DE102021203190A1

DE102021203190A1 - Pneumatic valve and device for the pneumatic adjustment of a seat

Info

Publication number: DE102021203190A1
Application number: DE102021203190.0A
Authority: DE
Inventors: Michael Beuschel; Stefan Bauer
Original assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Current assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Priority date: 2021-03-30
Filing date: 2021-03-30
Publication date: 2022-10-06

Abstract

Die Erfindung betrifft ein pneumatisches Ventil, mit einem Gehäuse (1), in dem eine Luftkammer (2) mit einer Zufuhröffnung (3) zur Zufuhr von Druckluft in die Luftkammer (2), einer Verbindungsöffnung (4) zur Verbindung der Luftkammer (2) mit einem Luftkissen und einer Ablassöffnung (5) zum Ablassen von Druckluft aus der Luftkammer (2) ausgebildet ist, wobei in dem Gehäuse (1) ein Aktor (6) mit einem beweglichen Schließelement (7) angeordnet ist, wobei das Schließelement (7) mit einem ersten Dichtelement (8) zum Verschließen der Zufuhröffnung (3), mit einem zweiten Dichtelement (9) zum Verschließen der Ablassöffnung (5) und mit einem zwischen dem ersten und dem zweiten Dichtelement (8, 9) angeordneten und diese im deaktivierten Zustand gegen die Zufuhröffnung (2) bzw. die Ablassöffnung (5) drückenden elastischen Element (10) gebildet ist, wobei an dem zweiten Dichtelement (9) ein die Ablassöffnung (5) durchragender Stößel (11) angeordnet ist, und wobei der Aktor (6) ferner aufweist eine Leiterplatte (12), ein Betätigungselement (13), das einen Betätigungsabschnitt (14) zum Einwirken auf den Stößel (11) und einen mit dem Betätigungsabschnitt (14) und der Leiterplatte (12) verbundenen Biegeabschnitt (15) aufweist, und ein Aktorelement (16), das ein erstes Ende, das mechanisch mit dem Betätigungsabschnitt (14) verbunden ist, und ein zweites Ende, das mechanisch und elektrisch mit der Leiterplatte (12) verbunden ist, aufweist, wobei das Aktorelement (16) dazu ausgebildet ist, bei Bestromung desselben den Biegeabschnitt (15) derart zu biegen, dass der Betätigungsabschnitt (14) durch Einwirkung auf den Stößel (11) die Ablassöffnung (4) durch Drücken des zweiten Dichtelements (9) gegen das elastische Element (11) öffnet.The invention relates to a pneumatic valve with a housing (1) in which an air chamber (2) with a supply opening (3) for supplying compressed air into the air chamber (2), a connection opening (4) for connecting the air chamber (2) with an air cushion and a discharge opening (5) for releasing compressed air from the air chamber (2), an actuator (6) with a movable closing element (7) being arranged in the housing (1), the closing element (7) with a first sealing element (8) for closing the supply opening (3), with a second sealing element (9) for closing the outlet opening (5) and with a sealing element (8, 9) arranged between the first and the second and the latter in the deactivated state is formed against the supply opening (2) or the discharge opening (5) pressing elastic element (10), wherein a plunger (11) protruding through the discharge opening (5) is arranged on the second sealing element (9), and wherein the actuator (6 ) also has a Printed circuit board (12), an actuating element (13) which has an actuating section (14) for acting on the plunger (11) and a bending section (15) connected to the actuating section (14) and the printed circuit board (12), and an actuator element ( 16) having a first end mechanically connected to the actuating portion (14) and a second end mechanically and electrically connected to the printed circuit board (12), the actuator element (16) being adapted to do so Energizing the same to bend the bending section (15) in such a way that the actuating section (14) opens the outlet opening (4) by acting on the plunger (11) by pressing the second sealing element (9) against the elastic element (11).

Description

Die Erfindung betrifft ein pneumatisches Ventil, mit einem Gehäuse, in dem eine Luftkammer mit einer Zufuhröffnung zur Zufuhr von Druckluft in die Luftkammer, einer Verbindungsöffnung zur Verbindung der Luftkammer mit einem Luftkissen und einer Ablassöffnung zum Ablassen von Druckluft aus der Luftkammer ausgebildet ist, wobei in dem Gehäuse ein Aktor mit einem beweglichen Schließelement angeordnet ist, wobei das Schließelement mit einem ersten Dichtelement zum Verschließen der Zufuhröffnung, mit einem zweiten Dichtelement zum Verschließen der Ablassöffnung und mit einem zwischen dem ersten und dem zweiten Dichtelement angeordneten und diese im deaktivierten Zustand gegen die Zufuhröffnung bzw. die Ablassöffnung drückenden elastischen Element gebildet ist.The invention relates to a pneumatic valve, with a housing in which an air chamber with a supply opening for supplying compressed air into the air chamber, a connection opening for connecting the air chamber to an air cushion and a discharge opening for discharging compressed air from the air chamber is formed, wherein in an actuator with a movable closing element is arranged on the housing, with the closing element having a first sealing element for closing the supply opening, a second sealing element for closing the outlet opening and a sealing element arranged between the first and the second sealing element and in the deactivated state against the supply opening or the elastic element pressing the discharge opening is formed.

