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Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Entsprechende Ventilanordnungen sind zum Beispiel aus
EP 3 037 703 A1 bekannt. Dort wird auf einer Leiterplatine eine Mehrzahl von Magnetventilen angeordnet, die elektrisch angesteuert werden. Die Magnetventile versorgen dabei pneumatische Blasen, die beispielsweise zur Verstellung von Kraftfahrzeugsitzen eingesetzt werden können. Entsprechende Blasen oder Hohlkörper sind mit den Ausgängen der genannten Ventile verbunden, wobei für jede Blase bei der bekannten Anordnung zwei Magnetventile erforderlich sind. Das erste Magnetventil dient ausschließlich zum Befüllen der Blase, während das zweite Magnetventil ausschließlich zum Entleeren der Blase verwendet wird.
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Der so aufgebaute Stand der Technik hat verschiedene Nachteile. Zunächst einmal sind aufgrund der Zahl der zu verwendeten Ventile entsprechende Ventilanordnungen relativ komplex. Zudem müssen die Ventile über eine entsprechende Steuerschaltung mit entsprechend aufwendig gestalteter Leiterplatine angesteuert werden. Daraus ergibt sich, dass die entsprechenden Ventilanordnungen relativ schwer, voluminös und mithin auch teuer sind.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ventilanordnung der eingangs genannten Art anzugeben, die gegenüber bekannten Anordnungen kompakter und günstiger ausgeführt werden kann.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Ventilanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere Ausführungsformen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
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Die erfindungsgemäße Ventilanordnung weist wenigstens ein, ein fluides Medium, insbesondere Luft, durchlassendes oder absperrendes Magnetventil auf, das mit seinem Fluideingang mit einer Fluidbeschickungsleitung verbunden ist. Das Magnetventil weist zudem einen Fluidausgang auf, durch welchen ein über die Eingangsseite in das Magnetventil gelangendes Fluid aus dem Magnetventil ausströmen kann. Zwischen dem Fluideingang eines, insbesondere jedes, Magnetventils und der Fluidbeschickungsleitung ist erfindungsgemäß ein Rückschlagventil angeordnet. Dieses Rückschlagventil verhindert das Rückströmen des Fluids aus dem Magnetventil in die Fluidbeschickungsleitung.
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Die Erfindung basiert auf dem Gedanken, bisher erforderliche Bauteile einzusparen, sodass damit der apparative Aufwand verringert werden kann. Dies wird durch die vorliegende Erfindung dadurch erreicht, dass die Zahl der erforderlichen Magnetventile verringert wird. So ist zur Ansteuerung einer Blase in einem Kraftfahrzeugsitzsystem, bzw. zum Befüllen bzw. Entleeren, nur noch ein einziges Magnetventil erforderlich. Dies wird dadurch erreicht, dass man zwischen die Versorgungsleitung, die beispielsweise von einer ein Fluid (Flüssigkeit oder Gas) fördernden Pumpe beschickt wird, und der Eingangsseite eines Magnetventils ein Rückschlagventil anordnet. Dies hat folgenden Effekt: während des Befüllvorgangs, d.h. des Beschickens der Eingangsseite des Magnetventils mit einem Fluid, strömt das Fluid durch das Rückschlagventil in das Magnetventil hinein zu dessen Ausgangsseite, an welche ein zu befüllender Hohlkörper, beispielsweise eine Blase, angeschlossen ist. Sinkt der Druck in der Versorgungsleitung, die bei einer Mehrzahl Ventile als Common-Rail ausgebildet sein kann, ab, so schließt das Rückschlagventil, sodass kein Fluid wieder aus dem Magnetventil in die Versorgungsleitung zurückströmen kann. Wird das Magnetventil betätigt, so öffnet sich ein Strömungsweg, der den Ausgang des Magnetventils mit einer Entlüftungsleitung koppelt. Das Magnetventil braucht also nur für den Entleerungsvorgang eines befüllten Hohlraums, insbesondere elektrisch, betätigt zu werden. Auf diese Weise sind weniger Schaltungsvorgänge erforderlich, was auch die Betriebskosten einer so ausgestatteten Ventilanordnung deutlich reduziert. Zudem lässt sich die Anzahl der erforderlichen Magnetventile in einer solchen Ventilanordnung auf die Hälfte reduzieren.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Ventilanordnung eine Mehrzahl von Anordnungen aus Magnetventil und zur Beschickungsleitung hin angeordneten Rückschlagventilen. Die ein fluides Medium, insbesondere Luft, durchlassenden oder absperrenden Magnetventile sind in dieser Ausführungsform mit ihren jeweiligen Fluideingängen mit einer gemeinsamen Fluidbeschickungsleitung verbunden. Über ein solches Common-Rail-System lässt sich die Ventilanordnung besonders kompakt bauen. Durch die jeweiligen Fluidausgänge der Magnetventile kann das in die Eingangsseiten der Magnetventile gelangende Fluid aus dem Magnetventil ausströmen und einen Hohlraum befüllen.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass das oder die Magnetventil(e) im jeweils unbestätigten Zustand die Strömung des Fluids aus der gemeinsamen Fluidbeschickungsleitung zu den jeweiligen Fluidausgängen zulässt/zulassen. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass eine spontane Entleerung der an die Fluidausgänge angeschlossenen, zu befüllenden Körper im ungestörten Zustand der Magnetventile verhindert wird.
