DE10257117B4

DE10257117B4 - Ventilsystem zum Befüllen und Entlüften von Sitzpolstern, insbesondere in Fahrzeugen

Info

Publication number: DE10257117B4
Application number: DE10257117A
Authority: DE
Inventors: Massoud Adib
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-12-05
Filing date: 2002-12-05
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2022-12-06
Also published as: WO2004050418A1; DE10257117A1; AU2003294792A1

Abstract

Ventilsystem zum Befüllen und Entlüften von Sitzpolstern (8, 9, 10, 11), insbesondere in Fahrzeugsitzen (1), mit wenigstens einer Fluiddruckquelle, die mittels eines Einlaßventils (24, 124, 224, 324) mit einem Eingang eines Sitzpolsters (8, 9, 10,11) verbindbar ist, und mit einem Entlüftungsventil (26, 126, 426), das zur einen Seite mit einem Ausgang des Sitzpolsters (8, 9, 10, 11) und zur anderen Seite mit einer Fluiddrucksenke verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das Einlaßventil (24, 124, 224, 324) einen von Ventilkörper und Ventilsitz (36, 136, 238, 336) gebildeten Stömungskanal (49, 149, 242, 349) aufweist, der bei einer Relativbewegung zwischen einem Teil (34, 64, 134, 164, 234, 236, 334, 364) des Ventilkörpers und dem Ventilsitz (36, 136, 238, 336) zumindest in einem bestimmten Bewegungsabschnitt einen sich verändernden Querschnitt bereitstellt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventilsystem zum Befüllen und Entlüften von Sitzpolstern, insbesondere in Fahrzeugen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiges Ventilsystem ist beispielsweise aus der EP 0 317 726 B1 bekannt. Dort wird ein Lordose-Kissen für den Bereich der Halswirbelsäule über ein Ventil mit Luft beaufschlagt und über ein Rückschlagventil und eine Vakuumpumpe entlüftet. Das System ist für eine langsame Anpassung an unterschiedliche Benutzer und/oder Sitzpositionen ausgelegt.

Aus der DE 83 34 946 U1 ist eine Steuervorrichtung für pneumatische Systeme mit mindestens zwei aufblasbaren Luftkammern bekannt, bei dem ein zylindrisches Steuerkörperteil drehbar und axial verschiebbar in einem Gehäuse gelagert ist, das über als rastenartige Vertiefungen ausgebildete Steuerflächen auf zwei stößelartige Ventilkörper einwirkt. Die Ventilkörper sind mit ihren Ventilsitzen für eine einfache Auf- oder Zu-Funktion ausgebildet.

Aus der DE 32 05 859 C2 ist ein Lenden-Abstützsystem für einen Fahrzeugsitz bekannt, bei dem ein mit einer Fluiddruckquelle verbundenes Einlaßventil, ein Auslaßventil und ein manuell betätigbares Entlüftungsventil in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Das Einlaßventil und das Entlüftungsventil sind dabei nur simultan über eine mit einem Betätigungs-Druckknopf verbundene Schubstange betätigbar.

Aus der neuen, am 18.03.2002 in Brüssel vorgestellten E-Klasse von Mercedes ist ein Multikontursitz bekannt, der über mehrere aufblasbare und entlüftbare Sitzpolster verfügt, mittels denen sowohl ein Massage-Modus erzeugt werden kann, als auch eine fahrdynamische Abstützung mittels der einen stärkeren Gegendruck bietenden kurvenäußeren Sitzplster bei Kurvenfahrten. Bei einem derartigen System werden hohe Anforderungen an das Ventilsystem für eine schnelle und exakte Be- und Entlüftung der Sitzpolster gestellt, denen einfache Ventile mit einer Auf-/Zu-Funktion nicht immer gerecht werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Ventilsystem zu schaffen, mittels dem eine schnelle und exakte Be- und Entlüftung von Sitzpolstern möglich ist, um insbesondere rasch wechselnden fahrdynamischen Situationen zu genügen.

Diese Aufgabe wird durch ein Ventilsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Der Kern der Erfindung liegt darin, insbesondere für das den Fluidstrom zu den Sitzpolstern und/oder von den Sitzpolstern steuernde Ventil Strömungskanäle zwischen Ventilkörper und Ventilsitz vorzusehen, die bei einer Relativbewegung dieser beiden einen sich verändernden Querschnitt bereitstellen. Die Querschnittsveränderung kann kontinuierlich, beispielsweise über einen Konus oder eine Keilfläche, oder diskontinuierlich erfolgen, beispielsweise über mehrere abgestufte Konusflächen, oder durch von einer Kurvenbahn erzeugte, achsensymmetrische Rotationskörper. Bevorzugt ist jedoch eine Querschnittsveränderung, bei der sich der Stömungskanal bei einer linearen Bewegung des Ventilkörpers zumindest abschnittsweise im Quadrat verändert. Durch eine solche Veränderung wird in idealer Weise den fahrdynamisch wirksamen Kräften entgegengewirkt. Die auf einen Fahrzeuginsassen bei einer Kurvenfahrt einwirkende Seitenkraft berechnet sich nach der Formel F_S = m * 1/R * v², wobei m seiner Masse, R dem Radius der Kurve und v der Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht. An diese Bedingung paßt sich hervorragend ein Volumenstrom zum Aufblasen und Entlüften der Sitzpolster an, der einen durch einen Konus gebildeten Kreisringsquerschnitt passiert und der Formel V/t = K * (D_a ² – D_i ²) entspricht, wobei V/t für den Volumenstrom, K für eine Konstante des verwendeten Fluids, D_a für den Außendurchmesser und D_i für den Innendurchmesser des Kreisrings steht.

