本发明涉及一种用于交通工具座椅的支撑元件，该支撑元件包括由柔性支撑元件和刚性加强元件形成的主体，柔性支撑元件限定了延伸到主体的一部分中的腔体，刚性加强元件延伸到腔体中并由比柔性支撑元件硬并对柔性支撑元件具有亲和性(affinity)的材料形成。
背景技术：
这样的支撑元件旨在防止被称为坐在该支撑元件上的乘客的“潜滑(submarining)”的现象。潜滑是指在碰撞交通工具的过程中，座椅乘员在座椅安全带的搭接部分下方滑动，从而在发生这种碰撞的情况下降低座椅安全带的有效性。
这是因为坐在如上所述的支撑元件上的乘客的骨盆略微沉入支撑元件中。然后，乘客的后部基本上在刚性加强元件下方并且其大腿由加强元件通过柔性支撑元件来支撑。因此，加强元件构成障碍物，从而在碰撞交通工具的情况下限制骨盆的向前移动。
在现有技术的支撑元件中，柔性支撑元件通常由聚氨酯(pu)材料形成，而刚性加强元件由发泡聚丙烯(epp)材料形成。
在这样的系统中，由于一种材料与另一种材料之间缺乏亲和性，因此限制了支撑元件与加强元件之间的粘附力，这样降低了支撑元件整体的强度。另外，epp的使用增加了支撑元件的制造成本。这是因为epp元件通常不是在支撑元件的组装现场通过成型生产的，而是购买的，这导致大量的物流成本。
技术实现要素：
因此，本发明的一个目的是提供一种可靠的支撑元件，其制造简单并且降低了实现成本。
为此，本发明涉及一种支撑元件，其中主体还由贴着刚性加强元件的至少一部分延伸的至少一个加强层形成。
在根据本发明的支撑元件中，由于柔性支撑元件和刚性加强元件是由具有高亲和性的材料形成的，因此提高了这两个元件之间的粘附力。但是，这种刚性加强元件并不完全令人满意，因为特别是与刚性epp元件所提供的强度相比，其强度受到限制。加强层提高了刚性加强元件的强度。
实际上，在发生碰撞的情况下，加强层充当附加加强件。特别地，在发生碰撞的情况下，加强层可以通过保持刚性加强元件的结构内聚力来加强刚性加强元件并避免其破裂。这样，加强元件在碰撞期间保持其机械性能并且能够有效地防止潜滑现象。
根据单独地或以任何技术上可行的组合方式采用的根据本发明的座椅的其他特征：
-柔性支撑元件包括形成支撑表面的外面部和限定腔体的壁，并且刚性加强元件包括贴着柔性支撑元件的壁的至少一部分延伸的外面部和与该外面部相对的内面部；
-加强层贴着刚性加强元件的内面部的至少一部分延伸；
-加强层完全覆盖刚性加强元件；
-加强层由可热成型材料形成；
-刚性加强元件位于支撑元件的下端部分，刚性加强元件在高度方向上的厚度小于支撑元件在高度方向上的厚度；
-刚性加强元件在高度方向上的厚度在纵向方向上是可变的；
-柔性支撑元件由柔性聚氨酯泡沫形成，而刚性加强元件由刚性聚氨酯泡沫形成；
-刚性加强元件包括至少一个紧固元件，该紧固元件从主体延伸并用于将支撑元件紧固到座椅框架上；
-刚性加强元件包括通过基本上在刚性加强元件内延伸的金属结构互连的多个紧固元件；
-加强层通过刚性加强元件包覆成型(over-mold)；并且
-刚性加强元件通过柔性支撑元件包覆成型。
本发明还涉及一种用于制造如上所述的支撑元件的方法，该方法包括以下步骤：
-将加强层布置在具有刚性加强元件的形状的第一模腔中，
-在第一模腔中通过刚性加强元件包覆成型加强层，
-将在加强层上包覆成型的刚性加强元件布置在第二模腔中，该第二模腔具有支撑元件的主体的形状，
-通过柔性支撑元件包覆成型刚性加强元件。
附图说明
通过阅读以下作为例子并参照附图给出的描述，本发明的其他方面和优点将会显现，在附图中：
-图1是示意性剖面图，其示出了布置在座椅框架上的、根据本发明的第一实施方式的交通工具座椅的支撑元件的高度平面，
-图2是示意性剖面图，其示出了布置在座椅框架上的、根据本发明的第二实施方式的交通工具座椅的支撑元件的高度平面，
-图3示出了示意性剖面图，其示出了布置在座椅框架上的、根据本发明的第三实施方式的交通工具座椅的支撑元件的高度平面，
-图4是图1中的支撑元件的下侧的示意图，
-图5是图1至图4中的支撑元件的加强元件的下侧的示意图，
