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Die Erfindung betrifft eine Ventilvorrichtung zur Steuerung eines Fluidstroms, insbesondere Luft, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein wenigstens zwei dieser Ventilvorrichtungen umfassendes Ventilsystem mit den Merkmalen von Anspruch 10 sowie eine Steuereinrichtung mit einem solchen Ventilsystem mit den Merkmalen in Anspruch 12. Auch betrifft die Erfindung ein Sitzsystem mit den Merkmalen von Anspruch 13.
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Insbesondere in Fahrzeugen verwendete Sitze weisen mitunter wenigstes eine Funktionseinrichtung auf, welche über einen Fluiddruck betreibbar ist. Diese reichen beispielsweise von deren ergonomischer Anpassbarkeit bis hin zur Massagefunktion. Neben elektrischen Aktuatoren werden hierfür auch hydraulisch oder pneumatisch betriebene Expansionskörper eingesetzt. Ein solcher auch als „Blase“ bezeichneter Expansionskörper umfasst wenigstens eine möglichst fluiddichte Hohlkammer, aus deren auf Befüllen und Entleeren basierender Volumenänderung eine mechanische Arbeit resultiert. Wegen ihrer bauartbedingt nur geringen bewegten Masse lassen sich mit Expansionskörpern neben kurzen Reaktionszeiten auch schnelle und harmonische Bewegungen erzielen.
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Der zum Aufbau des notwendigen Fluiddrucks dienende Kompressor kann beispielsweise so in oder außerhalb des Sitzes platziert sein, dass sich ein überaus geräuscharmer Betrieb der Expansionskörper ergibt. Deren Versorgung erfolgt zumeist durch mit dem Kompressor fluidleitend verbundene Schläuche. Diese sind üblicherweise jeweils mindestens einem Ventil zugeordnet, über das die gezielte Befüllung sowie Entleerung des jeweiligen Expansionskörpers steuerbar ist. Mit steigender Anzahl der Expansionskörper steigt die Anzahl der zu deren Ansteuerung notwendigen Ventile entsprechend an. Die Ventile werden hierzu typischerweise zu einer Einheit in Form eines Ventilblocks zusammengefasst. Hinsichtlich des Aufbaus derartiger Ventile werden standardmäßig solche mit einem linear verschieblichen (Schieberventil) oder einem um seine Längsachse herum drehbaren Kolben (Drehventil) verwendet.
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Aus
WO 02/065004 A1 ist eine Ventilvorrichtung für ein Sitzkissen bekannt, welches eine Matte mit einer Vielzahl aufblasbarer Expansionskörper besitzt. Die Ventilvorrichtung umfasst ein Gehäuse mit einem zylindrischen Innenraum, in dem ein Leitmittel in Form eines Kolbens verschieblich angeordnet ist. In Längsrichtung des Kolbens erstreckt sich ein über Stopfen endseitig verschlossener Kanal, welcher mit durch den Mantel des insofern hohlen Kolbens hindurch angeordneten Öffnungen fluidleitend verbunden ist. Das Gehäuse weist eine Mehrzahl an Ausgängen auf, die über in der Matte ausgebildete Kanäle mit den Expansionskörpern fluidleitend verbunden sind. An einem Eckbereich der Matte ist ein Eingang angeordnet, durch den hindurch ein Fluidstrom in die miteinander fluidleitend verbundenen Expansionskörper einleitbar ist. Durch eine Längsverschiebung des Kolbens in eine erste Stellung sind dessen Öffnungen derart mit den Ausgängen des Gehäuses verbindbar, dass der über den Eingang einleitbare Fluidstrom über den Kanal des Kolbens weiterleitbar ist. Demgegenüber ist die Verbindung in einer zweiten Stellung des Kolbens entsprechend trennbar. Die Bedienung des Kolbens erfolgt über die von außen zugänglichen Stopfen händisch.
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Mit der
US 5,678,265 A wurde ein weiteres Sitzkissen bekannt, welches zwei voneinander getrennte und mit einem Fluid befüllbare Kammern besitzt. Zwischen einem den Fluiddruck bereitstellenden Kompressor und dem Sitzkissen ist eine Ventilvorrichtung mit einem Leitmittel in Form eines Drehkörpers eingegliedert, welcher einen Durchgangskanal aufweist. Der Drehkörper ist innerhalb eines Gehäuses drehbar angeordnet, welches zwei mit jeweils einer der Kammern des Sitzkissens über einen Schlauch fluidleitend verbundene Ausgänge besitzt. Der Durchgangskanal des Drehkörpers ist mit einem Schlauch verbunden, welcher an den Kompressor angeschlossen ist. Durch eine händisch durchführbare Rotation des Drehkörpers lässt sich jeweils einer der beiden Ausgänge mit dem freien Ende des Durchgangskanals verbinden, um den über den Kompressor durch den Durchgangskanal des Drehkörpers hindurch anstehenden Fluiddruck in eine der beiden Kammern des Sitzkissens einzuleiten.
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Weiterhin offenbart die
US 3,959,024 A ein Schieberventil, welches ein längsseitig offenes Gehäuse mit einem darin längsverschieblich angeordneten Leitmittel in Form eines in eine Richtung federbelasteten Kolbens umfasst. Die offene Gehäuselängsseite ist mit einer Wand verschlossen, welche eine Vielzahl an Durchgangsöffnungen besitzt. Der Kolben weist insgesamt drei über Trennwände voneinander abgegrenzte Kammern auf. Demgegenüber ist eine der Durchgangsöffnungen der Wand als Eingang ausgebildet, an dem ein Fluid-Versorgungsdruck anlegbar ist. Die unmittelbar rechts und links neben dem Eingang gelegenen Durchgangsöffnungen der Wand dienen als Verteileröffnungen, während die übrigen Durchgangsöffnungen als Ausgänge fungieren, an denen ein gegenüber dem Fluid-Versorgungsdruck geringerer Atmosphärendruck anliegt. Durch die über eine mit dem Kolben verbundene Stange veränderbare Lage des Kolbens innerhalb des Gehäuses lässt sich der Eingang der Wand über eine Kammer des Kolbens mit jeweils einer der beiden Verteileröffnungen der Wand fluidleitend verbinden, während gleichzeitig die andere Verteileröffnung über eine weitere Kammer des Kolbens mit einem der Ausgänge der Wand fluidleitend verbunden ist. Eine der Wand gegenüberliegende Seite des Gehäuses weist eine an die Anzahl der Kammern des Kolbens angepasste Anzahl an Ausnehmungen auf, die jeweils über einen quer zur Längsrichtung des Kolbens in diesem angeordneten Kanal mit einer seiner Kammern fluidleitend verbunden sind. Durch den Aufbau und den vorherrschenden Druckunterschied wird eine leichtere Verlagerbarkeit des Kolbens erreicht.
