DE10124334A1 - Vorrichtung und Verfahren zur pneumatischen Steuerung und Regelung von Druckmittelströmen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine pneumatische Steuer- und Regelvorrichtung (10) für Druckmittelströme mit einem Eingangskanal (14), mit zwei Ausgangskanälen (16, 18) und mit einem Entlüftungskanal (20) sowie mit einem zwischen diesen Kanälen vermittelnden, in einer Ventilkammer (92) angebrachten Ventilkolben (90) sowie ein Verfahren zur Steuerung und Regelung von Druckmittelströmen. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, dass durch einen pneumatisch getriebenen Ventilkolben (92) alternierend, mit einer vorgebbaren Zeitkonstante, jeweils ein Ausgangskanal (16, 18) der pneumatischen Steuer- und Regelvorrichtung (10) mit dem einen Eingangskanal (14) und dem anderen Ausgangskanal gleichzeitig mit dem Entlüftungskanal (20) verschaltet ist.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Steuerung und Regelung von Druckmittelströmen beziehungsweise von einem Verfahren zur Steuerung und Regelung von Druckmittelströmen.

Pneumatische Steuer- und Regelschaltungen werden in einer Vielzahl von technischen Anwendungen benutzt. Beispielhaft sei hier auf die Europäische Patentschrift EP 0 812 743 B1 verwiesen, die einen druckmittelbetriebenen Scheibenwischer- Motor beschreibt.

Der Scheibenwischer-Motor der EP 0 812 743 B1 besitzt einen doppelt wirkenden Arbeitszylinder in dem zwei Kolbenflächen gegeneinander druckmittelbeaufschlagt werden. Ein Umsteuerschieber speist je nach Stellung des Antriebs das Druckmittel im Bereich der äusseren Endlagen der Kolbenflächen ein und schaltet im Bereich der inneren Endlagen der Kolbenflächen zur Entlüftung durch. Die beiden Kolben beziehungsweise Kolbenflächen sind dabei über eine mechanische Verbindung gekoppelt und mit einer Zahnstange versehen. Die Zahnstange wiederum greift auf einen Drehabtrieb ein, so dass die lineare Bewegung zwischen den beiden äusseren Endlagen der Kolbenflächen über den Drehabtrieb in eine Drehbewegung zur Wischerbetätigung überführt wird.

Zur Umsteuerung, das heisst zur Umkehrung der Drehbewegung, sobald eine der Endlagen erreicht ist, wird ein sogenannter Umsteuerschieber verwendet. Hierbei handelt es sich um ein Ventil, bei welchem der Ventilschieber analog zum doppelt wirkenden Arbeitszylinder ebenfalls doppelt wirkend betätigt wird. Der Umsteuerschieber führt, bezogen auf die Bewegung des doppelt wirkenden Arbeitszylinders, dazu entgegengesetzt Bewegungen aus.

Aus der US 4,655,505 ist ein pneumatisch kontrollierter Sitz für ein Fahrzeug bekannt, der es ermöglicht, die Druckverteilung des Sitzes für den Fahrer zu variieren. Diese Vorrichtung umfasst eine Vielzahl von in den Sitz des Fahrzeuges integrierten, flexiblen Luftkammern, die über eine entsprechende Anzahl von Verbindungsmitteln mit einer Luftpumpe und einem Drucksensor verbunden sind. Jedes Verbindungsmittel weist ein Ventil auf, das über elektronische Kontrollmittel, die das Signal des Drucksensors auswerten, angesteuert werden kann.

Die kombinierte, pneumatische und elektrische Schaltung dieser Vorrichtung gestattet es durch die Vielzahl der Ventile, definierte Drücke in den einzelnen Luftkammern des Sitzes aufzubauen und so, sowohl den Komfort des Sitzes zu erhöhen, als auch longitudinalen oder lateralen Beschleunigungen des Fahrzeugs Rechnung zu tragen.

