CN110001477A - 车辆座椅和配备有通风和热控制系统的座椅元件 - Google Patents

Abstract

一种座椅元件(10)，其包括覆盖物(11)和衬垫(12)，所述衬垫被构造成用作使用者的支撑件，以及通风和热控制系统(16)，其中所述通风和热控制系统(16)包括至少一个热电模块(20)、鼓风机(22)和导管(24)，所述导管限定用于连接鼓风机(22)和热电模块(20)的空气的通道，其中所述通风和热控制系统(16)被配置用于使空气流从覆盖物(11)朝向鼓风机(22)流通，并且其中热电模块(20)被配置用于冷却和/或加热气流。

Description

车辆座椅和配备有通风和热控制系统的座椅元件

技术领域

本发明涉及车辆座椅和配备有通风和热控制系统的座椅元件。特别地，通风和热控制系统可以是通风和冷却系统。在这种情况下，通风系统是吸气式，冷却系统是热电式。通风和热控制系统还可以是通风和加热系统。

背景技术

车辆通常包括连接到车辆地板的多个座椅。车辆座椅通常包括至少两个座椅元件：座椅底部和座椅靠背。座椅元件包括承载结构和衬垫。承载结构坚硬并直接连接到地板。承载结构的功能是为座椅元件提供机械稳定性。衬垫是柔软的并且被布置在承载结构和座椅元件的使用者之间。因此，衬垫为使用者提供舒适感。它通常覆盖有覆盖物。

座椅元件还可包括与衬垫连接的通风系统。通风系统包括至少一个鼓风机，该鼓风机能够将空气吹入或吸入车辆乘客舱并且通过覆盖物和衬垫来吹入或吸入空气。

特别地，观察到，与吹送空气相比，从车辆乘客舱吸入空气在管理湿气方面特别有利，特别是来源于车辆座椅乘员的汗液。

然而，由于吸入的空气来自车辆乘客舱，该吸入的空气的温度与乘客舱中的空气的温度相同。由于使用者与座椅元件接触，该吸入空气的温度甚至可以高于乘客舱的温度。因此，座椅，特别是座椅覆盖物，基于乘客室空气的温度条件并未被充分冷却。

然而，特别是出于舒适和乘员偏好的原因，有时希望座椅被冷却，这意味着座椅的温度低于仅利用来自车舱的空气所获得的温度。

有用于此目的的系统能够冷却车辆座椅。例如，已知通风系统包括利用珀尔帖效应的一个或多个热电模块。放置在车辆座椅中的这种类型的模块通常是平的并且包括冷表面和与冷表面相对的热表面。两个表面之间的温差取决于注入模块中的电流以及该电流的方向，这样两个表面的温度可以反转。

在用于冷却座椅的操作模式中，提供鼓风机，用于通过衬垫和覆盖物将由热电模块的冷表面冷却的空气吹向座椅乘员。以这种方式，车辆覆盖物可以由热电模块冷却。然而，必须提供一种从热表面除去热量的机制。这是由同一个鼓风机提供的。因此，鼓风机也将空气吹向热电模块的热表面。然后从座椅底部下方或座椅靠背后面的座椅移除热空气。换句话说，热空气从乘客舱中被移除。

然而，这种通过向乘员吹空气的通风系统不能有效地控制由座椅上的乘员的存在而引起的湿气。此外，来自鼓风机的空气流不完全用于使乘员通风，为了提供乘员的通风，鼓风机必须具有大尺寸，而这导致系统的噪声级增加，否则只能接受低通风水平。此外，在用于加热座椅的操作模式中，鼓风机被设置用于吹送由热电模块的热表面加热的空气。然而，据观察，与基于通过座椅罩下方的加热层传导的传统系统相比，这种基于对流的系统的效果较差。

发明内容

本发明的目的是提出一种通风和热控制系统，其至少不具有现有技术装置的一些缺点。

为此目的，本发明提出一种座椅元件，其包括：覆盖物和衬垫，衬垫被构造成用作使用者的支撑件，以及通风和热控制系统，其中通风和热控制系统包括至少一个热电模块、鼓风机和导管，该导管限定用于连接鼓风机和热电模块的空气的通道，其中，通风和热控制系统被配置用于使空气流从覆盖物朝向所述鼓风机流通，并且其中热电模块被配置用于冷却和/或加热气流

