DE10009940A1 - Polsterelement - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Polsterelement (1), auf dessen Oberseite (2) zumindest mittelbar der Körper einer Person zur Anlage bringbar ist und das mit der Unterseite (4) auf einem Trägerelement (5) abstützbar ist. Zur Erhöhung des Sitzkomforts ist auf der Unterseite (4) des Polsterelements (1) zumindest ein Federlement (7) angeordnet, dessen Vorspannung wahlweise veränderbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Polsterelement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Polsterelemente sind aus dem Stand der Technik bekannt und finden beispielsweise, jedoch keineswegs ausschließlich, zur Aufpolste­ rung von Fahrzeugsitzen Verwendung. Das Polsterelement wird dazu auf einem Sitzrahmen, das das Trägerelement bildet, befestigt und mit einem Bezugsstoff bezogen. Der Sitzkomfort in einem Fahrzeug wird maßgeb­ lich von den Eigenschaften der verwendeten Polsterelemente beeinflußt.

Nachteilig an den bekannten Polsterelementen ist es, daß deren Eigen­ schaften nach dem Einbau in das Fahrzeug nicht mehr gezielt veränderbar sind. Wird beispielsweise für ein sportliches Fahrzeug eine sehr straffe Charakteristik der Polsterelemente gewählt, ist eine nachträgliche wei­ chere Einstellung der Polsterelemente nicht möglich. Im Ergebnis muß der Hersteller deshalb bei der Auslegung der Polsterelemente einen Kompromiß zwischen verschiedenen Zielvorstellungen eingehen, wobei bestimmte Prioritäten, beispielsweise hoher Komfort oder Sportlichkeit, besonders zu berücksichtigen sind. Weiter ist es nachteilig, daß Verände­ rungen des Polsterelements durch Alterung des Polstermaterials nicht ausgeglichen werden können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Polsterelement vorzu­ schlagen, dessen Eigenschaften variabel veränderbar sind.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß ist auf der Unterseite des Polsterelements, d. h. auf der vom Körper einer aufzunehmenden Person abgewandten Seite, zumindest ein Federelement angeordnet, dessen Vorspannung wahlweise veränderbar ist. Im Ergebnis entsteht dadurch ein Polsterelement mit zumindest zwei übereinander angeordneten Schichten. Die Federungs- und Dämpfungsei­ genschaften der ersten, d. h. oberen. Schicht, werden von den Materialei­ genschaften des Materials bestimmt, aus dem das Polsterelement herge­ stellt ist. Dazu können beispielsweise Polyurethanschäume eingesetzt werden. Die Federungs- und Dämpfungseigenschaften der zweiten Schicht werden von den Eigenschaften des Federelements und der eingestellten Vorspannung bestimmt. Dabei ist zu beachten, daß sich das Federelement erst verformt und damit zur Einfederung beitragen kann, sobald die aufgebrachte Last die eingestellte Vorspannung übersteigt. Im Ergebnis entsteht also eine Polsterung, deren Federkennlinie durch die Wahl des Materials für das Polsterelement und das Federelement und durch die eingestellte Vorspannung bestimmt ist. Da die Vorspannung des Federe­ lements auch nach Einbau in das Polsterelement wahlweise veränderbar ist, können die Eigenschaften des Polsterelements insgesamt variabel eingestellt werden.

Eine besonders einfache Lösung ergibt sich dabei, wenn die Vorspannung des Federelements durch Einstellung des Benutzers veränderbar ist. Dazu kann beispielsweise ein Stellrad am Fahrzeugsitz vorgesehen sein, mit dem die Vorspannung des Federelements kontinuierlich oder stufenweise veränderbar ist.

Die Einstellung der Eigenschaften des Polsterelements sind im hohen Maße von den Vorlieben des jeweiligen Benutzers abhängig, so daß es besonders vorteilhaft ist, wenn die Vorspannung des Federelements in Abhängigkeit einer Memory-Funktion veränderbar ist. Derartige Memory- Funktionen sind in einer Vielzahl von Fahrzeugen bereits vorgesehen und dienen beispielsweise der benutzerabhängigen Einstellung der Sitzgeo­ metrie und der Rückspiegelausrichtung. Das Polsterelement muß dabei so mit Sensoren und Aktoren ausgestattet sein, daß der Benutzer eine von ihm bevorzugte Einstellung abspeichern und zu einem späteren Zeitpunkt durch Anwahl der Memory-Funktion wieder anfahren kann.

