[0002] 在许多技术应用领域中使用气动阀来控制气流。在此，对于致动此类阀而言，已知的是使用由形状记忆
合金、例如镍
钛(NiTi)合金构成的(SMA＝形状
记忆合金)所谓的SMA元件。SMA元件借助于
电流的流动和所产生的热量而
变形。在随后冷却之后，这些元件可以恢复其初始形状。
[0003] 对于气动阀的致动而言，通常使用呈线的形式的SMA元件。在此，线因电流供应而收缩从而影响
致动器行程。为获得长使用寿命并因而获得大量致动循环，线在阀的致动期间的收缩应尽可能小。因此，存在多种不同的途径来借助于几何
传动比将线的收缩转换成较大的阀行程。
[0004] 文件DE 102 57 549 B3呈现了SMA线的一种机械
串联连接以便增大阀的致动行程。
[0005] 文件WO 2015/185132 A1和WO 2015/086089 A1呈现了气动SMA阀，在此情况中，SMA线的行程借助于接头转换成阀元件的移动。
[0006] 文件DE 10 2005 060 217 A1呈现了带有张紧的SMA线、呈三
角形构型的气动阀，用于打开和关闭阀开口的
柱塞附接到这些线上。
[0007] 文件DE 10 2005 059 081 A1披露了一种具有由形状记忆合金构成的牵引元件的旋转致动器。致动器将牵引元件的牵引运动转换成旋转运动。
[0008] 本发明的目的是创建一种具有作为致动器的至少一个SMA元件的可靠操作的气动阀。
[0009] 此目的是通过如
专利权利要求1所述的气动阀来实现的。在
从属权利要求中限定了本发明的改进方案。
[0010] 根据本发明的气动阀包括阀壳体，该阀壳体内设置有具有一个或多个空气端口的空气室，其中，这些空气端口的至少一个部分的相应空气端口可以借助于可移动阀瓣来打开和密封地关闭。阀瓣机械地联接到SMA元件上并且尤其是联接到由形状记忆合金(例如NiTi合金)构成的线形式的SMA元件上。以本身已知的方式，SMA元件由于电加热电流的供应而变形，由此出于打开或闭合相应空气端口的目的引起阀瓣的预先限定移动。该SMA元件的变形在该电加热电流的供应终止时被反向，由此引起该SMA元件的预先限定移动的反向。
[0011] 在根据本发明的气动阀的情况中，阀瓣包括片簧，该片簧优选地由金属构成、带有
弹簧片并且优选地是单一弹
簧片，其中片簧(也就是说没有
铰链)相对于阀壳体在旋转意义上固定地保持。片簧优选地直接紧固到(没有铰链)阀壳体上。具有片簧的阀瓣与SMA元件相互作用，使得该SMA元件由其变形引起的行程借助于该片簧的弹簧片的弹性弯曲而转换成该阀瓣的行程。在此，该阀瓣的行程大于该SMA元件的行程。
[0012] 在根据本发明的气动阀的情况中，片簧被用于产生阀瓣的放大的行程。片簧被紧固而没有游隙并且没有铰链的介入，由此实现阀的可靠致动。此外，借助于片簧在阀致动期间的弹性弯曲，可以确保阀瓣的剥离移动，由此，甚至是粘附到
阀座上的阀瓣也可以以有效方式分离。借助于SMA元件的行程转换成放大的阀行程，对于致动该阀而言需要SMA元件的小的变形，由此，增大了所述SMA元件的使用寿命。行程的放大优选地借助于杠杆安排来实现。
[0013] 根据本发明的气动阀的特征在于，片簧与SMA元件相互作用，使得阀瓣的行程相对于SMA元件的行程转向。该阀瓣的行程相对于该SMA元件的行程转向的角度优选地在50°与130°之间、尤其在70°与100°之间、并且特别优选地为90°，其中，所述的角度涉及两个行程的方向之间的较小角度。以此方式可以实现根据本发明的阀的紧凑构造。
[0014] 在根据本发明的阀的进一步特别优选的变体中，SMA元件是基本上在平面上延伸的线，并且该线由于电加热电流的供应而收缩并且由此引起该阀瓣的预先限定移动。然而，SMA元件也可以具有一些其他形式；例如还可以被构造成弹簧、例如
