DE2505097A1

DE2505097A1 - Hydropneumatisches system fuer testpuppen

Info

Publication number: DE2505097A1
Application number: DE19752505097
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Automobiles Citroen SA
Current assignee: Automobiles Citroen SA
Priority date: 1974-02-08
Filing date: 1975-02-07
Publication date: 1975-08-14
Also published as: GB1492891A; USB546097I5; FR2260838B1; US3999309A; FR2260838A1; NL7501443A

Description

Patentanwalt

PipK-inc.iTü'ajicr J!~*.!i:seh ο r η r π η η

KSiU tig a rt N. Menzelstraße «0 £ 0 U U U 3 /

Societe Anonyme β· Februar 1975

Automobiles CITROEN _A ^ _6?1

117 - 167 quai Andre Citroen
Paris 75747 / Frankreich

Hydropneumatisch.es System für Testpuppen

Die Erfindung "betrifft ein hydropneumatisch.es System für Testpuppen mit einer den Brust- und Bauchraum umfassenden Ausnehmung, die durch einen Mantel begrenzt ist, der das Rückgrat und in seinem oberen Bereich den Brustkorb umschließt, welcher von den mit dem Rückgrat verbundenen Rippen und dem Brustbein gebildet ist.

Bei Studien und Versuchen über das Verhalten des menschlichen Körpers in bestimmten Situationen, bzw. unter bestimmten Bedingungen, so beispielsweise des Verhaltens des Körpers von Fahrzeug-, insbesondere Kraftfahrzeug-Insassen, macht man von Testpuppen Gebrauch, in die man Instrumente zum Erfassen der verschiedenen Effekte, denen sie unterworfen sind, eingebaut hat. Hauptnachteil der verwendeten Testpuppen ist, daß sie dem menschlichen Körper nur unzureichend entsprechen, und zwar von der Sache wie von der Konstruktion, wobei dies insbesondere für den physiologischen Ersatz im Bereich des Körperrumpfes gilt. ■

Durch die Erfindung sollen diese Nachteile beseitigt werden, und es wird hierzu die Verwendung eines hydropneumatischen Systemes auf eine Testpuppe vorgesqhen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß im Brustkorb eine erste, elastische, dichte und mit Luft aufblasbare Tasche angeordnet Wird, die ein die Lungen bildendes luftdurchlässiges Zellmaterial und ein Herz aus halbhartem, kompaktem Material einschließt, das

509833/028 2

partiell an der Taschenwand befestigt ist, daß im Bauchraum eine zweite, elastische und dichte Tasche vorgesehen wird, die aus halbhartem, kompaktem Material hergestellte, die Leber, die Milz und die Bauchspeicheldrüse symbolisierende Körper einschließt und in der ein die Eingeweide -darstellender, aufblasbarer Hohlring aus elastischem Material angeordnet ist, der in einem Punkt mit der Tasche verbunden ist, und die mit einer in bezug auf Menge und Viskosität veränderbaren Flüssigkeit füllbar ist und daß die erste und die zweite Tasche sowie der Hohlring über außenseitig an der Puppe vorgesehene Anschlußventile an entsprechende Fluidquellen anschließbar sind.

Durch die Erfindung wird also die Anwendung eines hydropneumatischen Systemes auf eine Testpuppe vorgeschlagen, um das Gleichgewicht und den Ausgleich der im Brust- und Bauchraum gegebenen Drücke simulieren zu können. Die erfindungsgemäße Anwendung eines hydropneumatischen Systemes ermöglicht also eine den tatsächlichen Gegebenheiten weitgehend entsprechende Lösung, und zwar in der Hauptsache dadurch, daß die hydropneumatischen Vorgänge im Brust-Bauchraum, sich in Abhängigkeit von den jeweiligen Gegebenheiten verändern, verhältnismäßig präzise simulieren und erfassen lassen. Selbstverständlich kann das erfindungsgemäße hydropneumatisch^ System auch auf bereits vorhandene Testpuppen Anwendung finden.