In manchen Fahrzeugen kann der Fahrer zwischen verschiedenen Fahrdy­ namikprogrammen wählen, durch die jeweils eine andere Fahrzeugcha­ rakteristik bestimmt ist. So können beispielsweise Fahrdynamikprogram­ me für eine sportliche oder - alternativ dazu - eine komfortbetonte Fahr­ zeugcharakteristik vorgesehen sein. Es ist deshalb vorteilhaft, wenn die Vorspannung des Federelements in Abhängigkeit eines wählbaren Fahr­ dynamikprogramms veränderbar ist, da dadurch die Eigenschaften des Polsterelements mit dem gewählten Fahrdynamikprogramm abstimmbar sind. So ist es denkbar, bei Wahl eines sportlichen Fahrdynamikpro­ gramms die Polsterung zu straffen und bei Wahl eines komfortbetonten Fahrdynamikprogramms eine eher weiche Polstereinstellung zu wählen.

In modernen Fahrzeugen werden eine Vielzahl von Parametern gemessen und verarbeitet, die den Zustand des Fahrzeugs bzw. die Umgebung des Fahrzeugs charakterisieren. Manche dieser Parameter, beispielsweise die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs, die Fahrbahneigenschaften oder die Temperatur innerhalb bzw. außerhalb des Fahrzeugs, können für den Sitzkomfort bzw. die Anforderungen an die Eigenschaften des Polstere­ lements von Bedeutung sein. Es ist deshalb sinnvoll, wenn die Vorspannung des Federelements in Abhängigkeit bestimmter Parameter pro­ grammgesteuert veränderbar ist. D. h. nach Messung der Parameter wird daraus programmgesteuert eine bestimmte Vorspannung des Federele­ ments abgeleitet. Nach welcher Funktionsvorschrift dabei die Parameter mit der Vorspannung des Federelements verbunden sind, ist von der Wahl des jeweiligen Parameters abhängig.

Es sind auch Regelkreise zur Regelung der Federungscharakteristik des Polsterelements denkbar. Dabei wird eine meßbare Größe des Polsterele­ ments, die für die Federungseigenschaften charakteristisch ist, als Regel­ größe definiert und mit einer vorgegebenen Sollgröße verglichen. Bei Abweichungen zwischen der Sollgröße und Regelgröße wird die Vorspan­ nung des Federelements, die als Stellgröße dient, solange verändert bis die Regeldifferenz ausgeregelt ist. Dadurch wird es beispielsweise möglich, bestimmte Fahrsituationen, beispielsweise die Fahrt über ein Kopfsteinpflaster oder die Fahrt auf einer Autobahn, in Bezug auf den Einfluß auf das Polsterelement zu erfassen und durch Veränderung der Vorspannung des Federelements auszugleichen.

Als Federelement kommen grundsätzlich alle Bauteile in Betracht, die bei Aufbringung einer Last mit zunehmenden Widerstand verformbar sind. Dazu können insbesondere alle federnden Werkstoffe eingesetzt werden.

Nach einer ersten Ausführungsform zur Konstruktion eines Federelements ist dieses in der Art eines mit Überdruck beaufschlagbaren Luftpolsters ausgebildet. In Abhängigkeit vom Druck im Luftpolster sind verschiedene Federungscharakteristiken möglich. Durch Wahl des jeweiligen Über­ drucks kann die Vorspannung des Luftpolsters verändert werden.

Nach einer zweiten Ausführungsform ist das Federelement aus Kunst­ stoff, insbesondere mit zellularer Struktur, hergestellt. Dabei kann es sich beispielsweise um einen Kunststoffschaum handeln, dessen Eigenschaften im nicht vorgespannten Zustand den Eigenschaften des Polsterelements entspricht.

Wird als Federelement ein komprimierbares Kunststoffbauteil verwendet, sind grundsätzlich viele Konstruktionslösungen denkbar, die eine Vor­ spannung des Kunststoffbauteils erlauben. Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird zur Vorspannung des Federelements ein Gehäuse verwendet, das im wesentlichen aus zwei gegeneinander verschiebbaren Schalen besteht. Das Federelement wird dabei zwischen den beiden Schalen angeordnet und kann durch Relativbewegung zwischen den beiden Schalen so zusammengedrückt werden, daß die gewünschte Vor­ spannung einstellbar ist.

