CN100480095C - 车辆座椅 - Google Patents

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    • B60H2001/003—Component temperature regulation using an air flow

Abstract

本发明涉及一种车辆座椅以及与之相关的方法。本发明的车辆座椅包括至少一个风扇、至少一个使用表面和至少一个空气供给开口。所述风扇产生气流，其被导入布置在使用表面和空气供给开口之间的空气管。当车辆座椅朝向车辆行进方向时，风扇位于车辆座椅的侧面。

Description

车辆座椅
技术领域
本发明涉及一种根据所附权利要求前序部分的车辆座椅。尤其是机动车辆越来越多地配置舒适功能，因而例如在外部高温和/或太阳大量辐射的情况下更容易地使用它们。
背景技术
机动车辆中所谓空气调节座椅的使用已广泛已知，所述空气调节座椅以如下方式设置：使用表面，也就是使用者通常通过例如就座或者倚靠的方式接触的那些表面，以如下方式设置：它们的表面温度可以选择，尤其是允许冷却或者加热使用表面。关于这一点，使用表面的冷却通过导入车辆座椅中空气管中的气流实现的，所述气流确保热量从使用表面的表面被带走。
例如，德国实用新型DE 200 02 540 U1公开一种用于车辆座椅的座椅衬垫部件，其设置有透气材料的模制部件和布置在模制部件后侧的通风装置，其以上述方式设置以便冷却座椅衬垫部件的表面。但是，因为通风装置布置在座椅的后侧，所以这种类型的车辆座椅具有较大的结构体积，从它在车辆中的使用性来说是不利的，尤其是考虑到成本时。
发明内容
因而本发明基于提供一种车辆座椅的目的，该车辆座椅能调节温度，具有很小的结构体积或很小的结构深度，尤其是有关其靠背的厚度和其下部结构的整个高度。此外，通过车辆中的空调系统，本发明的目的是尽可能直接地从车辆内部传输温度受控制的空气，以便冷却空气调节座椅的座椅表面。另一个目的是尽可能将冷却使用表面的空气带到整个需要被冷却的表面，同时不需要额外的空气分配层，这进一步降低座椅的结构深度。此外，空气调节座椅以如下方式工作，一方面，快速冷却是可能的，但是另一方面，在处于“舒适温度”的车辆内部的“正常工作”过程中，过量冷却能力是不可能的，因此很大程度上避免了可能对使用者有害的过度冷却被。
这些目的根据本发明通过一种根据所附权利要求的车辆座椅来实现。为实现该目的，首先，一种车辆座椅，其具有通风器、使用表面以及空气供给开口，其中通风器产生在空气管中被导向的气流，所述空气管位于使用表面和空气供给开口之间，分为至少两个空气管臂，当车辆座椅沿着车辆行进方向定向时，通风器布置在车辆座椅的侧面。此外，一种车辆座椅，其具有使用表面以及空气供给开口，使用表面通过至少一个空气管连接到空气供给开口，空气管中设置有导向气流，沿着从空气供给开口起始到使用表面的方向空气管横截面逐渐减小。
本发明的另一个目的是一种用于控制车辆座椅的空气管中气流的热传递能力强度的方法，所述车辆座椅在车辆中使用，气流的热传递能力是车辆内部中测量的车辆实际温度是否高于车辆的预定理想温度的函数。通过该手段，座椅的空气调节功率可有利地由车辆内部温度控制。提供了优选实施例，其中气流强度作为气流的热传递能力强度的测量值使用。这是有利的，因为气流强度特别容易和明确的温度差值一起变化，影响热传递能力。此外还提供了优选方法实施例，其中不同强度的两种气流是可能的，仅仅当车辆实际温度大大超过车辆理想温度时，较强气流被设置，当车辆实际温度在车辆理想温度区域内，仅将气流强度设置在位于两种不同强度气流中较弱强度区域内。这有利地避免车辆座椅使用者被过度冷却，而这种过度冷却对其健康有不利影响。
附图说明
下面参考附图中表示的示例性实施例更加详细地解释本发明，其中：
图1和1a以细节放大和透视图的方式显示根据本发明的车辆座椅；
图2显示空气调节座椅的空气供给开口的两个详细视图；
