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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stellvorrichtung für einen Sitz, insbesondere einen Fahrzeugsitz, zum Verstellen einer Sitzanlagefläche, einen Fahrzeugsitz mit einer Stellvorrichtung zum Verstellen einer Sitzanlagefläche eines Fahrzeugsitzes sowie ein Verfahren zum Verstellen einer Sitzanlagefläche eines Fahrzeugsitzes.
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In modernen Fahrzeugsitzen befinden sich in einem Bereich der Sitzfläche bzw. der Sitzlehne (zusammen als Sitzanlagefläche bezeichnet) pneumatische Stellelemente, die eine mit einem Druckmittel, insbesondere mit einer Druckluft, befüllbare Kammer bzw. Blase aufweisen und über eine jeweilige Druckmittelleitung mit Druckmittel versorgt werden. Durch das Befüllen einer jeweiligen Kammer mit Druckmittel wird deren Volumen vergrößert, so dass dadurch eine Kontur der Sitzanlagefläche verändert bzw. verstellt werden kann. Die Kammern sind innerhalb des Fahrzeugsitzes üblicherweise auf den Sitzschaum des Fahrzeugsitzes angeordnet und üben im befüllten Zustand aufgrund der Volumenausdehnung der Kammern eine Kraft auf den Rücken- bzw. Sitzbereich des Sitzinsassen aus. Je höher der Druck in den Kammern ist, desto größer ist die volumenmäßige Ausdehnung der Kammer und damit die Wirkung auf den Sitzinsassen. Die Wirkung auf den Sitzinsassen wird aber unter anderem dadurch begrenzt, dass der Sitzschaum aufgrund der volumenmäßigen Ausdehnung der Kammer nachgibt und dadurch die Kammern nicht die gewünschte Wirkung auf den Sitzinsassen ausüben können.
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Das Dokument
DE 10 2014 119 658 A1 offenbart einen Fahrzeugsitz mit einer Sitzbasis und einer Sitzrückenlehne, die jeweils mit einer Federkonstruktion versehen sind, und planaren elektroaktiven Polymeraktuatoren, von denen jeder mit einer der Federkonstruktionen gekoppelt ist.
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Somit besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Stellvorrichtung für einen Sitz, insbesondere Fahrzeugsitz, zu schaffen, der eine verbesserte Abstützung für pneumatische Stellelemente bereitstellt.
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Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Stellvorrichtung für einen Sitz, insbesondere Fahrzeugsitz, zum Verstellen einer Sitzanlagefläche des Fahrzeugsitzes bereitgestellt. Die Stellvorrichtung umfasst ein pneumatisches Stellelement, das zum Verstellen der Sitzanlagefläche ausgebildet ist. Die Stellvorrichtung umfasst ferner ein aus einem elektroaktiven Polymer gebildetes Abstützelement, das dazu ausgebildet ist, das pneumatische Stellelement in Richtung zur Sitzanlagefläche hin abzustützen, um das pneumatische Stellelement beim Verstellen der Sitzanlagefläche zu unterstützen. Durch die Verwendung eines elektroaktiven Polymers als Abstützelement für das pneumatische Stellelement kann die bislang in der Fahrzeugsitzkonstruktion verwendete Federmatte oder federnd ausgelegte Platte zum Abstützen der pneumatischen Stellelemente ersetzt werden. Dadurch wird eine kostengünstige und konstruktiv weniger aufwändige Stellvorrichtung für einen Fahrzeugsitz geschaffen. Des Weiteren bietet diese Lösung einen sehr flachen sowie gewichts- und bauraumoptimierten Aufbau im Fahrzeugsitz.
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Gemäß einer Ausgestaltung ist das elektroaktive Polymer dazu ausgebildet, bei einer Beaufschlagung mit einer elektrischen Spannung eine von der beaufschlagten elektrischen Spannung abhängige Abstützkraft auf das pneumatische Stellelement auszuüben. Durch diese Ausgestaltung ist es möglich, die Abstützkraft in Abhängigkeit von der beaufschlagten elektrischen Spannung einzustellen und die Sitzhärte des Fahrzeugsitzes zu variieren.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist das elektroaktive Polymer eine von der beaufschlagten elektrischen Spannung abhängige Steifigkeit zum Bereitstellen der Abstützkraft auf. Im Rahmen dieser Offenbarung beschreibt der Begriff „Steifigkeit“ den Widerstand des elektroaktiven Polymers gegen eine Verformung durch eine auf das elektroaktive Polymer wirkende Kraft. Das elektroaktive Polymer kann seine Steifigkeit beispielsweise dadurch ändern, dass es sich bei Beaufschlagung mit elektrischer Spannung zusammenzieht oder seine Form verändert.