Die zum Polsterelement weisende Schale des Gehäuses sollte dabei im wesentlichen formkomplementär an der Unterseite der Aussparung im Polsterelement anliegen, damit keine Hohlräume zwischen Federelement und Polsterelement entstehen.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die zum Polsterelement weisende Schale des Gehäuses zumindest geringfügig in eine Richtung, insbesondere in Richtung der Gewichtskraft, gegenüber dem Trägerelement verschiebbar am Trägerelement befestigt. Dadurch kann die obere Schale bei Belastung in Richtung der Belastung auswei­ chen, so daß im wesentlichen nur das Federelement und die darunter angeordnete untere Schale die Belastung tragen.

Damit sich das Federelement bei Belastung zumindest geringfügig ver­ formen kann, um sich an die Kontur der auf dem Polsterelement sitzenden Person anzupassen, kann die zum Polsterelement weisende Schale des Gehäuses im Kontaktbereich zwischen Gehäuse und Polsterelement zumindest bereichsweise verformbar ausgebildet sein.

Um ein Durchscheuern, Knarzen oder Quietschen bei der Benutzung des Polsterelements zu vermeiden, kann die zum Polsterelement weisende Schale des Gehäuses an der Außenseite eine im wesentlichen glattflächi­ ge Oberfläche aufweisen.

Um ein gutes Sitzklima herzustellen, ist es vorteilhaft, wenn die zum Polsterelement weisende Schale des Gehäuses luftdurchlässig ist.

Um das zwischen den beiden Schalen angeordnete Federelement vorspan­ nen zu können, kann die vom Polsterelement abgewandte Schale des Gehäuses gegenüber dem Trägerelement verstellbar gelagert werden. Durch die relative Verstellung der unteren Schale gegenüber dem Trä­ gerelement wird das Federelement gegen die fest am Trägerelement befestigte obere Schale gedrückt und dadurch die Vorspannung des Federelements erhöht.

Um die Stellbewegung der beweglich gelagerten Schale möglichst effek­ tiv auf das Federelement übertragen zu können, kann die vom Polsterele­ ment abgewandte Schale des Gehäuses vorzugsweise eine im wesentli­ chen steife Struktur aufweisen. Dadurch wird ein Ausweichen der Scha­ lenwandung unter dem aufgebrachten Druck vermieden und sogleich eine gleichmäßige Vorspannung des Federelements sichergestellt.

In welcher Art der Antrieb zur Einstellung der Federelementvorspannung erfolgt, ist grundsätzlich beliebig. Nach einer besonders einfachen Ausführungsform kann die Vorspannung des Federelements von Hand, beispielsweise durch Verstellung eines Stellrads oder Handknebels, eingestellt werden.

Zur Erhöhung des Komforts bei der Einstellung des Federelements kann eine elektrisch und/oder hydraulisch und/oder pneumatisch wirkende Antriebseinrichtung eingesetzt werden. Diese Antriebseinrichtung kann dann über eine entsprechend ausgebildete Bedienerkonsole, beispielswei­ se einen Drehschalter, zur Veränderung der Vorspannung angesteuert werden.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die obere und die untere Schale durch eine das Federelement durchgreifende Führungs­ stange verbunden. Der Abstand zwischen den Schalen ist dabei durch Einstellung eines auf der Führungsstange verstellbar zum Eingriff bring­ baren Begrenzungselements einstellbar. Dazu kann das Begrenzungsele­ ments beispielsweise als Stellmutter ausgebildet sein, die auf der Außen­ seite der unteren Schale zur Anlage kommen kann. Der Abstand kann dann durch verdrehen der Stellmutter auf einem Gewindegang der Füh­ rungsstange eingestellt werden.

Grundsätzlich können die erfindungsgemäßen Polsterelemente überall da Verwendung finden, wo ein möglichst hoher Komfort für die Benutzer gewünscht wird. So können die Polsterelemente beispielsweise in ent­ sprechend ausgebildeten orthopädischen Betten oder anderen orthopädi­ schen Einrichtungen eingesetzt werden. Nach einer bevorzugten Ausfüh­ rungsform werden die erfindungsgemäßen Polsterelemente an einem Fahrzeugsitz angeordnet. Dabei können an dem Fahrzeugsitz durchaus mehrere einzeln oder gemeinsam verstellbare Federelemente vorgesehen sein, so daß bestimmte Zonen des Fahrzeugsitzes gezielt eingestellt werden können.