螺旋弹簧。
[0015] 如果在平面上延伸的线被用作SMA元件，则所述线优选地与片簧的弹簧片基本上平行地并且相对于其以预先限定的间隔地延伸。借助于这个预先限定的间隔，可以实现用于接合SMA元件的短杠杆安排，以便由此增大行程。
[0016] 在进一步特别优选的
实施例中，形成SMA元件的线包括两个直线延伸部分，这两个直线延伸部分带有置于之间的弯曲部分，其中，该线的行程经由弯曲部分传递到阀瓣。弯曲部分优选地将线的延伸方向转过180°。弯曲部分可以例如作用在阀瓣的突出部上。通过本发明的这种变体，确保线简单的机械的联接到阀瓣上。
[0017] 在进一步优选的变体中，片簧的弹簧片包括压在阀壳体的一部分上的压靠区域，其中，该压靠区域在弹簧片的弹性弯曲期间从阀壳体的这部分抬升。以这种方式，片簧在阀壳体上的简单且紧凑的安排变为可能。
[0018] 在根据本发明的阀的进一步实施例中，复位
力作用于阀瓣，该复位力在加热电流的供应终止时引起阀瓣的移动反向。根据实施例，复位力还可以由片簧自身施加，这可以借助于片簧的对应的预
应力来确保。替代性地或另外，单独的弹簧可以被提供用于施加复位力。
[0019] 在根据本发明的阀的进一步变体中，阀瓣包括尤其由塑料构成的本体，该本体具有指向相应空气端口的第一侧以及被
定位成与第一侧相反的第二侧。在此，弹簧片的由于片簧的弹性弯曲而移动的一部分被安排在第一侧上。SMA元件优选地在第二侧上机械地联接到阀瓣上。这种安排确保阀瓣的稳定设计。此外，借助于该本体，可以确保SMA元件与片簧的间隔以及因而确保合适的杠杆臂。
[0020] 在根据本发明的阀的进一步变体中，阀壳体包括由非
导电性材料、尤其由塑料构成的
基板。基板优选地是注塑模制部件。基板将阀壳体的内部划分成空气室(该空气室相对于其他区域密封)以及与空气室分开的区域，其中，在分开的区域中，优选地安排有出于打开或关闭一个或多个相应空气端口的目的控制该阀瓣或多个阀瓣的
电子控制单元。借助于本发明的这种变体，敏感部件可以受到保护免于空气室中的空气流和空气室中的湿气的影响。
[0021] 在进一步的变体中，其中，弹簧片的压靠区域压在阀壳体的一部分上，阀壳体的这部分是基板的在其指向空气室的一侧上的一部分，如以上所描述的。以这种方式实现了阀的紧凑构造。
[0022] 在进一步特别优选的实施例中，SMA元件被导引穿过防护壁，该防护壁使该SMA元件的子部分与该相应空气端口隔绝，其中，该防护壁优选地被紧固到该阀瓣或该阀壳体上。在这个实施例中，避免SMA元件的特征由于空气端口处的气流的冷却而引起变化。
[0023] 在根据本发明的阀的进一步变体中，片簧上形成有导电性部分，在电加热电流被供应、在阀瓣到达终止
位置时，该导电性部分电桥接SMA元件的子部分。本发明的这种变体允许终止位置简化的检测，因为可以利用电桥接引起的
电阻减小来检测终止位置。
[0024] 在根据本发明的阀的进一步实施例中，不可控空气端口(也就是说不带有阀瓣的空气端口)压在阀壳体的一端上。此外，阀包括两个空气端口，这两个空气端口包括阀瓣和具有根据以上陈述的SMA元件的对应致动装置。在一个变体中，这两个空气端口被安排在阀壳体的、不可控空气端口所定位的那端上。以这种方式可以确保，空气流仅部分地被引导经过SMA元件，并且因此对SMA元件的特征没有不利影响。替代性地，这两个空气端口中的一者还可以安排在阀壳体的、不可控空气端口所定位的那端上，并且这两个空气端口中的另一者被安排在阀壳体的、被定位成与所述端相反的端上。以这种方式，阀壳体的紧凑、长形的结构能够变为可能。如果合适的话，还可以提供多于所述两个空气端口。然而，优选的是提供正好两个这样的空气端口。