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Die
US 3,303,518 A zeigt eine aufblasbare Matratze, welche in mehrere voneinander getrennte Zonen aufgeteilt ist. Jede dieser Zonen ist mit einem Schlauch verbunden, durch den hindurch ein Fluidstrom in die zugehörige Zone ein- oder ausleitbar ist. Die Steuerung erfolgt über eine Box, welche einerseits mit den Schläuchen und andererseits mit einem Kompressor fluidleitend verbunden ist. Die Box weist eine Vielzahl an mechanischen Betätigungsknöpfen auf, die entweder durch einen händischen Druck oder über eine Drehung im Sinne einer Schraube längsverschieblich in einem Deckel der Box angeordnet sind. Jeder Zone der Matratze sind insgesamt zwei dieser Betätigungsknöpfe zugeordnet, von denen einer dem Befüllen und der andere dem Entleeren der zugehörigen Zone dient.
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Die Manipulation des jeweiligen Fluidstroms erfolgt über eine Veränderung des Innenquerschnitts der mit einer Zone verbundenen Schläuche über die Betätigungsknöpfe. Dabei kann der jeweilige Betätigungsknopf eine erste Stellung einnehmen, in welcher ein Abschnitt des zugehörigen Schlauchs vollständig gequetscht ist und insofern einen Fluidstrom durch diesen hindurch unterbindet. Demgegenüber ist der Innenquerschnitt des jeweiligen Schlauchs in einer zweiten Stellung des zugehörigen Betätigungsknopfes vollständig geöffnet, so dass ein Fluidstrom durch diesen hindurch ermöglicht ist.
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Insbesondere die getrennte Ansteuerung von eine Vielzahl an Expansionskörpern aufweisenden Funktionseinrichtungen in Sitzen, wie etwa einer in dessen Sitzteil und Rückenteil angeordnete, Massageelemente aufweisende Massageeinrichtung verlangt eine Vielzahl an mit deren Expansionskörpern fluidleitend verbundenen Ventilen, welche pro Massagematte zu je einem Ventilblock zusammengefasst sein können. Mit Blick auf jeden beispielweise wenigstens eine Leiterplatte mit in entsprechender Anzahl darauf angeordneten pneumatischen oder hydraulischen sowie elektronischen Komponenten aufweisenden Ventilblock stellt eine solche Ansteuerung einen entsprechend aufwändigen und insofern kostenintensiven Aufbau dar.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zur Steuerung eines Fluidstroms vorgesehene Ventilvorrichtung und ein sich aus mehreren dieser Ventilvorrichtungen zusammensetzendes Ventilsystem sowie eine Steuereinrichtung mit diesem Ventilsystem dahingehend weiterzuentwickeln, dass diese einen insgesamt einfacheren sowie kostengünstigeren Aufbau aufweisen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Ventilvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie einem Ventilsystem gemäß den Merkmalen von Anspruch 10, durch eine Steuereinrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 12 sowie durch ein Sitzsystem mit den Merkmalen von Anspruch 13 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.
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Die erfindungsgemäße Ventilvorrichtung zur Steuerung eines Fluidstroms umfasst wenigstens einen Eingang und mindestens zwei Ausgänge, wobei zumindest jeweils einer der Ausgänge über einen Durchgangskanal wenigstens eines manipulierbaren Leitmittels mit dem Eingang fluidleitend verbindbar ist. Erfindungsgemäß werden zwei alternative Ausgestaltungsmöglichkeiten vorgeschlagen, von denen eine erste Variante vorsieht, dass der Durchgangskanal des Leitmittels zumindest indirekt über einen Steuer-Fluidstrom in Bezug auf wenigstens einen Abschnitt seines Innenquerschnitts veränderbar ist. Mit anderen Worten ist der Innenquerschnitt des Durchgangskanals beispielsweise vollständig verschließbar oder demgegenüber öffenbar, indem ein Steuer-Fluidstrom zumindest indirekt auf diesen einwirkt.
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Eine zweite Variante der erfindungsgemäßen Ausgestaltung sieht dagegen vor, dass der Durchgangskanal des Leitmittels zumindest indirekt über einen Steuer-Fluidstrom in Bezug auf seine Ausrichtung gegenüber den Ausgängen und dem Eingang wenigstens begrenzt rotierbar ist. Mit anderen Worten ist der Durchgangskanal hierbei in seiner Ausrichtung gegenüber den Ausgängen und dem Eingang durch eine zumindest begrenzte Rotation veränderbar, indem ein Steuer-Fluidstrom zumindest indirekt auf diesen einwirkt.
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Wie zu erkennen, basieren beide Ausgestaltungsmöglichkeiten auf dem Einsatz eines Steuer-Fluidstroms, um das zum Hindurchleiten des zu regelnden Fluidstroms dienende Leitmittel der Ventilvorrichtung entweder hinsichtlich des Innenquerschnitts oder der Ausrichtung seines Durchgangskanals zu manipulieren.
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Der sich hieraus jeweils ergebende Vorteil ist darin zu sehen, dass beide alternativen Ausgestaltungen einen überaus einfachen und insofern auch kostengünstigen Aufbau der Ventilvorrichtung ermöglichen. Durch den Wegfall der sonst händischen Betätigung der Ventilvorrichtung zugunsten eines Steuer-Fluidstroms lässt sich diese auf vielfältige Weise in weitere Systeme einbinden, um so auch weitaus komplexere Aufgaben erfüllen zu können.
