专利名称：汽车座椅用的具有空气调节功能的软垫零件的制作方法
技术领域：
本发明涉及特别是无源地具有空气调节功能的车座下座椅部分和/或靠背用的软垫零件，包括一个弹性透气软垫底座部分和一个平布在底座部分上的透气和水蒸气的空气调节层。
WO99/50090描述了一个这种座椅软垫零件，底座部分包括一个芯体部分，该部分是用塑料发泡制成的单个元件。为能调节空气以便更舒适，芯体部分具有许多孔，这些孔完全贯穿芯体部分并从而在两侧的边缘上开口。这些通孔允许穿过芯体有效地交换空气和水气，特别是还不用主动装置，如换气装置或类似物。因此，这是一个纯无源的空气调节系统。在芯体部分上布置了一个外层，首先，该外层用于使座椅压力得到分布，其次，使水气可穿过芯体部分的孔输送。为此，外层要由可快速吸湿且还能再释放湿气的材料组成。尽管这种已知座椅软垫已经很好地建立了，但还要进一步改进空气调节性能和机械性能。
因此，本发明的目的在于提供所述类型的软垫零件，借此使空气调节性能和支撑及分布座椅压力的机械性能最佳，同时使装置简单且成本合算。
根据本发明，该目的是通过空气调节层实现的，该空气调节层包括至少两个子层，具体是一个面向底座部分的下层和一个布置在该下层上的上层。这使得可以通过两个子层的任何希望且适当的材料组合获得最佳的机械和空气调节性能。
为此，在从属权利要求和下面的描述中包含了有利的改进和实施例。
下面参考附图中的许多优选示例性实施例和一些设计变型更详细地解释本发明，其中
图1示出了根据本发明在第一个实施例中带有必要部件的软垫零件的细节，图2示出了根据图1设计的示意性整体横截面以展示空气调节功能，图3(3a-3d)示出了在孔的各种改进变型中，底座部分孔附近的许多软垫零件子剖面示图，图4示出了带有额外覆盖材料的类似图2的示图，图5示出了在软垫零件第二实施例中类似图1的示图，图6示出了在图5设计变型中另一个类似图1的示图，图7示出了在另一个实施例中类似图2和4的横截面，图8在相应示图中示出了图7的替代改进方案，图9示出了在一个特定改进方案中类似图7的示图，图10示出了根据本发明在另一个设计变型中穿过软垫零件的局部横截面，图11示出了车辆座椅安装在车内并且人坐在座椅上时的高度示意性侧视图，其中座椅区域为剖面。
根据本发明，软垫零件1用在最好是纯无源具有空气调节功能的车辆座椅6的下座椅部分2和/或靠背4区域(在这方面特别对照图11)。软垫零件1包括一个弹性透气和透湿的软垫底座部分8和一个平直地布置在底座部分8上的空气调节层10。空气调节层10同样也易于透气，但有利的是还透湿(高的空气和水蒸气透过性)和/或吸湿。这意味着空气调节层10可容易地吸收湿气(水蒸气)并还可再快速地将其释放。空气调节层10具有高度的疲劳强度，厚度损失＜15％。
根据图4和7到9，底座部分8和空气调节层10一起被覆盖材料12覆盖，所述材料可取的是外织物。在这种情况下，覆盖材料或外织物12至少在实际的座椅表面区域，“就座区域”具有高的空气和水蒸气透过性。这有利地适用至少覆盖空气调节层10的覆盖材料12的整个表面区域。这里材料可取的是没有层叠；在该区域以外，材料可在其面向软垫零件一侧层叠。外织物的层叠严重减少覆盖材料12的透过性。但是，这里可通过将其特别是直接缝在空气调节层上来防止出现这种情况。外织物可设计成圆筒形针织物，单层机织物，凸起的经编织物或凸起的经编圆筒形织物或者提花织物，并具有大于450l/m2/s的空气透过性(根据ISO 9237)。它还可以是亲水的，特别是吸湿的纺织原料和/或可具有高达最多45％的羊毛含量。此外，具有基本上上述特征的覆盖材料12或外织物可至少在某些区域用泡沫，特别是PU(聚氨酯)泡沫覆盖，泡沫厚度在2到10毫米范围内，压缩硬度为4到6千帕。
根据本发明，空气调节层10包括至少两个子层，具体地是面向底座部分8的一个下层14和布置在下层14上的一个上层16。这些子层14，16可有利地由任何希望的材料，特别是不同的材料组成。