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In der Ausgestaltung, bei der sich das elektroaktive Polymer zumindest teilweise zusammenzieht, ist es denkbar, dass das elektroaktive Polymer einen ersten Endbereich und einen dem ersten Endbereich gegenüberliegenden zweiten Endbereich aufweist, wobei beide Endbereiche zueinander ortsfest angeordnet sind. Ferner ist es denkbar, dass das elektroaktive Polymer in einem nicht mit elektrischer Spannung beaufschlagten Zustand eine erste Länge zwischen dem ersten und dem zweiten Endbereich aufweist und dass das elektroaktive Polymer bei einem mit elektrischer Spannung beaufschlagten Zustand eine gegenüber der ersten Länge verkürzte zweite Länge zwischen dem ersten Endbereich und dem zweiten Endbereich aufweist. Die zweite Länge kann ferner derart bemessen sein, dass sich das elektroaktive Polymer bei der Beaufschlagung mit elektrischer Spannung zwischen dem ersten Endbereich und dem zweiten Endbereich verspannt. Da sich das elektroaktive Polymer in dieser Ausgestaltung bei Beaufschlagung mit elektrischer Spannung zusammenzieht und zwischen seinen Enden verspannt, hat das elektroaktive Polymer eine erhöhte Steifigkeit, um das pneumatische Stellelement abzustützen. Da das Verspannen des elektroaktiven Polymers ferner von der beaufschlagten elektrischen Spannung abhängt, kann die Steifigkeit und damit die Abstützkraft des elektroaktiven Polymers in Abhängigkeit von der beaufschlagten elektrischen Spannung eingestellt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann die Steifigkeit des elektroaktiven Polymers auch durch eine Formveränderung des elektroaktiven Polymers eingestellt werden. Beispielsweise kann das elektroaktive Polymer dazu ausgebildet sein, in einem nicht mit elektrischer Spannung beaufschlagten Zustand eine im Wesentlichen planare Form aufzuweisen und in einem mit elektrischer Spannung beaufschlagten Zustand eine zur Sitzanlagefläche ausgebauchte Form aufzuweisen. Da das elektroaktive Polymer bei Beaufschlagung mit elektrischer Spannung eine zur Sitzanlagefläche ausgebauchte Form aufweist, kann das elektroaktive Polymer mit dessen Ausbauchung das pneumatische Stellelement in Richtung zur Sitzanlagefläche abstützen.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist ein einziges elektroaktives Polymer mehreren pneumatischen Stellelementen zugeordnet und ist das einzige elektroaktive Polymer dazu ausgebildet, die mehreren pneumatischen Stellelemente gemeinsam abzustützen. Beispielsweise können mehrere pneumatische Stellelemente zu einer Gruppe zusammengefasst sein und kann ein einziges elektroaktives Polymer der Gruppe von pneumatischen Stellelementen zugeordnet sein. Beispielsweise kann die Gruppe von pneumatischen Stellelementen einem Körperbereich wie beispielsweise einem Lendenwirbelbereich des Sitzinsassen zugeordnet sein und kann sich das elektroaktive Polymer über die gesamte Gruppe von pneumatischen Stellelementen erstrecken, so dass die gesamte Gruppe von pneumatischen Stellelementen durch das elektroaktive Polymer gemeinsam abgestützt wird.
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Ferner ist es denkbar, dass das Abstützelement aus mehreren elektroaktiven Polymeren gebildet ist, die in einer Abstützrichtung des Abstützelements geschichtet angeordnet sind. Wenn das aus mehreren elektroaktiven Polymeren gebildete Abstützelement beispielsweise in der Sitzlehne angeordnet ist und die pneumatischen Stellelementen in der Sitzlehne abstützen soll, dann verläuft die Abstützrichtung des Abstützelements im Wesentlichen horizontal und sind die elektroaktiven Polymere des Abstützelements daher in horizontaler Richtung geschichtet angeordnet. Wenn andererseits das aus mehreren elektroaktiven Polymeren gebildete Abstützelement in der Sitzfläche angeordnet ist und die pneumatischen Stellelementen in der Sitzfläche abstützen soll, dann verläuft die Abstützrichtung des Abstützelements im Wesentlichen vertikal und sind die elektroaktiven Polymere des Abstützelements daher in vertikaler Richtung geschichtet angeordnet. Durch das Verwenden von mehreren in Abstützrichtung geschichtet angeordneten elektroaktiven Polymeren kann die insgesamt auf das pneumatische Stellelement wirkende Abstützkraft erhöht werden.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist die Stellvorrichtung ein Sitzpolster auf, das eine elastische Verformbarkeit der Sitzanlagefläche bereitstellt.