Im Besonderen gestattet es die Vorrichtung der US 4,655,505 den Druck in jeder einzelnen Luftkammer zeitlich kontinuierlich zu variieren, so dass eine optimierte Druckverteilung einstellbar ist beziehungsweise der Fahrer durch eine oszillierende Änderung der Druckverhältnisse in den Luftkammern einen Massage-Effekt erfährt.

Zur Erzielung dieser Variation in den Druckverhältnissen der einzelnen Luftkammern des Sitzes der US 4,655,505 ist eine aufwendige elektrische Kontroll- und Steuereinheit mit entsprechender Elektronik und zumindest ein Drucksensor und eine zentrale Recheneinheit von Nöten.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 beziehungsweise auch das erfindungsgemäße Verfahren nach Anspruch 17 hat demgegenüber den Vorteil, dass auf elektrische oder elektronische Komponenten fast vollständig verzichtet werden kann.

Die erfindungsgemäße pneumatische Schaltung zur Regelung der Druckmittelströme bedarf keiner elektrisch angesteuerten Ventile, keiner Drucksensoren und auch keiner rechnerisch gesteuerten Kontrolleinrichtung. Lediglich ein Kompressor beziehungsweise die Pumpe zur Bereitstellung des Druckmittels kann eventuell als elektrisch angetriebene Pumpe ausgebildet sein.

Durch den rein pneumatisch getriebenen Ventilkolben der erfindungsgemäßen Steuer- und Regeleinrichtung wird ein Schieberelement der Art bewegt, dass alternierend jeweils ein Ausgangskanal der pneumatischen Vorrichtung mit dem einen Eingangskanal und der andere Ausgangskanal gleichzeitig mit dem Entlüftungskanal der Vorrichtung verschaltet ist.

Auf diese Weise ist das Füllen einer ersten Kammer mit dem Druckmittel und das gleichzeitige Entleeren einer zweiten Kammer wechselseitig möglich, ohne die Druckmittelzufuhr zu den Kammern über elektromagnetische Ventile steuern zu müssen.

Vorteilhafte Ausführungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den in den Unteransprüchen aufgezeigten Maßnahmen.

Durch die Ausbildung von Verbindungskanälen in dem beweglichen Schieberelement lässt sich auf einfache und elegante Art und Weise die jeweilige Verbindung zwischen dem einen Eingangskanal, dem jeweiligen Ausgangskanal sowie dem zweiten Ausgangskanal und dem Entlüftungskanal herstellen. Das Schieberelement wirkt somit wie eine verstellbare Weiche, die die Zuordnung der insgesamt vier Kanäle der Vorrichtung zueinander übernimmt.

Mit einer einstellbaren Drossel, die den Durchfluss des Druckmittels in eine parallel zum jeweiligen Ausgangskanal angeordnete Arbeitskammer regelt, lässt sich beispielsweise auf einfache Art ein Verzögerungsglied für die erfindungsgemäße Schaltung realisieren, so dass die Zeitkonstante der alternierenden Bewegung flexibel eingestellt werden kann. Erst, wenn im Arbeitsraum rin zuvor definierter Druck anliegt, wird eine genügend große rücktreibende Kraft auf den Ventilkolben und dem damit verbundenen Schieberelement ausgeübt. Das Schieberelement wird dann automatisch bewegt, so dass sich die, alternative Zuordnung der Kanäle einstellt. So ist es allein über die Größe der Arbeitsräume und die Einstellung der Drosseln möglich die Zeitverzögerung innerhalb der pneumatischen Schaltung ohne elektronische Bausteine zu realisieren.

In vorteilhafter Weise sind die den beiden Ausgangskanälen zugeordneten Arbeitsraume der erfindungsgemäßen Vorrichtung Teil der Ventilkammer, in der sich der Ventilkolben bewegt. Die Arbeitsräume sind zur Ventilkammer hin beispielsweise über eine Membran, die jeweils in der Nähe eines seiner Enden mit dem Ventilkolben verbunden ist, abgeschlossen. Diese elastischen Membranen, die vorteilhaft aus einem Elastomer, wie beispielsweise Kautschuk oder Silikon bestehen können, übertragen in einfacher Weise den in der Arbeitskammer anliegenden Druck auf den Ventilkolben. Der Ventilkolben kann so durch die relative Druckdifferenz der Arbeitskammern zueinander in eine oszillierende Bewegung versetzt werden, die das Druckmittel steuernde Schieberelement entsprechend antreibt.

