EP1565721A1 - Method and device for determining the sitting comfort of a seat cushion, which is perceived by a person - Google Patents

Method and device for determining the sitting comfort of a seat cushion, which is perceived by a person

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Publication number
EP1565721A1
EP1565721A1 EP03775227A EP03775227A EP1565721A1 EP 1565721 A1 EP1565721 A1 EP 1565721A1 EP 03775227 A EP03775227 A EP 03775227A EP 03775227 A EP03775227 A EP 03775227A EP 1565721 A1 EP1565721 A1 EP 1565721A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
seat
measuring
deformation
seat surface
comfort
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP03775227A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Lothar Kassing
Vasilios Orizaris
Karl Pfahler
Lothar Renner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daimler AG
Original Assignee
DaimlerChrysler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DaimlerChrysler AG filed Critical DaimlerChrysler AG
Publication of EP1565721A1 publication Critical patent/EP1565721A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • G01M99/001—Testing of furniture, e.g. seats or mattresses
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47C—CHAIRS; SOFAS; BEDS
    • A47C31/00—Details or accessories for chairs, beds, or the like, not provided for in other groups of this subclass, e.g. upholstery fasteners, mattress protectors, stretching devices for mattress nets
    • A47C31/12—Means, e.g. measuring means for adapting chairs, beds or mattresses to the shape or weight of persons
    • A47C31/126—Means, e.g. measuring means for adapting chairs, beds or mattresses to the shape or weight of persons for chairs

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for determining the seating comfort perceived by a person of a seat cushion under load, and in particular the perceived softness of a cushion of a motor vehicle seat.
  • a method for determining the pressure comfort of a seat cushion is known from German patent DE 196 01 974 C2, in which a value for the pressure comfort of the seat cushion can be determined via a measuring mat which has a large number of individual pressure sensors.
  • a group of pressure sensors corresponding to anthropomorphic areas and a corresponding area-specific evaluation of the measured pressure values at a value reflecting the respective comfort of the seat cushion is used to determine the comfort. Even if this method provides somewhat reproducible values with regard to perceived pressure comfort due to a seat pressure distribution corresponding to the human body when sitting for prolonged periods, the method is completely unsuitable for providing a measurement of reproducible values of sitting comfort when sitting, i.e. in the initial phase of sitting.
  • the object of the invention is to provide a method and a device for determining the perceived seating comfort when sitting on a seat cushion, which on the one hand enable an objective, reproducible measurement of the seating comfort and on the other hand can be carried out by a large number of test persons without complex test arrangements and tests ,
  • This object is achieved with a method with the steps according to claim 1 and with a device with the steps according to the features of claim 6.
  • the method for determining the seating comfort perceived by a person of a seat cushion under load, in particular the perceived softness of a motor vehicle seat, when a given seat surface and contour is subjected to a pressure load and distribution corresponding to the seating of a person is characterized by measuring the pressure distribution over the Seat surface by means of a pressure sensor system; Measuring the actual deformation of the seat surface by means of a displacement / or deformation sensor system; and by calculating a value of seating comfort when sitting from the measured deformation and the measured pressure distribution of the seat cushion.
  • a pressure measurement of the seat surface By linking a pressure measurement of the seat surface with a deformation measurement of the seat surface according to the invention, it is possible to calculate a softness or elasticity value which allows an objective and reproducible statement about the softness and thus the seating comfort when the vehicle seat is seated.
  • a new type of measurement methodology is available, which can be used just as advantageously with regard to the development of seat cushions and their implementation by means of specifications as for quality assurance in series production.
  • the method or the method of determining the comfort of a seat enables an objective and reproducible statement about the actual comfort perception of a user, especially when sitting.
  • the measured pressure values are used as spring force, the measured deformation of the seat surface as spring travel, so that the softness can be calculated from the formula in the form of a matrix elasticity value analogous to the elastic constant D.
  • a simple matrix calculation enables a three-dimensional softness value to be determined using the method according to the invention.
  • the calculation of a softness matrix value D for assessing the seating comfort when sitting is carried out from a measured pressure distribution matrix P and a measured deformation matrix X in relation to the actual seat surface.
  • the pressure distribution and the deformation of the seat surface are preferably determined here by an equal number of measuring points, for example over approximately 1,000 measuring points, the distribution and arrangement of the respective sensors being essentially corresponding.
  • the calculated seat comfort value is shown in a three-dimensional representation as a multi-dimensional elasticity matrix.
  • the multidimensional representation can take place, for example, by three coordinates in space, the X and Y coordinates representing the seat surface and the Z coordinate, for example, elasticity values in the unit N / cm 2 .
  • the three-dimensional representation can alternatively by colored fields, which are entered as a third dimension in a two-dimensional grid of the seat contour.
  • a first measuring mat is used with a multiplicity of measuring sensors the size of the seat surface for measuring the pressure distribution, and then a second measuring mat is used for measuring the seat surface deformation, the first and the second measuring mat being essentially the same number of measuring points and positioned accordingly.
  • the calculation of the seat comfort value with essentially the same number of measuring points is relatively simple and can be carried out by any suitable means with which matrix calculations are possible.
  • the deformation of the seat contour is measured by forming a difference between a three-dimensional image of the seat surface in the non-seated case and a three-dimensional image of the seat surface in the seated case.
  • the device according to the invention with the features of claim 6 has means for loading a seat surface with a pressure load and distribution corresponding to the seating of a person and is characterized in that a pressure sensor system is provided for measuring a pressure distribution on the seat surface, a deformation sensor system for Measuring the actual deformation of the seat surface and an evaluation unit for calculating a value of the seat comfort from the measured pressure distribution and the measured deformation of the seat surface.
  • the device is therefore extremely compact and can be simply placed on a given vehicle seat and attached to closing sitting can be operated by a test person or by an additional test device.
