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Die
Erfindung betrifft eine Sitzverstellung, insbesondere für Kraftfahrzeugsitze,
sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen nach der Gattung
der unabhängigen
Ansprüche.
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Mit
der
DE 100 16 618
A1 ist ein beidseitig wirkender Antrieb zur Erzeugung einer
Drehbewegung bekannt geworden, wie er zur manuellen Sitzverstellung
im Kraftfahrzeug verwendet wird. Ausgehend von einer Nullpunktlage
eines schwenkbaren Antriebhebels lässt sich der Antrieb dabei
wahlweise in die eine oder die andere Drehrichtung drehen. Der Antrieb
weist ein Abtriebselement auf, das nur dann gedreht wird, wenn sich
der Antriebshebel von der Nullpunktlage wegbewegt, während bei
einer Bewegung des Antriebshebels zu der Nullpunktlage hin das Abtriebselement
nicht mitgenommen wird. Dabei wird nach dem Ratschenprinzip ein
manuell erzeugtes Drehmoment auf das Abtriebselement übertragen.
Die Rückstellung
des Antriebshebels erfolgt hierbei über ein Federelement, das als
Druckfeder ausgebildet ist.
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Aus
der
EP 1209366 B1 ist
ein pneumatischer Aktuator bekannt, der einen axial und radial elastischen
Schlauch umfasst, der durch Druckbeaufschlagung seinen Durchmesser
vergrößert und dadurch
seine Länge
verkürzt.
Diese Längenänderung
wird zum Öffnen
einer Motorhaube eines Kraftfahrzeugs verwendet. Nachteilig hierbei
ist, dass der pneumatische Aktuator nur eine einmaligen Verstellweg
um die Längedifferenz
des Schlauchs bewirkt. Ebenso kann bei einer solchen Ausführung nur
eine Drehung in die eine Richtung (Öffnen der Motorhaube) mittels
des pneumatischen Aktuators getätigt werden.
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Vorteile der
Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Sitzverstellvorrichtung,
sowie das Verfahren zur Betätigung
einer solchen mit den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben
den Vorteil, dass durch die Anordnung der pneumatischen Linearaktuatoren an
dem Verbindungselement des Drehantriebs ein Ratschenmechanismus
automatisch betätigt
wird, der einen Drehantrieb in beide Richtungen betätigen kann.
Dadurch kann ein Sitzteil oder ein Fahrzeugsitz in beide Richtungen,
beispielsweise vor und zurück oder
hoch und runter, betätigt
werden. Da der Linearaktuator an den Ratschenmechanismus gekoppelt ist,
können
durch das mehrmalige Betätigen
des Linearaktuators Drehungen um einen beliebigen Winkel, und damit
um einen beliebigen Verstellweg des Sitzteils erzeugt werden. Da
in vielen Kraftfahrzeugen standardmäßig eine pneumatische Druckversorgung
bereits vorhanden ist, entfällt
hierbei eine Vielzahl von Elektromotoren bei der automatischen Sitzverstellung.
Solche pneumatischen Linearantriebe sind aufgrund des flexiblen
Schlauchs variabler im Sitz einzubauen und haben ein geringeres
Gewicht als vergleichbare Elektromotoren. Der erfindungsgemäße pneumatische
Linearantrieb kann besonders günstig
für bestehende
Sitzgestelle verwendet werden, die bisher manuell verstellt werden.
Ein weiterer Vorteil der pneumatischen Linearaktuatoren ist deren geringe
Geräuschbildung,
wodurch der Fahrkomfort des Kraftfahrzeugs verbessert wird.
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Durch
die in den Unteransprüchen
aufgeführten
Maßnahmen
ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der
in den unabhängigen
Ansprüchen
angegeben Merkmale. Zur Anbindung der Linearaktuatoren an den Drehantrieb eignet
sich besonders ein Ratschenhebel mit einem freien Ende oder ein
Ratschenhebel mit zwei gegenüberliegenden
Hebelarmen bzw. ein bewegliches Kraftübertragungsmittel, wie ein
Zahn- oder Keilriemen mit zwei Enden.
