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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein verstellbare Fahrzeugsitze und insbesondere Fahrzeugsitze mit elektroaktiven Polymeraktuatoren, die so konfiguriert sind, dass sie für eine Verstellbarkeit der Sitze sorgen.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Übliche Sitze in Personenkraftwagen weisen verschiedene Verstellmechanismen auf, zu denen Lordosenstützen, verstellbare Wangen sowie andere Verstellanwendungen zählen können, die so gestaltet sind, dass sie dem Fahrzeuginsassen Komfort bieten. Die Mechanismen, die diese Verstellbarkeit bieten, können für ihren Betrieb eine beträchtliche Menge an Platz innerhalb der Sitze in Anspruch nehmen. Dieser Wunsch nach einer Verstellbarkeit von Fahrzeugsitzen kann bei einigen Anwendungen durch den Wunsch nach zusätzlichem Platz in der Fahrzeugkabine, der mittels kleinerer Sitzbaugruppen bereitgestellt werden kann, eingeschränkt werden.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Bei mindestens einem Aspekt weist ein Fahrzeugsitz eine Sitzbasis und eine Sitzrückenlehne auf, die jeweils über eine Federkonstruktion und ein Polster verfügen. Planare elektroaktive Polymeraktuatoren verfügen jeweils über eine erste, mit der Federkonstruktion gekoppelte Seite und eine entgegengesetzte zweite Seite, die distal von der Federkonstruktion positioniert ist und in direkter Verbindung mit dem Polster steht. Jeder der Aktuatoren ist in einem ersten Zustand angeordnet. Eine Steuerung für die Aktuatoren steht mit den Aktuatoren in Verbindung und ist so konfiguriert, dass sie einem oder mehreren der Aktuatoren eine vorgegebene elektrische Eingangsenergie liefert. Die vorgegebene elektrische Eingangsenergie ist so konfiguriert, dass sie mindestens einen der Aktuatoren zu einem zweiten Zustand verformt. Durch die Verformung jedes Aktuators von dem ersten Zustand zu dem zweiten Zustand wird das Polster auf direkte Weise zwischen einer Mehrzahl von Komfortstellungen betätigt.
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Bei mindestens einem weiteren Aspekt weist ein Polster für einen Fahrzeugsitz eine innere Tragkonstruktion und eine äußere Oberfläche auf. Planare elektroaktive Polymeraktuatoren sind zwischen der inneren Tragkonstruktion und der äußeren Oberfläche angeordnet. Jeder der Aktuatoren weist einen Ruhezustand und einen verformten Zustand auf, wobei durch die Bewegung der Aktuatoren zwischen dem Ruhezustand und dem verformten Zustand eine Mehrzahl von Komfortstellungen der äußeren Oberfläche definiert wird.
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Bei mindestens einem weiteren Aspekt weist ein Polster für einen Fahrzeugsitz mindestens einen planaren elektroaktiven Polymeraktuator, eine Tragkonstruktion, die den mindestens einen Aktuator trägt, sowie eine äußere Umhüllung auf, die in Verbindung mit dem mindestens einen Aktuator steht. Eine Steuerung steht in Verbindung mit jedem aus dem mindestens einen Aktuator und führt den Aktuatoren eine vorgegebene elektrische Eingangsenergie zu. Durch die vorgegebene elektrische Eingangsenergie wird der mindestens eine Aktuator aus einem Ruhezustand in einen verformten Zustand bewegt.
