(57)【要約】  デザインテンプレートは、直立姿勢、中立姿勢および前かがみ姿勢のグループのうちの１つの姿勢をそれぞれとる大型の男性、中型の男性および小型の女性の１つである胴体部セクションを含む。このデザインテンプレートはまた、解剖学的な標識で前記胴体部セクションと協働し、着席した環境における人間の乗員の収容および座席を設計、評価および測定するために用いられる三次元デザインテンプレートを提供する、少なくとも１つの断面セクションを含む。
2005514689.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デザインテンプレートであって、
直立姿勢、中立姿勢および前かがみ姿勢を含むグループのうちの１つの姿勢をそれぞれとる大型の男性、中型の男性および小型の女性を含むグループのうちの１つである胴体部セクションと、
解剖学的な標識で前記胴体部セクションと協働し、着席した環境における人間の乗員の収容および座席を設計、評価および測定するために用いられる三次元デザインテンプレートを提供する少なくとも１つの断面セクションと、
を有する、デザインテンプレート。
【請求項２】
前記胴体部セクションは、座席と着席した乗員との間の境界面曲線の変形形状に対応する外形の一部を有する、請求項１に記載のデザインテンプレート。
【請求項３】
前記胴体部セクションは、互いに関連して配置された解剖学的細部を含み、前記境界面曲線は前記解剖学的細部に関連して配置される、請求項２に記載のデザインテンプレート。
【請求項４】
前記胴体部セクションは、肩関節、股関節およびそれらの間に接続された軸のための骨格の標識の印を含む、請求項１に記載のデザインテンプレート。
【請求項５】
前記胴体部セクションは、坐骨結節、上前腸骨棘、恥骨結合および仙骨を示す印を有する骨盤の中心線の投影を含む、請求項１に記載のデザインテンプレート。
【請求項６】
前記胴体部セクションは、胴体の角度のための角度スケールを含む、請求項１に記載のデザインテンプレート。
【請求項７】
前記胴体部セクションは、腰部の角度のための角度スケールを含む、請求項１に記載のデザインテンプレート。
【請求項８】
前記胴体部セクションは、人体測定学的および解剖学的に正確な前部形状を有する、請求項１に記載のデザインテンプレート。
【請求項９】
座席のための乗員拘束システムであって、
車両構造に固定された膝ベルトであって、直立姿勢、中立姿勢および前かがみ姿勢を含むグループのうちの１つである胴体部セクションを有するデザインテンプレートに対して、上前腸骨棘の下および下前腸骨棘の上に延伸する膝ベルトと、
車両構造に固定された肩ベルトであって、座席の中心線から、小型の女性、大型の男性および中型の男性を含むグループのうちの１つである胴体部セクションを有するデザインテンプレートの肩関節までの第１の所定距離と、座席の中心線から、小型の女性、中型の男性および大型の男性からなるグループの１つである胴体部セクションを有するデザインテンプレートの首／肩関節までの第２の所定距離と、の間に延伸する肩ベルトと、
を含み、前記デザインテンプレートは、解剖学的な標識で前記胴体部セクションと協働し、三次元デザインテンプレートを提供する少なくとも１つの断面セクションを含む、乗員拘束システム。
【請求項１０】
前記第１の所定距離は、小型の女性に関しては１９０ｍｍ、中型の男性に関しては２４６ｍｍ、および大型の男性に関しては２６７ｍｍであり、前記第２の所定距離は、小型の女性に関しては５１ｍｍ、中型の男性に関しては６５ｍｍ、および大型の男性に関しては７１ｍｍである、請求項９に記載の乗員拘束システム。
【請求項１１】
所定の種類の車両に基づいて車両パッケージにおける乗員収容基準を確立する方法であて、
直立姿勢、中立姿勢および前かがみ姿勢を含むグループのうちの１つの姿勢をそれぞれとる大型の男性、中型の男性および小型の女性を含むグループの１つである胴体部セクション有し、且つ脚部セクションと、解剖学的な標識で前記胴体部セクションと協働し、三次元デザインテンプレートを提供する少なくとも１つの断面セクションと、を有するデザインテンプレートを提供することと、
アクセルの下に平面領域を画定して、脚部セクションにヒールポイントを設けることと、
座席の座席硬さが高硬度（硬い）、低硬度（柔らかい）またはその間の硬度のいずれであるかを定義することと、
車両内にデザインテンプレートを配置し、目線が車両環境の視野条件の範囲内に入るようにすることと、
車両内にデザインテンプレートを配置し、ハンドルの補助拘束システムと胸部との間の距離を可能な限り大きな距離にして、車両を運転する各乗員にとって安全な距離を提供することと、
を含む方法。
【請求項１２】
デザインテンプレートの足首、膝および腰の関節角度を調節して所定範囲内に収まるようにするステップを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
胴体部セクションを垂直線から所定の角度倒すステップを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
車両パッケージにおいて、座席の最後且つ最低位置で座席設計位置を画定するステップを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
座席を設計するための方法であって、
直立姿勢、中立姿勢および前かがみ姿勢を含むグループのうちの１つの姿勢をそれぞれとる大型の男性、中型の男性および小型の女性を含むグループの１つである胴体部セクションを有し、且つ脚部セクションと、解剖学的な標識で前記胴体部セクションと協働し、三次元デザインテンプレートを提供する少なくとも１つの断面セクションと、を有する少なくとも１つのデザインテンプレートを選択することと、
前記少なくとも１つのデザインテンプレートに対して占有された座席の荷重支持曲線を形成することと、
前記少なくとも１つのデザインテンプレートに対して空座席の無荷重パッチを形成することと、を含む方法。
【請求項１６】
占有された座席および座席構造にデザインテンプレートのオフセット面曲線を画定するステップを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
背もたれ上の肩パッチの第１ポイントをＴ４脊椎標識と推定するステップを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
背もたれの荷重支持パッチの第１ポイントを乗員の荷重下にあるＳＯと推定するステップを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
第２ポイントを背もたれの無荷重パッチ上のＳＵと推定するステップを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
背もたれの荷重支持パッチの第１ポイントを乗員の荷重下にあるＬＯと推定するステップを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
第２ポイントを背もたれの無荷重パッチ上のＬＵと推定するステップを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
背もたれの噛合線パッチ上のポイントを「Ｂ」と推定するステップを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２３】
座席クッションの荷重支持パッチの第１ポイントを乗員の荷重下にあるＩＤＯと推定するステップを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２４】
第２ポイントを座席クッションの無荷重パッチ上のＩＤＵと推定するステップを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
座席クッションの荷重支持パッチの第１ポイントを乗員の荷重下にあるＴＯと推定するステップを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２６】
第２ポイントを座席クッションの無荷重パッチ上のＴＵと推定するステップを含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
デザインテンプレートの他の胴体部セクションおよび姿勢に対して非占有荷重支持ポイントを最適に対応させて空座席パッチを画定するステップを含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
各デザインテンプレートに対して無負荷ポイントＳＵを作成するステップを含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
各デザインテンプレートに対して無負荷ポイントＬＵを作成するステップを含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
各デザインテンプレートに対して無負荷ポイントＩＤＵを作成するステップを含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３１】
各デザインテンプレートに対して無負荷ポイントＴＵを作成するステップを含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３２】
肩領域のための空座席パッチを画定するステップを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項３３】
胸部領域のための空座席パッチを画定するステップを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項３４】
腰部のための空座席パッチを画定するステップを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項３５】
噛合線のための空座席パッチを画定するステップを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項３６】
坐骨のための空座席パッチを画定するステップを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項３７】
座席内の座席サスペンションのための領域を画定するステップを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項３８】
大腿部のための空座席パッチを画定するステップを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項３９】
空座席のウォーターフォール領域を画定するステップを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項４０】
車両座席を設計するためのデザインテンプレートを使用する方法であって、
直立姿勢、中立姿勢および前かがみ姿勢を含むグループのうちの１つの姿勢をそれぞれとる大型の男性、中型の男性および小型の女性を含むグループの１つである胴体部セクションと、解剖学的な標識で前記胴体部セクションと協働し、三次元デザインテンプレートを提供する少なくとも１つの断面セクションと、を有する少なくとも１つのデザインテンプレートを提供することと、
所定の種類の車両に前記少なくとも１つのデザインテンプレートを配置して占有された座席位置を画定することに基づいて乗員収容基準を確立することによって、車両パッケージ基準を示す車両内の座席クッションおよび背もたれを有する座席上に各デザインテンプレートを収容することと、
Ａ、ＳＵ、ＬＵ、Ｂ、ＩＤＵおよびＴＵで座席上に無荷重パッチを含むグループから少なくとも１つを画定することと、
前記デザインテンプレートに対応した座席に対して、背もたれ高さ、座席クッション長さ、ヘッドレスト位置、肩パッチ、胸部パッチ、腰部パッチ、噛合線パッチ、坐骨パッチ、大腿部パッチ、座席クッションボルスタ、および座席サスペンションを含むグループから少なくとも１つを画定することと、を含む方法。
【請求項４１】
前記デザインテンプレートに対応した座席に対して背もたれ高さを画定する前記ステップは、前記デザインテンプレートに対して背もたれ高さを肩パッチの位置またはそれより上で終結させることを含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記デザインテンプレートに対応した座席に対して背もたれ高さを画定する前記ステップは、前記デザインテンプレートに対して背もたれフレームの上部横部材を空座席の胸部パッチと同等のまたはより高い位置に配置することを含む、請求項４０に記載の法。
【請求項４３】
前記デザインテンプレートに対応した座席に対してヘッドレスト位置を画定する前記ステップは、前記デザインテンプレートに対して前記胴体部セクションの頭部の質量中心の位置を決定することと、前記決定された頭部の質量中心位置に対応して大型の男性の胴体部セクションの後頭部を配置することと、前記デザインテンプレートに対して、直立姿勢をとる大型平均的男性の胴体部セクションの後頭部の位置にヘッドレストの最も低い最大高さを画定することと、を含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項４４】
前記デザインテンプレートに対応した座席に対して肩パッチを画定する前記ステップは、前記デザインテンプレートに対して、直立姿勢をとる大型の男性の胴体部セクションのＴ４接触域と前かがみ姿勢をとる中型の男性の胴体部セクションのＴ４接触域との間に肩パッチのための領域を画定することを含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項４５】
前記デザインテンプレートに対応した座席に対して胸部パッチを画定する前記ステップは、前記デザインテンプレートに対して、直立姿勢をとる大型の男性の胴体部セクションの胸部座席パッチと前かがみ姿勢をとる小型の女性の胴体部セクションの胸部座席パッチとの間に胸部パッチのための領域を画定することを含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項４６】
前記デザインテンプレートに対応した座席に対して腰部パッチを画定する前記ステップは、前記デザインテンプレートに対して、直立姿勢をとる大型の男性の胴体部セクションの腰部座席パッチと前かがみ姿勢をとる小型の女性の胴体部セクションの腰部座席パッチとの間に腰部パッチのための領域を画定することを含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項４７】