上层16可取地由吸湿(吸收水蒸气)材料组成。为此，上层16可包含-至少按比例地-无纺织物、亲水的纺织原料、“胶化毛”(本身是已知的)和/或特别是活性碳。为此，上层16可有利地由基底材料，特别是泡沫塑料组成，其中添加特别是颗粒形的活性碳。另外，基底材料可用无纺织物进行针刺，这样做将该泡沫/活性碳层的硬度减少到适合座椅软垫零件的程度。此外，还可通过无纺材料的体积(厚度)设定硬度或“软度”，使得能够实现软的座椅性能。该上层16的吸湿性应约为100g/m2。
此外，上层16有利地是较软的材料，即压缩硬度特别约为4到6千帕并且还具有高透气性的材料，其中透气性应大于500l/dm2/min(根据ISO 9237)。
下层14可取的是由相对密度特别约在500到800kg/m3的柔软的、稍稍压缩的胶化毛组成。但是，下层14还可是具有特别约为10到20千帕的高压缩硬度的塑料织物。在任何情况下，下层14具有高弹性回复力和高空气和水蒸气透过性。
底座部分8可取的是由单块发泡塑料体构成。在这种情况下，为具有高透气性，底座部分8具有许多孔18，这些孔在座椅表面上分布并以垂直于主座椅平面20的方向(对照图2，4和7到9)连续贯穿底座部分8。孔18必须满足一定的几何条件。底座部分8在空气调节层表面区域具有高度H，这样孔18具有对应高度H的长度L和孔横截面或直径D(图1)。在这种情况下，孔长度L与横截面D的比应该在2∶1到3∶1范围内。在该比率，旅行时车内产生的振幅的能量(通过车道/移动的乘客所激励)足够保证通过抽吸作用无源地，即不需要额外风扇地交换热量和湿气。在与所述可取比率不同的比率时，在孔18中会产生“驻波”，导致阻碍甚至阻止热量和湿气的交换。
如图3中所示，孔18可以不同于连续的圆柱形。根据图3a，孔18在底座部分8的下侧附近具有圆锥形加宽部分18a(上侧也是可以的)，这样加宽的开口侧横截面d比圆柱形孔区域的横截面D大。d∶D的比率应约为1∶1.5。加宽部分18a的深度或长度应约为底座部分8高度H的1/3。根据图3b到3d，其它的孔轮廓也是可以的，这些孔轮廓下侧的横截面比上部区域的大，其最小直径最好不要小于20毫米。这样，例如，根据图3b的加宽部分18b约为钟形，其壁在纵向截面上为内凹形的，而根据图3c的加宽部分18c具有外凸形的壁。根据图3d，孔18d为连续的圆锥形设计。在所有的情况下，孔18的特定轮廓辅助了希望的热量和物质(湿气)输送，这改善了空气调节的舒适性。
在根据图5到10的优选实施例中，在底座部分8和空气调节层10下层14之间有一个由类似透气材料组成的额外的中间层22。有利的是下层14为相对较软设计(压缩硬度约为5到15千帕)并且中间层22为相对较硬设计(压缩硬度约为20到50千帕)，使得当座椅承受载荷时，防止下层14和中间层22被压到底座部分8的孔18内-从而在上座椅表面上形成令人讨厌的压痕-。中间层22可有利地由具有在600到1000kg/m3范围内，特别是约为1000kg/m3的较高相对密度的高度压缩的胶化毛组成。作为另外一种选择，它还可以是高度压缩的，特别是多孔的无纺材料。在根据图6的另一个替代方案中，中间层22a由较薄的塑料板，可取的是1.5到4毫米厚的塑料板组成，并且在至少覆盖孔18的区域穿孔。使用的塑料必须满足机动车工业的要求，特别是关于可燃性(应该几乎不可燃)，回收性等等。因此，中间层22或22a通常具有产生足够的弯曲刚度的作用，该刚度应至少比底座部分8的刚度大5倍，这样空气调节层10的其它层才不能被压到底座部分8的孔18内。这有利地避免了在座椅表面上形成压痕。在所有的设计中，中间层22，22a的透气性不要低于约400l/m2/s。
在图9所示变型中，上层16和中间层22都是由无纺材料31形成的。位于其间的下层14可以是-如图所示-单层的胶化毛，或者否则例如是多层的胶化毛，胶化毛具有已经提及的性质并且有利地包含(浸渍)活性碳。吸湿率应该为80到150g/m2。例如针刺无纺织物或热压粘合无纺布形式的无纺材料31可具有1000到2000l/m2/s的透气性和20到60g/m2之间的相对密度。