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Mit Blick auf elektronische Bauteile wäre die erfindungsgemäße Ventilvorrichtung insofern mit einem Transistor vergleichbar, durch dessen mehrfache und untereinander verbundene Anordnung ebenfalls ganze Schaltkreise aufbaubar sind.
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Insbesondere die Ausgestaltung gemäß der ersten Variante bedarf keines sonst üblichen Kolbens, dessen in Längsrichtung verschiebliche Lagerung entsprechend aufwendige und daher zumeist kostenintensive Abdichtungsmaßnahmen verlangt.
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Bevorzugt kann es sich bei dem weiterzuleitenden Fluidstrom oder/und dem Steuer-Fluidstrom im Rahmen der Erfindung grundsätzlich um einen Luftstrom und insofern um pneumatische Anwendungen handeln.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung, insbesondere in Bezug auf die erste Variante des Erfindungsgedankens kann das Leitmittel ein Schlauchabschnitt sein oder zumindest einen solchen aufweisen.
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Dabei sollte der Schlauchabschnitt zumindest bereichsweise elastisch ausgebildet sein. Weiterhin ist ein an einen Außenbereich des Schlauchabschnitts angelegtes oder anlegbares Absperrelement vorgesehen, welches dann über den Steuer-Fluidstrom relativ zum Schlauchabschnitt verlagerbar ist. Auf diese Weise ist der Druck des Steuer-Fluidstroms in eine mechanische Arbeit umsetzbar, die eine Verlagerung des Absperrelements bewirkt. Naturgemäß wirkt sich die Belastung aus dem Absperrelement auf den Schlauchabschnitt so aus, dass dessen Durchgangskanal durch eine elastische Formänderung entsprechend veränderbar, beispielsweise vollständig verschließbar, ist. In diesem Zusammenhang reichen zwei Extremstellungen des Absperrelements aus, um wenigstens zwei Zustände in Bezug auf den Durchgangskanal im Schlauchabschnitt, nämlich einen geöffneten oder verschlossenen Innenquerschnitt, zu erhalten. Aufwendige Abdichtmaßnahmen sind hierfür nicht notwendig, da der Schlauchabschnitt bereits selbst vollständig dicht ist. Auch die Lagerung oder/und Führung des Absperrelements bedarf hierbei keines aufwendigen Aufbaus, da dessen Aufgabe lediglich in einem bevorzugt vollständigen Quetschen eines Abschnitts des Schlauchabschnitts besteht. Die Eigenspannung des Schlauchabschnitts kann hierbei ausreichend sein, so dass die sich bei Drucklosstellung des Absperrelements aus der gequetschten Querschnittsform zurück in deren Ausgangsform ergebende Rückstellkraft des Schlauchabschnitts unter Aufweitung des Innenquerschnitts seines Durchgangskanals das Absperrelement zumindest begrenzt rückverlagert.
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Um die zur Verlagerung des Absperrelements notwendige Rückstellkraft zu erhöhen oder/und um eine prozesssichere Aufweitung des Durchgangskanals zu erhalten, kann das Absperrelement auch zwischen einem Federelement und einem mit dem Steuer-Fluidstrom beaufschlagbaren Expansionskörper angeordnet sein. Hierbei unterstützt das Federelement die Rückstellung des Absperrelements, welches in bevorzugter Weise hierfür linear beweglich gelagert sein kann. Selbstverständlich ist hierfür aber auch eine rotatorische Lagerung des Absperrelements denkbar, welches hierfür beispielsweise einen Vorsprung aufweisen kann, auf welchen das dabei als Schraubenfeder ausgebildete Federelement wirken kann. Alternativ kann das Federelement hierbei auch als Drehfeder ausgebildet sein, so dass der Vorsprung verzichtbar ist. Der Expansionskörper sorgt für die gezielte Verlagerung des Absperrelements relativ zum Schlauchabschnitt, indem beispielsweise seine durch das Einströmen des Steuer-Fluidstroms sich ausdehnende Form in eine mechanische Arbeit übersetzt wird und so auf das Absperrelement einwirkt. Denkbar wäre hierbei auch die Ausbildung des Expansionskörpers im Sinne eines pneumatischen oder hydraulischen Muskels, so dass zwei seiner sich gegenüberliegenden Enden sich einander annähern, während der Expansionskörper expandiert und sich insofern verkürzt.
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Gemäß einer weitergehenden Fortbildung der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung kann sich dessen Schlauchabschnitt zwischen einem Teil des Absperrelements und einem diesem gegenüber feststehenden Gegenlager hindurch erstrecken. Hierdurch ist der Schlauchabschnitt zumindest in einem Abschnitt zwischen dem Absperrelement und dem Gegenlager quetschbar, sobald ein Bereich des Absperrelements relativ auf das Gegenlager zu bewegt wird.
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Nach einer besonders bevorzugten Weiterentwicklung der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung kann diese wenigstens zwei quasi nebeneinander angeordnete Schlauchabschnitte aufweisen, welche in Bezug auf den Innenquerschnitt ihres jeweiligen Durchgangskanals über den Steuer-Fluidstrom veränderbar sind. Jeder dieser beiden Schlauchabschnitte ist einerseits mit nur einem der Ausgänge und andererseits mit dem Eingang fluidleitend verbunden. Die Verbindung der beiden Schlauchabschnitte mit dem einzelnen Eingang erfolgt dabei unter Eingliederung eines entsprechenden Verteilerelements. Dieses kann hierfür beispielsweise drei fluidleitend miteinander verbundene Anschlüsse aufweisen. Durch den Einsatz von zwei voneinander getrennten Schlauchabschnitten ist es in vorteilhafter Weise möglich, nur jeweils einen dieser Schlauchabschnitte in Bezug auf seinen Durchgangskanal durch das Absperrelement zu verschließen, während der jeweils andere Schlauchabschnitt einen offenen Innenquerschnitt und insofern für den Fluidstrom durchgängigen Durchgangskanal aufweist. Hierdurch lässt sich ein abwechselnder Verschluss entweder des einen oder des anderen Schlauchabschnitts im Sinne eines 3/2-Wegeventils erzielen, indem das Absperrelement zwischen zwei Extremstellungen hin und her bewegt wird.