Ein solches pneumatisches Ventil ist aus der DE 10 2017 213 736 DE bekannt. Dort ist der Aktor als Magnetaktor ausgebildet und weist eine Spule auf, deren durch Bestromen der Spule generiertes magnetisches Feld das zweite Dichtelement von der Ablassöffnung weg gegen das elastische Element drückt, wodurch ein unter Druck stehendes Gas in einem mit der Verbindungsöffnung verbundenen Luftkissen durch die Ablassöffnung entweichen kann. Zum Befüllen des Luftkissens mit Druckluft wird diese durch die Zufuhröffnung in die Luftkammer durch Aufdrücken des ersten Dichtelements gegen das elastische Element zugeführt. Das erste Dichtelement wirkt dabei zusammen mit dem elastischen Element als Rückschlagventil, das heißt, wenn der Druck der zugeführten Druckluft geringer wird als der Druck des Gases im Luftkissen, verschließt das erste Dichtelement die Zufuhröffnung und umgekehrt.Such a pneumatic valve is from DE 10 2017 213 736 EN known. There, the actuator is designed as a magnetic actuator and has a coil whose magnetic field generated by energizing the coil presses the second sealing element away from the discharge opening against the elastic element, causing a pressurized gas in an air cushion connected to the connection opening to flow through the discharge opening can escape. To fill the air cushion with compressed air, this is fed through the feed opening into the air chamber by pressing the first sealing element against the elastic element. The first sealing element acts together with the elastic element as a non-return valve, that is, when the pressure of the supplied compressed air is lower than the pressure of the gas in the air cushion, the first sealing element closes the supply opening and vice versa.

Die DE 10 2019 208 051 A1 offenbart ebenfalls ein pneumatisches Ventil, bei dem jedoch nur ein elastisch gelagertes Dichtelement in der Luftkammer entweder die Zufuhr- oder die Ablassöffnung abhängig von der Betätigung durch einen Aktor verschließt. Dabei ist bei unbetätigtem Aktor die Zufuhröffnung und bei betätigtem Aktor die Ablassöffnung verschlossen. Der Aktor ist mit einem SMA (shape memory alloy) -Element oder auch Formgedächtnislegierungselement gebildet, das sich bei einer Bestromung verkürzt und dabei ein Betätigungselement gegen eine Federkraft bewegt.the DE 10 2019 208 051 A1 also discloses a pneumatic valve in which, however, only one elastically mounted sealing element in the air chamber closes either the supply or the discharge opening depending on the actuation by an actuator. The supply opening is closed when the actuator is not actuated and the discharge opening is closed when the actuator is actuated. The actuator is formed with an SMA (shape memory alloy) element or also a shape memory alloy element, which shortens when it is energized and in the process moves an actuating element against a spring force.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Ventil mit integriertem Rückschlagventil anzugeben, dass im unbetätigten Zustand verschlossen ist und bei dem ein SMA-Aktor zusammen mit einer Ansteuerelektronik im drucklosen Bereich (Umgebungsdruck) liegt.The object of the invention is to specify a valve with an integrated check valve that is closed when not actuated and in which an SMA actuator together with control electronics is in the depressurized area (ambient pressure).

Die Aufgabe wird gelöst durch ein pneumatisches Ventil, mit einem Gehäuse, in dem eine Luftkammer mit einer Zufuhröffnung zur Zufuhr von Druckluft in die Luftkammer, einer Verbindungsöffnung zur Verbindung der Luftkammer mit einem Luftkissen und einer Ablassöffnung zum Ablassen von Druckluft aus der Luftkammer ausgebildet ist, wobei in dem Gehäuse ein Aktor mit einem beweglichen Schließelement angeordnet ist, wobei das Schließelement mit einem ersten Dichtelement zum Verschließen der Zufuhröffnung, mit einem zweiten Dichtelement zum Verschließen der Ablassöffnung und mit einem zwischen dem ersten und dem zweiten Dichtelement angeordneten und diese im deaktivierten Zustand gegen die Zufuhröffnung bzw. die Ablassöffnung drückenden elastischen Element gebildet ist, wobei an dem zweiten Dichtelement ein die Ablassöffnung durchragender Stößel angeordnet ist, und wobei der Aktor ferner eine Leiterplatte, ein Betätigungselement, das einen Betätigungsabschnitt zum Einwirken auf den Stößel und einen mit dem Betätigungsabschnitt und der Leiterplatte verbundenen Biegeabschnitt aufweist, und ein Aktorelement, das ein erstes Ende, das mechanisch mit dem Betätigungsabschnitt verbunden ist, und ein zweites Ende, das mechanisch und elektrisch mit der Leiterplatte verbunden ist, aufweist, wobei das Aktorelement dazu ausgebildet ist, bei Bestromung desselben den Biegeabschnitt derart zu biegen, dass der Betätigungsabschnitt durch Einwirkung auf den Stößel die Ablassöffnung durch Drücken des zweiten Dichtelements gegen das elastische Element öffnet, aufweist.The object is achieved by a pneumatic valve with a housing in which an air chamber with a supply opening for supplying compressed air into the air chamber, a connection opening for connecting the air chamber to an air cushion and a discharge opening for discharging compressed air from the air chamber is formed, wherein an actuator with a movable closing element is arranged in the housing, wherein the closing element is arranged with a first sealing element for closing the supply opening, with a second sealing element for closing the discharge opening and with a sealing element arranged between the first and the second and in the deactivated state against the supply opening or the discharge opening is formed, with a plunger projecting through the discharge opening being arranged on the second sealing element, and with the actuator also having a printed circuit board, an actuating element having an actuating section for acting on the plunger and has a bending section connected to the operating section and the circuit board, and an actuator element having a first end mechanically connected to the operating section and a second end mechanically and electrically connected to the circuit board, the actuator element being configured to do so is to bend the bending section when it is energized in such a way that the actuating section opens the discharge opening by pressing the second sealing element against the elastic element by acting on the plunger.

