用於汽車應用的取暖、製冷和通風系統的製作方法

2023-05-21 23:19:21

專利名稱：用於汽車應用的取暖、製冷和通風系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於一般座椅尤其是車輛座椅的通風和空調裝置。
背景技術：
汽車座椅市場面臨著對於舒適度的高要求的挑戰。這不僅牽涉到在座 椅上的穩定性和姿勢，還涉及座椅的溫度和溼度。由於對氣候狀況和體溫 的適應，取暖/加熱和製冷/冷卻極大地增加了顧客的舒適度。
近年來座椅行業中的挑戰增加了對於提供結合了座椅取暖/通風/製冷 的腰靠/腰部支承系統以適應顧客期望的需求。
用於提供具有柔軟感的座椅支承裝置的現有技術^f吏用了聚氨酯泡沫塑 料或膠毛。這些技術在汽車市場領域已存在多年並且滿足了應用需求。顧 客的未來需求是在座椅中結合附加特徵，例如取暖、製冷和通風。現有的 泡沫塑料技術在這些應用中具有局限性，因為它們不允許空氣很好地自由 移動通過產品並且具有高程度的熱質/熱容量(thermal mass),這降低了 在表面上加熱或冷卻直至泡沫塑料達到所需溫度的效果。

發明內容
上述難題的一個解決方案是使用聚酯纖維填充產品來結合或代替傳統 的泡沫塑料塊。纖維支承的重要優點包括可提高透氣性(消除了乘員身
下的出汗和溼氣)以及材料可回收、比泡沫塑料重量輕，並提供了更好的 噪聲衰減效果，同時提供了與泡沫塑料相同的機械性能。
本發明是設計成用於車輛座椅、優選為帶有集成式/整合式舒適性系統 的車輛座椅的取暖、製冷和通風系統。該座椅取暖、製冷和通風系統包括
以允許氣流通過的方式熔合在一起的塑料纖維、優選為聚酯的網狀物，該 網狀物構成座墊材料的至少 一部分。在一優選實施例中網狀物被封裝在具 有有限數量的孔的較不透氣的隔室內，從而被壓入隔室的空氣從座椅的有 限區域內排出，優選從乘員與座椅表面接觸的地方排出。
從下面給出的詳細說明中可清楚看到本發明的其它應用領域。應當理
並非限制本發明的範圍。


從詳細說明和附圖將更充分地理解本發明，在附圖中 圖1為集成式舒適性座椅的透視圖； 圖2為集成式舒適性座椅的側視圖； 圖3A為具有開放纖維構造的纖維墊的截面圖； 圖3B為具有不透氣阻擋層或密封層構造的纖維墊的截面圖； 圖3C為具有半透氣阻擋層的纖維墊的截面圖； 圖4A為集成式舒適性座椅的一個實施例的側視圖； 圖4B為集成式舒適性座椅的一個實施例的後視圖； 圖4C為集成式舒適性座椅的另一個實施例的側視圖； 圖4D為通過外模成型/包覆成型(overmold)就位的歧管/多支管 (manifold)的側一見圖4E為用泡沫塑料外模成型的墊邊緣的側視圖4F為嵌入在基墊中的歧管端部的側視圖4G為附裝在可透氣纖維通風層上的凸緣的側視圖4H為外模成型在泡沫塑料支承墊內並通過環與裝飾層連接的絲
(wire)的側 f見圖5A示出可透氣纖維網墊的多層結構，其帶有將墊保持就位的緊固
件，並具有熱封邊緣；
圖5B示出可透氣纖維網墊的多層結構，其帶有將墊保持就位的緊固
件，並具有熱封邊緣，且在兩個纖維層之間具有可透氣加熱層； 圖6A示出可透氣纖維網墊的多層結構，其具有縫合邊緣； 圖6B示出可透氣纖維網墊的多層結構，其具有縫合邊緣，且在兩個
纖維層之間具有可透氣加熱層；
圖7示出集成式舒適性座椅的一個實施例，示出使用可選的防護裝置
和過濾器以使來自空氣移動裝置的空氣擴散；
圖8示出使用帶式腰靠的集成式舒適性座椅的一個實施例； 圖9A示出使用帶式腰靠的集成式舒適性座椅的一個實施例； 圖9B示出基於帶式腰靠的舒適性模塊的 一個實施例的前視圖； 圖9C示出基於帶式腰靠的舒適性模塊的一個實施例的後視圖； 圖9D示出基於帶式腰靠的舒適性模塊的一個實施例的俯視圖10A示出使用絲彎墊支承(wire flex mat support)的集成式舒適性 座椅的一個實施例的前視圖IOB示出使用絲彎墊支承的集成式舒適性座椅的一個實施例的後視
圖11A示出使用帶式腰靠的集成式舒適性座椅的一個實施例的後視
圖11B示出使用帶式腰靠的集成式舒適性座椅的一個實施例的前視
圖12A示出使用彎墊腰靠的集成式舒適性座椅的一個實施例的前視
圖12B示出使用彎墊腰靠的集成式舒適性座椅的一個實施例的後視
圖13示出集成式舒適性座椅的一個實施例，其中支承墊為纖維網墊；
圖14示出集成式舒適性座椅的一個實施例，其中支承墊和枕墊為纖維
網墊；
圖15示出集成式舒適性座椅的一個實施例，其中通風層和第二纖維網 層或纖維網外層被一起製造成單一產品；
圖16示出基於彎墊支承的舒適性模塊的一個實施例；
圖17A示出集成式舒適性座椅的一個實施例的側視圖17B示出集成式舒適性座椅的一個實施例的透視圖18A-18D示出集成式舒適性座椅的不同實施例；
圖19A示出用於將座椅裝飾材料附裝到絲彎墊上的錨固連接件；
圖19B示出附裝在絲彎墊上的座椅裝飾材料；
圖19C示出附裝在絲彎墊上的座椅裝飾材料，其中可透氣纖維通風層 繞過附裝點；
圖20A-20C示出集成式舒適性座椅的不同實施例； 圖21示出用於集成式舒適性座椅的控制模塊的一個實施例； 圖22示出用於集成式舒適性座椅的控制模塊的另一個實施例； 圖23A示出用於集成式舒適性座椅的熱電模塊/溫差電敏模塊的一個 實施例；
圖23B示出用於集成式舒適性座椅的熱電模塊的另 一個實施例； 圖23C示出用於集成式舒適性座椅的熱電模塊的另 一個實施例； 圖23D示出用於集成式舒適性座椅的熱電模塊的另 一個實施例。
具體實施例方式
下面對於優選實施例的說明僅為例示性的而決非對本發明、其應用或 使用的限制。
