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Für
die Anmeldung wird die Priorität der am 27. Juli 2007 eingereichten
koreanischen Patentanmeldung
Nr. 10-2007-0075959 beansprucht, deren gesamter Inhalt
durch Bezugnahme hierin einbezogen ist.
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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einstellen der Position
der Wirbelsäule eines Dummy-Modells zur Beurteilung des
Sitzgefühls in einem Sitz, welche zum Erzielen von Daten
zur Beurteilung der Bequemlichkeit oder Unbequemlichkeit von neu entwickelten
Sitzen, in denen das Dummy-Modell anstelle eines Menschen sitzt.
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Sitze
für Kraftfahrzeuge sind derart gestaltet, dass ein Insasse
eine Position so bequem wie möglich beibehalten kann. Für
eine solche Sitzgestaltung wird ein Dummy-Modell zur Beurteilung
des Sitzgefühls in einem Sitz verwendet.
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Ein
solches Dummy-Modell muss in der Lage sein, die Position eines in
einem Sitz sitzenden Menschen genau zu reproduzieren. Insbesondere
muss die Skelett- oder Gelenkstruktur des Menschen, die mit einer
Wirbelsäule verbunden ist und einen wichtigen Faktor bei
der Bestimmung der Bequemlichkeit oder Unbequemlichkeit im sitzenden
Zustand des Menschen darstellt, in dem Dummy-Modell nachgeahmt werden.
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Mit
der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Einstellen der Position
der Wirbelsäule eines Dummy-Modells zur Beurteilung des
Sitzgefühls in einem Sitz geschaffen, welche nahezu exakt
die Eigenschaften der Wirbelgelenke eines Menschen nachahmt.
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Gemäß der
Erfindung ist eine Vorrichtung zum Einstellen der Position der Wirbelsäule
eines Dummy-Modells zur Beurteilung des Sitzgefühls in einem
Sitz vorgesehen. Die Vorrichtung weist eine Beckenplatte, eine Mehrzahl
von Lendengelenken, welche auf der Beckenplatte gestapelt sind,
im Abstand voneinander angeordnet sind, und Gelenkfedern aufweisen,
die an vorderen und hinteren Abschnitten davon installiert sind,
die um ein Drehzentrum zentriert sind, das zwei benachbarte Lendengelenke
miteinander verbindet, Oberschenkelgelenke, welche unter der Beckenplatte
drehbar installiert und mit dem einen Ende einer jeweiligen Oberschenkelstange
verbunden sind, und Beckenschwenkelemente auf, welche die durch
vertikales Schwenken der Oberschenkelstangen verursachte Drehkraft
der Oberschenkelgelenke auf die Beckenplatte übertragen
und den vertikalen Winkel der Beckenplatte verändern.
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Hier
können die Beckenschwenkelemente das Oberschenkelgelenk
mit der Beckenplatte verbinden, wobei eines der Beckenschwenkelemente mit
der vorderen Seite einer unteren Fläche der Beckenplatte
verbunden ist und ein anderes der Beckenschwenkelemente mit der
hinteren Seite der unteren Fläche der Beckenplatte verbunden
ist.
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Ferner
können die Beckenschwenkelemente die Vorspannung oder Zugspannung
einstellen.
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Jedes
Lendengelenk kann ein Gelenkgehäuse, welches mittels eine
Gehäusewelle gedreht werden kann, die durch das Gelenkgehäuse
in einer Querrichtung hindurchtritt, einen Abstandshalter, welcher
zwischen den Gelenkgehäusen angeordnet ist, die aufeinander
gestapelt sind, und Gelenkfedern aufweisen, die vor und hinter dem
Abstandshafter angeordnet sind.
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Ferner
kann jedes Gelenkgehäuse an seinem unteren Ende mit der
Gehäusewelle des darunter liegenden Gelenkgehäuses
verbunden sein.
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Ebenso
kann der Abstandshalter hohl sein, und das untere Ende jedes Gelenkgehäuses
und die Gehäusewelle des darunter liegenden Gelenkgehäuses
können mittels eines durch den Abstandshalter hindurchtretenden
Befestigungselements aneinander befestigt sein.
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Ferner
kann jedes Gelenkgehäuse an seiner oberen und unteren Fläche
Ausnehmungen aufweisen, in welche die Enden der jeweiligen Abstandshalter
und Gelenkfedern eingesetzt sind, wobei die Ausnehmung für
den Abstandshalter einen Durchmesser haben kann, der größer
als der Durchmesser des Abstandshalters ist.
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Außerdem
kann jedes Lendengelenk einen Drehwinkelsensor aufweisen, und der
Abstandshalter kann aus einem elastischen Material hergestellt sein.