Damit die beanspruchte Steuer- und Regelvorrichtung einen gewünschten Druck aufbauen kann, ist der Ventilkolben nicht freibeweglich in der Ventilkammer angeordnet, sondern durch eine Kontereinrichtung gesichert. Diese Kontereinrichtung wirkt der durch die Druckdifferenz in der Arbeitskammern erzeugten Kraft auf den Ventilkolben entgegen. Die Kontereinrichtung, die beispielsweise in Form einer Rastfeder realisiert sein kann, erlaubt somit ebenfalls die interne Zeitkonstante der erfindungsgemäßen pneumatischen Steuer- und Regeleinrichtung in gewünschter Weise einzustellen.

In einer vorteilhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung lässt sich die Kraft, die die Kontereinrichtung auf den Ventilkolben ausübt manuell oder wahlweise auch automatisch einstellen, so dass die Zeitkonstante der oszillenden Bewegung des Ventilkolbens auf einfache Art beispielsweise vom Fahrer selbst geändert werden kann.

Eine kostengünstige und vom Gewicht her leichte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich, wenn diese teilweise oder vollständig in Kunststoff ausgeführt wird. Andere Materialien sind aber ebenfalls für die beanspruchte Steuer- und Regelvorrichtung ohne Abstriche in ihrer Funktionsweise möglich.

Eine vorteilhafte Anwendung erfährt die erfindungsgemäße Steuer und Regeleinrichtung, wenn an dem einen Eingangskanal ein Kleinkompressor für des Druckmittel, wie beispielsweise ein Flügelzellenkompressor oder auch eine Membranpumpe angeschlossen ist, und die beiden Ausgangskanäle jeweils mit einer flexiblen Luftkammer verbunden sind. In dieser Ausgestaltung sorgt die erfindungsgemäße Steuer- und Regelvorrichtung dafür, dass wechselseitig jeweils eine der Luftkammern aufgepumpt und die andere Luftkammer zeitgleich entlüftet wird, so dass es zu einer alternierenden Bewegung der Luftkammern kommt, falls die erfindungsgemäße Vorrichtung nur mit einem konstanten Druckmittelstrom beaufschlagt wird.

Die Zeitkonstante dieser wechselseitigen Bewegung ist allein durch die passiven Mittel der erfindungsgemäßen Vorrichtung bestimmt und lässt sich in einfacher und vorteilhafter Art durch diverse Drosseln und Konterelemente variieren und den jeweiligen Erfordernissen anpassen.

Wird die erfindungsgemäße Vorrichtung einschließlich einer das Druckmittel fördernden Pumpe und den ausgangsseitigen Luftkammern in den Sitz eines Fahrzeuges eingebaut, so lässt sich dadurch beispielsweise ein vorteilhafter Massage-Effekt für die Insassen des Fahrzeuges realisieren, ohne dass eine aufwendige elektronische Schaltung, wie bei den Vorrichtungen des Standes der Technik üblich, eingesetzt werden muß. Die beanspruchte Erfindung realisiert dieses Massagesystem mit einer rein pneumatischen Steuer- und Regelschaltung.

Somit ist es möglich, einen entsprechenden Fahrzeugsitz mit einem hohen Komfort unter Verwendung von lediglich passiven, pneumatischen Mitteln zu realisieren. Auf die Verwendung von elektronischen Schalt- und Regeleinrichtungen kann in vorteilhafter Weise verzichtet werden. Der Aufwand zur Realisierung solcher Massage-Systemen ist damit deutlich reduziert worden.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet in einfacher und vorteilhafter Weise die Steuerung und Regelung von Druckmittelströmen allein mit pneumatischen Mitteln. Insbesondere ermöglicht das beanspruchte Verfahren die einfache Realisierung vom einstellbaren Zeitkonstanten und angepassten Verzögerungen für die alternierenden Bewegungen allein durch eine pneumatische Regelung der Druckmittelströme.

