DE102004008407A1

DE102004008407A1 - Sitz, insbesondere für ein Kraftfahrzeug oder ein Flugzeug

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Publication number: DE102004008407A1
Application number: DE102004008407A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang G. Schneider; Frank Koelman; Ulrich Dr. Heitmann
Original assignee: Metzeler Schaum GmbH
Current assignee: Metzeler Schaum GmbH
Priority date: 2004-02-20
Filing date: 2004-02-20
Publication date: 2005-09-08
Anticipated expiration: 2024-02-21
Also published as: DE102004008407B4

Abstract

Ein Sitz, insbesondere für ein Kraftfahrzeug oder ein Flugzeug, ist mit einer gasdichten, flexiblen Hülle (10) versehen, die ein erstes Volumen (13) zumindest teilweise einschließt und eine Innenfläche (11) und eine Außenfläche (12) aufweist. Zudem ist der Sitz mit einem Polsterelement (20) versehen, das aus einem offenzelligem Weichschaumstoff besteht und stoffschlüssig mit der Innenfläche (11) der Hülle (10) verbunden ist. Der Sitz weist ferner wenigstens ein Ventil (40), durch das die Menge eines zumindest in dem ersten Volumen (13) vorhandenen Gases regulierbar ist, und eine starre Schale (30), die ein zweites Volumen (31) teilweise einschließt und an einer Verbindungsfläche (32) mit der Hülle (10) verbunden ist, auf. Das erste Volumen (13) und das zweite Volumen (31) grenzen an der Verbindungsfläche (32) aneinander. Das Polsterelement (20) ist in einem evakuierten Zustand (I) auf das zweite Volumen (31) komprimiert und in einem expandierten Zustand (II) auf das erste Volumen (13) und das zweite Volumen (31) ausgedehnt. Ein derartiger Sitz ermöglicht bei einem ansprechenden Design ein variables Raumkonzept.

Description

Die Erfindung betrifft einen Sitz, insbesondere für ein Kraftfahrzeug oder ein Flugzeug, der mit einer gasdichten, flexiblen Hülle versehen ist. Die Hülle schliesst ein erstes Volumen zumindest teilweise ein und weist eine Innenfläche und eine Aussenfläche auf. Der Sitz ist zudem mit einem Polsterelement versehen, das aus einem offenzelligen Weichschaumstoff besteht und stoffschlüssig mit der Innenfläche der Hülle verbunden ist. Ausserdem ist der Sitz mit wenigstens einem Ventil versehen, durch das die Menge eines zumindest in dem ersten Volumen vorhandenen Gases regulierbar ist.
Unter einem Sitz im Sinne der vorliegenden Erfindung werden sämtliche Arten von Polstern verstanden, die dazu dienen, den menschlichen Körper abzustützen, insbesondere auch Kissen oder Liegematten.

Um den menschlichen Körper auf ergonomische Weise abzustützen, ist es bekannt, einen Sitz im Bereich der Rückenlehne oder des Sitzteils mit aufblasbaren Elementen zu versehen, die es ermöglichen, dem Sitz ein individuelles Profil zu verleihen. Aufblasbare Elemente, die als mit Luft gefüllte Hohlkammern ausgebildet sind, werden in der US 4,619,481 und der DE 33 34 864 C2 beschrieben. Die durch beispielsweise miteinander verschweisste Kunststoffolien gebildeten Hohlkammern nehmen allerdings in einem aufgeblasenen Zustand eine wulstige Form an, die weder den Anforderungen an eine körpergerechte Abstützung noch den Anforderungen an eine ansprechende Formgebung genügt. Wenngleich die ausschliesslich mit Luft gefüllten Hohlkammern bei einer Druckbeaufschlagung eine gleichmäs sige Verteilung des Drucks bewirken, findet eine Dämpfung nicht statt. Die Hohlkammern bieten daher zudem einen unzureichenden Sitz- oder Liegekomfort.

