DE102008009473A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Befüllen von aufblasbaren Fahrzeugsitz-Polsterelementen - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum Befüllen von aufblasbaren Fahrzeugsitz-Polsterelementen Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Befüllen und/oder Entlüften von aufblasbaren Verbrauchern (3) eines pneumatischen Komfortsystems in einem Fahrzeugsitz, umfassend einen Verdichter (2), um ein gasförmiges Arbeitsmedium unter Druck zu setzen, mindestens einen Verbraucher (3), welcher in oder am Fahrzeugsitz angeordnet ist, eine pneumatische Verbindungsleitung (4), welche den Verdichter (2) mit dem Verbraucher (3) verbindet, und eine Steuerungs-Regelungseinheit (5) für den Verdichter (2), um den Verdichter (2) bedarfsgerecht in Abhängigkeit von einer Druckanforderung des Verbrauchers (3) zu steuern bzw. zu regeln.

Description

  • Stand der Technik
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Befüllen und/oder Entlüften von Luft benötigenden, insbesondere aufblasbaren Verbrauchern, von Fahrzeugsitzen eines pneumatischen Komfortsystems, wie z. B. aufblasbaren Polsterelementen eines Fahrzeugsitzes.
  • In jüngster Zeit werden in Fahrzeugen verstärkt pneumatische Komfortsysteme mit einer zentralen Druckversorgung eingebaut. Derartige Komfortsysteme können dabei beispielsweise einen verbesserten Seitenhalt während einer Kurvenfahrt bereitstellen oder eine Massagefunktion im Sitz und/oder Rückenbereich ausführen. Derartige pneumatische Komfortsysteme umfassen dabei neben einer Vielzahl als Verbraucher ausgebildeten aufblasbaren Polsterelementen einen Verdichter, welcher Druckluft erzeugt, und einen Druckluftspeicher. Der Druckluftspeicher ist über eine Leitung, in welchem ein Druckregelventil angeordnet ist, mit den Verbrauchern verbunden. Die bekannten Systeme arbeiten dabei mit einem Systemdruck im Druckluftspeicher im Bereich von 1400 bis 2000 hPa. Aufgrund des relativ hohen Druckniveaus kondensiert die in der Druckluft enthaltene Feuchte, so dass ein Kondensatabfluss vom Speichervolumen vorgesehen ist. Der Kondensatabfluss kann dabei mittels eines Ventils geöffnet oder geschlossen werden, um das Kondensat abzulassen. Eine Drucküberwachung des Systemdrucks erfolgt dabei mittels eines Drucksensors, welcher sich am Verdichtergehäuse befindet. Das Druckregelventil zwischen dem Speichervolumen und den Verbrauchem regelt dabei den Druck auf einen konstanten Speisedruck für die Verbraucher. Der Verdichter bei den bekannten Komfortsystemen wird dabei dann betrieben, wenn der Druck am Vorratsbehälter unter einen vorbestimmten Solldruck sinkt. Ein Druckbedarf der Verbraucher wird dabei immer aus dem Druckluftspeicher entnommen. Die bekannten Komfortsysteme haben sich zwar grundsätzlich bewährt, sind jedoch relativ komplex aufgebaut und teuer.
  • Vorteile der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Befallen und/oder Entlüften von Luft benötigenden Verbrauchern in Fahrzeugsitzen weist demgegenüber den Vorteil auf, dass eine Komplexität des Komfortsystems reduziert werden kann und insbesondere auch die Kosten reduziert werden können, ohne dass dadurch Leistungseinbußen vorhanden sind. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist dabei einen höheren Gesamtwirkungsgrad auf, woraus eine geringere Leistungsaufnahme resultiert. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Vorrichtung einen Verdichter, einen mit dem Verdichter über eine pneumatische Verbindungsleitung verbunden Verbraucher, insbesondere ein aufblasbares und entleerbares Polsterelement, und eine Steuer-Regeleinheit umfasst. Die Steuer-Regeleinheit führt dabei einen bedarfsgerechten Betrieb des Verdichters aus, welcher sich am Luftbedarf des Verbrauchers orientiert.
  • Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
  • Besonders bevorzugt ist die Steuerungs-Regelungseinheit mit einem Datenbus im Fahrzeug verbunden. Eine Steuerung/Regelung des Verdichters erfolgt dabei in Abhängigkeit von Signalen, welche die Steuerungs-Regelungseinheit aus dem Datenbus entnimmt. Hierdurch ist es möglich, dass bereits vorhandene Signale im Fahrzeug auch zur Steuerung/Regelung des pneumatischen Komfortsystems im Fahrzeugsitz verwendet werden.
  • Besonders bevorzugt führt die Steuerungs-Regelungseinheit ein festgelegtes Steuerprogramm für den Verdichter aus, wenn die Steuerungs-Regelungseinheit ein entsprechendes vorbestimmtes Signal erhält. Hierbei ist es möglich, dass das Signal direkt oder über den Fahrzeugdatenbus zur Steuerungs-Regelungseinheit übermittelt wird.
  • Das vorbestimmte Signal für die Steuerungs-Regelungseinheit ist vorzugsweise ein Betätigungssignal eines Schalters zum Einschalten bzw. Ausschalten des pneumatischen Komfortsystems im Fahrzeugsitz und/oder ein Signal einer Druckhöhe im Verbraucher und/oder ein Signal über einen Gierzustand des Fahrzeugs und/oder ein Signal eines Lenkwinkeleinschlags des Fahrzeugs, oder andere, die Fahrdynamik des Fahrzeugs beschreibende Kennwerte.
  • Weiter bevorzugt umfasst die Vorrichtung ferner einen Drucksensor, der unmittelbar am Verbraucher angeordnet ist. Der Drucksensor ist mit der Steuerungs-Regelungseinheit verbunden, so dass dieser immer ein aktueller Wert einer Druckhöhe am Verbraucher übermittelt werden kann. Es sei angemerkt, dass der Drucksensor selbstverständlich auch für andere Steuergeräte verwendet werden kann. Alternativ ist ein Drucksensor unmittelbar am Verdichter angeordnet, um eine Druckhöhe direkt am Verdichter zu ermitteln. Dies hat jedoch den Nachteil, dass diese direkt am Verdichter ermittelte Druckhöhe nicht genau die tatsächlich am Verbraucher vorhandene Druckhöhe sein muss.
  • Besonders bevorzugt liegt ein Druck des Arbeitsmediums zwischen 500 und 900 hPa und insbesondere bei ca. 700 hPa. Dies ist im Vergleich zu den bekannten Systemen, bei denen eine Druckhöhe von 1400 bis 2000 hPa verwendet wird, eine signifikante Druckreduzierung. Durch diese erfindungsgemäße Absenkung des Drucks des Arbeitsmediums ist es ferner möglich, dass auf eine Entfeuchtung des Drucksystems verzichtet werden kann. Hierdurch kann insbesondere auf eine zusätzliche Einrichtung zur Entfeuchtung, welche ein Ablassen von Kondensat aus dem Drucksystem ermöglicht, verzichtet werden. Ferner führt die Druckabsenkung auch zu einer reduzierten Geräuschentwicklung des Verdichters. Hierdurch kann insbesondere auf eine übermäßige Dämmung des Verdichters zur Reduzierung der Geräusche verzichtet werden.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist die pneumatische Verbindungsleitung einen etwas vergrößerten Durchschnitt auf. Die Verbindungsleitung weist vorzugsweise ein pufferndes Volumen von 100 cm3 bis 200 cm3 auf. Hierdurch übernimmt die pneumatische Verbindungsleitung eine gewisse Speicherfunktion für das Arbeitsmedium. Somit wird sichergestellt, dass, sobald ein Druckbedarf des pneumatischen Komfortsystems vorhanden ist, der Druck zumindest teilweise aus der pneumatischen Verbindungsleitung entnommen werden kann, um so keinen Druckabfall bis zum Anlaufen des Verdichters auftreten zu lassen. Da der Verdichter in sehr kurzer Zeit hochläuft und den notwendigen Druck erzeugt, merkt ein Anwender keinen Unterschied zu einem bisherigen Komfortsystem, welches den Druck aus dem großen Speichervolumen entnimmt.
