CN117002358A - 流体切换装置 - Google Patents

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fluid switching
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R·格热希洛
S·菲利普
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Abstract

流体切换装置，其包括：至少一个第一入口，可流动的介质能通过第一入口进入到流体切换装置中；至少一个第一出口，当流体切换装置处于第一流动路径打开的第一切换位置中时，通过第一入口流入到流体切换装置中的介质能通过第一出口从流体切换装置流出；能在一运动方向上运动的闭锁元件，其能在第二切换位置与第一切换位置之间运动；切换入口，可流动的介质能通过切换入口进入到流体切换装置中，闭锁元件设计为使得在切换入口处施加有预先确定的第一切换压力值的情况下闭锁元件运动，闭锁元件具有能弹性变形的第一区段和第二区段，切换入口设置为使得到达切换入口中的可流动的介质到达置于两个能弹性变形的区段之间的空间中。

Description

流体切换装置
技术领域
本发明涉及一种流体切换装置，通过所述流体切换装置能切换可流动的介质的流动。
背景技术
恰恰在车辆座椅系统中(整个系列的以可填充流体的囊构型的可填充流体的执行器在该车辆座椅系统中使用)，这些执行器必须通过阀(通常是电磁阀)按照由相应的控制器预先确定的模式进行填充和排空。根据应用情况，例如座椅部件的调节或者按摩功能，在这些情况下改变填充时间是必要的，在常见的系统中由于固定的阀几何结构，这通常仅在例如有多个阀操控同一囊时起作用。此外，对于每个单独的囊而言通常需要至少一个阀以便填充所述囊。
特别是在部件数量、成本以及灵活性方面，在对所述囊进行流体技术上的操控的情况下还存在改进需求。
发明内容
本发明的任务因此是提供一种流体切换装置，所述流体切换装置能如下地改进可填充流体的囊的填充或者说排空：通过所述流体切换装置能切换的流速是灵活的并且特别是能在填充多个囊的情况下节约阀。
所述任务通过一种具有权利要求1的特征的流体切换装置解决。有利的实施形式在从属权利要求中限定。
为此，根据本发明的流体切换装置包括：至少一个第一入口，可流动的介质(优选是空气)能通过所述第一入口进入到所述流体切换装置中；以及至少一个第一出口，当所述流体切换装置处于第一切换位置中时，通过第一入口流入到所述流体切换装置中的介质能通过所述第二出口从所述流体切换装置流出。在所述切换位置中，在所述第一入口与所述第一出口之间的第一流动路径是打开的。根据本发明的流体切换装置还具有能在一运动方向上运动的闭锁元件，所述闭锁元件能在第二切换位置(在第二切换位置中所述闭锁元件闭锁第一流动路径)与第一切换位置之间运动。所述流体切换装置还具有切换入口，可流动的介质能通过所述切换入口进入到所述流体切换装置中。所述切换入口与上述第一入口不同。所述闭锁元件现在设计为使得在所述切换入口处施加有预先确定的第一切换压力值的情况下所述闭锁元件运动。通过该运动则能打开一条流动路径或者说在相反的方向上关闭一条流动路径。所述闭锁元件还具有能弹性变形的第一和第二区段。在此，所述切换入口设置为使得到达所述切换入口中的可流动的介质到达置于所述两个能弹性变形的区段之间的空间中。
通过所述闭锁元件的弹性变形的可行性，所述闭锁元件能选择性地运动。选择性意味着，根据到达所述切换入口中的流体的压力进行所述闭锁元件的弹性变形。通过这种方式，所提及的流动路径不仅能简单地打开或关闭，而且在所述切换压力变化的情况下能根据压力脉冲的水平或根据压力脉冲的持续时间改变(亦即扩大或减小)穿流的开口。因此，那就能改变经过第一入口到达到所述流体切换装置中并且经过第一出口离开所述流体切换装置的流体的(时间上的)数量。就这方面来说，借助于根据本发明的流体切换装置例如能够实现流量放大器的功能，这例如利用在机动车座椅技术的领域内在气动装置中使用的电磁阀是不可行的，因为所述电磁阀的几何结构最终确定流量率。