前記デザインテンプレートに対応した座席に対して腰部パッチを画定する前記ステップは、前記デザインテンプレートに対応した座席に対して、前記デザインテンプレートの胴体部セクションのためのＬ４の最高および最低位置の間の中間に二方向水平移動調節可能ランバーサポートを配置することを含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項４８】
前記デザインテンプレートに対応した座席に対して腰部パッチを画定する前記ステップは、前記デザインテンプレートに対応した座席に対して、前記デザインテンプレートの胴体部セクションのＬ４の最高および最低位置を示す調節可能ランバーサポートの最小垂直変位を決定することを含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項４９】
前記デザインテンプレートに対応した座席に対して座席サスペンションを画定する前記ステップは、前記デザインテンプレートに対して、前かがみ姿勢をとる大型の男性の胴体部セクションおよび直立姿勢をとる小型の女性の胴体部セクションに対する最も前方および後方の坐骨荷重ポイントの間に、座席サスペンションのための領域を画定することを含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項５０】
前記デザインテンプレートに対応した座席に対して座席クッション長さを画定する前記ステップは、小型の女性の胴体部セクション上のＩＤから前記デザインテンプレートに対して座席クッション長さを終結させることを含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項５１】
座席であって、
座席クッションと、
前記座席クッションと結合した背もたれと、
直立姿勢、中立姿勢および前かがみ姿勢を含むグループのうちの１つの姿勢をそれぞれとる大型の男性、中型の男性および小型の女性を含むグループの１つである胴体部セクションと、解剖学的な標識で前記胴体部セクションと協働し、三次元デザインテンプレートを提供する少なくとも１つの断面セクションと、を有するデザインテンプレートに対応して前記座席クッションおよび背もたれに対して画定される、背もたれ高さ、座席クッション長さ、ヘッドレスト位置、肩パッチ、胸部パッチ、腰部パッチ、噛合線パッチ、坐骨パッチ、大腿部パッチ、および座席サスペンションを含むグループの少なくとも１つと
を有する、座席。
【請求項５２】
前記背もたれ       の前記背もたれ高さは、座席の無負荷座席表面上の肩パッチの上部の位置またはそれより上で終結する、請求項５１に記載の座席。
【請求項５３】
前記背もたれは、空座席の胸部パッチと同等のまたはより高い位置に上部横部材を含む、請求項５１に記載の座席。
【請求項５４】
前記ヘッドレスト位置は、直立姿勢、中立姿勢および前かがみ姿勢を含むグループのうちの１つである胴体部セクションに対する後頭部の位置に対応して配置される、請求項５１に記載の座席。
【請求項５５】
前記二方向水平移動ランバーサポートは、前記デザインテンプレートの胴体部セクションに対するＬ４の最高および最低位置の間に配置される、請求項５１に記載の座席。
【請求項５６】
前記ランバーサポートは、最小垂直移動が前記デザインテンプレートの胴体部セクションの腰部パッチ上のＬ４の最高および最低位置の間で行われるように配置される、請求項５５に記載の座席。
【請求項５７】
前記座席クッション長さは、小型の女性の運転位置に対応する座席上の所定位置に座っている小型の女性の胴体部セクションのふくらはぎの後側で終結する、請求項５１に記載の座席。
【請求項５８】
前記座席サスペンションは、前かがみ姿勢をとる大型の男性の胴体部セクションに対して、および直立姿勢をとる小型の女性の胴体部セクションに対して、坐骨パッチの下の領域内に画定される、請求項５１に記載の座席。
【請求項５９】
前記デザインテンプレートに対してオフセットされた高クリアランスの胴体部セクションの最前坐骨荷重域と、前記デザインテンプレートに対する坐骨の水平方向の移動に対する座席クッションの前部の垂直バリアとの間の領域内に画定される座席アンチサブマリン拘束システムを含む、請求項５１に記載の座席。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、デザインテンプレートという発明の名称で１９９７年１０月１０日に出願された米国出願番号第０８／９４９，２１３号の一部継続（ＣＩＰ）の同時係属出願である。本出願は、デザインテンプレートという発明の名称で２０００年１２月２９日に出願された米国出願番号第６０／２５９，００３号の同時係属仮出願の優先権および全ての利点を主張する。
【０００２】
本発明は、一般的に三次元テンプレートに関し、より詳細には着席した環境における人間の乗員の収容および座席を設計、評価および測定するために用いられる三次元デザインテンプレートに関するものである。
【背景技術】
【０００３】
自動車座席の関連技術の説明
自動車座席は３つの主要な機能を有している。即ち、（１）運転作業のために乗員の位置合わせを行うこと、（２）快適で健康な着席姿勢を支援すること、および（３）車両の衝突時に乗員を保護することである。第１の機能は、機械的に調節可能な座席フレーム上の変形可能なパッドにより達成され、第２の機能は、１つ以上のパッド、サスペンションおよび張り材からなる変形可能なパッドの幾何学的および機械的な特性によって達成される。第３の機能は、座席および、車両の衝突の間に乗員を拘束する拘束システムによって達成される。初めの２つの機能は、乗員が知覚する快適レベルの大部分を決定する。位置は乗員の快適性の主要な決定要素であると考えられ、姿勢は車両の環境に適応する乗員の能力に委ねられてきた。しかし、座席位置およびその支持面の主要な機能は、乗員の姿勢を支持することである。従って、当技術においては自動車座席のための設計ツールを提供する必要性がある。
【０００４】
自動車製造業において、座席の設計は、自動車の乗員室内において車両の乗員の位置を定めるための股関節（ＳＡＥ  Ｈ点）およびレッグリンクの位置を示すために１９６０年代初期につくられたツールに依存している。このツールは「オスカー（Ｏｓｃａｒ）」として知られている。オスカーは座席の設計のために作成されたものではないが、座席での乗員の胴体の位置を確認する適切なツールがないため業界基準となっている。ＳＡＥ（自動車技術者協会）ハンドブックの１９８４年版の第４巻には以下のように記されている。
【０００５】
「この基準に記載されている装置は、着席した運転者の側または中央乗員収容スペースのみに関する適用に向けて意図されており、乗員の能力または快適性を測定または表示する機器として作成されたものではない。」（２４〜２７ページ）
「オスカー」として知られるツールは、Ｋａｐｔｕｒ、Ｊｒ．らに付与された米国特許第３，１４７，６１７号に開示されており、これは収容確認装置を記載している。収容確認装置は座席上に配置されて、座席および車体が既知の所定の人体を収容するのに適しているか否かを決定する。収容確認装置は、所定の人体の上部脚部または臀部の下部面に対応する形状を成した下部外面を有するシートパンを含む。収容確認装置はまた、所定の人体の背部の外面の曲線に対応する形状を成した後部外面を有するバックパンを含む。ピボットによってシートパンとバックパンとの間が枢着（旋回可能に接続）している。その各側には角度の印がつけられた部材があり、他の部材として、前記部材上に数値を記録するためのポインタを含む。しかし、これらの角度は関節の角度のためのものであり、着席した乗員人体に関する骨格の標識を示すものではない。
【０００６】
空座席の曲線形状は座席の快適性の重要な側面であるが、座席と乗員との間の境界面は座席および乗員の両方の変形した形状によって画定される。人体の変形した外形を測定することは困難である。乗員と座席との間の形状を把握するためには、座席と乗員との間の境界面に与える影響を最小限にしながら乗員の変形した外形を正確に測定することを可能にするツールが必要とされる。
【０００７】
体の荷重は人体の骨格を通して座席に伝達されることは知られている。従って、座席の設計を改善するためには、変形した外形上における骨の標識となる位置が必要となる。
【０００８】
曲線形状は、座席を貫いて接触面に変位計を直接取り付けることによって測定されていたが、この方法では構造体が損傷を受けるため、座席の機構が変化してしまう。また、歪んだ組織形状を得るために、石膏の形状は体の形状を変化させず、且つ被験者が座席から移動する際の荷重の移動の間に変化することがないという仮定で、石膏模型が使用されてきた。しかし、石膏模型技術は体と既存の座席との相互作用を研究するために使用することはできず、また乗員の体形に対する変形可能な座席の影響を測定するのにも適していない。従って、当技術においては、自動車に用いられるような、変形可能なパッドの反作用荷重によって変形した乗員の形状の測定値に基づく、生体機械的な設計のための断面形状を有する人体のデザインテンプレートを提供する必要がある。
【０００９】
（発明の開示）
従って、本発明の一つの目的は、三次元デザインテンプレートを提供することである。
【００１０】
本発明の他の目的は、乗員の断面形状を正確に表すデザインテンプレートを提供することである。
【００１１】
本発明のさらに他の目的は、断面セクションを乗員の幾何学的表示の一部として取り入れたデザインテンプレートを提供することである。
【００１２】
本発明のさらに他の目的は、典型的な乗員を解剖的且つ生体機械的に正確に示すデザインテンプレートを提供することである。
【００１３】
本発明のさらに他の目的は、乗員と座席との間の境界面の変形された形状を正確に示し、且つそれらの外形に関して解剖学的に詳細な位置を示すデザインテンプレートを提供することである。
【００１４】
本発明のさらに他の目的は、デザインテンプレートを用いて座席を設計する方法を提供することである。
【００１５】
本発明のさらに他の目的は、製造に向けて車両座席を設計するためのデザインテンプレートを使用する方法を提供することである。
【００１６】
本発明の他の目的は、デザインテンプレートを使用して座席を占有している際に体に接触する可能性のある座席構造体へ乗員からオフセットされた面を画定する方法を提供することである。
【００１７】
本発明は、上述した目的を達成するためのデザインテンプレートである。このデザインテンプレートは、直立姿勢、中立姿勢および前かがみ（座り込んだ）姿勢のグループのうちの１つの姿勢をそれぞれとる大型の男性、中型の男性および小型の女性からなるグループの１つである胴体部セクションを含む。このデザインテンプレートはさらに、解剖学的な標識で前記胴体部セクションと協働し、着席した環境における人間の乗員の収容および座席を設計、評価および測定するために用いられる三次元デザインテンプレートを提供する少なくとも１つの断面セクションを含む。
【００１８】
また、本発明は座席を設計するための方法であって、この方法は、直立姿勢、中立姿勢および前かがみ姿勢を含むグループのうちの１つの姿勢をそれぞれとる大型の男性、中型の男性および小型の女性を含むグループの１つである胴体部セクションと、解剖学的な標識で前記胴体部セクションと協働し、三次元デザインテンプレートを提供する少なくとも１つの断面セクションと、を有する少なくとも１つのデザインテンプレートを選択することを含む。この方法はまた、前記少なくとも１つのデザインテンプレートのために座席上に荷重支持パッチを形成することと、前記少なくとも１つのデザインテンプレートのために空座席上に無荷重パッチを形成することと、を含む。
【００１９】
さらに、本発明は車両座席を設計するためのデザインテンプレートを使用する方法であって、この方法は、直立姿勢、中立姿勢および前かがみ姿勢を含むグループのうちの１つの姿勢をそれぞれとる大型の男性、中型の男性および小型の女性を含むグループの１つである胴体部セクションと、解剖学的な標識で前記胴体部セクションと協働し、三次元デザインテンプレートを提供する少なくとも１つの断面セクションと、を有する少なくとも１つのデザインテンプレートを提供することを含む。この方法は、所定の種類の車両に前記少なくとも１つのデザインテンプレートを配置して座席位置を画定することに基づいて乗員収容基準を確立することによって、車両パッケージ基準を示す車両内の座席クッションおよび背もたれを有する座席上に各デザインテンプレートを収容することを含む。この方法はまた、ＡＵ、ＳＵ、ＬＵ、ＢＵ、ＩＤＵおよびＴＵで座席上に無荷重パッチを含むグループから少なくとも１つを画定することを含む。この方法は、前記デザインテンプレートに対応した座席に対して、背もたれ高さ、座席クッション長さ、ヘッドレスト位置、肩パッチ、胸部パッチ、腰部パッチ、噛合線パッチ、坐骨パッチ、大腿部パッチ、座席クッションボルスタ（例えば、フェンダ（ウィング）領域）、および座席サスペンションを含むグループから少なくとも１つを画定することをさらに含む。
【００２０】
さらに、本発明は座席であって、この座席は、座席クッションと、前記座席クッションと結合した背もたれと、デザインテンプレートに応じて前記座席クッションおよび背もたれに対して画定される背もたれ高さ、座席クッション長さ、ヘッドレスト位置、肩パッチ、胸部パッチ、腰部パッチ、噛合線パッチ、坐骨パッチ、大腿部パッチ、および座席サスペンションを含むグループの少なくとも１つと、を備える。前記デザインテンプレートは、直立姿勢、中立姿勢および前かがみ姿勢を含むグループのうちの１つの姿勢をそれぞれとる大型の男性、中型の男性および小型の女性を含むグループの１つである胴体部セクションと、解剖学的な標識で前記胴体部セクションと協働し、三次元デザインテンプレートを提供する少なくとも１つの断面セクションと、を有する。
【００２１】
また、本発明は、座席のための乗員拘束システムであって、前記システムは、直立姿勢、中立姿勢および前かがみ姿勢を含むグループのうちの１つである胴体部セクションを有するデザインテンプレートのための、車両構造に固定されて上前腸骨棘の下および下前腸骨棘の上に延びる膝ベルトを含む。前記乗員拘束システムはまた、デザインテンプレートのための、車両構造に固定されて座席の中心線から肩関節までの第１の所定距離間に延びる肩ベルトを含む。前記デザインテンプレートは、小型の女性、大型の男性および中型の男性を含むグループの１つである胴体部セクションと、デザインテンプレートのための、座席の中心線から首／肩関節までの第２の所定距離と、を有する。前記デザインテンプレートは、解剖学的な標識で前記胴体部セクションと協働し、三次元デザインテンプレートを提供する少なくとも１つの断面セクションを有する。
【００２２】
