用于气动阀的致动器、阀元件、阀装置和泵的制作方法

本发明涉及一种用于气动阀的致动器(aktor)、具有阀壳体的阀元件，该阀壳体包围阀室并且具有至少一个阀开口。执行元件被布置在阀室内以用于致动这样的阀，该执行元件可以在用于闭锁阀开口的闭合位置与用于开启阀开口的打开位置之间移动。此外，本发明还涉及泵和具有多个阀元件的阀装置。

执行元件在打开位置和闭合位置之间的运动可以借助例如以丝线(draht)的形式的形状记忆合金(shapememoryalloys,sma)实现。在此涉及可以根据其温度以两种不同的晶体结构存在的合金。在室温下存在具有体心四方晶格的马氏体结构，该马氏体结构在超过约100℃的转变温度时转变成具有面心立方晶格的奥氏体结构。因此，由这样的形状记忆合金制成的丝线具有这样的属性，即该丝线当被加热超过转变温度时由于晶格从马氏体结构转变成奥氏体结构而缩短。为了加热sma元件，通常对其施加电流，由此该sma元件会缩短，并且因此执行元件可以运动。

例如，从de102005060217已知一种阀，该阀具有包围压力室的阀壳体，其中在该压力室内布置有用于打开和闭合阀开口的柱塞。在此，该柱塞由sma元件致动以打开阀开口，该sma元件与布置在阀壳体内的电路板电连接，以便能够被施加电流。sma元件被布置在压力室内并且因此直接暴露于阀的体积流量，即暴露于穿过阀开口流入或流出压力室的空气。在这种情况下，sma元件在柱塞的两侧延伸，使得该sma元件具有v形。

从de102012222570a1中已知一种阀，该阀具有包括片簧的执行元件。该执行元件通过拉伸设计的sma元件进行致动。

用于座椅舒适系统的泵例如从us2007/023089或us2016/363230a1中已知。

这种阀或阀装置可以用于填充介质储存器，例如机动车辆座椅区域中的流体囊，特别是气囊或气垫。由于v形布置，已知的阀相对较大。

因此，本发明的任务在于，提出一种用于阀的致动器、阀元件、阀装置以及具有这种阀装置的泵，这在提到的缺点方面得以改善。特别地，应提出一种具有小结构尺寸的致动器，该致动器可以成本低廉地制造而成。

根据本发明的用于阀元件的致动器包括：

-基板，

-执行元件，该执行元件在执行元件的第一端部部分处具有密封元件，

-连接元件，以及

-sma元件，该sma元件被布置成u形或者由两个子部件组成，这两个子部件基本上彼此平行地布置，其中执行元件与基板至少部分地重叠并且因此在执行元件的第二端部部分的区域中与基板相连，

其中连接元件导电地连接在sma元件的两个位置上，

其中sma元件在第一端部部分的区域中以如下方式通过中间部分与执行元件连接，特别是夹持地固定，使得sma元件的缩短引起密封元件的提升(hub)。

sma元件是由形状记忆合金制成的带状的或丝线状的元件。因此，sma元件可以是具有u形弯曲部的u形或者由两个子部件组成，这两个子部件基本对应于没有u形弯曲部的u形。在后一种情况下，中间部分应理解为第三端部部分和第四端部部分，在u形的情况下，该中间部分有可能与u形弯曲部连接。

特别地，为了固定sma元件，可以在执行元件的第一部分中设置突起，sma元件围绕这些突起延伸，或者第三端部部分和第四端部部分被固定在这些突起上。

根据本发明的用于阀元件的致动器具有小结构尺寸。致动器可以模块化地用作阀元件中的结构单元。这显著降低了相应的阀元件的制造成本。由sma元件的缩短引起的密封元件的提升将致动器置于打开位置。当sma元件再次延长运动时，密封元件又回到闭合位置中。

在一种实施形式中，执行元件被设计成台阶形的，优选设计为冲压弯曲件。通过台阶形的实施形式可以减小致动器的结构尺寸。作为冲压弯曲件的实施形式减少了所需的单个部件的数量。执行元件制造简单且成本低廉。替代地或附加地，基板可以形成用于执行元件的止动件。因此，执行元件向下的运动受到限制。特别地，基板上的止动件在致动器结构单元安装在阀元件中时是有利的，原因在于这简化了密封元件在阀开口上的布置。