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Weist
das Verbindungsmittel zwei gegenüberliegende
Enden auf kann an jedem Ende vorteilhaft ein pneumatischer Linearaktuator
befestigt werden, wobei das andere Ende des Aktuators an einem starren
Bezugspunkt befestigt wird. Wird der Aktuator mit Druck beaufschlagt, übt dieser
jeweils eine Zugkraft auf das Verbindungsmittel auf, wodurch der Drehantrieb
in Drehung versetzt wird. Hierbei können die beiden Linaraktuatoren
in platzsparender Weise in etwa parallel angeordnet werden.
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Weist
das Verbindungsmittel nur ein Ende auf, beispielsweise ein einendiger
Ratschenhebel, können
an diesem Ende zwei oder mehrere Linearaktuatoren gegenüberliegend
angeordnet werden. Dabei wird der eine Linearaktuator entspannt,
während
sich der andere zusammenzieht. Bei dieser Ausführung können die Linearaktuatoren praktisch direkt
in einem manuellen Ratschenmechanismus integriert werden.
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Anstelle
zweier entgegengesetzt wirkender pneumatischer Linearaktuatoren
kann auch einer der beiden durch ein Federelement ersetzt werden,
das die Rückstellung
des Verbindungselements entgegen der Längenkontraktion des einen Linearaktuators
bewirkt. Ein solches Federelement kann einfach an die Längenänderung
des Linearaktuators angepasst werden und ist deutlich billiger in
der Fertigung als der zweite Linearaktuator.
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Um
eine Bewegung des Drehantriebs beim Einwirken eines Drehmoments
von der Abtriebsseite (Sitzteil) zu verhindern, weist der Ratschenmechanismus
eine neutrale Nullpunktlage auf in der der Drehantrieb eine Selbsthemmung
aufweist. Ausgehend von dieser neutralen Nullpunktlage kann das Verbindungselement
in zwei unterschiedliche Endpositionen verstellt werden, wodurch
jeweils eine Drehung des Drehantriebs in die eine oder in die andere Richtung
erfolgt.
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In
einer alternativen Ausführung
weist der Ratschenmechanismus nur einen einzigen Drehbereich zwischen
zwei Endstellungen auf, wobei bei der Betätigung des Verbindungselements
in eine Richtung der Drehantrieb in eine Richtung verstellt wird, während dieser
in der entgegengesetzten Richtung einen Freilauf aufweist. Die Drehmomentübertragungsrichtung
mit dem entgegengesetzten Freilauf kann mechanisch in der Richtung
geändert
werden, so dass der eine Drehbereich für eine Verstellung der Sitzteile
in entgegengesetzte Richtungen verwendbar ist.
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Besonders
günstig
ist es, die Drehmoment-Übertragungsrichtung
des Ratschenmechanismus ebenfalls mittels eines pneumatischen Linearaktuators
zu betätigen,
wobei dieser ggf. durch ein elastisches Rückstellelement ergänzt wird.
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Zur
Betätigung
der Linearaktuatoren sind diese mit einem Steuergerät verbunden,
das die Druckbeaufschlagung der Linearaktuatoren über ein oder
mehrere Ventileinheiten regelt. Sind für die Sitzverstellung größere Verstellwege
erforderlich, können
diese durch mehrmaliges Betätigen
der pneumatischen Linearaktuatoren nacheinander erzielt werden.
Dabei kann über
die Druckfrequenz und die Längenänderung
der Linearaktuatoren eine quasikontinuierliche Verstellbewegung
eingestellt werden.
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Dabei
können
die Linearaktuatoren über
Verbindungsleitungen direkt von einer Luftpumpe mit Druck beaufschlagt
werden, oder von einem Druckspeicher versorgt werden, der wiederum
mittels einer Pumpe auf einem bestimmten Druckniveau gehalten wird.
Zur Entspannung des pneumatischen Linearaktuators kann dessen Druck
einfach über
ein Ventil an die Umgebung abgelassen werden.
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Beim
Verfahren zum Betreiben zweier entgegengesetzt wirkender pneumatischer
Linearaktuatoren wird zur Verstellung des Verbindungselements in die
eine Richtung der erste Linearaktuator mit Druck beaufschlagt, während der
zweite Linearaktuator gleichzeitig entlüftet wird. Dadurch können auch
Linearaktuatoren verwendet werden, die nur bei Kontraktion eine
Kraft auf das Verbindungselement ausüben. Die Ausdehnung dieses
Linearaktuators wird dann anschließend durch die Kontraktion
des zweiten Linearaktuators oder eines Federelements bewirkt, die
das Verbindungselement in die entgegengesetzte Richtung verstellen.
