DE202020101777U1

DE202020101777U1 - Strukturbauteil

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Publication number: DE202020101777U1
Application number: DE202020101777.2U
Authority: DE
Original assignee: Adient Engineering and IP GmbH
Current assignee: Adient US LLC
Priority date: 2019-04-01
Filing date: 2020-04-01
Publication date: 2020-04-17
Anticipated expiration: 2030-04-02

Abstract

Strukturbauteil (1), umfassend zumindest
- eine flexible Struktur (5) mit mindestens zwei Freiheitsgraden (F1, F2, R1, R2), insbesondere mindestens einem translatorischen Freiheitsgrad (F1, F2) und/oder mindestens einem Rotationsfreiheitsgrad (R1, R2), und
- eine Abdeckung (A), die zumindest bereichsweise die flexible Struktur (5) abdeckend an dieser angeordnet ist, wobei die flexible Struktur (5) eingerichtet ist, zumindest linear zu expandieren oder zu komprimieren, und wobei die flexible Struktur (5) mit mindestens einem Befestigungselement (8) versehen ist, mittels welchem die Abdeckung (A) an der flexiblen Struktur (5) bewegungsgekoppelt gehalten ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Strukturbauteil für einen Sitz, insbesondere einen Fahrzeugsitz. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Sitz, insbesondere einen Fahrzeugsitz.
Strukturbauteile für einen Sitz sind allgemein bekannt. Solche Strukturbauteile weisen meist einen faserverstärkten thermoplastischen Kunststoff mit integrierten Faserverstärkungen auf. Um den Sitz in verschiedene Positionen, wie eine Sitzkomfortposition, eine Bettposition oder eine geklappte Position, zu stellen, ist der Sitz mehrteilig zum Beispiel aus einer Rückenlehne, einem Sitzteil und einem Fußteil gebildet, die mittels Dreh- oder Rastbeschlägen drehbar miteinander verbunden sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Strukturbauteil mit einer Abdeckung anzugeben, wobei das Strukturbauteil einfach in eine von mehreren Positionen verstellbar ist und ein Wölben oder Falten der Abdeckung reduziert oder weitgehend vermieden ist. Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung, einen Sitz mit einer verbesserten Abstützung anzugeben.
Hinsichtlich des Strukturbauteils wird die Aufgabe durch die Merkmale des Schutzanspruchs 1 gelöst. Hinsichtlich des Sitzes wird die Aufgabe durch die Merkmale des Schutzanspruchs 8 gelöst.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Schutzansprüche.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Strukturbauteil, insbesondere ein kinetisches Strukturbauteil, mit einer Abdeckung, wobei das Strukturbauteil eine flexible Struktur mit mindestens zwei Freiheitsgraden, insbesondere mindestens einem translatorischen Freiheitsgrad und/oder mindestens einem Rotationsfreiheitsgrad, umfasst, wobei die flexible Struktur eingerichtet ist, zumindest linear zu expandieren oder zu komprimieren, und wobei die flexible Struktur mit mindestens einem Befestigungselement versehen ist, an welchem die Abdeckung bewegbar befestigt ist.
Ein erfindungsgemäßes Strukturbauteil umfasst zumindest eine flexible Struktur mit mindestens zwei Freiheitsgraden, insbesondere mindestens einem translatorischen Freiheitsgrad und/oder mindestens einem Rotationsfreiheitsgrad, und eine Abdeckung, die zumindest bereichsweise die flexible Struktur abdeckend an dieser angeordnet ist, wobei die flexible Struktur eingerichtet ist, zumindest linear zu expandieren oder zu komprimieren, und wobei die flexible Struktur mit mindestens einem Befestigungselement versehen ist, mittels welchem die Abdeckung an der flexiblen Struktur bewegungsgekoppelt gehalten ist.
Insbesondere ist die Abdeckung mit der flexiblen Struktur derart bewegungsgekoppelt, dass bei einer Expansion oder Komprimierung der flexiblen Struktur eine Kontur der Abdeckung entsprechend verändert, insbesondere komprimiert oder expandiert wird bzw. bewegt wird.
Durch die flexible Struktur können in diese einwirkende Kräfte, wie zum Beispiel gesteuerte Druck- oder Schubkräfte, aufgenommen und weitergeleitet werden, um Form, Volumen, Abmaße und/oder Position der flexiblen Struktur, insbesondere von Teilbereichen dieser, zu ändern, insbesondere linear zu bewegen und/oder zu kippen oder neigen.
Beispielsweise ist die flexible Struktur als eine monolithische flexible Struktur ausgebildet. Insbesondere umfasst die flexible Struktur eine Mehrzahl von Gliedern, Gelenken und/oder Hebeln, welche in Reihe und/oder parallel miteinander verbunden sind, um in mindestens einem, insbesondere in mindestens zwei oder mehr Freiheitsgraden zu expandieren oder zu komprimieren.
Die Abdeckung ist insbesondere als ein äußeres Flächenelement ausgebildet und dient beispielsweise bei einem Sitz als Sitzfläche für einen Nutzer des Sitzes. Die Abdeckung umfasst beispielsweise eine Polsterung und ein die Polsterung abdeckendes Bezugselement. Das Bezugselement ist durch Trennöffnungen in der Polsterung mit dem Befestigungselement verbunden.
