DE102021004353A1

DE102021004353A1 - Heizeinrichtung für Fahrzeugsitze und Verfahren zu deren Betrieb

Info

Publication number: DE102021004353A1
Application number: DE102021004353.7A
Authority: DE
Inventors: Rüdiger Spillner
Original assignee: Gentherm GmbH
Current assignee: Gentherm GmbH
Priority date: 2021-08-25
Filing date: 2021-08-25
Publication date: 2023-03-02
Also published as: WO2023025338A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Heizeinrichtung für einen Fahrzeugsitz (1) mit mindestens einem ersten Heizelement (21), das an oder nahe einer ersten benutzer-zugewandten Sitz-Oberfläche des Fahrzeugsitzes (1) angeordnet ist und dessen Aufbau und Betriebsweise für eine konduktive Übertragung von Wärme an einen Passagier ausgelegt ist, und einem weiteren Heizelement (31, 41), dessen Betriebstemperatur in mindestens einem Betriebszustand höher liegt als die Betriebstemperatur des ersten Heizelements (21) und dessen an einer zweiten Sitz-Oberfläche erzeugte Oberflächentemperatur alternativ oder zusätzlich höher ist als die des ersten Heizelements (21) in der ersten Sitz-Oberfläche.

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizeinrichtung für einen Fahrzeugsitz, einen Fahrzeugsitz mit einer Heizeinrichtung und ein Verfahren zum Betrieb einer Heizeinrichtung.
Aus dem Stand der Technik sind bereits Fahrzeugsitze mit Heizeinrichtungen bekannt. Die Druckschrift JP-H0898896A beschreibt einen Sitz mit einer IRbeheizten Rückenlehne. Das Dokument DE 10 2009 033 654 A1 schlägt eine Kopfstütze mit einer flachen IR-Heizung vor. Aus dem Dokument DE 100 46 216 A1 ist eine Heizung für den Schulter-/Nackenbereich von Fahrzeugpassagieren bekannt. Die Druckschrift WO 2006 124835 A1 beschreibt einen Sitz mit zwei unabhängigen Wärmemodulen, wobei ein Wärmemodul in der Kopfstütze und ein Wärmemodul in der Rückenlehne angeordnet ist. Das Dokument DE 10 2013 021 593 A1 zeigt einen Wärmestrahler in mehreren Positionen, z.B. im Schulterbereich und auf einer Kopfstütze. Die Druckschrift JP3208042U offenbart mehrere separate Heizungen innerhalb einer Rückenlehne.
Bei Heizeinrichtungen für Fahrzeugsitze besteht das Problem, dass die beheizten Oberflächenbereiche eines Fahrzeugsitzes üblicherweise in voneinander abweichendem Maße in Wechselwirkung mit dem Sitzbenutzer treten. Beispielsweise werden einige Oberflächenbereiche eines Fahrzeugsitzes stärker durch das Eigengewicht des Sitzbenutzers mit Druck belastet als andere Oberflächenbereiche. Weitere Oberflächenbereiche des Fahrzeugsitzes sind bei einer typischen Sitzbenutzung wiederum beabstandet von dem Sitzbenutzer positioniert, wobei ein gelegentliches In-Kontakt-Kommen mit dem Sitzbenutzer in einigen Bereichen nicht ausgeschlossen werden kann.
Die bekannten Heizeinrichtungen tragen dem oben beschriebenen Umstand von sich bereichsweise unterscheidender Wechselwirkung der beheizten Flächen mit dem Sitzbenutzer nicht in ausreichendem Maße Rechnung, sodass beim Sitzbenutzer in Bezug auf die Sitzfläche häufig ein inhomogenes Temperaturempfinden hervorgerufen wird.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, den Klimakomfort von Fahrzeugsitzen weiter zu erhöhen.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Heizeinrichtung für einen Fahrzeugsitz mit mindestens einem ersten Heizelement, das an oder nahe einem ersten benutzer-zugewandten Oberflächenbereich des Fahrzeugsitzes angeordnet ist, und dessen Aufbau und Betriebsweise für eine konduktive Übertragung von Wärme an einen Passagier ausgelegt ist. Die erfindungsgemäße Heizeinrichtung umfasst ferner ein weiteres Heizelement, dessen Betriebstemperatur in mindestens einem Betriebszustand höher liegt als die Betriebstemperatur des ersten Heizelements und dessen in einem weiteren Oberflächenbereich des Fahrzeugsitzes erzeugte Oberflächentemperatur alternativ oder zusätzlich höher ist als die des ersten Heizelements innerhalb des ersten Oberflächenbereichs.
Das erste Heizelement kann in der Rückenlehne des Fahrzeugsitzes angeordnet sein. Das weitere Heizelement kann beispielsweise ebenfalls in der Rückenlehne oder in der Kopfstütze des Fahrzeugsitzes angeordnet sein.