优选地，所述流体切换装置具有壳体，在所述壳体中存在上述部件。优选地，上述能变形的区段至少在一个边缘区域中与所述流体切换装置的所述壳体固定地连接。
因此，当谈到可运动的闭锁元件时，则这指的是所述闭锁元件的至少一部分在空间上是能移位的。
为了确保足够的空间用于通过所述切换入口为所述闭锁元件在所述流体切换装置内建立压力，优选地规定，所述闭锁元件具有设置在所述两个能变形的区段之间将所述区段相互连接的连接区段。所述两个能变形的区段因此通过所述闭锁元件保持距离。在所述流体切换装置的所述壳体内部，在所述切换入口下流在所述两个能弹性变形的区段之间形成流体密封的空间，使得流入的流体将压力施加到所述能弹性变形的第一和第二区段上并且因此能使所述闭锁元件运动。
优选地，所述闭锁元件至少部分地由能弹性变形的材料(例如塑料材料或橡胶材料)构造或由此制成。
按照根据本发明的流体切换装置的另一个有利的实施形式，所述流体切换装置包括预紧元件，所述预紧元件设置为使得该预紧元件对所述闭锁元件预紧。因此，产生为了尤其能实现打开所述流体切换装置而必须施加在所述切换入口处的一定的触发压力。因此，确保所述流体切换装置中的所述流动路径在未切换的状态中保持关闭并且不意外地打开。此外可规定，优选地，在低于所述第一切换压力值的情况下所述闭锁元件通过所述预紧元件保持在第二切换位置中。优选地，所述预紧元件是压力弹簧，所述压力弹簧以一个端部支撑在能弹性变形的区段上并且以另外一个端部支撑在所述流体切换装置的所述壳体上。在此，优选地，所述预紧元件作用在所述闭锁元件的可变形的第一区段上。当然，原则上，也可设想另外的预紧元件，尤其是也可使用拉力弹簧工作。
原则上，所述能弹性变形的区段可相同地构造。优选地规定，对于经过所述切换入口流向所述闭锁元件的介质而言，与能弹性变形的第二区段选相比，能弹性变形的第一区段具有更大的作用面积。以此方式还可在所述预紧元件的方向上产生更大的压力，这对所述闭锁元件的切换特性产生有利的效果。
在上述的实施方式中，根据本发明的流体切换装置首先可作为在气动线路中的灵活的切换元件例如用于气动运行的汽车舒适系统或机动车座椅系统中。这样，所述流体执行器在所述系统中可灵活地填充和排空。尤其地，相对于原本常见的电磁阀，能提高这样的流体执行器或者说可填充的囊的填充速率或抽真空速率。所述流体切换装置因此可作为放大器使用。
然而，根据本发明的流体切换装置也还可更广泛地使用，例如作为灵活的切换元件用于同时或交替地打开和关闭多条流动路径。
在另外的优选的实施形式中，根据本发明的流体切换装置具有至少一个第二入口，可流动的介质能通过所述第二入口进入到所述流体切换元件中。然后也存在至少一个第二出口，当所述流体切换装置处于所述第二切换位置中时，通过第一入口流入到所述流体切换装置中的介质能通过所述第二出口从所述流体切换装置流出。在所述第二切换位置中，第一流动路径被闭锁并且在第二入口与第二出口之间的第二流动路径被打开。使用该实施方式因此能打开和关闭两条流动路径。应用情况例如是交替地填充和排空两个不同的可填充流体的囊。
此外可补充地规定，所述闭锁元件设置为使得在达到与第一切换压力值不同的(优选是更低的)第二切换压力值的情况下，所述流体切换装置占据第三切换位置，在所述第三切换位置中第一流动路径和第二流动路径是打开的。由于例如所述预紧元件的相应的设计因此能通过改变所述切换压力实现流体仅从第一出口流出或仅从第二出口流出或从这两个出口流出。因此，当流体输入管路(该流体输入管路例如与被操控的阀连接)例如与两个入口连接，根据本发明的装置也能作为流量倍增器使用。这样，例如通过仅一个流体输入管路能供应或也能排空两个亦或两个以上的流体执行器或者说囊。
也就是原则上，根据本发明的流体切换装置不仅能被用于填充而且能被用于排空流体执行器或者说囊。
根据本发明的所述流体切换装置特别适用于在气动运行的汽车舒适系统中使用，所述汽车舒适系统包括这样的流体切换装置。这样的气动运行的汽车舒适系统例如可在具有如下机动车座椅的机动车座椅系统中使用，在所述机动车座椅中存在流体执行器用于座椅调节和/或实现按摩功能，所述流体执行器通过流体系统根据控制器的预先规定填充或者说排空流体。优选地，存在至少一个上述流体切换装置作为所述流体系统的部分，所述流体切换装置的出口/多个出口相应与流体执行器在流体技术上连接。