Zeichnung

In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, die in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert werden soll.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Schaltung der erfindungsgemäßen, pneumatischen Vorrichtung für eine erste Endstellung des Schieberelemente der Vorrichtung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels einer Schaltung der erfindungsgemäßen, pneumatischen Vorrichtung für eine zweite Endstellung des Schieberelemente der Vorrichtung,

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Schaltung der erfindungsgemäßen, pneumatischen Vorrichtung für die erste Endstellung des Schieberelemente der Vorrichtung,

Fig. 4 einen Schnitt durch einen Teil eines Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer ersten Endstellung des Schieberelementes und

Fig. 5 eine Aufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer Kanalplatte und darunter angeordnetem Schieberelement der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die in der Fig. 1 dargestellte schematische Schaltung der erfindungsgemäßen, pneumatischen Vorrichtung 10 zeigt ein Schieberelement 12, das einen Eingangskanal 14 der Vorrichtung mit einem ersten Ausgangskanal 16 und einen zweiten Ausgangskanal 18 mit einem Entlüftungskanal 20 verbindet. Der Entlüftungskanal 20 braucht nicht unbedingt an Atmosphärendruck anliegen. Vielmehr ist auch ein in sich geschlossener Kreislauf für die Vorrichtung denkbar.

Dem Eingangskanal 14 vorgeschaltet ist eine einstellbare Drossel 15. Der Ausgangskanal 16 ist über Verbindungsmittel 22 mit einem Rezipienten 24 verbunden. Das Verbindungsmittel 22 weist unter Anderem eine Dossel 26 auf, mit der der Durchfluss durch das Verbindungsmittel 22 in gewünschter Weise eingestellt werden kann. Vom Ausgangskanal 16 zweigt ein weiteres Verbindungsmittel 28 ab, das über ein Verzögerungsglied 29, das in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel durch eine Drossel 30 realisiert ist, zu einem als ersten Arbeitsraum 32 dienenden Reservoir 34 führt, welches über ein Rückschlagventil 35 und das Verbindungsmittel 28 entleert werden kann. Das Reservoir 32 wiederum ist drucktechnisch über eine Vorrichtung 37 mit dem Schieberelement 12 gekoppelt.

Der zweite Ausgangskanal 18 ist zum Einen über Verbindungsmittel 38 und eine Drossel 40 mit einem zweiten Rezipienten 42 verbunden und andererseits über Verbindungsmittel 44 und eine Drossel 46 an ein als zweiten Arbeitsraum 48 dienendes Reservoir 50 gekoppelt. Die Zuleitung zum Reservoir 50 weist ebenso ein Verzögerungsglied 31 und ein Rückschlagventil 47 für die Entlüftung auf. Das Reservoir 50 ist, wie das Reservoir 34, jedoch auf der entgegengesetzter Seite über eine Vorrichtung 39 mit dem Schieberelement 12 gekoppelt.

Das Schieberelement 12 weist in seinem Innern durchgehende Kanäle 52 auf, die die jeweilige Verbindung zwischen dem einen Eingangskanal 14, den beiden Ausgangskanälen 16 beziehungsweise 18 und dem Entlüftungskanal 20 in Abhängigkeit von der Stellung des Schieberelementes 12 vermitteln. Die Beweglichkeit des Schieberelementes 12 wird durch eine Kontereinrichtung 54, die in der Fig. 1 schematisch als elastische Feder 64 dargestellt ist, reguliert.

Im Folgenden soll die Funktionsweise der erfindungsgemäßen, pneumatischen Steuer- und Regelvorrichtung 10 anhand der Darstellungen in der Fig. 1 beziehungsweise Fig. 2 näher beschrieben werden.

