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Die
Erfindung betrifft einen Sitz, insbesondere für ein Kraftfahrzeug oder ein
Flugzeug, der mit einer gasdichten, flexiblen Hülle versehen ist. Die Hülle schliesst
ein erstes Volumen zumindest teilweise ein und weist eine Innenfläche und
eine Aussenfläche auf.
Der Sitz ist zudem mit einem Polsterelement versehen, das aus einem
offenzelligen Weichschaumstoff besteht und stoffschlüssig mit
der Innenfläche der
Hülle verbunden
ist. Ausserdem ist der Sitz mit wenigstens einem Ventil versehen,
durch das die Menge eines zumindest in dem ersten Volumen vorhandenen
Gases regulierbar ist.
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Unter
einem Sitz im Sinne der vorliegenden Erfindung werden sämtliche
Arten von Polstern verstanden, die dazu dienen, den menschlichen
Körper abzustützen, insbesondere
auch Kissen oder Liegematten.
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Um
den menschlichen Körper
auf ergonomische Weise abzustützen,
ist es bekannt, einen Sitz im Bereich der Rückenlehne oder des Sitzteils
mit aufblasbaren Elementen zu versehen, die es ermöglichen,
dem Sitz ein individuelles Profil zu verleihen. Aufblasbare Elemente,
die als mit Luft gefüllte
Hohlkammern ausgebildet sind, werden in der
US 4,619,481 und der
DE 33 34 864 C2 beschrieben.
Die durch beispielsweise miteinander verschweisste Kunststoffolien
gebildeten Hohlkammern nehmen allerdings in einem aufgeblasenen
Zustand eine wulstige Form an, die weder den Anforderungen an eine körpergerechte
Abstützung
noch den Anforderungen an eine ansprechende Formgebung genügt. Wenngleich
die ausschliesslich mit Luft gefüllten
Hohlkammern bei einer Druckbeaufschlagung eine gleichmäs sige Verteilung
des Drucks bewirken, findet eine Dämpfung nicht statt. Die Hohlkammern
bieten daher zudem einen unzureichenden Sitz- oder Liegekomfort.
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Im
Unterschied hierzu ist aus der
DE 198 27 683 C1 ein sich selbst aufblasendes
Polster bekannt, das ein von einer luftdichten Hülle eingeschlossenes Polsterelement,
das aus einem offenzelligen Weichschaumstoff besteht, aufweist.
Das Polsterelement ist mit Hohlräumen
versehen, die gewährleisten, dass
der Anteil des Polsterelements in einem expandierten Zustand des
beispielsweise als Kissen, Matratze oder Rückenlehne eines Sitzes Anwendung findenden
Polsters zwischen 30 Volumen-% und 70 Volumen-% beträgt. Auf
diese Weise ermöglicht
das bekannte Polster sowohl eine gleichmässige Druckverteilung als auch
eine durch die Elastizität
des Polsterelements bewirkte Dämpfung,
die zu einem vergleichsweise hohen Sitz- oder Liegekomfort beitragen. Um das
Polsterelement auf wirtschaftliche Weise mit den Hohlräumen zu
versehen, wird das Polsterelement aus einem Blockschaum gefertigt und
ist insofern nur bedingt geeignet, den Anforderungen an ein modernes
Design zu genügen.
Ein sich selbst aufblasendes Polster, dem der vorgenannte Nachteil
anhaftet, wird ausserdem in der WO 96/14783 beschrieben.