Es wird also ein 3/2-Schaltventil in Topf-Bauform derart modifiziert, dass der zuluftseitige Dichtsitz durch ein gesteuertes Rückschlagventil ersetzt wird. Alternativ kann diese Anordnung auch mit einem 2/2-Schaltventil mit synchron gesteuertem Rückschlagventil realisiert werden.A 3/2 switching valve in pot design is modified in such a way that the sealing seat on the supply air side is replaced by a controlled non-return valve. Alternatively, this arrangement can also be implemented with a 2/2 switching valve with a synchronously controlled non-return valve.

Ein elastisches Element, das durch eine Feder, insbesondere eine Spiralfeder realisiert sein kann, drückt sowohl das erste Dichtelement eines Rückschlagventils an der Zufuhröffnung als auch das zweite Dichtelement an der Ablassöffnung an die beiden koaxial gegenüberliegenden Dichtsitze. Die Federkraft stellt im nicht betätigten Zustand des Aktors des Ventils zumindest die Liniendichtkraft für beide Dichtsitze bereit (d.h. zum Abdichten ohne Gegendruck). Im nicht angesteuerten Zustand des Schaltventils ermöglicht somit das Rückschlagventil bei Anliegen eines Versorgungsdrucks durch beispielsweise eine Druckluftzufuhr mittels eines Kompressors einen Durchfluss in Richtung der Zuluftströmung. Gleichzeitig verhindert das Dichtelement an der Ablassöffnung ein Entweichen der Luft zur Umgebung, da hier der Druck in der Ventilkammer zu einer zusätzlichen Schließkraft führt. Im betätigten Zustand des Ventils ist die Ablassöffnung geöffnet. Gleichzeitig erhöht sich die Federkraft auf das erste Dichtelement des Rückschlagventils deutlich, ohne dass jedoch der Stößel am zweiten Dichtelement das erste Dichtelement des Rückschlagventils berührt oder dass die Feder vollständig komprimiert wird.An elastic element, which can be implemented by a spring, in particular a spiral spring, presses both the first sealing element of a check valve at the supply opening and the second sealing element at the discharge opening against the two coaxially opposite sealing seats. In the non-actuated state of the actuator of the valve, the spring force provides at least the linear sealing force for both sealing seats (ie for sealing without back pressure). In the non-actuated state of the switching valve, the check valve thus enables a flow in the direction of the supply air flow when a supply pressure is applied, for example by means of a compressed air supply by means of a compressor. At the same time, the sealing element at the outlet opening prevents air from escaping to the environment, since the pressure in the valve chamber leads to an additional closing force. When the valve is actuated, the drain opening is open. At the same time, the spring force on the first sealing element of the check valve increases significantly, but without the plunger on the second sealing element touching the first sealing element of the check valve or without the spring being fully compressed.

Dadurch erhöht sich der Öffnungsdruck bzw. der Druckabfall des Rückschlagventils in Durchflussrichtung entsprechend mindestens um den max. Fülldruck der Luftkissen. Dadurch ist es weiterhin möglich, ein erstes Luftkissen zu befüllen und gleichzeitig ein zweites zu entlüften. Wenn der Druck der Zuluft höchstens dem max. Luftkissendruck (zzgl. des Druckabfalls im Rückschlagventil) entspricht, kann die Luft durch das erste Rückschlagventil in das erste Luftkissen strömen; das zweite Rückschlagventil hingegen verhindert durch den erhöhten Öffnungsdruck ein Entweichen der Zuluft durch das zweite Schaltventil (welches sich dann in der Entlüftstellung befindet).This increases the opening pressure or the pressure drop of the non-return valve in the direction of flow by at least the maximum filling pressure of the air cushion. As a result, it is still possible to fill a first air cushion and to deflate a second one at the same time. If the pressure of the supply air is at most the max. air bag pressure (plus the pressure drop in the check valve), the air can flow through the first check valve into the first air bag; the second check valve, on the other hand, prevents the supply air from escaping through the second switching valve (which is then in the venting position) due to the increased opening pressure.

Die Betätigung des Topfventils erfolgt mittels eines Stößels durch die Ablassöffnung hindurch. So kann der gesamte SMA-Ak tor und die zugehörige Leiterplatte mit Ansteuerelektronik im Entlüftbereich (und damit im Umgebungsdruck) angeordnet werden. Möglicherweise bei erhöhtem Druck ausfallendes Kondensat feuchter Betriebsluft wird damit vermieden und einer Beschädigung der elektronischen Bauteile (Lötverbindungen etc.) vorgebeugt.The pot valve is actuated by means of a tappet through the drain opening. In this way, the entire SMA actuator and the associated printed circuit board with control electronics can be arranged in the ventilation area (and thus in the ambient pressure). This avoids condensate that may form in moist operating air at high pressure and prevents damage to the electronic components (soldered connections, etc.).

In einer vorteilhaften Ausbildung des pneumatisches Ventil ist das Gehäuse mit einem ersten Gehäuseteil, einem zweiten Gehäuseteil und mit einem dritten Gehäuseteil gebildet ist, wobei die Luftkammer in dem dritten Gehäuseteil ausgebildet ist.In an advantageous embodiment of the pneumatic valve, the housing is formed with a first housing part, a second housing part and a third housing part, with the air chamber being formed in the third housing part.

