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Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug umfassend wenigstens einen Fahrzeugsitz mit einer Polsterung, die einen Hohlraum oder mehrere Hohlräume aus fluiddichtem Material umfasst, wobei der Sitz oder das Kraftfahrzeug eine Füllvorrichtung umfasst, die dazu eingerichtet ist, ein erstes Fluid in den Hohlraum oder die Hohlräume einzubringen. Daneben betrifft die Erfindung einen Fahrzeugsitz für ein Kraftfahrzeug.
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Die Polsterung eines Fahrzeugsitzes erfolgt typischerweise dadurch, dass Schaumstoff oder ein anderes relativ weiches, elastisches Material auf den Sitz aufgebracht wird. Hierbei werden mittlerweile typischerweise Lastverteilungen für eine Vielzahl von möglichen Insassen, insbesondere für Insassen mit unterschiedlichen Gewichten, simuliert und es wird eine Polsterung gewählt, die einen möglichst guten Sitzkomfort für möglichst viele Insassen ermöglicht. Während hierdurch in der Regel ein guter Sitzkomfort erreicht wird, sind dem Ansatz gewisse Grenzen gesetzt, da einerseits eine gewünschte Härte einer Polsterung bis zu einem gewissen Grad von persönlichen Vorliegen eines einzelnen Insassen abhängt und andererseits mit einer fest installierten Polsterung typischerweise kein optimales Sitzgefühl für alle Insassen erreicht werden kann.
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Es ist daher prinzipiell bekannt, als Teil eines Sitzpolsters Luftkissen zu nutzen, die in Abhängigkeit von Insassenwünschen befüllt werden können. Ein Beispiel für eine solche Verstellanordnung ist beispielsweise in der Druckschrift
DE 10 2012 203 480 B4 offenbart. Dort wird durch ein Befüllen einer jeweiligen Blase mit Druckluft deren Volumen vergrößert, so dass hierdurch die Kontur einer Sitzlehne bzw. Sitzfläche verändert werden kann. Dieses Vorgehen führt dazu, dass in der jeweiligen Blase nach dem Befüllen ein abgeschlossenes Luftvolumen vorliegt und die Polsterwirkung durch die Kompressibilität der dort aufgenommenen Luft erreicht wird. Hierdurch resultiert, letztlich ähnlich wie bei einer Luftmatratze, ein elastisches Rückfedern des Insassen, wenn sich dieser auf einem solchen Sitz bewegt. Da dies häufig als unangenehm empfunden wird, werden entsprechende Anpassungen eher für kleine Blasen genutzt, die die Sitzkontur geringfügig anpassen, da entsprechende Federwirkungen in diesem Fall nur eingeschränkt auftreten. Somit ist das beschriebene Vorgehen jedoch beispielsweise nur bedingt geeignet, die gesamte Polsterung oder zumindest größere Teile der Polsterung eines Sitzes durch entsprechende Luftpolster zu ersetzen.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Möglichkeit anzugeben, einen Fahrzeugsitz zu polstern, die einerseits die Anpassung der Polsterung an Insassenwünsche oder andere erfasste Parameter und andererseits ein angenehmeres Sitzgefühl ermöglicht.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art gelöst, wobei die Füllvorrichtung einen Vorratsbehälter umfasst, wobei in dem Vorratsbehälter eine Blase aus einem fluiddichten elastischen Material angeordnet ist, womit durch Veränderung des Volumens der Blase das außerhalb der Blase liegende Restvolumen des Vorratsbehälters ebenfalls verändert wird, wobei das Restvolumen und der Hohlraum oder die Hohlräume Teil eines fluiddicht abgeschlossenen Fluidvolumens sind, wobei die Füllvorrichtung eine Fördereinrichtung umfasst, die dazu eingerichtet ist, dass erste Fluid oder ein zweites Fluid aus einem außerhalb des Fluidvolumens liegenden Außenraum in die Blase zu fördern und somit den Druck in der Blase zu erhöhen.
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Durch das beschriebene Vorgehen wird erreicht, dass bei einer Kompression des jeweiligen Hohlraums durch eine Bewegung des Fahrzeuginsassen das erste Fluid zumindest teilweise zurück in den Vorratsbehälter bzw. das Restvolumen strömen und dort die Blase verformen kann, um den Druckunterschied zwischen dem Blaseninnenraum und dem Restvolumen auszugleichen. Da das Fluid hierbei z.B. durch das Restvolumen und die Blase verbindende Fluidleitungen und optional auch durch Drosseln oder Ähnliches fließen kann, resultiert hieraus eine Bedämpfung der Verformung des Hohlraums und somit eine deutliche Reduzierung der eingangs erläuterten problematischen Rückfederwirkung.
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Zugleich wird bei Nutzung eines festen Gasvolumens in der Blase bzw. eines definierten Drucks in der Blase erreicht, dass dies der Kompression bei einem Rückströmen des ersten Fluids in das Restvolumen eine Federwirkung entgegensetzt und somit mit zunehmender Kompression des jeweiligen Hohlraum die Härte des Polsterung federähnlich zunimmt. Somit wird ein ähnliches Verhalten der Polsterung erreicht, wie es bei einer Nutzung von Schaumstoff oder Ähnlichem als Polsterung erreicht wird. Durch Einstellung des Drucks bzw. der Gasmenge in der Blase ist es jedoch zugleich möglich, den Druck im Fluidvolumen und somit die Härte der Polsterung bedarfsgerecht einzustellen, beispielsweise in Abhängigkeit eines Insassengewichts und/oder in Abhängigkeit von Insassenvorlieben.