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Weiterhin
offenbart die
EP 1
332 697 A2 eine Personenabstützvorrichtung, bei der es sich
um ein Polster, Kissen, Matratze oder sonstige Unterlage handeln
kann. Die bekannte Vorrichtung weist einen Kern auf, der aus einem
Blockschaum besteht. Bei dem Blockschaum handelt es sich um einen
offenzelligen Schaumstoff. Der Kern wird von einer Hülle umschlossen,
die luftdicht und mittels einer Leitung mit einer Pumpe verbindbar
ist. Die Pumpe dient dazu, Luft aus dem Kern zu evakuieren, um diesen
von einem Endzustand in einen Ausgangszustand zu komprimieren. Die
Vorrichtung weist zudem einen aus Schaumstoff bestehenden Rahmen,
der den Kern umgibt, und eine ebenfalls aus Schaumstoff bestehende
Unterplatte, auf welcher der Kern und der Rahmen angeordnet sind,
auf. Der Rahmen weist eine Höhe auf,
die in etwa der Höhe
des Kerns im komprimierten Zustand entspricht. Der Kern, der Rahmen
und die Unterplatte sind von einer Umhüllung umschlossen. Die Umhüllung setzt
sich aus einer oberen Hälfte
und einer unteren Hälfte
zusammen. Die obere Hälfte
ist im komprimierten Zustand des Kerns schlaff und muss demzufolge
aus einem biegsamen Werkstoff bestehen. Die obere Hälfte kann
mit der unteren Hälfte
stoffschlüssig
verbunden sein, beispielsweise durch Kleben oder Schweissen. Die
obere Hälfte
und die untere Hälfte
können
auch durch einen Reissverschluss miteinander verbunden sein. Insofern
ist aus fachmännischer
Sicht davon auszugehen, dass die untere Hülle aus demselben Werkstoff
wie die obere Hülle
gefertigt ist und demzufolge aus einem biegsamen Werkstoff besteht.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Sitz der eingangs genannten
Art dahingehend weiterzubilden, dass sich bei einem ansprechenden Design
ein variables Raumkonzept erzielen lässt.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe ist bei einem Sitz mit den oben genannten Merkmalen
in Übereinstimmung
mit Anspruch 1 erfindungsgemäss
eine starre Schale vorgesehen, die ein zweites Volumen teilweise
einschliesst und mit der Hülle
verbunden ist. Das erste Volumen und das zweite Volumen grenzen
an einer Verbindungsfläche
aneinander. Das Polsterelement ist in einem evakuierten Zustand
auf das zweite Volumen komprimiert und in einem expandierten Zustand
auf das erste Volumen und das zweite Volumen ausgedehnt.
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Der
erfindungsgemässe
Sitz beruht auf der Erkenntnis, das Polsterelement auf das durch
die Hülle
gebildete erste Volumen und das durch die starre Schale gebildete
zweite Volumen in dem expandierten Zustand aufzuteilen. Der sich
in dem ersten Volumen befindende Anteil des Polsterelements wird in
dem evakuierten Zustand in das zweite Volumen zurückgedrängt, so
dass das Polsterelement auf das zweite Volumen komprimiert ist.
Die Kontur des Sitzes wird folglich in dem expandierten Zustand
durch die sich aufgrund des Polsterelements ergebende Form der Hülle und
in evakuiertem Zustand durch die Aussenfläche der starren Schale, die
im Bereich des Polsterelements im wesentlichen mit der Verbindungsfläche zwischen
dem ersten Volumen und dem zweiten Volumen zusammenfällt, bestimmt.
Dieses variable Raumkonzept ist besonders augenfällig, wenn es sich bei der
starren Schale um beispielsweise ein Verkleidungsteil des Innenraums
eines Kraftfahrzeugs handelt. Denn der Innenraum weist im expandierten
Zustand des Polsterelements einen vollwertigen Sitz auf und bietet
im evakuierten Zustand des Polsterelements ein vergleichsweise grosses
Ladevolumen.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen des erfindungsgemässen Sitzes stellen die Gegenstände der Ansprüche 2 bis
21 dar.
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So
ist es von besonderem Vorteil, wenn das Verhältnis von dem ersten Volumen
zu dem zweiten Volumen zwischen ca. 5:1 und ca. 20:1, vorzugsweise
ca. 12:1, beträgt.
Ein derartiges Volumenverhältnis
stellt bei einer kompakten Bauweise der starren Schale sicher, dass
das Polsterelement in dem expandierten Zustand ausreichend voluminös ist, um eine
komfortable Sitz- oder Liegefläche
zu bilden.
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Von
Vorteil ist ferner, das Polsterelement aus einem Formschaum zu fertigen.
