DE102005041840B3 - Passagiersitz mit individueller Anpassung an einen Passagier - Google Patents

Passagiersitz mit individueller Anpassung an einen Passagier Download PDF

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Abstract

Bei einem Passagiersitz mit individueller Anpassung an einen Passagier sind einstellbare Sitzstellungen vorgesehen, die eine verstellbare Sitzkontur bilden. Es besteht die Erfindung darin, dass die Sitzkontur durch eine Gliederelement-Struktur mit mehreren Gliederelementen gebildet ist, wobei die Gliederelemente entsprechend der Flächenpressung, welche die Körperteile des Passagiers über die Polsterauflage auf die Sitz-Bauteile ausüben, einstellbar sind. DOLLAR A Dabei ist insbesondere von Vorteil, dass die individuelle Anpassung des Passagiers an den Sitz durch das Zusammenspiel einer Messung der Flächenpressung an bestimmten Kontaktflächen am Sitz und der hieraus resultierenden automatischen Einstellung der Sitzbauteile erreicht wird. Mit diesem Prinzip wird ein gleichmäßiger Auflagedruck des Körpers am Sitz erzielt, d.h. eine maximale Entspannung und Bequemlichkeit des Passagiers ist gewährleistet. Ein ermüdungsfreies bequemes Sitzen auch über eine längere Zeitdauer bei gleichzeitiger Entlastung des Kreislaufs wird erreicht.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Passagiersitz mit individueller Anpassung an einen Passagier.
  • Das Anwendungsgebiet der Erfindung ist überall dort, wo der Passagier über einen längeren Zeitraum die Sitzposition einnehmen muss. Dies trifft beispielsweise auf Langstreckenflügen zu, welche eine Dauer bis zu 18 Stunden erreichen können. Dabei ist es nachteilig, dass der Passagier über eine lange Zeitdauer eine Sitzhaltung einnehmen muss, die ziemlich ermüdend, unbequem und oft sogar schwer erträglich ist. Hinzu kommt, dass die heutigen Standardsitze auf mittlere statistisch festgelegte Abmessungen konzipiert sind, so dass sie für Menschen mit stärker abweichenden körperlichen Gegebenheiten (übergewichtig, klein bzw. groß gewachsen etc.) nicht angepasst sind. So sind im wesentlichen Größe, Gewicht und Abmessungen des menschlichen Körpers von Einfluß auf die Sitzgeometrie.
  • Es ist weiterhin zu berücksichtigen, dass das Sitzen kein statischer unveränderlicher Vorgang ist, der sich immer unter den gleichen Randbedingungen vollzieht; vielmehr wird der Zustand Sitzen durch Aktivitäten geprägt, die vom Passagier ausgeübt werden, z.B. Lesen, Essen, Schreiben, Schlafen.
  • Nachfolgend sind die Körperhaltungen dargestellt, die während des Sitzens in einem Verkehrsmittel häufig vorkommen:
  • Lesen:
    • Oberkörper etwas zurückgeneigt, Rücken wenig gekrümmt, Kopf leicht erhoben
  • Essen:
    • Oberkörper aufrecht, Rücken weitgehend gerade, Schulter- und Beckenpartie benötigen Unterstützung, Sitzfläche erhöht und waagerecht
  • Schreiben:
    • Oberkörper nach vorne gebeugt, Rücken gerade, Becken benötigt Unterstützung durch die Rückenlehne, Sitzfläche erhöht und waagerecht
  • Schlafen:
    • Möglichst waagerechte Lage des Körpers oder zumindest schräge Position, Sitzfläche abgesenkt und Oberkörper nach hinten geneigt.
