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Die Erfindung betrifft eine Ventilvorrichtung, insbesondere für ein Fahrzeug, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie eine Sitzanlage für ein Fahrzeug.
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Eine solche Ventilvorrichtung ist beispielsweise bereits der
DE 1 029 640 B sowie der
GB 762 876 A als bekannt zu entnehmen. Die Ventilvorrichtung weist dabei wenigstens einen von einem Fluid, insbesondere einem Gas, durchströmbaren Kanal sowie wenigstens ein Ventilelement auf, welches zwischen einer Schließstellung und wenigstens einer Offenstellung, beispielsweise translatorisch, bewegbar ist. In der Offenstellung gibt das Ventilelement zumindest einen beispielsweise von dem Fluid grundsätzlich durchströmbaren Teilbereich des Kanals frei, sodass in der Offenstellung das Fluid durch den Teilbereich hindurchströmen kann.
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In der Schließstellung jedoch sitzt das Ventilelement auf einem korrespondierenden Ventilsitz, wodurch das Ventilelement den Teilbereich, insbesondere den Kanal, fluidisch versperrt. Beispielsweise ist zumindest ein Teil des Ventilelements in der Offenstellung von dem Ventilsitz beabstandet, sodass dann zumindest der Teil des Ventilelements beziehungsweise das Ventilelement insgesamt den Ventilsitz nicht berührt und somit nicht auf dem Ventilsitz sitzt. In der Schließstellung jedoch sitzt zumindest der Teil des Ventilelements auf dem Ventilsitzt, sodass zumindest der Teil des Ventilelements beziehungsweise das Ventilelement den Ventilsitz beispielsweise direkt kontaktiert beziehungsweise berührt, wenn sich das Ventilelement in der Schließstellung befindet.
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Durch Bewegen des Ventilelements zwischen der Offenstellung und der Schließstellung kann eine Strömung des Fluids durch den Kanal eingestellt werden, sodass beispielsweise mittels der Ventilvorrichtung ein Empfänger beziehungsweise Verbraucher bedarfsgerecht mit dem Fluid versorgt werden kann.
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Des Weiteren offenbart die
DE 11 2011 105 500 T5 eine Zweikammer-Membranpumpe für eine Sitzeinstellvorrichtung, wobei die Zweikammer-Membranpumpe ein Gehäuse und wenigstens eine Membran umfasst, die in dem Gehäuse angeordnet ist, um eine erste Pumpenkammer und eine zweite Pumpenkammer in dem Gehäuse zu begrenzen.
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Außerdem ist aus der
DE 10 2006 005 517 B3 ein Ventil bekannt, welches einen Ventilkörper und zumindest einen Ventildurchlass aufweist, der sich durch den Ventilkörper erstreckt. Ferner umfasst das Ventil eine deformierbare Membran, die an dem Ventilkörper befestigt ist, wobei die Membran zumindest eine Schicht aus einem elektroaktiven Polymermaterial aufweist.
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Ventilvorrichtungen kommen insbesondere in Fahrzeugen, insbesondere in Sitzanlagen für Fahrzeuge, zum Einsatz. Eine solche beispielsweise als Fahrzeugsitz beziehungsweise Einzelsitz ausgebildete Sitzanlage stellt wenigstens einen Sitzplatz für einen Sitzinsassen bereit, sodass sich der Sitzinsasse auf den Sitzplatz und somit auf die Sitzanlage setzen kann. Dabei weist die Sitzanlage wenigstens ein erstes Bauelement auf, welches beispielsweise relativ zu wenigstens einem zweiten Bauelement der Sitzanlage bewegbar ist beziehungsweise bewegt werden kann, indem das erste Bauelement, insbesondere über den Kanal und somit über die Ventilvorrichtung, mit dem Fluid versorgt wird. Somit handelt es sich bei dem ersten Bauelement beispielsweise um den zuvor genannten Empfänger beziehungsweise Verbraucher. Durch Bewegen des ersten Bauelements kann beispielsweise eine Sitzkontur der Sitzanlage bedarfsgerecht eingestellt und somit an die Bedürfnisse des Sitzinsassen angepasst werden. Ferner ist es denkbar, dass das erste Bauelement Bestandteil einer Massageeinrichtung ist, mittels welcher der Sitzinsasse massiert werden kann. Beispielsweise durch Versorgen des ersten Bauelements mit dem Fluid sowie durch Abführen des Fluids von dem ersten Bauelement kann das Bauelement in seinem Volumen vergrößert und danach wieder verkleinert werden, wodurch der Sitzinsasse massiert werden kann.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ventilvorrichtung sowie eine Sitzanlage der eingangs genannten Art zu schaffen, sodass der Bauraumbedarf der Ventilvorrichtung besonders gering gehalten werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ventilvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Sitzanlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um eine Ventilvorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass der Bauraumbedarf der Ventilvorrichtung besonders gering gehalten werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass sich der Kanal durch eine Leiterplatte der Ventilvorrichtung hindurch erstreckt, wobei der Ventilsitz an der Leiterplatte vorgesehen, insbesondere ausgebildet oder gehalten, ist. Der Erfindung liegt somit die Idee zugrunde, die üblicherweise ohnehin vorgesehene beziehungsweise zum Einsatz kommende Leiterplatte zu nutzen, um den Ventilsitz in die Leiterplatte zu integrieren beziehungsweise an der Leiterplatte vorzusehen. Dadurch können die Teileanzahl und somit die Kosten, das Gewicht und der Bauraumbedarf der Ventilvorrichtung besonders gering gehalten werden.