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Hierbei ist es prinzipiell möglich, dass in der Blase und in dem Fluidvolumen das gleiche Fluid genutzt wird. Die erreichte Verbesserung des Sitzkomforts wird in diesem Fall durch die innere und äußere Reibung des Fluids beim Strömen zwischen dem Hohlraum und dem Restvolumen erreicht. Beispielsweise kann als Fluid ein Gas, insbesondere Luft, verwendet werden.
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Der Sitzkomfort kann unter Umständen jedoch weiter verbessert werden, wenn als erstes Fluid im Fluidvolumen und als zweites Fluid, das in die Blase eingebracht wird, unterschiedliche Fluide verwendet werden. Insbesondere kann als erstes Fluid eine Flüssigkeit, insbesondere eine hochviskose Flüssigkeit, wie beispielsweise ein Gel, verwendet werden. Hierdurch kann das Verhalten der Polsterung weiter an bekannte Schaumstoffpolsterungen und Ähnliches angeglichen werden, womit der bekannte Sitzkomfort für den Insassen erreicht wird, obwohl eine Verstellung der Polsterungshärte aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung möglich ist. Das zweite Fluid kann beispielsweise Luft sein, wobei z.B. der Fahrzeuginnenraum als Außenraum verwendet werden kann, aus dem die Luft angesaugt wird.
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Die Polsterung kann vollständig oder auch nur in bestimmten Abschnitten durch den Hohlraum oder die Hohlräume gebildet werden. Beispielsweise kann an der Sitzlehne im Lendenbereich eines Insassen bzw. auf der Sitzfläche im Bereich des Beckenknochens jeweils wenigstens ein entsprechender Hohlraum angeordnet sein, um eine Anpassung des Polsterungsverhaltens durch das beschriebene Vorgehen zu ermöglichen. Diese Bereiche sind für den Sitzkomfort besonders relevant. Die verbleibenden Bereiche der Polsterung können wie üblich gepolstert sein. Eine Ausbildung der gesamten Polsterung durch entsprechende Hohlräume, beispielsweise durch Blasen aus elastischem oder auch nahezu unelastischem Material kann es beispielsweise ermöglich, einen sehr leichten Fahrzeugsitz bereitzustellen.
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Der jeweilige Hohlraum kann durch eine einzelne Kammer oder auch mehrere untereinander verbundene Kammern gebildet werden.
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Das Fluidvolumen kann neben dem wenigstens einen Hohlraum und dem Restvolumen Fluidleitungen umfassen, die einen jeweiligen Hohlraum mit dem Restvolumen verbinden. Daneben können in dem Fluidvolumen auch Ventile und/oder Drosseln und/oder Pumpen oder andere Fördereinrichtungen oder Umwälzeinrichtungen angeordnet sein, um beispielsweise eine Druckverteilung bzw. eine Fluidverteilung innerhalb des Fluidvolumens beeinflussen zu können. Das Fluidvolumen kann ergänzend oder alternativ Sperreinrichtungen, z.B. Sperrventile, umfassen, um zumindest vorübergehend eine Verbindung der Hohlräume bzw. zumindest von einigen der Hohlräume untereinander, insbesondere auch eine Verbindung über den Vorratsbehälter bzw. das Restvolumen, zu trennen. Beispielsweise können genutzte Regelventile vollständig verschließbar sein und/oder separate Sperrventile genutzt werden. Sperrventile oder andere Sperreinrichtungen können in einer den jeweiligen Hohlraum mit dem Restvolumen verbindenden Fluidleitung vorzugsweise relativ nahe an dem Hohlraum angeordnet sein. Durch Nutzung wenigstens einer Sperreinrichtung kann beispielsweise ein Strömen des ersten Fluids zwischen links und rechts an dem Fahrzeugsitzes angeordneten Hohlräumen unterdrückt werden.
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Eine Trennung eines oder mehrerer Hohlräume von dem Restvolumen durch eine Sperreinrichtung kann auch verwendet werden, um Massage- bzw. Mobilisierungsfunktionen zu implementieren. Wie später noch erläutert werden wird, kann z.B. zur Implementierung einer Massage- bzw. Mobilisierungsfunktion auch eine Druckbeaufschlagung der Blase gemäß einem vorgegebenen Muster erfolgen. Auch hierbei können selektiv, insbesondere mit vorgegebener zeitlicher Abfolge, die Hohlräume durch eine jeweilige Sperreinrichtung von dem Vorratsbehälter bzw. dem Restvolumen getrennt werden, z.B. um links und rechts am Sitz angeordnete Hohlräume abwechselnd mit höheren Fluidvolumina bzw. Drücken zu beaufschlagen.