Im Unterschied hierzu ist aus der DE 198 27 683 C1 ein sich selbst aufblasendes Polster bekannt, das ein von einer luftdichten Hülle eingeschlossenes Polsterelement, das aus einem offenzelligen Weichschaumstoff besteht, aufweist. Das Polsterelement ist mit Hohlräumen versehen, die gewährleisten, dass der Anteil des Polsterelements in einem expandierten Zustand des beispielsweise als Kissen, Matratze oder Rückenlehne eines Sitzes Anwendung findenden Polsters zwischen 30 Volumen-% und 70 Volumen-% beträgt. Auf diese Weise ermöglicht das bekannte Polster sowohl eine gleichmässige Druckverteilung als auch eine durch die Elastizität des Polsterelements bewirkte Dämpfung, die zu einem vergleichsweise hohen Sitz- oder Liegekomfort beitragen. Um das Polsterelement auf wirtschaftliche Weise mit den Hohlräumen zu versehen, wird das Polsterelement aus einem Blockschaum gefertigt und ist insofern nur bedingt geeignet, den Anforderungen an ein modernes Design zu genügen. Ein sich selbst aufblasendes Polster, dem der vorgenannte Nachteil anhaftet, wird ausserdem in der WO 96/14783 beschrieben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Sitz der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass sich bei einem ansprechenden Design ein variables Raumkonzept erzielen lässt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Sitz mit den oben genannten Merkmalen in Übereinstimmung mit Anspruch 1 erfindungsgemäss eine starre Schale vorgesehen, die ein zweites Volumen teilweise einschliesst und an einer Verbindungsfläche mit der Hülle verbunden ist. Das erste Volumen und das zweite Volumen grenzen an der Verbindungsfläche aneinander. Das Polsterelement ist in einem evakuierten Zustand auf das zweite Volumen komprimiert und in einem expandierten Zustand auf das erste Volumen und das zweite Volumen ausgedehnt.

Der erfindungsgemässe Sitz beruht auf der Erkenntnis, das Polsterelement auf das durch die Hülle gebildete erste Volumen und das durch die starre Schale gebildete zweite Volumen in dem expandierten Zustand aufzuteilen. Der sich in dem zweiten Volumen befindende Anteil des Polsterelements wird in dem evakuierten Zustand in das erste Volumen zurückgedrängt, so dass das Polsterelement auf das zweite Volumen komprimiert ist. Die Kontur des Sitzes wird folglich in dem expandierten Zustand durch die sich aufgrund des Polsterelements ergebende Form der Hülle und in evakuiertem Zustand durch die Aussenfläche der starren Schale, die im Bereich des Polsterelements im wesentlichen mit der Verbindungsfläche zwischen dem ersten Volumen und dem zweiten Volumen zusammenfällt, bestimmt. Dieses variable Raumkonzept ist besonders augenfällig, wenn es sich bei der starren Schale um beispielsweise ein Verkleidungsteil des Innenraums eines Kraftfahrzeugs handelt. Denn der Innenraum weist im expandierten Zustand des Polsterelements einen vollwertigen Sitz auf und bietet im evakuierten Zustand des Polsterelements ein vergleichsweise grosses Ladevolumen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemässen Sitzes stellen die Gegenstände der Ansprüche 2 bis 13 dar.

So ist es von besonderem Vorteil, wenn das Verhältnis von dem ersten Volumen zu dem zweiten Volumen zwischen ca. 5:1 und ca. 20:1, vorzugsweise ca. 12:1, beträgt. Ein derartiges Volumenverhältnis stellt bei einer kompakten Bauweise der starren Schale sicher, dass das Polsterelement in dem expandierten Zustand ausreichend voluminös ist, um eine komfortable Sitz- oder Liegefläche zu bilden.

