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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur pneumatischen Verstellung eines Sitzes in einem Verkehrsmittel, insbesondere in einem Kraftfahrzeug und ein Verkehrsmittel, insbesondere ein Kraftfahrzeug.
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In Verkehrsmitteln und insbesondere in Kraftfahrzeugen werden in zunehmendem Umfang pneumatisch betätigte Verstelleinrichtungen verwendet, mit denen die Position und insbesondere die Kontur eines Sitzes geeignet angepasst werden kann. Unter anderem sind dynamische Sitzverstellungen bekannt, die eine Abstützung des Sitzbenutzers in Abhängigkeit von der Fahrsituation, wie z. B. bei Kurvenfahrten bzw. auftretenden Querbeschleunigungen, ermöglichen (siehe
DE 35 05 088 C1 ).
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Um eine schnelle Verstellzeit einer pneumatischen Sitzverstellung zu erreichen, ist eine sehr leistungsfähige pneumatische Druckversorgung erforderlich, was wiederum zu großem Bauraumbedarf, Geräuschemissionen und Kosten führt. Alternativ kann zwar auch eine weniger leistungsfähige Druckversorgung in Verbindung mit einem zusätzlichen Speichervolumen eingesetzt werden (siehe
DE 10 2005 016 184 A1 ). Jedoch benötigt auch dieses Speichervolumen erheblichen Bauraum.
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Ferner sind aus dem Stand der Technik Ansätze bekannt, welche die erforderliche Dynamik für eine Sitzverstellung dadurch realisieren, dass die Ansteuerung der Sitzverstellung vorgezogen wird. In den Druckschriften
EP 1 192 061 B1 sowie
DE 10 2009 051 380 A1 werden hierzu gespeicherte Daten über den Straßenverlauf berücksichtigt.
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Die Druckschrift
DE 29 815 521 U1 offenbart einen Sitz für ein Fahrzeug mit zumindest einem Sitzelement, auf dessen Oberseite eine Sitzfläche angeordnet ist und einer Rückenlehne, wobei die Personen auf dem Sitz vorzugsweise durch einen Sicherheitsgurt, der im Fahrzeug befestigt ist, gesichert werden können und im Fahrzeug zumindest ein Sensor zur Messung des dynamischen Fahrzustandes, insbesondere ein Beschleunigungssensor, vorgesehen ist, wobei am und/oder im Sitz zumindest ein Stellelement angeordnet ist, durch das die Neigung und/oder Ausformung der Sitzfläche und/oder der Rückenlehne zumindest bereichsweise innerhalb sehr kurzer Zeit in Abhängigkeit vom durch den Sensor gemessenen dynamischen Fahrzustand des Fahrzeugs verstellbar ist.
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Die Druckschrift
DE 11 2009 000 495 T5 offenbart ein beeinflussbares Sitzpolster, das einen Aktuator mit aktivem Material umfasst, der ausgestaltet ist, selektiv einen Zustand, wie etwa die geometrische Ausgestaltung, zu bewirken oder zu ermöglichen, oder die Stellung des Polsters abzuwandeln, wenn das aktive Material aktiviert ist.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur pneumatischen Verstellung eines Sitzes in einem Verkehrsmittel und insbesondere in einem Kraftfahrzeug zu schaffen, welche eine einfache und schnelle Verstellung des Sitzes bei gleichzeitig geringem Bauraum und geringer Betriebsleistung der Vorrichtung ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 und das Verkehrsmittel gemäß Patentanspruch 18 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient zur pneumatischen Verstellung eines Sitzes in einem Verkehrsmittel und insbesondere in einem Kraftfahrzeug. In der Vorrichtung sind eine oder mehrere Verstelleinrichtungen vorgesehen, wobei eine jeweilige Verstelleinrichtung eine pneumatische Betätigungseinrichtung zur Verstellung des Sitzes und vorzugsweise der Kontur des Sitzes mittels pneumatischer Druckerzeugung sowie eine Auslöseeinrichtung umfasst. Mit der Auslöseeinrichtung wird die Betätigungseinrichtung im Betrieb der Vorrichtung in Antwort auf ein Auslösesignal von einem Bereitschaftszustand in einen aktivierten Zustand versetzt. Die pneumatische Betätigungseinrichtung bewirkt im aktivierten Zustand eine Verstellung des Sitzes und insbesondere der Sitzkontur.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die pneumatische Betätigungseinrichtung derart ausgestaltet ist, dass sie im Bereitschaftszustand mechanisch vorgespannt ist und die mechanische Vorspannung im aktivierten Zustand freigegeben wird, um hierdurch die Verstellung des Sitzes zu bewirken. Die pneumatische Betätigungseinrichtung kann je nach Ausführungsform unterschiedlich ausgestaltet sein. Vorzugsweise umfasst die Betätigungseinrichtung einen Überdruck- oder Unterdruck-Aktuator und/oder eine Luftblase und/oder ein pneumatisches Hubelement (z. B. einen Hubzylinder).