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In einer Ausgestaltung ist das Sitzpolster zwischen dem pneumatischen Stellelement und dem elektroaktiven Polymer angeordnet, sodass die Abstützkraft des elektroaktiven Polymers teilweise durch das Sitzpolster gedämpft wird und beim Sitzinsassen ein komfortables Sitzgefühl bewirkt. Es ist jedoch auch denkbar, dass das pneumatische Stellelement und das Abstützelement zwischen der Sitzanlagefläche und dem Sitzpolster angeordnet sind, wodurch die Abstützkraft des elektroaktiven Polymers direkter auf das pneumatische Stellelement einwirken kann.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeugsitz, insbesondere Kraftfahrzeugsitz, mit folgenden Merkmalen bereitgestellt. Der Fahrzeugsitz weist eine Sitzanlagefläche für einen Sitzinsassen des Fahrzeugsitzes und eine Stellvorrichtung nach obiger Darstellung bzw. einer Ausgestaltung hiervon auf, wobei die Stellvorrichtung im Fahrzeugsitz zum Verändern der Sitzanlagefläche angeordnet ist.
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Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Verstellen einer Sitzanlagefläche eines Fahrzeugsitzes bereitgestellt. Der Fahrzeugsitz weist eine Stellvorrichtung mit einem pneumatischen Stellelement, das zum Verstellen der Sitzanlagefläche ausgebildet ist, und ein aus einem elektroaktiven Polymer gebildetes Abstützelement, das zum Abstützen des pneumatischen Stellelements ausgebildet ist, auf. Das Verfahren umfasst folgende Schritte: Ansteuern des pneumatischen Stellelements zum Verstellen der Sitzanlagefläche und Ansteuern des Abstützelements, um das pneumatische Stellelement in Richtung der Sitzanlagefläche abzustützen.
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Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt das Ansteuern des Abstützelements in Abhängigkeit von dem im pneumatischen Stellelement herrschenden Druck. In dieser Ausgestaltung ist es möglich, die durch das Abstützelement bereitgestellte Abstützkraft an den im pneumatischen Stellelement herrschenden Druck anzupassen. Wenn beispielsweise der Druck in dem pneumatischen Stellelement hoch ist, dann kann das Abstützelement derart angesteuert werden, dass die vom Abstützelement erzeugte Abstützkraft erhöht wird.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Stellvorrichtung sind, soweit sie auf den Fahrzeugsitz und auf das Verfahren anwendbar sind, auch als vorteilhafte Ausgestaltungen des Fahrzeugsitzes und des Verfahrens anzusehen, und umgekehrt.
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Im Folgenden sollen nun exemplarische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Sitzes, insbesondere eines Fahrzeugsitzes mit einer Stellvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wobei die Stellvorrichtung ein elektroaktives Polymer aufweist, das in einem nicht mit elektrischer Spannung beaufschlagten Zustand gezeigt ist;
- 2 eine schematische Darstellung eines Sitzes mit einer Stellvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, wobei die Stellvorrichtung ein elektroaktives Polymer aufweist, das in einem nicht mit elektrischer Spannung beaufschlagten Zustand gezeigt ist;
- 3 eine schematische Darstellung der Stellvorrichtung gemäß 2, wobei das elektroaktive Polymer in einem mit elektrischer Spannung beaufschlagten Zustand gezeigt ist;
- 4 schematische Darstellungen eines elektroaktiven Polymers, wobei 4a) das elektroaktive Polymer in einem nicht mit elektrischer Spannung beaufschlagten Zustand zeigt und 4b) das elektroaktive Polymer in einem mit elektrischer Spannung beaufschlagten Zustand zeigt;
- 5 schematische Darstellungen eines Abstützelements, das aus mehreren elektroaktiven Polymeren gebildet ist, wobei 5a) die mehreren elektroaktiven Polymere in einem nicht mit elektrischer Spannung beaufschlagten Zustand zeigt und 5b) die mehreren elektroaktiven Polymere in einem mit elektrischer Spannung beaufschlagten Zustand zeigt; und
- 6 schematische Darstellungen einer weiteren Ausführungsform des elektroaktiven Polymers, wobei 6a) das elektroaktive Polymer in einem nicht mit elektrischer Spannung beaufschlagten Zustand zeigt und 6b) das elektroaktive Polymer in einem mit elektrischer Spannung beaufschlagten Zustand zeigt.
