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Rückbezug
auf verwandte Anmeldungen
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Diese
Anmeldung beansprucht die Priorität und alle Rechte auf die ebenfalls
anhängige „Provisional"-Anmeldung mit der
US-Seriennummer 60/032,940, welche am 9. Dezember 1996 mit dem Titel „Sitz-Design-Vorlage" eingereicht worden
war.
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Hintergrund der Erfindung
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1. Thema der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen 2-dimensionale Vorlagen
und vorzugsweise eine 2-dimensionale Design-Vorlage, die zum Entwurf,
zur Evaluierung und zur Messung humaner Sitzanpassung und des Sitzens
in einer bestuhlten Umgebung verwendet wird.
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2. Beschreibung des einschlägigen Standes
der Technik für
Fahrzeugsitze
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Fahrzeugsitze
haben drei Hauptfunktionen: 1. den Sitzenden für die Fahrtätigkeit zu positionieren; 2. bequeme
und gesunde Sitzpositionen zu unterstützen und 3. den Sitzenden vor
Fahrzeug-Einschlägen
zu schützen.
Ein deformierbares Kissen auf einem mechanisch anpassungsfähigem Sitzgestell
erfüllt
die erste Funktion und die zweite Funktion wird durch die geometrischen
und mechanischen Eigenschaften des deformierbaren Kissens, welches
aus Polsterung, Aufhängung
und Sitzbezug besteht, erfüllt.
Die dritte Funktion wird durch die Sitz- und Einspannungssysteme
zum Fixieren des Sitzenden während
des Fahrzeugaufpralls erfüllt.
Die ersten beiden Funktionen bestimmen den Großteil des vom Sitzenden wahrgenommenen
Bequemlichkeitsstandards. Die Position wurde als Hauptfaktor für die Bequemlichkeit
des Sitzenden ermittelt und die Haltung wurde auf die Fähigkeit
des Sitzenden sich an die Fahrzeugumgebung anzupassen, abgestimmt.
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Eine
Hauptfunktion der Sitzposition und ihrer unterstützenden Oberflächen ist
es dennoch, die Haltung des Sitzenden zu unterstützen. Daher gibt es nach dem
Stand der Technik ein Bedürfnis,
ein Design-Hilfsmittel für
Fahrzeugsitze bereitzustellen.
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Es
ist in der Fahrzeugindustrie bekannt, dass das Sitz-Design auf einem
Hilfsmittel basiert, welches in den frühen 1960-er Jahren gebaut wurde,
um die Position der Hüftgelenke
(SE H-Punkt) und der Beingelenke für die Lokalisierung der Position
des Fahrzeugführers
in der Fahrzeugkabine des Fahrzeuges zu repräsentieren. Dieses Hilfsmittel
ist bekannt als „Oscar". Oscar wurde nicht
für das
Sitz-Design konstruiert, aber ist in der Industrie zum Standard
geworden, weil es kein geeignetes Hilfsmittel gibt, welches die
Lokalisierung des Oberkörpers
des Sitzenden im Sitz identifiziert. Wie im Folgenden in Volume
IV, 1984, SE Handbuch dargestellt:
„Die Vorrichtungen, die in
diesem Standard beschrieben werden, dienen lediglich solchen Anwendungen,
welche die seitlichen oder zentralen Anpassungsaussparungen des
sitzenden Fahrzeugführers
betreffen, und sind nicht als solche Instrumente konstruiert worden,
welche die Fähigkeiten
oder die Bequemlichkeit des Sitzenden messen oder indizieren." (Seite 24–27).
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Ein
Nachteil des obigen Hilfsmittel ist, dass der Punkt der größten Beugung
im deformierbaren Kissen oder im Sitzkissen definiert ist als das
Oberschenkel-Segment, was bedeutet, dass die Lokalisierung dieses Punkts
vom Oberschenkel-Winkel abhängig
ist. Die größte Beugung
im Sitzkissen ist jedoch unter dem Becken und wird daher durch die
Position und die Haltung des Oberkörpers bestimmt. Ein anderer
Nachteil des obigen Hilfsmittel für dessen Verwendung als Sitz-Design-Hilfsmittel
ist, dass die Haltung des Oberkörpers
im obigen Hilfsmittel undefiniert ist. Da das obige Hilfsmittel
gebaut wurde ausgehend von Messungen von Männern, die auf einer Sitzbank
sitzen, ist es vernünftig,
anzunehmen, dass die Haltung gekrümmt ist. Die gegenwärtigen Sitze
werden mit der Absicht gebaut, eine gesunde, aufrechte Haltung des
Rückens
zu unterstützen.
Das obige Hilfsmittel bietet keinerlei Informationen bezüglich der
Lokalisierung der anatomischen Strukturen, die eine solche Haltung
definieren. Ein weiterer Nachteil des obigen Hilfsmittel ist, dass
die Form der Verbindung zwischen dem Sitzenden und dem Sitz keinerlei
Konturen aufweist, die den deformierten Mittelachsenumriss des Verbindungsstücks zwischen
dem Sitzenden und dem Sitz darstellen.
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US 5,483,825 offenbart ein
Hilfsmittel zur Messung der Leistungsfähigkeit eines Beschleuniger-Pedals eines
motorisierten Fahrzeuges umfassend einen Oberkörper- Bereich, welcher über einen Hüft-Bereich mit einem Bein verknüpft ist.
Das Bein hat ein Kniegelenk und ein Fußgelenk, welches das Bein mit
dem Fuß verknüpft. Verschiedene
Energieumwandler und winklige Wiegevorrichtungen sind an den entsprechenden
Gelenken lokalisiert, um bestimmte Leistungscharakteristika des
Beschleuniger-Pedals zu messen, wie z.B. die Kraft, die für die Betätigung des
Pedals aufgewendet werden muss und den Fuß-Winkel, der während der
Betätigung
des Pedals angewendet werden muss.
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US 5,456,019 offenbart ein
Verfahren und ein Hilfsmittel zur Lokalisierung der Koordinaten
der Drehachse zwischen dem Fahrzeugsitz und der Hüfte, oder
dem H-Punkt. Der Apparat umfasst eine Messvorrichtung, die verschiebbar
auf einer Basisanordnung angebracht ist, wobei die Messvorrichtung
einen teleskopischen Zeiger zur Bestimmung des H-Punktes aufweist.
Ein Fahrzeugsitz wird auf der Basisanordnung angebracht und eine
gewichtsbelastete Gliederpuppe, die einen H-Punkt-Indikator aufweist,
wird in den Sitz platziert. Die Messvorrichtung wird dann verwendet,
um den H-Punkt für
den Sitz zu bestimmen.
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US 4,669,302 offenbart ein
Hilfsmittel zur Messung der Form und der Kontur einer Matratze unter
Belastung. Der Apparat umfasst eine menschliche Gliederpuppe, die
bewegliche Gelenke aufweist. Sensoren sind an den Gelenken positioniert,
so dass, eine Auslenkung an den Gelenken auftritt, wenn die Gliederpuppe auf
der Matratze platziert wird, und die Sensoren indizieren die Form
oder die Kontur der Matratze durch die Korrelation der relativen
Bewegung, die an den Gelenken auftritt.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Design-Vorlage
(oder Schablone) bereitzustellen.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Sitz-Designer
mit einer Design-Vorlage
auszustatten, welche die Mittelachsen-Position und -Haltung des
Sitzenden genauestens angibt.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Design-Vorlage
bereitzustellen, die die Haltung als Teil der geometrischen Darstellung
des Sitzenden beinhaltet.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Design-Vorlage
bereitzustellen, die anatomisch und biomechanisch korrekt ist, um
einen typischen Sitzenden darzustellen.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Design-Vorlage
bereitzustellen, die die deformierte Form des Verbindungsstücks zwischen
dem Sitzenden und dem Sitz genau beschreibt und die die Lokalisierung
der anatomischen Details relativ zu diesen Konturen beschreibt.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
zum Entwurf eines Sitzes mit einer Design-Vorlage bereitzustellen.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
zur Verwendung einer Design-Vorlage zum Entwurf eines Fahrzeugsitzes
bereitzustellen.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Eigenschaften
eines Sitzes, der durch eine Design-Vorlage entworfen wurde, zu
definieren.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Bequemlichkeitseigenschaften
eines Insassen-Fixierungssystems für einen Sitz unter Verwendung
einer Design-Vorlage zu definieren.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Geometrie
und die Lokalisierung der Strukturen im Sitz zu definieren, die
die Insassen-Bewegung während
einer Fahrzeugkollision fixieren.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
zur Etablierung von Insassen-Anpassungskriterien in einer Fahrzeugeinheit
bereitzustellen, welches auf einer vorherbestimmten Klasse von Fahrzeugen
unter Verwendung der Design-Vorlage basiert.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird eine Design-Vorlage nach Anspruch 1
bereitgestellt.
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Ein
Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass eine Design-Vorlage
bereitgestellt wird, um die Fahrzeug-Insassen-Anpassung zu entwerfen,
zu evaluieren und zu messen. Ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung
ist, dass eine Design-Vorlage zur Darstellung des Sitzenden bereitgestellt
wird, welche die Haltung als Teil ihrer geometrischen Darstellung
des Sitzenden beinhaltet. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden
Erfindung ist, dass die Design-Vorlage die Anatomie, Biomechanik
und Anthropometrie eines typischen humanen Insassen korrekt darstellt
und dass diese einfach zu verwenden ist. Ein weiterer Vorteil der
vorliegenden Erfindung ist, dass die Design-Vorlage die Kontakt-Konturen
zwischen dem Insassen und dem Sitz genau definiert. Ein weiterer
Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass ein Sitz mit der Design-Vorlage
entworfen werden kann, welcher dem humanen Insassen Unterstützung und
Bequemlichkeit bietet. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung
ist, dass die Design-Vorlage zum Entwurf eines Insassen-Fixierungssystem
für einen
Sitz verwendet werden kann. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden
Erfindung ist, dass die Design-Vorlage zur Bestimmung von Insassen-Anpassungskriterien
in einer Fahrzeugeinheit basierend auf einer vorherbestimmten Klasse
von Fahrzeugen verwendet werden kann.
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Weitere
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
bereitwillig anerkannt werden, sobald diese im Verlauf des Lesens
der nachfolgenden Beschreibung und unter Berücksichtigung der beiliegenden
Zeichnungen besser verstanden werden.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
ein Aufriss einer Design-Vorlage nach der vorliegenden Erfindung,
dargestellt während
eines Arbeitsvorgangs mit einem Sitz und unter Verwendung einer
neutralen Haltung des Oberkörper-Bereichs.
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2 ist
ein Aufriss einer aufrechten Haltung des Oberkörper-Bereiches der Design-Vorlage von 1.
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3 ist
ein Aufriss einer gekrümmten
Haltung des Oberkörper-Bereiches
der Design-Vorlage
von 1.
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4 ist
ein Aufriss der Design-Vorlage von 1 relativ
zur Vorderseite des humanen Insassen.
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5 ist
ein Aufriss der Design-Vorlage von 1 relativ
zu der Seite eines humanen Insassen.
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6 ist
ein Aufriss eines humanen Insassen, welche die Augen-Lokalisierung
relativ zum Schulter-Punkt darstellt.
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7 ist
ein Aufriss des Beckens, welcher den Winkel von Fixpunkten des Beckens
in Bezug auf die Kontaktpunkte des Beckengurts darstellt.