Dadurch, dass die Betriebstemperatur des weiteren Heizelements in mindestens einem Betriebszustand höher liegt als die Betriebstemperatur des ersten Heizelements kann eine zonenindividuelle Oberflächentemperierung umgesetzt werden.
Das erste Heizelement kann in einem unteren Bereich der Rückenlehne angeordnet sein, sodass der Passagier durch sein Körpergewicht an den ersten Oberflächenbereich angepresst wird. Das weitere Heizelement kann in einem oberen Bereich der Rückenlehne angeordnet sein, sodass der Passagier den weiteren Oberflächenbereich leicht und/oder gelegentlich berührt, aber nicht gegen den weiteren Oberflächenbereich gepresst wird. Ferner kann das weitere Heizelement derart angeordnet sein, dass der Passagier den weiteren Oberflächenbereich nicht oder nur wenig berührt. Beispielsweise befindet sich der weitere Oberflächenbereich im Nahbereich eines Spalts zwischen der Rückenlehne und der Kopfstütze.
Das erste Heizelement und das weitere Heizelement sind vorzugsweise dazu eingerichtet, Wärme per Wärmeleitung über den Sitzbezug und die Kleidung des Passagiers an den Körper des Passagiers abzugeben.
Die Heizeinrichtung kann ferner einen oder mehrere Temperatursensoren aufweisen, mittels welchen die Temperatur des ersten Heizelements und/oder des weiteren Heizelements erfassbar ist. Alternativ oder zusätzlich umfasst die Heizeinrichtung einen oder mehrere Temperatursensoren, mittels welchen die Temperatur in dem ersten Oberflächenbereich und/oder dem weiteren Oberflächenbereich erfassbar ist. Die Temperatursensoren können beispielsweise Thermistoren sein, insbesondere Kaltleiter oder Warmleiter, also PTC- oder NTC-Thermistoren.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung ist das weitere Heizelement als Infrarot-Strahler ausgelegt. Vorzugsweise ist auch das erste Heizelement als Infrarot-Strahler ausgebildet. Das erste Heizelement ist vorzugsweise derart ausgerichtet, dass die Abstrahlrichtung des ersten Heizelements auf den ersten Oberflächenbereich zeigt. Das weitere Heizelement ist vorzugsweise derart ausgerichtet, dass die Abstrahlrichtung des weiteren Heizelement auf den weiteren Oberflächenbereich zeigt. Zwischen dem ersten Heizelement und dem ersten Oberflächenbereich und/oder zwischen dem weiteren Heizelement und dem weiteren Oberflächenbereich können sich ein oder mehrere Materialschichten des Fahrzeugsitzes befinden, beispielsweise eine oder mehrere Polsterschichten und/oder ein Sitzbezug.
Die erfindungsgemäße Heizeinrichtung wird ferner durch mindestens eine Regelungseinrichtung vorteilhaft weitergebildet, welche dazu eingerichtet ist, das erste Heizelement und das weitere Heizelement zur Einstellung einer Temperatur innerhalb des ersten Oberflächenbereichs und/oder des weiteren Oberflächenbereichs und/oder zur Einstellung einer Temperatur an dem ersten Heizelement und/oder dem weiteren Heizelement anzusteuern. Hierzu ist die Regelungseinrichtung vorzugsweise mit Temperatursensoren verbunden, über welche die Temperatur des ersten Heizelements und/oder des weiteren Heizelements und/oder die Temperatur innerhalb des ersten Oberflächenbereichs und/oder des weiteren Oberflächenbereichs detektierbar ist.
Darüber hinaus ist eine erfindungsgemäße Heizeinrichtung bevorzugt, bei welcher die Regelungseinrichtung dazu eingerichtet ist, das erste Heizelement und das weitere Heizelement so anzusteuern, dass die Temperatur mindestens eines Oberflächenbereichs des Fahrzeugsitzes und/oder mindestens eines Heizelements in mindestens einem Betriebszustand der Heizeinrichtung 50°C überschreitet, wenn der Oberflächenbereich des Fahrzeugsitzes nicht von einem Passagier berührt ist, wobei die Regelungseinrichtung vorzugsweise dazu eingerichtet ist, die Temperatur des Oberflächenbereichs und/oder des Heizelements zu reduzieren, solange der Oberflächenbereich von einem Passagier berührt ist. Wenn der Oberflächenbereich nicht von dem Passagier berührt wird, beispielsweise weil sich der Passagier nach vorne gebeugt hat oder weil der Passagier eine Lehnenausrichtung gewählt hat, bei welcher in spezifischen Fahrsituationen der Oberflächenkontakt zwischen Sitzoberfläche und Passagier temporär aufgehoben wird, können höhere Heiztemperaturen eingestellt werden. Die von dem Oberflächenbereich ausgehende Wärmestrahlung verliert bis zum Erreichen des Passagiers an Intensität, sodass die Temperatur im Oberflächenbereich höher gewählt werden kann. Außerdem erfolgt eine Temperierung der sich in der Nähe des Oberflächenbereichs befindenden Luft, wodurch der Klimakomfort weiter gesteigert wird.