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Die Leiterplatte ist beispielsweise Bestandteil eines elektronischen Steuergeräts der Ventilvorrichtung, wobei mittels des Steuergeräts Bewegungen des Ventilelements bewirkbar sind. Das Steuergerät ist somit eine elektronische Recheneinrichtung, mittels welcher, insbesondere mit Hilfe von elektrischem Strom, besonders bedarfsgerecht eine Bewegung des Ventilelements aus der Offenstellung in die Schließstellung und/oder aus der Schließstellung in die Offenstellung bewirkt werden kann. Durch das Vorsehen des Ventilsitzes an der Leiterplatte kann eine kompakte und besonders leichte Bauweise der Ventilvorrichtung geschaffen werden, sodass auch der Bauraumbedarf des Steuergeräts insgesamt gering gehalten werden kann. Dadurch ist es beispielsweise möglich, das Steuergerät besonders einfach in eine Komponente des Fahrzeugs zu integrieren beziehungsweise in der Komponente anzuordnen, wobei die Komponente beispielsweise als Sitzanlage des Fahrzeugs ausgebildet ist. Außerdem ist es möglich, beim Bewegen des Ventilelements entstehende Geräusche zu vermeiden oder besonders gering zu halten, sodass ein besonders vorteilhaftes Geräuschverhalten der Ventilvorrichtung realisierbar ist.
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Die Leiterplatte wird auch als Leiterplatine, Ansteuerplatte oder Ansteuerplatine bezeichnet, da die Leiterplatte beispielsweise genutzt wird, um wenigstens ein elektrisch, insbesondere elektronisch, betätigbares Bauelement elektrisch anzusteuern und dabei beispielsweise mit elektrischem Strom zu versorgen.
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Um die Teileanzahl und die Kosten, das Gewicht und den Bauraumbedarf besonders gering zu halten, ist es bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der Ventilsitz einstückig mit der Leiterplatte ausgebildet ist. Dies bedeutet, dass der Ventilsitz durch die Leiterplatte selbst und nicht etwa durch ein separat von der Leiterplatte ausgebildetes, zusätzlich zu der Leiterplatte vorgesehenes Bauelement gebildet wird.
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Um eine besonders vorteilhafte Funktion der Ventilvorrichtung mit einer nur geringen Teileanzahl und somit bauraum-, gewichts- und kostengünstig zu realisieren, ist es bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Leiterplatte wenigstens eine aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere Kupfer, gebildete und den Ventilsitz bildende Schicht aufweist. Mit anderen Worten bildet die Schicht den Ventilsitz. Da die Schicht aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere Kupfer, Gold oder Silber, gebildet ist, kann der Ventilsitz besonders glatt ausgestaltet werden, sodass eine sehr gute Dichtfunktion realisierbar ist. Darüber hinaus kann verhindert werden, dass das beispielsweise aus einem Kunststoff gebildete Ventilelement an dem Ventilsitz anhaftet oder klebt, sodass eine besonders gute und schnelle Bewegbarkeit des Ventilelements gewährleistet werden kann.
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Bei einer weiteren Ausführungsform ist es denkbar, dass auf der Schicht eine den Ventilsitz bildende Beschichtung angeordnet ist. Die Beschichtung ist dabei vorzugsweise aus einem von dem metallischen Werkstoff unterschiedlichen, zweiten Werkstoff gebildet. Insbesondere ist der zweite Werkstoff ein Kunststoff, insbesondere Kunstharz. Als ferner vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Beschichtung direkt auf der Schicht angeordnet ist, sodass die Beschichtung die Schicht direkt berührt beziehungsweise kontaktiert. Dadurch kann der Bauraumbedarf besonders gering gehalten werden.
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Diesen Ausführungsformen liegt die Idee zugrunde, die bei Leiterplatten herkömmlicherweise ohnehin vorgesehene Schicht beziehungsweise Beschichtung zu nutzen, um den Ventilsitz auf einfache und kostengünstige Weise zu bilden. Dabei kann eine hohe Dichtigkeit realisiert werden, sodass zumindest der Teilbereich des Kanals besonders gut fluidisch versperrt ist, wenn sich das Ventilelement auf dem Ventilsitz und somit in der Schließstellung befindet. Dann ist der Teilbereich, insbesondere der Kanal insgesamt, mittels des Ventilelements und mittels des Dichtsitzes fluidisch versperrt, das heißt geschlossen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Ventilsitz durch ein separat von der Leiterplatte ausgebildetes und an der Leiterplatte gehaltenes Dichtteil gebildet ist. Dadurch kann eine besonders hohe Dichtigkeit realisiert werden, da beispielsweise das Dichtteil besonders präzise gefertigt werden kann. Da der Ventilsitz und somit das Dichtteil an der Leiterplatte gehalten sind, und da sich der Kanal durch die Leiterplatte hindurch erstreckt, können dennoch der Bauraumbedarf, die Teileanzahl und die Kosten besonders gering gehalten werden.
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Um den Bauraumbedarf besonders gering halten zu können, ist es bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das Dichtteil zumindest teilweise in den Kanal eingreift. Somit erstreckt sich zumindest ein Teil des Dichtteils in den Kanal. Hierdurch kann auch eine besonders vorteilhafte Positionierung beziehungsweise Ausrichtung des Dichtteils relativ zu der Leiterplatte realisiert werden.
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Bei einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein an der Leiterplatte gehaltener und mittels elektrischen Stroms betreibbarer Aktor vorgesehen, mittels welchem das Dichtelement bewegbar ist. Insbesondere ist das Dichtelement mittels des Aktors aus der Schließstellung in die Offenstellung und/oder aus der Offenstellung in die Schließstellung bewegbar. Durch die Halterung des zum Bewegen des Ventilelements ausgebildeten Aktors an der Leiterplatte kann eine besonders kompakte Bauweise der Ventilvorrichtung realisiert werden.
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Dabei hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn der Aktor über wenigstens eine an der Leiterplatte vorgesehene Leiterbahn mit dem elektrischen Strom zum Betreiben des Aktors versorgbar ist. Somit handelt es sich beispielsweise bei dem zuvor beschriebenen, über die Leiterbahn mit elektrischem Strom versorgbaren Bauelement um den Aktor, mittels welchem - durch Versorgen des Aktors mit elektrischem Strom - Bewegungen des Ventilelements aus der Schließstellung in die Offenstellung und/oder aus der Offenstellung in die Schließstellung bedarfsgerecht und gezielt bewirkt werden können.