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8 ist
ein Aufriss der Design-Vorlage von 1 mit einer
aufrechten Haltung, welche den Winkel der Fixpunkte des Beckens
in Bezug auf die Kontaktpunkte des Beckengurts darstellt.
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9 ist
eine Ansicht ähnlich
der 8, die eine neutrale Haltung darstellt.
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10 ist
eine Ansicht, ähnlich
der 8, die eine gekrümmte Haltung darstellt.
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11 ist
ein Aufriss der Design-Vorlage von 1, die die
Schultergurt-Positionen in Bezug auf die Fixpunkte der Design-Vorlage
darstellt.
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12 ist
ein Aufriss der Design-Vorlage von 1 und ein
Querschnitt des Sitzes.
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13 ist
ein Graph, der die Deformation des Sitzkissens und der Sitzlehne
für das
5. Perzentil (%) der Frauen, die eine neutrale Haltung haben, darstellt.
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14 ist
ein Graph, der die Deformation des Sitzkissens und der Sitzlehne
für das
50. Perzentil (%) der Männer,
die eine neutrale Sitzposition haben, darstellt.
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15 ist
ein Graph, der die Deformation des Sitzkissens und der Sitzlehne
für das
95. Perzentil (%) der Männer,
welche eine neutrale Sitzposition haben, darstellt.
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16 ist
eine abgeschätzte
Kraft-Ablenkungs-Kurve für
typische weiche, mittelweiche und harte Sitze.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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In 1 wird
eine Ausführungsform
der Design-Vorlage 10 nach der vorliegenden Erfindung während eines
Arbeitsvorganges mit einem Sitz eines Kraftfahrzeugs (nicht gezeigt),
der im Allgemeinen mit 12 gekennzeichnet ist, dargestellt.
Das Kraftfahrzeug beinhaltet einen Karosserieboden 14,
welcher einen Fußbereich oder
eine Fußablage 16 in
der Nähe
des Vorder-Endes des Karosseriebodens beinhaltet. Der Sitz 12 ist
auf dem Karosserieboden 14 durch geeignete anpassbare Befestigungsmechanismen
(nicht gezeigt) befestigt. Der Sitz 12 beinhaltet ein Sitzkissen 18,
um primär
das Oberkörper-Gewicht
unter dem Sitzbein und das Gewicht des Oberschenkels des humanen
Insassen zu unterstützen
und eine Sitzlehne 20, um den Rücken des humanen Insassen,
primär
in den Brust- und Lenden-Regionen des Insassen, zu unterstützen. Es
sollte berücksichtigt
werden, dass das Design des Sitzkissens 18 und der Sitzlehne 20 mit
der Sitz-Vorlage 10 abgestimmt sind, um den humanen Insassen
elastisch und bequem zu unterstützen,
wenn dieser darauf sitzt.
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Die
Design-Vorlage 10 nach der vorliegenden Erfindung wird
zum Entwurf des Sitzes 12 verwendet. Die Design-Vorlage 10 beinhaltet
mindestens einen Oberkörper-Abschnitt 22.
Die Oberkörper-Abschnitte 22 sind
exakt so dimensioniert, dass sie die Körpergröße eines Mannes, der das 95.
Perzentil in Gewicht und Statur darstellt, eines Mannes, der das
50. Perzentil in Gewicht und Statur darstellt oder einer Frau, die
das 5. Perzentil in Gewicht und Statur darstellt, simuliert oder
repräsentiert.
Es sollte berücksichtigt
werden, dass das 5. Perzentil der Frauen die geringste Körpergröße darstellt,
während
das 95. Perzentil der Männer
die größte Körpergröße darstellt.
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Im
allgemeinen basiert die Entwicklung der Design-Vorlage 10 auf
den Daten des US Public Health Services für die Größen- und Gewichtsbeschreibung
der allgemeinen Bevölkerung
und des US-Militärs
für die anthropometrischen
Dimensionen des menschlichen Körpers,
die für
das ergonomische Design verwendet werden. Anthropometrische Untersuchungen
messen Menschen jedoch in standardisierten Sitz- und Stand-Positionen.
Da es der Zweck der Design-Vorlage 10 ist, den menschlichen
Körper
in anatomisch und biomechanisch korrekten Sitzpositionen darzustellen,
mussten weitere Daten gesammelt werden, die die Sitzpositionen des
menschlichen Körpers
beschreiben. Die Sitzposition ist primär eine Funktion der Oberkörper-Haltung.
Folglich wurde eine Untersuchung auf die Oberkörper-Rücken-Form in verschiedenen
Sitzpositionen durchgeführt.
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Die
Ergebnisse können
in zwei Teile unterteilt werden: 1. die Größe und Form der Oberkörper-Abschnitte 22 und
2. die Größe und Form
der Bein-Abschnitte (Oberschenkel-Abschnitte 44, Waden-Abschnitte 52 und
Schuh-Abschnitte 62 wurden beschrieben). Der humane Körper wurde
in drei Größen unterteilt: klein-weiblich,
durchschnittlich-männlich und
groß-männlich.
Der Oberkörper
wurde unterteilt in drei Formen darstellend drei Haltungen: aufrecht,
neutral und gekrümmt.
Die humanen Körpergrößen wurden
durch anthropometrische Dimensionen und durch Regressionsgleichungen,
welche die Verhältnisse
zwischen den Dimensionen beschreiben, definiert. Die Oberkörper-Formen
wurden durch die Messung von bestimmten Subjekten in fünf Positionen
mathematisch definiert.
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Im
Allgemeinen wurden Fixpunkte der Wirbelsäule, der Brust, des Beckens
und der Extremitäten
in 50 Frauen und in 52 Männern
in fünf
Positionen gemessen, rangierend zwischen der vollen Lendenstreckung
und der völligen
Krümmung.
Die Höhe
der Wirbelsäule
wurde verwendet, um die Rückenbeugungen
für jedes
Objekt zu normalisieren, so dass die Variation in der Form des Rückens, die
auf die Größenunterschiede
zurückzuführen sind,
minimiert wurde. Die Daten, die die Lendenbeugung für jede Stellung
messen, wurden durch eine polynome Gleichung zweiter Ordnung dargestellt,
welche an die Lenden-Wirbelsäulen-Daten
angepasst war und die durchschnittlichen Lendenbeugungen für jedes
Objekt in den Regionen, die mit L1 und L5 verbunden waren, wurden
berechnet. Die Objekte wurden verwendet, um die drei Stellungen
zu definieren, wenn sie Rückenbeugungen
innerhalb mathematisch beschreibbarer Grenzen aufwiesen, die als
aufrecht definiert wurden (Lendenstreckung mit einer relativen Beugung
größer als
0,6° pro
Wirbelsäulenhöhe), die
als neutral definiert werden (gerade Lendenwirbelsäule mit
einer relativen Beugung zwischen +0,6 und –0,6° pro Wirbelsäulenhöhe) und die als gekrümmt definiert
sind (Lendenbeugung mit einer relativen Beugung weniger als –0,6° pro Wirbelsäulenhöhe). Um
eine durchschnittliche Wirbelsäulenform
zu erhalten, wurden die Daten der vermessenen Objekte entsprechend
ihrer Sitzhöhe
gewichtet, so dass die statistische Verteilung der vermessenen Objekte
der entsprach, die durch die militärischen anthropometrischen
Untersuchungen erhalten wurden. Die Wirbelsäulen-Formen der statistisch
gewichteten Daten wurden dann gemittelt. Die durchschnittliche männliche
aufrechte Position wurde dann so bemessen, dass diese dem militärischen
50. Perzentil und dem 95. Perzentil der Halswirbel-Sitzhöhe entsprach.
Die durchschnittliche weibliche aufrechte Position wurde so bemessen,
dass sie dem militärischen
5. Perzentil der Halswirbel-Sitzhöhe entsprach. Dieselben Bemessungsfaktoren
wurden bei den neutralen und den gekrümmten Wirbelsäulen-Formen
angewendet.
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Das
Becken sowohl in Männern
als auch in Frauen basierte auf den durchschnittlichen Becken von einer
FAA-Beckenstudie durch Reynolds von 1982. Das 95. Perzentil des männlichen
Beckens wurde auf das durchschnittliche männliche Becken vergrößert und
das 5. Perzentil des weiblichen Beckens wurde auf das durchschnittliche
weibliche Becken verkleinert. Die Position des Beckens wurde in
jeder der oben beschriebenen Positionen gemessen. Die 3-dimensionalen
Koordinaten, die das durchschnittliche Becken in der FAA-Skelett-Datenbank
beschreiben, wurden in dieselbe Beckenorientierung rotiert, die
der Beckenposition in den gemessenen Objekten entsprach. Nach der
Orientierung des Beckens wurde die Größe des Beckens so bemessen,
dass es mit der Beckengröße der Objekte
in der neutralen Haltung, wie sie durch den Abstand zwischen dem
Ischias-Vorsprung
und S1 dargestellt werden, übereinstimmt.
Die resultierenden Skelett-Daten werden optimal an die Position
und die Größe der gemessenen
Laborobjekte angepasst. Die Wirbelsäule wurde nach der Korrektur
für die
Gewebedicke im Becken und im Rücken
an S1 angebracht.
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Die
Bein-Abschnitte wurden für
jede der drei humanen Körpergrößen definiert:
großmännlich,
durchschnittlich-männlich,
klein-weiblich. Die Definition stammte von anthropometrischen Schätzungen
des Abstands zwischen den Gelenkzentren der Hüfte, des Knies und der Fußgelenke,
welche anderswo als Gliedmaßenlängen zitiert
werden. Die Tiefe der Sektionen wurde durch anthropometrische Gleichungen
abgeschätzt, welche
die Verhältnisse
zwischen dem humanen Körpergewicht
und der humanen Körpertiefe
definieren. Diese Dimensionen wurden verwendet, um die Oberschenkel-
und die Waden-Sektionen
so zusammenzustellen, dass diese wie humane Segmente für jede der
drei humanen Körpergrößen aussahen.
Es wird angenommen, dass der Fuß durch
eine durchschnittliche Schuhgröße für jede der
drei respektiven humanen Körpergrößen bedeckt
ist. Der kleine weibliche Schuh hat die Größe 6, der durchschnittliche
und der große
männliche
Schuh haben jeweils die Größen 10 und 12.
Die Lokalisierung des Fußgelenks
relativ zum Schuh wurde durch Messungen an lebenden Menschen abgeschätzt. Es
sollte berücksichtigt
werden, dass das oben beschriebene verwendet wurde, um die Design-Vorlage 10 herzustellen.
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Wie
in 1 dargestellt, ist der Oberkörper-Abschnitt 22 der
für den
50. Perzentil eines Mannes mit einer neutralen Haltung. 2 stellt
einen Oberkörper-Abschnitt 22 für das 50.
Perzentil eines Mannes mit einer aufrechten Haltung dar. 3 stellt
einen Oberkörper-Abschnitt 22 für das 50.
Perzentil eines Mannes mit einer gekrümmten Haltung dar. Es sollte
berücksichtigt
werden, dass der Oberkörper-Abschnitt 22 sowohl
für das
95. Perzentil eines Mannes als auch für das 5. Perzentil einer Frau
mit jeweils einer der Haltungen neutral, aufrecht oder gekrümmt vorliegen
kann. Es wird empfohlen, dass das Verfahren zum Sitz-Design mit
der neutralen Haltung beginnt und damit fortgesetzt wird, an die
aufrechte Haltung angepasst zu werden, während die gekrümmte Haltung
in jedem Sitz unterstützt,
aber nicht gefördert
werden sollte.
