CN109080514A - 通风座椅和使座椅通风的方法 - Google Patents
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Abstract
一种通风座椅，具有设置在座椅的座椅表面上的通风口、用于产生气流的通风设备、用于将通风设备与通风口空气导通连接的通风通道、用于单独打开和关闭通风通道和/或通风口的流量控制设备、用于确定施加到座椅表面的力和/或作用在座椅表面上的压力和/或用于确定通风通道中的气压的传感器以及控制单元，控制单元设计成根据由传感器确定的力和/或确定的压力来控制流量控制设备。
Description
技术领域
本发明大体上涉及通风座椅，并且更具体地涉及具有受控的气流控制设备的通风座椅以及一种使座椅通风的方法。
背景技术
过高或过低的温度和湿度会给就坐在座椅上的人，特别是就坐在车辆座椅上的车辆乘客造成不适。为了避免这种不适，座椅可以具有诸如座椅通风系统的设备，该座椅通风系统在座椅表面上具有通风口并且具有风扇，该通风口面向使用座椅的人。
典型地，通过使用风扇，产生气流并将空气传递到座椅表面并从那里排放到环境中。换句话说，就坐在座椅上的人暴露在气流中。根据需要，这可以是经调节的空气，例如冷却的或加热的和/或干燥的空气。此外，已知这样的系统，其中空气(例如经调节的空气)吹向就坐在座椅上的人，或者空气从人体被吸走以便产生气流。
如果一个或多个通风口被堵塞，则所描述的座椅通风系统中可能会出现问题。例如，这种堵塞可以归因于就坐的人施加的过度压力，诸如由就坐的人的身体至少部分地关闭通风口。增加的压力导致相应通风口的流动阻力增加。然而，由于气流优先以最小的流动阻力的流动路径在最小的压力下通过通风口，因此高压下的区域中的湿度和温度然后会不再受气流的影响或仅影响有限的程度。相反，大部分气流通常经由不与使用座椅的人接触的通风口而损失。
因此，期望改变即使至少部分通风口堵塞的区域中的温度和/或空气湿度，尤其是在使用座椅的人直接接触座椅表面的区域中的温度和/或空气湿度。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种通风座椅。通风座椅包括设置在座椅表面上的通风口、产生气流的通风设备以及用于将通风设备与通风口空气导通连接的通风通道。通风座椅还包括用于单独打开和关闭通风通道和/或通风口的流量控制设备、确定施加到座椅表面的力、作用在座椅表面上的压力和通风通道中的气压中的至少一个的传感器和根据由传感器确定的力和/或确定的压力来控制流量控制设备的控制单元。
根据本发明的另一方面，提供了一种通风座椅。通风座椅包括设置在座椅表面上的通风口、产生气流的通风设备以及将通风设备连接到通风口的通风通道。通风座椅还包括用于控制通过通风口的气流的流量控制设备、用于确定座椅上的负载的一个或多个传感器以及根据负载来控制流量控制设备的控制单元。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于使座椅通风的方法。该方法包括以下步骤：产生气流，使气流通过座椅的通风通道并且通过设置在座椅的座椅表面上的通风口，确定施加到座椅表面的力、作用在座椅表面上的压力和通风通道中的气压中的至少一个，并且将确定的至少一个力和压力与相关联的通风通道和/或相关联的通风口相关联。该方法还包括以下步骤：根据相关联的至少一个力和压力来限定通风通道和/或通风口的设定点打开状态，确定通风通道和/或通风口的实际打开状态，将实际打开状态与设定打开状态进行比较，并且如果在实际开启状态和设定开启状态之间存在差异，则打开或关闭通风通道和/或通风口。
本领域技术人员在研究以下说明书、权利要求书和附图时将理解和领会本发明的这些和其他方面、目的和特征。
附图说明
在附图中：
图1是根据一个实施例的设计为车辆座椅的座椅的主视图；