因此，通过通风和热控制系统可以有效地管理座椅元件的冷却或加热。当通风和热控制系统是通风和冷却系统时，可以有效地管理冷却，同时去除覆盖物和乘员之间存在的水分。

在电流反转期间，也可以通过传导加热系统。

根据优选实施例，根据本发明的座椅元件具有以下特征中的一个或多个：

-热电模块至少适于加热气流；

-热电模块至少适于冷却气流；

-热电模块被配置为根据两种操作模式选择性地操作：加热模式，其中热电模块加热气流，以及冷却模式，其中热电模块冷却气流；

-座椅元件包括至少一个热交换器，该热交换器能够改善热电模块与气流之间的热交换；

-热交换器设置在导管中，并且热电模块设置在热交换器和衬垫之间；

-热交换器设置在与导管的孔口连接的衬垫中，并且热电模块设置在热交换器和覆盖物之间；

-热交换器包括容纳热电模块的壳体；

-通风和热控制系统包括两个热电模块和两个热交换器，其中，两个热电模块中的每一个分别与其中一个热交换器接触；

-座椅元件形成座椅底部；

-座椅元件形成座椅靠背。

根据另一方面，本发明涉及一种包括根据本发明的座椅元件的车辆座椅。

附图说明

参考附图，在下面的详细描述中将看到本发明的其他特征和优点，其中：

-图1示出了根据本发明的座椅元件的剖视图；

-图2示出了根据本发明的通风和热控制系统的顶部透视图；

-图3示出了根据本发明的通风和热控制系统的仰视图，其中鼓风机被移除；

-图4示出了根据本发明的通风和热控制系统的侧视图；

-图5示出了根据本发明的通风和热控制系统的分解视图，其中导管被移除；

-图6示出了根据本发明的散热器的仰视图；

-图7、8、9和10示出了根据本发明的通风和热控制系统的其他示例的透视图。

具体实施方式

图1以剖视图示出了根据本发明的实施例的座椅元件10。例如，图1中所示的座椅元件10是用于车辆的座椅底部。

图1中示出了方向X，当座椅元件10放置在车辆中时，方向X从车辆的后部朝向前方。还示出了从底部到顶部的垂直方向Z，以及垂直于这两个方向X和Z并且从车辆的右侧到左侧的方向Y。观察到XZ平面是座椅元件10的对称平面。

座椅元件10尤其包括覆盖物11、衬垫12、承载结构14以及通风和热控制系统16。

衬垫12是柔软的并且被配置为用于支撑使用者。

覆盖物11表示座椅元件10的与使用者接触的表面。覆盖物11具有外表面和内表面。外表面通常是穿孔皮革，但它也可以是透气的材料。内表面具有例如交联泡沫，其允许来自通风系统16的空气扩散。

衬垫12可在其外表面上具有扩散层，这意味着与覆盖物11接触的表面，特别是当热电模块20的作用面与覆盖物11处理的表面相比减小时。该扩散层的目标是在座椅元件10的最大表面积上提供热交换。扩散层较薄，例如小于1毫米，并且具有包括在200cm²至900cm²之间的表面积。它由具有高导热率的材料制成。这种材料可以是石墨烯，也可以是铜、银或合金。

承载结构14为座椅元件10提供必要的结构强度。此外，承载结构14可以通过例如滑块17连接到车辆乘客舱地板15。轴承结构14可以是任何类型，并且尤其可以包括金属框架。

根据一个示例，如图2所示，通风系统16包括热交换器18、热电模块20、鼓风机22和导管24。

座椅元件10可以使用通风和热控制系统16进行通风。进一步利用这种系统，座椅元件10可以被冷却或加热。更确切地说，当通风和热控制系统16冷却座椅元件10时，通风和热控制系统16被描述为通风和冷却系统。类似地，当通风系统16加热座椅元件10时，通风和热控制系统16被描述为通风和加热系统。因此，该通风和热控制系统16有助于使用者的舒适性。

导管24将鼓风机22与通风热控制系统16的其他元件、衬垫12和覆盖物11连接。

导管24可由聚合物材料形成，例如热塑聚乙烯泡沫或聚丙烯装载或不具有弹性体的材料以降低其坚硬度，从而为导管24提供良好的机械强度，同时还为乘员的舒适性提供令人满意的柔软度。

该材料还可包括一部分热成型非织造材料。因此，当使用者在衬垫上施加压力时，由柔性材料形成的导管24能够弹性变形。此外，当柔性材料直接固定在导管24上时，柔性材料具有吸收由鼓风机22产生的机械振动的性质。因此，增加了座椅元件10的使用者感觉到的舒适性。此外，座椅元件10的通风热控制系统16可以在衬垫12的发泡期间被添加。随后，座椅元件10更容易制造和成形。