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Unter einem fluiddichten Material wird ein Material verstanden, das zumindest bezüglich des ersten Fluids und, soweit ein zweites Fluid verwendet wird, bezüglich des zweiten Fluids fluiddicht ist, also das erste bzw. das zweite Fluid nicht durch das Material hindurchlässt. Insbesondere kann ein fluiddichtes Material auch luftdicht sein. Unter einem elastischen Material kann beispielsweise ein Material mit einem Elastizitätsmodul von weniger als 10 GPa, insbesondere von weniger als 5 GPa oder weniger als 2 GPa, verstanden werden, beispielsweise ein Gummi oder ein Elastomer.
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Der Vorratsbehälter selbst kann starr sein, so dass das Volumen des Restvolumens ausschließlich von dem Volumen der Blase abhängt. Beispielsweise kann der Vorratsbehälter ein Elastizitätsmodul aufweisen, das wenigstens um den Faktor 5 oder wenigstens um den Faktor 10 größer ist als das Elastizitätsmodul der Blase. Die Hohlräume können insbesondere aus einem elastischen Material gebildet sein, so dass insbesondere erreicht werden kann, dass im normalen Betrieb das Fluidvolumen vollständig durch das erste Fluid befüllt ist und, beispielsweise bei einer Nutzung einer Flüssigkeit, keine oder nur vernachlässigbar kleine Gasblasen im Fluid vorhanden sind. Bei dem Außenraum kann es sich beispielsweise um den Fahrzeuginnenraum, das Fahrzeugumfeld oder auch einen abgeschlossenen Behälter handeln.
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Die Fördereinrichtung kann insbesondere eine Pumpe sein. Die Fördereinrichtung kann zusätzlich dazu eingerichtet sein, das erste bzw. das zweite Fluid aus der Blase heraus zu fördern. Alternativ kann eine zusätzliche Ablassvorrichtung, beispielsweise ein Ventil, genutzt werden, um die Menge des ersten bzw. des zweiten Fluids in der Blase und somit den Druck innerhalb der Blase zu reduzieren.
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Die Füllvorrichtung kann einen Drucksensor zur Erfassung des Drucks in der Blase umfassen, wobei eine Steuereinrichtung des Kraftfahrzeugs oder der Füllvorrichtung dazu eingerichtet ist, die Fördereinrichtung in Abhängigkeit des durch den Drucksensor erfassten Drucks anzusteuern. Der Drucksensor kann innerhalb der Blase selbst angeordnet sein, jedoch auch innerhalb eines weiteren Fluidvolumens, das den Innenraum der Blase umfasst, also beispielsweise in einer Zuleitung, die die Fördereinrichtung, also beispielsweise eine Pumpe, mit der Blase verbindet. Durch ein Einstellen des Drucks innerhalb der Blase kann vorgegeben werden, welche Gegenkraft einem Komprimieren der Blase durch das erste Fluid im Restvolumen entgegenwirkt, wenn das erste Fluid in das Restvolumen zurückströmt. Somit wird hierdurch letztlich die Härte der Polsterung vorgegeben.
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Insbesondere kann die Steuereinrichtung in einem ersten Betriebsmodus dazu eingerichtet sein, den Druck in der Blase auf einen vorgegebenen Druckwert zu steuern oder zu regeln. Dies kann beispielsweise vor Fahrtbeginn oder zu bestimmten Zeiten während der Fahrt erfolgen, z.B. um eine über den Druck vorgegebene Fluidmenge in die Blase einzubringen und somit das Elastizitätsverhalten der Blase für den weiteren Betrieb zu definieren.
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Die Steuereinrichtung kann derart eingerichtet sein, dass sie nach Erfassung einer Bedieneingabe eines Fahrzeuginsassen an einem Bedienmittel des Kraftfahrzeugs oder nach Erfassung der Belegung des Fahrzeugsitzes durch den Fahrzeuginsassen für ein vorgegebenes Zeitintervall oder bis eine von dem erfassten Druck abhängige Moduswechselbedingung erfüllt ist, in dem ersten Betriebsmodus betrieben wird und nach Ende des Zeitintervalls oder bei Erfüllung der Moduswechselbedingung in einen zweiten Betriebsmodus wechselt und in dem zweiten Betriebsmodus oder bei dem Wechsel von dem ersten in den zweiten Betriebsmodus ein Verschlussmittel der Füllvorrichtung ansteuert, dass ein die Blase umfassendes weiteres Fluidvolumen gegenüber dem Außenraum fluiddicht verschließt. Beispielsweise kann somit nach dem Setzen des Fahrzeuginsassens, einem Betätigen der Zündung, einer Bedienhandlung zur Einstellung der Polsterhärte und somit eines gewünschten Drucks oder Ähnlichem zunächst ein gewünschter Solldruck eingeregelt werden und anschließend die Blase über das Verschlussmittel verschlossen werden, um die Fluidmenge in der Blase bzw. einem die zweite Blase umfassenden Fluidvolumen konstant zu halten.
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Aufgrund des dann in der Blase befindlichen konstanten Fluidvolumen wirkt diese federähnlich, das heißt bei zunehmender Komprimierung der Blase aufgrund eines Rückströmens von erstem Fluid in das Restvolumen werden diesem Rückströmen zunehmend höhere Gegenkräfte entgegengesetzt, so dass die Polsterung bei zunehmendem Komprimieren der Hohlräume härter wird.