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Die Erfindung weist den Vorteil auf, dass durch die mechanische Vorspannung der pneumatischen Betätigungseinrichtung eine schnelle Verstellung des Sitzes beim Übergang vom Bereitschaftszustand in den aktivierten Zustand erreicht werden kann, ohne dass hierfür ein Druckerzeuger mit hoher Leistung und großem Bauraum vorgesehen werden muss. Vielmehr kann mit Druckerzeugern niedriger Leistung im Vorfeld bereits eine ausreichende mechanische Vorspannung aufgebaut werden, welche dann im aktivierten Zustand zur schnellen Verstellung des Sitzes zur Verfügung steht.
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Das oben erwähnte Auslösesignal zum Übergang in den aktivierten Zustand kann je nach Ausgestaltung an verschiedene Kriterien gekoppelt sein. Zum Beispiel kann das Auslösesignal dann ausgegeben werden, wenn bestimmte Beschleunigungen, wie z. B. eine Querbeschleunigung, einen vorgegebenen Wert überschreiten, um hierdurch eine Person im Sitz geeignet seitlich abzustützen. Nichtsdestotrotz kann das Auslösesignal gegebenenfalls auch manuell durch einen Benutzer generiert werden.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die pneumatische Betätigungseinrichtung in zumindest einer Verstelleinrichtung derart ausgestaltet, dass im Bereitschaftszustand ein Überdruck oder ein Unterdruck in der pneumatischen Betätigungseinrichtung generiert wird. Dieser Überdruck bzw. Unterdruck kann z. B. durch eine geeignete Pumpe bzw. einen Kompressor oder ähnliche Einrichtungen erzeugt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die pneumatische Betätigungseinrichtung in zumindest einer Verstelleinrichtung derart ausgestaltet, dass sie im aktivierten Zustand die Bewegung einer beweglichen Klappe bewirkt, die vorzugsweise einen Teil der Sitzkontur bildet, wobei die Klappe im Bereitschaftszustand der pneumatischen Betätigungseinrichtung in einer ortsfesten Position gehalten wird. Vorzugsweise ist die Klappe an einer Struktur im Sitz angelenkt. Gemäß dieser Variante der Erfindung wird auf einfache Weise eine Umsetzung der freigegebenen Vorspannung in die mechanische Bewegung einer Klappe bewirkt. In einer bevorzugten Variante erstreckt sich die Klappe an einer Seite der Sitzlehne des Sitzes in Längsrichtung der Sitzlehne, um hierdurch eine im Sitz befindliche Person geeignet seitlich abzustützen.
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In einer besonders bevorzugten Variante kann die oben beschriebene Klappe im aktivierten Zustand der pneumatischen Betätigungseinrichtung, vorzugsweise über die Auslöseeinrichtung, in mehrere unterschiedliche Positionen angeordnet werden. Hierdurch wird eine flexible Verstellung der Klappe und damit des Sitzes erreicht.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Betätigungseinrichtung eine erste (elastische) Luftblase, die über eine Druckluftzufuhr befüllbar ist. Es ist dabei nicht zwangsläufig erforderlich, dass neben der ersten Luftblase auch weitere Luftblasen vorhanden sind. Die erste Luftblase ist im Bereitschaftszustand der pneumatischen Betätigungseinrichtung derart befüllt, dass sie gegen die Klappe drückt, die im Bereitschaftszustand arretiert ist, wobei mittels der Auslöseeinrichtung in Antwort auf das Auslösesignal die Arretierung der Klappe gelöst wird, was die Ausdehnung der ersten Luftblase und hierdurch die Bewegung der Klappe zur Verstellung des Sitzes bewirkt. Die Arretierung der Klappe im Bereitschaftszustand der pneumatischen Betätigungseinrichtung wird vorzugsweise über einen Formschluss und/oder Reibschluss erreicht.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die erste Luftblase über eine Ventilanordnung aus einem oder mehreren Ventilen mit einer Druckluftzufuhr derart verbunden, dass über die Ansteuerung der Ventilanordnung ein Befüllen der ersten Luftblase über die Druckluftzufuhr zum Einstellen des Bereitschaftszustands sowie ein Entleeren der Luftblase nach Beendigung des aktivierten Zustands erreicht wird, wobei vorzugsweise eine selbsttätige Arretierung der Klappe beim Entleeren der ersten Luftblase bewirkt wird. Mit dieser Variante der Erfindung wird ein einfach aufgebauter Mechanismus zur Bewegung der Klappe und damit zur Sitzverstellung geschaffen.