Vorzugsweise sind in einem gemeinsamen Gehäuse ein den Eintritt des Fluids von der Fluiddruckquelle und das Befüllen des Sitzpolsters steuerndes Einlaßventil, ein das Entleeren des Sitzpolsters bzw. der Sitzpolster steuerndes Auslaß ventil und ein die Entlüftung zur Umgebung steuerndes Entlüftungsventil angeordnet. Das Gehäuse ist bevorzugt aus Kunststoff hergestellt. Die Ventilsitze können aus Metall bestehen und bei Herstellung des Gehäuses in einem Gieß- oder Spritzverfahren mit in die Wände des Gehäuses integriert werden.

Die Anordnung der Ventile im Gehäuse kann entweder so erfolgen, daß diese mittels eines gemeinsamen Antriebs über eine lineare Bewegung eines Gestänges, das mit entsprechenden Mitnehmern zusammenwirkt, betätigbar sind. Eine alternative Ausgestaltung sieht vor, daß die Ventile auf einer Kreisbahn angeordnet sind, und von einem gemeinsamen Antrieb über einen Drehhebel und entsprechenden Mitnehmer betätigbar sind.

Gemäß einer besonders einfachen Ausführungsform ist nur ein Einlaßventil und ein Entlüftungsventil vorhanden, wobei letzteres auch die Funktion eines Auslaßventils übernimmt.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Ventilsystems unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
1 eine schematische perspektivische Ansicht eines Fahrzeugsitzes;
2 eine schematische Draufsicht auf ein geöffnetes Gehäuse eines Ventilsystems mit einer Betätigung über einen linearen Antrieb;
3 die vergrößerte Einzelheit B aus 2;
4 eine vergrößerte Explosionsdarstellung eines Einlaßventils mit Ventilsitz;
5 eine Alternative zur 2 mit einer Anordnung der Ventile auf einer Kreisbahn;
6 eine vergrößerte Darstellung eines Auslaßventils mit einer alternativen Ausgestaltung einer veränderlichen Querschnittsfläche;
7 eine vergrößerte Detaildarstellung eines Einlaßventils mit einem zweistufigen Konus,
8 eine vergrößerte Detaildarstellung eines Auslaßventils,
9 eine vergrößerte Darstellung eines Einlaßventils mit einer alternativen Ausgestaltung einer veränderten Querschnittsfläche,
10 eine vergrößerte Detaildarstellung einer alternativen Form eines Auslaßventils, und
11 eine schematische Darstellung einer besonders einfachen Ausführungsform eines Ventilsystems.
In 1 ist ein Fahrzeugsitz 1 mit einer Sitzfläche 2 und einer Sitzlehne 3 schematisch dargestellt. Die Sitzfläche 2 weist einen rechten Seitenwulst 4 und einen linken Seitenwulst 5 auf. Die Sitzlehne 3 weist einen rechten Seitenwulst 6 und einen linken Seitenwulst 7 auf. Im rechten Seitenwulst 4 der Sitzfläche 2 ist ein aufblasbares Sitzpolster 8 und im linken Seitenwulst 5 ein aufblasbares Sitzpolster 9 angeordnet. Im rechten Seitenwulst 6 der Sitzlehne 3 ist ein aufblasbares Sitzpolster 10 und im linken Seitenwulst 7 der Sitzlehne 3 ein aufblasbares Sitzpolster 11 angeordnet.
Die Sitzpolster 8, 9, 10 und 11 sind jeweils über ein Ventilsystem zum einen mit einer Fluiddruckquelle und zum anderen für eine Entlüftung mit einer Fluiddrucksenke verbunden. Für das Sitzpolster 9 und das Sitzpolster 11 auf der linken Seite des Fahrzeugsitzes 1 ist jeweils ein Ventilsystem 12 bzw. 17 schematisch in 1 angedeutet. Diese Ventilsystem sind der Zeichnung vergrößert dargestellt. Das Ventilsystem 12 ist über einen Eingang 13 mit einer Fluiddruckquelle, im einfachsten Falle mit einer Druckluftquelle verbunden. Das Ventilsystem 12 ist weiterhin über einen Ausgang 14 mit dem Sitzpolster 9 verbunden. Das Ventilsystem 12 weist darüber hinaus einen Ausgang 15 auf, über den das Sitzpolster 9 mit einer Fluiddrucksenke, im einfachsten Fall mit der Umgebung verbunden ist.
Das Ventilsystem 17 zum Befüllen und Entleeren des Sitzpolsters 11 weist analog dazu einen Eingang 18 als Verbindung zu einer Fluiddruckquelle, einen Ausgang 19 als Verbindung zum Sitzpolster 11 und einen Ausgang 20 als Verbindung zur Umgebung auf.
Die Sitzpolster 8, 9, 10, 11 sind durch Beaufschlagung mit Fluiddruck in ihrem Volumen veränderbar. Dadurch kann der Seitenhalt des Fahrzeugsitzes 1 sowohl im Bereich der Sitzfläche 2 als auch im Bereich der Sitzlehne 3 bei Kurvenfahrten erheblich verbessert werden.
In 2 ist eine erste Ausführungsform eines Ventilsystems 12 vergrößert dargestellt. In einem Gehäuse 48 sind voneinander beanstandet der Eingang 13 von der Fluiddruckquelle, der Ausgang 14 zum Sitzpolster 9 und der Ausgang 15 zur Umgebung angeordnet. Der Eingang 13 führt in eine Eintrittskammer 21, die durch ein Einlaßventil 24 von einer Hauptkammer 22 getrennt wird. Gegenüber dem Einlaßventil 24 ist ein Auslaßventil 25 angeordnet, das die Hauptkammer 22 von einer Austrittskammer 23 trennt, aus welcher der Auslass 14 zum Sitzpolster 9 ausmündet. Oberhalb des Einlaßventils 24 ist ein Entlüftungsventil 26 angeordnet, das die Hauptkammer 22 vom Ausgang 15 zur Umgebung trennt.