Es ist darüber hinaus eine erfindungsgemäße Heizeinrichtung vorteilhaft, bei welcher die Regelungseinrichtung dazu eingerichtet ist, das erste Heizelement so anzusteuern, dass der erste Oberflächenbereich und/oder das erste Heizelement auf eine erste Aufheiztemperatur aufgeheizt werden und die erste Aufheiztemperatur in dem ersten Oberflächenbereich und/oder an dem ersten Heizelement für eine erste Zeitdauer gehalten wird. Ferner ist die Regelungseinrichtung dazu eingerichtet, das weitere Heizelement so anzusteuern, dass der weitere Oberflächenbereich und/oder das weitere Heizelement auf eine zweite Aufheiztemperatur aufgeheizt werden, welche höher ist als die erste Aufheiztemperatur, und die zweite Aufheiztemperatur in dem weiteren Oberflächenbereich und/oder an dem weiteren Heizelement für eine zweite Zeitdauer gehalten wird. Die erste Zeitdauer und die zweite Zeitdauer können übereinstimmen oder voneinander abweichen. Die erste Zeitdauer kann also auch kürzer oder länger sein als die zweite Zeitdauer. Aufgrund der Positionierung des ersten Heizelements und des weiteren Heizelements bzw. der Positionierung des ersten Oberflächenbereichs und des weiteren Oberflächenbereichs können unterschiedliche Temperaturen während einer Aufheizphase zu einem gesteigerten Klimakomfort führen.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung ist die Regelungseinrichtung dazu eingerichtet, das erste Heizelement so anzusteuern, dass der erste Oberflächenbereich und/oder das erste Heizelement nach Ablauf der ersten Zeitdauer auf einer erste Dauerbetriebstemperatur gehalten werden, welche niedriger ist als die erste Aufheiztemperatur. Vorzugsweise ist die Regelungseinrichtung ferner dazu eingerichtet, das weitere Heizelement so anzusteuern, dass der weitere Oberflächenbereich und/oder das weitere Heizelement nach Ablauf der zweiten Zeitdauer auf einer zweiten Dauerbetriebstemperatur gehalten werden, welche niedriger ist als die zweite Aufheiztemperatur. Die Regelungseinrichtung verursacht also eine Temperaturverringerung, nachdem die Aufheizphase abgeschlossen wurde. Da der von dem Passagier auf den weiteren Oberflächenbereich ausgeübte Druck geringer ist als der von dem Passagier auf den ersten Oberflächenbereich ausgeübte Druck, kann die zweite Dauerbetriebstemperatur höher sein als die erste Dauerbetriebstemperatur, ohne dass eine Temperaturdifferenz vom Passagier wahrgenommen wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Heizeinrichtung mindestens zwei Heizelemente und mindestens einen Betriebszustand auf, in dem sich die Betriebstemperatur der zwei Heizelemente um mindestens 20°C voneinander unterscheidet. Eine Betriebstemperaturdifferenz von mindestens 20°C ist beispielsweise vorteilhaft, wenn eines der Heizelemente bzw. der diesem Heizelement zugeordnete Oberflächenbereich von dem Passagier während der Sitzbenutzung berührt wird und eines der Heizelemente bzw. der diesem Heizelement zugeordnete Oberflächenbereich von dem Passagier während der Sitzbenutzung nicht berührt wird.
Die Heizeinrichtung kann ferner Berührungssensoren zur Erfassung einer Flächenberührung umfassen. Die Berührungssensoren können beispielsweise Drucksensoren oder kapazitive Sensoren sein. Die Berührungssensoren können dazu eingerichtet sein, eine Berührung des ersten Heizelements und/oder des weiteren Heizelements und/oder eine Berührung des ersten Oberflächenbereichs und/oder des weiteren Oberflächenbereichs zu detektieren.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner durch einen Fahrzeugsitz mit einer Heizeinrichtung gelöst, wobei die Heizeinrichtung nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ausgeführt ist. Hinsichtlich der Vorteile und Modifikationen des erfindungsgemäßen Fahrzeugsitzes wird auf die Vorteile und Modifikationen der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung verwiesen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zum Betrieb einer Heizeinrichtung gelöst, wobei in mindestens einem Betriebszustand der Heizeinrichtung ein erstes Heizelement und mindestens ein weiteres Heizelement bestromt werden und wobei die Betriebstemperatur des ersten Heizelements um mindestens 5°C höher gewählt ist, als die des weiteren Heizelements.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise zum Betreiben einer Heizeinrichtung nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet. Hinsichtlich der Vorteile und Modifikation des erfindungsgemäßen Verfahrens wird somit auf die Vorteile und Modifikationen der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung verwiesen.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert und beschrieben. Dabei zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeugsitzes mit mehreren Heizelementen;
2 einen Längsschnitt durch den oberen Teil des in der 1 abgebildeten Sitzes;
3 über eine Regelungseinrichtung einer erfindungsgemäßen Heizeinrichtung geregelte Temperaturverläufe innerhalb von drei Oberflächenbereichen eines Fahrzeugsitzes; und
4 über eine Regelungseinrichtung einer weiteren erfindungsgemäßen Heizeinrichtung geregelte Temperaturverläufe innerhalb von drei Oberflächenbereichen eines Fahrzeugsitzes.