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Diese und andere Aspekte, Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden von Fachleuten bei genauer Betrachtung der folgenden Beschreibung, der Ansprüche und der angefügten Zeichnungen verstanden und anerkannt werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In den Zeichnungen ist:
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1 eine perspektivische Draufsicht des Innern eines Fahrzeugs, mit einer in den Fahrzeugsitzen installierten Ausführungsform der elektroaktiven Polymeraktuatoren;
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2 eine perspektivische Draufsicht des aus der Fahrzeugkabine entfernten Fahrzeugsitzes aus 1;
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3 eine Vorderansicht der Fahrzeugsitzrückenlehne aus 2, bei der die äußere Umhüllung und das Rückenpolster entfernt wurden;
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4 eine Schnittansicht der Fahrzeugsitzrückenlehne aus 3 entlang der Linie IV-IV, mit den elektroaktiven Polymeraktuatoren in einem ersten, einem Ruhezustand;
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5 eine Schnittansicht der Ausführungsform der 4, wobei ein Abschnitt der Aktuatoren in einem zweiten, verformten Zustand gezeigt wird;
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6 eine Schnittansicht eines Details der Ausführungsform der 4 in dem Bereich VI und zeigt den Aktuator in einem ersten, einem Ruhezustand;
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7 eine Schnittansicht des in 6 gezeigten Details, die den Aktuator in einem zweiten, verformten Zustand zeigt;
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8 eine Schnittansicht der Sitzrückenlehne der 3 entlang der Linie VII-VII, die die Aktuatoren in einem ersten, d. h. dem Ruhezustand, zeigt;
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9 die Schnittansicht der 8, die die Aktuatoren in einem verformten zweiten Zustand zeigt;
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10 eine Draufsicht auf die Sitzbasis der 2, bei der die äußere Umhüllung und das Sitzpolster entfernt wurden;
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11 eine Ansicht der Sitzbasis der 2 von unten;
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12 eine Schnittansicht der Ausführungsform der 11 entlang der Linie XII-XII, die die Aktuatoren in einem ersten, d. h. dem Ruhezustand, zeigt, und
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13 FIG. die Schnittansicht der 12, die die Aktuatoren in einem verformten zweiten Zustand zeigt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In der folgenden Beschreibung sollen sich die Begriffe „obere”, „untere”, „rechts”, „links”, „hintere”, „vordere”, „vertikal”, „horizontal” sowie deren Ableitungen auf die Ausrichtung der Erfindung gemäß 1 beziehen. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung verschiedene alternative Ausrichtungen aufweisen kann, außer wenn ausdrücklich das Gegenteil angegeben ist. Es sollte außerdem beachtet werden, dass die in den beigefügten Zeichnungen veranschaulichten und in der folgenden Beschreibung beschriebenen speziellen Vorrichtungen und Prozesse einfach beispielhafte Ausführungsformen der in den beigefügten Ansprüchen definierten Erfindungsgedanken sind. Daher sollen mit den hier offenbarten Ausführungsformen in Zusammenhang stehende spezielle Abmessungen sowie andere physische Merkmale nicht als einschränkend angesehen werden, sofern dies in den Ansprüchen nicht ausdrücklich anders angegeben ist.
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Wie in 1 gezeigt ist, bezieht sich das Bezugszeichen 10 allgemein auf einen Fahrzeugsitz, der eine Sitzbasis 12 und eine Sitzrückenlehne 14 aufweist, die jeweils über eine Federkonstruktion 16 und ein Polster verfügen. Planare elektroaktive Polymeraktuatoren 18 verfügen jeweils über eine erste, mit der Federkonstruktion 16 gekoppelte Seite und eine entgegengesetzte zweite Seite, die von der Federkonstruktion 16 distal positioniert ist und in direkter Verbindung mit dem Polster steht. Jeder der Aktuatoren 18 ist in einem ersten Zustand 20 angeordnet. Eine Steuerung 22 für die Aktuatoren 18 steht mit den Aktuatoren 18 in Verbindung und ist so konfiguriert, dass sie einem oder mehreren der Aktuatoren 18 eine vorgegebene elektrische Eingangsenergie zuführt. Die vorgegebene elektrische Eingangsenergie ist so konfiguriert, dass sie mindestens einen der Aktuatoren 18 zu einem zweiten Zustand 24 verformt. Durch die Verformung jedes Aktuators 18 aus dem ersten Zustand 20 zu dem zweiten Zustand 24 wird das Polster auf direkte Weise zwischen einer Mehrzahl von Komfortpositionen 26 verstellt.
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Unter Bezugnahme auf die in 1 bis 10 gezeigte Ausführungsform weist die Sitzrückenlehne 14 ein Rückenpolster 40 auf, das in Verbindung mit mindestens einem Aktuator 18 der Sitzrückenlehne 14 steht. Auf diese Weise wird durch die Verformung von jedem der Aktuatoren 18 der Sitzrückenlehne 14 zwischen dem ersten und zweiten Zustand 20, 24 eine äußere Oberfläche 42 des Fahrzeugsitzes 10 an dem Rückenpolster 40 zwischen einer Mehrzahl von Komfortstellungen 26 des Rückenpolsters 40 verstellt. Bei den verschiedenen Ausführungsformen ist der erste Zustand 20 von jedem der Aktuatoren 18 üblicherweise ein Ruhezustand, in dem wenig oder keine elektrische Eingangsenergie an den Aktuator 18 angelegt ist. Der zweite Zustand 24 von jedem der Aktuatoren 18 weist eine Mehrzahl von Aktuatorpositionen auf, die in Abhängigkeit von der jedem der Aktuatoren 18 zugeführten elektrischen Energie variieren können. Die Sitzbasis 12 weist ein Sitzpolster 50 auf, das so konfiguriert ist, dass es mit mindestens einem Aktuator 18 der Sitzbasis 12 in Verbindung steht. Ähnlich wie bei der Sitzrückenlehne 14 wird durch die Verformung von einem oder mehreren der Aktuatoren 18 der Sitzbasis 12 zwischen dem ersten und zweiten Zustand 20, 24 die äußere Oberfläche 42 des Fahrzeugsitzes 10 an dem Sitzpolster 50 zwischen einer Mehrzahl von Komfortpositionen 26 des Sitzpolsters 50 verstellt.
