CN107848440A - 用于气动调节交通工具中的座椅的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于气动调节交通工具、尤其机动车辆中的座椅的装置，该装置包括一个或多个垫(3)以及控制装置，该一个或多个垫可以填充有空气、并且经由一个或多个阀(1)连接至压缩空气供应源(2)，该控制装置用于出于改变该一个或多个垫(3)的填充状态的目的致动该一个或多个阀(1)。根据本发明的装置的特征在于，这些阀(1)中的至少一些阀的相应的阀(1)包括一个或多个致动元件(4)，该一个或多个致动元件由电活性聚合物构成，可以对该电活性聚合物施加电压。通过施加电压来使相应的致动元件(4)变形，并且以此方式，与至少一个垫(3)交换压缩空气所经由的一个或多个通道开口(6，6’)被打开或关闭。

Description

用于气动调节交通工具中的座椅的装置

技术领域

本发明涉及一种用于气动调节交通工具中的座椅的装置。

背景技术

在交通工具(例如，如机动车辆或还有轨道车辆或飞行器)中，越来越多地使用用于气动座椅调节的装置。在这种装置中，可充气的弹性垫或囊状物用于使座椅轮廓成形或用于按摩目的。这些装置允许座椅对于占用者进行单独地适配。

通过致动适当的阀来填充和排空用于气动座椅调节的装置中的垫。在此，尤其使用压电阀，该压电阀尽管具有短的调节行程但需要用于使其致动的高压，并且生产起来是昂贵的。

此外，已知的是用于气动座椅调节的装置中使用的电磁阀。在占用与压电阀相同的结构空间的情况下，所述阀显著更重、并且由多个单独部分构成，该多个单独部分必须彼此协作。此外，这种阀的切换过程中产生的噪声相对较大。

在用于气动座椅调节的装置中，还使用基于形状记忆合金(SMA＝形状记忆合金)的阀。在此，超过一定温度点致使金属合金变形，并且以此方式来实现阀中的切换功能。文件DE 102 57 549 B3、DE 10 2012 212 686 A1以及WO 2014/135909 A1披露了用于填充车辆座椅中的空气垫的SMA阀的实例。SMA阀具有的缺点在于，由于必要的冷却时间，降低了致动器速度，并且此外，需要相对大的结构空间以实现所需的阀运动。

文件DE 10 2009 047 834 A1披露了一种在内部隔室与机动车辆的外部之间的、使用电活性聚合物的压力释放阀。此外，文件DE 601 19 970 T2总体上描述了由电活性聚合物构成的阀。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于气动调节交通工具中的座椅的装置，该装置具有紧凑的构造、并且允许简单直接地填充和排空对应的垫。

所述目的是通过根据专利权利要求1所述的装置来实现的。在从属权利要求中限定了本发明的改进。

在优选的变体中，根据本发明的用于气动调节交通工具中的座椅的装置是用于机动车辆座椅。该装置可以例如是用于对应座椅上的人的腰部支撑件和/或按摩装置。该装置包括一个或多个垫或囊状物以及控制装置，该一个或多个垫可以填充有空气、并且经由一个或多个阀连接至压缩空气供应源，该控制装置用于出于改变该一个或多个垫的填充状态的目的致动该一个或多个阀。

根据本发明所述的装置的特征在于，这些阀中的至少一些阀的相应的阀包括一个或多个致动元件，该一个或多个致动元件由电活性聚合物构成，可以对该电活性聚合物施加电压，其中，通过施加电压使相应的致动元件变形，并且以此方式，与至少一个垫交换压缩空气所经由的一个或多个通道开口被打开或替代性地关闭。相反，当不施加电压时，该通道开口或这些通道开口被关闭或替代性地打开，这受相应的致动元件的变形逆转的影响。

根据本发明，在用于交通工具中的气动座椅调节的装置中首次使用了基于电活性聚合物的阀。从现有技术本身已知电活性聚合物。在根据本发明的装置中，作为用于所述聚合物的材料，例如，可以使用文件DE 601 19 970 T2中提及的聚合物。在特别优选的变体中，作为电活性聚合物，使用优选地形成为箔片的介电弹性体。所述弹性体包括介电弹性层，该介电弹性层由例如硅酮或亚克力构成，在各自情况下，该介电弹性层的两侧上安排有一个导电层(例如，石墨层)。对所述层施加电压致使位于其间的弹性材料压缩，并且因此致使弹性体变形。

