DE10029237B4

DE10029237B4 - Variable Sitzheizung

Info

Publication number: DE10029237B4
Application number: DE2000129237
Authority: DE
Inventors: Richard Schwarzkopf; Ralf Dietz; Kurt Neubert
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2000-06-14
Filing date: 2000-06-14
Publication date: 2009-12-03
Anticipated expiration: 2020-06-15
Also published as: DE10029237A1

Abstract

Sitzheizung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Heizer und einem auf das Gewicht einer Person ansprechenden Drucksensor zum Einschalten des Heizers, gekennzeichnet durch über die Sitzfläche verteilte Sensoren und diesen zugeordnete Bereiche des Heizers, die selektiv bei Druckeinwirkung auf ihren Sensor eingeschaltet werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sitzheizung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
Aus der WO 92/17344 A1 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 A1 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 Merkmale 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 geheizt werden, die in unmittelbarer Körperberührung mit dem Sitzenden stehen, während die nicht berührten Flächenbereiche nicht geheizt werden, so daß dort nicht unnötig Energie verbraucht wird. Da es hinsichtlich der Körperausmaße der Menschen große Unterschiede gibt, sind die Körperberührungsflächen auch unterschiedlich groß, so daß sich die für eine effektive Heizung erforderlichen Heizflächen bei verschiedenen Personen unterscheiden. So benötigen schmal gebaute oder kleine Personen eine geringere Heizfläche als große bzw. breite Personen. Wenn man immer die volle Sitz- und Lehnenfläche beheizt, wird bei schmächtigeren Personen Heizenergie uneffektiv verschwendet, und da gerade elektrische Heizungen starke Stromverbraucher sind, läßt sich durch eine intelligente Sitzheizung, bei der nur die wirklich benötigten Flächen beheizt werden, erheblich an Energie sparen.
Zu diesem Zweck sieht die Erfindung über die Sitzfläche – und die Lehnenfläche – verteilte Drucksensoren vor, denen einzelne 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 Heizelemente 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 verbrauchen, 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 Türnähe kann man unabhängig von der partiellen Einschaltung der Heizflächen eine in jedem Falle eingeschaltete Randbereichsheizung 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 Heizfläche eine niedrigere Temperatur bzw. eine geringere Aufheizgeschwindigkeit einstellt.
Erfindungsgemäß können die Drucksensoren und Heizelemente integriert ausgebildet werden, indem beispielsweise ein Material, welches bei Druckeinwirkung seinen elektrischen Widerstand verändert, zwischen zwei Elektroden angeordnet wird: Verringert sich der Widerstand bei Druckbelastung, so erwärmt der dann zwischen den Elektroden fließende Strom die Widerstandsschicht. 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 Widerstandsmaterial bestehen und an ihren Berührungsstellen Übergangswiderstände bilden, deren Anzahl und Größe sich druckabhängig verändert, so daß der Widerstand zwischen den Elektroden sich lokal verringert. Ein geeignetes Material sind beispielsweise 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 ebenfalls Übergangswiderstände bilden, die bei Druckausübung niederohmig werden, so daß an diesen Stellen ein Strom zwischen den Elektroden fließen kann, der die Übergangswiderstände an den Druckstellen erwärmt. Die Elektroden können beispielsweise durch leitende Folien, Leiternetze oder Leitergewebe 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, Leiterdrähte wendelförmig um einen Kern aus dem Widerstandsmaterial herumzuwickeln und dieses Gebilde beispielsweise mäanderförmig, spiralig oder in anderer geeigneter Weise über die Sitz- und Lehnenfläche verteilt anzuordnen. Wird dieses Gebilde dann zusammengedrückt, 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 Kunststoff oder Lack) gebildet werden, das an den Kreuzungspunkten der Fäden druckabhängige Übergangswiderstände bildet.
Die Erfindung sei nun anhand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Beispiel einer Heizmatte mit einem mäanderförmig verlegten gewendelten Heizleiter;
2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit mehreren Schichten;
3 und 4 weitere mehrschichtige Varianten der Erfindung; und
5 ein Diagramm zur Veranschaulichung eines druckabhängigen Widerstandsverlaufs.
Bei dem in 1 veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist eine Heizmatte 2 gezeigt, welche in die Sitz- bzw. Lehnenfläche eines Autositzes eingebaut werden kann. Diese Matte dient als Träger für einen gewendelten Heizer 4, welcher beispielsweise 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 Verlegungsmuster gewählt werden. Der Heizer besteht in diesem Ausführungsbeispiel 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 druckempfindlichen 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 auftritt. 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 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, besteht. Die Leiter dieser Schichten bestehen zweckmäßigerweise aus einem Material, das an den Kreuzungspunkten mit den Leitern der jeweils anderen Schicht druckabhängige Übergangswiderstände bildet. Wenn an die beiden Schichten 12 und 14 eine Spannung angelegt wird, wie durch die Polbezeichnungen ”+” und ”–” versinnbildlicht ist, dann fließt durch die Übergangswiderstände 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 druckempfindlichem 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 3 sind flächenförmige Leiter 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 Übergangswiderstände bilden, die bei Druckausübung kleiner werden, so daß an diesen Stellen ein die Übergangswiderstände erwärmender Strom fließt. Bei der in 4 veranschaulichten Schichtanordnung sind zwei Gitternetze 26 und 28 vorgesehen, an deren Kreuzungspunkten 30 Kontaktstücke 32 aus gut leitendem Material geeigneter geometrischer Form, beispielsweise kreisförmig oder vieleckig, angebracht sind, die eine bessere Stromverteilung der durch die druckempfindliche Widerstandsschicht 34 fließenden Ströme bewirken. Die Schicht 34 entspricht der Schicht 24 in 3.
5 veranschaulicht schematisch den druckabhängigen Widerstandsverlauf 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