Wird der Eingangskanal 14 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10, wie sie in der Fig. 1 dargestellt ist, mit einem Druckmittel, wie beispielsweise Luft beaufschlagt, so gelangt das Druckmittel durch einen Kanal 56 und die Drossel 26 in den Rezipienten 24, der beispielsweise als ein elastisches Luftkissen 58 ausgeformt ist. Das Luftkissen 58 wird sich mit dem Druckmittel füllen und entsprechend aufgeblasen werden. Der Rezipient 42 ist zu diesem Zeitpunkt über einen Kanal 60 mit dem Entlüftungskanal 20 der Vorrichtung verbunden, so dass in diesem beispielsweise Atmosphärendruck herrscht.

Während das Luftkissen 58 aufgeblasen wird, wird ein Teil des Druckmittelstromes über das Verbindungsmittel 28 und eine entsprechend eingestellte Drossel 30 dem Arbeitsraum 32 zugeführt. Die genaue Einstellung der Drossel 30 bestimmt dabei die Zeit, die notwendig ist, um den Arbeitsraum 32 zu füllen. Der Arbeitsraum 32 ist beispielsweise über eine elastische Membran 62 mit dem Schieberelement 12 verbunden. Wenn der Druck im Arbeitsraum 32 steigt, und sich die Membran 62 ausdehnt, wird die Kraft auf das Schieberelement 12 vergrößert. Das Schieberelement 12 ist über die Kontereinrichtung 54, die in der Fig. 1 in Form zweier elastischer Federn 64 angedeutet ist, verrastet. Übersteigt die auf das Schieberelement 12 durch den Druck im Arbeitsraum 32 ausgeübte Kraft die Rastkraft des Schieberelementes 12, so wird dieses verschoben und nimmt eine Position ein, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist.

In dieser Stellung gemäß Fig. 2 ist nun der Rezipient 24 über einen Kanal 66 in dem Schieberelement 12 mit dem Entlüftungskanal 20 verbunden, so dass der im Rezipienten 24 aufgebaute Druck entweichen kann, und sich das Luftkissen 58 damit wieder entleert. Gleichzeitig entleert sich auch der zugehörige Arbeitsraum 32 über das Ventil 35, das Verbindungsmittel 28 und den Kanal 66 im Schieberelement 12.

In der in Fig. 2 dargestellten Stellung des Schieberelementes 12 ist nun wiederum der Rezipient 42, der ein flexibles Luftkissen 68 sein kann, über einen Kanal 70 mit dem einen Eingangskanal 14 verbunden, und wird von dem dort anliegenden Druckmittel gefüllt. Gleichzeitig wird ein Teil dieses Druckmittels über das Verbindungsmittel 44 und die Drossel 46 dem zweiten Arbeitsraum 48 zugeführt.

Der Druck in dem zweiten Arbeitsraum steigt nun gemäß der Einstellung der Drossel 46 an, während der Rezipient 42 aufgepumpt wird, wie bereits oben in analoger Weise für den ersten Arbeitsraum beschrieben worden ist. Über die Vorrichtung 37, die beispielsweise ebenfalls eine Membran 72 sein kann, wird damit eine Kraft auf das Schieberelement 12 ausgeübt. Ist diese Kraft hinreichend groß, um die Rastkraft des Schieberelementes 12 aufgrund der Kontereinrichtung 54 zu überwinden, hat sich also im Arbeitsraum 48 ein genügend hoher Druck aufgebaut, so wird das Schieberelement 12 wieder in seine - in Fig. 1 dargestellte - erste Stellung zurückgeschoben, so dass das zugeordnete Luftkissen 68 wiederum über den Kanal 60 des Schieberelementes 12 entlüftet wird.

Damit ist ein vollständiger Zyklus der erfindungsgemäßen Steuer- und Regelvorrichtung abgeschlossen und das System beginnt wieder selbständig mit der Füllung des Rezipienten 58, wie bereits oben beschrieben.

Durch das wechselseitige Aufblasen und Entlüften der beteiligten Luftkissen lässt sich mit einem auf dieser Erfindung basierenden System im Sitz eines Fahrzeuges der Sitzkomfort verbessern und eine Entlastung der Wirbelsäule Durch den sich einstellenden Massage-Effekt erreichen. Die Oszillationsperiode dieser Bewegung kann über die Einstellung der relativen Drosselgrößen, der Größe der beteiligten Volumina und nicht zuletzt auch über den geförderten Druckmittelstrom eingestellt werden. Über die direkte Einstellung der Stärke der Kontervorrichtung ist es beispielsweise dem Nutzer selbst leicht möglich die Frequenz der Bewegung individuell anzupassen.

