Komfortmodell und Untersuchung zum Einfluss der Innenraumgeometrie auf die Wahrnehmung und Wirkung von Fahrzeugeigenschaften

Abstract

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird untersucht, welche Wirkung unterschiedliche Geometrien des Fahrzeuginnenraums auf die Nutzer haben und welche Fahrzeugeigenschaften diese damit assoziieren. Zudem werden Möglichkeiten untersucht, den Innenraum größer, freier und sicherer und dadurch komfortabler wirken zu lassen. Dazu werden die Einflussfaktoren auf die Innenraumgeometrie und ihre technischen Zusammenhänge anhand des Maßkonzepts betrachtet. Mit dem Komfortmodell der Raumwirkung wird ein neuer Ansatz zur Modellierung der Wirkung des Fahrzeuginnenraums vorgestellt. In Bezug auf die Fahraufgabe ergeben sich daraus rationale und emotionale Komfortbedürfnisse der Raumwirkung wie Freiraum, Größe und Schutz. Die Wirkung des Fahrzeuginnenraums entsteht durch den Abgleich der Wahrnehmungen mit den Erwartungen und ist damit das Ergebnis einer individuellen Bewertung. Hierzu wird ein Wahrnehmungsmodell entwickelt, das den Fahrzeuginnenraum auf Körper und Freiräume erster bis dritter Ordnung abstrahiert. Als Versuchsplattform wird der Fahrzeug-Ergonomieprüfstand (FEPS) auf Basis einer vollvariablen Grundstruktur entwickelt. Sein stufenlos verstellbares und gleichzeitig komplett geschlossenes Interior suggeriert einen echten Fahrzeuginnenraum. Die statische Fahrsimulation stellt den Bezug zur Fahrtätigkeit her und macht den Innenraum während der Fahrt in verschiedenen Verkehrssituationen erlebbar. Bei der durchgeführten Studie im Fahrzeug-Ergonomieprüfstand mit 31Probanden erfolgte eine randomisierte Darbietung von dreizehn verschiedenen Innenraumgeometrien im Rahmen einer jeweils dreiminütigen Fahrstrecke mit anschließender Befragung. In Bezug auf den wahrgenommenen Freiraum konnte festgestellt werden, dass jede Vergrößerung zu einem freieren Gefühl führt. Die Untersuchung zeigt, dass eine vorgeschobene Frontscheibenposition einen vergleichbaren Effekt auf die Größenwirkung erzielt wie mehr Innenbreite. Auch zeigt sich, dass die Schutzwirkung mit einer Vergrößerung von Länge, Breite und Kopfraum generell zunimmt, diese jedoch einen ausgeprägten Sättigungsbereich besitzt, über den hinaus keine weitere Steigerung erfolgt. Anhand der Studie konnte nachgewiesen werden, dass die rein visuell wahrgenommene Fahrzeuginnenraumgeometrie erheblichen Einfluss auf die Wirkung des Fahrzeugs und damit auf seine wahrgenommenen Eigenschaften besitzt. Es zeigt sich, dass die Innenraumgröße durch ihre Höhe, Breite und Länge bei gleicher Ergonomie das Empfinden von Freiraum, Größe und Schutz maßgeblich prägt. Als entscheidende Erkenntnis dieser Arbeit wurde nachgewiesen, dass sich die Wirkung des Fahrzeuginnenraums ohne eine Veränderung der Querschnittsfläche in weitem Maße durch die Position und Neigung der Frontscheibe steuern lässt. Mit dem Komfortmodell der Raumwirkung ist es möglich, auch Eigenschaften des Fahrzeugs zu berücksichtigen, die von den Nutzern nicht quantitativ wahrgenommen werden können, sondern anhand der Wirkung der Fahrzeugkomponenten erkannt und assoziiert werden. Present work examines the impression of the users due to different vehicle interior geometries and the vehicle characteristics associated with them. Also, possibilities are explored to make the interior appear larger, freer and safer, and thus more comfortable. Factors influencing the interior geometry and its technical interdependencies are considered on the basis of the vehicle layout conception. As a new approach shown in this work, the comfort model of room effect is presented. Combined with the driving task, this leads to rational and emotional comfort needs on the spatial effect freedom, guidance and protection. A perception model is developed that abstracts the interior of the vehicle into closed bodies and free spaces of first to third order. A vehicle ergonomics test bench is developed as a test platform based on a fully variable structure. Its adjustable interior represents a real vehicle interior while the static driving simulation enables the user to experience the interior during driving in different traffic situations. A study in the vehicle ergonomics test bench with 13 test bench settings was carried out with 31 subjects. After a three-minute drive the test subjects answered a questionnaire about their feelings in the vehicle and its characteristics. As a result of the study, it can be stated that the driver feels freer with every enlargement of the interior. The investigation shows that a forward windscreen position has a comparable effect on size appearance with more interior width. It is also shown that the protective appearance generally increases with more length, width and headroom. However, beyond a certain size, no further increase in the protective appearance occurs. The study proved that the purely visually perceived vehicle interior geometry has a significant effect on the perceived vehicle characteristics and the feelings of the passengers. It was found that even with identical ergonomics, the size of the interior, due to its height, width and length, influences the feeling of free space, size and protection. As a decisive finding of this thesis it has been proven that the effect of the vehicle interior can be largely controlled by the position and inclination of the windscreen without changing the size of the frontal area. With the presented comfort model of room effect, it is now possible to take into account vehicle characteristics that cannot be perceived in a quantitative way by the users but are recognized and associated with the appearance of the vehicle.