-
Die Erfindung betrifft ein Sitzmöbelbauteil für ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zur Herstellung eines Sitzmöbelbauteils.
-
Die Sitzmöbel in Kraftfahrzeugen sind häufig mit einer Sitzheizung und einer Sitzbelegungserkennung ausgestattet. Die Sitzheizung wird dabei üblicherweise durch mäanderförmig angeordnete elektrische Leiter im Fahrzeugsitz oder durch eine entsprechend gestaltete Sitzheizungsmatte realisiert, welche nachträglich in das geschäumte Sitzmöbelbauteil eingelegt und eingeklebt wird. Als Sitzheizungsmatte wird ein Textil verwendet, auf das Heizdrähte aufgenäht sind, und das mit einem Klebstoff versehen ist. Zum Anschluss an die elektrische Versorgung des Fahrzeugs muss an der Sitzheizungsmatte ein Stecker montiert werden und mit dem Kabelbaum des Fahrzeugs verbunden werden.
-
Weiterhin sind Sitzbelegungserkennungs-Systeme bekannt, mit denen erkannt werden kann, ob ein Sitz im Fahrzeug von einer Person oder durch einen Gegenstand belastet oder leer ist. Die Druckschrift
EP 232 99 95 A1 beschreibt beispielsweise ein Verfahren zur kapazitiven Sitzbelegungserkennung. Bei diesem Verfahren werden zumindest zwei Meßelektroden in dem Sitz mit einer vorgebbaren Frequenz betrieben und der sich durch die jeweilige Belastung oder Leere des Sitzes ergebende Verlustwinkel bestimmt, wobei der Verlustwinkel ein Maß für die jeweilige Belastung oder Leere des Sitzes ist. Derartige Sitzbelegungserkennungs-Systeme werden üblicherweise mit in die Sitzheizungsmatte integriert, z.B. durch Anordnung zusätzlicher elektrischer Leiter, oder als separate Sensoren in dem Fahrzeugsitz angeordnet.
-
Das Einkleben der flexibel verformbaren Matten ist komplex, weshalb es als manueller Prozess ausgeführt wird. Zudem sind die Heizmatten teuer in der Herstellung. Der Anschluss solcher Mattensysteme ist aufwendig.
-
Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der Erfindung eine Möglichkeit anzugeben, wie die Funktionen Sitzheizung bzw. Sitzbelegungserkennung verbessert und insbesondere wirtschaftlicher in einem Kraftfahrzeug realisiert werden können.
-
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Sitzmöbelbauteil nach Patentanspruch 1 und ein Verfahren nach Patentanspruch 7. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
-
Es wird ein Sitzmöbelbauteil für ein Kraftfahrzeug angegeben mit einem Weichschaumkern und einem um den Weichschaumkern angeordneten Möbelbezug, wobei zwischen dem Weichschaumkern und dem Möbelbezug ein elektrischer Verbraucher in Form einer Heizelementstruktur und/oder einer Sitzbelegungserkennungsstruktur angeordnet ist.
-
Bei dem Sitzmöbelbauteil kann es sich beispielsweise um eine Sitzfläche eines Einzelsitzes, eine Sitzfläche einer Sitzbank, eine Rückenlehne eines Sitzes oder einer Sitzbank oder auch um eine gepolsterte Armlehne oder Kopfstütze handeln. Der Weichschaumkern bildet die Polsterung, welche das Körperteil des Sitzinsassen abstützt. Der Weichschaumkern kann beispielsweise aus einem Polyurethan (PUR) ausgebildet sein.