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Unter Bezugnahme auf die 11 bis 13 kann der Fahrzeugsitz 10 auch ein oder mehrere Seitenwangen 60 aufweisen, die auf der Sitzbasis 12, der Sitzrückenlehne 14 oder beiden positioniert sein können. Ein Wangenpolster 62 ist in der Seitenwange 60 angeordnet und steht in Verbindung mit mindestens einem der Aktuatoren 18. Der Aktuator 18 für die Seitenwange 60 kann entweder auf der Sitzbasis 12 oder der Sitzrückenlehne 14 platziert werden. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Seitenwange 60 einen separaten Polsterrahmen 64 aufweisen, der so gestaltet ist, dass er einen oder mehrere Aktuatoren 18 aufnimmt. Die Verformung von mindestens einem der Aktuatoren 18 in der Seitenwange 60 zwischen dem ersten und zweiten Zustand 20, 24 ist so konfiguriert, dass durch sie die äußere Oberfläche 42 des Fahrzeugsitzes 10 an dem Wangenpolster 62 zwischen einer Mehrzahl von Komfortstellungen 26 der Seitenwange 60 verstellt wird.
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Wie in der Ausführungsform der 1 und 2 veranschaulicht ist, ist der Fahrzeugsitz 10, der die Aktuatoren 18 aufweist, üblicherweise einer der Vordersitze 68 des Fahrzeugs 70. Es wird in Betracht gezogen, dass die Aktuatoren 18 in anderen Sitzen in der Fahrzeugkabine 72 angeordnet werden können, wie beispielsweise den Rücksitzen 74, Sitzen in der dritten Reihe, Kindersitzen sowie anderen Sitzplätzen in dem Fahrzeug 70.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen sind die elektroaktiven Polymeraktuatoren 18 so konfiguriert, dass sie ihre Form, Größe oder beides ändern, wenn eine Eingangsenergie an den Aktuator 18 angelegt wird. Wenn die Eingangsenergie angelegt wird, wird der Aktuator 18 zu dem zweiten Zustand 24 verformt, wobei der zweite Zustand 24 dadurch definiert sein kann, dass der Aktuator 18 sich verdreht, verbiegt, schrumpft, ausdehnt, sich auf andere Weise verformt oder eine Kombination dieser Bewegungen erfolgt, in Abhängigkeit von der dem Aktuator 18 gelieferten Eingangsenergie und der Konfiguration des Aktuators 18.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen ist die Eingangsenergie eine vorgegebene Spannung, die dem Aktuator 18 zugeführt wird. Bei einer derartigen Ausführungsform kann durch die Spannungsmenge und die Richtung des an den Aktuator 18 angelegten Stroms die genaue Gestaltung des zweiten Zustands 24 des Aktuators 18 festgelegt werden. Nur zur Erklärung und nicht als Einschränkung wird angemerkt, dass eine größere Spannung zu einer größeren Ablenkung oder Verformung des Aktuators 18 führen kann, und eine Änderung einer Richtung des an den Aktuator 18 angelegten Stroms eine alternative Verformung des Aktuators 18 zur Folge haben kann. Überdies können an bestimmte Abschnitte eines einzelnen Aktuators 18 angelegte Spannungen zu einer Verformung eines Abschnitts des Aktuators 18 oder des gesamten Aktuators 18 führen. Nochmals: Die genaue Gestaltung des zweiten Zustands 24 des Aktuators 18 kann durch die Stelle festgelegt werden, an der die vorgegebene Spannung an den Aktuator 18 angelegt wird. Bei Ausführungsformen, bei der die Spannung an den Aktuator 18 angelegt wird, wird die Steuerung 22, durch die ein Spannungsregler 78 bedient wird, in der Nähe des Fahrzeugsitzes 10 angeordnet und ist so konfiguriert, dass sie in Verbindung mit jedem der Aktuatoren 18 der Sitzrückenlehne 14, der Sitzbasis 12 und der Seitenwangen 60 steht.