Da bei der erfindungsgemäßen Lösung auch die Eingeweide, bzw. der diese symbolisierende Hohlring weitgehend frei beweglich ist, ist auch insoweit eine der Wirklichkeit weit-

509833/0282 ' . - 5 -

wehend entsprechende Lösung erreicht. ■

In Ausgestaltung der Erfindung wird zweckmäßigerweise zwischen den beiden !Taschen eine nachgiebige Membran Vorgegebener Elastizität angeordnet, die das Zwerchfell symbolisiert. Die Anordnung der Membran erfolgt bevorzugt lösbar, und zwar über im Bereich des Membranumfanges angeordnete Verbindungselemente, die am Unterrand des Brustkorbes und seitlich am Rückgrat angebracht werden.

Die genannten Taschen und die Membran begrenzen vorzugsweise mit der Vorderseite des Rückgrates einen Freiraum, der in zweckmäßiger Weise die Unterbringung von Instrumenten und diesen zugeordneten Leitungen ermöglicht.

Die beiden Taschen und die Membran bestehen bevorzugt aus einem elastischen Material von bekannter und begrenzter Widerstandsfähigkeit, während das Herz, die Leber, die Milz und die Bauchspeicheldrüse aus halbharten Material hergestellt sind. Für die Eingeweide findet ein biegsames Gummimaterial Verwendung.

Im Rahmen der Erfindung ist das Luftanschlußventil für die erste Tasche bevorzugt oberhalb des Brustbeines und außenseitig an der Puppe vorgesehen. Das Flüssigkeitsanschlußventil für die zweite Tasche ist ebenfalls außerhalb der Puppe, aber im Nabelbereich vorgesehen. Im gleichen Bereich ist auchLdas Luftanschlußventil für den Hohlring angeordnet.

Die Erfindung wird im folgenden mit weiteren erfindungsge-

509833/0282

mäßen Einzelheiten anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1: einen Frontalschnitt durch eine mit einem hydropneumatischen System gemäß der Erfindung ausgestaltete Testpuppe,

Figur 2: einen Seitenschnitt durch die Testpuppe gemäß Figur 1,

Figur 3: einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Testpuppe entsprechend Linie III - III in Figur 1,

Figur 4-: einen der Figur 3 entsprechenden Schnitt entlang der Linie IV - IV in Figur 3,

Figur 5: einen Schnitt gemäß Linie V - V in Figur 4-, Figur 6: einen Schnitt gemäß Linie VI - VI in Figur 5, und Figur 7: einen Schnitt gemäß Linie VII - VII in Figur 6.

In den Figuren 1 und 2 ist eine Testpuppe dargestellt, die einen Mantel 1 für den Rumpf aufweist, der einen Brust-Bauchraum begrenzt, in dem das Rückgrat 2 angeordnet ist. Der Brustkorb umfaßt Rippen 3» die rückseitig an das Rückgrat 2 und vorne an das Brustbein 4 angeschlossen sind. Er nimmt eine erste Tasche 5 auf, die aus einem dichten, elastischen Material von definierter Festigkeit besteht und die ein die Lunge 6 darstellendes Zellmaterial und einen

- 5 -509833/0282

das Herz 7 darstellenden, aus halbhartem Material bestehenden Körper einschließt. Der Tasche 5 ist ein Ventil 8 zur Zufuhr komprimierter Luft zugeordnet, das oberhalb des Brustbeines 4 außerhalb der Puppe ausmündet. Über dieses. Ventil 8 ist die Tasche 5 an eine Druckluftquelle anzuschließen, wodurch die Aufrechterhaltung eines vorgegebenen Aufblasdruckes sichergestellt werden kann. Das die Lunge 6 bildende Zellmaterial ist luftdurchlässig und es gestattet

damit die Auffüllung Jeder der Zellen mit unter entspre

chendem Druck stehender Luft. Das Herz 7 aus dem halbharten Material ist an mehreren Punkten an der Innenwand der Tasche 5 befestigt.