集成式舒適性座椅100包括人體工程學支承裝置110如腰靠120以及 具有透氣通風層140的墊130(圖1-2)。在一些實施例中墊130還包括如 下所述的第二纖維層220。與通風層140相連的是空氣移動裝置150如風 扇或鼓風機。通常，集成式舒適性座椅IOO包括一個或多個附裝在座椅框
架107上的舒適性模塊105，每個模塊都具有一個或多個取暖、製冷和人 體工程學支承部件。墊和裝飾材料可與舒適性模塊105集成，與座椅框架 107成一體，或在組裝好舒適性模塊105後添加到座椅100上。其它組裝 所公開的舒適性模塊105以製造集成式舒適性座椅100的方法也是可能的 並且在本發明的範圍之內。
為了座椅乘員的舒適性並允許空氣流動通過座椅，人體工程學支承裝 置110由一個或多個支承墊160覆蓋，支承墊160又被透氣通風層140覆 蓋。儘管可將泡沫塑料如氨基甲酸泡沫塑料用於通風層140,但一優選實 施例採用包括無紡/非織造聚酯纖維填充物的纖維網狀物170，其製造和使 用如下詳細所述。與纖維網相比，當前的泡沫塑料技術在這些應用中具有 局限性，例如它們不能輕易地允許空氣自由地通過產品並且具有高程度的 熱質，這會降低在表面上加熱或冷卻直至泡沫塑料達到所需溫度的效果。
此處公開的設備和組裝方法一般適用於多種不同的人體工程學支承裝 置，特別是例如安裝在座椅靠背上的腰靠裝置，包括本領域技術人員所公 知的多個可拱起的壓力表面(圖16)、帶式腰靠(圖11A)和以絲為基的 彎墊支承(圖10A)。此外，所述設備和方法適用於編程設計為通過調節 機構的重複循環工作來提供按摩的腰靠裝置和其它人體工程學裝置。
在一個實施例中，泡沫塑料塊用於結構用途，例如作為支承墊160， 而空氣流動通過包括設置在泡沫塑料塊上面的纖維網狀物170的通風層 140。在這種情況下，在泡沫塑料塊內形成有一個或多個孔180以允許氣流 152通過泡沫塑料流至纖維網通風層140 (圖2)。在另一個實施例中，座 椅100具有由泡沫塑料製成的側枕墊190，所述側枕墊在側邊上設置於座 椅靠背的兩側(圖2)。此外，泡沫塑料支承墊160位於主座椅表面之下。 在另一個實施例中，位於主座椅表面之下的泡沫塑料支承墊160可替換成 附加的纖維網墊(圖13)。用附加的纖維網墊替換這些泡沫塑料墊從總體 上節省了重量並減小了墊的熱質，從而使座椅可更快地加熱或冷卻。附加 的纖維網墊可選地可供空氣流通或不流通，取決於具體的應用。在又一個 實施例中，以泡沫塑料為基的側枕墊190也可被替換成纖維網墊(圖14),
同樣，空氣可選地流通通過以纖維為基的側枕墊190。
在一個實施例中，纖維網通風層140被由氣密材料如不透氣的塑料板 片製成的不透氣阻擋層148所封裝/密封(圖3B)。氣密封裝具有有限數 量的開口，例如設置成供空氣在空氣移動裝置150的作用下進入的孔180 以及那些設置成供空氣通過一個或多個孔或狹縫200排出的開口 。在網狀 物的遠離座椅乘員的遠端或背側，空氣移動裝置150如風扇或鼓風機設置 成使空氣移動進入通風層140的通過封裝形成的腔。在網狀物的近端，即 更靠近乘員的座椅表面側，板片或其它封裝材料148具有一個或多個分布 孔或狹縫200以允許空氣向外朝座椅乘員移動。封裝網狀物並在更靠近座 椅乘員的板片148中設置氣孔具有使氣流152朝特定區域集中的作用，在 一優選實施例中所述特定區域包括乘員身體與座椅表面接觸的區域。
座椅裝飾層210需要用本身可透氣的材料或帶孔的皮革製成並且在一 個實施例中與第二纖維層220沿縫合區域222 (圖5A、 5B )或熱封區域 222 (圖6A、 6B)縫合在一起，第二層220有助於座椅100表面上的空氣 分布和均一性。在一個實施例中，第二層220由厚度約6-10mm的不同密 度的聚酯纖維製成並且在座椅表面提供了柔軟性和提高的透氣性，以及改 善的空氣擴散和分布。在另一個實施例中，第二纖維層220即更靠近表面 的那層比主通風層140更柔軟，以給座椅100的表面增加舒適度並用於使 其成形。縫合或熱封區域222沿纖維墊邊緣的寬度取決於多個因素如纖維 的密度，在一個實施例中四周的寬度約為10mm (圖5A、 5B、 6A、 6B)。
具有多個纖維層可使空氣沿座椅表面更均勻地分布。在一個實施例中
(圖5A)，通風層140的外座椅表面例如通過反覆地施加熱量將纖維熔合 在表面而局部地#1密封，從而具有有限數量的孔供空氣逸出。因此，來自 空氣移動裝置150的空氣在進入通風層140時將偏轉和擴散，因為存在有 限數量的逸出點。這也具有這樣的效果，即在整個通風層140上排出類似 量空氣，而並非使不適量的空氣在空氣移動裝置150附近排出通風層140。 在另一個實施例中，具有或不具有座椅裝飾材料如附接皮革的多層纖 維產品226也可作為單獨的產品來製造，以安裝在傳統的座椅泡沫塑料塊
上，供單獨使用或作為主動式取暖、製冷和通風系統的一部分使用(圖15)。 風扇、鼓風機或其它類型的空氣移動裝置150使用已知的緊固裝置附 裝在背部支^=莫塊230上。在一個實施例中，空氣移動裝置150將空氣沿 徑向向外吹入歧管240 (圖4B)，風扇排氣的徑向布置使得系統可實現更 薄的輪廓。在一些實施例中支承墊160被至少一個水平設置的通道164分 割為一個或多個豎直相鄰的部分162，以使某些部分162可獨立運動，以 便適應人體工程學支承裝置110的運動。分割支承墊160的一個結果是通 風層140也被分割為多個不接觸的部分，其中每個部分都必須接收空氣供 應。在一個實施例中，空氣移動裝置150附裝在背部支^^莫塊230的上半 部，而空氣通過歧管240或其它氣密的管子、軟管或管道被送至下半部(圖 4A、 4B)。在另一個實施例中，通風層140僅存在於背部支承的下半部， 因此不需要歧管240 (圖4C)。在又一個實施例中，風扇、鼓風機或其它 空氣移動裝置150直接附裝在腰靠裝置120上(圖2、 8、 IOA、 10B)。 在一些實施例中， 一個或多個風扇、鼓風機或其它空氣移動裝置150附裝