在另一种实施形式中，执行元件(优选在第一部分中)具有通孔，并且密封元件延伸穿过该通孔。有利地，密封元件形状配合地固定在通孔中。特别地，密封元件被设计为弹性的。

在一种实施形式中，连接元件包括电路板或印刷电路板或与塑料板连接的导体电路或冲压网格。在第一替代方案中，sma元件在中间部分经由被构造成导电的执行元件与作为第一接触部的连接元件相连，并且sma元件的第一端部和第二端部与连接元件的第二接触部导电连接。此外，相邻致动器的sma元件可以实施为单件式sma元件。在该实施形式中可以存在连续的接地触点，该连续的接地触点例如还与多个并排布置的致动器相连。在第二替代方案中，执行元件以非导电方式与sma元件连接，并且sma元件的第一端部和第二端部中的每个端部与第一接触部和第二接触部中的每个接触部均导电连接。在该实施形式中，执行元件可以由非导电材料制成。在多个致动器并排布置的情况下可行的是，相邻致动器的两个sma元件端部每个共用一个接触部。

有利地，基板包括用于固定电路板的连接件，特别是压入销、钎焊压接件或夹具。因此，电路板可以简单地固定在基板上。优选地，电路板和基板被布置在执行元件的相对侧上。

在实施形式中，执行元件在第一端部部分中具有垂直于执行元件延伸的侧壁，该侧壁保护sma元件免受空气流动影响。特别地，侧壁在执行元件的第一部分中至少部分地周向布置。

在另一种实施形式中，sma元件在背离执行元件的第一端部部分的区域处被固定在电路板上，特别是通过压接来固定，其中sma元件优选在固定之前偏转(umlenkung)。在本实施形式中，通过偏转sma元件使作用在固定上的拉力减小。此外，还可以进一步减小结构尺寸。为了偏转可以设置圆形表面，从而使得sma元件不会受到弯曲位置过度的负载。

优选地，执行元件可以被构造成弯曲弹簧，该弯曲弹簧抗扭转地与基板相连，或者替代性地，执行元件可以是由抗弯材料制成的杆元件，该杆元件可枢转地与基板相连。

在将弯曲弹簧作为执行元件的实施形式中，弯曲弹簧在第一端部部分处具有抗弯区域和中间的弹性区域，其中该弹性区域优选至少部分地布置在电路板和基板之间和/或该弹性区域被预紧。

在将杆元件作为执行元件的实施形式中，该杆元件有利地借助于弹性力复位，其中优选地，弹性力通过作用于电路板或阀壳体的片簧或螺旋弹簧产生。

根据本发明的阀元件，该阀元件具有阀壳体，特别是具有容纳在阀壳体中的、包围阀室的中间壳体，该阀元件具有至少一个第一开口和第二开口，该阀元件包括至少一个根据前述权利要求中任一项所述的致动器，其中第一开口和第二开口中的至少一个开口可以通过密封元件被打开和被闭锁。第一开口和/或第二开口代表阀开口。

根据本发明的阀装置包括至少两个根据本发明构造的阀元件，其中包围各个阀元件的阀室的阀壳体优选形成为一体。

在实施形式中，至少两个阀元件的至少一个第一部分具有共同的压力端口，该压力端口分别通向阀室，或者分别经由至少一个空气通道与阀室连接，和/或其中多个阀元件的至少一个第二部分具有用于与大气连接的共同的开口。