图2是图1中所示的示出了打开的通风口的座椅的横截面的示意图；
图3是具有部分关闭的通风口的座椅的横截面的示意图；和
图4是示出了根据一个实施例的使座椅通风的方法的一部分的流程图。
具体实施方式
在下面示出的示例中，参考附图，附图示出了一些示例，并且为了说明的目的示出了其中可以执行本发明的具体实施例。由于实施例的部件可以被定位在多个不同的定向中，所以方向术语用于说明并且决不是限制性的。
不言而喻，在不偏离本发明的保护范围的情况下可以使用其他实施例并且进行结构或逻辑修改。不言而喻，本文描述的各种说明性实施例的特征可以彼此组合，除非另有特别说明。以下详细说明书因此不应被解释为具有限制意义，并且本发明的保护范围由所附权利要求限定。在附图中，在便利的情况下，相同或相似的元件具有相同的附图标记。
图1示出了根据一个实施例的设计为车辆座椅的通风座椅1。座椅1大体上具有连接到座椅靠背的座椅基部和连接到座椅靠背的顶部的头枕。座椅1具有座椅表面2和设置在座椅表面2上的通风口3。在所示的示例中，通风口3不均匀地分布在座椅表面2上，但是也可以以其他方式设置。
此外，传感器8设置在座椅表面2上。在一个实施例中，传感器8在该示例中被设计为在座椅表面2上以矩阵形式分布的光纤压力传感器。传感器8用于确定作用在座椅表面2上的压力，该压力例如可以由使用座椅1的人施加(参见图2)，并确定由此产生的压力分布。以这种方式，特定的压力可以与每个通风口3相关联。
由传感器8记录的测量压力值被传递到控制单元12，控制单元12被配置成根据由传感器8确定的压力来控制流量控制设备7，如图2和3所示。控制单元12可以包括微处理器和/或其他数字或模拟控制电路，并且可以是可位于座椅上或附近的共享或专用控制器。
图2和3示出了根据一个实施例的座椅1的示意性横截面。这里也可以看到设置在座椅表面2上的通风口3a、3b、3c、3d。通风口3a、3b、3c、3d各自通过通风通道6连接到通风设备4，在这里示出和描述的示例中通风设备4是风扇。通风设备4用于产生气流5，气流5从座椅2的内部沿座椅表面2的方向流动。
在通向通风口3a、3b、3c、3d的通风通道6中设置截止阀作为流量控制设备7，流量控制设备7用于通风通道6的单独打开和关闭。在关闭通风通道6之后，也不可能有任何更多的空气分别流过相关的通风口3a、3b、3c和3d。
图2中的图示示出了所有流量控制设备7打开的正常状态，其结果是气流5理论上可以流过通风口3a、3b、3c、3d。然而，也可以看出，通风口3c和3d至少部分地被使用座椅1的人通过就坐在座椅1的顶部上阻挡，并且因此通过通风口3c和3d的气流5与通过通风口3a和3b的气流5相比至少被减小。
通过与通风口3c和3d相关的座椅表面2的区域中的压力增加来检测该堵塞。然后，利用控制单元12关闭通风通道3a和3b中的流量控制设备7，同时通风通道3c和3d中的流量控制设备7继续保持打开。该状态如图3所示。结果是，随着气压增加，通风通道3c和3d中的气流5被增强，并且即使在至少部分堵塞的开口的区域中也可以实现有效的通风。在一段时间之后，可以再次确定作用在座椅表面2上的压力并将其与极限值进行比较。根据结果，流量控制设备7然后由控制单元7再次在打开和关闭位置之间进行控制。
图4示出了根据一个实施例的使座椅通风的方法20的一部分的流程图，其中气流5从座椅2的内部沿通风口3的方向流动。产生气流5并使气流5通过座椅1的通风通道6并通过设置在座椅1的座椅表面2上的通风口3的特征已经从图示中省略。
在方法20的第一步骤22中，限定压力极限值ti，其中i＝1-n。在此，压力极限值ti被选择为使得可以从过冲或下冲推断相关联的通风口3的堵塞。
