DE10029237A1 - Variable Sitzheizung - Google Patents
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Abstract
Eine Sitzheizung für Kraftfahrzeuge zeichnet sich durch über die Sitzfläche verteilte Sensoren und diesen zugeordnete Bereiche eines Heizers aus, welche selektiv bei Druckeinwirkung auf den zugehörigen Sensor eingeschaltet werden und nur die Flächen beheizen, die in Körperkontakt mit dem Sitzenden stehen, so daß nur dort Strom verbraucht wird, während die übrigen Flächen von Sitz und Lehne unbeheizt bleiben.
Description
Die Erfindung betrifft eine Sitzheizung, insbesondere für
Kraftfahrzeuge, mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 ange
gebenen Merkmalen.
Aus der WO 92/17344 ist es bei einer Sitzheizung bekannt, mit
Hilfe eines Sensors festzustellen, ob der Sitz belegt ist
oder nicht, und je nach dem die Sitzheizung einzuschalten
oder ausgeschaltet zu lassen. Dabei ist der Widerstandsleiter
der Sitzheizung als eine Elektrode eines kapazitiven Sensors
ausgebildet, dessen Kapazität davon abhängig ist, ob jemand
auf dem Sitz Platz genommen hat oder nicht. Ferner ist es aus
der DE 38 02 159 bekannt, mit Hilfe einer Ultraschall-Distanzmessung
vom Armaturenbrett aus festzustellen, ob der Sitz belegt ist
oder nicht, und dementsprechend die Sitzheizung einzuschalten
oder nicht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sitzheizung so
auszugestalten, daß nicht ständig die gesamte Sitz- und ggf.
Lehnenfläche beheizt wird, sondern nur diejenigen Teile, die
in Körperkontakt mit dem Sitzenden stehen.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merk
male gelöst. Spezielle Ausgestaltungen der Erfindung sind in
den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung sieht somit eine Sitzheizung mit variabler
Heizfläche vor, bei der nur diejenigen Flächenbereiche ge
heizt werden, die in unmittelbarer Körperberührung mit dem
Sitzenden stehen, während die nicht berührten Flächenbereiche
nicht geheizt werden, so daß dort nicht unnötig Energie ver
braucht wird. Da es hinsichtlich der Körperausmaße der Men
schen große Unterschiede gibt, sind die Körperberührungs
flächen auch unterschiedlich groß, so daß sich die für eine
effektive Heizung erforderlichen Heizflächen bei verschiede
nen Personen unterscheiden. So benötigen schmal gebaute oder
kleine Personen eine geringere Heizfläche als große bzw.
breite Personen. Wenn man immer die volle Sitz- und Lehnen
fläche beheizt, wird bei schmächtigeren Personen Heizenergie
uneffektiv verschwendet, und da gerade elektrische Heizungen
starke Stromverbraucher sind, läßt sich durch eine intelli
gente Sitzheizung, bei der nur die wirklich benötigten Flä
chen beheizt werden, erheblich an Energie sparen.
Zu diesem Zweck sieht die Erfindung über die Sitzfläche - und
die Lehnenfläche - verteilte Drucksensoren vor, denen ein
zelne Bereiche des Heizers zugeordnet sind, wobei jeweils nur
diejenigen Bereiche eingeschaltet werden und somit geheizt
werden, deren Sensor angesprochen hat. Wenn der Sitz leer
ist, spricht keiner der Drucksensoren an, und die Heizele
mente bleiben kalt. Hat dagegen jemand auf dem Sitz Platz
genommen, so sprechen die von Körperteilen des Sitzenden
beaufschlagten Sensoren an und schalten ihre zugehörigen
Heizelemente ein, so daß nur diejenigen Flächenteile der
gesamten Heizfläche Wärme erzeugen und damit Strom verbrau
chen, die mit Körperteilen des Sitzenden im Kontakt stehen,
während die übrigen, freiliegenden Flächenteile unbeheizt
bleiben und keinen Strom verbrauchen.