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Es sei zunächst auf 1 verwiesen, in der eine schematische Darstellung eines Fahrzeugsitzes FZS mit einer Stellvorrichtung SV1 gezeigt ist. Der Fahrzeugsitz (insbesondere Kraftfahrzeugsitz) FZS umfasst eine Sitzfläche SF, auf der sich ein Sitzinsasse setzen kann, und eine Rückenlehne RL, an die sich der Sitzinsasse anlehnen kann. Im Folgenden werden die Sitzfläche SF und die Rückenlehne RL zusammen auch als Sitzanlagefläche SAF bezeichnet.
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Der Fahrzeugsitz FZS umfasst ferner einen Sitzbezug SBZ. Der Sitzbezug SBZ ist über einen Träger T an einem Fahrzeugsitzgestell (nicht gezeigt) angebracht und dient als Sitzanlagefläche SAF für den Sitzinsassen.
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Wie in 1 gezeigt ist, weist die Stellvorrichtung SV1 mehrere pneumatische Stellelemente SE1, SE2, SE3 auf. Die pneumatischen Stellelemente SE1, SE2, SE3 sind auf der Innenseite bzw. der dem Träger T zugewandten Seite des Sitzbezugs SBZ angeordnet und dazu ausgebildet, eine Kontur der Sitzanlagefläche SAF zu verstellen. Die pneumatischen Stellelemente SE1, SE2, SE3 umfassen je eine Blase (mit dem Bezugszeichen „B“ beim Stellelement SE2 dargestellt), die mit einem Druckmittel (insbesondere Luft) befüllbar ist. Die Blase B ist durch ein Befüllen mit und durch ein Entleeren von Druckmittel in ihrer Form und in ihrem Volumen veränderbar und ist im konkreten Beispiel von 1 im befüllten Zustand gezeigt.
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Der Fahrzeugsitz FZS weist ferner ein Sitzpolster SP auf, das sich zwischen dem Träger T und den pneumatischen Stellelementen SE1, SE2, SE3 befindet. Das Sitzpolster SP hat im Fahrzeugsitz FZS grundsätzlich die Funktion, dem Sitzinsassen einen gewissen Sitzkomfort zu bieten. Dafür weist das Sitzpolster SP eine elastische Verformbarkeit auf. Die elastische Verformbarkeit des Sitzpolsters SP führt dazu, dass die pneumatischen Stellelemente SE1, SE2, SE3 im befüllten Zustand das Sitzpolster SP auswölben können. Schematisch ist dies in 1 durch eine Auswölbung ASW angedeutet.
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Die Auswölbung ASW des Sitzpolsters SP hat allerdings zur Folge, dass die pneumatischen Stellelemente SE1, SE2, SE3 - die ja eine Verstellung der Kontur der Sitzanlagefläche bereitstellen sollen - die Sitzanlagefläche nicht in dem Maße verstellen, wie das gewünscht ist. Konkret kann die elastische Verformbarkeit des Sitzpolsters SP dazu führen, dass, wie im Beispiel von 1 gezeigt ist, trotz befüllter pneumatischer Stellelemente SE1, SE2, SE3 die Kontur der Sitzanlagefläche nahezu nicht verstellt wird. Dies ist schematisch in 1 durch die nahezu geradlinige Kontur der Rückenlehne RL angedeutet.
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Um die elastische Verformbarkeit des Sitzpolsters SP zumindest teilweise zu kompensieren - und dadurch die gewünschte Konturverstellung der Sitzanlagefläche SAF zu erzielen - weist die Stellvorrichtung SV1 ferner ein Abstützelement ASE1 auf. Das Abstützelement ASE1 ist im konkreten Beispiel von 1 zwischen dem Sitzpolster SP und dem Träger T angeordnet. In anderen Ausführungsformen kann das Abstützelement ASE1 selbstverständlich auch zwischen den pneumatischen Stellelementen SE1, SE2, SE3 und dem Sitzpolster SP angeordnet sein.
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Das Abstützelement ASE1 ist in 1 auf Höhe des pneumatischen Stellelements SE2 angeordnet und dazu ausgebildet, eine Abstützkraft in Richtung zur Sitzanlagefläche SAF auszuüben, um das pneumatische Stellelemente SE2 abzustützen. In der 2 ist eine weitere Ausgestaltung einer Stellvorrichtung SV2 gezeigt. Im Unterschied zur Stellvorrichtung SV1 von 1 weist die Stellvorrichtung SV2 von 2 ein Abstützelement ASE2 auf, das sich über mehrere pneumatische Stellelemente SE1, SE2, SE3 erstreckt. Hier ist das Abstützelement ASE2 dazu ausgebildet, eine Abstützkraft auf die pneumatischen Stellelemente SE1, SE2 und SE3 auszuüben.
