JP2005095616A - 圧力レベルを制御および／または調整するための装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】圧力レベルの制御および／または調整が作業流体の損失なしに可能である、ニューマチックシステム、特に自動車のシートのためのニューマチックシステムの容積可変な少なくとも１つの受容器の圧力レベルを制御および／または調整するための装置および方法を提供する。
【解決手段】受容器１０，１２内の圧力を可逆的に上昇または低下させることを可能にする手段２４，２６が設けられており、受容器１０，１２内の圧力レベルが、受容器１０，１２に配属された容積調節エレメント２４，２６内の容積変化によって変化させられるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、ニューマチックシステム、特に自動車シートのためのニューマチックシステムの容積可変な少なくとも１つの受容器の圧力レベルを制御および／または調整するための装置から出発する。本発明は、さらに、ニューマチックシステム、特に自動車シートのためのニューマチックシステムの容積可変な少なくとも１つの受容器の圧力レベルを制御および／または調整するための方法に関する。

ニューマチックの制御回路および／または調整回路は、多くの技術的応用において使用される。したがって、このようなシステムは、例えば車両乗客の座り心地を向上させるために自動車技術の領域で使用される。このために、例えば空気クッションまたは空気袋（Blasen）のような、有利にはプラスチックから成る容積可変な受容器が車両シート内に埋め込まれている。車両シートを硬さおよび形状に関してその占有者の個人的な要望に適合させるために、前記受容器には、対応する装置を介して作業流体が供給されることができる。

例えば、アメリカ合衆国特許第４６５５５０５号明細書によれば、運転者のためのシート内の圧力分布を変化させることを可能にする、自動車のためのニューマチック式にコントロールされたシートが公知である。この装置は、車両のシート内に組み込まれたフレキシブルな、すなわち容積可変な多数の空気室を有している。これらの空気室は、対応する個数の接続手段を介して、空気ポンプおよび圧力センサに接続されている。各接続手段は弁を有しており、この弁は、圧力センサの信号を評価する電子式のコントロール手段を介して制御されることができる。

この装置の、ニューマチックのおよび電気的な組み合わされた回路は、多数の弁によってシートの個々の空気室内に所定の圧力を形成することを可能にする。これにより、シートの快適さを向上させることおよび車両の縦または横の加速に対処することが可能になる。

特に、アメリカ合衆国特許第４６５５５０５号明細書の装置は、個別の各空気室内の圧力を制御弁の開放および閉鎖によって時間的に連続して変化させ、これにより最適化された圧力分布が調節可能であるようにすることが可能である。したがって例えば、シートの空気室内の圧力特性を振動するように変化させることによって、メッセージ効果を生ぜしめることも可能である。

シートの個々の空気室の所望の圧力特性もしくは圧力特性における所望の変化を得るために、アメリカ合衆国特許第４６５５５０５号明細書のシステムでは、相応の電子機器と少なくとも１つの圧力センサと中央の計算ユニットとを備えた、コストのかかる電気式のコントロール兼制御ユニットが不可欠である。

ドイツ連邦共和国特許第３５０５０８８号明細書によれば、パッド内に埋め込まれた膨張可能なクッションを備えた自動車シートが公知である。ドイツ連邦共和国特許第３５０５０８８号明細書のシステムでは、ポンプによって形成された圧力空気が、圧力容積蓄え器が挿入して接合されている管路内に供給される。ポンプによって形成されて管路を介してストック蓄え器に供給された圧力が入口側で調圧装置にかかっているのに対して、出口側では空気クッションが、この空気クッションに配属された電磁弁を介して空気抜きされることができ、ひいてはクッション内の圧力が低下させられることができる。さらに、圧力空気は、調圧装置の構成部材である電磁弁に供給される。調節圧力・戻し案内によって調圧が行われ、この場合、前記圧力は４つの電磁弁に入口側でかかっている。電磁弁は、スプールを有している分配装置によって制御される。スプールの第１の位置では、電磁弁は、側面クッションとヘッドレストの領域におけるクッションとが空気充填されるように制御される。スプールの位置に依存して、付加的に、バックレストの領域における空気クッションが空気充填されることができる。前記４つの電磁弁を介して、ドイツ連邦共和国特許第３５０５０８８号明細書の車両シート内の個々の空気クッションは、大気に向かって空気抜きされることができる。
アメリカ合衆国特許第４６５５５０５号明細書 ドイツ連邦共和国特許第３５０５０８８号明細書

