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Die Erfindung betrifft eine Polsterung für eine Sitzanlage eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 beziehungsweise 4.
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Eine solche Polsterung für eine Sitzanlage eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens wie beispielsweise eines Personenkraftwagens, ist aus dem allgemeinen Stand der Technik und insbesondere aus dem Serienfahrzeugbau bereits hinlänglich bekannt. Die Polsterung umfasst wenigstens ein Polsterelement, welches aus einem Schaum gebildet ist. Mit anderen Worten ist das Polsterelement als Schaumelement ausgebildet und wird üblicherweise im Rahmen eines Schäumungsprozesses hergestellt.
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Das Polsterelement ist beispielsweise auf einer Sitzheizungseinrichtung der Sitzanlage, das heißt auf wenigstens einem Heizelement zum Beheizen der Polsterung anordenbar und dabei als sogenannte Polstereinlage ausgebildet. Alternativ ist es möglich, dass das Polsterelement als sogenannte Polsterauflage ausgebildet ist, welche im fertig hergestellten Zustand der Sitzanlage unterhalb des Heizelements angeordnet ist. Mit anderen Worten ist das Heizelement auf der Polsterauflage angeordnet.
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Im fertig hergestellten Zustand weist die Sitzanlage somit beispielsweise einen Schichtaufbau mit wenigstens einem ersten Polsterelement als Polstereinlage, einer Sitzheizungseinrichtung und wenigstens einem zweiten Polsterelement als Polsterauflage auf, wobei die Sitzheizungseinrichtung beziehungsweise das wenigstens eine Heizelement der Sitzheizungseinrichtung auf der Polsterauflage und die Polstereinlage auf der Sitzheizungseinrichtung angeordnet ist. Ferner ist üblicherweise auf der Polstereinlage ein Bezug angeordnet, welcher auch als Sitzbezug bezeichnet wird und eine Oberfläche aufweist, die ein Insasse der Sitzanlage berührt. Mittels des Heizelements kann dabei die Oberfläche beheizt werden, so dass ein hoher Fahrkomfort für den Insassen darstellbar ist.
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Ferner offenbart die
DE 20 2010 006 201 U1 eine Heizeinrichtung zum Beheizen mindestens einer Oberfläche eines Gegenstands, mit mindestens einer Belüftungseinrichtung zur Versorgung mindestens eines zu beheizenden Bereichs der Oberfläche mit einem Luftstrom und mit mindestens einer elektrischen Heizeinrichtung zur Beheizung mindestens eines zu beheizenden Bereichs der Oberfläche, wobei die Heizeinrichtung zumindest abschnittsweise zum Luftstrom der Belüftungseinrichtung angeströmt angeordnet ist. Dabei ist es vorgesehen, dass die Heizeinrichtung mindestens eine Betriebsstufe aufweist, in der die Heizeinrichtung zur Beheizung der Oberfläche eingeschaltet ist und in der die Belüftungseinrichtung zur Unterstützung des Wärmetransports an die zu beheizende Oberfläche in einem Unterstützungsmodus zugeschaltet ist. Der zu beheizende Gegenstand ist dabei beispielsweise ein Sitz beziehungsweise eine Polsterung eines Sitzes eines Fahrzeugs.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Polsterung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders hoher Komfort für Insassen der Sitzanlage realisiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Polsterung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Polsterung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 4 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um eine Polsterung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders hoher Komfort für Insassen der Sitzanlage realisiert werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass in dem Schaum des Polsterelements Partikel aufgenommen sind, welche einen höheren Wärmeleitungskoeffizienten als der Schaum aufweisen. Dabei sind die Partikel vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff gebildet. Im unbelasteten Zustand des Polsterelements sind die einzelnen Partikel weit voneinander beabstandet. Dies bedeutet, dass die einzelnen Partikel im unbelasteten Zustand weit auseinanderliegen. In diesem unbelasteten Zustand wird die Sitzanlage nicht von einem Insassen genutzt. Mit anderen Worten sitzt im unbelasteten Zustand kein Insasse auf beziehungsweise in der Sitzanlage. Somit verändern sich die thermischen Eigenschaften des Schaums im unbelasteten Zustand nicht oder nur sehr geringfügig im Vergleich zu herkömmlichen Polsterungen ohne Partikel, so dass beispielsweise im unbelasteten Zustand eine durch Sonneneinstrahlung bewirkte Aufheizung der Polsterung gering gehalten werden kann.