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Der
Oberkörper-Abschnitt 22 hat
eine äußere Kontur 23.
Die äußere Kontur 23 besitzt
einen Verbindungsbereich 23a, welcher sich an die deformierte
Form zwischen dem Sitz 12 und dem sitzenden humanen Insassen
anpasst. Die äußere Kontur 23 besitzt
auch einen vorderen Anteil 23b, der anthropometrisch und anatomisch
korrekt ist.
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Der
Oberkörper-Abschnitt 22 wird
aus einem geeigneten Medium angefertigt, um den Oberkörper eines
menschlichen Insassen darzustellen. Das Medium kann z.B. Elektronik,
Papier, Holz, Plastik oder ähnliches
sein. Vorzugsweise ist der Oberkörper-Abschnitt 22 aus
einer Schicht eines festen Materials wie z.B. Plastik. Der Oberkörper-Abschnitt 22 ist
vorzugsweise transparent.
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Unter
Bezugnahme auf die 4 bis 5 beinhaltet
der Oberkörper-Abschnitt 22 anatomische
Details, die relativ zueinander angeordnet sind und die Kontur des
Verbindungsstücks 23a ist
relativ zu den anatomischen Details angeordnet. Der Oberkörper-Abschnitt 22 enthält Indizes
von skelettalen Fixpunkten relativ zu dem sitzenden humanen Insassen.
Z.B. beinhaltet der Oberkörper-Abschnitt 22 ein
Schultergelenk 24 und ein Hüftgelenk 26 und eine
Linienachse 28, die durch beide verbunden ist. Der Oberkörper-Abschnitt 22 beinhaltet
eine Mittelachsenprojektion des Beckens mit Indizes, welche den
Ischias-Vorsprung, die vordere obere Spina iliaca, die Becken-Symphyse
und das Kreuzbein darstellen. Der Oberkörper-Abschnitt 22 besitzt
auch einen Punkt ID 30 (12)
als niedrigsten Punkt auf dem Ischias-Vorsprung 31, welcher
auf die Kontur des Verbindungsstücks 23a des
besetzten Sitzes projiziert wird. Da der Hauptteil des Oberkörper-Gewichts
durch den Punkt ID° 30 hindurchgeht, wird
der Bereich des Sitzes 12 unterhalb dieses Punktes den
höchsten
Druck als auch die meiste Ablenkung erfahren. Der Oberkörper-Abschnitt 22 besitzt
auch die Wirbelsäulen-Fixpunkte 34,
die über
die gesamte Länge
des Rückens
des Oberkörper-Abschnitts 22 markiert
sind. Die Wirbelsäulen-Fixpunkte 34 sind
wichtig für
die korrekte Platzierung der Lenden-Unterstützung und für ein angemessenes Design der
Brust-Unterstützung
für den
Sitz 12. Die Wirbelsäulen-Fixpunkte 34 sind
für den
Hals (Halswirbelsäule),
wobei C7 mit 34a indiziert wird, für die Brust (Brustwirbelsäule), wobei
jeweils T2, T4, T6, T8, T10, T12 mit 34b, 34c, 34d, 34e, 34f und 34g indiziert
werden, welche auch als S-Punkt bezeichnet werden (12), für den unteren
Rücken
(Lendenwirbelsäule),
wobei jeweils L1 bis L5 mit 34h, 34i, 34j, 34k und 34l indiziert werden,
welche auch als L-Punkt bezeichnet werden (12), und
für das
Kreuzbein (verbindet die Wirbelsäule
mit dem Becken), wobei S1 mit 34m indiziert wird. Es sollte
berücksichtigt
werden, dass das Hüftgelenk 26 als
H-Punkt in der SAE-Sitz-Design-Praxis bezeichnet wird. Das Hüftgelenk
ist ein Kugelgelenk, welches den Oberschenkel mit dem Becken des
humanen Insassen verbindet. Es sollte ebenfalls berücksichtigt
werden, dass die vordere Form des Oberkörper-Abschnitts 22 anthropometrisch
und anatomisch korrekt ist. Es sollte weiterhin berücksichtigt
werden, dass die Lokalisierung des Hüftgelenks sich mit der Haltung ändert.
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Der
Oberkörper-Abschnitt 22 hat
Indizes für
die meisten vorderen Bereiche oberhalb des Beckens des menschlichen
Insassen, welche die vordere obere Spina Iliaca (ASIS), Punkt A36
und eine pubische Symphyse, Punkt P38 sind. Der zu beschreibende
Beckengurt sollte unterhalb des Punkts A36 und oberhalb des Punkts
P38 verlaufen. Der Oberkörper-Abschnitt 22 hat
auch Indizes für
die Schultergelenke 24, für die Hals/Schulter-Verbindung, Punkt
N40 und für
die suprasternale Verbindung (oberhalb des Sternums), Punkt SS42.
Der Schulterriemen sollte unterhalb des Punktes N40 und oberhalb
des Schultergelenks 24 verlaufen.
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Der
Oberkörper-Abschnitt 22 beinhaltet
einen ersten winkligen Maßstab 43a für den Hüftwinkel
und einen zweiten winkligen Maßstab 43b für den Oberkörper-Winkel.
Eine Oberkörper-Schiene
wird mit dem Oberkörper-Abschnitt 22 am
Hüftgelenk 26 zur
Schultergelenk-Achse 28, 205 mm von dem Hüftgelenk 26 für alle Oberkörper-Abschnitte 22,
verbunden. Die Oberkörper-Schiene
wird mit dem Oberkörper-Abschnitt 22 durch
ein Scharnier wie einem hohlen Bolzen und einer Nut 45b,
verbunden. Es sollte berücksichtigt
werden, dass der Winkel auf der zweiten winkligen Skala 43b den
Winkel zwischen der Linienachse 28 und der Vertikalen,
wie sie durch parallele Indizeslinien auf der Oberkörper-Schiene
definiert ist, angibt. Weiterhin sollte berücksichtigt werden, dass die
erste winklige Skala 43a einen Bereich zwischen 45° bis 180° mit einem
Behaglichkeitsbereich von 85° bis
125° umfasst.
Es sollte berücksichtigt
werden, dass die zweite winklige Skala 43b einen Bereich
zwischen –20° bis 45° mit einem
Behaglichkeitsbereich zwischen 10° bis
30° umfasst.
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Die
Design-Vorlage 10 beinhaltet auch wenigstens eine Oberschenkel-Sektion 44.
Die Oberschenkel-Sektionen 44 sind exakt so dimensioniert,
dass sie die Körpergröße des 95.
Perzentils eines Mannes, des 50. Perzentils eines Mannes und des
5. Perzentils einer Frau simulieren oder darstellen. Die Oberschenkel-Sektion 44 wird
aus einem geeigneten Medium gefertigt, um den Oberschenkel eines
menschlichen Insassen darzustellen. Z.B. kann das Medium Elektronik,
Papier, Holz, Plastik oder ähnliches
sein. Vorzugsweise besteht die Oberschenkel-Sektion 44 aus
einer Schicht eines festen Materials wie z.B. Plastik. Die Oberschenkel-Sektion 44 ist
vorzugsweise transparent.
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Die
Oberschenkel-Sektion 44 wird mit dem Oberkörper-Bereich 22 am
Hüftgelenk 26 durch
ein Scharnier, wie z.B. einem hohlen Bolzen und einer Nut 45a verbunden.
Die Oberschenkel-Sektion 44 beinhaltet Indizes auf dem
Hüftgelenk 26 und
ein Kniegelenk 46 und eine Linienachse 48 dazwischen.
Die Oberschenkel-Sektion 44 beinhaltet auch eine winklige
Skala 50 für
den Knie-Winkel und einen Zeiger 51 für den Hüft-Winkel. Es sollte berücksichtigt
werden, dass die winklige Skala 50 für den Knie-Winkel einen Bereich
zwischen 45° bis
180° mit
einem Behaglichkeitsbereich von 110° bis 140° umfasst. Es sollte auch berücksichtigt werden,
dass der Zeiger 51 den Winkel auf der ersten winkligen
Skala 43a für
den Winkel zwischen der ersten Linienachse 48 und der Linienachse 28 angibt.
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Die
Oberschenkel-Sektion 44 hat eine deformierte untere Kontur 51a,
welche den Unterschied zwischen hartem Knochengewebe zu weichem
Muskelgewebe, welches mit dem Sitzkissen 18 in Kontakt
kommt, darstellt. Die Oberschenkel-Sektion 44 und die Oberkörper-Sektion 22 sind
in einer sitzenden Haltung, wobei sie auf dem Sitzkissen 18 überlappen,
geometrisch kongruent.
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Die
Design-Vorlage 10 beinhaltet auch mindestens eine Waden-Sektion 52.
Die Waden-Sektionen 52 sind
exakt so dimensioniert, dass sie die menschliche Körpergröße vom 95.
Perzentil eines Mannes, vom 50. Perzentil eines Mannes und vom 5.
Perzentil einer Frau simulieren oder darstellen. Die Waden-Sektion 52 wird aus
einem geeigneten Medium gefertigt, um die Wade eines menschlichen
Insassen darzustellen. Z.B. kann das Medium Elektronik, Papier,
Holz, Plastik oder ähnliches
sein. Vorzugsweise besteht die Waden-Sektion 52 aus einer Schicht
eines festen Materials, wie z.B. Plastik. Die Waden-Sektion 52 ist
vorzugsweise transparent.
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Die
Waden-Sektion 52 wird mit der Oberschenkel-Sektion 44 am
Kniegelenk 46 durch ein Scharnier, wie z.B. einem hohlen
Bolzen und einer Nut 45c verbunden. Die Waden-Sektion 52 beinhaltet
Indizes des Kniegelenks 46 und ein Fußgelenk 54 und eine
Linienachse 56 dazwischen. Die Waden-Sektion 52 beinhaltet also
Indizes eines Zeigers 58 für den Knie-Winkel und eine
winklige Skala 60 für
den Fußgelenk-Winkel.
Die Waden-Sektion 52 und die Oberschenkel-Sektion 44 sind
in einer sitzenden Haltung, wobei sie an ihren vorderen und oberen
Konturen überlappen,
geometrisch kongruent. Es sollte berücksichtigt werden, dass die winklige
Skala 60 für
den Fußgelenk-Winkel
einen Bereich zwischen 70° bis
160° mit
einem Behaglichkeitsbereich zwischen 85° bis 115° umfasst. Es sollte auch berücksichtigt
werden, dass der Zeiger 58 den Winkel auf der winkligen
Skala 50 für
den Winkel des Knies zwischen der Linienachse 48 und der
Linienachse 56 angibt.
-
Die
Design-Vorlage 10 beinhaltet weiterhin mindestens eine
Schuh-Sektion 62. Die Schuh-Sektion 62 ist exakt
so dimensioniert, dass sie die Schuhgröße des 95. Perzentil eines
Mannes, des 50. Perzentil eines Mannes und des 5. Perzentil einer
Frau simuliert oder darstellt. Die Schuh-Sektion 62 wird
aus einem geeigneten Medium gefertigt, um einen Schuh zu repräsentieren.