在另一个有利的改进方案中，底座部分8具有侧边区域24，该区域升高到至少约空气调节层10的上侧水平面并因此用于为坐在座椅上的人26提供侧面支撑(对照图4和7到9)。在根据图1，2和8的设计中，在空气调节层10和底座部分8的边缘区域24之间形成有通道形间隙28，“缝合通道(tacking channels)”。根据图1，这些间隙28具有深度T和宽度B，其中深度是相对于主座椅平面20垂直测量的，宽度B至少应为3毫米并且最大约为15毫米以保证热量和物质(湿气)能够易于导出。根据图8，覆盖材料12在通道形间隙28附近被一直向下拉到所述通道底部，并在那里倒缝，这样当被覆盖时，软垫零件1还具有侧面的通道形间隙28。当人26同时最理想地在侧面由软垫零件1的侧边区域24支撑时，所述间隙同时还有利地用于传导空气。根据图8，尽管有坐着的人26，穿过孔18和空气调节层10流动的空气可仍然通过通道形间隙28横向流动。
图4，7和9中示出的替代方案设计为侧面支撑更少，在这种情况下以类似通道的方式凹进的间隙28没有气流。相反地，在人26和侧边区域24之间形成通道。在这种情况下，空气调节层10基本平齐地位于底座部分8的相应接收凹陷区内。
如在图2，4和7到9中也示出的，软垫底座部分8可取的是平直地布置在支撑座椅结构30上，其中座椅结构30例如由用金属板或塑料制造的座椅槽形成。为实现空气调节，座椅结构同样也是透气的，特别是多孔的设计。该透气座椅结构30还可由金属弹簧形成(正弦弹簧或Pulma花纹弹簧复位装置(Pulmaflex underspringing arrange-ment)，这在机动车座椅中是常见的。
在图10所示的设计中，位于中间层22或22a上的下层14是用塑料制造的编织物。该编织物具有非常好的回复力和非常好的空气和水蒸气透过性。由于该编织物具有特别在10到20千帕范围的高压缩硬度，位于其上的上层16可以是压缩硬度特别为4到6千帕的较软设计。
应该说明，在使用“胶化毛”的所有情况下，不但可以使用粘接的天然纤维(例如兽毛)，还可使用具有相应压缩硬度和透气性的合成制造的间隔编织物。
通过参考图11，结合车内气候条件解释本发明。
1.夏天负荷情形(车变热)车内的周围温度Tu特别是通过使用空调系统下降得非常快，或者通过打开车窗下降得更慢些。因此，Tu比人体温度Tm和座椅表面区域的温度Ts低。座椅的热容量意味着座椅温度Ts比人体温度Tm高(吸收辐射到座椅上的能量)。如果Ts比Tm高，就会产生热量积累。根据本发明，由于有孔18，现在较低的温度Tu可更快地达到人体。关于这一点，车地板和座椅之间的距离A也是重要的。当使用空调系统时，空气被额外除湿，并且座椅表面和座椅下侧的蒸气压力差变得更大。所以可以从人体上将湿气传输走。
2.冬天负荷情形(车变冷)通过使用空调或加热系统使车内周围温度Tu升高。根据本发明，该热空气可通过软垫零件到达人体。因此，可有利地减少可能存在的座椅加热系统的功率，或者甚至可完全去掉座椅加热系统。
本发明不局限于所示和所述示例性实施例，而是还包括本发明含义内的具有等同效果的所有设计。而且，本发明还不局限于权利要求1中限定的特征的组合，而是还可由对所有公开的单个特征的特定特征的任何其它希望的组合限定。这原则上意味着实际上权利要求1的任何单个特征都可去掉或由在说明书中其它地方公开的至少一个单个特征代替。为此，权利要求1应被理解成仅仅是构成发明的第一种尝试。
权利要求
1.具有空气调节功能的汽车座椅(6)的下座椅部分(2)和/或靠背(4)用的软垫零件(1)，具有一个弹性透气软垫底座部分(8)和一个平直地布置在底座部分(8)上的透气空气调节层(10)，其特征在于，空气调节层(10)包括至少两个子层(14，16)，具体地是一个面向底座部分(8)的下层(14)和位于该下层(14)上的上层(16)。