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Als Verschlussmittel kann beispielsweise ein Ventil verwendet werden. Vorzugsweise wird ein Regelventil oder Ähnliches genutzt, so dass eine Steuerung des Verschlussmittels auch genutzt werden kann, um kontrolliert das erste oder zweite Fluid aus der Blase abzulassen. Alternativ ist eine Abführung des ersten bzw. zweiten Fluids beispielsweise auch dadurch möglich, dass die Fördereinrichtung, beispielsweise eine Pumpe, umgekehrt betrieben wird, um Fluid aktiv aus der Blase zu entfernen.
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Die Moduswechselbedingung kann beispielsweise dann erfüllt sein, wenn die Differenz des aktuellen erfassten Drucks bzw. eines Mittelwertes des erfassten Drucks von dem vorgegebenen Druckwert über ein vorgegebenes Zeitintervall kleiner als ein Grenzwert ist oder Ähnliches, also z.B. wenn die Druckmesswerte indizieren, dass der Druck auf den vorgegebenen Druckwert gesteuert oder geregelt ist.
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Der vorgegebene Druckwert kann in Abhängigkeit der oder einer Bedieneingabe des Fahrzeuginsassen und/oder in Abhängigkeit eines über einen Sensor des Fahrzeugsitzes ermittelten Gewichts des Fahrzeuginsassen und/oder in Abhängigkeit eines vor Beginn der Steuerung oder Regelung des Drucks auf den vorgegebenen Druck erfassten Druckwertes erfolgen. Eine Abhängigkeit von einer Bedieneingabe kann beispielsweise vorteilhaft sein, um es einem Fahrzeuginsassen zu ermöglichen, eine gewünschte Härte der Polsterung einzustellen bzw. eine aufgrund von anderen Parametern ermittelte Härte und somit den vorgegebenen Druckwert an seine Wünsche anzupassen. Dies kann beispielsweise durch einen Drehregler, über ein Menüsystem, das beispielsweise touchscreenbasiert sein kann, oder Ähnliches erfolgen. Entsprechende Einstellungen können auch benutzerspezifisch gespeichert werden und Benutzer können beispielsweise anhand von genutzten Fahrzeugschlüsseln, mithilfe einer Gesichtserkennung oder Ähnlichem erkannt werden, um bei einer erneuten Nutzung des Kraftfahrzeugs durch den gleichen Nutzer entsprechende Voreinstellungen erneut zu nutzen.
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Wie bereits eingangs erwähnt kann es besonders relevant sein, die Härte einer Polsterung und somit den Druck in der Blase in Abhängigkeit eines Insassengewichts vorzugeben. So kann beispielsweise verhindert werden, dass schwere Insassen zu tief in die Polsterung einsinken bzw. zu leichte Insassen auf einer im Wesentlichen nicht verformten Polsterung aufsitzen.
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Eine gewichtsabhängige Steuerung kann beispielsweise realisiert werden, indem ein separater Gewichtssensor vorgesehen ist. Das Gewicht des Insassen kann jedoch auch zumindest näherungsweise ermittelt werden, wenn bereits vor dem Setzen des Insassen auf den Sitz, also beispielsweise wenn das Kraftfahrzeug abgestellt ist, ein bestimmtes Fluidvolumen in die Blase eingebracht wird bzw. ein gewisser Druck in der Blase eingestellt wird, wonach dieses Volumen, beispielsweise durch Ansteuerung des Verschlussmittels, zunächst unverändert gehalten wird. Setzt sich nun ein Insasse auf den Sitz, so wird aus einem Hohlraum oder mehreren Hohlräumen der Polsterung das Fluid in das Restvolumen geführt und verformt somit die Blase, wodurch sich der Druck in der Blase erhöht. Dieser Druck stellt ein gutes Maß für das Gewicht des Fahrzeuginsassen dar und kann daher anschließend genutzt werden, um einen Druckwert für die Steuerung bzw. Regelung des Drucks in der Blase vorzugeben, der für das Insassengewicht angemessen ist.
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Die Steuereinrichtung kann dazu eingerichtet sein, den Druck in der Blase in einem weiteren Betriebsmodus der Steuereinrichtung durch Ansteuerung der Fördereinrichtung gemäß einem vorgegebenen Muster, insbesondere periodisch, zu variieren. Durch die Änderung des Drucks in der Blase gemäß dem vorgegebenen Muster ändert sich auch das Volumen der Blase und somit das Restvolumen gemäß diesem Muster, so dass gemäß dem vorgegebenen Muster, insbesondere periodisch, abwechselnd das Fluid in die einzelnen Hohlräume gepresst und aus diesen gesaugt wird. Hierdurch kann beispielsweise eine Massagefunktion für den Fahrzeuginsassen implementiert werden. Die Variation des Drucks kann beispielsweise mit einer Frequenz von 0,5 Hz bis 30 Hz erfolgen.