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Sind
an einem Verbindungselement zwei Linearaktuatoren angeordnet, die
im Wechseltakt betrieben werden sollen, können diese besonders günstig zusammen
mittels eines 4-Wege-3-Positionen-Ventils angesteuert werden, wobei
die Frequenz des Taktwechsels vom Steuergerät vorgegeben wird.
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Alternativ
können
die beiden Linearaktuatoren aber auch jeweils mittels zweier unabhängiger 3-Wege-3-Positionen-Ventilen,
bzw. 3-Wege-2-Postitionen-Ventile mit der Druckversorgung verbunden sein.
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Für die Betätigung des
Ratschenmechanismus mit einer neutralen Nullpunktlage und zwei weiteren
den beiden Drehrichtungen entsprechenden Endpositionen eignet sich
besonders die Ansteuerung des mindestens einen Linearaktuators mittels eines
Druckbegrenzungselements. Durch dieses kann ein Druckniveau vorgeben
werden, mit dem der Linearaktuator beaufschlagt wird, und der einer
bestimmten Längenkontraktion
entspricht. Die erste Längendifferenz
zwischen der teilweise kontrahierten Position des Linearaktuators
und der völlig
entspannten Position entspricht dabei dein ersten Ratschenbereich
mit einer ersten Drehrichtung. Dabei wird mit der Entspannung des
Linearaktuators ein Drehmoment auf den Drehantrieb übertragen,
während
dieser bei der anschließenden
teilweisen Kontraktion einen Freilauf aufweist.
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Zur
Betätigung
des zweiten Ratschenbereichs wird der Linearaktuator mit dem Maximaldruck beaufschlagt,
der einer maximalen Längenkontraktion
entspricht. Bei der Entspannung auf den voreingestellten Zwischendruck
wirkt wiederum ein Freilauf so dass in diesem Arbeitsbereich der
Drehantrieb in die zweite Richtung betrieben werden kann.
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Durch
die Verwendung eines dem Linearaktuator entgegenwirkendem Rückstellelement,
kann vorteilhaft ein Linearaktuator eingesetzt werden, der nur bei
dessen Kontraktion eine Zugkraft generiert, da das Federelement
dessen Ausdehnung bewirkt. Dadurch lassen sich für den ganzen Sitz die Hälfte aller
Linearaktuatoern einschließlich
derer pneumatischer Druckversorgung einsparen.
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Durch
die Ansteuerung des Linearaktuators mittels einer Ventileinheit,
die ein Druckbegrenzungselement aufweist, kann ohne elektronische
Druckregelung eine definierte Teilkontraktion des Linearaktuators
erzielt werden. Dabei kann ein eingestellter Druck auch bei hoher
Druck-Frequenz exakt wiederholt werden, ohne dass dazu ein Drucksensor
nötig ist.
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Zeichnungen
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In
den Zeichnungen sind mehrere Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Sitzverstellvorrichtungen
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht der Sitzverstellfunktionen,
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2 einen
pneumatischen Linearaktuator,
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3 eine
erfindungsgemäße Ratschenvorrichtung
mit zwei Drehbereichen,
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4 einen
erfindungsgemäßen Ratschenmechanismus
mit umschaltbarer Drehmomentübertragungsrichtung,
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5a) bis 5c) verschiedene
erfindungsgemäße Anordnungen
der Linearaktuatoren an einem Verbindungselement,
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6a) bis 6c) Variationen
der Anordnungen aus 5a) bis 5c) mit
Rückstellfedern,
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7 eine
Ansteueranordnung für
eine erfindungsgemäße Verstellfunktion,
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8 eine
alternative Ventilanordnung zum Ausführungsbeispiel gemäß 7 und
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9 eine
weitere Variation einer erfindungsgemäßen Sitzverstellvorrichtung.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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In 1 ist
ein Fahrzeugsitz 11 dargestellt, der an einer Befestigungsfläche 12 einer
Karosserie 14 befestigt ist. Der Sitz 11 weist
verschiedene Sitzteile 15, wie die Kopfstütze 16,
die Rückenlehne 17, die
Sitzfläche 18 oder
die Sitzverlängerung 19 auf. Diese
Sitzteile 15 sind gegeneinander mit der erfindungsgemäßen Sitzverstellvorrichtung 10 zueinander
beweglich angeordnet. Des weiteren kann der Sitz 11 als
ganzes gegenüber
der Befestigungsfläche 12 verstellt
werden. Die erfindungsgemäßen Verstellfunktionen
beziehen sich im einzelnen auf die Kopfstützenlängslage 20, die Kopfstützenhöhe 21,
die Kopfstützenneigung 22,
die Lehnenbreite 23, die Lehnenkissenlage 24,
die Lordoseunterstützung 25, die
Lehnenneigung 26, die Sitzlängslage 27, die Sitztiefe 28,
die Sitzhöhe 29,
sowie die Sitzneigung 30.