  • the pressure sensor system is first simply placed on the respective seat and then the deformation sensor system.
  • the evaluation unit is adapted to save the measured values and to process them on site or later for evaluation.
  • the device according to the invention is provided with a pressure sensor system in the form of a first measuring mat, which can be fastened on the seat surface, and the deformation sensor system is provided in the form of a second measuring mat, which can be fastened on the seat surface, and which, after being seated, the deformation can maintain.
  • the provision of the respective sensor system in the form of flat mats essentially in the size of the seat surface has the advantage that the sitting can be measured with actual test persons or with a single person in order to calculate an objectified seat comfort value.
  • the sensor mats simply have to be placed on a given seat and actuated one after the other by means of a test person or a special device which simulates the sitting of a person.
  • the evaluation unit has a calculation means for performing matrix calculations.
  • the multi-dimensional result matrices of the pressure measurement and the deformation measurement can be processed further by matrix multiplication and division.
  • a three-dimensional result matrix can thus also be determined, which can be calculated analogously to an elastic modulus matrix from the elastic constant from Hook's law. Further details on the method of calculation using matrices will be described below in the exemplary embodiment of the present invention.
  • an output and display unit is provided, by means of which three-dimensional measurement and result matrices can be represented.
  • a user of the device or the development engineer can assess the actual comfort when sitting by simply comparing the respective seat comfort values in the form of matrices. In this way, undesirable developments are avoided, and a reproducible, objective assessment of the softness or comfort of the seat can be carried out without a large number of attempts.
  • FIGS. 1 a to 1 c show the determination of the pressure distribution of an exemplary embodiment according to the invention, which together with the seat contour measurement according to FIGS. 1 a to 1 c serve to calculate a value of the softness of the seat.
  • FIG. 1 a shows a seat contour in the form of a three-dimensional representation, in the non-seated case, that is to say without a person taking a seat on the seat or using a special device for simulating a seated person on the seat.
  • the three-dimensional representation of the seat contour is made after evaluation of a measurement by a (not shown) measuring mat, as described for example in the German patent DE 196 01 972 C2.
  • a plurality of measuring points are determined by means of a flat measuring mat, which can be fixed and stiffened in any desired deformation state after it has been placed on by applying a vacuum.
  • any other type of measurement of the deformation of the seat surface or the seat contour can be used.
  • FIG. 1b shows the same vehicle seat as in FIG.
  • FIG. 1a the seat contour being shown here in the deformed, that is to say in the seated, state.
  • the measurement is carried out in the same way as before.
  • the actual cushion cushion deformation is shown in FIG. 1 c, by forming the difference between the data matrices, which result from the values in FIGS. 1 a and 1 b. For example, around 1,000 individual measuring points are used, which are evenly distributed over the seat surfaces to be measured. From the differential contour of a deformation of the surface, that is to say the actual cushion deformation, the inventive calculation or determination of the perceived seating comfort when sitting in this exemplary embodiment is calculated using data from a seat pressure distribution, as described below.
  • FIG. 2 shows an example of the result of a pressure measurement as can be used in one step in accordance with the method according to the invention.
  • a measuring mat with a pressure sensor system
  • a multiplicity of pressure measuring points preferably the same number as in the previous contour measurement, that is to say approximately 1,000 measuring points, are measured when a test person sits on a given cushion of a vehicle seat.
  • the measurement points of the pressure distribution result in a pressure distribution pattern, similar to that shown in FIG. 2.
  • a measuring mat as described in German patent DE 196 01 974 C2 can be used to measure the pressure distribution.
  • Other methods of printing measurement can also be used to determine a seat comfort value according to the invention.
  • P is the pressure distribution matrix
  • A the active pressure sensor surface
  • X the deformation matrix
  • D the softness matrix.
  • the data matrices are evaluated by matrix multiplication and division by inserting into the above formula to determine the softness matrix D.
  • the result is a matrix value D, which can be represented as a three-dimensional elastic constant with the unit N / m 2 .
  • This seat softness or comfort matrix D can be represented similarly to the pressure distribution shown in FIG. 2, for example by colored areas of different degrees of softness.
  • the method according to the invention can thus be used to make a reproducible and objectified statement about the perceived softness of a seat cushion when sitting in a very simple manner.
  • a seat softness matrix pattern D By specifying a seat softness matrix pattern D, specifications can be created that can be used for the production and trolls of the quality of seats can be used.

Abstract

Disclosed are a method and a device for determining the sitting comfort of a seat cushion, which is perceived by a person during sitting, especially the perceived softness of a seat in a motor vehicle. According to the invention, the pressure distribution of the seating surface is measured during sitting via a pressure-sensing mechanism, the actual deformation of the seating surface during sitting is measured by means of a distance-sensing or deformation-sensing mechanism, and a value of the sitting comfort during sitting is calculated from the measured, actual deformation and the measured pressure distribution of the seat cushion.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung des von einer Person empfundenen Sitzkomforts eines SitzpolstersMethod and device for determining the comfort of a seat cushion felt by a person
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Ermittlung des von einer Person empfundenen Sitzkomforts eines Sitzpolsters unter Belastung, und insbesondere der empfundenen Weichheit eines Polsters eines Kraftfahrzeugsitzes.The invention relates to a method and a device for determining the seating comfort perceived by a person of a seat cushion under load, and in particular the perceived softness of a cushion of a motor vehicle seat.
Für die Herstellung hochwertiger Sitzpolster, insbesondere Sitzpolster von Kraftfahrzeugsitzen, die hinsichtlich ihrer Benutzungsdauer und -Situation besondere Anforderungen an den Komfort aus Sicht eines Benutzers stellen, sind Verfahren und Vorrichtungen bekannt, die eine Bewertung bzw. Messung des Komforts oder komfortrelevanter Größen ermöglichen.For the production of high-quality seat cushions, in particular seat cushions of motor vehicle seats, which place special demands on comfort from the point of view of a user with regard to their duration of use and situation, methods and devices are known which enable an evaluation or measurement of comfort or comfort-relevant sizes.