Von Vorteil ist ferner, das Polsterelement aus einem Formschaum zu fertigen. Im Unterschied zu einem Blockschaum bietet der Formschaum eine hohe Flexibilität hinsichtlich der Formgebung des Polsterelements, so dass die sich durch das Polsterelement im expandierten Zustand ergebende Kontur des Sitzes den Anforderungen an ein körpergerechtes und in ästhetischer Hinsicht ansprechendes Design zu genügen vermag. In diesem Zusammenhang hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Innenfläche der Hülle und das Polsterelement durch Hinterschäumen miteinander zu verbinden. Unter Hinterschäumen im voranstehenden Sinn wird eine sich beim Schäumen des Polsterelements ergebende stoffschlüssige Verbindung mit der Hülle verstanden. Das Hinterschäumen trägt somit zu einer hohen Flexibilität hinsichtlich der Formgebung des Polsterelements und damit der Kontur des Sitzes im expandierten Zustand des Polsterelements bei.

Bevorzugt ist die Hülle eine Folie, die vorzugsweise aus Polyurethan, Polyamid oder Polyethylen besteht. Eine derartige Folie lässt sich in einer Schäumform, in der das Polsterelement geschäumt wird, tiefziehen und gewährleistet somit ein praxisgerechtes Hinterschäumen.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemässen Sitzes ist die Aussenfläche der Hülle mit einem Bezug versehen. Der beispielsweise aus Textilien gefertigte Bezug trägt zum einen zu einem ansprechenden optischen Erscheinungsbild des Sitzes bei. Zum anderen dient der Bezug dazu, etwaige Falten der Hülle, die im evakuierten Zustand des Polsterelements auftreten können, zu verdecken. Der Bezug ist daher zweckmässigerweise elastisch ausgestaltet und kann zu diesem Zweck mit einer Schaumstoffschicht versehen sein.

Bevorzugt besteht der Weichschaumstoff aus Polyurethan, das sich sowohl als Heissformschaum als auch als Kaltformschaum verarbeiten lässt. Um zu erreichen, dass das Polsterelement über eine ausreichend elastische Verformungsfähigkeit verfügt, die ein wiederholtes reversibles Verformen zwischen dem expandierten und dem evakuierten Zustand gewährleistet, hat der Weichschaumstoff vorteilhafterweise ein Raumgewicht zwischen ca. 30 kg/m³ und ca. 70 kg/m³, vorzugsweise von ca. 50 kg/m³, und eine Stauchhärte zwischen ca. 2 kPa und ca. 10 kPa, vorzugsweise von ca. 5 kPa.

Eine robuste und zugleich leichtgewichtige Bauweise der starren Schale ergibt sich dann, wenn diese aus Kunststoff, vorzugsweise Polyamid oder ABS, besteht. Alternativ kann die Schale auch aus Metall oder einem Verbundwerkstoff gefertigt sein.

Zweckmässigerweise ist das Ventil an der Schale angeordnet, so dass die Verformungsfähigkeit der Hülle zwischen dem evakuierten und dem expandierten Zustand nicht beeinträchtigt wird.

Zweckmässig ist ferner, das Ventil mit einer Pumpe zu verbinden, durch die das erste Volumen und das zweite Volumen auf einen vorgegebenen Mindestdruck evakuiert und/oder auf einen vorgegebenen Höchstdruck mit Gas gefüllt werden können. Der Mindestdruck des Gases, bei dem es sich beispielsweise um Luft oder Stickstoff handelt, beträgt vorteilhafterweise zwischen ca. 5 kPa und 30 kPa, vorzugsweise ca. 20 kPa, um eine verhältnismässig kostengünstige Bauweise der Pumpe zu gewährleisten. Demgegenüber beläuft sich der Höchstdruck vorteilhafterweise auf einen Wert zwischen ca. 100 kPa und ca. 200 kPa, vorzugsweise ca. 150 kPa.