Die 1 und 2 zeigen einen Fahrzeugsitz 1. Der Fahrzeugsitz 1 weist ein Sitzkissen 2, eine Rückenlehne 3 und eine Kopfstütze 4 auf, Die Kopfstütze 4 ist von der Rückenlehne 3 beabstandet, wobei ein Spalt 5 verbleibt. Die Rückenlehne 3 weist mindestens ein erstes Heizelement 21, ein zweites Heizelement 31 und ein drittes Heizelement 41 auf. Das erste Heizelement 21 ist in der Höhe des Rückens eines sitzenden Passagiers angeordnet, vorzugsweise auf Höhe der Nieren. Das erste Heizelement 21 ist an oder nahe einem ersten benutzer-zugewandten Oberflächenbereich 22 der Rückenlehne 3 angeordnet, vorzugsweise unmittelbar unter dem Sitzbezug. Da der Passagier durch sein Körpergewicht in diesem Bereich an den Sitz und somit das erste Heizelement 21 angepresst wird, wird das erste Heizelement 21 nachfolgend als Anlage-Heizelement bezeichnet. Es ist dazu bestimmt, Wärme per Wärmeleitung via Sitzbezug und Kleidung des Passagiers an den Körper des Passagiers abzugeben. Da der menschliche Körper langfristig Temperaturen von über 42°C nicht verträgt, ist es wichtig, dass die Temperatur innerhalb des ersten Oberflächenbereichs 22 der Rückenlehne 3 diese Schwelle nicht wesentlich überschreitet. Es kann deshalb zwar vorgesehen sein, dass das Anlage-Heizelement 21 in einer Aufheizphase für begrenzte Zeit eine über 42°C liegende Temperatur aufweist, z.B. bis 45°C. Langfristig ist die Temperatur innerhalb des ersten Oberflächenbereichs 22 der Rückenlehne 3 aber vorzugsweise auf 42°C begrenzt. Da sich eine gewisse Dämmwirkung durch den Sitzbezug und andere eventuell zwischen dem ersten Oberflächenbereich 22 der Rückenlehne 3 und dem Heizelement 21 liegende Materialien ergeben kann, liegt die Temperatur am Heizelement 21 selbst unter Umständen entsprechend höher, soweit das zum Ausgleich des Temperaturgefälles erforderlich ist. Das Anlage-Heizelement 21 ist vorzugsweise als in die Sitzpolsterung integriertes, elastisches und flexibles Flächengebilde aufgeführt. Vorzugsweise weist das Anlage-Heizelement 21 einen Träger aus Textil oder Folie mit strangförmigen Heizleitern auf, z.B. Carbonfasern oder Stahllitzen.
Das zweite Heizelement 31 ist in der Höhe der Schultern eines sitzenden Passagiers angeordnet. Das zweite Heizelement 31 ist an oder nahe einem zweiten benutzer-zugewandten Oberflächenbereich 32 der Rückenlehne 3 angeordnet, vorzugsweise unmittelbar unter dem Sitzbezug. Da der Passagier an diesen Bereich des Sitzes und somit das zweite Heizelement 31 aber nicht angepresst wird, sondern diesen Bereich nur leicht oder gelegentlich berührt, wird das zweite Heizelement 31 nachfolgend als Leichtkontakt-Heizelement 31 bezeichnet. Das zweite Heizelement 31 ist ebenfalls dazu bestimmt, Wärme per Wärmeleitung via Sitzbezug und Kleidung des Passagiers an den Körper des Passagiers abzugeben. Da durch den nur leichten oder gelegentlichen Kontakt Wärmeströme wesentlich geringer sind als bei Anlage-Heizelement 21, kann hier die dauerhaft vorliegende Oberflächentemperatur höher als 42°C sein. Hinzu kommt, dass Kleinkinder in dieser Höhe keinen Kontakt zu Sitz haben und erwachsene Personen mit Rückenmarksverletzungen im übermäßige Wärme im Schulter-Halsbereich erkennen könnten. Im Interesse einer komfortablen Beheizung ist es somit sicher und wünschenswert, das Leichtkontakt-Heizelement 31 auf eine Temperatur zu bringen, die höher ist als die des Anlage-Heizelements 21.
