WO2020245103A1 - Aktuatoreinheit für ein ventil, ventil, ventilbaugruppe und verstellvorrichtung - Google Patents

Aktuatoreinheit für ein ventil, ventil, ventilbaugruppe und verstellvorrichtung Download PDF

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actuating
actuator unit
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Michael Beuschel
Johann Steinberger
Johann Riepl
Stefan Bauer
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Definitions

  • the present invention relates to an actuator unit for a valve, in particular an actuator unit for opening and / or closing a valve opening of a valve for a pneumatic adjustment device of a vehicle seat.
  • the present invention further relates to a valve with such an actuator unit, a valve assembly with such a valve and an adjusting device with such a valve.
  • fluid chambers or chambers that can be filled with a pressure medium, in particular with a gaseous pressure medium such as compressed air.
  • Fluid bubbles as adjusting elements in the area of the seat surface or seat back (together also referred to as seat contact surface).
  • Such fluid chambers can be supplied with the pressure medium via a respective pressure medium line. By filling or emptying a respective fluid chamber with pressure medium, its volume is increased or decreased, so that the properties of the
  • the pressure medium is first generated by a pressure medium source, for example by a compressor or a compressor unit, and guided to a respective fluid chamber in a controlled manner via a suitable valve.
  • a pressure medium source for example by a compressor or a compressor unit
  • actuator units In order to be able to operate such valves, actuator units are usually used which open or close a valve opening of the valve. Actuator units of this type, however, require a certain amount of installation space, which is due to modern vehicle technology (electrical adjustment of the vehicle seats,
  • the object of the present invention is therefore to provide a
  • Actuator unit for opening and / or closing a valve opening of a valve, in particular a valve for a pneumatic adjusting device Vehicle seat to provide. Furthermore, it is an object of the present invention to provide a valve with such an actuator unit, a valve assembly with such a valve, and an adjusting device for adjusting a contour of a seat contact surface of a vehicle seat with such a valve
  • an actuator unit for opening and / or closing a valve opening of a valve for a pneumatic adjustment device of a vehicle seat is created.
  • the actuator unit comprises a circuit board which has a top side which extends in a circuit board plane.
  • the term “printed circuit board” describes a carrier for electronic components that is used for mechanical fastening and electrical connection of the electronic components.
  • PCB level a plane of extension of the PCB.
  • the actuator unit according to the invention further comprises an actuating element which has an actuating section for opening and / or closing the valve opening and a bending section connected to the actuating section.
  • the bending section makes the actuating element flexible.
  • the bending section has a (virtual) pivot point about which the actuating section can be rotated.
  • the actuator unit further comprises an actuator element which has a first end which is mechanically connected to the actuation section and a second end which is mechanically connected to the circuit board.
  • the actuator element is also designed to bend the bending section upon actuation or corresponding control of the actuator element in such a way that the actuation section is moved between a first position for opening the valve opening and a second position for closing the valve opening.
  • the actuation section of the actuator unit is on a first Side with respect to the printed circuit board plane and the bending portion of the actuator unit is arranged on a second side opposite the first side with respect to the printed circuit board plane.
  • the actuating section which is designed to open and / or close the valve opening
  • Bending section which ultimately enables the movement / rotation of the actuating section, are arranged on opposite sides with respect to the plane of the circuit board, on the one hand reduces the overall height of the actuator unit, whereby a space-saving actuator unit and a space-saving valve with such an actuator unit can be created. Since the bending section and the actuating section are also arranged on opposite sides with respect to the plane of the printed circuit board, on the other hand, a high leverage effect for the actuator element can be achieved with a comparatively low overall height. This is despite the low overall height of the actuator unit
  • the actuator unit according to the invention is based on the idea of, on the one hand, minimizing the overall height of the actuator unit in that the actuating element of the actuator unit is arranged partly below and partly above the plane of the circuit board. On the other hand, the actuator force for opening and / or closing the valve opening is increased in that the actuating section and the
  • Bending section are arranged on opposite sides with respect to the guide plate plane. With this arrangement, a comparatively large lever (distance between the actuating section and the bending section measured in a direction perpendicular to the plane of the circuit board) can be created, which leads to a comparatively large leverage with a minimized space requirement.
  • Applying electrical power to the shape memory alloy element is deformable, wherein the first end of the shape memory alloy element is electrically and mechanically connected to the actuating section and the second end of the shape memory alloy element is electrically and mechanically connected to the circuit board. Because the actuator element is designed as a shape memory alloy element, the overall height of the actuator unit can be further reduced.
  • the actuator element or the shape memory alloy element is arranged exclusively or only on the first side with respect to the printed circuit board plane and thus on the side of the actuating section. This has the advantage that the actuator element or
  • Shape memory alloy element can be assembled in a simple manner.
  • the actuator or shape memory alloy element can be mounted on one side of the subassembly consisting of the actuating element, printed circuit board and intermediate element without the
  • Sub-assembly would have to be turned over.
  • the actuating element furthermore has a circuit board fastening section which is arranged on the second side with respect to the circuit board plane and thus on the side of the bending section.
  • This embodiment is characterized by a particularly simplified assembly, since the circuit board can be mounted directly on the circuit board fastening section of the actuating element.
  • the printed circuit board fastening section is preferably electrically and mechanically connected to the printed circuit board.
  • the actuating element furthermore has an end position contacting section which, when making contact with the circuit board, indicates an end position of the actuating section, the
  • the bending section is designed to preload the actuating section in the first position for opening the valve opening or in the second position for closing the valve opening without actuation by the actuator element.
  • the bending section not only has a bending function, but also a restoring function, so that a normally open or normally closed actuator unit with a low overall height can be implemented. This can be achieved, for example, in that the bending section is designed to be rotationally soft compared to the rest of the actuating element (for example by a smaller thickness or recess present in the bending section).
  • the actuator unit also has a
  • the plunger element that is used to seal against a valve seat of the
  • Valve opening is formed, the tappet element with the
  • Actuating portion can be mechanically coupled (for example in the form of a floating bearing) and is arranged such that a longitudinal direction of the plunger element penetrates the circuit board plane or intersects the circuit board plane.
  • the plunger element can be mechanically coupled (for example in the form of a floating bearing) and is arranged such that a longitudinal direction of the plunger element penetrates the circuit board plane or intersects the circuit board plane.
  • the direction of longitudinal extension of the plunger element is essentially (below
  • a substantially 90 ° deflection is achieved between a, for example, horizontally running force flow of the actuator element, which in turn actuates the actuating section, and a, for example, vertically running tappet element, which ultimately opens or closes the valve opening.
  • the 90 ° deflection thus combines a particularly low overall height with a particularly effective deflection of the power flow with a sufficiently large leverage at the same time.
  • the actuating section protrudes beyond a lateral edge of the printed circuit board (viewed in the longitudinal direction of the plane of the printed circuit board).
  • Actuating portion have a recess. In these configurations are the actuating section and the circuit board in the direction of extent of the
  • the actuating section furthermore has a flow guide section which guides a flow flowing out of the valve opening away from the actuator element.
  • the flow guiding section can be designed, for example, as a flow edge in the form of a beveled side edge of the actuating section.
  • the flow flowing out of the valve opening has no or almost no undesirable temperature influence on the actuator element.
  • a valve for a pneumatic adjustment device of a vehicle seat is created.
  • the valve comprises a valve housing, which defines a valve chamber with a valve opening, and an actuator unit according to the first aspect or configurations thereof.
  • a particularly compact valve which is characterized by a low overall height and a large leverage effect, is created.
  • the valve opening divides the
  • Valve chamber into a first area, which is fluidly connected to the surroundings of the valve, and into a second area, which is fluidly connected to a fluid source of the valve.
  • the actuator unit is located in the first area, ie in the area fluidly connected to the surroundings of the valve and thus not in the second area of the valve chamber to which pressure is applied.
  • This has the advantage that no airtight feed-throughs for electrical lines or conductor tracks are required for the actuator element.
  • the actuator unit and the Circuit board not exposed to the increased relative humidity caused by the overpressure. So can be an influence of circumstances
  • a valve assembly for a pneumatic adjustment device of a vehicle seat is created.
  • the valve assembly comprises a first valve according to the second aspect or
  • valve assembly according to the invention is not only distinguished by a particularly low overall height due to the valves according to the first aspect or configurations thereof.
  • actuating element of the first valve and the actuating element of the second valve are designed together or together in one piece in the form of a one-piece actuating element assembly.
  • Valve assembly can be saved.
  • an adjusting device is finally
  • the adjustment device has a fluid bladder for adjusting the contour of the seat contact surface and a valve according to the first aspect or configurations thereof, the
  • Valve opening of the valve is fluidly connected to the fluid bladder.
  • FIG. 1 shows a schematic view of an embodiment of a
  • Adjusting device with a valve according to the invention, which has an actuator unit according to the invention, the actuator unit being shown in a first switching state, 2 shows a schematic view of the actuator unit from FIG. 1, the
  • Actuator unit is shown in a second switching state
  • FIG. 3 shows a schematic detailed view of a further embodiment of the actuator unit according to the invention.