如图4所示，根据垂直方向Z，导管24具有上表面26和下表面28。

图2中所示的上表面26朝向覆盖物11定向。上表面26与热交换器18接触。上表面26包括孔口27。孔口27连接导管24的外部和内部。孔口27设置在导管26的上表面上，以便将吸入的空气均匀地分布在覆盖物11附近。

当座椅元件10是座椅底部时，图3中所示的下表面28朝向车辆乘客舱15的地板定向。作为变型，当座椅10的座椅元件是座椅靠背(未示出)时，下表面28朝向座椅的后部定向。下表面28与鼓风机22接触。下表面28还具有圆形开口29。圆形开口29用于连接导管24的内部和鼓风机22。在该示例中，圆形开口29还限定了连接鼓风机22和热交换器18的空气通道。

根据一个示例，鼓风机22通过连接装置固定到导管24上。连接装置例如可以是凸耳30和夹点32。导管24分别具有两个凸耳30和夹点32的两个互补构件33。鼓风机22因此固定到导管24上。鼓风机22具有圆形形状，同时相对平坦。鼓风机的直径例如是100mm。

气流的方向从乘员朝向覆盖物11，然后朝向导管26、热交换器18，然后朝向鼓风机22定向。该系统是吸气系统，使得乘员和覆盖物11之间的湿气都可以被抽空，并且热交换器18也可以通过强制对流被冷却。

此外，如图2和5中所示，热电模块20将电流转换成温差。更具体地，热电模块20利用热电，特别是珀尔帖效应(即由在存在电流的情况下的热运动的物理现象构成的热电效应)。热电模块20由电流供电并具有两个表面，一个是冷的，另一个是热的。根据电流的方向，冷表面变热以及热表面变冷。

例如，热电模块20采用薄的方形元件的形状。例如，热电模块20是刚性类型。热电模块还是侧面为30mm的方形板。根据另一示例，热电模块20是侧面为40mm的方形板。热电模块20具有上表面40和下表面42。

热电模块20的上表面40与衬垫12接触。更确切地说，热电模块20与衬垫12的扩散表面接触。下表面42与热交换器18接触。

当覆盖物11必须被冷却时，热电模块20处于冷却模式：热电模块20的热表面是下表面42，热电模块20的冷表面是上表面40。相反，当覆盖物11必须被加热时，热电模块20处于加热模式：热电模块20的热表面是上表面40，热电模块20的冷表面是下表面42。热/冷表面的反转是通过反转电流的方向来完成的。

热电模块20具有结构简单的优点。此外，热电模块20不需要使用制冷剂。热电模块20还具有在操作期间不产生噪音或振动的优点，因为它没有任何移动部件。然而，当使用热电模块以冷却覆盖物11时，必须去除来自热电模块的热表面(下表面42)的热卡路里。为此，来自覆盖物11的空气被鼓风机22吸入。因此，鼓风机22和热电模块20的组合动作可以冷却覆盖物11并且还去除覆盖物11中的乘员之间的湿气。

此外，热电模块20和衬垫12的特定扩散层的组合作用将冷却从冷表面(上表面40)扩散到覆盖物11，并且这样做在比热电模块20更宽的表面上特别有效。

我们现在描述热交换器18的示例(图5和6)并将其直接集成在导管中(图2、3和4)。

热交换器18被设计成改善热电模块20的热表面的冷却，其中当必须冷却覆盖物11时，热表面对应于热电模块20的下表面42。更具体地，热交换器18用于排出来自热电模块20的热表面的卡路里，从而用于热电模块20的良好操作。为此，热交换器18处于来自覆盖物11的气流中，且在该示例中，热交换器18放置在导管24内。

该热交换器18包括中心元件37和两个侧部件。中心元件37例如由铜或铜合金材料制成。根据另一示例，中心元件37由铝合金材料制成。这种类型的材料具有改善热交换器18内的导热性的优点。

此外，热交换器18包括上部件34。上部件34朝向衬垫12定向。例如，上部件34与衬垫12接触。上部件34封闭导管24并因此提供其密封。该上部件34具有与导管24相同的材料，但可以是与中心元件37相同的材料。