图3和3a显示两个截面图，以便表示空气管和使用表面之间空气调节座椅的两个可选择的变化结构；
图4、4a、4b显示空气管的两个可选择实施例中部分空气管的截面图和处于“占用”状态的空气管的第二实施例的俯视图；
图5显示用于控制空气调节座椅的操作单元的示例；
图6、7和8显示温度图表、风扇转速图表和热流图表；
图9显示根据本发明的车辆座椅的靠背；
图10显示根据本发明的车辆座椅，其具有可被安装的不同可能性的通风器；
图11和12显示两个截面图，以便表示补偿元件，当给空气调节座椅的使用表面加载时，其对抗空气管横截面的减小，以及
图13显示具有两个根据本发明的空气调节座椅的车辆内部的示意图，以便表示空气运动。
具体实施方式
图1以透视图表示根据本发明的车辆座椅30。根据本发明，车辆座椅30或者简称为座椅30作为空气调节座椅30设置，包括例如靠背31和座椅部分32。靠背31具有例如靠背结构3和装饰(未用附图标记标注)。类似地，座椅部分32具有座椅部分结构(未用附图标记标注)和装饰(同样未用附图标记标注)。此外座椅30还具有通风器1，其在下面也被称为风扇1。根据本发明，风扇1安装在靠背结构3或者座椅部分结构的侧面。可作为选择的，风扇1也可固定到靠背31或者座椅部分32的装饰上。空气管5从风扇1通向使用表面71的各点处，部分使用表面71设置在靠背上，部分使用表面71设置在座椅部分。在图1的示例中，仅有单个风扇设置在靠背31上，为了供给座椅部分32的使用表面71，设置有柔性连接元件9，其构成空气管5的一部分，直接连接空气管5的分配部100。图1a表示座椅30的两个放大细节，其中座椅部分32的装饰和靠背31的装饰没有安装，因而可更好看到靠背结构3和将风扇1侧向安装到靠背结构3上的结构。
图2表示空气调节座椅的空气供给开口的两个详细视图。空气供给开口包括格栅4和通风筒2。空气供给开口2、4连接风扇1，在示例中，固定到靠背结构3的侧面(图2中未表示)。通风筒2在通风方面最优化。在示例中，风扇是作为吹式风扇设置，风扇1通过空气供给开口2、4吸入空气，将其吹入空气管5。格栅4也可选择地设置为透气织物，或者除格栅4之外透气织物可设置在空气供给开口2、4上，尤其用于“预过滤”被吹入空气管5的空气。当然，也可能使用吸式风扇代替吹式风扇；仅仅风扇的工作方向被旋转。
在所示示例性实施例中，只有一个风扇1或一个风扇模块固定到靠背结构3的侧面或者不同地固定到靠背装饰。这种与气袋模块类似的侧向结构使实现具有很小结构深度的空气调节座椅30成为可能，也就是靠背31的结构深度和座椅部分32的结构深度。根据本发明，风扇1也可放置在座椅部分结构的侧面。在两种情况下，空气管5中的气流都近似平行于使用表面71到达座椅30，也就是，例如平行于座椅部分32的座椅表面，因而减少流动损失，以致在相对于特定使用表面71的大致垂直流入方向上比较，使用更小的风扇1或者使用更少的风扇1是可能的。这种方式的进入气流也减少或者解决了因座椅30的“占用”状态和“未占用”状态之间座椅30的不同负载产生的声音问题。这是因为，当大量垂直进入气流到达特定使用表面71时，也就是气流被风扇1直接导入使用表面71时，也就是例如座椅表面，在未占用和占用座椅30之间空气管中的空气阻力产生剧烈波动，这些导致令人不悦和讨厌的噪音。
图3和3a表示两个截面图，以便表示空气管5和使用表面71之间空气调节座椅30的两个可选择的变型结构。根据本发明，空气管5从空气供给开口2、4开始被分成多个空气管臂。图3和3a以横截面表示每种情况下作为空气管5一部分的这种类型的两个空气管臂。根据本发明，空气管5的形状和空气管臂的形状例如通过以如下方式将泡沫材料51设置为适当的形状而实现：当泡沫材料51被另一层材料覆盖时形成空气管5。在根据图3的座椅30的第一变型结构中，例如座椅30的座椅加热系统6容纳其中的透气和穿孔层6设置在空气管5之上，也就是泡沫材料51之上。座椅30的透气顶层材料7或者顶层织物7设置在座椅加热系统6之上。