  • FIG. 4 shows a schematic plan view of an embodiment of a
  • FIG. 1 shows a schematic view of an adjusting device 10 according to the invention for adjusting a contour 12 of a seat contact surface 14 of a vehicle seat 16.
  • the vehicle seat 16 has a first fluid chamber or a first fluid bladder 18 and a second one
  • Fluid chamber or a second fluid bladder 20 which by filling and / or emptying to adjust the contour 12 of the seat contact surface 14 of the
  • the adjustment device 10 also has a valve 22 which is fluidly connected to the fluid bladders 18, 20 and to a fluid source 24.
  • the valve 22 has a base element 26, an intermediate element 28 connected to the base element 26 via webs, and a ceiling element 30 connected to the intermediate element 28.
  • a first chamber 32 which is fluidly connected to the fluid source 24, is located between the base element 26 and a central section of the intermediate element 28. The first chamber 32 is acted upon by the pressure medium provided by the fluid source 24, for example compressed air.
  • the intermediate element 28 is designed such that a first fluid passage 34, which is fluidly connected to the first chamber 32, and a second one
  • Fluid passage 36 fluidly connected to the first fluid passage 34 is created.
  • the intermediate element 28 also has webs 38 which extend towards the ceiling element 30 and which delimit a region 40 which is open at the top.
  • the area 40 is covered from above by a blocking element 42 in such a way that the blocking element 42, the webs 38 and the intermediate element 28 have a second Form fluid chamber 44 which is fluidly connected to the first chamber 32 via the first fluid passage 34 and is fluidly connected to a third fluid chamber 46 via the second fluid passage 36.
  • the third fluid chamber 46 forms a fluid connection which is fluidly connected to the first fluid bladder 18.
  • the shut-off element 42 also has a third fluid passage 47, which fluidly connects a fourth fluid chamber 48, which is located between the intermediate element 28 and the ceiling element 30, to the second fluid chamber 44.
  • the ceiling element 30 also has an opening 50 which fluidly connects the fourth fluid chamber 48 to the surroundings of the valve 22.
  • the shut-off element 42 has a sealing element 52, for example in the form of a membrane element, which can be moved between a first position and a second position.
  • the sealing element 52 closes the third fluid passage 47 and opens the first fluid passage 34, whereby pressure medium can flow from the fluid source 24 via the first fluid passage 34 and the second fluid passage 36 into the first fluid bladder 18 for filling the fluid bladder 18, such as through the arrow in FIG. 1 is indicated.
  • the sealing element 52 closes the first fluid passage 34 and opens the third fluid passage 47, as will be described in more detail in connection with FIG.
  • the actuator unit 54 In order to move the sealing element 52 between the first and second positions, there is an actuator unit 54 in the fourth valve chamber 48 of the valve 22.
  • the actuator unit 54 has a printed circuit board 56 with an upper side 58.
  • the top 58 extends in a printed circuit board plane, which is indicated by dashed lines with the reference numeral 60.
  • the actuator unit 54 furthermore has an actuating element 62 which has an actuating section 64 and a bending section 66 connected to the actuating section 64.
  • the bending portion 66 enables the
  • Actuating section 64 is movable by means of bending in the bending section 66.
  • the bending section 66 has a (virtual) pivot point about which the actuating section 64 can rotate.
  • the actuator unit 54 also has an actuator element 68, the first end 70 of which is mechanically (and possibly electrically) connected to the actuating section 64 of the
  • Actuating element 62 is connected and the second end 72 of which is mechanically (and possibly electrically) connected to the circuit board 56.
  • the actuator element 68 is in the form of a
  • Shape memory alloy element 681 in particular in the form of a
  • Shape memory alloy element 681 can be deformed, in particular shortened, when subjected to electrical power.
  • the first end 70 of the shape memory alloy element 681 is mechanically and electrically connected to the actuating section 64 and the second end 72 of the shape memory alloy element 681 is mechanically and electrically connected to the circuit board 56.
  • the actuating section 64 can move around the bending section 66 or around its virtual pivot point. rotate. In the specific example of FIG. 1, the actuating section 64 rotates clockwise about the virtual pivot point of the
  • Actuator element 68 is only an example. It is of course conceivable that other variable-length actuator elements than the one described
  • Shape memory alloy member 681 can be used to move the operating portion.
  • the actuator element 68 could also be designed as a hot wire or as an electroactive polymer.
  • Shape memory alloy element 681 with electric power highlights that
  • Actuating element from the sealing element 52 so that the sealing element 52 e.g. due to its intrinsic bias
  • the sealing element 52 can release the first fluid passage 34 and pressure medium can flow from the fluid source 24 into the first fluid bladder 18 for filling the fluid bladder 18.
  • the particular embodiment of the actuator unit 54 consists in that the actuating element 62 is arranged partly below and partly above the circuit board 56. More specifically, the operating portion 64 and the bending portion 66 are on two opposite sides with respect to FIG.
  • Circuit board level 60 arranged. As can be seen in the specific example of FIG. 1, the actuating section 64 is above the
  • actuating section 64 and the bending section 66 are arranged on opposite sides 601, 602 with respect to the circuit board plane 60, a comparatively large lever H can be achieved for a given overall height of the actuator unit 54. As a result, with a predetermined actuator force that is generated by the actuator element 68 or the
  • Shape memory alloy element 681 is exerted on the actuating section 64, a comparatively large actuating force can be exerted by the actuating section 64 on the sealing element 52.
  • the actuator unit 54 can therefore provide a comparatively large actuating force, for example for moving the sealing element 52, with a relatively low overall height.
  • a large lever H also enables the required stroke on the actuating section 64 or on the plunger element 80 with the smallest possible angle of rotation
  • Actuating element 62 to show.
  • a small angle of rotation prevents damage to the actuator element 68 at both ends 70 and 72 due to excessive kinking at the connection points to the actuating element 62 and to the printed circuit board 56.
  • the actuator element 68 or the shape memory alloy element 681 is located exclusively on the first side with respect to the circuit board plane 60. In other words, the actuator element 68 is located exclusively on the side on which the actuating section 64 is also located. This creates the most linear power flow possible, which is also largely perpendicular to the The direction of movement of the actuating section 64 takes place, exerted by the actuator element 68 on the actuating section 64.
  • the actuating element 62 also has a circuit board fastening section 74 which is connected electrically and mechanically to the circuit board 56.
  • the circuit board mounting section 74 is located on the same side as the bending section 66. This has the advantage that when assembling the actuator unit 54 or when assembling the valve 22, the actuating element 62 can first be mounted and then the circuit board 56 on the actuating element 62 is mounted.
  • the actuating element 62 also has an end position contacting section 76 which specifies an end position of the actuating section 64. As in FIG 1
  • the shape memory alloy element 681 is prevented from being excessively heated and possibly damaged.
  • the end position contacting section 76 is also located below the printed circuit board or on the same side as the bending section 66. This in turn has assembly advantages, since during assembly initially the
  • Actuating element 62 and then the printed circuit board 56 can each be mounted on the intermediate element 28 by a simple straight-line joining movement.
  • the actuating section 64 projects beyond a lateral edge of the circuit board 56.
  • the side edge of the circuit board 56 is shown in Figure 1 with the reference numeral 78 and marks the edge of the
  • Circuit board 56 which marks the end of circuit board 56 in the direction of extent of circuit board plane 60. Since the actuation section 64 projects beyond the lateral edge 78 of the circuit board 56, the actuation section 64 and the circuit board 56 are arranged next to one another (in the direction of longitudinal extent of the circuit board plane 60). On the one hand, this has the advantage that the actuator unit 54 has an even more compact design. On the other hand, this saves installation space and material for the printed circuit board 56. In an embodiment of the actuator unit 54 according to the invention, not shown in FIG. 1, the Circuit board 56 also have a recess in the area of the actuating section 54, for example.
  • Sealing element 52 are actuated so that either the first
  • Fluid passage 34 or the third fluid passage 47 is open or closed.
  • the actuator unit 54 has a plunger element 80 that can be coupled to the actuation section 64.
  • the plunger element can be coupled to the sealing element 52 on the one hand and to the actuating section 64 on the other hand, for example in the form of a floating bearing.
  • the plunger element 80 provides a mechanical connection between the actuating element 64 and the
  • the plunger element 80 extends in a
  • Circuit board level 60 runs. In other words it permeates
  • 90 ° deflection has the advantage that a relatively large actuating force can be exerted on the sealing element 52 despite the relatively low overall height.
  • the plunger element 80 is integrated, so that the plunger element 80 is designed to bear against a valve seat of the first fluid passage 34 in a sealing manner.
  • the adjusting device 10 has a further valve 220 which is structurally identical to the valve 22 already mentioned.
  • the valve 220 is used to fill or empty the second fluid bladder 20.
  • valve 220 as well as the valve 22 are used for purposes other than filling or emptying the fluid bladders 18, 20.
  • the valves 22 and 220 can be pneumatically connected in series with a modified intermediate element 28 by connecting the first fluid passage 340 of the valve 220 to the pressure supply (fluid source 24), the The first fluid passage 34 of the valve 22 with the third fluid chamber 46 and the two second fluid passages 36 and 360 are connected to one another. In this way, a 3/3 valve is created from the two valves 22 and 220.