Problematisch sind hierbei die Reproduzierbarkeit von Messergebnissen sowie die Aussagekraft derart ermittelter Messgrößen für ein relativ subjektives Empfinden, wie dem Sitzkomfort beim Hinsetzen und beim längeren Sitzenbleiben auf Sitzpolstern. Deshalb ist es nach wie vor bei der Konzipierung und Qualitätsüberprüfung derartiger Sitzpolster üblich, den empfundenen Sitzkomfort mittels Testpersonen zu ermitteln, vorzugsweise einer Mehrzahl von Testpersonen, um subjektive Empfindungen und Ausreißer durch eine ausreichende statistische Grundgesamtheit zu vermeiden. Diese Vorgehensweise ist zeitlich und kostenmäßig überaus aufwändig und liefert dennoch keine reproduzierbaren Messergebnisse, welche auch zur Konzipierung und Auslegung neuer Sitzpolster herangezogen werden können . Aus der deutschen Patentschrift DE 196 01 974 C2 ist ein Verfahren zur Ermittlung des Druckkomforts eines Sitzpolsters bekannt, bei dem über eine Messmatte, welche eine Vielzahl von einzelnen Drucksensoren aufweist, ein Wert für den Druckkomfort des Sitzpolsters ermittelbar ist. Dabei wird über eine gruppenweise Zusammenfassung eines Rasters von Drucksensoren entsprechend von anthropomorphen Bereichen und einer entsprechend bereichspezifischen Auswertung der jeweils gemessenen Druckwerte zu einem, den jeweiligen Druckkomfort des Sitzpolsters wiedergebenden Werts der Komfort ermittelt. Wenn auch dieses Verfahren einigermaßen reproduzierbare Werte hinsichtlich eines empfundenen Druckkomforts aufgrund einer dem menschlichen Körper entsprechenden Sitzdruckverteilung bei längerem Sitzen bereitstellt, ist das Verfahren gänzlich ungeeignet, eine Messung von reproduzierbaren Werten des Sitzkomforts bei einem Einsitzen, das heißt in der Anfangsphase des Sitzens, bereitzustellen.The reproducibility of measurement results and the meaningfulness of the measured variables determined in this way are problematic for a relatively subjective feeling, such as the sitting comfort when sitting down and when sitting on the seat cushions for a longer period of time. Therefore, when designing and checking the quality of such seat cushions, it is still common to determine the perceived seating comfort by means of test persons, preferably a plurality of test persons, in order to avoid subjective sensations and outliers by means of a sufficient statistical population. This procedure is extremely time-consuming and costly and yet does not provide reproducible measurement results that can also be used to design and design new seat upholstery. A method for determining the pressure comfort of a seat cushion is known from German patent DE 196 01 974 C2, in which a value for the pressure comfort of the seat cushion can be determined via a measuring mat which has a large number of individual pressure sensors. A group of pressure sensors corresponding to anthropomorphic areas and a corresponding area-specific evaluation of the measured pressure values at a value reflecting the respective comfort of the seat cushion is used to determine the comfort. Even if this method provides somewhat reproducible values with regard to perceived pressure comfort due to a seat pressure distribution corresponding to the human body when sitting for prolonged periods, the method is completely unsuitable for providing a measurement of reproducible values of sitting comfort when sitting, i.e. in the initial phase of sitting.
Aus der deutschen Patentschrift DE 196 01 972 C2 ist ein Verfahren zur Erfassung der Oberflächenkontur eines belasteten Sitzpolsters bekannt, bei dem die zu vermessende Oberfläche des Sitzpolsters mittels einer Messmatte durch Aufbauen eines Vakuums nach einer Verformung des Sitzpolsters ermöglicht. Die Verformung der Oberflächenkontur kann so in Form eines mehrdimensionalen Messbildes beziehungsweise einer Matrix wiedergegeben werden. Nachteilig dabei ist, dass allein aus der Verformungsmessung der Sitzfläche keinerlei Schlussfolgerungen über den tatsächlich empfundenen Komfort einer Person, die sich auf das Sitzpolster setzt, ableitbar ist.From the German patent specification DE 196 01 972 C2, a method for detecting the surface contour of a loaded seat cushion is known, in which the surface of the seat cushion to be measured is made possible by means of a measuring mat by building up a vacuum after deformation of the seat cushion. The deformation of the surface contour can thus be reproduced in the form of a multidimensional measurement image or a matrix. The disadvantage here is that the deformation measurement of the seat surface alone does not allow any conclusions to be drawn about the comfort actually felt by a person who sits on the seat cushion.
Die Erfindung hat demgegenüber die Aufgabe, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Ermittlung des empfundenen Sitzkomforts beim Einsitzen auf ein Sitzpolster bereitzustellen, welche einerseits eine objektivierte, reproduzierbare Messung des Sitzkomforts ermöglichen und andererseits ohne aufwändige Versuchsanordnungen und Durchführung von Tests mittels einer Vielzahl von Testpersonen durchführbar sind. Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Schritten gemäß Anspruch 1 sowie mit einer Vorrichtung mit den Schritten gemäß den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Ansprüche .In contrast, the object of the invention is to provide a method and a device for determining the perceived seating comfort when sitting on a seat cushion, which on the one hand enable an objective, reproducible measurement of the seating comfort and on the other hand can be carried out by a large number of test persons without complex test arrangements and tests , This object is achieved with a method with the steps according to claim 1 and with a device with the steps according to the features of claim 6. Advantageous refinements and developments are the subject of the respective dependent claims.