座椅30的这种结构具有非常好的空气调节能力。在根据图3a的座椅30的第二变型结构中，与第一变型结构相反，例如用橡胶处理的毛织物或者间隔编织物制成的空气分配层8也设置在空气管5和座位加热系统6之间，帮助空气的良好分配。设置空气管5以致空气管臂非常纤细或分叉。通过该手段，空气管臂可以到达使用表面71的所有基本点。如果根据本发明，特别有利的是空气管5最细的臂被导入座椅装饰的侧面区域，也使得此处的使用者可能控制温度。因为第一变型结构，本发明因而不是绝对必须在空气管5上设置空气分配层8，但是本发明也使其完全可以省略(第二变型结构)。此外省略空气分配层8还具有减小座椅30的结构深度的优势。为了实现座椅30中的高空气通过量，必须在空气管上使用具有高空气通过能力的材料。因而应该是尽可能少的层数。在不要求座椅加热系统6的情况下，容纳座椅加热系统6的层6可由透气和穿孔非纺织材料或者相应的不同材料实现。座椅加热系统6或取代其的层6被粘性粘结到泡沫材料51的上侧，以便形成空气管上的支撑层6。该“桥效应”是必须的，以便避免顶层织物7塌陷到空气管5或其空气管臂中。
尤其是在空气分配层8中，使用用涂胶毛织物可帮助“桥效应”。
图4、4a显示空气管5的两个可选择实施例中沿着空气管5中空气流动方向的部分空气管5的截面图。为了实现具有足够冷却能力且仅具有单个风扇1的空气调节座椅30，必须在流动方面最优化空气管5。根据空气管5的第一实施例(图4所示)，空气管5的臂以如下方式设计：臂中的背压连续增加，因而一些空气流动到座椅表面71上。空气管5上的层结构在图4和4a中仅以示意性形式表示，同时覆盖空气管5的层没有附图标记。根据本发明，空气管5中背压的增加特别通过空气管5的横截面在从空气供给开口2、4到使用表面71的方向上的空气管臂中联系减小而实现，也就是在图4中由箭头52指示的空气流动方向上。图4通过示例表示沿着空气流动方向空气管5的不同点处空气管5的两个不同横截面面积53、54。在空气管5为矩形的情况下，所述形状如图4中示例所示，其空气管臂中空气管5的横截面的这种减小特别通过以下事实获得：空气管5的高度在空气流动方向上减小，宽度保持不变。
图4a表示空气管5的臂的第二实施例。在这种情况下，空气管5的上侧在其空气管臂中被非纺织织物局部封闭，仅在某个间隔处朝上敞开。封闭空气管5的点在图4a中用附图标记12表示。此外，还设置了透气覆盖层15或者其它装饰15。附图标记14表示座椅使用者的区域，例如他的臀部，其与座椅30的使用表面71接触。空气管5横截面的减小导致空气管5中压力升高。如果装饰15的压力阻力小于空气管5中的压力阻力，则空气沿着座椅表面的方向被导向。通过相对不透气的材料，例如非纺织织物12，其具有开口，也就是仅有部分为透气结构，空气管5中的压力增大能进一步加强。但是，为了不允许处于占用状态的座椅30中的空气阻力上升得太剧烈，通过空气管的压力限制部5a和横截面增加，所述横截面增加发生在通常不被使用者作为座椅表面使用的座椅表面的区域72中的压力限制部5a中，确保大量充足的空气能从座椅表面流出。在这点上，图4b表示处于被使用者14占用状态的空气管5的第二实施例的俯视图。
图5表示用于控制空气调节座椅30的操作单元40的示例。车辆内部温度的显示器41显示在左侧，用于座椅30温度的可能的调节器42设置在右侧，车辆的内部温度和车辆的座椅温度通常具有某个温度差值，通常车辆的内部温度大约21℃，车辆的座椅温度大约14℃，车辆的座椅温度可根据使用者的要求在某个界限内调整。
