil nach Fig. 1,

Fig. 3 eine perspektivische Schrägansicht auf eine nicht über­ polsterte Rückenschale für einen Sitzprüfkörper,

Fig. 4 eine Schrägansicht auf die Rückenschale nach Fig. 3 in überpolstertem Zustand,

Fig. 5 einen auf einen Fahrzeugsitz aufgesetzten Sitzprüfkörper mit vervollständigten unteren Gliedmaßen zur bodenseiti­ gen Abstützung der Oberschenkelnachbildungen,

Fig. 6 den testbereit mit Ballastgewichten vervollständigten Sitzprüfkörper nach Fig. 5 und

Fig. 7 eine körpergerechte Sitzdruckverteilung des Gesäßberei­ ches beim Einsitzen einer Person in ein Sitzpolster in Isobarendarstellung.

In Fig. 6 der Zeichnungen ist ein testbereit komplettierter Sitzprüfkörper für Schwingungsmessungen auf einem strichpunk­ tiert angedeuteten Fahrzeugsitz 19 dargestellt. Er weist eine in Prüflage nach unten weisende, auf das Sitzpolster des zu prüfenden Sitzes aufsetzbare Gesäßnachbildung 1 und eine damit verbundene, in Prüflage am Lehnenpolster des Sitzes anlegbaren Rückennachbildung 2 auf. Der Sitzprüfkörper entspricht bezüg­ lich seines Gewichtes und seiner Massenverteilung etwa dem Ein­ sitzgewicht und der Massenverteilung einer durchschnittlich schweren Person.

Um mit diesem Sitzprüfkörper Schwingungsmessungen an Sitzen, insbesondere an Fahrzeugsitzen durchführen zu können, deren Meßergebnisse im gesamten spektralen Bereich, d. h. von nahezu 0 bis etwa 30 Hz quantitativ und qualitativ mit entsprechenden Testperson-Messungen zumindest vergleichbar sind, sind erfin­ dungsgemäß die Gesäßnachbildung 1 und die Rückennachbildung 2 des Sitzprüfkörpers jeweils durch überpolsterte Hartteile ge­ bildet, wobei die Hartteile und insbesondere die Weichteile an­ thropromorph ausgestaltet sind, so daß der Sitzprüfkörper schwin­ gungstechnisch möglichst naturgetreu an das Sitz- und an das Lehnenpolster angekoppelt ist. Der Übergang von den Polstern in den Sitzprüfkörper soll schwingungstechnisch möglichst exakt der natürlichen "Schnittstelle" Mensch/Sitz nachgebildet wer­ den.

Zu diesem Zweck sind die Hartteile der Gesäßnachbildung 1 dem Beckenknochen 3 und den Oberschenkeln 4 einschließlich der Oberschenkel-Gelenke 5 eines menschlichen Skelettes zumindest bezüglich der beim Sitzen belasteten Unterseite des Skelettes naturgetreu nachgebildet. Die den Oberschenkelgelenken nachge­ bildeten Gelenke 5 können durch eine entsprechende Verspannung der Gelenkkugel in der Gelenkpfanne mittels Druckring und Klemmschrauben schwergängig gemacht und sogar bis zur Unbeweg­ lichkeit unter Prüflast fixiert werden. Die Überpolsterung 7 der Hartteile 3, 4 der Gesäßnachbildung 1 ist nach Lagenstärke, Weichheit, Elastizität und Dämpfungsverhalten sowie örtlicher Verteilung dieser Parameter den Weichteilen im Gesäßbereich, nämlich dem Muskel-, Binde- und Fettgewebe anthropromorph nach­ gebildet. Vor allem durch die Gesäßhartteile und deren Überpol­ sterung sind die beiden Sitzdruckpunkte 8 eines menschlichen Gesäßes und deren nähere Umgebung hinsichtlich Form, Lage, Här­ te und örtlicher Härteverteilung den Skelett- und Weichteilen möglichst naturgetreu nachgebildet.