根据本发明的装置的优点在于，由电活性聚合物构成的阀具有非常紧凑的构造，由此减小了装置的尺寸。此外，这种阀允许在大的热工作范围中的精确致动。此外，这种阀具有低的致动噪声。

在特别优选的实施例中，根据本发明的座椅调节器件的控制装置包括一个或多个控制单元，该一个或多个控制单元在各自情况下具有一个壳体，一个或多个电路板被安排在该壳体中。该控制单元的控制功能性是借助于电路板来实现的。在此，在优选的变体中，相应的阀被安排在该电路板或这些电路板之一上，其中，这些阀可能地被分配在多个电路板之上。相应的阀的该通道开口或这些通道开口被优选地形成在该阀所位于的电路板中。以此方式实现了对应的阀在控制单元中的简单直接的整合。

在根据本发明的装置的另一个变体中，至少一个阀的一个或多个致动元件各自是由扁平的介电弹性体箔片形成的，该扁平的介电弹性体箔片被安排在该电路板的一侧上、在该阀的该通道开口或这些通道开口之上、并且优选地在该电路板上电性接触以便施加电压。在此，电压的施加致使该扁平的介电弹性体箔片从该电路板抬升以便打开该通道开口或这些通道开口、或者替代性地致使该扁平的介电弹性体箔片下降以便关闭该通道开口或这些通道开口。以此方式，实现了在用于气动座椅调节的装置中的对应的阀有特别紧凑的构造。

在以上描述的实施例的一个变体中，阀座被安排在该至少一个阀的至少一个通道开口中。所述阀座从该扁平的介电弹性体箔片被安排在该电路板上的那一侧上的该通道开口突出，从而使得当关闭该通道开口时该扁平的介电弹性体箔片在此产生抵接接触。以此方式确保了该阀有可靠的关闭功能。

在根据本发明的装置的另一个优选的变体中，至少一个阀的一个或多个致动元件各自是由卷绕的介电弹性体箔片形成的，该卷绕的介电弹性体箔片被安排在该电路板的一侧上、并且优选地在该电路板上电性接触以便施加电压。电压的施加致使该卷绕的介电弹性体箔片变形以便打开或关闭该一个或多个通道开口。使用卷绕的介电弹性体箔片允许对应的阀有非常好的致动能力。

在刚才所讨论的实施例的优选的变体中，该卷绕的介电弹性体箔片是圆柱体，该圆柱体以一个端面抵靠在该电路板上，其中，电压的施加致使该圆柱体的直径发生变化以便打开或关闭该一个或多个通道开口。

在另一个优选的实施例中，该通道开口或这些通道开口(在打开状态下)连接多个管道，这些管道被形成在至少一个控制单元的壳体中、并且允许将压缩空气运送通向和运送远离至少一个垫。以此方式使得壳体的紧凑设计、以及因此控制单元的紧凑结构形式成为可能。

此外，本发明涉及在用于气动调节交通工具、尤其机动车辆中的座椅的装置中使用一个或多个阀，该一个或多个阀在各自情况下包括一个或多个致动元件，该一个或多个致动元件由电活性聚合物构成。可以基于以上描述的优选实施例中的一个或多个实施例来设计这些阀。用于气动座椅调节的装置(所述阀用于该装置中)包括一个或多个垫以及控制装置，该一个或多个垫可以填充有空气、并且经由一个或多个阀连接至压缩空气供应源，该控制装置用于出于改变该一个或多个垫的填充状态的目的致动该一个或多个阀。