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In einer weiteren Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst die Auslöseeinrichtung in zumindest einer Verstelleinrichtung eine zweite (elastische) Luftblase, wobei nicht zwangsläufig auch eine erste Luftblase vorgesehen sein muss. Die zweite Luftblase wird in Antwort auf das Auslösesignal befüllt oder entleert, wodurch die Betätigungseinrichtung von dem Bereitschaftszustand in den aktivierten Zustand versetzt wird. Je nach Ausgestaltung kann eine Befüllung der zweiten Luftblase über Druckluft aus einer Druckluftzufuhr oder gegebenenfalls auch über Druckluft aus der oben beschriebenen ersten Luftblase (sofern vorhanden) bewirkt werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist an der oben beschriebenen Klappe eine weitere Klappe angelenkt, welche in Bereitschaftszustand der pneumatischen Betätigungseinrichtung über Formschluss eine Arretierung der Klappe bewirkt, wobei die Auslöseeinrichtung in Antwort auf das Auslösesignal den Formschluss durch Kraftausübung auf die weitere Klappe löst. Insbesondere wird diese Ausführungsform mit einer Auslöseeinrichtung kombiniert, welche eine zweite Luftblase umfasst, die dann durch Kraft bzw. Druck auf die weitere Klappe dem Formschluss löst.
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In einer weiteren Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Auslöseeinrichtung derart ausgestaltet, dass sie die Bewegung eines keilförmigen oder gestuften Elements in einer Führung an unterschiedlichen Positionen in der Führung mittels Reibschluss stoppen kann. Vorzugsweise beinhaltet die Auslöseeinrichtung die oben beschriebene zweite Luftblase, welche in Antwort auf das Auslösesignal entleert wird und dabei in Abhängigkeit von ihrem Befüllzustand die Bewegung des keilförmigen bzw. des gestuften Elements an verschiedenen Positionen mittels Reibschluss stoppen kann. Hierzu ist die zweite Luftblase vorzugsweise in der Führung angeordnet. Die Bewegung des keilförmigen oder gestuften Elements wird über die Freigabe der mechanischen Vorspannung der pneumatischen Betätigungseinrichtung im aktivierten Zustand bewirkt. Vorzugsweise ist ferner ein elastisches Element vorgesehen, welche das keilförmige bzw. gestufte Element nach Beendigung des aktivierten Zustands wieder in seine Ausgangsposition zurückbewegt.
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In einer weiteren Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird durch die Klappe mittels einer Anlenkung ein Hebel gebildet, wobei die pneumatische Bewegungseinrichtung mit einem elastischen Element und einem pneumatischen Hubelement auf ein Ende des Hebels einwirkt. Dabei wird das elastische Element über das pneumatische Hubelement im Bereitschaftszustand der pneumatischen Betätigungseinrichtung mechanisch vorgespannt. Die mechanische Vorspannung des elastischen Elements wird im aktivierten Zustand der pneumatischen Betätigungseinrichtung über das Hubelement freigegeben und bewirkt hierdurch die Bewegung der Klappe.
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In einer Ausführungsform umfasst das oben beschriebene pneumatische Hubelement einen Hubzylinder und/oder einen Überdruck-Aktuator und/oder eine (elastische) Luftblase. Im Falle einer Luftblase umfasst diese vorzugsweise eine innere dehnbare Schicht und eine äußere flexible und nicht-dehnbare Schicht, so dass die Dehnung der inneren Schicht beim Befüllen der Luftblase eine Verkürzung der Luftblase in eine vorbestimmte Richtung bewirkt. Diese Verkürzung bewirkt das mechanische Vorspannen des elastischen Elements.
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In einer weiteren Variante der Erfindung umfasst die pneumatische Betätigungseinrichtung einen Unterdruck-Aktuator, in dem im Bereitschaftszustand ein Unterdruck erzeugt wird und hierdurch die Klappe durch die Rückstellkraft eines vorgesehenen elastischen Elements mechanisch vorgespannt wird. Im aktivierten Zustand wird der Unterdruck im Unterdruck-Aktuator vermindert, wodurch die Rückstellkraft des elastischen Elements eine Bewegung der Klappe bewirkt. Alle, im Vorangegangenen erwähnten elastischen Elemente können je nach Ausführungsform unterschiedlich ausgestaltet sein. Insbesondere können sie als geeignete Federelemente oder gegebenenfalls auch als Gummizüge realisiert werden.
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Vorzugsweise erfolgt im aktivierten Zustand der erfindungsgemäßen pneumatischen Betätigungseinrichtung ein Druckausgleich zwischen der pneumatischen Betätigungseinrichtung (insbesondere einem pneumatischen Hubelement) und der Umgebung. Dieser Druckausgleich erfordert keine Beteiligung eines Kompressors und kann damit auch deutlich schneller ablaufen als das Befüllen eines Aktuators mittels eines kleinen Kompressors.