さらに、本発明は、所定の種類の車両に基づいて車両パッケージにおける乗員収容基準を確立する方法である。前記方法は、直立姿勢、中立姿勢および前かがみ姿勢を含むグループのうちの１つの姿勢をそれぞれとる大型の男性、中型の男性および小型の女性を含むグループの１つである胴体部セクションを有すると共に、脚部セクションと、解剖学的な標識で前記胴体部セクションと協働し、三次元デザインテンプレートを提供する少なくとも１つの断面セクションと、を有するデザインテンプレートを提供することを含む。前記方法はまた、アクセルの下に平面領域を画定して脚部セクションのヒールポイントを設けることと、座席の硬度が高硬度（硬い）、低硬度（柔らかい）またはその間の硬度のいずれであるかを定義することと、を含む。前記方法は、車両内にデザインテンプレートを配置し、脚部セクションのかかとをアクセルの下のヒールポイント領域内に位置させ、脚部セクション、即ち足首、膝および大腿部の角度をその所定の快適範囲内にすることと、床から胴体部セクションの底部までの座席高さをＩＤに設定することとと、を含む。
【００２３】
本発明の１つの利点は、車両乗員収容を設計、評価および測定するために、断面セクションを取り入れたデザインテンプレートを提供することである。本発明の他の利点は乗員を三次元で幾何学的に示すために、断面セクションを有するデザインテンプレートを提供することである。本発明のさらに他の利点は、デザインテンプレートは典型的な人間の乗員を解剖学的、生体力学的および人体測定学的に正確に示すために断面セクションを取り入れ、且つ使い易いものとなっていることである。本発明のさらに他の利点は、デザインテンプレートが乗員と座席との間の接触曲線を正確に画定する断面セクションを有することである。本発明のさらに他の利点は、三次元形状を有するデザインテンプレートによって座席を設計し、乗員人体に対して支持および快適性を提供することができることである。本発明のさらなる利点は、デザインテンプレートが断面セクションを有し、所定の種類の車両に基づいて車両パッケージにおける乗員収容基準を確立するために用いることができる曲線形状を提供することである。本発明のさらに他の利点は、デザインテンプレートが、乗員と座席との間の変形した外形を測定するために用いることができる断面セクションを有することである。本発明の他の利点は、デザインテンプレートが断面セクションを有し、これを用いて三次元逃げ面を生成し、乗員と、座席に座っている際に外部荷重が与えられ場合に体が衝突する可能性のある座席におけるあらゆる非変形構造との間に必要とされる空間を画定することができる。
【００２４】
本発明の他の目的、特徴および利点は、添付された図面と共に以下の説明を読むことによって容易に理解することができるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１を参照すると、本発明によるデザインテンプレート１０の一実施の形態が、自動車（図示せず）の、全体として１２で示される座席との操作上の関係において示されている。自動車はフロアパン１４を含み、このフロアパン１４はその前端部に隣接してトウパンまたはトウボード（運転台踏み板）１６を含む。座席１２は、適切な調節可能取り付け機構（図示せず）によってフロアパン１４上に取り付けられている。座席１２は、乗員人体の坐骨の下で胴体部の重量および乗員人体の大腿部の重量を主に支持する座席クッション１８と、主に乗員人体の胸部および腰部領域で乗員人体の背部を支持する背もたれ２０と、を含む。尚、座席クッション１８および背もたれ２０の設計は、デザインテンプレート１０によれば、直立姿勢、中立姿勢および前かがみ姿勢のグループのうちの如何なる胴体部の姿勢で座った場合でも乗員人体を弾性的に且つ快適に支持する。
【００２６】
本発明によるデザインテンプレート１０は、座席１２を設計するために用いられる。デザインテンプレート１０は、少なくとも１つ、好ましくは複数の胴体部セクション２２を含む。胴体部セクション２２は、体重および身長の大きな人間の男性、体重および身長が中位の人間の男性、または体重および身長が小さな人間の女性の体の大きさを正確な寸法で模擬または表現している。尚、小型の女性は最も小さな体の大きさを表しており、大型の男性は最も大きな体の大きさを表している。また、記載されている実施の形態において、小型の女性は５パーセンタイルと定義され、中型の男性は５０パーセンタイルと定義され、大型の男性は９５パーセンタイルと定義される。
【００２７】
一般的に、デザインテンプレート１０の開発において、一般の人々の身長および体重の詳細は米国公衆衛生サービスによるもので、人間工学的な設計に使用される人体の人体計測寸法は米軍によるものである。しかし、人体計測の実測については、標準的な座った姿勢および立っている姿勢の人を測定した。デザインテンプレート１０の目的は解剖学的且つ生体力学的に正確な座った姿勢での人体を表すことであるため、座った姿勢の範囲における人間の胴体を示すさらなるデータを収集する必要があった。座った姿勢は主に胴体姿勢の関数である。結果として、異なる座った姿勢における胴体背部形状についての調査を行った。
【００２８】
その結果は、１）胴体部セクション２２の大きさおよび形状、２）脚部セクション（後述する大腿部セクション４４、ふくらはぎセクション５２、および靴セクション６２）の大きさおよび形状、の２部に分けることができた。人体は、小型の女性、平均的なまたは中型の男性、および大型の男性、の３つの大きさに分かれた。胴体は、直立、中立、および前かがみ、の３つの姿勢を表す３つの形状に分かれた。人体サイズは、人体計測法寸法と、寸法間の関係を示す回帰方程式と、によって定義された。胴体形状は５つの位置での被験者の測定値から数学的に定義された。
【００２９】
一般的に、５０名の女性および５２名の男性の脊髄、胸部、骨盤および手足の標識を、腰部が完全に延ばされた状態から完全に前かがみの状態までの範囲で、５つの姿勢で測定した。脊椎の高さを利用して各被験者の背の曲率を標準化し、大きさの相違による背の形状の差異を最小限にした。各姿勢の腰部の曲率を測定したデータを、腰椎データに当てはめられた二次多項式によって示し、Ｌ１およびＬ５によって制限された領域で被験者ごとの平均腰部曲率を算出した。直立姿勢（脊椎高さで０．６ラジアンよりも大きな相対曲率の腰部の伸び）、中立姿勢（脊椎高さで＋０．６ラジアンおよび−０．６ラジアンの間の相対曲率のまっすぐな腰椎）、および前かがみ姿勢（脊椎高さで−０．６ラジアンよりも小さな相対曲率の腰部の屈曲）を定義する数学的に規定された限度内で被験者は背の曲率を有するという条件で、前記被験者を利用して３つの姿勢を定義した。
【００３０】
平均的な脊椎形状を得るため、測定された被験者によるデータをその座高に応じて統計的に加重し、測定された被験者の統計的分布を軍による人体計測の実測のものと対応させた。次に、統計的に加重されたデータの脊椎形状を平均化した。その後、軍による中間的なおよび高い頸椎座高に対応するように、平均的な男性直立姿勢をスケーリング（拡大・縮小）した。また、軍による低い頸椎座高に対応するように、平均的な女性直立姿勢をスケーリングした。同一のスケーリング因子（倍率）を直立および前かがみ姿勢の脊椎形状に適用した。
【００３１】
男女両方の骨盤は、レイノルズによる１９８２年のＦＡＡ骨盤の研究による平均的な骨盤に基づいている。大型の男性の骨盤は平均男性骨盤から拡大させ、小型の女性の骨盤は平均女性骨盤から縮小させた。骨盤の位置は上述した各姿勢で測定した。ＦＡＡ骨格データベースの平均骨盤を示す三次元座標を、測定された被験者の骨盤位置と同一の骨盤方向に回転させた。骨盤の向きを定めた後、骨盤の大きさを、坐骨結節とＳ１との間の距離によって示されるように、中立姿勢をとる被験者の骨盤の大きさと同等の大きさにした。その結果得られた骨格のデータを、測定された実験室での被験者の位置および大きさに最適となるように対応させた。骨盤および背の組織の厚さを修正した後、Ｓ１で脊椎を取り付けた。
【００３２】
３つの人体サイズ、即ち大型の男性、平均的な男性および小型の女性の各々に対して脚部セクションを定義した。この定義は、リンク長さとも呼ばれる、臀部、膝および足首での関節中心間の距離に関する人体計測の推定値によるものである。前記セクションの奥行きは、人体の体重と人体の奥行きとの関係を定義する人体計測の等式から推定された。これらの寸法を用いて大腿部およびふくらはぎセクションを、３つの人体サイズの各々について人間の各部分に見えるように組み立てた。
【００３３】
足は、人体サイズの各々について平均的な靴の大きさで覆われるものと仮定した。小型の女性の靴のサイズは６であり、平均的な男性および大型の男性の靴のサイズはそれぞれ１０および１２である。靴に対する足関節の位置は、生きている人の測定値から推定した。上記のものを用いてデザインテンプレート１０を作成した。
【００３４】
図１に示されるように、胴体部セクション２２は中立姿勢をとる中型の男性のためのものである。図２は直立姿勢をとる中型の男性のための胴体部セクション２２を示す。図３は前かがみ姿勢をとる中型の男性のための胴体部セクション２２を示す。尚、胴体部セクション２２を、中立姿勢、直立姿勢または前かがみ姿勢の１つの姿勢をとる大型の男性または小型の女性向けのものとすることも可能である。
【００３５】
胴体部セクション２２は外形２３を有する。外形２３は、座席１２と着席した乗員人体との間の変形した形状に対応する境界面部２３ａを有する。外形２３はまた、人体測定学的および解剖学的に正確な前部２３ｂを有する。胴体部セクション２２は、乗員人体の胴体を表すのに適した材料（メディア）で製作されている。例えば、この材料は、電子的なもの（例えば、ＣＡＤモデル）、紙、木、プラスチック等でよい。
【００３６】
図４および５を参照すると、胴体部セクション２２は、互いに関連して配置された解剖学的細部を含み、境界面曲線２３ａはこれらの解剖学的細部に関連して配置されている。胴体部セクション２２は、着席した乗員人体に対応した骨格の標識の印を含む。例えば、胴体部セクション２２は、肩関節２４、股関節２６、およびそれらの間に接続された線軸２８の骨格標識を含む。胴体部セクション２２は、坐骨結節、上前腸骨棘、骨盤結合および仙骨を表す印を有する骨盤の中心線の投影の骨格標識を含む。胴体部セクション２２はまた、占有された座席の境界面曲線２３ａへ投影した坐骨結節３１の最下点としてのポイントＩＤＯ３０（図１２）の骨格標識を含む。胴体の重量の大部分はＩＤＯ３０を通過するため、このポイントの下の座席１２の領域は、最も高い圧力および最も大きなたわみを有する。胴体部セクション２２はまた、その背の全長に沿って示された脊椎標識３４等の骨格標識を含む。脊椎標識３４は、後述する腰部パッチおよびランバーサポートを正確に設置するため、および後述する肩パッチ、胸部パッチおよび噛合線パッチの適切な設計のために重要なものである。脊椎標識３４は、Ｃ７を３４ａで示す頚部（頸椎）と、Ｔ２、Ｔ４、Ｔ６、Ｔ８、Ｔ１０、Ｔ１２をそれぞれ３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ、３４ｅ、３４ｆおよび３４ｇで示すポイントＳ（図１２）と呼ばれる胸部（胸椎）と、Ｌ１乃至Ｌ５をそれぞれ３４ｈ、３４ｉ、３４ｊ、３４ｋおよび３４ｌで示すポイントＬ（図１２）と呼ばれる腰部（腰椎）と、Ｓ１を３４ｍで示す仙骨（脊椎を骨盤に連結する）と、のためのものである。Ｔ４関節の脊椎標識３４ｃは、後述する肩パッチ１６０ｅ、ヘッドレストの底部、および背もたれ２０の上部を正確に設置するために重要である。尚、股関節２６はＳＡＥ（自動車技術者協会）の座席設計の慣例ではＨポイントと呼ばれる。股関節２６は、乗員人体の大腿部を骨盤に接続する球窩関節である。また、胴体部セクション２２の前部形状は、人体測定学的および解剖学的に正確である。さらに、”ＩＤＯ”３０の位置は姿勢と共に変化する。
【００３７】
胴体部セクション２２は、乗員人体の骨盤の上部で最前部の印を有しており、これはポイントＡ３６の上前腸骨棘（ＡＳＩＳ）およびポイントＰ３８の恥骨結合である。後述する膝ベルトはポイントＡ３６の下およびポイントＰ３８の上を横断する。胴体部セクション２２はまた、肩関節２４、ポイントＮ４０の首／肩接合部、およびポイントＳＳ４２の上胸骨（胸骨の上部）の印を有する。肩ストラップはポイントＮ４０の下および肩関節２４の上になければならない。
【００３８】
胴体部セクション２２は、腰角度のための第１の角度スケール４３ａ、および胴体の角度のための第２の角度スケール４３ｂを含む。胴体バーは、すべての胴体部セクション２２について股関節２６から２０５ｍｍで肩関節軸２８に向かって股関節２６上で胴体部セクション２２に接続されている。胴体バーは、中空ボルトおよびナット等のヒンジ４５ｂによって胴体部セクション２２に接続されている。尚、第２の角度スケール４３ｂ上の角度は、線軸２８と、胴体バーの平行印線によって画定された垂直線との間の角度を示している。さらに、第１の角度スケール４３ａは、８５度から１２５度を快適範囲とする４５度から１８０度の範囲を有する。第２の角度スケール４３ｂは、１０度から３０度を快適範囲とする−２０度から４５度の範囲を有する。
【００３９】
デザインテンプレート１０はまた、少なくとも１つの大腿部セクション４４を含む。大腿部セクション４４は、大型の男性、中型の男性、および小型の女性の人体サイズを正確な寸法で模擬または表現している。大腿部セクション４４は、乗員人体の大腿部を表すのに適切な材料（メディア）で作成されている。例えば、この材料は、電子的なもの、紙、木、プラスチック等であり得る。
【００４０】
大腿部セクション４４は、中空ボルトおよびナット等のヒンジ４５ａによって股関節２６で胴体部セクション２２に接続されている。大腿部セクション４４は、股関節２６、膝関節４６およびそれらの間の線軸４８の印を含む。大腿部セクション４４はまた、膝の角度のための角度スケール５０、および腰の角度のためのポインタ５１を含む。尚、膝の角度のための角度スケール５０は、１１０度から１４０度を快適範囲として４５度から１８０度の範囲を有する。また、ポインタ５１は、線軸４８と線軸２８との角度のための第１の角度スケール４３ａ上で角度を示す。
【００４１】
大腿部セクション４４は、座席クッション１８と接触する硬い骨組織から柔らかい筋肉組織までの変化を表す変形した底部曲線５１ａを有する。大腿部セクション４４および胴体部セクション２２は、着席した姿勢において幾何学的に適合し、座席クッション１８上で重なり合う。
【００４２】
デザインテンプレート１０はまた、少なくとも１つのふくらはぎセクション５２を含む。ふくらはぎセクション５２は、大型の男性、中型の男性、および小型の女性の人体サイズを正確な寸法で模擬または表現している。ふくらはぎセクション５２は、乗員人体のふくらはぎを表すのに適切な材料（メディア）で作成されている。例えば、この材料は、電子的なもの、紙、木、プラスチック等であり得る。