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Bei verschiedenen alternativen Ausführungsformen kann die dem Aktuator 18 zugeführte Eingangsenergie eine temperaturbezogene Eingangsenergie sein, wobei die Wärmemenge, mit der der Aktuator 18 beaufschlagt wird, sowie die Stellen, denen die Wärme zugeführt wird, dazu dienen, die Gestaltung des zweiten Zustands 24 des speziellen Aktuators 18 oder eines Abschnitts davon festzulegen. Verschiedene Ausführungsformen können auch Aktuatoren 18 aufweisen, die dadurch aktiviert werden, dass ein Magnetfeld an sie angelegt wird. Bei einer derartigen Ausführungsform kann ein elektromagnetischer Feldgenerator in der Nähe solcher Aktuatoren 18 positioniert werden.
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Bei den verschiedenen Ausführungsformen weisen die elektroaktiven Polymeraktuatoren 18 üblicherweise eine planare Form auf, wenn sie sich im Ruhezustand bzw. ersten Zustand 20 befinden. Das in dem Aktuator 18 enthaltene Polymermaterial kann mit einer Elektrodenschicht beschichtet sein, die eine elektrische Eingangsenergie von der Steuerung 22 empfängt und die elektrische Eingangsenergie verschiedenen Abschnitten des Polymeraktuators 18 zuführt. Alternativ kann das Polymer für den Aktuator 18 ein selbstleitendes Material sein, das möglicherweise keine zusätzliche Elektrodenschicht enthält. Verschiedene elektroaktive Polymere können in dem Fahrzeugsitz 10 verwendet werden, wobei die elektroaktiven Polymere unter anderem dielektrische elektroaktive Polymere, ferroelektrische Polymere, elektrostriktive Pfropfpolymere, Flüssigkristallpolymere, ionische elektroaktive Polymere, ionische Polymer-Metall-Komposite umfassen können, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Zu den Aktuatoren 18 können außerdem verschiedene viskose Polymere zählen, die so konfiguriert sind, dass sie ihre Viskosität oder ihr Volumen ändern, wenn ein elektrischer Strom oder eine ähnliche Eingangsenergie an sie angelegt wird. Diese viskosen elektroaktiven Polymere können elektrorheologische Fluide, auf Stimuli reagierende Gele sowie andere ähnliche viskose elektroaktive Polymere umfassen, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Jedes elektroaktive Polymer, das für eine oder mehrere Komfortfunktionen in dem Fahrzeugsitz 10 verwendet werden kann, ist so konfiguriert, dass es ein Verfahren zum Beeinflussen der Oberfläche des Fahrzeugsitzes 10 bereitstellt, um dem Insassen unterschiedliche Komfortbedingungen zu bieten.
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Unter Bezugnahme auf die 3 bis 13 können die elektroaktiven Polymeraktuatoren 18 für die Sitzrückenlehne 14, die Sitzbasis 12 oder die Seitenwangen 60 können an einer inneren Tragkonstruktion 80 des Fahrzeugsitzes 10 befestigt sein. Die innere Tragkonstruktion 80 des Fahrzeugsitzes 10 ist an einem Sitzrahmen 82 befestigt und bietet dem Insassen ein Grundniveau an Komfort. Die Aktuatoren 18 können so an der inneren Tragkonstruktion 80 befestigt sein, dass durch die innere Tragkonstruktion 80 ein im Wesentlichen stabiler Bereich bereitgestellt wird, mit dem jeder der Aktuatoren 18 gekoppelt werden kann. Das genaue Verfahren zur Befestigung zwischen den Aktuatoren 18 und der inneren Tragkonstruktion 80 oder der Federkonstruktion 16 oder beiden kann in Abhängigkeit von der Art des verwendeten Aktuators 18 unterschiedlich sein. Derartige Befestigungsverfahren können Klebstoffe, mechanische Befestigungselemente, Schweißen wie auch andere ähnliche Verfahren umfassen, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Bei den verschiedenen Ausführungsformen, bei denen die Aktuatoren 18 direkt an der innenliegenden