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Vorzugsweise ist in zumindest einer Verstelleinrichtung die Einstellung des Bereitschaftszustands der Betätigungseinrichtung an eine oder mehrere Aktionen eines Benutzers gekoppelt, wobei die Aktion oder Aktionen vorzugsweise eine oder mehrere der folgenden Aktionen in einem Verkehrsmittel in der Form eines Kraftfahrzeugs umfassen:
– Öffnen einer Fahrzeugtür des Kraftfahrzeug;
– Bedienen einer Zugangsfunktion zum Kraftfahrzeug (z. B.
– Entriegeln des Kraftfahrzeugs mit einem Funkschlüssel);
– Einschalten der Zündung des Kraftfahrzeugs;
– Bedienen einer Funktion zur Aktivierung einer Sitzverstellung, insbesondere in Abhängigkeit wenigstens einer fahrdynamischen Größe.
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Gemäß der soeben beschriebenen Variante wird sichergestellt, dass rechtzeitig vor dem Auftreten eines Auslösesignals die Betätigungseinrichtung geeignet mechanisch vorgespannt ist, um eine schnelle Sitzverstellung zu gewährleisten.
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In einer weiteren, bevorzugten Variante der Erfindung wird unmittelbar nach Beenden des aktivierten Zustands der pneumatischen Betätigungseinrichtung wieder der Bereitschaftszustand eingestellt, damit sofort wieder die mechanische Vorspannung zur Gewährleistung einer schnellen Sitzverstellung aufgebaut ist.
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Neben der oben beschriebenen Vorrichtung umfasst die Erfindung ferner ein Verkehrsmittel, insbesondere ein Kraftfahrzeug, welches eine oder mehrere der erfindungsgemäßen Vorrichtungen bzw. eine oder mehrere bevorzugte Varianten der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Verstellung einer oder mehrerer Sitze im Verkehrsmittel umfasst.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung;
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2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung;
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3 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung; und
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4 eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung.
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Nachfolgend werden Varianten der Erfindung basierend auf einer pneumatischen Verstelleinrichtung zur Anpassung der Sitzkontur eines Kraftfahrzeugsitzes beschrieben. Dabei wird die Sitzverstellung anhand einer länglichen Klappe im Sitz erläutert, die sich in Längsrichtung der Sitzlehne erstreckt und in allen Ausführungsformen der 1 bis 4 mit den Bezugszeichen 1 bezeichnet ist. Die Klappe bildet einen Teil der Sitzkontur, wobei jeweils eine Klappe am linken und rechten Rand des Sitzes vorgesehen ist. In Abhängigkeit von bestimmten Kriterien bewegt sich die Klappe in Richtung zur Mitte der Sitzlehne, um die Person im Sitz seitlich abzustützen. Die Bewegung der Klappe ist an ein Auslösesignal gekoppelt, welches z. B. von der Querbeschleunigung des Fahrzeugs abhängt und im Falle einer erhöhten Querbeschleunigung die Bewegung der Klappe zum besseren Halt des Passagiers im Fahrzeugsitz auslöst. Das Auslösesignal kann auch an beliebige andere Kriterien gekoppelt sein und gegebenenfalls auch manuell durch den Benutzer aktiviert werden.
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In den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen der 1 bis 4 sind in jeder der Figuren in einer Querschnittsansicht entlang einer horizontalen Ebene durch die Sitzlehne sowohl eine Klappe am linken Rand als auch eine Klappe am rechten Rand der Sitzlehne wiedergegeben. Die Klappe am linken Rand der Sitzlehne ist in jeder Figur immer im linken Teil und in einem Bereitschaftszustand einer entsprechenden Betätigungseinrichtung gezeigt. Demgegenüber ist die rechte Klappe im rechten Teil jeder Figur und im aktivierten Zustand der Betätigungseinrichtung gezeigt. Zwecks einfacherer Erläuterung wird die Erfindung nachfolgend einheitlich für die Funktion einer Klappe beschrieben und für die gleichen Bauteile zur Betätigung der linken und rechten Klappe werden die gleichen Bezugszeichen verwendet.
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Alle nachstehend beschriebenen Ausführungsformen zeichnen sich dadurch aus, dass die Verstellung der Klappe 1 über eine pneumatische Betätigungseinrichtung bewirkt wird, welche in einem Bereitschaftszustand mechanisch vorgespannt ist, wobei diese Vorspannung über das obige Auslösesignal mit einer entsprechenden Auslöseeinrichtung freigegeben wird und hierdurch die Verstellung der Klappe und damit der Sitzkontur bewirkt wird. Die Vorspannung wird dabei langsam bzw. mit geringer Leistung während inaktiver Phasen der Konturverstellung (z. B. beim Öffnen des Kraftfahrzeuges bzw. nach dem Ende der Konturverstellung) aufgebaut und bei Vorliegen des entsprechenden Auslösesignals abgegeben. Über das mechanische Vorspannen der pneumatischen Betätigungseinrichtung kann eine schnelle Konturverstellung bei gleichzeitig geringer Leistung einer Druckerzeugung für die pneumatische Betätigungseinrichtung erreicht werden.
