Zusammenfassung
Das klassische Gebiet der ergonomischen Fahrzeuggestaltung ist das sogenannte Fahrzeugpackaging, das den Freiraum für Fahrer und Passagiere definiert. Umfangreiche SAE-Vorschriften sind hierfür entwickelt worden. Durch den Einsatz moderner digitaler Menschmodelle wird die Anwendung dieser Vorschriften ergänzt und teilweise neu definiert. Folgende Arbeitsfelder der fahrzeugbezogenen anthropometrischen Ergonomie werden im Detail dargestellt: Da Fahren prinzipiell nur im Sitzen stattfinden kann und oftmals lange Strecken zurückgelegt werden, sind an Sitze und Sitzposition höchste Anforderungen zu stellen. Über 90 % der für das Fahren aufzunehmenden Information geschieht über die Sicht. Deshalb hat die Gestaltung der technischen Elemente, die die Sicht beeinträchtigen und unterstützen können elementare Bedeutung. Auch Bedien- und Anzeigekomponenten müssen im sog. Seh- und Greifraum des Menschen untergebracht sein. Eine wichtige Rolle spielt weiterhin das Raumgefühl, das sich nicht nur auf den Fahrerarbeitsplatz, sondern auch auf den des Beifahrers sowie auf die zweite und dritte Sitzreihe bezieht. Besondere Aufmerksamkeit ist speziell unter dem Aspekt der Altersverschiebung der Bevölkerung dem Ein- und Ausstieg gewidmet. Hierfür sind verschiedene Modellvorstellungen entwickelt worden, mit deren Hilfe der Zugang zum Fahrzeug optimiert werden kann. Neben dem Fahren spielt für die Akzeptanz das Beladen des Fahrzeugs eine wichtige Rolle. Ein eigenes Unterkapitel ist der Berücksichtigung spezifischer Nutzergruppen, speziell älterer Fahrzeugnutzer und Kinder gewidmet. Das Kapitel wird abgeschlossen durch eine Betrachtung der sog. Handwerklichkeit, welche u.a. die Freude am Produkt und dessen Begehrlichkeit ausmacht.
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Notes
- 1.
Der Begriff Package in der Automobiltechnik ist von dem des Packaging & Labelling der Verpackungsindustrie zu trennen, wo sich Packaging auf die äußere Hülle, also die Verpackung bezieht, während im Automobilbau damit die Anordnung der inneren Komponenten bezeichnet wird.
- 2.
Beispiele für Fahrzeuge mit entgegen der Fahrtrichtung angeordneten Sitzen: Zündapp Janus 2. Sitzreihe (1957), Mercedes-Benz E-Klasse T Modell 3. Sitzreihe (BR210 1995), Loremo 2. Sitzreihe (Konzept 2006).
- 3.
MPV: Multi Purpose Vehicle; Mehrzwecklimousine.
- 4.
Mit statischen Vorgängen werden vor allem Haltungen bezeichnet, die sich im Gegensatz zu dynamischen Bewegungen weder zeitlich noch örtlich wesentlich ändern. Der Begriff der quasistatischen Vorgänge ist aus der Thermodynamik entliehen und bezeichnet eigentlich dynamische Vorgänge, die jedoch anhand diskreter statischer Situationen simuliert oder betrachtet werden. Oftmals ist die Zerlegung eines schnellen oder komplexen Bewegungsvorgangs eine praktikable Lösung, um Einzelaspekte eines Gesamtzusammenhangs zu betrachten und zu beschreiben.
- 5.
Parameter des Ein-/Ausstieges sind Körpergröße der Person, die Fahrzeuggeometrie (insbesondere die Größe der Einstiegsöffnung), die Einstiegssituation (z. B. Einengung durch benachbarte Fahrzeuge), aber auch verhaltensabhängige Gewohnheiten und unbewusste Bewegungsstrategien.
- 6.
Der SAE (Society of Automotiv Engineers) gibt ähnlich dem VDI (Verein Deutscher Ingenieure) Richtlinien heraus. Als „Stand der Technik“ spielen sie – wie die VDI-Richtlinien und die DIN-Normen – für die Zulassung von Fahrzeugen eine wichtige Rolle.
- 7.