Bevorzugt ist das Ventil als Stromventil, vorzugsweise als variables Drosselventil mit Druckbegrenzung, ausgestaltet. Die Ausgestaltung des Ventils als Stromventil ermöglicht, den dem ersten Volumen und dem zweiten Volumen zugeführten Gasstrom zu regeln, um auf diese Weise eine gezielte Evakuierung und Expansion des Polsterelements sicherzustellen. Die Ausgestaltung des Ventils als Sicherheitsventil, das eine Druckbegrenzung bewirkt, stellt sicher, dass der vorgegebene Höchstdruck nicht überschritten wird. Ein übermässiger Druck, der die Zellstruktur des Weichschaumstoffs und damit die reversible Verformungsfähigkeit des Polsterelements beeinträchtigte, wird somit vermieden.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemässen Sitzes sind das erste Volumen und das zweite Volumen in eine Vielzahl an hermetisch voneinander getrennte Kammern unterteilt, wobei in den Kammern jeweils ein Polsterelement angeordnet ist. Die Polsterelemente lassen sich auf diese Weise unabhängig voneinander verformen, wodurch sich dem Sitz eine an die individuellen Bedürfnisse angepasste Formgebung verleihen lässt.

Einzelheiten und weitere Vorteile des erfindungsgemässen Sitzes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels. In den das Ausführungsbeispiel lediglich schematisch darstellenden Zeichnungen veranschaulichen im einzelnen:
1 einen Querschnitt durch einen mit einem Polsterelement versehenen Sitz, der das Polsterelement in einem evakuierten Zustand zeigt, und
2 einen Querschnitt gemäss 1, der das Polsterelement in einem expandierten Zustand zeigt.
Der in den 1 und 2 dargestellte Sitz weist eine aus Kunststoff, zum Beispiel Polyamid, gefertigte Schale 30 auf, die ein Sitzteil und eine Rückenlehne bildet. Die Schale 30 ist mit einer Ausnehmung versehen, die ein Volumen 31 einschliesst. An der Schale 30 ist eine gasdichte, flexible Hülle 10 befestigt, die durch eine aus Kunststoff, beispielsweise Polyurethan oder Polyethylen, bestehende Folie gebildet wird.
Die Hülle 10 weist eine Innenfläche 11 und eine Aussenfläche 12 auf, wie insbesondere aus 2 ersichtlich ist. Die Aussenfläche 12 ist mit einem zum Beispiel aus Textilien gefertigten Bezug 14 versehen, der über eine gewisse Elastizität verfügt. Der Bezug 14 kann zu diesem Zweck mit einer nicht näher gezeigten Schaumstoffschicht versehen sein.
Die Innenfläche 11 der Hülle 10 ist stoffschlüssig mit einem Polsterelement 20 verbunden, das aus einem offenzelligen Weichschaumstoff gefertigt ist. Die Hülle 10 kann das Polsterelement 20 auf diese Weise je nach Bedarf teilweise oder vollständig umschliessen. Der Weichschaumstoff besteht aus Polyurethan und hat ein Raumgewicht zwischen ca. 30 kg/m³ und ca. 70 kg/m³. Als besonders vorteilhaft hat sich ein Raumgewicht von ca. 50 kg/m³ erwiesen. Die Stauchhärte des Weichschaumstoffs beläuft sich auf einen Wert zwischen ca. 2 kPa und ca. 10 kPa und beträgt beispielsweise ca. 5 kPa.
Das Polsterelement 20 ist ein Formteil, das aus einem Formschaum, zum Beispiel Kaltformschaum, gefertigt ist. Dem Polsterelement 20 lässt sich auf diese Weise eine Form verleihen, die den Anforderungen an eine körpergerechte Abstützung und ein ansprechendes Design genügt. Um das Polsterelement 20 mit der Hülle 10 stoffschlüssig zu verbinden, wird die Folie, aus der die Hülle 10 gebildet wird, in einer Schäumform, welche die Kontur des Polsterelements 20 hat, mittels eines an die Schäumform angelegten Vakuums tiefgezogen. Anschliessend wird ein Reaktionsgemisch in die Schäumform eingefüllt und das Polsterelement 20 in der Schäumform derart geschäumt, dass die Folie beziehungsweise die Hülle 10 hinterschäumt wird. Durch das Hinterschäumen wird die Hülle 10 zuverlässig mit dem Polsterelement 20 verbunden, und zwar auch dann, wenn das Polsterelement 20 eine vergleichsweise komplexe Form aufweist.
