JP3096432B2 - シート試験装置 - Google Patents

シート試験装置

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JP3096432B2
JP3096432B2 JP09017627A JP1762797A JP3096432B2 JP 3096432 B2 JP3096432 B2 JP 3096432B2 JP 09017627 A JP09017627 A JP 09017627A JP 1762797 A JP1762797 A JP 1762797A JP 3096432 B2 JP3096432 B2 JP 3096432B2
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ダイムラークライスラー・アクチエンゲゼルシヤフト
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    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M99/00Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • G01M99/001Testing of furniture, e.g. seats or mattresses
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A47FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47CCHAIRS; SOFAS; BEDS
    • A47C31/00Details 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
    • A47C31/12Means, e.g. measuring means for adapting chairs, beds or mattresses to the shape or weight of persons
    • A47C31/126Means, e.g. measuring means for adapting chairs, beds or mattresses to the shape or weight of persons for chairs

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、試験機械の中に間
接的に組み込み可能なクッションを上張りしたスラスト
ピース付きのシート試験装置に関する。
【0002】クッションの耐久テストについては、大き
な応力下にあるクッションの長時間の耐久性を測定でき
るように、規定力または規定行程を有する試験機械によ
って試験対象クッションの中に周期的に押圧されるよう
なシート試験装置が公知である。しかし、本出願人はこ
のようなシート試験装置に関する公開文献については知
らない。
【0003】しかしシート特に車両シートの開発の際に
は、クッションの耐久性の最適化のみならず、車両シー
トの高いシート快適性が問題である。というのは、乗員
特に運転者は場合によっては長時間の間あまり動くこと
なくシート上に座り続けなければならないからである。
この場合、特に最適なシート圧と最適なシート環境の問
題が浮かび上がってくる。シート開発中に、異なったシ
ート構造とクッション構造が試験サンプルとして製作さ
れ、また種々の試験および評価基準に関して特に快適性
とシート環境に関してこれらを互いに客観的かつ再現可
能に比較し、その後に最善の試験サンプルを選択できる
ようにしなければならない。現行のシート開発の新しい
試験サンプルのみならず、他の出所の種々のテストシー
トも例えば以前のシート世代のシート、中古シートある
いは他社の開発工場または製造工場からのシートも互い
に比較される。
【0004】
【従来の技術】EP646782A2では車両のシート
バックの静的荷重テストのための試験装置が記述され、
この場合シート試験体として完全なマネキン、いわゆる
ハイブリッドダミーが使用されている。これは第3世代
のマネキンであり、事故シミュレーションのために国内
外の自動車産業で統一的な形態としてはるかに標準化し
て利用されている。EP646782A2の試験装置で
は、マネキンは胸郭下方の「脊柱」領域で試験機械の
「手」によって握られ、また位置固定して保持された車