Zur pneumatischen Versorgung der Vorrichtung kann ein Kleinkompressor, wie beispielsweise eine Flügelzellenpumpe oder auch eine Membranpumpe eingesetzt werden. Eine solche Vorrichtung ist in der Fig. 3 dargestellt. Die durch einen Motor 76, der vorzugsweise in Form eines Elektromotors verwendet wird, angetriebene Pumpe 78 beaufschlagt die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 über die einstellbare Drossel 15 und den Eingangskanal 14 mit dem Druckmittel, das vorzugsweise Luft ist, aber durchaus auch ein anderes Gemisch oder Gas sein kann.

Um die Laufzeit der Pumpe zu reduzieren und ihre Lebensdauer damit zu verlängern, kann diese, wie in dem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in der Fig. 3 dargestellt ist, ein Volumen 82, das dem Eingangskanal 14 vorgeschaltet ist, überwachen. Dazu wird der die Pumpe 78 antreibende Motor 76 über einen Drucksensor 84 in der Zuleitung 86 und einem zugeordneten Schalter gesteuert.

Die Pumpe 78 und der zugehörige, sie antreibende Motor 76 kann in unmittelbarer Nähe der pneumatischen Vorrichtung 10 angeordnet sein oder auch über entsprechende Verbindungsmittel räumlich getrennt und so gegebenenfalls akustisch vom Fahrzeugsitz entkoppelt werden.

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen, pneumatischen Vorrichtung.

Das Druckmittel gelangt durch den Eingangskanal 14 und eine Kanalplatte 88 zum Schieberelement 12. Das Schieberelement 12 ist fest an einen Ventilkolben 90 verbunden Der Ventilkolben 90 seinerseits ist in einer Ventilkammer 92 angeordnet. Das Schieberelement 12 kann unterhalb, das heisst auf der dem Eingangskanal beziehungsweise den Ausgangskanälen abgewandten Seite der Kanalplatte 88 relativ zu dieser verschoben werden, so dass wahlweise verschiedene Öffnungen in der Kanalplatte 88 mit den Kanälen 52 des Schieberelementes 12 zur Deckung kommen.

Dies ist in der Fig. 5 in einer Aufsicht auf die Kanalplatte 88 dargestellt. Unter der Kanalplatte 88 ist das bewegliche Schieberelement 12 eingezeichnet. Der am Eingangskanal 14 anliegende Druck hat permanent Verbindung mit der Ventilkamer 92. Der Arbeitsraum 48 ist ständig mit dem Ausgangskanal 18 und der Arbeitsraum 33 ständig mit dem Ausgangskanal 16 verbunden.

In der in Fig. 5 gezeigten Stellung des Schieberelementes 12 wäre der Verbindungskanal der Ventilkammer 92 zum Ausgangskanal 18 freigegeben und der Ausgangskanal 16 über einen Kanal im Schieberelement 12 mit dem Entlüftungskanal 20 der Vorrichtung verbunden.

Durch eine solche Stellung des Schieberelementes 12 wird der Druck im Arbeitsraum 32 entlüftet und im Arbeitsraum 48 erhöht. Dies geschieht solange, bis die Druckdifferenz der beiden Arbeitsräume 48 und 32 groß genug ist, um die einstellbare Rastkraft der Kontereinrichtung 54, die im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 durch eine vorgespannte Rastfeder in Form einer Schnappkugel 94 realisiert ist, zu überwinden. Die Kontereinrichtung 54 kann aber beispielsweise ebenso durch eine Blattfeder oder andere, dem Fachmann geläufige Kontereinrichtungen realisiert werden.

Der Anlagedruck der Kontereinrichtung kann über einen Stellmechanismus 96 variiert werden kann.