-
Um den Weichschaumkern herum, zumindest auf der dem Insassen zugewandten Seite, ist der Möbelbezug angeordnet. Der Möbelbezug bildet eine äußere Oberfläche des Sitzmöbels. Der Möbelbezug weist vorzugsweise eine Oberflächenlage auf, die beispielsweise durch ein textiles Material, wie z. B. ein Gewebe, ein Kunstleder oder echtes Leder gebildet ist. Häufig besteht der Möbelbezug aus einem mehrlagigen Verbundaufbau. Ein derartiger Verbundaufbau kann neben der Oberflächenlage z.B. weiterhin eine zusätzliche Polsterschicht/Kaschierung und eine abschließende Folie aufweisen. Das Sitzmöbelbauteil kann weiterhin eine rückseitige Verkleidung, beispielsweise in Form eines Schalenbauteils oder eines Hartschaumkörpers, aufweisen.
-
Erfindungsgemäß ist die zwischen Möbelbezug und Weichschaumkern angeordnete Heizelementstruktur oder Sitzbelegungserkennungsstruktur als flexibles Flachleiterbauteil ausgebildet. Das flexible Flachleiterbauteil weist vorzugsweise eine flexibel verformbare Isolatorschicht sowie darauf angeordnete Leiterbahnen auf. Die flexibel verformbare Isolationsschicht kann beispielsweise eine Kunststofffolie sein. Die Flexibilität der Isolationsschicht ermöglicht es, die Leiterbahnen im ebenen Zustand auszubilden und das Flachleiterbauteil anschließend auch auf dreidimensional geformten Schaumkörpern abzulegen. Die Leiterbahnen können beispielsweise Kupferbahnen, Aluminiumbahnen oder kupferbeschichtete Aluminiumbahnen sein. Die Leiterbahnen können vorzugsweise eine Dicke von gleich oder weniger als 500 µm oder gleich oder weniger als 400 µm oder gleich oder weniger als 250 µm aufweisen. Die Leiterbahnen können beidseitig elektrisch isoliert sein und z.B. zwischen zwei flexibel verformbaren Isolatorschichten angeordnet sein. Das oder die Isolatorschicht können bereichsweise entfernt oder ausgespart sein, so dass die Leiterbahnen in diesen Bereichen freiliegen.
-
Die Heizelementstruktur dient zur lokalen Erwärmung des Sitzmöbels. Die Leiterbahnen der Heizelementstruktur sind entsprechend ausgebildet, dass sie durch Einbringen einer elektrischen Leistung wiederholt erwärmt werden können und die gewünschte Heizleistung abgeben.
-
Die Sitzbelegungserkennungsstruktur ist vorzugsweise als kapazitiver Sensor ausgebildet. Hierzu kann die Sitzbelegungserkennungsstruktur beispielsweise zwei oder mehr Leiterbahnenabschnitte aufweisen, die als Meßelektroden verwendet werden. Wird an die Leiterbahnabschnitte eine vorgegebene Hochfrequenz angelegt, so bilden die Leiterbahnenabschnitte einen Kondensator, der parasitäre ohmsche Verluste aufweist. Durch eine Belegung des Sitzmöbels verändert sich die Kapazität des Kondensators. Dies kann messtechnisch erfasst und zur Erkennung einer Sitzbelegung ausgewertet werden. Ein entsprechendes Verfahren zur kapazitiven Sitzbelegungserkennung ist beispielsweise aus der Druckschrift
EP 23 29 995 A1 bekannt.
-
In einer ersten Ausgestaltung weist das Sitzmöbelbauteil ein erstes Flachleiterbauteil auf, welches die Heizelementstruktur aufweist, und ein zweites Flachleiterbauteil, welches eine Sitzbelegungserkennungsstruktur aufweist. Der Einsatz zweier separater Flachleiterbauteile bietet eine hohe Flexibilität hinsichtlich möglicher Ausstattungsvarianten des Fahrzeugsitzes.
-
In einer weiteren Ausgestaltung weist das Flachleiterbauteil eine erste Leiterbahnstruktur in Form der Heizelementstruktur auf sowie eine zweite Leiterbahnstruktur in Form einer Sitzbelegungserkennungsstruktur. In dieser Ausgestaltung sind folglich Heizelementstruktur und Sitzbelegungserkennungsstruktur gemeinsam auf einem Flachleiterbauteil realisiert. Dies reduziert die Teilezahl und vereinfacht die Herstellung.