Zur Vermeidung von Kaltstellen (z. B. durch kalte Zugluft
infolge der Fahrzeugentlüftung oder durch Fenster- oder Tür
nähe kann man unabhängig von der partiellen Einschaltung der
Heizflächen eine in jedem Falle eingeschaltete Randbereichs
heizung von Sitz bzw. Lehne vorsehen, falls dies gewünscht
wird. Da erfahrungsgemäß schlankere Menschen wärmebedürftiger
sind als beleibte, kann man Vorkehrungen treffen, um bei
einer geringen Heizfläche für eine höhere Heiztemperatur zu
sorgen als bei einer großen Heizfläche, etwa indem man eine
konstante Heizenergie für die Sitzheizung vorgibt, so daß
sich bei geringerer Heizfläche eine höhere Temperatur bzw.
eine höhere Aufheizgeschwindigkeit und bei größerer Heizflä
che eine niedrigere Temperatur bzw. eine geringere Aufheiz
geschwindigkeit einstellt.
Erfindungsgemäß können die Drucksensoren und Heizelemente
integriert ausgebildet werden, indem beispielsweise ein Mate
rial, welches bei Druckeinwirkung seinen elektrischen Wider
stand verändert, zwischen zwei Elektroden angeordnet wird:
Verringert sich der Widerstand bei Druckbelastung, so erwärmt
der dann zwischen den Elektroden fließende Strom die Wider
standsschicht. An Stellen ohne Druckbelastung fließt nur ein
sehr geringer oder gar kein Strom, so daß dort praktisch
keine Leistung umgesetzt wird und keine Erwärmung auftritt.
Ein solches Widerstandsmaterial kann beispielsweise durch
eine Fasermatte gebildet werden, deren Fasern aus Wider
standsmaterial bestehen und an ihren Berührungsstellen Über
gangswiderstände bilden, deren Anzahl und Größe sich druckab
hängig verändert, so daß der Widerstand zwischen den Elektro
den sich lokal verringert. Ein geeignetes Material sind bei
spielsweise Kohlenstoffasern. Mit Kohlenstoffpartikeln in
einer Trägermaterialstruktur läßt sich der gleiche
Effekt erreichen. Eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit
besteht in der Ausbildung eines Kohlefasernetzgewebes aus
Längs- und Querfäden, die an ihren Überkreuzungsstellen eben
falls Übergangswiderstände bilden, die bei Druckausübung
niederohmig werden, so daß an diesen Stellen ein Strom zwi
schen den Elektroden fließen kann, der die Übergangswider
stände an den Druckstellen erwärmt. Die Elektroden können
beispielsweise durch leitende Folien, Leiternetze oder Lei
tergewebe von der Ausdehnung der Sitzfläche bzw. Lehnenfläche
gebildet werden, zwischen denen sich die Widerstandsmatte
befindet.
Man kann den Strom auch von den jeweiligen Enden der Längs-
und Querfäden her zuführen, die dann selbst als Leiter dienen
und bei Druckbelastung ihrer Kreuzungspunkte Strom durch die
dort verringerten Übergangswiderstände fließen lassen, der
diese erwärmt. Die Längs- und Querfäden können ein Gewebe
bilden oder auch übereinander liegen. Für sie eignen sich
außer Carbonfasern auch andere Materialien, wie sie hier
beispielhaft angeführt sind.
Eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit besteht darin, Leiter
drähte wendelförmig um einen Kern aus dem Widerstandsmaterial
herumzuwickeln und dieses Gebilde beispielsweise mäanderför
mig, spiralig oder in anderer geeigneter Weise über die Sitz-
und Lehnenfläche verteilt anzuordnen. Wird dieses Gebilde
dann zusammengedtückt, so verringert sich der Widerstand des
Kerns zwischen den spiralförmigen Leitern, so daß zwischen
diesen ein Strom durch das Kernmaterial fließen kann und an
dessen Widerstand lokal Wärme umsetzt. Bei einer als Geflecht
oder Netzwerk ausgebildeten Widerstandsmatte können die Fäden
auch aus geeignetem Trägermaterial mit einer Ummantelung aus
Widerstandspartikeln, etwa Kohlenstoffpartikeln oder anderem
geeigneten Material (Halbleiter, widerstandsleitendem Kunst
stoff oder Lack) gebildet werden, das an den Kreuzungspunkten
der Fäden druckabhängige Übergangswiderstände bildet.
Die Erfindung sei nun anhand einiger Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Beispiel einer Heizmatte mit einem mäanderförmig
verlegten gewendelten Heizleiter;
Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit
mehreren Schichten;
Fig. 3 und 4 weitere mehrschichtige Varianten der Erfin
dung; und
Fig. 5 ein Diagramm zur Veranschaulichung eines druckabhän
gigen Widerstandsverlaufs.