图6表示用于具有空气调节座椅30的车辆的冷却曲线的温度图表。图7表示风扇转速图表，图8表示热流图表。这些图表以所述顺序依次放置在前一个之下布置，描述温度410、风扇转速420和热流430的时间表。因而附图标记400代表的轴是时间轴。在每种情况下图表的时间起始点设置为附图标记401，描述车辆过热的状态，这种状态例如因为强烈的阳光照射。图6表示内部温度曲线412和座椅温度曲线413。内部被冷却，例如通过空调系统(未显示)，因而导致图6中时间表400中内部温度412的降低。同时，根据本发明的空气调节座椅30以及尤其是其风扇1在高功率下被启动，这可通过冷却阶段中风扇比较高的第一转速422证明，所述冷却阶段在所有的图表中由附图标记402表示。通过风扇比较大的第一转速422的作用，冷却阶段402中热传递能力430或者从座椅30到座椅30的使用者的热流430剧烈下降，直到它在冷却阶段402的端点处下降到大约为0，也就是，使用者不再由座椅30加热。当达到内部的内部舒适温度414附近的或者座椅30的座椅舒适温度415附近的舒适温度范围时，其同样大约发生在冷却阶段402的端点处，则风扇功率或者风扇转速420从其第一值422下降到风扇的第二转速423。按照时间表400的顺序，如果内部温度没有明确地超过内部舒适温度(例如因为阳光再次照射同时空调系统切断)，则风扇转速420只能在风扇第二转速423的范围424内变化。风扇转速420仅在风扇第二转速423的范围424内变化，是为了防止座椅30的使用者的过度冷却或者过冷却。因为每个人都有独特的温度敏感性，所以座椅30的使用者可以在预定宽度内通过改变座椅30的热传递能力因而改变热流430来改变座椅温度。热传递能力的变化也可基于来源于阳光传感器的传感器信号发生，所述传感器在图13中以附图标记416表示。根据本发明，座椅30的热传递能力的这种变化特别通过座椅30的空气管5中的气流强度变化实现，所述气流强度变化特别通过风扇转速在风扇第二转速423附近的范围424内的变化提供。因而风扇第一转速422对应于空气管5中气流的第一强度，风扇第二转速423对应于座椅30的空气管5中气流的第二强度。车辆的内部温度通常由图13所示的温度传感器411控制。在这种情况下，传感器411特别布置在车辆的中央控制台，或者布置在A或B柱上。该传感器411确定车辆的当前内部温度、“车辆的实际温度”、“车辆的理想温度”，所示车辆的实际温度与车辆的理想内部温度比较，所示车辆的理想温度由操作单元40设置。车辆的空调系统(未显示)接着通过这些温度值控制。
图9表示根据本发明的车辆座椅30的靠背31，所述座椅具有风扇1、连接元件9和用于供给座椅部分(图9中未显示)的分配部100。
图10表示根据本发明的车辆座椅30，其具有可被安装的不同的通风器1或者风扇模块。除了风扇1，也可能将风扇模块10、11安装在根据本发明的座椅中，风扇模块10、11包括例如一个风扇或者两个风扇。空气供给开口2、4接着通常被匹配到特殊位置。根据本发明，风扇模块10、11通过凸缘安装在座椅30侧面处的模块化结构中，风扇模块10、11由格栅4覆盖，格栅可以作为保护格栅。分支进入使用表面71区域的空气管5的空气管臂在图10中特别容易看见。
图11和12表示空气管5的臂的两个截面图，以便显示补偿元件13的作用，当空气调节座椅的使用表面71加载时，其对抗空气管5横截面的减小。因为处于占用状态时因使用者14的加载空气管5的横截面减小导致压力损失的增加，所以应尽可能避免空气管5的横截面减小。因为以下事实：补偿元件13作为泡沫网13安装在泡沫材料51的下侧或者座椅衬垫51的下侧，也就是在与使用表面71相对的空气管5的侧面上，在座椅30的占用状态时这些泡沫网13变形，而不是邻近使用表面71的空气管5或者空气管5的臂变形。图11表示在使用表面71未被占用情况下的状态：泡沫网13未大量变形。图12表示在使用表面71被占用情况下的状态：泡沫网13大量变形。