Das Befestigungselement ist dabei insbesondere auf einer der Abdeckung zugewandten Seite an einer Anzahl von Gliedern angeordnet und befestigt. Das Befestigungselement ist mit der flexiblen Struktur derart bewegungsgekoppelt, dass bei einer Expansion oder Komprimierung der flexiblen Struktur die Polsterung, zum Beispiel ein Schaumkörper, und das Bezugselement, zum Beispiel ein Stoff- oder Lederbezug, entsprechend verändert, insbesondere komprimiert oder expandiert werden bzw. bewegt werden. Mit anderen Worten: Mittels des Befestigungselements sind die Polsterung und das Bezugselement ebenfalls bewegungsgekoppelt mit der flexiblen Struktur. Dabei wird die Abdeckung, insbesondere das Bezugselement, beim Expandieren der flexiblen Struktur weg von der flexiblen Struktur, insbesondere nach außen, gedrückt, so dass die Polsterung, insbesondere eine Schaumpolsterung, expandieren kann. Beim Komprimieren der flexiblen Struktur wird die Abdeckung, insbesondere das Bezugselement, in Richtung der flexiblen Struktur gezogen, insbesondere nach innen gezogen, so dass die Polsterung komprimieren kann. Somit erfolgt die Straffung des Bezugselements synchron mit der Expansions- oder Komprimierungsbewegung der flexiblen Struktur und der Abdeckung, insbesondere der Polsterung.
Dabei kann die flexible Struktur aus einem immer wiederkehrenden mechanischen Kompensationselement gebildet sein. Die Kompensationselemente sind beispielsweise wiederkehrende mechanische Hebelelemente, die zu einem Gitter verbunden sind, das linear expandiert oder komprimiert.
Die Hebelelemente sind beispielsweise rautenförmig angeordnet. Insbesondere ist das immer wiederkehrende Hebelelement derart zwischen Längselementen angeordnet, dass das Gitter entlang von Längselementen zueinander gespiegelte Rauten umfasst, welche in Abhängigkeit von der einwirkenden und gesteuerten Kraft ihre Form verändern und sich bewegen, insbesondere linear expandieren oder linear komprimieren. Die jeweilige Raute ist dabei durch parallele und voneinander beabstandete Längselemente gebildet, welche durch die Hebelelemente, zum Beispiel planare Stege, miteinander verbunden sind, die an den Längselementen angelenkt sind. Die wiederkehrenden Hebelelemente zwischen den Längselementen bilden eine parallele und serielle Kinematik, wodurch das Strukturbauteil linear expandiert oder linear komprimiert.
Das eine Ende des jeweiligen Hebelelements oder des jeweiligen Steges von zueinander gespiegelten Rauten ist zur Mitte hin mit einem mittleren Längselement oder einem Mittelteil, insbesondere einem Steuerteil, verbunden. Das mittlere Längselement bildet die Spiegelachse der zueinander gespiegelten Rauten. Das gegenüberliegende Ende des jeweiligen Hebelelements oder des jeweiligen Steges von zueinander gespiegelten Rauten ist mit einem äußeren Längselement oder einer Rautenaußenfläche verbunden, die wiederum mit dem nächsten Hebelelement verbunden ist oder eine Außenfläche des Gitters und damit der flexible Struktur bildet.
Da die Rautenaußenflächen der Hebelelemente linear expandieren, können diese zu einem expandierenden Gitter verbunden werden. Expandiert das Gitter, bewegen sich die jeweiligen Mittelteile 90° zur Expansion.
Steuert man die Bewegung der Mittelteile an, expandiert oder komprimiert das gesamte Gitter und somit die flexible Struktur.
Die Gitter können beliebig skaliert werden, so dass es möglich ist, die Expansion oder Komprimierung und die Stabilität dem gewünschten Einsatz oder der gewünschten Anwendung anzupassen.
Wird das Strukturbauteil mit der inneren und zuvor beschriebenen flexiblen Struktur für einen Sitz, insbesondere einen Fahrzeug- oder Flugzeugsitz verwendet, wobei eine komplette Sitzstruktur aus einer monolithischen flexiblen Struktur mit Strukturbereichen für eine Rückenlehne, ein Sitzteil und eine Fußabstützung gebildet ist, so kann die Expansion oder Komprimierung der monolithischen flexiblen Struktur und somit einer Verstellung des Sitzes in eine gewünschte Position durch eine Bewegung der Fußabstützung zum Sitzteil und/oder der Rückenlehne zur Sitzfläche gesteuert werden, wobei aufgrund der Bewegungskopplung der flexiblen Struktur mit dem Bezugselement die Polsterung und das Bezugselement ebenfalls gesteuert bewegt werden.
Bewegt sich beispielsweise die Fußabstützung (auch Fußablage oder Fußverlängerung genannt) zum Sitzteil (auch Sitzkissen oder Sitzfläche genannt) in eine Komfort- oder Designposition, (zum Beispiel in eine Position der Fußabstützung zum Sitzkissen von 90 Grad) expandiert die flexible Struktur, wobei das Bezugselement von der flexiblen Struktur weg nach außen oder oben gedrückt wird, so dass die Polsterung, insbesondere eine Schaumpolsterung, ebenfalls expandiert. Umgekehrt ist die flexible Struktur in Liegeposition, in welcher die Fußabstützung zum Sitzteil in einer Ebene oder in einem Winkel von 0° angeordnet ist, komprimiert. Dabei wird das Bezugselement in Richtung der flexiblen Struktur nach innen oder unten gezogen, so dass die Polsterung, insbesondere eine Schaumpolsterung, ebenfalls komprimiert.