型的腰靠120向前推(圖16、 17A、 18A、 18B)。
在另一個實施例中，特別是在風扇直接將空氣吹入纖維墊的地方且在 軸向而非徑向的方向上，可選地帶有過濾器的防護裝置260被設置在空氣 移動裝置150的輸出區域上以過濾並擴散空氣，從而防止被吹送的空氣直 接"通讀(read-through)，，座椅乘員的身體(圖7)。相反地，空氣更均 勻地擴散穿過泡沫墊並從而穿過座椅表面，由此提供了改善的舒適度。
在一個實施例中，本發明的支承系統被水平的槽、溝或通道164分為 上部和下部(圖4A、 4B)。在特定實施例中，下部與可調節的腰靠120 相關聯，而通道164將上部和下部分離成可獨立移動的部分。在一些實施 例中，上部和下部的通風層140的各部分彼此分離(圖4A),而在其它實 施例中通風層140在上部和下部之間連續延伸(圖16、 17A、 17B)。在 通風層140在座椅支承的上部和下部之間被分開的情況下，必須例如使用 上述歧管240將空氣分開送至每個部分(圖4A)。在一可選實施例中，通
風層140繞過通道164彎曲(圖16、 17A、 17B)，儘管彎曲形狀必須是 足夠漸進的以防止通風層140皺摺，而鈹折會限制氣流。在該後一個實施 例中，單個空氣移動裝置150足以將空氣送至整個通風層140 (圖16)， 儘管仍可使用一個以上的空氣移動裝置。
在一些實施例中，座軍或座椅裝飾層210的材料可直接固定在背部支 承結構上，特別是在通風層140與裝飾層210的材料分開時(圖19A-19C、 20A-20C)。在這種情況下，專用的錨固連接件270附裝在座椅裝飾層210 的材料和背部支承結構上，例如附裝在作為絲彎墊背部支承250 —部分的 絲上(圖19A)。在另一個實施例中，座椅裝飾層210固定在嵌入座椅泡 沫塑料內的絲280上，絲280是例如通過將泡沫塑料外模成型在絲280上 而嵌入座椅泡沫塑料內的，絲280通過環282固定於裝飾層210(圖4H)。
在又一個實施例中，背部支承被分割為三個部分以容納位於中央的可 調節腰靠120，而兩個單獨的水平通道164將背部支承分割為下、中、上 部分(圖12A-12B)。在一個實施例中，空氣通過與各部分相關的各個空 氣移動裝置150供給至通風層140的各個單獨的部分(圖12A-12B )。
在一個實施例中，通風層140通過藉助於縫合或熱封使邊緣密封(圖 5A、 5B、 6A、 6B)並通過重複地進行加熱操作的循環在墊的基部使纖維 熔合而被封裝。座墊的外部被可透氣的座椅裝飾材料如本身可透氣的織物 所覆蓋，或被在其中具有孔或狹縫200以允許空氣通過的不透氣材料如皮 革所覆蓋(圖17A、 18A、 18C、 18D)。所迷孔或狹縫的位置可設置成與 座椅乘員的身體和裝飾材料之間相接觸的可能區域一致。如同上述的塑料 板片的實施例一樣，在該實施例中，在被密封的隔室內也具有有限數量的 開口，這些開口通常在基部，允許空氣被送入，同時空氣從可透氣的座罩 逸出。
在離開塑料板片或其它封裝材料內的孔之後，通風空氣移動通過可選 的透氣加熱層290並通過座椅裝飾層210。座椅裝飾層210可以是本身透 氣的材料如布料，或者是較不透氣的材料如皮革，但通過在材料上製造孔 或狹縫而變得透氣。透氣加熱層優選設置在通風層140與座椅裝飾層210
之間。加熱材料可具有傳統的構造，如電阻絲、碳纖維或導電墨水或適當 的聚合物。加熱器與纖維墊的連接可通過常規手段如雙面膠或通過其它本 領域已知的適當手段來實現。
加熱層包括如下所述的多種不同的加熱技術。作為透氣加熱層2卯的 替換方案，可通過從其它來源如熱電裝置(TED) 300吹入被加熱的空氣 或通過在環境空氣比座椅100熱得多時吹入環境空氣來提供熱空氣。
儘管篇幅和附圖集中於座椅靠背作為例示性實施例，但也可應用相同 的原理製造用於座椅底座的類似系統。在將舒適性系統應用於座椅靠背和 座椅底座的那些實施例中，各個結構支承件可以是分立的部件，或者是鉸 接在座椅靠背與座椅底座之間的過渡部上的單個部件。
構成通風層140的纖維網材料的基本構造如圖3A-3C所示。在圖3A 中，聚酯纖維142形成在一起成為墊或纖維網狀物170。纖維142通過加 熱過程例如使受熱氣體如空氣通過網狀物流通而在接觸點處彼此粘結。結 果形成了允許空氣移動通過纖維網狀物170的無規則的開放通道144。同 時纖維142又足夠密實和剛硬以提供支承而不會坍塌。纖維網狀物170的 密度可變，纖維的方向角度也可變。製造基礎纖維和使纖維粘結在一起的 技術是本領域技術人員所公知的。
纖維142可製造成具有不同密度和厚度，以^使具有複雜系統所需的空 氣透氣性。此外，纖維142可例如通過熱成型,皮加工成不同的座椅形狀以 用於身體姿勢的各種型式。在一個實施例中，纖維網墊層在邊緣用泡沫塑 料310進行外模成型以產生精美外觀並將座椅100成型為所需形狀和外觀， 同時仍保持舒適度和結構(圖4A、 4C、 4E、 4F)。在另一個實施例中， 通風層140的頂部也用泡沫塑料310進行外模成型，而這在一個實施例中 是允許空氣流過的較薄的層。附加的泡沫塑料薄層可用於增加舒適性並進 一步塑造座椅100的形狀，同時保持足夠薄而不會抑制空氣的流動。