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Weiterhin kann das Verteilerelement den Eingang und zwei fluidleitend mit dem Eingang verbundene Abgänge besitzen, wobei jeder dieser Abgänge dann mit jeweils einem der beiden Schlauchabschnitte fluidleitend verbunden ist. Auch kann das Verteilerelement hierbei einen mit dem Steuer-Fluidstrom beaufschlagbaren Verbindungskanal aufweisen, der dann mit einem zur zumindest indirekten mechanischen Einwirkung auf den Durchgangskanal jedes Schlauchabschnitts ausgebildeten Expansionskörper fluidleitend verbunden ist.
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Die Erfindung sieht vor, dass jeweils einer der beiden Schlauchabschnitte über ein an dessen Außenbereich angelegtes federbelastetes Absperrelement in Bezug auf den Innenquerschnitt seines Durchgangskanals zusammengedrückt ist. Mit anderen Worten ist so stets einer der Schlauchabschnitte gegenüber dem Hindurchleiten eines anstehenden Fluidstroms gesperrt. Erst durch Beaufschlagung des mit dem Absperrelement zusammenwirkenden Expansionskörpers mit dem Steuer-Fluidstrom ist der sich im zusammengedrückten Zustand befindende Innenquerschnitt des Durchgangskanals des Schlauchabschnitts durch eine Verlagerung des Absperrelements entgegen der Federkraft offenbar. Gleichzeitig oder zeitversetzt hierzu ist der Innenquerschnitt des Durchgangskanals des anderen Schlauchabschnitts zumindest teilweise durch das dann ebenfalls auf dessen Außenbereich einwirkende Absperrelement reduzierbar. Auf diese Weise ist es möglich, dass nur der Durchgangskanal eines Schlauchabschnitts geöffnet ist, während der andere geschlossen bleibt.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung, insbesondere in Bezug auf die zweite Variante des Erfindungsgedankens kann das Leitmittel ein zumindest begrenzt rotierbarer Drehkörper sein oder zumindest einen solchen aufweisen. Durch eine über den Steuer-Fluidstrom mögliche Rotation des Drehkörpers ist dann nur jeweils einer der beiden Ausgänge mit dem Eingang fluidleitend verbindbar. Die über den Steuer-Fluidstrom mögliche Rotation des Drehkörpers kann bevorzugt entgegen einer Federbelastung erfolgen, so dass sich der Drehkörper bei Wegfall des Steuer-Fluidstroms wieder in seine oder zumindest in Richtung seiner Ausgangsstellung zurückdreht.
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In diesem Zusammenhang wird es als vorteilhaft angesehen, wenn der Drehkörper innerhalb eines Gehäuses rotierbar angeordnet ist.
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Besonders bevorzugt können dabei der Eingang und die Ausgänge an dem Gehäuse fest angeordnet sein. Auf diese Weise sind mit dem Eingang und den Ausgängen fluidleitend verbindbare Schläuche keinerlei mechanischer Belastung unterworfen, wie sie beispielsweise in Form von Biegung bei der direkten Anordnung wenigstens eines Schlauchs an dem rotierbaren Drehkörper zwangsläufig auftritt.
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Die nunmehr vorgestellte erfindungsgemäße Ventilvorrichtung ermöglicht deren überaus einfachen und günstigen Aufbau. Dies wirkt sich insbesondere im Zusammenhang mit zum Teil komplexen Steuerungen für fluidbetriebene Funktionseinrichtungen positiv aus, deren Menge an getrennt anzusteuernden Expansionskörpern eine entsprechende Anzahl an Ventilen benötigt.
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Weiterhin ist die Erfindung auf ein Ventilsystem gerichtet, welches wenigstens zwei erfindungsgemäße Ventilvorrichtungen umfasst. Dabei kann das Ventilsystem ein Gehäuse vorsehen, in dem die Ventileinrichtungen dann im Sinne einer leicht zu handhabenden und anzuschließenden Einheit angeordnet sind.
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Besonders bevorzugt können alle Ventilvorrichtungen des Ventilsystems so angeordnet oder/und verbunden beziehungsweise gekoppelt sein, dass diese durch eine Beaufschlagung mit dem Steuer-Fluidstrom gleichzeitig manipulierbar sind. Auf diese Weise ist es möglich, in Abhängigkeit eines an wenigstens einem der jeweiligen Eingänge der Ventilvorrichtungen anliegenden Fluidstrom über einen der zugehörigen Ausgänge der über den Steuer-Fluidstrom manipulierten Ventilvorrichtungen weiterzuleiten. So können sich sämtliche Ventileinrichtungen gleichzeitig über den Steuer-Fluidstrom beispielsweise auf eine Verbindung ihres Eingangs mit einem ersten ihrer Ausgänge schalten lassen, wobei nur in Abhängigkeit einer tatsächlichen Beaufschlagung wenigstens eines Eingangs von einer der Ventilvorrichtungen mit einem Fluidstrom, dieser Fluidstrom über den zugehörigen ersten Ausgang weitergeleitet wird. Durch eine entsprechend gesteuerte Beaufschlagung der einzelnen Eingänge der Ventilvorrichtungen lässt sich so die Ansteuerung weitaus komplexerer Einrichtungen erzielen. Aufgrund der Mehrzahl an Ventilvorrichtungen stellt das erfindungsgemäße Ventilsystem insofern eine Art Ventil-Multiplikator dar.
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Die sich aus dem erfindungsgemäßen Ventilsystem ergebenden Vorteile wurden bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung näher erläutert, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen an dieser Stelle auf die entsprechenden Ausführungen hierzu verwiesen wird.