Die Temperatur des Leichtkontakt-Heizelements 31 kann im Dauerbetrieb deshalb ca. 0°C-20°C über der Temperatur des Anlage-Heizelements 21 liegen, vorzugsweise 3°C bis 10°C, vorzugsweise 5°C bis 10°C. Diese Temperaturdifferenz liegt vorzugsweise zwischen dem ersten Oberflächenbereich 22 und dem zweiten Oberflächenbereich 32 der Rückenlehne 3 eines nicht-besetzten Fahrzeugsitzes 1 im Dauerbetrieb vor. Die Temperaturdifferenz kann aber auch zusätzlich oder alternativ direkt zwischen den beiden Heizelementen 21, 31 gemessen werden.
Das dritte Heizelement 41 ist an einem Ort positioniert, der vom Passagier zumindest zeitweise etwas beabstandet ist. Das kann sein der untere Bereich der Kopfstütze 4, der Spalt 5 oder an einem oberen Rand der Rückenlehne 3. Das dritte Heizelement 41 kann dabei an oder nahe einem benutzer-zugewandten Oberflächenbereich 42 des Sitzes angeordnet sein. Es ist aber auch möglich, das dritte Heizelement 41 im Inneren des Sitzes, insbesondere der Kopfstütze 4 oder der Rückenlehne 3 zu versenken. Da der Passagier diesen Bereich des Sitzes und somit das dritte Heizelement 41 nicht oder nur wenig berührt, wird dieses Heizelement nachfolgend als Distanz-Heizelement 41 bezeichnet.
Das dritte Heizelement 41 ist dazu bestimmt, Wärme per Wärmestrahlung an den Körper des Passagiers abzugeben. Durch den fehlenden Kontakt zum Benutzer und für die Abgabe einer relevanten Menge an Wärmestrahlung muss die Temperatur des Distanz-Heizelements 41 deutlich höher als 42°C sein. Die Temperatur des dritten Heizelements 41 liegt im Dauer-Heizbetrieb vorzugsweise zwischen 70°C und 150°C. Die Temperatur des Distanz-Heizelements 41 liegt im Dauerbetrieb deshalb ca. 10°C-30°C über der Temperatur des Leichtkontakt-Heizelements 31, vorzugsweise 10°C bis 20°C, vorzugsweise 10°C bis 15°C. Diese Temperaturdifferenz liegt vorzugsweise zwischen dem zweiten Oberflächenbereich 32 und dem dritten Oberflächenbereich 42 eines nicht-besetzten Fahrzeugsitzes 1 im Dauerbetrieb vor. Die Temperaturdifferenz kann aber auch zusätzlich oder alternativ direkt zwischen dem zweiten und dem dritten Heizelement 31, 41 gemessen werden. Die Temperatur des Distanz-Heizelements 41 liegt im Dauerbetrieb deshalb auch ca. 20°C-50°C über der Temperatur des Anlage-Heizelements 21, vorzugsweise 20°C bis 30°C, vorzugsweise 20°C bis 25°C. Diese Temperaturdifferenz liegt vorzugsweise zwischen dem ersten Oberflächenbereich 22 und dem dritten Oberflächenbereich 42 eines nicht-besetzten Fahrzeugsitzes 1 im Dauerbetrieb vor. Die Temperaturdifferenz kann aber auch zusätzlich oder alternativ direkt zwischen dem ersten und dem dritten Heizelement 21, 41 gemessen werden. Das Distanz-Heizelement 41 kann ebenso als in die Sitzpolsterung integriertes, elastisches und flexibles Flächengebilde ausgeführt sein. Vorzugsweise weist das Distanz-Heizelement 41 einen Träger aus Textil oder Folie mit strangförmigen Heizleitern auf, z.B. Carbonfasern oder Stahllitzen. Zusätzlich ist eine Schnell-Abschalteinrichtung vorsehen, welche die Energiezufuhr zum Distanz-Heizelement 41 umgehend unterbricht oder drosselt, sobald der Passagier einen gewissen Sicherheitsabstand zum Distanz-Heizelement 41 unterschreite. In einem solchen Fall kann das Distanz-Heizelement 41 dann wie ein Leichtkontakt-Heizelement 31 oder ein Anlage-Heizelement 21 betrieben werden.
Auch kann ein Leichtkontakt-Heizelement 31 wie ein Anlage-Heizelement 21 betrieben werden, falls ein bestimmter Anpress-Druck, ein bestimmter Berührungszeitraum oder beides überschritten wird.