附图说明

以下将基于附图对本发明的示例性实施例进行详细描述。

在附图中：

图1示出了被安装在根据本发明的装置的实施例中的阀的截面视图；

图2示出了在本发明的实施例中的修改的阀的截面视图；并且

图3示出了在根据本发明的装置的实施例中的阀的另一种修改的截面视图。

附图标记清单

1 阀

2 压缩空气供应源

3 垫

4 致动元件

5 电路板

6、6’ 通道开口

7 阀座

8 密封件

9 壳体部分

901 壳体部分中的开口

10 壳体部分

11、12、13 管道

14 电接触器件

具体实施方式

以下将描述由电活性聚合物构成的阀的不同变体，这些阀被安装在用于调节机动车辆座椅的装置中。在此，这些阀用于允许将压缩空气供应到车辆座椅中的对应的垫中、并且确保从这些环境中排出压缩空气。以此方式，车辆座椅可以适配于坐在其上的占用者的几何形状。

图1示出了阀的第一实施例的截面视图，其中该阀被安装在根据本发明的座椅调节器件中。该阀由参考符号1指示、并且位于压缩空气供应源2与整合在机动车辆座椅中的垫3之间。压缩空气供应源2(优选地包括压缩机)和垫3被仅示意性地指示。在此描述的变体中，根据本发明的座椅调节器件包括多个垫以及对应的阀，其中，以下所讨论的附图始终是示出具有对应相关联的空气垫的所述阀中的仅一个阀。

为对阀的致动进行控制，提供了控制单元，该控制单元对应地连接至该压缩空气供应源和该垫。控制单元例如被整合在车辆座椅的靠背中。在以下变体中，这些阀被安装在控制单元中。用于座椅调节的装置可能地还包括多于一个控制单元。例如，一个控制单元可以被提供用于在机动车辆座椅中实现按摩功能，而另一个控制单元纯粹用于机动车辆座椅的静态设定。

在图1的实施例中，阀1被安排在电路板5上，该电路板被设置在控制单元的壳体中，并且借助于该控制单元来对该阀的致动进行控制。在此，图1示出了罩盖9，该罩盖形成控制单元的壳体的一部分。在图1中以及在以下进一步描述的图2和图3中仅展示了壳体和电路板的细节。壳体部分9处于电路板5的顶侧上、并且借助于对应的密封件8相对于所述顶侧而密封。可以经由壳体部分9中的管道901从压缩空气供应源2供应压缩空气。阀1(其由于使用了电活性聚合物而因此具有非常紧凑且轻型的构造)位于在壳体部分9与电路板5之间形成的空腔中。以此方式，减小了阀在控制单元中所需的结构空间。

在图1的变体中，使用了作为电活性聚合物的介电弹性体箔片4，该介电弹性体箔片包括弹性介电层，该弹性介电层具有导电顶侧和导电底侧。(和所有电活性聚合物一样)所述箔片的特征在于，当施加电压时其发生变形，其中，由于耗尽电压，所述变形再次逆转。换言之，介电弹性体4用作弹性电容器。当在弹性体的导电顶侧与导电底侧之间施加电压时，静电吸引力致使弹性体中的弹性层压缩。如果由于电容器放电而随后释放电压，则弹性体恢复到初始状态。

在图1的实施例中，介电弹性体4被安排在电路板5中的通道开口6之上。所述通道开口通向对应的垫3。弹性体的导电侧与电路板上对应的触点接触，由此电压可以被施加至弹性体以使其变形。为了清楚起见，未详细示出电接触器件。具有圆柱形形状的阀座7被安排在通道开口6中。在此，凸缘被形成在阀座的上端上，该阀座的底侧位于电路板5的顶侧上。凸缘的顶侧用于与介电弹性体箔片4抵接。

图1示出了在没有施加电压的状态下的弹性体箔片。在此状态下，弹性体箔片的底侧位于凸缘上。这与阀的关闭状态相对应，在该关闭状态下，在压缩空气供应源2与空气垫3之间的压缩空气通道被中断。为了打开阀，电压被经由电路板上的接触器件施加至弹性体箔片。如已经提及的，这导致弹性层压缩，这进而导致弹性体箔片侧向膨胀并且导致弹性体箔片抬升。