附图说明
随后根据图1-8对本发明进行更详细的解释。
图1示出穿过根据本发明的第一实施形式中在第一切换位置中的流体切换装置的剖面图。
图2示出图1在第二切换位置中的剖面图。
图3示出穿过根据本发明的第二实施形式中在第一切换位置中的流体切换装置的剖面图。
图4示出图3在第三切换位置中的剖面图。
图5示出图3在第二切换位置中的剖面图。
图6示出流体系统的示意性的线路图，所述流体系统作为气动运行的汽车舒适系统或机动车座椅系统的一部分，在所述流体系统中使用根据第一实施形式的所述流体切换装置。
图7示出流体系统的示意性的线路图，所述流体系统作为气动运行的汽车舒适系统或机动车座椅系统的一部分，在第一应用实施例中，在所述流体系统中使用根据第二实施形式的所述流体切换装置。
图8示出流体系统的示意性的线路图，所述流体系统作为气动运行的汽车舒适系统或机动车座椅系统的一部分，在第二应用实施例中，在所述流体系统中使用根据第二实施形式的所述流体切换装置。
具体实施方式
根据本发明的在图1和图2中所示出的流体切换装置1的第一实施形式具有壳体20，30，40，所述壳体在所示出的实施例中由三个壳体区块形成。
当然，所述壳体可具有更多或更少个区块。所述区块的形成在所示出的实施例中有实际意义。因为位于所述壳体中的闭锁元件22具有能弹性变形的区段11和13，所述能弹性变形的区段在侧向上伸出超过连接区段12，所述连接区段将这两个区段11，13相互连接并且相互间隔开距离地保持。优选地，在第一区段11插入在所述壳体部件20与30之间并且第二区段13插入在所述壳体部件30与40之间的情况下，所述伸出的区段被夹紧。所述壳体部件20，30，40固定地相互连接，例如螺纹连接。
所述流体切换装置1在所述壳体内部具有移位空间21，在所述移位空间中设置有预紧元件22并且在压力施加到所述在这里显示为压力弹簧22的预紧元件上的情况下所述闭锁元件10的一部分能移位到所述移位空间中。可流动的介质(优选空气)能通过切换入口31进入到位于所述两个区段11和13之间的空间32中。这实现将压力施加到所述闭锁元件10上，尤其是施加到所述闭锁元件的能弹性变形的区段11或者说13上。因为所述区段11的作用面积大于所述区段13的作用面积，所以实现压力首要施加到所述区段11上，这一方面使得所述区段11弹性地变形并且另一方面因此使得所述闭锁元件10在运动方向上克服所述弹簧22的预紧力运动。在此，所述区段13也弹性地变形并且所述闭锁元件22运动离开存在于下面的密封座。所述情况在图2中示出。
如从图1中另外得到的那样，第一入口41位于所述闭锁元件10下方的区块中，可流动的介质能通过所述第一入口到达到所述流体切换装置1中。流动路径区段42和43也位于所述壳体的该区块40中。第一出口44连接到所述流体路径区段43上，穿过所述流体切换装置1流动的流体能通过所述第一出口流出。在所述区段42与43之间设置有连接空间45，所述连接空间用作为在所述区段42与43之间的连接路径。然而，在图1中所示出的切换位置中，从41到44的流动路径被所述闭锁元件10的所述区段13闭锁，因为所述区段13贴靠在所述下面的密封座上。
在所述区块30中在所述切换入口31处施加有预先确定的切换压力p1的情况下，所述闭锁元件10克服所述预紧元件22的预紧作用运动，如在图2中所示的那样。因此，所述闭锁元件10的所述区段13也弹性地变形并且流体能从所述入口41中通过所述区段42穿过所述空间45继续通过所述区段43流向所述出口44。所述流动路径通过粗虚线表示的箭头示出。当然，所述区段11和13的弹性变形可根据所述切换压力p1变化。因此，也改变在所述空间45与所述区段43之间的流动横断面，使得经过所述流动路径41-44的流量率通过所述切换压力p1的变化最终也是可变的。在所述构造形式中，根据本发明的流体切换装置1适合作为流量放大器。