Der Differenzdruck der Arbeitsräume 48 und 32 bewirkt eine resultierende Kraft auf die flexiblen Membranen 62 und 72, so dass der mit den Membranen verbundene Ventilkolben 90 gegen die Kraft der Rastfeder 94 bewegt wird und das Schieberelement 12 in die zweite Endstellung der Vorrichtung 10 verschoben wird.

In dieser Stellung wird nun der Ausgangskanal 16 vom Schieberelement 12 freigegeben und mit der Ventilkammer 92 verbunden. Der Ausgangskanal 18 wird über einen entsprechenden Kanal im Schieberelement 12 mit dem Entlüftungskanal 20 verbunden. Diese Stellung des Ventilkolbens 90 wird beibehalten bis der Differenzdruck der beiden Arbeitsräume 32 und 48 die Rastkraft der Kontereinrichtung 54 wiederum überwindet und der Ventilkolben 90 und damit auch das Schieberelement 12 zurückgeschaltet wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist nicht auf die Nutzung zur wechselseitigen Be- und Entlüftung von Luftkissen in Fahrzeugsitzen beschränkt.

Als weitere Einsatzgebiete der erfindungsgemäßen, pneumatischen Steuer- und Regelvorrichtung sind prinzipiell alle intermittierenden oder oszillierenden Bewegungen von Kolben und anderen Stellelementen denkbar.

Claims (19)

1. Pneumatische Steuer- und Regelvorrichtung (10) mit einem mit einem Druckmittel beaufschlagten Eingangskanal (14), mit zwei Ausgangskanälen (16, 18) und mit einem Entlüftungskanal (20) sowie mit einem zwischen diesen Kanälen vermittelnden, in einer Ventilkammer (92) angebrachten, beweglichen Ventilkolben (90), dadurch gekennzeichnet, dass durch ein mit dem pneumatisch getriebenen Ventilkolben (90) verbundenes Schieberelement (12) alternierend jeweils ein Ausgangskanal (16, 18) der pneumatischen Steuer- und Regelvorrichtung (10) mit dem einen Eingangskanal (14) und der andere Ausgangskanal (18, 16) gleichzeitig mit dem Entlüftungskanal (20) der Vorrichtung (10) verschaltet ist.

2. Pneumatische Steuer- und Regelvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung des jeweils einen Ausgangskanals (16, 18) mit dem Eingangskanal (14) und des zweiten Ausgangskanals (18, 16) mit dem Entlüftungskanal (20) durch Kanäle (52) in dem Schieberelement (12) realisiert ist.

3. Pneumatische Steuer- und Regelvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mit einem Ausgangskanal (16, 18) verbundene eine Eingangskanal (14) gleichzeitig über ein pneumatisches Verzögerungsglied (29, 31) auch mit jeweils einem dem Ausgangskanal zugeordneten Arbeitsraum (32, 48) verbunden ist.

4. Pneumatische Steuer- und Regelvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verzögerungsglied (29, 31) zur Erzeugung einer vorgebbaren Zeitkonstanten eine Drossel (30, 46), insbesondere eine einstellbare, im Durchmesser variierbare Drossel beinhaltet.

5. Pneumatische Steuer- und Regelvorrichtung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die den jeweiligen Ausgangskanälen (16, 18) zugeordneten Arbeitsräume (32, 48) Teil der Ventilkammer (92) sind.

6. Pneumatische Steuer- und Regelvorrichtung (10) nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsräume (32, 48) jeweils über mit dem Ventilkolben (90) verbundene Membranen (62, 72) von der restlichen Ventilkammer (92) abgegrenzt sind.

7. Pneumatische Steuer- und Regelvorrichtung (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranen (72) der Arbeitsräume (32, 48) aus einem Elastomer, insbesondere Silikon oder Kautschuk bestehen.

8. Pneumatische Steuer- und Regelvorrichtung (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben (90) durch eine Druckdifferenz in den beiden Arbeitsräumen (32, 48) über die Membranen (72) in der Ventilkammer (90) bewegbar ist.

9. Pneumatische Steuer- und Regelvorrichtung (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Beweglichkeit des Ventilkolbens (92) in der Ventilkammer (90) über eine Kontereinrichtung (54) einstellbar ist.