Von der SAE zugrunde gelegt wird eine Prozedur, die das 95. Perzentil einer männlichen Population mit einer 95 % Beinlänge und 95 % Schuhlänge annimmt (siehe SAE J826, SAE J1100, SAE J1516 und SAE J1517).
- 8.
Als Hüftpunkt wird dabei der Drehpunkt des Oberschenkels im Torso der H-Punktmessmaschine definiert. Es ist darauf hinzuweisen, dass der mit der H-Punktmessmaschine gemessene Hüft-Punkt nicht mit dem einer realen Person übereinstimmt, da diese in Abhängigkeit von individuell anthropometrische Bedingungen und Bevorzugungen davon deutlich abweichende Haltungen einnimmt (es wurden Unterschiede im Bereich von 60 mm gemessen!).
- 9.
„-1“ bedeutet, dass es sich um die 1. (vordere) Sitzreihe handelt.
- 10.
Die Bezeichnung „Greenhouse“ kommt aus dem Bereich der Gärtnerei: Glasdächer über Gewächshäusern werden im englischen so bezeichnet. Der Begriff hat sich in den Bereich der Architektur ausgedehnt, wo künstliche im Inneren eines Gebäudes angelegte Landschaften durch ein großes Glasdach von der Außenwelt abgetrennt sind.
- 11.
Zurzeit laufen Verhandlungen zwischen der Firma Dassault und Human Solutions mit dem Ziel einer weiterreichenden Zusammenarbeit und Weiterentwicklung, um RAMSIS, das über weit umfangreichere Tools für die Fahrzeugentwicklung verfügt als Human Builder und das vor allem in der Fahrzeugindustrie eine weite Verbreitung gefunden hat, in das CATIA-System zu integrieren.
- 12.
Den in SAE veröffentlichten Formeln sind Perzentilwerte aus amerikanischen Tabellen der 70er Jahre zugrunde gelegt.
- 13.
Der Unterschied zu den Ergebnissen in Abb. 7.16 ist im Wesentlichen darauf zurückzuführen, dass hier von einem gegebenen Fahrzeugkonzept ausgegangen worden ist, während dort nur mit Einschränkungen weniger Restriktionen quasi auf der tabula rasa ein Fahrerhaltungskonzept entwickelt worden ist.
- 14.
Für Rennfahrzeugen werden nahezu polsterlose Sitzschalen verwendet, die exakt an das individuelle Körperprofil des Rennfahrers angepasst sind.
- 15.
In Analogie dazu würde niemand erwarten, dass es einen Schuh gibt, der für alle passt!
- 16.
Leider wird heute aufgrund der modularen Fahrzeugkonzepte häufig gegen diese Regel verstoßen. Wegen der mittelfristig hohen Flexibilität und Unempfindlichkeit des menschlichen Körpers werden Abweichungen bei Designbeurteilungen und Fahrversuchen zunächst nicht bemerkt.
- 17.
Dieser Betrachtungsweise liegt die Annahme zugrunde, dass ein Fahrzeug für den Linkslenkermarkt auf eine Anordnung für einen Rechtslenkermarkt umkonstruiert werden soll. Beim umgekehrten Betrachtungsfall können unter Umständen andere Begrenzungen und Einschränkungen auftreten und auch andere Baugruppen und -teile betroffen sein.
- 18.
Die verwendeten Fahrzeuge hatten Sitze mit einem aus heutiger Sicht relativ kleinen Verstellweg zwischen 114 und 137 mm. Zudem waren sie mit einer Sitzbank mit starren Lehnenwinkeln zwischen 22,5° und 26,5° ausgerüstet. Die Sitzverstellung war gegenüber der Horizontalen mit einem Winkel zwischen 7° und 15° geneigt. Zudem hatten diese Fahrzeuge auch keine Höhenverstellung der Sitze und keine Verstellmöglichkeit für das Lenkrad.
- 19.
Die in Abb. 7.60 eingezeichneten Grenzlinien für großer Mann und kleine Frau müssten gegebenenfalls für das jeweils betrachtete Fahrzeug nach den Angaben von Remlinger eigens berechnet werden, dürften aber bei den gegenwärtigen Fahrzeugdesigns nicht wesentlich von den hier gezeigten abweichen.
- 20.