  • Vom Vorstehenden abgeleitet können die Passagier-Aktivitäten und die Sitzkonfiguration durch kennzeichnende Parameter beschrieben werden wie zum Beispiel Haltung des Oberkörpers, Krümmung des Rückens, Winkel zwischen Rumpf und Beinen einerseits; Abstützung von Armen und Beinen, Sitzhöhe und Lehnenwinkel als Sitzeinstellgrößen andererseits. Zu diesem Zweck sollten die Sitze mit mehreren Verstellmöglichkeiten ausgestattet sein, was jedoch bei den Standardsitzen in der Economy-Klasse eines Verkehrsflugzeuges nicht verfügbar ist. Üblicherweise verfügt der Standardsitz über eine Verstellmöglichkeit der Rückenlehne und eine eventuelle Fußstütze unter dem Vordersitz.
  • Individuell verstellbare Sitze sind z.B. aus DE 100 57 208 A1 bekannt. Hier ist ein Passagiersitz beschrieben, der eine einstellbare Sitzflächenfederung aufweist, die in Abhängigkeit von der Stellung der Rückenlehne veränderbar ist. Die Sitzflächenfederung kann somit für das Liegen (Rückenlehne abgesenkt) mit einer weicheren Sitzflächenfederung eingestellt werden, was eine Komfortverbesserung bedeutet. Weitere individuelle Anpassungen des Sitzes sind nicht vorgesehen.
  • Es sind weitere Sitze und Vorrichtungen im Stand der Technik bekannt. Aus DE 198 28 254 C2 ist ein Sitz mit einer aus gewelltem Blech gefertigten Sitzfläche bekannt, die mittels mehrerer Verstellelemente manuell einstellbar ist. US 48 58 992 zeigt einen Sitz, der sich an die Körperform und die Körperhaltung des Passagiers anpassen kann. Dabei wird der Körper auf Gurten platziert, die entsprechend der Belastung gespannt und in ihrem Verlauf durch bewegliche Stützen eingestellt werden. EP 00 06 840 B1 beschreibt eine Vorrichtung, bei der Biegestäbe als Stützfläche für eine Sitzschale oder Rückenlehne manuell verformt werden können. GB 20 45 076 A offenbart einen Passagiersitz mit manuell einstellbarer Rückenlehne, deren Tragelemente aus Zugseilen bestehen und sich nach Belastung und manueller Einstellung verformt. Ähnlich hierzu zeigt US 41 55 592 , wie eine Rückenlehne durch Gurte vorgespannt wird. In EP 11 00 359 B1 wird ein Sitz mit durch Druckluft selektiv einstellbaren Polsterelementen offenbart, wobei sich die Steuerung der Polsterelemente auf das Erreichen vorgegebener Komfortgrößen beschränkt. Schließlich zeigt DE 100 13 326 A eine Vorrichtung zum Kompensieren niedrigfrequenter Schwingungen in Fahrzeugsitzen durch einen Regelkreis und Piezo-Elemente. Ein Anpassen des Sitzes oder der Sitzfläche an den Körper ist nicht vorgesehen.
  • Somit ist es Aufgabe der Erfindung, einen Passagiersitz mit individueller Anpassung vorzuschlagen, bei dem die obigen Nachteile heutiger Sitze wie geringe Einstellmöglichkeit auf die körperlichen Eigenheiten eines Passagiers bzw. Unbequemlichkeiten vermieden werden. Mit dem erfindungsgemäßen Sitz soll eine weitgehend gleichmäßige Belastung der aufliegenden Körperteile gewährleistet werden sowie Verstellmöglichkeiten für die oben beschriebenen Aktivitäten wie Lesen, Essen, Schreiben, Schlafen sollen verfügbar gemacht werden.
  • Die Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Passagiersitz durch die im Patentanspruch 1 genannten Maßnahmen gelöst.
  • Dabei ist insbesondere von Vorteil, dass die individuelle Anpassung des Passagiers an den Sitz durch das Zusammenspiel von Messung der Flächenpressung an bestimmten Kontaktflächen am Sitz und der hieraus resultierenden automatischen Einstellung der Sitzbauteile erreicht wird. Mit diesem Konzept wird ein gleichmäßiger Auflagedruck des Körpers am Sitz erzielt, d.h. eine maximale Entspannung und Bequemlichkeit des Passagiers ist gewährleistet. Ein ermüdungsfreies bequemes Sitzen auch über eine längere Zeitdauer bei gleichzeitiger Entlastung des Kreislaufs wird erreicht.
  • Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen 2 bis 6 angegeben sowie in der nachfolgenden Beschreibung erläutert.
    •
  • In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die nachstehend anhand der 2 bis 9 näher beschrieben sind. In 1 ist ein üblicher Passagiersitz nach dem Stand der Technik gezeigt. In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Es zeigt:
  • 1 einen üblichen Passagiersitz (Stand der Technik),
  • 2 einen erfindungsgemäßen Sitz in einer Teildarstellung,
  • 3 einen erfindungsgemäßen Sitz mit einem großen Passagier,
  • 4 einen erfindungsgemäßen Sitz mit einem kleinwüchsigen Passagier,
  • 5 das Piezoaktuator-Prinzip,
  • 6 das Piezo-Konzept bei der Sitzanwendung,
  • 7 eine Piezo-Anwendung bei einer Sitz-Ruheposition,
  • 8 eine Piezo-Anwendung bei einer aufrechter Sitzposition und
  • 9 eine Piezo-Anwendung in Querrichtung.
  • 1 zeigt einen bekannten Passagiersitz eines Verkehrsflugzeugs, wie er in der Economy-Klasse Verwendung findet. Im wesentlichen besteht der Sitz 1 aus den Komponenten Sitzfläche 2, Rückenlehne 3, Armstützen 4, Kopfstütze 5 und Unterbau 6. Die Sitzkomponenten richten sich in ihren Abmessungen nach einer Passagier-Durchschnittsgröße; d.h. dass Passagiere mit abweichenden Maßen Unbequemlichkeiten ertragen müssen. Der einzige Sitzkomfort besteht darin, dass die Lehne 3 in eher geringem Maß um den Winkel (α) geneigt werden kann (strichpunktiert gezeichnet). Bedingt durch die Konstruktion von Sitzfläche 2 und Lehne 3 besteht auch keine Anpassungsmöglichkeit an unterschiedlich ausgebildete Passagier-Körperformen. So wird ein klein gewachsener Passagier (z.B. Kind) die vorgegebene Sitzkontur nicht ausfüllen können, während ein überdurchschnittlich großer Passagier die Sitzfläche 2 als zu kurz empfinden wird. Außerdem ist dann damit zu rechnen, dass örtlich höhere Flächenpressungen entstehen, was die Bequemlichkeit einschränkt.
  • Die 2 verdeutlicht die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Sitzes. Dabei wird die Sitzkontur aus einer Gliederelement-Struktur 7 gebildet, bestehend aus einzelnen Gliederelementen 71, welche zueinander beweglich bzw. verstellbar angeordnet sind. Infolge der erfindungsgemäßen Unterteilung der bislang als Integralbauteile gefertigten Sitzfläche 2 und Rückenlehne 3 in einzelne Gliederelemente 71 ist die Anpassung an die jeweilige Körperausbildung des Passagiers möglich. Die Anpassung erfolgt dergestalt, dass die Gliederelemente 71 sich entsprechend dem vom Körper ausgeübten Druck (bzw. der Flächenpressung) justieren. Diese Justierung wird ausgelöst durch einen Regelkreis bestehend aus am Sitz installierten Drucksensoren 8, einer Steuereinheit 9 und Stellaktuatoren 10, welche die Gliederelemente 71 zueinander verstellen. Bezüglich der Stellaktuatoren 10 kommen unterschiedliche Bauarten infrage (z.B. elektrisch, hydraulisch) was aber letztlich von der zur Verfügung stehenden Energieversorgung, Gewichtsbilanz und Wartbarkeit abhängig ist.