【００４３】
ふくらはぎセクション５２は、中空ボルトおよびナット等のヒンジ４５ｃによって膝関節４６で大腿部セクション４４に接続されている。ふくらはぎセクション５２は、膝関節４６、足関節５４およびそれらの間の線軸５６の印を含む。ふくらはぎセクション５２はまた、膝の角度のためのポインタ５８、および足首の角度のための角度スケール６０の印を含む。ふくらはぎセクション５２および大腿部セクション４４は、着席した姿勢において幾何学的に適合し、前部および上部曲線上で重なり合う。尚、足首の角度のための角度スケール６０は、８５度から１１５度を快適範囲として７０度から１６０度の範囲を有する。また、ポインタ５８は、線軸４８と線軸５６との間の膝の角度のための角度スケール５０上で角度を示す。
【００４４】
デザインテンプレート１０はさらに、少なくとも１つの靴セクション６２を含む。靴セクション６２は、大型の男性、中型の男性、および小型の女性の人体サイズを正確な寸法で模擬または表現している。靴セクション６２は、靴を表すのに適切な材料（メディア）で作成されている。例えば、この材料は、電子的なもの、紙、木、プラスチック等であり得る。
【００４５】
靴セクション６２は、中空ボルトおよびナット等のヒンジ４５ｄによって足関節５４でふくらはぎセクション５２に接続されている。靴セクション６２は、足関節５４と、足首の角度のためのポインタ６４と、靴の内部にある足の母指球からかかとまでの線軸６５の印を含む。尚、靴セクション６２はかかとを有する。また、ポインタ６４は、線軸６５と線軸５６との間の足首の角度のための角度スケール６０上で角度を示す。
【００４６】
図７乃至１１を参照すると、胴体部セクション２２は、乗員拘束システムの膝ベルトおよび肩ベルトの最適な経路を画定する標識の位置に印を含む。尚、この情報は、座席１２の位置、乗員人体のサイズおよび乗員人体の姿勢の相違に関連した膝ベルトおよび肩ベルトの取り付け位置にとって重要なものである。
【００４７】
胴体部セクション２２はまた、上前腸骨棘（ＡＳＩＳ）６６の印を有する。胴体部セクション２２は、ＡＳＩＳノッチ６８の印をさらに有する。尚、車両が衝突した場合にＡｓｕｂｍａｒｉｎｉｎｇ＠（膝ベルトの下で乗員がすべること）の可能性を低減するために、膝ベルトは乗員人体のＡＳＩＳ３６の下に配置される必要がある。
【００４８】
従って、本発明による乗員拘束システムは、車両構造に固定された膝ベルトを含み、この膝ベルトは、胴体部セクション２２が直立姿勢、中立姿勢および前かがみ姿勢のグループのうちの１つの姿勢をとるデザインテンプレート１０に対して、ＡＳＩＳ３６の下およびＡＩＩＳ６６の上で延びる。乗員拘束システムは、車両構造７４に固定された肩ベルト７２を含み、この肩ベルト７２は、胴体部セクション２２が小型の女性、大型の男性または中型の男性の１つであるデザインテンプレート１０に対して、座席１２の中心線７６から肩関節２４までの第１の所定の距離、および胴体部セクション２２が小型の女性、中型の男性または大型の男性の１つであるデザインテンプレート１０に対して、座席１２の中心線から首／肩接合部４０までの第２の所定の距離だけ延びる。第１の所定の距離および第２の所定の距離は以下の表のとおりである。
【表１】
2005514689.tif 000003
【００４９】
車両パッケージでのテンプレートの使用法
所定の種類の車両に基づいて車両パッケージにおける乗員収容基準を確立する本発明による方法を開示する。この方法は、大型の男性、中型の男性および小型の女性のうちの少なくとも１つであり、直立姿勢、中立姿勢および前かがみ姿勢からなるグループのうちの１つである胴体部セクション２２と、大腿部セクション４４、ふくらはぎセクション５２および靴セクション６２から構成される、対応するパーセンタイル脚部セクションと、を有するデザインテンプレート１０を提供することを含む。人体サイズのうち、脚部セクションは３つのすべての姿勢に対して同一であり、中心線の脊柱の曲率のみが異なる。この方法はまた、アクセル（図示せず）の下にトウパン１６等の平面かかと領域を画定して、靴セクション６２のヒールポイントを設けることを含む。この方法は、車両の操作に必要とされる、例えば目の位置による視線を定義することを含む。この方法は、座席１２の硬度が高硬度（硬い）、低硬度（柔らかい）またはその間の硬度のいずれであるかを定義することをさらに含む。この方法はまた、生体機械的モデルを使用してＴ、Ｌ、ＩＤおよびＳの体領域（図１２）で座席に作用する体重による負荷を算出することを含む。この方法はまた、車両内にデザインテンプレートを配置することを含み、それによって靴セクション６２のかかとがアクセルの下のかかと領域内に位置し、足の母指球がアクセルの上に位置し、「ＩＤ」３０の下の大腿部セクション４４の底部および後述する「Ｔ」断面セクション１１２が座席クッション１８によって支持され、胴体部セクション２２がＳ３４ｅおよびＬ３４ｋで背もたれ２０によって支持され、脚部セクションの角度が所定の快適範囲内に入る。この方法はまた、座席１２にかかる体重に反作用する、座席１２に作用する力を座席硬度基準により算出することによって、座席１２のたわみを明らかにすることを含む。
【００５０】
股関節の位置および座席の移動
股関節は股関節２６の二次元の回転の中心を表し、中空ナットおよびボルト４５ａの中心に位置する。車両パッケージ内の股関節の領域（ウィンドウ）は、車両パッケージの条件による足関節、膝関節および股関節の快適角度（表２）の範囲に対して、小型の女性、中型の男性および大型の男性の股関節２６の位置を含む多角形によって定義される。パッケージの条件は、座席１２および乗員人体が利用できる空間の大部分を決定する車両フロアパン１４と車両ヘッドライナ７０との間の乗員空間を画定するものである。座席１２および乗員人体が利用できる空間が減少すると、座席１２の機械的特性およびその幾何学的形状および大きさは、車両設計プロセスのためのデザインテンプレート１０が示す様々な姿勢（表３）の支持にとってより重要となる。
【００５１】
１．この方法は、デザインテンプレート１０の足関節、膝関節および股関節の角度を調節して所定範囲内に収まるようにするステップを含む。例えば、デザインテンプレート１０の足関節、膝関節および股関節の連結関節の角度を調節して、各関節が所定の快適範囲内となるようにする。関節の角度は、股関節、膝関節および足関節でデザインテンプレート１０に配置されている。快適性のためのデザインテンプレートの角度は、以下の範囲（表２）内で胴体部、大腿部および脚関節のそれぞれに対して定義される。
【表２】
2005514689.tif 000004
【００５２】
２．この方法は、胴体部セクション２２を垂直線から所定の角度傾けるステップを含む。背もたれ２０に対する胴体部角度は、零度の垂直線に対して画定される。例えば、以下のように（表３）デザインテンプレート１０の姿勢に応じて、胴体部セクション２２を垂直線を基点として傾ける。
【表３】
2005514689.tif 000005
【００５３】
水平方向の座席移動
所定の環境（即ち、前後方向）におけるｘ位置は、小型の女性から大型の男性まで、車両のｘ方向における股関節２６の位置によって画定される。足首の角度、アクセルペダルの方向および脚部の長さは、このパッケージ寸法における最も重要なパラメータである。膝の快適角度（表２）は座席高さパッケージによって変化する。座席高さ（即ち、ＳＡＥ  Ｈ６１）空間が増大すると、座席１２のｘ位置を画定するために用いられる膝の快適角度が減少する。座席高さ空間が減少すると、座席１２のｘ位置を画定するために用いられる膝の快適角度が増大する。足首の快適角度が８５°から９０°の範囲にあり、水平線に対する大腿部の角度が５°から１０°の範囲にある場合、水平方向座席調節範囲は大きい。
【００５４】
垂直方向の座席移動
所定の環境（即ち、垂直方向）におけるｚ位置は、大型の男性から小型の女性まで、車両ｚ方向における股関節２６の位置によって画定される。姿勢はパッケージ容量および乗員の好みによって変化するが、一般的にこの方法は、（例えば、肩関節に応じて）目の位置を定めて、あらゆる姿勢でのすべての乗員人体の視野条件に対して座席の移動によって対応する。座席高さ（即ち、ＳＡＥ  Ｈ６１）の空間が減少すると、乗員人体は前かがみ姿勢になる可能性が高い。座席高さの空間が増大すると、乗員人体は直立姿勢になる可能性が高い。異なる大きさの乗員人体の視野に関する要求および車両パッケージ内の頭上の空間の大きさは、この方向での座席の移動の大きな決定要素となる。
【表４】
2005514689.tif 000006
【００５５】
かかと位置および脚部の快適角度を得るための股関節の計算
かかとの位置は、足首の角度およびアクセル−足の軸方向によって決定される。所定の足首角度は８５°から９３°の間とされ、靴セクション６２は、足軸６５が押下されていないアクセル（０ｍｐｈ）ペダルと平行し且つ接触するように配置される。
【００５６】
１．車両パッケージにおける乗員収容を確立する本発明による方法を開示する。一般的に、この方法は、直立姿勢、中立姿勢または前かがみ姿勢の１つの姿勢をとる大型の男性、中型の男性および小型の女性の１つである胴体部セクション２２を有し、且つ脚部セクションを有するデザインテンプレート１０の少なくとも１つを選択するステップを含む。脚部セクションは、大腿部セクション４４、ふくらはぎセクション５２および靴セクション６２から構成される。この方法はまた、ヒールポイントおよび股関節２６の位置に印を付けるステップを含む。
【００５７】
２．この方法は、靴セクション６２の足軸６５が、押下されていない（０ｍｐｈ）アクセルペダル軸と平行し且つ接触するように、フロアパン１４上に靴セクション６２のかかとを配置するステップを含む。この方法はまた、乗客用の座席または他の座席の用途のために設計する場合、靴セクション６２をフロアパン１４と平行に配置するステップを含む。運転者の場合、足軸６５をアクセルペダル軸と平行にさせ且つ接触させるために、膝関節および股関節が座席の快適性の範囲外となってしまう場合がある。しかし、足軸６５を調節して角度をアクセルペダル軸から１０°以上まで変化させることによって、関節角度を快適範囲に維持しながらより広範囲の位置が得られる。この調節が最適であるのは、実際の車両パッケージにおける脚部の広がりおよびふくらはぎの回転による足首の角度が補正変化されるためである。
【００５８】
３．この方法は、股関節２６の中心を定めて大型の男性の股関節（Ｈｐｔ９５）を定義するステップを含む。デザインテンプレート１０は座席に座った乗員人体を表すので、Ｈｐｔ９５の垂直および水平方向の位置は、大型の男性のデザインテンプレート１０で、所定の種類の車両に基づいた車両パッケージの占有された座席内に画定される。車両パッケージにおけるＨｐｔ９５の水平方向の位置は、フロアパン１４上のかかとの位置、および大型の男性のデザインテンプレート１０の靴セクション６２、ふくらはぎセクション５２および大腿部セクション４４の相対的な方向を制御する足首、膝および大腿部の快適角度（表２）によって画定される。Ｈｐｔ９５の垂直方向の位置は、フロアパン１４から大型の男性のデザインテンプレート１０の中空ボルトおよびナット４５ａによって画定される円の中心までの高さによって画定される。ＩＤＯ３０における股関節２６の下の占有された座席にかかる力は、胴体の大きさおよび胴体の角度によって決定されるため、座席構造を支持するために利用できる座席１２の中心線における垂直の空間は、フロアパン１４からのデザインテンプレート１０の外形の境界面部２３ａの垂直方向の高さによって画定される。胴体の角度は、所定の種類の車両で利用できるフロアパン１４からヘッドライナ７０までの高さに基づいた車両パッケージにおける大型の男性の視野および頭上の隙間に対応するように選択される。大型の男性のデザインテンプレート１０を最適に配置した後、直立姿勢、中立姿勢または前かがみ姿勢の１つの姿勢をとる大型の男性のデザインテンプレート１０の「ＩＤ」３０の二次元座標を測定する。
【００５９】
４．この方法は、車両パッケージにおいて直立姿勢、中立姿勢または前かがみ姿勢の１つの姿勢をとる小型の女性のデザインテンプレート１０に対して靴セクション６２のかかとを位置決めするステップを含む。デザインテンプレート１０は座席に座った乗員人体を表すので、小型の女性に対する股関節２６（Ｈｐｔ５）の垂直および水平方向の位置は、小型の女性のデザインテンプレート１０で、所定の種類の車両に基づいた車両パッケージの占有された座席内に画定される。車両パッケージにおけるＨｐｔ５の水平方向の位置は、フロアパン１４上のかかとの位置、および小型の女性のデザインテンプレート１０の靴セクション６２、ふくらはぎセクション５２および大腿部セクション４４の相対的な方向を制御する足首、膝および大腿部の快適角度（表２）によって画定される。Ｈｐｔ５の垂直方向位置は、フロアパン１４から小型の女性のデザインテンプレート１０の中空ボルトおよびナット４５ａによって画定される円の中心までの高さによって画定される。ＩＤＯ３０における股関節２６の下の占有された座席にかかる力は、胴体の大きさおよび胴体の角度によって決定されるため、座席構造を支持するために利用できる座席１２の中心線における垂直の空間は、フロアパン１４からのデザインテンプレート１０の外形の境界面部２３ａの垂直方向の高さによって画定される。胴体の角度は、所定の種類の車両で利用できるフロアパン１４からヘッドライナ７０までの高さに基づいた車両パッケージにおける小型の女性の視野および頭上の隙間に対応するように選択される。小型の女性のデザインテンプレート１０を最適に配置した後、直立姿勢、中立姿勢または前かがみ姿勢の１つの姿勢をとる小型の女性のデザインテンプレート１０の「ＩＤ」３０の二次元座標を測定する。
【００６０】
５．この方法は、車両パッケージにおいて直立姿勢、中立姿勢または前かがみ姿勢の１つの姿勢をとる中型の男性のデザインテンプレート１０に対して靴セクション６２のかかとを位置決めするステップを含む。デザインテンプレート１０は座席に座った乗員人体を表すので、中型の男性の股関節２６（Ｈｐｔ５０）の垂直および水平方向の位置は、中型の男性のデザインテンプレート１０で、所定の種類の車両に基づいた車両パッケージの占有された座席内に画定される。車両パッケージにおけるＨｐｔ５０の水平方向位置は、フロアパン１４上のかかとの位置、および中型の男性のデザインテンプレート１０の靴セクション６２、ふくらはぎセクション５２および大腿部セクション４４の相対的な方向を制御する足首、膝および大腿部の快適角度（表２）によって画定される。Ｈｐｔ５０の垂直位置は、フロアパン１４から中型の男性のデザインテンプレート１０の中空ボルトおよびナット４５ａによって画定される円の中心までの高さによって画定される。ＩＤＯ３０における股関節２６の下の占有された座席にかかる力は、胴体の大きさおよび胴体の角度によって決定されるため、座席構造を支持するために利用できる座席１２の中心線における垂直の空間は、フロアパン１４からのデザインテンプレート１０の外形の境界面部２３ａの垂直方向の高さによって画定される。胴体の角度は、所定の種類の車両で利用できるフロアパン１４からヘッドライナ７０までの高さに基づいた車両パッケージにおける中型の男性の視野および頭上の隙間に対応するように選択される。中型の男性のデザインテンプレート１０を最適に配置した後、直立姿勢、中立姿勢または前かがみ姿勢の１つの姿勢をとる中型の男性のデザインテンプレート１０の「ＩＤ」３０の二次元座標を測定する。