Tragkonstruktion 80 oder der Federkonstruktion 16 befestigt sind, wird, wenn der Aktuator 18 die Eingangsenergie empfängt und zu dem zweiten Zustand 24 verformt wird, die Verformung des Aktuators 18 entweder gegen die innere Tragkonstruktion 80 oder die Federkonstruktion 16 oder beide und im Allgemeinen in Richtung auf die äußere Oberfläche 42 des Fahrzeugsitzes 10 hin vorgespannt. Auf diese Weise wird die Verformung des Aktuators 18 in die äußere Oberfläche 42 des Fahrzeugsitzes 10, des Sitzrückenpolsters 40, des Sitzpolsters 50 oder des Sitzwangenpolsters 62 übersetzt und zu dem Körper des Insassen übertragen.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen können die Aktuatoren 18 an der Federkonstruktion 16 oder der inneren Tragkonstruktion 80 mithilfe von Schiebemechanismen, flexiblen Verbindern oder anderen zumindest zum Teil betätigbaren Verbindungen befestigt sein. Durch diese zumindest zum Teil betätigbare Verbindung mit der Konstruktion des Fahrzeugsitzes 10 wird ein Verformen der Aktuatoren 18 ermöglicht, während der Aktuator 18 außerdem an seiner vorgegebenen Position in dem Fahrzeugsitz 10 gehalten wird. Die Art der verwendeten Verbindung kann überdies so gestaltet werden, dass sie mindestens einen Teil der von dem Aktuator 18 in dem zweiten Zustand 24 ausgeübten Vorspannkraft aufnimmt. Es wird in Betracht gezogen, dass die Verbindung, die zum Koppeln des Aktuators 18 mit der Federkonstruktion 16 oder der inneren Tragkonstruktion 80 verwendet wird, in Abhängigkeit von den Gestaltungen des zweiten Zustands 24 und der Art der Verformung des Aktuators 18 variieren kann. Nur zur Erklärung und nicht als Einschränkung wird angemerkt, dass eine Verbindung für einen Aktuator 18, der eine Biegeverformung aufweist, für einen Aktuator 18, der eine Verdrehungsverformung aufweist, möglicherweise nicht geeignet ist. Es wird in Betracht gezogen, dass bei verschiedenen Ausführungsformen die Aktuatoren 18 für den Fahrzeugsitz 10 auf einem betätigbaren Rahmen angeordnet sein können, wobei die Aktuatoren 18 in dem Fahrzeugsitz 10 bewegt werden können, um einen größeren Bereich zu bieten, innerhalb dessen die Aktuatoren 18 die verschiedenen Abschnitte des Fahrzeugsitzes 10 beeinflussen können.
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Unter Bezugnahme auf die 4 bis 7 können die elektroaktiven Polymeraktuatoren 18 in der Nähe der äußeren Oberfläche 42 des Fahrzeugsitzes 10 distal von der Federkonstruktion 16 und der inneren Tragkonstruktion 80 angeordnet werden. Bei einer derartigen Ausführungsform werden die Aktuatoren 18 so in dem Rückenpolster 40, dem Sitzpolster 50 oder dem Wangenpolster 62 positioniert, dass durch die Verformung des Aktuators 18 die äußere Oberfläche 42 des Fahrzeugsitzes 10 auf direktere Weise beeinflusst werden kann. Nur zur Erläuterung und nicht als Einschränkung wird angemerkt, dass in dem Fall, dass der Aktuator 18 in der Nähe der äußeren Oberfläche 42 des Sitzes angeordnet ist, verschiedene Bewegungen der Aktuatoren 18 wie zum Beispiel ein Verdrehen oder Verbiegen oder andere Bewegungen, auf direktere Weise in die äußere Oberfläche 42 des Fahrzeugsitzes 10 übersetzt werden, sodass die äußere Oberfläche 42 des Fahrzeugsitzes 10 sich im Wesentlichen auf dieselbe Weise verformt wie der Aktuator 18. Alternativ kann bei Ausführungsformen, bei denen der Aktuator 18 an der Federkonstruktion 16 und/oder der inneren Tragkonstruktion 80 befestigt ist, die Verformung jedes Aktuators 18 zumindest zum Teil von dem Sitz-, Rücken- oder Wangenpolster 50, 40, 62 des Fahrzeugsitzes 10 absorbiert werden, das zwischen dem Aktuator 18 und der äußeren Oberfläche 42 des Fahrzeugsitzes 10 positioniert ist.
