WO2023117886A1 - Fahrzeugkomponentensteuerungsvorrichtung - Google Patents

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WO2023117886A1
WO2023117886A1 PCT/EP2022/086625 EP2022086625W WO2023117886A1 WO 2023117886 A1 WO2023117886 A1 WO 2023117886A1 EP 2022086625 W EP2022086625 W EP 2022086625W WO 2023117886 A1 WO2023117886 A1 WO 2023117886A1
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pump
vehicle component
control device
fluid
component control
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PCT/EP2022/086625
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Inventor
Piotr Ceglarek
Robert Grzeslo
Tomasz Stasinski
Jeremie THERRY
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Faurecia Autositze Gmbh
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60NSEATS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES; VEHICLE PASSENGER ACCOMMODATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60N2/00Seats specially adapted for vehicles; Arrangement or mounting of seats in vehicles
    • B60N2/90Details or parts not otherwise provided for
    • B60N2/914Hydro-pneumatic adjustments of the shape
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B45/00Pumps or pumping installations having flexible working members and specially adapted for elastic fluids
    • F04B45/04Pumps or pumping installations having flexible working members and specially adapted for elastic fluids having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
    • F04B45/047Pumps having electric drive
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/02Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
    • F04B43/04Pumps having electric drive
    • F04B43/043Micropumps
    • F04B43/046Micropumps with piezoelectric drive

Definitions

  • the invention relates to a vehicle component control device according to the preamble of claim 1 and a vehicle component with such a vehicle component control device.
  • a system is generally pressurized and a plurality of such bladders are filled or emptied via a fluid-carrying section, for example a common rail system.
  • the pressure in the fluid-carrying section is generated with the aid of one or more pumps. Due to the requirement of operational safety and longevity, such pumps have a certain size and often produce disturbing operating noises. To do this, however, the pumps have to be encapsulated in a complex manner in order to avoid disturbing noises.
  • the invention is based on the object of creating a vehicle component control device which does not have the disadvantages described above, ie is of compact and low-noise construction.
  • the object is achieved by a vehicle component control device having the features of claim 1, by a vehicle component having the features of claim 4 and a vehicle comfort system having the features of claim 6.
  • a vehicle component control device has a printed circuit board with an electrical or electronic controller arranged thereon and a plurality of fluid-conducting components arranged on the printed circuit board. These components are, for example, lines and/or valves. This arrangement of pneumatic components and electrical and/or electronic control enables a compact design, so that the vehicle component control device can be used in a variety of ways. Furthermore, the vehicle component control device according to the invention has at least one, these components with fluid supplying piezoelectric or dielectric pump, which on the Printed circuit board is arranged and electrically connected to it. A piezoelectric or dielectric pump has few moving parts and can be built very compactly.
  • the piezoelectric or dielectric pump is a disk pump, a membrane pump or an ultrasonic pump. These are the most common types of piezoelectric or dielectric pumps.
  • the controller is set up in such a way that it/they operate/operate one or a plurality of the piezoelectric(s) or dielectric(s) pump(s) monodirectionally or bidirectionally.
  • the simplest version is to operate a piezoelectric or dielectric pump monodirectionally, i.e. fluid is pumped into the system with one pump.
  • the pump can be used both to pump fluid into the system and to pump the fluid to pump out of the system, i.e. bidirectionally.
  • a limiting factor of piezoelectric or dielectric pumps is the relatively small pump volume, which limits the capacity of the individual pump, and the compression factor of a pump, which limits the outlet pressure. These limiting factors can be countered by a variety of pumps.
  • the pump volume can be increased with pumps connected in parallel. When connected in series, a higher outlet pressure can be generated in stages.
  • the object according to the invention is also achieved by a vehicle component which has at least one fluid actuator and a vehicle component control device according to the invention which is in fluid communication with the at least one fluid actuator and controls the at least one fluid actuator, as described above.
  • a vehicle component can also be operated with a pneumatic control device without the operation disturbing the vehicle occupants.
  • the fluid actuator is a bladder that can be filled with fluid.
  • a bladder is the simplest form of fluid actuator and can be used in many areas of application in motor vehicles.
  • the or each piezoelectric or dielectric pump is connected directly or indirectly to one or more fluid actuator(s).
  • a piezoelectric or dielectric pump can be connected directly to the fluid actuator, with the system being able to consist of a number of such arrangements.
  • the object according to the invention is achieved by a vehicle comfort system which has one of the vehicle components according to the invention described above.
  • This system can be made compact and inexpensive because an inexpensive vehicle component can be used in which the disturbing noise is avoided by using a piezoelectric or dielectric pump.
  • the vehicle comfort system is preferably a vehicle seat comfort system. Thanks to the low noise level, the seat occupant himself is not disturbed by the operation of the vehicle component control device.
  • dielectric pumps Compared to piezoelectric pumps, such dielectric pumps have the additional advantage that they require an even lower voltage in order to be actuated. Accordingly, less expensive or fewer electrical components are required when installing dielectric pumps. As a result, it can the size of the printed circuit board used can be reduced again.
  • This dielectric elastomer acts as an actuator in that the dielectric elastomer mechanically deforms when an electric field is applied. This mechanical deformation is then used to carry out a pumping movement, for example a movement of the membrane in the case of a membrane pump.
  • FIG. 1 shows an oblique top view of an embodiment of a vehicle component control device according to the invention.
  • FIG. 1 shows a vehicle component control device 1 of compact design, in which all components are arranged on a printed circuit board 7 .
  • both the electrical 4 and electronic controls 5 and the fluid-conducting components 2 , 3 , 6 , 8 are arranged on a printed circuit board 7 .
  • the line 6 is routed in a U-shape to the valves 2, which control the fluid outlets 8 to the fluid actuators (not shown).
  • a piezoelectric or dielectric pump 3 arranged so that the pneumatic system does not require any fluid supply line coming from the outside, but can, for example, draw in air from the environment as a fluid.
  • Both the valves 2 and the piezoelectric or dielectric pump 3 are electrically connected to the printed circuit board 7 and can so from the electrical
  • Such a vehicle component control device 1 can be made compact and space-saving due to the arrangement of components on a printed circuit board 7 .
  • the control device 4 requires
  • the vehicle component control device is also low-noise and does not have to be additionally insulated, as is the case with known pneumatic vehicle component control devices.