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Auch ist die Erfindung auf eine Steuereinrichtung für eine mit einem Fluidstrom beziehungsweise einem Fluiddruck zu betreibende Funktion eines Sitzes gerichtet. Bei dem Sitz kann es sich bevorzugt um einen Fahrzeugsitz handeln. Die Steuereinrichtung umfasst ein oben beschriebenes erfindungsgemäßes Ventilsystem sowie einen Ventilblock mit mehreren Ventilen. Die Ausgänge des Ventilblocks sind dabei jeweils mit einem Eingang der Ventilvorrichtungen des Ventilsystems fluidleitend verbunden.
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Bei dem Ventilblock kann es sich um eine Standardeinheit handeln, welche beispielsweise eine Leiterplatte mit einer Anzahl von auf dieser angeordneten bevorzugt pneumatischen oder hydraulischen sowie elektronischen Komponenten aufweist. Deren einzeln ansteuerbare Ventile sind jeweils derart mit den Eingängen der Ventilvorrichtungen des Ventilsystems fluidleitend verbunden, dass wenigstens eine Ventileinrichtung über einen Ausgang des Ventilblocks mit einem Fluidstrom beaufschlagbar ist. Dabei kann jede Ventileinrichtung des Ventilsystems beispielsweise als 3/2-Wegeventil agieren, die gemeinsam über den Steuer-Fluidstrom manipulierbar sind. Durch eine entsprechend fluidleitende Verbindung der Ausgänge der einzelnen Ventilvorrichtungen des Ventilsystems kann die Steuereinrichtung dazu genutzt werden, um auch komplexe Funktionseinrichtungen aus zwei oder mehr Teilen auf einfache Weise anzusteuern. Mit anderen Worten lässt sich die Steuerungsmöglichkeit eines einzelnen Ventilblocks über die Steuereinrichtung duplizieren und insofern vervielfältigen.
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Damit sind Steuerungen für mehrteilige Funktionseinrichtungen mit nur einem Ventilblock realisierbar, die ansonsten mindestens einen Ventilblock pro Teil der Funktionseinrichtung benötigen würden. Möglich ist dies über die Eingliederung der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung, durch deren Eingliederung ein über den Ausgang eines Ventils des Ventilblocks weitergeleiteter Fluidstrom beispielsweise entweder an einen ersten Teil oder einen zweiten Teil einer Funktionseinrichtung weiterleitbar ist.
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Da das über einen einzelnen Steuer-Fluidstrom ansteuerbare Ventilsystem der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung einen einfachen und kostengünstigen Aufbau aufweist, ergeben sich gegenüber einem klassischen Aufbau mit zwei oder mehr Ventilblöcken entsprechend geringere Kosten.
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Zudem ist die Erfindung auf ein Sitzsystem gerichtet, welches einen Sitz mit wenigstens einer eine Vielzahl an einzelnen Expansionskörpern aufweisenden Funktionseinrichtung sowie eine erfindungsgemäße Steuereinrichtung umfasst. Bei dem Sitz kann es sich bevorzugt um einen Fahrzeugsitz oder allgemein um eine Sitzgelegenheit in einem Fahrzeug handeln, wozu beispielsweise auch eine Sitzbank zählt. Bei der Funktionseinrichtung kann es sich beispielsweise um eine Massageeinrichtung handeln. Alternativ oder ergänzend hierzu kann es sich bei der Funktionseinrichtung auch um eine jeweils mehrteilige Lendenstütze oder/und Seitenstütze(n) des Sitzes handeln. In jedem Fall ist das Ventilsystem der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung unter Eingliederung von Schläuchen mit der Funktionseinrichtung fluidleitend verbunden.
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Die sich aus dem erfindungsgemäßen Sitzsystem ergebenden Vorteile wurden bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung und der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung näher erläutert, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen an dieser Stelle zunächst auf die entsprechenden Ausführungen hierzu verwiesen wird.
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In vorteilhafter Weise kann die Funktionseinrichtung eine im Bereich eines Sitzteils des Sitzes angeordnete erste Massagematte und eine im Bereich eines Rückenteils des Sitzes angeordnete zweite Massagematte besitzen. Dabei sind jeweils wenigstens ein Expansionskörper der ersten Massagematte und mindestens ein Expansionskörper der zweiten Massagematte mit voneinander unterschiedlichen Ausgängen einer der Ventilvorrichtungen des Ventilsystems der Steuereinrichtung fluidleitend verbunden. Auf diese Weise kann ein über einen Ausgang des Ventilblocks an einem Eingang der über ihren ersten Ausgang mit beispielsweise einem Expansionskörper der ersten Massagematte und über ihren zweiten Ausgang mit beispielsweise einem Expansionskörper der zweiten Massagematte fluidleitend verbundenen Ventilvorrichtung entweder in den Expansionskörper der ersten Massagematte oder in den Expansionskörper der zweiten Massagematte eingeleitet werden. Über eine entsprechende Verbindung aller Expansionskörper der ersten und zweiten Massagematten mit den Ausgängen der Ventilvorrichtungen des Ventilsystems der Steuereinrichtung lassen sich die über den Ventilblock kommenden Fluidströme abwechselnd auf einzelne Expansionskörper der beiden Massagematten aufteilen, indem alle Ventileinrichtungen der Ventilvorrichtungen des Ventilsystems der Steuereinrichtung gleichzeitig über den Steuer-Fluidstrom angesteuert beziehungsweise manipuliert werden.
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Nachfolgend wird in 1 zunächst eine mit dem Stand der Technik üblicherweise realisierbare Ausgestaltung einer Steuereinrichtung für einen Sitz beschrieben. Anschließend wird die vorliegende Erfindung anhand einiger in den weiteren Zeichnungen schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:
- 2 eine erste Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung im Schnitt;
- 3 eine zweite alternative Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung im Schnitt;
- 4 ein erfindungsgemäßes Ventilsystem in einer Aufsicht;
- 5 eine erfindungsgemäße Steuereinrichtung in einer Aufsicht und
- 6 einen erfindungsgemäßen Sitz mit einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung.
