-
Technisches Gebiet
-
Die vorliegende Entwicklung betrifft das Gebiet der Kraftfahrzeugsitze mit integrierter Heizung.
-
Hintergrund
-
Kraftfahrzeugsitze sind oftmals mit einer Sitzheizung versehen, die vom Anwender aktivierbar ist, um etwa die Sitzfläche und/oder die Sitzlehne auf eine vorgegebenen Temperatur aufzuheizen. Gängige und mit Sitzheizungen ausgestattete Kraftfahrzeugsitze weisen typischerweise eine oder mehrere elektrisch betätigbare Heizmatten auf, die in einer Schaumstruktur des Sitzes oder eines Sitzpolster, jedenfalls aber unterhalb eines Sitzbezugs oder eines Deckstoffes angeordnet sind. Zur Erzielung einer Heizleistung ist es hierbei erforderlich, den Bezug oder Deckstoff zunächst aufzuheizen, bevor die elektrische erzeugte Wärme vom Endanwender überhaupt spürbar ist. Insbesondere bei Bezügen oder Deckstoffen, die nur eine geringe Wärmeleitfähigkeit, wie etwa Leder aufweisen, kann ein erheblicher Anteil der aufgewendeten elektrischen Energie in die Erwärmung der Deckschicht oder des dem Bezug abgewandten Bereichs der Sitzpolsterung gehen, was im Hinblick auf die Energieeffizienz nachteilig ist.
-
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Entwicklung, einen verbesserten Kraftfahrzeugsitz mit einer Sitzheizung bereitzustellen, die möglichst platzsparend und energieeffizient implementierbar ist. Zudem soll der Kraftfahrzeugsitz ein besonders zügig aufheizbar sein und den Komfort für den Nutzer des Kraftfahrzeugsitzes steigern.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungen
-
Diese Aufgabe wird mit einem Kraftfahrzeugsitz sowie mit einem Kraftfahrzeug mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind dabei Gegenstand jeweils abhängiger Patentansprüche.
-
Insoweit und nach einem ersten Aspekt ist eine Kraftfahrzeugsitz mit einem Sitzboden und mit einer Lehne vorgesehen. Zumindest einer von Sitzboden und Lehne weist dabei zumindest abschnittsweise einen Rahmen auf. Der Rahmen ist mit einem Netz bespannt, wobei das Netz zumindest ein elektrisches Heizelement aufweist. Das Netz kann hierbei eine unmittelbare mechanische Stützfunktion erfüllen, insbesondere wenn es straff auf den Rahmen aufgespannt oder am Rahmen gespannt ist. Der Rahmen ist typischerweise als strukturfestes, bzw. strukturverstärkendes oder als tragendes Bauteil ausgestaltet. Das Netz kann unmittelbar als Deckstoff oder Bezug des Rahmens fungieren und insoweit eine Sitzfläche oder Lehnenfläche des Kraftfahrzeugsitzes bereitstellen, die unmittelbar mit dem Anwender, d.h. der sitzenden Person in Kontaktstellung gelangt ist. Mit anderen Worten ist das Netz am Sitzboden und/oder an der Lehne weitgehend unverhüllt und ermöglicht so, insbesondere durch das daran oder darin vorgesehene elektrische Heizelement ein unmittelbares Aufheizen einer Lehnen- und/oder Sitzfläche des Kraftfahrzeugsitzes.
-
Die Anordnung eines elektrischen Heizelements in oder am Netz kann eine unmittelbare Erwärmung des Netzes von Sitzboden oder Sitzlehne bewirken, wodurch eine besonders zügiges und effizientes Aufheizen von Sitzboden und/oder Lehne des Kraftfahrzeugsitzes erzielt werden kann.
-
Nach einer weiteren Ausgestaltung kann der Kraftfahrzeugsitz insoweit weitgehend polsterfrei oder frei von einer geschäumten Sitzstruktur ausgestaltet sein. Der Endanwender kann unmittelbar vom auf dem Rahmen aufgespannten Netz getragen werden. Das Netz ist insbesondere dazu ausgestaltet eine unmittelbare mechanische Stützfunktion für den Fahrzeuginsassen bereitzustellen. Im Anwendungsfall kann der Endanwender unmittelbar auf dem auf den Rahmen aufgespannten Netz Platz nehmen oder sich an das Netz einer Lehne anlehnen.