Das Einlaßventil 24 durchdringt mit einem zylindrischen Teil 52 einen Ventilsitz 36 im Gehäuse 48 zwischen der Eintrittskammer 21 und der Hauptkammer 22. Auf der Seite der Eintrittskammer 21 ist am Einlaßventil 24 ein im Durchmesser vergrößerte Anschlag 39 ausgebildet. In Verbindung mit einer unmittelbar vor dem Anschlag 39 angeordneten Dichtung 42 dichtet des Einlaßventil 24 den Durchtritt von der Eintrittskammer 21 zur Hauptkammer 22 ab. Am Anschlag 39 stützt sich rückseitig eine Feder 45 ab, die das Einlaßventil 24 mit einer leichten Federkraft in Schließstellung beaufschlagt. An den zylindrischen Teil 52 des Einlaßventils 24 schließt sich in Richtung zur Mitte der Hauptkammer 22 ein Konus 34 an, der in eine zylindrische Spitze 54 übergeht.
Das Auslaßventil 25 durchdringt mit einem zylindrischen Teil 62 einen Ventilsitz 37, der die Hauptkammer 22 und die Austrittskammer 23 trennt. Auf der Seite der Austrittskammer 23 schließt sich an den zylindrischen Teil 62 ein im Durchmesser vergrößerte Anschlag 40 an. In Verbindung mit einer unmittelbar vor dem An schlag 40 angeordneten Dichtung 43 dichtet das Auslaßventil 25 den Durchtritt von der Hauptkammer 22 zur Austrittskammer 23 ab. Am Anschlag 40 stützt sich rückseitig eine Feder 46 ab, die das Auslaßventil 25 mit einer leichten Federkraft in Schließrichtung beaufschlagt. An den zylindrischen Teil 62 schließt sich in Richtung zur Mitte der Hauptkammer 22 ein konischer Teil 35 an, der in eine zylindrische Spitze 56 übergeht.
Die Spitze 54 des Einlaßventils 24 und die Spitze 56 des Auslaßventils 25 sind einander zugewandt und weisen in Grundstellung bei geschlossenem Einlaßventil 24 und geschlossenem Auslaßventil 25 einen geringen Abstand zueinander auf. In diesen Abstand ragt von unten her ein Mitnehmer 30 hinein, der rechtwinklig mit einem Gestänge 29 verbunden ist, welches parallel zur Bewegungsrichtung des Einlaßventils 24 und des Auslaßventils 25 durch Führungen 32 geführt im Gehäuse 48 des Ventilsystems 12 linear bewegbar ist. Für den Antrieb des Gestänges 29 ist dieses beispielsweise mit einer Verzahnung versehen, in welche eine Verzahnung eines Ritzels 28 eingreift, das durch einen Antrieb 27, beispielsweise einen elektrischen Schrittschaltmotor oder einen Servomotor, feinfühlig betätigbar ist.
In den Zwischenraum zwischen den Spitzen 54 und 56 greift außer dem Mitnehmer 30 von oben her ein weiterer Mitnehmer 31 ein, der rechtwinklig mit einem zylindrischen Schaft des Entlüftungsventils 26 verbunden ist. Der Schaft des Entlüftungsventils 26 ist mittels einer Führung 33 parallel zur Bewegungsrichtung des Einlaßventils 24 und des Auslaßventils 25 in der Hauptkammer 22 des Ventilsystems 12 geführt. Das Entlüftungsventil 26 liegt mit einem im Durchmesser vergrößerte Anschlag 41 und einer daran nach außen anschließenden Dichtung 44 an einem Ventilsitz 38 an, der den Durchtritt von der Hauptkammer 22 zum Ausgang 15 verschließt. An der Innenseite des Anschlags 41 ist eine Feder 47 angeordnet, die sich mit ihrem anderen Ende an der Führung 33 abstützt und das Entlüftungsventil 26 mit einer leichten Federkraft in Schließrichtung beaufschlagt.
Die Funktionsweise des in 2 dargestellten Ventilsystems ist nachfolgend beschrieben. Ausgehend von der gezeigten Grundstellung, bei der das Einlaßventil 24, das Auslaßventil 25 und das Entlüftungsventil 26 geschlossen sind, wird durch einen nicht dargestellten Sensor, der die Querbeschleunigung des Fahrzeugs misst, festgestellt, daß das hier exemplarisch mit dem Ausgang 14 verbundene Sitzpolster 9 zur Erhöhung des Seitenhalts mit einem erhöhten Druck beaufschlagt werden muß. Das Signal wird an den Antrieb 27 geleitet, der das Ritzel 28 nach rechts dreht, wobei das Gestänge 29 ebenfalls in den Führungen 32 nach rechts bewegt wird und der Mitnehmer 30 auf die Spitze 54 des Einlaßventils 24 drückt. Dabei wird das Einlaßventil 24 gegen den Druck der Feder 45 nach rechts bewegt, wobei die Dichtung 42 vom Ventilsitz 36 abhebt und den Eintritt von Druckluft über den Eingang 13 und die Eintrittskammer 21 zur Hauptkammer 22 freigibt. Dabei wird, solange sich der zylindrische Abschnitt 52 im Bereich des Ventilsitzes 36 bewegt, nur ein relativ kleiner Spalt für den Durchtritt der Druckluft freigegeben. Gelangt dagegen die konische Fläche 34 in den Bereich des Ventilsitzes 36, so vergrößert sich die Kreisringfläche zwischen Ventilsitz 36 und dem Einlaßventil 24 bei jeder weiteren Bewegung in Öffnungsrichtung kontinuierlich. Dabei kann eine immer größere Menge von Druckluft in die Hauptkammer 22 einströmen.