-
In einer weiteren Ausgestaltung weist das Flachleiterbauteil eine Leiterbahnstruktur auf, die sowohl als Heizelementstruktur als auch als Sitzbelegungserkennungsstruktur verwendet wird. Ist die Sitzheizung ausgeschaltet, so kann die Leiterbahnstruktur direkt mit der vorgegebenen Frequenz zur Erfassung der Sitzbelegung betrieben werden. Ist die Sitzheizung eingeschaltet, so wird diese vorzugsweise gepulst betrieben und immer wieder für definierte Zeiträume abgeschaltet. Diese definierten Zeiträume werden dann dafür genutzt, die Leiterbahnstruktur zur Sitzbelegungserkennung zu verwenden. Hierzu ist vorzugsweise eine entsprechende Steuerschaltung für die Steuerung der Sitzheizung die eine Messschaltung zur Steuerung und Messung der Sitzbelegung vorgesehen.
-
Vorteilhafterweise kann das Flachleiterbauteil oder können die Flachleiterbauteile eine weitere Flachleiterstruktur beinhalten. Diese weitere Flachleiterstruktur dient vorzugsweise zur Kontaktierung der Heizelementstruktur und/oder der Sitzbelegungserkennungsstruktur und kann mit entsprechenden Anschlusselementen versehen sein. Hierdurch kann die Montage eines bauteilseitigen Steckers entfallen. Anders als bei Systemen, die mit Drähten oder Litzen arbeiten, ist durch die Verwendung der Flachleiterstruktur ein fehlerhafter Anschluss ausgeschlossen. Es muss nicht mehr die farbliche Zuordnung der Drähte zum Stecker sichergestellt werden. Die Leiterbahnen sind herstellungsbedingt immer an der gleichen Stelle angeordnet und elektrisch gleich belegt. Hierdurch wird eine mögliche Fehlerquelle bei der Montage eliminiert.
-
In einer Ausgestaltung kann an die weitere Flachleiterstruktur ein weiterer elektrischer Verbraucher angeschlossen sein. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Lichtquelle handeln, die den Betriebszustand der Sitzheizung oder eine erkannte Sitzbelegung anzeigt. Zum Anschluss des weiteren elektrischen Verbrauchers kann die weitere Flachleiterstruktur bereichsweise freigelegt sein und/oder ein Anschlusselement, z.B. in Form eines Steckers, aufweisen.
-
Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung eines Sitzmöbelbauteils angegeben. Das Verfahren wird insbesondere verwendet um das voranstehend beschriebene Sitzmöbelbauteil herzustellen. Das Verfahren beinhaltet die Schritte:
- Herstellen eines Weichschaumkerns,
- Befestigen mindestens eines flexiblen Flachleiterbauteils an dem Weichschaumkern, wobei das flexible Flachleiterbauteil einen elektrischen Verbraucher in Form einer Heizelementstruktur und/oder einer Sitzbelegungserkennungsstruktur aufweist, und
- Überziehen des Weichschaumkerns und des flexiblen Flachleiterbauteils mit einem Möbelbezug.
-
Der Weichschaumkern wird vorzugsweise durch Aufschäumen eines Kunststoffs in einem Formwerkzeug hergestellt. Beispielsweise wird eine flüssige Mischung, bestehend aus Polyol und Isocyanat, in ein geschlossenes Formwerkzeug eingebracht und dort zu einem PUR aufgeschäumt und ausgehärtet. Anschließend kann der Weichschaumkern dem Formwerkzeug entnommen werden.
-
Das flexible Flachleiterbauteil wird vorzugsweise vor der Herstellung des Weichschaumkerns in das Formwerkzeug eingelegt. Dies kann manuell oder vorzugsweise mittels eines Industrieroboters erfolgen. Anschließend wird das Formwerkzeug mit dem Schaumaterial gefüllt. Der Weichschaumkern hinterschäumt das flexible Flachleiterbauteil und bildet eine stoffschlüssige Verbindung mit diesem. Elektrische Anschlüsse an den Flachleiter können aus dem Formwerkzeug herausgeführt sein um später einen Anschluss an den Kabelbaum darzustellen. Gleiches gilt, wenn zwei flexible Flachleiterbauteile in einem Möbelbauteil verwendet werden.