【００６１】
６．この方法は、車両パッケージ内の各乗員に対して空座席１２上に後述する坐骨パッチ１６０を作成するステップを含む。上記各デザインテンプレート１０の座席たわみを考慮した後、空座席の表面上に小型の女性、中型の男性および大型の男性のデザインテンプレート１０について各「ＩＤ」３０の位置に最適なポイントを作成する。空座席の表面上の坐骨パッチは、空座席上のすべての「ＩＤ」３０の位置に最適な線である。
【００６２】
座席設計
本発明による座席の設計方法を開示する。一般的に、この方法は、直立姿勢、中立姿勢または前かがみ姿勢の１つの姿勢をとる大型の男性、中型の男性および小型の女性の１つである胴体部セクション２２を有し、且つ脚部セクションを有するデザインテンプレート１０の少なくとも１つを選択するステップを含む。脚部セクションは、大腿部セクション４４、ふくらはぎセクション５２および靴セクション６２から構成される。この方法はまた、少なくとも１つのデザインテンプレート１０に対して座席１２上に後述する荷重支持曲線および無荷重パッチを形成するステップを含む。占有された（Ｏ）座席１２に作用する力は、座席１２における胸部（ＳＯ）、腰部（ＬＯ）、坐骨（ＩＤＯ）および大腿部（ＴＯ）の荷重支持ポイント（図１２）を画定するために用いられる各デザインテンプレート１０の荷重支持ポイントに分散される。
【００６３】
例えば、脚部セクションが取り付けられた中立姿勢をとる大型の男性のデザインテンプレート１０を選択する。中立姿勢を用いた後、直立姿勢への対応へ進む。前かがみ姿勢はすべての座席１２において支持されなければならないが、座席１２の設計効果の悪さによって助長されてはならない。
【００６４】
骨盤の方向は３つの姿勢の各々に伴って変化する。直立姿勢においては、骨盤が前方に回転して、「ＩＤ」３０が坐骨上の最も前の地点（Ｉ１）に接近する。前かがみ姿勢においては、骨盤が後方に回転して、「ＩＤ」３０が坐骨上の最も後の地点（Ｉ２）に接近する。従って、骨盤の方向が姿勢に伴って変化すると、重要な設計標識、即ち「ＩＤ」３０がその位置を変化させる。
【００６５】
１．この方法は、デザインテンプレート１０のヒールポイント、股関節２６および快適角度（表１および２）を最適に調節して、車両環境における座席１２に座る乗員の占有位置を画定するステップを含む。
【００６６】
２．この方法は、車両環境における座席の硬さを調節した後、座席１２の空座席表面上のＳ、Ｌ、ＩＤおよびＴに、占有された座席１２上の相当位置に生体機械的に対応するポイントを画定するステップを含む。
【００６７】
３．この方法はまた、占有座席境界面曲線上のポイントを、乗員が座席１２に座っている時のデザインテンプレート１０上のＴ４と推定するステップを含む。例えば、直立姿勢をとる大型の男性では、Ｔ４の脊椎孔の中心（３４ｃ）と境界面曲線２３ａ線との間に最も短い線を作図することによって、Ｔ４脊椎標識（３４ｃ）にＴ４（図１２）を付ける。２つの線の交点に印を付けて、座席１２の空表面上に占有された座席におけるＴ４（３４ｃ）の位置を示す。
【００６８】
４．この方法はまた、占有座席境界面曲線上の第１ポイントを、乗員の荷重下におけるデザインテンプレート１０上のＳＯと推定するステップを含む。例えば、中立姿勢をとる大型の男性では、脊椎孔の中心と境界面曲線２３ａ線との間に最も短い線を作図することによって、Ｔ８（３４ｅ）にＳＯ（図１２）の印を付ける。２つの線の交点に印を付けて、胸部荷重支持ポイントＳＯを示す。
【００６９】
５．この方法はまた、空座席境界面曲線上の第２ポイントをＳＵと推定するステップを含む。例えば、中立姿勢をとる大型の男性では、図１３乃至１６の適切な値を用いて、ＳＯでのたわみを推定する。ＳＯのＳＵへの移動は、Ｔ８（３４ｅ）背部曲線ポイントにおける接線の法線である。
【００７０】
６．この方法はまた、占有座席境界面曲線上の第１ポイントを、乗員の荷重下におけるデザインテンプレート１０上のＬＯと推定するステップを含む。例えば、中立姿勢をとる大型の男性では、脊椎孔の中心と境界面曲線２３ａ線との間に最も短い線を作図することによって、Ｌ４（３４ｋ）にＬＯ（図１２）の印を付ける。２つの線の交点に印を付けて、腰部荷重支持ポイントＬＯを示す。
【００７１】
７．この方法はまた、空座席境界面曲線上の第２ポイントをＬＵと推定するステップを含む。例えば、中立姿勢をとる大型の男性では、図１３乃至１５の適切な値を用いて、ＬＯでのたわみを推定する。ＬＯのＬＵへの移動は、Ｌ３背曲線ポイントにおける接線の法線である。調節可能なランバーサポートのない背もたれに対する直立姿勢においては、ＬＵは背もたれ２０と接触することはない。中立姿勢においては、ＬＵは背もたれ２０において曲げられる。前かがみ姿勢においては、デザインテンプレート１０はＬＵで背もたれ２０と接触する。
【００７２】
８．この方法はまた、空座席境界面曲線上のポイントを、乗員が座席１２に座った状態のデザインテンプレート１０上のＢＯと推定するステップを含む。例えば、中立姿勢をとる大型の男性では、脊椎孔１２０の中心（図１７Ａ）と境界面曲線２３ａ線との間に最も短い線を作図することによって、噛合線上にＢＯ（図１２）の印を付ける。２つの線の交点に印を付けて、噛合線を示す。
【００７３】
９．この方法はまた、占有座席境界面曲線上の第１ポイントを、乗員の荷重下におけるデザインテンプレート１０上のＩＤＯと推定するステップを含む。ＩＤＯは、境界面曲線２３ａ上に投影した坐骨の下の最も下の接線点である。
【００７４】
１０．この方法は、空座席境界面曲線上の第２ポイントをＩＤＵと推定するステップを含む。例えば、中立姿勢をとる大型の男性では、適切な値（例えば、中立姿勢については図１４乃至１６）を歪んだＩＤＯの垂直方向の寸法に加算することによって、歪んでいないＩＤＵを推定する。
【００７５】
１１．この方法は、空座席境界面曲線上の第１ポイントを、乗員の荷重下におけるデザインテンプレート１０上のＴＯと推定するステップを含む。股関節２６から大腿部リンク長さの９分の４の所で、大腿部リンク軸４８上に大腿部重心（ＣＧ）の印を付け、大腿部上に曲線に向かって垂直下向（重力ベクトルに平行）に線を作図する。これら２つの線の交点はＴＯ（図１２）を示す。
【００７６】
１２．この方法は、空座席境界面曲線上の第２ポイントをＴＵと推定するステップを含む。例えば、ＴＯで、図１６の大腿部たわみ値と等しい半径を有する円を作成する。ここで各人体の大腿部の重さは表５において確認できる。歪んだＴＵ点を中心とする円の最も高い水平方向接線にポイント（点）を付ける。最も高い接線の点の座標を記録する。この点は、座席クッション１８に対する歪んでいないＴＵである。
【表５】
2005514689.tif 000007
【００７７】
１３．この方法は、肩の位置ＳＵ、ＬＵ、ＢＵ、ＩＤＵおよびＴＵをプロットして、後述する肩、胸部、腰部、噛合線、坐骨および大腿部パッチ１６０にデザインテンプレート１０を用いて座席１２上に後述する空座席パッチ１６０（図２３）を形成するステップを含む。
【００７８】
１４．この方法は、他のデザインテンプレート１０および姿勢に対して空座席パッチポイント（”Ａ”、ＳＵ、ＬＵ、ＢＵ、ＩＤＵおよびＴＵ）を最適に対応させて、座席１２に自由な空座席パッチ１６０を画定するステップを含む。
【００７９】
１５．この方法はまた、座席１２に座席サスペンションのための領域を画定するステップを含む。すべてのデザインテンプレート１０からの最も前方のおよび最も後方の坐骨荷重ポイント（ＩＤＯ）は、座席サスペンションの最も大きなたわみの領域を決定する。一般的に、前かがみ姿勢をとる大型の男性および直立姿勢をとる小型の女性によって限度が画定される。車両軸系におけるＩＤＯポイントの座標を記録し、最も適合する線を作図して坐骨のための占有荷重支持ゾーンを画定する。
【００８０】
１６．この方法はまた、空座席１２のウォーターフォール領域を画定するステップを含む。このボルスタ領域のウォーターフォールは、ＴＵから座席１２の縁部までの曲線が下降してトリムのみが直立姿勢をとる小型の女性の着席したデザインテンプレート１０におけるふくらはぎのの後側に接触するように、設計される。
【００８１】
座席
座席１２は２つの構造部材、即ち、（１）乗員人体の坐骨の下の胴体部の重量および乗員人体の大腿部の重量を主に支持する座席クッション１８と、（２）主に胸部および腰部領域で乗員人体の背を支持する背もたれ２０と、からなる。座席クッション１８は通常５つの主要構造体、即ち、ａ）通常は織布材料または皮革である張り材またはトリムと、ｂ）通常は発泡体である変形可能なパッドと、ｃ）通常は金属ワイヤおよび／またはストラップに取り付けられた金属バネである、尻ポケットの下のサスペンションと、ｄ）サスペンションの前方の防潜（アンチサブマリン）領域と、ｅ）通常は乗員人体の荷重を支持するのに十分な形状および強度を有する板金である剛体フレームと、からなる。背もたれ２０は通常４つの主構造体および任意の１つの構造体、即ち、ａ）通常は背もたれ２０の織布材料または皮革のカバーである張り材またはトリムと、ｂ）通常は発泡体である変形可能なパッドと、ｃ）通常は逆Ｕ字型の金属のチューブである剛体フレームと、ｄ）背もたれ２０のベース部の近傍で垂直フレームの間に延びて車両の衝突時に乗員が背もたれ２０を突き抜けることを防止する構造上の横材（クロスメンバ）と、ｅ）通常は乗員人体の腰部領域を支持する変形可能なバスケットまたは膨張式バッグである任意のランバーサポートと、からなる。
【００８２】
デザインテンプレート１０は、座席１２の荷重のかかった曲線、および支持構造および拘束構造の位置、またはそれらの有無を示すため、異なる姿勢および異なる体の大きさに対して必要に応じて使用される。デザインテンプレート１０は好ましい胴体角度（表２および３）に応じて配置される。一般的に、直立姿勢は６°から１８°の範囲、中立姿勢は８°から２２°の範囲、および前かがみ姿勢は１２°から２６°の範囲となる。ＩＤポイントは、乗員人体が直立姿勢から前かがみ姿勢に変化する際に座席クッション１８から背もたれ２０に伝達される荷重の変化によって画定される傾斜面上に位置する。座席クッション１８の傾斜は大腿部角度（表２）によって画定される。
【００８３】
デザインテンプレート１０を用いて自動車のための座席１２を設計する本発明による方法を開示する。一般的に、この方法は、直立姿勢、中立姿勢または前かがみ姿勢の１つの姿勢をとる大型の男性、中型の男性および小型の女性からなるグループのうちの１つである胴体部セクション２２を有するデザインテンプレート１０を提供するステップを含む。この方法は、所定の種類の車両に基づいて車両パッケージにおける乗員収容基準を確立し、車両にデザインテンプレート１０を配置して、車両パッケージ基準を示す車両の変形可能な座席クッション１８および変形可能な背もたれ２０を有する座席１２上に各デザインテンプレート１０を収容する座席位置を画定するステップを含む。この方法はまた、肩、ＳＵ、ＬＵ、ＢＵ、ＩＤＵおよびＴＵで座席１２上に後述する無荷重パッチ１６０を含むグループの少なくとも１つを画定するステップを含む。この方法はさらに、背もたれ高さ、座席クッション長さ、ヘッドレスト位置、肩パッチ１６０、胸部パッチ１６０、腰部パッチ１６０、噛合線パッチ１６０、坐骨パッチ１６０、大腿部パッチ１６０、座席クッションボルスタ（例えば、フェンダ）および座席サスペンションを含むグループから少なくとも１つをデザインテンプレート１０に応じて座席１２に画定するステップを含む。
【００８４】
背もたれ高さ
この方法は、デザインテンプレート１０に応じて座席１２に背もたれ高さを画定するステップを含む。
【００８５】
１．背もたれ高さは、後述する肩パッチの上部の高さよりも低いものであってはならない。
【００８６】
ヘッドレスト位置
この方法は、デザインテンプレート１０に応じて座席１２にヘッドレスト位置を画定するステップを含む。
【００８７】
１．直立姿勢をとる大型の男性の胴体部セクション２２の頭部の重心位置における後頭部が、ヘッドレストの最も低い最大高さを画定する。
【００８８】
２．直立姿勢をとる小型の女性の胴体部セクション２２の後頭部が、ヘッドレストの最前位置を画定する。
【００８９】
肩パッチ
この方法は、デザインテンプレート１０に応じて座席１２に肩パッチ１６０を画定するステップを含む。
【００９０】
１．大型および中型の男性からの最高および最低Ｔ４位置が、Ｔ４パッチ１６０の領域を画定する。一般的に、デザインテンプレート１０の直立姿勢をとる大型の男性におけるＴ４位置および前かがみ姿勢をとる中型の男性におけるＴ４位置が、限界を画定する。
【００９１】
胸部パッチ
この方法は、デザインテンプレート１０に応じて座席１２に胸部パッチ１６０を画定するステップを含む。
【００９２】
１．すべてのデザインテンプレート曲線からの最高および最低胸部荷重ポイント（ＳＵ）が、胸部パッチ１６０の領域を画定する。一般的に、デザインテンプレート１０の直立姿勢をとる大型の男性におけるＴ８でのＳＵおよび前かがみ姿勢をとる小型の女性におけるＴ８が、限界を画定する。
【００９３】
腰部パッチ
この方法は、デザインテンプレート１０に応じて座席１２に腰部パッチ１６０を画定するステップを含む。
【００９４】
１．すべてのデザインテンプレート曲線からの最高および最低腰部荷重ポイント（ＬＵ）が、腰部パッチ１６０の領域を画定する。一般的に、デザインテンプレート１０の直立姿勢をとる大型の男性におけるＬ４でのＬＵおよび前かがみ姿勢をとる小型の女性におけるＬ４が、限界を画定する。
【００９５】
２．背もたれ２０の変形可能なパッドの構造力学は、直立姿勢をとる大型の男性の胴体部セクション２２に対してＴ１２°で、また直立姿勢をとる大型の男性の胴体部セクション２２に対してＳ１°でパッドが容易に曲がるように設計されている。
【００９６】
３．調節可能なランバーサポートの水平移動は、占有された座席において最も高いＬ４を有する胴体部セクション２２および最も低いＬ４を有する胴体部セクション２２に対して腰部パッチ１６０の中間点にある。
【００９７】
４．調節可能なランバーサポートの垂直移動は、腰部パッチ１６０の少なくとも全長であり、ここで胴体部セクション２２の最も低いＬ４および胴体部セクション２２の最も高いＬ４が、限界を画定する。