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Das oder die Magnetventile kann/können nach einer bevorzugten Ausführungsform im jeweils betätigten Zustand die Strömung des Fluids aus der gemeinsamen Fluidbeschickungsleitung zu den jeweiligen Fluidausgängen blockieren. Gleichzeitig kann die Anordnung dann so geschaltet sein, dass die Magnetventile eine Strömung von Fluid aus einem an die Fluidausgänge (vom befüllten Körper kommend) angeschlossenen Bereich durch die Fluidausgänge in eine, insbesondere allen Magnetventilen gemeinsame, Evakuierungsleitung bzw. Entlüftungsleitung zulassen. Auf diese Weise kann eine Entleerung der an die Fluidausgänge der Magnetventile angeschlossenen Hohlräume über eine - bevorzugt allen Magnetventilen gemeinsame -, in der Ventilanordnung angeordnete Entleerungsleitung erfolgen.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann insbesondere vorgesehen sein, dass jedes Magnetventil zu dessen Betätigung ein, insbesondere durch eine Feder, vorgespanntes Sperrelement aufweist. Die Betätigung des Magnetventils erfolgt dann gegen die Vorspannung des Sperrelements, sodass eine unerwünschte Spontanentlüftung nicht stattfinden kann und durch die Vorspannung des Sperrelements vermieden wird.
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Zur weiteren Einsparung des erforderlichen Bauraums, der für die Ansteuerschaltung der Magnetventile erforderlich wäre, kann auf eine solche verzichtet werden, wenn die Ansteuerung der Magnetventile in geeigneter Weise über eine Gleichspannungsquelle (zum Beispiel eine Autobatterie) erfolgt. In diesem Fall kann beispielsweise der Füllzustand der befüllten Hohlkörper über an geeigneter Stelle angebrachte Drucksensoren abgefragt werden. In diesem Fall ist lediglich ein Stromanschluss an der Ventilanordnung vorzusehen. Nach einer besonderen Ausführungsform ist daher vorgesehen, dass die Ventilanordnung eine Gleichspannungsquelle enthält oder eine Verbindung für eine solche Gleichspannungsquelle bereitstellt, die zur Betätigung des Magnetventils oder der Magnetventile dient. Die Erfindung gemäß Ventilanordnung kann auf diese Weise direkt bestromt werden, ohne dass zusätzliche Schaltungen oder Bauteile vorgesehen werden müssen.
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Für eine besonders kompakte Bauweise der erfindungsgemäßen Ventilanordnung ist bevorzugt vorgesehen, dass sie auf einem Träger angeordnet ist. Dabei kann bevorzugt vorgesehen sein, dass der Träger eine Leiterplatte umfasst, auf welcher das Magnetventil oder die Magnetventile angebracht sind. Bevorzugt können darauf aufgebrachte Leitungen von den Magnetventilen zu einem ebenfalls auf der Leiterplatine angebrachten Anschluss führen, an welchen eine Spannungsquelle anschließbar ist.