本発明の課題は、圧力レベルの制御および／または調整が作業流体の損失なしに可能である、ニューマチックシステム、特に自動車シートのためのニューマチックシステムの容積可変な少なくとも１つの受容器の圧力レベルを制御および／または調整するための装置および方法を提供することである。

この課題を解決するための本発明の装置の手段では、受容器内の圧力を可逆的に上昇または低下させることを可能にする手段が設けられているようにした。この課題を解決するための方法の手段では、受容器内の圧力レベルを、受容器に配属された容積調節エレメント内の容積変化によって変化させるようにした。

請求項１の特徴部に記載したように構成された本発明による装置と、請求項１１記載の本発明による方法とは、従来技術のシステムに比べて、圧力レベルの制御および／または調整が作業流体の損失なしに可能であるという利点を有している。従来技術のシステムでは、ポンプは、作業蓄え器として働く容積を作業流体で充填する。この容積にはシートシステムがニューマチック式に接続されており、これにより、シートの空気クッションの充填が、中間蓄え器内に存在する作業流体の容積によって行われる。この場合、空気クッションの圧力監視は、圧力センサを介して行われる。シートの空気クッションの空気抜きに際して、空気は吹き出される、すなわち、大気に向かって解放される。この理由から、システムには繰り返し空気が補充されなければならない。このことは、とりわけ、作業流体のための高性能の、ひいては大きくかつコストのかかるポンプをも必要とする。

本発明によるシステムでは、動力学的な運転において有利には作業流体のいかなる損失も生じない。本発明による手段によって、受容器に接続された容積を変化させること、およびひいては（閉じたシステムであるので）受容器内の圧力自体を制御することが可能となる。

提案されるシステムでは作業流体の損失が生じないので、システムのポンプはその構成サイズがはるかに縮小されることができる。さらに有利には、圧力蓄え器を設けなくてよくなるので、本発明による装置の組込み容積が著しく縮小される。したがって、著しいコスト削減を伴う完全に自立したシステムが得られる。このようなシステムは、有利には、例えば車両シート内に直接に組み込まれることができる。

従属請求項に記載した手段によって、独立請求項に記載した装置もしくは本発明による方法の有利な実施態様および改良形が可能となる。

本発明による方法では、例えば車両シート内に組み込まれている受容器内の圧力レベルが、受容器に配属された容積調節エレメント内の容積変化によって変化させられる。これにより、ほぼ閉じたシステム内で、受容器内に所望の圧力変化を生ぜしめることが可能となる。従来技術のシステムではシステム内の減圧時に大気に向かって吹き出される作業流体の更新のために、比較的に大きい蓄え容積を使用することは、本発明によるシステムによって必要ではなくなる。これにより、本発明によるシステムの組込みサイズの著しい縮小が可能となる。

本発明による装置の受容器内の可逆的な圧力上昇もしくは低下のためには、アクティブな少なくとも１つの容積調節エレメントが設けられており、この容積調節エレメントは、本発明による装置の、作業流体が供給された容積を変化させることを可能にする。システム内の作業流体の量がほぼ一定に保たれるので、作業流体が供給された容積の拡大は、システムの受容器内の圧力低下を生ぜしめる。逆の事例で、作業流体が供給された容積がアクティブな容積調節エレメントによって縮小される場合、システム内およびひいては受容器内の圧力上昇が生ぜしめられる。