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Gemäß der
Vorrichtung zum Einstellen der Position der Wirbelsäule
eines Dummy-Modells zur Beurteilung des Sitzgefühls in
einem Sitz kann, da die Eigenschaften der Wirbelgelenke eines Menschen,
die von Änderungen der Position eines oberen Teils und
jedes Oberschenkels des in einem Sitz sitzenden Menschen abhängig
sind, nahezu exakt nachgeahmt werden, ein Test der Bequemlichkeit oder
Unbequemlichkeit eines Sitzverhaltens genau durchgeführt
werden.
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Die
Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
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1 eine
Ansicht der Struktur einer Wirbelsäule eines menschlichen
Körpers;
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2A, 2B und 2C Seitenansichten,
welche die durch eine Positionsänderung des oberen Teils
eines menschlichen Körpers verursachte Verformung der Wirbelsäule
darstellen;
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3A und 3B Seitenansichten,
welche die durch eine Positionsänderung des unteren Teils
eines menschlichen Körpers verursachte Verformung der Wirbelsäule
darstellen;
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4 eine
schematische Ansicht, die das Prinzip der Wirkungsweise eines Wirbelgelenks
darstellt;
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5 eine
Ansicht eines beispielhaften Dummy-Modells zur Beurteilung des Sitzgefühls
in einem Sitz, bei welchem eine Vorrichtung zum Einstellen der Position
der Wirbelsäule gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung angewendet wird;
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6 eine
schematische Ansicht einer Vorrichtung zum Einstellen der Position
der Wirbelsäule gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung;
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7 eine
Ansicht der Lendengelenke und einer Brustbereichssäule
einer Vorrichtung zum Einstellen der Position der Wirbelsäule
gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
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8 eine
perspektivische Explosionsansicht einiger Teile aus 7;
und
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9 eine
schematische Schnittansicht eines Lendengelenks aus 7.
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Mit
Bezug auf die Zeichnung wird eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung ausführlich beschrieben.
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Wie
in 1 gezeigt, wird bezüglich der Wirbelstruktur
eines menschlichen Körpers die Wirbelsäule des
menschlichen Körpers allgemein von einem Lendenbereich,
einem Brustbereich und einem Halsbereich gebildet, welche aufeinanderfolgend
mit einem Becken verbunden sind, das in ihrem unteren Bereich liegt.
Der Lendenbereich, der Brustbereich und der Halsbereich bestehen
aus 5, 12 bzw. 7 Wirbeln.
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Bezüglich
einer durch Änderungen der oberen und unteren Teile eines
in einem Sitz sitzenden Menschen verursachte Positionsänderung
der menschlichen Wirbelsäule ist aus den 2A, 2B, 2C, 3A und 3B ersichtlich, dass
die Verformung des Lendenbereichs vorherrschend ist. Mit anderen
Worten muss der Lendenbereich entsprechend der Richtung, in welcher
der obere Teil des Menschen gebogen wird, eine Krümmung nach
hinten (2A) oder eine Krümmung
nach vorn (2B) ertragen. Ferner wird, wie
in den 3A und 3B gezeigt,
wenn die Oberschenkel höher als die horizontale Position
angewinkelt sind (3A), das Becken nach vorn gedreht,
so dass der Lendenbereich nach hinten gebogen wird. Wenn die Oberschenkel
niedriger als die horizontale Position angewinkelt sind (3B),
wird das Becken nach hinten gedreht, so dass der Lendenbereich nach
vorn gebogen wird. Die Verformung des Lendenbereichs ist im Vergleich
zu der Verformung des Brustbereichs relativ gering.
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Da
die Wirbelsäule in einer Richtung nach vorn oder nach hinten
gebogen wird, wird jeder Lendenwirbel um ein Gelenk in einer Richtung
nach vorn oder nach hinten gedreht, während eine Bandscheibe
durch einen umliegenden Muskel/Band verformt wird. Wie in 4 gezeigt,
kann der Lendenbereich mittels eines Drehgelenks nachgebildet werden,
dessen vordere und hintere Seite auf der Basis eines Drehzentrums
durch Federn abgestützt werden. Das Drehgelenk kann in
einer Richtung nach vorn und nach hinten nur gedreht werden, wenn
es eine Federkraft jeder vorgespannten Feder überwinden
muss.
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In 5 ist
das Dummy-Modell zur Beurteilung des Sitzgefühls in einem
Sitz, bei dem das oben genannte Wirbelsäulenmodell angewendet
wird, als ein Beispiel dargestellt. Das Dummy-Modell weist eine
Stange 60 auf, die einen Schultergürtel und eine Beckenplatte 20 davon
miteinander verbindet, um Positionsänderungen der Wirbelsäule
innerhalb eines vorbestimmten Bereichs zusammen mit den Gliedmaßen,
der Wirbelsäule und einem Hals/Kopf zu begrenzen. Wenn
der Winkel der Beckenplatte 20 des Dummy-Modells geändert
wird, wird die Form der Wirbelsäule 31, insbesondere
jedes Lendengelenks 10 geändert. Die Winkeländerung
der Beckenplatte 20 ist mit einer Änderung des
Winkels einer jeweiligen Oberschenkelstange 50 verbunden.