在其它实施形式中，至少两个阀元件具有共同的压力端口，该压力端口分别通向阀室或者分别与阀室相连，并且其中每个阀元件具有用于与大气连接的单独的开口。

有利地，至少一个空气通道由中间壳体构成。

有利地，至少两个阀元件具有共同的电路板。

在实施形式中，阀元件的至少一部分与共同的sma元件相连，其中sma元件在阀元件的每个中被布置成u形，和/或其中多个阀元件具有至少一个共同的第二接触部。

根据本发明的用于座椅舒适功能的泵具有阀，特别是具有上述实施形式中的一种实施形式的阀装置。有利地，阀元件是具有多个致动器的阀。

有利地，泵被容纳在壳体中，该壳体与阀壳体牢固地连接，其中阀壳体的盖具有电气端口和气动端口，其中具有已安装的致动器结构单元的电路板被容纳在壳体中。

在实施形式中，泵具有排气阀元件和两个填充阀元件，其中泵特别适合用于填充交通工具座椅的侧面支撑囊(seitenhaltblase)。

附图说明

下面将借助对实施例的说明并参考附图对本发明的其它特征和优点进行更详细的阐述。分别以示意性的原理图示出：

图1a示出了根据第一实施形式的致动器处于闭合位置的剖切视图，

图1b示出了根据第一实施形式的致动器处于打开位置的剖切视图，

图2a示出了根据第二实施形式的致动器的剖切视图，

图2b示出了根据第三实施形式的致动器的剖切视图，

图3示出了根据第四实施形式的致动器的剖切视图，

图4示出了第五实施形式的具有基板的执行元件，

图5示出了第六实施形式的执行元件，

图6示出了具有共同的电路板的两个致动器，

图7示出了第一实施形式的阀元件，该阀元件具有用于填充侧面支撑囊的致动器，

图8示出了第二实施形式的阀元件，该阀元件具有用于对侧面支撑囊进行排气的致动器，

图9示出了用于侧面支撑囊的泵。

图1a和图1b示出了根据第一实施形式的致动器的剖切视图。该致动器包括执行元件16，该执行元件被布置在基板17上并且与该基板连接。执行元件16在第二端部部分16b处与基板17平面地连接。

执行元件16具有第一端部部分16a和第二端部部分16b。执行元件的中间部分16c在两个端部部分16a和16b之间延伸，在该中间部分中执行元件16被弯曲成台阶形并且该中间部分包括弹性部分16d。该弹性部分16d被布置在基板17的上方。然而，弹性部分16d和基板17以如下方式彼此布置，使得弹性部分16d可以弯曲。弹性部分16d的弯曲受到执行元件16在执行元件的止动区域16f中的止动件的限制。特别地，通过弯曲弹性部分16d并且安装在基板17上可以实现预张紧。

用于闭合和开启阀开口14的密封元件42被布置在执行元件的第一端部部分16a中。为此，执行元件的第一端部部分16a具有通孔19，该通孔例如是密封元件42形状配合地布置在其中的孔。

此外，执行元件的第一端部部分16a还具有侧壁16e，这些侧壁部分地从执行元件的第一端部部分16a周向竖直地延伸。

基板17具有用于连接电路板22的连接件17a。电路板22通过连接件17a被布置在执行元件16的相对的一侧上。在此，连接件17a被设计为压入销。因此，电路板的顶面22a指向sma元件18，而电路板的底面22b则朝向基板17取向。

在电路板的背离执行元件的第一端部部分16a的一侧上，即在电路板的背面22c上布置了夹具，该夹具包括压接连接件44。该压接连接件44具有凹部46。sma元件18通过两个平行并置的压接连接件44被保持在第一端部18a和第二端部18b处。sma元件18从压接连接件44u形地延伸到执行元件16的第一端部部分16a。sma元件18通过sma元件的中间部分18c与第一端部部分16a以如下方式连接，使得sma元件18的缩短致使执行元件16从闭合位置(参考图1a)提升到图1b的打开位置。

在示出的实施形式中，sma元件18与连接元件15相连以便进行电接触，其中连接元件15包括压接连接件的区域和执行元件的突起16g(如有必要)。

图2a示出了第二实施形式中的致动器的剖切视图。在该实施形式中，执行元件16被构造成刚性的。基板17和执行元件16在执行元件的第二端部部分16b处通过铰接件23a彼此连接。铰接件23a在基板17上的位置可以被布置在电路板22下方或与该电路板相邻。当该铰接件23a的位置与电路板22相邻时，执行元件16有利地仅具有一个角度(winkel)。该铰接件23a例如可以是薄膜铰接件(folienscharnier)。为了将执行元件复位到闭合位置，在所示的实施形式中将复位元件20设置为片簧，其中该片簧压到电路板的底面22b上。复位元件20可以与执行元件16实施为一体。有利地，在本实施形式中，sma元件18通过第一端部18a与压接连接件44区域中的第一接触部导电连接，并且通过第二端部18b与压接连接件44区域中的第二接触部导电连接。

图2b示出了致动器的第三实施形式。在该第三实施形式中，复位元件20被复位元件21代替。复位元件21构造成盘簧，该盘簧有利地作用在阀壳体壁上。用于复位执行元件的替代性的位置或弹簧结构是可行的。

图3示出了第四实施形式中的致动器的剖切视图。第四实施形式与第二实施形式的不同之处在于，执行元件16在第二端部部分16b中通过支承件23b与基板连接。特别地，支承件23b可以设计为角部或凹口，执行元件的第二端部部分16b被容纳在该角部或凹口中，其中如同第二实施方式中的那样，执行元件的第二端部部分的长度以及因此支承件23b沿着基板17的位置可以不同地设计。在第四实施形式中设置复位元件20或复位元件21。

图4示出了第五实施形式中的具有基板17的执行元件16的视图。执行元件16是被设计成台阶形的冲压弯曲件。基板17具有压入销形式的连接件17a。此外，基板17还具有用于夹持地保持执行元件16的夹持装置。