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Um die Teileanzahl und den Bauraumbedarf besonders gering zu halten, ist es bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der Aktor dazu ausgebildet ist, mittels des elektrischen Stroms, der dem Aktor über die Leiterbahn zugeführt wird, magnetische Kräfte bereitzustellen, mittels welchen das Ventilelement bewegbar ist. Der Aktor ist somit beispielsweise als Magnet, insbesondere als Elektromagnet, ausgebildet. Durch Versorgen des Aktors mit elektrischem Strom wird der Elektromagnet beispielsweise aktiviert, wodurch der Elektromagnet die Magnetkräfte bereitstellt. Mittels dieser Magnetkräfte kann das Ventilelement beispielsweise aus der Offenstellung in die Schließstellung und/oder aus der Schließstellung in die Offenstellung bewegt werden, sodass das Ventilelement bedarfsgerecht und bauraumgünstig bewegt werden kann. Das zuvor genannte Steuergerät wird dabei beispielsweise genutzt, um den Aktor anzusteuern, wobei im Rahmen einer solchen Ansteuerung der Aktor auf die beschriebene Weise mit dem elektrischen Strom versorgt wird. Dadurch wird eine jeweilige Bewegung des Ventilelements bewirkt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist das Ventilelement ein von den magnetischen Kräften anziehbares erstes Ventilteil und ein aus einem Elastomer beziehungsweise Gummi gebildetes und mit dem ersten Ventilteil mitbewegbares zweites Ventilteil auf. Beispielsweise ist das zweite Ventilteil mit dem ersten Ventilteil verbunden. Das erste Ventilteil kann mit den bereitgestellten magnetischen Kräften wechselwirken, sodass die magnetischen Kräfte das erste Ventilteil anziehen. Hierdurch können das erste Ventilteil und somit das Ventilelement insgesamt aus der Offenstellung in die Schließstellung und/oder aus der Schließstellung in die Offenstellung bewegt werden.
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Das zweite Ventilteil sitzt in der Schließstellung auf dem Ventilsitz, wobei das zweite Ventilteil beispielsweise in der Schließstellung den Ventilsitz direkt berührt. Mit anderen Worten ist das Ventilelement über das aus einem elastisch verformbaren Kunststoff gebildete zweite Ventilteil an dem Ventilsitz abgestützt, wenn sich das Ventilelement in der Schließstellung befindet. Durch die Nutzung des zweiten Ventilteils, welches beispielsweise aus Gummi beziehungsweise aus einem Elastomer gebildet ist, kann eine besonders vorteilhafte Dichtigkeit realisiert werden. Durch die Nutzung des ersten Ventilteils kann das Ventilelement mit den magnetischen Kräften wechselwirken, sodass das Ventilelement von den magnetischen Kräften angezogen und dadurch bewegt wird.
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So ist es beispielsweise vorgesehen, dass das erste Ventilteil zumindest teilweise in dem Gummi beziehungsweise in dem Elastomer eingebettet ist, sodass zumindest ein Teilbereich des ersten Ventilteils von dem Gummi beziehungsweise dem Elastomer ummantelt ist. Das Gummi beziehungsweise der Elastomer ist ein elastisch verformbarer Kunststoff, das heißt ein Elastomer, der sich besonders gut in der Schließstellung an den Ventilsitz anschmiegen kann. Dadurch kann der Kanal beziehungsweise zumindest dessen Teilbereich besonders gut fluidisch versperrt werden.
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Um die Teileanzahl und somit die Kosten, das Gewicht und den Bauraumbedarf besonders gering halten zu können, ist es bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das Ventilelement wenigstens ein aus einem dielektrischen Polymer gebildetes Ventilteil aufweist, welches somit aus einem elektroaktiven Polymermaterial gebildet ist. Das aus dem dielektrischen Polymer gebildete Ventilteil ist beispielsweise als dielektrische Folie ausgebildet und über die wenigstens eine an der Leiterplatte vorgesehene Leiterbahn mit elektrischem Strom versorgbar und dadurch verformbar, wodurch das Ventilelement bewegbar ist.
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Zur Erfindung gehört auch eine Sitzanlage für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug wie beispielsweise einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen. Die Sitzanlage weist wenigstens einen Sitzplatz für einen Sitzinsassen auf, sodass sich der Sitzinsasse auf den Sitzplatz und somit auf die Sitzanlage setzen kann. Die Sitzanlage ist beispielsweise als Sitzbank ausgebildete, welche mehrere Sitzplätze für jeweilige Sitzinsassen bereitstellt. Alternativ ist es denkbar, dass die Sitzanlage als Fahrzeugsitz beziehungsweise als Einzelsitz ausgebildet ist, welcher genau einen Sitzplatz für einen Sitzinsassen bereitstellt. Dabei umfasst die erfindungsgemäße Sitzanlage wenigstens eine erfindungsgemäße Ventilvorrichtung. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Sitzanlage anzusehen und umgekehrt.
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Der erfindungsgemäßen Sitzanlage liegt die Erkenntnis zugrunde, dass moderne Sitzanlagen häufig mit Funktionen ausgestattet werden, die jeweils wenigstens eine Ventilvorrichtung erfordern. Bei der zuvor genannten Funktion handelt es sich beispielsweise um eine hydraulische oder aber um eine pneumatische Funktion, in deren Rahmen beispielsweise wenigstens ein erstes Bauelement der Sitzanlage mit dem Fluid und somit mit einer Flüssigkeit oder aber mit einem Gas wie beispielsweise Luft versorgt wird. Durch dieses Versorgen des ersten Bauelements wird das erste Bauelement beispielsweise relativ zu wenigstens einem zweiten Bauelement der Sitzanlage bewegt. Beispielsweise wird das Fluid genutzt, um das erste Bauelement zu verformen und dadurch relativ zu dem zweiten Bauelement zu bewegen.