-
Ferner und nach einer weiteren Ausgestaltung ist denkbar, dass der gesamte Sitzboden von einem Rahmen mit einem daran aufgespannten Netz gebildet ist. Gleichermaßen kann auch die gesamte Sitzlehne von einem tragenden Rahmen mit einem daran aufgespannten Netz gebildet sein.
-
Nach einer weiteren Ausgestaltung weist das Netz ein Gewebe oder ein Gewirke auf, in welches das zumindest eine elektrische Heizelement integriert ist. Das elektrische Heizelement kann beispielsweise in Form eines oder mehrerer Heizfäden ausgestaltet sein, die beispielsweise in das Gewebe oder Gewirke eingewoben sind. Das zumindest eine elektrische Heizelement kann bei einer Implementierung als Heizfaser auch einen Teil des Gewebes oder des Gewirkes bilden. Ferner ist denkbar, dass das gesamte Gewebe oder Gewirke oder zumindest Teilbereiche hiervon aus elektrischen Heizelementen gebildet sind. Auf diese Art und Weise kann eine besonders leistungsstarke Heizung in den Sitzboden und/oder in die Lehne des Kraftfahrzeugsitzes integriert werden.
-
Nach einer weiteren Ausgestaltung weist das Netz mehrere Fasern auf, von denen zumindest einige als Heizfasern ausgebildet und mit dem zumindest einen elektrischen Heizelement versehen sind. So kann insbesondere zumindest ein Teilbereich des Netzes mit in Form von Heizfasern ausgebildeten Heizelementen versehen sein. Die Heizfasern können zum Netz verwoben sein und insoweit das Gewebe des Netzes oder das Gewirke des Netzes zumindest abschnittsweise bilden oder zumindest zur Bildung des Netzes beitragen. Neben den Heizfasern kann das Netz auch aus normalen, d.h. unbeheizbaren Fasern gebildet sein. Auf diese Art und Weise kann das Netz besonders kostengünstig hergestellt werden, indem nämlich nur einige der zur Bildung des Netzes erforderlichen Fasern als Heizfasern ausgebildet sind, die für die Erbringung einer Heizleistung gegenüber herkömmlichen Fasern modifiziert und dementsprechend teurer in der Herstellung oder Verarbeitung sind.
-
Nach einer weiteren Ausgestaltung des Kraftfahrzeugsitzes weisen die Heizfasern zumindest abschnittsweise eine elektrisch leitende Beschichtung auf oder sie sind mit einer entsprechend elektrisch leitenden Beschichtung versehen. Die elektrisch leitende Beschichtung ist dazu ausgebildet, elektrischen Strom in Wärme umzuwandeln. Insoweit weist die elektrisch leitende Beschichtung eine Art Widerstandsheizung auf. Sie kann mit einem elektrischen Strom beaufschlagt werden, der infolge des elektrischen Widerstandes der elektrisch leitenden Beschichtung zumindest partiell und aufgrund der ohm'schen Verluste in thermische Energie umgewandelt wird.
-
Die Heizfasern können mit einer elektrisch leitenden Außenbeschichtung versehen sein. Die elektrisch leitende Beschichtung kann ferner mit einem weiteren, etwa elektrisch isolierenden Außenüberzug versehen sein, sodass das Netz als solches und für den Endanwender elektrisch nicht leitend, bzw. elektrisch isoliert ist. Die Implementierung von Heizfasern mit einer elektrisch leitenden Beschichtung ermöglicht eine besonders platzsparende und effiziente Integration einer Heizung in ein Gewebe oder Gewirke des Kraftfahrzeugsitzes, welches zugleich eine Sitzfläche oder Lehnenfläche für den Sitzboden bzw. für die Kraftfahrzeugsitz-Lehne bilden kann.