  • Die Drucksensoren 8 ermitteln zunächst die (meist unterschiedlichen) Flächenpressungen und geben die Druckwerte an die Steuereinheit 9 weiter. Diese vergleicht die Signale und erteilt Befehle an Stellaktuatoren 10, welche die einzelnen Gliederelemente 71 gegeneinander so verstellen, dass in einem bestimmten Sitzabschnitt ähnlich große Flächenpressungen herrschen. Dabei sieht die Erfindung vor, dass je nach Sitzabschnitt, z.B. Sitzfläche 2, Sitzlehne 3 oder Beinstütze 11 und je nach Aktivitätseinstellung des Sitzes (z.B. Essen, Schlafen) unterschiedliche Werte der Flächenpressung einstellbar sind bzw. von der Steuereinheit 9 vorgegeben werden. Das bedeutet z.B. für die Aktivität Essen, dass für den Abschnitt der Sitzfläche 2 ein höherer Flächenpressungswert vorgegeben wird als für den Bereich der Lehne 3. Dagegen wird für die Aktivität Schlafen, wenn die Lehne 3 stärker geneigt ist, die Flächenpressung auf der Sitzfläche 2 etwas abgesenkt, so dass sich das Gewicht des Passagiers 6 über einen längeren Abschnitt verteilt. Die diversen Einstellmöglichkeiten, d.h. Flächenpressungen abhängig von verschiedenen Sitzabschnitten und Aktivitäten (Essen, Lesen, Schlafen) werden vorzugsweise per Bedieneinrichtung 12 (z.B. per Knopfdruck) vom Passagier vorgenommen. Damit wird je nach gewünschter Sitzstellung (Aktivität) die Gliederelement-Struktur 7 mit den zugehörigen Elementen 71 in eine bestimmte Winkelstellung (α) verfahren. Der Winkelstellung entsprechend regelt nun die Steuereinheit 9 die vorprogrammierten Werte der Flächenpressung automatisch durch Signale an die Stellaktuatoren 10, welche die Gliederelemente 71 so zueinander positionieren, dass sich gleichmäßigere Pressungswerte ergeben. Zur besseren Anpassung an die unterschiedlichen an die unterschiedlichen Körperformen können die Gliederelemente 71 auch unterschiedlich groß ausgebildet sein; z.B. im Übergangsbereich Sitzfläche 2 zur Lehne 3 sind schmalere Elemente 71 vorteilhaft. Die Verbindung der Gliederelemente 71 zueinander kann per Gelenk 19 oder mit einer elastischer Zunge 20 erfolgen. Zur Gewährleistung einer einwandfreien Kinematik der Gliederelement-Struktur 7 ist ein Element 71 in der Sitzfläche 2 mit einer direkten Verbindung 73 zum Sitz-Unterbau 1 versehen. Ein weiteres Element 71 ist im Bereich der Lehne 3 in einem Schlitz 74 verschiebbar gelagert.
  • Die 3 und 4 zeigen die Anwendbarkeit der Erfindung auf verschiedene Passagiergrößen. Beim Vergleich der Figuren ist ersichtlich, dass beim erfindungsgemäßen Sitzkonzept mit ein und dem selben Sitz stark abweichenden Körperkonturen entsprochen werden kann. Dabei verstellen sich Sitzfläche 2 und Lehne 3 zunächst nach der angewählten Aktivität (z.B. Essen) so, dass sie eine bestimmte Zuordnung einnehmen. Anschließend passen sich die Elemente 71 infolge der Signale von den Drucksensoren 8 der jeweiligen Körperform dergestalt an, dass in bestimmten Bereichen des Sitzes (z.B. Sitzfläche 2) ein gleichmäßiges Flächenpressungs-Niveau erreicht wird.
  • In 3 ist im Sitz beispielsweise ein großwüchsiger Passagier dargestellt. Zunächst befindet sich die Sitzfläche 2 in der ebenen Ausgangslage, wobei die Gliederelemente 71 eine Ebene bilden. Das einzelne Element 71 besteht aus einer starren Struktur welche mit einer Polsterauflage 13 versehen ist. Beim Platznehmen treten die Drucksensoren 8 in Funktion und die einzelnen Gliederelemente passen sich der Körperkontur an, wie anhand der 2 beschrieben.
  • Auf Grund der Größe des Passagiers bei 3 werden sich die Gliederelemente 71 im Sitzbereich 2 nur geringfügig zueinander verstellen, wie es in der Zeichnung dargestellt ist.