Wird dabei in der Hauptkammer 22 ein bestimmtes Druckniveau erreicht, so wirkt dieser Druck über den Ringsspalt am Ventilsitz 37 des Auslaßventils 25 auf die Dichtung 43 bzw. den hinter dieser angeordneten Anschlag 40 ein. Dabei wird das Auslaßventil 25 gegen den Druck der Feder 46 nach links in die Austrittskammer 23 hineingedrückt. Auch hier bleibt die durchtretende Luftmenge zunächst begrenzt, solange der zylindrische Abschnitt 62 des Auslaßventils 25 sich im Bereich des Ventilsitzes 37 befindet. Tritt dagegen der konische Teil 35 des Auslaßventils 25 in den Bereich des Ventilsitzes 37 ein, so vergrößert sich bei jeder weiteren Bewegung nach links der Ringspalt zwischen Hauptkammer 22 und Austrittskammer 23. Die Druckluft kann dann sehr schnell durch den Ausgang 14 zum Sitzpolster 9 strömen und dieses füllen.
Soll der Vorgang des Befüllens verlangsamt oder unterbrochen werden, so wird das Gestänge 29 durch den Antrieb 27 nach links bewegt. Dabei folgt die Spitze 54 des Einlaßventils 24 dem Mitnehmer 30 und das Einlaßventil 24 schließt sich mehr und mehr, bis der Anschlag 39 bzw. die Dichtung 42 am Ventilsitz 36 dicht anliegen und den weiteren Durchtritt von Druckluft zur Hauptkammer 22 unterbinden.
Das Entlüftungsventil 26 ist durch den Druck in der Hauptkammer 22, der auf die Rückseite des Anschlags 41 wirkt und zusätzlich durch die leichte Federkraft der Feder 47 während des Befüllens des Sitzpolsters 9 geschlossen. Sobald das Sitzpolster 9 nicht mehr auf der Kurvenaußenseite liegt und das Sitzpolster 9 daher entlüftet werden kann, wird an den Antrieb 27 vom betreffenden Sensor ein Signal gegeben, worauf der Antrieb 27 das Ritzel 28 nach links dreht. Dabei wird durch die Verzahnung mit dem Ritzel 28 das Gestänge 29 ebenfalls über die in 2 gezeigte Grundstellung hinaus nach links bewegt. Dabei nehmen der Mitnehmer 30 und der Mitnehmer 31 das Auslaßventil 25 und das Entlüftungsventil 26 mit nach links, wodurch beide Ventile 25 bzw. 26 von ihren Ventilsitzen 37 bzw. 38 abgehoben werden. Das Einlaßventil 24 wird dabei durch den auf der Rückseite des Anschlags 39 anstehenden Druck der Fluiddruckquelle und den leichten Druck der Feder 45 in Schließposition gehalten. Das Entleeren des Sitzpolsters 9 geschieht dabei zunächst wieder langsam, solange die zylindrische Fläche 62 des Auslaßventils 25 mit dessen Ventilsitz 37 zusammenwirkt. Das Entleeren erfolgt dagegen immer schneller, je weiter der konische Teil 35 des Auslaßventils 25 in den Bereich des Ventilsitzes 37 eintritt.
Durch das Zusammenspiel des Einlaßventils 24 und des Auslaßventils 25 kann ein sehr feinfühliges Befüllen und Entleeren des Sitzpolsters 9 erfolgen. Bei Bedarf, d. h. bei hohen dynamischen Seitenkräften kann durch die vergrößerten Querschnitte im Bereich der konische Flächen 34 bzw. 35 jedoch auch ein sehr rasches Befüllen und Entleeren erfolgen.
Bezüglich der Darstellung in 2, aber auch in den anderen Figuren sei noch generell angemerkt, dass es sich hierbei lediglich um eine schematische Darstellung handelt, bei der weder die Form noch die Proportionen des Gehäuses 48 oder der Ventile 24, 25, 26 einer seriennahen Ausführungsform entsprechen. Auch eine konstruktiv exakte Führung der Ventilkörper bei einer Verschiebung blieb bei der schematischen Darstellung unberücksichtigt; selbstverständlich sind alle Ventile so geführt, dass sie verdrehungs- und verkippungsfrei verschoben werden können. Das Gehäuse 48 ist bevorzugt aus Kunststoff, und zwar insbesondere in einem Spritzverfahren hergestellt. Die Ventilsitze 36, 37 und 38 bestehen bevorzugt aus Metall und werden beim Spritzen des Gehäuses 48 in dessen entsprechende Wandungen unmittelbar mit eingebettet. Die Federn 45, 46 und 47 dienen hauptsächlich dazu, die Ventile 24, 25 und 26 auch dann in einer definierten Endlage zu halten, wenn keinerlei Druck anliegt. Somit wird ein ungewolltes Hin- und Herbewegen der Ventile und dadurch eine ungewollte Geräuschbildung verhindert.
3 zeigt eine vergrößerte Darstellung eines Teils des Einlaßventils 24 und eines Teils des Auslaßventils 26. Dabei sind die Dichtungen 42 bzw. 44 in ihrer bevorzugten Ausführungsform als O-Ringdichtung erkennbar. Als deren Dichtungssitz sind entsprechende Ringnuten nahe den Anschlägen 39 bzw. 41 in die zylindrischen Teile der Ventile 24 bzw. 26 eingearbeitet. Der Dichtungssitz 53 des Einlaßventils 24 ist in 4 vergrößert dargestellt. Im Zusammenspiel mit der zylindrischen Fläche 52 bildet der Ventilsitz 36, wie in 3 zu erkennen, nahe der Schließstellung einen sehr engen Stömungskanal 49.