In einer weiteren Ausführungsform kann/können das jeweilige Längselement, insbesondere das Mittel- oder Steuerteil, aber auch die äußeren Längselemente oder Rautenaußenflächen, unterteilt sein, um einen Schwenk- oder Knickpunkt für das Strukturbauteil zu bilden. Mit anderen Worten: Die Längselemente - sowohl die Mittel-/Steuerteile als auch die äußeren Längselemente/Rautenaußenflächen - bilden Längshebel. In dem Bereich des Schwenk- oder Knickpunktes weist das jeweilige Längselement ein Gelenk, insbesondere ein Festkörpergelenk, auf. Das Gelenk weist zum Beispiel eine einseitige Verjüngung oder Einkerbung auf, um eine Drehachse, die senkrecht zur Längsausdehnung des jeweiligen Längselements verläuft, zu bilden. Alternativ kann das Gelenk auch eine zweiseitige Verjüngung oder Einkerbung aufweisen. In einer weiteren Alternative kann das Gelenk als Drehgelenk ausgebildet sein.
Beispielsweise sind die Längselemente bei einem Strukturbauteil für einen Sitz im Übergangsbereich zwischen Rückenlehne und Sitzteil oder zwischen Sitzteil und Fußabstützung unterteilt und mit einem Gelenk, zum Beispiel einem Festkörpergelenk, versehen, das die Rückenlehne und das Sitzteil bzw. das Sitzteil und die Fußabstützung rotatorisch koppelt.
Wenn man die Längshebel der Rauten im Schwenk- oder Knickpunkt jeweils gegeneinander anordnet, kann der Weg, den die Drehachse oder der Drehpunkt vorgibt, die flexible Struktur expandieren lassen. Der linear expandierende Teil, insbesondere die äußeren Längselemente oder Rautenaußenflächen des Gitters, hat seinen Schwenk- oder Knickpunkt näher an der eigentlichen Drehachse oder am eigentlichen Drehpunkt der flexiblen Struktur. Der antreibende Mittelteil oder das Steuerteil hat seinen Schwenk- oder Knickpunkt weiter von der Drehachse oder vom Drehpunkt entfernt. Das hat zur Folge, dass die Expansion der Gitter-Struktur mit der Bewegung der Fußabstützung zum Sitzteil oder der Rückenlehne zum Sitzteil interagiert.
In einer möglichen Ausführungsform ist das kinetische Strukturbauteil aus Kunststoff hergestellt, insbesondere durch Spritzgießen, Prägen oder im 3D-Druckverfahren hergestellt. Hierdurch können Gelenke, insbesondere Film- oder Bandgelenke/-scharniere, mit sehr dünnen Stegen hergestellt werden. Durch die Ausbildung der flexiblen Struktur mit paralleler und serieller Gelenkkinematik aus Kunststoff ermöglicht eine Dauerbiegewechselfestigkeit und eine hohe Zug-/Druckfestigkeit.
Insbesondere kann die flexible Struktur in Form eines flexiblen Kunststoffgitters im Spritzgussverfahren oder im 3D-Druckverfahren hergestellt werden. Auch ist es möglich, das gesamte kinetische Strukturbauteil mit den äußeren Flächenelementen und der zwischen diesen vorgesehene flexible Struktur im Spritzgussverfahren oder im 3D-Druckverfahren herzustellen.
Die Abdeckung des Strukturbauteils ist insbesondere als ein Schaumelement, zum Beispiel eine Schaumpolsterung, ausgebildet. Die Schaumpolsterung kann einteilig und durch Trennöffnungen gekammert ausgebildet sein. Das Bezugselement ist durch die Trennöffnungen geführt und am Befestigungselement in herkömmlicher Art und Weise befestigt.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass die Abdeckung, die bewegbar an der flexiblen Struktur befestigt ist, bei einer Expansion oder Komprimierung der flexiblen Struktur synchron mitbewegt wird, so dass Aufwölbungen, ein Knittern oder Falten der Abdeckung reduziert oder vermieden sind. Dabei kann eine synchrone Expansion oder Komprimierung über die gesamte Ausdehnung des Strukturbauteils erfolgen, wobei die Expansions- oder Komprimierungsbewegung der flexiblen Struktur und der Abdeckung steuerbar und skalierbar sind.
Die flexible gitterförmige Ausgestaltung der flexiblen Struktur ermöglicht komplexe Strukturen, die einfach kontrolliert und angetrieben linear expandieren oder komprimieren.
Darüber hinaus ermöglicht die flexible Struktur aufgrund der flexiblen Gitter- oder Rautenform, dass Bereiche der flexiblen Struktur in unterschiedliche Richtungen expandieren oder komprimieren.