Hierdurch ist ein besonders einfacher Zusammenbau möglich.A particularly simple assembly is possible as a result.

In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung ist das elastische Element durch eine Feder, insbesondere eine Spiralfeder, gebildet.In a further advantageous embodiment, the elastic element is formed by a spring, in particular a spiral spring.

In einer platzsparenden Ausbildung des pneumatischen Ventils weist die Leiterplatte eine Oberseite und eine Unterseite auf, wobei das Aktorelement mit der Oberseite und der Biegeabschnitt mit der Unterseite der Leiterplatte oder umgekehrt verbunden ist.In a space-saving design of the pneumatic valve, the printed circuit board has an upper side and a lower side, with the actuator element being connected to the upper side and the flexible section being connected to the lower side of the printed circuit board or vice versa.

In einer weiteren alternativen Ausbildung des pneumatisches Ventils ist in dem Gehäuse ein Umlenkhebel ausgebildet, der mit einem ersten Endabschnitt mit dem Stößel und mit einem zweiten Endabschnitt mit dem Betätigungsabschnitt des Betätigungselements in Wirkverbindung ist und mit einem mittleren Abschnitt am Gehäuse befestigt ist.In a further alternative embodiment of the pneumatic valve, a reversing lever is formed in the housing, which is in operative connection with a first end section with the plunger and with a second end section with the actuating section of the actuating element and is fastened with a middle section on the housing.

Bei dieser Ausbildung des Ventils kann der Aktor auch auf dem anderen Gehäuseteil oder einer Wandseite montiert und der Stößel mittels des Umlenkhebels vom Aktor betätigt werden.With this design of the valve, the actuator can also be mounted on the other housing part or on one side of the wall and the plunger can be actuated by the actuator by means of the reversing lever.

In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung des pneumatisches Ventils ist an dem Betätigungselement ein Endlagenerkennungselement angeordnet, das durch einen Kontakt mit der Leiterplatte bei Erreichen einer Endlage durch das Betätigungselement eine Schaltung auf der Leiterplatte zur Unterbrechung einer weiteren Bestromung des Aktorelements aktiviert.In a further advantageous embodiment of the pneumatic valve, an end position detection element is arranged on the actuating element, which activates a circuit on the printed circuit board to interrupt further energization of the actuator element by contact with the printed circuit board when the actuating element reaches an end position.

Hierdurch schließt in der maximal betätigten Position das Endlagenerkennungselement einen elektrischen Endlagenkontakt zwischen dem Betätigungselement und der Leiterplatte, um die Heizleistung des SMA-Drahts des Aktorelements in der Haltephase zu reduzieren.As a result, in the maximum actuated position, the end position detection element closes an electrical end position contact between the actuating element and the printed circuit board in order to reduce the heat output of the SMA wire of the actuator element in the holding phase.

Um also eine Überlastung des SMA-Drahts zu verhindern, schließt das Endlagenerkennungselement bei Erreichen der Endlage den Endlagenkontakt, um z.B. mittels Widerstandsmessung den maximalen Betätigungsweg des SMA-Drahts zu begrenzen, bevor es in der Luftkammer zu einem mechanischen Anschlag, z.B. durch einen Kontakt der beiden Dichtelemente oder einer vollständigen Komprimierung des elastischen Elements z.B. einer Feder kommt. Damit kann die Endlage immer sicher erkannt und der Draht entlastet werden.In order to prevent the SMA wire from being overloaded, the end position detection element closes the end position contact when the end position is reached, e.g. by measuring the resistance to limit the maximum actuation path of the SMA wire before it comes to a mechanical stop in the air chamber, e.g. by a contact of the both sealing elements or a complete compression of the elastic element e.g. a spring. This means that the end position can always be reliably detected and the wire can be relieved.

Die Aufgabe wird auch durch eine Vorrichtung zur pneumatischen Verstellung eines Sitzes, umfassend zumindest ein erstes und ein zweites Luftkissen, durch deren Befüllen und Entleeren die Verstellung des Sitzes bewirkt wird, gelöst, wobei jedem Luftkissen ein getrennt schaltbares oben beschriebenes Ventil zugeordnet ist, wobei alle Ventile über ihren jeweiligen Zufuhranschluss an eine gemeinsame Druckluftzufuhr, beispielsweise einen Kompressor, angeschlossen sind und jedes Luftkissen mit einem Verbindungsanschluss des ihr zugeordneten Ventils verbunden ist.The object is also achieved by a device for the pneumatic adjustment of a seat, comprising at least a first and a second air cushion, the filling and emptying of which causes the adjustment of the seat, with each air cushion being assigned a separately switchable valve as described above, with all Valves are connected via their respective supply port to a common compressed air supply, for example a compressor, and each air bag is connected to a connection port of its associated valve.

In einer vorteilhaften Ausführung ist zu jedem Zeitpunkt wenigstens eines der Luftkissen leer oder wird entlüftet (wie z.B. bei einer Lordosenstütze). Dabei erfolgt die Auslegung derart, dass sich im aktivierten Zustand des pneumatischen Ventils der Öffnungsdruck des Rückschlagventils möglichst genau um den maximalen Luftdruck in den Luftkissen erhöht.In an advantageous embodiment, at least one of the air cushions is empty or is being deflated (e.g. in the case of a lumbar support) at all times. The design is such that when the pneumatic valve is activated, the opening pressure of the check valve increases as precisely as possible by the maximum air pressure in the air cushions.