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Durch ein solches Bewegen des ersten Bauelements der Sitzanlage kann beispielsweise eine als Außenkontur ausgebildete Sitzkontur der Sitzanlage eingestellt und somit an die Bedürfnisse der Sitzinsassen angepasst werden. Insbesondere kann das erste Bauelement Bestandteil einer Seitenwange oder einer Lordosenstütze sein, welche durch Versorgen des ersten Bauelements mit dem Fluid bedarfsgerecht in ihrer Position und/oder in ihrer Stützfunktion angepasst werden kann. Ferner ist es denkbar, dass es sich bei der zuvor genannten Funktion um eine Massagefunktion handelt, in deren Rahmen der Sitzinsasse massiert werden kann. Dabei ist das erste Bauelement beispielsweise eine Blase, in welche das Fluid eingeleitet werden kann. Hierdurch wird eine Volumenvergrößerung des ersten Bauelements bewirkt. Daran anschließend wird das Fluid wieder aus dem ersten Bauelement abgeführt, was mit einer Volumenverkleinerung des ersten Bauelements einhergeht. Durch mehrmaliges, abwechselnd aufeinanderfolgendes Bewirken der Volumenvergrö-ßerung und der Volumenverkleinerung kann eine Massagefunktion realisiert werden, in deren Rahmen der Sitzinsasse massiert wird.
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Bei der jeweiligen Funktion wird das erste Bauelement über die Ventilvorrichtung mit dem Fluid versorgt, sodass mittels der Ventilvorrichtung die Versorgung des ersten Bauelements mit dem Fluid eingestellt, insbesondere gesteuert oder geregelt, werden kann. Dabei wird die Ventilvorrichtung üblicherweise in die Sitzanlage integriert, was insbesondere aufgrund der hohen Teileanzahl bei modernen Sitzanlagen oftmals mit Bauraumproblemen einhergeht.
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Da - wie zuvor beschrieben - eine besonders kompakte Bauweise der Ventilvorrichtung und somit beispielsweise des Steuergeräts realisiert werden kann, können die Ventilvorrichtung und somit das Steuergerät auf besonders einfache Weise in die Sitzanlage integriert werden, sodass beispielsweise die Ventilvorrichtung beziehungsweise das Steuergerät von Betrachtern der Sitzanlage optisch nicht wahrnehmbar ist. Somit ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die erfindungsgemäße Ventilvorrichtung bei einer Sitzpneumatik, das heißt bei einer in einer Sitzanlage eines Fahrzeugs zum Einsatz kommenden Pneumatik, verwendet wird, um beispielsweise - wie zuvor beschrieben - wenigstens ein Bauelement der Sitzanlage bedarfsgerecht mit dem Fluid über die Ventilvorrichtung versorgen zu können. Die Verwendung der Ventilvorrichtung bei einer Sitzpneumatik ist besonders vorteilhaft, da gerade die Integration von Ventilvorrichtungen in Sitzanlagen üblicherweise sehr aufwendig ist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
- 1 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht einer Ventilvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform, mit wenigstens einem sich durch eine Leiterplatte der Ventilvorrichtung hindurch erstreckenden Kanal, wobei an der Leiterplatte ein Ventilsitz für ein Ventilelement der Ventilvorrichtung vorgesehen ist;
- 2 ausschnittsweise eine weitere schematische Schnittansicht der Ventilvorrichtung gemäß 1;
- 3 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht der Ventilvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform;
- 4 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht der Ventilvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform; und
- 5 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht der Ventilvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform.
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In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Schnittansicht eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Ventilvorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug wie beispielsweise einen Kraftwagen. Das Fahrzeug weist einen Innenraum für Insassen des Fahrzeugs sowie wenigstens eine in dem Innenraum angeordnete Sitzanlage auf, welche wenigstens einen Sitzplatz für einen der Sitzinsassen bereitstellt. Somit kann sich ein Insasse des Fahrzeugs auf den Sitzplatz und somit auf die Sitzanlage setzen, wobei dieser Insasse auch als Sitzinsasse bezeichnet wird.
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Die Sitzanlage weist eine Pneumatik auf, welche auch als Sitzpneumatik bezeichnet wird. Mittels der Sitzpneumatik kann wenigstens eine pneumatische Funktion der Sitzanlage realisiert werden. Im Rahmen dieser pneumatischen Funktion wird wenigstens ein Bauelement der Sitzanlage, insbesondere mittels einer in der Fig. nicht gezeigten Pumpe, mit einem als Gas, insbesondere als Luft, ausgebildeten Fluid versorgt, indem das Fluid (Gas) mittels der Pumpe zu dem Bauelement der Sitzanlage gefördert wird. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass im Rahmen der pneumatischen Funktion das Fluid von dem Bauelement der Sitzanlage abgeführt wird. Dabei wird die Ventilvorrichtung 10 genutzt, um die pneumatische Funktion zu realisieren. Mit anderen Worten wird das Fluid über die Ventilvorrichtung 10 zu dem Bauelement geführt und/oder von dem Bauelement abgeführt. Wie im Folgenden noch genauer erläutert wird, kann mittels der Ventilvorrichtung 10 eine Strömung des Fluids zu dem Bauelement hin und/oder von dem Bauelement weg beeinflusst beziehungsweise eingestellt werden, sodass mittels der Ventilvorrichtung 10 eine gezielte und bedarfsgerechte Versorgung des Bauelements mit dem Fluid und/oder eine gezielte und bedarfsgerechte Abfuhr des Fluids von dem Bauelement eingestellt und somit realisiert werden kann.
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Zur Realisierung eines hohen Modularisierungsgrads ist es dabei wünschenswert, die Ventilvorrichtung 10 sowie ein Steuergerät zum Durchführen der pneumatischen Funktion in die Sitzanlage zu integrieren, sodass die Sitzanlage mit der pneumatischen Funktion, das heißt die Sitzanlage mit der Ventilvorrichtung 10 und dem Steuergerät, ein Modulteil bildet, welches beispielsweise im Rahmen einer Herstellung des Fahrzeugs auf einfache Weise in dem Innenraum angeordnet und montiert werden kann.