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Die
Sitzteile 15 bzw. der Sitz 11 werden mittels pneumatischen
Linearaktuatoren 32 verstellt, wie sie in 2 dargestellt
sind. Der Linearaktuator 32 weist einen flexiblen Schlauch 34 auf,
an dessen beiden Enden die Endstücke 36 angeordnet
sind. Ein Endstück 36 bildet
einen Anschluss 38 für
pneumatische Versorgungsleitungen 40. Wird der Linearaktuator 32 über den
Anschluss 38 mit einem Druck 42 beaufschlagt,
zieht sich der Schlauch 34 zusammen, was mit einer Ausdehnung
seines Durchmessers 44 verbunden ist. Als Medium für die Erzeugung
des Drucks 42 wird beispielsweise Luft verwendet, die mittels
einer Pumpe 50 komprimiert wird. In entspanntem Zustand
weist der Linearaktuator 32 eine maximale Länge 46 auf,
die bei Druckbeaufschlagung um eine Längenänderung 48 entlang
einer Axialrichtung 47 reduziert wird. Die Längenänderung 48 kann
je nach verwendetem Material des flexiblen Schlauchs 34 bis
zu 25 Prozent der maximalen Länge 46 betragen.
Ist das Anschlussstück 38 an
einem Sitzteil 15 fest fixiert, übt das gegenüberliegende Endstück 36 eine
Zugkraft 58 auf ein damit verbundenes Verbindungselement 52 auf.
Das zweite, dem Anschluss 38 gegenüberliegende Endstück 36 ist
als druckdichtes Befestigungselement 39 ausgebildet, das
beispielsweise mit dem Verbindungsmittel 52 eines Drehantriebs 54 verbunden
ist, wie er in 3 dargestellt ist.
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3 zeigt
einen Drehantrieb 54, der mit einem Ratschenmechanismus 56 verbunden
ist und beispielsweise zwischen zueinander beweglich angeordneten
Sitzteilen 15 angeordnet ist. Der Ratschenmechanismus 56 weist
hierbei eine neutrale Ruheposition 60 auf, in der die beiden
Sitzteile 15 fest gegeneinander gesperrt sind. Das Verbindungselement 52 ist
hierbei als Ratschenhebel 64 mit einem freien Ende 65 ausgebildet,
das gemäß der Ausführung in 5a) mit pneumatischen Linearaktuatoren 32 verbunden
ist. Wird das Verbindungselement 52 in eine erste Endposition 61 bewegt,
wird dabei ein Drehmoment über
ein Abtriebselement 55 des Drehantriebs 54 – bzw. eine
Kraft über
eine nachfolgende Verstell-Kinematik – auf ein Sitzteil 15 übertragen.
Nach dem Ratschenprinzip weist der Ratschenmechanismus 56 bei
der Rückstellung
des Verbindungselements 52 aus der ersten Endlage 61 in
die Ruheposition 60 einen Freilauf auf, so dass bei der Rückstellung
des Ratschenhebels 64 kein Drehmoment übertragen wird. Dieser Vorgang
kann mittels des mindestens einen Linearaktuators 32 beliebig
oft wiederholt werden, bis das Sitzteil 15 die gewünschte Stellung
erreicht hat. Soll das Sitzteil 15 in die entgegengesetzte
Richtung zurückgestellt
werden, wird das Verbindungselement 52 von der neutralen
Ruheposition 60 in die zweite Endlage 62 bewegt.