Bei dem in Fig. 1 veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist
eine Heizmatte 2 gezeigt, welche in die Sitz- bzw. Lehnenflä
che eines Autositzes eingebaut werden kann. Diese Matte dient
als Träger für einen gewendelten Heizer 4, welcher beispiels
weise in der veranschaulichten Art und Weise in der Matte 2
verlegt ist, so daß er deren Fläche im wesentlichen ausfüllt.
Selbstverständlich können auch andere geeignete Verlegungsmu
ster gewählt werden. Der Heizer besteht in diesem Ausfüh
rungsbeispiel aus zwei Drähten 6 und 8, die wendelförmig auf
einen gestrichelt gezeichneten Kern 10 aufgewickelt sind. Die
Drähte 6 und 8 bestehen aus leitendem Material, welches nicht
notwendigerweise ein Metall sein muß, sondern beispielsweise
auch durch Kohlefasern, wendelförmig aufgebrachten Leitlack
oder leitenden Kunststoff oder leitendes Halbleitermaterial
gebildet werden können. Der Kern 10 besteht aus einem druck
empfindlichen Material, welches bei Druckeinwirkung seinen
Widerstand verringert und dadurch zwischen den beiden Leitern
6 und 8 einen Strom fließen läßt, der das Material des Kerns
10 erwärmt, so daß an den Druckstellen eine Heizwirkung auf
tritt. Man kann die Leiter auch ohne Kern verdrillen, wenn
sie aus einem Material bestehen, das an den Berührungspunkten
der Leiter druckabhängige Widerstände bildet, über die bei
Druckbelastung ein Strom zwischen den Leitern zum Fließen
kommt, der eine Erwärmung der Druckstellen zur Folge hat.
Bei der in Fig. 2 veranschaulichten Schichtausführung ist
eine obere Schicht 12 und eine untere Schicht 14 vorgesehen,
von denen die Schicht 12 durch parallele Leiter 16 gebildet
wird und die untere Schicht ebenfalls aus parallelen Leiter
18, jedoch in gekreuzter Anordnung zu den Leitern 16, be
steht. Die Leiter dieser Schichten bestehen zweckmäßigerweise
aus einem Material, das an den Kreuzungspunkten mit den Lei
tern der jeweils anderen Schicht druckabhängige Übergangs
widerstände bildet. Wenn an die beiden Schichten 12 und 14
eine Spannung angelegt wird, wie durch die Polbezeichnungen
"+" und "-" versinnbildlicht ist, dann fließt durch die Über
gangswiderstände an den druckbeaufschlagten Kreuzungsstellen
Strom, durch den in diesen Übergangswiderständen Leistung
umgesetzt wird, welche diese Stellen erwärmt. Zwischen den
beiden Schichten 12 und 14 kann auch eine Matte aus druck
empfindlichem Widerstandsmaterial angeordnet werden, dessen
Durchgangswiderstand zwischen den beiden Schichten an den
druckbelasteten Stellen niedriger als an den anderen Stellen
wird, so daß hier ein die Widerstandsmatte an diesen Stellen
erwärmender Strom zwischen den beiden Schichten zum Fließen
kommt. Die Schichten 12 und 14 können hier auch als leitende
Netze, Gewebe, Geflechte etc. ausgebildet werden.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 sind flächenförmige Lei
ter 20 und 22 vorgesehen, zwischen denen sich eine Schicht
aus druckempfindlichem Widerstandsmaterial 24 befindet, etwa
eine schichtförmige Anordnung von Kohlenstoffpartikeln oder
anderen Partikeln oder leitenden Fasern, welche Übergangs
widerstände bilden, die bei Druckausübung kleiner werden, so
daß an diesen Stellen ein die Übergangswiderstände erwärmen
der Strom fließt. Bei der in Fig. 4 veranschaulichten
Schichtanordnung sind zwei Gitternetze 26 und 28 vorgesehen,
an deren Kreuzungspunkten 30 Kontaktstücke 32 aus gut leiten
dem Material geeigneter geometrischer Form, beispielsweise
kreisförmig oder vieleckig, angebracht sind, die eine bessere
Stromverteilung der durch die druckempfindliche Widerstands
schicht 34 fließenden Ströme bewirken. Die Schicht 34
entspricht der Schicht 24 in Fig. 3.