  • Weiter bevorzugt ist die Steuerungs-Regelungseinheit des Verdichters mit einem Steuergerät für den Fahrzeugsitz verbunden, welches ein Befüllen bzw. Entleeren von Polsterelementen im Fahrzeugsitz steuert. Signale des Steuergeräts, welche dieses zur Steuerung verwendet, werden dabei auch von der Steuerungs-Regelungseinheit des Verdichters verwendet. Hierdurch kann insbesondere schon auf eine vorhandene Infrastruktur des Steuergeräts des Fahrzeugsitzes zurückgegriffen werden. Auch hierdurch ist eine signifikante Kostenreduktion möglich.
  • Ferner betrifft die vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Steuern/Regeln eines Verdichters für ein pneumatisches Komfortsystem eines Fahrzeugsitzes, wobei der Fahrzeugsitz wenigstens einen aufblasbaren und entleerbaren Verbraucher umfasst, welcher mittels einer pneumatischen Verbindungsleitung mit dem Verdichter verbunden ist. Der Verdichter wird erfindungsgemäß dabei bedarfsgerecht in Abhängigkeit von einem Bedarf am Verbraucher unmittelbar gesteuert bzw. geregelt. Hierdurch ist es möglich, dass eine direkte Verbindung zwischen dem Verdichter und dem Verbraucher ohne Vorsehen von Druckregelventilen oder großen Speichervolumen möglich ist und eine schnelle Steuerung/Regelung des pneumatischen Arbeitsmediums im Verbraucher möglich ist. Ferner kann durch das erfindungsgemäße Verfahren auch ein Arbeitsdruck auf einen Wert von ca. 700 hPa ± 200 hPa reduziert werden.
  • Besonders bevorzugt erfolgt eine Steuerung/Regelung des Verdichters mittels der Steuerungs-Regelungseinheit dabei mittels einer Pulsweitenmodulation.
  • Zeichnung
  • Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
  • 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
  • 2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
  • Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 1 eine Vorrichtung 1 zum Befüllen und/oder Entlüften von aufblasbaren Verbrauchern 3 in einem Fahrzeugsitz im Detail beschrieben. Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst die Vorrichtung 1 einen Verdichter 2, welcher mittels eines Motors 6 angetrieben ist. Der Verdichter 2 ist über eine pneumatische Verbindungsleitung 4 direkt mit Verbrauchern 3 verbunden. Die Verbraucher 3 sind im Fahrzeugsitz angeordnet und als aufblasbare und entleerbare Polsterelemente ausgebildet und in 1 nur schematisch dargestellt. Hierdurch kann im Fahrzeugsitz ein pneumatisches Komfortsystem, beispielsweise für eine Massagefunktion oder für einen fahrdynamischen Sitz oder für eine Multikonturlehne, o. ä., bereitgestellt werden. Die Vorrichtung 1 umfasst ferner eine Steuerungs-Regelungseinheit 5, welche eine bedarfsgerechte Steuerung/Regelung des Verdichters 2 ausführt. Die Steuerungs-Regelungseinheit 5 ist mit einem Datenbus 7, welcher Teil eines Kommunikationsnetzes des Fahrzeugs ist, verbunden. Das Bezugszeichen 8 bezeichnet ferner ein Steuergerät für den Fahrzeugsitz, welches ebenfalls mit dem Datenbus 7 verbunden ist. Alternativ kann das Steuergerät auch eines sein, welches nur zur Steuerung der Massagefunktion vorgesehen ist. Somit ist es möglich, dass die Steuerungs-Regelungseinheit 5 des Verdichters 2 Eingangsinformationen direkt von dem Steuergerät 8 des Verbrauchers 3 erhält. Derartige Eingangsinformationen können beispielsweise Messwerte von verbrauchernahen Drucksensoren oder aber auch Zustandsmeldungen, wie beispielsweise das Ein- oder Ausschalten einer Massagefunktion sein. Die Steuerungs-Regelungseinheit 5 steuert bzw. regelt dabei den Verdichter 2 dann anhand des momentanen Luftbedarfs der Verbraucher 3.