一個可與纖維產品一同產生的附加特徵是一側上的半透氣阻擋層146
(圖3C、 5A、 6A)。通過對纖維的一側施加熱量，聚酯可被再加熱、熔 化、然後冷卻以形成幾乎連續的空氣屏障。該特徵可用於座椅的加熱和冷
卻。此外，為了提供舒適性和性能(加熱或冷卻)，纖維可為雙層產品， 各層具有不同的密度和纖維類型。
在一個實施例中，纖維墊通過雙面膠、自粘式粘結劑(peel and stick adhesive)或諸如鉤、環緊固件的機械緊固裝置或其它適當的緊固件224 連接在支承墊160上(圖5A、 5B )。
在一個實施例中，通過混合具有不同密度和厚度的聚酯纖維來製造纖 維墊，以產生適當的支承水平用於舒適地就座，同時仍允許空氣穿過座椅 表面。
在這種構造中，通過位於纖維墊與座罩之間的電力加熱器進行加熱。 加熱材料可為常規構造，並使用電阻絲、碳纖維、導電墨水或適當的聚合 物。加熱器與纖維墊的連接可通過常規手段如雙面膠或通過由使用纖維墊 所賦予的獨特手段來實現。
如果使用可透氣加熱層290來替代與空氣循環系統對準的模塊如 TED，或結合所述才莫塊一起使用所述加熱層，則可透氣加熱層2卯可位於 幾個不同的高度在纖維網墊層之上、之下或之間。通常可透氣加熱層290 應當與送至座椅100表面的氣流對準或至少鄰近流動空氣的路徑，從而實 現從加熱層到空氣再到座椅乘員的有效熱傳遞。
將加熱和冷卻特徵直接集成到舒適性模塊105中的可選方案是從另一 來源如車輛的取暖和空調系統或獨立的取暖/製冷裝置輸入經調節的空氣。
在一個實施例中，通過基於正導熱係數('PTC，)的加熱器320進 行加熱，該加熱器在空氣流向通風層的路徑上具有或不具有熱電裝置300 (圖2、 7) 。 PTC加熱器為陶瓷加熱元件，可具有多種形狀和尺寸從而獲 得或保持由廠家設定的定點溫度。熱電裝置('TED， ) 300包括熱電模 塊('-TEM， ) 302如珀爾帖裝置(Peltier device)，加上散熱器304。當 在珀爾帖裝置上施加電壓時，在裝置上產生溫度梯度，形成暖側和冷側。 如果TEM 302的冷側由於室溫空氣吹過連接於冷側的散熱器而變熱，則暖 側將會變熱。類似地，暖側可被冷卻至室溫從而^f吏冷側更冷。因此珀爾帖 裝置可用於提供加熱或冷卻，這取決於使TEM 302的哪一側保持接近室
溫，而所得到的熱或冷空氣流通進入座椅。此外，通過轉換施加在珀爾帖 裝置上的電壓的極性，還可使珀爾帖裝置在加熱和冷卻之間切換。在又一
個實施例中，通過分層的產品進行加熱，而通過上述的TED 300實現冷卻。 TED裝置可位於空氣流向座椅的路徑上的任何位置，在風扇或鼓風機的上 遊或下遊(圖2)，只要流向座椅的空氣的所有或大部分移動通過TED及 其相關聯的散熱器304。在另一個實施例中，TED具有多個層以改善加熱 和/冷卻的功能性。
在一個實施例中，使用歧管240將空氣分配至通風層140中的不同隔 室。歧管240的一個開口連接在將空氣壓入歧管的風扇或其它空氣移動裝 置150上。歧管240的輸出口隨之導入由網狀纖維形成的分開的空氣隔室 內。為了簡化組裝，在一個實施例中由塑料製成的歧管240可在座椅底座 的泡沫塑料支承墊160內進行外模成型(圖4A、 4C)。然後可將通風層 140鋪在支承墊160之上。或者，用於歧管240的進入口可被模製或切削 在支承墊160中以允許隨後插入歧管240。
在另一個實施例中(圖4D)，歧管240在通道164的區域內置於泡沫 塑料支承墊160附近，使得歧管240的開口與相鄰的通風層140連通，隨 後使歧管140外模成型就位。該外模成型可與其它外模成型步驟如在通風 層140邊緣處的步驟結合進行。歧管240的開口在管端部可為圓形橫截面， 或者可加寬為細長狹縫，在一個實施例中具有與溝it^目當的長度。在一個 實施例中，歧管240的末端具有凸脊或螺旋式螺紋244以與泡沫塑料接合， 這有助於使歧管在泡沫塑料中保持就位(圖4F)。在另一個實施例中，凸 緣242與通風層140結合，凸緣242在歧管240或其它空氣傳送管道370 的端部形成了連接，例如卡扣配合(圖4G)。
在一個實施例中，通風層140和第二透氣纖維層220被合併成單個多 層的通風產品226，其可被安裝在傳統的座椅上(圖15)。
在一個實施例中，纖維墊由合成材料聚酯特別是聚酯纖維填充物製成。
程度的舒適性和耐用性、同時當人坐在座椅上時仍允許空氣穿過墊的產品。
聚酯是可回收的，不會引起過敏，並且可阻止黴菌和黴的生長。聚酯纖維 填充物可以是發亮的、半無光澤的和全無光澤的。常用的產品是半無光澤
的和光學上明亮的。純淨的白棉絮色(white batting color)可改善使用淡 著色織物的產品的外觀。
聚酯可用多種化學物質進行處理；賦予其非易燃特性，使其抗菌並改 善美感和耐用性。可使聚酯棉絮通過所有目前的墊層可燃性標準。
不像聚氨酯泡沫塑料，聚酯(PET)纖維產品在暴露於紫外線下時不 會發黃和變脆，在受熱時也不會產生高程度的有毒氣體。
粘結的三種方法為平紋(plain)、樹脂粘結和軟熔粘結(low melt bond)， 一個優選實施例使用軟熔粘結方法。軟熔產品通過結合熔化溫度 不同的聚酯纖維而製成。它可使用光滑纖維製成，提供了美感和耐用性。 通過使用軟熔粘結方法，密實棉絮增加了耐用性並且提供了更大的高度恢 復性。纖維的分層可通過合併不同丹尼爾的纖維、光滑/乾燥纖維的組合、 空心和實心的纖維以及任意或所有這些的混合來進行，從而獲得期望的品 質、價格和性能特性。