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Bei Belastung des Schaumes, das heißt im belasteten Zustand der Polsterung und somit des Polsterelements, ist der Abstand zwischen den einzelnen Partikeln wesentlich geringer als im unbelasteten Zustand oder der Abstand ist gar aufgehoben. Mit anderen Worten, setzt sich eine Person auf beziehungsweise in die Sitzanlage, wodurch der Schaum beziehungsweise das Polsterelement belastet wird, so werden die einzelnen Partikel aufeinander zubewegt, so dass die einzelnen Partikel Wärmebrücken in dem eine Schaummatrix für die Partikel darstellenden Schaum bilden. Durch diese so entstehenden Wärmebrücken kann ein besonders vorteilhafter und insbesondere schneller Wärmetransport von der Sitzheizungseinrichtung durch das Polsterung in Richtung des Insassen realisiert werden, so dass der Insasse beispielsweise eine besonders kurze Zeit nach Aktivierung der Sitzheizungseinrichtung bereits eine durch die Sitzheizungseinrichtung bewirkte Erwärmung spürt.
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Dadurch können übermäßige Totzeiten beim Einschalten der Sitzheizungseinrichtung vermieden werden. Ferner ist es möglich, einen übermäßigen Wärmestau über der Sitzheizungseinrichtung, das heißt zwischen der Sitzheizungseinrichtung und dem Insassen der Sitzanlage zu vermeiden. Durch die Bildung der Wärmebrücken kommt die durch die Sitzheizungseinrichtung erzeugte beziehungsweise bereitgestellte Wärme in sehr hohem Ausmaß und sehr kurze Zeit nach dem Aktivieren der Sitzheizungseinrichtung beim Insassen an, so dass ein besonders hoher Komfort für den Insassen realisiert werden kann. Insbesondere ist es dadurch möglich, eine gewünschte Temperatur einer Oberfläche der beispielsweise als Einzelsitz beziehungsweise Fahrzeugsitz ausgebildeten Sitzanlage besonders schnell zu erreichen. In Bezug auf Sitzkomfort und Belüftung sind keine Einbußen durch den Einsatz der Partikel zu erwarten, da die Partikel andere Materialkennwerte nicht oder nur geringfügig beeinflussen.
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Da die Totzeit der Sitzanlage besonders gering gehalten werden kann, kann auch eine besonders einfache Regelung oder Steuerung der Sitzheizungseinrichtung realisiert werden. Unter der Totzeit ist eine Zeitspanne zu verstehen, welche zwischen dem Aktivieren der Sitzheizungseinrichtung und dem Zeitpunkt liegt, zu welchem die Oberfläche der Sitzanlage merklich erwärmt ist beziehungsweise der Insasse die Erwärmung wahrnimmt. Ferner kann der Energieverbrauch der Sitzheizungseinrichtung gering gehalten werden, da eine gewünschte Temperatur der Oberfläche mit einer besonders geringen Heizleistung erreichbar ist. Hintergrund der Erfindung ist, wenigstens zwei Materialien zu kombinieren. Ein erstes dieser Materialien ist der Schaum, welcher eine erste Wärmeleitfähigkeit beziehungsweise einen ersten Wärmeleitungskoeffizienten aufweist. Das zweite Material ist das Material, aus welchem die Partikel gebildet sind, wobei das zweite Material vom ersten Material unterschiedlich ist. Somit weisen die Partikel beziehungsweise das zweite Material einen vom ersten Wärmeleitungskoeffizienten unterschiedlichen, zweiten Wärmeleitungskoeffizienten beziehungsweise eine zweite Wärmeleitfähigkeit auf, wobei die zweite Wärmeleitfähigkeit wesentlich höher als die erste Wärmeleitfähigkeit ist.
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Ferner hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn der Schaum großporig ausgebildet ist und/oder eine offenzellige Schaumstruktur aufweist. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Schaum eine Mehrzahl von Luft durchströmbaren Löchern aufweist. Durch eine solche offene Schaumstruktur oder Zellstruktur beziehungsweise eine Lochung des Schaumes kann der Wärmetransport durch Wärmekonvektion im Vergleich zu herkömmlichen Polsterungen deutlich erhöht werden. Hintergrund dieser Ausführungsform ist, dass der Wärmeleitungskoeffizient von Schäumen in Allgemeinen zirka 0,03 Watt pro Meter und Kelvin, jedoch der von Luft bei freier Konvektion zirka 2 Watt pro Meter und Kelvin beträgt.