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Die Ventilvorrichtung 10 umfasst dabei wenigstens einen von dem Fluid durchströmbaren Kanal 12, welcher beispielsweise ein erster Teil eines von dem Fluid durchströmbaren Gesamtkanals sein kann. Mittels des Gesamtkanals wird beispielsweise das Fluid von der Pumpe zu dem Bauelement der Sitzanlage geführt beziehungsweise von dem Bauelement abgeführt. In 1 ist ein weiterer Kanal 14 erkennbar, welcher ein zweiter Teil des Gesamtkanals sein kann. Dabei sind die Kanäle 12 und 14 fluidisch miteinander verbunden, sodass beispielsweise das zunächst den Kanal 14 durchströmende Fluid aus dem Kanal 14 aus- und in den Kanal 12 einströmen kann. Bezogen auf eine Strömungsrichtung des zu dem Bauelement der Sitzanlage hinströmenden Fluids ist somit beispielsweise der Kanal 14 stromauf des Kanals 12 angeordnet.
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Die Ventilvorrichtung 10 umfasst ferner ein Ventilelement 16, welches zwischen einer in 1 durch durchgezogene Linien veranschaulichten Schließstellung und wenigstens einer in 1 durch gestrichelte Linien veranschaulichten Offenstellung verstellbar beziehungsweise bewegbar ist. Das Ventilelement 16 gibt in der Offenstellung zumindest einen Teilbereich des Kanals 12 frei, sodass das Fluid durch den Kanal 12 beziehungsweise durch den freigegebenen Teilbereich hindurchströmen kann. In der Schließstellung versperrt das Ventilelement 16 den Teilbereich. 1 zeigt dabei eine erste Ausführungsform der Ventilvorrichtung 10, wobei es bei der ersten Ausführungsform vorgesehen ist, dass der Kanal 12 in der Schließstellung des Ventilelements 16 mittels des Ventilelements 16 fluidisch versperrt ist. Somit kann in der Schließstellung das Fluid nicht durch den Teilbereich, insbesondere nicht durch den Kanal 12, strömen. Um somit das Bauelement der Sitzanlage mit dem Fluid beispielsweise zu versorgen, wird die Offenstellung des Ventilelements 16 eingestellt. Dann kann das Fluid aus dem Kanal 12 zu dem Bauelement hinströmen. Um eine Versorgung des Bauelements mit dem Fluid über den Kanal 12 zu vermeiden beziehungsweise um zu vermeiden, dass das Fluid von dem Bauelement kommend in den Kanal 12 einströmen kann, wird die Schließstellung des Ventilelements 16 eingestellt.
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In der Schließstellung sitzt das Ventilelement 16 auf einem korrespondierenden Ventilsitz 18 der Ventilvorrichtung 10, sodass zumindest der Teilbereich des Kanals 12, insbesondere der Kanal 12, mittels des sich in der Schließstellung befindenden Ventilelements 16 und mittels des Ventilsitzes 18 fluidisch versperrt ist.
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Um nun die Teileanzahl, die Kosten, das Gewicht und den Bauraumbedarf der Ventilvorrichtung 10 besonders gering halten zu können, ist es bei der Ventilvorrichtung 10 vorgesehen, dass sich der Kanal 12 durch eine Leiterplatte 20 der Ventilvorrichtung 10 hindurch erstreckt, wobei der Ventilsitz 18 an der Leiterplatte 20 vorgesehen ist. Bei der in 1 und 2 gezeigten ersten Ausführungsform der Ventilvorrichtung 10 ist der Ventilsitz 18 einstückig mit der Leiterplatte 20 ausgebildet. Darunter ist zu verstehen, dass der Ventilsitz 18 durch die ohnehin zum Einsatz kommende Leiterplatte 20, und nicht etwa durch ein von der Leiterplatte 20 unterschiedliches, zusätzlich dazu vorgesehenes Bauteil gebildet ist.
Der Ventilsitz 18 ist eine Ventilkomponente, welche genutzt wird, um eine bedarfsgerechte Einstellung der Strömung des Fluids zu realisieren. Um nun den von der Ventilvorrichtung 10 benötigten Bauraum und die Anzahl an Einzelteilen der Ventilvorrichtung 10 gering halten zu können, ist der Ventilsitz 18 auf der beziehungsweise zumindest teilweise in die Leiterplatte 20 integriert. Somit ist die Leiterplatte 20, welche auch als Leiterplatine, Ansteuerplatte oder Ansteuerplatine bezeichnet wird, ein Bestandteil der als Ventil fungierenden Ventilvorrichtung 10. Wie besonders gut aus 2 erkennbar ist, ist es bei der ersten Ausführungsform vorgesehen, dass eine den Ventilsitz bildende Geometrie in die Leiterplatte 20, insbesondere in eine dem Ventilelement 16 zugewandte Oberfläche 22 der Leiterplatte 20, eingebracht ist. Der Ventilsitz 18 ist dabei beispielsweise nicht durch den Durchmesser des beispielsweise als Bohrung ausgebildeten Kanals 12, sondern beispielsweise durch einen in Umfangsrichtung des Kanals 12 um diesen herum angeordneten und beispielsweise vollständig umlaufenden Dichtring 29 realisiert, welcher beispielsweise in Kupfer der Leiterplatte 20 sehr genau hergestellt werden kann.