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In der Ausführungsform der 1 ist die Klappe 1 an ihrem Ende 101 drehbar an einer festen Struktur 2 innerhalb des Kraftfahrzeugsitzes angelenkt. Am entgegengesetzten Ende 102 der Klappe 1 ist ferner eine weitere Klappe 3 drehbar befestigt, welche einen Vorsprung 301 aufweist, der im Bereitschaftszustand im linken Teil der 1 einen Formschluss mit einem Vorsprung 201 der Struktur 2 im Sitz bildet. Zwischen den Klappen 1 und 3 befindet sich eine erste Luftblase 4, die einen Teil einer pneumatischen Betätigungseinrichtung bildet. Zur Befüllung der Luftblase wird eine Druckluftzufuhr 5 in der Form eines Kompressors verwendet. Der Kompressor ist dabei an die Luftblase unter Zwischenschaltung einer Ventilanordnung 6 angeschlossen. Die Ventilanordnung 6 umfasst die drei Ventile 601, 602 und 603. Bei diesen Ventilen handelt es sich um 2/2-Ventile mit einer ersten Stellung zum Durchfluss von Druckluft und einer zweiten Stellung zum Sperren von Druckluft. Die Durchflussrichtungen der einzelnen Ventile sind durch Pfeile bzw. Doppelpfeile angedeutet. Die gezeigte Verschaltung von Kompressor, Luftblase und Umgebung kann grundsätzlich auch durch andere Ventilanordnungen, z. B. 3/3- oder 3/2-Ventile, dargestellt werden.
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Neben der ersten Luftblase 4 umfasst die Verstelleinrichtung der 1 eine zweite, kleinere Luftblase 7, die ebenfalls mit der Ventilanordnung 6 und insbesondere dem Ventil 603 verbunden ist. Wie durch den Pfeil P wiedergegeben ist, kann durch Zufuhr von Druckluft bei geöffneter Stellung des Ventils 603 die Luftblase 7 aufgeblasen werden, was zum Übergang von dem Bereitschaftszustand im linken Teil der 1 zum aktivierten Zustand im rechten Teil der 1 führt, wie im Folgenden näher erläutert wird.
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Zur Vorspannung der Betätigungseinrichtung im Bereitschaftszustand wird das Ventil 602 geöffnet und Druckluft aus dem Kompressor 5 der Luftblase 4 zugeführt. Dies führt zur Ausübung eines Drucks auf die Klappe 1 in Richtung des Pfeils P', wobei die Bewegung der Klappe durch die Arretierung mittels der weiteren Klappe 3 über den Formschluss des Vorsprungs 301 mit dem Vorsprung 201 erreicht wird. Ist ausreichend Vorspannung aufgebaut, wird das Ventil 602 gesperrt und der endgültige Bereitschaftszustand ist erreicht. Es wird dann auf eine Auslösesignal zum Auslösen der Sitzverstellung gewartet. Tritt ein solches Auslösesignal auf, wird das Ventil 603 geöffnet, was dazu führt, dass Druckluft aus der zweiten Luftblase 4 in die weitere Luftblase 7 strömt. Dies führt zu einem Aufblasen der Luftblase 7 entsprechend dem Pfeil P, was zur Verdrehung der weiteren Klappe 3 und schlussendlich zum Lösen des Formschlusses zwischen dem Vorsprung 301 und 201 führt. Als Folge expandiert die vorgespannte Luftblase 4, wie im rechten Teil der 1 dargestellt ist. Dies führt zu einer Drehung der Klappe 1 in Richtung des Pfeils P' und damit zur Verstellung der Sitzkontur, um einen besseren Seitenhalt zu gewährleisten. Alternativ könnte das Ventil 603 auch direkt vom Kompressor gespeist werden, wodurch bei einer Auslösung Druckluft vom Kompressor 5 in die Luftblase 7 strömt.