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Um eine Polsterung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 4 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders hoher Komfort für Insassen der Sitzanlage realisiert werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass unterhalb des Heizelements zumindest ein Isolationselement zum Isolieren des Heizelements auf einer dem Polsterelement zugewandten Seite angeordnet ist. Hintergrund der Erfindung ist, einen unerwünschten Wärmefluss beziehungsweise unerwünschte Wärmeverluste in eine von dem Insassen der Sitzanlage wegweisende Richtung zu vermeiden oder besonders gering zu halten. Hierzu wird das Isolationselement verwendet, welches vorzugsweise aus einem Material mit sehr schlechten Wärmetransporteigenschaften gebildet ist.
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Das Isolationselement ist somit eine Isolationsschicht, welche vorzugsweise direkt unter dem Heizelement angeordnet ist. Dabei hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn das Heizelement einen zumindest im Wesentlichen linienförmigen ersten Verlauf aufweist, wobei das Isolationselement einen an den ersten Verlauf angepassten, zweiten Verlauf aufweist. Dies bedeutet, dass der zweite Verlauf des Isolationselements dem ersten Verlauf des beispielsweise als Heizdraht ausgebildeten Heizelements folgt, so dass das Isolationselement nicht etwa eine durchgängige Fläche bildet, sondern dem ersten Verlauf folgt und somit beispielsweise ebenfalls einen zumindest im Wesentlichen linienförmigen, zweiten Verlauf aufweist.
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Ferner hat es sich zur Realisierung eines besonders hohen Komforts als vorteilhaft gezeigt, wenn das unter dem Heizelement angeordnete Polsterelement aus einem Material mit sehr schlechten Wärmetransporteigenschaften gebildet ist. Hierbei bieten sich beispielsweise sehr feinzellige Schäume mit einem sehr hohen Luftanteil an. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das Polsterelement eine Mehrzahl von geschlossenen Zellen aufweist, in denen unter Ausbildung von jeweiligen Luftpolstern Luft aufgenommen ist. Die Luftpolster bilden somit jeweilige, abgeschlossene Luftkapseln. Durch die eingeschlossenen Luftpolster kann eine sehr gute Isolationswirkung erreicht werden. Analog zur Dotierung des Schaums mit sehr leitfähigem Material bietet sich hier der Zusatz von beispielsweise Aerogel-Granulat an.
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Hintergrund der Erfindung insgesamt ist, dass der grundlegende Aufbau einer Sitzanlage beziehungsweise die Polsterung üblicherweise in zwei Bereiche aufweist. Ein erster dieser Bereiche ist der Bereich über der Sitzheizungseinrichtung, wobei der zweite Bereich der Bereich unterhalb der Sitzheizungseinrichtung ist. Im ersten, oberen Bereich ist ein sehr guter Wärmetransport der verwendeten Materialien vorteilhaft, um dadurch Wärme schnell von der Sitzheizungseinrichtung zum Insassen transportieren zu können. Im unteren zweiten Bereich sind jedoch Materialien vorteilhaft, die den Wärmetransport stark behindern. Dadurch kann ein übermäßiger Wärmeverlust vom Insassen weg vermieden werden, so dass ein besonders großer Anteil der von der Sitzheizungseinrichtung beziehungsweise dem Heizelement bereitgestellten Wärme zum Insassen hin geleitet werden kann.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in der einzigen Fig. ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht einer Polsterung für eine Sitzanlage eines Fahrzeugs, wobei mittels der Polsterung ein besonders hoher Komfort für Insassen der Sitzanlage realisiert werden kann.
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Die einzige Fig. zeigt in einer schematischen Schnittansicht eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Polsterung für eine Sitzanlage eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens wie beispielsweise eines Personenkraftwagens. Die Sitzanlage ist beispielsweise ein Einzelsitz beziehungsweise ein Fahrzeugsitz, welcher genau einen Sitzplatz für einen Insassen aufweist. Alternativ kann die Sitzanlage auch als Sitzbank ausgebildet sein und mehrere Sitzplätze bereitstellen.