图1中通过虚线指示了施加电压时弹性体箔片的位置。如可以看出的，当施加电压时，弹性体箔片沿着向上的方向从阀座7抬升，由此通道开口6被打开。然后，如图1中对应的箭头所指示的，压缩空气可以通过围绕箔片的侧面流动来流动穿过通道开口。因此，作为施加电压的结果，假定阀处于打开状态，则在此状态下，可以将压缩空气从压缩空气供应源2供应至对应的垫3。为了维持所述状态，因为弹性体箔片由于其作为电容器的功能储存电压，所以不需要对弹性体箔片连续地施加电压。为了使阀再次关闭，再次地借助于电容器的放电来耗散电压，这导致弹性体箔片的下降和通道开口6的关闭。

图2示出了图1的阀的修改。所述阀包括两个介电弹性体箔片，由此实现3/3通阀的功能。这两个弹性体箔片4依次被安排在电路板5的顶侧上、并且在此适当地接触以便施加电压。类似于图1，这些弹性体箔片位于相应的通道开口6上方，其中安排了与图1中相同的阀座7。与图1相比，在各个弹性体箔片4下方设置了另一个通道开口6’。

电路板5进而位于用于座椅调节的对应的控制单元的壳体中。该壳体包括上部部分9和下部部分10。该下部部分经由对应的密封件8抵靠在电路板5的底侧上。在所述下部部分中形成了多个管道，这些管道用于将压缩空气传导通向和传导远离空气垫3，该空气垫经由壳体的下部部分10的左侧出口连接至控制单元。除了水平延伸的管道11之外，在壳体下部部分10中形成了空气排放管道12和空气进给管道13。空气排放管道通向排气开口(未示出)，压缩空气经由该排气出口排放以便使垫排气。空气进给管道13通向对应的压缩空气供应源2，为了清楚起见，图2中未示出该对应的压缩空气供应源。

在图2的场景下，没有对左侧的介电弹性体箔片4施加电压。相应地，关闭空气排放管道12经由通道开口6和6’与管道11的连接，从而使得没有压缩空气可以经由对应的排气开口逸出。与此相比，对右侧的弹性体箔片4施加电压，从而使得右侧的弹性体箔片从位于其下的阀座7抬升。因此，如对应的箭头所指示的，实现了压缩空气经由通道开口6’和6从空气进给管道13通至管道11。相应地，可以借助于压缩空气供应源2填充垫3。

在左侧的弹性体箔片关闭并且右侧的弹性体箔片打开的情况下，因此假定3/3通阀的第一切换状态，在该状态下，垫的填充生效。相比之下，当不对这两个弹性体箔片施加电压时，假定3/3通阀的第二切换状态，在该状态下，阀被关闭。在阀的第三切换状态下，仅对左侧的弹性体箔片施加电压，而不对右侧的弹性体箔片施加电压。因此，从压缩空气供应源2到垫3的压缩空气供应被关闭，而使得经由管线11经由通道开口6和6’从垫3到空气排放管道12以及对应的排气阀的压缩空气通道成为可能，从而实现了垫的排气。

图3示出了用于调节机动车辆座椅的装置中的阀的第三变体。与前述变体相比，使用卷绕的弹性体箔片4，而不是扁平的弹性体箔片。在此，箔片被卷绕以形成圆柱体。在所展示的圆柱体的截面中，导电表面总是位于相继的弹性层之间，其中，导电表面的极性从一个层到另一个层交替。这是通过卷绕不同极性的两个导电层来实现的，其中弹性材料位于这两个导电层之间。

类似于前述实施例，图3的阀1被安排在电路板5上，壳体部分9位于该电路板的顶侧上，该壳体部分借助于对应的密封件8相对于电路板而密封。此外，进而的情况是，两个通道开口6和6’被形成在电路板5中。经由通道开口6从压缩空气供应源2供应压缩空气，并且压缩空气经由通道开口6’传送到对应的空气垫3。此外，图3示出了用于对卷绕的弹性体箔片施加电压的电接触器件14。接触器件延伸穿过电路板5中对应的开口、并且例如连接到电路板的底侧上的触点上。