【００９８】
坐骨パッチ
この方法は、デザインテンプレート１０に応じて座席１２に坐骨パッチ１６０を画定するステップを含む。
【００９９】
１．上記各デザインテンプレート１０に対して座席たわみを考慮した後、空座席の表面上に小型の女性、中型の男性および大型の男性のデザインテンプレート１０について各「ＩＤ」３０の位置に最適なポイントを作成する。空座席の表面上の坐骨パッチ１６０は、座席１２の空座席表面上のすべての「ＩＤ」３０の位置に最適な線である。
【０１００】
大腿部パッチ
この方法は、デザインテンプレート１０に応じて座席１２に大腿部パッチ１６０を画定するステップを含む。
【０１０１】
噛合線パッチ
この方法は、デザインテンプレート１０に応じて座席１２に噛合線パッチ１６０を画定するステップを含む。
【０１０２】
１．すべてのデザインテンプレート曲線からの最高および最低噛合線荷重ポイント（ＢＵ）が、噛合線パッチ１６０の領域を画定する。一般的に、デザインテンプレート１０の直立姿勢をとる大型の男性における股関節２６でのＢＵおよび前かがみ姿勢をとる小型の女性における股関節２６が、限界を画定する。
【０１０３】
２．背もたれ２０内へ入り込む乗員人体の後方への移動を抑制する背もたれ２０における構造は、直立姿勢をとる大型の男性の胴体部セクション２２のＳ１、および中立姿勢をとる小型の女性の胴体部セクション２２のＳ１によって制限された領域内になければならない。
【０１０４】
３．非変形構造は、座席の硬さおよび生体機械的モデルによって推定されたあらゆる荷重によって画定されたｘ距離内で背もたれ２０内に設置される。
【０１０５】
座席サスペンション
この方法は、デザインテンプレート１０に応じて座席１２に座席サスペンションを画定するステップを含む。
【０１０６】
１．すべてのデザインテンプレート１０に対する胴体部セクション２２の最も前方のおよび最も後方の坐骨荷重ポイントＩＤＯが、座席サスペンションの領域を決定する。一般的に、前かがみ姿勢をとる大型の男性および直立姿勢をとる小型の女性のデザインテンプレート１０が、限度を画定する。
【０１０７】
２．座席サスペンションにかかる力は、各デザインテンプレート１０に対して胴体部の角度から決定される（図１３乃至１６）。
【０１０８】
防潜（アンチサブマリン）構造
この方法は、車両の衝突時に骨盤の前方への移動を防止する座席クッション１８の前部における領域を画定するステップを含む。
【０１０９】
１．座席クッション１８における防潜領域は、座席クッション１８の前部で座席サスペンションの最前ポイントと座席１２のフレームとの間に位置する。一般的に、この防潜領域は人体の重さによる垂直荷重を支持しないが、衝突した状況において乗員人体の前方水平方向移動を抑制する働きをする。従って、防潜領域は垂直方向の荷重に対しては抵抗が低いことが重要である。
【０１１０】
２．さらに、座席クッション１８における防潜領域は、座席クッション１８の前部で座席フレーム内に垂直のバリア有し、それによってデザインテンプレート１０の坐骨３０が水平方向に移動して座席クッション１８の前部を超えることを防止する。この地点で座席クッション１８に最も深く入り込むデザインテンプレート１０によって、座席フレーム内のこの垂直バリアの最低の高さが決定される。
【０１１１】
３．垂直バリアに対する力は、衝撃の条件および乗員人体の大きさによって決定される。従って、構造材料およびその強度は、自動車における拘束システムに作用する力に関して連邦および州規定に適合していなければならない。
【０１１２】
座席クッション長さ
この方法は、デザインテンプレート１０に応じて座席１２に座席クッション長さを画定するステップを含む。
【０１１３】
１．座席クッション長さは、小型の女性のふくらはぎの後側に接触する平面を超えてはならない。
【０１１４】
断面セクション
図１７Ａ乃至１９Ｆを参照すると、本発明によるデザインテンプレート１０の他の実施の形態が示されている。この実施の形態において、デザインテンプレート１０はまた、解剖学的な標識で胴体部セクション２２と協働して着席した環境における人間の乗員の収容および座席を設計、評価および測定するために用いられる三次元デザインテンプレートを提供する、全体として１００で示された、少なくとも１つの、好ましくは複数の断面セクションを含む。断面セクション１００は、小型の女性（図１７Ａ乃至１７Ｆ）、中型の男性（図１８Ａ乃至１８Ｆ）、および大型の男性（図１９Ａ乃至１９Ｆ）の人体サイズを正確な寸法で模擬または表現している。断面セクション１００は、乗員人体の断面を表すのに適した材料（メディア）で製作されている。例えば、この材料は、電子的なもの、紙、木、プラスチック等であり得る。尚、断面セクション１００および胴体部セクション２２が剛体材料で作成された場合、これらセクション１００および２２がその内部にスロットまたは切り出し（図示せず）を有して三次元形状に組み立てられることができる。
【０１１５】
デザインテンプレート１０の断面セクション１００は、デザインテンプレート１０に画定される特定の解剖学的な標識または位置（Ａ、Ｓ、Ｌ、Ｂ、ＩＤおよびＴ）で座席１２の曲線を示す。デザインテンプレート１０の中心線曲線におけるこれらの解剖学的な標識が示す位置は、力を算出して各位置での座席１２の座席たわみの量を推定することが可能となる地点である。これらの断面セクション１００を加えることによって、デザインテンプレート１０は、座席１２の占有されたおよび占有されていない自由な座席の曲線の形状をより正確に画定する。これらの断面セクション１００は、体と座席との間の境界面の形状および重要な骨格の標識を示す。
【０１１６】
デザインテンプレート１０の断面セクション１００は、乗員の人体の６つのセクションを示す。即ち、４つは胴体部の断面で、背もたれ２０の開発を支援するものであり、２つは骨盤および大腿部における下半身の断面で、座席１２の座席クッション１８の開発を支援するものである。断面セクション１００は、
図１７Ａ、１８Ａ、１９Ａにそれぞれ示されるように、背の臀部領域において胴体部を水平方向に貫く股関節におけるセクション１０２、１０２’、１０２”または「Ｂ」、
図１７Ｂ、１８Ｂ、１９Ｂにそれぞれ示されるように、肩甲骨の先端または胴体サポートのための胸部の近傍における水平方向のＴ８でのセクション１０４、１０４’、１０４”または「Ｓ」、
図１７Ｃ、１８Ｃ、１９Ｃにそれぞれ示されるように、臀部領域の骨盤坐骨を垂直方向に貫くセクション１０６、１０６’、１０６”または「ＩＤ」、
図１７Ｄ、１８Ｄ、１９Ｄにそれぞれ示されるように、ランバーサポートのための腰部領域において水平方向のＬ３でのセクション１０８、１０８’、１０８”または「Ｌ」、
図１７Ｅ、１８Ｅ、１９Ｅに示されるように、肩の三角筋の最も幅の広い部分の近傍における水平方向のＴ４でのセクション１１０、１１０’、１１０”または「Ａ」、および
図１７Ｆ、１８Ｆ、１９Ｆにそれぞれ示されるように、大腿部の重心（ＣＧ）領域でのセクション１１２、１１２’、１１２”または「Ｔ」、
である。尚、断面セクション１００には、乗員の断面形状を測定することが要求される。また、体内組織は変形可能であるため、特にＢ、ＩＤ、ＴおよびＬのセクションでは、変形した組織の形状を測定することが重要である。
【０１１７】
体の横断形状と乗員の体の大きさとを関連づけるために、デザインテンプレート１０の胴体部セクション２２は乗員の矢状面に沿って画定され、このように見た場合に最も重要な寸法である身長に基づいている。デザインテンプレート１０の断面セクション１００については、形状は重量に基づいているため、例えば、大型の男性の断面セクション１０２”、１０４”、１０６”、１０８”、１１０”、１１２”では、大きな身長と大きな体重の組み合わせたデータが示される。即ち、胴体部セクション２２における大きさの範囲（スペクトル）の小さな方の端と大きな方の端にある個体は、実際に人口のパーセンタイルでの小さな方および大きな方の個体を示す。即ち、例えば、小型の女性の胴体部セクション２２を小型の女性の断面セクション１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２と組み合わせることによって、小型の女性は人口のおよそ２．５％であることが示される。同様に、例えば、大型の男性の胴体部セクション２２を大型の男性の断面セクション１０２”、１０４”、１０６”、１０８”、１１０”、１１２”と組み合わせることによって、大型の男性は人口のおよそ９７．５％であることが示される。
【０１１８】
姿勢に関して、断面セクション１００に対する、直立姿勢、中立姿勢および前かがみ姿勢の間の相違についての分析を行った。形状の差異は小さいと分かったため、デザインテンプレート１０の断面セクション１００は中立姿勢の測定に基づいているが、直立および前かがみ姿勢に対しても適用可能である。
【０１１９】
脊椎レベルに加えられる力に関して、上述した脊椎レベルを超える胴体部の形状は小さいため、Ｔ８での形状はＴ６およびＴ１０での形状と同様であり、大きさの大小の相違は断面形状の結果としての体の形状のわずかな相違に比較して遥かに重要である。
【０１２０】
断面セクション１００は、着席した乗員人体に関連した骨格標識の印を含む。例えば、Ｂ断面セクション１０２、１０２’、１０２”は、股関節１１６を有する大腿骨頭１１４、およびその間に接続された線軸を含む。Ｂ断面セクション１０２、１０２’、１０２”はまた、乗員人体の骨盤上部における最前部の印を含み、これはポイントＡ１１８の上前腸骨棘（ＡＳＩＳ）である。Ｂ断面セクション１０２、１０２’、１０２”はさらに、骨盤結合１２０を示す印を含む。尚、股関節１１６はＳＡＥ座席設計の慣習ではＨポイントと呼ばれる。また、股関節１１６は、乗員人体の大腿部を骨盤に接続する球窩関節である。さらに、股関節１１６は胴体部セクション２２の股関節２６に対応し、セクション１００とセクション２２との間の他の同様の印は互いに対応している。
【０１２１】
他の例において、Ｓ断面セクション１０４、１０４’、１０４”は、その後側に沿って付けられた脊椎１２２等の脊椎標識を含む。脊椎１２２は、Ｃ７を示す頚部（頸椎）と、ポイントＳと呼ばれるＴ２、Ｔ４、Ｔ６、Ｔ８、Ｔ１０、Ｔ１２を示す胸部（胸椎）と、ポイントＬと呼ばれるＬ１乃至Ｌ５をそれぞれ示す腰部（腰椎）と、Ｓ１を示す仙骨（脊椎を骨盤に連結する）と、のためのものである。Ｓ断面セクション１０４、１０４’、１０４”は、ポイントＳＢ１２４によって示される肩甲骨の印を含む。
【０１２２】
さらに他の例において、ＩＤ断面セクション１０６、１０６’、１０６”は、股関節１１６を有する大腿骨頭１１４、およびポイントＡ１１８の上前腸骨棘（ＡＳＩＳ）を示す印を含む。ＩＤ断面セクション１０６、１０６’、１０６”はまた、骨盤１２６を示す印を含む。ＩＤ断面セクション１０６、１０６’、１０６”は、占有された座席の境界面曲線へ投影した坐骨結節の最下点としてのポイントＩＯ１２８を示す印を含む。ＩＤ断面セクション１０６、１０６’、１０６”はさらに、腰部角度のための均等目盛１２９を示す印を含む。
【０１２３】
さらに他の例において、Ｌ断面セクション１０８、１０８’、１０８”は、脊椎１２２を示す印を含む。
【０１２４】
さらに他の例において、Ａ断面セクション１１０、１１０’、１１０”は、脊椎１２２およびポイントＳＢ１２４を示す印を含む。Ａ断面セクション１１０、１１０’、１１０”は、肩関節ポイントＳＨ１３０を示す印を含む。Ａ断面セクション１１０、１１０’、１１０”は、上胸骨（胸骨の上部）を示す印を含む。
【０１２５】
さらなる例において、Ｔ断面セクション１１２、１１２’、１１２”は、大腿部角度のための均等目盛１３４を示す印を含む。
【０１２６】
歪みストリップ
図２４を参照すると、後述する測定を支援する歪み（ストレイン）ストリップ１５０を作成した。歪みストリップ１５０は、所定の厚さ（０．１５ｍｍ）および所定の幅および長さ（１８ｍｍ×９１４ｍｍ）を有するステンレス鋼等の金属材料で作成された。歪みストリップ１５０には、所定の数の、好ましくは２４の歪みゲージ１５２（２要素９０°「Ｔ字形」ロゼット７．９ｍｍ×７．９ｍｍ）が取り付けられた。歪みゲージ１５２は、歪みストリップ１５０上に例えば２５ミリメートル（２５ｍｍ）の所定の間隔で取り付けられた。尚、距離ｓは歪みストリップ１５０の歪みゲージ表面に沿って測定される。
【０１２７】
一実施の形態において、各歪みゲージ１５２の２つの要素は、ブリッジ完成レジスタ（図示せず）がおよそ２ｍ離れて増幅器（図示せず）内に配置された半ホイートストンブリッジ構造で接続されている。ノイズは共通モードが高いと考えられたため、ブリッジで解除された。歪みゲージ１５２の熱特性を歪みストリップ１５０の熱特性と対応させ、温度ドリフトによる歪みの影響もブリッジで解除された。
【０１２８】
曲率および歪み
歪みストリップ１５０を同質材料の薄いストリップと仮定して、曲げ歪みεは、局所曲率およびたわみの二次導関数、
【数１】
2005514689.tif 000008
と関係づけられる。ここで、ｓは歪みストリップ１５０の中心線に沿った位置（図２５）であり、ｈは歪みストリップ１５０の厚さの半分であり、Ｒはｓでの曲率半径であり、ｖ（ｓ）は歪みストリップ１５０の元の変形していない状態からのたわみである。従って、ε（ｓ）を与えると、曲率半径を決定することができる。小さな歪みでは、ｖ（ｓ）〜ｚ（ｘ）およびε（ｓ）〜ε（ｘ）であるので、ε（ｘ）＝ｚ”（ｘ）となる。尚、（ｘｉ、ｚｉ）、（ｘ’ｉ、ｚ’ｉ）、ｚ”ｉおよびｚ”ｉ＋１が既知（ここでｚ”ｉ＝εｉおよびｚ”ｉ＋１＝εｉ＋１）であれば、（ｘｉ＋１、ｚｉ＋１）の位置を決定することができる。また、変形によってｘ値（即ち、ｘｉ、ｘｉ＋１およびｘｎ）はｘ軸に沿って新たな位置へ移動する。
【０１２９】
２点の間の歪みが一定であると仮定し、且つ位置および一次導関数が前記２点の１つで既知であるならば、（ｘ、ｚ）の形状を決定することができる。歪みストリップ１５０のｚ（ｘ）を三次スプライン（三次式近似）として表すと、
【数２】
2005514689.tif 000009
となり、ここでｚ”＝ε（ｘ）である。三次スプラインのノード「ｉ＋１」では、
【数３】
2005514689.tif 000010
と仮定される。式（２）は行列形式で、
【数４】
2005514689.tif 000011
と書くことができる。ここで、
【数５】
2005514689.tif 000012
および
【数６】
2005514689.tif 000013
である。ｚｉ、ｚ’ｉ、ｚ”ｉ、ｚ”ｉ＋１、ｘｉおよびｘｉ＋１が既知であれば、三次スプラインの式を決定することができる。図２５の試験は、ｘｉ＋１をｘｉおよびｚ’ｉの関数、
【数７】
2005514689.tif 000014