  • FIG. 2 which in turn shows the valve 22 from FIG. In contrast to FIG. 1, however, the actuator unit 54 is shown in FIG. 2 in a second switching state. In this second switching state, the sealing element 52 seals the first fluid passage 34 and the sealing element 52 is the third
  • Fluid passage 47 free.
  • a pressure medium located in the fluid bladder 18 can consequently via the third fluid chamber 46, the second fluid passage 36 and the third fluid passage 47 from the fluid bladder 18 into the fourth valve chamber 48 and from there via the opening 50 to the surroundings of the Flow valve 22.
  • the bladder 18 can be emptied, which is indicated schematically by the flow arrows.
  • the bending portion 66 is designed such that the actuating portion 64 in the direction of the second switching state
  • Actuator unit 54 is biased.
  • the actuating section 64 can move the plunger element 80 in the direction of the first fluid passage 34, as a result of which the sealing element 52 closes the first fluid passage 34 or opens the third fluid passage 47.
  • the third fluid passage 47 can generally also be viewed as a valve opening of the valve 22, the valve opening dividing a valve chamber formed by the intermediate element 28 and the cover element 30 into a first area (fourth fluid chamber 48) and a second area (second fluid chamber 44) .
  • the bend section 66 is thus of this type designed that the actuating section 64 is pretensioned by the bending section 66 in a first position for opening the valve opening 47.
  • Shape memory alloy element 681 reversed so that the
  • Shape memory alloy element 681 resumes its original shape.
  • the pretensioned actuation section 64 can now move without actuation by the shape memory alloy element 681 in the direction of the plunger element 80, which in turn the sealing element 52 in the direction of the first
  • Fluid passage 34 is moved, whereby the first fluid passage 34 is closed and the third fluid passage 47 is opened. If another actuator element 68 is used instead of the shape memory alloy element 681, this occurs
  • FIG. 3 shows a schematic detailed view of a further embodiment of the actuator unit 54 from FIGS. 1 and 2.
  • the actuating section 64 has a
  • the flow guide section 84 has the task of, in the second position of the actuator unit 54, i. H. in the position of the actuator unit 54 in which the fluid bladder 18 is emptied, to divert a flow flowing out of the third fluid passage 47 away from the actuator element 68 or the shape memory alloy element 681. This is indicated schematically by flow arrows.
  • the flow guide section 84 can be, for example, a flow edge in the form of a beveled side edge of the actuation section 64. The advantage of the flow guide section 84 is that, particularly when using the
  • Shape memory alloy element 681 as actuator element 68 the flow flowing out of the third fluid passage 47 does not cause any undesired cooling in the shape memory alloy element 681.
  • the flow guiding section 84 can have other expedient configurations which divert a flow that may flow out of the third fluid passage 47 away from the actuator element 68.
  • FIG. 4 shows a schematic top view of a valve assembly 86 for the adjusting device 10.
  • the valve assembly 86 consists of several valves, each one
  • valve assembly 86 has a first valve 22, a second valve 220, a third valve 320 and a fourth valve 420, which are all structurally identical.
  • Valve assembly 86 is characterized in that the actuation element 62 of the valve 22 and a corresponding actuation element 620 of the valve 220 are designed in one piece in the form of a one-piece actuation element assembly 500.
  • the respective actuating elements of the respective valves 22, 220, 320, 420 can be produced in a common processing step, whereby time and costs can be saved.
  • valve assemblies with a different number of valves can be manufactured inexpensively and efficiently.
  • Actuator unit 54 according to the invention or the valves 22, 220, 320, 420 according to the invention (as well as the valve assembly 86) can be used for other purposes, such as the above-described interconnection of two valves to form a 3/3 valve.

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Abstract

Es ist eine Aktuatoreinheit (54) zum Öffnen und/oder Schließen einer Ventilöffnung (47) eines Ventils (22, 220, 320, 420) für eine pneumatische Verstelleinrichtung (10) eines Fahrzeugsitzes (16) offenbart. Die Aktuatoreinheit (54) umfasst eine Leiterplatte (56), die eine Oberseite (58) aufweist, die sich in einer Leiterplattenebene (60) erstreckt, ein Betätigungselement (62), das einen Betätigungsabschnitt (64) zum Öffnen und/oder Schließen der Ventilöffnung (47) und einen mit dem Betätigungsabschnitt (64) verbundenen Biegeabschnitt (66) aufweist, und ein Aktuatorelement (68), das ein erstes Ende (70), das mechanisch mit dem Betätigungsabschnitt (64) verbunden ist, und ein zweites Ende (72), das mechanisch mit der Leiterplatte (56) verbunden ist, aufweist, wobei das Aktuatorelement (68) dazu ausgebildet ist, bei Betätigung desselben den Biegeabschnitt (66) derart zu biegen, dass der Betätigungsabschnitt (64) zwischen einer ersten Stellung zum Öffnen der Ventilöffnung (47) und einer zweiten Stellung zum Schließen der Ventilöffnung (47) bewegt wird. Der Betätigungsabschnitt (64) ist dabei auf einer ersten Seite (601) bezüglich der Leiterplattenebene (60) angeordnet und der Biegeabschnitt (66) ist auf einer zu der ersten Seite (601) gegenüberliegenden zweiten Seite (602) bezüglich der Leiterplattenebene (60) angeordnet.

Description

Beschreibung
Aktuatoreinheit für ein Ventil, Ventil, Ventilbaugruppe und Verstellvorrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aktuatoreinheit für ein Ventil, insbesondere eine Aktuatoreinheit zum Öffnen und/oder Schließen einer Ventilöffnung eines Ventils für eine pneumatische Verstelleinrichtung eines Fahrzeugsitzes. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Ventil mit einer derartigen Aktuatoreinheit, eine Ventilbaugruppe mit einem derartigen Ventil sowie eine Verstellvorrichtung mit einem derartigen Ventil.
In modernen Fahrzeugsitzen befinden sich mit einem Druckmittel, insbesondere mit einem gasförmigen Druckmittel, wie Druckluft, befüllbare Fluidkammern bzw.
Fluidblasen als Stellelemente im Bereich der Sitzfläche bzw. Sitzlehne (zusammen auch als Sitzanlagefläche bezeichnet). Derartige Fluidkammern können über eine jeweilige Druckmittelleitung mit dem Druckmittel versorgt werden. Durch das Befüllen bzw. Entleeren einer jeweiligen Fluidkammer mit Druckmittel wird deren Volumen vergrößert bzw. verkleinert, sodass die Eigenschaften der
Sitzanlagefläche, insbesondere deren Kontur, verändert werden können. Zur Befüllung der jeweiligen Fluidkammer mit Druckmittel wird das Druckmittel zunächst von einer Druckmittelquelle beispielsweise von einem Kompressor bzw. einer Verdichtereinheit erzeugt und über ein geeignetes Ventil zu einer jeweiligen Fluidkammer gesteuert geführt.
Um derartige Ventile betätigen zu können, werden üblicherweise Aktuatoreinheiten verwendet, die eine Ventilöffnung des Ventils öffnen bzw. schließen. Derartige Aktuatoreinheiten benötigen allerdings einen gewissen Bauraum, der aufgrund der modernen Fahrzeugtechnik (elektrische Verstellung der Fahrzeugsitze,
Sicherheitseinrichtungen, etc.) jedoch häufig limitiert ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine möglichst kompakte
Aktuatoreinheit zum Öffnen und/oder Schließen einer Ventilöffnung eines Ventils, insbesondere eines Ventils für eine pneumatische Verstelleinrichtung eines Fahrzeugsitzes, bereitzustellen. Ferner ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ventil mit einer derartigen Aktuatoreinheit, eine Ventilbaugruppe mit einem derartigen Ventil, sowie eine Verstellvorrichtung zum Verstellen einer Kontur einer Sitzanlagefläche eines Fahrzeugsitzes mit einem derartigen Ventil
bereitzustellen.