Dabei wird ein Drehmoment für
den Drehantrieb 54 in die entgegengesetzte Richtung übertragen,
wobei bei der Rückstellung
aus der zweiten Endlage 62 in die neutrale Ruheposition 60 wiederum
ein Freilauf wirkt. Durch die neutrale Ruheposition 60 ist
bei einer solchen Ausführung
immer gewährleistet,
dass beim Einwirken eines Drehmoments oder einer Kraft von den Sitzteilen 15 auf
den Drehantrieb 54 eine mechanische Selbsthemmung des Systems
gegeben ist.
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4 zeigt
eine alternative Ausführung
eines Ratschenmechanismus 56, bei dem das Verbindungselement 52 nur
innerhalb eines einzigen Drehbereichs 63 zwischen einer ersten
und einer zweiten Endlage 61, 62 bewegt werden
kann. Der Drehantrieb 54 weist ebenfalls eine Freilaufeinrichtung
auf, so dass beim Zurückstellen
des Ratschenhebels 64 von der zweiten Endlage 62 in
die erste Endlage 61 kein Drehmoment übertragen wird. Da diese Vorrichtung
keine neutrale Ruheposition 60 aufweist, muss die Drehmomentübertragungsrichtung 66 mittels
eines Schalters 68 am Drehantrieb 64 umgeschaltet werden.
Die Selbsthemmung des Systems erfolgt hierbei beispielsweise über eine
Lastmomentsperre 69. Im Ausführungsbeispiel gemäß 4 wird
die Drehmomentübertragungsrichtung 66 ebenfalls
mittels eines pneumatischen Linearaktuators 32 umgeschaltet,
der über
pneumatische Versorgungsleitungen 40 und eine Ventileinheit 41 mit
der Pumpe 50 verbunden ist. Die Sitzverstellvorrichtung 10 weist dabei
eine Steuereinheit 70 auf, die die Aktivierung der Linearaktuatoren 32 sowohl
des Ratschenhebels 64, als auch des Schalters 68 ansteuert.
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In
den 5a) bis 5c) sind
verschiedene Ausführungsbeispiele
einer Sitzverstellvorrichtung 10 abgebildet, bei der jeweils
zwei pneumatische Linearaktuatoren 32 einander entgegenwirkend
angeordnet sind. In 5a) ist das Verbindungselement 52 wie
in 3 als Ratschenhebel 64 mit einem freien
Ende 65 ausgebildet, an dein die beiden Linearaktuatoren 32 gegenüberliegend
mit den Befestigungselementen 39 befestigt sind. Die pneumatischen
Versorgungsleitungen 40, die mit den Anschlüssen 38 verbunden
sind, sind hierbei nicht näher
dargestellt. Bei Aktivierung der Linearaktuatoren 32 üben diese eine
Zugkraft 58 entlang der Axialrichtung 47 auf das Verbindungselement 52 aus.
In 5b) ist das Verbindungselement 52 als
flexibles Zugmittel 72 ausgebildet, das über einen
Formschluss 73 oder einen Reibschluss 74 mit dem
Drehantrieb 54 zusammenwirkt. Das Zugmittel 72 weist
dabei zwei freie Enden 75, 76 auf, die mit den
als Befestigungselemente 39 ausgebildeten Endstücken 36 der
Linearaktuatoren 32 verbunden sind. Die Linearaktuatoren 32 sind
mit den anderen Endstücken 36,
die als Anschlüsse 38 ausgebildet
sind, fest mit einem Sitzteil 15, beispielsweise der Sitzlehne 17 verbunden.
Der Drehantrieb 54 hingegen ist über das Abtriebselement 55 mit
einem zweiten Sitzteil 15, beispielsweise der Kopfstütze 16 verbunden.
Die Drehbewegung des Drehantriebs 54 kann dabei direkt
zur Verstellung der Kopfstützenneigung 52 verwendet
werden oder über
ein nicht näher
dargestelltes Getriebe, beispielsweise ein Spindelgetriebe in eine
Kopfstützenhöhenverstellung 21 umgesetzt
werden. In 5c) ist anstelle des Zugmittels 72 ein
starrer Ratschenhebel 78 mit zwei radial gegenüberliegenden
freien Enden 75, 76 nach dem Ratschenprinzip mit
dem Drehantrieb 54 verbunden. Zwischen den Befestigungselementen 39 der
Linearaktuatoren 32 und den freien Enden 75, 76 sind
flexible Kupplungselemente 79 angeordnet, um die Drehbewegung
des Ratschenhebels 78 mit der Linearbewegung der pneumatischen
Linearaktuatoren 32 zu koppeln.