Bei dem in 4 dargestellten Einlaßventil 24 ist der Abschnitt für einen sich kontinuierlich erweiternden Durchtritt des Druckfluids ausgehend von der an den Anschlag 39 und den Dichtungssitz 53 anschließenden zylindrischen Fläche 52 in einen ersten Konus 34 mit einem kleineren Steigungswinkel und einen zweiten Konus 64 mit einem größeren Steigungswinkel unterteilt. An den zweiten Konus 64 schließt sich dann die Spitze 54 in zylindrischer Form an. Der erste Konus 34 dient zum Anpassen des Durchströmungsquerschnitts des Einlaßventils 24 an schwächere fahrdynamische Anforderungen, während der zweite Konus 64 zur Anpassung an ausgeprägt starke fahrdynamische Anforderungen, beispielsweise im sportlichen Fahrbereich, dient. Das gleiche gilt für das in 7 dargestellte Einlaßventil 324, mit dessen erstem Konus 334 und seinem zweiten Konus 364. Bei dieser Ausführungsform entsprechen die Proportionen des Einlaßventils 324 eher den realen Anforderungen als bei der Darstellung in den 2 und 4. Das gleiche gilt auch für die in den 8 und 10 dargestellten Auslassventile 25 bzw. 325. Optional sind auch bei diesen Auslaßventilen 25 bzw. 325 zwei im Winkel zueinander abgestufte Konus-Flächen hintereinander angeordnet, um eine noch bessere Anpassung an unterschiedliche fahrdynamische Anforderungen realisieren zu können. Die 10 entspricht einer vergrößerten Detaildarstellung der 2. In 8 ist das Auslaßventil 325 ausgehend von seiner Spitze 344 über die Konusfläche 335 und die zylindrische Fläche 356 bis hin zum Anschlag 340 wesentlich gedrungener ausgeführt.
In den 6 und 9 sind alternative Ausführungsformen eines Einlaßventils 224 (9) und eines Auslaßventils 225 (6) dargestellt. Bei diesen sind gleiche oder ähnliche Teile bezogen auf die Darstellung in 2 mit einer um 200 erhöhten Bezugszahl versehen. In 6 ist am Auslaßventil 225 an Stelle der umlaufenden konischen Fläche eine nur an einer Seite vorgesehene Keilfläche 235 vorgesehen, die ebenfalls bei Verschiebung des Ventils 225 einen sich vergrößernden Querschnitt bereitstellt. In 9 weist das Einlaßventil 224 zwei in ihrem Winkel abgestufte Keilflächen 234 bzw. 236 auf. Diese Keilflächen ersetzen die umlaufend konischen Flächen 34 bzw 35 beim Ausführungsbeispiel gemäß 2 und 4.
Eine grundsätzliche andere Ausführungsform eines Ventilsystems 112 ist in 5 dargestellt. Dabei sind gleiche oder ähnliche Teile zu der in den 2, 4 und 10 dargestellten Ausführungsform mit einer gegenüber den 2 und 4 um 100 erhöhten Bezugszahl versehen. Der Hauptunterschied zum Ventilsystem 12 ge mäß 2 besteht darin, daß das Gehäuse 148 bei der Ausführungsform gemäß 5 rund ist und die Bewegungsbahnen des Einlaßventils 124, des Auslaßventils 125 und des Entlüftungsventils 126 auf einer Kreisbahn angeordnet sind. Entsprechend sind auch die Eintrittskammer 121 und die Austrittskammer 123 auf einer Kreisbahn angeordnet. Die Mitnahme des Einlaßventils 124 und des Auslaßventils 125 erfolgt über einen Mitnehmer 130 und die Mitnahme des Entlüftungsventils 126 über einen Mitnehmer 131, welche beide auf einem Drehhebel 129 angeordnet sind. Der Drehhebel 129 ist analog zum Ritzel 28 mittels eines Antriebs 127 um einen Drehpunkt 100 verdrehbar. Bei einer Drehung nach rechts wird das Einlaßventil 124 nach rechts vom Ventilsitz 136 abgehoben und Druckluft strömt durch den Eingang 113 und die Eintrittskammer 121 in die Hauptkammer 122. Erreicht der Druck in der Hauptkammer 122 ein bestimmtes Niveau, wird das Auslaßventil 125 durch den Druck im Ringspalt 150 zwischen dessen zylindrischem Teil 156 und dem Ventilsitz 137 in Öffnungsrichtung nach links verschoben, so dass Druckluft aus der Hauptkammer 122 über die Austrittskammer 123 zum Ausgang 114 strömen kann. Zum Entlüften des mit dem Ausgang 114 verbundenen Sitzpolsters wird der Drehhebel 129 nach links gedreht. Dabei schließt sich das Einlaßventil 124 und das Auslaßventil 125 wird durch den Mitnehmer 130 geöffnet. Gleichzeitig oder geringfügig zeitlich versetzt dazu (dies lässt sich bevorzugt durch eine variable Fixierung der Mitnehmer 130 bzw. 131 auf der Achse des Drehhebels 129 einstellen) öffnet sich das Entlüftungsventil 126, so dass Druckluft aus dem Sitzpolster über den Ausgang 114, die Austrittskammer 123, die Hauptkammer 122 und den Ausgang 115 in die Umgebung entweichen kann. Die Dynamik, mit der das Befüllen oder Entleeren des Sitzpolsters geschieht, wird dabei vom bereitgestellten Querschnitt an den jeweiligen Ventilsitzen beeinflußt. Dabei weist das Einlaßventil 124 auch in diesem Ausführungsbeispiel zwei abgestufte konische Abschnitte 134 bzw. 164 auf, die unterschiedliche Anforderungen der Fahrdynamik abdecken. Gemäß einer nicht dargestellten vorteilhaften Weiterbildung können auch am Auslaßventil 125 mehrere abgestufte konische Abschnitte vorgesehen sein.