Die Rückennachbildung 2 ist bezüglich ihres Hartteiles durch eine Rückenschale 6 gebildet, die dem rückseitigen Beckenkno­ chen, der Wirbelsäule und dem rückseitigen Brustkorb- und Schulterblattbereich entspricht. Auch die Überpolsterung 9 der Rückenschale 6 ist ebenfalls nach Weichheit und örtlicher Ver­ teilung der Stärke den Weichteilen im Rückenbereich, nämlich dem Muskel-, Binde- und Fettgewebe im gesamten Rücken- und Nie­ renbereich anthropromorph nachgebildet. Und zwar ist - wie die Fig. 4 deutlich erkennen läßt - im Lordosenbereich 20 zum ei­ nen, im Nierenbereich 21 zum anderen und schließlich im Schul­ terbereich 22 jeweils eine unterschiedliche Verteilung der Überpolsterung vorgesehen.

Zur Darstellung der Überpolsterung der Gesäß- und/oder Rücken­ hartteile werden mehrere elastische Weich-Schaumstofflagen un­ terschiedlicher Stärke und/oder unterschiedlichen Raumgewichtes und Elastizität appliziert. Die Hartteil-näheren, flächenmäßig ausgedehnteren Schaumstofflagen sind stärker bzw. spezifisch leichter und welcher als die weiter außen liegenden flächenmä­ ßig kleineren Schaumstofflagen ausgebildet. Die Überpolsterung kann mit einer hinsichtlich Flexibilität sich ähnlich wie die menschliche Haut verhaltenden Weichlederauflage und/oder mit einem Hosenstoff überzogen sein.

Zur Erreichung des erforderlichen Einsitzgewichtes des Sitz­ prüfkörpers ist passiver Ballast in Form mehrerer Gewichte 10 innnenseitig in die Gesäßnachbildung 1 eingelegt und/oder an der Innenseite der Rückennachbildung 2 gehaltert. Wichtig hier­ bei ist, daß diese Gewichte so innerhalb des Sitzprüfkörpers verteilt angeordnet sind, daß die gesamte Auflagekraft des Sitzprüfkörpers in der Berührungsfläche von Gesäßteil 1 und Sitzpolster und die örtliche Sitzdruckverteilung der Auflage­ kraft und Sitzdruckverteilung beim Einsitzen einer natürlichen Testperson entspricht. Eine solche ergonomisch richtige Druck­ verteilung ist in Fig. 7 dargestellt. Die Schar der Isobaren 17 der Druckverteilung läßt zwei ausgeprägte Druckspitzen 18 an den Stellen der Sitzdruckpunkte 8 des Gesäßteiles erkennen. Die Einrichtung und richtige Vorgehensweise zur Ermittlung einer solchen Sitzdruckverteilung ist in der DE 196 01 971 A1 beschrieben, auf die hier wegen weiterer Einzelheiten verwiesen wird. Für eine solche realitätsnahe Sitzdruckverteilung ist neben der Höhe der Gewichtsbelastung und der - in Schwerkraftrichtung gesehenen - Schwerpunktlage vor allem auch eine naturgetreue Nachbildung der Weichteile im Sitzbereich ganz entscheidend.

Da der Sitzprüfkörper bei Schwingungsmessungen nicht nur reine translatorische Oszillationsbewegungen, sondern auch leichte rotatorische Bewegungen ausführt, werden die Gewichte 10 des passiven Ballastes ferner so innerhalb des Sitzprüfkörpers ver­ teilt angeordnet, daß sich nicht nur eine mit einem natürlichen Menschen etwa in Höhenlage übereinstimmende Schwerpunktlage an dem Sitzprüfkörper ergibt, sondern daß auch ein etwa gleichgro­ ßes Massenträgheitsmoment zumindest um eine parallel zum Hüft­ gelenk liegende Achse 11 am Sitzprüfkörper gegeben ist. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist der passive Ballast durch scheibenförmige Metallgewichte gebildet, die mit ihrer Mitten­ bohrung auf unterschiedlich angeordnete Aufnahmestangen aufge­ steckt und darauf mittels Druckschrauben festgesetzt sind. Stattdessen ist es auch denkbar, daß der Ballast durch Beutel mit einer Sand-, Metallschrot- und/oder Flüssigkeitsfüllung ge­ bildet wird, die auf innerhalb des Sitzprüfkörpers etwa hori­ zontal ausgespannten Netzen oder Stoffbahnen lose aufgelegt sind. Durch diese Art der Gewichtsbildung kann eine gewisse Ei­ gendynamik der Körpermasse nachgebildet werden.