[0025] 根据本发明的气动阀优选地被提供用于对交通工具中的座椅气动调节装置中的至少一个弹性气囊进行填充和/或排空。换言之，本发明还包括一种用于对交通工具中的座椅气动调节的装置，该装置具有至少一个弹性气囊并且具有根据本发明的用于对该至少一个气囊进行填充和/或排空的阀。
[0026] 以下将基于
附图对本发明的示例性实施例进行详细描述。
[0027] 在附图中：
[0028] 图1和图2示出了在空气端口的关闭位置和在其打开位置穿过根据本发明的阀的第一实施例的截面视图；
[0029] 图3示出了图1和图2的该阀的实施例的平面视图；
[0030] 图4示出了根据本发明的阀的第二实施例的平面视图；并且
[0031] 图5是在根据本发明的阀中所使用的阀瓣的
修改实施例的透视图。
[0032] 以下，将基于气动三位三通(3/3)阀的实施方式描述本发明的实施例，这些阀被用于对在
机动车辆座椅的气动调节装置中的弹性气囊(未示出)进行填充和排气。虽然如此，以下描述的气动阀还可以用于任何其他希望的使用目的。
[0033] 图1示出了穿过根据本发明的气动阀的第一实施例的截面视图。截面沿图3的平面视图中的线I-I延伸，然而其中，位于截面平面外的部件在图1中还是可见的。
[0034] 图1至图3中所示的阀由附图标记1指示、并且包括壳体2，该壳体内形成多个空气端口。图3尤其示出了不可控工作端口4，空气借助于该阀经由该不可控工作端口被引导至气囊或被引导离开气囊。此外，阀包括可以在图1中看到的两个另外的空气端口3和3′。空气端口3是排出空气端口，空气经由该排出空气端口被引导离开该阀到达外部。在此，与空气端口相邻处设置有阻尼元件6，借助于该阻尼元件减小阀1的透过至外部的噪声。
[0035] 与空气端口3相比，空气端口3′是连接到空气通道5的空气供给端口，该空气通道进而附接到压缩空气供给装置(未示出)。空气端口3和3′是借助于可移动的阀瓣8控制的，也就是说相应的空气端口可以借助于阀瓣来打开以及密封地关闭。各个阀瓣8尤其包括由塑料构成的
阀体9和由金属构成的片簧10，如以下将更详细地讨论的。
[0036] 以下，将基于图1至图3讨论借助于所展示的阀瓣8来打开和关闭排出空气端口3，其中，如从图3的平面视图可以看到的，在空气端口3′处类似地提供用于打开和关闭其的相同致动机构。
[0037] 根据图1，由本身已知的形状记忆合金构成的SMA线7在
水平方向张紧。通过借助于金属压接元件20进行压接，线7被紧固到壳体2上以及对应的
接触针15上。在此，准确的压接连接对于本发明而言不是必要的，并且因而在图1至图3中未详细示出。电加热电流经由接触针15被供给至线。出于这种目的，接触针15被连接到壳体的下部区域中的
电路板17上，该
电路板控制电加热功率的供给，其中，用于供给加热功率的
电压例如源自于机动车辆的车载电气系统。
[0038] 在图3的平面视图中可以再次看到该线7的引导。如可以看到的，线在其右手端借助于相应的压接元件20紧固到壳体上。在图3中，线从上压接元件20和上接触针15开始在阀瓣的方向上延伸、初始延伸为直部分701。在那里，所述线被导引成绕圆柱11的弯曲部分703，该圆柱从阀瓣中突出。随后，线出来再次变成直部分702，该直部分导引至另一个压接元件20，该另一个压接元件借助于导电性连接板22连接到中央接触针15。圆柱11是由塑料构成的阀体9的整体构成部分。如从图1显而易见的，螺旋弹簧12位于圆柱11中，该螺旋弹簧向阀瓣施加向下预应力以关闭空气开口3。壳体2的盖202形成弹簧12的
配对支承(Widerlager)。