Vorzugsweise ist das Distanz-Heizelement 41 so angeordnet, dass es mindestens 50% seiner Leistung auf einer Höhe abstrahlt, die zwischen Schultern und Hinterkopf liegt. Dadurch kann auch ein nicht durch Haare oder Kleidung bedeckter Teil des Körpers des Passagiers ausreichend gewärmt werden.
Die Heizeinrichtung kann noch weitere Heizelemente aufweisen, die vorzugsweise alle nach einer der vorbeschriebenen Arten als Anlage-, Leichtkontakt- oder Distanz-Heizelement 21, 31, 41 betrieben werden.
Dadurch ist es z.B. möglich, die Sitzwangen noch komfortabler als Leichtkontakt-Zonen zu beheizen. Auch ein Ausgleich asymmetrischer Temperatur-Einflüsse, z.B. durch Klimaanlagen, geöffnete Schiebedächer, seitliche Sonneneinstrahlung oder geöffnete Fenster könnte so noch besser ausgeglichen werden. Eine Unterteilung der Sitzoberfläche in rechts- und linksseitige Zonen könnte so insbesondere bei Distanz-Heizelementen 41 durch eine lokal angepasste Steuerung einseitig erhöhten Wärmebedarf besser ausgleichen.
Die Kopfstütze 4 könnte auch zusammenhängend mit der Rückenlehne 3 einen Integral-Sitz bilden, bei dem die Kopfstütze 4 einen Teil der Rückenlehne 3 bildet.
Ein Leichtkontakt-Heizelement 31 weist vorzugsweise eine höhere Temperatur und/oder eine höhere Leistung und/oder eine höhere Flächenleistung auf, verglichen mit einem Anlage-Heizelement 21.
Theoretisch könnten alle Heizelemente 21, 31, 41 vollständig elektrisch unabhängig voneinander angeordnet sein und betrieben werden. Es ist jedoch einfacher, sie gemeinsam zu betreiben und zu regeln. Vorzugsweise weist die Heizeinrichtung mindestens eine Regelungseinrichtung auf, die mindestens eines der Heizelemente 21, 31, 41 regelt, vorzugsweise alle.
Die 3 zeigt von der Regelungseinrichtung geregelte Temperaturverläufe an voneinander beanstandeten Oberflächenbereichen 22, 32, 42 eines Fahrzeugsitzes 1. Der Oberflächenbereich 22 wird kontinuierlich von dem Sitzbenutzer berührt, sodass die Regelungseinrichtung dauerhaft eine Temperatur T_1B in dem Oberflächenbereich 22 aufrechterhält. Der Oberflächenbereich 22 liegt beispielsweise im unteren Bereich der Rückenlehne 3 des Fahrzeugsitzes 1.
Der Oberflächenbereich 32 wird lediglich gelegentlich von dem Sitzbenutzer berührt, nämlich während der Zeitspannen t_B2. Während dieser Zeitspannen t_B2 veranlasst die Regelungseinrichtung eine Temperaturverringerung an dem dem Oberflächenbereich 32 zugeordneten Heizelement 31 auf das Temperaturniveau T_2B. Nachdem die Sitzberührung in dem Oberflächenbereich 32 wieder aufgelöst wurde, veranlasst die Regelungseinrichtung an dem dem Oberflächenbereich 32 zugeordneten Heizelement 31 wieder eine Temperaturerhöhung auf das Temperaturniveau T_2D. Der Oberflächenbereich 32 liegt beispielsweise im oberen Bereich der Rückenlehne 3 des Fahrzeugsitzes 1
Der Oberflächenbereich 42 wird lediglich selten von dem Sitzbenutzer berührt, nämlich während der Zeitspanne t_B3. Während dieser Zeitspanne t_B3 veranlasst die Regelungseinrichtung eine Temperaturverringerung an dem dem Oberflächenbereich 42 zugeordneten Heizelement 41 auf das Temperaturniveau T_3B. Nachdem die Sitzberührung in dem Oberflächenbereich 42 wieder aufgelöst wurde, veranlasst die Regelungseinrichtung an dem dem Oberflächenbereich 42 zugeordneten Heizelement 41 wieder eine Temperaturerhöhung auf das Temperaturniveau T_3D. Der Oberflächenbereich 42 liegt beispielsweise auf der Kopfstütze 4 des Fahrzeugsitzes 1 und zeigt in den Bereich eines Spalts 5 zwischen Rückenlehne 3 und Kopfstütze 4.