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Das erste Fluid kann eine Flüssigkeit sein und/oder das zweite Fluid kann ein Gas, insbesondere Luft, sein. Ergänzend oder alternativ kann das erste Fluid eine höhere Viskosität und/oder eine geringere Kompressibilität aufweisen als das zweite Fluid. Insbesondere kann das erste Fluid relativ zähflüssig bzw. viskos und kaum kompressibel sein, beispielsweise ein Gel. Hierdurch sind die Abmessungen der einzelnen Hohlräume nur dadurch variabel, dass das erste Fluid aus dem jeweiligen Hohlraum zurück in den Vorratsbehälter bzw. das Restvolumen geführt wird, wobei aufgrund der hohen Viskosität eine hohe innere Reibung auftritt. Hierdurch wird beispielsweise ein Rückfedern wie einer Verformung des Hohlraums stark bedämpft, womit beispielsweise ein elastisches Nachfedern, wie es bei Luftmatratzen und anderen Luftpolstern auftritt, vermieden werden kann. Die Verformbarkeit der Hohlräume wird somit primär nicht durch die Kompressibilität des ersten Fluids erreicht, sondern durch eine Kompressibilität des zweiten Fluids in der Blase, wodurch diese Blase verformbar ist und somit das für das erste Fluid bereitstehende Restvolumen im Vorratsbehälter verändert werden kann.
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In dem Fluidvolumen, insbesondere in dem Restvolumen oder in wenigstens einer den Hohlraum oder einen jeweiligen Hohlraum mit dem Restvolumen verbindenden Fluidleitung, kann ein Heiz- und/oder Kühlmittel angeordnet sein, das dazu eingerichtet ist, das erste Fluid zu heizen und/oder zu kühlen. Das Heiz- und/oder Kühlmittel kann beispielsweise ein Peltierelement, ein Heizdraht, ein Wärmetauscher oder Ähnliches sein. Das Heiz- und/oder Kühlmittel kann durch die Steuereinrichtung gesteuert werden bzw. die Temperatur des Heiz- und/oder Kühlmittels und/oder des ersten Fluids kann auf einen vorgegebenen Wert gesteuert oder geregelt werden. Durch das beschriebene Vorgehen kann eine gleichmäßige Beheizung bzw. Kühlung von großen Flächen des Sitzes erreicht werden, ohne dass ein großbauendes Heiz- bzw. Kühlmittel erforderlich ist. Das beschriebene Vorgehen ist insbesondere vorteilhaft, wenn das Fluid innerhalb des Fluidvolumens umgewälzt wird, wie im Folgenden erläutert werden wird.
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Der Hohlraum oder wenigstens einer der Hohlräume kann einen Fluidzulauf und einen Fluidablauf aufweisen, die jeweils mit dem Restevolumen gekoppelt sind, wodurch ein Fluidkreislauf gebildet wird, wobei die Füllvorrichtung eine Umwälzeinrichtung, insbesondere eine Pumpe, umfasst, die dazu eingerichtet ist, das erste Fluid in dem Fluidkreislauf umzuwälzen. Dies kann dazu genutzt werden, durch ein lokales Heizen oder Kühlen des ersten Fluids ein großflächiges Heizen oder Kühlen des Fahrzeugsitzes zu erreichen. Die Umwälzung kann auch dazu genutzt werden, eine Massagefunktion zu implementieren, beispielsweise indem die Umwälzeinrichtung gemäß einem vorgegebenen Muster, insbesondere periodisch, angesteuert wird und somit zur vorgegebenen, insbesondere periodischen, Druckschwankungen in den einzelnen Hohlräumen führt.
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Da die Umwälzeinrichtung bzw. eine diese bildende Pumpe auch zu einem Druckabfall in dem Fluidkreislauf führt, kann die Umwälzung auch dazu genutzt werden, in unterschiedlichen der Hohlräume unterschiedliche Drücke bzw. Fluidmengen des ersten Fluids bereitzustellen. Je nach Anordnung und Förderrichtung der Umwälzeinrichtung resultiert beispielsweise aufgrund der inneren Reibung im Fluid bzw. der Reibung an Wänden des Fluidkreislaufes ein Druckabfall, der bereits ausreichen kann, um gewünschte Druckunterschiede bzw. Mengenunterschiede von Fluiden in unterschiedlichen Hohlräumen zu erreichen. Ergänzend oder alternativ können Drosseln oder Ventile, insbesondere Regelventile, im Fluidkreislauf genutzt werden, um gezielt einen, insbesondere durch die Steuereinrichtung einstellbaren, Druckabfall zwischen unterschiedlichen Abschnitten des Fluidkreislaufes zu erreichen. Soweit die Förderrichtung der Umwälzeinrichtung wählbar ist, führt ein Wechsel der Förderrichtung dazu, dass die Funktion von Fluidablauf und Fluidzulauf vertauscht werden.
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Der Fluidablauf eines ersten der Hohlräume kann mit dem Fluidzulauf eines zweiten der Hohlräume gekoppelt sein, so dass der erste und der zweite Hohlraum Abschnitte des Fluidkreislaufes bilden. Hierdurch kann einerseits die erforderliche Anzahl von Fluidzu- und -ableitungen bzw. von Fluidleitungen zwischen Restvolumen und den Hohlräumen reduziert werden. Andererseits kann durch Wahl des Anordnungspunktes der Umwälzeinrichtung bzw. die Nutzung von Drosseln bzw. Ventilen sowie z. B. die Wahl einer Förderrichtung bzw. einer Drossel- und/oder Ventileinstellung gezielt ein Druckunterschied zwischen den verschiedenen Hohlräumen eingestellt werden.