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Die besonders kompakte Bauweise, die mit der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Ventilanordnung zu erreichen ist, eignet sich insbesondere für die Integration einer solchen Ventilanordnung in Kraftfahrzeugsitzsystemen und lässt sich dort beispielsweise in einem Kraftfahrzeugsitz auf einfache Weise integrieren.
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Die Erfindung betrifft mithin auch ein solches Kraftfahrzeugsitzsystem, welches eine oben beschriebene Ventilanordnung aufweist. Ferner weist das erfindungsgemäße Kraftfahrzeugsitzsystem wenigstens einen Kraftfahrzeugsitz mit einer der Anzahl der Fluidausgänge entsprechender Anzahl fluidbefüllbarer Blasen oder Hohlkörper auf. Diese Blasen oder Hohlkörper stehen dann mit den Fluidausgängen der Ventilanordnung in Strömungsverbindung. Das Kraftfahrzeugsitzsystem umfasst ferner ein Fluidbereitstellungssystem, bei welchem es sich beispielsweise um eine Pumpe handeln kann. Dieses Fluidbereitstellungssystem ist vorteilhafter Weise an die gemeinsame Fluidbeschickungsleitung angeschlossen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der 1 - 6 näher erläutert, die ein mögliches Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen. Dort sind lediglich beispielhaft zwei Magnetventile vorgesehen, die Erfindung kann aber auch mit lediglich einem Magnetventil oder mehr als zwei Magnetventilen betrieben werden.
- 1 - zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung,
- 2 - zeigt die erfindungsgemäße Ventilanordnung der 1 Draufsicht,
- 3 - ist ein Schnitt entlang der Linie A-A in 2,
- 4 - ist ein Schnitt entlang der Linie B-B in 2,
- 5 - ist ein Blockschaltbild zur Erläuterung der Funktion der erfindungsgemäßen Ventilanordnung,
- 6 - ist eine weitere Schnittansicht durch die erfindungsgemäße Ventilanordnung im Bereich eines Rückschlagventils.
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Die in 1 perspektivisch und 2 in Draufsicht beispielhaft dargestellte Ventilanordnung 1 weist wenigstens ein Ventil 30, 40 auf, im gezeigten Beispiel sind der Übersicht halber zwei Ventile dargestellt, es können aber auch mehr Ventile sein. Die Ventile 30, 40 werden durch eine gemeinsame Beschickungsleitung 10 mit Fluid (Gas oder Luft) beschickt und sind mit der Beschickungsleitung 10 über Verbindungseinrichtungen 32 bzw. 42 gekoppelt. Die gemeinsame Beschickungsleitung 10 weist einen Eingang 12 auf, der mit einer Fluidversorgungseinrichtung, beispielsweise einer Pumpe, strömungstechnisch in Verbindung steht. Die Fluidversorgungseinrichtung ist aber der besseren Übersicht halber hier nicht dargestellt. Im gezeigten Beispiel weist die gemeinsame Beschickungsleitung zudem ein Überdruckventil 16 auf, damit ein voreingestellter Druck im System nicht überschritten wird. Im gezeigten Beispiel sind die einzelnen Komponenten der Ventilanordnung auf einem Träger 20 angebracht, der seinerseits beispielsweise über Verbindungsabschnitte 21 an einer bestimmten vorgegebenen Stelle, beispielsweise an einem Kraftfahrzeugsitz, befestigt werden kann. Die Ventile 30, 40 sind als Magnetventile ausgebildet, deren Eingangsseiten (nicht gezeigt) mit der gemeinsamen Beschickungsleitung 10 strömungstechnisch gekoppelt sind und deren Ausgangsseiten 31, 41 strömungstechnisch jeweils mit einem mit Fluid zu befüllenden Hohlkörper, beispielsweise einer Blase, gekoppelt bzw. koppelbar sind. Weiter ist im gezeigten Beispiel ein elektrischer Anschluss 50 vorgesehen, um die Magnetventile mit Energie zu versorgen. Nach einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Energieversorgung direkt aus einer Gleichstromquelle, beispielsweise einer Autobatterie und/oder einer Lichtmaschine eines Fahrzeugs. Auf diese Weise können Platz und Kosten für aufwendige Steuerschaltungen, die dann auch auf dem Träger 20 unterzubringen wären, eingespart werden.