Im Unterschied zu einem Blockschaum bietet der Formschaum eine hohe
Flexibilität
hinsichtlich der Formgebung des Polsterelements, so dass die sich
durch das Polsterelement im expandierten Zustand ergebende Kontur des
Sitzes den Anforderungen an ein körpergerechtes und in ästhetischer
Hinsicht ansprechendes Design zu genügen vermag. In diesem Zusammenhang hat
es sich als vorteilhaft erwiesen, die Innenfläche der Hülle und das Polsterelement
durch Hinterschäumen
miteinander zu verbinden. Unter Hinterschäumen im voranstehenden Sinn
wird eine sich beim Schäumen
des Polsterelements ergebende stoffschlüssige Verbindung mit der Hülle verstanden.
Das Hinterschäumen
trägt somit
zu einer hohen Flexibilität
hinsicht lich der Formgebung des Polsterelements und damit der Kontur
des Sitzes im expandierten Zustand des Polsterelements bei.
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Bevorzugt
ist die Hülle
eine Folie, die vorzugsweise aus Polyurethan, Polyamid oder Polyethylen
besteht. Eine derartige Folie lässt
sich in einer Schäumform,
in der das Polsterelement geschäumt wird,
tiefziehen und gewährleistet
somit ein praxisgerechtes Hinterschäumen.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemässen Sitzes
ist die Aussenfläche
der Hülle
mit einem Bezug versehen. Der beispielsweise aus Textilien gefertigte
Bezug trägt
zum einen zu einem ansprechenden optischen Erscheinungsbild des Sitzes
bei. Zum anderen dient der Bezug dazu, etwaige Falten der Hülle, die
im evakuierten Zustand des Polsterelements auftreten können, zu
verdecken. Der Bezug ist daher zweckmässigerweise elastisch ausgestaltet
und kann zu diesem Zweck mit einer Schaumstoffschicht versehen sein.
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Bevorzugt
besteht der Weichschaumstoff aus Polyurethan, das sich sowohl als
Heissformschaum als auch als Kaltformschaum verarbeiten lässt. Um
zu erreichen, dass das Polsterelement über eine ausreichend elastische
Verformungsfähigkeit verfügt, die
ein wiederholtes reversibles Verformen zwischen dem expandierten
und dem evakuierten Zustand gewährleistet,
hat der Weichschaumstoff vorteilhafterweise ein Raumgewicht zwischen
ca. 30 kg/m3 und ca. 70 kg/m3,
vorzugsweise von ca. 50 kg/m3, und eine
Stauchhärte
zwischen ca. 2 kPa und ca. 10 kPa, vorzugsweise von ca. 5 kPa.
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Eine
robuste und zugleich leichtgewichtige Bauweise der starren Schale
ergibt sich dann, wenn diese aus Kunststoff, vorzugsweise Polyamid
oder ABS, besteht. Alternativ kann die Schale auch aus Metall oder
einem Verbundwerkstoff gefertigt sein.
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Zweckmässigerweise
ist das Ventil an der Schale angeordnet, so dass die Verformungsfähigkeit
der Hülle
zwischen dem evakuierten und dem expandierten Zustand nicht beeinträchtigt wird.
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Zweckmässig ist
ferner, das Ventil mit einer Pumpe zu verbinden, durch die das erste
Volumen und das zweite Volumen auf einen vorgegebenen Mindestdruck
evakuiert und/oder auf einen vorgegebenen Höchstdruck mit Gas gefüllt werden
können. Der
Mindestdruck des Gases, bei dem es sich beispielsweise um Luft oder
Stickstoff handelt, beträgt vorteilhafterweise
zwischen ca. 5 kPa und 30 kPa, vorzugsweise ca. 20 kPa, um eine
verhältnismässig kostengünstige Bauweise
der Pumpe zu gewährleisten.
Demgegenüber
beläuft
sich der Höchstdruck vorteilhafterweise
auf einen Wert zwischen ca. 100 kPa und ca. 200 kPa, vorzugsweise
ca. 150 kPa.