在第二步骤24中，确定压力pi，其中i＝1-n(实际压力)。接下来，在步骤26处，将压力pi与每个通风口3的相关压力极限值ti进行比较。如果压力pi超过极限值ti，则相关的通风口3在步骤28处打开(如果它尚未打开)。压力pi未超过极限值ti的所有其他通风口3被关闭(如果它们尚未关闭)。在此之后或者如果任何通风口3没有超过极限值ti，则可以针对每个通风口再次确定压力pi，其中下面已经以相应的方式描述了方法20的步骤。
通风座椅和使座椅通风的方法基于以下基本构思：参考例如由就坐者的体重产生的压力和/或力数据来调整气流。在这种情况下，通过使用控制单元(部分地)打开高压力空气通道，并且所有其他空气通道(部分地)关闭。这确保了空气主要流入人直接接触座椅表面的区域中。可以获得三种不同的变型，例如：关闭低压力空气通道/通风口(在它们未关闭或仅部分关闭的范围内)或打开高压力空气通道/通风口(在它们未打开或仅部分打开的范围内)或执行上述两种变体的组合。
换句话说，可以参考力或压力变化来分析完全地或部分地堵塞的通风通道和/或通风口，例如通过确定作用在通风口上或作用在与通风口邻接的座椅表面上的压力。如果确定的压力达到或超过预定极限值，则可以假设通风口堵塞。确定的压力越高，堵塞越大。也就是通风口被堵塞的比例越大，直至完全堵塞。因此，较少的空气可以流过通风口，直到气流完全消失。
作为替代，也可以确定通向通风口的通风通道中的气压的变化。在这种情况下，如果在从座椅内部指向通风口的气流的情况下达到或超过预定极限值，或者在从通风口指向座椅内部的气流的情况下低于预定极限值，则可以假设对应的通风口被堵塞。如果检测到堵塞，则设想至少部分或者甚至完全关闭通向这些未堵塞的通风口的剩余未堵塞通风口和/或通风通道。
在从座椅内部指向通风口的气流的情况下，这导致通向堵塞的通风口的通风通道中的更高的气压，结果是空气甚至可以在堵塞的通风口的区域中流出并且通过该气流可以影响温度和湿度。在从通风口指向座椅内部的气流的情况下，通过关闭未堵塞的通风口可以产生通风通道和通风口处的更大的压力减小。这种减小的压力可以产生增加的气流，从而确保就坐在座椅上的人也可以在这种情况下感受到通风效果。
根据一个实施例，诸如车辆座椅的通风座椅具有设置在座椅的座椅表面上的通风口。这里，座椅表面应该被理解为面向使用座椅的人的整个表面。例如，可以是与人的臀部和大腿接触的座椅基部的座椅区域和/或面向人的座椅靠背的表面，该表面与背部接触并且可能诸如经由头枕与人的头部接触。
根据一个实施例，座椅具有多个通风口。这些开口相对于其尺寸和几何形状可以具有相同或不同的设计，并且可以以均匀或非均匀分布的方式设置在座椅表面上。在座椅表面和使用座椅的人之间可能特别紧密接触的区域中，例如座椅表面的与人的下背部相对应的区域中，例如，可以设置比在与使用座椅的人直接接触的可能性较小的座椅表面区域中更多数量的通风口。
根据一个实施例的通风座椅还具有用于产生气流的通风设备。例如，通风设备可以是风扇或鼓风机。通风设备可以被设计成产生从座椅的内部沿通常在使用座椅的人的方向上的通风口的方向流动的气流，和/或从通风口沿座椅的内部的方向上流动的气流。也可以存在多个通风设备，例如用于座椅基部垫的第一风扇和用于座椅的靠背的第二风扇。
此外，根据一个实施例的座椅具有用于将通风设备与通风口导气连接的通风通道。通道应该被认为是指通风设备和通风口之间在通道长度上连续的连接。换句话说，每个通风通道开始于通风设备(通风通道的开始)并且终止于通风口中的一个(通风通道的端部)处，其中空气可以仅在通风通道的开始和结束时被供给或排出。
例如可以设置分支通风通道系统，其中在共同的初始通风通道区段之后，例如从通风通道开始沿通风通道端部方向设置通风通道部分之后，形成从通风通道部分发出的多个通风通道部分，多个通风通道部分中的每一个就其本身而言结束于相应的通风口。也可以设置多个分支。
举例来说，通风通道可以设置在座椅的内部，使得从外部不能被看见。例如，通风通道可以以座椅内饰、座椅外壳或合适面板后面的间隙的形式设置。然而，通风通道也可以被设计成分离的部件，诸如以塑料软管的形式。还可以将通风通道设置在座椅中的通风或空调插入件中。