本発明による装置は、有利には、作業流体のためのポンプ例えばバイプレッシャポンプ（Bidruckpumpe）を有していてよく、このポンプは、静力学的な前圧力をシステム内に供給することを可能にする。例えばプラスチックから成る容積可変な空気室として形成されていてよい受容器内の前記静力学的な前圧力は、システムのユーザによって操作スイッチを介して前調節されることができる。このために、アクティブな容積調節エレメントがその調整範囲のゼロ位置に移動させられ、次いで、所望の静圧が達成されるまで作業流体が空気クッション内にポンピングされる。後続の全ての圧力変化はアクティブな容積調節エレメントの容積変化によって生ぜしめられるので、通常、システム内の作業流体の損失はない。すなわち、アクティブな動力学的な機能（受容器内の圧力の変化）に際して、ポンプはもはや受容器に作業手段を供給する必要がない。これにより、著しくより小さいポンプの使用が可能となるので、このポンプが、例えば、有利に車両シート内へ直接に組み込まれることもできる。このことは、車両シートから車両への接続路が、ニューマチックシステムのための電圧供給路、および場合によってはあり得る通信線路だけに限られるという付加的な利点を有している。

アクティブな容積調節エレメントの、作業流体が供給された容積は、有利には、調節エレメントによって調整され、この調節エレメントは、モータ、特に電気モータに接続されている。これにより、容積調節エレメントの、作業流体が供給された容積と、ひいてはこの容積に配属された相応の受容器内の圧力とを、予め設定された信号に応じて調節することが可能となる。

本発明によるシステムは、有利には、受容器内にかかっている圧力特性を容積調節エレメントの調節エレメントの位置の測定によって検知することを可能にする。アクティブな容積調節エレメントが所定の容積を有しており、かつこの容積がモータ駆動される調節エレメントによって変化させられるので、調節エレメントの位置の変化から、容積調節エレメントの、作業流体が供給された容積の変化が推量されることができる。これにより、圧力センサなしでも所属の受容器内の圧力を測定することが可能となる。したがって、ニューマチックシステムの空気室内の圧力を監視するための一般的に使用される圧力センサは、設けなくてよくなる。これにより、著しいコスト削減が得られる。なぜならば、圧力センサは極めて高価であり、システムへのその接続は極めて手間がかかるからである。

調節エレメントを駆動するモータは、有利には、回転方向反転を伴うモータであり、このモータは、容積調節エレメントの、作業流体が供給された容積を、拡大および縮小することを簡単に可能にするようになっている。

本発明による装置の１実施態様では、少なくとも１つのセンサエレメントが設けられていてよく、このセンサエレメントは、車両シートの着座に関する情報を得、この情報を当該装置の制御装置に伝送するようになっている。これにより、それぞれの状況で使用されているシートだけを機能させることが可能になる。

本発明による装置によって、動力学的な調圧のあらゆる利点を有しているが、この制御兼調整システムのために著しく縮小された組込み容積しか必要せず、かつ著しいコスト削減を伴うシート、特に自動車のためのシートが実現されることができる。

ニューマチックシステムの容積可変な少なくとも１つの受容器の圧力レベルを制御および／または調整するための本発明による方法では、受容機内の圧力レベルは、受容器に配属された容積調節エレメント内の容積変化によって変化させられる。これにより、ほとんど閉じた容積調整システムもしくは調圧システムが可能となる。本発明による方法は、有利には、受容器内にかかっている圧力レベルを高価な圧力センサなしに検知することを可能にする。容積調節エレメントの調節エレメントを作動させるモータの相対的な調節行程を介して、受容器の圧力レベルもしくは圧力レベルにおける変化が、簡単に検知されることができる。

本発明による装置もしくは本発明による方法のさらなる利点は、以下の実施例の説明から得られる。

図面には本発明による装置の実施例を示してある。この実施例は以下の実施例の説明で詳しく説明する。図面の簡単な説明、実施例の説明および特許請求の範囲には、組み合わされた多数の特徴を記載してある。これらの特徴は、当業者によって個々に考慮され、かつ有利な別の組合わせにまとめられる。したがって、この組合わせも本明細書に開示されたと見なされたい。