热交换器18设置在衬垫12下方的导管24中。具体地，如图5中更详细地所示，热交换器18在垂直方向Z上被布置在鼓风机22上方。因此，热交换器18被直接放置在鼓风机22产生的气流中，从而通过强制对流改善珀耳帖20的热表面的冷却。

孔口19可沿垂直方向Z穿过热交换器18。孔口19与导管24的孔口27接合并用于使覆盖物11通风。

在该示例中，中心元件37面向导管22的下表面28的圆形开口29。

此外，上部件34包括壳体38。壳体38能够容纳热电模块20。热电模块20的下表面42搁置在壳体38中。因此，下表面42与中心元件37接触，而热电模块20的上表面40与衬垫12的扩散层接触。为了改善热电模块的两个表面区域中的热传递，在下表面42和中心元件37之间以及在上表面40和衬垫12的扩散表面之间使用导热膏或粘合剂。

图6中详细示出的中心元件37包括用于与空气交换的表面。更确切地说，这些交换表面可以是散热片44，用于增加与鼓风机22吸入的空气交换的表面积。此外，散热片44被拉伸以便不干扰通过导管24的气流。在鼓风机22的轴线附近，这些散热片44可以由杆46代替，杆46用于增加空气和热交换器18之间的交换表面，而不会干扰进入鼓风机22的空气流。散热片44和杆46从下表面36朝向车辆乘客舱15的地板突出。

杆46被布置在面向鼓风机22的区域中。更具体地，杆46分布在中心元件37中。因此，杆46被布置在鼓风机22的对面。散热片44根据从热交换器18的侧部件35朝向杆46的整体同心图案分布。散热片44各自具有不同的尺寸。该独特特征有助于改善热交换器18内的热交换。

根据本发明，热交换器18不具有移动元件。因此，热交换器18是特别有利的，因为它不会由于其操作而产生噪音，也不会产生振动。换句话说，热交换器18是无源元件。

我们现在描述当座椅元件10的与使用者接触的覆盖物11必须被冷却时，通过通风系统16的气流，如图中箭头所示。

通常，空气从覆盖物11被抽出，然后从衬垫12朝向承载结构14被抽出。

更确切地说，鼓风机22在覆盖物11和座椅10的乘员之间产生空气吸入。吸入的空气通过孔口27和19进入导管24。此外，该吸入空气将与热交换器18的中心元件37和散热片44接触，从而冷却热交换器18。最后，空气通过鼓风机22并被引向车辆乘客舱15的地板。因此，从覆盖物11吸入的空气用于冷却热交换器18并因此冷却热电模块20的下表面40，从而提供其良好的操作。

因此，热电模块20的存在允许座椅元件10的有效冷却。通过通风和热控制系统16提供其热表面的冷却。通过从覆盖物11抽吸空气，通风和热控制系统16进一步提供了对座椅上乘员的存在所产生的湿气的良好管理。因此，本发明特别有利，允许通过通风和热控制系统16从乘员中去除湿气，特别是汗水，并且还通过热电模块20的存在冷却与乘员接触的表面，而不必添加另一种方式来冷却热电模块20的热表面。

因此，根据乘客舱的温度和乘客的喜好，乘员可以激活以下功能：

-只有座椅的通风；

-通过热电模块的电源冷却座椅的通风；

-仅通过向热电模块供电的反转来加热座椅；

-通过座椅的通风加热座椅。

本发明不仅限于所示的实例，并且本领域技术人员可以容易地获得其它变体，可单独或组合使用。

在如图7所示的示例中，通风系统具有两个刚性类型的热电模块20。每个热电模块20与结合在导管24中的相应的热交换器18匹配。

根据如图8所示的另一个示例，通风和热控制系统16具有两个柔性或半柔性类型的热电模块20，利用该热电模块20可以使热电模块的表面增加到超过2500mm²。由于该热电模块20的尺寸较大并且是柔性或半柔性类型，因此可以将其布置得更靠近覆盖物11。此外，与热交换器18匹配的每个热电模块20可以被简化并集成在衬垫12中。用于冷却热电模块的空气流总是来自覆盖物11，穿过衬垫12的空腔50，接着沿着热交换器18的下表面并穿过在衬垫12中形成的孔51。孔51通过导管24的孔口27与导管24(未示出)流体连接。