として推定することができることを示す。ここで、歪みストリップ１５０が変形していない場合、ｓはｘｉとｘｉ＋１との間の距離である。
【０１３０】
ｘｉ＋１を推定した後、行列［Ｘｉ］の逆行列を計算することによって変数［ａｉ、ｂｉ、ｃｉ、ｄｉ］を解くことができる。次に、式（２ａ）を用いてｚｉ＋１を解き、式（２ｂ）を用いてｚ’ｉ＋１を解く。このプロセスを繰り返して、歪みゲージ１５２のすべてのポイントに対して（ｘｉ、ｚｉ）の初期推定値を与える。尚、既知のポイントに近い歪みゲージ１５２に対する初期推定値は良好であるが、誤差が増大し且つ累積するため、既知のポイントから離れた歪みゲージ１５２に対しては、次第に質の悪い歪みストリップ１５０のたわみの推定値を与えてしまう。
【０１３１】
この方法は、２つのステップからなるプロセス、すなわち、
ａ）初期の左から右および右から左への推定値の加重平均、および
ｂ）ステップａ）による値を過剰決定の式に用いて、以下のような４つの歪みゲージポイントからなる連続的なグループに対して合わせられた５次スプラインを用いて各歪みゲージ１５２のたわみ（ｚ値）のより良い推定を行うこと、
によって改良されている。
【数８】
2005514689.tif 000015
ここで、ｉはｉ番目の歪みゲージ１５２を示している。歪みストリップ１５０の中央にあるノードには、連続条件で式（６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｆ、６ｉ、６ｊ、６ｋ、６ｌ）を組み合わせて用いる。歪みストリップ１５０の始めまたは終わりにあるノードには、ｚ、ｚ’および、ｚ”の既知の値を用いる。尚、上記の一般的なノードの式から、完全な一組の過剰決定式を展開した。
【０１３２】
測定
着席した乗員の曲線形状は荷重に伴って変化するため、姿勢および脚部の位置は重要な役割を果たす。三次元デザインテンプレート１０は、着席した姿勢に対して歪んだ形状に変形可能な組織を有する、小型の女性、中型の男性および大型の男性の３つの体のタイプのために開発された。その結果、これらの断面セクション１００は、３つの体のタイプ（大型の男性（９５パーセンタイル）、中型の男性（５０パーセンタイル）および小型の女性（５パーセンタイル））の各々に対しておよそ２０人の乗員人体の測定に基づいている。合計３９人の男性乗員および２２人の女性乗員を募集して測定した。運転姿勢を模擬し且つ計測および測定を可能とするため、座席１２は、中型の自動車（図示せず）から取ったヒールポイントからＩＤ３０およびＩＤ３０からハンドルまでの寸法で構成した。乗員の断面を一人ずつ測定し、解剖学的標識を測定し、断面の相対的位置を再構成することができた。
【０１３３】
大腿部および臀部形状の測定
座席１２は、座席クッション１８および背もたれ２０の両方に発泡パッドを有する。この構成において、座席クッション１８のシートパンをおよそ８０度（８０°）傾斜させ、背もたれ２０をおよそ１８０度（１８０°）の背面角で取り付けた。発泡パッド（厚さ１００ｍｍ、幅および長さ４５０ｍｍ×５５０ｍｍ）を座席クッション１８および背もたれ２０の上に設置した。歪みストリップ１５０を組み込んだ圧力マットおよび歪み形状測定システムを座席クッション１８および／または背もたれ２０の上に設置した。乗員は平坦な発泡クッションに座り、大腿部および臀部の形状を、乗員が中立姿勢で且つ大腿部の角度がおよそ７度（７°）および膝の角度がおよそ１３５度（１３５°）で座った状態で測定した。歪みストリップ１５０を適切な解剖学的標識（Ａ  Ｔ４；Ｓ  Ｔ８；Ｌ  Ｌ３；Ｂ  股関節；ＩＤ  坐骨；Ｔ  大腿部の重心）の高さに配置した。圧力マットの位置、歪みストリップ端点および関連する解剖学的標識と同様に圧力マットのデータを記録し、すべて三次元座標測定器（ＣＭＭ）（図示せず）を用いて測定した。さらに、ＣＭＭを用いて座席１２より上の体の断面の一部を測定し、歪みストリップ１５０によるデータをＣＭＭ測定値と組み合わせることによって、完全な断面セクション１００を作成した。例えば、胸部のＳ断面セクション１０４、１０４’、１０４”は歪みストリップ１５０を用いて測定して乗員の一部の形状を背もたれ２０と対比して決定した。乗員の前部をＣＭＭを用いて測定した。２つの形状を組み合わせて１つの連続曲線にした。
【０１３４】
この測定方法を使用して、それぞれＡ、Ｓ、ＬおよびＢ断面セクション１１０、１１０’、１１０”、１０４、１０４’、１０４”、１０８、１０８’、１０８”、および１０２、１０２’、１０２”の形状を直立姿勢、中立姿勢および前かがみ姿勢の乗員に対して測定した。ＳおよびＬ形状を乗員ごとに直立姿勢、中立姿勢および前かがみ姿勢の３つで比較した。この場合も、乗員間での相違と比較して相違は小さなものであった。個々の人間の乗員の断面セクションは姿勢の変化によってほとんど変化することはないが、乗員間での相違は大きくなる可能性がある。尚、姿勢の変化による断面形状の小さな変化に集中することではなく、平均的な中立形状を決定することを主眼としている。
【０１３５】
坐骨／臀部領域の断面は、ＡＳＩＳポイントおよび坐骨結節に対応して画定された。この面は、左右のＡＳＩＳ、股関節および坐骨結節を含む。坐骨ポイントの位置を測定した。一般的に、ピーク圧力の領域を確認するための圧力マットを用い、且つその圧力マットをＡＳＩＳポイントに対応して配置して坐骨結節の位置を確認することによって、水平面におけるＡＳＩＳに対応した坐骨結節の位置を推定した。尚、坐骨ポイントの垂直方向位置は、ＡＳＩＳから坐骨ポイントまでの距離を把握した上で決定される。
【０１３６】
大腿部の断面は、大腿部の重心（ＣＧ）で股関節から膝関節に対応して画定された。膝関節の中心は、大腿部の中間の上顆および横方向の上顆の中間点として画定された。大腿部広がり角度は、中央矢状面からの膝と腰の間の線によって形成された角度として画定された。
【０１３７】
胴体部断面測定
胴体部セクション２２の断面セクション１００は、Ｔ４、Ｔ８、Ｌ４およびＳ１の脊椎レベルの胴体部領域に対する４つのレベルで構成された。胴体部断面は、背もたれのある状態および背もたれのない状態で測定されて、背もたれが背の組織の形状に与える影響を決定した。尚、代表的な乗員からの未加工データは、データ収集方法の決定に関連した特定のポイントを示すものである。
【０１３８】
背もたれのある場合および背もたれのない場合での胸部および腰部断面の未加工データが図２６に示されている。図２６において、背もたれのある場合および背もたれのない場合での乗員Ｔ８断面の測定を行った。胴体部では、背の組織に形状に対して背もたれは測定可能な影響を及ぼさなかった。従って、背もたれのない状態で胴体部断面を測定した。
【０１３９】
姿勢（即ち、直立姿勢、中立姿勢および前かがみ姿勢）が背部、臀部および大腿部形状に与える影響を１１人の乗員について調査した。図２７は、中立、直立および前かがみ姿勢で乗員を測定した場合のＴ８断面に対する姿勢の変化の影響を示す。姿勢による断面背部組織形状の測定可能な変化は見られなかった。尚、体の大きさによる形状の変化が大きいのと比較して、姿勢変化による断面形状の相違は小さい。
【０１４０】
図２８を参照すると、２つの発泡体の種類での臀部の形状が示されている。臀部の形状は両方の発泡体の種類で同様である。Ｑ３１（柔らかい）発泡体はより深く沈むため、固定ｚ値によって形状を調節してＱ５１発泡体の臀部の形状の位置に対応させる。尚、これらの形状は一人の乗員による３つの測定値の平均である。
【０１４１】
図２９を参照すると、ボルスタのある場合およびボルスタのない場合での臀部断面形状の変化が示されている。このグラフは、ボルスタのある場合およびボルスタのない場合での一人の乗員の３つの測定値の平均を示している。尚、ボルスタの領域では組織の形状に大きな変化が見られる。
【０１４２】
断面の定義
Ａ、Ｓ、ＬおよびＢ断面セクション１００をＴ４、Ｔ８、Ｌ４および股関節を示す解剖学的標識において測定し、股関節軸から肩関節の軸およびそれらの各解剖学的標識に対応して方向付けた。デザインテンプレート１０上では、胴体部角度は垂直線に対する腰と肩の間の線の関係によって決定される。従って、所定の断面は荷重に耐えると共に、その領域より上および下のいくつかの脊椎を表すものでなければならないと仮定した。断面セクション１００は、図２０のＴ８に示されるような各骨の標識に原点を有する以下のような座標系に応じて画定される。  
ｚ軸は、腰肩間の線の矢状面への投影に平行している。  
ｘ軸は、前方向において腰肩間の線と直交し、且つ中央矢状面上にある。  
ｙ軸は、右手座標系を形成するｚ軸およびｘ軸の外積（クロスプロダクト）として定義される。  
Ｔ４、Ｔ８、Ｌ４および股関節での断面セクションは、矢状面に向かって倒れた腰肩間の線と各断面が直交するように、画定される。
【０１４３】
大腿部および臀部形状を、座席パン１８および背もたれ２０上に発泡体を有する座席１２を用いて測定した。乗員は、足をフットレストの上、手をハンドルの上、脊椎は中立姿勢で、膝の角度はおよそ１３５°という状態で配置された。歪みストリップ１５０は、この歪みストリップ１５０が大きな圧力マットよりも上にある状態で、測定に適した位置（ＩＤまたはＴ断面以下が適切）に配置された。圧力マットおよび歪みストリップ１５０の位置と同様に圧力マットのデータを記録した。座席発泡体と接触していない体の部分の大腿部または骨盤の形状は、ＣＭＭを用いて測定した。
【０１４４】
ＩＤ断面
坐骨／臀部領域の断面は、ＡＳＩＳポイントおよび股関節に対応して画定された。この面は、図２１示されるように左右のＡＳＩＳおよび坐骨結節を含む。従って、腰部の最も幅の広い部分が含まれ、ＡＳＩＳポイントをシートベルト設計の検討材料に利用することができる。さらに、股関節１１６はＡＳＩＳ−ＩＤ線の矢状面への投影に沿っているため、股関節（Ｈ点）１１６が含まれる。
【０１４５】
１．ＺＩＤは、左右のＡＳＩＳを接続する線と直交している。
【０１４６】
２．ＹＩＤは、左右のＡＳＩＳポイントによって画定される。
【０１４７】
３．ＸＩＤは、右手座標系を形成するＺＩＤおよびＹＩＤの外積として定義される。
【０１４８】
大腿部断面
大腿部の断面は、股関節から膝関節までの距離の９分の４の所で、Ｈ点から膝関節までの線に対応して画定される。膝関節の中心は、大腿骨の中間の上顆および横方向の上顆の中間点として画定された。大腿部断面座標軸は以下のように画定された。  
１．ＺＴｅｇは、座席１２のＺ軸と平行である。  
２．ＸＴｅｇは、ＺＴｅｇと直交し、且つ中央矢状面上にある。  
３．ＹＴｅｇは、右手座標系を形成するＺＴｅｇおよびＸＴｅｇの外積として定義される。  
Ｙ’Ｄ
大腿部広がり角度は、図２２に示されるように、中央矢状面からの膝と腰の間の線によって形成された角度として画定された。
【０１４９】
骨標識
デザインテンプレート１０の各断面セクション１００について、関連する骨標識を測定し、断面セクション１００上に描写した。各断面セクション１００に含まれる標識は以下のとおりである。  
ＳおよびＡ断面セクション１０４および１１０は、そのレベルが脊椎１２２によって示された棘突起およびポイントＳＢ１２４によって示された肩甲骨の下端を有する。  
Ｌ断面セクション１０８は、脊椎１２２によって示された下部腰椎の棘突起を有する。  
Ｂ断面セクション１０２は、股関節１１６、仙骨、ＡＳＩＳポイントＡ１１８、および大転子および大腿骨頭１１４の輪郭を有する。  
ＩＤ断面セクション１０６は、ＡＳＩＳポイントＡ１１８、股関節１１６、ＩＤポイント１２８および大転子を有する。  
Ｔ断面セクション１１２は、骨標識はなく、大腿部の組織の変形した形状のみを示している。
【０１５０】
関連する骨の輪郭は、脊椎１２２、骨盤１２６および大腿部１１４の輪郭を含み、断面セクション１００上に含まれる。尚、これらの輪郭は、所定の体の大きさについての様々な断面セクション１００での骨の形状を正確に表している。これらの形状を得る方法を以下に説明する。
【０１５１】
骨盤１２６に関して、骨盤形状はＦＡＡ骨盤研究のデータに基づいている。平均的な中型男性の骨盤形状は、１９８２年のＲｅｙｎｏｌｄｓらによって測定された骨盤の標識を平均化して得、平均的な中型女性の骨盤は、１９８２年のＲｅｙｎｏｌｄｓらによって測定された骨盤の標識を平均化して得た。大型の男性の骨盤は中型男性骨盤から拡大させ、小型の女性の骨盤は中型女性骨盤から縮小させた。尚、輪郭は、左右のＡＳＩＳおよび左右の坐骨結節を貫通する断面を通る骨盤を示している。
【０１５２】
大腿骨頭１１４に関して、大腿部の断面は、平均的なまたは中型の男性乗員の大腿骨位置と同じ位置で大腿骨を測定することによって設定した。大腿骨の断面は、骨盤の断面と同一であった。従って、大腿骨頭１１４および大転子の輪郭は自動車を運転する姿勢を表す。さらに、これら輪郭は変形した軟組織に対する骨を正確に表している。大腿骨頭１１４の直径を尺度因子として用い、且つＦＡＡ骨格データを中型男性および中型女性の大腿骨形状の描写として用いて、大腿骨形状のスケーリングを行った。ＦＡＡ骨格データによるデータの検証によって、男女差は、大腿骨の頭部／頸部／転子領域の形状にはなかったが、大腿骨の頸部と軸部との角度にあったことが判明した。測定された単一の大腿骨の頭部の大きさおよび頸部長さは、縮尺を除いてＦＡＡ骨格データによるデータを表していた。尚、大腿骨形状をスケーリングして中型の男性、大型の男性および小型の女性を表した。
【０１５３】
脊椎１２２については、代表的な脊椎断面を断面解剖標準（レファレンス）線源から得た。断面をスケーリングして脊椎測定値を平均した。平均値は中型男性の断面に使用され、脊椎１２２の幅に対する断面の幅（Ｙ軸最大幅）の割合に基づいて大型の男性および小型の女性用にスケーリングされた。
【０１５４】
肩甲骨に関して、対応するＳ断面セクション１０４、１０４’、１０４”上に含まれる、各乗員および各体の大きさ（大型の男性、中型の男性および小型の女性）の平均に対して、体表面から５ｍｍオフセットされた断面セクション１０４、１０４’、１０４”の穴によって肩甲骨の先端を測定した。
【０１５５】
断面形状の平均
比較可能な座標がすべての乗員に対して用いられるように、各断面セクション１００のデータを解剖学的基準を参考に回転させた。体の大きさには差異があるため、また手で測定を行ったため、各断面セクション１００の測定ポイントの数がそれぞれの乗員で異なっている。従って、１人の乗員からの過剰なデータと他の乗員からのまばらなデータとの平均による偏りを減少させる必要があった。まずおよそ５度（５°）のきざみ幅で放射状に乗員ごとのデータを平均化することによって、各乗員の各断面セクション１００が同一の数のデータポイントを有するように、各断面セクション１００のデータポイントの数を減少させた。尚、欠測値は線形補間した。
【０１５６】
断面セクションのスケーリング