以下に、本発明の実施の形態を図面につき詳しく説明する。

実施例の説明の唯一の図面には、容積可変な少なくとも１つの受容器の圧力レベルを制御および／または調整するための本発明による装置の実施例を示してある。図示の実施例の事例では、膨張可能な空気クッション１０；１２としての複数の受容器が、図示の実施例では自動車のシートであるシート１４内に組み込まれている。図示の簡略化のために、受容器は本来のシートの隣に示してあり、２つの群１０；１２にしか分けていない。これらの群１０；１２の圧力レベルは、別々に制御もしくは調整される。現実のシステムでは、受容器もしくは空気室は当然のことながらシート内に組み込まれている。本発明による装置の図示の実施例とは別の実施例は、当然のことながら、発明の思想を離れることなしに別の個数の受容器および別の個数の制御装置を有していてよい。

空気クッション１０が車両シート１４のバックレスト１６の側面支持部２２の領域に組み込まれているのに対して、空気クッション１２は、車両シートの内部でバックレスト１６の背部領域に設けられている。別の空気クッションが、例えばシートのシート領域１８もしくはヘッドレスト２０の領域に設けられていてよいであろう。

空気クッション１０；１２内の圧力の変化によって、シート１４の硬さおよびひいては快適さが、このシート１４の占有者の個人的な要求に適合されることができる。さらに例えば、例えばドイツ連邦共和国特許第１９７５０２２３号明細書に基づいて公知であるように、バックレスト１６の一方もしくは両方の側面領域２２における圧力を高めることによって、車両の横加速に、車両乗客の高められた支持によって対抗作用することも可能である。したがって、本発明による装置は、シートの形状および硬さをシートの占有者に静力学的（statisch）に適合させることを可能にし、かつシート輪郭を走行動力学的（fahrdynamisch）に、すなわち走行状況に適合されるように調節および後調節することを可能にする。

シート１４内に組み込まれた空気クッション１０；１２に、例えば空気であってよい作業流体を供給するために、これらの空気クッションは、群１０；１２に配属された容積調節エレメント２４；２６に、接続管路２８；３０を介してそれぞれ接続されている。容積調節エレメント２４は、例えば、シフト可能な皿状部３１によって２つの部分容積３４；３６に分離されている容積を有している。シフト可能な皿状部３１は、電気モータ４０によって駆動されているスピンドル３８を介して調節される。電気モータとスピンドルとこのスピンドルにおいてシフト可能な皿状部３２とは、容積調節エレメント２４の調節エレメント４２の部材である。

容積調節エレメント２４の第１の部分容積３４には、作業流体が供給されている。この部分容積３４が皿状部３１の相応の移動によって縮小される場合、部分容積３４と接続管路２８と空気クッション１２とから形成される閉じたニューマチックシステム内の圧力が高められる。これにより、空気クッション内およびひいてはシート１４内の圧力を、アクティブな容積調節エレメント２４によって制御もしくは調整することが可能となる。

容積調節エレメント２６、接続管路３０、および所属の空気クッション１０も、それ自体閉じたニューマチックシステムを形成している。このニューマチックシステムの圧力は、容積調節エレメント２６の、作業流体が供給された部分容積４４の縮小によって上昇させられることができるかもしくは部分容積４４の拡大によって相応に低下させられることができる。モータ４１とスピンドル３９とこのスピンドル３９によって駆動される皿状部３２とは、容積調節エレメント２６の調節エレメント４３の構成部材である。この他の点では、容積調節エレメント２６の構造は、容積調節エレメント２４の構造に対応している。