Eine besonders einfache Ausführungsform eines Ventilsystems ist in 11 dargestellt. Sie zeichnet sich dadurch aus, dass neben einem Einlaßventil 424 nur noch ein Entlüftungsventil 426 vorhanden ist, welches auch die Funktion des Auslaßventils aus den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen mit übernimmt. Ein Eingang 413 ist mit einer Fluiddruckquelle verbunden. Er steht mit einer Eintrittskammer 421 in Verbindung, die über einen Stömungskanal 449 mit einer Hauptkammer 422 in einem Gehäuse 448 des Ventilsystems in Strömungsverbindung steht. Das zwischen Eintrittskammer 421 und Hauptkammer 422 angeordnete Einlaßventil 424 dichtet in Schließstellung mit einem in der Eintrittskammer 421 verschiebbar geführten Anschlag 439 und einer vor diesem Anschlag 439 angeordneten Dichtung 442 den Stömungskanal 449 gegen einen Ventilsitz 436 ab. Das Einlaßventil 424 weist wiederum einen zylindrischen Abschnitt 452 und wenigstens einen Konus 434 auf, der nach vorn in eine zylindrische Spitze 454 übergeht. Optional ist auch beim Einlaßventil 424 analog zur 4 oder 5 ein zweiter Konus mit einem anderen Steigungswinkel zur Anpassung an eine veränderte Fahrdynamik vorgesehen. Das Einlaßventil 424 ist rückseitig auf Seite des Anschlags 439 durch eine Feder 445 leicht in Schließrichtung vorgespannt.
Oberhalb des Einlaßventils 424 ist analog zur 2 ein Entlüftungsventil 426 vorgesehen, das mit einen zylindrischen Schaft in einer Führung 433 parallel zum Einlaßventil 424 verschiebbar geführt ist. Das Entlüftungsventil 426 liegt von der Innenseite der Hauptkammer 422 her gesehen in Schließstellung mit einem Anschlag 441 und einer davor angeordneten Dichtung 444 an einem Ventilsitz 438 dichtend an und verschließt dadurch einen Stömungskanal 451, der die Hauptkammer 422 mit einer Fluiddrucksenke, in der Regel mit der Umgebung verbindet. Im Gegensatz zur 2 weist das Entlüftungsventil 426 in 11 wenigstens einen Konus 457 bzw. 458 auf, der bei einer Verschiebung des Entlüftungsventils 426 nach links im Zusammenwirken mit dem Ventilsitz 438 einen Stömungskanal 451 freigibt, der sich bei einer weiteren Verschiebung kontinuierlich oder diskontinuierlich vergrößert. Die Betätigung des Einlaßventils 424 und des Entlüftungsventils 426, das bei dieser Ausführungsform auch die Funktion des Auslaßventils mit wahrnimmt, erfolgt durch ein Gestänge 429 im Zusammenwirken mit einem nicht dargestellten Antrieb (analog zum Antrieb 27 und dem Ritzel 28 in 2). Durch diese wird das Gestänge 429 gemäß dem Doppelpfeil in 11 linear verschoben. Ein mit dem Gestänge verbundener Mitnehmer 430 nimmt bei einer Bewegung nach rechts das Einlaßventil 424 in Öffnungsrichtung mit. Ein mit dem Mitnehmer 430 zusammenwirkender Mitnehmer 431 ist mit dem Entlüftungsventil 426 gekoppelt und nimmt dieses bei einer Bewegung des Gestänges 429 nach links in Öffnungsrichtung mit. Das Befüllen eines mit dem Ausgang 414 gekoppelten Sitzpolsters erfolgt durch eine Öffnung des Einlaßventils 424. Solange die zylindrische Fläche 452 mit dem Ventilsitz 436 zusammenwirkt, erfolgt eine konstant niedrige Einströmung des Druckfluids. Sobald der Konus 434 in den Ventilsitz 436 eintritt, vergrößert sich der Stömungskanal 449 bei jeder weiteren Verschiebung stetig. Es versteht sich, dass auch hier am Einlaßventil 424 mehrere abgestufte Konusflächen oder auch andere Steuerkurven vorgesehen sein können. Der Druck in der Hauptkammer 422 gelangt über den Auslass 414 in das betreffende Sitzpolster und baut dort den gewünschten Druck auf. Sobald der Druck vermindert werden soll, wird das Gestänge 429 nach links bewegt, wobei sich zunächst das Einlaßventil 424 schließt und dann über den Mitnehmer 430 und 431 das Entlüftungsventil 426 nach links bewegt wird. Solange das Entlüftungsventil 426 mit einem zylindrischen Abschnitt mit dem Ventilsitz 438 zusammenwirkt, entweicht nur eine konstant geringe Menge des Druckfluids. Sobald der zweite Konus 458 oder der erste Konus 457 in den Bereich des Ventilsitzes 438 eintreten, wird dagegen ein größer werdender Stömungskanal 451 freigegeben. Auch hier gilt, daß der Konus 458 mit einem schwächeren Neigungswinkel für eine leichte Fahrdynamik und der Konus 457 mit einem stärkeren Neigungswinkel für eine ausgeprägtere Fahrdynamik vorgesehen ist.
Das Ausführungsbeispiel gemäß 11 ist selbstverständlich auch mit dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel kombinierbar, so dass das Einlaßventil 424 und das Entlüftungsventil 426 dann auch auf einer Kreisbahn angeordnet sind, wobei das Auslaßventil in diesem Falle entbehrlich ist und der Ausgang 114 bzw. 414 unmittelbar mit der Hauptkammer 122 bzw. 422 kommuniziert.
Vorzugsweise ist der maximale Querschnitt am Einlaßventil bei allen dargestellten Varianten kleiner als der maximale Querschnitt am Auslaßventil oder am Entlüftungsventil.
Es versteht sich für den Fachmann, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt ist. So kann der Kerngedanke, zumindest das Einlaßventil mit einem kontinuierlich veränderbaren Durchtrittsquerschnitt bzw. Stömungskanal zu versehen, auch durch mehr als zwei hintereinander gestaffelt angeordnete konische Abschnitte oder durch ein durchgehend durch eine begrenzende Kurve, wie eine Parabel, erzeugten achsensymmetrischen Rotationskörper realisiert werden. Mittels der Erfindung ist in jedem Falle eine verbesserte Anpassung an fahrdynamische Anforderungen gewährleistet, als dies durch Ventile mit einer reinen Auf-/Zu-Funktion realisierbar wäre.