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1 zeigt eine mit Teilen aus dem Stand der Technik realisierte Ausgestaltung einer Steuereinrichtung 1 für einen Sitz 2. Der Sitz 2 weist ein Sitzteil 2a und ein schwenkbar an dem Sitzteil 2a angeordnetes Rückenteil 2b auf. Weiterhin besitzt der Sitz 2 eine Funktionseinrichtung 3 in Form einer Massageeinrichtung, welche eine an dem Sitzteil 2a angeordnete erste Massagematte 3a und eine am dem Rückenteil 2b angeordnete zweite Massagematte 3b umfasst. Beide Massagematten 3a, 3b weisen eine Vielzahl an mit Luft befüllbaren Expansionskörpern 4a, 4b auf, welche vorliegend ohne weitergehende Detaillierung nur durch schwarze Punkte angedeutet sind.
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Die Steuereinrichtung 1 umfasst einen ersten Ventilblock 1a und einen zweiten Ventilblock 1b, welche jeweils einer der beiden Massagematten 3a, 3b zugeordnet sind. Konkret ist hierbei der erste Ventilblock 1a mit der ersten Massagematte 3a am Sitzteil 2a des Sitzes 2 verbunden, während der zweite Ventilblock 1b mit der zweiten Massagematte 3b am Rückenteil 2b des Sitzes 2 verbunden ist. Ohne weitergehende Detaillierung sind dabei die jeweiligen Expansionskörper 4a der ersten Massagematte 3a über nicht näher gezeigte Schläuche mit dem ersten Ventilblock 1a fluidleitend verbunden, wobei die Expansionskörper 4b der zweiten Massagematte 3b über ebenfalls nicht näher gezeigte Schläuche mit dem zweiten Ventilblock 1b fluidleitend verbunden sind (jeweils mit einem schwarzen Pfeil angedeutet). Jeder Ventilblock 1a, 1b ist hierfür mit einzeln ansteuerbaren Ventilen 5a, 5b ausgestattet, deren zugehörige Ausgänge Aa, Ab in nicht näher ersichtlicher Weise mit den Schläuchen fluidleitend verbunden sind.
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Die eigentliche Massagefunktion der Funktionseinrichtung 3 wird dadurch realisiert, dass die Expansionskörper 4a der ersten Massagematte 3a über die Ventile 5a und zugehörigen Ausgänge Aa des ersten Ventilblocks 1a in geeigneter Weise einzeln mit einem Fluidstrom beaufschlagbar sind, während die Expansionskörper 4b der zweiten Massagematte 3b über die Ventile 5b und zugehörigen Ausgänge Ab des zweiten Ventilblocks 1b in geeigneter Weise einzeln mit einem Fluidstrom beaufschlagt werden. In jedem Fall sind hierfür zwei Ventilblöcke 1a, 1b notwendig, um die Teile der Funktionseinrichtung 3 entsprechend anzusteuern.
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2 ist eine erste Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Ventileinrichtung 50a zu entnehmen, welche einen Eingang E und vorliegend zwei Ausgänge A1, A2 besitzt. Der Eingang E ist hier rein beispielhaft Teil eines Verteilerelements 70, welches neben dem Eingang E zwei fluidleitend mit diesem verbundene Abgänge 70a, 70b aufweist. Weiterhin ist ein dem Verteilerelement 70 gegenüberliegendes Anschlusselement 80 vorgesehen, welches die beiden voneinander getrennten und sich durch das Anschlusselement 80 hindurch erstreckende Ausgänge A1, A2 aufweist. Zwischen dem Verteilerelement 70 und dem Anschlusselement 80 erstrecken sich zwei Leitmittel in Form von Schlauchabschnitten 90a, 90b, von denen ein erster Schlauchabschnitt 90a endseitig einerseits an einen Abgang 70a des Verteilerelements 70 und andererseits an einen Ausgang A1 des Anschlusselements 80 angeschlossen ist, während der zweite Schlauchabschnitt 90b endseitig einerseits an den anderen Abgang 70b des Verteilerelements 70 und andererseits an den anderen Ausgang A2 des Anschlusselements 80 angeschlossen ist. Durch die Schlauchabschnitte 90a, 90b hindurch erstreckt sich jeweils ein Durchgangskanal 91a, 91b, so dass jeweils ein Abgang 70a, 70b mit einem Ausgang A1, A2 fluidleitend verbunden ist.
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Das Verteilerelement 70 und das Anschlusselement 80 sind von einem Gehäuse 100a umgegeben, in welchem sich die beiden Schlauchelemente 90a, 90b parallel zueinander erstrecken. Innerhalb des Gehäuses 100a befindet sich ein Absperrelement 110, welches zwischen einem Federelement 120 und einem Expansionskörper 130 angeordnet ist. Das zwischen dem Federelement 120 und dem Expansionskörper 130 linear verlagerbare Absperrelement 110 weist zwei voneinander beabstandete Stege 110a, 110b auf, zwischen denen ein am Gehäuse 100a festgelegtes Gegenlager 140 angeordnet ist. Erkennbar erstrecken sich die beiden Schlauchabschnitte 90a, 90b jeweils zwischen dem Gegenlager 140 und einem Teil des Absperrelements 110. Mit Blick auf das Verteilerelement 70 wird deutlich, dass dieses einen Verbindungskanal 71 besitzt, welcher mit dem Expansionskörper 130 fluidleitend verbunden ist.