Z.B. kann das Medium Elektronik, Papier, Holz, Plastik oder ähnliches
sein. Vorzugsweise besteht die Schuh-Sektion 62 aus einer
Schicht von Plastik-Material. Die Schuh-Sektion 62 ist
vorzugsweise transparent.
-
Die
Schuh-Sektion 62 ist mit der Waden-Sektion 52 am
Fußgelenk 54 durch
ein Scharnier, wie z.B. einem hohlen Bolzen und einer Nut 45d,
verbunden. Die Schuh-Sektion 62 beinhaltet Indizes für das Fußgelenk 54,
einen Zeiger 64 für
den Fußgelenk-Winkel
und eine Linienachse 65 vom Fußballen zur Ferse des Fußes innerhalb
des Schuhs. Es sollte berücksichtigt
werden, dass die Schuh-Sektion 62 einen Absatz besitzt. Es
sollte auch berücksichtigt
werden, dass der Zeiger 64 den Winkel auf der winkligen
Skala 60 für
den Fußgelenk-Winkel
zwischen der Linienachse 65 und der Linienachse 56 angibt.
-
Unter
Bezugnahme auf die 7 bis 11, beinhaltet
die Oberkörper-Sektion 22 Indizes
an den Fixpunkten, die einen optimalen Sitz des Beckengurts und
des Schultergurts eines Fixierungssystem für den Insassen definieren.
Es sollte berücksichtigt
werden, dass diese Information wichtig ist für die Anbringungspunkte des
Beckengurts und des Schultergurts relativ zu den Unterschieden in
der Position des Sitzes 12 und der Körpergröße des humanen Insassen.
-
Die
Oberkörper-Sektion 22 hat
auch Indizes der vorderen, oberen Spina Iliaca (ASIS) 66.
Die Oberkörper-Sektion 22 hat
ebenfalls Indizes für
eine ASIS-Aussparung 68. Es sollte berücksichtigt werden, dass der
Beckengurt unterhalb des ASIS 36 des humanen Insassen liegen
sollte, um die Chancen für
ein „Untertauchen" (der Insasse rutscht
unter den Beckengurt) im Fall einer Fahrzeugkollision zu reduzieren.
-
Folglich
beinhaltet ein Fixierungssystem für einen Insassen nach der vorliegenden
Erfindung einen Beckengurt, welcher in der Fahrzeug-Struktur so
verankert ist, dass sich dieser unterhalb der ASIS
36 und oberhalb
der ASIS
66 für
die Design-Vorlage
10 mit einer Oberkörper-Sektion
22, welche
eine aufrechte Position einnimmt, erstreckt. Das Fixierungssystem
für den
Insassen beinhaltet einen Schultergurt
72, welcher so in
der Fahrzeug-Struktur
74 verankert ist, dass sich dieser
um einen ersten vorherbestimmten Abstand von der Mittellinie
76 des
Sitzes
12 zum Schultergelenk
24 für die Design-Vorlage
10 mit
einer Oberkörper-Sektion
22, welche
entweder dem 5. Perzentil einer Frau, dem 95. Perzentil eines Mannes
oder dem 50. Perzentil eines Mannes entspricht, und über einen
zweiten vorherbestimmten Abstand von der Mittellinie des Sitzes
12 zur Hals/Schulter-Verbindung
40 für die Design-Vorlage
10 mit
einer Oberkörper-Sektion
22,
welche entweder dem 5. Perzentil einer Frau, dem 50. Perzentil eines
Mannes oder dem 95. Perzentil eines Mannes entspricht, erstreckt.
Der erste vorherbestimmte Abstand und der zweite vorherbestimmte
Abstand sind in der folgenden Tabelle angegeben.
Tabelle
1: Lokalisierung des Schultergurts für Design-Vorlagen.
- 1 Halb-bideltoider
Abstand
- 2 Radius der Halslinie an der Basis
des Halses
-
Die Verwendung
von Vorlagen bei der Fahrzeug-Konfektionierung
-
Nach
der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Etablierung von
Kriterien zur Insassen-Anpassung in einer Fahrzeugkonfektion basierend
auf einer vorherbestimmten Klasse von Fahrzeugen offenbart. Das
Verfahren beinhaltet die Bereitstellung einer Design-Vorlage 10,
welche eine Oberkörper-Sektion 22,
die entweder dem 95. Perzentil eines Mannes, dem 50. Perzentil eines
Mannes oder dem 5. Perzentil einer Frau entspricht, mit entweder
einer aufrechten Haltung, einer neutralen Haltung oder einer gekrümmten Haltung
und einer einem entsprechenden Perzentil entsprechenden Bein-Sektion,
welche aus einer Oberschenkel-Sektion 44, einer Waden-Sektion 52 und
einer Schuh-Sektion 62 besteht. Innerhalb einer humanen
Körpergröße sind die
Bein-Sektionen für
alle drei Haltungen identisch, nur die Krümmung der Wirbelsäule in der
Mittellinie unterscheidet sich voneinander. Das Verfahren beinhaltet
die Definition eines Beschleunigers, um den Fersen-Punkt der Schuh-Sektion 62 bereitzustellen.
Das Verfahren beinhaltet die Definition der Auffederung des Sitzes 12,
ob es ich um eine hohe Auffederung (weich), um eine mittlere Auffederung
(mittel) oder um eine geringe Auffederung (hart) handelt. Das Verfahren
beinhaltet auch die Positionierung der Design-Vorlage 10 im
Fahrzeug auf eine solche Weise, dass die Ferse der Schuh-Sektion 62 sich
auf dem Fersen-Punkt befindet, dass sich der untere Teil der Oberschenkel-Sektion 44 unter
dem Hüftgelenk 26 auf
Sitzhöhe
befindet, dass sich die Oberkörper-Sektion 22 im
Oberkörper-Winkel 43b und
sich die Winkel der Bein-Sektion innerhalb der vorherbestimmten
Behaglichkeitsbereiche befinden. Das Verfahren beinhaltet die Etablierung
einer Sitzhöhe vom
Fußboden
bis zum unteren Teil der Oberkörper-Sektion 22 bei
ID°.
Das Verfahren beinhaltet ferner die Etablierung eines H-Punktes
(Hpt) für
jede Design-Vorlage 10 und die Etablierung eines H-Punkt-Referenzpunktes
(HptRP) relativ zum Fersenpunkt in einem Fahrzeug-Achsensystem durch
die Design-Vorlage 10.
-
Lokalisierung
des H-Punktes und Sitzauslenkung
-
Der
H-Punkt stellt das zwei-dimensionale Zentrum der Rotation des Hüftgelenks 26 dar
und ist im Zentrum einer hohlen Nut und eines Bolzens 45a lokalisiert.
Das H-Punkt-Fenster
in einer Fahrzeugkonfektion wird durch ein Polygon definiert, welches
die Lokalisierungen der H-Punkte des 5. Perzentils einer Frau, des
50. Perzentils eines Mannes und des 95. Perzentils eines Mannes
für den
Bereich der Bequemlichkeits-Winkel (Tabelle 2) im Fußgelenk,
Knie und im Hüftgelenk
für die
Erfordernisse der Fahrzeugkonfektion enthält. Die Konfektions-Erfordernisse
definieren einen Insassen-Raum zwischen dem Fahrzeugboden 14 und
dem Fahrzeughimmel 70, welcher in großen Teilen den Raum bestimmt,
der für
den Sitz 12 und den humanen Insassen zur Verfügung steht.
Wenn der Raum, der für
den Sitz 12 und den humanen Insassen zur Verfügung steht,
sich verkleinert, so werden die mechanischen Eigenschaften des Sitzes 12 und
seine geometrische Form und Größe kritischer
für die
Unterstützung
einer Vielzahl von Haltungen (Tabelle 3), was durch die Design-Vorlage 10 für den Sitz-Design-Prozess
dargestellt wird.
- 1. Das Verfahren beinhaltet
den Schritt der Anpassung der Gelenk-Winkel am Fußgelenk,
am Knie und an der Hüfte
der Design-Vorlage 10 in der Weise, dass sie innerhalb
des vorherbestimmten Bereichs liegen. Z.B. sollten die Verbindungs-Gelenk-Winkel zwischen Fußgelenk,
Knie und Hüfte
der Design-Vorlage 10 innerhalb der vorherbestimmten Bequemlichkeitsbereiche
bei jedem Gelenk liegen. Gelenkwinkel sind auf der Design-Vorlage 10 an
der Hüfte,
dem Knie und den Fußgelenken
angeordnet. Die Bequemlichkeitswinkel der Design-Vorlage sind für den Oberkörper, den
Oberschenkel und jedes der Beingelenke innerhalb der folgenden Bereiche
definiert (Tabelle 2). Tabelle
2. Bequemlichkeitswinkel für
die Gelenke
- 2. Das Verfahren beinhaltet auch den Schritt des Zurücklehnens
der Oberkörper-Sektion 22 um
einen vorherbestimmten Winkel von der Vertikalen. Der Oberkörper-Winkel für die Sitzlehne 20 wird
mit der Vertikalen als Nullpunkt definiert. Z.B. wird ein Zurücklehnen
der Oberkörper-Sektion 22 von
der Vertikalen entsprechend der Design-Vorlage 10-Haltung wie folgt
definiert (Tabelle 3): Tabelle
3. berkörper-Rücken-Winkel
für die
Design-Vorlagen jeder Haltungsgruppe.
-
Horizontale Sitzauslenkung
-
Der
x-Abstand (d.h. die Vor-Zurück-Richtung)
wird durch die Lokalisierung der H-Punkte in der Fahrzeug x-Richtung
des 5. Perzentils der Frauen bis zum 95. Perzentil der Männer definiert.
Der Fußgelenk-Winkel,
die Gaspedal-Orientierung und die Länge des Beines sind die wichtigsten
Parameter in dieser Konfektionierungs-Dimension. Die Bequemlichkeitswinkel
(Tabelle 2) am Knie variieren entsprechend der Sitzhöhenkonfektionierung.
Wenn der Sitzhöhenraum
ansteigt (d.h. SEH61), so nimmt der Bequemlichkeitswinkel des Knies,
der zur Definition des x-Abstands des Sitzes 12 verwendet
wird, ab. Wenn der Sitzhöhenraum
kleiner wird, dann nimmt der Bequemlichkeitswinkel des Knies, welcher
zur Definition des x-Abstands des Sitzes 12 verwendet wird,
ab. Wenn der Bequemlichkeitswinkel des Fußgelenks im Bereich zwischen
85° und
90° bleibt und
der Oberschenkel-Winkel mit der Horizontalen im Bereich zwischen
5° und 10° bleibt,
so ist die horizontale Sitzauslenkung groß und gut definiert.
-
Vertikale Sitzauslenkung
-
Der
z-Abstand (d.h. die vertikale Richtung) wird durch die Lokalisierung
der H-Punkte in der z-Richtung des Fahrzeugs des 95. Perzentils
eines Mannes bis zum 5. Perzentil einer Frau definiert. Die Haltung
variiert entsprechend des Konfektionierungsvolumens und entsprechend
der Vorlieben der Insassen, aber im Allgemeinen beinhaltet das Verfahren
die Augenpositionierung relativ zum Schultergelenk in solch einer
Weise, dass die Sitzauslenkung sich für alle humanen Insassen in
allen Haltungen der Augenpositionierung anpasst (Tabelle 4). Wenn
der Sitzhöhenraum
(d.h. SE H61) abnimmt, so wird eine gekrümmte Haltung des humanen Insassen
wahrscheinlicher. Wenn der Sitzhöhen-Raum
ansteigt, dann wird eine aufrechte Haltung des humanen Insassen
wahrscheinlicher. Die Sichterfordernisse von Insassen mit verschiedenen
Körpergrößen und
die Menge des Kopfraumes in der Fahrzeugkonfektionierung bestimmen
sehr stark die Sitzauslenkung in dieser Richtung.