Bei einem einen Sitz mit Fußabstützung, Sitzteil und Rückenlehne bildenden Strukturbauteil können die Fußabstützung, das Sitzteil und die Rückenlehne in Form und/oder Ausmaß an verschiedenen Stellen mit der Bewegung der flexiblen Struktur verändert werden. Optional kann ein separater Antrieb vorgesehen sein, um die Expansion oder Komprimierung der flexiblen Struktur entsprechend zu steuern.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

1A bis 1C schematisch in perspektivischer Darstellung eine Ausführungsform für ein Strukturbauteil als Sitz in verschiedenen Positionen,
2 bis 4 schematisch in perspektivischer Darstellung eine Ausführungsform für eine flexible Struktur für ein Strukturbauteil im Bereiche eines Schwenk- oder Knickpunktes zwischen zwei Strukturbereichen, welche relativ zueinander schwenkbar sind,
5 schematisch in perspektivischer Darstellung eine Ausführungsform für eine flexible Struktur im komprimierten Zustand,
6 schematisch in perspektivischer Darstellung eine Ausführungsform für eine flexible Struktur mit einem Befestigungselement und schräg angeordneten Hebelelementen im komprimierten Zustand,
7A schematisch in perspektivischer Darstellung eine Ausführungsform für eine flexible Struktur mit einem Befestigungselement und schräg angeordneten Hebelelementen im expandierten Zustand und ohne Abdeckung,
7B schematisch in perspektivischer Darstellung eine Ausführungsform für eine flexible Struktur mit einem Befestigungselement und einer daran befestigten Abdeckung und schräg angeordneten Hebelelementen im expandierten Zustand,
8A schematisch in Schnittdarstellung eine Ausführungsform für eine flexible Struktur mit einem Befestigungselement und einer daran befestigten Abdeckung und schräg angeordneten Hebelelementen im expandierten Zustand,
8B schematisch in Schnittdarstellung eine Ausführungsform für eine flexible Struktur mit einem Befestigungselement und einer daran befestigten Abdeckung und schräg angeordneten Hebelelementen im komprimierten Zustand,
9A schematisch in vergrößerter Schnittdarstellung eine Ausführungsform für eine flexible Struktur mit einem Befestigungselement und einer daran befestigten Abdeckung und schräg angeordneten Hebelelementen im expandierten Zustand, und
9B schematisch in vergrößerter Schnittdarstellung eine Ausführungsform für eine flexible Struktur mit einem Befestigungselement und einer daran befestigten Abdeckung und schräg angeordneten Hebelelementen im komprimierten Zustand.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1A bis 1C zeigen schematisch in perspektivischer Darstellung eine Ausführungsform für ein Strukturbauteil 1 als Sitz S in verschiedenen Positionen P1 bis P3. Der Sitz S umfasst als Sitzkomponenten beispielsweise zumindest eine Rückenlehne 2, ein Sitzteil 3 und eine Fußabstützung 4.
Position P1 zeigt den Sitz S beispielsweise in einer Sitzstellung mit einer weitgehend senkrechten Lehnenstellung, zum Beispiel in einer sogenannten TTL-Position. Position P2 zeigt den Sitz S beispielsweise in einer Komfortsitzstellung mit einer nach hinten geneigten Rückenlehne 2 und einer nach oben geneigten Fußabstützung 4. Position P3 zeigt den Sitz S beispielsweise in einer Liege- oder Bettstellung mit einer weitgehend vollständig nach hinten geneigten Rückenlehne 2 und einer weitgehend vollständig nach oben geneigten Fußabstützung 4.
Das Strukturbauteil 1 ist beispielsweise als ein kinetisches Strukturbauteil 1 ausgebildet, welches eine flexible Struktur 5 mit mindestens einem Freiheitsgrad F1, F2 insbesondere mindestens einem translatorischen Freiheitsgrad F1, F2 und/oder mindestens einem Rotationsfreiheitsgrad R1, R2 umfasst.
Die flexible Struktur 5 ist dabei eingerichtet, linear zum Beispiel in Richtung des translatorischen Freiheitsgrads F1 oder F2 in eine komprimierte Stellung (siehe 1C, 5, 6, 8B, 9B) zu komprimieren bzw. in eine expandierte Stellung (siehe 1A, 2-4, 7A, 8A, 9A) zu expandieren.
Bei dem in 1A bis 1C dargestellten Sitz S erstreckt sich die flexible Struktur 5 über eine gesamte Sitzlänge und bildet eine durchgehende Fläche für alle Sitzkomponenten von der Rückenlehne 2 über das Sitzteil 3 bis zur Fußabstützung 4.
Die flexible Struktur 5 ist ein flexibles Strukturelement oder Kompensationselement. Beispielsweise ist die flexible Struktur 5 als ein monolithisches flexibles Strukturelement ausgebildet. Alternativ kann die flexible Struktur 5 unterteilt und separat für jede Sitzkomponente ausgebildet sein (nicht näher dargestellt).
In einer möglichen Ausführungsform ist das kinetische Strukturbauteil aus Kunststoff hergestellt, insbesondere durch Spritzgießen, Prägen oder im 3D-Druckverfahren hergestellt. Hierdurch können Gelenke mit sehr dünnen Stegen hergestellt werden. Die Ausbildung der flexiblen Struktur mit paralleler und serieller Gelenkkinematik aus Kunststoff ermöglicht eine Dauerbiegewechselfestigkeit und eine hohe Zug-/Druckfestigkeit.
Insbesondere kann die flexible Struktur 5 in Form eines flexiblen Kunststoffgitters ausgebildet sein und im Spritzgussverfahren oder im 3D-Druckverfahren hergestellt werden.
Die flexible Struktur 5 kann bei einem Sitz S beispielsweise Teil einer Polsterung oder einer Auflage sein. Beispielsweise kann die flexible Struktur 5 sich über den gesamten Sitz S erstrecken oder nur Teilbereich des Sitzes S, wie Seitenwangen, bilden.
Die flexible Struktur 5 weist eine Abdeckung A auf. Die Abdeckung A ist als ein Flächenelement 6 ausgebildet, dass die flexible Struktur 5 nach außen abdeckt oder umgibt. Die flexible Struktur 5 mit der beweglich befestigten Abdeckung A wird nachfolgend anhand der 9A bis 9B näher beschrieben. Dabei kann die innere flexible Struktur 5 im Spritzgussverfahren oder im 3D-Druckverfahren als ein Bauteil hergestellt sein. Die flexible Struktur 5 wird nachfolgend anhand der 2 bis 7B näher beschrieben.