両シートの試験対象のシートバッククッションの中にほ
ぼ水平に規定力で押圧され、このようにして強力な応力
をかけてシートバック下部構造の変形を確認することが
できる。シートバックの安定性と変形特性は、特にあり
得るかもしれない後面衝突を考えると重要である。シー
トバックは、極度の荷重をかけても破壊してはならない
かまたは後方に曲がってはならず、その場合にも上半身
を直立位置に支持しなければならない。公知の試験装置
によって、シートバックの安定性をマネキンの異なった
シートポジションで静的に試験することができる。特に
シートクッションに関する車両シートの快適性試験につ
いては、以前に公知のシート試験装置は完全に不適切だ
けでなく、この点に関して当該従来技術からは当業者に
は何の示唆も得られない。試験対象もまたその目的、試
験実施方法、手段、試験結果も、本発明で得られる快適
性試験とはまったく異なるものである。
【0005】第3世代のこのマネキンは、例えば199
4年のSAE報告書、乗用車の機関誌、第6部、第10
3巻、1868−1886ページに記述されている。こ
のマネキンは、機械的な運動特性と全体の質量配分に関
して人体に似せて形成されている。これに対し個々の身
体領域と四肢に関しては、ダミーは部分的にまさに原始
的に形成され、個々の人体に似せた形成部の詳細に関し
ては問題とならない。このことは、本発明の対象である
骨盤領域におけるシート部に当てはまる。この領域は、
事故試験で使用されるような完全ダミーにとってまった
く重要でない。すなわちダミーの骨盤では、骨盤がアル
ミニウム製の鋳造構造からなり、その形状はほぼ人間の
寛骨構造にほぼ似ていると記述されている。この骨盤
は、人間の臀部のふくらみ部分の形状に似せるために可
撓性ゴム材料によって包まれ、ここに3軸加速度センサ
も含まれている。関連開発工場および試験工場の至る所
で(本出願人においても)複数のサンプルによってまた
異なった大きさで使用されているこのハイブリッド ダ
ミーの経験と観察から、例えば骨盤部のような堅い部分
を囲む軟部は、可撓性ゴムの二重壁で形成された中空体
であり、その壁厚は約3から5mmであるとさらに補足
することができる。二重壁に包まれた空洞は、可撓性発
泡材料で充填される。下腿部、大腿部、骨盤、上半身、
上腕、前腕の手の各個別身体部分には、このような軟部
が配設される。ファスナで閉鎖可能な縦溝付きの空洞軟
部の内部輪郭は、包囲される身体部分の硬部に対し大ま
かに、すなわちある程度の遊びをもって合わせられ、こ
れに対しその外部輪郭は、対応する身体部の外部形状に
ほぼ一致する。マネキンのそれぞれの四肢の軟部は互い
に直接当接せず、むしろ隣接した軟部の間には大きな隙
間が空けられ、これによってマネキンの四肢は妨げられ
ることなく動くことができる。例えば大腿部から臀部へ
の過渡領域には、3から4cmの隙間が開いている。シ
ミュレーション事故におけるマネキンに対する高い荷重
を考慮すると、また繰り返し利用性を考慮すると(マネ
キンは非常に高価である)、軟部は少なくともその外側
である程度の最低安定性を備える必要があり、またあま
り軟らかすぎてもいけないが、これはさもないとこの軟
部が事故シミュレーションによって破壊してしまうかも
しれないからである。骨盤領域を囲む軟部は、臀部領域
で約40から50の硬度のショア硬さを有し、この硬さ
は臀部のシート部上でほぼ均等に分布している。ダミー
臀部の外部輪郭は、自然の手本とは異なって、かなり平
坦に形成されている。このため、臀部領域では人間解剖
学への大まかな近似のみについてしか述べることができ
ないが、衝突テスト時のマネキンとしての目的について
は、第3のダミー世代においても完全に十分であること
が確認できる。このシート輪郭にわずかに近似した平坦
な模造のみによって、衝突時にクッション内に座るマネ
キンに起こる転倒および摺動動作が、真の人間の座り安
定性に近似できなければならない。しかし、これには臀
部形状に近似させた表面形状と、マネキンの臀部領域の
表面近くにほぼ一致させた弾性だけで十分である。本発
明によって得られた経験によれば、車両シートのシート
クッションの快適性の試験は、いずれにしろこのような
マネキンでは達成できない。
【0006】従来、説得力のあるまた匹敵する快適性に
関連するシート試験は、テスト被験者のみによってしか
実施できなかった。このことは、主体的およびテスト被
験者のそれぞれの日々の状況に依存した、すなわち不正
確なまた再現できない試験結果を当然もたらすことにな
る。その他の点では、あまりにばらつきのある証明を避