-
Tabelle
4. Augenlokalisierung relativ zum Schultergelenk in der Design-Vorlage
10.
-
Fersen-Lokalisierung
und Berechnung des H-Punktes für
die Bequemlichkeitswinkel im Bein
-
Die
Fersen-Lokalisierung wird durch den Fußgelenk-Winkel und durch die
Beschleuniger-Fuß-Achsen-Orientierung
bestimmt. Die vorgeschriebenen Fußgelenk-Winkel liegen zwischen
85° und
90°, wobei
die Schuh-Sektion 62 so positioniert ist, dass die Fußachse 65 parallel
zum nicht-betätigten
Beschleunigungspedal (0 mph) ist.
- 1. Ein Verfahren
zur Etablierung der Insassen-Anpassung in einer Fahrzeugkonfektionierung
entsprechend der vorliegenden Erfindung wird offenbart. Im Allgemeinen
beinhaltet das Verfahren die Schritte des Selektionierens in einer
logischen Abfolge mindestens einer Design-Vorlage 10 mit
einer Oberkörper-Sektion 22, welche
dem 95. Perzentil eines Mannes, dem 50. Perzentil eines Mannes und
dem 5. Perzentil einer Frau mit entweder einer aufrechten Haltung,
einer neutralen Haltung oder einer gekrümmten Haltung entspricht, und
mit einer Bein-Sektion. Die Bein-Sektion besteht aus der Oberschenkel-Sektion 44,
der Waden-Sektion 52 und der Schuh-Sektion 62.
Das Verfahren beinhaltet auch den Schritt der Markierung der Lokalisierung des
Fersen-Punktes und
des H-Punktes.
- 2. Das Verfahren beinhaltet den Schritt der Positionierung der
Ferse der Schuh-Sektion 62 auf
dem Boden 14, wobei die Fußachse 65 der Schuh-Sektion 62 parallel
zu der Achse des nicht-betätigten
Beschleunigerpedals verläuft
(0 mph). Die Beibehaltung der Fußachse parallel zum Beschleunigerpedal
vermag die Knie- und die Hüftgelenke
außerhalb
des Bereichs des Sitz-Komforts zu platzieren. Dennoch ermöglicht die
Anpassung der Fußachse
in der Weise, dass der Winkel 10° von
der Beschleunigerpedal-Linie
beträgt,
einen breiteren Bereich von Positionen, während die Gelenk-Winkel innerhalb
ihres Komfortbereichs erhalten werden. Diese Anpassung ist die beste,
weil sie die ausgleichende Veränderung
des Fußgelenk-Winkels, der
durch Beinspreizung und durch Wadenrotation gebildet wird, in der
aktuellen Fahrzeug-Konfektionierung darstellt.
- 3. Das Verfahren beinhaltet den Schritt der Lokalisierung des
Zentrums des Hüftgelenks 26,
um den H-Punkt für
das 95. Perzentil eines Mannes zu definieren (Hpt95).
Da die Design-Vorlage 10 den humanen Insassen auf einem
Sitz darstellt, ist die vertikale und die horizontale Lokalisierung
des Hpt95 in einem besetzten Sitz einer
Fahrzeug-Konfektionierung
basierend auf einer vorherbestimmten Klasse von Fahrzeugen für die Design-Vorlage 10 des
95. Perzentil eines Mannes definiert. Die horizontale Lokalisierung
des Hpt95 in der Fahrzeug-Konfektionierung
wird definiert durch die Position der Ferse auf dem Boden 14 und durch
die Bequemlichkeitswinkel (Tabelle 2) des Fußgelenks, des Knies und des
Oberschenkels, welche die relativen Orientierungen der Schuh-Sektion 62,
der Waden-Sektion 52 und der Oberschenkel-Sektion 44 der
Design-Vorlage 10 des 95. Perzentils eines Mannes kontrollieren.
Die vertikale Lokalisierung des Hpt95 wird
definiert durch die Höhe
von dem Boden 14 zum Zentrum des Kreises, welcher durch
einen hohlen Bolzen und durch die Nut 45a der Design-Vorlage 10 des
95. Perzentils eines Mannes definiert ist. Da die Kräfte auf
dem besetzten Sitz unter dem H-Punkt bei ID° durch die
Oberkörper-Größe und den
Oberkörper-Winkel
bestimmt werden, wird der vertikale Raum in der Kreislinie des Sitzes,
der für
die Unterstützung der
Sitzstrukturen vorhanden ist, durch die vertikale Höhe des Verbindungsstücks 23a der äußeren Kontur der
Design-Vorlage 10 vom
Boden 14 definiert. Der Oberkörper-Winkel wird so ausgewählt, dass
die Sicht und die Kopffreiheit des 95. Perzentils eines Mannes in
der Fahrzeug-Konfektionierung
basierend auf der Höhe,
die in einer vorherbestimmten Klasse von Fahrzeugen zwischen dem
Boden 14 und dem Fahrzeughimmel 70 zur Verfügung steht,
angepasst werden kann. Nach der optimalen Positionierung der Design-Vorlage 10 des
95. Perzentil eines Mannes wird der zentrale Kreis des hohlen Bolzens
und der Nut 45a verfolgt, um das Hpt95 zu
definieren, welches das Zentrum des Kreises der Design-Vorlage 10 des
95. Perzentil eines Mannes mit entweder einer aufrechten Haltung,
einer neutralen Haltung oder einer gekrümmten Haltung ist. Die Haltung,
die zur Definition des Hpt95 ausgewählt wurde,
wird festgehalten.
- 4. Das Verfahren beinhaltet den Schritt der Positionierung der
Ferse der Schuh-Sektion 62 für die Design-Vorlage 10 des
5. Perzentils einer Frau mit entweder einer aufrechten Haltung,
einer neutralen Haltung oder einer gekrümmten Haltung in der Fahrzeug-Konfektionierung.
Da die Design-Vorlage 10 den humanen Insassen in einem
Sitz darstellt, wird die vertikale und die horizontale Lokalisierung
des H-Punktes für
das 5. Perzentil einer Frau (Hpt5) in einem
besetzten Sitz einer Fahrzeug-Konfektionierung basierend auf einer vorherbestimmten
Klasse von Fahrzeugen für
die Design-Vorlage 10 des 5. Perzentils einer Frau definiert. Die
horizontale Lokalisierung des Hpt5 in der
Fahrzeug-Konfektionierung wird definiert durch die Position der
Ferse auf dem Boden 14 und durch die Bequemlichkeits-Winkel
(Tabelle 2) des Fußgelenks,
des Knies und des Oberschenkels, welche die relativen Orientierungen
der Schuh-Sektion 62, der Waden-Sektion 52 und der Oberschenkel-Sektion 44 der
Design-Vorlage 10 des 5. Perzentils einer Frau kontrollieren.
Die vertikale Lokalisierung des Hpt5 wird
definiert durch die Höhe
von dem Boden 14 zum Zentrum des Kreises, der durch den
hohlen Bolzen und die Nut 45a der Design-Vorlage 10 des
5. Perzentils einer Frau definiert ist. Da die Kräfte auf
dem besetzten Sitz unter dem H-Punkt bei ID° durch die
Oberkörper-Größe und den Oberkörper-Winkel bestimmt werden,
wird der vertikale Raum in der Mittellinie des Sitzes, der für die Unterstützung der
Sitzstrukturen zur Verfügung
steht, durch die vertikale Höhe
des Verbindungsstücks 23a der äußeren Kontur
der Design-Vorlage 10 vom Boden 14 definiert.
Der Oberkörper-Winkel
wird so ausgewählt, dass
die Sicht und die Kopffreiheit des 5. Perzentils einer Frau in einer
Fahrzeug-Konfektionierung basierend auf der Höhe, die in einer vorherbestimmten
Klasse von Fahrzeugen vom Boden 14 bis zum Fahrzeughimmel 70 vorhanden
ist, angepasst werden kann. Nach der optimalen Positionierung der
Design-Vorlage 10 des 5. Perzentils einer Frau wird der
zentrale Kreis des hohlen Bolzens und der Nut 45a verfolgt, um
den Hpt5 zu definieren, welcher das Zentrum
des Kreises der Design-Vorlage 10 des 5. Perzentils einer Frau
mit entweder einer aufrechten Position, einer neutralen Position
oder einer gekrümmten
Position ist. Die Position, die zur Definition des Hpt5 ausgewählt wurde,
wird festgehalten.
- 5. Das Verfahren beinhaltet den Schritt der Positionierung der
Ferse der Schuh-Sektion 62 für die Design-Vorlage 10 des
50. Perzentil eines Mannes mit entweder einer aufrechten Haltung,
einer neutralen Haltung oder einen gekrümmten Haltung in einer Fahrzeug-Konfektionierung.
Da die Design-Vorlage 10 den humanen Insassen in einem
Sitz darstellt, wird die vertikale und die horizontale Lokalisierung
des H-Punktes für
das 50. Perzentil eines Mannes (Hpt50) in
einem besetzten Sitz einer Fahrzeug-Konfektionierung basierend auf einer
vorherbestimmten Klasse von Fahrzeugen für die Design-Vorlage 10 des
50. Perzentils eines Mannes definiert. Die horizontale Lokalisierung
des Hpt50 in der Fahrzeug-Konfektionierung
wird definiert durch die Position der Ferse auf dem Boden 14 und
durch die Bequemlichkeits-Winkel (Tabelle 2) des Fußgelenks,
des Knies und des Oberschenkels, welche die relativen Orientierungen
der Schuh-Sektion 62, der Waden-Sektion 52 und
der Oberschenkel-Sektion 44 der Design-Vorlage 10 des 50. Perzentil
eines Mannes kontrollieren. Die vertikale Lokalisierung des Hpt50 wird definiert durch die Höhe von dem
Boden 14 zum Zentrum des Kreises, welcher durch den hohlen
Bolzen und die Nut 45a der Design-Vorlage 10 des 50.
Perzentil eines Mannes definiert ist. Da die Kräfte auf den besetzten Sitz
unter dem H-Punkt bei ID° durch die Oberkörper-Größe und den
Oberkörper-Winkel
bestimmt werden, ist der vertikale Raum in der Mittellinie des Sitzes,
welcher für
die Unterstützung
der Sitzstrukturen zur Verfügung
steht, definiert durch die vertikale Höhe des Verbindungsstücks 23a der äußeren Kontur
der Design-Vorlage 10 von dem Boden 14. Der Oberkörper-Winkel
ist so ausgewählt,
dass die Sicht und die Kopffreiheit des 50. Perzentil eines Mannes
in der Fahrzeug-Konfektionierung basierend auf der Höhe, die
in einer vorherbestimmten Klasse von Fahrzeugen von dem Boden 14 bis
zum Fahrzeughimmel 70 zur Verfügung steht, angepasst werden kann.