2 bis 4 zeigen schematisch in perspektivischer Darstellung eine Ausführungsform für eine flexible Struktur 5 für ein Strukturbauteil 1 mit einem Schwenk- oder Knickpunkt KP zwischen zwei Strukturbereichen 1.1 und 1.2, welche relativ zueinander um den Knickpunkt KP schwenkbar oder neigbar sind.
Die flexible Struktur 5 umfasst eine Mehrzahl von Gliedern 5.1, Gelenken 5.2 und/oder Hebelelementen 5.3, welche in Reihe und/oder parallel miteinander verbunden sind, um in mindestens einem, insbesondere in mindestens zwei oder mehr Freiheitsgraden F1 und F2 zu komprimieren bzw. zu expandieren.
Insbesondere kann das kinetische Strukturbauteil 1 als Monolith aus der inneren flexiblen Struktur 5 gebildet sein. Die flexible Struktur 5 ist beispielsweise ein flexibles Gitter G mit Hebelelementen 5.3, die mittels Gelenken 5.2 mit horizontaler Drehachse HD im Bereich des Knickpunktes KP und mit vertikaler Drehachse VD im Bereich der Anlenkung der Hebelelemente 5.3 an den Längselementen 5.4 angelenkt sind.
Dabei kann die flexible Struktur 5 aus einem immer wiederkehrenden mechanischen Hebelelement 5.3 gebildet sein, wobei die Hebelelemente 5.3 zu einem Gitter G verbunden sind, das linear expandiert oder komprimiert.
Die Hebelelemente 5.3 sind beispielsweise rautenförmig angeordnet. Insbesondere ist das immer wiederkehrende Hebelelement 5.3 derart zwischen Längselementen 5.4 angeordnet, dass das Gitter G entlang der Längselemente 5.4 zueinander gespiegelte Rauten R umfasst, welche in Abhängigkeit von einer einwirkenden und gesteuerten Kraft ihre Form verändern und sich bewegen, insbesondere linear expandieren oder linear komprimieren. Die jeweilige Raute R ist dabei durch parallele und voneinander beabstandete Längselemente 5.4 gebildet, welche durch die Hebelelemente 5.3, zum Beispiel planare Stege, miteinander verbunden sind, die an den Längselementen 5.4 angelenkt sind. Die wiederkehrenden Hebelelemente 5.3 zwischen den Längselementen 5.4 bilden eine parallele und serielle Kinematik, wodurch das Strukturbauteil 1 linear expandiert oder linear komprimiert.
Das eine Ende des jeweiligen Hebelelements 5.3 oder des jeweiligen Steges von zueinander gespiegelten Rauten R ist zur Mitte hin mit einem mittleren, steuerbaren Längselement 5.4.1 oder einem Mittelteil, insbesondere einem Steuerteil, verbunden. Das steuerbare Längselement 5.4.1 bildet die Spiegelachse der zueinander gespiegelten Rauten R.
Das gegenüberliegende Ende des jeweiligen Hebelelements 5.3 von zueinander gespiegelten Rauten R ist mit einem äußeren Längselement 5.4.2 oder einer Rautenaußenfläche verbunden, die wiederum mit dem nächsten Hebelelement 5.3 verbunden ist oder eine Außenfläche AF des Gitters G und damit die flexible Struktur 5 bildet.
Dabei sind die Enden der Hebelelemente 5.3 am jeweiligen
Längselement 5.4 angelenkt. Hierzu sind an jedem Ende des Hebelelements 5.3 Gelenke 5.2 vorgesehen. Diese Gelenke 5.2 sind beispielsweise Festkörpergelenke 5.2.2, die monolithisch mit den Längselementen 5.4 beispielsweise durch eine Verjüngung oder Einkerbung 5.2.1 gebildet sind. Mittels des Gelenks 5.2 sind die Hebelelemente 5.3 relativ zum jeweiligen Längselement 5.4 um eine vertikale Drehachse VD schwenk- oder drehbar.
Da die Rautenaußenflächen der Hebelelemente 5.3, d.h. die äußeren Längselemente 5.4.2 einer Raute R, linear expandieren, können mehrere Rauten R mit ihren äußeren Längselementen 5.4.2 zu einem expandierenden Gitter G verbunden werden. Dabei können die Rauten R in Längsausdehnung des Strukturbauteils 1 in Reihe und in Querausdehnung nebeneinander angeordnet sein.
Expandiert das Gitter G und damit die flexible Struktur 5, bewegen sich die steuerbaren Längselemente 5.4.1 und damit die jeweiligen Mittelteile der Rauten R 90° zur Expansion. Steuert man die Bewegung der Mittelteile an, expandiert oder komprimiert das gesamte Gitter G und somit die flexible Struktur 5.
Die Rauten R und damit das Gitter G können beliebig skaliert werden, so dass es möglich ist, die Expansion oder Komprimierung und die Stabilität dem gewünschten Einsatz oder der gewünschten Anwendung des Strukturbauteils 1 anzupassen. Die flexible Struktur 5 ist somit nicht nur als Teil eines Sitzes S, sondern auch für andere Bauteile, wie Verkleidungen, Armlehnen, verwendbar.
