Brevet FR2910628A1 — publié le 20080627

MANNEQUIN D'ESSAIS POUR SIEGE DE VEHICULE La présente invention concerne un mannequin d'essais, apte à être posé sur un siège de véhicule, et dont la structure est formée d'un bassin, d'une partie supérieure et/ou d'une partie inférieure liées à ce bassin, cette structure étant recouverte au moins au niveau du bassin par un matériau biofidèle. Actuellement dans l'industrie (automobile, ferroviaire etc....) des mannequins, posés sur des assises de sièges munis de nappes de pressions, io permettent de mesurer les grandeurs physiques relatives au confort des sièges et de matérialiser les différents points durs qui pourraient être gênants pour un particulier assis lors de l'utilisation de son véhicule. Ces mannequins, copies plus ou moins proches du corps humain, peuvent différer entre eux par leurs formes, leurs matières et leurs réglages i5 initiaux, et fournissent donc des informations différentes. Afin d'étudier correctement un siège, on sollicite classiquement ce siège avec trois mannequins de morphologies distinctes qui représentent d'une part la morphologie moyenne de la population (le mannequin 50%), et d'autre part les morphologies extrêmes, de la plus petite (le mannequin 5%) à la plus 20 grande (le mannequin 95%). Des mannequins biofidèles, réalisés en élastomère et qui ont un rendu plus proche de la chair humaine, sont connus, mais présentent un problème pour s'adapter aux différentes morphologies à étudier. Chaque mannequin doit être construit selon des critères dimensionnels stricts et un nouveau dessin du 25 mannequin est nécessaire pour chaque nouvelle morphologie à étudier. Il est ainsi connu de concevoir trois mannequins biofidèles, afin de pouvoir avoir une idée de la répartition de pression sur un siège, selon les différentes morphologies à envisager d'un occupant de ce siège. 2910628 2 Ces mannequins sont prévus pour différents usages (mesure de pressions sur l'assise et le dossier, endurance de mousse de siège). Ces mannequins biofidèles, complètements articulés et non instrumentés, ne peuvent pas répondre à un réglage précis, et par exemple un réglage de l'angle 5 des cuisses, ou une variation de poids sur le squelette, ou une variation de la position du bassin vis-à-vis du siège, et de ce fait ne permettent pas d'obtenir des mesures répétables, car leurs positions sur chaque siège ne peuvent être répétées de façon précise. Le but de ce brevet est de proposer un mannequin biofidèle instrumenté pour étudier et mesurer le confort d'assise, ceci en réalisant précisément, et donc de façon répétable, différents réglages de positionnement d'un mannequin, mais également d'utiliser une seule ossature commune pour fabriquer différents mannequins biofidèles afin de répondre aux évolutions de morphologies des êtres humains. is Pour répondre à ces objectifs, l'invention propose un mannequin d'essais tel que décrit précédemment, caractérisé en ce que la structure comporte des moyens d'ajustement aptes à permettre la modification des dimensions du mannequin de façon répétable. Selon différentes caractéristiques de la présente invention : 20 - les moyens d'ajustement sont aptes à permettre la modification des dimensions d'un élément du mannequin, de la partie inférieure du mannequin ou celles du bassin du mannequin. Ces moyens d'ajustement sont formés par des éléments réglables télescopiques. - la structure comprend des zones de chargement aptes à recevoir 25 des systèmes de masses pour le chargement du mannequin. - les moyens d'ajustement sont aptes à permettre la modification de la position d'un élément de la structure par rapport à l'autre, et notamment aptes à contrôler l'inclinaison ou l'écartement d'un élément de la structure par rapport à l'autre. 2910628 3 Ce mannequin biofidèle a pour but de définir le confort d'assise d'un siège. Il est répétable dans sa position d'assise, grâce à ses réglages propres et cela indépendamment de l'environnement (bâti, moyen de préhension etc....), 5 en effet ses différents réglages permettent de faire varier sa position sur le siège de façon précise. De plus il est ajustable pour être le plus proche possible de l'être humain, notamment par des modifications possibles de ses dimensions ou de son poids. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la 10 lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique d'un mannequin d'essais selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue d'un pied du mannequin représenté figure 1 ; i5 - la figure 3 est une vue du bassin et de la partie inférieure d'un mannequin selon l'invention ; - la figure 4 est un agrandissement du genou représenté à la figure 3 ; - la figure 5 est un agrandissement du bassin représenté à la figure 3 ; - la figure 6 est une représentation schématique d'un mannequin 20 d'essais selon l'invention ; - la figure 7 est une vue de côté du mannequin représenté à la figure 6 ; - la figure 8 est une représentation schématique du bassin et de la partie inférieure d'un mannequin muni de moyens réglables d'étirement selon l'invention ; 2910628 4 - la figure 9 est une représentation schématique du bassin d'un mannequin muni de moyens réglables d'étirement selon l'invention. Tel que représenté sur les figures, un mannequin 1 selon l'invention est 5 formé d'une structure 2 dans laquelle notamment une partie inférieure 100, une partie supérieure 300 et un bassin 200 sont composés d'éléments reproduisant les membres d'un squelette du corps humain. La partie inférieure 100, comprenant notamment deux jambes et deux pieds 102, est articulée sur le bassin 200, et la partie supérieure 300 est montée également sur ce bassin io 200. Les pieds 102 de ce mannequin 1 sont réglables en inclinaison grâce à une première liaison pivot vis-àvis des éléments de la structure 2 formant les mollets 104. Cette première liaison pivot permet de faire incliner les deux pieds 102 du même angle, ou de dissocier chaque pied afin d'avoir des angles is différents, ce qui peut permettre notamment une étude avec un pédalier réel de véhicule par exemple. Une première graduation angulaire 110 est réalisée sur chacun des pieds 102, permettant de régler précisément, et de façon répétable, l'angle voulu entre chaque pied 102 et l'élément formant mollet 104 correspondant. 20 De plus un premier moyen de détection 112 est situé au niveau du talon, et permet de vérifier la position du pied et le respect de l'angle voulu. Les jambes 101 sont également réglables afin de pouvoir modifier la position d'assise. Des moyens réglables d'entretoise 114, disposés transversalement entre la jambe gauche et la jambe droite, offrent la possibilité 25 de garder un écartement déterminé entre chaque pied 102 et chaque jambe 101. Tel que représenté sur les figures, ces moyens réglables d'entretoise 114 peuvent prendre la forme d'un moyen télescopique, qui permet notamment de dissocier les deux jambes 101 afin de pouvoir les écarter, grâce notamment à une liaison rotule 202 entre les fémurs 108 et le bassin 200. En outre, une 2910628 5 première zone de chargement 116 permet de faire varier les poids des jambes 101. Tel que représenté, cette première zone de chargement 116 peut avantageusement être positionné au niveau des genoux 118. Une deuxième graduation angulaire est réalisée au niveau de la liaison 5 pivot formée entre les fémurs 108 et les mollets 104, et permet ainsi de positionner chaque élément formant la jambe 101 suivant l'angle recherché. De plus, un premier appareil de mesure d'angle 124 permet de visualiser rapidement l'angle de cuisse, c'est-à-dire l'angle entre un fémur 108 et une potence 302 solidaire du bassin 200, et un deuxième moyen de détection, situé 10 au niveau du genou 118, permet de vérifier de façon précise la position de la jambe 101 et le respect de l'angle voulu. Chaque jambe 101 est rattachée par une première liaison rotule 202 à un bassin 200. Sur cet ensemble est moulé un matériau biofidèle 204, à savoir un gel en élastomère, silicone ou plastique mou par exemple, qui caractérise la i5 chair humaine. Il s'agit alors de réaliser la même opération de moulage du gel 204 autour du squelette modifié aux bonnes dimension pour obtenir au choix l'une des morphologies à étudier. Ce gel 204 adhère au squelette et simule parfaitement la chair et la peau humaine par ses caractéristiques de dureté ou d'élasticité par exemple. 20 Il sera compris que le matériau biofidèle 204 peut être moulé sur toute la structure 2 du mannequin 1 formée par le bassin 200 et la partie inférieure 100, ou sur le bassin 200 et une portion supérieure de la partie inférieure 100. Afin de limiter le débattement des jambes 101 par rapport au bassin 200, des fibres de nylon, non représentées, sont placées dans des gaines 25 thermo-rétractables et au moins une de ces fibres est fixée à une extrémité sur le fémur gauche, respectivement droit 108 et à son autre extrémité au bassin 200. 