Wird nun beim Befüllen eines oder mehrerer Luftkissen das Ventil eines weiteren Luftkissens auf Entlüften geschaltet, wirkt das Rückschlagventil dieses weiteren Luftkissens nun als Überdruckventil bzw. Druckbegrenzungsventil. Dies begrenzt den Druck der Zuluft auf den maximalen Luftkissendruck (zzgl. des Öffnungsdrucks bei nicht betätigtem Ventil) und verhindert so ein Bersten der Luftblasen durch Überdruck.If the valve of another air cushion is now switched to venting when one or more air cushions are being filled, the non-return valve of this further air cushion now acts as a pressure relief valve or pressure-limiting valve. This limits the pressure of the supply air to the maximum air cushion pressure (plus the opening pressure when the valve is not actuated) and thus prevents the air bubbles from bursting due to excess pressure.

Mehrere Ventile der genannten Art können zusammen mit einem Kompressor in einem Gehäuse montiert werden, wodurch sich eine noch kompaktere Bauweise ergibt.Several valves of the type mentioned can be mounted in one housing together with a compressor, resulting in an even more compact design.

Durch das erfindungsgemäße Ventil oder die erfindungsgemäße Vorrichtung zur pneumatischen Verstellung eines Sitzes ergibt sich eine kostengünstige Darstellung eines Schaltventils mit einem SMA-Aktuator und integriertem Rückschlagventil zum Ersatz eines 3/3-Schaltventils. Außerdem ergibt sich eine platzsparende Anordnung der Ansteuerelektronik direkt am SMA-Draht auch bei feuchter Betriebsluft. Insgesamt ergibt sich eine vereinfachte pneumatische Schaltungsanordnung.The valve according to the invention or the device according to the invention for the pneumatic adjustment of a seat results in a cost-effective representation of a switching valve with an SMA actuator and an integrated check valve for replacing a 3/3 switching valve. In addition, there is a space-saving arrangement of the control electronics directly on the SMA wire, even in humid operating air. Overall, a simplified pneumatic circuit arrangement results.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbespielen mit Hilfe von Figuren näher beschrieben werden. Dabei zeigt

1 eine erste Ausbildungsvariante eines erfindungsgemäßen pneumatischen Ventils,
2 eine zweite Ausbildungsvariante eines erfindungsgemäßen pneumatischen Ventils,
3 die erste Ausbildungsvariante in einer ersten Betriebsstellung,
4 die erste Ausbildungsvariante in einer zweiten Betriebsstellung,
5 die zweite Ausbildungsvariante in einer ersten Betriebsstellung,
6 die zweite Ausbildungsvariante in einer zweiten Betriebsstellung,
7 ein erstes pneumatisches Schaltbild einer Realisierung eines erfindungsgemäßen Ventils als 3/2-Wegeventil und
8 ein zweites pneumatisches Schaltbild einer Realisierung eines erfindungsgemäßen Ventils als 2/2-Wegeventil.

The invention is to be described in more detail below on the basis of exemplary embodiments with the aid of figures. while showing

1 a first embodiment of a pneumatic valve according to the invention,
2 a second embodiment of a pneumatic valve according to the invention,
3 the first training variant in a first company position,
4 the first training variant in a second position,
5 the second training variant in a first operational position,
6 the second training variant in a second position,
7 a first pneumatic circuit diagram of an implementation of a valve according to the invention as a 3/2-way valve and
8th a second pneumatic circuit diagram of an implementation of a valve according to the invention as a 2/2-way valve.

1 zeigt ein pneumatisches Ventil in einer Querschnittsdarstellung, das mit einem Gehäuse 1 gebildet ist, welches ein erstes Gehäuseteil 17 aufweist, das im dargestellten Ausführungsbeispiel becherförmig ausgebildet ist. Das Gehäuse 1 weist außerdem ein zweites Gehäuseteil 18 auf, das als Deckel ausgebildet ist und schließlich ein drittes Gehäuseteil 19, das als Einlegeteil zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuseteil 17, 18 ausgebildet ist und an das ein Zufuhranschluss 27 und ein Verbindungsanschluss 28 angeformt sind. 1 shows a pneumatic valve in a cross-sectional view, which is formed with a housing 1, which has a first housing part 17, which is cup-shaped in the illustrated embodiment. The housing 1 also has a second housing part 18, which is designed as a cover, and finally a third housing part 19, which is designed as an insert between the first and second housing parts 17, 18 and on which a supply connection 27 and a connection connection 28 are formed .