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Aus 2 ist erkennbar, dass die Leiterplatte 20 eine Mehrzahl von aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere Kupfer, gebildeten Schichten 25 mit jeweiligen Beschichtungen 27 aufweist, wobei die jeweilige Beschichtung 27 insbesondere direkt auf die jeweilige Schicht 25 aufgebracht ist. Die jeweilige Beschichtung 27 ist beispielsweise aus einem Kunststoff, insbesondere aus einem Kunstharz, gebildet und wird als Korrosionsschutz genutzt. Die jeweilige Schicht 25 wird auch als Lage, insbesondere Kupferlage, bezeichnet, wobei der Dichtring 29 in die am nächsten zu dem Ventilelement 16 angeordnete Kupferlage mit der zugehörigen Beschichtung 27 eingebracht beziehungsweise durch diese gebildet ist. Somit bildet beispielsweise die oberste und dadurch am nächsten zu dem Ventilelement 16 angeordnete Schicht 25, das heißt deren Kupfer, den Dichtring 29 und somit den Ventilsitz 18. Alternativ ist es denkbar, dass die Beschichtung 27 der obersten Schicht 25 den Dichtring 29 und somit den Ventilsitz 18 bildet.
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Für die Minimierung von Dichtheits- und Öffnungskrafttoleranzen der Ventilvorrichtung 10 ist die Qualität des auch als Dichtsitz bezeichneten Ventilsitzes 18 insbesondere hinsichtlich Ebenheit, Oberflächenbeschaffenheit, Durchmesser und Maßtoleranz ausschlaggebend. Diese hohen Anforderungen an den Dichtsitz können bei der Herstellung der Leiterplatte 20 kostenneutral umgesetzt werden, da die Leiterplatte 20 ohnehin mit einer hohen Präzision hergestellt wird.
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Das Ventilelement 16 umfasst eine Membran 24, welche beispielsweise elastisch verformbar beziehungsweise aus einem elastisch verformbaren Werkstoff, insbesondere aus einem elastisch verformbaren Kunststoff wie beispielsweise Gummi, gebildet ist. Ferner umfasst das Ventilelement 16 eine Ventileinheit 26, welche mit der Membran 24 verbunden und dabei mit der Membran 24 mitbewegbar ist. Die Ventileinheit 26 umfasst ein in den Fig. nicht erkennbares erstes Ventilteil sowie ein zweites Ventilteil 28, welches aus Gummi gebildet ist. Das erste Ventilteil ist von dem zweiten Ventilteil 28 ummantelt, sodass das erste Ventilteil in dem zweiten Ventilteil 28 aufgenommen ist. In 1 ist erkennbar, dass das zweite Ventilteil 28 in der Schließstellung des Ventilelements 16 auf dem Ventilsitz 18 sitzt und dabei den Ventilsitz 18 direkt berührt beziehungsweise kontaktiert, sodass das Ventilelement 16 in der Schließstellung über das zweite Ventilteil 28 auf dem Ventilsitz 18 sitzt beziehungsweise am Ventilsitz 18 abgestützt ist. Das erste Ventilteil ist von magnetischen Kräften anziehbar. Mit anderen Worten ist das erste Ventilteil aus einem solchen Werkstoff gebildet, dass dieser Werkstoff und somit das erste Ventilteil mit magnetischen Kräften wechselwirken, derart, dass die magnetischen Kräfte das erste Ventilteil und somit die Ventileinheit 26 anzieht. Dadurch können die Ventileinheit 26 und somit das Ventilelement 16 insgesamt bewegt werden. Da das erste Ventilteil von dem zweiten Ventilteil 28 ummantelt ist, ist das zweite Ventilteil 28 mit dem ersten Ventilteil mitbewegbar.
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Beispielsweise ist das erste Ventilteil aus einem ferromagnetischen oder permanent-magnetischen Werkstoff gebildet, wobei das erste Ventilteil mit dem zweiten Ventilteil 28 beziehungsweise mit dem Werkstoff, aus welchem das zweite Ventilteil 28 gebildet ist, beschichtet ist. Der Werkstoff, aus welchem das zweite Ventilteil 28 gebildet ist, ist vorzugsweise ein Elastomer, welcher vorzugsweise so spezifiziert ist, dass der Elastomer sowohl eine vorteilhafte Funktion gewährleistet als auch für ein vorteilhaftes Geräuschverhalten sorgt. Mit anderen Worten kann die Entstehung von unerwünschten, übermäßigen Geräuschen vermieden werden, wenn die Ventilvorrichtung 10 schließt, das heißt wenn das Ventilelement 16 aus der Offenstellung in die Schließstellung bewegt wird und dabei in Stützanlage mit dem Ventilsitz 18 kommt.
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Um das Ventilelement 16 bedarfsgerecht bewegen zu können, umfasst die Ventilvorrichtung 10 einen vorliegend als Elektromagneten ausgebildeten Aktor 30, welcher mittels elektrischen Stroms beziehungsweise mittels elektrischer Energie betreibbar ist. Dabei ist der Aktor 30 an der Leiterplatte 20 gehalten und vorliegend auf die Leiterplatte 20 montiert. Der Aktor 30 umfasst wenigstens eine als Magnetspule wirkende Spule 32, welche mit elektrischem Strom versorgbar ist. Das Versorgen der Spule 32 und somit des Aktors 30 mit elektrischem Strom wird auch als Bestromen der Spule 32 beziehungsweise des Aktors 30 bezeichnet. Ferner umfasst der Aktor 30 einen Kern 34, um welchen die Spule 32 gewickelt ist. Dabei ist der Kern 34 beispielsweise aus einem magnetischen beziehungsweise magnetisierbaren Werkstoff, insbesondere aus einem ferromagnetischen Werkstoff, gebildet, sodass der Kern 34 als ferromagnetischer Kern ausgebildet ist.
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Wird der Aktor 30 beziehungsweise die Spule 32 bestromt, sodass elektrischer Strom durch die Spule 32 fließt, so stellt der Aktor 30 die zuvor genannten magnetischen Kräfte bereit, von welchen das erste Ventilteil und somit die Ventileinheit 26 angezogen werden. Dadurch werden die Ventileinheit 26 und somit das Ventilelement 16 in Richtung der Spule 32 bewegt und dabei aus der Schließstellung in die Offenstellung bewegt, wodurch die Ventilvorrichtung 10 geöffnet wird.