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Aus der Fig. ist erkennbar, dass die Polsterung 10 einen Schichtaufbau aufweist, welcher als erste Schicht einen Bezug 12 umfasst. Der Bezug 12 kann dabei aus Leder, Kunstleder, Stoff oder einem anderen Material gebildet sein. Als zweite Schicht umfasst der Schichtaufbau ein erstes Polsterelement 14, durch welches eine sogenannte Polstereinlage gebildet ist. Als dritte Schicht umfasst die Polsterung 10 ein zweites Polsterelement 16, durch welches eine sogenannte Polsterauflage gebildet ist. Dabei ist das erste Polsterelement 14 auf dem zweiten Polsterelement 16 angeordnet, wobei der Bezug 12 auf dem ersten Polsterelement 14 angeordnet ist. Somit sind die Polsterelemente 14 und 16 mittels des Bezugs 12 überdeckt. Die Polsterung 10 kann beispielsweise für ein Sitzteil verwendet werden, auf das sich ein jeweiliger Insasse setzt. Alternativ ist es denkbar, die Polsterung 10 für eine Rückenlehne der Sitzanlage zu verwenden.
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Ferner umfasst die Polsterung 10 eine Sitzheizungseinrichtung 18, mittels welcher die Polsterung 10, insbesondere eine Oberfläche 20 des Bezuges 12, zu beheizen ist. Hierzu umfasst die Sitzheizungseinrichtung 18, welche eine vierte Schicht des Schichtaufbaus bildet, wenigstens ein Heizelement 22, welches beispielsweise als Widerstandsheizelement ausgebildet ist. Insbesondere kann das Heizelement 22 als Heizdraht ausgebildet sein. Wird das Heizelement 22 mit elektrischem Strom versorgt, so wird dadurch das Heizelement 22 erwärmt, wodurch das Heizelement 22 beziehungsweise die Sitzheizungseinrichtung 18 insgesamt Wärme bereitstellt. Durch diese bereitgestellte Wärme können die Oberfläche 20 und somit der jeweilige Insasse beheizt werden, da der Insasse beim Nutzen der Sitzanlage die Oberfläche 20 berührt. Vorliegend verläuft das Heizelement 22 zumindest im Wesentlichen mäanderförmig auf dem zweiten Polsterelement 16, so dass das Heizelement 22 eine Mehrzahl von voneinander beabstandeten Bereichen 24 aufweist. Dies bedeutet, dass zwischen den Bereichen 24 Abstände beziehungsweise Zwischenräume existieren. Ferner ist das erste Polsterelement 14 auf dem Heizelement 22 angeordnet.
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Das erste Polsterelement 14 ist aus einem Schaum gebildet und auf beziehungsweise oberhalb der Sitzheizungseinrichtung 18 angeordnet. Der Schaum des ersten Polsterelements 14 beziehungsweise das Polsterelement 14 insgesamt ist elastisch verformbar. Auch das zweite Polsterelement 16 ist aus einem Schaum gebildet und dabei unter beziehungsweise unterhalb der Sitzheizungseinrichtung 18 angeordnet, wobei auch das zweite Polsterelement 16 elastisch verformbar ist. Die Fig. zeigt die Polsterung 10 in einem unbelasteten Zustand, in welchem kein Insasse auf beziehungsweise in der Sitzanlage sitzt. Setzt sich ein Insasse auf beziehungsweise in die Sitzanlage, so werden die Polsterelemente 14 und 16 zumindest bereichsweise komprimiert. Dann befindet sich die Polsterung 10 in einem belasteten Zustand. Verlässt der Insasse die Sitzanlage, so gelangt die Polsterung 10 wieder in ihren unbelasteten Zustand, wobei sich die Polsterelemente 14 und 16 beziehungsweise die jeweiligen Schäume zurück in einen in der Fig. gezeigten Ausgangszustand entspannen beziehungsweise verformen.
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Um nun einen besonders hohen Komfort für Insassen der Sitzanlage zu realisieren, sind in dem Schaum des ersten Polsterelements 14 Partikel aufgenommen, welche einen höheren Wärmeleitungskoeffizienten als der Schaum des ersten Polsterelements 14 aufweisen. Diese Partikel sind vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere Kupfer, gebildet. Mit anderen Worten ist der Schaum des ersten Polsterelements 14 mit Metallpulver dotiert. Im unbelasteten Zustand sind die Partikel relativ weit voneinander beabstandet, so dass beispielsweise eine durch Sonneneinstrahlung im unbelasteten Zustand bewirkte Aufheizung der Polsterung 10 gering gehalten werden kann. Im belasteten Zustand jedoch sind die Partikel näher beieinander angeordnet als im unbelasteten Zustand, wodurch die Partikel Wärmebrücken bilden. Hierdurch kann eine besonders hohe Wärmeleitfähigkeit des Polsterelements 14 realisiert werden, da die von der Sitzheizungseinrichtung 18 bereitgestellte Wärme über die Wärmebrücken besonders schnell in Richtung des Insassen beziehungsweise der Oberfläche 20 transportiert werden kann.