2.根据权利要求1中所述的软垫零件，其特征在于，上层(16)由吸湿材料组成。
3.根据权利要求1或2中所述的软垫零件，其特征在于，上层(16)包含-至少按比例地-无纺织物、亲水的纺织原料、“胶化毛”和/或特别是活性碳。
4.根据权利要求1至3中之一所述的软垫零件，其特征在于，上层(16)由里面有活性碳的基底材料，特别是泡沫组成，基底材料最好用无纺织物进行针刺。
5.根据权利要求1至4中之一所述的软垫零件，其特征在于，上层(16)用压缩硬度特别约为4到6千帕并且最好至少为500l/dm2/min的高透气性的较软材料组成。
6.根据权利要求1至5中之一所述的软垫零件，其特征在于，下层(14)由相对密度特别约在500到800kg/m3范围内的柔软的，稍稍压缩的胶化毛组成。
7.根据权利要求1至5中之一所述的软垫零件，其特征在于，下层(14)由特别约为5到20千帕的高压缩硬度的塑料编织物组成。
8.根据权利要求1至7中之一所述的软垫零件，其特征在于，下层(14)具有高弹性回复力和高空气和水蒸气透过性。
9.根据权利要求1至8中之一所述的软垫零件，其特征在于，底座部分(8)由单块发泡塑料体组成，为获得透气性，其具有在座椅表面上分布且沿垂直于主座椅平面(20)的方向连续贯穿底座部分(8)的孔(18)。
10.根据权利要求9中所述的软垫零件，其特征在于，孔(18)分别具有由底座部分(8)的高度(H)确定的长度(L)和横截面(D)，长度(L)与横截面(D)的比率在2∶1到3∶1范围内。
11.根据权利要求9或10中所述的软垫零件，其特征在于，在底座部分(8)和下层(14)之间有一个由透气材料制造的中间层(22)，下层(14)为相对较软设计并且中间层(22，22a)为相对较硬设计，使得当座椅承受载荷时，防止下层(14)和中间层(22)被压到底座部分(8)的孔内。
12.根据权利要求11中所述的软垫零件，其特征在于，中间层(22)由相对密度特别约为600到1000kg/m3的高度压缩的胶化毛组成。
13.根据权利要求11中所述的软垫零件，其特征在于，中间层(22)由高度压缩的、特别是多孔无纺材料组成。
14.根据权利要求11中所述的软垫零件，其特征在于，中间层(22a)由相对薄的多孔塑料板组成。
15.根据权利要求1到14中所述的软垫零件，其特征在于，底座部分(8)具有侧边区域(24)，该区域升高到至少约空气调节层(10)的上侧水平。
16.根据权利要求15中所述的软垫零件，其特征在于，在空气调节层(10)和底座部分(8)侧边区域(24)之间形成了通道形间隙(28)。
17.根据权利要求1到16中所述的软垫零件，其特征在于，软垫底座部分(8)平直地布置在透气的、特别是多孔的支撑座椅结构(30)上。
18.根据权利要求1到17中所述的软垫零件，其特征在于，底座部分(8)和空气调节层(10)共同被覆盖材料(12)覆盖，覆盖材料(12)至少在实际的座椅表面区域具有高的空气和水蒸气透过性。
全文摘要
本发明涉及具有空气调节功能的汽车座椅(6)的下座椅部分(2)和/或靠背(4)用的软垫元件(1)，包括一个弹性带软垫的透气底座部分(8)和置于底座部分(8)表面上的透气空气调节层(10)。空气调节层(10)由至少两个局部层(14，16)组成，即一个朝向底座部分(8)的下层(14)和一个布置在下层(14)之上的上层(16)。上层(16)由吸湿材料制造。可取的是，在底座部分(8)和下层(14)之间布置一个由透气材料制造的中间层(22)。下层(14)相对较软并且中间层(22，22a)相对较硬，借此防止当人坐在座椅上时，下层(14)和中间层(22)被压到底座部分(8)的孔(18)内。
文档编号A47C27/00GK1535220SQ02814916
公开日2004年10月6日 申请日期2002年7月27日 优先权日2001年7月28日
发明者D·哈特维希, G·施梅勒, D 哈特维希, 防 申请人:约翰逊控制器有限责任公司