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Die Membran 24 ist beispielsweise in der Offenstellung elastisch verformt und dadurch gespannt, sodass die Membran 24 zumindest in der Offenstellung eine Federkraft bereitstellt. Diese Federkraft wirkt auf die Ventileinheit 26 zumindest in der Offenstellung. Mittels der magnetischen Kräfte wird das Ventilelement 16 beziehungsweise die Ventileinheit 26 entgegen der von der Membran 24 auf die Ventileinheit 26 wirkenden Federkraft in der Offenstellung gehalten. Wird das Bestromen des Aktors 30 beendet, sodass der Aktor 30 die magnetischen Kräfte nicht mehr bereitstellt, so kann sich die Membran 24 zumindest teilweise entspannen, wodurch das Ventilelement 16, insbesondere die Ventileinheit 26, aus der Offenstellung zurück in die Schließstellung bewegt und vorzugsweise in der Schließstellung gehalten wird. Somit ist die Ventilvorrichtung 10 bei der ersten Ausführungsform als stromlos geschlossene Ventilvorrichtung ausgebildet. Dies bedeutet, dass sich das Ventilelement 16 in stromlosem Zustand des Aktors 30 beziehungsweise der Ventilvorrichtung 10 insgesamt in der Schließstellung befindet. Daher wird die Ventilvorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform auch als ZVS-Ventil (ZVS - Zero Voltage Shut) bezeichnet.
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Die Ventileinheit 26 beziehungsweise das Ventilelement 16 wirkt dabei als Verschluss des Ventilsitzes 18 und des Kanals 12, da der Kanal 12 in der Schließstellung mittels des Ventilelements 16 fluidisch versperrt ist. Wird die Spule 32 bestromt, so wird dadurch ein Magnetfeld induziert, welches die Ventileinheit 26 mit der Membran 24 in Richtung des Elektromagneten zieht. Hierdurch wird das Ventilelement 16 geöffnet, das heißt aus der Schließstellung in die Offenstellung bewegt.
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Insbesondere ist es denkbar, die Ventileinheit 26 oder das erste Ventilteil in die Membran 24 einzubetten, insbesondere einzuspritzen, oder zu vulkanisieren, sodass beispielsweise das erste Ventilteil oder die Ventileinheit 26 durch Vulkanisieren der Membran 24 verbunden ist. Insbesondere ist es denkbar, dass das zweite Ventilteil 28 einstückig mit der Membran 24 ausgebildet ist.
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Um die Teileanzahl, die Kosten, den Bauraumbedarf und das Gewicht besonders gering zu halten, ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Aktor 30 über wenigstens eine an der Leiterplatte 20 vorgesehene Leiterbahn mit dem elektrischen Strom zum Betreiben des Aktors 30 versorgt wird. Mit anderen Worten weist die Leiterplatte 20 wenigstens eine Leiterbahn auf, über welche der Aktor 30 mit elektrischem Strom, mit dessen Hilfe der Aktor 30 die magnetischen Kräfte bereitstellen kann, versorgbar ist beziehungsweise in aktiviertem Zustand des Aktors 30 versorgt wird. Hierzu ist der Aktor 30 mit der Leiterplatte 20 beziehungsweise mit der Leiterbahn elektrisch kontaktiert, sodass der Aktor 30 elektrisch an die Leiterbahn beziehungsweise an die Leiterplatte 20 angebunden ist. Diese elektrische Kontaktierung beziehungsweise Anbindung des als Elektromagnet ausgebildeten Aktors 30 an die Leiterplatte 20 kann beispielsweise durch Anpressen und/oder stoffschlüssig, insbesondere durch Löten beziehungsweise Kleben mittels elektrisch leitfähigem Kleber, erfolgen.
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Aus 1 ist erkennbar, dass der Kanal 14 teilweise durch eine weitere Komponente 36 gebildet ist. Die Komponente 36 ist beispielsweise eine separat von der Leiterplatte 20 ausgebildete Komponente, welche beispielsweise mittels eines Dichtungselements 39 gegen die Leiterplatte 20 abgedichtet ist. Vorliegend ist es vorgesehen, dass dem Bauelement der Sitzanlage die Luft über den als Luftkanal fungierenden Kanal 12 zugeführt werden kann, sodass der Kanal 12 ein Zuführkanal, insbesondere ein Zuluftkanal, ist. Um das Fluid von dem Bauelement der Sitzanlage abzuführen, sind als Abführkanäle, insbesondere als Abluftkanäle, fungierende Kanäle 38 und 40 vorgesehen, wobei der Kanal 38 die Leiterplatte 20 durchdringt. Die Kanäle 12 und 38 sind somit Durchgangsöffnungen, welche die Leiterplatte 20 vollständig durchdringen und dabei von dem Fluid durchströmbar sind. Dabei ist auch der Kanal 40 zumindest teilweise durch die Komponente 36 begrenzt. Die Komponente 36 ist beispielsweise ein Gehäuseelement, welches die Kanäle 14 und 40 als Führungskanäle zum Führen des Fluids (Luft) aufweist. Das Gehäuseelement ist beispielsweise ein Gehäuseelement des Steuergeräts, wobei die Leiterplatte 20 zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, in dem Gehäuseelement aufgenommen ist.
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3 zeigt eine zweite Ausführungsform der Ventilvorrichtung 10. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich insbesondere dadurch von der ersten Ausführungsform, dass die Ventilvorrichtung 10 gemäß der zweiten Ausführungsform in stromlosem Zustand geöffnet ist. Dies bedeutet, dass sich das Ventilelement 16 in stromlosem Zustand, das heißt dann, wenn der Aktor 30 nicht bestromt wird, in der Offenstellung befindet. Durch Bestromen des Aktors 30 wird das Ventilelement 16 durch die von dem Aktor 30 bereitgestellten magnetischen Kräfte aus der Offenstellung in die Schließstellung und dabei von dem Aktor 30, insbesondere von der Spule 32, weg bewegt. Somit ist die Ventilvorrichtung 10 gemäß der zweiten Ausführungsform als ZVO-Ventil (ZVO - Zero Voltage Open) ausgebildet.