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Ist die Sitzkonturverstellung beendet, z. B. weil eine Querbeschleunigung im Fahrzeug abnimmt, werden sowohl die Ventile 601 als auch 603 in Durchflussstellung geschaltet, wohingegen das Ventil 602 gesperrt ist. Dies führt zu einem Zusammendrücken der ersten Luftblase durch die Sitzbespannung bzw. gegebenenfalls zusätzliche Federn. In einer alternativen Ausführung könnte das Ventil 603 die Luftblase 7 dann direkt mit der Umgebung verbinden. Dabei werden beide Luftblasen 4 und 7 entlüftet, so dass sich die Klappen 1 und 3 in ihre Position im Bereitschaftszustand zurückbewegen und wiederum eine Arretierung mittels des Formschlusses über die Vorsprünge 201 und 301 erreicht wird. In diesem Zustand kann dann wieder die Befüllung der Luftblase 4 bis zum Erreichen einer geeigneten Vorspannung durchgeführt werden und damit der Bereitschaftszustand hergestellt werden. Das Verhältnis des Volumens der Luftblase 4 im entspannten Zustand im rechten Teil der 1 zum vorgespannten Zustand im linken Teil der 1 ist vorzugsweise kleiner als 2:1, um den zum Vorspannen benötigten Luftdruck zu begrenzen.
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2 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung, welche im Unterschied zur Ausführungsform der 1 über Reibschluss eine Arretierung der Klappe 1 bewirkt und ferner eine Bewegung der Klappe in verschiedene Zwischen- bzw. Endpositionen ermöglicht. Hierdurch wird eine variable Sitzverstellung ermöglicht, so dass die Klappe z. B. bei geringen Querbeschleunigungen weniger stark bewegt wird als bei größeren Querbeschleunigungen.
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In der Ausführungsform der 2 ist analog zu 1 eine erste Luftblase 4 sowie eine zweite Luftblase 7 vorgesehen, die über eine Ventileinrichtung 6 aus drei Ventilen 601 bis 603 durch Druckluft des Kompressors 5 gespeist werden. Die Ventile 601 und 602 entsprechen dabei den 2/2-Ventilen der 1. Im Unterschied zu 1 ist jedoch das Ventil 603 der 2 ein 3/2-Ventil mit drei Anschlüssen und zwei Schaltstellungen, wobei die erste Schaltstellung den Kompressor 5 mit der Luftblase 7 verbindet und die zweite Schaltstellung ein Entlüften der Luftblase 7 bewirkt.
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Gemäß der Ausführungsform der 2 ist in einer Führung 10 in der Struktur 2 neben der Luftblase 7 ein Keil 11 angeordnet, der mit einer Zugfeder 12 wechselwirkt, die im Bereitschaftszustand im linken Teil der 2 nicht gespannt ist. Der Keil 11 ist über ein gestrichelt angedeutetes Seil 8, das über eine Umlenkrolle 9 geführt ist, mit dem Ende 102 der Klappe 1 verbunden. Zur Einstellung des Bereitschaftszustands im linken Teil der 2 wird über die dargestellten Ventilstellungen der Ventile 601 bis 603 sowohl die Luftblase 4 als auch die Luftblase 7 mittels des Kompressors 5 befüllt. Dabei wird über die Luftblase 4 wiederum eine Vorspannung gegen die Klappe 1 bewirkt, was dadurch erreicht wird, dass die Klappe über die Umlenkung mittels des Seils 8 und der Umlenkrolle 9 festgehalten wird, indem die Position des Keils 11 durch Reibschluss mit der befüllten Luftblase 7 fixiert wird.
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Bei Auftreten eines Auslösesignals wird – wie im rechten Teil der 2 gezeigt – die Luftblase 7 über das Ventil 603 entlüftet, was dazu führt, dass sich der Keil 11 in Richtung hin zur Umlenkrolle 9 aufgrund der Expansion der Luftblase 4 solange bewegt, bis wiederum ein Reibschluss zwischen dem Keil 11 und der Luftblase 7 hergestellt ist. Mit anderen Worten wird hierdurch eine Freigabe bzw. Entriegelung der Klappe nach Art einer Bremse bewirkt, wobei die Verstellung der Klappe in geeigneter Weise über den Befüllzustand der Blase 7 variabel eingestellt werden kann.
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Wie sich aus dem rechten Teil der 2 ergibt, führt die Bewegung des Keils 11 im aktivierten Zustand der Betätigungseinrichtung zur Expansion der Feder 12, so dass diese eine Rückstellkraft erzeugt. Diese Rückstellkraft bewirkt, dass der Keil nach Beendigung des aktivierten Zustands wieder in seine Position im Bereitschaftszustand im linken Teil der 2 bewegt wird. Mit anderen Worten wird nach Beendigung der Aktivierung der Betätigungseinrichtung die Luftblase 4 durch Öffnen des Ventils 601 entlüftet, wodurch der Zug auf das Seil 8 abnimmt und hierdurch die Rückstellkraft der Feder 12 zu deren Zusammenziehen und damit zur Rückbewegung des Keils führt. Schließlich wird wieder die Position der Klappe entsprechend dem linken Teil der 2 erreicht, wobei dann durch erneute Befüllung der Luftblasen 4 und 7 der Bereitschaftszustand wiederhergestellt werden kann, in dem die Klappe über die Luftblase 4 vorgespannt ist.