Diese Aufgaben werden durch eine Aktuatoreinheit gemäß dem Patentanspruch 1 , ein Ventil gemäß dem Patentanspruch 11 , eine Ventilbaugruppe gemäß dem Patentanspruch 13 und eine Verstellvorrichtung gemäß dem Patentanspruch 14 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Aktuatoreinheit zum Öffnen und/oder Schließen einer Ventilöffnung eines Ventils für eine pneumatische Verstelleinrichtung eines Fahrzeugsitzes geschaffen. Die
Aktuatoreinheit umfasst eine Leiterplatte, die eine Oberseite aufweist, die sich in einer Leiterplattenebene erstreckt. Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung beschreibt die Bezeichnung„Leiterplatte“ einen Träger für elektronische Bauteile, der zur mechanischen Befestigung und elektrischen Anbindung der elektronischen Bauteile dient. Im Rahmen dieser Offenbarung bezeichnet der Begriff
„Leiterplattenebene“ eine Erstreckungsebene der Leiterplatte. Die
erfindungsgemäße Aktuatoreinheit umfasst weiter ein Betätigungselement, das einen Betätigungsabschnitt zum Öffnen und/oder Schließen der Ventilöffnung und einen mit dem Betätigungsabschnitt verbundenen Biegeabschnitt aufweist. Der Biegeabschnitt macht das Betätigungselement biegsam. Beispielsweise weist der Biegeabschnitt einen (virtuellen) Drehpunkt auf, um den der Betätigungsabschnitt drehbar ist. Ferner umfasst die Aktuatoreinheit ein Aktuatorelement, das ein erstes Ende, das mechanisch mit dem Betätigungsabschnitt verbunden ist, und ein zweites Ende, das mechanisch mit der Leiterplatte verbunden ist, aufweist. Das Aktuatorelement ist ferner dazu ausgebildet, bei Betätigung bzw. entsprechender Ansteuerung des Aktuatorelements den Biegeabschnitt derart zu biegen, dass der Betätigungsabschnitt zwischen einer ersten Stellung zum Öffnen der Ventilöffnung und einer zweiten Stellung zum Schließen der Ventilöffnung bewegt wird.
Erfindungsgemäß ist der Betätigungsabschnitt der Aktuatoreinheit auf einer ersten Seite bezüglich der Leiterplattenebene angeordnet und ist der Biegeabschnitt der Aktuatoreinheit auf einer zu der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite bezüglich der Leiterplattenebene angeordnet.
Da in der erfindungsgemäßen Aktuatoreinheit der Betätigungsabschnitt, der zum Öffnen und/oder Schließen der Ventilöffnung ausgebildet ist, und der
Biegeabschnitt, der letztlich die Bewegung/Drehung des Betätigungsabschnitts ermöglicht, auf gegenüberliegenden Seiten bezüglich der Leiterplattenebene angeordnet sind, verringert sich einerseits die Bauhöhe der Aktuatoreinheit, wodurch eine platzsparende Aktuatoreinheit sowie ein platzsparendes Ventil mit einer derartigen Aktuatoreinheit geschaffen werden kann. Indem ferner der Biegeabschnitt und der Betätigungsabschnitt auf gegenüberliegenden Seiten bzgl. der Leiterplatteebene angeordnet sind, kann andererseits bei vergleichsweise geringer Bauhöhe eine hohe Hebelwirkung für das Aktuatorelement erreicht werden. Dadurch wird trotz geringer Bauhöhe der Aktuatoreinheit eine
vergleichsweise hohe Aktuatorkraft/Betätigungskraft zum Öffnen und/oder
Schließen der Ventilöffnung erzeugt.
Die erfindungsgemäße Aktuatoreinheit beruht auf der Idee, einerseits die Bauhöhe der Aktuatoreinheit dadurch zu minimieren, dass das Betätigungselement der Aktuatoreinheit teilweise unterhalb und teilweise oberhalb der Leiterplattenebene angeordnet ist. Andererseits wird die Aktuatorkraft zum Öffnen und/oder Schließen der Ventilöffnung dadurch erhöht, dass der Betätigungsabschnitt und der
Biegeabschnitt auf gegenüberliegenden Seiten bzgl. der Leitplattenebene angeordnet sind. Durch diese Anordnung kann ein vergleichsweiser großer Hebel (Abstand zwischen Betätigungsabschnitt und Biegeabschnitt gemessen in einer Richtung senkrecht zur Leiterplattenebene) geschaffen werden, der zu einer vergleichsweisen großen Hebelübersetzung bei minimiertem Platzbedarf führt.
In einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Aktuatoreinheit weist das
Aktuatorelement ein Formgedächtnislegierungselement auf, das durch
Beaufschlagen des Formgedächtnislegierungselements mit elektrischer Leistung verformbar ist, wobei das erste Ende des Formgedächtnislegierungselements elektrisch und mechanisch mit dem Betätigungsabschnitt und das zweite Ende des Formgedächtnislegierungselements elektrisch und mechanisch mit der Leiterplatte verbunden ist. Indem das Aktuatorelement als Formgedächtnislegierungselement ausgebildet ist, kann die Bauhöhe der Aktuatoreinheit weiter reduziert werden.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist das Aktuatorelement bzw. das Formgedächtnislegierungselement ausschließlich bzw. nur auf der ersten Seite bezüglich der Leiterplattenebene und damit auf der Seite des Betätigungsabschnitts angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass das Aktuatorelement bzw.
Formgedächtnislegierungselement auf einfache Weise montiert werden kann. Insbesondere kann das Aktuator- bzw. Formgedächtnislegierungselement von einer Seite der aus Betätigungselement, Leiterplatte und Zwischenelement bestehenden Teilbaugruppe auf dieser montiert werden, ohne dass die
Teilbaugruppe dabei gewendet werden müsste.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist das Betätigungselement ferner einen Leiterplattenbefestigungsabschnitt auf, der auf der zweiten Seite bezüglich der Leiterplattenebene und damit auf der Seite des Biegeabschnitts angeordnet ist. Diese Ausgestaltung zeichnet sich durch eine besonders vereinfachte Montage aus, da die Leiterplatte direkt auf den Leiterplattenbefestigungsabschnitt des Betätigungselements montiert werden kann. Der Leiterplattenbefestigungsabschnitt ist dabei vorzugsweise elektrisch und mechanisch mit der Leiterplatte verbunden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist das Betätigungselement ferner einen Endlagenkontaktierungsabschnitt auf, der bei Kontaktierung mit der Leiterplatte eine Endlage des Betätigungsabschnitts angibt, wobei der
Endlagenkontaktierungsabschnitt auf der zweiten Seite bezüglich der
Leiterplattenebene und damit auf der Seite des Biegeabschnitts angeordnet ist. Durch diese Ausgestaltung wird erreicht, dass zunächst das Biegeelement und dann die Leiterplatte auf dem Zwischenelement jeweils durch eine einfache geradlinige Fügebewegung montiert werden können. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist der Biegeabschnitt dazu eingerichtet, ohne Betätigung durch das Aktuatorelement den Betätigungsabschnitt in der ersten Stellung zum Öffnen der Ventilöffnung oder in der zweiten Stellung zum Schließen der Ventilöffnung vorzuspannen. In dieser Ausgestaltung hat der Biegeabschnitt nicht nur eine Biegefunktion, sondern auch eine Rückstellfunktion, sodass sich eine normal-offene oder normal-geschlossene Aktuatoreinheit mit geringer Bauhöhe realisieren lässt. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass der Biegeabschnitt im Vergleich zum restlichen Betätigungselement drehweich (bspw. durch eine im Biegeabschnitt vorhandene geringere Dicke oder Ausnehmung) ausgebildet ist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist die Aktuatoreinheit ferner ein
Stößelelement auf, das zum dichtenden Anliegen an einem Ventilsitz der
Ventilöffnung ausgebildet ist, wobei das Stößelelement mit dem
Betätigungsabschnitt mechanisch koppelbar ist (beispielsweise in Form eines Loslagers) und derart angeordnet ist, dass eine Längserstreckungsrichtung des Stößelelements die Leiterplattenebene durchdringt bzw. die Leiterplattenebene schneidet. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist dabei die
Längserstreckungsrichtung des Stößelelements im Wesentlichen (unter
Berücksichtigung von Fehlertoleranzen bei der Herstellung bzw. bei der Montage) senkrecht zur Leiterplattenebene. Durch diese besonders bevorzugte
Ausgestaltung wird eine im Wesentlichen 90°-Umlenkung zwischen einem beispielsweise horizontal verlaufenden Kraftfluss des Aktuatorelements, das seinerseits den Betätigungsabschnitt betätigt, und einem beispielsweise vertikal verlaufenden Stößelelement, das letztlich die Ventilöffnung öffnet bzw. schließt, erreicht. Die 90°-Umlenkung vereint damit eine besonders geringe Bauhöhe mit einer besonders effektiven Umlenkung des Kraftflusses bei gleichzeitig ausreichend großer Hebelübersetzung.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ragt der Betätigungsabschnitt über einen seitlichen Rand der Leiterplatte (betrachtet in Längserstreckungsrichtung der Leiterplattenebene) hinaus. Alternativ kann die Leiterplatte im Bereich des
Betätigungsabschnitts eine Aussparung aufweisen. In diesen Ausgestaltungen sind der Betätigungsabschnitt und die Leiterplatte in Erstreckungsrichtung der
Leiterplattenebene nebeneinander angeordnet, wodurch die Aktuatoreinheit eine noch kompaktere Bauform aufweist und zusätzlich Material bei der Herstellung der Leiterplatte eingespart werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist der Betätigungsabschnitt ferner einen Strömungsführungsabschnitt auf, der eine aus der Ventilöffnung ausströmende Strömung von dem Aktuatorelement wegleitet. Ein derartiger
Strömungsführungsabschnitt kann beispielsweise als Strömungskante in Form eines abgeschrägten Seitenrands des Betätigungsabschnitts ausgebildet sein. Der Vorteil bei dieser Ausgestaltung besteht darin, dass insbesondere bei der
Verwendung eines temperaturempfindlichen Aktuatorelements wie beispielsweise einem Formgedächtnislegierungselement, die aus der Ventilöffnung ausströmende Strömung keinen oder nahezu keinen unerwünschten Temperatureinfluss auf das Aktuatorelement nimmt.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ventil für eine pneumatische Verstelleinrichtung eines Fahrzeugsitzes geschaffen. Das Ventil umfasst ein Ventilgehäuse, das eine Ventilkammer mit einer Ventilöffnung definiert, sowie eine Aktuatoreinheit gemäß dem ersten Aspekt bzw. Ausgestaltungen davon. Mit dem erfindungsgemäßen Ventil wird ein besonders kompaktes Ventil, das sich durch eine geringe Bauhöhe und einer großen Hebelwirkung auszeichnet, geschaffen.