  • Anders verhält es sich bei 4, wo ein kleinwüchsiger Passagier den Sitz einnimmt und sich eine stärker angewinkelte Position der Gliederelemente 71 zueinander ergibt. Bei einem Standardsitz (vgl. 1) wäre eine solche Differenzierung nicht möglich. Somit ist bei den Beispielen in 3 und 4 eine effektive Anpassung an die körperlichen Eigenheiten des Passagiers erfolgt.
  • In den 5 bis 8 ist eine Fortbildung der Erfindung dargestellt und zwar insofern, dass die Komponenten Drucksensor 8 und Stellaktuator 10 in einem Piezo-Aktuator 15 vereint sind, welcher somit einer integralen Sensor/Stell-Komponente entspricht.
  • Die 5 zeigt das Prinzip des Piezo-Aktuators 15, welcher die vorstehend beschriebenen Elemente Drucksensor 8 und Stellaktuator 10 in sich kombiniert. Die Abb. A soll verdeutlichen, dass am Aktuator 15 bei Beaufschlagung mit einer Kraft P ein Stromfluß entsteht. Umgekehrt wird sich der Aktuator 15 beim Anlegen einer Spannung verformen (Abb. B), was eine Kraftwirkung P zur Folge hat. Mit diesen Eigenschaften lässt sich der Aktuator 15 in der Doppelrolle Sensor/Akuator einsetzen: Beim Einwirken einer Kraft ergibt sich ein Stromfluß, welcher nutzbar als Steuerimpuls ist und die Funktion als Sensor realisiert. Bei Beaufschlagung mit Strom ergibt sich eine Gestaltänderung, d.h. die Funktion als Aktuator ist realisiert. Zwar sind die meisten Piezo-Anwendungen heute in der Micro-Technologie zu finden, doch neuere Entwicklungen haben bereits zu Piezo-Elementen geführt, welche in der Luftfahrt zur Verstellung aerodynamischer Flächen dienen. Ein Beispiel ist hierfür u.a. ein Lockheed Martin morphin vehicle (Flight International S. 6, 28 Sept. – 4 Oct. 2004).
  • 6 zeigt eine Möglichkeit der Umsetzung der Piezo-Eigenschaften auf das Konzept des erfindungsgemäßen Passagiersitzes. Hierbei besteht das Piezo-Gliederelement 72 aus den Einzelbauteilen Piezo-Aktuator 15, Steg 16, Ringkörper 17, Verbindungsstruktur 18 und Auflagesegment 14. Zur Gewährleistung einer einwandfreien kinematischen Funktion sind die einzelnen Gliederelemente 72 mittels der Ringkörper 17 miteinander verbunden. Wenn nun der Passagier im Sitz Platz nimmt, werden unterschiedliche Flächenpressungen q auf die Polsterauflage 13 ausgeübt, welche entsprechende Durchbiegungen der Auflagesegmente 14 verursachen, wodurch mittels der Stege 16 Zug- oder Druckkräfte P auf den Piezo-Aktuator 15 ausgeübt werden. Hieraus resultiert wiederum ein Stromfluß, der in der Steuereinheit 9 dergestalt verarbeitet wird, dass benachbarte Piezo-Aktuatoren 15 sich so vergrößern oder verkleinern, um ein gleichmäßiges Niveau der Flächenpressung q zu erreichen.
  • Die 7 und 8 zeigen eine konsequente Weiterentwicklung des Grundgedankens der Erfindung, wobei die einzelnen Piezo-Gliederelemente 72 sehr schmal ausgeführt sind. Dadurch lässt sich eine noch bessere Anpassung an die individuelle Körperform des Passagiers erreichen, jedoch mit einer größeren Zahl von Einzelteilen. In den Zeichnungen von 7 und 8 sind pro Gliederelement 72 zwei Piezo-Aktuatoren 15 dargestellt, was gegenüber der Lösung mit nur einem Element 15 in 6 den Vorteil einer höheren Kraftübersetzung bietet, jedoch keinen prinzipiellen Unterschied ausmacht. 7 zeigt den Sitz in entspannter Ruheposition; 8 zeigt den Sitz in einer aufrechten Position, wie sie für die o.g. Funktionen Lesen/Essen infrage kommt. Somit sollen die beiden 7 und 8 darstellen, dass einer individuellen Anpassung des Sitzes weitgehend entsprochen werden kann.