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Die gemeinsame Beschickungsleitung 10 ist in 3 im Längsschnitt dargestellt. Die Eingangsseite 12 führt in einen Fluidkanal 11, an dessen der Eingangsseite 12 gegenüberliegender Seite im gezeigten Beispiel das Überdruckventil detaillierter dargestellt wird. Im gezeigten Beispiel handelt es sich um eine Anordnung, die eine mit einer Feder 14 in einen Ventilsitz vorgespannte Kugel 13 umfasst. Steigt der Druck im Kanal 11 stark an, so wird die Kugel 13 gegen die Vorspannung der Feder 14 aus dem Ventilsitz gepresst und das Fluid kann an der Kugel 13 vorbeiströmen, bis der voreingestellte Maximaldruck wieder unterschritten wird. Ist dies der Fall, wird die Kugel über die Feder 14 wieder in den Ventilsitz gepresst und das Überdruckventil schließt. Auf der der Kugel 13 abgewandten Seite der Feder 14, wird die Feder 14 in einem Gegenlager 15 gehalten.
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Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Ventilanordnung beim Entleeren bzw. Befüllen von an den Ausgängen 31, 41 angeschlossenen Hohlkörpern, wird nun mit Bezug auf die 4 - 6 näher erläutert.
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In der Längsschnittansicht der 5 erkennt man beispielhaft das Magnetventil 30, dessen Fluidausgang 31 in der Zeichnung auf der linken Seite abgebildet ist. Zur gemeinsamen Beschickungsleitung 10 bzw. dem Kanal 11 hin ist der Fluideingang 36 des Magnetventils 30 gerichtet. Innerhalb des Magnetventils 30 befindet sich ein Sperrelement 33, welches über ein hier als Feder 34, insbesondere Druckfeder, dargestelltes Vorspannelement im nicht betätigten Zustand den Strömungsweg 39' zu einer Entlüftungsleitung 61 hin versperrt. Es ist also der Befüllzustand abgebildet. Man erkennt weiter, dass das Magnetventil 30 auf einer elektrischen Leiterplatte 21 angeordnet und mit einer entsprechenden, dort angebrachten oder aufgedruckten Verschaltung mit einem Elektroanschluss, beispielsweise dem Anschluss 50 aus 1, elektrisch verbunden ist. Auf der rechten Seite der 4 erkennt man im Querschnitt den Kanal 11, der in Strömungsverbindung mit der Eingangsseite 36 des Magnetventils 30 steht. Zwischen dem Kanal 11 und der Eingangsseite 36 ist ein Rückschlagventil 35 angeordnet. Das Rückschlagventil 35 hat die Aufgabe, lediglich eine Luftströmung aus dem Kanal 11 in das Magnetventil 30 zuzulassen und eine Strömung in der Gegenrichtung zu sperren. Grundsätzlich kommen als Rückschlagventil alle bekannten Ventilformen in Betracht. Eine vorteilhafte Ausführungsform wird nachfolgend mit Bezug auf die 6 noch näher erläutert werden. Die Eingangsseite 36 des Magnetventils 30 ist über ein Verbindungsstück 32 mit der gemeinsamen Beschickungsleitung 10 verbunden. Innerhalb des Verbindungsstücks 32 ist im gezeigten Beispiel das Rückschlagventil 35 angeordnet. Grundsätzlich weisen alle weiteren Magnetventile (sofern in der Ventilanordnung enthalten) denselben Aufbau und dieselbe Verschaltung mit der gemeinsamen Beschickungsleitung 10 unter jeweiliger Zwischenschaltung eines Rückschlagventils auf. Insoweit gelten die obigen Ausführungen entsprechend für das in den Zeichnungen gezeigte weitere Magnetventil 40.
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Beim Befüllen eines am Fluidausgang 31, 41 eines Magnetventils 30, 40 angeschlossenen Hohlkörpers geschieht nun folgendes (vergleiche auch Blockschaltbild in 5): die Beschickungsleitung 10 wird befüllt, sodass der Kanal 11 Fluid führt. Dadurch wird das dem entsprechenden Magnetventil 30, 40 zugeordnete Rückschlagventil 35, 45 geöffnet und das Fluid kann so in den Fluideingang 36, 46 des jeweiligen Magnetventils 30, 40 einströmen. Das Fluid gelangt dann weiter in den Bereich der Feder 34, 44 und in den vor dem Sperrelement 33, 43 befindlichen Hohlraum 37 und strömt von dort aus über die Passage 39 in den Kanal 38 bzw. 48 zum Fluidausgang 31 bzw. 41. Von dort aus wird der Hohlkörper dann mit Fluid versorgt.