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Neben dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug betrifft die Erfindung einen Fahrzeugsitz für ein Kraftfahrzeug mit einer Polsterung, die einen Hohlraum oder mehrere Hohlräume aus fluiddichtem Material umfasst, wobei der Fahrzeugsitz eine Füllvorrichtung umfasst, die dazu eingerichtet ist, ein erstes Fluid in den Hohlraum oder die Hohlräume einzubringen, wobei die Füllvorrichtung einen Vorratsbehälter umfasst, wobei in dem Vorratsbehälter eine Blase aus einem fluiddichten elastischen Material angeordnet ist, womit durch Veränderung des Volumens der Blase das außerhalb der Blase liegende Restvolumen des Vorratsbehälters ebenfalls verändert wird, wobei das Restvolumen und der Hohlraum oder die Hohlräume Teil eines fluiddicht abgeschlossenen Fluidvolumens sind, wobei die Füllvorrichtung eine Fördereinrichtung umfasst, die dazu eingerichtet ist, das erste Fluid oder ein zweites Fluid aus einem außerhalb des Fluidvolumens liegenden Außenraum in die Blase zu fördern und somit den Druck in der Blase zu erhöhen. Anders ausgedrückt können die obig zum erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug erläuterten Komponenten, insbesondere die Komponenten der Füllvorrichtung und optional auch das Bedienmittel, in den Fahrzeugsitz integriert sein, so dass alleine durch Einbau eines entsprechenden Fahrzeugsitzes in ein Kraftfahrzeug das obig erläuterte erfindungsgemäße Kraftfahrzeug implementiert werden kann. Der erläuterte Fahrzeugsitz kann somit mit jenen Merkmalen, die obig im Kontext des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs erläutert würden, weitergebildet werden. Insbesondere kann die in den Sitz integrierte Füllvorrichtung wie die obig erläuterte Füllvorrichtung weitergebildet werden bzw. ausgestaltet sein.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung zeigen die folgenden Ausführungsbeispiele sowie die zugehörigen Zeichnungen. Hierbei zeigen schematisch:
- 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs,
- 2 eine Detailansicht der Füllvorrichtung in dem in 1 gezeigten Kraftfahrzeug,
- 3 und 4 verschiedene Möglichkeiten zur Anbindung der in 2 gezeigten Füllvorrichtung an die in 1 gezeigten Hohlräume der Polsterung des Fahrzeugsitzes.
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1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 mit einem Fahrzeugsitz 2, dessen Polsterung mehrere Hohlräume 3, 4 aus einem fluiddichten Material umfasst. Das Kraftfahrzeug 1 bzw. in einer alternativen, nicht dargestellten Ausgestaltung der Sitz 2 selbst, umfasst eine Füllvorrichtung 5, die dazu eingerichtet ist, ein erstes Fluid, insbesondere ein Gel oder eine andere Flüssigkeit, alternativ jedoch auch Luft, in die Hohlräume 3, 4 der Polsterung einzubringen. Hierzu kann ein Vorratsbehälter 6 der Füllvorrichtung 5 unmittelbar über Fluidleitungen mit den Hohlräumen 3, 4 verbunden sein. Im Beispiel wird jedoch eine Verteileinrichtung 7 genutzt, um die Verteilung des ersten Fluids auf die Hohlräume 3, 4 zu beeinflussen. Beispiele für die Anbindung der Hohlräume 3, 4 an den Vorratsbehälter 6 werden später noch mit Bezug auf die 3 und 4 erläutert werden.
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In dem Vorratsbehälter 6 ist eine Blase 8 aus einem fluiddichten elastischen Material angeordnet. Eine Veränderung des Volumens der Blase 8 führt dazu, dass das Restvolumen 25 des Vorratsbehälters 6 außerhalb der Blase 8 ebenfalls verändert wird. Eine Vergrößerung der Blase 8 führt somit dazu, dass das Fluid aus dem Restvolumen 25 in Richtung der Hohlräume 3, 4 gepresst wird, während eine Verringerung des Blasenvolumens zu einem Rücksaugen des Fluids aus den Hohlräumen 3, 4 führt. Das Restvolumen 25 und die Hohlräume 3, 4 bilden, insbesondere gemeinsam mit den verbindenden Fluidleitungen bzw. der Verteileinrichtung 7, ein abgeschlossenes Fluidvolumen.
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Um den Druck in der Blase 8 bzw. deren Abmessung zu verändern, umfasst die Füllvorrichtung 5 zudem eine Fördereinrichtung 9, die dazu eingerichtet ist, das gleiche Fluid, wie es sich auch in den Hohlräumen 3, 4 befindet, oder vorzugsweise ein anderes Fluid, beispielsweise Luft, in die Blase 8 zu fördern. Dies wird im Folgenden mit Bezug auf 2 näher erläutert, die eine Detailansicht der Füllvorrichtung 5 darstellt. Hierbei umfasst die Fördereinrichtung 9 einerseits eine Pumpe 12, die Luft über einen Ansaugstutzen 24 angesaugt und in den Innenraum der Blase 8 einführt. Die Blase 8 ist aus einem fluiddichten elastischen Material 16 gebildet.