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Durch den Verbindungskanal 71 hindurch lässt sich der Expansionskörper 130 in nicht näher gezeigter Weise mit einem Steuer-Fluidstrom SF beaufschlagen (mit weißem Pfeil angedeutet), durch dessen daraus erfolgende Expansion das zumindest teilweise an dem Expansionskörper 130 anliegende Absperrelement 110 gegen die Federkraft des Federelements 120 linear verlagerbar ist. Hierdurch nähert sich ein Teil des Absperrelements 110 an einen Außenbereich des in 2 unteren Schlauchabschnitts 90b an, durch dessen elastische Eigenschaft sein Durchgangskanal 91b verschließbar ist, indem der Schlauchabschnitt 90b zwischen dem Absperrelement 110 und dem Gegenlager 140 gequetscht wird. Gleichzeitig entfernt sich das Absperrelement 110 so weit von dem anderen Schlauchabschnitt 90a, dass dessen Durchgangskanal 91a in Bezug auf seinen Innenquerschnitt vollständig geöffnet ist. Durch einen Abfall des Steuer-Fluidstroms SF fällt der Expansionskörper 130 zumindest teilweise in sich zusammen, so dass das Absperrelement 110 insbesondere aufgrund der Rückstellkraft des Federelements 120 in entgegengesetzte Richtung linear verschieblich ist. In der Folge nähert sich das Absperrelement nun dem Außenbereich des in 2 oberen Schlauchabschnitts 90a an und quetscht diesen im weiteren Verlauf zwischen sich und dem Gegenlager 140 ein, so dass dessen Durchgangskanal 91a in Bezug auf seinen Innenquerschnitt nunmehr verschlossen wird. Gleichzeitig wird der Durchgangskanal 91b des anderen Schlauchabschnitts 90b freigegeben. Diese Position wird aufgrund der Kraft aus dem Federelement 120 so lange beibehalten, bis durch Anlegen des Steuer-Fluidstroms SF das Absperrelement 110 erneut aus seiner Lage linear verdrängbar ist.
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3 ist eine alternative Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung 50a aus 2 in Form einer weiteren Ventileinrichtung 50b zu entnehmen, deren Leitmittel nunmehr nicht als wenigstens ein Schlauchabschnitt 90a, 90b, sondern als Drehkörper 150 ausgebildet ist. Der Drehkörper 150 ist dabei innerhalb eines Gehäuses 100b zumindest begrenzt rotierbar angeordnet. Das Gehäuse 100b besitzt einen Eingang E und vorliegend - rein beispielhaft -insgesamt drei Ausgänge A1-A3, welche allesamt fest an dem Gehäuse 100b angeordnet sind. In dieser Ausgestaltung können die Ausgänge A1-A3 und der Eingang E ein materialeinheitlich einstückiger Bestandteil des Gehäuses 100b sein. Erkennbar weist der Drehkörper 150 einen Durchgangskanal 91c auf, dessen Ausrichtung gegenüber den Ausgängen A1-A3 und dem Eingang E durch eine Drehung des Drehkörpers 150 entsprechend rotierbar ist. Dabei weist ein dem Eingang E zugewandter Endabschnitt eine sich zum Eingang E hin öffnende Aufweitung 92 auf, welche so ausgebildet ist, dass ein über den Eingang E einströmender Fluidstrom in allen sinnvollen Ausrichtungen des Drehkörpers 150 in Bezug auf die Ausgänge A1-A3 stets in dessen Durchgangskanal 91c einströmen und über einen der Ausgänge A1-A3 ausströmen kann.
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Die Ansteuerung des Drehkörpers 150 hinsichtlich seiner Rotierbarkeit innerhalb des Gehäuses 100b erfolgt in nicht näher gezeigter Weise über einen Steuer-Fluidstrom SF. So kann der Drehkörper 150 beispielsweise federbelastet sein, wodurch dessen Durchgangskanal 91c in einer Grundstellung stets auf einen der Ausgänge A1-A3 ausgerichtet ist. Beispielsweise in Abhängigkeit des Drucks des Steuer-Fluidstroms SF kann der Drehkörper 150 dann in eine weitere Ausrichtung zu einem der anderen Ausgänge A1-A3 hin rotierbar sein, wobei nach Abfall des Drucks der Drehkörper 150 wieder in seine Grundstellung gedreht wird.
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4 verdeutlicht den möglichen Aufbau eines erfindungsgemäßen Ventilsystems 200, welches vorliegend - rein beispielhaft - insgesamt acht der erfindungsgemäßen Ventilvorrichtungen 50a, 50b umfasst. Dabei können die Ventilvorrichtungen 50a, 50b stets dieselbe Ausgestaltung besitzen oder eine nicht näher dargestellte Kombination aus wenigstens einer Ventilvorrichtung 50a der ersten Ausgestaltungsform mit mindestens einer Ventilvorrichtung 50b der zweiten Ausgestaltungsform aufweisen. Vorliegend umfasst das Ventilsystem 200 - rein beispielhaft - insgesamt acht Ventilvorrichtungen 50a der ersten Ausgestaltungsform. Diese können in geeigneter Weise miteinander verbunden sein, wie etwa durch eine Anordnung an einem oder innerhalb eines Gehäuses 201. Dabei sind die Ventilvorrichtungen 50a in nicht näher gezeigter Weise so miteinander kombiniert, dass diese allesamt durch die Beaufschlagung mit dem Steuer-Fluidstrom SF gleichzeitig manipulierbar sind.
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Mit anderen Worten reicht dabei das Anlegen des Steuer-Fluidstroms SF beispielsweise an einer zentralen Stelle des Ventilsystems 200 aus (mit weißem Pfeil angedeutet), um die Ventilvorrichtungen 50a hinsichtlich der möglichen Weiterleitung eines an deren jeweiligem Eingang E anliegenden Fluidstroms von einem ihrer Ausgänge A1, A2 auf den jeweils anderen Ausgang A1, A2 umzuschalten.
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5 ist eine erfindungsgemäße Steuereinrichtung 300 zu entnehmen, welche das Ventilsystem 200 aus 4 und einen Ventilblock 301 umfasst. Der Ventilblock 301 besitzt eine Leiterplatte 302, auf der elektronische Komponenten 303 sowie pneumatische oder hydraulische Komponenten in Form von Ventilen 304a-304n angeordnet sind. Deren Ausgänge 305a-305n sind jeweils mit einem Eingang E der Ventilvorrichtungen 50a, 50b des Ventilsystems 200 fluidleitend verbunden (durch schwarze Striche angedeutet). Dabei agiert das Ventilsystem 200 als eine Art Ventil-Multiplikator, da jeder über einen Ausgang 305a-305n der Steuereinrichtung leitbare Fluidstrom durch jeweils einen der Ausgänge A1-A3 der Ventilvorrichtungen 50a, 50b weiterleitbar ist.