Am dritten Gehäuseteil 19 ist eine Luftkammer 2 ausgebildet, indem dieses eine topfförmige Anformung hat, die mit Rastnasen versehen ist, hinter die ein Abschlussteil geklemmt werden kann. Die Luftkammer 2 weist eine Zufuhröffnung 3, eine Verbindungsöffnung 4 und eine Ablassöffnung 5 auf. Dabei sind im dargestellten Ausführungsbeispiel die Zufuhröffnung 3 und die Verbindungsöffnung 4 im dritten Gehäuseteil 19 und die Ablassöffnung 5, in dem die Luftkammer 2 abschließenden Abschlussteil ausgebildet. Es kann also Druckluft über den Zufuhranschluss 27 beispielsweise von einer Druckluftzufuhr 31 (7, 8) in das Gehäuse 1 geführt werden, wobei die die Druckluft über die Zufuhröffnung 3 in die Luftkammer 2 gelangen kann und von dort über die Verbindungsöffnung 4 und den Verbindungsanschluss 28 in ein damit verbindbares Luftkissen 29, 30 ( 7, 8). Andererseits kann Druckluft aus den Luftkissen 29, 30 über den Verbindungsanschluss 28 und die Verbindungsöffnung 4 in die Luftkammer 2 gelangen und von dort über die Ablassöffnung 5 in den Innenraum des Gehäuses 1, wobei dort eine (nicht dargestellte) Öffnung zur Umgebung besteht.An air chamber 2 is formed on the third housing part 19 in that it has a pot-shaped projection which is provided with locking lugs, behind which a closing part can be clamped. The air chamber 2 has a supply port 3 , a connection port 4 and a discharge port 5 . In the exemplary embodiment shown, the supply opening 3 and the connection opening 4 are formed in the third housing part 19 and the discharge opening 5 is formed in the closing part closing off the air chamber 2 . Compressed air can therefore be supplied via the supply connection 27, for example from a compressed air supply 31 ( 7 , 8th ) into the housing 1, whereby the compressed air can reach the air chamber 2 via the supply opening 3 and from there via the connection opening 4 and the connection port 28 into an air cushion 29, 30 ( 7 , 8th ). On the other hand, compressed air can get from the air cushions 29, 30 via the connection port 28 and the connection opening 4 into the air chamber 2 and from there via the outlet opening 5 into the interior of the housing 1, where there is an opening (not shown) to the environment.

In der Luftkammer 2 ist ein Schließelement 7 mit einem ersten Dichtelement 8 und einem zweiten Dichtelement 9 ausgebildet, wobei die beiden Dichtelemente 8, 9 über ein elastisches Element 10, beispielsweise in Form einer Spiralfeder, miteinander verbunden sind. Das elastische Element 10 drückt dabei das erste Dichtelement 8 gegen die Zufuhröffnung 3 und das zweite Dichtelement 9 gegen die Ablassöffnung 5. Somit kann im neutralen Zustand keine Luft aus einem an den Verbindungsanschluss 28 angeschlossenen Luftkissen über die Luftkammer 2 entweichen. An das zweite Dichtelement 9 ist ein Stößel 11 angebracht, beispielsweise angeformt, der in Wirkverbindung mit einem Aktor 6 steht.A closing element 7 with a first sealing element 8 and a second sealing element 9 is formed in the air chamber 2, the two sealing elements 8, 9 being connected to one another via an elastic element 10, for example in the form of a spiral spring. The elastic element 10 presses the first sealing element 8 against the supply opening 3 and the second sealing element 9 against the discharge opening 5. In the neutral state, therefore, no air can escape from an air cushion connected to the connection port 28 via the air chamber 2. A tappet 11 is attached to the second sealing element 9 , for example formed thereon, and is in operative connection with an actuator 6 .

Der Aktor 6 ist mit einer Leiterplatte 12 gebildet, die an entsprechenden Streben des ersten Gehäuseteils 17 gelagert und mechanisch verbunden ist. Mit der Leiterplatte 12 verbunden ist ein Betätigungselement 13, das einen Betätigungsabschnitt 14 aufweist, der mit dem Stößel 11 in direktem Kontakt steht und einen Biegeabschnitt 15 aufweist, der mit der Leiterplatte 12 verbunden ist. Der Aktor 6 weist ferner ein Aktorelement 16 auf, das in bevorzugter Weise mit einem Draht aus einer Formgedächtnislegierung gebildet ist, der sich bei der Beaufschlagung mit Strom, der durch eine (nicht dargestellte) Schaltung auf der Leiterplatte 12 geliefert wird, verkürzt und das Betätigungselement 13 mit seinem Betätigungsabschnitt 14 gegen den Stößel 11 drückt und damit das zweite Dichtelement 9 gegen das elastische Element 11 drückt, wodurch die Ablassöffnung 5 geöffnet wird.The actuator 6 is formed with a printed circuit board 12 which is mounted on corresponding struts of the first housing part 17 and mechanically connected. An actuating element 13 is connected to the printed circuit board 12 and has an actuating section 14 which is in direct contact with the plunger 11 and has a bending section 15 which is connected to the printed circuit board 12 . The actuator 6 further includes an actuator element 16, which is preferably formed with a wire made of a shape memory alloy, which shortens when subjected to current supplied by a circuit (not shown) on the circuit board 12, and the actuating element 13 presses with its actuating section 14 against the plunger 11 and thus the second sealing element 9 presses against the elastic element 11, whereby the discharge opening 5 is opened.

Das Aktorelement 16 ist dabei - beispielsweise mittel Crimpverbindungen - sowohl mit dem Betätigungselement 13 als auch mit der Leiterplatte 12 verbunden.In this case, the actuator element 16 is connected—for example by means of crimp connections—to both the actuating element 13 and the printed circuit board 12 .

In vorteilhafter Weise ist das Aktorelement 16 oberhalb einer Oberseite 20 der Leiterplatte 12 und das Betätigungselement 13 unterhalb einer Unterseite 21 der Leiterplatte 12 ausgebildet, so dass sich eine sehr kompakte Bauform ergibt. Prinzipiell kann der Aufbau auch spiegelverkehrt sein, so dass das Aktorelement 16 unterhalb der Leiterplatte 12 zu liegen kommt und das Betätigungselement 13 oberhalb der Leiterplatte 12.The actuator element 16 is advantageously formed above an upper side 20 of the printed circuit board 12 and the actuating element 13 is formed below an underside 21 of the printed circuit board 12, resulting in a very compact design. In principle, the structure can also be mirrored, so that the actuator element 16 comes to lie below the printed circuit board 12 and the actuating element 13 above the printed circuit board 12.