在所述图3-5中所示的实施形式中与上述实施形式的区别主要在于：在这里还存在一条另外的流动路径。只要所述流动路径是打开的，该流动路径从第二入口23通过所述移位空间21通向第二出口24。因此，在所述实施形式中有两条流动路径(分别是从23到24和从41到44)。哪条路径打开取决于所述施加在所述切换入口31处的切换压力的水平。在图5中所示的配置基本上与上述图2的情况相符；如果在所述切换入口31处施加有切换压力p1，则从41到44的第一流动路径是打开的。在此，所述预紧元件22被压缩并且所述闭锁元件10的第一区段11被压向上面的密封座，使得从23通过所述移位空间21向24的所述流动路径被闭锁并且仅有第一流动路径是打开的。
如果在所述切换入口31处的压力从水平p1(图5)降到水平p2，那么所述切换压力不再足够使所述闭锁元件10能以其第一区段11克服所述预紧元件22的预紧力被压向上面的密封座。并且同时所述预紧元件22的预紧力作用不够大，不足以将所述闭锁元件10以其第二区段13压向下面的密封座使得两条流动路径(一方面是从23到24，另一方面是从41到44)打开。即使在这里仅给出一个压力p2，所述压力代表确定的范围，在所述范围内这两条流动路径是打开的。
当然，所述压力可适配为使得一条流动路径的穿流的开口和另一条流动路径的穿流的开口一样大(例如在各自的密封座的区域中具有相同的开口横断面)，使得在所述出口24和44处能测量到相同的流量率。当然，这也可通过改变在所述切换入口31处的压力而不同地调设。
除了在图4中所示的第三切换位置之外，所述流体切换装置1的所述实施形式构造为使得在进一步低于压力水平p2(在所述压力水平p2的情况下两条流动路径是打开的)的情况下，所述预紧元件22的预紧力足够将所述闭锁元件10以其第二区段13压向下面的密封座，使得从41到44的第一流动路径关闭并且仅有从23到24的第二流动路径打开。
当然，以此方式也能制造具有两条以上流动路径的流体切换装置。
在图6中，示例性的流体系统100显示为气动的线路图，所述流体系统例如在机动车座椅系统中使用。5表示要填充或者说要排空的流体执行器5，所述流体执行器通常构造为可填充流体的囊。
通过可调节的泵7能生成可变的流体流。所述流体系统100也包含上述根据本发明的所述流体切换装置1的第一实施形式。相应地看到所述切换入口31，所述第一入口41以及通向可填充流体的囊5的第一出口44。阀M1尤其用于排气。101表示所述流体切换元件1和通向所述囊5的管路所置于的区域。102表示为所述入口31提供相应的切换压力的区域。
优选地，相比从所述泵7经过所述流体切换装置通向所述囊5的流体流而言，通过所述区域102的为切换所述流体切换装置1所需的流体流(或者说该流体流在所述切换入口31处的压力)可以是明显更小的，这总体适用于根据本发明的所述流体切换装置的所有实施形式。这基本上取决于所述预紧元件22(参照上文)的设计。
如果在所述区域102中的所述阀6切换为使得来自所述泵7的流体流的一部分经过所述阀6流到所述入口31处，那么从41到44的流动路径打开并且该流体流向所述囊5。因为由所述泵7所输送的流体流是可变的，所以能调设所述囊的填充速度或者说所述囊5的排空速度。
在附图7和8中示出一个另外示例性的流体系统100，在所述流体系统中使用根据上述第二实施形式的流体切换装置1。在附图7中所示出的变型方案中，所述流体切换装置1设计为“或线路(ODER-Schaltung)”。
在所述流体切换装置的第一出口44处连接有囊8，在所述流体切换装置的第二出口处连接有囊5。相应地也看到所述两个入口41或者说23，所述两个入口连接在一个共同的输入管路上，该共同的输入管路通过阀9接线。如果在区域102中的阀6打开，那么在所述流体切换装置1的所述切换入口31处施加有切换压力。根据所述压力的水平的情况，要么是从41到44的第一流动路径打开要么是从23到24的第二流动路径打开。当所述阀9在放行位置中时，由所述泵7所输送的流体则要么到达到所述囊5中要么到达到所述囊8中。