Das Verfahren zur Ermittlung des von einer Person empfundenen Sitzkomforts eines Sitzpolsters unter Belastung, insbesondere der empfundenen Weichheit eines Kraftfahrzeugsitzes, unter Beaufschlagen einer gegebenen Sitzoberfläche und -kontur mit einer dem Einsitzen einer Person entsprechenden Druckbelastung und -Verteilung ist gekennzeichnet durch das Messen der Druckverteilung über die Sitzoberfläche mittels einer Drucksensorik; Messen der tatsächlichen Verformung der Sitzoberfläche mittels einer Weg-/oder Verformungssensorik; und durch Berechnen eines Wertes des Sitzkomforts beim Einsitzen aus der gemessenen Verformung und der gemessenen Druckverteilung des Sitzpolsters. Durch die erfindungsgemäße Verknüpfung einer Druckmessung der Sitzoberfläche mit einer Verformungsmessung der Sitzoberfläche ist es möglich, einen Weichheits- bzw. Elastizitätswert zu berechnen, der eine objektive und reproduzierbare Aussage über die Weichheit und damit den Sitzkomfort beim Einsitzen des Fahrzeugsitzes erlaubt. Es wird hierdurch eine neuartige Messmethodik bereit- gesellt, welche sich hinsichtlich der Entwicklung von Sitzpolstern und ihrer Realisierung mittels Lastenheften ebenso vorteilhaft anwenden lässt wie bei einer Qualitätssicherung in der Serienfertigung. Die Methode bzw. das Verfahren der Sitzkomfortermittlung ermöglicht eine objektive und reproduzierbare Aussage über das tatsächliche Komfortempfinden eines Benutzers auch und gerade beim Einsitzen. Wohingegen die einfache Messung der Druckverteilung eines Fahrzeugsitzes für die Beurteilung des Langzeitkomfortempfindens ausreichend ist, hat es sich nämlich gezeigt, dass für die Beurteilung des Komfortempfindens beim Einsitzen, das heißt in der Anfangsphase des Hinsetzens, dieses bisher bekannte Verfahren unzureichend ist. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es zum ersten Mal möglich, ohne aufwändige Testreihen mittels Testpersonen auch dieses Komfortempfinden zuverlässig und reproduzierbar zu beurteilen. Durch die Verknüpfung bzw. rechnerische Kombination von einer gemessenen Sitzdruckverteilung über das Sitzpolster und der Einsitzkontur, das heißt der tatsächlichen Sitzkonturverformung beim Einsitzen, kann eine Art eines dreidimensionalen Elastizitätsmoduls berechnet werden analog zu der Formel des Hookschen Gesetzes: F = D • X, wobei F die Federkraft ist, X der Federweg und D die Elastizitätskonstante. Die gemessenen Druckwerte werden als Federkraft eingesetzt, die gemessene Verformung der Sitzoberfläche als Federweg, sodass sich aus der Formel die Weichheit in Form eines Matrixelastizitätswertes analog der elastischen Konstante D berechnen lässt. Durch einfache Matrizenberechnung kann so ein dreidimensionaler Weichheitswert mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ermittelt werden.The method for determining the seating comfort perceived by a person of a seat cushion under load, in particular the perceived softness of a motor vehicle seat, when a given seat surface and contour is subjected to a pressure load and distribution corresponding to the seating of a person, is characterized by measuring the pressure distribution over the Seat surface by means of a pressure sensor system; Measuring the actual deformation of the seat surface by means of a displacement / or deformation sensor system; and by calculating a value of seating comfort when sitting from the measured deformation and the measured pressure distribution of the seat cushion. By linking a pressure measurement of the seat surface with a deformation measurement of the seat surface according to the invention, it is possible to calculate a softness or elasticity value which allows an objective and reproducible statement about the softness and thus the seating comfort when the vehicle seat is seated. As a result, a new type of measurement methodology is available, which can be used just as advantageously with regard to the development of seat cushions and their implementation by means of specifications as for quality assurance in series production. The method or the method of determining the comfort of a seat enables an objective and reproducible statement about the actual comfort perception of a user, especially when sitting. Whereas the simple measurement of the pressure distribution of a vehicle seat is sufficient for the assessment of the long-term comfort sensation, it has been shown that for the evaluation of the comfort sensation when sitting, that is to say in the initial phase of sitting down, this previously known method is insufficient. With the method according to the invention, it is possible for the first time to reliably and reproducibly assess this perception of comfort by means of test persons without complex test series. By linking or mathematically combining a measured seat pressure distribution over the seat cushion and the seat contour, i.e. the actual seat contour deformation when sitting in, a type of three-dimensional elasticity module can be calculated analogously to the formula of Hook's law: F = D • X, where F is the spring force, X is the spring travel and D is the elastic constant. The measured pressure values are used as spring force, the measured deformation of the seat surface as spring travel, so that the softness can be calculated from the formula in the form of a matrix elasticity value analogous to the elastic constant D. A simple matrix calculation enables a three-dimensional softness value to be determined using the method according to the invention.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Berechnung eines Weichheits-Matrix- wertes D zur Beurteilung des Sitzkomforts beim Einsitzen aus einer gemessenen Druckverteilungs-Matrix P und einer gemessenen Verformungs-Matrix X im Verhältnis zur tatsächlichen Sitzoberfläche. Die Druckverteilung und die Verformung der Sitzoberfläche werden vorzugsweise hierbei durch eine gleiche Anzahl von Messpunkten ermittelt, beispielsweise über etwa 1.000 Messpunkten, wobei die Verteilung und Anordnung der jeweiligen Sensoren im Wesentlichen entsprechend sind.According to an advantageous embodiment of the method according to the invention, the calculation of a softness matrix value D for assessing the seating comfort when sitting is carried out from a measured pressure distribution matrix P and a measured deformation matrix X in relation to the actual seat surface. The pressure distribution and the deformation of the seat surface are preferably determined here by an equal number of measuring points, for example over approximately 1,000 measuring points, the distribution and arrangement of the respective sensors being essentially corresponding.