シートの空気室内の圧力変化の反応時間をできるだけ僅かに維持するために、ニューマチックシステムは、１つの静力学的な前圧力を有しているか、または種々異なる複数の静力学的な前圧力を有している。このために、両容積調節エレメント２４；２６の皿状部３１，３２は、電気モータ４０；４１を介して、所定のゼロ位置に移動させられる。小さい圧送ポンプ、例えばバイプレッシャポンプ４６を介して、適宜な量の作業流体が、圧力レベルの所望の静力学的な調節が達成されるまで、接続管路４８；５０と部分容積３４；４４と接続管路２８；３０とを介して空気クッション１２；１０に供給される。シートの空気クッション内の静力学的な前圧力の前記調節は、例えば、ユーザによって操作スイッチを介して調節されることができるかもしくは工場サイドで既に行われていてもよい。

モータ４０；４１を介して、空気クッション１２；１０内の圧力は、部分容積３４；４４が拡大もしくは縮小されるように皿状部３１；３２が移動させられることによって、相応に短い反応時間で動力学的に調節されることができる。ここでは、有利には、その作動方向とひいては各皿状部を駆動するスピンドル３８；３９との回転方向反転（Drehrichtungsumkehr）を可能にする電気モータが提供される。択一的に、部分容積３４；４４は調節モータまたは等価の調節装置によって調節されることもできる。

容積調節エレメント２４；２６の、作業流体が供給された部分容積３４；４４の大きさしか変化させられないので、作業流体のいかなる損失も生じない。すなわち、本発明による装置の、アクティブな動力学的な機能に際して、ポンプ４６はもはやシステムに作業流体を供給する必要がない。これにより、有利には、著しく縮小された構成サイズを備えたポンプの使用が可能となる。これにより、ポンプを直接にシート１４内で使用する可能性も開かれる。図面に示した接続手段２８，３０；４８，５０および容積調節エレメント２４；２６も、その僅かな構成室に基づいて、シート１４内に直接に組み込まれることができ、図１には単に概観のためにシート１４の外側に示してある。したがって、車両への車両シートの接続路は、ニューマチックシステムのための電圧供給路、および場合によってはあり得る通信線路だけに限られている。これにより、組付けコストの著しい低減を伴う、ほとんど自立的なニューマチックシステムが可能となる。

モータ４０；４１の制御は、対応する信号線路５２；５４を介して制御装置５６によって行われる。この制御装置５６は、例えば、ポンプ４６のための制御装置と一緒に構成上のユニット５８内に配置されていてよい。この場合、構成上のユニット５８の制御装置は、例えば、ＣＡＮバス６０を介して、車両の中央の制御装置または車両の別の機能と通信することができる。

本発明によるシステムは同時に、有利には、空気室１０；１２内に形成されている圧力レベルを付加的な圧力センサのコストのかかる使用なしに検知することを可能にする。容積調節エレメント２４；２６内の皿状部３１；３２の行程調節を介して、空気室１０；１２内の圧力変化およびひいては圧力を直接に推量することができる。皿状部の対応する行程調節量は、例えば、ステップモータで容易に検知されることができる。皿状部３１；３２の行程調節のためにスピンドル３８；３９を使用する、図示の実施例の事例では、ホールセンサを介してモータ４０；４１の回転率が、さらに、スピンドルリードを介して皿状部の行程調節量とこれに伴う容積変化量とが、簡単に求められることができ、制御装置５６とＣＡＮバス６０とによって車両監視装置に対して用意されることができる。したがって、空気室１０；１２内の圧力レベルを監視するための別個の圧力センサは設けなくてよい。これにより、本発明によるシステムにおいて著しいコスト削減が得られる。

受容器内の圧力レベルが、各受容器に配属された容積調節エレメント内の容積変化によって変化させられるようになっているニューマチックシステム、特に自動車シートのためのニューマチックシステムの容積可変な少なくとも１つの受容器の圧力レベルを制御および／または調整するための本発明による装置もしくは本発明による方法は、図示の実施例に限定されるものではない。