Gemäß einer Ausgestaltung des Ventils unterteilt die Ventilöffnung die
Ventilkammer in einen ersten Bereich, der mit einer Umgebung des Ventils fluidmäßig verbunden ist, und in einen zweiten Bereich, der mit einer Fluidquelle des Ventils fluidmäßig verbunden ist. Bei dem erfindungsgemäßen Ventil befindet sich die Aktuatoreinheit im ersten Bereich, d. h. in dem mit der Umgebung des Ventils fluidmäßig verbundenen Bereich und damit nicht in dem mit Druck beaufschlagten zweiten Bereich der Ventilkammer. Dies hat den Vorteil, dass keine luftdichten Durchführungen von elektrischen Leitungen bzw. Leiterbahnen für das Aktuatorelement erforderlich sind. Zudem sind die Aktuatoreinheit und die Leiterplatte nicht der infolge des Überdrucks auftretenden erhöhten relativen Luftfeuchtigkeit ausgesetzt. So kann ein Einfluss von unter Umständen
auftretenden Kondensationseffekten auf das Aktuatorelement und/oder die
Leiterplatte vermieden werden.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Ventilbaugruppe für eine pneumatische Verstelleinrichtung eines Fahrzeugsitzes geschaffen. Die Ventilbaugruppe umfasst ein erstes Ventil gemäß dem zweiten Aspekt bzw.
Ausgestaltungen davon sowie ein zweites Ventil gemäß dem zweiten Aspekt bzw. Ausgestaltungen davon, wobei das Betätigungselement des ersten Ventils und das Betätigungselement des zweiten Ventils gemeinsam bzw. zusammen einstückig in Form einer einstückigen Betätigungselementbaugruppe ausgebildet sind. Die erfindungsgemäße Ventilbaugruppe zeichnet sich aufgrund der Ventile gemäß dem ersten Aspekt bzw. Ausgestaltungen davon nicht nur durch eine besonders geringe Bauhöhe aus. Zusätzlich können durch die Verwendung einer
Betätigungselementbaugruppe Material und Zeit bei der Herstellung der
Ventilbaugruppe eingespart werden.
Gemäß einem vierten Aspekt wird schließlich eine Verstellvorrichtung,
insbesondere pneumatische Verstellvorrichtung, zum Verstellen einer Kontur einer Sitzanlagefläche eines Fahrzeugsitzes geschaffen. Die Verstellvorrichtung weist eine Fluidblase zum Verstellen der Kontur der Sitzanlagefläche sowie ein Ventil gemäß dem ersten Aspekt bzw. Ausgestaltungen davon auf, wobei die
Ventilöffnung des Ventils fluidmäßig mit der Fluidblase verbunden ist.
Weitere Merkmale und Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden dem
Fachmann durch Ausüben der vorliegenden Lehre und Betrachten der beiliegenden Zeichnungen ersichtlich. Es zeigen:
FIG 1 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Ventil, das eine erfindungsgemäße Aktuatoreinheit aufweist, wobei die Aktuatoreinheit in einem ersten Schaltzustand gezeigt ist, FIG 2 eine schematische Ansicht der Aktuatoreinheit von FIG 1 , wobei die
Aktuatoreinheit in einem zweiten Schaltzustand gezeigt ist,
FIG 3 eine schematische Detailansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Aktuatoreinheit und
FIG 4 eine schematische Draufsicht einer Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Ventilbaugruppe.
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Es sei zunächst auf FIG 1 verwiesen, die eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung 10 zum Verstellen einer Kontur 12 einer Sitzanlagefläche 14 eines Fahrzeugsitzes 16 zeigt. Der Fahrzeugsitz 16 weist dabei eine erste Fluidkammer bzw. eine erste Fluidblase 18 sowie eine zweite
Fluidkammer bzw. eine zweite Fluidblase 20 auf, die durch Befüllen und/oder Entleeren zum Verstellen der Kontur 12 der Sitzanlagefläche 14 des
Fahrzeugsitzes 16 dienen. Die Verstellvorrichtung 10 weist ferner ein Ventil 22 auf, das fluidmäßig mit den Fluidblasen 18, 20 sowie mit einer Fluidquelle 24 verbunden ist.
Das Ventil 22 weist ein Bodenelement 26, ein mit dem Bodenelement 26 über Stege verbundenes Zwischenelement 28 sowie ein mit dem Zwischenelement 28 verbundenes Deckenelement 30 auf. Zwischen dem Bodenelement 26 und einem Mittenabschnitt des Zwischenelements 28 befindet sich eine erste Kammer 32, die fluidmäßig mit der Fluidquelle 24 verbunden ist. Die erste Kammer 32 ist mit dem von der Fluidquelle 24 bereitgestellten Druckmittel, beispielsweise Druckluft, beaufschlagt.
Das Zwischenelement 28 ist derart ausgebildet, dass ein erster Fluiddurchgang 34, der fluidmäßig mit der ersten Kammer 32 verbunden ist, sowie ein zweiter
Fluiddurchgang 36, der fluidmäßig mit dem ersten Fluiddurchgang 34 verbunden ist, geschaffen wird. Das Zwischenelement 28 weist ferner sich zum Deckenelement 30 erstreckende Stege 38 auf, die einen nach oben hin offenen Bereich 40 begrenzen. Der Bereich 40 wird über ein Absperrelement 42 von oben derart abgedeckt, dass das Absperrelement 42, die Stege 38 und das Zwischenelement 28 eine zweite Fluidkammer 44 bilden, die über den ersten Fluiddurchgang 34 fluidmäßig mit der ersten Kammer 32 verbunden ist und über den zweiten Fluiddurchgang 36 fluidmäßig mit einer dritten Fluidkammer 46 verbunden ist. Die dritte Fluidkammer 46 bildet einen Fluidanschluss, der fluidmäßig mit der ersten Fluidblase 18 verbunden ist.
Das Absperrelement 42 weist ferner einen dritten Fluiddurchgang 47 auf, der eine vierte Fluidkammer 48, die sich zwischen dem Zwischenelement 28 und dem Deckenelement 30 befindet, fluidmäßig mit der zweiten Fluidkammer 44 verbindet.
Das Deckenelement 30 weist ferner eine Öffnung 50 auf, die die vierte Fluidkammer 48 mit der Umgebung des Ventils 22 fluidmäßig verbindet.
Das Absperrelement 42 weist ein Dichtelement 52 beispielsweise in Form eines Membranelements auf, das zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung bewegbar ist. In einer ersten Stellung verschließt das Dichtelement 52 den dritten Fluiddurchgang 47 und öffnet den ersten Fluiddurchgang 34, wodurch Druckmittel von der Fluidquelle 24 über den ersten Fluiddurchgang 34 und den zweiten Fluiddurchgang 36 in die erste Fluidblase 18 zum Befüllen der Fluidblase 18 strömen kann, wie durch den Pfeil in FIG 1 angedeutet ist. In einer zweiten Stellung verschließt das Dichtelement 52 den ersten Fluiddurchgang 34 und öffnet den dritten Fluiddurchgang 47, wie näher in Zusammenhang mit FIG 2 beschrieben wird.
Da das Dichtelemente 52 in der ersten Stellung den dritten Fluiddurchgang 47 schließt, kann kein Druckmittel in die vierte Ventilkammer 48 strömen, sodass die vierte Ventilkammer 48 nicht mit Druck beaufschlagt ist.
Um das Dichtelement 52 zwischen der ersten und zweiten Stellung zu bewegen, befindet sich in der vierten Ventilkammer 48 des Ventils 22 eine Aktuatoreinheit 54. Die Aktuatoreinheit 54 weist eine Leiterplatte 56 mit einer Oberseite 58 auf. Die Oberseite 58 erstreckt sich in einer Leiterplattenebene, die gestrichelt mit dem Bezugszeichen 60 angedeutet ist.
Die Aktuatoreinheit 54 weist ferner ein Betätigungselement 62 auf, das einen Betätigungsabschnitt 64 und einen mit dem Betätigungsabschnitt 64 verbundenen Biegeabschnitt 66 aufweist. Der Biegeabschnitt 66 ermöglicht es, dass der
Betätigungsabschnitt 64 mittels Biegung im Biegeabschnitt 66 bewegbar ist. Der Biegeabschnitt 66 weist hierfür einen (virtuellen) Drehpunkt auf, um den sich der Betätigungsabschnitt 64 drehen kann.