1: Fahrzeugsitz
2: Sitzfläche (von 1)
3: Sitzlehne (von 1)
4: (rechter) Seitenwulst (von 2)
5: (linker) Seitenwulst (von 2)
6: (rechter) Seitenwulst (von 3)
7: (linker) Seitenwulst (von 3)
8: Sitzpolster (in 4)
9: Sitzpolster (in 5)
10: Sitzpolster (in 6)
11: Sitzpolster (in 7)
12: Ventilsystem (Sitzfläche links)
13: Eingang (von Fluiddruckquel
: le)
14: Ausgang (zu 9)
15: Ausgang (an Umgebung)
16: Leitung (von 14 zu 9)
17: Ventilsystem (Lehne links)
18: Eingang (von Fluiddruckquel
: le)
19: Ausgang (zu 11)
20: Ausgang (an Umgebung)
21: Eintrittskammer
22: Hauptkammer
23: Austrittskammer
24: Einlaßventil
25: Auslaßventil
26: Entlüftungsventil
27: Antrieb
28: Ritzel
29: Gestänge
30: Mitnehmer (für 24, 25)
31: Mitnehmer (für 26)
32: Führung (für 29)
33: Führung (für 26)
34: Erster Konus (von 24)
35: Konischer Teil (von 25)
36: Ventilsitz (für 24)
37: Ventilsitz (für 25)
38: Ventilsitz (für 26)
39: Anschlag (an 24)
40: Anschlag (an 25)
41: Anschlag (an 26)
42: Dichtung (an 24)
43: Dichtung (an 25)
44: Dichtung (an 26)
45: Feder (an 24)
46: Feder (an 25)
47: Feder (an 26)
48: Gehäuse
49: Stömungskanal (an 36)
50: Stömungskanal (an 37)
51: Stömungskanal (an 38)
52: Zylindrische Fläche (von 24)
53: Dichtungssitz (an 24)
54: Spitze (von 24)
55: Innendurchmesser (von 36)
56: Spitze (von 25)
62: Zylindrische Fläche (von 25)
63: Dichtungssitz (an 25)
64: Zweiter Konus (an 24)
100: Drehpunkt
113: Eingang
114: Ausgang (zum Sitzpolster)
115: Ausgang (an Umgebung)
121: Eintrittskammer
122: Hauptkammer
123: Austrittskammer
124: Einlaßventil
125: Auslaßventil
126: Entlüftungsventil
127: Antrieb
129: Drehhebel
130: Mitnehmer
131: Mitnehmer
133: Führung
134: (erster) Konus (von 124)
135: Konischer Teil (von 125)
136: Ventilsitz (für 124)
137: Ventilsitz (für 125)
138: Ventilsitz (für 126)
139: Anschlag (an 124)
140: Anschlag (an 125)
141: Anschlag (an 126)
142: Dichtung (an 124)
143: Dichtung (an 125)
144: Dichtung (an 126)
145: Feder (an 124)
146: Feder (an 125)
147: Feder (an 126)
148: Gehäuse
149: Strömungskanal (an 136)
150: Strömungskanal (an 137)
151: Strömungskanal (an 138)
152: Zylindrische Fläche (von 124)
156: Zylindrische Fläche (von 125)
164: Zweiter Konus (an 124)
165: Spitze (an 125)
224: Einlaßventil
225: Auslaßventil
234: erste Keilfläche (an 224)
235: Keilfläche (an 225)
236: zweite Keilfläche (an 224)
237: Ventilsitz (für 225)
238: Ventilsitz für 224)
239: Anschlag (an 224)
240: Anschlag (an 225)
241: Stömungskanal (an 237)
242: Strömungskanal (an 238)
243: Spitze (an 225)
252: Zylindrische Fläche (an 224)
253: Dichtungssitz (an 225)
254: Spitze (an 224)
256: zylindrische Fläche (an 225)
257: Dichtungssitz (an 224)
324: Einlaßventil
325: Auslaßventil
334: erster Konus (an 324)
335: Konischer Teil (von 325)
336: Ventilsitz (für 324)
337: Ventilsitz (für 325)
338: Anschlag (an 324)
339: Anschlag (an 325)
340: Anschlag (an 325)
342: Dichtung (an 324)
343: Dichtung (an 325)
344: Spitze (von 325)
349: Strömungskanal (an 336)
350: Strömungskanal (an 337)
352: zylindrische Fläche (an 324)
354: Spitze (von 324)
356: zylindrische Fläche (an 325)
364: zweiter Konus (an 324)
413: Eingang
414: Ausgang
415: Ausgang (an Umgebung)
421: Eintrittskammer
422: Hauptkammer
424: Einlaßventil
426: Entlüftungsventil
429: Gestänge
430: Mitnehmer
431: Mitnehmer
433: Führung
434: Konus (an 424)
436: Ventilsitz (für 424)
438: Ventilsitz (für 426)
439: Anschlag (an 424)
441: Anschlag (an 426)
442: Dichtung (an 424)
444: Dichtung (an 426)
445: Feder (an 424)
447: Feder (an 426)
448: Gehäuse
451: Stömungskanal (an 438)
457: erster Konus (an 426)
458: zweiter Konus (an 426)