Der unterhalb des Brustkorbes liegende Bauchraum enthält seinerseits eine zweite Tasche 9i die aus einem dichten, elastischen Material vorgegebener Festigkeit besteht und mehrere Körper aus halbhartem Material einschließt, die teilweise an der Innenwand befestigt sind. Die Körper symbolisieren die'Leber 10, die Milz 11 und die Bauchspeicheldrüse 12. Ferner ist in der Tasche 9 ein Hohlring aus biegsamen Gummimaterial angeordnet, der das Gedärm symbolisiert und über den die freie Beweglichkeit desselben in der in der Tasche enthaltenen Flüssigkeit verwirklicht ist.

Der Tasche 9 ist außerhalb der Testpuppe im Bereich des Nabels ein Ventil 14- zugeordnet, über das sie an eine Druckquelle angeschlossen werden kann. Auf diese Weise kann die Tasche 9 niit der jeweils gewünschten Menge einer Flüssigkeit von einstellbarer, bestimmter Viskosität aufgefüllt werden. Des weiteren ist dem Hohlring 13 ein außenseitig

- 6 509833/0282

an der Testpuppe im Bereich des Nabels liegendes Ventil 15 zugeordnet, über das er an eine DruckgasqueHe, insbesondere eine DruckluftqueHe, angeschlossen werden kann, so daß^auf einen vorgegebenen Druck aufgeblasen und dieser Aufblasdruck aufrecht erhalten werden kann. Die Verbindung zum Ventil I5 durch die Wand der Tasche 9 bildet den einzigen Verankerungspunkt für die Gedärme in der Tasche.

Aus den Figuren ist weiter eine elastische, kuppeiförmige und nach unten konkave Membran 16 ersichtlich, die ein Zwerchfell symbolisiert, das zwischen den Taschen 5 und 9 angeordnet ist. Die Membran besteht aus einem weichen Kautschuk-material von festgelegter Elastizität und ist einerseits mit den letzten Rippen des Brustkorbes und andererseits mit den Seitenflächen 2a des Rückgrates 2 verbunden. Die Membran kann im Hinblick auf eine, jeweils für sie erwünschte Elastizität ausgewechselt werden.

In den Figuren 3 und 4, die für gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen wie in Figuren 1 und 2 aufweisen, ist dargestellt, daß die Testpuppe an der Vorderseite der Wirbelsäule mit Meßeinrichtungen, wie zum Beispiel einem Beschleunigungsmesser 17 versehen ist. Dies ist dadurch möglich, daß die Tasche 5 so geformt ist, daß sie zusammen mit dem Rückgrat 2 einen Freiraum 18 begrenzt, in dem die Meßgeräte angeordnet sind. Aus Figur 4- ist für den Bauch-bzw. Unterleibsbereich ersichtlich, daß die Tasche 9 in gleicher Weise mit.der Vorderseite des Rückgrates 2 einen Freiraum 18 eingrenzt, der einen Durchgang für die verschiedenen Leitungen 19 bildet, über die die in der Testpuppe angeord-

509833/02 82

neten Instrumente mit den hier nicht dargestellten, außerhalb der Testpuppe vorgesehenen Auswerteinrichtungen verbunden sind. Die Leitungen 19 können, wie in Figur 4 gezeigt, in der Lendengegend der Testpuppe aus dieser herausgeführt werden. ■ ■ ■

Aus Figur 5 ist die Anordnung und Verankerung der das Zwerchfell 16 bildenden Membran an anderen Teilender Testpuppe ersichtlich. Wie zu sehen ist, sind über den Umfang der Membran 16 Haken angeordnet und es schließen diese die zweite Reihe der Rippen des Brustkorbes ein. Die Verankerung der Haken ist in Figur 6 gezeigt, wo man einen Haken 20 sieht, der aus zwei Teilen 20a und 20b aufgebaut ist, die zwischen sich einen Raum einschließen, der geeignet ist, eine Rippe 5 aufzunehmen. Der Teil 20a des Hakens ist "fest mit der Membran 16 verbunden, während der Teil 20b am Teil 20a angebracht ist, und zwar über ein bekanntes Befestigungselement 21, wie einen Niet oder eine Schraube. Die Verbindung 22 zwischen der Membran und dem Haken ist lösbar.