-
Die Heizfasern können trotz Beschichtung flexibel ausgestaltet sein und können unbeschadet der Beschichtung zu einem Gewebe oder Gewirke verarbeitet werden.
-
Dadurch dass einzelne Fasern des Gewebes oder des Gewirkes, mithin des Netzes unmittelbar als Heizelement im Sinne einer Heizfaser ausgebildet sein können, ist es möglich, die Sitzheizung quasi vollkommen platzneutral in den Sitzboden oder in die Sitzlehne zu integrieren.
-
Nach einer weiteren Ausgestaltung weist die Beschichtung der Heizfasern Kohlenstoff auf. Insbesondere können die Heizfasern mit Kohlenstoff oder mit Carbon beschichtet sein. Ein Faserkern, d.h. der eigentliche Faserkörper kann aus einem Kunststoff gefertigt sein, insbesondere aus einem Polymer. Der Faserkern kann insbesondere Kunststoffmaterialien wie zum Beispiel Polyester, Elastan, Polyamid, Aramid, Polypropylen oder Polyacryl, bzw. hieraus gebildete Mischungen oder Kombinationen aufweisen. Der Kunststoffkern kann insoweit mit einer Kohlenstoffbeschichtung versehen sein. Die Kohlenstoffbeschichtung kann sich in Umfangsrichtung vollständig um die Faserkern herum erstrecken. Er kann aber auch in Umfangsrichtung um den Faserkern nur partiell und mit Unterbrechungen ausgestaltet sein. Ferner ist denkbar, dass sich die Kohlenstoffbeschichtung durchgehend über die Längserstreckung des Faserkerns erstreckt, um eine ununterbrochene Leitfähigkeit zwischen gegenüberliegenden Längsenden der Heizfasern bereitzustellen.
-
Nach einer weiteren Ausgestaltung weisen die Heizfasern elektrisch leitende Pigmente auf, die dazu ausgebildet sind, elektrischen Strom in Wärme umzuwandeln. Hierbei ist denkbar, dass anstelle oder zusätzlich zu einer außenliegenden Beschichtung das eigentliche Fasermaterial mit elektrisch leitenden Pigmenten versehen ist. Insoweit können elektrisch leitende und Strom in Wärme umwandelnde Pigmente beispielsweise mit einem zur Bildung der Fasern vorgesehenen Granulat vermischt und im Zuge des Faser-Herstellungsprozesses unmittelbar in das Material der Fasern eingebettet sein.
-
Für die Einbettung von elektrisch leitenden Pigmenten in die Heizfaser ist vorzugsweise eine solche Dichte an Pigmenten auszuwählen, sodass sich insgesamt eine elektrisch leitende sowie Strom in Wärme umwandelnde Heizfaser ergibt.
-
Die Einbettung elektrisch leitender Pigmente in das Material der Heizfasern, insbesondere in das Kunststoffmaterial der Heizfasern kann insbesondere zu einem besonders homogenen Aufheizen der Fasern führen, was sich mitunter positiv auf die Lebensdauer solcher Fasern auswirken kann.
-
Nach einer weiteren Ausgestaltung weisen die elektrisch leitenden Pigmente Kohlenstoffpigmente auf, die in das Material der Heizfasern, insbesondere in den Faserkern eingebettet sind. Solche Kohlenstoffpigmente können ähnlich wie die zuvor bereits erwähnte Kohlenstoffbeschichtung elektrischen Strom in Wärme umwandeln.
-
Die Einbettung von elektrisch leitenden Pigmenten, etwa von Kohlenstoff- oder Carbonpigmenten in das Fasermaterial kann insbesondere noch vor oder während des Faserfertigung-Prozesses erfolgen. Dies erweist sich als besonders kostengünstig und effizient bei der Herstellung der Heizfasern.