Die Aktuatoreinheit 54 weist ferner ein Aktuatorelement 68 auf, dessen erstes Ende 70 mechanisch (und ggf. elektrisch) mit dem Betätigungsabschnitt 64 des
Betätigungselements 62 verbunden ist und dessen zweites Ende 72 mechanisch (und ggf. elektrisch) mit der Leiterplatte 56 verbunden ist.
Im konkreten Beispiel von FIG 1 ist das Aktuatorelement 68 in Form eines
Formgedächtnislegierungselements 681 , insbesondere in Form eines
Formgedächtnislegierungsdrahts, ausgebildet. Das
Formgedächtnislegierungselement 681 kann sich bei Beaufschlagung mit elektrischer Leistung verformen, insbesondere verkürzen. In diesem konkreten Beispiel ist das erste Ende 70 des Formgedächtnislegierungselements 681 mechanisch und elektrisch mit dem Betätigungsabschnitt 64 verbunden und ist das zweite Ende 72 des Formgedächtnislegierungselements 681 mechanisch und elektrisch mit der Leiterplatte 56 verbunden.
Da das erste Ende 70 des Formgedächtnislegierungselements 681 mechanisch und elektrisch mit dem Betätigungsabschnitt 64 verbunden ist, kann sich bei Beaufschlagung des Formgedächtnislegierungselements 681 mit elektrischer Leistung aufgrund der Verkürzung des Formgedächtnislegierungselements 681 der Betätigungsabschnitt 64 um den Biegeabschnitt 66 bzw. um dessen virtuellen Drehpunkt bewegen bzw. drehen. Im konkreten Beispiel von FIG 1 dreht sich der Betätigungsabschnitt 64 im Uhrzeigersinn um den virtuellen Drehpunkt des
Biegeabschnitts 66, wenn das Formgedächtnislegierungselement 681
beispielsweise mit elektrischer Leistung beaufschlagt wird.
Die Verwendung eines Formgedächtnislegierungselements 681 als
Aktuatorelement 68 ist lediglich exemplarisch. Selbstverständlich ist es denkbar, dass andere längenveränderliche Aktuatorelemente als das beschriebene
Formgedächtnislegierungselement 681 zum Bewegen des Betätigungsabschnitts verwendet werden können. Zum Beispiel könnte das Aktuatorelement 68 auch als Hitzdraht oder als elektroaktives Polymer ausgeführt werden.
Bei Betätigung des Aktuatorelements 68 bzw. bei Beaufschlagung des
Formgedächtnislegierungselements 681 mit elektrischer Leistung hebt das
Betätigungselement vom Dichtelement 52 ab, sodass das Dichtelement 52 (bspw. aufgrund dessen Eigenvorspannung) den ersten Fluiddurchgang 34 freigeben kann und Druckmittel von der Fluidquelle 24 in die erste Fluidblase 18 zum Befüllen der Fluidblase 18 strömen kann.
Die besondere Ausgestaltung der Aktuatoreinheit 54 besteht nun darin, dass das Betätigungselement 62 teilweise unterhalb und teilweise oberhalb der Leiterplatte 56 angeordnet ist. Genauer gesagt, sind der Betätigungsabschnitt 64 und der Biegeabschnitt 66 auf zwei gegenüberliegenden Seiten bezüglich der
Leiterplattenebene 60 angeordnet. Wie im konkreten Beispiel von FIG 1 zu erkennen ist, ist beispielsweise der Betätigungsabschnitt 64 oberhalb der
Leiterplatte 56 bzw. auf einer ersten Seite 601 bezüglich der Leiterplattenebene 60 angeordnet und ist der Biegeabschnitt 66, der den virtuellen Drehpunkt aufweist, unterhalb der Leiterplatte 56 bzw. auf einer zu der ersten Seite 601
gegenüberliegenden zweiten Seite 602 bezüglich der Leiterplattenebene 60 angeordnet.
Dadurch, dass der Betätigungsabschnitt 64 und der Biegeabschnitt 66 auf gegenüberliegenden Seiten 601 , 602 bezüglich der Leiterplattenebene 60 angeordnet sind, kann bei einer gegebenen Bauhöhe der Aktuatoreinheit 54 ein vergleichsweise großer Hebel H erreicht werden. Dadurch kann bei einer vorgegebenen Aktuatorkraft, die von dem Aktuatorelement 68 bzw. dem
Formgedächtnislegierungselement 681 auf den Betätigungsabschnitt 64 ausgeübt wird, eine vergleichsweise große Betätigungskraft von dem Betätigungsabschnitt 64 auf das Dichtelement 52 ausgeübt werden. Die Aktuatoreinheit 54 kann also bei einer relativ geringen Bauhöhe eine vergleichsweise große Betätigungskraft beispielsweise zum Bewegen des Dichtelements 52 bereitstellen. Ebenso ermöglicht ein großer Hebel H auch, den benötigten Hub am Betätigungsabschnitt 64 bzw. am Stößelelement 80 bei einem möglichst kleinen Drehwinkel des
Betätigungselements 62 darzustellen. Ein geringer Drehwinkel verhindert eine Beschädigung des Aktuatorelements 68 an beiden Enden 70 bzw. 72 durch übermäßige Knickbewegung an den Verbindungsstellen zum Betätigungselement 62 bzw. zur Leiterplatte 56.
Das Aktuatorelement 68 bzw. das Formgedächtnislegierungselement 681 befindet sich dabei ausschließlich auf der ersten Seite bezüglich der Leiterplattenebene 60. Mit anderen Worten befindet sich das Aktuatorelement 68 ausschließlich auf derjenigen Seite, auf der sich auch der Betätigungsabschnitt 64 befindet. Dadurch wird ein möglichst linear Kraftfluss, der zudem weitgehend senkrecht zur Bewegungsrichtung des Betätigungsabschnitts 64 erfolgt, vom Aktuatorelement 68 auf den Betätigungsabschnitt 64 ausgeübt.
Wie ferner in FIG 1 zu erkennen ist, weist das Betätigungselement 62 zudem einen Leiterplattenbefestigungsabschnitt 74 auf, der elektrischen und mechanisch mit der Leiterplatte 56 verbunden ist. Der Leiterplattenbefestigungsabschnitt 74 befindet sich dabei auf derselben Seite wie der Biegeabschnitt 66. Dies hat den Vorteil, dass bei der Montage der Aktuatoreinheit 54 bzw. bei der Montage des Ventils 22 zunächst das Betätigungselement 62 montiert werden kann und anschließend die Leiterplatte 56 auf dem Betätigungselement 62 montiert wird.
Das Betätigungselement 62 weist ferner einen Endlagenkontaktierungsabschnitt 76 auf, der eine Endlage des Betätigungsabschnitts 64 angibt. Wie in FIG 1
beispielsweise gezeigt ist, kontaktiert der Endlagenkontaktierungsabschnitt 76 in der Endlage des Betätigungsabschnitts 64 die Leiterplatte 56. Sobald der
Endlagenkontaktierungsabschnitt 76 die Leiterplatte 56 kontaktiert, wird eine Betätigung des Aktuatorelements 68 bzw. eine Zufuhr von elektrischer Leistung zum Formgedächtnislegierungselement 681 unterbrochen. Dadurch wird
insbesondere bei der Verwendung eines Formgedächtnislegierungselements 681 als Aktuatorelement 68 verhindert, dass das Formgedächtnislegierungselement 681 übermäßig erhitzt und unter Umständen beschädigt wird. Wie in FIG 1 zu erkennen ist, befindet sich der Endlagenkontaktierungsabschnitt 76 ebenfalls unterhalb der Leiterplatte bzw. auf derselben Seite wie der Biegeabschnitt 66. Dies hat wiederum Montagevorteile, da bei der Montage zunächst das
Betätigungselement 62 und dann die Leiterplatte 56 auf dem Zwischenelement 28 jeweils durch eine einfache geradlinige Fügebewegung montiert werden können.
Wie ferner in FIG 1 zu erkennen ist, ragt der Betätigungsabschnitt 64 über einen seitlichen Rand der Leiterplatte 56 hinaus. Der seitliche Rand der Leiterplatte 56 ist in FIG 1 mit dem Bezugszeichen 78 dargestellt und markiert den Rand der
Leiterplatte 56, der in Erstreckungsrichtung der Leiterplattenebene 60 das Ende der Leiterplatte 56 markiert. Indem der Betätigungsabschnitt 64 über den seitlichen Rand 78 der Leiterplatte 56 hinausragt, sind der Betätigungsabschnitt 64 und die Leiterplatte 56 (in Längserstreckungsrichtung der Leiterplattenebene 60) nebeneinander angeordnet. Dies hat einerseits den Vorteil, dass die Aktuatoreinheit 54 eine noch kompaktere Bauform aufweist. Andererseits kann dadurch Bauraum und Material für die Leiterplatte 56 eingespart werden. In einer nicht in FIG 1 gezeigten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Aktuatoreinheit 54 kann die Leiterplatte 56 im Bereich des Betätigungsabschnitts 54 beispielsweise auch eine Aussparung aufweisen.