Nach der optimalen Positionierung der Design-Vorlage 10 des
50. Perzentil eines Mannes wird der zentrale Kreis des hohlen Bolzens
und der Nut 45a verfolgt, um den Hpt50 zu
definieren, welcher das Zentrum des Kreises der Design-Vorlage 10 des
50. Perzentil eines Mannes mit entweder einer aufrechten Haltung,
einer neutralen Haltung oder einer gekrümmten Haltung ist. Die Haltung,
die für
die Definition des Hpt50 ausgewählt worden
ist, wird festgehalten.
- 6. Das Verfahren beinhaltet den Schritt der Konstruktion einer
Linie, welche parallel zur Auslenkungsachse einer Sitzschiene in
der Fahrzeug-Konfektionierung verläuft. Nach der Betrachtung der
Sitzauslenkung für jede
der obigen Design-Vorlagen 10, wird eine Linie konstruiert,
die am besten an die Lokalisierung jedes H-Punktes für die Design-Vorlage 10 des
5. Perzentils einer Frau, des 50. Perzentil eines Mannes und des 95.
Perzentil eines Mannes angepasst ist.
- 7. Ein Verfahren zur Definition eines H-Punkt-Referenzpunktes
(HptRP), welcher in der hintersten und niedrigsten Position des
Sitzes 12 in der Fahrzeug-Konfektionierung positioniert
ist, wird offenbart. Hpt95 und HptRP können zufällig sein.
Nach der optimalen Definition der Auslenkungsachse der Sitzschienen,
kann die Linie, die parallel zur Auslenkungsachse der Sitzschienen
verläuft,
rückwärtig verlängert werden,
um die Anpassung an einen größeren humanen
Insassen zu ermöglichen.
Die Richtung, in der die Schiene verlängert wird, hängt vom
Typ des Sitzes ab, ob manuelle oder angetriebene Anpassungen verwendet
werden, und von der Position und Orientierung der Sitzschiene, die
an das 5. Perzentil einer Frau und das 50. Perzentil eines Mannes
angepasst ist.
-
Sitzdesign
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Verfahren zum Entwurf eines Sitzes offenbart.
Im Allgemeinen beinhaltet das Verfahren den Schritt der Selektionierung
von mindestens einer Design-Vorlage 10 mit einer Oberkörper-Sektion 22,
die dem 95. Perzentil eines Mannes, dem 50. Perzentil eines Mannes
und dem 5. Perzentil einer Frau, mit entweder einer aufrechten Haltung,
einer neutralen Haltung oder einer gekrümmten Haltung entsprechen,
und mit einer Bein-Sektion. Die Bein-Sektion besteht aus der Oberschenkel-Sektion 44, der
Waden-Sektion 52 und der Schuh-Sektion 62. Das
Verfahren beinhaltet auch den Schritt der Bildung von Belastungs-unterstützenden
Konturen und unbelasteten Konturen des Sitzes 12 für mindestens
eine Design-Vorlage 10. Die Kräfte, die auf den besetzten
(°) Sitz 12 einwirken,
werden auf die Belastungs-Unterstützungs-Punkte
in jeder Design-Vorlage 10 verteilt, welche verwendet werden,
um die Thorax- (S°),
die Lenden- (L°),
die Sitzbein- (ID°) und die Oberschenkel- (T°) Belastungs-Unterstützungs-Punkte
(12) im Sitz 12 zu definieren.
-
Zum
Beispiel wird eine Design-Vorlage 10 des 95. Perzentil
eines Mannes mit einer neutralen Haltung mit einer angefügten Bein-Region
ausgewählt.
Nach der Verwendung der neutralen Haltung, wird mit der Anpassung
an die aufrechte Haltung fortgefahren. Die gekrümmte Haltung sollte in jedem
Sitz 12 unterstützt
werden, aber nicht durch schlechte Design-Effekte im Sitz 12 gefördert werden.
-
Die
Orientierung des Beckens ändert
sich mit jeder der drei Haltungen. In der aufrechten Haltung wird das
Becken nach vorne rotiert, so dass der D-Punkt näher am vordersten Punkt des
Sitzbeins ist (I1). In der gekrümmten
Haltung wird das Becken so rückwärts rotiert,
dass der D-Punkt näher
an den hintersten Punkt des Sitzbeins rückt (I2). Folglich ändert sich
die Orientierung des Beckens mit der Haltung, kritische Design-Fixpunkte,
z.B. der D-Punkt, ändern
ihre Lokalisierung.
-
In
der aufrechten Position befindet sich die Position der Spitze des
Kreuzbeins oberhalb der besetzten Sitzkontur, so dass die Kontur
von der Schnittlinie zum D-Punkt nicht kontaktiert wird. In der
gekrümmten
Position befindet sich die Position der Spitze des Kreuzbeins nahe
der Kontur des besetzten Sitzes, so dass der Sitz 12 vom
D-Punkt zur Schnittlinie sich nicht erhöhen sollte, aber sich herunterneigen
sollte, um den Druck auf das Sitzbein zu reduzieren.
-
- 1. Das Verfahren beinhaltet den Schritt des
Verfolgens der Verbindungskontur 23a der Design-Vorlage 10 des
95. Perzentils eines Mannes mit einer neutralen Haltung. Nach der
optimalen Anpassung des Absatzpunktes der Vorlage, des H-Punktes
und der Bequemlichkeits-Winkel (Tabellen 1 und 2) wird die Verbindungskontur 23a verfolgt,
welche alle Fixpunkte markiert.
- 2. Das Verfahren beinhaltet auch den Schritt der Abschätzung eines
ersten Punktes auf der Verbindungsstück-Kontur bei S° des besetzten
Sitzes auf der Design-Vorlage 10 unter der Belastung des
Insassen. Z.B. wird bei dem 95. Perzentil eines Mannes mit einer
aufrechten Haltung S° markiert
(12) bei T6 (34d) durch die Konstruktion
der kürzesten
Linie zwischen dem Zentrum des vertebralen Loches und der Konturlinie 23a des
Verbindungsstücks.
Die Verbindung zwischen den zwei Linien zur Repräsentation des Thorax-Belastungs-Unterstützungspunktes
S° wird
markiert.
- 3. Das Verfahren beinhaltet auch den Schritt der Abschätzung eines
zweiten Punktes auf der Verbindungsstück-Kontur bei S° auf dem
nicht-besetzten Sitz. Z.B. wird die Ablenkung bei S° abgeschätzt, indem
ein geeigneter Wert aus den 13 bis 16 verwendet
wird. Der Abstand von S° bis
SU ist die Normale zur Tangente des T6-Rückenlehnen-Kontur-Punktes im
95. Perzentil eines Mannes, welcher eine neutrale Haltung einnimmt.
- 4. Das Verfahren beinhaltet auch den Schritt der Abschätzung eines
ersten Punktes auf der Verbindungsstück-Kontur bei L° des besetzten
Sitzes auf der Design-Vorlage 10 unter der Belastung des
Insassen. Z.B. wird in dem 95. Perzentil eines Mannes mit einer
aufrechten Haltung L° markiert
(12) bei L3 (34j), indem die kürzeste Linie
zwischen dem Zentrum des vertebralen Loches und der Konturlinie 23a des
Verbindungsstücks
konstruiert wird. Es wird die Verbindung der beiden Linien markiert,
um den Lenden-Belastungs-Untersützungs-Punkt
L° darzustellen.
- 5. Das Verfahren beinhaltet auch den Schritt der Abschätzung eines
zweiten Punktes auf der Verbindungsstück-Kontur bei LU des
unbesetzten Sitzes. Z.B. wird durch die Verwendung der entsprechenden
Werte aus den 13 bis 15 die
Auslenkung bei L° abgeschätzt. Der
Abstand zwischen L° und
LU ist die Normale zur Tangente am L3-Rückenlehnen-Konturpunkt. In
der aufrechten Haltung für
eine Rückenlehne ohne
anpassbare Lenden-Unterstützung
sollte LU die Rückenlehne 20 kontaktieren,
aber nicht auslenken. In der neutralen Haltung sollte LU in
die Rückenlehne 20 ausgelenkt
sein. In der gekrümmten
Haltung sollte die Design-Vorlage 10 die Rückenlehne 20 bei
LU nicht kontaktieren.
- 6. Das Verfahren beinhaltet den Schritt einer Abschätzung eines
ersten Punktes auf der Verbindungsstück-Kontur bei ID° des besetzten
Sitzes auf der Design-Vorlage 10 unter der Belastung des
Insassen. Der ID° ist der niedrigste Tangentialpunkt
unter dem Sitzbein, welcher auf die Verbindungsstück-Kontur 23a projiziert
wird.
- 7. Das Verfahren beinhaltet den Schritt des Abschätzens eines
zweiten Punktes auf der Verbindungsstück-Kontur bei ID° des nicht
besetzten Sitzes. Z.B. wird der nicht ausgelenkte ID° dadurch
abgeschätzt, dass
der geeignete Wert (z.B. 14 bis 16 für die neutrale
Haltung) zur vertikalen Dimension des ausgelenkten ID° addiert
wird.
- 8. Das Verfahren beinhaltet den Schritt des Abschätzens eines
ersten Punktes auf der Verbindungsstück-Kontur bei T° des besetzten
Sitzes auf der Design-Vorlage 10 unter der Belastung des
Insassen. Der Schwerpunkt des Oberschenkels wird auf der Oberschenkel-Verbindungsachse 48 markiert,
4/9 der Länge des
Oberschenkels vom Hüftgelenk,
und es wird eine Linie vertikal nach unten (parallel zum Vektor
der Schwerkraft) zur Kontur auf dem Oberschenkel konstruiert. Die
Verbindung dieser beiden Linien stellt T° (12) dar.
- 9. Das Verfahren beinhaltet den Schritt des Abschätzen eines
zweiten Punktes auf der Verbindungsstück-Kontur bei TU des
unbesetzten Sitzes. Z.B. wird bei T° ein Kreis mit einem Radius
konstruiert, welcher mit dem Oberschenkel-Auslenkungs-Wert aus der 16 identisch
ist, wobei das Oberschenkel-Gewicht für jeden menschlichen Körper in
Tabelle 5 aufgelistet ist. Der Punkt der höchsten horizontalen Tangente zum
Kreis um den ausgelenkten TU-Punkt wird
markiert. Die Koordinaten des höchsten
Tangential-Punktes werden aufgenommen. Dieser Punkt ist der nicht
ausgelenkte TU für das Sitzkissen 18. Tabelle
5: Sitzkissen-Design-Parameter für
die Vorlagen dreier Körpergrößen
- 10. Das Verfahren beinhaltet den Schritt des Auftragens der
Lokalisierungen von SU, LU,
IDU und TU um die Konturen
des unbeladenen Sitzes 12 mit der Design-Vorlage 10 zu
bilden.
- 11. Das Verfahren beinhaltet den Schritt der optimalen Anpassung
der Unterstützungspunkte
im unbelasteten Zustand (SU, LU,
ID U, und TU) für
die anderen Design-Vorlagen 10 und Haltungen, um die freie,
unbesetzte Kontur im Sitz 12 zu definieren.
