Moderne Fahrzeuge werden zunehmend zu mobilen Rückzugsorten. Mit fortschreitender Automatisierung verschieben sich Nutzungsszenarien: Lesen, Filme schauen oder Schlafen während der Fahrt werden realistische Alltagssituationen. Besonders in asiatischen Märkten etablieren sich Konzepte wie das "Zero Gravity Seating". Diese Entwicklung stellt die Fahrzeugentwicklung vor neue Herausforderungen, denn klassische Tests in aufrechter Haltung reichen nicht mehr aus, um Komfort und Belastung realistisch zu bewerten.
Ziel: Realitätsnahe Modellvalidierung für dynamischen Sitzkomfort
Eine aktuelle Messkampagne von Wölfel Engineering in Zusammenarbeit mit der NHK Spring Company untersucht, wie sich Relax-Haltungen auf das schwingungstechnische Verhalten des menschlichen Körpers auswirken. Ziel ist es, auf Basis der Messdaten anatomische Menschmodelle realitätsnah zu validieren – als Grundlage für belastbare Komfort- und Belastungsanalysen in Fahrzeugen der Zukunft.
Wichtige Kenngrößen: Sitzübertragungsfunktion und Apparent Mass
Sitzübertragungsfunktion
Die Sitzübertragungsfunktion beschreibt, wie stark Schwingungen vom Sitzunterbau auf die Sitzfläche übertragen werden. Im Idealfall bleiben Resonanzverstärkungen gering, während hohe Frequenzen gut isoliert werden. Die Bewertung erfordert jedoch komplexe Abwägungen zwischen Materialwahl und Schwingungsverhalten.
Apparent Mass (scheinbare Masse)
Die Apparent Mass beschreibt die Kraft-Beschleunigungs-Beziehung an der Schnittstelle zwischen Mensch und Sitz. Aufgrund der weichen Gewebestrukturen ist die Reaktion des Menschen frequenzabhängig – anders als bei starren Testkörpern. Diese Messgröße eignet sich besonders gut, um Simulationsmodelle wie CASIMIR/Automotive zu validieren.
Drei realitätsnahe Haltungen im Test
Um praxisnahe Ergebnisse zu erzielen, wurden drei typische Sitzhaltungen im Pkw untersucht:
- UP (Upright): Aufrechte Fahrposition mit klassischer Geometrie
- RX1 (Relax-1): Leicht zurückgelehnt, z. B. bei Medienkonsum
- RX2 (Relax-2): Stark geneigt, vergleichbar mit Schlafhaltung
Im Fokus stand das 50. Perzentil der Körpergrößenverteilung, ergänzt durch Einzelmessungen weiterer Perzentile.
Ergebnisse: Was passiert beim Schwingungsverhalten?
Die Messungen zeigen klar: Mit zunehmender Lehnenneigung verändert sich das Schwingungsverhalten deutlich. Besonders zwischen 4 und 8 Hz treten Doppelpeaks auf – ein Hinweis auf mehrere gleichzeitig angeregte Schwingungsmoden. Diese Effekte wurden durch das Menschmodell CASIMIR/Automotive bereits prognostiziert und nun experimentell bestätigt.
Beobachtete Reaktionen wie Hüftrotationen stimmen mit den Vorhersagen überein und unterstreichen die Eignung der Modelle für realitätsnahe Vorhersagen.
Technische Besonderheit: Wahl des Koordinatensystems
Bei stark geneigten Sitzpositionen beeinflusst die Wahl zwischen globalem und lokalem Koordinatensystem die Interpretation der Ergebnisse erheblich. In bestimmten Richtungen (X/Z) kann eine lokale Auswertung sinnvoller sein, obwohl globale Systeme bessere Vergleichbarkeit bieten.
Fazit: Modelle für die Mobilität von morgen
Die Studie zeigt, dass klassische Messdaten nicht ausreichen, um neue Sitzkonzepte zu bewerten. Die Kombination aus realitätsnahen Haltungen, fundierten Messdaten und validierten Modellen bietet einen zukunftsfähigen Ansatz zur Bewertung von Komfort und Gesundheit im Fahrzeug.
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