適切な断面セクション１００のために、上述した形状を、大型の男性（９５パーセンタイル）、中型の男性（５０パーセンタイル）および小型の女性（５パーセンタイル）を正確に表す寸法にスケーリングする寸法に尺度因子を発展させた。断面の寸法を画定する場合、統計的に重要な唯一の変数は体重であり、身長は断面形状と無関係である。体重の関数としての変数の回帰方程式および対応する相関係数（Ｒ２）は表６に示される。各断面セクション１００の回帰寸法に対応するように平均形状をスケーリングする。これは次の３つのステップで行われた。  
１．体重を唯一の変数として、特定の断面に対する乗員データによる回帰方程式を展開した。  
２．回帰方程式を使用して１９８８年の米軍の人体測定調査による９５、５０および５パーセンタイルの体重を用いることにより、特定の断面セクション１００に対する大型の男性、中型の男性および小型の女性の寸法を推定した。  
３．平均形状を各断面セクションの回帰寸法に対応するようにスケーリングした。
【表６】
2005514689.tif 000016
【０１５７】
デザインテンプレートおよび軍の人体計測の乗員に対して、身長、体重および特定の人体計測による比較を行った。デザインテンプレートの小型の女性（１５８２．７ｍｍおよび５７．０８ｋｇ）および中型の男性（１７８３．７ｍｍおよび７７．８ｋｇ）は対応する軍の５パーセンタイル、５０パーセンタイルのものよりもやや背が高く且つ体重が重く、デザインテンプレートの大型の男性（１８１９．２ｍｍおよび９２．１１ｋｇ）は軍の９５パーセンタイルのものよりもやや背が低く且つ体重が軽い。Ｔ８、Ｌ４およびＩＤでの幅を、軍データの胸幅、胴幅および腰幅と比較した。尚、測定方法および測定の位置は２つの研究間でやや異なり、また２つを比較することは適切ではないので、これらの測定値にはパーセンタイル値を与えない。
【０１５８】
上記回帰方程式を用いて断面セクション１００のスケーリングを行った。例えば、Ｓ断面セクション１０４”をスケーリングするために、１９８８年軍の人体測定調査による重い体重を男性のＴ８回帰方程式に使用した。次に、図１９Ｂに示されるようなＳ断面セクション１０４”のスケーリングを行い、幅を大型男性の体重に対して推定されたものと対応させた。尚、体重を用いてすべての断面セクション１００をスケーリングした。
【０１５９】
軍の人体測定データの回帰方程式を検証したところ、断面の幅の寸法は体重と強い相関関係があり、身長とは統計的に重要な関係がないことが明らかとなった。尚、断面寸法を画定する観点からは、統計的に重要な唯一の変数は体重であり、身長は断面形状と無関係である。
【０１６０】
骨盤および大腿骨の形状
前述したようにＦＡＡ骨格データにおけるデータを平均することによって、平均的な骨盤形状を性別に決定した。平均的な男女の骨盤１２６が図１７Ａ乃至１９Ｆに示されている。適切な断面セクション１００の平均的な大腿骨頭１１４が図１７Ａ、１７Ｃ、１８Ａ、１８Ｃ、１９Ａおよび１９Ｃに示されている。
【０１６１】
最終形状
最終形状をＣＡＤプログラム（ＡｕｔｏＣＡＤ）で作成して、実寸大の断面セクション１００の作成を可能とした。外側の形状に加えて、骨標識および適切な骨格構造の輪郭を最終形状に含めた。所定の大腿部断面セクション１１２、１１２’、１１２”のために大腿部の広がりを推定する手段を作成するためさらなる設計が必要とされた。それぞれの断面の大きさ（小型の女性、中型の男性および大型の男性）について、大腿部の広がりをミリメートル（ｍｍ）単位（距離は除く、接触する両大腿部の位置はゼロ）で、および脚部の広がりの角度を示すスケールを作成した。脚部の広がりは、膝関節での大腿骨の中間点から股関節（Ｈ点）の中心および中央矢状面までの線の角度として画定される。この角度は図１７Ｆ、１８Ｆおよび１９Ｆに示されている。
【０１６２】
すべての断面セクション１００が図１７Ａ乃至１９Ｆに示されている。Ａ、Ｓ、Ｌ、Ｂ、ＩＤおよびＴ断面セクション１１０、１１０’、１１０”、１０４、１０４’、１０４”、１０８、１０８’、１０８”、１０２、１０２’、１０２”、１０６、１０６’、１０６”および１１２、１１２’、１１２”は、それぞれ図１７Ａ乃至１９Ｆに示されている。
【０１６３】
座席設計における断面セクションの使用
所定の範囲の乗員の断面セクション１００の組み合わせによって、座席１２に接触する乗員人体の三次元マップを作成する。このようにして作成された人体モデルのコレクションを座席設計のために組み合わせる場合、座席設計のために着席した乗員の個体数を示す。即ち、断面セクション１００が組み合わせられる場合、これらは座席１２上に全体的に１６０で示されるパッチを形成する。例えば、小型の女性のＴ断面セクション１１２を、それぞれ直立姿勢、中立姿勢および前かがみ姿勢からなるグループのうちの１つの姿勢をとる中型の男性のＴ断面セクション１１２’および大型の男性のＴ断面セクション１１２と組み合わせる場合、”Ｓ”でこれらすべての乗員を支持する座席１２の胸部領域が画定される。この領域を、図２３に示されるように座席パッチ１６０ｅと呼ぶ。異なる乗員間の類似点はこの環境における同一の解剖学的位置の類似したの作用に基づいているので、この座席パッチ１６０ｅの位置の相違は大きさおよび荷重の相違に基づくものである。例えば、すべての乗員は、座席パッチ１６０ｂの坐骨領域において骨盤１２６の耐荷重領域上に座る。しかし、乗員はそれぞれ座席１２のやや異なる位置に座るため、坐骨断面セクション１０６、１０６’、１０６”の組み合わせによって各乗員に対して同様に作用しなければならない座席１２上の坐骨パッチ１６０ｂが作成される。
【０１６４】
断面データを使用して断面セクション１００間に平滑な連続面を補間し、且つ境界面曲線２３ａを有する胴体部セクション２２および境界面曲線５１ａを有する大腿部セクション４４の制御手段として中心線の曲線を追跡することによって、胴体部、臀部および大腿部の三次元形状を作成した。
【０１６５】
座席設計逃げ面は、座席の硬さの条件によって定められるように各背部境界面曲線２３ａおよび大腿部境界面曲線５１ａのオフセット法線によって作成される。例えば、高硬度の（例えば硬い）座席は、低硬度の（例えば柔らかい）座席よりもオフセットを小さくしてもよい。逃げ面を用いて、あらゆるテンプレートと、座席１２を占有する際に体に接触する可能性のある座席構造との間の干渉を決定する。
【０１６６】
臀部および大腿部のための逃げ面を作成するために用いられるオフセットと比較して小さなオフセットを選択して、テンプレートの背部のために逃げ面を作成することができる。
【０１６７】
大腿部および臀部逃げ面を用いて、乗員と、例えば防潜構造を含むフレーム、トラック、または座席サスペンションを支持する剛体部品等の座席クッション１８を支持する剛構造体との間に要求される空間を画定する。これによって、座席１２に座る乗員と座席１２の構造体との間のオフセットから、体に外力が作用しても、座席トリム、発泡体およびサスペンションの変形面の下の非変形面に体が当たることなく、体が安全に移動することができる空間が形成される。
【０１６８】
背部逃げ面を用いて、乗員と、例えば背もたれフレーム、完全に引込まれた際のランバーサポート機構および乗員の移動を防止する非変形安全構造等の背もたれ２０を支持する剛構造体との間の空間を画定する。これによって、座席１２に座る乗員と座席１２の構造体との間のオフセットから、体に外力が作用しても、座席トリム、発泡体およびサスペンションの変形面の後ろの非変形面に体が当たることなく、体が安全に移動することができる空間が形成される。
【０１６９】
本発明を実例を挙げて説明した。尚、使用された用語は限定するものではなく、説明のための言葉として意図されたものである。
【０１７０】
上記説明を鑑みて本発明を様々に変形および変更することが可能である。従って、添付された請求の範囲内で、詳述した方法以外で本発明を実施してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１７１】
【図１】図１は、座席との作用関係において示され、中立姿勢の胴体部セクションを有する、本発明によるデザインテンプレートの立面図である。
【図２】図２は、図１のデザインテンプレートの直立姿勢の胴体部セクションを示す立面図である。
【図３】図３は、図１のデザインテンプレートの前かがみ姿勢の胴体部セクションを示す立面図である。
【図４】図４は、乗員人体の前部に対する図１のデザインテンプレートの立面図である。
【図５】図５は、乗員人体の側部に対する図１のデザインテンプレートの立面図である。
【図６】図６は、肩のポイントに対する目の位置を示す乗員人体の立面図である。
【図７】図７は、膝ベルト接触点に対する骨盤標識の角度を示す骨盤の立面図である。
【図８】図８は、膝ベルト接触点に対する骨盤標識の角度を示す、直立姿勢をした図１のデザインテンプレートの立面図である。
【図９】図９は、中立姿勢を示す図８と同様の図である。
【図１０】図１０は、前かがみ姿勢を示す図８と同様の図である。
【図１１】図１１は、デザインテンプレート標識に対する肩ベルト位置を示す図１のデザインテンプレートの立面図である。
【図１２】図１２は、図１のデザインテンプレートの立面図および座席の断面図である。
【図１３】図１３は、中立姿勢をとる小型の女性について座席クッションおよび背もたれの変形を示すグラフである。
【図１４】図１４は、中立姿勢をとる中型の男性について座席クッションおよび背もたれの変形を示すグラフである。
【図１５】図１５は、中立姿勢をとる大型の男性について座席クッションおよび背もたれの変形を示すグラフである。
【図１６】図１６は、典型的な柔らかい座席、中間の座席、および硬い座席について推定される力たわみ曲線である。
【図１７Ａ】図１７Ａは、図１のデザインテンプレートの小型の女性のための「Ｂ」断面セクションである。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、図１のデザインテンプレートの小型の女性のための「Ｓ」断面セクションである。
【図１７Ｃ】図１７Ｃは、図１のデザインテンプレートの小型の女性のための「ＩＤ」（即ち、骨盤）断面セクションである。
【図１７Ｄ】図１７Ｄは、図１のデザインテンプレートの小型の女性のための「Ｌ」断面セクションである。
【図１７Ｅ】図１７Ｅは、図１のデザインテンプレートの小型の女性のための「Ａ」断面セクションである。
【図１７Ｆ】図１７Ｆは、図１のデザインテンプレートの小型の女性のための左右大腿部重心（ＣＧ）断面セクションである。
【図１８Ａ】図１８Ａは、図１のデザインテンプレートの中型の男性のための「Ｂ」断面セクションである。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、図１のデザインテンプレートの中型の男性のための「Ｓ」断面セクションである。
【図１８Ｃ】図１８Ｃは、図１のデザインテンプレートの中型の男性のための「ＩＤ」（即ち、骨盤）断面セクションである。
【図１８Ｄ】図１８Ｄは、図１のデザインテンプレートの中型の男性のための「Ｌ」断面セクションである。
【図１８Ｅ】図１８Ｅは、図１のデザインテンプレートの中型の男性のための「Ａ」断面セクションである。
【図１８Ｆ】図１８Ｆは、図１のデザインテンプレートの中型の男性のための左右大腿部重心（ＣＧ）断面セクションである。
【図１９Ａ】図１９Ａは、図１のデザインテンプレートの大型の男性のための「Ｂ」断面セクションである。
【図１９Ｂ】図１９Ｂは、図１のデザインテンプレートの大型の男性のための「Ｓ」断面セクションである。
【図１９Ｃ】図１９Ｃは、図１のデザインテンプレートの大型の男性のための「ＩＤ」（即ち、骨盤）断面セクションである。
【図１９Ｄ】図１９Ｄは、図１のデザインテンプレートの大型の男性のための「Ｌ」断面セクションである。
【図１９Ｅ】図１９Ｅは、図１のデザインテンプレートの大型の男性のための「Ｂ」断面セクションである。
【図１９Ｆ】図１９Ｆは、図１のデザインテンプレートの大型の男性のための左右大腿部重心（ＣＧ）断面セクションである。
【図２０】図２０は、乗員人体のＴ８およびＬ３での「Ｔ」および「ＩＤ」断面セクションの方向の立面図である。
【図２１】図２１は、乗員人体の大腿部の方向および「ＩＤ」断面セクションの立面図である。
【図２２】図２２は、大腿部広がり角度の概略平面図である。
【図２３】図２３は、座席上のパッチの概略立面図である。
【図２４】図２４は、歪みストリップ設計の概略図である。
【図２５】図２５は、推定形状の概略図である。
【図２６】図２６は、背もたれがある場合とない場合の乗員のＴ８断面セクションを測定したグラフである。
【図２７】図２７は、中立、直立および前かがみ姿勢で測定した乗員のＴ８断面セクションに対する姿勢の変化の影響を示すグラフである。
【図２８】図２８は、２つのタイプの発泡体での乗員の臀部の形状についてのグラフである。
【図２９】図２９は、ボルスタがある場合とない場合の乗員の臀部断面形状の変化についてのグラフである。
【図１】
2005514689.tif 000017
【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１７Ｄ】
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【図１７Ｅ】
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【図１７Ｆ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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【図１８Ｄ】
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【図１８Ｅ】
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【図１８Ｆ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図１９Ｃ】
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【図１９Ｄ】
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【図１９Ｅ】
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【図１９Ｆ】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【国際調査報告】
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