[0039] 壳体2不仅包括盖202和底盖203，还包括用阴影线描绘的基板201，该基板在图1中以截面展示。基板具有环绕壁并且包括空气端口3、3′、4以及空气通道5。基板将阀壳体2划分成：空气室18，阀瓣8和其具有SMA线7的机械致动机构位于该空气室中；以及与空气室分开的区域19，电路板17连同其电子部件位于该区域中。空气室18相对于阀周围以及相对于分开的区域19以压力密封的方式封闭。因而，相对于被引导穿过空气室18的空气流而言，电路板受到保护。
[0040] 如已经提及的，接触针15附接至电路板17，这些接触针经由基板201上的密封穿通部16被导引进入空气室18，并且在此被连接至SMA线7。基板201由尺寸稳定的塑料构成、并且此外通过盖202和底盖203而得以稳定。盖可以粘结或
焊接到基板201上。由于阀的电气部件位于单独的电路板17上，基板201不需要导电体轨道，这样使得基板可以由塑料制造。具体地讲，该基板构成注塑模制部件，由此使得基板中的空气端口3、3′以及4能够整体形成。至于基板的材料，优选地由表现出小
翘曲性和小变形性的塑料制成；还可能的是，如果合适的话，在各空气端口的
喷嘴的区域中、或在塑料制品中在这些位置处设置由不同材料制成的插入件。例如，阀喷嘴的区域可以由不具有
纤维增强的塑料生产，然而基板的剩余部分包括这类纤维以便增大其
稳定性。通过在喷嘴座的区域中使用非增强的塑料，可以改善关闭的端口情况下的密封。
[0041] 如已经提及的，接触针15经由穿通部16被导引穿过基板201。在此，基板还具有的任务是密封被导引穿过的接触针。这可以凭借以下来实现：模制相应的针、压入所述针(可能通过弹性
密封件)、或粘结所述针。
[0042] 阀瓣8不仅包括阀体9还包括片簧10，该片簧包括弹簧片10a自身，该弹簧片在图1中与附图的平面垂直地并且因而在水平方向上延伸。弹簧片是平面金属板。此外，在片簧的右手端定位有两个矩形截面的竖直延伸凸片10b。从图3的平面视图中也可以看到这些凸片。在那里，还可以看到凸片被接纳在基板201的壁的对应的孔口中，由此，片簧10被固定到基板201上并且因此被固定到壳体2上。替代性地，片簧在其右手区域还可以借助于例如粘结、
铆接等其他连接方法固定到基板201上，于是省略竖直凸片。
[0043] 在图3中还可以看到阀体9的形状。如可以看到的，在某种程度上，阀体9具有比位于片簧10之下的弹簧片10a小得多的宽度。在阀体9的左手前端处设置了具有底切的凸片9a(图1)，弹簧片10a的前端插入该底切中。以这种方式，弹簧片10a和阀体9的下侧彼此紧固。此外，阀体可以粘结到片簧上。此外，在弹簧片10a的下侧设置由软塑料构成的密封元件14，该密封元件在空气端口3关闭时压在所述空气端口的圆锥形延伸喷嘴座上并确保密封关闭。
[0044] 此外，在阀体9的下侧、在其右手端处设置有突起9b，该突起与弹簧片10a的一部分(该部分压在基板201上)的顶侧相接触。在阀瓣8打开期间，这种突起有助于片簧的抬升，如以下将更详细地描述的。在阀体9的顶侧上还定位有防护件13，该防护件具有两个向上打开的槽缝，SMA线7的两个直部分701和702被导引穿过这些槽缝。借助于这个防护件，SMA线7的主要部分与空气端口的区域中的气流隔开。以这种方式，确保线的形状记忆合金的特征始终如一，因为线的
温度不因空气流过而改变，并且所述线的特征不受影响。防护件13还可以形成在盖10上而不是形成在阀体9上。以这种方式，有助于安装SMA线，因为该线在其安装在壳体中的过程中不再需要被引入穿过槽缝。仅在线已经安装好时，安装该盖202。
[0045] 阀瓣8借助于SMA线7的打开和关闭功能将在以下讨论。图1示出了空气端口3的关闭状态。为了打开所述空气端口，电加热电流经由接触针15供给到SMA线7，该加热电流使线7变热。以自身已知的方式，线的升温致使形状记忆合金的