Wird das Strukturbauteil 1 mit der inneren und zuvor beschriebenen flexiblen Struktur 5 für einen Sitz S, insbesondere einen Fahrzeug- oder Flugzeugsitz verwendet, wobei der komplette Sitz S aus einer monolithischen flexiblen Struktur 5 mit Strukturbereichen 1.1 bis 1.2 beispielsweise für ein Sitzteil 3 und eine Fußabstützung 4 gebildet ist, so kann die Expansion oder Komprimierung der monolithischen flexiblen Struktur 5 und somit eine Verstellung des Sitzes S in eine gewünschte Position P1 bis P3 durch eine Bewegung der Fußabstützung 4 zum Sitzteil 3 (in 2 bis 4 dargestellt) und/oder der Rückenlehne 2 zum Sitzteil 3 gesteuert werden.
Bewegt sich beispielsweise die Fußabstützung 4 (auch Fußablage oder Fußverlängerung genannt) zum Sitzteil 3 (auch Sitzkissen oder Sitzfläche genannt) aus der Position P1, zum Beispiel eine Sitzposition mit einer Anordnung der Fußabstützung 4 zum Sitzteil 3 in einem Winkel von 90 Grad, ist die flexible Struktur 5 expandiert. Das heißt, die Rauten R sind vollständig expandiert und geöffnet, wie in 2 dargestellt.
Umgekehrt ist die flexible Struktur 5 in die Position P2 oder P3, eine Komfortsitz- bzw. Liegeposition, gestellt, in welcher die Fußabstützung 4 zum Sitzteil 3 in einem Winkel von 45° bzw. in einer Ebene oder in einem Winkel von 0° angeordnet ist, dann komprimiert die flexible Struktur 5. Das heißt, die Rauten R sind teilweise komprimiert und geschlossen, wie in 3 bis 4 dargestellt. Die Rauten R sind vollständig geschlossen, wenn die flexible Struktur 5 eine durchgehende ebene Fläche bildet, wie dies in 5 und 6 dargestellt ist.
Das jeweilige Längselement 5.4 , insbesondere das steuerbare Längselement 5.4.1, aber auch die äußeren Längselemente 5.4.2 sind unterteilt, um den Knickpunkt KP für das Strukturbauteil 1 zu bilden. Mit anderen Worten: Die Längselemente 5.4 bilden Längshebel. In dem Bereich des Knickpunktes KP weist das jeweilige Längselement 5.4 ein Gelenk 5.2, insbesondere ein Festkörpergelenk, auf. Das Gelenk 5.2 weist zum Beispiel eine einseitige Verjüngung oder Einkerbung 5.2.1 auf, um im Knickpunkt KP eine horizontale Drehachse HD, die senkrecht zur Längsausdehnung des jeweiligen Längselements 5.4 verläuft, zu bilden.
Beispielsweise sind die Längselemente 5.4 bei dem Strukturbauteil 1 für den Sitz S im Übergangsbereich zwischen Rückenlehne 2 und Sitzteil 3 oder zwischen Sitzteil 3 und Fußabstützung 4 unterteilt und mit einem zugehörigen Gelenk 5.2, zum Beispiel einem Festkörpergelenk versehen.
Wenn man die Längshebel oder Längselemente 5.4 der Rauten R im Knickpunkt KP jeweils gegeneinander anordnet, kann der Weg, den die horizontale Drehachse HD vorgibt, die flexible Struktur 5 expandieren oder komprimieren lassen. Der linear expandierende Teil, insbesondere die äußeren Längselemente 5.4.2 der Rauten R und des Gitters G, hat seinen Knickpunkt KP näher an der eigentlichen horizontalen Drehachse HD der flexible Struktur 5.
Das steuerbare Längselement 5.4.1 hat seinen Schwenk- oder Knickpunkt KP weiter von der horizontalen Drehachse HD entfernt. Das hat zur Folge, dass die Expansion der flexiblen Struktur 5 und damit des Gitters G mit der Bewegung der Fußabstützung 4 zum Sitzteil 3 interagiert.
Zur Steuerung des steuerbaren Längselements 5.4.1 kann ein separater Antrieb 7 vorgesehen sein, um die Bewegung des steuerbaren Längselements 5.4.1 und daraus resultierend die Expansion oder Komprimierung der flexible Struktur 5 entsprechend zu steuern.
5 und 6 zeigen schematisch in perspektivischer Darstellung die flexible Struktur 5 im komprimierten Zustand, in welcher die flexible Struktur 5 eine weitgehend durchgehende ebene Fläche bildet. Die Rauten R sind weitgehend geschlossen und die gelenkig gelagerten Hebelelemente 5.3 sind im Wesentlichen parallel zu den Längselementen 5.4 angeordnet.
In 5 sind die Gelenke 5.2 mit horizontaler Drehachse HD im Knickpunkt KP als Festkörpergelenke 5.2.2 mit Einkerbungen 5.2.1 ausgebildet. Die Hebelelemente 5.3 sind schräg an die Glieder 5.1, insbesondere die Längselemente 5.4 angelenkt. Durch die schräg angelenkten Hebelelemente 5.3 sind die steuerbaren Längselemente 5.4.1 in horizontaler Richtung parallel zueinander und in vertikaler Richtung versetzt zu den äußeren Längselementen 5.4.2, die ebenfalls in horizontaler Richtung parallel zueinander angeordnet sind, angeordnet. Mit anderen Worten: Die steuerbaren Längselemente 5.4.1 sind im komprimierten Zustand der flexiblen Struktur 5 in einer anderen Ebene als die äußeren Längselemente 5.4.2 angeordnet.