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Sowohl in der Ausgestaltung von 1 als auch in der Ausgestaltung von 2 ist das Abstützelement ASE1, ASE2 aus einem elektroaktiven Polymer EAP1, EAP2 gebildet, das das pneumatische Stellelement SE1, SE2, SE3 in Richtung zur Sitzanlagefläche SAF abstützen soll.
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Das Abstützen der pneumatischen Stellelemente SE1, SE2, SE3 wird in Zusammenhang mit den 3 bis 6 erklärt. Im Folgenden soll jedoch zunächst der Aufbau und die Funktionsweise eines elektroaktiven Polymers näher erläutert werden.
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Ein elektroaktives Polymer kann durch Beaufschlagung mit elektrischer Spannung oder allgemein durch Beaufschlagung mit elektrischer Leistung zwischen zwei Zuständen wechseln. Beispielsweise kann ein erster Zustand eine im Wesentlichen planare Form des elektroaktiven Polymers sein und kann ein zweiter Zustand eine im Wesentlichen nicht-planare Form wie beispielsweise eine konvexe, konkave oder gekrümmte Form des elektroaktiven Polymers sein. Das elektroaktive Polymer kann aber auch im ersten Zustand eine erste Länge und im zweiten Zustand eine gegenüber der ersten Länge verkürzte zweite Länge aufweisen.
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Ein elektroaktives Polymer besteht üblicherweise aus einer elastischen, elektrisch nicht leitfähigen Schicht (beispielsweise einer Silikonschicht) und zwei nicht elastischen, elektrisch leitfähigen Schichten (beispielsweise Karbonschichten), die oberhalb und unterhalb der elastischen Schicht angeordnet sind. Die elektrisch leitfähigen Schichten können mit Ladungsträgern beaufschlagt werden (beispielsweise in dem eine elektrische Spannung an die elektrisch leitfähigen Schichten angelegt wird) und erzeugen ein elektrisches Feld, wodurch die elektrischen Schichten aufeinander zu oder voneinander weg bewegt werden und somit die Form der dazwischenliegenden elastischen Schicht verändern. Mit anderen Worten kann man sich das elektroaktive Polymer als einen Kondensator vorstellen, der ein elastisches Dielektrikum (elastische Silikonschicht) zwischen zwei elektrisch leitfähigen Elektroden (Karbonschichten) aufweist.
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Wenn die elektrisch leitfähigen Schichten mit gleichnamigen Ladungsträgern beaufschlagt werden (die obere und untere elektrisch leitfähige Schicht weist jeweils positive Ladungen auf bzw. die obere und untere elektrisch leitfähige Schicht weist jeweils negative Ladungen auf), dann stoßen sich die elektrisch leitfähigen Schichten ab. Dadurch wird die dazwischenliegende elastische Schicht auseinandergezogen und - aufgrund der Volumenerhaltung der elastischen Schicht - in ihrer Länge verkürzt.
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Wenn die elektrisch leitfähigen Schichten hingegen mit ungleichnamigen Ladungsträgern beaufschlagt werden (die obere elektrisch leitfähige Schicht weist positive Ladungsträger auf und die untere elektrisch leitfähige Schicht weist negative Ladungen auf bzw. der umgekehrte Fall) dann ziehen sich die elektrisch leitfähigen Schichten an. Dadurch wird die dazwischenliegende elastische Schicht zusammengedrückt und - aufgrund der Volumenerhaltung der elastischen Schicht - in ihrer Länge verlängert.
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Bei geeigneter Anordnung und Ansteuerung eines elektroaktiven Polymers kann das elektroaktive Polymer dazu genutzt werden, dass in einem der beiden Zustände das elektroaktive Polymer eine Abstützkraft auf die pneumatischen Stellelemente SE1, SE2, SE3 ausübt und dass in dem anderen der beiden Zustände das elektroaktive Polymer keine Abstützkraft auf die pneumatischen Stellelemente SE1, SE2, SE3 ausübt.
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Zur Verdeutlichung dieses Sachverhalts ist in den 1 und 2 das elektroaktive Polymer EAP1, EAP2 in einem Zustand gezeigt, bei dem keine Abstützkraft auf die pneumatischen Stellelemente SE1, SE2, SE3 ausgeübt wird und ist in 3 das elektroaktive Polymer EAP2 in einem Zustand gezeigt, bei dem das elektroaktive Polymer EAP2 eine Abstützkraft ASK auf die pneumatischen Stellelemente SE1, SE2, SE3 ausübt.
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Im Folgenden soll das Abstützen der pneumatischen Stellelemente SE1, SE2, SE3 in Zusammenhang mit den 3 bis 6 näher erläutert werden.