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Die erste Ausführungsform sowie die zweite Ausführungsform können sowohl in einem nicht-proportionalen Betrieb als auch in einem proportionalen Betrieb arbeiten. Der nicht-proportionale Betrieb wird erreicht, indem die Spule 32 bestromt oder nicht bestromt wird. Der proportionale Betrieb erfolgt durch eine PWM-Ansteuerung durch eine Ansteuerelektronik, welche beispielsweise Bestandteil des Steuergeräts ist (PWM - Pulsweitenmodulation). Durch eine geeignete Auslegung der sich bewegenden Teile in Form der Membran 24 und der Ventileinheit 26 sowie durch einen entsprechenden Algorithmus ist dabei eine quasi-proportionale Regelung möglich.
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4 zeigt eine dritte Ausführungsform, bei welcher der Ventilsitz 18 durch ein separat von der Leiterplatte 20 ausgebildetes, zusätzlich zu der Leiterplatte 20 vorgesehenes Dichtteil 42 gebildet ist, welches als Präzisionsteil ausgestaltet ist. Dabei ist das Dichtteil 42 an der Leiterplatte 20 gehalten beziehungsweise an der Leiterplatte 20 befestigt. Beispielsweise ist das Dichtteil 42 aus einem metallischen Werkstoff gebildet. Aus 4 ist erkennbar, dass das Dichtteil 42 den als Durchgangsöffnung ausgebildeten Kanal 12 der Leiterplatte 20 vollständig durchdringt und ebenfalls eine Durchgangsöffnung 44 aufweist, durch welche das Fluid hindurchströmen kann. Ferner weist das Dichtteil 42 einen Bund 46 auf, über welchen das Dichtteil 42 an einer der Ventileinheit 26 zugewandten Fläche 48 der Leiterplatte 20 abgestützt ist. Durch den Einsatz des als Präzisionsteil ausgebildeten Dichtteils 42 kann der als Dichtsitz fungierende Ventilsitz 18 besonders präzise beziehungsweise genau hergestellt werden. Dadurch, dass das Dichtteil 42 den als Durchgangsöffnung der Leiterplatte 20 ausgebildeten Kanal 12 durchdringt, greift das Dichtteil 42 in den Kanal 12 ein.
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Schließlich zeigt 5 eine vierte Ausführungsform der Ventilvorrichtung 10. Bei der vierten Ausführungsform ist die bei der ersten, zweiten und dritten Ausführungsform zum Einsatz kommende Membran 24 als dielektrische Folie 50 ausgebildet oder anstelle der Membran 24 kommt eine dielektrische Folie 50 zum Einsatz, welche mit der Ventileinheit 26 verbunden ist. Die dielektrische Folie 50 ist ein aus einem dielektrischen Polymer gebildetes Ventilteil, welches, vorzugsweise über wenigstens eine an der Leiterplatte 20 vorgesehene Leiterbahn, mit elektrischem Strom versorgbar und dadurch verformbar ist, wodurch das Ventilelement 16 bewegbar ist. Vorliegend ist die Ventilvorrichtung 10 gemäß der vierten Ausführungsform in stromlosem Zustand geschlossen, wobei jedoch die vorigen und folgenden Ausführungen zur vierten Ausführungsform ohne weiteres auf eine solche Bauvariante der vierten Ausführungsform übertragen werden kann, die gemäß dieser Bauvariante in stromlosem Zustand geöffnet ist. Analog zu den obigen Ausführungen verschließt beziehungsweise öffnet das Ventilelement 16 gemäß der vierten Ausführungsform im bestromten beziehungsweise unbestromten (nicht-bestromten) Zustand den sich an beziehungsweise in der Leiterplatte 20 befindlichen Ventilsitz 18 und somit den Kanal 12.
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Wird beispielsweise die Folie 50 bestromt, so verformt sich die Folie 50 derart, dass die Folie 50 die Ventileinheit 26 aus der Schließstellung in die Offenstellung bewegt. Hierdurch wird das Ventilelement 16 geöffnet. Wird das Bestromen der Folie 50 beendet, so verformt sich die Folie 50 zurück, woraus eine Bewegung der Ventileinheit 26 und somit des Ventilelements 16 insgesamt aus der Offenstellung zurück in die Schließstellung resultiert. Somit wird bei der vierten Ausführungsform die Folie 50 als Aktor, insbesondere als elektrisch betreibbarer Aktor, verwendet, mittels welchem das Ventilelement 16 aus der Offenstellung in die Schließstellung beziehungsweise aus der Schließstellung in die Offenstellung bewegt werden kann. Insgesamt ist erkennbar, dass mittels der Ventilvorrichtung 10 eine proportionale und eine nicht-proportionale sowie eine quasi-proportionale Ansteuerung beziehungsweise Betätigung realisierbar sind. Außerdem ist es möglich, die Ventilvorrichtung 10 wahlweise als ZVS-Ventil oder aber als ZVO-Ventil auf einfache Weise auszugestalten, wobei die Teileanzahl und das Gewicht, die Kosten und der Bauraumbedarf der Ventilvorrichtung 10 besonders gering gehalten werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Ventilvorrichtung
- 12
- Kanal
- 14
- Kanal
- 16
- Ventilelement
- 18
- Ventilsitz
- 20
- Leiterplatte
- 22
- Oberfläche
- 24
- Membran
- 25
- Schicht
- 26
- Ventileinheit
- 27
- Beschichtung
- 28
- zweites Ventilteil
- 29
- Dichtring
- 30
- Aktor
- 32
- Spule
- 34
- Kern
- 36
- Komponente
- 38
- Kanal
- 39
- Dichtungselement
- 40
- Kanal
- 42
- Dichtteil
- 44
- Durchgangsöffnung
- 46
- Bund
- 48
- Fläche
- 50
- Folie