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Die 6a) bis 6c) zeigen
jeweils Variationen der Ausführungsbeispiele
gemäß der 5a) bis 5c), wobei
jeweils ein Linearaktuator 32 durch ein elastisches Rückstellelement 80 ersetzt
ist. Das Rückstellelement 80 ist
einerseits – wie
der Linearaktuator 32 – an
einem Sitzteil 15 fest fixiert und andererseits mit dem
Verbindungselement 52 verbunden. Das Rückstellelement 80 ist
beispielsweise als Zugfeder 81 ausgebildet, die eine Zugkraft 58 auf
dessen Befestigungselement 39 ausübt. Wird der Linearaktuator 32 entlüftet, bewirkt
die Zugkraft 58 des Federelements 80 eine Rückstellung
des Drehantriebs 54 über
den Freilauf, und ggf. eine Streckung des Linearaktuators 32 auf
seine maximale Länge 46.
Sowohl die Ausführungsbeispiele
nach 5a) bis 5c),
als auch die Ausführungsbeispiele
nach 6a) bis 6c) können jeweils
nach dein Ratschenprinzip gemäß 3 mit
einer neutralen Ruheposition 60, oder nach dein Ratschenprinzip
nach 4 mit einem einzigen Drehbereich 63 ohne
selbsthemmende Ruheposition 60 betrieben werden.
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Anhand
von 7 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Sitzverstellvorrichtung 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel
nach 5b) mit einem Ratschenmechanismus 56 ohne
neutrale Ruheposition 60 (4) dargestellt.
Die beiden Anschlüsse 38,
die hier an der Sitzfläche 18 als
Sitzteil 15 fixiert sind, sind über die pneumatische Versorgungsleitungen 40 mit
der Ventileinheit 41 verbunden. Die Ventileinheit 41 ist
hierbei als 4-Wege-3-Positionen-Ventil 82 ausgebildet
(4/3-Ventil), an dem beide Linearaktuatoren 32 angeschlossen
sind. In der dargestellten Ventil-Position 2 bleibt der
Druck 42 in beiden Linearaktuatoren 32 unverändert, so
dass augenblicklich keine Verstellung der Sitzteile 15 erfolgt.
Die Ventileinheit 41 ist über einen Druckspeicher 84 mit
der Pumpe 50 verbunden, wobei ein Pumpenmotor 51 – ebenso
wie die Ventileinheit 41 – von der Steuereinheit 70 angesteuert
wird. Empfängt
die Steuereinheit 70 ein Verstellsignal 85, schaltet
diese die Ventileinheit 41 derart, dass einer der Linearaktuatoren 32 mit dem
maximalen Druck 42 beaufschlagt wird, und der andere Linearaktuator 32 entlüftet wird,
indem die Druckluft an die Umgebung 45 entweicht. Wird
in 7 beispielsweise das Ventil 41 nach oben
verschoben (Ventil-Position 3), wird der obere Linearaktuator 32 mit
Druck 42 beaufschlagt. Dabei zieht sich dieser Linearaktuator 32 um
die Längenänderung 48 zusammen,
so dass die Zugkraft 58 über das Verbindungselement 52 auf
den Drehantrieb 54 wirkt, wobei ein Drehmoment auf das
Abtriebselement 55 übertragen
wird. Nach der maximalen Kontraktion des oberen Linearaktuators 32 schaltet
die Steuereinheit 70 das Ventil 41 ganz nach unten
(Ventil-Position 1), so dass jetzt der obere Linearaktuator 32 komplett
entlüftet
wird, und gleichzeitig der untere Linearaktuator 32 mit
maximalem Druck 42 beaufschlagt wird. Dabei zieht sich
der untere Linearaktuator 32 um die Längenänderung 48 zusammen,
während
sich der obere Linearaktuator 32 komplett entspannt. Bei
dieser Drehrichtung des Drehantriebs 54 wirkt nach dem
Ratschenprinzip der Freilauf, so dass hierbei kein Drehmoment auf
das Abtriebselement 55 übertragen
wird. Die Steuereinheit 70 gibt nun die Taktfrequenz vor, mit
der die Ventil-Positionen 1 und 3 gewechselt werden,
wobei durch die Zeitdauer der Druckbeaufschlagung auch die Längenänderungen 48 der
Linearaktuatoren 32 beeinflussbar ist. Da die Linearaktuatoren 32 jeweils
gegen die Umgebung 45 entlüftet werden, sorgt die Steuereinheit 70 dafür, dass über den
Pumpenmotor 51 immer ein bestimmtes Druckniveau 42 im
Druckspeicher 84 gehalten wird. Soll die Verstellrichtung
der Sitzteile 15 umgekehrt werden, veranlasst die Steuereinheit 70 eine
Betätigung
des Schalters 68 zur Umkehr der Drehmomentübertragungsrichtung 66.