けるために、車両内でまた複数のテスト被験者によって
試験を実施しなければならないので、このような試験に
は時間と人件費がかかる。他社製品の比較テスト対象物
を扱う場合には、試験対象シートの車両への組み込みに
同様に時間がかかる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、厳し
い試験基準に基づき実施される異なったテストシートの
上述の快適性比較試験の際に適切な補助手段として利用
可能であり、また異なったテストシートに実際に近く、
再現可能にまた任意に、しばしばまたは長時間にわたっ
て荷重をかけることができるようなシート試験装置を提
供することである。これに関連して、上述の比較試験に
必要なセンサ技術が本発明の構成部分ではないことを述
べておく。本発明は、テストクッションの自然に忠実な
荷重のみを対象としている。センサ技術が本来公知でな
い限りにおいて、本出願人の他の出願はそのセンサ技術
とまた信号評価とに関係する。
【0008】
【課題を解決するための手段】正当に評価された従来技
術を起点として、上記課題は本発明に基づき請求項1の
特徴全体によって解決される。これによれば、シート試
験装置は硬部と軟部の形成に関して、着座の際の人間の
臀部および大腿部に可能な限り忠実に模造される。
【発明の実施の形態】
【0009】
【実施例】本発明の有効な形態を下位請求項から導き出
すことができる;本発明のその他の点については、図面
に示した実施例を参考にして以下に説明する。
【0010】シート試験装置1の図示した実施例は、試
験位置(図4)で下方方向を指し示す下側にクッション
被覆を設けたスラストピース3を備え、このピースは試
験機械2の中に少なくとも間接的に、すなわち例えば圧
力測定マット20を介在させて、試験対象シートのシー
トクッション19上に載置可能である。試験機械の中に
挿入可能な径違い継手5が上方方向にスラストピースに
当接する。
【0011】シート試験装置は、再現性のために厳しい
基準に基づき実施されるべき異なったテストシートの快
適性の比較調査の際に適切な補助手段として使用可能で
あり、このためシート試験装置によって、実際に近く、
再現可能に、また任意に頻繁にまたは長時間にわたって
異なったテストシートに荷重をかけることができる。こ
の目的のために、次のようにシート試験装置の形成が行
われる。
【0012】シート試験装置1のスラストピース3の形
状は、少なくとも本実施例の関連領域においては人間の
骨格の大腿部関節を含む寛骨と大腿骨に合わせて形成さ
れる。スラストピース3は、骨盤模造部6と一対の大腿
部模造部7とからなり、この大腿部模造部は自然の大腿
部関節を模造したジョイント8を介して骨盤模造部に結
合されている。固定可能なジョイント8が設けられる理
由は、人間が長時間継続して着座する際に見られるよう
な着座時の大腿部と骨盤の通常の相対位置を模造し、ま
た固定できるようにするためである。
【0013】スラストピースのクッション被覆4は臀部
領域の軟部に対し、すなわち筋肉組織、結合組織および
脂肪組織に対し、強さと軟らかさの局所的分布に応じて
人体に似せて模造される。特に人間の両方のシート圧点
13とその近接周囲は、形状、位置、硬さおよび局所的
硬さ分布に関して可能な限り自然に忠実にスラストピー
ス3とクッション被覆4とによって模造される。クッシ
ョン被覆は、複数の弾性の可撓性発泡材料層14によっ
て形成される。本実施例では、異なった強さの複数の発
泡材料層が使用され、この場合面積的に拡張するスラス
トピースにより近い発泡材料層は、さらに外側に位置す
る面積的に小さな発泡材料層よりも強く形成される。個
々の発泡材料層は異なった空間重量を備え、またそれに
対応して異なった弾性を備える。座骨結節部13を起点
として、発泡材料層14の弾性は内部から外部に向かっ
て上昇する。
【0014】クッション被覆の外側はズボン材料製の上
張り15で覆われる。特別試験用のシート試験装置で
は、可撓性に関して人間の皮膚に類似した特性の軟らか
い皮革上敷きがスラストピースに被覆される。
【0015】スラストピース3のジョイント8の運動抵
抗は、試験荷重を受けて動かなくなるまで変化自在であ
り、したがって試験装置はシート試験の際に固定ユニッ
トとして使用することができる。ジョイントを締めるた
めに、ジョイントボール9と大腿骨頸12とに作用する
止めリングが設けられ、このリングを介して固定ボルト
10を用いてボール9を動かなくなるまで骨盤側のボー
ルパン内に締め付けることができる。クッション被覆