-
Nach einer weiteren Ausgestaltung können die Heizfasern als beschichtete oder mit Pigmenten versehene Polymerfasern ausgebildet sein. Der Faserkern, d.h. der eigentliche Faserkörper kann aus einem oder mehreren Polymeren gefertigt sein. Der Faserkern kann insbesondere Kunststoffmaterialien wie zum Beispiel Polyester, Elastan, Polyamid, Aramid, Polypropylen oder Polyacryl, bzw. hieraus gebildete Mischungen oder Kombinationen aufweisen.
-
Nach einer weiteren Ausgestaltung weist der Kraftfahrzeugsitz ferner eine elektrische Steuerung auf, die mit den Heizfasern verbunden ist und welche dazu ausgebildet ist, zu Erzeugung von Wärme, die Heizfasern elektrisch zu bestromen. Die elektrische Steuerung kann insbesondere mit einer oder mit mehreren Heizfasern elektrisch gekoppelt sein oder hiermit elektrisch gekoppelt werden, um entsprechende Heizfasern mit elektrischem Strom zu beaufschlagen, demzufolge die betreffenden Heizfasern den elektrischen Strom in thermische Energie umwandeln.
-
Nach einer weiteren Ausgestaltung können einzelne Teilbereiche eines Gewebes oder eines Gewirkes des Netzes mit Heizfasern versehen sein. Es ist hierbei denkbar, dass sowohl Kett- als auch Schussfäden eines Gewebes in Form von Heizfasern ausgebildet sind. Ferner ist denkbar, dass lediglich einer von Kett-Fäden oder Schussfäden in Form von Heizfasern ausgebildet sind und dass die übrigen Fasern des Gewebes als herkömmliche Fasern, etwa aus einem Polymermaterial gefertigt sind.
-
Des Weiteren kann das Netz eine homogene Verteilung von Heizfasern über seine Fläche aufweisen. Bei anderen Ausgestaltungen ist denkbar, dass das Netz eine vergleichsweise inhomogene Verteilung oder Dichte von Heizfasern aufweist. Insoweit können unterschiedliche Teilbereiche des Netzes in Abhängigkeit der dort jeweils vorherrschenden Dichte an Heizfasern unterschiedlich stark, und somit ggf. besonders bedarfsgerecht aufgeheizt werden.
-
In einem weiteren Aspekt ist schließlich ein Kraftfahrzeug mit einer Kraftfahrzeugkarosserie und mit zumindest einem zuvor beschriebenen Kraftfahrzeugsitz vorgesehen, welcher an oder in der Kraftfahrzeugkarosserie angeordnet ist. Insbesondere kann das Kraftfahrzeug mehrere solcher Kraftfahrzeugsitze aufweisen, die jeweils mit einem Sitzboden und einer Lehne versehen sind, wobei zumindest einer von Sitzboden und Lehne einen struktursteifen Rahmen mit einem gespannten Netz aufweist und wobei das Netz zumindest ein elektrisches Heizelement, typischerweise in Form zumindest einer oder mehrerer in das Netz eingewobener Heizfasern aufweist.
-
Kurzbeschreibung der Figuren
-
Weitere Ziele, Merkmale sowie vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten eines Kraftfahrzeugsitzes werden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen nachfolgend näher beschrieben. Hierbei zeigen:
- 1 eine schematische Seitenansicht eines Kraftfahrzeugs,
- 2 eine perspektivische Darstellung eines Kraftfahrzeugsitzes,
- 3 eine Detailansicht des Netzes des Kraftfahrzeugsitzes,
- 4 eine schematische Darstellung einer Faser des Netzes nach einer ersten Ausführungsform,
- 5 eine weitere Ausführungsform einer Faser des Netzes, und
- 6 eine Konfiguration des Netzes mit mehreren Heizfasern.