An welchen Stellen des Fahrzeugsitzes ein Federelement angeordnet wird, ist grundsätzlich beliebig. Besonders vorteilhaft ist es, wenn zumindest im Hauptsitzbereich und/oder Lehnenbereich und/oder in den Seitenwül­ sten des Fahrzeugsitzes jeweils zumindest ein Federelement vorgesehen ist.

Die Verwendung der erfindungsgemäßen Federelemente in der Art einer Lordosenverstellung ist denkbar.

Grundsätzlich kann das Polsterelement aus jedem beliebigen Polsterwerk­ stoff hergestellt sein. Besonders vorteilhaft ist bei der Herstellung des Polsterelements die Verwendung von Kunststoff, insbesondere mit zellularer Struktur. Dabei ist es denkbar, Polsterelement und Federele­ ment aus identischen Werkstoffen herzustellen, so daß bei Einstellung der Vorspannung mit dem Wert Null eine Polsterung entsteht, deren Eigen­ schaften einer normalen Polsterung mit entsprechender Dicke entspricht.

Grundsätzlich kann das Federelement in jeder beliebigen Position auf der Unterseite des Polsterelements angeordnet sein. Besonders platzsparend ist es, wenn auf der Unterseite des Polsterelements zumindest eine Aussparung vorgesehen ist, in der das Federelement anordenbar ist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand lediglich eine Ausführungsform darstellender Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Polsterelement mit einem Federelement in einem ersten Vorspannungszustand;

Fig. 2 das Polsterelement gemäß Fig. 1 mit dem Federelement in ei­ nem zweiten Vorspannungszustand.

Man erkennt in Fig. 1 ein schematisch dargestelltes Polsterelement 1, das Teil eines nicht dargestellten Fahrzeugsitzes ist. Auf der Oberseite 2 des Polsterelements 1 kann der Fahrer des Fahrzeugs Platz nehmen, wobei das Gesäß des Fahrers im Hauptsitzbereich 3 des Polsterelements 1 zur Anlage kommt. Das Polsterelement 1 ist auf der Oberseite 2 mit einem nicht dargestellten Bezugsstoff bespannt.

Das Polsterelement 1 ist mit seiner Unterseite 4 auf einem Trägerelement 5, beispielsweise dem Rahmen eines Fahrzeugsitzes, abgestützt und befestigt. Auf der Unterseite 4 des Polsterelements 1 ist eine Ausneh­ mung 6 vorgesehen, in der ein Federelement 7 angeordnet ist. Das Fede­ relement 7 ist aus einem zellularen Kunststoff hergestellt und kann durch Aufbringung einer Last komprimiert werden.

Das Federelement 7 ist in einem Gehäuse angeordnet, das von einer oberen Schale 8 und einer unteren Schale 9 gebildet wird. Die obere Schale 8 ist mittels Schrauben 10 mit dem Trägerelement 5 verbunden. An den seitlichen Kanten der Schale 9 sind mehrere in der Art von Schiebehülsen 13 ausgebildete Ausnehmungen vorgesehen, die jeweils eine Schraube 10 umgreifen. Im unbelasteten Zustand des Polsterelements 1 liegen die Schiebehülsen 13 von unten an den Schraubenköpfen der schrauben 10 an und fangen die von der Vorspannung des Federelements 7 erzeugten Kräfte ab. Sobald das Polsterelement 1 belastet wird und die Belastung die Vorspannung des Federelements 7 übersteigt, so daß sich das Federelement 7 verformt, verschiebt sich die obere Schale entspre­ chend der Verformung des Federelements 7 nach unten, was durch die Richtungspfeile 14 in Fig. 1 angedeutet ist.

Die untere Schale 9 wird mit 4 Hubzylindern 11, von denen in Fig. 1 lediglich zwei dargestellt sind, gegenüber dem Trägerelement 5 abge­ stützt.

Wie man in Fig. 2 erkennt, können die Hubzylinder 11 in Richtung des Bewegungspfeils 12 nach oben ausgefahren werden, wodurch die untere Schale 9 gegenüber der oberen Schale 8 nach oben verschoben wird. Durch diese Stellbewegung wird das Federelement 7 zwischen den Scha­ len 8 und 9 zusammengepreßt und dadurch im Ergebnis die Vorspannung des Federelements 7 erhöht. Das in Fig. 2 dargestellte Polsterelement 1 ist durch eine schematisch dargestellte, im Hauptsitzbereich 3 angreifen­ de Kraft 15 belastet. Durch diese Belastung wird das Federelement 7 geringfügig verformt, so daß sich die obere Schale 8 ein Stück nach unten verschiebt.