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Wie in der Ausführungsform der 4 bis 7 veranschaulicht ist, wird in Betracht gezogen, dass in dem Rückenpolster 40, Sitzpolster 50 und Wangenpolster 62, verschiedene Anordnungen von Aktuatoren 18 realisiert werden können, sodass bestimmte Aktuatoren 18 in der Nähe der äußeren Oberfläche 42 des Fahrzeugsitzes 10 angeordnet sind, während andere Aktuatoren 18 in der Nähe der Federkonstruktion 16 und der inneren Tragkonstruktion 80 des Fahrzeugsitzes 10 angeordnet sind. Auf diese Weise können die unterschiedlichen Anordnungen von Aktuatoren 18 gemeinsam genutzt werden, um dem Insassen des Fahrzeugsitzes 10 Komfortfunktionen auf einem höheren Niveau zu bieten. Derartige Funktionen auf höherem Niveau können eine Lordosenstütze, verstellbare Wangenstützen, Beinstützen sowie andere ähnliche Funktionen, die die Konturen der äußeren Oberfläche 42 des Fahrzeugsitzes 10 beeinflussen können, umfassen, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Außerdem können bei verschiedenen Ausführungsformen Aktuatoren 18 auf eine koordinierte Weise verwendet werden, um verschiedene Vibrations- und Massagefunktionen zu bieten, wobei die Aktuatoren 18 in einem vorgegebenen Muster betätigt werden können, um dem Insassen des Fahrzeugsitzes 10 unterschiedliche Massage- oder Vibrationsmodi zu bieten. Bei den vibrations- und massageartigen Funktionen können ein oder mehrere Aktuatoren 18 in der Nähe einer äußeren Umhüllung 112 des Fahrzeugsitzes 10 angeordnet oder sogar an dieser befestigt sein, sodass die Aktuatoren 18 in Verbindung mit der äußeren Umhüllung 112 in der äußeren Oberfläche 42 des Fahrzeugsitzes 10 stehen.
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Unter erneuter Bezugnahme auf die 4 bis 7 kann bei Ausführungsformen, bei denen ein oder mehrere Aktuatoren 18 in der Nähe einer äußeren Oberfläche 42 der Fahrzeugsitze angeordnet sind, eine äußere Umhüllung 112 des Rückenpolsters 40, des Sitzpolsters 50 oder des Wangenpolsters 62 Aktuatoraufnahmen 100 oder -taschen an einer inneren Oberfläche 110 der äußeren Umhüllung aufweisen, die so gestaltet sind, dass sie einen oder mehrere der Aktuatoren 18 aufnehmen. Die Aufnahmen können durch Elemente gebildet werden, die Stofftaschen, Gurte, ein Netz oder andere ähnliche Elemente umfassen, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Bei einer derartigen Ausführungsform kann eine Verdrahtung durch das Sitzpolster 50 zu jedem der Aktuatoren 18 in den Aktuatoraufnahmen 100 geführt werden, sodass die Eingangsenergie dem Aktuator 18 zugeführt werden kann. In Abhängigkeit von dem für den Aktuator 18 verwendeten elektroaktiven Polymer kann die Eingabeenergie von einem Steuergerät einem elektromagnetischen Feldgenerator zugeführt werden, wobei das von dem Generator erzeugte elektromagnetische Feld so konfiguriert ist, dass es die Verformung des Aktuators 18 zu dem zweiten Zustand 24 bewirkt.
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Bei den verschiedenen Ausführungsformen, bei denen die Aktuatoren 18 in der Nähe der äußeren Oberfläche 42 des Fahrzeugsitzes 10 angeordnet sind, können die Aktuatoren 18 direkt auf die innere Oberfläche 110 der äußeren Umhüllung 112 des Rückenpolsters 40, des Sitzpolsters 50 oder des Wangenpolsters 62 geklebt sein. Bei einer derartigen Ausführungsform kann die Verformung des auf diese Weise positionierten Aktuators 18 direkt in die äußere Oberfläche 42 des Fahrzeugsitzes 10 übersetzt werden, um dem Sitzinsassen eine Feineinstellung oder lokalisierte Komfortmodifikationen zu bieten. Es wird in Betracht gezogen, dass bei den verschiedenen Ausführungsformen, bei denen die Aktuatoren 18 in der Nähe der äußeren Oberfläche 42 des Sitzes angeordnet sind, die Aktuatoren 18 eine Polsterschicht 114 um mindestens einen Abschnitt der äußeren Oberfläche 42 des Aktuators 18 herum aufweisen, um dem Insassen zusätzlichen Komfort zu bieten, während der Aktuator 18 zwischen dem ersten und zweiten Zustand 20, 24 bewegt wird.
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Wie in den Ausführungsformen der 1 bis 7 veranschaulicht ist, wird in Betracht gezogen, dass mehrere Komfortfunktionen gleichzeitig von dem Benutzer des Fahrzeugsitzes 10 genutzt werden können. Nur zur Erläuterung und nicht als Einschränkung wird angemerkt, dass in dem Fall, dass Aktuatoren 18 auf der Federkonstruktion 16 und/oder der inneren Tragkonstruktion 80 positioniert sind, die auch in der Nähe der äußeren Oberfläche 42 des Sitzpolsters 50 positioniert sind, mehrere Aktuatoren 18 gleichzeitig aktiviert werden können, um Lordosen- und Massagefunktionen oder Vibrations- und Beinstützenfunktionen oder Massage-, Vibrations- und Rückenkonturfunktionen wie auch andere Funktionskombinationen zu bieten.