其它纖維包括天然材料如羊毛、絲綢和開士米的混合物可與派朗 (pyron)和高級阻燃(FR)纖維混合從而得到不同結果。派朗是高技術 的FR纖維，包括氧化的聚丙烯腈纖維。那些在高溫下製成的熱穩定的氧 化纖維可阻燃。纖維就地焦化並將熱量從焰源傳走。最終，通過使不同的 纖維分層例如使用上述的雙層產品可得到不同結果。頂層如第二層220也 可包括異類纖維如羊毛和絲綢以增加舒適度。
在舒適性模塊105的一個實施例中，單個的控制模塊330控制此處公 開的所有座椅舒適性選項。通過將舒適性系統製造為一個模塊，將舒適性 部件組裝和安裝成一個座椅將得以簡化並因此降低成本。除了減少必須安 裝的部件數量之外，才莫塊化的組件還消除了製造商將來自不同供應商的不 同部件裝配在一起所產生的問題。在一個實施例中，所有的座椅靠背支承 和舒適性元件被集成到單個裝置上(如圖1、 17B),然後該裝置可輕易地 附裝到座椅框架107上。此外，此處所述的以纖維為基的空氣分布墊;l^
輕的、可回收的，並且可防止黴菌和黴的生長，具有多個優點。 控制模塊
可使用 一個控制模塊330來控制座椅100的所有選項如按摩、取暖、 製冷和通風，並且所有選項可連接至一個主體線束。在一個實施例中，控 制模塊330提供了座椅的預熱和預冷；在另一個實施例中，風扇或鼓風機 可在加熱模式下通電數秒從而改善座椅的空氣分布和加熱時間。為了使溫 度均勻並防止散熱器304在冷卻模式下積聚水分，在一個實施例中，在冷 卻元件切換為關閉模式後空氣移動裝置150繼續運行一段時間。在另一個 實施例中，控制模塊330被編程設計成使空氣移動裝置150在較低功率從 而在較低速度/轉速下(例如滿負荷的30。/。)運行直至加熱系統預熱起來， 以避免在加熱元件預熱前將冷空氣吹到座椅乘員身上。在另一個實施例中， 座椅IOO可根據狀態指示而被預冷或預熱，如果環境空氣或座椅100的溫 度高於預設極限值，則通過打開汽車車門就可啟動預冷或預熱。在一個實 施例中，當座椅100或環境空氣的溫度高於25"C時啟動座椅的預冷。預熱 或預冷的持續時間由預定的溫差或預設的時間量來確定。圖21示出使用選 擇旋鈕的控制器330的一個實施例。其它選擇選項例如加熱和冷卻及其溫 度的方法一一包括帶有或不帶有發光二極體的按鈕，也包含在本發明中。
在一個實施例中，控制模塊330使用來自座椅100的那些被加熱或冷 卻的部件如底座墊層或靠背層的溫;1^饋來控制加在可透氣加熱層290和/ 或與空氣移動裝置150對準的熱電裝置300上的電流和/或電壓，以在最短 時間內達到使用者選擇的溫度並將該溫度保持恆定。在一個實施例中，使 用本領域技術人員公知的PID (比例、積分和微分)控制器作為控制模塊 330的一部分來控制座椅100的溫度。在座椅100的表面達到預設溫度後， 在一個實施例中如果鼓風機被打開，則降低風扇速度以減少噪音，並緩解 可能由過度的空氣移動引起的使用者的任何不適。
在加熱模式下，在一個實施例中作為可透氣加熱層290的加熱器將被 PID控制器打開。這種情況下，在一段遲滯時間(通常為30秒)過後，空
氣移動裝置150將以低速向使用者送風，短時間後以間歇方式送風。這樣， 通過使用強制送風，即使在使用可透氣加熱層290時，熱空氣也從加熱層 被強制送向乘員而不是僅依賴於被動轉移(例如熱傳導或局部對流)，從 而使熱量穿過通風層140和座椅裝飾層210移向乘員。其優點在於縮短了 加熱時間並實現了更均勻的加熱。加熱器如基於PTC的加熱器320可以是 附裝在散熱器304上的位於空氣管道370內的獨立加熱器，並且可單獨4吏 用或與工作在加熱模式下的TED300結合使用。這種情況下，空氣移動裝 置150在開始將以低速送風以使空氣具有充分的被加熱時間。
在冷卻^=莫式下，TED 300將通電並且空氣移動裝置150將向座椅乘員 送冷風。可選地基於PID的控制模塊330將控制加在熱電裝置300上的電 流和/或電壓以及空氣移動裝置150的速度。如果車輛內的環境溫度明顯低 於座椅100的溫度一一在一個實施例中為低10至20攝氏度的差異，則TED 300將關閉並且將通過以最大速度吹送環境空氣而冷卻座椅100以節能。 當車輛內的環境溫度較接近座椅100的溫度時一一在一個實施例中為小於 10至20攝氏度的差異，則TED 100將通電並且因此溫度顯著低於環境溫 度的空氣將被吹送至座椅表面以對座椅100進行冷卻。在一個實施例中， 將溫度傳感器340置於空氣移動裝置150的入口附近以更精確地測量將4皮 送至座椅100表面的環境空氣的溫度，並在總體上實現更緊湊的模塊化設 計。在另一個實施例中，溫度傳感器340直接置於座椅裝飾層210之下以 測量座椅裝飾層210本身的溫度。在該實施例中溫度傳感器與氣流152隔 離，以便單獨檢測座椅裝飾層210的材料的溫度(圖2 )。
使用者控制界面334如按鈕、旋鈕和指示器如發光二極體(LED)可 安裝在座椅100或車輛的儀錶板上，或通過有線或無線的傳輸裝置單獨設 置。也可從車輛的加熱器和空調控制設定獲取控制信號，從而免除對單獨 控制模塊的需要。
可將可編程定時器332 (圖22 )集成到控制模塊330中，從而座椅100 可在確定的預設時間例如一天中的特定時刻被加熱或冷卻，並且當乘員進 入車輛時能立即享受到舒適性。
來自遙控進入系統的開門信號也可用於自動打開系統。在例如使用預 設定時器或開門信號自動開啟座椅溫度控制的情況下，模塊會根據使用者 手動預設的條件或可選地根據廠家預設的條件打開系統的加熱或冷卻模