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Zusammenfassend wird in der Ausführungsform der 2 ein Auslösen der Sitzverstellung nach Art einer Bremse erreicht, wobei im Bereitschaftszustand die Bremse aktiviert ist und die Bewegung der Sitzkonturverstellung verhindert. Dies wird durch die zweite Luftblase 7 erreicht, wobei hierfür gegebenenfalls auch ein anderes pneumatisches oder elektromechanisches Stellelement verwendet werden kann. Zum Auslösen der Sitzverstellung wird die Bremswirkung der zweiten Luftblase 7 gezielt verringert, indem Luft aus der Luftblase abgelassen wird. Sobald der größte Grad der Aktivierung erreicht ist, wird das Ablassen der Luft aus der Luftblase beendet bzw. die Bremswirkung verstärkt, indem die Luftblase rasch wieder befüllt wird. Alternativ kann das Ventil 603 in dieser Anordnung auch durch ein 3/3-Ventil oder durch zwei 2/2-Ventile ersetzt werden, um insbesondere einen teilweise aktivierten Zustand für längere Zeit beibehalten zu können, indem das dafür erforderliche Volumen der Luftblase 7 abgeschlossen wird.
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Der in der Ausführungsform der 2 verwendete Keil weist den Vorteil auf, dass dieser nicht nur den Grad der Bremskraft, sondern auch den Hub des Bremsmechanismus steuert. Auf diese Weise kann die Geschwindigkeit der Aktivierung der Betätigungseinrichtung bzw. der Sitzverstellung gesteuert werden. Insbesondere kann eine plötzliche Aktivierung verlangsamt werden, da sich die erste Luftblase 4 nur in dem Maße ausdehnen kann, wie das Volumen der zweiten Luftblase 7 Raum für den breiter werdenden Keil macht.
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3 zeigt eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung. In dieser Variante ist die Klappe 1 an einer Struktur 202 im Sitz über ein Gelenk 103 angelenkt, so dass durch die Klappe ein Hebel erzeugt wird. Zwischen dem Ende 101 der Klappe und der Struktur 202 ist eine Zugfeder 12 angeordnet. Ferner ist das Ende 101 der Klappe mittels eines gestrichelt angedeuteten Seils 8 und dazwischen liegender Luftblase 4 mit einer weiteren Struktur 203 im Fahrersitz verbunden. Im Bereitschaftszustand im linken Teil der 3 ist die Zugfeder 12 gespannt, was über ein Befüllen der Luftblase 4 bewirkt wird. Dieses Befüllen führt zu einer Längenverkürzung der Luftblase 4 in Richtung der Pfeile P'' und hierdurch zu einer Dehnung der Feder 12, so dass diese eine Rückstellkraft erzeugt. Hierdurch wird wiederum eine Vorspannung der Betätigungseinrichtung in der Bereitschaftsposition bewirkt.
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Mittels einer Auslöseeinrichtung, die durch entsprechende (nicht gezeigte) Ventile an der Luftblase 4 realisiert ist, wird beim Auftreten des Auslösesignals ein Entlüften der Luftblase 4 bewirkt, was zu der im rechten Teil der 3 gezeigten Deformation der Luftblase führt. Dies hat wiederum zur Folge, dass die Vorspannung der Zugfeder 12 freigegeben wird, so dass sich die Feder zusammenzieht, bis sie entspannt ist. Dabei wird eine Drehung der Klappe 1 an dem Gelenk 103 und damit die entsprechende Sitzverstellung bewirkt. Die Entlüftzeit der Luftblase 4 ist dabei im Wesentlichen nur vom Strömungswiderstand der beteiligten Leitungen und Ventile abhängig und damit nicht durch die Leistungsfähigkeit eines Kompressors begrenzt. Nach Beendigung des aktivierten Zustands wird mittels eines (nicht gezeigten) Kompressors die Luftblase 4 wieder über ein entsprechendes Ventil befüllt, bis der Bereitschaftszustand im linken Teil der 3 erreicht ist.
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Anstatt einer Luftblase zum Betätigen der Sitzverstellung kann gegebenenfalls auch ein anderes pneumatisches Hubelement, wie z. B. ein Hubzylinder, verwendet werden. Vorzugsweise kommt jedoch die gezeigte Luftblase zum Einsatz, die aus einem Material mit geringer Dehnungselastizität besteht, das sich beim Befüllen in Richtung entlang des Seils 8 verkürzt. In einer speziellen Variante der Luftblase kann diese aus zwei Schichten aufgebaut sein. Eine innere elastische und dehnbare Schicht dient dabei zur Abdichtung der Luftblase gegen Luftverlust. Eine eng daran anliegende äußere Schicht ist flexibel, aber im Wesentlichen nicht dehnbar. Dies kann z. B. durch ein Netz erreicht werden, das bei Verformung seine Fläche nicht wesentlich vergrößert. Bei Ausdehnung der inneren Schicht beim Befüllen der Luftblase verursacht die äußere Schicht eine entsprechende Verkürzung der Luftblase, wie sie im linken Teil der 3 gezeigt ist.