Das reflektierte Licht ist prinzipiell parallel zur reflektierenden Oberfläche polarisiert, weswegen durch eine Polarisationsbrille mit Sperrung in dieser Richtung der größte Reflexionslichtanteil ausgefiltert werden kann.
- 21.
Selbstverständlich lässt sich die λ/4-Beschichtung auch für einen anderen Einfallswinkel des Lichtes korrekt berechnen.
- 22.
Einer SAE Studie (Becker 2013) zufolge nutzen Fahrer eines Automatikfahrzeugs ohnedies nur 40 % die Feststellbremse. Bei Vorhandensein einer Fußfeststellbremse sinkt dieser Anteil sogar auf 20 %.
- 23.
Die meisten Personenkraftwagen haben eine Höhe von etwa 150 cm. Damit liegt die Unterkante des Dachrahmens, unter der hindurch alle Personen ihren Kopf ins Fahrzeuginnere bewegen müssen, noch unterhalb des 5. Perzentils der Körpergröße. Demzufolge ist ein Bücken beim Einstieg unvermeidlich. Bei SUVs und Kleinbussen liegt die Fahrzeughöhe unter 200 cm. Liegt der Dachrahmen bei solchen Fahrzeugen weiter innen, ist der Einsteigende weniger genötigt, sich zu bücken, als in niedrigeren Fahrzeugkonzepten.
- 24.
Der Einstiegsschweller, der die untere Stufe zum Einstieg definiert, liegt oft auf Höhe der Radmitte und damit in einem Bereich von 200-400 mm. Kleinere Fahrzeuge tendieren zu niedrigeren Einstiegshöhen, während bei SUVs und Kleinbussen diese Stufe so hoch sein kann, dass ein Zwischentritt notwendig wird und eine Stufe im Einstieg vorhanden sein muss.
- 25.
Eine Treppenstufe im Gebäude hat eine Höhe (Steigung) von etwa 160 bis 200 mm.
- 26.
Vereinzelt werden Fahrzeugkonzepte vorgestellt, die bei einer konventionellen Fahrzeugbreite um 1800 mm einen in Fahrzeugmitte angeordneten Fahrersitz vorsehen. Damit liegt der Sitz über 600 mm von der Fahrzeugaußenfläche entfernt und kann nicht mehr mit einem Schritt erreicht werden. Hier ist eine besondere konzeptionelle Lösung des Erreichbarkeitsproblems gefordert (vgl. Mercedes-Benz F100, 1991; BMW Z13, 1992; Mia electric, 2010; siehe Abb. 7.96).
- 27.
Die Verwendung von gemeinsamen Scharnierbolzen der Front- und Hecktüren an der B-Säule hat vor allem betriebswirtschaftliche Gründe, vgl. Renault 4CV (1946-1961), Citroën 2CV.
- 28.
Für Personenkraftwagen muss eine Sicherung vorgesehen werden, die verhindert, dass die Türen während der Fahrt geöffnet werden können. Weitere Ausnahmen gibt es für langsam fahrende Traktoren, Baumaschinen und Förderfahrzeuge.
- 29.
Die erste Serie des VW Transporters (VW Typ 2 1950-1967) hatte für den Zustieg zum Fahrgastraum der 2. und 3. Sitzreihe zwei mittelsäulenlose Portaltüren, wobei die vordere Tür zuerst geöffnet werden musste. Diese wurden ab der Baureihe T2 durch eine Schiebetür ersetzt.
- 30.
Der Opel Meriva B (2010) hat eine vorne angeschlagene Vordertür und eine hinten angeschlagene Hecktür. Beide Türen verriegeln an der B-Säule und können unabhängig voneinander geöffnet und geschlossen werden.
- 31.
Der Mini Clubman (2008) verwendet ebenfalls das Konzept der B-Säulenfreien Portaltür, allerdings nur auf der Beifahrerseite.
- 32.
Soll der Gurt nicht in der Türöffnung verlaufen (Mini Clubman, Mazda RX-8) muss er in den Sitz integriert werden, was erhöhte Steifigkeitsanforderungen an die Sitzlehne stellt.
- 33.