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Wird durch die Zufuhr zusätzlicher Luft der Druck innerhalb der Blase 8 über den Druck im Restvolumen 25 des Vorratsbehälters 6 hinaus erhöht, dehnt sich die Blase 8, wie durch die Pfeile 17 dargestellt ist, aus und verdrängt somit einen Teil des ersten Fluids aus dem Restvolumen 25, so dass es über die Fluidleitungen 18, 19 in die Hohlräume 3, 4 geführt wird. Hierbei überwacht eine Steuereinrichtung 14 über einen Drucksensor 15 den Druck in der Blase 8. Nach einem Einregeln oder Steuern des Drucks auf einen vorgegebenen Druckwert steuert die Steuereinrichtung 14 das Verschlussmittel 13, beispielsweise ein Regelventil, an, um die Blase 8 von dem Ansaugstutzen 24 bzw. dem Außenraum zu trennen.
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Bewegt sich nun beispielsweise der Fahrzeuginsasse 23 in dem Sitz 2 und komprimiert hierdurch den Hohlraum 3 bzw. 4, wird das erste Fluid über die Fluidleitungen 18, 19 zurück in den Vorratsbehälter 6 geführt und komprimiert dort die Blase 8. Da das in der Blase 8 beinhaltete Gasvolumen abgeschlossen ist, übt die Blase 8 hierbei einen zunehmenden Gegendruck aus, so dass sie quasi als Feder für das erste Fluid wirkt, wobei die Federkonstante durch den anfänglich eingestellten Druck in der Blase 8 eingestellt ist. Soll der Druck in der Blase 8 reduziert werden, kann beispielsweise das Verschlussmittel 13 kurzzeitig geöffnet werden, um ein insbesondere kontrolliertes Ausströmen des Fluids aus der Blase 8 zu erreichen.
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Die Einstellung des Drucks in der Blase 8 auf den vorgegebenen Druckwert kann insbesondere vor Fahrbeginn erfolgen, nachdem sich der Fahrzeuginsasse 23 auf den Fahrzeugsitz 2 gesetzt hat. Beispielsweise kann die Belegung des Fahrzeugsitzes 2 anhand eines Sensors 11, beispielsweise anhand eines Gewichtssensors, oder anhand einer weiteren, nicht gezeigten Sensorik des Kraftfahrzeugs 1, beispielsweise einer Kamera, erkannt werden.
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Alternativ oder ergänzend kann die Druckeinstellung auch dann erfolgen, wenn eine Bedienhandlung des Fahrzeuginsassen 23 an einem Bedienmittel 10 erkannt wird. Bei dem Bedienmittel 10 kann es sich beispielsweise um eine Zündung handeln, so dass die Druckeinstellung zum Zeitpunkt der Zündungsbetätigung erfolgt. Es ist jedoch auch möglich, dass über das Bedienmittel 10 beispielsweise die Härte einer Polsterung des Fahrzeugsitzes 2 einstellbar ist, indem beispielsweise der einzustellende Druckwert über dieses Bedienmittel vorgegeben wird. Dies kann beispielsweise auch im laufenden Fahrbetrieb erfolgen, so dass der Fahrzeuginsasse 23 beispielsweise während der Fahrt die Polsterung härter oder weicher einstellen kann.
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Besonders vorteilhaft wird ein einzustellender Druckwert in Abhängigkeit des Gewichts des Fahrzeuginsassen 23 vorgegeben. Zur Erfassung des Gewichts des Fahrzeuginsassen 23 kann beispielsweise der Sensor 11 am Sitz genutzt werden. Ist ein solcher Sensor nicht vorhanden, ist es jedoch auch möglich, dass zunächst vor dem Besetzen des Fahrzeugsitzes 2 durch den Fahrzeuginsassen 23 ein vorgegebener Druck in der Blase 8 eingestellt wird und nach dem Belegen des Sitzes durch den Fahrzeuginsassen, was beispielsweise durch die Änderung des Drucks über den Drucksensor 15 erkennbar ist, der geänderte Druck als Maß für das Gewicht des Fahrzeuginsassen 23 herangezogen wird.
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In einigen Fällen kann es gewünscht sein, einen Fluidaustausch zwischen den Hohlräumen 3, 4 zu unterbinden. Dies ist insbesondere relevant, wenn die Hohlräume 3, 4 auf unterschiedlichen Seiten einer Sitzfläche angeordnet sind, um z.B. den Fahrzeuginsassen 23 während einer Kurvenfahrt zu stützen. Um einen Fluidaustausch über das Restvolumen zu unterdrücken, können somit beide Hohlräume 3, 4 oder selektiv einer der Hohlräume 3, 4 von dem Restvolumen getrennt werden, indem eine optional in der jeweiligen Fluidleitung 18, 19 angeordnete Sperreinrichtung 32, 33 geschlossen wird. Die Sperreinrichtung kann z.B. ein Sperrventil sein. Die Sperreinrichtungen können durch die Steuereinrichtung 14 gesteuert werden.