Fig. 5 veranschaulicht schematisch den druckabhängigen Wider
standsverlauf der Übergangswiderstände: Solange kein oder nur
ein geringer Druck ausgeübt wird, ist der Widerstand sehr
hoch, sinkt jedoch schnell stark ab, sobald der Druck einen
bestimmten Wert übersteigt. Während bei dem hohen Widerstand
kein oder nur ein sehr geringer Strom fließt, bringt die
angelegte Spannung bei Druckeinwirkung in dem dann sehr viel
niederohmigen Widerstand einen Heizstrom zum Fließen, der an
den Druckstellen für eine Erwärmung sorgt. Auf diese Weise
tritt eine Heizwirkung nur an den vom Körpergewicht eines
sitzenden belasteten Stellen von Sitz und Lehne auf, während
deren übrige Flächenbereiche unbeheizt bleiben.
2
Heizmatte
4
gewendelter Heizer
6
,
8
Drähte
10
Kern
12
obere Schicht
14
untere Schicht
16
,
18
parallele Leiter
20
,
22
flächenförmige Leiter
24
druckempfindliches Widerstandsmaterial
26
,
28
Gitternetze
30
Kreuzungspunkte
32
Kontaktstücke
34
druckempfindliche Widerstandsschicht
36
seitlicher Behälterteil
Claims (12)
1. Sitzheizung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit
einem Heizer und einem auf das Gewicht einer Person anspre
chenden Drucksensor zum Einschalten des Heizers, gekenn
zeichnet durch über die Sitzfläche verteilte Sensoren und
diesen zugeordnete Bereiche des Heizers, die selektiv bei
Druckeinwirkung auf ihren Sensor eingeschaltet werden.
2. Sitzheizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die Sensoren in Form einer Matrix aus im druck
losen Zustand im Abstand voneinander gehaltenen Kontaktele
menten ausgebildet sind, zwischen denen bei Druckbelastung
Berührung auftritt, und daß die Bereiche des Heizers durch
entsprechend matrixartig angeordnete Heizelemente gebildet
werden.
3. Sitzheizung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
zwei flächenhaft ausgedehnte Elektroden (20, 22) mit einer
zwischen diesen angeordneten Widerstandsschicht (24) aus
einem Material, dessen elektrischer Widerstand sich bei
Druckbeanspruchung verringert.
4. Sitzheizung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich
net, daß die Widerstandsschicht (24) Partikel aus Wider
standsmaterial enthält, an deren Berührungspunkten sich der
Übergangswiderstand bei Druckeinwirkung verringert.
5. Sitzheizung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich
net, daß die Partikel aus Kohlenstoffmaterial bestehen.
6. Sitzheizung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Partikel Fasern sind.
7. Sitzheizung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Partikel Körnchen sind.
8. Sitzheizung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich
net, daß die Widerstandsschicht durch ein Geflecht aus Wi
derstandsfäden gebildet wird.
9. Sitzheizung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich
net, daß die Widerstandsfäden ein vom Widerstandsmaterial
durchsetztes oder ummanteltes fadenförmiges Trägermaterial
aufweisen.
10. Sitzheizung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
Elektroden in Form von Drähten (6, 8), die wendelförmig um
einen Kern (10) aus Widerstandsmaterial gewickelt sind,
dessen elektrischer Widerstand sich bei Druckbeanspruchung
verringert, und durch eine mäanderförmige Verlegung dieses
Gebildes über die Heizfläche.
11. Sitzheizung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
in der Sitz- und/oder Lehnenfläche verlegte gewendelte Lei
ter aus einem Material, das an den Berührungsstellen der
Leiter
druckabhängige Übergangswiderstände bildet, durch die bei
Druckeinwirkung ein Heizstrom zum Fließen kommt.
12. Sitzheizung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
in der Sitz- und/oder Lehnenfläche angeordnete, sich kreu
zende Widerstandsfäden, deren Kreuzungspunkte druckabhän
gige Übergangswiderstände bilden, durch welche bei Druckbe
lastung von den an Spannung liegenden Fadenenden her Heiz
ströme zum Fließen kommen.
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