Neben den Vorteilen hat die Schiebetür konstruktiv die Herausforderung, eine Längsführung für die Verschiebelänge zur Verfügung zu stellen. Das Gesamtgewicht der Schiebetür ist höher als das einer konventionellen Tür und der Schwerpunkt liegt ebenfalls höher.
- 34.
Der Peugeot 1007 (2005-2009) verwendete ausschließlich zwei Schiebetüren für den Zustieg zur ersten und zweiten Sitzreihe. Der Ford B-Max (2012) kombiniert eine vorne angeschlagene Vordertür mit einer Schiebetür für die Fondpassagiere und verzichtet auf die B-Säule.
- 35.
Flügeltür: Am seitlichen Dachrahmen angeschlagene und nach oben öffnende Tür (DeLorean DMC-12; Opel Monza Concept 2013). Die Flügeltür ermöglicht den Zustieg, wenn die Schweller sehr breit und hoch ausgeführt sind (Mercedes-Benz 300 SL W194/198 (1952-57)) oder sind ein sehr auffälliges und spektakuläres Design-Feature mit publikumswirksamen Show-Effekt.
- 36.
Schmetterlingstür: An dem vorderen Scheibenrahmen (A-Säule) angeschlagene und nach oben und vorne öffnende Tür (McLaren F1, Ferrari Enzo Ferrari).
- 37.
Scherentür: An der A-Säule angeschlagene und nach oben öffnende Tür (Bsp.: Lamborghini Countach, Diabolo, Murcielago, Reventon, Aventador; Bugatti EB110).
- 38.
Vordertüre an der A-Säule angeschlagen und in der B-Säule verriegelt, Fondtüre an der B-Säule angeschlagen und an der C-Säule verriegelt.
- 39.
Äußere Fahrzeuggeometrie der Einstiegöffnung: Alle Bauteile jenseits der Türflanschdichtung (A-Säule, B-Säule, ggf. C-Säule, Einstiegsschweller, Dachrahmen oben, Scheibenrahmen, Türtafel mit Scheibenführung, Außenhaut und Türinnenverkleidung).
- 40.
ISO Maß H5.
- 41.
Beengte Verhältnisse herrschen in Situationen, wenn Fahrzeuge so dicht nebeneinanderstehen, dass die Tür nur ein kleines Stück geöffnet werden kann, z. B. auf Parkplätzen oder in Parkhäusern oder Einzelfertiggaragen. Leider stammen die meisten Bauverordnungen aus Zeiten, als die Fahrzeuge noch wesentlich schmäler waren und so werden die Parklücken aufgrund der gewachsenen Fahrzeugbreiten heute als eng bemessen wahrgenommen.
- 42.
In der Regel ist das Becken, beziehungsweise der Hüftbereich, ggf. der Bauch das begrenzende Körperteil beim Ausstieg.
- 43.
Intraindividuelle Streuung: Streuung, die bei ein und derselben Versuchsperson auftritt, wenn diese Person den gleichen Versuch mehrfach wiederholt. Rigel beobachtete für Einzelpersonen durchschnittlich eine Streuung von etwa 20 mm bei vereinzelten Abweichungen von etwa 50 mm.
- 44.
Interindividuelle Streuung: Streuung, die bei unterschiedlichen Versuchspersonen mit gleichen oder sehr ähnlichen Körperabmaßen auftreten, wenn diese Personen den gleichen Versuch durchführen. Rigel ermittelte eine durchschnittliche Streuung von etwa 40 mm bei maximalen Abweichungen von bis zu 100 mm.
- 45.
Zu Beginn einer neuen Aufgabe werden viele Fehler gemacht, die möglicherweise die Erfüllung der Aufgabe zeitlich in die Länge ziehen. Während späterer Lernphasen nehmen die erkannten und gelösten Fehler ab und werden von Beginn des erneuten Durchganges an berücksichtig, wodurch jeder weitere Ablauf schneller und sicherer erfolgen kann.
- 46.
225 Personen: 30 Frauen, 195 Männer, Fahrer limousinenartiger Fahrzeuge (H5 zwischen 470 und 515 mm, H30 zwischen 245 und 285 mm; Rigel 2005).
- 47.
Historische Fahrzeuge, die diese Strategie erfordern, sind beispielsweise der Mercedes-Benz 300SL W198 (1952-57) und der Jaguar E-Type (1961-74). Auch beim Einstieg durch die Seitenscheibe bei fest verriegelten Türen (Rennwagen, Stock-Cars) ist diese Strategie notwendig.