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In 3 ist das elektroaktive Polymer EAP2 in einem mit elektrischer Spannung beaufschlagten Zustand gezeigt, der beispielhaft für einen der zwei Zustände des elektroaktiven Polymers EAP2 ist. Wie in 3 deutlich zu erkennen ist, führt die Beaufschlagung des elektroaktiven Polymers EAP2 mit elektrischer Spannung dazu, dass im Vergleich zu den 1 und 2 das elektroaktive Polymer EAP2 einen gespannten Zustand aufweist. Durch diesen gespannten Zustand kann das elektroaktive Polymer EAP2 eine Abstützkraft ASK auf die Stellelemente SE1, SE2, SE3 ausüben und die Stellelemente bei der Konturverstellung der Sitzanlagefläche unterstützen. Dies ist unter anderem auch daran zu erkennen, dass im Vergleich zu den 1 und 2 das Sitzpolster SP keine Auswölbung ASW aufweist und die Sitzanlagefläche SAF von 3 eine im Wesentlichen konvexe Form KF aufweist.
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Es sei nun auf die 4 verwiesen, die die Abstützwirkung des elektroaktiven Polymers EAP2 näher erläutern. Das elektroaktive Polymer ist in seinem ersten Endbereich E1 über ein erstes Koppelelement KE1 und in seinem zweiten Endbereich E2 über ein zweites Koppelelement KE2 mit dem Träger T befestigt.
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In 4a ist das elektroaktive Polymer EAP2 in einem nicht mit elektrischer Spannung beaufschlagten Zustand gezeigt. In diesem Zustand weist das elektroaktive Polymer EAP2 eine erste Länge L1 auf, die derart bemessen ist, dass das elektroaktive Polymer EAP2 locker zwischen dem ersten Ende E1 und dem zweiten Ende E2 durchhängen kann. In diesem Zustand des elektroaktiven Polymers EAP2 kann das elektroaktive Polymer EAP2 keine Abstützkraft auf die pneumatischen Stellelemente SE1, SE2, SE3 bereitstellen (siehe auch 2).
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In 4b ist das elektroaktive Polymer EAP2 in einem mit elektrischer Spannung beaufschlagten Zustand gezeigt. Aufgrund der Beaufschlagung mit elektrischer Spannung zieht sich das elektroaktive Polymer EAP2 zwischen den beiden Endbereichen E1 und E2 zusammen und weist eine gegenüber der ersten Länge L1 verkürzte zweite Länge L2 auf. Da der erste Endbereich E1 und der zweite Endbereich E2 zueinander ortsfest angeordnet bzw. ortsfest mit dem Träger T gekoppelt sind, führt eine Verkürzung der Länge des elektroaktiven Polymers EAP2 dazu, dass sich das elektroaktive Polymer EAP2 zwischen den beiden Endbereichen E1, E2 verspannt. Das Verspannen des elektroaktiven Polymers EAP2 erhöht seinerseits die Steifigkeit des elektroaktiven Polymers EAP2 und damit den Widerstand gegen eine elastische Verformung des elektroaktiven Polymers EAP2 aufgrund einer auf das elektroaktive Polymer EAP2 einwirkenden Kraft (beispielsweise durch die pneumatischen Stellelemente SE1, SE2, SE3). In dem steifen bzw. gespannten Zustand des elektroaktiven Polymers EAP2 kann das elektroaktive Polymer EAP2 daher eine wie in der 3 gezeigte Abstützkraft ASK in Richtung zur Sitzanlagefläche SAF bereitstellen. Da zudem die Verkürzung des elektroaktiven Polymers EAP2 von der beaufschlagten elektrischen Spannung abhängt, ist es möglich, die Steifigkeit des elektroaktiven Polymers EAP2 bzw. die Abstützkraft ASK des elektroaktiven Polymers EAP2 in Abhängigkeit von der beaufschlagten elektrischen Spannung einzustellen. Dies ermöglicht es auf einfache und kostengünstige Weise, die Sitzhärte des Fahrzeugsitzes FZS einzustellen.
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In den 5 ist ein weiteres Abstützelement ASE5 gezeigt, das verglichen mit der Ausführungsform in den 4 aus mehreren elektroaktiven Polymeren ausgebildet ist. Im konkreten Beispiel von 5 besteht das Abstützelement ASE5 aus zwei übereinander geschichtet angeordneten elektroaktiven Polymeren EAP51, EAP52. Beide elektroaktiven Polymere EAP51, EAP2 sind an ihren Endbereichen E1, E2 ortsfest mit dem Träger T gekoppelt.