式。例如，在一個實施例中，如果環境溫度高於25t:(使用者設定的)， 則控制模塊330將啟動冷卻模式，而如果環境溫度低於20匸(使用者設定 的)，則它將啟動加熱模式。在一個實施例中，如果乘員在系統自動開啟 後IO分鐘內沒有坐在座椅上(通過可選的乘員傳感器)，或者發動機在該 時間段內沒有啟動，則系統會關閉以節約能源。
附裝在TED 300或其散熱器304上的溫度傳感器340將用於防止熱電 才莫塊或TEM 302過熱。
空氣移動裝置150在完全關閉前將保持開啟一定時間(通常為30秒) 以使TED 300的散熱器304更接近環境溫度，從而特別是在炎熱潮溼的夏 天防止水分在冷卻的TED 300上的任何可能的積聚。
可添加記憶特徵以存儲針對每個座椅乘員的優選的溫度設定值。
在一個實施例中，座椅溫度控制模塊330在沒有使用者可調的控制模 塊的情況下工作，即進行自我調節。在該實施例中，使用者的輸入被限制 為選擇是加熱還是冷卻座椅，而其它方面由系統進行自我調節。通過使用 基於PTC (正溫度係數熱敏電阻器)的加熱器320——其中定點熱敏電阻 器被集成到加熱裝置中以維持廠家設定的溫度，通過空氣提供熱量或直接 將熱量傳遞至乘員，系統將維持在一定溫度而不會過熱。在一個可選實施 例中，甚至在使用TED300加熱時，PTC熱敏電阻器350被用於限制供給 至TED 300的能量/電能以提供過熱保護。
至於冷卻，當靠近乘員的空氣管道380內的溫度或環境空氣的溫度達 到特定點時，負溫度係數熱敏電阻器(NTC) 360 (圖22)將限制供給至 TED 300的電流。當NTC 360周圍的溫度降至特定點時，NTC 360的電阻 增大，從而減少供給至TED300的能量並防止過冷。或者，PTC熱敏電阻 器350將被置於TED300的"熱"側以限制供給至TED 300的能量。
可添加可選的定時器以在預定的時間量過後關閉系統。
可改變布線，這樣在加熱^t式下，可打開兩個或三個基於PTC的加熱 器320以實現高溫設定，可打開兩個或僅一個加熱器進行中溫設定，而只 打開一個加熱器或某個組合可進行低溫設定(圖22)。此外，由於基於 PTC的加熱器維持在其預設溫度，這就免除了對控制器或/和溫度傳感器的 需要。在一個可選實施例中，每個PTC加熱器320可具有不同的能量水平， 使得打開第一加熱器則將系統置於低檔加熱模式；打開第二加熱器並關閉 第一加熱器則將系統置於中檔加熱模式；而打開第三加熱器同時關閉第一 和第二加熱器則將系統置於高檔加熱模式(圖22)。
NTC熱敏電阻器被置於空氣管道370內以檢測冷卻模式下的冷空氣 (圖22)。在一個可選實施例中，PTC熱敏電阻器350可置於TED 300 的熱側，靠近或接觸散熱器304 (圖23A)，或置於排氣管道370內。
PTC或NTC熱敏電阻器的布線可構造成並聯或串聯或本領域技術人 員公知的任意組合。
安全性特徵
正溫度係數熱敏電阻器(PTC) 350也可用於過熱保護，即使是在採 用使用者可操作的控制系統的實施例中。在一個實施例中，PTC熱敏電阻 器350可用於在控制模塊出故障、鼓風機出故障或空氣管道370被堵塞等 各種情況下防止TED 300過熱。當TED 300工作時(在這種情況下PTC 不處於自我調節才莫式)，空氣移動裝置150也必須工作以冷卻TED 300的 "熱"側。如果由於任何原因空氣移動裝置150將停止工作而TED300仍 然通電，則TED300會過熱，這將導致系統乃至座椅100受損並產生安全 性問題。可將兩個PTC350置於TED300表面附近的任意位置，兩側上每 側一個，並使TED 300與PTC 350串聯(圖23A)。這樣，不論TED 300 處於加熱還是冷卻模式，只要TED 300的任一側過熱，PTC熱敏電阻器 350就會關閉電源。當過熱條件消除時PTC熱敏電阻器350自身將重置。
提供過熱保護而無需用於TEM的溫度傳感器
此處所用的熱電^=莫塊具有塞貝克效應(Seebeck effect)，該效應會由 於熱電模塊(TEM)兩側的溫差而產生電壓。當TEM 302通電時，電流 在其兩側之間產生溫差。如果出於任何原因例如由於鼓風機出故障、空氣 管道被堵塞等使得附裝在TEM 302上的散熱器304沒有被冷卻，則兩側之 間的溫差將會增大，從而由於塞貝克效應導致電壓增大。結果，通過TEM 302的電流減小。 一電流傳感器將監測流向TEM302的電流，並且如果電 流小於正常工作電流(K5A (通常該值取決於模塊的特定類型)，則模塊將 會關閉或減少供給至TEM302的電能。也就是說，由於通過TEM302兩 側的電流與溫度成比例，可通過監測電流而間接地檢測TEM302的溫度。 當通過TEM302的電流減到特定水平以下，這就表明在TEM302的兩側 之間存在過大的溫差並且應按需要減小或關斷供給至TEM 302的電能。這 樣，通過去除溫度傳感器和這些傳感器的布線，可降低控制系統的生產成 本。
對鼓風機、TED/PTC組件的電能進給
TED 300和空氣移動裝置150可構造成共用同一根電源線372,從而 簡化製造並降低成本，這特別是由於TED 300和空氣移動裝置150通常位 於單個殼體376內(圖23C)。但是這種構型要克服的一個問題是，送至 TED 300的電壓的極性可能顛倒以^更在加熱和冷卻之間切換，而空氣移動 裝置150卻需要極性一致的電壓。在一個實施例中，可使用本領域技術人 員已知的橋式整流器或其它類似電路374來提供極性一致的電壓以向空氣 移動裝置150供電而不管^的DC電流的極性如何(圖23C)。在另一 個實施例中，使用來自控制模塊330的控制信號來控制通過TEM 302的 DC電流的方向(圖23C)。另一方面，如果TEM302僅用於冷卻而加熱 由單獨的加熱器提供，則無需進行極性切換並且鼓風機和TED可並聯以共 用同一電源供給。
