Optimierter Sitzkomfort durch Simulation

Sitzkomfort als Differenzierungsmerkmal

Egal ob in einem klassischen oder in einem autonomen Fahrzeug, der Sitz soll uns in erster Linie dabei unterstützen, in allen Situationen und bei allen Tätigkeiten eine sichere und ergonomische Haltung einzunehmen. Das wird heutzutage vorausgesetzt. Komfort hingegen ist ein wichtiges Merkmal, über das der Hersteller sich vom Wettbewerber differenzieren kann.

Sitzkomfort objektiv bewertbar machen

Eine der entscheidenden Bewertungsgrößen für dynamischen Sitzkomfort ist die Sitzübertragungsfunktion. Sie gibt an, wie gut die Isolationseigenschaften eines Sitzes sind und spiegelt dabei das Verhalten des kompletten Systems bestehend aus Mensch, Bepolsterung und Sitzstruktur wieder. Zur Bewertung des statischen Sitzkomforts wird insbesondere die Sitzdruckverteilung herangezogen. Darüber hinaus gibt es weitere Messgrößen und Methoden zur Bewertung. Simulation ermöglicht es, die entscheidenden Faktoren bereits in den frühen Phasen der Sitzentwicklung reproduzierbar zu bestimmen und zu optimieren.

Unser Leistungsportfolio im Bereich Sitzkomfort:

Wir unterstützen Sie entweder durch die Übernahme von Einzelaufgaben oder durch die Abdeckung der kompletten Prozesskette – auf Wunsch auch ergänzt um Messungen zur Validierung der virtuellen Ergebnisse. Dabei sind besonders komplexe und höchst anspruchsvolle Simulationsaufgaben unsere Spezialität.

Exakte Sitzmodellierung als Basis für die Komfortsimulation

Ausgangspunkt jeder Komfortsimulation ist der Aufbau eines Finite-Elemente-Modells des Sitzes. Ein solches besteht aus

  • der Sitzstruktur inklusive Kinematiken, Verstellern und Gelenken,
  • Unter- und Hinterfederung,
  • Formschaumteilen (gegebenenfalls mit Kaschierungen) und
  • Sitzbezug.

Entscheidend für die Eignung des Sitzmodells für Schwingungssimulationen sind die genaue Abbildung der Eigenfrequenzen und -formen sowie die Abbildung der besonderen Materialeigenschaften von Formpolstern und Bezug (insbesondere deren Frequenzabhängigkeit).

Wir übernehmen für Sie die präzise Modellierung sowie die Materialversuche, die zur Simulation der Schaum- und Bezugsmaterialien nötig sind.

Ideale Insassenposition durch virtuelle H-Punkt-Simulation

Im Sitzdesign wird zu Beginn der sogenannte Seating Reference Point (SgRP) festgelegt. Dieser ist ein Referenzwert für die Position des Insassen im Fahrzeug und damit Fixpunkt für das gesamte Innendesign. Ein Sitz wird so entwickelt, dass der Insasse – ausgehend von diesem Punkt – alle relevanten Komponenten erreicht sowie sicher und bequem sitzt. Um den SgRP gibt es ein Toleranzfeld, in dem der gemessene H-Punkt (Hüft-Punkt/Hip-Point) liegen muss.

Frühzeitige Annäherung des H-Punkts an den SgRP

Unsere Simulationsmethodik zeigt auf, wie groß die Abweichung zwischen beiden Punkten ist. Dazu wird das Sitzmodell aus der statischen Komfortsimulation mit einem Modell der H‑Punkt-Messpuppe nach SAE J826 zusammengeführt. Die erhaltenen Prognosen liegen mit Abweichungen von nur wenigen Millimetern sehr nahe an den Messwerten später aufgebauter Prototypen. So können bereits in der virtuellen Entwicklungsphase Maßnahmen zur Annäherung des H-Punktes an den SgRP erarbeitet und umgesetzt werden.