Dies geschieht z. B. mittels eines weiteren Linearaktuators 32 gemäß der Ausführung nach 4.
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8 zeigt
eine alternative Ventilanordnung 41 für das Ausführungsbeispiel gemäß 7,
wobei das 4/3-Ventil durch zwei unabhängige 3/3-Ventile ersetzt ist.
Hierbei können über die
Steuereinheit 70 die beiden Linearaktuatoren 32 unabhängig mit Druck
beaufschlagt oder entlüftet
werden. Die Koordination und Taktung der beiden unabhängigen 3/3-Ventile 86 erfolgt
hierbei ausschließlich über die Steuereinheit 70.
Die Ventileinheit 41 wird in dieser Variation direkt von
der Pumpe 50 mit Druckluft versorgt, wobei die Steuereinheit 70 die
gewünschte Druckanforderung
regelt. In einer alternativen Ausführung können anstelle der 3/3-Ventile 86 auch 3/2-Ventile
verwendet werden, bei denen auf eine Unterbrechung der Druckluftzufuhr
(Ventil-Position 2) für
beide Linearaktuatoren 32 gleichzeitig verzichtet wird.
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Anhand
von 9 wird ein weiteres Verfahren zum Betreiben einer
Sitzverstellvorrichtung 10 gemäß des Ausführungsbeispiels nach 6b) und einem Ratschenmechanismus 56 mit
einer neutralen Ruheposition 60 gemäß 3 beschrieben.
Das Verbindmgselement 52 ist hierbei an seinem ersten Ende 75 nur
mit einem pneumatischen Linearaktuator 32 und am anderen
freien Ende 76 mit einer Rückstellfeder 80 verbunden.
Da der Drehantrieb 54 in der neutralen Ruheposition 60 gehemmt
ist, wird der Linearaktuator 32 für die beiden Drehmoment-Übertragungsrichtungen 66 in
unterschiedlichen Druckbereichen betrieben, woraus eine unterschiedliche
Längenänderung 48 des
Linearaktuators 32 folgt. Damit die neutrale Ruheposition 60 eingehalten
werden kann, muss eine bestimmte Länge des Linearaktuators 32 eingestellt
werden, beispielsweise wird die maximale Länge 46 um die Hälfte der
maximalen Längenänderung 48 reduziert.
Bei dieser Länge
ist der Linearaktuator 32 nur teilweise kontrahiert, was
einem bestimmten Druckniveau 43 entspricht, das mit einer Druckbegrenzungseinheit 88 eingestellt
wird, die mit der Ventileinheit 4l gekoppelt ist. Der Anschluss 38 ist hierzu über ein
3/3-Ventil 86 mit einer Druckversorgung 84 verbunden.
Parallel zum 3/3-Ventil 86 ist ein weiteres Ventil 90,
beispielsweise ein 2/2-Ventil angeordnet, dessen Entlüftungsausgang 91 mit
der Druckbegrenzungseinheit 88 verbunden ist. Liegt an der
Steuereinheit 70 kein Stellsignal 85 an, befinden sich
beide Ventile 86 und 90 in einer Sperrstellung (Ventil-Position 2),
in der der anliegende Druck gehalten wird. Soll ein Sitzteil 15 beispielsweise
angehoben werden, entspricht dies einer Bewegung des Verbindungselements 52 von
der neutralen Position 60 in die erste Endposition 61.