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der berechnete Sitzkomfortwert in einer dreidimensionalen Darstellung als eine mehrdimensionale Elastizitäts-Matrix dargestellt. Die mehrdimensionale Darstellung kann beispielsweise durch drei Koordinaten im Raum erfolgen, wobei die X- und Y-Koordinate die Sitzfläche wiedergeben und die Z-Koordinate zum Beispiel Elastizitätswerte in der Einheit N/cm2. Die dreidimensionale Darstellung kann alternativ durch farbliche Felder erfolgen, welche als dritte Dimension in ein zweidimensionales Flächenraster der Sitzkontur eingetragen sind.According to an advantageous embodiment of the method according to the invention, the calculated seat comfort value is shown in a three-dimensional representation as a multi-dimensional elasticity matrix. The multidimensional representation can take place, for example, by three coordinates in space, the X and Y coordinates representing the seat surface and the Z coordinate, for example, elasticity values in the unit N / cm 2 . The three-dimensional representation can alternatively by colored fields, which are entered as a third dimension in a two-dimensional grid of the seat contour.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird eine erste Messmatte verwendet mit einer Vielzahl von Messsensoren in der Größe der Sitzoberfläche zur Messung der Druckverteilung, und anschließend wird eine zweite Messmatte zur Messung der Sitzflächenverformung verwendet, wobei die erste und die zweite Messmatte im Wesentlichen eine gleiche Anzahl von Messpunkten aufweisen und lageentsprechend positioniert werden. Die Berechnung des Sitzkomfortwertes bei im Wesentlichen gleicher Anzahl von Messpunkten ist relativ einfach und kann durch jedes geeignete Mittel, mit welchem Matrizenberechnungen möglich sind, durchgeführt werden.According to an advantageous embodiment of the invention, a first measuring mat is used with a multiplicity of measuring sensors the size of the seat surface for measuring the pressure distribution, and then a second measuring mat is used for measuring the seat surface deformation, the first and the second measuring mat being essentially the same number of measuring points and positioned accordingly. The calculation of the seat comfort value with essentially the same number of measuring points is relatively simple and can be carried out by any suitable means with which matrix calculations are possible.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Verformung der Sitzkontur durch Bilden einer Differenz aus einer dreidimensionalen Abbildung der Sitzoberfläche im nicht eingesessenen Fall und einer dreidimensionalen Abbildung der Sitzoberfläche im eingesessenen Fall gemessen. Es ergibt sich eine relative Verformung je Messpunkt, wodurch Fehler aufgrund einer bereits leicht verformten Sitzoberfläche vermieden werden.According to an advantageous embodiment of the invention, the deformation of the seat contour is measured by forming a difference between a three-dimensional image of the seat surface in the non-seated case and a three-dimensional image of the seat surface in the seated case. There is a relative deformation per measuring point, which prevents errors due to an already slightly deformed seat surface.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 6 weist Mittel auf zur Beaufschlagung einer Sitzoberfläche mit einer dem Einsitzen einer Person entsprechenden Druckbelastung und -Verteilung und ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Drucksensorik vorgesehen ist zur Messung einer Druckverteilung auf der Sitzoberfläche, eine Ver- formungssensorik zum Messen der tatsächlichen Verformung der Sitzoberfläche und eine Auswertungseinheit zum Berechnen eines Wertes des Sitzkomforts aus der gemessenen Druckverteilung und der gemessenen Verformung der Sitzoberfläche. Die Vorrichtung ist dadurch äußerst kompakt und kann durch einfaches Auflegen auf einen gegebenen Fahrzeugsitz und an- schließendes Einsitzen durch eine Testperson oder durch eine zusätzliche Testvorrichtung betätigt werden. Hierbei wird zunächst einfach die Drucksensorik und anschließend die Verfor- mungssensorik auf den jeweiligen Sitz aufgelegt. Die Auswertungseinheit ist angepasst, die gemessenen Werte zu speichern und vor Ort oder später zur Auswertung zu verarbeiten.The device according to the invention with the features of claim 6 has means for loading a seat surface with a pressure load and distribution corresponding to the seating of a person and is characterized in that a pressure sensor system is provided for measuring a pressure distribution on the seat surface, a deformation sensor system for Measuring the actual deformation of the seat surface and an evaluation unit for calculating a value of the seat comfort from the measured pressure distribution and the measured deformation of the seat surface. The device is therefore extremely compact and can be simply placed on a given vehicle seat and attached to closing sitting can be operated by a test person or by an additional test device. In this case, the pressure sensor system is first simply placed on the respective seat and then the deformation sensor system. The evaluation unit is adapted to save the measured values and to process them on site or later for evaluation.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Drucksensorik in Form einer ersten Messmatte versehen, welche auf der Sitzoberfläche befestigbar ist, und die Verformungssensorik ist in Form einer zweiten Messmatte vorgesehen, welche auf der Sitzoberfläche befestigbar ist, und welche nach dem Einsitzen die Verformung beibehalten kann. Das Vorsehen der jeweiligen Sensorik in Form von flächigen Matten im Wesentlichen in der Größe der Sitzfläche hat den Vorteil, dass mit tatsächlichen Testpersonen bzw. einer einzigen Person das Einsitzen gemessen werden kann zur Berechnung eines objektivierten Sitzkomfortwertes. Die Sensorikmatten müssen lediglich einfach auf einen gegebenen Sitz aufgelegt werden und nacheinander mittels einer Testperson oder eines speziellen Gerätes, welches das Einsitzen einer Person simuliert, betätigt werden.According to an advantageous embodiment, the device according to the invention is provided with a pressure sensor system in the form of a first measuring mat, which can be fastened on the seat surface, and the deformation sensor system is provided in the form of a second measuring mat, which can be fastened on the seat surface, and which, after being seated, the deformation can maintain. The provision of the respective sensor system in the form of flat mats essentially in the size of the seat surface has the advantage that the sitting can be measured with actual test persons or with a single person in order to calculate an objectified seat comfort value. The sensor mats simply have to be placed on a given seat and actuated one after the other by means of a test person or a special device which simulates the sitting of a person.