Wie bereits erwähnt wurde, kann mittels des Betätigungsabschnitts 64 das
Dichtelement 52 betätigt werden, sodass wahlweise entweder der erste
Fluiddurchgang 34 oder der dritte Fluiddurchgang 47 geöffnet oder geschlossen ist. Um nun das Dichtelement 52 mittels des Betätigungsabschnitts 64 betätigen zu können, weist die Aktuatoreinheit 54 ein mit dem Betätigungsabschnitt 64 koppelbares Stößelelement 80 auf. Das Stößelelement kann beispielsweise in Form eines Loslagers einerseits mit dem Dichtelement 52 und andererseits mit dem Betätigungsabschnitt 64 koppelbar sein. Das Stößelelement 80 stellt eine mechanische Verbindung zwischen dem Betätigungselement 64 und dem
Dichtelemente 52 her. Das Stößelelement 80 erstreckt sich dabei in einer
Längserstreckungsrichtung 82, die im Wesentlichen senkrecht zur
Leiterplattenebene 60 verläuft. Mit anderen Worten durchdringt die
Längserstreckungsrichtung 82 die Leiterplattenebene 60 bzw. schneidet die Leiterplattenebene 60 insbesondere lotrecht. Dadurch wird eine im Wesentlichen 90°-Umlenkung zwischen der im Wesentlichen horizontal wirkenden Aktuatorkraft, die von dem Aktuatorelement 68 bzw. dem Formgedächtnislegierungselement 681 ausgeübt wird, und der im Wesentlichen senkrecht wirkenden Betätigungskraft, die durch das Stößelelement 80 auf das Dichtelement 52 wirkt, erreicht. Die
90°-Umlenkung hat den Vorteil, dass trotz relativ geringer Bauhöhe eine relativ große Betätigungskraft auf das Dichtelement 52 ausgeübt werden kann.
Selbstverständlich ist es auch möglich, dass das Dichtelement 52 in das
Stößelelement 80 integriert ist, sodass das Stößelelement 80 zum dichtenden Anliegen an einem Ventilsitz des ersten Fluiddurchgangs 34 ausgebildet ist.
Wie ferner in FIG 1 zu erkennen ist, weist die Verstellvorrichtung 10 ein weiteres Ventil 220 auf, das baugleich zum bereits erwähnten Ventil 22 ist. Im konkreten Beispiel von FIG 1 wird das Ventil 220 dazu verwendet, die zweite Fluidblase 20 zu befüllen bzw. zu entleeren.
Selbstverständlich ist es auch möglich, dass das Ventil 220 wie auch das Ventil 22 für andere Zwecke als zum Befüllen bzw. Entleeren der Fluidblasen 18, 20 verwendet werden. So können z.B. die Ventile 22 und 220 mit einem geänderten Zwischenelement 28 pneumatisch in Reihe geschaltet werden, indem der ersten Fluiddurchgang 340 des Ventils 220 mit der Druckversorgung (Fluidquelle 24), der erste Fluiddurchgang 34 des Ventils 22 mit der dritten Fluidkammer 46 und die beiden zweiten Fluiddurchgänge 36 und 360 miteinander verbunden werden. Auf diese Weise entsteht aus den beiden Ventilen 22 und 220 ein 3/3-Ventil.
Es sei nun auf FIG 2 verwiesen, die wiederum das Ventil 22 von FIG 1 zeigt. Im Unterschied zu FIG 1 ist in FIG 2 die Aktuatoreinheit 54 jedoch in einen zweiten Schaltzustand gezeigt. In diesem zweiten Schaltzustand dichtet das Dichtelement 52 den ersten Fluiddurchgang 34 und gibt das Dichtelement 52 den dritten
Fluiddurchgang 47 frei. In der zweiten Schaltstellung der Aktuatoreinheit 54 kann folglich ein in der Fluidblase 18 befindliches Druckmittel über die dritte Fluidkammer 46, den zweiten Fluiddurchgang 36 und den dritten Fluiddurchgang 47 von der Fluidblase 18 in die vierte Ventilkammer 48 und von dort über die Öffnung 50 zur Umgebung des Ventils 22 strömen. Mit anderen Worten kann in der zweiten Stellung der Aktuatoreinheit 54 die Blase 18 entleert werden, was schematisch durch die Strömungspfeile angedeutet ist.
Da in der zweiten Stellung der Aktuatoreinheit 54 der erste Fluiddurchgang 34 mittels des Dichtelements 52 verschlossen ist, strömt auch im zweiten
Schaltzustand der Aktuatoreinheit 54 kein Druckmittel in die vierte Fluidkammer 48. Die Aktuatoreinheit 54 wird als auch im zweiten Schaltzustand nicht mit Druckmittel beaufschlagt. Da die Aktuatoreinheit 54 weder am ersten Schaltzustand noch im zweiten Schaltzustand mit Druckmittel beaufschlagt wird, ist es nicht notwendig, luftdichte Durchführung von elektrischen Leitungen bzw. Leiterbahnen vorzusehen. Das hat erhebliche Vorteile bei der konstruktiven Auslegung und Herstellung des Ventils 22.
Wie ferner in FIG 2 gezeigt ist, ist der Biegeabschnitt 66 derart ausgebildet, dass der Betätigungsabschnitt 64 in Richtung hin zum zweiten Schaltzustand der
Aktuatoreinheit 54 vorgespannt ist. Dadurch kann der Betätigungsabschnitt 64 das Stößelelement 80 in Richtung hin zum ersten Fluiddurchgang 34 bewegen, wodurch das Dichtelement 52 den ersten Fluiddurchgang 34 verschließt bzw. den dritten Fluiddurchgang 47 öffnet.
Der dritte Fluiddurchgang 47 kann allgemein auch als eine Ventilöffnung des Ventils 22 angesehen werden, wobei die Ventilöffnung eine durch das Zwischenelement 28 und das Deckenelement 30 gebildete Ventilkammer in einen ersten Bereich (vierte Fluidkammer 48) und in einen zweiten Bereich (zweite Fluidkammer 44) unterteilt. In dieser allgemeinen Formulierung ist der Biegeabschnitt 66 also derart ausgebildet, dass der Betätigungsabschnitt 64 durch den Biegeabschnitt 66 in einer ersten Stellung zum Öffnen der Ventilöffnung 47 vorgespannt ist.
Um nun die Aktuatoreinheit 54 vom ersten Schaltzustand (siehe FIG 1 ) in den zweiten Schaltzustand (siehe FIG 2) zu schalten, muss lediglich eine Betätigung des Aktuatorelements 68 bzw. eine Zufuhr von elektrischer Leistung zu dem Formgedächtnislegierungselement 681 unterbrochen werden. Durch diese
Unterbrechung wird die zuvor hervorgerufene Verkürzung des
Formgedächtnislegierungselements 681 rückgängig gemacht, sodass das
Formgedächtnislegierungselement 681 wieder seine ursprüngliche Form einnimmt. Der vorgespannte Betätigungsabschnitt 64 kann sich nun ohne Betätigung durch das Formgedächtnislegierungselement 681 in Richtung hin zum Stößelelement 80 bewegen, das seinerseits wiederum das Dichtelement 52 hin zum ersten
Fluiddurchgang 34 bewegt, wodurch der erste Fluiddurchgang 34 geschlossen und der dritte Fluiddurchgang 47 geöffnet wird. Wird ein anderes Aktuatorelement 68 anstelle des Formgedächtnislegierungselements 681 verwendet, erfolgt die
Bewegung des Stößelelements 80 (aufgrund der Vorspannung des
Betätigungsabschnitts 64) entsprechend.
Es sei nun auf FIG 3 verwiesen, die eine schematische Detailansicht einer weiteren Ausführungsform der Aktuatoreinheit 54 von FIGs 1 und 2 zeigt. In der
Ausführungsform gemäß FIG 3 weist der Betätigungsabschnitt 64 einen
Strömungsführungsabschnitt 84 auf. Der Strömungsführungsabschnitt 84 hat die Aufgabe, in der zweiten Stellung der Aktuatoreinheit 54, d. h. in der Stellung der Aktuatoreinheit 54, in der die Fluidblase 18 entleert wird, eine aus dem dritten Fluiddurchgang 47 ausströmende Strömung von dem Aktuatorelement 68 bzw. dem Formgedächtnislegierungselement 681 wegzuleiten. Dies ist schematisch durch Strömungspfeile angedeutet. Der Strömungsführungsabschnitt 84 kann beispielsweise eine Strömungskante in Form eines abgeschrägten Seitenrands des Betätigungsabschnitts 64 sein. Der Vorteil des Strömungsführungsabschnitt 84 besteht darin, dass insbesondere bei der Verwendung des
Formgedächtnislegierungselements 681 als Aktuatorelement 68 die aus dem dritten Fluiddurchgang 47 ausströmende Strömung keine unerwünschte Abkühlung beim Formgedächtnislegierungselement 681 hervorruft. Selbstverständlich kann der Strömungsführungsabschnitt 84 in anderen nicht gezeigten Ausführungsformen der Aktuatoreinheit 54 andere zweckmäßige Ausgestaltungen aufweisen, die eine unter Umständen aus dem dritten Fluiddurchgang 47 ausströmende Strömung von dem Aktuatorelement 68 wegleitet. Schließlich sei auf FIG 4 verwiesen, die eine schematische Draufsicht einer Ventilbaugruppe 86 für die Verstellvorrichtung 10 zeigt.