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Bevorzugt
ist das Ventil als Stromventil, vorzugsweise als variables Drosselventil
mit Druckbegrenzung, ausgestaltet. Die Ausgestaltung des Ventils
als Stromventil ermöglicht,
den dem ersten Volumen und dem zweiten Volumen zugeführten Gasstrom
zu regeln, um auf diese Weise eine gezielte Evakuierung und Expansion
des Polsterelements sicherzustellen. Die Ausgestaltung des Ventils
als Sicherheitsventil, das eine Druckbegrenzung bewirkt, stellt
sicher, dass der vorgegebene Höchstdruck nicht überschritten
wird. Ein übermässiger Druck,
der die Zellstruktur des Weichschaumstoffs und damit die reversible
Verformungsfähigkeit
des Polsterelements beeinträchtigte,
wird somit vermieden.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemässen Sitzes
sind das erste Volumen und das zweite Volumen in eine Vielzahl an
hermetisch voneinander getrennte Kammern unterteilt, wobei in den
Kammern jeweils ein Polsterelement angeordnet ist. Die Polsterelemente
lassen sich auf diese Weise unabhängig voneinander verformen,
wodurch sich dem Sitz eine an die individuellen Bedürfnisse angepasste
Formgebung verleihen lässt.
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Einzelheiten
und weitere Vorteile des erfindungsgemässen Sitzes ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels.
In den das Ausführungsbeispiel
lediglich schematisch darstellen den Zeichnungen veranschaulichen
im einzelnen:
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1 einen
Querschnitt durch einen mit einem Polsterelement versehenen Sitz,
der das Polsterelement in einem evakuierten Zustand zeigt, und
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2 einen
Querschnitt gemäss 1,
der das Polsterelement in einem expandierten Zustand zeigt.
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Der
in den 1 und 2 dargestellte Sitz weist eine
aus Kunststoff, zum Beispiel Polyamid, gefertigte Schale 30 auf,
die ein Sitzteil und eine Rückenlehne
bildet. Die Schale 30 ist mit einer Ausnehmung versehen,
die ein Volumen 31 einschliesst. An der Schale 30 ist
eine gasdichte, flexible Hülle 10 befestigt,
die durch eine aus Kunststoff, beispielsweise Polyurethan oder Polyethylen,
bestehende Folie gebildet wird.
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Die
Hülle 10 weist
eine Innenfläche 11 und eine
Aussenfläche 12 auf,
wie insbesondere aus 2 ersichtlich ist. Die Aussenfläche 12 ist
mit einem zum Beispiel aus Textilien gefertigten Bezug 14 versehen,
der über
eine gewisse Elastizität
verfügt. Der
Bezug 14 kann zu diesem Zweck mit einer nicht näher gezeigten
Schaumstoffschicht versehen sein.
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Die
Innenfläche 11 der
Hülle 10 ist
stoffschlüssig
mit einem Polsterelement 20 verbunden, das aus einem offenzelligen
Weichschaumstoff gefertigt ist. Die Hülle 10 kann das Polsterelement 20 auf
diese Weise je nach Bedarf teilweise oder vollständig umschliessen. Der Weichschaumstoff
besteht aus Polyurethan und hat ein Raumgewicht zwischen ca. 30
kg/m3 und ca. 70 kg/m3.
Als besonders vorteilhaft hat sich ein Raumgewicht von ca. 50 kg/m3 erwiesen. Die Stauchhärte des Weichschaumstoffs beläuft sich
auf einen Wert zwischen ca. 2 kPa und ca. 10 kPa und beträgt beispielsweise
ca. 5 kPa.
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Das
Polsterelement 20 ist ein Formteil, das aus einem Formschaum,
zum Beispiel Kaltformschaum, gefertigt ist. Dem Polsterelement 20 lässt sich
auf diese Weise eine Form verleihen, die den Anforderungen an eine
körpergerechte
Abstützung und
ein ansprechendes Design genügt.
Um das Polsterelement 20 mit der Hülle 10 stoffschlüssig zu
verbinden, wird die Folie, aus der die Hülle 10 gebildet wird,
in einer Schäumform,
welche die Kontur des Polsterelements 20 hat, mittels eines
an die Schäumform
angelegten Vakuums tiefgezogen. Anschliessend wird ein Reaktionsgemisch
in die Schäumform eingefüllt und
das Polsterelement 20 in der Schäumform derart geschäumt, dass
die Folie beziehungsweise die Hülle 10 hinterschäumt wird.
Durch das Hinterschäumen
wird die Hülle 10 zuverlässig mit dem
Polsterelement 20 verbunden, und zwar auch dann, wenn das
Polsterelement 20 eine vergleichsweise komplexe Form aufweist.