Claims

Ventilsystem zum Befüllen und Entlüften von Sitzpolstern (8, 9, 10, 11), insbesondere in Fahrzeugsitzen (1), mit wenigstens einer Fluiddruckquelle, die mittels eines Einlaßventils (24, 124, 224, 324) mit einem Eingang eines Sitzpolsters (8, 9, 10,11) verbindbar ist, und mit einem Entlüftungsventil (26, 126, 426), das zur einen Seite mit einem Ausgang des Sitzpolsters (8, 9, 10, 11) und zur anderen Seite mit einer Fluiddrucksenke verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das Einlaßventil (24, 124, 224, 324) einen von Ventilkörper und Ventilsitz (36, 136, 238, 336) gebildeten Stömungskanal (49, 149, 242, 349) aufweist, der bei einer Relativbewegung zwischen einem Teil (34, 64, 134, 164, 234, 236, 334, 364) des Ventilkörpers und dem Ventilsitz (36, 136, 238, 336) zumindest in einem bestimmten Bewegungsabschnitt einen sich verändernden Querschnitt bereitstellt.
Ventilsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Einlaßventil (24, 124, 224, 324) und dem Eingang des Sitzpolsters (8, 9, 10,11) ein Auslaßventil (25, 125, 225, 325) angeordnet ist, das einen Stömungskanal (50, 150, 241, 350) aufweist, der bei einer Relativbewegung zwischen dem Ventilkörper und dem Ventilsitz (37, 137, 237, 337) zumindest in einem bestimmten Bewegungsabschnitt einen sich verändernden Querschnitt bereitstellt.
Ventilsystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlaßventil (24, 124, 224, 324) und das Auslaßventil (25, 125, 225, 325) mit einer Hauptkammer (22, 122) des Ventilsystems (12) verbunden sind, aus der auch das Entlüftungsventil (26, 126) ausmündet.
Ventilsystem nach wenigstens einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Strömungskanäle (49, 50) sich bei einer Verschiebung des jeweils zugeordneten Ventils kontinuierlich verändert.
Ventilsystem nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der sich verändernde Querschnitt der Strömungskanäle (49, 149, 242, 349; 50, 150, 241, 350) durch wenigstens einen konischen Abschnitt (34, 64, 134, 164, 334, 364; 35, 135, 335) oder eine Keilfläche (234, 236; 235) am Ventilkörper gebildet wird.
Ventilsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlaßventil (24, 124, 224, 324), das Auslaßventil (25, 125, 225, 325) und das Entlüftungsventil (26, 126) vom Fluiddruck und einem einzigen Antrieb (27, 127) gesteuert werden.
Ventilsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlaßventil (124), das Auslaßventil (125) und das Entlüftungsventil (126) auf einer Kreisbahn angeordnet sind und der einzige Antrieb (127) einen Drehhebel (129) und mit diesem zusammenwirkende Mitnehmer (130, 131) betätigt.
Ventilsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlaßventil (24, 224, 324), das Auslaßventil (25, 225, 325) und das Entlüftungsventil (26) vom einem durch den einzigen Antrieb (27) betätigbaren, linear geführten Gestänge (29) und mit diesem zusammenwirkenden Mitnehmern (30, 31) betätigt wird.
Ventilsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der maximale Querschnitt des Strömungskanals (49, 149, 242, 349) am Einlaßventil (24, 124, 224, 324) kleiner ist, als der ma maximale Querschnitt der Strömungskanäle (50, 150, 241, 350) des Auslaßventils (25, 125, 225, 325).
Ventilsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlaßventil (24, 124), das Auslaßventil (25, 125, 225, 325) und das Entlüftungsventil (26, 126) in einem gemeinsamen Gehäuse (48, 148) angeordnet sind.
Ventilsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das das Gehäuse (48, 148) aus Kunststoff besteht.
Ventilsystem nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (48, 148) Ventilsitze (36, 37, 38; 136, 137, 138; 336, 337) aus Metall angeordnet sind.
Ventilsystem nach Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (48, 148) in einem Gieß- oder Spritzverfahren hergestellt wird und die Ventilsitze (36, 37, 38; 136, 137, 138; 336, 337) dabei mit in die Wände des Gehäuses (48, 148) integriert werden.
Ventilsystem zum Befüllen und Entlüften von Sitzpolstern (8, 9, 10, 11), insbesondere in Fahrzeugsitzen (1), mit wenigstens einer Fluiddruckquelle, die mittels eines Einlaßventils (24, 124, 224, 324) mit einem Eingang eines Sitzpolsters (8, 9, 10, 11) verbindbar ist, und mit einem Entlüftungsventil (26, 126), das zur einen Seite mit einem Ausgang des Sitzpolsters (8, 9, 10, 11) und zur anderen Seite mit einer Fluiddrucksenke verbunden ist, wobei das Einlaßventil (24, 124, 224, 324), das Entlüftungsventil (26, 126) und ein mit einem Eingang des Sitzpolsters (8, 9, 10, 11) verbundenes Auslaßventil (25, 125, 225, 325) in einem gemeinsamen Gehäuse (48, 148) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Entlüftungs ventil (26, 126) unabhängig vom Einlaßventil (24, 124, 224, 324) betätigbar ist.
Ventilsystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlaßventil (24, 124, 224, 324), das Entlüftungsventil (26, 126) und das Auslaßventil (25, 125, 225, 325) mit einer ihrer Seiten mit einer Hauptkammer (22, 122) des gemeinsamen Gehäuses (48, 148) in Verbindung stehen.
Ventilsystem zum Befüllen und Entlüften von Sitzpolstern (8, 9, 10, 11), insbesondere in Fahrzeugsitzen (1), mit wenigstens einer Fluiddruckquelle, die mittels eines Einlaßventils (424) mit einem Eingang eines Sitzpolsters (8, 9, 10, 11) verbindbar ist, und mit einem Entlüftungsventil (426), das zur einen Seite mit einem Ausgang des Sitzpolsters (8, 9, 10, 11) und zur anderen Seite mit einer Fluiddrucksenke verbunden ist, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Entlüftungsventil (426) auch die Funktion eines Auslaßventils übernimmt und zu diesem Zweck einen Stömungskanal (451) aufweist, der bei einer Relativbewegung zwischen dem Ventilkörper und dem Ventilsitz (438) zumindest in einem bestimmten Bewegungsabschnitt einen sich verändernden Querschnitt bereitstellt.