は、固有の弾性と大腿部7での柔軟固定とのために、大
腿部の骨盤6方向への位置変化の際に、ある程度の範囲
で破壊することなく大腿部に従うことができる。
【0016】スラストピース3の上方に当接する、試験
機械2内に挿入可能な径違い継手5は、概して旋回ピン
18によって形成される締め付け可能なジョイントを備
え、このジョイントは、大腿部に対し平行に位置する垂
直面で規定角度範囲の可動性を許容する。これによっ
て、垂直荷重方向に対しシート圧装置の異なった傾斜を
調整することができる。径違い継手の上部の機械側部分
では、旋回ピン18に対し同心円のアーチ状の長穴17
が取り付けられ、この長穴を通して固定ボルト18が貫
通し、これによってジョイントを締め付けることができ
る。径違い継手の角度調整によって、力調整の角度の大
きさを腰部中心点内に固定することができる。
【0017】スラストピースのジョイント8と径違い継
手のジョイント16は、実際に近い力の分布が骨盤上と
大腿部上で行われるように調整されまた締め付けられ
る。
【0018】図4に示されているような測定構造部によ
って、シートクッション19をそれ自体で、すなわち車
両の外側でシート試験装置1を利用して試験機械の内部
で試験することができる。このために位置規定して保持
されたクッション上に、可撓性の薄い測定マットが、例
えば圧力測定マット20が敷かれ、このマットは、多く
の近接した長方形のまたは六角形のラスタに従って配分
された圧力測定セルと、外側方向に案内される対応した
数の電気接続とを含む。測定中にシート試験装置は、大
きさが正確に制御可能な垂直に作用する試験力によって
シートクッション19内に押入され、このため人間のシ
ミュレーションすべき重量を正確に調整することができ
る。重要なことは、両方の座骨結節部またはシート半部
の均等な荷重である。このため試験力を対称的に、すな
わち骨盤模造部中心にシート試験装置内に導き、また同
様に試験対象シート上にシート試験装置を対称的に載置
しなければならない。
【0019】試験機械2の側でシート試験装置を用いて
シートクッションと、載置された圧力測定マット20に
正確に荷重をかけることによって、荷重を受けたシート
面内の圧力分布を適切な信号処理を介してモニタまたは
他の出力ユニット上に直接出力するかまたは表示するこ
とができる。例えば表示は図5の図面の等圧線21の形
態で行うことができる。この図面では、主たる圧力を吸
収する座骨結節部領域に、両方の圧力ピーク13’がは
っきりと認められる。快適なシートクッションでは、こ
の圧力ピーク周囲で圧力が減少し、大腿部領域で平坦に
推移する。
【0020】
【発明の効果】本発明によって、次の利点を達成するこ
とができる: ・試験は正確に規定された測定条件の下に行われる。 ・再現可能な測定結果を得ることができる。 ・異なったシートの測定結果は、簡単に互いに比較可能
である。 ・測定または試験は実験室または試験工場で実施するこ
とができ、すなわち乗用車内へのシートの組み込みは必
要でない。 ・テスト被験者が節約される。 ・シートそれ自体の測定または試験は、テスト被験者に
よる試験と比較してほぼ半分の時間のみで済む。 ・大量測定が簡単に可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】シート試験装置の側面図である。
【図2】図1に基づくシート試験装置のスラストピース
の斜視図である。
【図3】図1に基づくシート試験装置の下部図である。
【図4】図1に基づくシート試験装置を使用して試験機
械でテストされるシートクッション付きの測定構造部で
ある。
【図5】図4に基づく測定構造部によって検出されるシ
ート圧分布の等圧線図である。
【符号の説明】
1 シート試験装置 2 試験機械 3 スラストピース 4 クッション被覆 5 径違い継手 6 骨盤模造部 7 大腿部模造部 8 ジョイント 9 ジョイントボール 10 固定ボルト 12 大腿骨頸 13 シート圧点 13’圧力ピーク 14 発泡材料層 15 上張り 16 ジョイント 17 長穴 18 固定ボルト 19 シートクッション 20 圧力測定マット 21 等圧線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カール プフアーラー ドイツ連邦共和国 70180 シユツツト ガルト ミユールライン 22 (72)発明者 カーステン ミブス ドイツ連邦共和国 71069 ジンデルフ インゲンロウレンテイウスシユトラーセ 39 (56)参考文献 特開 昭60−58526(JP,A) 実開 昭60−8858(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01M 19/00 G01M 17/00