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Auswertungseinheit ein Berechnungsmittel zum Durchführen von Matrizenberechnungen auf. Die mehrdimensionalen Ergebnismatrizen der Druckmessung und der Verformungsmessung können so durch Matrix-Multiplikation und -Division weiterverarbeitet werden. Es lässt sich somit eine ebenfalls dreidimensionale Ergebnismatrix ermitteln, welche sich analog einer Elastizitätsmodul-Matrix aus der Elastizitätskonstante aus dem Hookschen Gesetz berechnen lässt . Näheres zum Verfahren der Berechnung mittels Matrizen wird im Ausführungsbei- spiel der vorliegenden Erfindung weiter unten beschrieben werden. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine Ausgabe- /und Anzeigeeinheit vorgesehen, mittels welcher dreidimensionale Messwert-/und Ergebnismatrizen darstellbar sind. Zur Beurteilung oder zum Vergleich einer Mehrzahl von Fahrzeugsitzen oder Entwürfen von Fahrzeugsitzen in der Entwicklung kann ein Benutzer der Vorrichtung oder der Entwicklungsingenieur durch einen einfachen, optischen Vergleich der jeweiligen Sitzkomfortwerte in Form von Matrizen den tatsächlichen Komfort beim Einsitzen beurteilen. Hierdurch werden Fehlentwicklungen vermieden, und es kann ohne eine Vielzahl von Versuchen eine reproduzierbare objektive Beurteilung der Sitzweichheit bzw. des -komforts erfolgen.According to an advantageous embodiment of the invention, the evaluation unit has a calculation means for performing matrix calculations. The multi-dimensional result matrices of the pressure measurement and the deformation measurement can be processed further by matrix multiplication and division. A three-dimensional result matrix can thus also be determined, which can be calculated analogously to an elastic modulus matrix from the elastic constant from Hook's law. Further details on the method of calculation using matrices will be described below in the exemplary embodiment of the present invention. According to an advantageous embodiment of the invention, an output and display unit is provided, by means of which three-dimensional measurement and result matrices can be represented. To assess or compare a plurality of vehicle seats or designs of vehicle seats in development, a user of the device or the development engineer can assess the actual comfort when sitting by simply comparing the respective seat comfort values in the form of matrices. In this way, undesirable developments are avoided, and a reproducible, objective assessment of the softness or comfort of the seat can be carried out without a large number of attempts.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, in welcher die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei- spiels näher beschrieben und erläutert ist.Further advantages and features of the invention can be found in the following description, in which the invention is described and explained in more detail with reference to the exemplary embodiment shown in the drawing.
In der Zeichnung zeigen:The drawing shows:
Figuren la bis lc Teilschritte eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche eine Messung der Verformung der Sitzkontur zeigen;Figures la to lc partial steps of an embodiment of the method according to the invention, which show a measurement of the deformation of the seat contour;
Figur 2 die Bestimmung der Druckverteilung eines Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung, die zusammen mit der Sitzkonturmessung gemäß den Figuren la bis lc zur Berechnung eines Wertes der Sitzweichheit dienen.2 shows the determination of the pressure distribution of an exemplary embodiment according to the invention, which together with the seat contour measurement according to FIGS. 1 a to 1 c serve to calculate a value of the softness of the seat.
In Figur la ist eine Sitzkontur in Form einer dreidimensionalen Darstellung, im nicht eingesessenen Fall, wiedergegeben, das heißt ohne dass eine Person auf dem Sitz Platz genommen hat bzw. eine spezielle Vorrichtung zur Simulierung einer sitzenden Person auf dem Sitz angewendet wurde. Die dreidimensionale Darstellung der Sitzkontur erfolgt nach Aus- wertung einer Messung durch eine (nicht dargestellte) Messmatte, wie sie beispielsweise in der deutschen Patentschrift DE 196 01 972 C2 beschrieben wurde. Hierbei wird eine Mehrzahl von Messpunkten durch eine flächige Messmatte ermittelt, die nach ihrem Auflegen durch Anlegen eines Vakuums in einem beliebigen Verformungszustand fixiert und versteift werden kann. Selbstverständlich kann jede andere Art einer Messung der Verformung der Sitzoberfläche bzw. der Sitzkontur angewendet werden. In Figur lb ist der gleiche Fahrzeugsitz wie in Figur la wiedergegeben, wobei hier die Sitzkontur im verformten, das heißt im eingesessenen Zustand wiedergegeben ist. Die Messung erfolgt auf gleiche Weise wie zuvor. In Figur lc ist die tatsächliche Polsterkissenverformung wiedergegeben, durch Differenzbildung der Datenmatrizen, die sich aus den Werten der Figuren la und lb ergeben. Beispielsweise werden etwa 1.000 Einzelmesspunkte benutzt, welche gleichmäßig über die zu vermessende Sitzoberflächen verteilt sind. Aus der Differenzkontur einer Verformung der Oberfläche, das heißt der tatsächlichen Kissenverformung, wird die erfindungsgemäße Berechnung bzw. Ermittlung des empfundenen Sitzkomforts beim Einsitzen in diesem Ausführungsbeispiel berechnet unter Hinzuziehen von Daten einer Sitzdruckverteilung, wie nachfolgend beschrieben.FIG. 1 a shows a seat contour in the form of a three-dimensional representation, in the non-seated case, that is to say without a person taking a seat on the seat or using a special device for simulating a seated person on the seat. The three-dimensional representation of the seat contour is made after evaluation of a measurement by a (not shown) measuring mat, as described for example in the German patent DE 196 01 972 C2. Here, a plurality of measuring points are determined by means of a flat measuring mat, which can be fixed and stiffened in any desired deformation state after it has been placed on by applying a vacuum. Of course, any other type of measurement of the deformation of the seat surface or the seat contour can be used. FIG. 1b shows the same vehicle seat as in FIG. 1a, the seat contour being shown here in the deformed, that is to say in the seated, state. The measurement is carried out in the same way as before. The actual cushion cushion deformation is shown in FIG. 1 c, by forming the difference between the data matrices, which result from the values in FIGS. 1 a and 1 b. For example, around 1,000 individual measuring points are used, which are evenly distributed over the seat surfaces to be measured. From the differential contour of a deformation of the surface, that is to say the actual cushion deformation, the inventive calculation or determination of the perceived seating comfort when sitting in this exemplary embodiment is calculated using data from a seat pressure distribution, as described below.