Die Rückennachbildung 2 des Sitzprüfkörpers ist nicht starr mit der Gesäßnachbildung 1 verschraubt. Vielmehr ist das Rückenteil relativ zum Gesäß innerhalb eines begrenzten Winkelraumes um den Hüftgelenkpunkt 11 verschwenkbar gelagert und durch eine im radialen Abstand zum Hüftgelenk 11 tangential angeordnete Feder 12 elastisch im Sinne einer Strecklage von Rücken- und Gesäß­ teil vorgespannt. Wichtig für eine realitätsnahe Schwingungs­ messung mit dem erfindungsgemäßen Sitzprüfkörper ist nicht nur eine realitätsnahe Druckverteilung im Gesäßbereich, sondern auch im Lehnen- bzw. Rückenbereich muß die mit dem Sitzprüfkör­ per sich ergebende Druckverteilung mit der natürlichen Druck­ verteilung etwa übereinstimmen.

Die Oberschenkelnachbildungen 4 des Gesäßteiles 1 sind bis zu einer Nachbildung eines Kniegelenkes 13 ausgebildet. Dort ist das Gesäßteil 1 durch im Kniegelenkbereich beweglich angekop­ pelte und in sich beweglich ausgebildete Unterschenkel 14 und Fußnachbildungen 15 mit Fußgelenk 16 am Boden abgestützt. Durch diese Bodenabstütung des Sitzprüfkörpers über die Beine bzw. Füße wird der Sitzprüfkörper auf dem zu prüfenden Sitz reali­ tätsnah gehalten und gesichert. Die Unterschenkel sind in sich teleskopartig ausziehbar bzw. zusammenschiebbar und in einer gewünschten Ausziehlänge fixierbar. Dadurch kann die Höhenlage der Sitzfläche des zu prüfenden Sitzes oberhalb des Bodens an­ gepaßt und eine realitätsnahe Auflage der Oberschenkel auf der Sitzfläche im Sinne einer optimalen Sitzdruckverteilung einge­ stellt werden.

Die natürlichen Oberschenkelgelenken nachgebildeten Gelenke 5 des Gesäßteiles 1 sind in ihrem Bewegungswiderstand so einge­ stellt, daß zwar eine Lageveränderung der Oberschenkel-Nach­ bildungen 4 zur Becken-Nachbildung 3 zum einstellen des Sitz­ prüfkörpers auf dem Sitz und einer optimalen Sitzdruckvertei­ lung möglich ist, daß aber während einer Messung keine frei Be­ wegung in diesen Gelenken stattfindet. Der Bewegungsspielraum der Gelenke 5 ist so, daß alle Relativlagen von Oberschenkeln 4 und Becken 3, wie sie beim länger andauernden Sitzen eines Men­ schen vorkommen, nachgebildet und fixiert werden können. Die Überpolsterung 7 des Gesäßteiles ist in sich elastisch und überdies in einem gewissen Umfang nachgiebig an den Oberschen­ kel-Nachbildungen 4 befestigt, so daß bei einer Verschwenkung der Oberschenkel-Nachbildungen 4 zur Becken-Nachbildung 3 die Überpolsterung 7 einer Einstell-Verschweukung zerstörungsfrei zu folgen vermag.

Derartige Sitzprüfkörper können entsprechend der Größe, der Form und des Gewichtes eines durchschnittlichen Mannes, eines 95-percentil-Mannes oder eines 5-percentil-Mannes oder auch entsprechender Frauen ausgebildet und damit Sitzprüfungen durchgeführt werden.

Wenn ein Sitzprüfkörper einer bestimmten Größe, beispielsweise - entsprechend einem durchschnittlichen Mann, fertiggestellt ist, so können damit schwingungstechnische Sitzuntersuchungen durch­ geführt werden. Der zu überprüfende Sitz wird dazu auf eine Schwingungsplattform befestigt, die im Frequenzbereich von 0-30 Hz zu vertikalen Sinusschwingungen angeregt werden kann. Dann wird der Sitzprüfkörper so auf den Sitz aufgesetzt, daß sich eine optimale Sitzdruckverteilung ergibt. Notfalls muß die optimale Sitzposition des Prüfkörpers mit einer Sitzdruckver­ teilungs-Meßmatte gemäß einer Vorgehensweise ermittelt werden, die in der erwähnten DE 196 01 971 A1 beschrieben ist. Die gefundene optimale Sitzposition muß ver­ merkt und die Meßmatte entfernt werden. Statt der Meßmatte wer­ den Beschleinigungssensoren zwischen die Sitzfläche und dem in die optimale Sitzposition gebrachten Sitzprüfkörper eingelegt. Bei der Schwingungsanregung des Sitzes mit dem aufgesetzten Sitzprüfkörper mit definierter Frequenz und definierter Be­ schleunigungsamplitude kann dann über die eingelegten Beschleu­ nigungssensoren die Antwortschwingung des aus zu prüfendem Sitz und Sitzprüfkörper gebildeten Schwingungssystems für jede ein­ zelne Anregungsschwingung bzw. Anregungsfrequenz ermittelt wer­ den.