在该示例中，热交换器18在具有高导热率的材料中是薄的，例如薄于毫米。这种材料可以是石墨烯，也可以是铜、银或这些各种材料的合金。

在如图9所示的另一个示例中，通风和热控制系统16具有两个柔性或半柔性类型的热电模块20，利用该热电模块20可以将热电模块的表面增加到2500mm²以上。由于该热电模块20的尺寸较大并且是柔性或半柔性类型，因此可以将其布置得更靠近覆盖物11。此外，与热交换器18匹配的每个热电模块20可以被简化并集成在衬垫12中。用于冷却热电模块20的空气流总是来自覆盖物11，穿过衬垫12的空腔50，穿过热交换器18并穿过衬垫12中制成的孔51。孔51通过导管24的孔口27与导管24(未示出)的流体连接。

在图9所示的这个示例中，热交换器18的厚度为5到20mm，并被放置在空腔52中，其深度等于热交换器18的深度。热交换器18允许切向通过空气，因为其结构由3D网格织物制成，以增加热交换器18下方的气流。另外，这种3D网格织物可以由具有高导热率的材料制成，以便改善热电模块20的冷却，使用的这种材料可以是石墨烯、铜、银或这些各种材料的合金。

在如图10所示的最后一个示例中，通风系统包括两个刚性型热电模块20，其定位在热交换器18中存在的每个壳体38中。两个热交换器18定位在直接在衬垫12中制成的空腔52中。用于冷却热电模块20的空气流来自覆盖物11，穿过衬垫12的空腔40，在热交换器18的各个散热片44之间通过，并穿过在衬垫12中制成的孔51。孔51通过导管24的孔口27与导管24流体连接。

在该示例中，热交换器18由10至30个平坦散热片44组成，高度包括在5至30mm之间，长度为30至70mm之间。这些散热片44用于增加表面以与通过散热器18的空气交换，从而提高热扩散能力。

对于所有这些示例，气流来自覆盖物11抽吸系统，由此用于排出乘员和座椅的覆盖物11之间的湿气。此外，该气流全部或部分地用于冷却连接到热电模块20的热交换器18，由此除了通风之外还用于覆盖物11的局部冷却。

Claims (12)

1.一种座椅元件(10)，其包括：覆盖物(11)和衬垫(12)，所述衬垫被构造成用作使用者的支撑件，以及通风和热控制系统(16)，其中所述通风和热控制系统(16)包括至少一个热电模块(20)、鼓风机(22)和导管(24)，所述导管限定用于连接所述鼓风机(22)和所述热电模块(20)的空气的通道，

其中，所述通风和热控制系统(16)被配置用于使空气流从所述覆盖物(11)朝向所述鼓风机(22)流通，并且其中所述热电模块(20)被配置用于冷却和/或加热气流。

2.根据权利要求1所述的座椅元件(10)，其特征在于，所述热电模块(20)至少适于加热所述气流。

3.根据权利要求1或2所述的座椅元件(10)，其特征在于，所述热电模块(20)至少适于冷却所述气流。

4.根据权利要求1所述的座椅元件(10)，其特征在于，所述热电模块(20)被配置为根据两种操作模式选择性地操作：加热模式，其中所述热电模块(20)加热所述气流，以及冷却模式，其中所述热电模块(20)冷却所述气流。

5.根据权利要求1所述的座椅元件(10)，其特征在于，所述座椅元件(10)包括至少一个热交换器(18)，所述热交换器能够改善所述热电模块(20)与所述气流之间的热交换。

6.根据权利要求5所述的座椅元件(10)，其特征在于，所述热交换器(18)设置在所述导管(24)中，并且所述热电模块(20)设置在所述热交换器(18)和所述衬垫(12)之间。

7.根据权利要求5或6所述的座椅元件(10)，其特征在于，所述热交换器(18)设置在与所述导管(24)的孔口(27)连接的所述衬垫(12)中，并且所述热电模块(20)设置在所述热交换器(18)和所述覆盖物(11)之间。

8.根据权利要求5或6所述的座椅元件(10)，其特征在于，所述热交换器(18)包括容纳所述热电模块(20)的壳体(38)。

9.根据权利要求5或6所述的座椅元件(10)，其特征在于，所述通风和热控制系统(16)包括两个热电模块(20)和两个热交换器(18)，其中，所述两个热电模块(20)中的每一个分别与其中一个热交换器(18)接触。

10.根据权利要求1所述的座椅元件(10)，其形成座椅底部。

11.根据权利要求1所述的座椅元件(10)，其形成座椅靠背。

12.一种用于车辆的座椅，其包括根据权利要求1所述的座椅元件(10)。