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Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Schaum des ersten Polsterelements 14 als offenzelliger Schaum ausgebildet ist und hierbei eine Mehrzahl von von Luft durchströmbaren Durchgangsöffnungen oder Zellen aufweist, so dass eine besonders hohe Wärmekonvektion dargestellt werden kann. Dadurch kann die Wärme besonders schnell und effizient zur Oberfläche 20 transportiert werden.
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Ferner ist der Schaum des ersten Polsterelements 14 zumindest in einem Teilbereich als gelochter Schaum ausgebildet und weist demzufolge eine Mehrzahl von von Luft durchströmbaren Löchern 26 auf, wodurch eine besonders hohe und gute Wärmekonvektion realisiert werden kann.
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Darüber hinaus ist unterhalb des Heizelements 22 wenigstens ein Isolationselement 28 angeordnet, mittels welchem das Heizelement 22 auf einer dem ersten Polsterelement 14 abgewandten Seite wärmetechnisch isoliert ist. Dadurch kann ein übermäßiger Wärmetransport beziehungsweise ein übermäßiger Wärmeverlust von der Oberfläche 20 weg vermieden werden, so dass die von der Sitzheizungseinrichtung 18 bereitgestellte Wärme besonders gut zur Oberfläche 20 gelangen kann.
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Aus der Fig. ist erkennbar, dass das Isolationselement 28 nicht etwa als durchgängiges Flächenelement ausgebildet ist und demzufolge keine durchgängige Fläche bildet, sondern das Isolationselement 28 weist wie das Heizelement 22 einen zumindest im Wesentlichen linienförmigen und dabei mäanderförmigen Verlauf auf. Dies bedeutet, dass das Heizelement 22 einen ersten Verlauf aufweist, wobei das Isolationselement 28 einen an den ersten Verlauf angepassten, zweiten Verlauf aufweist. Somit sind auch zwischen jeweiligen Isolationsbereichen 30 des Isolationselements 28 Zwischenräume vorgesehen. Durch das Isolationselement 28 ist somit nicht eine durchgängige Isolationsschicht, sondern lediglich eine lokale Isolationsschicht beziehungsweise lokale Isolationsschichtbereiche gebildet, welche unter den jeweiligen Bereichen 24 des Heizelements 22 angeordnet sind.
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Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, den Schaum des zweiten Polsterelements 16 zu dotieren. Beispielsweise ist der Schaum des zweiten Polsterelements 16 mit guten Isolatoren wie beispielsweise Aerogel, Kork oder dergleichen dotiert. Dadurch kann eine besonders geringe Wärmeleitfähigkeit des Polsterelements 16 realisiert werden. Alternativ oder zusätzlich ist der Schaum des zweiten Polsterelements 16 als geschlossener feinzelliger Schaum ausgebildet und weist demzufolge eine geschlossene und feinzellige Schaumstruktur auf.
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Die lokale Isolation des Heizelements 22 kann beispielsweise durch Verwendung von Aerogel-Granulat unter dem Heiz realisiert werden. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, ein Trägerfließ 32 der Sitzheizungseinrichtung 18 mit einer Metallbeschichtung, insbesondere Aluminiumbeschichtung, zu versehen, wobei diese Metallbeschichtung dem Verlauf des Heizelements 22 folgt. Das Heizelement 22 ist dabei an dem Trägerfließ 32 angeordnet, so dass die Sitzheizungseinrichtung 18 insgesamt besonders einfach gehandhabt und verbaut werden kann.
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Insgesamt liegt der Polsterung 10 die Idee zugrunde, in einem oberen Bereich oberhalb der Sitzheizungseinrichtung 18 einen besonders vorteilhaften Wärmetransport zu realisieren, so dass die von der Sitzheizungseinrichtung 18 bereitgestellte Wärme besonders gut von der Sitzheizungseinrichtung 18 zur Oberfläche 20 transportiert werden kann. In einem unteren Bereich unterhalb der Sitzheizungseinrichtung 18, das heißt auf einer dem ersten Polsterelement 14 abgewandten Seite der Sitzheizungseinrichtung 18, wird der Wärmetransport gehemmt, so dass ein besonders großer Anteil der von der Sitzheizungseinrichtung 18 bereitgestellten Wärme zur Oberfläche 20 und somit zum Insassen gelangen kann. Dadurch kann der Energieverbrauch der Sitzheizungseinrichtung 18 besonders gering gehalten werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202010006201 U1 [0005]