In Figur 2 ist beispielhaft das Ergebnis einer Druckmessung wiedergegeben, wie sie in einem Schritt gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden kann. Durch Verwenden einer Messmatte mit einer Drucksensorik wird eine Vielzahl von Druckmesspunkten, vorzugsweise gleich viele wie bei der zuvorigen Konturmessung, das heißt in etwa 1.000 Messpunkte beispielsweise, beim Einsitzen einer Testperson auf einem gegebenen Polster eines Fahrzeugsitzes gemessen. Die Messpunkte der Druckverteilung ergeben ein Druckverteilungsmuster, ähnlich wie es in Figur 2 wiedergegeben ist. Zur Messung der Druckverteilung kann zum Beispiel eine Messmatte verwendet werden, wie sie in der deutschen Patentschrift DE 196 01 974 C2 beschrieben wurde. Andere Verfahren zur Druck- messung können ebenso für die erfindungsgemäße Ermittlung eines Sitzkomfortwertes verwendet werden.FIG. 2 shows an example of the result of a pressure measurement as can be used in one step in accordance with the method according to the invention. By using a measuring mat with a pressure sensor system, a multiplicity of pressure measuring points, preferably the same number as in the previous contour measurement, that is to say approximately 1,000 measuring points, are measured when a test person sits on a given cushion of a vehicle seat. The measurement points of the pressure distribution result in a pressure distribution pattern, similar to that shown in FIG. 2. For example, a measuring mat as described in German patent DE 196 01 974 C2 can be used to measure the pressure distribution. Other methods of printing measurement can also be used to determine a seat comfort value according to the invention.
Nachfolgend werden die Ergebnisse der Kontur (-verformungs) - Messung und der Druckmessung, wie sie zuvor beschrieben wurden, durch einen Berechnungsvorgang kombiniert: Die Datenmatrizen der Konturveränderung und der Druckverteilung beim Einsitzen werden analog zu der Hookschen FormelIn the following, the results of the contour (deformation) measurement and the pressure measurement, as described above, are combined by a calculation process: The data matrices of the contour change and the pressure distribution when sitting are analogous to Hook's formula
F = D • XF = D • X
wobei F die Federkraft ist, X der Federweg und D die elastische Konstante, weiterverarbeitet zur Ermittlung einer Weichheits-Matrix. Hierzu wird die auch als Hooksches Gesetz bekannte obige Formel modifiziert in der Weise:where F is the spring force, X is the spring travel and D is the elastic constant, further processed to determine a softness matrix. To this end, the above formula, also known as Hooke's law, is modified in the following way:
P/A = D * XP / A = D * X
inin
D = 1/A XD = 1 / A X
wobei P die Druckverteilungs-Matrix, A die aktive Druck- Sensorfläche, X die Verformungs-Matrix und D die Weichheits- Matrix ist. Die Datenmatrizen werden durch Matrix-Multiplikation und -Division durch Einsetzen in obige Formel zur Ermittlung der Weichheits-Matrix D ausgewertet. Es ergibt sich ein Matrixwert D, welcher als dreidimensionale Elastizitätskonstante dargestellt werden kann mit der Einheit N/m2. Diese Sitzweichheits- oder -komfort-Matrix D lässt sich ähnlich zu der in Figur 2 dargestellten Druckverteilung darstellen, beispielsweise durch farbige Bereiche unterschiedlicher Weichheitsgrade. Es kann so auf denkbar einfache Weise mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens eine reproduzierbare und objektivierte Aussage über die empfundene Weichheit eines Sitzpolsters beim Einsitzen gemacht werden. Durch Vorgabe eines Sitzweichheits-Matrixmusters D können Lastenhefte erstellt werden, die für eine Konzipierungsherstellung und Kon- trolle der Qualität von Sitzen verwendet werden können. Die Entwicklung von Sitzpolstern, welche für den Benutzer ein annähernd gleichbleibendes Komfortempfinden beim Einsitzen wie auch beim Langzeitsitzen bieten, wird somit erheblich erleichtert .where P is the pressure distribution matrix, A the active pressure sensor surface, X the deformation matrix and D the softness matrix. The data matrices are evaluated by matrix multiplication and division by inserting into the above formula to determine the softness matrix D. The result is a matrix value D, which can be represented as a three-dimensional elastic constant with the unit N / m 2 . This seat softness or comfort matrix D can be represented similarly to the pressure distribution shown in FIG. 2, for example by colored areas of different degrees of softness. The method according to the invention can thus be used to make a reproducible and objectified statement about the perceived softness of a seat cushion when sitting in a very simple manner. By specifying a seat softness matrix pattern D, specifications can be created that can be used for the production and trolls of the quality of seats can be used. The development of seat cushions, which offer the user an almost constant feeling of comfort when sitting as well as when sitting for long periods of time, is considerably facilitated.