晶体结构转换，从而使得该线缩短。这种缩短进而具有的结果是：线的弯曲部分703中的力总体上作用于圆柱11并且因而作用于阀瓣8。结果是，弹簧片10a弹性弯曲，片簧10并且因而阀瓣8被向上拉起。在此，弹簧片
10a在突起9b的区域中与基板201的顶侧上的其对应的支承件脱离。在此，图2示出了阀瓣8的抬升状态，其中空气端口3打开。
[0046] 在阀已经到达图2所示的打开位置之后，所述终止位置是借助于合适的限位
开关(未示出)检测的。结果是，加热电流减小以便由此避免线7热过载和机械过载。为了关闭空气端口3，最终将加热电流的供给完全中断，结果是，由于形状记忆合金，线再次伸展，并且借助于弹簧12的复位力，阀瓣8向下移动，并且因而引起空气端口3关闭。如果合适的话，还可以省略使用单独的弹簧12来产生复位力。复位力还可以借助于片簧10的弹簧片10a的合适的预应力来产生。
[0047] 用于SMA线7、片簧10以及阀体9的机械联接的安排在图1和图2中已经被选择成使得以这种方式形成机构，该机构首先将SMA线7的水平行程转换成(也就是说当施加加热电流时其缩短)阀瓣8的竖直行程，并且其次使阀瓣8的行程相对于SMA线7的行程放大。这是借助于杠杆安排或摇杆实现的。通过线7与弹簧片10a之间的间隔实现了接合在SMA线7上的相对短的杠杆。通过突起9b与密封元件14的中心(也就是说喷嘴座)之间的间隔实现了作用在阀瓣8或密封元件14上的相对长的杠杆。借助于这种安排，还可以实现SMA线7在阀瓣8的行程方向上经过大约90°的力方向转向。如果合适的话，力方向被改变不同角度的其他实施例也是可能的。力方向改变的角度优选地在50°与130°之间、尤其在70°与110°之间。经过90°的力方向转向允许阀的特别紧凑的构造。
[0048] 出于打开和关闭空气端口3的目的使用片簧10具有特别优势。具体地讲，以这种方式可以实现：阀瓣8根据其移动被引导并且总是在相同位置借助于其密封元件14与喷嘴座接触。在此，片簧10在阀瓣抵靠基板201进行致动期间同时
支撑纵向力。与铰链相比，片簧允许无游隙且低摩擦地安装阀瓣，由此提高打开和关闭空气端口的可靠性。同时，借助于这种安装，实现阀瓣在打开过程中进行剥离移动，由此，防止阀由于粘附密封元件14引起的所谓的“粘住”。
[0049] 如在图3中可以看到的，具有对应的阀瓣的两个空气端口3和3′在工作端口4的区域中被安排成相对于彼此偏离。经由壳体的右手端处的接触针15实现了两条SMA线的电接触。在此，共同的接触针15被用作两个SMA线的接地针。接地针15经由导电性连接板22连接到两条线7的相邻压接元件。借助于图3所示的、所有三个空气端口3、3′和4在壳体2的一侧上的安排，确保流经所述空气开口的空气流被限制在壳体中的小区域中，并且因而与SMA线尽可能少地接触，由此确保线的收缩和伸展特征始终如一。这由阀体9的顶侧上的防护件13附加地协助，如以上已经讨论的。
[0050] 图4示出了根据本发明的阀的修改的第二实施例的平面视图。本实施例与图3的实施例的不同在于，空气端口3和3′不再安排在阀壳体2的相同侧上。而是，仅空气端口3′定位在阀壳体的与工作端口4相邻的一端上，而排出空气端口3设置在阀壳体2的相反端处。以这种方式实现阀的特别紧凑的构造。
[0051] 此外，图4的实施例与图3的实施例的不同在于，可以使用由一对压接元件20构成的单件部件21以用于将线7紧固到壳体2上。部件21插入基板201中并且在其两端具有压接元件20。存在三个这样的部件21，其中，出于线固定目的，在上部件21中仅使用左手压接元件20并且在下部件21中仅使用右手压接元件20。相比较，在中央部件21中，使用两个压接元件20以用于固定这些线。与图3类似，又是设置三个接触针15的情况，其中，中央接触针15形成用于两个SMA线7的共用