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Abstract

Eine Fahrzeugkomponentensteuervorrichtung (1) weist eine Leiterplatte (7) mit einer darauf angeordneten elektrischen oder elektronischen Steuerung (4, 5) auf und eine Mehrzahl auf der Leiterplatte (7) angeordnete, fluidleitende Bauteile (2, 6), z. B. Leitungen (6) und/oder Ventile (2). Die Fahrzeugkomponentensteuervorrichtung (1) weist ferner wenigstens eine, diese Bauteile (2, 6) mit Fluid versorgende Pumpe (3) auf, welche auf der Leiterplatte (7) angeordnet und elektrisch hiermit verbunden ist. Die wenigstens eine Pumpe (3) ist eine piezoelektrische oder dielektrische Pumpe.

Description

FAHRZEUGKOMPONENTENSTEUERUNGSVORRICHTUNG
TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugkomponentensteuerungs- vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Fahrzeugkomponente mit einer solchen Fahrzeugkomponenten- steuerungsvorrichtung .
STAND DER TECHNIK
Fahrzeugkomponenten der gattungsgemäßen Art, wie sie bei- spielsweise aus DE 10 2016 217 252 Al oder DE 10 2016 219 658 B3 bekannt sind, lassen sich manuell , elektrisch oder pneumatisch einstellen. Pneumatische Systeme werden bevor- zugt in Kraftfahrzeugsitzen eingesetzt , um beispielsweise das Befüllen oder Entleeren von fluidbefüllbaren Blasen zu verwirklichen. Solche Blasen werden in der Regel eingesetzt , um beispielsweise in Kraftfahrzeugsitzen Massagefunktionen oder Sitzverstellfunktionen zu übernehmen.
Hierzu wird in der Regel ein System mit einem Druck beauf- schlagt und über einen Fluid führenden Abschnitt , zum Bei- spiel ein Common Rail System, eine Mehrzahl von solchen Bla- sen befällt oder entleert . Der Druck in dem Fluid führenden Abschnitt wird mit Hilfe einer Pumpe oder mehrerer Pumpen erzeugt . Solche Pumpen haben, wegen der Forderung der Be- triebssicherheit und Langlebigkeit , eine gewisse Größe und erzeugen oft störende Betriebsgeräusche . Dazu müssen die Pumpen aber aufwändig gekapselt werden, um Störgeräusche zu vermeiden .
DIE ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fahrzeugkom- ponentensteuerungsvorrichtung zu schaffen, die die oben be- schrieben Nachteile nicht aufweist , also kompakt und ge- räuscharm aufgebaut ist .
Gelöst wird die Aufgabe durch eine Fahrzeugkomponentensteu- erungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , durch eine Fahrzeugkomponente mit den Merkmalen des Anspruchs 4 und ein Fahrzeugkomfortsystem mit den Merkmalen von Anspruch 6.
Eine erfindungsgemäße Fahrzeugkomponentensteuervorrichtung weist eine Leiterplatte mit einer darauf angeordneten elek- trischen oder elektronischen Steuerung auf und eine Mehrzahl auf der Leiterplatte angeordneten, fluidleitenden Bauteilen. Diese Bauteile sind beispielsweise Leitungen und/oder Ven- tile . Diese Anordnung von pneumatischen Bauteilen und elek- trischer und/oder elektronischer Steuerung ermöglicht eine kompakte Bauweise, so dass die Fahrzeugkomponentensteuervor- richtung sich vielseitig einsetzen lässt . Weiterhin weist die erfindungsgemäße Fahrzeugkomponentensteuervorrichtung wenigstens eine, diese Bauteile mit Fluid versorgende pie- zoelektrische oder dielektrische Pumpe auf , welche auf der Leiterplatte angeordnet und elektrisch hiermit verbunden ist . Eine piezoelektrische oder dielektrische Pumpe verfügt über wenig bewegliche Teile und kann sehr kompakt gebaut werden. Dadurch, dass