6 zeigt eine Ausführungsform für eine flexible Struktur 5 im komprimierten Zustand mit einem Befestigungselement 8 für die bewegliche Befestigung der Abdeckung A (nicht dargestellt) an der flexiblen Struktur 5.
Das Befestigungselement 8 ist in Form einer Befestigungsschiene oder -nut im Bereich einer Oberkante entlang einer Längsausdehnung des jeweiligen Längselements 5.4 ausgebildet.
7A zeigt schematisch in perspektivischer Darstellung eine Ausführungsform für die flexible Struktur 5 mit dem Befestigungselement 8 und schräg angeordneten Hebelelementen 5.3 im expandierten Zustand und ohne Abdeckung A. Die Hebelelemente 5.3 sind jeweils schräg an den Längselementen 5.4 mittels der Gelenke 5.2 angelenkt. Die reihenförmige Anordnung von zueinander entlang eines mittleren, steuerbaren Längselements 5.4 gespiegelt angeordneten Rauten R sind durch Abstandselemente 9 voneinander beabstandet. Die Abstandselemente 9 sind beispielsweise Schaumpolster und erstrecken sich parallel zu der Längsausdehnung der äußeren Längselemente 5.4.2. Die Abstandselemente 9 können ebenfalls mit einem der Befestigungselemente 8 für die Abdeckung A versehen sein.
7B zeigt schematisch in perspektivischer Darstellung die flexible Struktur 5 gemäß 7A mit jeweils einem Befestigungselement 8 an den steuerbaren Längselementen 5.4.1 und den Abstandselementen 9. An den Befestigungselementen 8 ist die Abdeckung A derart befestigt, dass diese eine Bewegung der flexiblen Struktur 5 synchron mitmacht.
Die Abdeckung A ist insbesondere als ein äußeres Flächenelement 6 ausgebildet und dient beispielsweise bei dem Sitz S als Sitzfläche für einen Nutzer des Sitzes S. Die Abdeckung A umfasst zur synchronen Mitbewegung eine Polsterung 10 und ein die Polsterung 10 ab- oder überdeckendes Bezugselement 11. Das Bezugselement 11 ist durch Trennöffnungen 12 in der Polsterung 10 geführt und mit dem inneren Befestigungselement 8 verbunden. Beispielsweise weist das Bezugselement 11 freie Enden 11.1 auf, die durch die Trennöffnungen 12 geführt sind und mit einem Halter 11.2 versehen ist, der in dem Befestigungselement 8 form- oder kraftschlüssig gehalten ist, beispielsweise eingehakt, geklipst oder geklammert ist. Der Halter 11.2 kann hakenförmig ausgestaltet sein. Das Befestigungselement 8 kann eine korrespondierend ausgestaltete Befestigungs- oder Haltenut/- schiene aufweisen.
8A zeigt schematisch in Schnittdarstellung die flexible Struktur 5 mit den Befestigungselementen 8 und der daran befestigten Abdeckung A und schräg an den Längselementen 5.4 angelenkten Hebelelementen 5.3 im expandierten Zustand. Dabei sind die Befestigungselemente 8 nur an den steuerbaren Längselementen 5.4.1 angeordnet und befestigt.
Die Abdeckung A ist insbesondere als ein äußeres Flächenelement 6 ausgebildet und dient beispielsweise bei dem Sitz S als Sitzfläche für einen Nutzer des Sitzes S. Die Abdeckung A umfasst die kammerförmige Polsterung 10 und das die Polsterung 10 abdeckende Bezugselement 11. Das Bezugselement 11 ist durch Durchgangs- oder Trennöffnungen 12 in der Polsterung 10 mit dem innenliegenden Befestigungselement 8 verbunden.
Die Polsterung 10, insbesondere eine komprimierbare und expandierbare Schaumpolsterung, kann einteilig und durch die Trennöffnungen 12 gekammert ausgebildet sein. Alternativ kann die Polsterung 10 mehrteilig ausgebildet sein und einzelne Polsterelemente umfassen, wobei die Trennöffnungen 12 durch einen Freiraum zwischen zwei Polsterelementen gebildet ist.
Das Befestigungselement 8 ist mit der flexiblen Struktur 5 derart bewegungsgekoppelt, dass bei einer Expansion oder Komprimierung der flexiblen Struktur 5 die Polsterung 10 und das Bezugselement 11, zum Beispiel ein Stoff- oder Lederbezug, entsprechend verändert, insbesondere komprimiert oder expandiert werden bzw. bewegt werden. Mit anderen Worten: Mittels des Befestigungselements 8 sind die Polsterung 10 und das Bezugselement 11 ebenfalls bewegungsgekoppelt mit der flexiblen
Struktur 5. Dabei wird das Bezugselement 11 beim Expandieren der flexiblen Struktur 5 weg von der flexiblen Struktur 5 nach außen gedrückt, wie dies durch die Pfeile 13 in 8A dargestellt ist. Dadurch kann die Polsterung 10 linear in Richtung der Freiheitsgrade F1, F2 expandieren. Zum Expandieren der flexiblen Struktur 5 werden die steuerbaren Längselemente 5.4.1 linear angetrieben und entsprechend Antriebspfeil 14 linear bewegt, insbesondere in Richtung der Polsterung 10 geschoben oder gedrückt.