-图6是从上方观察的图5中的加强元件的示意图，
-图7是图4至图6中的加强元件的金属结构的下侧的示意图。
具体实施方式
在说明书中，术语“外”、“顶”和“上”是指根据交通工具的高度方向z的向上方向，所述高度方向例如在交通工具停在水平地面上时是竖直的。术语“内”、“底”和“下”是指在交通工具的高度方向z上的向下方向。
纵向方向x被定义为交通工具的长度。例如，纵向方向x在交通工具停在水平地面上时是水平的，并且在交通工具的通常行驶方向上延伸。术语“前”和“后”分别限定在纵向方向x上和在交通工具的正常使用条件下朝向交通工具前方的方向和朝向交通工具后方的方向。
横向方向y根据交通工具的宽度定义。例如，该横向方向y在交通工具停在水平地面上时是水平的，并且与纵向方向x正交。术语“左”和“右”分别限定在纵向方向x上并在交通工具的正常使用条件下在交通工具左侧的方向和在交通工具右侧的方向。
参照图1至图4，描述了交通工具座椅的支撑元件10，其包括由柔性支撑元件14、至少一个刚性加强元件16和至少一个加强层18形成的主体12。
座椅旨在例如安装在机动车辆中，或者例如安装在任何其他类型的轨道、海上或其他交通工具中。
例如，支撑元件10是座垫。因此，主体12是座椅使用者可以坐在其上的元件。
柔性支撑元件14从主体12的后端部22延伸到主体12的前端部24。另外，柔性支撑元件14从主体12的左端部26延伸到主体12的右端部28。
“柔性”被理解为在对其施加力时可弹性变形的支撑元件14。
柔性支撑元件14具有面向上的外面部32和与外面部32相对的面向下的内面部34。
外面部32限定用于座椅使用者的支撑表面。特别地，外面部32可以成形为舒适地容纳座椅使用者。外面部32包括例如中央区域，该中央区域相对于围绕该中央区域的外围区域凹入。应当理解，根据座椅的性质，其他形状也是可能的，例如弯曲形状或其他形状。
参照图1至图4，柔性支撑元件14限定由壁33界定的腔体13。
腔体13例如延伸到主体12的前端部中。腔体13例如还从主体12的左端部分26延伸到主体12的右端部分28。
参照图1所示的第一实施方式，腔体13在柔性支撑元件14的内面部34侧是打开的。特别地，壁33朝着柔性支撑元件14的前部、后部和顶部封闭腔体13。这意味着腔体13朝着柔性支撑元件14的底部是打开的。
柔性支撑元件14由聚合物材料制成。例如，柔性支撑元件14由柔性pu泡沫制成。
参照图1至图4，刚性加强元件16延伸到柔性支撑元件14的腔体13中。刚性加强元件16例如在主体12的前端部24中从主体12的左端部26延伸到主体12的右端部28。刚性加强元件16还位于主体12的下端部中。
刚性加强元件16附接至柔性支撑元件14。
参照图1至图3、图5和图6，刚性加强元件16包括外面部38、内面部40和至少一个金属结构42。
根据图1所示的第一实施方式，刚性加强元件16的外面部38贴着腔体13的壁33的一部分延伸并且面向上。特别地，刚性加强元件16的外面部38适合腔体13的壁33的形状。
刚性加强元件16的内面部40与刚性加强元件16的外面部38相对并且面向下。
刚性加强元件16的内面部40至少部分地被加强层18覆盖。
柔性支撑元件14在非腔体所在的具有纵向x坐标和横向y坐标的某个点处的厚度被定义为在纵向x坐标和横向y坐标处的在高度方向z上的外面部32和内面部34之间距离。
柔性支撑元件14在腔体所在的具有纵向x坐标和横向y坐标的某个点处的厚度被定义为在x、y坐标处的在高度方向z上的外面部32与腔体13的壁33的上部分之间的距离和腔体13的壁33的下部分与内面部34之间的距离之和。
刚性加强元件16在具有纵向x坐标和横向y坐标的某个点处的厚度e被定义为在x、y坐标处的在高度方向z上的刚性加强元件16的外面部38和内面部40之间的距离。
加强层18在具有纵向x坐标和横向y坐标的某个点处的厚度被定义为在x、y坐标处的在高度方向z上的加强层18的顶端部和底端部之间的距离。