2910628 6 Le mannequin 1 selon l'invention dispose d'une partie supérieure 300 fixée sur le bassin 200 afin de simuler le haut du corps d'un être humain dans sa position d'assise. Cette partie supérieure 300 se compose de deux parties, une potence 5 302 et le dos 304 du mannequin 1. Le dos 304 du mannequin 1 est composé d'une coque 306 en plastique ou en composite par exemple, fixée sur un support rigide 308 par l'intermédiaire d'une entretoise tampon 310. La forme de ce support 308 a été étudiée de façon à recevoir facilement, et de manière équilibrée en des 10 deuxièmes zones de chargement 328, un système de masses permettant d'obtenir la masse désirée pour la partie supérieure 300 du mannequin 1. La partie supérieure 300 du mannequin 1 est fixée dans le fond du bassin 200 par l'intermédiaire d'une plaque de fixation solidaire de la potence 302, et pivote dans son ensemble par rapport à la potence 302 grâce à une is deuxième liaison pivot situé à l'extrémité inférieure de la potence 302 et au niveau central du bassin 200. Un système de réglage d'inclinaison 312, manuel ou électrique selon le mode de réalisation choisi, permet de faire varier l'angle d'inclinaison du dos 304, et permet également de laisser retomber naturellement le dos 304 du mannequin 1 sur un dossier de siège, et de ne pas 20 contraindre le dossier du siège. Un deuxième appareil de mesure d'angle 314 permet de visualiser l'angle obtenu entre l'axe de la potence 302 et le dos 304. La potence 302 est fixée au centre du bassin 200 et sert de liaison entre la partie inférieure 100 et la partie supérieure 300. Elle permet également de 25 s'assurer de la verticalité de l'ensemble lors de la mise en place du mannequin 1 sur le siège. Cette potence 302 permet d'une part de réaliser la liaison pivot entre le dos 304 du mannequin 1 et le bassin 200, et permet d'autre part de réaliser le réglage d'inclinaison du dos 304 et des cuisses par deux systèmes de réglage d'inclinaison 312 et 313, manuel ou électrique. Ainsi, le premier 2910628 7 système de réglages d'inclinaison 312 permet le réglage de l'inclinaison du dos 304 par rapport à la potence 302, par un système élastique de rappel disposé entre la potence 302 et la coque 306 formant le dos 304. Dans le même temps, le deuxième système de réglage d'inclinaison 313 permet le 5 réglage de l'inclinaison des jambes 101 par rapport à la potence 302, et donc par rapport au dos 304, en disposant deux vérins entre la potence d'une part et chacun des genoux 118 d'autre part. L'utilisation de deux vérins permet de dissocier l'inclinaison de chaque jambe 101 par rapport au dos 304 et au bassin 200. 10 Cette potence 302 sert ainsi de référence pour les réglages d'angles et pour le positionnement du mannequin 1 dans un siège. La préhension du mannequin 1 se fait par l'intermédiaire de cette potence 302 dont la conception est faite de façon à pouvoir adapter différents is embouts permettant la manipulation du mannequin 1 avec différents moyens de préhensions 316 envisageables. Afin de vérifier facilement si le mannequin 1 est bien positionné dans un siège, un appareil de visualisation d'angle 318 est fixé sur cette potence 302. La position du mannequin 1 est alors vérifiable précisément grâce à des 20 troisième et quatrième moyens de détection placés de chaque côté de cette pièce. Cela permet de connaître les coordonnées relatives à la position de la potence 302 et de vérifier si ce mannequin 1 est bien placé selon un repère en trois dimensions. Ces deux moyens de détection sont positionnés aux extrémités de deux pièces en L non représentées, escamotables afin de ne pas 25 gêner lors de la manipulation du mannequin 1. Le positionnement et le dimensionnement de ce mannequin 1 sont ainsi répétables, ce qui permet de faire du classement de siège. Un tel mannequin 1 sert à identifier au niveau de l'assise les zones d'appuis sur des nappes de 2910628 8 pression afin de localiser les zones de confort ou d'inconfort de nos sièges, permettant ainsi de mieux concevoir un siège, qui est amené à être utilisé par différentes morphologies de particuliers durant la vie du véhicule. Ce mannequin 1 permet de mieux répondre aux attentes clients, en évitant pour 5 ceci de multiples essais conforts et de nombreux ajustements sur l'épaisseur de mousse d'un siège. Tel qu'évoqué précédemment, de nos jours, au moins trois mannequins 1 sont nécessaires pour étudier correctement le confort d'un siège car il est 10 nécessaire d'étudier des morphologies différentes, mais également des poids et des positions de conduite différentes. Le présent mannequin 1 présente l'avantage de pouvoir faire varier sa structure 2 afin de pouvoir fabriquer différentes morphologies biofidèles sur une base commune. is En effet, le mannequin 1 selon l'invention présente un squelette modifiable, ce qui permet de prendre en compte différentes morphologies de mannequins 1, en évitant la réalisation d'un nouveau squelette et d'une nouvelle assise biofidèle pour chaque morphologie étudiée. Selon l'invention, on peut en effet déplacer les éléments formant les parties osseuses qui 20 composent le mannequin 