8B zeigt schematisch in Schnittdarstellung die flexible Struktur 5 mit den Befestigungselementen 8 und der daran befestigten Abdeckung A im komprimierten Zustand.
Beim Komprimieren der flexiblen Struktur 5 wird das Bezugselement 11 in Richtung der flexiblen Struktur 5 gemäß Zugpfeil 15 und somit nach innen gezogen, so dass die Polsterung 10 komprimieren kann. Zum Komprimieren der flexiblen Struktur 5 werden die steuerbaren Längselemente 5.4.1 linear angetrieben und entsprechend Antriebspfeil 14 linear bewegt, insbesondere weg von der Polsterung 10 bewegt, insbesondere gezogen.
Somit erfolgt die Straffung des Bezugselements 11 synchron mit der Expansions- oder Komprimierungsbewegung der flexiblen Struktur 5 und der Polsterung 10.
9A zeigt schematisch in vergrößerter Schnittdarstellung die flexible Struktur 5 mit dem Befestigungselement 8 und der daran befestigten Abdeckung A und den schräg angeordneten Hebelelementen 5.3 im expandierten Zustand.
9B zeigt schematisch in vergrößerter Schnittdarstellung die flexible Struktur 5 mit dem Befestigungselement 8 und der daran befestigten Abdeckung A und den schräg angeordneten Hebelelementen 5.3 im komprimierten Zustand.
Bezugszeichenliste

1: Strukturbauteil
1.1, 1.2: Strukturbereiche
2: Rückenlehne
3: Sitzteil
4: Fußabstützung
5: flexible Struktur
5.1: Glied
5.2: Gelenk
5.2.1: Einkerbung
5.2.2: Festkörpergelenk
5.3: Hebelelement
5.4: Längselement
5.4.1: Steuerbares Längselement
5.4.2: Äußeres Längselement
6: Flächenelement
7: Antrieb
8: Befestigungselement
9: Abstandselement
10: Polsterung
11: Bezugselement
11.1: freies Ende
11.2: Halter
12: Trennöffnung
13: Pfeil
14: Antriebspfeil
15: Zugpfeil
A: Abdeckung
AF: Außenfläche
HD: horizontale Drehachse
VD: vertikale Drehachse
G: Gitter
F1, F2: Freiheitsgrad
KP: Knickpunkt
P1-P3: Position
R: Raute
S: Sitz
R1, R2: Rotationsfreiheitsgrad

Claims

Strukturbauteil (1), umfassend zumindest - eine flexible Struktur (5) mit mindestens zwei Freiheitsgraden (F1, F2, R1, R2), insbesondere mindestens einem translatorischen Freiheitsgrad (F1, F2) und/oder mindestens einem Rotationsfreiheitsgrad (R1, R2), und - eine Abdeckung (A), die zumindest bereichsweise die flexible Struktur (5) abdeckend an dieser angeordnet ist, wobei die flexible Struktur (5) eingerichtet ist, zumindest linear zu expandieren oder zu komprimieren, und wobei die flexible Struktur (5) mit mindestens einem Befestigungselement (8) versehen ist, mittels welchem die Abdeckung (A) an der flexiblen Struktur (5) bewegungsgekoppelt gehalten ist.
Strukturbauteil (1) nach Anspruch 1, wobei die Abdeckung (A) mit der flexiblen Struktur (5) derart bewegungsgekoppelt ist, dass bei einer Expansion oder Komprimierung der flexiblen Struktur (5) eine Kontur der Abdeckung (A) entsprechend verändert, insbesondere komprimiert oder expandiert wird bzw. bewegt wird.
Strukturbauteil (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die flexible Struktur (5) eine Mehrzahl von Gliedern (5.1), Gelenken (5.2) und/oder Hebelelementen (5.3) umfasst, wobei die Hebelelemente (5.3) mittels der Gelenke (5.2) an den Gliedern (5.1) angelenkt sind, um in mindestens dem einen Freiheitsgrad (F1, F2, R1, R2) zu expandieren oder zu komprimieren.
Strukturbauteil (1) nach Anspruch 3, wobei das Befestigungselement (8) auf einer der Abdeckung (A) zugewandten Seite an einer Anzahl von Gliedern (5.1) angeordnet und befestigt ist.
Strukturbauteil (1) nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Gelenke (5.1) als Film- oder Bandgelenke ausgebildet sind.
Strukturbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 5, wobei die Glieder (5.1) als Antriebsglieder oder Bewegungsglieder ausgebildet sind.
Strukturbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest die flexible Struktur (5) als eine monolithische Struktur ausgebildet ist.
Sitz (S), umfassend mindestens zwei relativ zueinander bewegliche Sitzkomponenten, wobei der Sitz (S) ein Strukturbauteil (1) nach einem der Schutzansprüche 1 bis 7 umfasst, wobei bei einer Bewegung einer der Sitzkomponenten relativ zu der anderen Sitzkomponente die flexible Struktur (5) in eine expandierte Stellung oder in eine komprimierte Stellung bewegbar ist.
Sitz (S) nach Anspruch 8, wobei das Strukturbauteil (1) zumindest zwei Strukturbereiche (1.1, 1.2) umfasst, die miteinander um einen Knickpunkt (KP) schwenkbar gekoppelt sind.
Sitz (S) nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Abdeckung (A) beim Expandieren der flexiblen Struktur (5) weg von der flexiblen Struktur (5) gedrückt wird und expandiert und beim Komprimieren der flexiblen Struktur (5) in Richtung der flexiblen Struktur (5) gezogen wird und komprimiert.