Die 4 zeigt, dass die Regelungseinrichtung die Heizelemente 21, 31, 41 so ansteuert, dass der erste Oberflächenbereich 22 über das Anlage-Heizelement 21 zunächst auf eine Aufheiztemperatur T_1a oberhalb von 43°C aufgeheizt wird. Die Aufheiztemperatur T_1a wird für eine Zeit t₁ gehalten, bevor die Regelungseinrichtung die Einstellung einer Dauerbetriebstemperatur T_1b in dem Oberflächenbereich 22 veranlasst, welche bei etwa 43°C liegt. Dauerbetriebstemperatur T_1b stellt sich im ersten Oberflächenbereich 22 zum Zeitpunkt t_D ein.
Gleichzeitig kann es vorgesehen sein, weniger mit dem Benutzer in mechanischer Wechselwirkung stehende Oberflächenbereiche 32, 42 über Heizelemente, nämlich über das Leichtkontakt-Heizelement 31 und das Distanz-Heizelement 41, zunächst auf Aufheiztemperaturen T_2a, T_3a oberhalb der Aufheiztemperatur T_1a, beispielsweise 50°C bzw. Temperaturen oberhalb von 50°C, aufzuheizen und für eine kürzere Zeitdauer t₂, t₃ als die Zeitdauer t₁ auf diesem Niveau oberhalb der Temperatur T_1a zu halten, bevor die Regelungseinrichtung die Einstellung von Dauerbetriebstemperaturen T_2b, T_3b in den Oberflächenbereichen 32, 42 veranlasst, welche jedoch weiterhin oberhalb von 43°C liegen. Dauerbetriebstemperaturen T_2b, T_3b stellen sich in den Oberflächenbereichen 32, 42 zum Zeitpunkt t_D ein.
Im Dauerbetriebsmodus wird die Sitz-Oberfläche im Bereich 22 auf eine Temperatur von T_1b von 43°C aufgeheizt. Die Sitz-Oberfläche im Bereich 32 wird im Dauerbetriebsmodus auf 50°C geheizt. Heizelemente 21, 31, 41, die das vorgesehene Zeitlimit t₁, t₂, t₃ erreicht haben, schalten dann auf eine geringere Temperatur zurück.
Falls das Material des Sitzbezugs oder Teile seiner Oberfläche einen Wärmeeindringkoeffizient von weniger als 350 W/(s*0.5m*2K) aufweisen, kann statt einer Temperatur von 43°C auch eine Temperatur von 55°C gewählt und für eine Zeitdauer von weniger als zwei Minuten aufrechterhalten werden. Anschließend wird auf eine Temperatur von 43°C oder weniger zurückgeschaltet.
Die Temperaturdifferenz zwischen der den Heizelementen 21, 31, 41 und den ihnen jeweilig zugeordneten Sitz-Oberflächenbereichen 22, 32, 42 hängt in der Aufheizphase und/oder der Dauerbetriebsphase ab vom Sitzaufbau und kann bis zwischen 5°C und 30°C betragen.
Deshalb wird hier vorzugsweise auf die jeweilige Temperatur an der Sitzoberfläche abgestellt.
In manchen Fällen liegt die Temperatur der Sitz-Oberfläche im Bereich 22 eines Anlage-Heizelements 21 bei 34°C bis 42°C, während sie bei einem Leichtkontakt-Heizelement 31 bei 43°C liegt und bei einem Distanz-Heizelement 41 bei 50°C oder 55°C liegt.
Um Verletzungen zu vermeiden, kann die Temperatur der Sitz-Oberflächen nach einiger Zeit bei allen Heizelementen 21, 31, 41 bei 42°C liegen. Die Zeitdauer dafür ist abhängig vom Wärmeeindringkoeffizienten des Sitzbezuges.
Die Temperatur der Sitz-Oberflächen im Bereich 22 eines Anlange-Heizelements 21 kann nach einiger Zeit bei 34°C bis 42°C liegen, um Überwärmung zu vermeiden.
Die Temperatur der Sitz-Oberflächen im Bereich 32 eines Leicht-Kontakt-Heizelements 31 kann dabei bei 42°C verbleiben, um den oberen Teil des Rückens zu wärmen.