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Zum Entleeren eines Hohlkörpers wird das daran angeschlossene Magnetventil 30, 40 betätigt, sodass das Sperrelement 33, 43 sich gegen die Vorspannung der Feder 34, 44 bewegt und damit eine Strömungsverbindung zwischen dem Kanal 38, 48 des Fluidausgangs 31 bzw. 41 einerseits und einer weiteren Passage 39' bzw. 49` schafft. Die weitere Passage 39' bzw. 49` ist dann mit einer Entlüftungsleitung 61 oder einem Entlüftungsanschluss verbunden, der das Fluid nach außen ableitet. Bevorzugt ist vorgesehen, wie in 5 gezeigt, dass die Entlüftungsanschlüsse aller Magnetventile an einer gemeinsamen Entlüftungsleitung 61 hängen. Am Ende dieser gemeinsamen Entlüftungsleitung 61 befindet sich bevorzugt ein Dämpfungselement, welches den Luftaustritt beziehungsweise Fluidaustritt drosselt und so unangenehme Entlüftungsgeräusche verhindert.
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Beim Entleerungsvorgang ist die Rückströmung durch das Rückschlagventil 35 - wie oben beschrieben - nicht möglich. Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rückschlagventils ist in der 6 in einer Schnittansicht dargestellt. Das Rückschlagventil 35 selbst ist gebildet durch einen durchströmbaren Hohlkörper, der insbesondere einen hohlzylindrischen oder kanalförmigen Bereich umfasst. Bevorzugt kann es sich um ein Kunststoffteil handeln, das verhältnismäßig kostengünstig herzustellen ist. Im durchströmten Bereich des Rückschlagventils sind zwei, im gezeigten Beispiel lippenartige, Elemente 35a und 35b an der Innenwand des Rückschlagventilkörpers 35 angebracht oder angeformt. Die Lippen 35a und 35b laufen in Durchströmungsrichtung S aufeinander zu und berühren sich bevorzugt im unbelasteten Zustand. Zudem können die Lippen in Richtung der Pfeile P3 und P4 gegeneinander vorgespannt sein, sodass sich im nicht durchströmten Zustand die freien Enden der Lippen 35a und 35b aufeinander drücken und den Strömungsweg verschließen oder abdichten. Gelangt aus dem Kanal 11 der Fluidbeschickungsleitung ein Fluid in das Rückschlagventil 35, so werden die Lippen in Richtung der Pfeile B1 und B2 gespreizt und Fluid kann in Richtung S weiter strömen. Lässt der Fluiddruck auf der Seite des Kanals 11 nach, so werden die Lippen 35a und 35b wieder in Richtung der Pfeile P3 und P4 aufeinander zu bewegt. Die beiden Lippen 35a und 35b müssen sich nicht zwingend vollständig berühren, zumindest müssten sie so ausgebildet sein, dass ein beim Entleeren des Hohlkörpers entstehender, am Fluideingang 36 des Magnetventils anliegender Druck die beiden Lippen 35a und 35b gegeneinander drückt und das Rückschlagventil auf diese Weise verschließt.
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Mit der vorliegenden Ventilanordnung lassen sich folglich die Kosten einer solchen Anordnung deutlich einsparen, da die Zahl der verwendeten (und damit zu bestromenden) Magnetventile gegenüber herkömmlichen Lösungen deutlich reduziert werden kann. Dies schafft zum einen Bauraum, zum anderen werden Kosten und Gewicht reduziert. Das erfindungsgemäße Rückschlagventil kann als Kunststoffformteil hergestellt werden, sodass es in großer Stückzahl kostengünstig hergestellt werden kann und zudem eine verhältnismäßig leichte Komponente ist, die das Gesamtgewicht einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung ebenfalls weiter reduzieren kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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