特に、本装置および本方法は、自動車のシートにおける使用に限定されるものではない。

さらに、本装置は、システムの空気クッションまたは容積調節エレメントまたはこの他の構成部材の、本実施例に示した個数の使用に限定されるものではない。

容積可変な少なくとも１つの受容器の圧力レベルを制御および／または調整するための本発明による装置の実施例の概略的な見取り図である。

符号の説明

１０ 空気クッション、 １２ 空気クッションもしくは空気室、 １４ シート、 １６ バックレスト、 １８ シート領域、 ２０ ヘッドレスト、 ２２ 側面支持部もしくは側面領域、 ２４ 容積調節エレメント、 ２６ 容積調節エレメント、 ２８ 接続管路、 ３０ 接続管路、 ３１ 皿状部、 ３２ 皿状部、 ３４ 部分容積、 ３６ 部分容積、 ３８ スピンドル、 ４０ 電気モータ、 ４１ 電気モータ、 ４２ 調節エレメント、 ４３ 調節エレメント、 ４４ 部分容積、 ４６ 圧送ポンプ、 ４８ 接続管路、 ５０ 接続管路、 ５２ 信号線路、 ５４ 信号線路、 ５６ 制御装置、 ５８ 構成上のユニット、 ６０ ＣＡＮバス

Claims (13)

1. ニューマチックシステムの容積可変な少なくとも１つの受容器（１０，１２）の圧力レベルを制御および／または調整するための装置において、受容器（１０，１２）内の圧力を可逆的に上昇または低下させることを可能にする手段（２４，２６）が設けられていることを特徴とする、圧力レベルを制御および／または調整するための装置。
2. 手段（２４，２６）が、アクティブな少なくとも１つの容積調節エレメント（２４，２６）を有しており、該容積調節エレメント（２４，２６）が、当該装置の、作業流体が供給された容積を変化させることを可能にする、請求項１記載の装置。
3. 前記少なくとも１つの容積調節エレメント（２４，２６）が、モータ（４０，４１）を有しており、該モータ（４０，４１）が、調節エレメント（４２，４３）を駆動するようになっており、該調節エレメント（４２，４３）が、容積調節エレメント（２４，２６）の、作業流体が供給された容積（３３，３４）を、予め設定可能な信号に応じて調節するようになっている、請求項２記載の装置。
4. 受容器（１０，１２）内の圧力が、容積調節エレメント（２４，２６）の調節エレメント（４２，４３）の調節量から求められるようになっている、請求項２または３記載の装置。
5. 調節エレメント（４２，４３）のモータ（４０，４１）が、回転方向反転を伴うモータである、請求項３または４記載の装置。
6. 少なくとも１つの容積調節エレメント（２４，２６）が、該容積調節エレメント（２４，２６）に対応する車両シート（１４）内に配置されている、請求項２から５までのいずれか１項記載の装置。
7. ポンプ（４６）が設けられており、該ポンプ（４６）が、前記少なくとも１つの受容器（１０，１２）内の静力学的な前圧力を調節することを可能にするようになっている、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
8. ポンプ（４６）が、車両シート（１４）内に配置されている、請求項７記載の装置。
9. 少なくとも１つのセンサエレメントが設けられており、該センサエレメントが、着座に関する情報を得、該情報を当該装置のための制御装置に伝送するようになっている、請求項１から８までのいずれか１項記載の装置。
10. 少なくとも請求項１から９までのいずれか１項記載の装置を備えたシート。
11. ニューマチックシステムの容積可変な少なくとも１つの受容器（１０，１２）の圧力レベルを制御および／または調整するための方法において、受容器（１０，１２）内の圧力レベルを、受容器（１０，１２）に配属された容積調節エレメント（２４，２６）内の容積変化によって変化させることを特徴とする、圧力レベルを制御および／または調整するための方法。
12. 受容器（１０，１２）内に形成されている圧力レベルを、この受容器（１０，１２）に配属された少なくとも１つの容積調節エレメント（２４，２６）の調節量を介して検知する、請求項１１記載の方法。
13. 受容器（１０，１２）内に形成されている圧力レベルを、容積調節エレメント（２４，２６）の調節エレメント（４２，４３）を作動させるモータ（４０，４１）の調節行程を介して検知する、請求項１１または１２記載の方法。

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