Claims (24)

1. Polsterelement auf dessen Oberseite zumindest mittelbar der Körper einer Person zur Anlage bringbar ist und das mit der Unterseite auf einem Trägerelement abstützbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Unterseite (4) des Polsterelements (1) zumindest ein Fe­ derelement (7) angeordnet ist, dessen Vorspannung wahlweise verän­ derbar ist.

2. Polsterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung des Federelements (7) durch Einstellung des Benutzers veränderbar ist.

3. Polsterelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung des Federelements (7) in Abhängigkeit einer Memoryfunktion veränderbar ist.

4. Polsterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung des Federelements (7) in Abhängigkeit eines wählbaren Fahrdynamikprogramms veränderbar ist.

5. Polsterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung des Federelements (7) in Abhängigkeit be­ stimmter Parameter, insbesondere in Abhängigkeit der Geschwindig­ keit eines Fahrzeuges, in Abhängigkeit von der Fahrbahnbeschaffen­ heit oder in Abhängigkeit der Temperatur, programmgesteuert verän­ derbar ist.

6. Polsterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung des Federelements (7) als Stellgröße zur Rege­ lung der Federungscharakteristik des Polsterelements in einem Regel­ kreis veränderbar ist.

7. Polsterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement in der Art eines mit Überdruck beaufschlagba­ ren Luftpolsters ausgebildet ist.

8. Polsterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (7) aus Kunststoff, insbesondere mit zellularer Struktur, hergestellt ist.

9. Polsterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (7) in einem im wesentlichen aus zwei gegen­ einander verschiebbaren Schalen (8, 9) gebildeten Gehäuse angeord­ net ist.

10. Polsterelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Polsterelement (1) weisende Schale (8) des Gehäuses im wesentlichen formkomplementär an der Unterseite der Aussparung (6) im Polsterelement (1) anliegt.

11. Polsterelement nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Polsterelement (1) weisende Schale (8) des Gehäuses im Kontaktbereich zwischen Gehäuse und Polsterelement (1) zumindest bereichsweise verformbar ist.

12. Polsterelement nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Polsterelement (1) weisende Schale (8) des Gehäuses zumindest geringfügig in eine Richtung, insbesondere in Richtung der Gewichtskraft, gegenüber dem Trägerelement (5) verschiebbar am Trägerelement (5) befestigt ist.

13. Polsterelement nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Polsterelement weisende Schale (8) des Gehäuses an der Außenseite eine im wesentlichen glattflächige Oberfläche aufweist.

14. Polsterelement nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Polsterelement weisende Schale (8) des Gehäuses luft­ durchlässig ist.

15. Polsterelement nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Polsterelement (1) abgewandte Schale (9) des Gehäuses gegenüber dem Trägerelement (5) verstellbar gelagert ist.

16. Polsterelement nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Polsterelement (1) abgewandte Schale (9) des Gehäuses eine im wesentlichen steife Struktur aufweist.

17. Polsterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung des Federelements von Hand veränderbar ist.

18. Polsterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung des Federelements (7) durch eine mechanisch und/oder elektrisch und/oder hydraulisch und/oder pneumatisch wir­ kende Antriebseinrichtung (11) veränderbar ist.

19. Polsterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die obere und die untere Schale durch eine das Federelement durchgreifende Führungsstange verbunden sind, wobei der Abstand zwischen den Schalen durch Einstellung eines auf der Führungsstange verstellbar zum Eingriff bringbaren Begrenzungselements einstellbar ist.

20. Polsterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Polsterelement (1) an einem Fahrzeugsitz angeordnet ist.

21. Polsterelement nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest im Hauptsitzbereich (3) und/oder im Lehnenbereich und/oder in den Seitenwülsten des Fahrzeugsitzes jeweils zumindest ein Federelement (7) angeordnet ist.

22. Polsterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement in der Art einer Lordosenverstellung einsetzbar ist.

23. Polsterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Polsterelement (1), aus Kunststoff, insbesondere mit zellula­ rer Struktur, hergestellt ist.

24. Polsterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Unterseite (4) des Polsterelements (1) zumindest eine Aussparung (6) vorgesehen ist, in der ein Federelement (7) anorden­ bar ist.