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In 5a sind die elektroaktiven Polymere EAP51, EAP52 wiederum in einem nicht mit elektrischer Spannung beaufschlagten Zustand gezeigt, wohingegen in 5b die elektroaktiven Polymere EAP51, EAP52 in einem mit elektrischer Spannung beaufschlagten Zustand gezeigt sind. Die elektroaktiven Polymere EAP51, EAP52 sind ferner in einer Abstützrichtung des Abstützelements ASE5, die in 5a schematisch durch einen Pfeil mit dem Bezugszeichen ASR angedeutet ist, geschichtet angeordnet. Durch die geschichtete Anordnung der elektroaktiven Polymere in Abstützrichtung ASR des Abstützelements ASE5 können die elektroaktiven Polymere EAP51, EAP52 in ihrem mit elektrischer Spannung beaufschlagten Zustand (5b) jeweils die entsprechenden Abstützkraft ASK in Richtung der Abstützrichtung ASR auf das pneumatische Stellelement SE1, SE2, SE3 ausüben. Die geschichtete Anordnung erlaubt es somit, dass die insgesamt auf die pneumatischen Stellelemente SE1, SE2, SE3 wirkende Abstützkraft ASK erhöht werden kann.
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Es sei nun auf die 6 verwiesen, die eine weitere Ausführungsform eines elektroaktiven Polymers EAP6 zeigen. Bislang wurde, wie in Zusammenhang mit den 1 bis 5 beschrieben wurde, die Steifigkeit des elektroaktiven Polymers EAP1, EAP2, EAP5 dadurch erzeugt, dass sich das elektroaktive Polymer EAP1, EAP2, EAP5 bei Beaufschlagung mit elektrischer Spannung zusammenzieht und zwischen zwei zueinander ortsfest angeordneten Endbereichen E1, E2 verspannt. Verglichen hierzu ist in den 6 ein elektroaktives Polymer EAP6 gezeigt, das bei Beaufschlagung mit elektrischer Spannung eine Formveränderung erfährt, um dadurch die Steifigkeit des elektroaktiven Polymers EAP6 zu ändern.
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Im konkreten Beispiel von 6a) ist das elektroaktive Polymer EAP6 in einem nicht mit elektrischer Spannung beaufschlagten Zustand gezeigt und in 6b) ist das elektroaktive Polymer 6b) in einem mit elektrischer Spannung beaufschlagten Zustand gezeigt. In dem nicht mit elektrischer Spannung beaufschlagten Zustand (6a)) weist das elektroaktive Polymer EAP6 eine im Wesentlichen planare Form PF auf. Bei Beaufschlagung des elektroaktiven Polymers EAP6 mit elektrischer Spannung erfährt das elektroaktive Polymer EAP6 eine Formveränderung dahingehend, dass das elektroaktive Polymer EAP6 eine ausgebauchte Form aufweist, die in 6b durch eine Ausbauchung ASB schematisch dargestellt ist. Gegenüber der im Wesentlichen planaren Form PF von 6a weist die ausgebauchte Form des elektroaktiven Polymers EAP6 einen größeren Widerstand gegen eine Verformung durch eine von oben wirkende Kraft F auf. Wenn das elektroaktive Polymer EAP6 daher im Fahrzeugsitz FSZ derart angeordnet wird, dass die Ausbauchung ASB zur Sitzanlagefläche SAF zeigt, dann kann das elektroaktive Polymer EAP6 die pneumatischen Stellelemente SE1, SE2, SE3 in Richtung zur Sitzanlagefläche SAF abstützen und beim Verstellen der Kontur der Sitzanlagefläche SAF unterstützen.
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Selbstverständlich ist es auch denkbar, dass das elektroaktive Polymer EAP6 bei Beaufschlagung mit elektrischer Spannung andere Formveränderungen erfährt, mit denen ebenfalls eine Abstützkraft auf die pneumatischen Stellelemente SE1, SE2, SE3 ausgeübt werden kann. Beispielsweise kann sich das elektroaktive Polymer EAP6 bei Beaufschlagung mit elektrischer Spannung verdrehen oder verwinden.
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Auch ist es denkbar, dass ein Abstützelement aus einem elektroaktiven Polymer gebildet ist, dass sich sowohl verkürzt als auch verdreht, verwindet, ausbaucht etc..
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Auch ist es denkbar, dass ein Abstützelement aus mehreren elektroaktiven Polymeren gebildet ist, bei dem sich ein erstes elektroaktives Polymer bei Beaufschlagung mit elektrischer Spannung verkürzt und sich ein zweites elektroaktives Polymer bei Beaufschlagung mit elektrischer Spannung verdreht, verwindet, ausbaucht etc..