Messungen der Anmelderin an unterschiedlichen Sitzen mit dem erfindungsgemäßen Sitzprüfkörper einerseits und Vergleichsmes­ sungen an den gleichen Sitzen, bei denen Menschen als Testper­ sonen eingesetzt wurden andererseits, haben ergeben, daß der erfindungsgemäße Sitzprüfkörper in allen Bereichen des Anre­ gungsspektrums nicht nur tendenziell, sondern auch qualitativ reproduzierbare und realitätsnahe Meßergebnisse liefert.

Claims (13)

1. Sitzprüfkörper für Schwingungsmessungen an Sitzen, mit ei­ ner auf ein Sitzpolster eines zu prüfenden Sitzes aufsetzbaren Gesäßnachbildung und mit einer damit verbundenen, an ein Leh­ nenpolster eines zu prüfenden Sitzes anlegbaren Rückennachbil­ dung, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• 1. die Gesäßnachbildung (1) und die Rückennachbildung (2) des Sitzprüfkörpers sind jeweils durch überpolsterte (7, 9) Hartteile (3, 4, 6) gebildet,
• 2. die Hartteile (3, 4) der Gesäßnachbildung (1) sind dem Bec­ kenknochen (3) und den Oberschenkeln (4) einschließlich der Oberschenkel-Gelenke (5) eines menschlichen Skelettes zumin­ dest bezüglich der beim Sitzen belasteten Unterseite des Skelettes naturgetreu nachgebildet, wobei die den Oberschen­ kelgelenken nachgebildeten Gelenke (5) bis zur Unbeweglich­ keit unter den während der Schwingungsmessungen daran auf­ tretenden Belastungen fixierbar sind,
• 3. die Hartteile (6) der Rückennachbildung (2) sind dem Lordo­ senbereich eines Beckenknochens, der Wirbelsäule und der Brustkorbrückseite einschließlich Schulterblattregion eines menschlichen Skelettes durch eine einheitliche, der Einhül­ lenden dieser Skeletteile etwa entsprechenden Schale nachge­ bildet,
• 4. die Überpolsterung (7) der Hartteile (3, 4) der Gesäßnach­ bildung (2) ist nach Lagenstärke, Weichheit, Elastizität und Dämpfungsverhalten sowie örtlicher Verteilung dieser Parame­ ter den Weichteilen im Gesäßbereich, nämlich dem Muskel-, Binde- und Fettgewebe anthropomorph nachgebildet, wobei vor allem durch die Gesäßhartteile und deren Überpolsterung die beiden Sitzdruckpunkte eines menschlichen Gesäßes und deren nähere Umgebung hinsichtlich Form, Lage, Härte und örtlicher Härteverteilung den Skelett- und Weichteilen möglichst na­ turgetreu nachgebildet sind,
• 5. die Überpolsterung (9) der Hartteile (6) der Rückennachbil­ dung (2) ist ebenfalls nach Weichheit und örtlicher Vertei­ lung der Lagenstärke den Weichteilen im Rückenbereich, näm­ lich dem Muskel-, Binde- und Fettgewebe im gesamten Rücken­ bereich und auch im Nierenbereich anthropomorph nachgebil­ det,
• 6. zur Erreichung des erforderlichen Einsitzgewichtes des Sitz­ prüfkörpers ist passiver Ballast in Form mehrerer Gewichte (10) innenseitig in die Gesäßnachbildung (1) eingelegt und/oder an der Innenseite der Rückennachbildung (2) gehal­ tert.

2. Sitzprüfkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichte (10) des passiven Ballastes so innerhalb des Sitzprüfkörpers verteilt angeordnet sind, daß die gesamte Auf­ lagekraft in der Berührungsfläche von Gesäßteil (1) und Sitz­ polster und die örtliche Sitzdruckverteilung der Auflagekraft und Sitzdruckverteilung beim Einsitzen einer natürlichen Test­ person entspricht.

3. Sitzprüfkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichte (10) des passiven Ballastes so innerhalb des Sitzprüfkörpers verteilt angeordnet sind, daß eine etwa gleiche Schwerpunktlage und/oder ein etwa gleichgroßes Massenträgheits­ moment zumindest um eine parallel zum Hüftgelenk liegenden Ach­ se (11) am Sitzprüfkörper gegeben ist.

4. Sitzprüfkörper nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichte des passiven Ballastes durch metallene Ge­ wichtsstücke (10) oder durch Beutel mit einer Sand-, Metall­ schrot- und/oder Flüssigkeitsfüllung gebildet sind.

5. Sitzprüfkörper nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichte des passiven Ballastes auf innerhalb des Sitz­ prüfkörpers etwa horizontal ausgespannten Netzen oder Stoffbah­ nen lose aufgelegt sind.

6. Sitzprüfkörper nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberschenkelnachbildungen (4) des Gesäßteiles (1) bis zum Kniegelenk (13) ausgebildet sind und daß das Gesäßteil (1) durch im Kniegelenkbereich beweglich angekoppelte und in sich beweglich ausgebildete Unterschenkel- und Fußnachbildungen (14, 15) am Boden abstützbar ist.

7. Sitzprüfkörper nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die den Oberschenkelgelenken nachgebildeten Gelenke (5) des Gesäßteiles (1) in ihrer Beweglichkeit eine Lageveränderung der Oberschenkel-Nachbildungen (4) zur Becken-Nachbildung (3) in soweit erlauben, daß alle solchen Relativlagen von Ober­ schenkeln (4) und Becken (3), wie sie beim länger andauernden Sitzen eines Menschen vorkommen, nachgebildet und fixiert wer­ den können, wobei die Überpolsterung (7) aufgrund einer Eigene­ lastizität und einer nachgiebigen Befestigung an den Oberschen­ kel-Nachbildungen (4) einer Relativlageveränderung der Ober­ schenkel-Nachbildungen (4) zur Becken-Nachbildung (3) in dem genannten Umfang zerstörungsfrei zu folgen vermag.

8. Sitzprüfkörper nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückennachbildung (2) des Sitzprüfkörpers relativ zur Gesäßnachbildung (1) innerhalb eines begrenzten Winkelraumes um den Hüftgelenkpunkt (11) verschwenkbar gelagert und elastisch im Sinne einer Strecklage von Rücken- und Gesäßteil vorgespannt ist.

9. Sitzprüfkörper nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Überpolsterung (7, 9) der Gesäß- und/oder Rückenhart­ teile (3, 4, 6) durch mehrere elastische Weich-Schaumstofflagen gebildet ist.

10. Sitzprüfkörper nach einem Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Überpolsterung (7, 9) der Gesäß- und/oder Rückenhart­ teile (3, 4, 6) durch mehrere elastische Weich-Schaumstofflagen unterschiedlicher Stärke gebildet ist, wobei die Hartteil­ näheren, flächenmäßig ausgedehnteren Schaumstofflagen stärker als die weiter außen liegenden flächenmäßig kleineren Schaum­ stofflagen ausgebildet sind.

11. Sitzprüfkörper nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Überpolsterung (7, 9) der Gesäß- und/oder Rückenhart­ teile (3, 4, 6) durch mehrere elastische Weich-Schaumstofflagen unterschiedlichen Raumgewichtes und Elastizität gebildet ist, wobei die Hartteil-näheren Schaumstofflagen spezifisch leichter und welcher als die weiter außen liegenden Schaumstofflagen ausgebildet sind.

12. Sitzprüfkörper nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Überpolsterung (7, 9) der Gesäß- und/oder Rückenhart­ teile (3, 4, 6) mit einer hinsichtlich Flexibilität sich ähn­ lich wie die menschliche Haut verhaltenden Weichlederauflage überzogen ist.

13. Sitzprüfkörper nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Überpolsterung (7, 9) der Gesäß- und/oder Rückenhart­ teile (3, 4, 6) mit einem Hosenstoff überzogen ist.