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Nachfolgend
wird mit Bezug auf 6 eine Vorrichtung zum Einstellen
der Position der Wirbelsäule eines Dummy-Modells zur Beurteilung
des Sitzgefühls in einem Sitz gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
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Die
Vorrichtung zum Einstellen der Position der Wirbelsäule
hat eine Struktur, bei welcher eine Mehrzahl von Lendengelenken 10 auf
der Beckenplatte 20 gestapelt ist und bei welcher Beckenfedern 30,
Oberschenkelgelenke 40 und Oberschenkelstangen 50 unter
der Beckenplatte 20 installiert sind.
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Die
Lendengelenke 10 sind derart aufeinandergestapelt, dass
sie mittels Abstandshaltern (nicht gezeigt) im Abstand voneinander
angeordnet sind. Gelenkfedern 9 sind parallel zueinander
vor und hinter jedem Abstandshalter installiert. Die Strukturen der
Abstandshalter und der Lendengelenke 10 werden unten beschrieben.
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Jedes
Oberschenkelgelenk 40 ist derart installiert, dass es um
eine Drehwelle 41 unter der Beckenplatte 20 gedreht
werden kann. Als ein anderes Beispiel kann jedes Oberschenkelgelenk 40 zusammen
mit der Drehwelle 41 gedreht werden. In diesem Falle ist
ein Stützelement mit einem die Drehwelle 41 abstützenden
Lager erforderlich. Jedes Oberschenkelgelenk 40 ist über
zwei Beckenfedern 30 mit der unteren Fläche der
Beckenplatte 20 verbunden und ermöglicht ein Schwenken
der mit diesem verbundenen Oberschenkelstange 50 in einer
vertikalen Richtung.
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Die
Beckenfedern 30 dienen zum Übertragen der Drehung
jedes Beckengelenks 40, welche durch das vertikale Schwenken
jeder Oberschenkelstange 50 verursacht wird, auf die Beckenplatte 20 und ändern
dadurch die Position der Beckenplatte 20. Es wird angemerkt,
dass jede Beckenfeder 30 lediglich als eine einfache Feder,
d. h. ein Beckenschwenkelement in 6 dargestellt
ist, jedoch kann die tatsächliche Gestaltung des Beckenschwenkelements
variiert werden.
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Eine
der beiden Beckenfedern 30, die als ein Beispiel des Beckenschwenkelements
in 6 dargestellt sind, ist mit der vorderen Seite
der Beckenplatte 20 verbunden, und die andere Beckenfeder 30 ist
mit der hinteren Seite der Beckenplatte 20 verbunden. Wenn
das Oberschenkelgelenk 40 im Uhrzeigersinn gedreht wird,
wird die vorderseitige Beckenfeder 30 zusammengedrückt,
um das vordere Ende der Beckenplatte 20 nach oben zu drücken,
während die rückseitige Beckenfeder 30 gedehnt
wird. Im Gegensatz dazu ist, wenn das Oberschenkelgelenk 40 entgegengesetzt
zum Uhrzeigersinn gedreht wird, der Vorgang umgekehrt. Vorzugsweise
kann die Vorspannung oder Zugspannung der Beckenfedern 30 eingestellt
werden, nachdem sie an der Vorrichtung montiert sind, um die Position
der Wirbelsäule einzustellen. Die Beckenfedern 30 dienen
zum Anpassen des Schwenkwinkels der Beckenplatte 20 an
den Schwenkwinkel jeder Oberschenkelstange 50.
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Die
Lendengelenke 10 an der Beckenplatte 20 können
wie die Wirbelsäule eines menschlichen Körpers
natürlich nach vorn oder nach hinten gebogen werden, wenn
die Beckenplatte 20 gedreht wird.
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Mit
Bezug auf die 7, 8 und 9 zusammen
mit den oben beschriebenen Figuren werden die Lendengelenke gemäß einer
Ausführungsform und die Verbindungsstruktur zwischen ihnen
beschrieben.
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In 7 sind
das Lendengelenk 10 und eine Brustbereichssäule 70 dargestellt,
die auf der Beckenplatte 20 gestapelt sind. Wie in 7 gezeigt, entspricht
das Lendengelenk 10 dem Lendenwirbel L1 des menschlichen
Körpers, und ein Verbindungsgelenk 71 entspricht
dem Brustwirbel T12 des menschlichen Körpers. Das untere
Ende der Brustbereichssäule 70 ist an dem Verbindungsgelenk 71 fest
montiert, und das Lendengelenk 10 ist unter dem Verbindungsgelenk 71 mit
diesem derart gekuppelt, dass es um eine Gehäusewelle 2 gedreht
werden kann. Die Lendengelenke 10, die den Lendenwirbeln L2
bis L5 entsprechen, haben dieselbe Struktur wie das in 7 dargestellte
Lendegelenk.