Das Distanz-Heizelement 41 kann nach einiger Zeit auch ganz abgeschaltet werden, um eine Überwärmung des Kopfes zu vermeiden.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeugsitz
2: Sitzkissen
3: Rückenlehne
4: Kopfstütze
5: Spalt
21: Heizelement
22: Oberflächenbereich
31: Heizelement
32: Oberflächenbereich
41: Heizelement
42: Oberflächenbereich
T1a, T2a, T3a: Aufheiztemperaturen
T1b, T2b, Tab: Dauerbetriebstemperaturen
T1B, T2B, T3B: Temperaturen
T2D, T3D: Temperaturen
tB2, tB3: Zeitspannen
t1, t2, t3: Zeitspannen
tD: Zeitpunkt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP H0898896 A [0002]
DE 102009033654 A1 [0002]
DE 10046216 A1 [0002]
WO 2006124835 A1 [0002]
DE 102013021593 A1 [0002]
JP 3208042 U [0002]

Claims

Heizeinrichtung für einen Fahrzeugsitz (1) mit mindestens: - einem ersten Heizelement (21), das an oder nahe einem ersten benutzer-zugewandten Oberflächenbereich (22) des Fahrzeugsitzes (1) angeordnet ist und dessen Aufbau und Betriebsweise für eine konduktive Übertragung von Wärme an einen Passagier ausgelegt ist, und - einem weiteren Heizelement (31, 41), - dessen Betriebstemperatur in mindestens einem Betriebszustand höher liegt als die Betriebstemperatur des ersten Heizelements (21) und - dessen in einem weiteren Oberflächenbereich (32, 42) des Fahrzeugsitzes (1) erzeugte Oberflächentemperatur alternativ oder zusätzlich höher ist als die des ersten Heizelements (21) innerhalb des ersten Oberflächenbereichs (22).
Heizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Heizelement (31, 41) als Infrarot-Strahler ausgelegt ist.
Heizeinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens eine Regelungseinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, das erste Heizelement (21) und das weitere Heizelement (31, 41) zur Einstellung einer Temperatur innerhalb des ersten Oberflächenbereichs (22) und/oder des weiteren Oberflächenbereichs (32, 42) und/oder zur Einstellung einer Temperatur an dem ersten Heizelement (21) und/oder dem weiteren Heizelement (31, 41) anzusteuern.
Heizeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung dazu eingerichtet ist, das erste Heizelement (21) und das weitere Heizelement (31, 41) so anzusteuern, dass die Temperatur mindestens eines Oberflächenbereichs (22, 32, 42) des Fahrzeugsitzes (1) und/oder mindestens eines Heizelements (21, 31, 41) in mindestens einem Betriebszustand der Heizeinrichtung 50°C überschreitet, wenn der Oberflächenbereich (22, 32, 42) des Fahrzeugsitzes (1) nicht von einem Passagier berührt ist, wobei die Regelungseinrichtung vorzugsweise dazu eingerichtet ist, die Temperatur des Oberflächenbereichs (22, 32, 42) und/oder des Heizelements (21, 31, 41) zu reduzieren, solange der Oberflächenbereich (22, 32, 42) von einem Passagier berührt ist.
Heizeinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung dazu eingerichtet ist, das erste Heizelement (21) und das weitere Heizelement (31, 41) so anzusteuern, dass - der erste Oberflächenbereich (22) und/oder das erste Heizelement (21) auf eine erste Aufheiztemperatur (T_1a) aufgeheizt werden und die erste Aufheiztemperatur (T_1a) in dem ersten Oberflächenbereich (22) und/oder an dem ersten Heizelement (21) für eine erste Zeitdauer (t₁) gehalten wird; und - der weitere Oberflächenbereich (32, 42) und/oder das weitere Heizelement (31, 41) auf eine zweite Aufheiztemperatur (T_2a) aufgeheizt werden, welche höher ist als die erste Aufheiztemperatur (T_1a), und die zweite Aufheiztemperatur (T_2a) in dem weiteren Oberflächenbereich (32, 42) und/oder an dem weiteren Heizelement (31, 41) für eine zweite Zeitdauer (t₂) gehalten wird.
Heizeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung dazu eingerichtet ist, das erste Heizelement (21) und das weitere Heizelement (31, 41) so anzusteuern, dass - der erste Oberflächenbereich (22) und/oder das erste Heizelement (21) nach Ablauf der ersten Zeitdauer (t₁) auf einer erste Dauerbetriebstemperatur (T_1b) gehalten werden, welche niedriger ist als die erste Aufheiztemperatur (T_1a), und/oder - der weitere Oberflächenbereich (32, 42) und/oder das weitere Heizelement (31, 41) nach Ablauf der zweiten Zeitdauer (t₂) auf einer zweiten Dauerbetriebstemperatur (T_2b) gehalten werden, welche niedriger ist als die zweite Aufheiztemperatur (T_2a).
Heizeinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung mindestens zwei Heizelemente (21, 31, 41) und mindestens einen Betriebszustand aufweist, in dem sich die Betriebstemperatur der zwei Heizelemente (21, 31, 41) um mindestens 20°C voneinander unterscheidet.
Fahrzeugsitz, mit - einer Heizeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildet ist.
Verfahren zum Betrieb einer Heizeinrichtung, insbesondere einer Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem Betriebszustand ein erstes Heizelement (21) und mindestens ein weiteres Heizelement (31, 41) bestromt werden und dass die Betriebstemperatur des ersten Heizelements (21) um mindestens 5°C höher gewählt ist als die des weiteren Heizelements (31, 41).