根据一个实施例，提供了恰好一个通风设备，诸如单个风扇，该通风设备以空气导通的方式连接到所有的通风口。例如，通风设备可以设置在通风通道中，该通风通道以这种方式分支，即在从座椅内部到通风口定向的气流的情况下的下游或在从通风口到座椅内部定向的气流的情况下的上游，每个通风口恰好分配有一个通风通道。
根据一个实施例的座椅另外具有用于单独打开和关闭通风通道和/或通风口的流量控制设备，其中打开或关闭可以是部分或完全的。单独意味着每个通风口可独立于其他通风口而关闭或打开。为此目的，流量控制设备可以设置在相关联的通风通道上或相关联的通风通道中，或者设置在相关联的通风口上或相关联的通风口中。在一个不同的实施例中，流量控制设备被设计成阀门。例如，所有的流量控制设备都可以设计成阀门。
此外，根据一个实施例的座椅具有用于确定施加到座椅表面的力和/或作用在座椅表面上的压力和/或用于确定通风通道中的气压的传感器。例如，传感器可以设计成力传感器或压力传感器。传感器可以有利地与一个或多个通风口相关联，使得可以为每个通风口确定可以用于评估该通风口的堵塞的存在的压力或力值。
座椅另外具有控制单元，该控制单元设计成根据由传感器确定的力和/或确定的压力来控制阀门。如果超过或低于预定压力或力极限值，则与所确定的压力或力值相关联的通风口和/或通风通道被打开或关闭或密封。从所有通道部分打开(例如50％打开)的初始状态开始，例如，如果超过或低于该值，则一些通道打开或关闭到更大的程度。
在一个实施例中，控制单元可以包括诸如微处理器的处理器，该处理器被设计成基于座椅表面上的压力或力分布或者基于通风通道中的压力分布来识别堵塞的通风口，该分布由传感器确定，并该处理器被设计成向控制单元发送信号以控制各个流量控制设备用于单独打开和关闭此通风口和/或通风通道。
座椅有利地提供了通过使用传感器观察压力或力变化来检测堵塞的通风口的可能性，并且如果压力或力的变化超过预定量，则这用于识别堵塞的通风口。根据一个实施例，由于力和压力(每单位面积的力)之间的关系，可以使用力和压力两者作为测量变量用来识别堵塞的通风口。不管气流的方向如何，施加在座椅表面上的力(诸如使用座椅的人的重量或者由于重量引起的座椅表面上的压力)可以用于确定堵塞的通风口。
一旦确定或识别堵塞的通风口，通过使用流量控制设备关闭一些或所有未堵塞的开口，就可以增加施加到这些堵塞的通风口的气压。为此，通过使用控制单元以适当的方式控制流量控制设备。这提供了即使在具有至少部分堵塞的通风口的座椅区域中也能够有效控制温度和湿度的可能性并且提高了使用座椅的人的就坐舒适度。
根据各种变型实施例，传感器可以被设计为光纤压力传感器。例如，这种传感器可以包括作为拾取器的玻璃纤维。压力负载的发生会引起弯曲损耗，这导致玻璃纤维中的传输变化。压力然后可以从这些变化中推导出来。可以将多个光纤压力传感器设置成分布在座椅表面上的矩阵形式。这里，纤维的具体数量和沿着纤维的测量点的数量可以根据具体用途来选择。通过使用光纤压力传感器或传感器的纤维的紧密网状设置，可以确定座椅表面上的压力分布。
根据另外的变型实施例，传感器可以被设计为电容式和/或压阻式传感器。压阻式压力传感器可以以低成本生产并具有高灵敏度。根据另外的变型实施例，传感器可以被设计为力传感器。通过使用力传感器，可以确定作用在传感器上的力。例如，可以确定作用在座椅表面上的力，诸如使用座椅的人的重量。
根据另外的变型实施例，座椅可以具有用于空调的调节设备。例如，调节设备可用于加热或冷却和/或干燥气流中的空气。为此，调节设备可以设置在通风设备下游的通风通道中，用于从座椅内部沿通风口的方向引导的气流的情况下产生气流。
作为替代方案，调节设备也可以设置在用于产生气流的通风设备的前面，即在其上游，结果是已经空气调节的空气到达通风设备并且被引导到通风通道中。