图13描述具有两个根据本发明的空气调节座椅30的车辆内部的示意图，以便表示空气运动。风扇模块10、11在图13中布置在两个车辆座椅30的靠背侧面，所示两个车辆座椅彼此相邻布置。风扇模块优选地布置在座椅30的车辆内侧，也就是朝向车辆内部的座椅30的侧面。气袋模块例如设置在车辆座椅的外侧，因此将风扇模块10、11设置在座椅30的内侧避免了空间问题。在气袋模块没有设置在座椅30外侧的情况下，风扇1或者风扇模块10、11也可设置在外侧。也可能是在侧向，也就是优选地在座椅的内侧，将风扇1固定在靠背31和座椅30的座椅部分32上。在这种情况下，固定到靠背31的风扇1优选地使靠背31通风，固定到座椅部分32的风扇1使座椅部分32通风。当风扇1布置在座椅30侧面时，由车辆空调系统提供的冷却空气从空气喷嘴(图13中仅提供箭头)传输到座椅30的空气供给开口2、4，以及从那儿传输到使用表面71，尤其是座椅表面。座椅表面的冷却允许热量远离占用者进入座椅。通过将风扇1或者风扇模块10、11布置在车辆乘客舱内侧的座椅30的侧面，来自空调系统、降低车辆内部温度的冷却和干燥空气以特别简单和直接的方式供给到座椅，因而供给到使用者。相反，在风扇1布置在座椅30下方或者靠背31的密封区域内的情况下，提供用于冷却座椅的低温空气仅在稍后才可能。通过导致的车辆内部温度和车辆座椅温度的密切联系，座椅30的空气调节能力可以特别简单的方式由车辆内部温度控制。如上所述，风扇功率或者座椅30的风扇转速因而以简单的方式由通常出现在车辆中的空调系统控制，因而车辆的使用者坐在舒适的温度范围内，对健康有不利影响的过冷却是不可能的。
温度传感器411和阳光传感器416连续测量车辆中出现的热负荷，将其与车辆的理想内部温度比较。如果车辆内部温度的实际值大于理想值，则增加空调系统的功率，也就是更多或更冷的空气被传输到车辆内部。
当车辆停放时，车辆内部尤其因为强烈的阳光照射而加热，也就是车辆内部温度增加，座椅表面尤其被加热。在该加热过程中，温度成层在车辆内部形成，顶衬区域比车辆的地板区域更热。在阳光照射作用下，尤其是直接的阳光照射，尤其是座椅表面的温度变得非常高，尤其是在座椅表面有黑色皮革罩的情况下温度更高。即使在处于驻车状态的车辆中该座椅温度现在也被降低。当温度传感器411测量的内部温度超过某个界限值时，或者如果阳光传感器416测量到高的阳光照射，则规定空气调节座椅的风扇1开始运行。与座椅表面高温相比风扇区域中较低的空气温度导致热量从热的座椅表面移除，座椅表面温度降低。如果在空调系统或者另外的冷却单元被启动，即使车辆处于驻车状态，该冷却效果仍尤其有效，因此车辆内部可获得冷却空气。
附图标记列表
1        风扇
2、4     空气供给开口
3        靠背结构
5        空气管
5a       压力限制部
6        座椅加热系统
7        顶层织物
8        空气分配层
9        连接元件
10、11   风扇模块
12       封闭点
13       补偿元件
14       使用者
15       装饰
30       车辆座椅
31       靠背
32       座椅部分
40       操作单元
41       显示器
42       座椅温度的可能的调节器
51       泡沫材料
52       空气流动方向
53、54   横截面面积
71       使用表面
72       不作为座椅表面使用的区域
100      分配部
400      时间轴
401      时间起始点
402   冷却阶段
410   温度
411   温度传感器
412   内部温度曲线
413   座椅温度曲线
414   内部舒适温度
415   座椅舒适温度
416   阳光传感器
420   风扇转速
422   风扇第一转速
423   风扇第二转速
424   设置在风扇第二转速附件的范围
430   热流

Claims (16)

1、一种车辆座椅(30)，其具有至少一个通风器(1)、至少一个使用表面(71)以及至少一个空气供给开口(2，4)，车辆座椅(30)具有带靠背结构(3)和/或靠背装饰的靠背(31)，其中设置通风器(1)以产生在空气管(5)中被导向的气流，所述空气管位于使用表面(71)和空气供给开口(2，4)之间，分为至少两个空气管臂，当车辆座椅(30)朝着车辆行进方向时，通风器(1)布置在靠背结构(3)的侧面和/或靠背装饰的侧面，其中空气管(5)横截面的减小设置在沿着从空气供给开口(2，4)起始到使用表面(71)的方向。