10. Pneumatische Steuer- und Regelvorrichtung (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontereinrichtung (54) ein elastisches Federelement (94) aufweist.

11. Pneumatische Steuer- und Regelvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) zumindest teilweise in Kunststoff ausgeführt ist.

12. Pneumatische Steuer- und Regelvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Eingangskanal mit einem Kleinkompressor (78), wie beispielsweise einem Flügelzellenkompressor oder einer Membranpumpe, verbunden ist und die Ausgangskanäle (32, 48) mit jeweils einem Rezipienten (24, 42) verbunden sind.

13. Pneumatische Steuer- und Regelvorrichtung (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der eingangskanalseitige Kompressor (78) durch einen in einem Verbindungsmittel (86) angebrachten Drucksensor (84) schaltbar ist.

14. Pneumatische Steuer- und Regelvorrichtung (10) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgangskanalseitigen Rezipienten (24, 42) als elastische Luftkissen (58, 68) ausgebildet sind.

15. Pneumatische Steuer- und Regelvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Luftkissen (58, 68) in die Polsterung eines Fahrzeugsitzes integriert sind.

16. Fahrzeugsitz für ein Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine, vorzugsweise aber mehrere, der nach den Ansprüchen 13 bis 15 beschriebenen Steuer- und Regelvorrichtungen (10) in den Sitz zur Erhöhung des Sitzkomforts und/oder zur Erzeugung eines Massage-Effektes integriert ist.

17. Verfahren zur pneumatischen Steuerung und Regelung von Druckmittelströmen, bei dem ein Eingangskanal (14) einer Steuer- und Regelvorrichtung (10), die zumindest einen Eingangskanal (10), einen Entlüftungskanal (20) und zwei (16, 18) beinhaltet, mit einem konstanten Druck beaufschlagt wird, so dass in einer ersten Endposition eines beweglichen Schieberelementes (12) der Vorrichtung ein Druckmittel in einen ersten Ausgangskanal (16) der Vorrichtung (10) geleitet wird, wobei das Schieberelement (12) über eine Kontereinrichtung (54) solange in dieser ersten Endposition gehalten wird, bis die Druckdifferenz zwischen einem mit dem ersten Ausgangskanal (16) verbundenen ersten Arbeitsraum (32) und einem zweiten Arbeitsraum (48), der seinerseits mit einem zweiten Ausgangskanal (18) und einem Entlüftungskanal (20) verbunden ist, so groß ist, dass die Kraft auf einen mit dem Schieberelement (12) verbundenen Ventilkolben (90) die Rastkraft der Kontereinrichtung (54) überwindet und das Schieberelement (12) in eine zweite, ebenfalls durch eine Rastung gesicherte Endposition verschoben wird, die es durch in dem Schieberelement (12) vorhandene Kanäle (52) ermöglicht, dass der erste Arbeitsraum (32) und der erste Ausgangskanal (16) nun mit dem Entlüftungskanal (20) verbunden werden und andererseits der eine Eingangskanal (14) mit dem zweiten Ausgangskanal (18) sowie dem zweiten Arbeitsraum (48) verbunden wird, solange bis die über den zweiten Arbeitsraum (48) auf den Ventilkolben (90) übertragene Kraft wiederum die Rastkraft des Ventilkolbens (90) in der zweiten Endposition übersteigt und das Schieberelement (12) zurück in die erste Endposition verschoben wird.

18. Verfahren zur pneumatischen Steuerung und Regelung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der erste (16) beziehungsweise der zweite Arbeitsraum (18) jeweils über mindestens ein Verzögerungselement (29, 30), insbesondere eine einstellbare Drossel (30, 46) mit dem Druckmittel aus dem jeweiligen Ausgangskanal (16, 48) beaufschlagt wird.

19. Verfahren zur pneumatischen Steuerung und Regelung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der erste (32) und der zweite Arbeitsraum (48) jeweils über elastische Elemente (62), insbesondere Membranen (72) auf den Ventilkolben einwirken.