1, de couler l'ensemble, ou au moins une partie formant l'assise, dans un moule pour former la partie biofidèle correspondant à la morphologie voulue, puis de régler le support 308 du dos 304 pour l'inclinaison et le poids du mannequin 1 étudié. Cette structure 2 modulable permet donc de fabriquer assez rapidement un mannequin 1 biofidèle à la 25 morphologie souhaitée. Des moyens réglables d'étirement 208 et 324 permettent, tel que représenté, un réglage de la longueur des jambes 101 et de la dimension du bassin 200. Ainsi, notamment représenté sur la figure 8, des moyens 2910628 9 télescopiques 324 sont disposés à mi longueur de chaque mollet 104, et/ou de chaque fémur 108. La mise en action de ces moyens télescopiques permet ainsi de moduler la dimension longitudinale des jambes 101. Il sera compris que ces moyens réglables d'étirement peuvent être placés indifféremment sur 5 un mollet ou un fémur, selon l'élément de la structure 10 que l'on souhaite faire varier. Dans le même ordre d'idées et notamment représenté à la figure 9, des moyens télescopiques 208 sont disposés dans la structure du bassin 200 pour faire moduler les dimensions de celui-ci. Ces moyens réglables d'étirement 10 associés au bassin 200 peuvent avantageusement être disposés selon deux directions différentes, pour étirer les dimensions horizontales ou verticales de ce bassin 200. Dans le cas ou le bassin 200 est étiré horizontalement par l'actionnement des moyens réglables d'étirement 208, il pourra être prévu un actionnement simultané des moyens réglables d'entretoise 114 disposés entre ls les genou, afin de piloter l'écartement et la position des jambes en adéquation avec la dimension et la position du bassin 200. Ceci permet de changer les dimensions générales du mannequin 1, avant de couler sur cette structure 2 le gel biofidèle 204 qui formera au moins la partie d'assise du mannequin 1. Ainsi, les moyens réglables d'étirement 208, 324, les moyens réglables 20 d'entretoise 114, les systèmes de réglage d'inclinaison 312 et 313 sont autant de moyens d'ajustement aptes selon l'invention à permettre la modification des dimensions du mannequin de façon répétable. Une fois la structure 2 modifiée et l'enveloppe biofidèle coulée, selon la morphologie à étudier, la potence 302 est remontée sur le bassin 200, et le 25 dos 304 du mannequin 1 est chargé par un système de masses 326 afin de faire varier le poids du mannequin 1. Ce mannequin selon l'invention présente l'avantage de pouvoir s'adapter à l'évolution de morphologie des êtres humains pour les années à venir. 15 REVENDICATIONS 1. Mannequin (1) d'essais, apte à être posé sur un siège de véhicule, et dont la structure (10) est formée d'un bassin (200), d'une partie supérieure (300) et/ou d'une partie inférieure (100) liées à ce bassin (200), cette structure (10) étant recouverte au moins au niveau du bassin (200) par un matériau biofidèle (24), caractérisé en ce que la structure (10) comporte des moyens d'ajustement (114, 208, 312, 313, 324) aptes à permettre la modification des dimensions du 10 mannequin (1) de façon répétable. 2. Mannequin selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'ajustement (208, 324) sont aptes à permettre la modification des dimensions d'un élément du mannequin (1). 3. Mannequin selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens d'ajustement (324) sont aptes à permettre la modification des dimensions de la partie inférieure (100) du mannequin (1). 20 4. Mannequin selon la revendication 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens d'ajustement (208) sont aptes à permettre la modification des dimensions du bassin (200) du mannequin (1). 5. Mannequin selon la revendication 2 à 4, caractérisé en ce que les 25 moyens d'ajustement sont formés par des éléments réglables télescopiques. 6. Mannequin selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la structure (10) comprend des zones de chargement 2910628 11 (116, 328) aptes à recevoir des systèmes de masses pour le chargement du mannequin. 7. Mannequin selon l'une quelconque des revendications précédentes, 5 caractérisé en ce que les moyens d'ajustement (312, 313, 114) sont aptes à permettre la modification de la position d'un élément de la structure par rapport à l'autre. 8. Mannequin selon la revendication 7, caractérisé en ce que les 10 moyens d'ajustement (106, 110, 112, 120, 122, 124, 312, 313, 314) sont aptes à contrôler l'inclinaison d'un élément de la structure (10) par rapport à l'autre. 9. Mannequin selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens d'ajustement (114) sont aptes à contrôler l'écartement d'un élément ls de la structure par rapport à l'autre.