Wie insbesondere aus 2 ersichtlich ist, schliesst die Hülle 10 in einem expandierten Zustand II des Polsterelements 20 ein erstes Volumen 13 ein, das an das von der Schale 30 eingeschlossene zweite Volumen 31 an einer Verbindungsfläche 32 zwischen der Hülle 10 und der Schale 30 angrenzt. Das Verhältnis von dem ersten Volumen 13 zu dem zweiten Volumen 31 beträgt im vorliegenden Fall ca. 12:1. Um das Polsterelement 20 von dem in 2 gezeigten expandierten Zustand II in einen in 1 gezeigten evaku ierten Zustand I zu komprimieren, ist an der Schale 30 ein Ventil 40 angeordnet, durch das die Menge eines in dem ersten Volumen 13 und dem zweiten Volumen 31 vorhandenen Gases regulierbar ist. Das zum Beispiel als variables Drosselventil mit Druckbegrenzung ausgestaltete Ventil 40 ist zu diesem Zweck mit einer Pumpe 41 verbunden, durch die das erste Volumen 13 und das zweite Volumen 31 auf einen vorgegebenen Mindestdruck evakuiert und auf einen vorgegebenen Höchstdruck mit dem Gas, bei dem es sich beispielsweise um Luft oder Stickstoff handelt, gefüllt werden können. Der Mindestdruck beträgt zwischen ca. 5 kPa und ca. 30 kPa, wohingegen sich der Höchstdruck auf einen Wert zwischen ca. 100 kPa und ca. 200 kPa je nach Anwendungsfall beläuft.
Der zuvor beschriebene Sitz kann für ein Kraftfahrzeug Anwendung finden. In diesem Fall ist die Schale 30 Bestandteil der Karosserie des Kraftfahrzeugs oder ein Verkleidungsteil des Innenraums des Kraftfahrzeugs. Befindet sich das Polsterelement 20 in dem evakuierten Zustand I, dann wird die Kontur des Sitzes durch die Aussenfläche der Schale 30, die im Bereich des Polsterelements 20 annähernd mit der Verbindungsfläche 34 zusammenfällt, bestimmt, da das Polsterelement 20 auf das zweite Volumen 31 komprimiert ist. Der Sitz verschwindet im evakuierten Zustand I quasi in der Karosserie oder dem Verkleidungsteil des Kraftfahrzeugs und stellt somit sicher, dass der Innenraum des Kraftfahrzeugs über ein vergleichsweise grosses Ladevolumen verfügt. Im expandierten Zustand II dagegen ist das Polsterelement 20 auf das erste Volumen 13 und das zweite Volumen 31 ausgedehnt, wie 2 anschaulich zu erkennen gibt. Das Polsterelement 20 bildet einen vollwertigen Sitz. Hierzu trägt auch bei, dass das Polsterelement 20 aus Formschaum gefertigt ist und somit eine ergonomischen und gestalterischen Anforderungen genügende Form aufweisen kann.
Der in den 1 und 2 gezeigte Sitz weist sowohl im Bereich des Sitzteils als auch im Bereich der Rückenlehne ein Polsterelement 20 auf. Es versteht sich von selbst, dass die Polsterelemente 20 im Bedarfsfall mit separaten Ventilen 40 sein können, die unabhängig voneinander steuerbar sind. Darüber hinaus ist es möglich, das erste Volumen 13 und das zweite Volumen 31 im Bereich des Sitzteils und/oder der Rückenlehne in eine Vielzahl von hermetisch voneinander getrennte Kammern zu unterteilen, in denen jeweils ein Polsterelement 20 angeordnet ist, um einen grösstmöglichen Sitz- oder Liegekomfort zu gewährleisten.