im Betrieb wenig Reibungskräfte auf- treten, ist die Geräuschentwicklung gering, so dass eine derartige Pumpe sehr leise betrieben werden kann . Somit kann die gesamte Fahrzeugkomponentensteuervorrichtung auf einer Leiterplatte angeordnet und so in der unmittelbaren Nähe der Anwendung eingesetzt werden. Durch die Geräuscharmut der piezoelektrischen oder dielektrischen Pumpe werden durch den Betrieb der Vorrichtung die Fahrzeuginsassen nicht gestört , auch wenn die Steuervorrichtung innerhalb des Fahrgastraums angeordnet ist . Bei einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der piezoelektrischen oder dielektrischen Pumpe um eine Scheibenpumpe, eine Membranpumpe oder um eine Ultraschall- pumpe . Dieses sind die gebräuchlichsten Ausführungsformen von piezoelektrischen oder dielektrischen Pumpen.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Steuerung so eingerichtet , dass sie eine oder eine Mehrzahl der piezoelektrische (n) oder dielektrische (n) Pumpe (n) mo- nodirekt ional oder bidirektional betreibt /betreiben. Die einfachste Ausführung besteht darin, eine piezoelektrische oder dielektrische Pumpe monodirekt ional zu betreiben, d.h. mit einer Pumpe wird Fluid in das System gepumpt .
In einer erweiterten Ausführung kann die Pumpe benutzt wer- den, sowohl Fluid in das System zu pumpen als auch das Fluid aus dem System zu pumpen, also bidirektional . Ein limitie- render Faktor der piezoelektrischen oder dielektrischen Pum- pen ist zum einen das relativ geringe Pumpvolumen, was die Kapazität der einzelnen Pumpe begrenzt , zum anderen ist es der Verdichtungsfaktor einer Pumpe, die den Ausgangsdruck begrenzt . Diesen limitierenden Faktoren kann durch eine Mehrzahl von Pumpen begegnet werden. Mit parallel geschal- teten Pumpen lässt sich das Pump-volumen erhöhen. In Reihe geschaltet lässt sich in Stufen ein höherer Ausgangsdruck erzeugen.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird ebenfalls durch eine Fahr- zeugkomponente gelöst , die wenigstens einen Fluidaktuator aufweist sowie eine mit dem wenigstens einen Fluidaktuator in Fluidverbindung stehende und den wenigstens einen Flu- idaktuator ansteuernde erfindungsgemäße Fahrzeugkomponen- tensteuervorrichtung wie sie oben beschrieben wird. Eine solche Fahrzeugkomponente kann auch mit einer pneumatischen Steuervor-richtung betrieben werden, ohne dass der Betrieb die Fahr- zeuginsassen stört .
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Fluidaktuator eine fluidbe füllbare Blase . Eine Blase ist die einfachste Form eines Fluidaktuators und lässt sich in vielen Anwen- dungsbereichen im Kraftfahrzeug einsetzen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die oder jede piezoelektrische oder dielektrische Pumpe direkt oder indirekt mit einem oder einer Mehrzahl Fluidaktuator (en) verbunden. Je nach Größe und Komplexität der zu steuernden Fahrzeugkomponente, kann eine piezoelektrische oder dielekt- rische Pumpe direkt mit dem Fluidaktuator verbunden sein, wobei durchaus das System aus einer Mehrzahl solcher Anord- nungen bestehen kann . Andererseits ist es auch möglich, mit einer oder mehreren Pumpen ein Drucksystem, wie beispiels- weise Common Rail , zu bedienen, von dem aus eine Mehrzahl von Fluidaktuatoren bedient wird .