Sitzheizung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Heizer und einem auf das Gewicht einer Person ansprechenden Drucksensor zum Einschalten des Heizers, gekennzeichnet durch über die Sitzfläche verteilte Sensoren und diesen zugeordnete Bereiche des Heizers, die selektiv bei Druckeinwirkung auf ihren Sensor eingeschaltet werden.
Sitzheizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren in Form einer Matrix aus im drucklosen Zustand im Abstand voneinander gehaltenen Kontaktelementen ausgebildet sind, zwischen denen bei Druckbelastung Berührung auftritt, und daß die Bereiche des Heizers durch entsprechend matrixartig angeordnete Heizelemente gebildet werden.
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.
Sitzheizung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsschicht (24) Partikel aus Widerstandsmaterial enthält, an deren Berührungspunkten sich der Übergangswiderstand bei Druckeinwirkung verringert.
Sitzheizung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel aus Kohlenstoffmaterial bestehen.
Sitzheizung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel Fasern sind.
Sitzheizung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel Körnchen sind.
Sitzheizung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsschicht durch ein Geflecht aus Widerstandsfäden gebildet wird.
Sitzheizung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsfäden ein vom Widerstandsmaterial durchsetztes oder ummanteltes fadenförmiges Trägermaterial aufweisen.
Sitzheizung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Elekroden 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.
Sitzheizung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch in der Sitz- und/oder Lehnenfläche verlegte gewendelte Leiter aus einem Material, das an den Berührungsstellen der Leiter druckabhängige Übergangswiderstände bildet, durch die bei Druckeinwirkung ein Heizstrom zum Fließen kommt.
Sitzheizung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch in der Sitz- und/oder Lehnenfläche angeordnete, sich kreuzende Widerstandsfäden, deren Kreuzungspunkte druckabhängige Übergangswiderstände bilden, durch welche bei Druckbelastung von den an Spannung liegenden Fadenenden her Heizströme zum Fließen kommen.