-
Detaillierte Beschreibung
-
Das in 1 schematisch dargestellte Kraftfahrzeug 1 weist eine selbsttragende Kraftfahrzeugkarosserie 2 mit einem als Fahrgastzelle fungierenden Innenraum 3 auf. Im Kraftfahrzeuginnenraum 3 sind mehrere Kraftfahrzeugsitze 10 angeordnet, von denen ein Frontsitz in 2 schematisch dargestellt ist. Der Kraftfahrzeugsitz 10 weist einen Sitzboden 12 mit einer Sitzfläche 13 sowie einen Lehne 14 auf, die gegebenenfalls gelenkig, d.h. schwenkbar mit dem Sitzboden 12 verbunden ist. Der Sitzboden mit seiner Sitzfläche 13 fungiert als Stütze für das Gesäß einer auf dem Kraftfahrzeugsitz 10 Platz nehmenden Person. Die Lehne 14 stützt alsdann den Rücken der Person.
-
Zumindest der Sitzboden 12 oder die Lehne 14 weist in einem Teilbereich einen Rahmen 16 auf, welcher vergleichsweise unflexibel und starr ausgestaltet sein kann. An dem Rahmen 16 ist ein Netz 20 angeordnet, welches typischerweise über den Rahmen gespannt ist. Das Netz kann insbesondere mit seinen Außenrändern am Rahmen 16 angeordnet sein und den vom Rahmen aufgespannten innenliegenden Innenraum des Rahmens abdecken.
-
Indem das Netz 20 den Rahmen 16 bespannt und indem der jeweilige Rahmen 16 fest an dem Sitzboden 12 und/oder an der Lehne 14 angeordnet ist, kann das Netz 20 mit dem Rahmen 16 als Tragstrukturkomponente des Kraftfahrzeugsitzes 10 fungieren und etwaige mechanische Lasten eines Nutzers aufnehmen sowie über den Rahmen 16 an eine äußere Tragstruktur des Kraftfahrzeugsitzes 10 übertragen.
-
In der etwas vergrößerten Darstellung der 3 ist der Aufbau des Rahmens 16 mit dem daran aufgespannten Netz 20 nochmals etwas deutlicher gezeigt. Das Netz 20 weist dort eine regelmäßiges Gewebe 21 mit mehreren Fasern 24 auf, die vertikal und horizontal verlaufen. Hierbei kann auch jegliche andere Anordnung und Muster von Fasen 24 zur Bildung eines Netzes 20 gleichermaßen vorgesehen sein.
-
Das Netz 20 weist eine Anzahl von Fasen 24 auf, von denen einige als Heizfasern 25 implementiert sein können. Andere Fasern 24 können hingegen als herkömmliche Fasern, d.h. unbeheizbare Fasern ausgestaltet sein, von denen keine Heizfunktion ausgeht. Insoweit können die einzelnen Heizfasern 25 jeweils als Heizelement 22 des Netzes 20 fungieren. Die Heizfasern 25 sind, wie insbesondere in 6 gezeigt, mittels einer Steuerung 30 bedarfsweise bestrombar, um elektrische Energie in thermische Energie umzuwandeln, die alsdann über das sich aufheizende Netz 20 unmittelbar an den oder die Fahrzeuginsassen abgegeben werden kann.
-
In den 4 und 5 sind zwei Ausführungsbeispiele von Heizfasern 25 gezeigt. Die in 4 gezeigte Heizfaser 25 weist einen homogenen Faserkern 28 mit einer umseitigen Beschichtung 26 auf, die den Faserkern 28 vollständig umschließen kann. Die Beschichtung 26 kann als elektrisch leitenden Beschichtung 26 implementiert sein. Sie kann insbesondere als Kohlenstoff- oder Carbonbeschichtung implementiert sein, die einerseits elektrisch leitfähig ist und welche andererseits dazu ausgestaltet ist, elektrischen Strom in thermische Energie umzuwandeln. Die Heizfasern 25 können als flexible Fasern ausgestaltet sein und können eine Geometrie wie auch die übrigen Fasern 24 des Netzes aufweisen.
-
Bei der Ausgestaltung gemäß 5 weist die Heizfaser 25 keinen gesonderten Faserkern 28 auf. Sie kann vielmehr als homogene Monofilfaser implementiert sein, welche mit einzelnen elektrisch leitenden Pigmenten 27 versetzt ist. Insbesondere können elektrisch leitende Pigmente, etwa Kohlenstoff- oder Carbonpigmente in das Material der Heizfasern 25, mithin in das Material des Faserkerns 28 eingebettet sein. Die Dichte der elektrisch leitenden Pigmente ist hierbei derart gewählt, dass die Heizfaser 25 als solche leitfähig und bei einer Bestromung zur Erzeugung thermischer Energie ausgestaltet ist.