Hierzu muss der Linearaktuator 32 kontrahieren, wozu das
3/3-Ventil 86 nach unten geschaltet (Ventil-Position 1)
wird, um maximalen Druck 42 anzulegen. Gleichzeitig ist
das untere 2/2-Ventil 90 gesperrt (Ventil-Position 2),
so dass sich im Linearaktuator 32 der maximale Druck 42 mit
einer maximalen Kontraktion 48 aufbaut. Für die Freilaufbewegung
von der Endposition 61 in die neutrale Ruhelage 60 muss
der Linearaktuator 32 wieder bis zu seiner neutralen Stellung 60 expandieren.
Hierzu ist das Ventil 86 in der sperrenden Ventil-Position 2,
während
das 2/2-Ventil 90 den Druck 42 gegen das Druckbegrenzungselement 88 ablässt (Ventil-Position 1),
wodurch sich im Linearaktuator 32 das Druckniveau 43 des
Druckbegrenzungselements 88 einstellt. Dieser Vorgang kann
zum Heben des Sitzteils 15 beliebig oft wiederholt werden.
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Soll
das Sitzteil 15 hingegen in die entgegengesetzte Richtung
verstellt werdenbeispielsweise gesenkt werden – muss das Verbindungselement 52 von
der neutralen Ruheposition 60 in die zweite Endstellung 62 bewegt
werden, wozu der Linearaktuator 32 maximal expandieren
muss. Hierzu entlüftet
das Ventil 86 den Linearaktuator 32 (Ventil-Position 3)
gegen die Umgebung 45. Diese Entspannung des Linearaktuators 32 wird
durch das Rückstellelement 80 unterstützt. Für die Freilaufbewegung
aus der Endlage 62 zur neutralen Ruheposition 60 muss
der Linearaktuator 32 wieder teilweise kontrahieren. Hierzu bleibt
das Ventil 90 in der Druckbegrenzungsstellung (Ventil-Position 1),
und das Ventil 86 ist eine definierte Zeit auf Ventil-Position 1 geschaltet,
so dass hier der maximale Druck 42 anliegt. Dadurch baut
sich im Linearaktuator 32 ein Druck auf, der dem Druckniveau 43 der
Druckbegrenzungseinheit 88 entspricht, wodurch sich das
Befestigungselement 39 mit dem Ende 75 des Verbindungselements 52 in
die neutrale Ruhelage 60 begibt. Auch dieser Zyklus kann
solange wiederholt werden, bis das Sitzteil 15 entsprechend
des Anforderungsbefehls 85 gesenkt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel
mit dem Zugmittel 72 als Verbindungselement 52 können vom
pneumatischen Linearaktuator 32 nur Zugkräfte 58 auf den
Drehantrieb 54 übertragen
werden. Daher kann auch ein Linearaktuator 32 verwendet
werden, der beispielsweise nur bei dessen Kontraktion eine Verstellkraft
erzeugt, und dessen Expansion durch die korrespondierende Rückstellfeder 80,
oder über
einen zweiten Linearaktuator 32 gemäß 7 erzeugt wird.
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Es
sei angemerkt, dass hinsichtlich der in den Figuren und in der Beschreibung
gezeigten Ausführungsbeispiele
vielfältige
Kombinationsmöglichkeiten
der einzelnen Merkmale und Verfahrensschritte untereinander möglich sind.
So kann beispielsweise die konkrete Anordnung und Ausgestaltung
der Sitzteile 15 zueinander, des Drehantriebs 54 und
der Verbindungselemente 52, sowie die Anordnung der Linearaktuatoren 32 und
der elastischen Rückstellelemente 80 variiert
werden. Ebenso kann der Ratschenmechanismus 56 bezüglich seiner
neutralen Nullpunktslage 60 und der Drehrichtung des Freilaufs – oder dessen
Richtungsumkehr – modifiziert
werden. Die erfindungsgemäße Sitzverstellvorrichtung eignet
sich besonders für
die Modifikation eines manuellen Ratschenmechanismus 56 mit
einer sperrenden neutralen Ruheposition und der optionalen Verwendung
von elastischen Rückstellelementen 80. Die
pneumatische Verstellvorrichtung kann ebenfalls sehr günstig mit
einem pneumatischen Massage- oder Fahrdynamiksystem kombiniert werden.