Sämtliche in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein. All of the features shown in the description, the following claims and the drawing can be essential to the invention both individually and in any combination with one another.

Claims

Patentansprüche claims
Verfahren zur Ermittlung des Sitzkomforts, insbesondere des von einer Person empfundenen Sitzkomforts, eines Sitzpolsters unter Belastung, insbesondere der empfundenen Weichheit eines Kraftfahrzeugsitzes beim Einsitzen einer Person in den Sitz, gekennzeichnet durch Messen der Druckverteilung über die Sitzoberfläche mittels einer Drucksensorik; Messen der tatsächlichen Verformung der Sitzoberfläche mittels einer Weg-/oder Verformungs- sensorik; und Berechnen eines Wertes des Sitzkomforts beim Einsitzen aus der gemessenen, tatsächlichen Verformung des Sitzpolsters und der gemessenen Druckverteilung des Sitzpolsters.Method for determining the seating comfort, in particular the seating comfort perceived by a person, a seat cushion under load, in particular the perceived softness of a motor vehicle seat when a person sits in the seat, characterized by measuring the pressure distribution over the seat surface by means of a pressure sensor system; Measuring the actual deformation of the seat surface by means of a displacement or deformation sensor system; and calculating a value of the seat comfort when sitting from the measured, actual deformation of the seat cushion and the measured pressure distribution of the seat cushion.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Berechnen eines Weichheits-Matrixwertes D des Sitzkomforts aus einer gemessenen Druckverteilungs-Matrix P und einer gemessenen Verformungs-Matrix X eines Sitzpolsters im Verhältnis zur Sitzoberfläche.2. The method according to claim 1, characterized by calculating a softness matrix value D of the seat comfort from a measured pressure distribution matrix P and a measured deformation matrix X of a seat cushion in relation to the seat surface.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Darstellen des berechneten Sitzkomfortwertes in einer dreidimensionalen Darstellung als mehrdimensionale E- lastizitäts-Matrix über die Sitzoberfläche eines Sitzpolsters .3. The method according to claim 1 or 2, characterized by displaying the calculated seat comfort value in a three-dimensional representation as a multi-dimensional elasticity matrix over the seat surface of a seat cushion.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Verwenden einer ersten Messmatte mit einer Vielzahl von Messsensoren in der Größe der Sitzoberfläche zur Messung der Druckverteilung und durch anschließendes Verwenden einer zweiten Messmatte zur Messung der Sitzflächenverformung, wobei die erste und die zweite Messmatte im Wesentlichen eine gleiche Anzahl von Messpunkten aufweisen und lageentsprechend positioniert werden.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized by using a first measuring mat with a large number of measuring sensors in the size of the seat surface for measuring the pressure distribution and then using a second measuring mat for measuring the seat surface deformation, the first and the second measuring mat having essentially the same number of measuring points and being positioned accordingly.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Messen der Verformung der Sitzkontur durch Bilden einer Differenz aus einem Matrixwert einer dreidimensionalen Abbildung der Sitzoberfläche im nicht eingesessenen Fall und einem Matrixwert einer dreidimensionalen Abbildung der Sitzoberfläche im eingesessenen Fall.Method according to one of the preceding claims, characterized by measuring the deformation of the seat contour by forming a difference from a matrix value of a three-dimensional image of the seat surface in the non-seated case and a matrix value of a three-dimensional image of the seat surface in the seated case.
Vorrichtung zur Ermittlung des Sitzkomforts, insbesondere des von einer Person beim Einsitzen in ein Sitzpolster empfundenen Sitzkomforts, insbesondere eines Kraftfahrzeugsitzes, mit einer Drucksensorik zum Messen der Druckverteilung auf der Sitzoberfläche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verformungssensorik zum Messen der tatsächlichen Verformung der Sitzoberfläche und eine Auswertungseinheit zum Berechnen des Sitzkomforts aus der gemessenen Druckverteilung und der gemessenen Verformung der Sitzoberfläche vorgesehen sind.Device for determining the seating comfort, in particular the seating comfort felt by a person when sitting in a seat cushion, in particular a motor vehicle seat, with a pressure sensor system for measuring the pressure distribution on the seat surface, characterized in that a deformation sensor system for measuring the actual deformation of the seat surface and an evaluation unit are provided for calculating the seating comfort from the measured pressure distribution and the measured deformation of the seat surface.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Drucksensorik in Form einer ersten Messmatte vorgesehen ist, welche auf der Sitzoberfläche befestigbar ist. und dass die Verformungssensorik in Form einer zweiten Messmatte vorgesehen ist, welche auf der Sitzoberfläche befestigbar ist, und welche nach einem Einsitzen die Verformung der Sitzoberfläche beibehalten kann.Apparatus according to claim 6, characterized in that the pressure sensor system is provided in the form of a first measuring mat which can be attached to the seat surface. and that the deformation sensor system is provided in the form of a second measuring mat which can be fastened to the seat surface and which can retain the deformation of the seat surface after being seated.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungseinheit ein Berech- nungsmittel zum Durchführen von Matrizenberechnungen aufweist .Device according to one of claims 6 or 7, characterized in that the evaluation unit a calculation Has means for performing matrix calculations.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausgabe-/ und Anzeigeeinheit vorgesehen ist, mittels welcher dreidimensionale Messwert- und Ergebnismatrizen darstellbar sind.9. Device according to one of claims 6 to 8, characterized in that an output / and display unit is provided, by means of which three-dimensional measurement and result matrices can be represented.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Beaufschlagung einer Sitzoberfläche mit einer dem Einsitzen einer Person entsprechenden Druckbeaufschlagung und -Verteilung vorgesehen sind. 10. The device according to one of claims 6 to 9, characterized in that means for providing a seat surface with a pressurization and distribution corresponding to the seating of a person are provided.
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