-
In 6 ist schließlich eine weitere beispielhafte Ausgestaltung des Netzes 20 gezeigt, welches mehrere horizontal und vertikal verlaufende Fasern 24 aufweist, von denen einige Heizfasern 25, 25' implementiert sind. Wie dargestellt können die Heizfasern 25, 25` an gegenüberliegenden Längsenden jeweils einen Anschluss zur Bestromung aufweisen, welcher elektrisch leitend mit einer Steuerung 30 verbindbar ist. Mittels der Steuerung 30 können die hiermit elektrisch leitend verbundenen Heizfasern 25, 25' mit einem elektrischen Heizstrom beaufschlagt werden.
-
Wie insbesondere in 6 gezeigt, können lediglich einige Teilbereiche des Netzes 20 mit elektrischen Heizfasern 25, 25' versehen sein. Es ist hierbei denkbar, dass einige der elektrischen Heizfasern 25 einen mäanderartigen Verlauf aufweisen, sodass die beiden in Längsrichtung der jeweiligen Heizfasern 25 gegenüberliegenden elektrischen Anschlüsse auf einer Seite des Rahmens 16 zu liegen kommen und insoweit eine elektrische Kontaktierung vereinfachen.
-
Ferner ist in 6 gezeigt, dass einzelne Teilbereiche, etwa der Teilbereich 20' des Netzes 20 vollkommen ohne Heizfasern 25 ausgestaltet sein kann. Ein Teilbereiche 20" kann beispielsweise nur mit lediglich einer Heizfaser 25, 25' versehen sein, die im Wesentlichen horizontal oder quer verläuft. Die übrigen Fasern 24 in diesem Teilbereich 20" sind nicht als Heizfasern ausgestaltet.
-
Schließlich können auch Teilbereiche 20''' des Netzes 20 vorgesehen sein, die nahezu ausschließlich aus Heizfasern 25 gebildet ist, wobei horizontal als auch vertikal verlaufende Fasern 24 jeweils als Heizfasern 25, 25' implementiert sein können. Auf diese Art und Weise können für verschiedene Flächenabschnitte des Netzes 20 unterschiedliche Temperaturen eingestellt werden und der Kraftfahrzeugsitz 10 kann besonders zielgerichtet und an die Bedürfnisse des Fahrzeuginsassen angepasst aufgeheizt werden.
-
Die dargestellten Ausführungsformen zeigen lediglich mögliche Ausgestaltungen der Entwicklung, zu welcher im Rahmen der Entwicklung weitere zahlreiche Varianten denkbar sind. Die exemplarisch gezeigten Ausführungsbeispiele sind in keiner Weise hinsichtlich des Umfangs, der Anwendbarkeit oder der Konfigurationsmöglichkeiten der Entwicklung als einschränkend auszulegen. Die vorliegende Beschreibung zeigt dem Fachmann lediglich eine oder einige mögliche Implementierung(en) eines Ausführungsbeispiels auf. So können an der Funktion und Anordnung von beschriebenen Elementen vielfältigste Modifikationen vorgenommen werden, ohne hierbei den durch die nachfolgenden Ansprüche definierten Schutzbereich oder dessen Äquivalente zu verlassen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Kraftfahrzeugkarosserie
- 3
- Innenraum
- 10
- Fahrzeugsitz
- 12
- Sitzboden
- 13
- Sitzfläche
- 14
- Lehne
- 16
- Rahmen
- 20
- Netz
- 20'
- Teilbereich
- 21
- Gewebe
- 22
- Heizelement
- 24
- Faser
- 25
- Heizfaser
- 26
- Beschichtung
- 27
- Pigment
- 28
- Faserkern
- 30
- Steuerung