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Zwei
Gelenkfedern 9, die zwischen dem Lendengelenk 10 und
dem Verbindungsgelenk 71 angeordnet sind, werden gleichzeitig
zusammengedrückt oder gedehnt, wodurch der Drehwinkel des
Lendengelenks 10 eingestellt wird. Ein Abstandshalter 5,
der zwischen den beiden Gelenkfedern 9 angeordnet ist, stellt
den Abstand zwischen dem Lendengelenk 10 und dem Verbindungsgelenk 71 ein
und dient als Drehzentrum des Lendengelenks 10. Dieser
Abstandshalter 5 ist aus Metall, flexiblem Material, wie Urethan,
oder elastischem Material, um zum Beispiel eine durch Zusammendrücken
der Bandscheibe beim Sitzen des Insassen verursachte Positionsänderung
zu beurteilen.
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Mit
Bezug auf die 8 und 9 wird die Konfiguration
des Lendengelenks 10 ausführlicher beschrieben.
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Das
Lendengelenk 10 ist derart gestaltet, dass ein Gelenkgehäuse 8 mit
der Gehäusewelle 2 drehbar gekuppelt ist, so dass
ein Potentiometer 1 an der einen Seite der Gehäusewelle 2 installiert
ist, um den Drehwinkel des Gelenkgehäuses 8 zu
messen.
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Die
Gehäusewelle 2 ist in einer Querrichtung angeordnet,
und Lager 3 sind derart angeordnet, dass das Gelenkgehäuse 8 zwischen
ihnen liegt. Die Gehäusewelle 2, die mit dem Gelenkgehäuse 8 gekuppelt
ist, ist an ihrer einen Seite mit dem Potentiometer 1 verbunden
und an ihrer anderen Seite mit einer Befestigungsschraube 7 verbunden,
die durch eine Lagersperrplatte 6 hindurchtritt. Die Gehäusewelle 2 weist
in ihrer Mitte ein Gewindeloch 2a auf.
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Das
Gelenkgehäuse 8 ist an seinem oberen Abschnitt
mit Ausnehmungen 8b und 8c versehen, in welche
der Abstandshalter 5 bzw. die Gelenkfedern 9 eingesetzt
sind. Die Ausnehmung 8b für den Abstandshalter 5 hat
die Form einer Ellipse mit einem Durchmesser, der größer
als der Durchmesser des Abstandshalters 5 ist. Damit wird
verhindert, dass die Drehung des Gelenkgehäuses 8 durch
den in der Ausnehmung 8b sitzenden Abstandshalter 5 behindert
wird. Ein Befestigungsloch 8d zum Einsetzen einer Befestigungsschraube 4 ist
unter der Ausnehmung 8b angeordnet, in welcher der Abstandshalter 5 sitzt.
Die Befestigungsschraube 4 ist mit ihrem Kopf an dem unteren
Ende des Gelenkgehäuses 8 aufgehängt
und mit ihrem vordersten Ende an einer Welle des Gelenkgehäuses 8 befestigt,
welche durch dieses hindurchtritt und unter dem hohlen Abstandshafter 5 angeordnet
ist. Das Bezugszeichen 8a, welches noch nicht beschrieben
wurde, bezeichnet eine Wellenöffnung, durch welche die
Gehäusewelle 2 hindurchtritt.
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Wie
in 8 gezeigt, tritt ein Befestigungselement 4a an
dem Teil des Verbindungsgelenks 71 durch einen Abstandshalter 5a hindurch
und ist dann in dem Befestigungsloch 2a der darunter liegenden Gehäusewelle 2 befestigt.
Der Abstandshalter 5a ist in der Mitte der Gehäusewelle 2 durch
die Ausnehmung 8b hindurch eingesetzt. Ferner tritt das
Befestigungselement 4 an dem Teil des Gelenkgehäuses 8 durch
den Abstandshalter 5 hindurch und ist an der anderen darunter
liegenden Welle befestigt.
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Das
Potentiometer 1 ist an einem Stützhalter 1a befestigt
und an seinem vordersten Ende mit der Gehäusewelle 2 verbunden.
Der Stützhalter 1a ist an dem Gelenkgehäuse 8 befestigt
und wird gedreht, wenn das Gelenkgehäuse 8 gedreht
wird. Wenn das Gelenkgehäuse 8 gedreht wird, erfasst
das Potentiometer 1 den Drehwinkel des Gelenkgehäuses 8,
welches um die Gehäusewelle 2 gedreht wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - KR 10-2007-0075959 [0001]