接地连接。接触针与线接触，例如可以焊接到线上。以这种方式，确保向线供给加热电流。
[0052] 图5以透视图示出了在根据本发明的阀中可以使用的阀瓣的修改。与前述实施例的阀瓣相比，图5的阀瓣9现在仅由片簧10和密封元件14构成，而未提供由塑料构成的阀体。以这种方式确保阀瓣制造简单。
[0053] 与图1类似，图5的片簧包括弹簧片10a和两个竖直延伸的凸片10b，与前述实施例相比，这些凸片现在向下延伸。借助于凸片10b，再次实现将片簧或阀瓣固定在阀壳体2中。片簧由金属制成、并且除凸片10b之外还包括半圆部分10c和终止于翼板10e的向上弯部分
10d，该翼板与SMA线7的直部分的延伸方向垂直地延伸。凸片10b、半圆部分10c、弯部分10d、以及翼板10e是通过对相应金属板进行
冲压和弯曲来形成，使得片簧形成整体部件。
[0054] 由于阀瓣9的移动，又出现的情况是：围绕半圆部分10c转向的线7收缩。由于收缩，力经由半圆部分10c被传递到片簧10，以便由此实现阀瓣与相应密封元件14从喷嘴座抬升。在这种情况下片簧的几何形状被选择成使得当在喷嘴座的打开状态下到达终止位置时，金属翼板10e电桥接该线7的两个直部分。这使得SMA线的电阻改变，可以借助于合适的电阻测量来检测电阻改变，使得以这种方式，可以检测线的终止位置，并且随后可以减小加热电流。
[0055] 本发明的上述实施例具有许多优点。具体地讲，借助于使用片簧的杠杆安排，引起SMA线的行程放大和转向。SMA线的行程非常小(例如仅收缩其长度的大约0.5％到1％)，由此增加其使用寿命。这种行程借助于杠杆安排被转换成阀瓣的行程，阀瓣的行程通常比SMA线的行程大2倍至3倍。通过使用片簧，还实现了密封元件用剥离动作从喷嘴座移除，由此可以使甚至强力粘附密封元件从喷嘴座可靠地抬升。此外，使得可以简单且可靠地无游隙地安装阀瓣。
[0056] 借助于基板，此外还可以确保阀壳体中存在与空气室分开的区域。于是可以将电子部件安排在所述区域中，这些电子部件受到保护免于空气室中的气流和空气湿度的影响。此外，通过使用防护件(SMA线被导引穿过该防护件)，可以减少气流流经所述线，以便由此确保线的始终如一的特征。
[0057] 此外，借助于阀座在阀壳体的盖的方向的安排以及基板中的座的整体形式，确保阀简单制造和容易组装。具体地讲，阀瓣的致动机构被安排在壳体的容易进入的区域中，使得部件的安装和品质控制变得更容易。
[0058] 附图标记清单
[0059] 1 阀
[0060] 2 阀壳体
[0061] 201 基板
[0062] 202 盖
[0063] 203 底盖
[0064] 3、3′、4 空气端口
[0065] 5 空气通道
[0066] 6 阻尼元件
[0067] 7 SMA线
[0068] 701、702 线的直部分
[0069] 703 线的弯曲部分
[0070] 8 阀瓣
[0071] 9 阀体
[0072] 9a 凸片
[0073] 9b 突起
[0074] 10 片簧
[0075] 10a 弹簧片
[0076] 10b 凸片
[0077] 10c 半圆部分
[0078] 10d 弯部分
[0079] 10e 翼板
[0080] 11 圆柱
[0081] 12 螺旋弹簧
[0082] 13 防护件
[0083] 14 密封元件
[0084] 15 接触针
[0085] 16 穿通部
[0086] 17 电路板
[0087] 18 空气室
[0088] 19 与空气室分开的区域
[0089] 20 压接元件
[0090] 21 具有压接元件的部件
[0091] 22 导电性连接板