在图3的展示中，没有对卷绕的弹性体箔片4施加电压。以此方式，通向通道开口6和通道开口6’的对应的管道被关闭，从而使得阀关闭压缩空气的通道。对卷绕的弹性体箔片施加电压使得卷绕的弹性体箔片压缩，从而使得其直径缩小、并且其高度增加。这是由图3中的虚线所指示的。如可以看出的，在此状态下，经由通道开口6和6’以及壳体9中对应的管道使压缩空气的通道成为可能。具体地讲，由于减小的直径，压缩空气可以围绕卷绕的弹性体箔片在其外侧和其顶侧流动，从而使得压缩空气可以从通道开口6穿过壳体部分9的内部流动至通道开口6’。这是由图3中的对应的箭头所指示的。因此，对卷绕的弹性体箔片施加电压允许阀打开，并且因此，允许将压缩空气从压缩空气供应源2供应给垫3。

以上所描述的本发明的实施例具有许多优点。具体地讲，通过使用电活性聚合物，可以实现紧凑且轻型的阀，这些阀优选地被整合在用于座椅调节的装置的控制单元的壳体中，由此可以减小控制单元的大小。同时，通过使用这种阀，显著地减少了致动噪声，并且可以在大的热工作范围上实现阀的比例致动。此外，在施加电压之后，阀的切换位置甚至在没有进一步供应电压的情况下也可以保持，直到电压由于对应放电而耗散。以此方式，可以实现双稳态的控制元件。

Claims (10)

1.一种用于气动调节交通工具、尤其机动车辆中的座椅的装置，该装置包括一个或多个垫(3)以及控制装置，该一个或多个垫能够填充有空气、并且经由一个或多个阀(1)连接至压缩空气供应源(2)，该控制装置用于出于改变该一个或多个垫(3)的填充状态的目的致动该一个或多个阀(1)，

其特征在于，

这些阀(1)中的至少一些阀的相应的阀(1)包括一个或多个致动元件(4)，该一个或多个致动元件由电活性聚合物构成，能够对该电活性聚合物施加电压，其中，通过施加电压使相应的致动元件(4)变形，并且以此方式，与至少一个垫(3)交换压缩空气所经由的一个或多个通道开口(6，6’)被打开或关闭。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，相应的阀(1)的该一个或多个致动元件(4)是由电活性弹性体形成的，该电活性弹性体优选地呈箔片的形式。

3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，该控制装置包括一个或多个控制单元，该一个或多个控制单元各自具有壳体(9，10)，一个或多个电路板(5)被安排在该壳体中。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，相应的阀(1)被安排在电路板(5)上。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，该相应的阀(1)的该通道开口或这些通道开口(6，6’)被形成在该电路板(5)中。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，至少一个阀(1)的该一个或多个致动元件(4)各自是由扁平的介电弹性体箔片形成的，该扁平的介电弹性体箔片被安排在该电路板(5)的一侧上、在该阀(1)的该通道开口或这些通道开口(6，6’)之上、并且电性接触以便施加电压，其中，电压的施加致使该扁平的介电弹性体箔片从该电路板(5)抬升以便打开该通道开口或这些通道开口(6，6’)、或者致使该扁平的介电弹性体箔片下降以便关闭该通道开口或这些通道开口(6，6’)。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，阀座(7)被安排在该至少一个阀(1)的至少一个通道开口(6，6’)中、并且从该扁平的介电弹性体箔片被安排在该电路板上的那一侧上的该通道开口(6，6’)突出，从而使得当关闭该通道开口(6，6’)时该扁平的介电弹性体箔片在此产生抵接接触。

8.如权利要求5至7之一所述的装置，其特征在于，至少一个阀(1)的该一个或多个致动元件(4)各自是由卷绕的介电弹性体箔片形成的，该卷绕的介电弹性体箔片被安排在该电路板(5)的一侧上、并且在该电路板(5)上电性接触以便施加电压，其中，电压的施加致使该卷绕的介电弹性体箔片变形以便打开或关闭该一个或多个通道开口(6，6’)。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，该卷绕的介电弹性体箔片是圆柱体，该圆柱体以一个端面抵靠在该电路板(5)上，其中，电压的施加致使该圆柱体的直径发生变化以便打开或关闭该一个或多个通道开口(6，6’)。

10.如以上权利要求之一结合权利要求5所述的装置，其特征在于，该通道开口或这些通道开口(6，6’)连接多个管道(11，12，13)，这些管道被形成在至少一个控制单元的壳体(9，10)中、并且允许将压缩空气运送通向和运送远离至少一个垫(3)。