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Wie
insbesondere aus 2 ersichtlich ist, schliesst
die Hülle 10 in
einem expandierten Zustand II des Polsterelements 20 ein
erstes Volumen 13 ein, das an das von der Schale 30 eingeschlossene
zweite Volumen 31 an einer Verbindungsfläche 32 zwischen
der Hülle 10 und
der Schale 30 angrenzt. Das Verhältnis von dem ersten Volumen 13 zu
dem zweiten Volumen 31 beträgt im vorliegenden Fall ca.
12:1. Um das Polsterelement 20 von dem in 2 gezeigten
expandierten Zustand II in einen in 1 gezeigten
evakuierten Zustand I zu komprimieren, ist an der Schale 30 ein
Ventil 40 angeordnet, durch das die Menge eines in dem
ersten Volumen 13 und dem zweiten Volumen 31 vorhandenen
Gases regulierbar ist. Das zum Beispiel als variables Drosselventil
mit Druckbegrenzung ausgestaltete Ventil 40 ist zu diesem
Zweck mit einer Pumpe 41 verbunden, durch die das erste
Volumen 13 und das zweite Volumen 31 auf einen
vorgegebenen Mindestdruck evakuiert und auf einen vorgegebenen Höchstdruck
mit dem Gas, bei dem es sich beispielsweise um Luft oder Stickstoff handelt,
gefüllt
werden können.
Der Mindestdruck beträgt
zwischen ca. 5 kPa und ca. 30 kPa, wohingegen sich der Höchstdruck
auf einen Wert zwischen ca. 100 kPa und ca. 200 kPa je nach Anwendungsfall beläuft.
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Der
zuvor beschriebene Sitz kann für
ein Kraftfahrzeug Anwendung finden. In diesem Fall ist die Schale 30 Bestandteil
der Karosserie des Kraftfahrzeugs oder ein Verkleidungsteil des
Innenraums des Kraftfahrzeugs. Befindet sich das Polsterelement 20 in
dem evakuierten Zustand I, dann wird die Kontur des Sitzes durch
die Aussenfläche
der Schale 30, die im Bereich des Polsterelements 20 annähernd mit der
Verbindungsfläche 32 zusammenfällt, bestimmt, da
das Polsterelement 20 auf das zweite Volumen 31 komprimiert
ist. Der Sitz verschwindet im evakuierten Zustand I quasi in der
Karosserie oder dem Verkleidungsteil des Kraftfahrzeugs und stellt
somit sicher, dass der Innenraum des Kraftfahrzeugs über ein
vergleichsweise grosses Ladevolumen verfügt. Im expandierten Zustand
II dagegen ist das Polsterelement 20 auf das erste Volumen 13 und
das zweite Volumen 31 ausgedehnt, wie 2 anschaulich
zu erkennen gibt. Das Polsterelement 20 bildet einen vollwertigen
Sitz. Hierzu trägt
auch bei, dass das Polsterelement 20 aus Formschaum gefertigt
ist und somit eine ergonomischen und gestalterischen Anforderungen
genügende
Form aufweisen kann.
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Der
in den 1 und 2 gezeigte Sitz weist sowohl
im Bereich des Sitzteils als auch im Bereich der Rückenlehne
ein Polsterelement 20 auf. Es versteht sich von selbst,
dass die Polsterelemente 20 im Bedarfsfall mit separaten
Ventilen 40 sein können, die
unabhängig
voneinander steuerbar sind. Darüber hinaus
ist es möglich,
das erste Volumen 13 und das zweite Volumen 31 im
Bereich des Sitzteils und/oder der Rückenlehne in eine Vielzahl
von hermetisch voneinander getrennte Kammern zu unterteilen, in denen
jeweils ein Polsterelement 20 angeordnet ist, um einen
grösstmöglichen
Sitz- oder Liegekomfort zu gewährleisten.
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- 10
- Hülle
- 11
- Innenfläche
- 12
- Aussenfläche
- 13
- erstes
Volumen
- 14
- Bezug
- 20
- Polsterelement
- 30
- Schale
- 31
- zweites
Volumen
- 32
- Verbindungsfläche
- 40
- Ventil
- 41
- Pumpe
- I
- evakuierter
Zustand
- II
- expandierter
Zustand