  • Dabei ist von Vorteil, dass die Einstellung der bequemen Sitzposition entsprechend der auftretenden Flächenpressungen automatisch erfolgen kann.
  • 9 zeigt die Anwendung von Piezo-Gliederelementen 72 in Querrichtung des Sitzes. Hiermit wird durch Anpassung an den Körperquerschnitt bzw. Rückenbreite des Passagiers ein verbesserter seitlicher Halt erreicht. Die Funktion dieser Gliederelement-Struktur 7 erfolgt dabei ebenfalls so, wie oben beschrieben. Durch die Queranordnung ergeben sich Sitz-Seitenwangen 21, welche einen verbesserten seitlichen Halt im Sitz 1 bieten.
    • 1
    Passagiersitz
    2
    Sitzfläche
    3
    Rückenlehne
    4
    Armstütze
    5
    Kopfstütze
    α
    Neigungswinkel der Rückenlehne
    6
    Passagiersitz-Unterbau
    7
    Gliederelement-Struktur
    71
    Gliederelement
    72
    Piezo-Gliederelement
    73
    Verbindung 71 zu 1
    74
    Schlitzlagerung von 71 in 3
    8
    Drucksensor
    9
    Steuerungseinheit
    10
    Stellaktuator
    11
    Beinstütze
    12
    Bedieneinrichtung
    13
    Polsterauflage
    14
    Auflagesegment
    15
    Piezo-Aktuator (integrale Sensor/Stell-Komponente)
    16
    Steg
    17
    Ringkörper
    18
    Verbindungsstruktur
    P
    Kraft
    q
    Flächenpressung
    19
    Gelenkverbindung der Gliederelemente (71)
    20
    Elastische Zunge
    21
    Sitz-Seitenwange

Claims (6)

  1. Passagiersitz mit individueller Anpassung an einen Passagier, wobei einstellbare Sitzstellungen vorgesehen sind und die Sitzkontur durch eine Gliederelement-Struktur (7) mit mehreren Gliederelementen (71; 72) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gliederelemente (71, 72) entsprechend der Flächenpressung (q), welche die Körperteile des Passagiers (6) über eine Polsterauflage (13) auf Sitz-Bauteile (2, 3, 5, 14) ausüben, mit Hilfe eines Regelkreises mit Piezo-Elementen (15) und einer Steuereinheit (9) einstellbar sind, wobei die Piezo-Elemente (15) gleichzeitig als die Flächenpressung (q) erfassende Drucksensoren (8) und Stellaktuatoren (10) dienen.
  2. Passagiersitz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch in der Länge variabel gestaltete Gliederelemente (71) diese zueinander in der Position zum Sitz variabel verstellbar angeordnet sind.
  3. Passagiersitz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der Gliederelemente (71) mittels Gelenke (19) oder elastischer Zungen (20) erfolgt.
  4. Passagiersitz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Piezo-Gliederelement (72) aus den Einzelkomponenten Piezo-Aktuator (15), Steg (16), Ringkörper (17), Verbindungsstruktur (18) und Auflagesegment (14) mit darüber befindlicher Polsterauflage (13) gebildet wird.
  5. Passagiersitz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Piezo-Gliederelemente (72) zusätzlich zur Anordnung in der Wirbelsäulen-Ebene des Passagiers auch quer dazu montiert sind, wodurch Sitz-Seitenwangen (21) gebildet werden.
  6. Passagiersitz nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Bedieneinrichtung (12) über die Steuereinheit (9) Sitzstellungen entsprechend einer Aktivitätseinstellung, wie Essen, Schlafen und Lesen, einstellbar sind.
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