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3 zeigt eine Möglichkeit, den Vorratsbehälter 6 bzw. das Restvolumen 25 mit den Hohlräumen 3, 4 zu verbinden. Hierbei weisen die beiden Hohlräume 3, 4 jeweils einen Fluidzulauf 28, 30 und einen Fluidablauf 29, 31 auf, wobei der Fluidablauf 29 des Hohlraums 3 mit dem Fluidzulauf 30 des Hohlraums 4 verbunden ist. Gemeinsam mit den Fluidleitungen 18, 19 wird somit ein Fluidkreislauf gebildet, wobei eine Umwälzeinrichtung 20, beispielsweise eine Pumpe, das erste Fluid in diesem Fluidkreislauf umwälzt. Wird nun beispielsweise zwischen den Hohlräumen 3, 4 ein Regelventil 21 angeordnet, wird je nach eingestellter Förderleistung der Umwälzeinrichtung 20 bzw. je nach Einstellung des Regelventils 21 ein unterschiedlicher Druck in den Hohlräumen 3, 4 resultieren. Vorzugsweise ist hierbei die Förderrichtung der Umwälzeinrichtung 2 umkehrbar, so dass wahlweise ein höherer Druck im Hohlraum 3 oder im Hohlraum 4 resultieren kann. Dies kann beispielsweise dazu dienen, für eine Sitzfläche und eine Lehne unterschiedliche Härten der Polsterung vorgeben zu können.
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Soll ein Fluidaustausch zwischen den Hohlräumen 3, 4 unterbunden werden, z.B. zur Stützung des Fahrzeuginsassen 23 bei einer Kurvenfahrt, kann einerseits das Regelventil 21 vollständig geschlossen werden bzw. ein nicht gezeigtes zusätzliches Sperrventil zwischen dem Fluidablauf 29 und dem Fluidzulauf 30 geschlossen werden. Zur Verhinderung des Fluidaustauschs über das Restvolumen 25 kann es ausreichend sein, die Umwälzeinrichtung 20 zu sperren, z.B. wenn eine ausreichend dichte Pumpe verwendet wird. Es können jedoch, wie bereits zu 2 erläutert, auch Sperreinrichtungen 32, 33, z.B. Sperrventile verwendet werden, die vorzugsweise relativ nah an dem jeweiligen Hohlraum angeordnet sind.
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In der Fluidleitung 18 ist zudem eine Heiz- und Kühlmittel 22, beispielsweise ein Peltierelement, angeordnet, durch das das an dem Heiz- und Kühlmittel 22 vorbeiströmende Fluid beheizt bzw. gekühlt wird. Da das entsprechend temperierte Fluid durch die Hohlräume 3, 4 gefördert wird, kann eine gleichmäßige Erwärmung bzw. Kühlung von großen Sitzflächen mit geringem Aufwand erreicht werden.
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Eine weitere mögliche Nutzung der Umwälzeinrichtung 20 ist es, eine Massagefunktion zu implementieren. Wird beispielsweise die Umwälzeinrichtung 20 gepulst betrieben, kann es zu Druckschwankungen in den Hohlräumen 3, 4 kommen, die zu Massagezwecken genutzt werden können. Alternativ könnte eine entsprechende Massagefunktion, beispielsweise auch dadurch implementiert werden, dass der Druck in der Blase 8 in einem bestimmten Betriebsmodus der Steuereinrichtung 14 mit einem vorgegebenen Muster, beispielsweise periodisch, variiert wird. Zusätzlich können das Regelventil 21 und/oder zumindest eine der Sperreinrichtungen 32, 33 mit vorgegebener zeitlicher Abfolge angesteuert werden und/oder es kann die Förderrichtung der Umwälzeinrichtung umgekehrt werden, um eine abwechselnde Druckbeaufschlagung der Hohlräume 3, 4 oder Ähnliches zu realisieren.
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In der alternativen, in 4 gezeigten Verbindung zwischen Vorratsbehälter 6 und Hohlräumen 3, 4 werden die Hohlräume 3, 4 separat an einzelne Fluidleitungen 18, 19 angeschlossen, die in dem Restvolumen 25 münden. Um dennoch ein unterschiedliches Verhalten der Polsterung im Bereich der beiden Hohlräume 3, 4 zu erreichen, obwohl keine Umwälzeinrichtung 20 vorhanden ist, können in die Fluidleitungen 18, 19 beispielsweise Regelventile 26, 27 eingesetzt sein, die den Strömungswiderstand der Fluidleitungen 18, 19 ändern können, womit beispielsweise unterschiedlich starke Bedämpfungen des Fluidflusses zwischen den verschiedenen Hohlräumen 3, 4 und dem Restvolumen 25 möglich sind, was zu einem unterschiedlichen Polsterverhalten führt. Zur Unterdrückung eines Fluidaustauschs zwischen den Hohlräumen 3, 4 kann zumindest eines der Regelventile 26, 27 vollständig geschlossen werden. Alternativ oder ergänzend können auch zusätzliche Sperreinrichtungen 32, 33, z. B. Sperrventile, hierfür verwendet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012203480 B4 [0003]