执行元件16具有第二端部部分16b，该第二端部部分与基板17的夹持装置17b以夹持的方式连接。弹性区域16d邻接该第二端部部分16b。弹性区域16d与基板17重叠并且在背离第二端部部分16b的区域中具有止动区域16f。止动区域16f被布置在执行元件16的第一边缘上。执行元件的中间区域16c可以包括位于中心区域中的加强肋。

密封元件42被布置在执行元件的第一端部部分16a中。执行元件16的侧壁16e部分地周向地围绕执行元件的第一端部部分16a布置。执行元件的侧壁16e与执行元件16实施为一体并且从执行元件的第一端部部分16a竖直地延伸。

此外，执行元件16在执行元件的第一端部部分16a中设置有突起16g，sma元件的中间部分18c(未示出)围绕这些突起被张紧，或者sma元件的第三端部部分和第四端部部分被固定在这些突起上。

图5示出了执行元件16的第六实施形式。执行元件16在对第五实施形式作出改变的情况下在执行元件的中间部分16c中也具有侧壁16e，该侧壁被布置在执行元件的中间部分16c中以用于加强执行元件16。

此外，执行元件16b的第二端部部分16b被弯曲成u形并且具有用于接纳电路板22的夹持装置16h。

图6示出了在共同的基板17上使用共同的电路板22的两个执行元件16的布置。电路板利用连接件17a被固定在基板17上。在所示的实施形式中，sma元件的第一端部18a和第二端部18b被容纳在压接连接件44的共同的凹部46中。sma元件的第一端部18a和第二端部18b在压接连接件44的圆形表面上相对于凹部46被弯曲约90°。

图7示出了用于填充侧面支撑囊的阀元件2，该阀元件具有第一实施形式的致动器。阀元件2包括壳体4，该壳体4具有壳体盖6和壳体底部8。具有执行元件16和基板17的致动器被容纳在壳体中。执行元件16包括密封元件42，利用该密封元件可以打开和闭合阀开口14。用户端口30与阀开口14流体连接。有利地，用户端口30在端部区域中逐渐变细。

图8示出了用于对侧面支撑囊进行排气的阀元件，该阀元件具有第二实施形式的致动器。用于排气的阀元件基本上与如图7中所示的用于填充侧面囊的阀元件相同地构造。代替用户端口30，该阀元件与通向大气的开口32连接。在阀开口14和开口32之间可以布置用于消音的装置，特别是布置泡沫。

图7和图8中所示的用于对座椅舒适系统的侧面支撑囊填充和排气的阀元件例如容纳有如图9中的泵装置。图9示出了这种泵装置的分解图。泵装置包括具有壳体和压缩空气出口202的泵200，该压缩空气出口202连接到阀壳体的壳体底部110。阀壳体经由壳体底部110通过压缩空气出口202与压力端口170流体连接。

中间壳体110被容纳在阀壳体中，该中间壳体包括电路板122和三个执行元件116。插塞式连接器168从中间壳体110延伸穿过壳体盖106。壳体盖106包括排气区域184和两个用户端口130。排气区域184可以设有消音泡沫174(未示出)。中间的执行元件116属于如图8所示的排气阀元件180，并且两个外部的执行元件116分别属于如图7所示的填充阀。

为了填充侧面支撑囊，空气通过泵被引入到阀壳体中并且两个填充阀元件被同时打开。为了对侧面进行排气，两个侧面支撑囊和排气阀元件同时打开，使得空气可以从侧面支撑囊通过填充阀元件流回阀壳体，并且随后通过排气阀元件排放到大气中。

参考标记列表

2阀

4阀壳体

6壳体盖

8中间壳体

10壳体底部

12阀室

14阀开口

15连接元件

16执行元件

16a执行元件的第一端部部分

16b执行元件的第二端部部分

16c执行元件的中间部分

16d执行元件的弹性部分

16e执行元件的侧壁

16f执行元件的止动区域

16g突起

16h夹持装置

17基板

17a连接件

17b夹持装置

18sma元件

18asma元件的第一端部

18bsma元件的第二端部

18csma元件的中间部分

19通孔

20第一复位元件

21第二复位元件

22电路板

22a电路板的顶面

22b电路板的底面

22c电路板的背面

23a铰接件

23b支承件

28分隔壁

30、130用户端口

30a、30b用户端口的端部部分

32开口

42密封元件

44压接连接件

46压接连接件的凹部

100阀装置

106壳体盖

108中间壳体

110壳体底部

116执行元件

122电路板

168插塞式连接器

170压力端口

174消音泡沫

182压力范围

184排气区域

200泵

202压缩空气出口