Backset-Simulation zur Bestimmung des Kopfstützenabstands

In Verbindung mit dem Head Restraint Measuring Device (HRMD) nach FMVSS TP 202a ermitteln wir zusätzlich den Kopfstützenabstand (Backset) in Analogie zum vorschriftsmäßigen Versuch.

Sitzkomfort im Benchmark zum Vergleichsprodukt

Benchmark-Untersuchungen sind immer dann interessant, wenn herausgearbeitet werden soll, welche Komforteigenschaften ein Fahrzeug bzw. ein Sitz verglichen mit anderen Fahrzeugklassen oder Vergleichsprodukten hat und wie sich die Unterschiede quantitativ darstellen.

Im Rahmen Ihres Benchmark-Projekts erfassen und bewerten wir u.a.:

  • die statischen und dynamischen Druckverteilungen auf Sitz und Lehne,
  • die Sitzübertragungsfunktionen (gemessen mit MEMOSIK® für die Perzentile f05, m50, m95),
  • die Schwingungseinwirkung auf den Insassen und
  • die dynamischen Eigenschaften von Strukturen und Komplettsitzen mittels Experimenteller Modalanalyse.

Die Versuche können sowohl auf einem Teststand als auch direkt im Fahrzeug stattfinden.

Produktverbesserung durch Abgleich mit einem Vergleichsprodukt

Wenn Sie das Benchmark-Projekt gezielt zur Produktverbesserung einsetzen wollen, beraten wir Sie gerne, wie Sie die positiven Eigenschaften Ihres Produkts mit denen des Vergleichsprodukts kombinieren können.

 

Experimentelle Modalanalyse (EMA) zur Lösung von Schwingungsproblemen oder zum Model Updating

Über eine Experimentelle Modalanalyse (EMA) können – beispielsweise im Rahmen von NVH-Untersuchungen – die maßgeblichen Schwingungseigenschaften von Fahrzeugsitzen messtechnisch bestimmt werden:

  • Eigenfrequenzen
  • Eigenschwingungsformen
  • Modale Dämpfungsgrade

Die Ergebnisse können entweder direkt zur Analyse und Lösung eines Schwingungsproblems genutzt werden oder im Rahmen des Model Updating zur Verifizierung bzw. Optimierung eines vorhandenen Finite-Elemente-Modells herangezogen werden.

Wegen der nicht-linearen Eigenschaften von Sitzen ist hier besonderes Verfahrens-Knowhow erforderlich. Wir bieten sowohl die Modalanalyse von Sitzstrukturen (d. h. ohne Aufpolsterung) als auch von komplett bepolsterten Sitzen an.

Wir liefern auch die richtigen Tools zur Sitzkomfortanalyse

Eine besondere Rolle im Rahmen unseres Leistungsportfolios im Bereich Sitzkomfort spielen unser physikalischer Schwingungsdummy MEMOSIK® und unser virtuelles Insassenmodell CASIMIR. Während CASIMIR in der rein virtuellen Welt der Sitzentwicklung zu Hause ist, steht MEMOSIK auch für Probefahrten zur Verfügung. Beiden gemein ist, dass sie den Insassen für Komfortbewertungen ersetzen und somit einen wichtigen Beitrag zur Objektivierung leisten.

Publikationen

Fachartikel "Sitzkomfort simuliert" 284.93 KB
Fachartikel "Sitzkomfort simuliert"

Die Interaktion zwischen Menschen, Sitz und dem Interieur ist komplexer als angenommen. Die Herausforderung in der virtuellen Entwicklung ist die Wiedergabe des Menschen und seiner mechanischen sowie kognitiven Eigenschaften.


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Wir beraten Sie gerne bei Fragen rund um die Themen (virtuelle) Sitzentwicklung, Sitzkomfort und virtuelle Menschmodelle.

Dipl.-Ing. Jörg Hofmann
Produktmanager CASIMIR

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Aravinda Veeraraghavan
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Dr.-Ing. Georg Enß
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