- 12. Das Verfahren beinhaltet auch den Schritt der Definition
der Unterstützungs-Zone für den Oberkörper im
unbelasteten Zustand. Die höchsten
und die niedrigsten Unterstützungspunkte
im unbelasteten Zustand (SU) aller Design-Vorlagen 10 definieren
den Bereich der Kontur für
den Oberkörper
im Sitz 12 im freien unbesetzten Zustand. Im Allgemeinen
definieren SU bei T6 (34d) im 95.
Perzentil eines Mannes mit einer aufrechten Körperhaltung und T10 (34f)
des 5. Perzentils einer Frau mit einer gekrümmten Körperhaltung die Grenzen. Die
Koordinaten dieser Punkte werden im Fahrzeug-Achsensystem festgehalten und eine am besten
angepasste Linie wird konstruiert, um die Sitzkontur für den Oberkörper im
unbesetzten Sitz darzustellen.
- 13. Das Verfahren beinhaltet auch den Schritt der Definition
einer Kontur für
die Lenden im freien, unbesetzten Sitz. Der höchste und der niedrigste Punkt
im unbesetzten Zustand (LU) aller geeigneten
Design-Vorlagen-Konturen definieren den Bereich der Unterstützungs-Zone
für die
Lenden. Die Höhenlokalisierungen
definieren den Ort und den Bereich der Anpassung, der für die Lenden-Unterstützung benötigt wird,
falls diese gewünscht
wird. Einige Sitz-Auslenkungen können
die Definition einer fixierten Lenden-Unterstützung erlauben, welche in den
Sitz 12 eingebaut werden kann, oder eine über zwei
Wege anpassbare Lenden-Unterstützung
in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung.
Die Koordinaten dieser Punkte werden im Fahrzeug-Achsensystem festgehalten
und es wird eine am besten angepasste Linie konstruiert, um die Kontur
für die
Lenden im freien, unbesetzten Sitz darzustellen.
- 14. Das Verfahren beinhaltet auch den Schritt der Definition
der Kontur für
das Sitzbein im unbesetzten Sitz, d.h. für die Gesäßtasche. Die vordersten und
die hintersten Unterstützungspunkte
(ID U) im nicht besetzten Zustand
aller Design-Vorlagen 10 definieren den Bereich der Kontur
des freien, unbesetzten Sitzes an der Gesäßtasche im Sitzkissen 18.
Die Koordinaten des ID U-Punktes
werden im Fahrzeug-Achsensystem festgehalten und es wird eine am
besten angepasste Linie konstruiert, um die Unterstützungs-Zone
für das Sitzbein
im nicht besetzten Zustand zu definieren.
- 15. Das Verfahren beinhaltet auch den Schritt der Definition
des Bereiches für
die Sitzaufhängung
im Sitz 12. Die vordersten und die hintersten ischialen
Belastungspunkte (ID°) aller Design-Vorlagen 10 bestimmen den
Bereich für
die Sitzaufhängung.
Im Allgemeinen definieren das 95. Perzentil eines Mannes mit einer gekrümmten Haltung
und das 5. Perzentil einer Frau mit einer aufrechten Haltung die
Grenzen. Die Koordinaten des ID°-Punktes
werden im Fahrzeug-Achsensystem festgehalten und es wird eine am
besten angepasste Linie konstruiert, um die Unterstützungs-Zone
für das
Sitzbein im belasteten Zustand zu definieren.
- 16. Das Verfahren beinhaltet auch den Schritt des Definierens
der Kontur für
den Oberschenkel im freien, unbesetzten Sitz. Die vordersten und
die hintersten unbesetzten Punkte im Oberschenkel (TU)
aller Design-Vorlagen 10 bestimmen den Bereich für die Oberschenkel-Unterstützungs-Zone
im nicht besetzten Zustand. Das Verfahren beinhaltet den Schritt
des Konstruierens einer freien Sitz-Kontur durch TU für jede der
Design-Vorlagen 10.
Z.B. werden die Ergebnisse bei TU zwischen
den Design-Vorlagen 10 des 5. Perzentils einer Frau und
des 95. Perzentils eines Mannes verglichen. Der Abstand zwischen
den extremen Lokalisierungen sollte die Sitzkissen-Polster-Region
definieren. Die Koordinaten dieser Punkte werden im Fahrzeug-Achsensystem
festgehalten und es wird eine am besten angepasste Linie konstruiert,
um die Unterstützungszone
für den
Oberschenkel im unbesetzten Zustand darzustellen.
- 17. Das Verfahren beinhaltet auch den Schritt des Definierens
der Wasserfall-Region
für den
unbesetzten Sitz 12. Der Wasserfall in dieser Polster-Region
sollte so entworfen werden, dass sich die Kontur von TU bis
zum Ende des Sitzes 12 so verringert, dass nur ein kurzes
Kontaktieren der Rückseite
der Waden in der sitzenden Design-Vorlage des 5. Perzentils einer Frau
mit einer aufrechten Körperhaltung
stattfindet. Die Koordinaten dieser Punkte werden im Fahrzeug-Achsensystem
festgehalten und es wird eine am besten angepasste Linie konstruiert,
um die Unterstützungszone
für die
Oberschenkel im unbelasteten Zustand darzustellen.
-
Der Sitz
-
Der
Sitz 12 ist aus zwei Strukturteilen zusammengesetzt: (1)
ein Sitzkissen 18, welches im Wesentlichen das Gewicht
des Oberkörpers
des humanen Insassen unter dem Sitzbein und das Gewicht des Oberschenkels
des humanen Insassen unterstützt,
und (2) eine Sitzlehne 20, welche den Rücken des humanen Insassen primär in den
Oberkörper-
und den Lenden-Regionen
unterstützt.
Das Sitzkissen 18 ist normalerweise aus fünf Grundstrukturen
zusammengesetzt: a) Polsterung oder Verkleidung, normalerweise ein
gewebtes Gewebematerial oder Leder; b) ein deformierbares Kissen,
normalerweise aus Schaumstoff; c) eine Federung unter der Gesäßtasche,
normalerweise Metallfedern, welche an Metalldrähte und/oder Riemen angebracht sind;
d) eine Anti-Untertauch-Region vor der Federung; und e) ein fester
Rahmen, normalerweise eine Metallschicht mit ausreichender Form
und Stärke,
um den humanen Insassen zu unterstützen. Die Sitzlehne 20 ist normalerweise
aus 4 Hauptstrukturen und aus einer optionalen Struktur zusammengesetzt:
a) Polsterung oder Verkleidung, normalerweise ein gewebtes Gewebematerial
oder Leder, welches die Rückenlehne 20 bedeckt; b)
ein deformierbares Kissen, gewöhnlich
Schaumstoff; c) ein fester Rahmen, normalerweise aus Metallrohr
in einer invertierten U-Form;
d) eine strukturelle Querstrebe, die den vertikalen Rahmen in der
Nähe der
Basis der Rücklehne 20 durchspannt,
um ein Durchdringen der Rücklehne 20 durch
den Insassen bei einer Fahrzeug-Kollision zu vermeiden; und e) eine
optionale Lenden-Unterstützung,
normalerweise ein deformierbarer Korb oder eine aufblasbare Tasche,
welche die Lendenregion des humanen Insassen unterstützt.
-
Die
Design-Vorlagen 10 werden verwendet, um die Konturen des
belasteten Sitzes 12 und die Lokalisierung der Unterstützungs-
und Fixierungs-Strukturen, oder ihre Abwesenheit, wie sie für die verschiedenen Haltungen
und verschiedenen Körpergrößen erforderlich
sind, zu definieren. Die Design-Vorlagen 10 werden relativ
zu den bevorzugten Oberkörper-Winkeln
(Tabellen 2 und 3) angeordnet. Im Allgemeinen wird die aufrechte
Haltung in einem Bereich zwischen 8° bis 14° liegen, die neutrale in einem
Bereich zwischen 14° bis 22° und die
gekrümmte
in einem Bereich zwischen 20° bis
28°. Der
ID-Punkt
liegt in einer geneigten Ebene, welche durch die Veränderung
im Körpergewicht,
die vom Sitzkissen 18 zur Sitzlehne 20 vermittelt
wird, wenn der humane Insasse seine Haltung von aufrecht zu gekrümmt verändert, definiert
ist. Die Neigung des Sitzkissens 18 wird durch den Oberschenkel-Winkel
definiert (Tabelle 2).
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Verfahren zur Verwendung der Design-Vorlage 10 zum Entwurf
des Sitzes 12 für
ein Kraftfahrzeug offenbart. Im Allgemeinen beinhaltet das Verfahren
die Schritte des Bereitstellens einer Design-Vorlage 10 mit
einer Oberkörper-Sektion 22,
welche einer Gruppe bestehend aus dem 95. Perzentil eines Mannes,
dem 50. Perzentil eines Mannes und dem 5. Perzentil einer Frau mit
entweder einer aufrechten Haltung, einer neutralen Haltung oder
einen gekrümmten
Haltung entspricht. Das Verfahren beinhaltet die Schritte der Etablierung
der Anpassungskriterien des Insassen in einer Fahrzeug-Konfektionierung,
basierend auf einer vorherbestimmten Klasse von Fahrzeugen und des
Positionierens der Design-Vorlage 10 im Fahrzeug, um die
Sitzhöhen-
und die Sitzschienenabstände
zur Anpassung jeder Design-Vorlage 10 an den Sitz 12 mit
einem Sitzkissen 18 und einer Sitzlehne 20 in
einem Fahrzeug, welches die Fahrzeug-Konfektionierungskriterien
repräsentiert,
anzupassen. Das Verfahren beinhaltet auch den Schritt der Definition
von mindestens einer Kontur auf dem Sitz im unbelasteten Zustand
ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus SU, LU, ID U und
TU. Das Verfahren beinhaltet ferner den
Schritt der Definition von mindestens einem Aspekt ausgewählt aus
der Gruppe bestehend aus der Sitzlehnenhöhe, der Sitzkissenlänge, der
Kopf-Fixierungs-Position,
der Oberkörper-Unterstützung, der
Unterstützung
der Lenden, der Sitzlehnen-Schnittlinien-Region,
der Sitzkissen-Schnittlinien-Region, des Sitzkissenpolsters (z.B.
die Wasserfallregion) und die Sitzaufhängung für den Sitz 12 relativ
zur Design-Vorlage 10.
-
Sitzlehnen-Höhe
-
Das
Verfahren beinhaltet den Schritt der Definition der Sitzlehnen-Höhe für den Sitz
relativ zur Design-Vorlage 10.
- 1.
Die Sitzlehnen-Höhe
sollte T2u auf dem Oberkörper-Abschnitt 22 des
50. Perzentils eines Mannes mit einer aufrechten Haltung nicht überschreiten.
- 2. Die oberste Querstrebe des Sitzlehnen-Rahmens sollte nicht
niedriger sein als T4° auf
der Oberkörper-Sektion 22 des
50. Perzentils eines Mannes mit einer aufrechten Haltung.
-
Kopf-Fixierungs-Position
-
Das
Verfahren beinhaltet den Schritt der Definition einer Kopf-Fixierungs-Position
für den
Sitz 12 relativ zur Design-Vorlage 10.
- 1. Der Hinterkopf für die Oberkörper-Sektion 22 des
95. Perzentils eines Mannes mit einer aufrechten Haltung definiert
die niedrigste Maximalhöhe
der Kopf-Fixierung.
- 2. Der Hinterkopf für
die Oberkörper-Sektion 22 des
95. Perzentils eines Mannes mit einer aufrechten Haltung befindet
sich 170 mm hinter dem Auge.