Weiterhin wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch ein Fahr- zeugkomfortsystem gelöst , das eine der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Fahrzeugkomponenten aufweist . Dieses Sys- tem lässt sich kompakt und kostengünstig herstellen, da eine kostengünstige Fahrzeugkomponente eingesetzt werden kann, bei der die störenden Geräusche durch die Verwendung einer piezoelektrischen oder dielektrischen Pumpe vermieden wer- den. Bevorzugt handelt es sich bei dem Fahrzeugkomfortsystem um ein Fahrzeugsitzkomfortsystem. Dank der Geräuscharmut wird der Sitzinsasse selbst nicht durch den Betrieb der Fahr- zeugkomponentensteuervorrichtung gestört .
Wann immer in der vorliegenden Anmeldung von einer dielektri- schen Pumpe die Rede ist , ist damit eine elektrisch betrie- bene Pumpe gemeint, die als Komponente ein dielektrisches Elastomer aufweist . Sie kann daher auch als dielektrische Elastomerpumpe bezeichnet werden . Gegenüber piezoelektri- schen Pumpen haben solche dielektrischen Pumpen zusätzlich den Vorteil , dass sie eine noch geringere Spannung benöti- gen, um betätigt zu werden. Entsprechend sind günstigere oder weniger elektrische Komponenten bei der Installation von dielektrischen Pumpen erforderlich. Demzufolge kann auch die Größe der verwendeten Leiterplatte noch einmal reduziert werden. Dieses dielektrische Elastomer wirkt als Aktuator, indem sich das dielektrische Elastomer bei Anlegen eines elektrischen Feldes mechanisch verformt . Diese mechanische Verformung wird dann genutzt, um eine Pumpbewegung, bei- spielsweise bei einer Membranpumpe eine Bewegung der Memb- ran, auszuführen.
KÜRZBESCHREIBUNG DER ZE ICHNUNGS ABBILDUNG
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels nach- folgend näher erläutert .
Dabei zeigt die Figur 1 eine schräge Aufsicht auf eine er- findungsgemäße Ausführungsform einer Fahrzeugkomponenten- steuervorrichtung .
BESTER WEG ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Figur 1 zeigt eine kompakt aufgebaute Fahrzeugkomponenten- steuervorrichtung 1 , bei der alle Komponenten auf einer Lei- terplatte 7 angeordnet sind. Hier sind sowohl die elektri- schen 4 und elektronischen Steuerungen 5 als auch die flu- idleitenden Bauteile 2 , 3 , 6 , 8 auf einer Leiterplatte 7 angeordnet . U-förmig ist in dieser Ausführungsform die Lei- tung 6 zu den Ventilen 2 geführt , die die fluiden Auslässe 8 zu den Fluidaktuatoren (nicht gezeigt) steuern. Weiterhin ist auf der Leiterplatte 7 eine piezoelektrische oder dielektrische Pumpe 3 angeordnet , so dass das pneumatische System keine von außen kommende Fluidzuleitung benötigt , sondern beispielsweise Luft aus der Umgebung als Fluid an- saugen kann. Sowohl die Ventile 2 als auch die piezoelekt- rische oder dielektrische Pumpe 3 sind elektrisch mit der Leiterplatte 7 verbunden und können so von der elektrischen
4 und elektronischen Steuerung 5 entsprechend den Anforde- rungen angesprochen werden. Eine solche Fahrzeugkomponenten- steuervorrichtung 1 kann aufgrund der Anordnung von Kompo- nenten auf einer Leiterplatte 7 kompakt und bauraumsparend ausgebildet werden. Dabei benötigt die Steuervorrichtung 4 ,
5 lediglich einen elektrischen Anschluss , der in Fahrzeugen fast überall vorhanden ist . Dank der piezoelektrischen oder dielektrischen Pumpe ist die Fahrzeugkomponentensteuervor- richtung auch geräuscharm und muss nicht , wie bei bekannten pneumatischen Fahrzeugkomponentensteuervorrichtungen, zu- sätzlich gedämmt werden .