2、一种车辆座椅(30)，其具有至少一个通风器(1)、至少一个使用表面(71)以及至少一个空气供给开口(2，4)，其中设置通风器(1)以产生在空气管(5)中被导向的气流，所述空气管位于使用表面(71)和空气供给开口(2，4)之间，分为至少两个空气管臂，进入车辆座椅(30)的空气管(5)中的气流被导向近似平行于使用表面(71)，其中空气管(5)横截面的减小设置在沿着从空气供给开口(2，4)起始到使用表面(71)的方向。
3、如权利要求2所述的车辆座椅(30)，其特征在于，车辆座椅(30)具有带靠背结构(3)和/或靠背装饰的靠背(31)，通风器(1)布置在靠背结构的侧面和/或靠背装饰的侧面。
4、如权利要求2和3任一项所述的车辆座椅(30)，其特征在于，车辆座椅(30)具有带座椅部分结构和/或座椅部分装饰的座椅部分(32)，通风器(1)布置在座椅部分结构的侧面和/或座椅部分装饰的侧面。
5、如权利要求1或2所述的车辆座椅(30)，其特征在于，气流方向被设置为或者从空气供给开口(2，4)到使用表面(71)，或者从使用表面(71)到空气供给开口(2，4)。
6、一种车辆座椅(30)，其具有至少一个使用表面(71)以及至少一个空气供给开口(2，4)，使用表面(71)通过至少一个空气管(5)连接空气供给开口(2，4)，空气管(5)中设置有导向气流，其特征在于，空气管(5)横截面的减小设置在沿着从空气供给开口(2，4)起始到使用表面(71)的方向。
7、如权利要求6所述的车辆座椅(30)，其特征在于，空气管(5)沿着从空气供给开口(2，4)起始到使用表面(71)的方向以如下方式出现分支：空气管(5)分布在整个使用表面(71)上。
8、如权利要求6和7任一项所述的车辆座椅(30)，其特征在于，至少在空气管(5)的子区域中横截面基本为矩形，具有恒定的宽度，以及通过减小子区域中空气管(5)的高度而减小空气管(5)横截面。
9、如权利要求6所述的车辆座椅(30)，其特征在于，至少在空气管(5)的子区域，沿着从空气供给开口(2，4)起始到使用表面(71)的方向，空气管(5)中的背压连续增加。
10、如权利要求6所述的车辆座椅(30)，其特征在于，补偿元件(13)以如下方式设置在与使用表面(71)相对的空气管(5)的侧面：当使用表面(71)被加载时，由于补偿元件变形，能对抗空气管(5)横截面的减小。
11、如权利要求6所述的车辆座椅(30)，其特征在于，气流被用于冷却使用表面(71)。
12、如权利要求6所述的车辆座椅(30)，其特征在于，气流的热传递能力(430)的强度作为车辆内部中测量的车辆实际温度是否高于车辆的预定理想温度的函数设置。
13、如权利要求12所述的车辆座椅(30)，其特征在于，气流强度(420)作为气流的热传递能力(430)强度的测量值设置。
14、一种用于控制如前述权利要求任一项所述的车辆座椅(30)的空气管(5)中气流的热传递能力(430)的强度的方法，所述车辆座椅在车辆中使用，其特征在于，气流的热传递能力(430)作为车辆内部中测量的车辆实际温度是否高于车辆的预定理想温度的函数设置。
15、如权利要求14所述的方法，其特征在于，气流强度作为气流的热传递能力(430)强度的测量值使用。
16、如权利要求14或15所述的方法，其特征在于，设置气流第一强度(422)和气流第二强度(423)，气流第一强度(422)大于气流第二强度(423)，当车辆实际温度略微超过或者没有超过车辆理想温度时，气流第二强度(423)被设置，仅仅当车辆实际温度显著超过车辆理想温度时，气流第一强度(422)被设置。
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