- 3. Das Auge wird nach dem oben beschriebenen Verfahren berechnet
(Tabelle 4 und 6).
-
Oberkörper-Unterstützung
-
Das
Verfahren beinhaltet den Schritt der Definition einer Oberkörper-Unterstützung für den Sitz 12 relativ
zur Design-Vorlage 10.
-
- 1. Die höchsten
und die niedrigsten Oberkörper-Belastungspunkte
(Su) der Konturen aller Design-Vorlagen definieren
den Bereich der Oberkörper-Unterstützung. Im
Allgemeinen definieren Su bei T6 in einer
Design-Vorlage 10 des 95. Perzentils eines Mannes mit einer
aufrechten Haltung und T10 in einer Design-Vorlage 10 des
5. Perzentil einer Frau mit einer gekrümmten Haltung die Grenzen.
-
Lenden-Unterstützung
-
Das
Verfahren beinhaltet den Schritt der Definition einer Lenden-Unterstützung für den Sitz 12 relativ zur
Design-Vorlage 10.
- 1. Die strukturelle
Mechanik des deformierbaren Kissens der Sitzlehne wird so entworfen,
dass sich das Kissen bei T12° und
bei S1° für den Oberkörper-Abschnitt 22 des
95. Perzentil eines Mannes mit einer aufrechten Haltung leicht krümmt.
- 2. Der horizontale Abstand einer anpassbaren Lenden-Unterstützung sollte
bei L° zwischen
L3 und L4 für den
Oberkörper-Abschnitt 22 des
95. Perzentil eines Mannes mit einer aufrechten Körperhaltung
liegen.
- 3. Der vertikale Abstand einer anpassbaren Lenden-Unterstützung sollte
bei L° zwischen
L2 und L5 für
den Oberkörper-Abschnitt 22 des
95. Perzentils eines Mannes mit einer aufrechten Körperhaltung
liegen.
-
Sitzlehnen-Schnittlinien-Region
-
Das
Verfahren beinhaltet den Schritt der Definition einer Sitzlehnen-Schnittlinien-Region
für den
Sitz 12 relativ zur Design-Vorlage 10.
- 1. Die Struktur in der Sitzlehne 20,
zur Unterdrückung
der Rückwärtsbewegung
des menschlichen Insassen in die Sitzlehne 20 sollte innerhalb
der Region liegen, welche durch S1 für den Oberkörper-Abschnitt 22 des 95.
Perzentils eines Mannes mit einer aufrechten Haltung und S1 für den Oberkörper-Abschnitt 22 des
5. Perzentils einer Frau mit einer neutralen Haltung begrenzt ist.
- 2. Nicht-deformierbare Strukturen sollten nicht innerhalb der
Sitzlehne 20 unter S1 für
den Oberkörper-Abschnitt 22 des
5. Perzentils einer Frau mit einer neutralen Körperhaltung liegen.
-
Sitzkissen-Schnittlinien-Region
-
Das
Verfahren beinhaltet den Schritt der Definition einer Sitzkissen-Schnittlinien-Region
für den
Sitz 12 relativ zur Design-Vorlage 10.
- 1. Nicht-deformierbare Strukturen sollten sich
nicht oberhalb der horizontalen Tangente der ID°-Kontur des 95.
Perzentils eines Mannes mit einer aufrechten Körperhaltung erstrecken.
- 2. Nicht-deformierbare Strukturen sollten nicht weiter vorne
am Sitzkissen 18 angebracht werden als bis zu der Linie,
die durch die Tangente an S° und
L° auf der
Verbindungsstück-Kontur 23a des
95. Perzentils eines Mannes mit einer aufrechten Körperhaltung
gebildet wird.
-
Sitz-Aufhängung
-
Das
Verfahren beinhaltet den Schritt der Definition einer Sitz-Aufhängung für den Sitz 12 relativ
zur Design-Vorlage 10.
- 1. Die vordersten
und die hintersten ischialen Belastungspunkte ID° für den Oberkörper-Abschnitt 22 aller Design-Vorlagen 10 bestimmen
den Bereich für
die Sitzaufhängung.
Im Allgemeinen definieren die Design-Vorlagen 10 für das 95.
Perzentil eines Mannes mit einer gekrümmten Haltung und für das 5.
Perzentil einer Frau mit einer aufrechten Haltung die Grenzen.
- 2. Die Aufhängung
passt sich dem obigen Bereich nach 1 an, wenn sie von einer vertikalen
Linie entworfen wird, welche durch den H-Punkt im 95. Perzentil
eines Mannes mit einer neutralen Haltung verläuft, um sich nach vorne bis
zum ID°-Punkt
des 95. Perzentil eines Mannes mit einer gekrümmten Haltung um 170 mm und
nach hinten bis zum ID°-Punkt des 5. Perzentils einer
Frau mit einer aufrechten Haltung um 30 mm erstreckt.
- 3. Die Kräfte,
die auf die Sitz-Aufhängung
wirken, werden durch den Oberkörper-Winkel für jede Design-Vorlage 10 bestimmt
(13 bis 16). Die
Charakteristika der Kräfte-Ablenkung
der Aufhängung werden
unter Verwendung der relativen Ablenkung für jede Design-Vorlage 10 berechnet.
-
Anti-Untertauch-Strukturen
-
Das
Verfahren beinhaltet den Schritt der Definition einer Region im
vorderen Teil des Sitzkissens 18, welches eine Bewegung
des Beckens nach vorne bei einer Fahrzeug-Kollision verhindert.
- 1.
Die Anti-Untertauch-Region im Sitzkissen 18 liegt zwischen
dem vordersten Punkt der Sitz-Aufhängung und dem Rahmen des Sitzes 12 am
Vorsprung des Sitzkissens 18. Im Allgemeinen unterstützt diese
Anti-Untertauch-Region nicht die vertikale Belastung des humanen
Körpergewichts,
aber agiert zur Unterdrückung
einer horizontalen Vorwärtsbewegung
des menschlichen Insassen in einer Kollisions-Umgebung. Es ist daher
wichtig, dass die Anti-Untertauch-Region einen geringen Widerstand
gegen vertikale Belastung besitzt.
- 2. Zusätzlich
besitzt die Anti-Untertauch-Region im Sitzkissen 18 eine
vertikale Barriere im Sitzrahmen am Vorsprung des Sitzkissens 18,
um eine horizontale Bewegung des Sitzbeins 30 der Design-Vorlage 10 hinter
den Vorsprung des Sitzkissens 18 zu vermeiden. Die Design-Vorlage 10 für das 5.
Perzentil einer Frau mit einer aufrechten Körperhaltung bestimmt die minimale
Höhe dieser
vertikalen Barriere im Sitzrahmen.
- 3. Die Kräfte
auf die vertikale Barriere werden durch die Aufprall-Bedingungen
und durch die Größe des humanen
Insassen bestimmt. Daher müssen
die strukturellen Materialien und ihre Stärke den Rechtsvorschriften
der Länder
oder des Staates bezüglich
der Kräfte,
die auf ein Fixierungssystem in einem Kraftfahrzeug wirken dürfen, entsprechen.
-
Sitzkissen-Länge
-
Das
Verfahren beinhaltet den Schritt der Definition einer Sitzkissen-Länge für den Sitz 12 relativ
zur Design-Vorlage 10.
-
- 1. Es wird ein Kreis um den besetzten Sitzpunkt
ID° des
95. Perzentil eines Mannes mit einer aufrechten Haltung mit einem
385 mm-Radius konstruiert, um die Maximallänge des Sitzkissens 18 zu
definieren. Die Sitzkissen-Länge
sollte den Abstand vom ID-Punkt des 5. Perzentils
einer Frau mit einer aufrechten Haltung bis zur vertikalen Linie,
die durch den Knie-Punkt des 5. Perzentils einer Frau mit einer
neutralen Haltung mit einer Oberschenkel-Achse (vom Hüftgelenk
zum Kniepunkt) parallel zur Konturlinie des deformierten Sitzes
verläuft,
nicht überschreiten.
-
Die
vorliegende Erfindung wurde in einer veranschaulichten Weise beschrieben.
Es sollte berücksichtigt
werden, dass die verwendete Terminologie eher der Beschreibung,
und weniger der Begrenzung dient.
-
Im
Licht der obigen Lehre sind viele Abwandlungen und Variationen der
vorliegenden Erfindung möglich.
Daher kann die vorliegende Erfindung innerhalb des Umfangs der beiliegenden
Ansprüche
auch in anderer Weise als in der spezifisch beschriebenen Weise
durchgeführt
werden.
-
Figuren:
-
13:
Representative Seat Cushion And Seat Back Deformation For The 5th%ile
NEUTRAL → Repräsentative
Sitzkissen- und Sitzlehnen-Auslenkung für das 5. Perzentil in neutraler
Haltung
Deflection (mm) → Auslenkung
(mm)
Torso Angle (Deg) → Oberkörper-Winkel
(Grad)
Soft Cushion → Weiches
Kissen
Med. Cushion → Mittelhartes
Kissen
Hard Cushion → Hartes
Kissen
Soft Back → Weiche
Lehne
Med. Back → Mittelharte
Lehne
Hard Back → Harte
Lehne
-
14:
Representative Seat Cushion And Seat Back Deformation For The 50th%ile
NEUTRAL → Repräsentative
Sitzkissen- und Sitzlehnen-Auslenkung für das 50. Perzentil in neutraler
Haltung
Deflection (mm) → Auslenkung
(mm)
Torso Angle (Deg) → Oberkörper-Winkel
(Grad)
Soft Cushion → Weiches
Kissen
Med. Cushion → Mittelhartes
Kissen
Hard Cushion → Hartes
Kissen
Soft Back → Weiche
Lehne
Med. Back → Mittelharte
Lehne
Hard Back → Harte
Lehne
-
15:
Representative Seat Cushion And Seat Back Deformation For The 95th%ile
NEUTRAL → Repräsentative
Sitzkissen- und Sitzlehnen-Auslenkung für das 95. Perzentil in neutraler
Haltung
Deflection (mm) → Auslenkung
(mm)
Torso Angle (Deg) → Oberkörper-Winkel
(Grad)
Soft Cushion → Weiches
Kissen
Med. Cushion → Mittelhartes
Kissen
Hard Cushion → Hartes
Kissen
Soft Back → Weiche
Lehne
Med. Back → Mittelharte
Lehne
Hard Back → Harte
Lehne
-
16:
Representative Force Deflection Curve for Soft, Medium And Hard
Seats → Repräsentative Kraft-Auslenkungs-Kurve
für weiche,
mittelharte und harte Sitze
Values for medium seats are measured,
values for soft and hard seats are estimated. → Werte für mittelharte Sitze sind gemessen,
Werte für
weiche und harte Sitze sind geschätzt.
Deflection (mm) → Auslenkung
(mm)
Force (lbs.) → Kraft
(lbs.)
ID-PT Soft Cushion → ID-PT
weiches Kissen
ID-PT Med. Cushion → ID-PT mittelhartes Kissen
ID-PT
Firm Cushion → ID-PT
hartes Kissen
Thigh CG Soft Cushion → Oberschenkel CG weiches Kissen
Thigh
CG Med. Cushion → Oberschenkel
CG mittelhartes Kissen
Thigh CG Firm Cushion → Oberschenkel
CG hartes Kissen