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 試験対象シートのシートクッション
    (19)上に載置可能なクッション被覆した試験位置で
    下方方向を指し示すスラストピース(3)と、試験位置
    で前記スラストピースに上方方向に当接するような、試
    験機械(2)の中に組み込み可能な径違い継手(5)と
    を有するシート試験装置(1)において、 ・シート試験装置(1)のスラストピース(3)の硬部
    形状が、少なくとも着座の際に荷重を受ける骨格の下部
    側に関して、人間の骨盤と、骨格の大腿部関節を含む大
    腿部とを模造し、 ・大腿部関節を模造したスラストピース(3)の関節
    (8)が、試験荷重を受けて動かなくなるまで固定自在
    であり、 ・スラストピース(3)のクッション被覆(4)が、軟
    らかさと、強さの局所的分布とに応じて、臀部領域の軟
    部に対し、すなわち筋肉組織、結合組織および脂肪組織
    に対し人体に似せて模造され、 ・特にスラストピース(3)とクッション被覆(4)と
    によって、人間の臀部の両方のシート圧点(13)とそ
    の近接周囲が、形状と、位置と、硬さと、局所的硬さ分
    布とに関して可能な限り自然に忠実に骨格部と軟部とに
    似せて模造される、ことを特徴とするシート試験装置。
  2. 【請求項2】 前記スラストピース(3)のクッショ
    ン被覆(4)が複数の弾性の可撓性発泡材料層(14)
    によって形成されることを特徴とする、請求項1に記載
    のシート試験装置。
  3. 【請求項3】 前記スラストピース(3)のクッショ
    ン被覆(4)が、異なった強さの複数の弾性の可撓性発
    泡材料層(14)によって形成され、この場合前記スラ
    ストピースにより近い、面積的により広い発泡材料層
    は、さらに外側に位置する面積的に小さな発泡材料層よ
    りも強く形成されることを特徴とする、請求項1に記載
    のシート試験装置。
  4. 【請求項4】 前記スラストピース(3)のクッショ
    ン被覆(4)が、異なった空間重量および弾性の複数の
    可撓性発泡材料層(14)によって形成され、この場合
    前記スラストピースにより近い発泡材料層は、さらに外
    側に位置する発泡材料層よりも軽くまた軟らかく形成さ
    れることを特徴とする、請求項1に記載のシート試験装
    置。
  5. 【請求項5】 前記スラストピースのクッション被覆
    が、可撓性に関して人間の皮膚に類似した特性の軟らか
    い皮革によって被覆されることを特徴とする、請求項1
    に記載のシート試験装置。
  6. 【請求項6】 前記スラストピース(3)のクッショ
    ン被覆(4)が、ズボン材料によって被覆(上張り1
    5)されることを特徴とする、請求項1に記載のシート
    試験装置。
  7. 【請求項7】 人間が長時間継続して着座した場合に
    現れるような大腿部と骨盤とのすべての相対位置を模造
    しまた固定できるように、大腿部関節(8)を模造した
    スラストピース(3)の関節の可動性によって、骨盤模
    造部(6)方向への大腿部模造部(7)の位置変更が許
    容され、この場合クッション被覆(4)はその固有の弾
    性と、大腿部模造部(7)での柔軟な固定とによって、
    前記範囲における骨盤模造部(6)方向への大腿部模造
    部(7)の相対位置変更に破壊することなく従うことが
    できることを特徴とする、請求項1に記載のシート試験
    装置。
  8. 【請求項8】 前記スラストピース(3)に上方方向
    に当接するような、試験機械(2)の中に組み込み可能
    な径違い継手(5)が、該径違い継手の可動性の範囲に
    おける各任意の中間ポジションに固定可能なジョイント
    (旋回ピン16、固定ボルト18)を備え、該関節によ
    って鉛直荷重方向に対するシート試験装置の異なった傾
    斜が調整可能であることを特徴とする、請求項1に記載
    のシート試験装置。
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