主体12在包括加强元件16和/或加强层18的主体12的区域中的厚度被定义为加强层18的厚度、加强元件16的厚度和柔性支撑元件14的厚度之和。
在该区域之外，主体12的厚度被限定为仅等于柔性支撑元件14的厚度。
另外，柔性支撑元件14在纵向方向x和横向方向y上具有可变的厚度(在图1至图3中可见)。
刚性加强元件16的厚度e(在图1至3中可见)在纵向方向x上是可变的。刚性加强元件16的厚度e在4cm至20cm之间，优选在10cm至15cm之间，特别是等于12cm并且小于支撑元件10的主体12的厚度。厚度e也可以在横向方向y上变化。
特别地，厚度e根据纵向方向x从前向后以朝向后方逐渐减小的方式变化。根据图1至图3所示的实施方式，这种逐渐减小是连续的。根据图6所示的变型，这种逐渐减小不是连续的。
主体12的外面部仅由柔性支撑元件14的外面部32形成。
根据图1所示的第一实施方式，主体12的内面部在包括刚性加强元件16的主体12的区域中由加强层18，而在该区域之外由柔性支撑元件14的内面部34形成。
刚性加强元件16由比柔性支撑元件14硬的材料形成。“刚性”被理解为在对其施加合理的力时基本上不变形的刚性加强元件16。合理的力是在支撑元件10的正常使用条件下、特别是当乘客坐在支撑元件10上时可能施加到支撑元件10上的力。刚性加强元件16例如由比柔性支撑元件14硬的聚合物材料形成。例如，刚性加强元件16由刚性pu泡沫制成。
刚性加强元件16通过柔性支撑元件14包覆成型。刚性加强元件16的材料和柔性支撑元件14的材料彼此具有亲和性。“亲和性”被理解为刚性加强元件16和柔性支撑元件14之间的粘附力高。根据一个例子，刚性加强元件16和柔性支撑元件14之间的亲和性部分原因是它们都由pu泡沫制成的事实。特别地，刚性加强元件16和柔性支撑元件14之间的粘附力大于当它们由不同材料形成时的粘附力。
金属结构42(在图4至图6中在主体12中部分可见，而在图7中完全可见)基本上延伸穿过刚性加强元件16并包括至少一个紧固元件46。
每个紧固元件46例如由金属材料制成。紧固件46例如由钢制成。
如图4所示，每个紧固件46从刚性加强元件16突出，特别是从主体12突出。每个紧固件46旨在将彼此附接的刚性加强元件16和柔性支撑元件14附接至座椅框架20，主体12的内侧搁置在座椅框架20上。
因此，当金属结构42包括多个紧固元件46时，所述紧固元件46通过金属结构42彼此连接。
例如，紧固件46是用于附接座椅框架20的钩。金属结构42具有分布在主体12的内侧上的例如图4、图5和图7所示的五个紧固元件46。
在未被示出的变型中，金属结构42由多个金属子结构形成。例如，两个金属子结构通过由复合材料制成的保持元件彼此连接。保持元件例如是将一个金属子结构连接至另一个金属子结构的链节。保持元件例如由包括玻璃纤维的聚丙烯基材料形成。
加强层18(在图1至图4中可见)贴着刚性加强元件16的内面部40的至少一部分延伸。该层是扁平的，即，其一个尺寸小于其他尺寸。该层是柔性的，因此它可以变形以覆盖并适合另一个元件的形状。例如，加强层18覆盖刚性加强元件16的内面部40的至少一部分并且适合该部分的形状。
在图1所示的第一实施方式中，加强层18贴着刚性加强元件16的内面部40的一部分延伸。加强层18由聚合物材料制成。例如，加强层18由聚酯材料形成。加强层18也可以例如由包括嵌入基体中的纤维的复合材料形成。纤维例如由共聚酯、聚酰胺或聚烯烃基材料(例如聚乙烯或聚丙烯)形成。用于制造加强层18的材料的选择允许改变层的机械特性，以便使其尽可能好地适应于该层被施加到其上的刚性加强元件16。
加强层18的厚度小于其延伸的其他两个尺寸。长度或宽度与厚度的比率例如在100与1000之间。例如，加强层18的厚度在1mm至6mm之间。
加强层18的纵向拉伸强度(即，在纵向方向x上获得的)大于300n/cm。
加强层18的横向拉伸强度(即，在横向方向y上获得的)大于300n/cm。
加强层18的纵向断裂伸长率(即，在纵向方向x上测得的)大于50％。
加强层18的横向断裂伸长率(即，在横向方向y上测得的)大于60％。