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6 zeigt ein erfindungsgemäßes Sitzsystem 400 mit einem Sitz 2, dessen Aufbau im Hinblick auf sein Sitzteil 2a und sein Rückenteil 2b nebst der Funktionseinrichtung 3 dem Fahrzeugsitz 2 aus 1 entspricht. Auch hier ist jeweils eine Massagematte 3a am Sitzteil 2a und eine Massagematte 3b am Rückenteil 2b des Sitzes 2 angeordnet. Das Sitzsystem 400 umfasst weiter die erfindungsgemäße Steuereinrichtung 300, welche das erfindungsgemäße Ventilsystem 200 und - im Unterschied zur Ausführung im Stand der Technik nach 1 - nur einen einzelnen Ventilblock 301 besitzt.
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Erkennbar sind die einzelnen Ausgänge A1-A3 der Ventileinrichtungen 50a, 50b des Ventilsystems 200 mit den Expansionskörpern 4a, 4b der beiden Massagematten 3a, 3b der Funktionseinrichtung 3 fluidleitend verbunden (durch schwarze durchgehende und unterbrochene Linien angedeutet). Auf diese Weise ist es möglich, einen beispielsweise über den Ausgang 305n des Ventilblocks 301 am Eingang E einer Ventileinrichtung 50a des Ventilsystems 200 anstehenden Fluidstrom über einen der Ausgänge A1, A2 der zugehörigen Ventileinrichtung 50a weiterzuleiten. Dabei ist der erste Ausgang A1 beispielsweise mit einem Expansionskörper 4a der am Sitzteil 2a angeordneten Massagematte 3a fluidleitend verbunden, während der andere Ausgang A2 mit einem Expansionskörper 4b der am Rückenteil 2b angeordneten Massagematte 3b fluidleitend verbunden ist. Auf diese Weise agiert das Ventilsystem 200 als eine Art Ventil-Multiplikator für den Ventilblock 301, da dessen einer Fluidstrom nun abwechselnd an einen Expansionskörper 4a, 4b der beiden Massagematten 3a, 3b weiterleitbar ist. Trotz der getrennten Ansteuerung zweier Massagematten 3a, 3b bedarf es insofern nur eines einzelnen Ventilblocks 301.
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Die Funktionseinrichtung umfasst hier nur beispielhaft pneumatische Massagematten in Sitzteil und Rückenlehne. Die Funktionseinrichtung kann auch eine pneumatische Konturverstellung der Seitenwagen in Sitzteil und Rückenlehne oder jede andere pneumatische Verstellung im Innenraum eines Fahrzeugs, z.B. einer Lordosenstütze, einer Kopfstütze, einer Armlehne oder einer Sitztiefenverstellung sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Steuereinrichtung
- 1a
- erster Ventilblock von 1
- 1b
- zweiter Ventilblock von 1
- 2
- Sitz
- 2a
- Sitzteil von 2
- 2b
- Rückenteil von 2
- 3
- Funktionseinrichtung von 2
- 3a
- erste Massagematte von 3
- 3b
- zweite Massagematte von 3
- 4a
- Expansionskörper von 3a
- 4b
- Expansionskörper von 3b
- 5a
- Ventil von 1a
- 5b
- Ventil von 1b
- 50a
- Ventileinrichtung
- 50b
- Ventileinrichtung
- 70
- Verteilerelement von 50a
- 70a
- Abgang von 70
- 70b
- Abgang von 70
- 71
- Verbindungskanal von 50a
- 80
- Anschlusselement von 50a
- 90a
- erster Schlauchabschnitt von 50a
- 90b
- zweiter Schlauchabschnitt von 50a
- 91a
- Durchgangskanal von 90a
- 91b
- Durchgangskanal von 90b
- 91c
- Durchgangskanal von 150
- 92
- Aufweitung von 150
- 100a
- Gehäuse von 50a
- 100b
- Gehäuse von 50b
- 110
- Absperrelement von 50a
- 110a
- Steg von 110
- 110b
- Steg von 110
- 120
- Federelement von 50a
- 130
- Expansionskörper von 50a
- 140
- Gegenlager von 50a
- 150
- Drehkörper von 50b
- 200
- Ventilsystem
- 201
- Gehäuse von 200
- 300
- Steuereinrichtung
- 301
- Ventilblock von 300
- 302
- Leiterplatte von 301
- 303
- elektronische Komponente von 301
- 304a
- Ventil von 301
- 304b
- Ventil von 301
- 304c
- Ventil von 301
- 304d
- Ventil von 301
- 304e
- Ventil von 301
- 304f
- Ventil von 301
- 304g
- Ventil von 301
- 304h
- Ventil von 301
- 304i
- Ventil von 301
- 304j
- Ventil von 301
- 304k
- Ventil von 301
- 3041
- Ventil von 301
- 304m
- Ventil von 301
- 304n
- Ventil von 301
- 305a
- Ausgang von 304a
- 305b
- Ausgang von 304b
- 305c
- Ausgang von 304c
- 305d
- Ausgang von 304d
- 305e
- Ausgang von 304e
- 305f
- Ausgang von 304f
- 305g
- Ausgang von 304g
- 305h
- Ausgang von 304h
- 305i
- Ausgang von 304i
- 305j
- Ausgang von 304j
- 305k
- Ausgang von 304k
- 3051
- Ausgang von 3041
- 305m
- Ausgang von 304m
- 305n
- Ausgang von 304n
- 400
- Sitzsystem
- Aa
- Ausgang von 5a
- Ab
- Ausgang von 5b
- A1
- Ausgang von 50a oder 50b
- A2
- Ausgang von 50a oder 50b
- A3
- Ausgang von 50b
- E
- Eingang von 50a oder 50b
- SF
- Steuer-Fluidstrom
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 02/065004 A1 [0004]
- US 5678265 A [0005]
- US 3959024 A [0006]
- US 3303518 A [0007]