In vorteilhafter Weise ist am Betätigungselement 13 ein Endlagenerkennungselement 26 ausgebildet, das bei einer Betätigung des Aktors 6 in Kontakt mit der Leiterplatte 12 kommt und einen Stromfluss ermöglicht, wodurch erkannt wird, dass die Endlage erreicht ist, so dass der Strom durch das Aktorelement 16 abgeschaltet oder zumindest verringert werden kann, um es nicht zu überlasten.An end position detection element 26 is advantageously formed on the actuating element 13, which comes into contact with the circuit board 12 when the actuator 6 is actuated and enables a current flow, whereby it is recognized that the end position has been reached, so that the current through the actuator element 16 is switched off or at least can be reduced so as not to overload it.

In der 2 ist eine alternative Ausführung eines pneumatischen Ventils dargestellt, bei dem der Aktor 6 nicht an dem ersten Gehäuseteil 17, sondern am dritten Gehäuseteil 19 befestigt ist, wobei dieses dritte Gehäuseteil 19 in dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel becherförmig ausgebildet ist. Das erste und zweite Gehäuseteil 17, 18 sind lediglich als Boden- und Deckelplatte ausgebildet. Im in der 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Zufuhröffnung 3 und die Ablassöffnung 5 im Verhältnis zum Aktor 6 in entgegengesetzte Richtung ausgerichtet, so dass eine Betätigung des Stößels 11 über einen Umlenkhebel 22 erfolgt, der mit seinem ersten Endabschnitt 23 mit dem Betätigungsabschnitt 14 des Betätigungselements 13 in Wirkverbindung ist und mit seinem zweiten Endabschnitt 24 mit dem Stößel 11.In the 2 an alternative embodiment of a pneumatic valve is shown, in which the actuator 6 is not attached to the first housing part 17, but to the third housing part 19, with this third housing part 19 in the in 2 illustrated embodiment is cup-shaped. The first and second housing part 17, 18 are only designed as a bottom and top plate. Im in the 2 In the exemplary embodiment shown, the supply opening 3 and the discharge opening 5 are aligned in the opposite direction in relation to the actuator 6, so that the plunger 11 is actuated via a deflection lever 22, which is in operative connection with its first end section 23 with the operating section 14 of the operating element 13 and with its second end section 24 with the plunger 11.

Die Funktion des pneumatischen Ventils gemäß dessen Ausführungsform nach 1 soll nun mit Hilfe der 3 und 4 erläutert werden. In der 3 sei angenommen, dass über den Zufuhranschluss 27 Druckluft in das Gehäuse 1 gelangt. Diese Druckluft drückt gegen das erste Dichtelement 7 und drückt es auf, sofern in der Luftkammer 2, die mit einem an den Verbindungsanschluss 28 angeschlossenen Luftkissen verbunden ist, kein höherer Druck herrscht. Dieser Zustand ist in der 3 dargestellt. Die Druckluft vom Zufuhranschluss 27 kann also über den Verbindungsanschluss 28 in das Luftkissen gelangen. Wenn der Druck am Zufuhranschluss 27 nachlässt oder gleich oder kleiner dem Druck in der Luftkammer 2 oder dem Luftkissen wird, schließt das erste Dichtelement 7 aufgrund der Federkraft des elastischen Elements 10 wieder, so dass die Luftkammer 2 wieder verschlossen ist.The function of the pneumatic valve according to its embodiment 1 should now with the help of 3 and 4 be explained. In the 3 let it be assumed that compressed air enters the housing 1 via the supply connection 27 . This compressed air presses against the first sealing element 7 and presses it open if there is no higher pressure in the air chamber 2 , which is connected to an air cushion connected to the connection port 28 . This state is in the 3 shown. The compressed air from the supply connection 27 can therefore reach the air cushion via the connection connection 28 . If the pressure at the supply port 27 decreases or becomes equal to or lower than the pressure in the air chamber 2 or the air cushion, the first sealing element 7 closes again due to the spring force of the elastic element 10 so that the air chamber 2 is closed again.

Soll nun Luft aus einem an den Verbindungsanschluss 28 angeschlossenen Luftkissen entlassen werden, wird der Aktor 6 betätigt, indem das Aktorelement 16 über die Leiterplatte 12 bestromt wird, wobei dann der Betätigungsabschnitt 14 des Betätigungselementes 13 gegen den Stößel 11 drückt und das zweite Dichtelement 9 gegen das elastische Verbindungsteil 10 drückt, wodurch die Ablassöffnung 5 freigegeben wird, so dass Druckluft aus dem Luftkissen in das Gehäuse 1 und von dort in die Umgebung entweichen kann. Dieser Zustand ist in der 4 dargestellt, wobei auch zu erkennen ist, dass das Endlagenerkennungselement 26 mit der Leiterplatte 12 in Kontakt ist.If air is now to be released from an air cushion connected to the connection port 28, the actuator 6 is actuated by the actuator element 16 being energized via the printed circuit board 12, with the actuating section 14 of the actuating element 13 then pressing against the plunger 11 and the second sealing element 9 against presses the elastic connecting part 10, thereby releasing the discharge opening 5, so that compressed air can escape from the air cushion into the housing 1 and from there into the environment. This state is in the 4 shown, wherein it can also be seen that the end position detection element 26 is in contact with the printed circuit board 12 .