根据图1所示的第一实施方式，加强层18通过刚性加强元件16包覆成型。特别地，加强层18适合刚性加强元件16的内面部40的形状。当使用者坐在支撑元件10上时，其骨盆被轻微地压入柔性支撑元件14中。因此，使用者的骨盆大致位于与刚性加强元件相对或位于刚性加强元件下方，并且其大腿通过加强区域中的柔性支撑元件14支撑在刚性支撑元件16的外面部38上。当在交通工具上发生碰撞、特别是正面碰撞时，在纵向方向x上朝着前方的力被施加到使用者的骨盆上。这导致用户被向前抛出。
然后，刚性加强元件16的外面部38向使用者的大腿和骨盆施加反作用力，该反作用力基本上朝后。因此，刚性加强元件16防止骨盆移位并且因此防止使用者在座椅中、特别是在搭接安全带的腹侧下方向前滑动。加强层18在该碰撞期间保持加强元件16的内聚力，从而防止其撕裂并确保其能够实现其功能。
下面，描述支撑元件10的制造方法。
根据第一实施方式，将加强层18置于刚性加强元件16的形状的第一模腔中。
也将金属结构42布置在第一模腔中。
然后将pu材料注入到第一模腔中的加强层18和金属结构42上，使得pu材料形成刚性pu泡沫。因此，在第一模腔中通过由刚性pu泡沫16形成的刚性加强元件包覆成型加强层18，这导致加强层18与刚性加强元件16的良好粘附。在第一模腔中部分地通过刚性加强元件16包覆成型金属结构42。
然后，将构成刚性加强元件16和加强层18的组件脱模并置于具有支撑元件10的主体12的形状的第二模腔中。
然后将pu材料注入到的第二模腔中的在加强层18上包覆成型的刚性加强元件16上，使得pu材料形成柔性pu泡沫。将由柔性pu泡沫形成的柔性支撑元件14包覆成型到刚性加强元件16和加强层18上。因此，柔性支撑元件14和刚性加强元件16由相同的材料制成。因此，尤其是与现有技术的支撑元件相比，柔性支撑元件14和刚性加强元件16之间的粘附力被优化。
根据图2所示的支撑元件10的第二实施方式，腔体13是封闭的并且完全延伸到柔性支撑元件14中。然后，延伸到腔体13中的刚性加强元件16和加强层18被柔性支撑元件14封装。
刚性加强元件16的外面部38贴着腔体13的壁33的一部分延伸并且面向上。特别地，刚性加强元件16的外面部38适合腔体13的壁33的该部分的形状。
根据该第二实施方式，主体12的内面部完全由柔性支撑元件14的内面部34形成。
加强层18贴着刚性加强元件16的内面部40的至少一部分以及柔性支撑元件14的壁33的至少一部分延伸。
加强层18通过刚性加强元件16包覆成型。特别地，加强层18适合刚性加强元件16的内面部40的形状。
根据图3所示的支撑元件10的第三实施方式，腔体13是封闭的并且完全延伸到柔性元件14中。然后，延伸到腔体13中的刚性加强元件16和加强层18被柔性支撑元件14封装。
刚性加强元件16的外面部38完全被加强层18覆盖，该加强层与腔体的整个壁33直接接触。
根据该第三实施方式，主体12的内面部完全由柔性支撑元件14的内面部34形成。
加强层18封装刚性加强元件16，使得加强层18完全覆盖刚性加强元件16。特别地，加强层18贴着刚性加强元件16的外面部38和内面部40延伸。特别地，加强层18适合刚性加强元件16的形状。
加强层18附接于刚性加强元件16。
在该第三实施方式中，加强层18的厚度取自加强层18的最小尺寸。
在未被示出的第四实施方式中，腔体13是打开的。特别地，腔体13朝向柔性支撑元件14的前部和底部打开。壁33朝向柔性支撑元件14的后部和顶部封闭腔体13。
在该第四实施方式中，加强层18封装刚性加强元件16。因此，主体12的内面部在包含刚性加强元件16的主体12的区域中由加强层18形成，而在该区域之外由柔性支撑元件14的内面部34形成。
在方法的第二实施方式中，将pu材料注入到第二模腔中的在加强层18上包覆成型的刚性加强元件16上，使得pu材料形成封装刚性加强元件16和加强层18的柔性pu泡沫。因此，由柔性pu泡沫形成的柔性支撑元件14被包覆成型到刚性加强元件16和加强层18上。