Claims

PATENTANS PRÜCHE
1. Fahrzeugkomponentensteuervorrichtung (1) , auf weisend eine Leiterplatte (7) mit einer darauf angeordneten elektrischen oder elektronischen Steuerung (4 , 5) und mit einer Mehrzahl auf der Leiterplatte (7) angeordne- ten, fluidleitenden Bauteilen (2 , 6) , z . B . Leitungen (6) und/oder Ventile (2) , sowie mit wenigstens einer, diese Bauteile (2 , 6) mit Fluid versorgenden Pumpe (3) , welche auf der Leiterplatte (7) angeordnet und elek- trisch hiermit verbunden ist , dadurch gekennzeichnet , dass die wenigstens eine Pumpe (3) eine piezoelektri- sche Pumpe oder eine dielektrische Pumpe ist .
2 . Fahrzeugkomponentensteuervorrichtung (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass es sich bei der/den Pumpe (n) (3) um eine Scheiben- pumpe, eine Membranpumpe oder eine Ultraschallpumpe handelt . . Fahrzeugkomponentensteuervorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (4 , 5) so eingerichtet ist , dass sie eine oder eine Mehrzahl der Pumpe (n) (3) monodirektio- nal oder bidirektional betreiben . Fahrzeugkomponente, aufweisend wenigstens einen Fluid- aktuator, bevorzugt eine fluidbefüllbare Blase , sowie eine mit dem wenigstens einen Fluidaktuator in Fluid- verbindung stehende und den wenigstens einen Fluidaktu- ator ansteuernde Fahrzeugkomponentensteuervorrichtung
(1) nach einem der vorigen Ansprüche . Fahrzeugkomponente nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet , dass die oder jede Pumpe (3 ) direkt oder indirekt mit einem oder ein Mehrzahl Fluidaktuator (en) verbunden ist . Fahrzeugkomfortsystem, bevorzugt Fahrzeugsitzkomfort- system, aufweisend eine Fahrzeugkomponente nach An- spruch 5 .
PCT/EP2022/086625 2021-12-21 2022-12-19 Fahrzeugkomponentensteuerungsvorrichtung WO2023117886A1 (de)

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