- 48.
Das ist insofern bemerkenswert, als auch die ideale Sitzdruckverteilung unabhängig von der individuellen Anthropometrie ist. Offensichtlich zeigen Menschen ähnliches Verhalten, wenn die Umgebung an ihre individuellen Abmessungen angepasst ist. Das unterschiedlich beobachtete Verhalten kommt also wesentlich dadurch zustande, dass die gleiche, gegebene Umgebung für jeden Menschen unterschiedlich ist.
- 49.
Frühere Lösungen, bei denen der gesamte Vordersitz nach vorne geklappt werden konnte und damit einen größeren Zutrittsraum eröffnete, sind heute wegen der vorgeschriebenen Rückenlehnenverstellung nicht mehr möglich. Allerdings existieren auch Parallelogrammmechaniken, bei denen Lehne und Sitzfläche nach nach vorne klappen, ohne eine Verschiebung in den Sitzschienen zu benötigen!
- 50.
Der Fiat Tempra Station Wagon (1993-96) erlaubte es, den Stoßfänger als eine Art „Tailgate“ zusätzlich nach unten zu klappen, was die Ladekante zusätzlich verringerte. Citroën hat in seinen Kombifahrzeugen (z. B. Citroën C5 Break (2004-08) die Option, das hydropneumatische Fahrwerk und damit auch die Ladekante um mehrere Zentimeter abzusenken.
- 51.
Für den Opel Insignia Sports Tourer (2013) ist ein ausziehbarer Ladeboden optional lieferbar, mit dem auch die Tiefe des Stoßfängers leicht überbrückt werden kann.
- 52.
Eine handelsübliche Getränkekiste „Deutscher Brunnen“ mit zwölf 0,7-Liter-Glasflaschen hat die Maße: Länge 353 mm, Breite 275 mm, Höhe 345 mm, wiegt leer ca. 6 kg und gefüllt ca. 18 kg.
- 53.
Die kleine Frau wird angenommen als das 5. Perzentil der Körperhöhe der deutschen Population.
- 54.
Nach einer Empfehlung des Bundesamtes für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (baua) sollten Männer über eine Strecke von 5 m nicht mehr als 20 kg heben (Frauen 10 kg). Darüber hinaus verdoppelt sich die Lastbewertung bei einer arbeitstechnischen Bewertung der Belastung.
- 55.
Peugeot 1007 (2005): Länge 3731 mm, Breite 1686 mm, Höhe 1620 mm, Radstand 2315 mm.
- 56.
Opel Mokka (2013): Länge 4278 mm, Breite 1774 mm, Höhe 1646 mm, Radstand 2555 mm.
- 57.
Empty Nesters: Mit dem Erwachsenwerden der Kinder verändert sich auch die Lebenssituation und hier auch die automobilen Bedürfnisse der Eltern. Nun sind eigentlich nur noch zwei Sitzplätze und wenig Laderaum notwendig, während bei jungen Familien Vans und Kombilimousinen praktisch notwendig sind.
- 58.
Wegen des hohen Wertverlustes, dem ein Fahrzeug im Laufe seines Lebenszyklus ausgesetzt ist. entbehrt es im Allgemeinen – im Gegensatz zum Kauf einer Wohnung oder eines Hauses – der Eigenschaft eines Investitionsgutes.
- 59.
59 Funktionale Frage: wenn am Armaturenbrett ihres Fahrzeugs eine Holzleiste vorhanden wäre, was würden Sie darüber denken? Antworten: 1. würde mich sehr freuen …-… 5. würde mich sehr stören.
Dysfunktionale Frage: wenn am Armaturenbrett ihres Fahrzeugs keine Holzleiste vorhanden wäre, was würden Sie darüber denken? Antworten: 1. würde mich sehr freuen …-… 5. würde mich sehr stören.
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Bubb, H., Grünen, R.E., Remlinger, W. (2015). Anthropometrische Fahrzeuggestaltung. In: Automobilergonomie. ATZ/MTZ-Fachbuch. Springer Vieweg, Wiesbaden. https://doi.org/10.1007/978-3-8348-2297-0_7
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