Die Membran ist weiter mit den Seitenflächen 2a des Rückgrates 2 verbunden, wobei diese Verbindung gemäß Figur 7 gestaltet sein kann,'die eine Befestigungslasche 23 zeigt, die in bekannter Weise bei 24 an dem Rückgrat 2 angebracht ist und einen abgebogenen Teil 23a aufweist, über den-sie in bekannter Weise lösbar mit der Membran 16 verbunden ist. Durch diese Anordnung kann auch auf Höhe der Membran 16 der Freiraum zur Durchführung der Leitungen 19 bewahrt werden.

"I

509833/028 2

Eine gemäß vorstehenden Darlegungen ausgestaltete Testpuppe stellt bereits eine sehr weitgehende Nachbildung des menschlichen Körpers dar. Die Tasche 5 und der Hohlring sind dabei auf die gewünschten Drücke aufgeblasen, und die Tasche 9 ist in gewünschter Menge mit einer Flüssigkeit von festgelegter Viskosität aufgefüllt. Aufgrund der Elastizität der Taschen und der "Haut" der Testpuppe ist das Ganze miteinander verbunden, so daß sich für den Brust-Bauchraum im Rumpf der Testpuppe ein bestimmtes hydropneumatisches Gleichgewicht einstellt. Der Gleichgewichtszustand kann dabei durch Veränderung des Gasdruckes in den Lungen und im Gedärm 13 und durch die Veränderung der Menge und / oder der Viskosität der Flüssigkeit in der Tasche 9 nach Wunsch modifiziert werden, so daß sich eine Vielzahl von Zuständen einstellen läßt, wie sie tatsächlich auch im menschlichen Körper zu finden sind. Der Druck der den Lungen zugeführten Luft wird dabei etwas größer sein als der Druck, der beim Menschen gegeben ist, um der Arbeit der entsprechenden Zwischenrippen-und Brustkorbmuskeln Rechnung zu tragen.

Im Hinblick auf möglichst der Wirklichkeit entsprechende Verhältnisse ergeben sich für eine derartige Testpuppe einmal durch die für den Hohlring 13 gegebene Bewegungsfreiheit innerhalb der unteren Tasche 9 wesentliche Verbesserungen, da hierdurch die unterschiedlichen Lagen, die von den menschlichen Gedärmen unter dem Einfluß unterschiedlicher Drücke eingenommen werden können, besser simuliert werden. Zum anderen trägt hierzu auch.die Möglichkeit bei, die das Zwerchfell bildende Membran auszuwechseln, wodurch

5 0 9 8 3 3/0282

deren Elastizität letztlich veränderbar ist, so daß den bei Menschen gegebenen, durchaus unterschiedlichen Konstitutionen Rechnung getragen werden kann.

Die erfindungsgemäße Lösung erlaubt darüber hinaus eine vorteilhafte Anordnung der erforderlichen Instrumente, insbesondere der erforderlichen Meßinstrumente entlang der Wirbelsäule und die Ausführung der zugehörigen Leitungen in ihrer Gesamtheit in der Lendengegend der Puppe.

Im Rahmen der Erfindung sind selbstverständlich in bezug auf die Ausgestaltung der Körperteile oder die Anordnung zusätzlicher Körperteile, eine verfeinerte Darstellung der Gedärme oder dergleichen verschiedene Abwandlungen möglich. Eine weitere diesbezügliche Variante besteht darin, die Taschen 5 und 9 unmittelbar miteinander in Kontakt zu bringen, und damit auf eine gesonderte Membran als Zwerchfell zu verzichten. V/erden die Taschen unmittelbar miteinander in Kontakt gebracht, so liegt die Grenzlinie zwischen diesen im .Bereich der unteren Begrenzung des Brustkorbes der Testpuppe, und es wird hierzu zweckmäßigerweise die untere Tasche in diesem Bereich'verstärkt.

Insbesondere läßt sich die erfindungsgemäße Testpuppe bei, Studien und Versuchen über das Verhalten des menschlichen Körpers unter dem Einfluß verschiedener Bedingungen zum Beispiel für die Automobilentwicklung verwenden, und zwar bei den in diesem Zusammenhang durchgeführten Aufpralltests. Ferner eignet sich die erfindungsgemäße Puppe auch im besonderen Maße zur Erforschung des menschlichen Körpers

50983 3/028 2

- 10 -

in bezug auf seine Belastbarkeit in Verbindung mit aktiven oder passiven Rückhaltesystemen bei Kraftfahrzeugen, wie sie durch sogenannte Luftsäcke oder Sicherheitsgurte teilweise bereits in Gebrauch sind.