-
Um eine reproduzierbare und lagegenaue Anordnung des Flachleiterbauteils am Weichschaumkern sicherzustellen, wird das flexible Flachleiterbauteil vorzugsweise mittels Kraftschluss und/oder Formschluss während des Schäumprozesses in der gewünschten Position gehalten. Hierzu kann in einer Ausgestaltung ein schwach haftender Klebefilm an dem flexiblen Flachleiterbauteil vorgesehen sein, mit dem das Flachleiterbauteil vorübergehend klebend an dem Formwerkzeug fixiert wird. Das flexible Flachleiterbauteil kann auch mittels einer Klett-Lösung im Formwerkzeug fixiert werden. Alternativ ist es denkbar, dass das flexible Flachleiterbauteil eine punktuelle bzw. vollflächige magnetische Beschichtung aufweist, und durch Magnethalter im Formwerkzeug in Position gehalten wird. Weiterhin kann das Formwerkzeug feste oder bewegliche Werkzeugbestandteile aufweisen, durch die das flexible Flachleiterbauteil im Werkzeug eingeklemmt wird. Ebenso denkbar ist es, dass das flexible Flachleiterbauteil beispielsweise auf einen Runddorn im Formwerkzeug aufgesteckt wird. Hierzu kann das Flachleiterbauteil entsprechende Löcher aufweisen.
-
Mit dem voranstehend beschriebenen Sitzmöbelbauteil sowie dem Verfahren zur Herstellung desselben können eine Reihe von Vorteilen erzielt werden. Durch die Verwendung eines flexiblen Flachleiterbauteils zur Realisierung der Funktion Sitzheizung und/oder Sitzbelegungserkennung kann ein deutlicher Kostenvorteil erzielt werden, da ein flexibles Flachleiterbauteil deutlich kostengünstiger in der Herstellung und Anschaffung ist als eine herkömmliche Heizmatte. Das vorgeschlagene Verfahren spart den Schritt des nachträglichen Aufklebens ein. Zudem bietet das Verfahren ein hohes Potenzial zur Automatisierung der einzelnen Verfahrensschritte bis hin zur vollständigen Automatisierung, wodurch weitere Kosten eingespart werden können. Im Vergleich zu herkömmlichen Sitzheizungsmatten bieten flexible Flachleiterbauteile auch einen gewissen Gewichtsvorteil und eine geringere Aufbauhöhe. Zudem ermöglichen die Flachleiterbauteile eine effizientere Erwärmung des Sitzmöbels aufgrund der möglichen Geometrien der Leiterbahnstrukturen und des Materials der Isolation. Im Vergleich zu herkömmlichen Sitzmatten genügt ein geringerer Energieeintrag zur Erzielung der gewünschten Sitztemperatur. Es ergibt sich ein reduzierter Stromverbrauch für den Betrieb der Sitzheizung.
-
Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der Vorrichtung beschrieben sind, gelten auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Sofern in dieser Anmeldung der Begriff „kann“ verwendet wird, handelt es sich sowohl um die technische Möglichkeit als auch um die tatsächliche technische Umsetzung.
-
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele an Hand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Darin zeigen in schematischer Darstellung:
- 1 ein beispielhaftes Sitzmöbel für ein Kraftfahrzeug in einer seitlichen Schnittansicht,
- 2 eine geschnittene Vorderansicht des Sitzmöbels aus 1,
- 3 eine Schnittansicht eines flexiblen Flachleiterbauteils,
- 4-6 geschnittene Draufsichten auf das Sitzmöbel aus 1 mit unterschiedlichen Flachleiterbauteilen und
- 7 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Sitzmöbelbauteils.