In den 5 und 6 sind die gleichen Vorgänge dargestellt, wobei insbesondere aus der 6 zu erkennen ist, dass durch das Betätigungselement 13 der Umlenkhebel 22 bewegt wird und aufgrund seiner Verbindung mit seinem mittleren Abschnitt 25 mit dem zweiten Gehäuseteil 18 gegen den Stößel 11 drückt und damit die Ablassöffnung 5 freigibt.In the 5 and 6 the same processes are shown, in particular from the 6 it can be seen that the deflection lever 22 is moved by the actuating element 13 and due to its connection with its middle section 25 to the second housing part 18 presses against the plunger 11 and thus releases the discharge opening 5 .

Die 7 zeigt ein pneumatisches Schaltbild für zwei pneumatische Ventile, wie sie beispielsweise in den 1 bis 6 dargestellt sind, die in dieser Ausführung als 3/2-Wegeventile ausgebildet sind, wobei an einer beispielsweise als Verdichter oder Kompressor ausgebildeten gemeinsamen Druckluftzufuhr 31 zwei pneumatische Ventile angeschlossen sind, über die ein erstes Luftkissen 29 und ein zweites Luftkissen 30 getrennt befüllt oder geleert werden können. Es ist selbstverständlich möglich, weitere pneumatische Ventile und Luftkissen an die gemeinsame Luftdruckzufuhr 31 anzuschließen und getrennt voneinander zu befüllen oder zu entleeren.the 7 shows a pneumatic circuit diagram for two pneumatic valves, such as those in 1 until 6 are shown, which in this embodiment are designed as 3/2-way valves, with two pneumatic valves being connected to a common compressed air supply 31 designed, for example, as a compressor, via which a first air cushion 29 and a second air cushion 30 are filled or emptied separately be able. It is of course possible to connect further pneumatic valves and air cushions to the common air pressure supply 31 and to fill or empty them separately from one another.

In der 8 ist schließlich eine weitere mögliche pneumatische Schaltung dargestellt, in der das die Zufuhröffnung 4 verschließende Rückventil parallel zu dem die Zufuhröffnung 3 und die Ablassöffnung 5 verschließenden und freigebenden 3/2-Wegeventil geschaltet ist. An die Ablassöffnungen 5 sind in den dargestellten Ausführungsbeispielen Dämpfer 32 angeschlossen, die verhindern, dass die Luft aus der Luftkammer 2 schlagartig entweichen kann.In the 8th Finally, another possible pneumatic circuit is shown, in which the return valve that closes the supply opening 4 is connected in parallel with the 3/2-way valve that closes and releases the supply opening 3 and the discharge opening 5 . In the exemplary embodiments shown, dampers 32 are connected to the discharge openings 5 and prevent the air from escaping from the air chamber 2 suddenly.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102017213736 [0002]
DE 102019208051 A1 [0003]

Claims

Pneumatic valve, with a housing (1) in which an air chamber (2) with a supply opening (3) for supplying compressed air into the air chamber (2), a connection opening (4) for connecting the air chamber (2) to an air cushion and a discharge opening (5) for releasing compressed air from the air chamber (2), an actuator (6) with a movable closing element (7) being arranged in the housing (1), wherein the closing element (7) is provided with a first sealing element (8) for closing the supply opening (3), with a second sealing element (9) for closing the discharge opening (5) and with a sealing element (8, 9) between the first and the second arranged and this is formed in the deactivated state against the supply opening (2) or the discharge opening (5) pressing elastic element (10), a tappet (11) projecting through the discharge opening (5) being arranged on the second sealing element (9), and wherein the actuator (6) further comprises: - a circuit board (12), - an actuating element (13) having an actuating portion (14) for acting on the plunger (11) and a bending portion (15) connected to the actuating portion (14) and the printed circuit board (12), and - An actuator element (16) having a first end mechanically connected to the actuating portion (14) and a second end mechanically and electrically connected to the printed circuit board (12), the actuator element (16) thereto is designed to bend the bending section (15) when it is energized in such a way that the actuating section (14) opens the discharge opening (4) by acting on the plunger (11) by pressing the second sealing element (9) against the elastic element (11). .

Pneumatic valve after claim 1 In which the housing (1) is formed with a first housing part (17), a second housing part (18) and a third housing part (19), the air chamber (2) being formed in the third housing part (19).

Pneumatic valve after claim 1 or 2 , characterized in that the elastic element (10) is a spring.

Pneumatic valve according to one of the preceding claims, in which the printed circuit board (12) has an upper side (20) and an underside (21), the actuator element (16) having the upper side (20) and the flexible section (15) having the underside ( 21) of the printed circuit board (12) or vice versa.

Pneumatic valve according to one of the preceding claims, in which a reversing lever (22) is formed in the housing, which has a first end section (23) connected to the tappet (11) and a second end section (24) connected to the actuating section (14) of the Actuating element (13) is in operative connection and is fastened to the housing (1) with a middle section (25).

Pneumatic valve according to one of the preceding claims, in which an end position detection element (26) is arranged on the actuating element (13) which, through contact with the printed circuit board (12) when the actuating element (13) reaches an end position, generates a circuit on the printed circuit board ( 12) activated to interrupt further energization of the actuator element (16).

Device for the pneumatic adjustment of a seat, comprising at least a first and a second air cushion (29, 30), the filling and emptying of which causes the adjustment of the seat, with each air cushion (29, 30) having a separately switchable valve according to one of Claims 1 until 6 is assigned, all valves being connected via their respective supply connection (3) to a common compressed air supply (31) and each air cushion (29, 30) being connected to a connection connection (4) of the valve assigned to it.