Die Ventilbaugruppe 86 besteht aus mehreren Ventilen, die jeweils eine
entsprechende Ventilöffnung öffnen bzw. schließen. Im konkreten Beispiel von FIG 4 weist die Ventilbaugruppe 86 ein erstes Ventil 22 ein zweites Ventil 220 ein drittes Ventil 320 und ein viertes Ventil 420 auf, die alle baugleich sind. Die
Ventilbaugruppe 86 zeichnet sich dadurch aus, dass das Betätigungselement 62 des Ventils 22 und ein entsprechendes Betätigungselement 620 des Ventils 220 einstückig in Form einer einstückigen Betätigungselementbaugruppe 500 ausgebildet sind. Dadurch können die jeweiligen Betätigungselemente der jeweiligen Ventile 22, 220, 320, 420 in einem gemeinsamen Verarbeitungsschritt hergestellt werden, wodurch Zeit und Kosten gespart werden können.
Insbesondere ist es dadurch auch möglich, dass Ventilbaugruppen mit einer unterschiedlichen Anzahl an Ventilen kostengünstig und effizient hergestellt werden können.
Wie ferner in FIG 1 zu erkennen ist, ragen die jeweiligen Betätigungsabschnitte 64, 640 über den seitlichen Rand 78 der Leiterplatte 58 hinaus. Dies verdeutlicht einmal mehr die kompakte und materialsparende Ausgestaltung der Ventilbaugruppe 86.
Obwohl in Zusammenhang mit FIGs 1 bis 4 die Aktuatoreinheit 54 bzw. die Ventile 22, 220, 320, 420 in Zusammenhang mit dem Befüllen bzw. Entleeren von
Fluidblasen 18, 20 beschrieben wurden, ist es auch denkbar, dass die
erfindungsgemäße Aktuatoreinheit 54 bzw. die erfindungsgemäßen Ventile 22, 220, 320, 420 (wie auch die Ventilbaugruppe 86) für andere Anwendungszwecke verwendet werden können, wie beispielsweise die oben beschriebene Verschaltung jeweils zweier Ventile zu einem 3/3-Ventil.

Claims

Patentansprüche
1 . Aktuatoreinheit (54) zum Öffnen und/oder Schließen einer
Ventilöffnung (47) eines Ventils (22, 220, 320, 420) für eine pneumatische
Verstelleinrichtung (10) eines Fahrzeugsitzes (16), aufweisend:
eine Leiterplatte (56), die eine Oberseite (58) aufweist, die sich in einer Leiterplattenebene (60) erstreckt,
ein Betätigungselement (62), das einen Betätigungsabschnitt (64) zum Öffnen und/oder Schließen der Ventilöffnung (47) und einen mit dem
Betätigungsabschnitt (64) verbundenen Biegeabschnitt (66) aufweist, und
ein Aktuatorelement (68), das ein erstes Ende (70), das
mechanisch mit dem Betätigungsabschnitt (64) verbunden ist, und ein zweites Ende (72), das mechanisch mit der Leiterplatte (56) verbunden ist, aufweist, wobei das Aktuatorelement (68) dazu ausgebildet ist, bei Betätigung desselben den
Biegeabschnitt (66) derart zu biegen, dass der Betätigungsabschnitt (64) zwischen einer ersten Stellung zum Öffnen der Ventilöffnung (47) und einer zweiten Stellung zum Schließen der Ventilöffnung (47) bewegt wird,
wobei der Betätigungsabschnitt (64) auf einer ersten Seite (601 ) bezüglich der Leiterplattenebene (60) angeordnet ist und der Biegeabschnitt (66) auf einer zu der ersten Seite (601 ) gegenüberliegenden zweiten Seite (602) bezüglich der Leiterplattenebene (60) angeordnet ist.
2. Aktuatoreinheit (54) nach Anspruch 1 , wobei das Aktuatorelement (68) ein Formgedächtnislegierungselement (681 ) ist, das durch Beaufschlagen des Formgedächtnislegierungselements (681 ) mit elektrischer Leistung verformbar ist, und wobei das erste Ende (70) des Formgedächtnislegierungselements (681 ) elektrisch und mechanisch mit dem Betätigungsabschnitt (64) und das zweite Ende (72) des Formgedächtnislegierungselements (681 ) elektrisch und mechanisch mit der Leiterplatte (56) verbunden ist.
3. Aktuatoreinheit (54) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Aktuatorelement (68) ausschließlich auf der ersten Seite (601 ) bezüglich der Leiterplattenebene (60) angeordnet ist.
4. Aktuatoreinheit (54) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Betätigungselement (62) ferner einen Leiterplattenbefestigungsabschnitt (74) aufweist, der auf der zweiten Seite (602) bezüglich der Leiterplattenebene (60) angeordnet ist.
5. Aktuatoreinheit (54) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Betätigungselement (62) ferner einen Endlagenkontaktierungsabschnitt (76) aufweist, der bei Kontaktierung mit der Leiterplatte (56) eine Endlage des Betätigungsabschnitts (64) angibt, wobei der Endlagenkontaktierungsabschnitt (76) auf der zweiten Seite (602) bezüglich der Leiterplattenebene (60) angeordnet ist.
6. Aktuatoreinheit (54) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Biegeabschnitt (66) dazu eingerichtet ist, ohne Betätigung durch das Aktuatorelement (68) den Betätigungsabschnitt (64) in der ersten Stellung zum Öffnen der Ventilöffnung (47) oder in der zweiten Stellung zum Schließen der Ventilöffnung (47) vorzuspannen.
7. Aktuatoreinheit (54) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend:
ein Stößelelement (80), das zum dichtenden Anliegen an einem Ventilsitz der Ventilöffnung (47) ausgebildet ist, wobei das Stößelelement (80) mit dem Betätigungsabschnitt (64) mechanisch koppelbar und derart angeordnet ist, dass eine Längserstreckungsrichtung (82) des Stößelelements (80) die
Leiterplattenebene (60) durchdringt.
8. Aktuatoreinheit (54) nach Anspruch 7, wobei sich die
Längserstreckungsrichtung (82) im Wesentlichen senkrecht zu der
Leiterplattenebene (60) erstreckt.
9. Aktuatoreinheit (54) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Betätigungsabschnitt (64) über einen seitlichen Rand (78) der Leiterplatte (56) hinausragt und/oder
die Leiterplatte (56) im Bereich des Betätigungsabschnitts (64) eine Aussparung aufweist.
10. Aktuatoreinheit (54) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Betätigungsabschnitt (64) einen Strömungsführungsabschnitt (84) aufweist, der eine aus der Ventilöffnung (47) ausströmende Strömung weg von dem Aktuatorelement (68) leitet.
1 1 . Ventil (22, 220, 320, 420) für eine pneumatische Verstelleinrichtung (10) eines Fahrzeugsitzes (16), aufweisend:
ein Ventilgehäuse, das eine Ventilkammer mit einer Ventilöffnung (47) definiert, und
eine Aktuatoreinheit (54) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche zum Öffnen und/oder Schließen der Ventilöffnung (47).
12. Ventil (22, 220, 320, 420) nach Anspruch 1 1 , wobei die Ventilöffnung (47) die Ventilkammer in einen ersten Bereich (48), der mit einer Umgebung des Ventils (22, 220, 320, 420) fluidmäßig verbunden ist, und in einen zweiten Bereich (44), der mit einer Fluidquelle (24) des Ventils (22, 220, 320, 420) fluidmäßig verbunden ist, unterteilt und wobei die Aktuatoreinheit (54) in dem ersten Bereich (48) angeordnet ist.
13. Ventilbaugruppe (86) für eine pneumatische Verstellvorrichtung (10) eines Fahrzeugsitzes (16), aufweisend:
ein erstes Ventil (22) nach einem der Ansprüche 1 1 oder 12 und ein zweites Ventil (220) nach einem der Ansprüche 1 1 oder 12, wobei das Betätigungselement (62) des ersten Ventils (22) und das
Betätigungselement (620) des zweiten Ventils (220) einstückig in Form einer einstückigen Betätigungselementbaugruppe (500) ausgebildet sind.
14. Verstellvorrichtung (10) zum Verstellen einer Kontur (12) einer Sitzanlagefläche (14) eines Fahrzeugsitzes (16), aufweisend:
eine Fluidblase (18, 20) zum Verstellen der Kontur (12) der Sitzanlagefläche (14) und
- ein Ventil (22, 220, 320, 420) nach einem der Ansprüche 11 oder
12, wobei die Ventilöffnung (47) des Ventils (22, 220, 320, 420) fluidmäßig mit der Fluidblase (18, 20) verbunden ist.
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