在另一個實施例中，來自控制模塊330的控制信號可改變空氣移動裝 置150的速度(圖23C、 23D)。
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空氣移動裝置150和TED 300使用同一電源線的優點在於，只要TED 300工作，TED 300就始終會被空氣移動裝置150冷卻，並且如果空氣移 動裝置150在控制模塊330出故障的情況下關閉，則TED300也會關閉。
增強的加熱性能
PTC加熱器320可置於TED 300的空氣^皮吹向座椅表面以補充由 TED 300產生的熱量的一側(圖23B )。或者，基於PTC的加熱器320可 置於空氣管道370內，位於TED300的下遊(圖23C )或上遊(圖23D)。 在加熱模式下，PTC加熱器320首先通電。TED 300將隨著來自PTC加 熱器320的電流消耗(current draw)的減小而逐漸加電，從而將總電流 消耗保持在極限值以內。其優點在於可實現更快的加熱時間和能量效率。 從用PTC加熱器320到用TED300進行加熱的轉換可作為時間的函數(在 一個實施例中為啟動後15秒)或在另一個實施例中作為最大電流的函數來 確定。PTC加熱器通常在最初啟動時消耗較多的電流。隨著其達到穩態， 其消耗較少的電流。對電流進行監測，從而可切換至TED 300，使得總電 流消耗處在特定的預定極限值以內。該選項也可用於TED的水分去除1. 將TED 300切換至冷卻模式並送風；2.關閉TED300並打開PTC320以 將熱空氣吹過散熱器304 (圖23B) ; 3.關閉系統。
在加熱模式下，位於TED 300 "熱"側的PTC加熱器320將與或不與 TEM 302 —同工作地產生熱量，該熱量經由強制送風傳送至乘員。如果 TEM 302也通電提供熱量，則可控制其在較低功率下工作以保證不會過 熱。通過使用兩個熱源，加熱時間將會縮短。
控制模塊330將使用可選的溫度傳感器或上述方法來提供過熱保護。 如果檢測到過熱，則供給至TEM302的電能將被切斷。
由於可對上面參照相應圖示所述的例示性實施例作出各種修改而不會
脫離本發明的範圍，因而包含在上述說明中和示出在附圖中的所有內容應 當解釋為例述性而非限制性的。因此，本發明的廣度和範圍不應受限於上
述任一例示性實施例，而是僅應根據所附權利要求及其等效物來加以限定。
權利要求
1、一種用於車輛座椅的通風、溫度調節和人體工程學舒適性系統，包括墊，該墊包括通風層，該通風層包括以允許氣流通過的方式熔合在一起的無紡塑料纖維，所述通風層具有座椅表面側和反向側，其中所述通風層設置在基本氣密的隔室內，所述隔室在所述通風層的反向側上具有用於輸入空氣的進入孔，並在所述座椅表面側上具有多個輸出孔；可調的人體工程學支承裝置，其中該人體工程學支承裝置設置在所述通風層的反向側上並與所述墊一起移動；溫度調節系統，該溫度調節系統包括空氣移動裝置，該空氣移動裝置可操作地連接到所述通風層的反向側上的進入孔，從而所述空氣移動裝置使空氣移動進入所述通風層並通過所述多個輸出孔排出；以及控制模塊，該控制模塊包括用於控制所述溫度調節系統和人體工程學支承裝置的工作的控制器件，其中所述座椅的座椅表面被維持在預定溫度。
2、 如權利要求l所述的通風、溫度調節和人體工程學舒適性系統，其 特徵在於，所述座椅表面被維持在由熱敏電阻器所確定的溫度下。
3、 如權利要求2所述的通風、溫度調節和人體工程學舒適性系統，其 特徵在於，所述溫度調節系統還包括空氣溫度調節系統，該空氣溫度調節
4、 如權利要求3所述的通風、溫度調節和人體工程學舒適性系統，其 特徵在於，所述熱敏電阻器包括基於正溫度係數熱敏電阻的加熱裝置。
5、 如權利要求4所述的通風、溫度調節和人體工程學舒適性系統，其 特徵在於，所述空氣溫度調節系統還包括可操作地連接至所述空氣移動裝 置的熱電裝置。
6、 如權利要求5所述的通風、溫度調節和人體工程學舒適性系統，其 特徵在於，所述溫度調節系統還包括位於座椅表面材料之下的溫度傳感器以檢測所述座椅表面材料的溫度，並且所述溫度傳感器與周圍的氣流隔離。
7、 如權利要求6所述的通風、溫度調節和人體工程學舒適性系統，其 特徵在於，所述溫度調節系統還包括比例、積分和微分控制器。
8、 如權利要求5所述的通風、溫度調節和人體工程學舒適性系統，其 特徵在於，所述溫度調節系統還包括空氣管道內的基於正溫度係數熱敏電 阻的加熱器。
9、 如權利要求7所述的通風、溫度調節和人體工程學舒適性系統，其 特徵在於，所述控制模塊設置在所述車輛座椅內。
10、 如權利要求5所述的通風、溫度調節和人體工程學舒適性系統， 其特徵在於，所述空氣移動裝置和熱電裝置共用單對電源線。
11、 如權利要求3所述的通風、溫度調節和人體工程學舒適性系統， 其特徵在於，所述通風層還包括靠近所述通風層的座椅表面側的由無紡塑 料纖維構成的第二層，並且所述由無紡塑料纖維構成的第二層被熔合在一 起以允許氣流通過，但比所述通風層更可壓縮。
12、 如權利要求7所述的通風、溫度調節和人體工程學舒適性系統， 其特徵在於，所述人體工程學支承裝置為腰靠裝置。
13、 如權利要求12所述的通風、溫度調節和人體工程學舒適性系統， 其特徵在於，所述腰靠裝置為帶式腰靠裝置。
14、 如權利要求l所述的通風、溫度調節和人體工程學舒適性系統， 其特徵在於，所述墊還包括設置在所述人體工程學支承裝置和所述通風層 的反向側之間的基墊，該基墊具有從其貫通以允許氣流進入所述通風層的 孔。