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Eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung ist schematisch in 4 gezeigt. Dabei wird als pneumatische Betätigungseinrichtung ein Unterdruck-Aktuator verwendet, der eine Luftblase 4 umfasst, die zum einen mit der Klappe 1 und zum anderen mit der Struktur 2 fest verbunden bzw. verklebt ist. Anstatt einer Luftblase kann als Unterdruck-Aktuator gegebenenfalls auch ein Hubzylinder verwendet werden. Die Luftblase 4 ist wiederum über zwei 2/2-Ventile 601 und 602 mit einem Kompressor in Form einer Unterdruck-Pumpe 5 verbunden. In der Verstelleinrichtung 4 ist ferner ein Federelement 12 zwischen der Struktur 2 und der Klappe 1 angeordnet, welches im Bereitschaftszustand im linken Teil der 4 komprimiert und damit vorgespannt ist.
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Der Bereitschaftszustand wird dadurch erreicht, dass im Unterdruck-Aktuator 4 mittels der Pumpe 5 ein Unterdruck erzeugt wird, wobei sich hierfür das Ventil 602 in der geöffneten Position befindet. Der Unterdruck bewirkt eine Bewegung der Klappe 1 in Richtung hin zu der Struktur 2 und damit eine Kompression der Feder 12. Es wird somit wiederum eine Vorspannung der pneumatischen Betätigungseinrichtung im Bereitschaftszustand erreicht. Nach Erreichen des Bereitschaftszustands kann das Ventil 602 wieder in seine geschlossene Position zurückkehren.
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Beim Auftreten des Auslösesignals wird – wie im rechten Teil der 4 gezeigt – das Ventil 601 geöffnet, wodurch die Luftblase 4 mit Umgebungsluft verbunden wird und eine Ausdehnung der Luftblase durch die Rückstellkraft der Feder 12 erreicht wird, bis diese im entspannten Zustand ist. Gegebenenfalls kann das Ventil 601 auch mit einer Überdruckpumpe verbunden werden, welche die Luftblase rasch befüllt, so dass der aktivierte Zustand der Sitzverstellung in kurzer Zeit erreicht wird. Nach Beendigung des aktivierten Zustands wird über die Unterdruck-Pumpe 5 die Luftblase 4 wieder zusammengezogen, bis der im linken Teil der 4 gezeigte Bereitschaftszustand erreicht ist.
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In allen zuvor beschriebenen Varianten der erfindungsgemäßen Sitzverstellung wird das Einstellen des entsprechenden Bereitschaftszustands immer so frühzeitig bewirkt, dass der Bereitschaftszustand beim Auftreten von Auslösesignalen auch vorliegt. Insbesondere kann das Einstellen des Bereitschaftszustands unmittelbar nach dem Öffnen einer Fahrzeugtür oder der Bedienung einer Zugangsfunktion zum Fahrzeug (z. B. Öffnen des Fahrzeugs mit einem Funkschlüssel) bewirkt werden. Ebenso kann das Einstellen des Bereitschaftszustands auch nach Einschalten der Zündung des Fahrzeugs oder nach Einschalten einer zugehörigen Funktion zur Konturverstellung durchgeführt werden. Darüber hinaus wird der Übergang in den Bereitschaftszustand immer unmittelbar nach der Beendigung einer entsprechenden Konturverstellung bewirkt, so dass die Konturverstellung beim Auftreten des nächsten Auslösesignals auch wieder zur Verfügung steht.
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Die im Vorangegangenen beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung weisen eine Reihe von Vorteilen auf. Insbesondere kann mittels der mechanischen Vorspannung der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung eine schnelle Konturverstellung erreicht werden. Die Vorspannung kann dabei langsam und mit geringer Leistung der verwendeten pneumatischen Druckerzeugung aufgebaut werden. Damit ist eine Realisierung einer Sitzverstellung mit deutlich reduzierten Kosten, geringerem Energieeinsatz sowie geringerem Systemgewicht und Bauraum möglich.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Klappe
- 101, 102
- Enden der Klappe
- 103
- Gelenk
- 2, 202, 203
- Struktur
- 201
- Vorsprung
- 3
- Klappe
- 301
- Vorsprung
- 4
- Luftblase
- 5
- Druckluftzufuhr
- 6
- Ventilanordnung
- 601, 602, 603
- Ventile
- 7
- Luftblase
- 8
- Seil
- 9
- Umlenkrolle
- 10
- Führung
- 11
- Keil
- 12
- Zugfeder
- P, P', P''
- Pfeile