- Ansprüche -

509833/0282

Claims

Patentanwalt

DipWn^. UTa: :?r Jceldseh O c η ς Π Q 7

ZStuttgart N. Menzelstraße40 Aj ■ £ J U U U O f .

Societe Anonyme " ^ A 34 671 hw

Automobiles CITROEN _{6# Februar}

- 167 quai Andre Citroen
Paris 75747 / Frankreich

Ansprüche

Γ IJ Hydropneumatisches System für Testpuppen mit einer den Brust- und Bauchraum umfassenden Ausnehmung, die durch einen Mantel begrenzt ist, der das Rückgrat und in seinem oberen Bereich den Brustkorb umschließt, welcher von den mit dem Rückgrat verbundenen Rippen und dem Brustbein gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Brustkorb eine erste elastische, dichte und mit Luft aufblasbare T as ehe -^ange ordnet ist, die ein die Lungen (6) bildendes luftdurchlässiges Zellmaterial und ein Herz (7) aus halbhartem, kompaktem Material einschließt, das partiell an der Taschenwand befestigt ist, daß im Bauchraum eine zweite, elastische und dichte Tasche (9) vorgesehen ist, die aus halbhartem, kompaktem Material hergestellte, die Leber (10), die Milz (11) und die Bauchspeicheldrüse (12) symbolisierende Körper einschließt und in der ein die Eingeweide darstellender, aufblasbarer Hohlring aus elastischem Material angeordnet ist, der in einem Punkt mit der Tasche (9) verbunden ist, und die mit einer in bezug auf Menge und Viskosität veränderbaren Flüssigkeit füllbar ist, und daß die erste und die zweite Tasche (5 und 9)·sowie der Hohlring (13) über außenseitig an der Puppe vorgesehene Anschlußventile (8, 14, 15) an entsprechende Fluidguellen anschließbar sind.

509833/0282
2. Hydropneumatisch.es System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Taschen (5 und 9) eine nachgiebige Membran (16) vorgegebener Elastizität als Zwerchfell angeordnet ist.
$. Hydropneumatisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die das Zwerchfell bildende Membran durch den oberen, verstärkten Teil der unteren, dem Bauchraum zugeordneten Tasche gebildet ist.
4. Hydropneumatisches System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die das Zwerchfell bildende Membran (16) über im Bereich ihres Umfanges vorgesehene Verbindungselemente (20, 23)» insbesondere hakenartige Verbindungselemente lösbar am Unterrand des Brustkorbes und seitlich am Rückgrat (2) angebracht ist.
5· Hydropneumatisches System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Taschen (5 und 9) und die Membran (16) mit der Vorderseite -des Rückgrates einen Freiraum (18) begrenzen, in dem Meßinstrumente (zum Beispiel 17) und die diesen zugeordneten, zu außerhalb der Puppe liegenden Registrier- und Ableseeinrichtungen führenden Leitungen '(19) angeordnet sind.
6. Hydropneumatisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Taschen (5, 9) und die Membran (16) aus einem Material von vorgegebener Festigkeit .und Elastizität bestehen, daß das Herz (7)» die Leber (10), die Milz (11) und die Bauchspeicheldrüse (12) aus

■ · " ³ ' 509833/0282

einem halbharten Kompaktmaterial gebildet sind und daß die Eingeweide aus einem biegsamen elastischen Material aufgebaut sind.

7· Hydropneumatisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftanschlußventil (8) für die erste lasche (5) oberhalb des Brustbeines (4·) und das Flüssigkeitsanschlußventil (14) für die zweite Tasche (9) sowie das Anschlußventil (15) füi" den Hohlring (15) im Bereich des Nabels vorgesehen sind, und zwar jeweils außerhalb der Testpuppe.

509833/0282