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Wie in der Ausführungsform der 4 bis 9 veranschaulicht ist, weisen die planaren elektroaktiven Polymeraktuatoren 18 üblicherweise ein relativ dünnes Profil auf. Aufgrund dieses dünnen Profils können die Fahrzeugsitze 10 üblicherweise so gefertigt werden, dass sie ebenfalls ein dünneres Profil aufweisen, da größere Komfortkomponenten wie zum Beispiel Blasen, Verdichter, Motoren und andere herkömmliche, sich auf den Sitzkomfort beziehende Vorrichtungen möglicherweise nicht in dem Fahrzeugsitz 10 enthalten sind. Da die Fahrzeugsitze 10 so gefertigt werden können, dass sie ein dünneres Profil aufweisen als herkömmliche Sitze, steht den Fahrgästen des Fahrzeugs 70 zusätzlicher Raum in der Fahrzeugkabine 72 zur Verfügung, ohne dass in den Fahrzeugsitzen 10 enthaltene Komfortfunktionen auf höherem Niveau geopfert werden.
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Unter erneuter Bezugnahme auf die 1 ist die Steuerung 22 so konfiguriert, dass sie eine Zufuhr der Eingangsenergie zu einem oder mehreren der Aktuatoren 18 steuert. Zu dieser Steuerung 22 können Schalter, Einstellscheiben, kapazitive Touchscreens, resistive Touchscreens, sprachaktivierte Benutzerschnittstellen sowie andere ähnliche Benutzerschnittstellenmechanismen zählen. Die Steuerung 22 für die Aktuatoren 18 kann sich außerdem in dem Armaturenbrett 120, der Armlehne 122, den Seiteninnenblechen 124, der Mittelkonsole 126 oder an einem anderen ähnlichen Ort befinden, der von einem Insassen des zu steuernden Fahrzeugsitzes 10 erreicht werden kann.
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Während des Betriebs kann der Insasse des Fahrzeugsitzes 10, der einen oder mehrere planare elektroaktive Polymeraktuatoren 18 aufweist, die Steuerung 22 verwenden, um eine oder mehrere komfortbezogene Funktionen des Fahrzeugsitzes 10 auszuwählen. Wenn eine oder mehrere der Funktionen ausgewählt werden, übermittelt die Benutzerschnittstelle die Auswahl an einen Spannungsregler 78, Wärmeregler, elektromagnetischen Generator oder eine andere Regelvorrichtung, die mit der in dem Fahrzeugsitz 10 verwendeten Art von Aktuator 18 kompatibel ist. Der in dem Fahrzeugsitz 10 verwendete Regler kann so konfiguriert werden, dass er eine Mehrzahl von Eingangssignalen bereitstellt, die unterschiedliche Größen, unterschiedliche Richtungen wie auch andere Varianten von Eingangsenergie beinhalten, ohne aber darauf beschränkt zu sein. Wenn die spezielle Eingangsenergie dem Aktuator 18 zugeführt wird, verformt sich der Aktuator 18 zu einem aus der Mehrzahl von zweiten Zuständen 24, um die von dem Benutzer des Fahrzeugsitzes 10 angeforderte Funktionalität zu bieten. Wenn komplexere Funktionen wie zum Beispiel Vibrations- oder Massagemodi von dem Benutzer des Fahrzeugsitzes 10 ausgewählt werden, wird eine vorgegebene Eingangssequenz den verschiedenen Aktuatoren 18 zugeführt, sodass sich die Aktuatoren 18 auf eine vorgegebene Weise verformen, um die gewünschte sequenzielle Funktionalität zu bieten.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen können die planaren elektroaktiven Polymeraktuatoren 18 in Abhängigkeit von der speziellen Position des Fahrzeugsitzes 10, in dem der Aktuator 18 platziert ist, und der Funktion des speziellen Aktuators 18 in dem Fahrzeugsitz 10 verschiedene Formen und Größen aufweisen. Die Aktuatoren 18 können auch so konfiguriert sein, dass sie nicht planar, volumetrisch, röhrenförmig sind, oder sie können in Abhängigkeit von der speziellen Sitzanwendung andere unterschiedliche Formen und Konfigurationen aufweisen.