在根据附图8的实施方式中示出具有流体切换装置1的流体系统，所述流体切换装置能可选地填充囊5或/和囊8。所述切换压力如上述的那样通过所述泵7相应地变化。通过阀9的打开以及在所述切换入口31处施加确定的切换压力，由所述泵7输送的流体因此要么通过从23到24的流动路径到达到所述囊5中要么通过从41到44的流动路径到达到所述囊8中要么通过所述两条流动路径到达到所述两个囊中。在最后所述的情况下，根据本发明的流体切换装置1因此能作为流量倍增器使用。

Claims (11)

1.流体切换装置(1)，所述流体切换装置包括：
至少一个第一入口(41)，可流动的介质能通过第一入口进入到所述流体切换装置(1)中，
至少一个第一出口(44)，当所述流体切换装置(1)处于在第一入口(41)与第一出口(44)之间的第一流动路径(41，42，45，43，44)打开的第一切换位置中时，通过第一入口(41)流入到所述流体切换装置(1)中的介质能通过第一出口从该流体切换装置(1)流出，
能在一运动方向(Z)上运动的闭锁元件(10)，所述闭锁元件能在第二切换位置与第一切换位置之间运动，在第二切换位置中所述闭锁元件闭锁第一流动路径(41，42，45，43，44)，其中，所述流体切换装置(1)还具有切换入口(31)，可流动的介质能通过所述切换入口进入到所述流体切换装置(1)中，所述闭锁元件(10)设计为使得在所述切换入口(31)处施加有预先确定的第一切换压力值(p1)的情况下所述闭锁元件运动，所述闭锁元件(10)具有能弹性变形的第一区段(11)和第二区段(13)，所述切换入口(31)设置为使得到达所述切换入口(31)中的可流动的介质到达置于这两个能弹性变形的区段(11，13)之间的空间(32)中。
2.根据权利要求1所述的流体切换装置(1)，其特征在于，所述可流动的介质是空气。
3.根据前述权利要求之一所述的流体切换装置(1)，其特征在于，所述闭锁元件(10)具有连接区段(12)，所述连接区段设置在这两个能变形的区段(11，13)之间并且将所述区段(11，13)相互连接。
4.根据前述权利要求之一所述的流体切换装置(1)，其特征在于，所述流体切换装置包括预紧元件(22)，所述预紧元件设置为使得所述预紧元件将所述闭锁元件(10)预紧。
5.根据权利要求4所述的流体切换装置(1)，其特征在于，优选在低于第一切换压力值(p1)的情况下，所述闭锁元件(10)通过所述预紧元件被保持在第二切换位置中。
6.根据前述权利要求之一所述的流体切换装置(1)，其特征在于，所述闭锁元件(10)至少部分地由塑料或橡胶材料制成。
7.根据前述权利要求之一所述的流体切换装置(1)，其特征在于，对于经过所述切换入口(31)流向所述闭锁元件(10)的介质而言，与能弹性变形的第二区段(13)相比，能弹性变形的第一区段(11)具有更大的作用面积。
8.至少根据权利要求4和7所述并且可选地根据前述权利要求中的另一项所述的流体切换装置(1)，其特征在于，所述预紧元件(22)作用在所述闭锁元件(10)的能变形的第一区段(11)上。
9.根据前述权利要求之一所述的流体切换装置(1)，其特征在于，所述流体切换装置具有：第二入口(23)，可流动的介质能通过第二入口进入到所述流体切换装置(1)中；第二出口(24)，当所述流体切换装置(1)处于第一路径(41，42，45，43，44)闭锁并且第二入口(23)与第二出口(24)之间的第二流动路径(23，21，24)打开的第二切换位置中时，经过第一入口(23)流入到所述流体切换装置(1)中的介质能通过第二出口从所述流体切换装置(1)流出。
10.根据权利要求9所述的流体切换装置(1)，其特征在于，所述闭锁元件(11)设置为使得在达到与第一切换压力值(p1)不同的第二切换压力值(p2)的情况下所述流体切换装置(1)处于第三切换位置，在所述第三切换位置中第一流动路径(41，42，45，43，44)和第二流动路径(23，21，24)是打开的，第二切换压力值优选小于第一切换压力值。
11.气动运行的汽车舒适系统，所述汽车舒适系统包括至少一个根据前述权利要求之一所述的流体切换装置(1)。
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