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Obwohl in Zusammenhang mit 1 bis 6 die elektroaktiven Polymere EAP1, EAP2, EAP51, EAP52, EAP6 die gespannte bzw. ausgebauchte Form im mit elektrischer Spannung beaufschlagten Zustand aufweisen, ist es auch möglich, dass die elektroaktiven Polymere EAP1, EAP2, EAP51, EAP52, EAP6 die gespannte bzw. ausgebauchte Form im nicht mit elektrischer Spannung beaufschlagten Zustand aufweisen und die nicht gespannte bzw. planare Form im mit elektrischer Spannung beaufschlagten Zustand aufweisen.
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Durch die Verwendung der elektroaktiven Polymere EAP1, EAP2, EAP51, EAP52, EAP6 als Abstützelemente ASE1, ASE2, ASE5, ASE6 für die pneumatischen Stellelemente SE1, SE2, SE3 kann auf weitere Abstützkomponenten im Fahrzeugsitz FZS, insbesondere auf die bislang verwendeten Federmatten bzw. federnd ausgelegten Platten verzichtet werden. Des Weiteren bietet diese Lösung einen sehr flachen sowie gewichts- und bauraumoptimierten Aufbau im Fahrzeugsitz FZS verglichen mit den bislang verwendeten Federmatten bzw. federnd ausgelegten Platten.
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Da ferner die Steifigkeit des elektroaktiven Polymers EAP1, EAP2, EAP51, EAP52, EAP6 von der beaufschlagten Spannung abhängt, kann die Abstützkraft ASK und damit die Sitzhärte des Fahrzeugsitzes auf einfache und kostengünstige Weise eingestellt werden.
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Im Folgenden sei nun noch auf die Steuereinheit STE sowie auf ein Verfahren zum Verstellen der Sitzanlagefläche SAF des Fahrzeugsitzes FZS eingegangen.
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Wie in den 1 bis 3 dargestellt ist, ist die Steuereinheit STE mit dem elektroaktiven Polymer EAP1 bzw. EAP2 und den pneumatischen Stellelementen SE1, SE2, SE3 verbunden. Ferner ist die Steuereinheit STE dazu ausgebildet, die pneumatischen Stellelemente SE1, SE2, SE3 zum Verstellen der Sitzanlagefläche SAF anzusteuern. Diese Ansteuerung führt beispielsweise dazu, dass die pneumatischen Stellelemente SE1, SE2, SE3 mit Druckmittel befüllt werden, wodurch sie eine Volumenvergrößerung erfahren und eine Kontur der Sitzanlagefläche SAF verändert werden kann.
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Die Steuereinheit STE ist ferner dazu ausgebildet, die Abstützelemente ASE1, ASE2 wie auch die Abstützelemente ASE5, ASE6 der 5 und 6 anzusteuern bzw. die zu den jeweiligen Abstützelementen ASE1, ASE2, ASE5, ASE6 gehörenden elektroaktiven Polymere EAP1, EAP2, EAP51, EAP52, EAP6 mit elektrischer Spannung zu beaufschlagen. Durch die Beaufschlagung mit elektrischer Spannung erfahren die elektroaktiven Polymere EAP1, EAP2, EAP51, EAP52, EAP6 eine Änderung ihres Zustands, sodass die elektroaktiven Polymere EAP1, EAP2, EAP51, EAP52, EAP6 eine Abstützkraft ASK auf die ihnen jeweils zugeordneten pneumatischen Stellelemente SE1, SE2, SE3 ausüben können, um die jeweiligen pneumatischen Stellelemente SE1, SE2, SE3 in Richtung zu der Sitzanlagefläche SAF abzustützen und beim Verstellen der Sitzanlagefläche SAF zu unterstützen.
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Die Steuereinheit STE ist ferner dazu ausgebildet, die Abstützelemente ASE1, ASE2, ASE5, ASE6 in Abhängigkeit von den in den pneumatischen Stellelementen SE1, SE2, SE3 herrschenden Drücken anzusteuern. Beispielsweise kann die Steuereinheit STE den Druck in den pneumatischen Stellelementen SE1, SE2, SE3 über geeignete Vorrichtungen ermitteln und die elektrische Spannung zur Beaufschlagung der elektroaktiven Polymere EAP1, EAP2, EAP51, EAP52, EAP6 entsprechend dem ermittelten Druck anpassen. Dadurch ist es möglich, dass bei einem pneumatischen Stellelement, das einen größeren Druck aufweist, eine entsprechend größere Abstützkraft bereitgestellt wird.