  • Durch diese Ausgestaltung kann die Steuerungs-Regelungseinheit 5 des Verdichters 2 auf bereits vorhanden Sensoren und eine bereits vorhandene Infrastruktur im Fahrzeug zurückgreifen, so dass die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 sehr einfach und kostengünstig realisiert werden kann. Eine Förderleistung des Verdichters 2 kann dabei beispielsweise mittels Pulsweitenmodulation oder einem anderen geeigneten Regelalgorithmus variiert werden. Insbesondere kann der Regelalgorithmus dabei auch als ein selbstlernender Algorithmus ausgeführt sein, wodurch ständige Anpassungen der Steuerungs-Regelungseinheit 5 an geänderte Ausgangsparameter, beispielsweise das Gewicht einer Person im Fahrzeugsitz, angepasst werden kann.
  • Das Komfortsystem arbeitet dabei vorzugsweise bei einem Druck von ca. 700 hPa. Durch diese im Vergleich mit dem Stand der Technik große Druckabsenkung kann insbesondere auf eine aktive Entfeuchtung des Komfortsystems verzichtet werden. Insbesondere kann dabei auf ein Magnetventil zum Ablassen eines Kondensats verzichtet werden, da eine Kondensation der im komprimierten Arbeitsmedium enthaltenen Feuchtigkeit aufgrund eines geringeren Verdichtungsverhältnisses im Komfortsystem reduziert werden kann. Hierbei sei angemerkt, dass als Druckmedium vorzugsweise Luft verwendet wird. Die pneumatische Verbindungsleitung 4, welche den Verdichter 2 direkt mit dem Verbraucher 3 verbindet, übernimmt dabei eine gewisse Druckspeicherfunktion, wodurch im Vergleich mit dem Stand der Technik auf einen Vorratsbehälter und ein zusätzliches Druckregelventil verzichtet werden kann. Alternativ kann auch eine Größe des Vorratsbehälters deutlich reduziert werden. Die Absenkung des Arbeitsdrucks hat ferner auch noch eine deutliche Verbesserung der Geräuschentwicklung des Verdichters zur Folge.
  • Somit kann erfindungsgemäß eine einfache und kostengünstig aufgebaute Vorrichtung bereitgestellt werden, welche die Verdichterleistung gerade so regelt, dass die notwendige pneumatische Leistung im Komfortsystem zur Verfügung gestellt wird.
  • 2 zeigt schematisch eine Vorrichtung 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei gleiche bzw. funktional gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet sind.
  • Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel steuert bzw. regelt die Steuerungs-Regelungseinheit 5 des zweiten Ausführungsbeispiels den Verdichter 2 mittels Signalen, die direkt von einem Drucksensor 9 zur Steuerungs-Regelungseinheit 5 übertragen werden. Der Drucksensor 9 ist dabei in unmittelbarer Nähe zu den Verbrauchern 3 angeordnet, so dass ein genauer Druckwert des Arbeitsmediums in unmittelbarer Nähe am Verbraucher zur Steuerung bzw. Regelung des Verdichters 2 verwendet wird. Hierdurch kann eine sehr genaue und schnelle Steuerung bzw. Regelung des Arbeitsdrucks im System erreicht werden. Es sei angemerkt, dass die Steuerungs-Regelungseinheit 5 zusätzlich noch mit anderen bereits im Fahrzeug vorhandenen Sensoren bzw. Steuergeräten verbunden sein kann, um eine Steuerung/Regelung des Verdichters 2 anhand von mehreren Variablen auszuführen.