15、 如權利要求14所述的通風、溫度調節和人體工程學舒適性系統， 其特徵在於，所述基墊被至少一個水平設置的通道分割為多個豎直相鄰的 部分。
16、 如權利要求15所述的通風、溫度調節和人體工程學舒適性系統， 其特徵在於，所述通風層被至少一個水平設置的通道分割為多個豎直相鄰 的部分，且使所述通風層的所述多個部分彼此分開。
17、 如權利要求16所述的通風、溫度調節和人體工程學舒適性系統， 其特徵在於，所述空氣移動裝置通過歧管可操作地連接至所述通風層的多 個豎直相鄰的部分。
18、 如權利要求16所述的通風、溫度調節和人體工程學舒適性系統， 其特徵在於，還包括多個空氣移動裝置，其中歧管的多個豎直相鄰的部分 中的每一個都具有與其自身可操作地連接的空氣移動裝置。
19、 如權利要求15所述的通風、溫度調節和人體工程學舒適性系統， 其特徵在於，所述人體工程學支承裝置與單個部分相互作用。
20、 如權利要求15所述的通風、溫度調節和人體工程學舒適性系統， 其特徵在於，所述通風層圍繞所述至少一個水平設置的通道彎曲。
21、 如權利要求l所述的通風、溫度調節和人體工程學舒適性系統， 其特徵在於，還包括與所述通風層的座椅表面側鄰近的裝飾層，其中裝飾材料為可透氣的。
22、 如權利要求l所述的通風、溫度調節和人體工程學舒適性系統， 其特徵在於，還包括泡沫塑料在所述通風層的邊緣上的外模成型。
23、 如權利要求17所述的通風、溫度調節和人體工程學舒適性系統， 其特徵在於，還包括用泡沫塑料在所述墊上對歧管進行的外模成型。
24、 如權利要求l所述的通風、溫度調節和人體工程學舒適性系統， 其特徵在於，還包括側枕墊，其中該側枕墊包括以允許氣流通過的方式熔 合在一起的無紡塑料纖維。
25、 如權利要求5所述的通風、溫度調節和人體工程學舒適性系統， 其特徵在於，所述溫度調節系統還包括與所迷熱電裝置的加熱側鄰近的基 於正溫度係數熱敏電阻的加熱器。
26、 如權利要求5所述的通風、溫度調節和人體工程學舒適性系統， 其特徵在於，所述溫度調節系統還包括正溫度係數熱敏電阻器以檢測所述 車輛座椅和熱電裝置中的至少一個的溫度。
27、 一種用於車輛座椅用的通風、溫度調節和人體工程學舒適性系統 的控制系統，包括控制模塊；熱電裝置，該熱電裝置包括熱電模塊和附裝在該熱電模塊上的散熱器； 座椅溫度傳感器，該座椅溫度傳感器附裝在車輛座椅的裝飾材料上，使得該座椅溫度傳感器僅測量所述車輛座椅裝飾材料的溫度；空氣移動裝置，該空氣移動裝置構造成使空氣移動穿過所述熱電裝置的散熱器並朝所述車輛座椅的座椅表面移動；附裝在所述車輛座椅上的可調的人體工程學裝置； 其中所述控制^=莫塊可操作地連接至所述熱電裝置、座椅溫度傳感器、空氣移動裝置和可調的人體工程學裝置，以控制加熱、冷卻、通風和座椅乘員的人體工程學舒適感。
28、 如權利要求27所述的用於通風、溫度調節和人體工程學舒適性系 統的溫度控制系統，其特徵在於，還包括基於正溫度係數熱敏電阻的加熱 器，其中該加熱器位於所述空氣移動裝置的氣流路徑內。
29、 如權利要求27所述的用於通風、溫度調節和人體工程學舒適性系 統的溫度控制系統，其特徵在於，還包括位於所述散熱器表面的正溫度系 數熱敏電阻器，其中該熱敏電阻器構造成檢測所述散熱器的過熱情況。
30、 如權利要求27所述的用於通風、溫度調節和人體工程學舒適性系 統的溫度控制系統，其特徵在於，所述控制模塊還包括使用者控制界面。
31、 如權利要求27所述的用於通風、溫度調節和人體工程學舒適性系 統的溫度控制系統，其特徵在於，所述熱電裝置和空氣移動裝置共用單組 電源線。
32、 如權利要求28所述的用於通風、溫度調節和人體工程學舒適性系 統的溫度控制系統，其特徵在於，所述正溫度係數加熱器僅在所述熱電裝 置加熱期間才通電。
33、 如權利要求27所述的用於通風、溫度調節和人體工程學舒適性系 統的溫度控制系統，其特徵在於，所述控制模塊包括比例、積分和孩i:分控 制器。
34、 如權利要求27所述的用於通風、溫度調節和人體工程學舒適性系統的溫度控制系統，其特徵在於，還包括可操作地連接至所述空氣移動裝 置的空氣管道和設置在該空氣管道內的基於正溫度係數熱敏電阻的加熱器。
35、如權利要求27所述的用於通風、溫度調節和人體工程學舒適性系 統的溫度控制系統，其特徵在於，所述控制模塊設置在所述車輛座椅內。
全文摘要
一種用於車輛座椅的通風、溫度調節和人體工程學舒適性系統，包括墊，該墊包括通風層，該通風層包括以允許氣流通過的方式熔合在一起的無紡塑料纖維，所述通風層具有座椅表面側和反向側，其中所述通風層設置在基本氣密的隔室內，所述隔室在所述通風層的反向側上具有用於輸入空氣的進入孔，並在所述座椅表面側上具有多個輸出孔；可調的人體工程學支承裝置，其中該人體工程學支承裝置設置在所述通風層的反向側上並與所述墊一起移動；溫度調節系統，該溫度調節系統包括空氣移動裝置，該空氣移動裝置可操作地連接到所述通風層的反向側上的進入孔，從而所述空氣移動裝置使經調節的空氣移動進入所述通風層並通過所述多個輸出孔排出；以及控制模塊，該控制模塊包括用於控制所述溫度調節系統和人體工程學支承裝置的工作的控制器件，其中所述座椅表面被維持在一溫度下。
文檔編號B60N2/00GK101115642SQ200680004311
公開日2008年1月30日 申請日期2006年2月7日 優先權日2005年2月7日
發明者C·阿里昂特, I·米提亞, J·劉, J·張, R·麥克米倫 申請人:L&P產權管理公司