根据方法的第三实施方式，与方法的第二实施方式相比，将加强层18施加并固定到被预成型的刚性加强元件16上，使得加强层18封装并完全覆盖刚性加强元件16。
然后将由刚性加强元件16和加强层18组成的组件置于第二模腔中。
然后将pu材料注入到第二模腔中的刚性加强元件16和加强层18上方，使得pu材料形成柔性pu泡沫，该柔性pu泡沫封装刚性加强元件16和加强层18。因此将由柔性pu泡沫形成的柔性支撑元件14包覆成型到刚性加强元件16和加强层18上，并封装刚性加强元件16和加强层18。
因此，本发明提出的座椅支撑元件10易于制造并且具有增强的耐冲击性。即使在交通工具发生有重大碰撞的情况下，它也使刚性加强元件16通过防止潜滑来实现其保护乘客的作用。
1.一种交通工具座椅的支撑元件(10)，该支撑元件包括由柔性支撑元件(14)和刚性加强元件(16)形成的主体(12)，
所述柔性支撑元件(14)限定延伸到所述主体(12)的一部分中的腔体(13)，
所述刚性加强元件(16)延伸到所述腔体(13)中，并且由比所述柔性支撑元件(14)硬并与所述柔性支撑元件(14)具有亲和性的材料形成，
所述支撑元件(10)的特征在于，所述主体(12)还由贴着所述刚性加强元件(16)的至少一部分延伸的至少一个加强层(18)形成。
2.根据权利要求1所述的支撑元件(10)，其特征在于：
-所述柔性支撑元件(14)包括形成支撑表面的外面部(32)和限定所述腔体(13)的壁(33)，
-所述刚性加强元件(16)包括贴着所述柔性支撑元件(14)的所述壁(33)的至少一部分延伸的外面部(38)以及与所述外面部(38)相对的内面部(40)。
3.根据权利要求2所述的支撑元件(10)，其特征在于，所述加强层(18)贴着所述刚性加强元件(16)的内面部(40)的至少一部分延伸。
4.根据权利要求1所述的支撑元件(10)，其特征在于，所述加强层(18)的厚度在1mm至6mm之间。
5.根据权利要求1所述的支撑元件(10)，其特征在于，所述加强层(18)完全覆盖所述刚性加强元件(16)。
6.根据权利要求1所述的支撑元件(10)，其特征在于，所述加强层(18)由可热成型材料形成。
7.根据权利要求1所述的支撑元件(10)，其特征在于，所述刚性加强元件(16)位于所述支撑元件(10)的下端部分中，所述刚性加强元件(16)在高度方向(z)上的厚度小于所述支撑元件(10)在高度方向(z)上的厚度。
8.根据权利要求1所述的支撑元件(10)，其特征在于，所述刚性加强元件(16)在高度方向(z)上的厚度在纵向方向(x)上是可变的。
9.根据权利要求1所述的支撑元件(10)，其特征在于，所述柔性支撑元件(14)由柔性聚氨酯泡沫形成，而所述刚性加强元件(16)由刚性聚氨酯泡沫形成。
10.根据权利要求1所述的支撑元件(10)，其特征在于，所述刚性加强元件(16)包括至少一个紧固元件(46)，所述紧固元件(46)从所述主体(12)延伸并用于将所述支撑元件(10)紧固到座椅框架(20)上。
11.根据权利要求10所述的支撑元件(10)，其特征在于，所述刚性加强元件(16)包括通过基本上在所述刚性加强元件(16)内延伸的金属结构(42)互连的多个紧固元件(46)。
12.根据权利要求1所述的支撑元件(10)，其特征在于，所述加强层(18)通过所述刚性加强元件(16)包覆成型。
13.根据权利要求1所述的支撑元件(10)，其特征在于，所述刚性加强元件(16)通过所述柔性支撑元件(14)包覆成型。
14.一种制造根据权利要求1所述的支撑元件(10)的方法，包括以下步骤：
-将所述加强层(18)布置在具有所述刚性加强元件(16)的形状的第一模腔中，
-在所述第一模腔中通过所述刚性加强元件(16)包覆成型所述加强层(18)，
-将在所述加强层(18)上包覆成型的所述刚性加强元件(16)布置在第二模腔中，所述第二模腔具有所述支撑元件(10)的所述主体(12)的形状，
-通过所述柔性支撑元件(14)包覆成型所述刚性加强元件(16)。
技术总结