10: Hülle
11: Innenfläche
12: Aussenfläche
13: erstes Volumen
14: Bezug
20: Polsterelement
30: Schale
31: zweites Volumen
32: Verbindungsfläche
40: Ventil
41: Pumpe
I: evakuierter Zustand
II: expandierter Zustand

Claims

Sitz, insbesondere für ein Kraftfahrzeug oder ein Flugzeug, mit einer gasdichten, flexiblen Hülle (10), die ein erstes Volumen (13) zumindest teilweise einschliesst und eine Innenfläche (11) und eine Aussenfläche (12) aufweist, einem Polsterelement (20), das aus einem offenzelligen Weichschaumstoff besteht und stoffschlüssig mit der Innenfläche (11) der Hülle (10) verbunden ist, und wenigstens einem Ventil (40), durch das die Menge eines zumindest in dem ersten Volumen (13) vorhandenen Gases regulierbar ist, gekennzeichnet durch eine starre Schale (30), die ein zweites Volumen (31) teilweise einschliesst und an einer Verbindungsfläche (32) mit der Hülle (10) verbunden ist, wobei das erste Volumen (13) und das zweite Volumen (31) an der Verbindungsfläche (32) aneinandergrenzen und wobei das Polsterelement (20) in einem evakuierten Zustand (I) auf das zweite Volumen (31) komprimiert ist und in einem expandierten Zustand (II) auf das erste Volumen (13) und das zweite Volumen (31) ausgedehnt ist.
Sitz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von dem ersten Volumen (13) zu dem zweiten Volumen (31) zwischen ca. 5:1 und ca. 20:1, vorzugsweise ca. 12:1, beträgt.
Sitz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Polsterelement (20) aus einem Formschaum gefertigt ist.
Sitz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenfläche (11) der Hülle (10) und das Polsterelement (20) durch Hinterschäumen miteinander verbunden sind.
Sitz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle (10) eine Folie ist, die vorzugsweise aus Polyurethan, Polyamid oder Polyethylen besteht.
Sitz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenfläche (12) der Hülle (10) mit einem Bezug (14) versehen ist.
Sitz nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Weichschaumstoff aus Polyurethan besteht und ein Raumgewicht zwischen ca. 30 kg/m³ und ca. 70 kg/m³, vorzugsweise von ca. 50 kg/m³, und eine Stauchhärte zwischen ca. 2 kPa und ca. 10 kPa, vorzugsweise von ca. 5 kPa, hat.
Sitz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schale (30) aus Kunststoff, vorzugsweise Polyamid oder ABS, oder aus Metall besteht.
Sitz nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (40) an der Schale (30) angeordnet ist.
Sitz nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (40) mit einer Pumpe (41) verbunden ist, durch die das erste Volumen (13) und das zweite Volumen (32) auf einen vorgegebenen Mindestdruck evakuierbar und/oder auf einen vorgegebenen Höchstdruck mit dem Gas füllbar sind.
Sitz nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Mindestdruck zwischen ca. 5 kPa und ca. 30 kPa, vorzugsweise ca. 20 kPa, beträgt und der Höchstdruck zwischen ca. 100 kPa und ca. 200 kPa, vorzugsweise ca. 150 kPa, beträgt.
Sitz nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (40) als Stromventil, vorzugsweise als variables Drosselventil mit Druckbegrenzung, ausgestaltet ist.
Sitz nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Volumen (13) und das zweite Volumen (31) in eine Vielzahl an hermetisch voneinander getrennte Kammern unterteilt sind, wobei in den Kammern jeweils ein Polsterelement (20) angeordnet ist.