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Es wird in Betracht gezogen, dass die Aktuatoren 18 in anderen Abschnitten des Fahrzeugs 70 angeordnet sein können, die Armlehnen 122, Kopfstützen 128, Seiteninnenbleche 124 und andere Stellen umfassen, an denen dem Insassen Komfortfunktionen geboten werden können, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.
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Fachleute werden verstehen, dass eine Konstruktion der beschriebenen Erfindung sowie anderer Komponenten nicht auf irgendein bestimmtes Material beschränkt ist. Andere beispielhafte Ausführungsformen der hier offenbarten Erfindung können aus einer Vielzahl verschiedener Materialien ausgebildet sein, sofern dies hier nicht anders beschrieben ist.
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Im Rahmen dieser Offenbarung bedeutet der Begriff „gekoppelt” (in all seinen Formen, koppeln, koppelnd, gekoppelt usw.) im Allgemeinen das direkte oder indirekte Verbinden von zwei Komponenten (elektrisch oder mechanisch) miteinander. Ein solches Koppeln kann seinem Wesen nach stationär oder beweglich sein. Ein solches Koppeln lässt sich mit den zwei Komponenten (elektrisch oder mechanisch) sowie beliebigen weiteren dazwischen liegenden Elementen erreichen, die integriert als ein einziger einheitlicher Körper ausgebildet werden, oder mit den zwei Komponenten. Ein solches Koppeln kann seinem Wesen nach dauerhaft sein oder kann seinem Wesen nach trennbar oder lösbar sein, sofern dies nicht anders angegeben ist.
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Es ist außerdem von Bedeutung zu beachten, dass die in den beispielhaften Ausführungsformen gezeigte Konstruktion und Anordnung der Elemente der Erfindung lediglich veranschaulichend ist. Obwohl nur einige Ausführungsformen der vorliegenden Innovationen in dieser Offenbarung ausführlich beschrieben wurden, werden Fachleute, die diese Offenbarung durchsehen, bereitwillig anerkennen, dass zahlreiche Abwandlungen möglich sind (z. B. Abwandlungen von Größen, Abmessungen, Konstruktionen, Formen und Proportionen der verschiedenen Elemente, Parameterwerten, Montageanordnungen, Verwendung von Materialien, Farben, Ausrichtungen usw.), ohne wesentlich von den neuartigen Lehren und Vorteilen des dargelegten Gegenstands abzuweichen. Zum Beispiel können als integriert ausgebildet dargestellte Elemente aus mehreren Teilen konstruiert sein oder als mehrere Teile gezeigte Elemente können integriert ausgebildet sein, der Betrieb der Schnittstellen kann umgekehrt oder auf andere Weise verändert sein, die Länge oder Breite der Konstruktionen und/oder Elemente oder Verbinder- oder anderer Elemente des Systems kann unterschiedlich sein, die Art oder Anzahl von zwischen den Elementen bereitgestellten Verstellpositionen kann unterschiedlich sein. Es sollte beachtet werden, dass die Elemente und/oder Baugruppen des Systems aus beliebigen aus der Vielzahl verschiedener Materialien konstruiert werden können, die ausreichende Festigkeit oder Haltbarkeit bieten, in jeder aus der Vielzahl verschiedener Farben, Texturen und Kombinationen. Dementsprechend sollen alle derartigen Abwandlungen in dem Schutzbereich der vorliegenden Innovationen enthalten sein. Andere Ersetzungen, Abwandlungen, Änderungen und Auslassungen können hinsichtlich der Gestaltung, der Betriebsbedingungen und der Anordnung der gewünschten sowie weiterer beispielhafter Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne von dem Wesensgehalt der vorliegenden Innovationen abzuweichen.
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Es versteht sich, dass alle beschriebenen Prozesse oder Schritte in beschriebenen Prozessen mit anderen offenbarten Prozessen oder Schritten kombiniert werden können, um Konstruktionen innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung zu bilden. Die hier offenbarten beispielhaften Konstruktionen und Prozesse sind lediglich veranschaulichend und sollen nicht als einschränkend aufgefasst werden.
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Es versteht sich, dass Änderungen und Abwandlungen an der zuvor erwähnten Konstruktion und den zuvor erwähnten Verfahren vorgenommen werden können, ohne von den Erfindungsgedanken der vorliegenden Erfindung abzuweichen, und es sollte überdies beachtet werden, dass derartige Erfindungsgedanken von den folgenden Ansprüchen abgedeckt sein sollen, außer wenn dies in diesen Ansprüchen ausdrücklich anders angegeben ist.