  • Ansonsten entspricht das zweite Ausführungsbeispiel dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.

Claims (10)

  1. Vorrichtung zum Befüllen und/oder Entlüften von aufblasbaren Verbrauchern (3) eines pneumatischen Komfortsystems in einem Fahrzeugsitz, umfassend – einen Verdichter (2), um ein gasförmiges Arbeitsmedium unter Druck zu setzen; – mindestens einen Verbraucher (3), welcher in oder am Fahrzeugsitz angeordnet ist, – eine pneumatische Verbindungsleitung (4), welche den Verdichter (2) mit dem Verbraucher (3) verbindet, und – eine Steuerungs-Regelungseinheit (5) für den Verdichter (2), um den Verdichter (2) bedarfsgerecht in Abhängigkeit von einer Druckanforderung des Verbrauchers (3) zu steuern bzw. zu regeln.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungs-Regelungseinheit (5) mit einem Datenbus (7) des Fahrzeugs verbunden ist und eine Steuerung/Regelung des Verdichters (2) in Abhängigkeit von einem oder mehreren Signalen aus dem Datenbus (7) erfolgt.
  3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungs-Regelungseinheit (5) ein festgelegtes Steuerprogramm für den Verdichter (2) aufweist, wobei die Steuerungs-Regelungseinheit (5) ausgelegt ist, das festgelegte Steuerungsprogramm auszuführen, wenn die Steuerungs-Regelungseinheit (5) ein vorbestimmtes Signal erhält.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das vorbestimmte Signal ein Betätigungssignal eines Schalters des pneumatischen Komfortsystems ist und/oder ein Signal über eine Druckhöhe in einem Verbraucher (3) ist und/oder ein Gierwinkelsignal des Fahrzeugs ist und/oder ein Lenkwinkelsignal des Fahrzeugs ist oder ein anderes die Fahrdynamik eines Fahrzeugs beschreibendes Signal.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen Drucksensor (9), welcher unmittelbar am Verbraucher (3) angeordnet ist und mit der Steuerungs-Regelungseinheit (5) verbunden ist, oder welcher unmittelbar am Verdichter (2) angeordnet ist und mit der Steuerungs-Regelungseinheit (5) verbunden ist:
  6. Vorrichtung nach, einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druck des Arbeitsmediums in einem Bereich von 500 bis 900 hPa liegt und insbesondere 700 hPa ± 50 hPa beträgt.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die pneumatische Verbindungsleitung (4) einen etwas vergrößerten Durchmesser aufweist, um eine Speicherfunktion für das Arbeitsmedium bereitzustellen.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungs-Regelungseinheit (5) mit einem Steuergerät (8) für den Fahrzeugsitz oder einem Steuergerät des pneumatischen Komfortsystems verbunden ist, wobei Signale, welche dem Steuergerät (8) zugeführt werden, auch der Steuerungs-Regelungseinheit (5) des Verdichters zugeführt werden, um den Verdichter (2) zu steuern/zu regeln.
  9. Verfahren zum Steuern/Regeln eines Verdichters (2) zum Befüllen oder Entleeren von aufblasbaren Verbrauchern (3) eines Fahrzeugsitzes, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (2), welcher mittels einer Verbindungsleitung (4) mit dem Verbraucher (3) verbunden ist, mittels einer Steuerungs-Regelungseinheit (5) bedarfsgerecht in Abhängigkeit von einem Druckbedarf des Verbrauchers (3) gesteuert/geregelt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Arbeitsdruck für den Verbraucher (3) in einem Bereich von 500 bis 900 hPa liegt und insbesondere bei ca. 700 hPa ± 50 hPa liegt.
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