-
1 zeigt ein beispielhaftes Sitzmöbel 1 für ein Kraftfahrzeug mit einem ersten Sitzmöbelbauteil 10 in Form einer Sitzfläche und einem zweiten Sitzmöbelbauteil 20 in Form einer Rückenlehne eines Fahrzeugssitzes. Das erste und zweite Sitzmöbelbauteil 10, 20 weist jeweils einen Weichschaumkern 12 auf, um den ein Möbelbezug 14 herum angeordnet ist. Auf denjenigen Seiten der Sitzmöbelbauteile 10, 20, die bei Benutzung des Sitzmöbels 1 in Kontakt mit dem Insassen kommen, ist zwischen dem Möbelbezug 14 und dem Weichschaumkern 12 ein flexibles Flachleiterbauteil 30 angeordnet. In beiden Sitzmöbelbauteilen 10, 20 ist ein Flachleiterbauteil 30 vorgesehen, das eine Heizelementstruktur aufweist.
-
Die Sitzmöbelbauteile 10, 20 bzw. das Sitzmöbel 1 können weitere, nicht dargestellte Komponenten umfassen, wie beispielsweise ein Schalenbauteil zur rückwärtigen Verkleidung.
-
2 zeigt ein beispielhaftes flexibles Flachleiterbauteil 30. Dieses weist eine erste, flexibel verformbare Isolatorschicht 32 in Form einer Kunststofffolie auf, auf der eine oder mehrere Leiterbahnstrukturen 34 ausgebildet sind. Die Leiterbahnstrukturen 34 können durch eine zweite, flexibel verformbare Isolatorschicht 36, beispielsweise ebenfalls eine Kunststofffolie, bedeckt sein. Abschnittsweise können Leiterbahnstrukturen 34 einseitig oder beidseitig frei liegen, wozu Aussparungen in der Isolatorschicht 32, 36 vorgesehen sind, siehe hierzu Bezugszeichen 40 und 42. Die nachfolgend dargestellten Flachleiterbauteil 30A, 30B, 30AB sind grundsätzlich wie das Flachleiterbauteil 30 aufgebaut.
-
Zur Erzeugung einer Heizelementstruktur kann die Leiterbahnstruktur 34 beispielsweise mäanderförmig ausgebildet sein, wie in 3 gezeigt. Die Leiterbahnstruktur 34 ist zur Realisierung einer Sitzheizung eingerichtet, so dass sie durch Einbringen einer elektrischen Leistung auf eine vorgegebene Temperatur erwärmbar ist. Die Dimension der Leiterbahnstruktur 34 ist entsprechend gewählt.
-
Neben der Funktion der Sitzheizung kann durch ein flexibles Flachleiterbauteil alternativ oder ergänzend auch eine Sitzbelegungserkennung realisiert werden. Die 4 bis 6 zeigen alternative Ausführungsbeispiele.
-
In dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 ist in dem Sitzmöbelbauteil 1 A ein einziges flexibles Flachleiterbauteil 30A vorgesehen, auf dem eine Heizelementstruktur 34A sowie eine separate Sitzbelegungserkennungsstruktur 34B ausgebildet sind.
-
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 5 sind in dem Sitzmöbelbauteil 1 B zwei flexible Flachleiterbauteile 30 und 30B vorgesehen. Ein erstes Flachleiterbauteil 30 beinhaltet die Heizelementstruktur 34A, das zweite Flachleiterbauteil 30B beinhaltet die Sitzbelegungserkennungsstruktur 34B.
-
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 6 ist in dem Sitzmöbelbauteil 1AB ein einziges flexibles Flachleiterbauteil 30AB vorgesehen, dessen Leiterbahnstruktur 34AB sowohl zur Realisierung der Heizelementstruktur, als auch der Sitzbelegungserkennungsstruktur ausgebildet ist. Hierzu kann über ein nicht dargestelltes Steuergerät beispielsweise die Leiterbahnstruktur 34AB in gepulsten Betrieb mit elektrischer Leistung beaufschlagt werden, so dass sie in definierten Zeiträumen als Heizung erwärmt wird, und in Pausen zwischen diesen Zeiträumen als Sensor zur Erkennung einer Sitzbelegung betrieben wird.