通过使用调节设备，用于使座椅通风的空气可以根据相应的环境条件和使用座位的人的愿望在温度和/或空气湿度方面进行调整，有助于改善使用座椅的人的舒适度。
根据一个实施例的车辆具有根据以上说明的座椅。在此，车辆应被认为是指任何移动交通工具，包括陆地车辆或船只或飞机，诸如乘客汽车。特别地，车辆的车辆座椅可以根据以上说明来设计。座椅的通风有助于提高驾驶舒适性，并且还可以提高安全性，因为座椅的温度可以更好地调节，并且可以很大程度上避免驾驶员的温度应力。
用于使座椅通风的方法具有下面更详细解释的特征，其可以按照解释的顺序执行，但也可以根据需要以不同的顺序执行。例如，该方法可以通过使用上述的通风座椅来执行。在这种程度上，用于解释根据一个实施例的通风座椅的以上陈述也用于描述该方法。按照根据一个实施例的该方法，产生气流。该气流可以从座椅内部沿座椅表面方向流动，或者也可以从座椅表面沿座椅内部方向流动。不管流动的方向如何，气流都通过座椅的通风通道和设置在座椅表面上的通风口。换句话说，气流流过通风通道和通风口。此外，施加到座椅的座椅表面的力和/或作用在座椅的座椅表面上的压力和/或通风通道中的气压被确定为测量的负载变量。测量的变量可以指示座椅上的负载。
所确定的测量的负载变量，即力和/或压力(其中压力还包括气压)，与一个或多个通风通道和/或通风口相关联，通风通道和/或通风口在下文中被称为相关联的通风通道或相关联的通风口。例如，通过使用上述传感器可以确定座椅表面上的力或压力分布。然后根据相关的力和/或相关的压力来限定通风通道和/或通风口的设定点打开状态，例如打开、关闭、部分关闭等。换句话说，关于打开状态的理想状态针对一个、一些或全部通风通道和/或通风口来确定，特别是针对相关联的通风通道和/或通风口，打开状态基于确定的力和/或基于确定的压力。
例如，可以以这样的方式定义设定点打开状态，即堵塞的通风通道和/或通风口被供应有更高的气压的气流。为此目的，可以将“打开”定义为堵塞的通风通道和/或通风口的设定点打开状态，同时将“关闭”设定点打开状态定义为所有未堵塞的通风通道和/或通风口。这种配置具有这样的效果，即气流更多地流过堵塞的通风通道和/或通风口，结果是，即使在座椅区域中也可以有效地控制温度和湿度，并且提高例如使用座椅的人的就坐舒适性。
在确定通风通道和/或通风口的实际打开状态之后，将实际打开状态与设定点打开状态进行比较。如果检测到一个、一些或全部通风通道和/或通风口的实际打开状态和设定点打开状态之间的差异，则这些通风通道和/或通风口部分地或完全地以相应的方式打开或关闭，结果是设定点打开状态然后对应于实际打开状态。然后可以再次确定施加到座椅的座椅表面的力和/或作用在座椅的座椅表面上的压力和/或通风通道中的气压，并且随后的步骤根据以上说明来执行。
根据各种变型实施例，通过指定力和/或压力的极限值并且将相关联的力和/或相关联的压力与相应的极限值进行比较，根据相关联的力和/或相关联的压力来定义设定点打开状态。如果超过极限值，则可以推断相关联的通风通道和/或相关联的通风口的堵塞。所有通风通道或通风口的极限值可以相同或不同。例如，可以指定不同的极限值，这取决于座椅表面上的通风口的位置。
如果超过极限值，则“打开”定义为相关联的可能堵塞的通风通道和/或通风口的设定点打开状态。另一方面，对于所有其他不相关的通风通道和/或通风口，“关闭”定义为设定点打开状态。如已经描述的，这使得可以将气流集中在堵塞的通风通道和/或通风口上。
如果在一个变型实施例中，产生从座椅表面沿座椅内部方向流动的气流并且将通风通道中的气压确定为测量变量，则在这种情况下降低的气压表明相关联的通风通道和/或通风口的堵塞。在此，当低于极限值时，可以将“打开”定义为相关联的通风通道和/或相关联的通风口的设定点打开状态并且将“关闭”定义为剩余的通风通道和/或通风口的设定点打开状态，以便在这种情况下将气流集中在堵塞的通风通道和/或通风口上。