-
Das flexible Flachleiterbauteil 1A aus 4 weist neben der Heizelementstruktur 34A und der Sitzbelegungserkennungsstruktur 34B noch eine weitere Leiterbahnstruktur 34C auf, die einerseits die Heizelementstruktur 34A kontaktiert und weiterhin zum Anschluss eines weiteren elektrischen Verbrauchers 60, hier in Form einer Lichtquelle dient. Der elektrische Verbraucher 60 dient hier als Anzeigeelement für den Betrieb der Sitzheizung.
-
Ein beispielhafter Verfahrensablauf zur Herstellung des Sitzmöbelbauteils 10 ist in 7 dargestellt. Zunächst wird der Weichschaumkern 12 hergestellt und das flexible Flachleiterbauteil 30 wird an dem Weichschaumkern 12 befestigt. Gemäß einem bevorzugten Verfahren erfolgt dies, indem der Weichschaumkern 12 an das flexible Flachleiterbauteil 30 angeschäumt wird. Hierzu wird in Schritt A zunächst das flexible Flachleiterbauteil 30 in ein Formwerkzeug 70 eingelegt und positionsgenau an diesem fixiert. Dies kann durch Form- und/oder Kraftschluss erfolgen. Das Formwerkzeug 70 kann feste oder bewegliche, nicht dargestellte, Werkzeugbestandteile aufweisen, mit denen das Flachleiterbauteil 30 festgeklemmt wird. Ebenso kann das Flachleiterbauteil 30 beispielsweise auf einen nicht dargestellten Runddorn im Formwerkzeug 70 aufgesteckt werden. Weiterhin kann das flexible Flachleiterbauteil 30 eine magnetische Beschichtung, ein Klettelement oder einen schwach haftenden Klebefilm (siehe 2, Schicht 50) aufweisen, mit dem es im Formwerkzeug 70 fixiert wird. Das Einlegen des Flachleiterbauteils 30 kann manuell oder automatisiert mittels Roboter erfolgen.
-
Nach dem Einlegen wird das Formwerkzeug 70 in Schritt B geschlossen, das Schaumaterial, beispielsweise zur Herstellung eines PUR, wird in die Kavität des Formwerkzeugs 70 gegeben und aufgeschäumt. Hierbei verbindet sich das Schaumaterial unter Bildung des Weichschaumkerns 12 dauerhaft mit dem flexiblen Flachleiterbauteil 30. Nach dem Erkalten kann der Weichschaumkern 12 mitsamt dem Flachleiterbauteil 30 in Schritt C entformt werden. In Schritt D werden der Weichschaumkern 12 und das Flachleiterbauteil 30 mit einem Möbelbezug 14 überzogen. Weitere Schritte können folgen.
-
Das flexible Flachleiterbauteil 30 kann mit einem Endabschnitt, der zum Anschluss an die Fahrzeugelektrik dient, aus dem Formwerkzeug 70 herausragen, sodass dieser Abschnitt nicht mit eingeschäumt wird.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1, 1A, 1B, 1AB
- Sitzmöbel
- 10, 20
- Sitzmöbelbauteil
- 12
- Weichschaumkern
- 14
- Möbelbezug
- 30, 30A, 30B, 30AB
- flexibles Flachleiterbauteil
- 32, 36
- Isolatorschicht
- 34, 34A, 34B, 34AB, 34C
- Leiterbahnstruktur als Heizelementstruktur und/oder Sitzerkennungsstruktur
- 40, 42
- Aussparungen
- 50
- magnetische Beschichtung/Klebstoffschicht
- 60
- elektrischer Verbraucher
- 70
- Formwerkzeug
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- EP 2329995 A1 [0003, 0012]