应该理解，在不脱离本发明的构思的情况下，可以对上述结构进行变化和修改，并且应该理解，这些构思旨在由以下权利要求覆盖，除非这些权利要求通过他们的语言明确的另有说明。
Claims (20)
1.一种通风座椅，包括：
通风口，所述通风口设置在座椅表面上；
通风设备，所述通风设备用于产生气流；
通风通道，所述通风通道用于所述通风设备与所述通风口的空气导通连接；
流量控制设备，所述流量控制设备用于单独打开和关闭所述通风通道和/或所述通风口；
传感器，所述传感器确定施加到所述座椅表面的力、作用在所述座椅表面上的压力和所述通风通道中的气压中的至少一个；和
控制单元，所述控制单元根据由所述传感器确定的所述力和/或确定的所述压力来控制所述流量控制设备。
2.根据权利要求1所述的通风座椅，其中所述传感器包括压力传感器。
3.根据权利要求1所述的通风座椅，其中所述传感器包括力传感器。
4.根据权利要求1所述的通风座椅，其中所述流量控制设备包括阀门。
5.根据权利要求1所述的通风座椅，进一步包括用于空调的调节设备。
6.根据权利要求1所述的通风座椅，其中所述座椅是车辆座椅。
7.一种通风座椅，包括：
通风口，所述通风口设置在座椅表面上；
通风设备，所述通风设备用于产生气流；
通风通道，所述通风通道将所述通风设备连接到所述通风口；
流量控制设备，所述流量控制设备用于控制通过所述通风口的气流；
一个或多个传感器，所述一个或多个传感器确定所述座椅上的负载；和
控制单元，所述控制单元根据所述负载来控制所述流量控制设备。
8.根据权利要求7所述的通风座椅，其中所述负载包括施加到所述座椅的力或压力。
9.根据权利要求8所述的通风座椅，其中所述一个或多个传感器包括感测作用在所述座椅上的压力的压力传感器。
10.根据权利要求8所述的通风座椅，其中所述一个或多个传感器包括感测施加到所述座椅的力的力传感器。
11.根据权利要求7所述的通风座椅，其中所述负载包括所述通风通道中的气压。
12.根据权利要求11所述的通风座椅，其中所述一个或多个传感器包括感测所述通风通道中的气压的气压传感器。
13.根据权利要求7所述的通风座椅，其中所述流量控制设备包括阀门。
14.根据权利要求7所述的通风座椅，进一步包括用于空调的调节设备。
15.根据权利要求7所述的通风座椅，其中所述座椅是车辆座椅。
16.一种用于使座椅通风的方法，包括：
产生气流；
使所述气流通过所述座椅的通风通道并且通过设置在所述座椅的座椅表面上的通风口；
确定施加到所述座椅表面的力、作用在所述座椅表面上的压力和所述通风通道中的气压中的至少一个；
将确定的至少一个力和压力与相关联的通风通道和/或相关联的通风口相关联；
根据所述相关联的至少一个力和压力来限定所述通风通道和/或通风口的设定点打开状态；
确定所述通风通道和/或通风口的实际打开状态；
将所述实际打开状态与所述设定点打开状态进行比较；和
如果在所述实际打开状态和所述设定点打开状态之间存在差异，则打开或关闭所述通风通道和/或通风口。
17.根据权利要求16所述的方法，其中根据所述相关联的力和/或相关联的压力通过以下步骤来定义设定点打开状态：
指定所述力和/或所述压力的极限值ti；
将所述相关联的力和/或所述相关联的压力与相应的极限值进行比较；
当超过所述极限值时将所述相关联的通风通道和/或所述相关联的通风口的所述设定点打开状态限定为打开；和
当低于所述极限值时，将剩余通风通道和/或通风口的设定点打开状态限定为关闭。
18.根据权利要求16所述的方法，进一步包括产生从所述座椅的内部向所述座椅表面的方向流动的气流。
19.根据权利要求16所述的方法，进一步包括产生从所述座椅表面向所述座椅内部的方向流动的气流。
20.根据权利要求16所述的通风座椅，其中所述座椅是车辆座椅。
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