CN103574125A - 阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种阀（1），该阀包括：包围压力室（6）、具有第一介质开口（7）的壳体（2）；设置在压力室中的阀元件（8），该阀元件在第一位置（I）中闭锁介质开口并且在第二位置（II）中打开第一介质开口，该阀元件由至少一个金属丝形的SMA元件（9）操纵。所述阀壳体由在一侧敞开的壳体罩（3）和闭锁该壳体罩的电路板（11）形成，SMA元件（9）与该电路板电连接。

Description

阀

技术领域

本发明涉及一种阀，该阀包括包围压力室的、具有第一介质开口的壳体，其中，在压力室内部设置有阀元件，该阀元件控制介质开口、亦即将该介质开口闭锁和打开。阀元件通过金属丝形的SMA元件操纵。

背景技术

在由DE102005060217B4已知的阀中，在壳体内部设置有电路板，金属丝形的SMA元件的各端部与该电路板电连接和机械连接，该SMA元件操纵构成为推杆的阀元件。推杆在其一个端部上在电路板的一个开口中沿其纵向延伸方向被引导。由于电路板的空间需求，阀的壳体是相应体积大的，这在窄的空间情况下安装阀时是不利的。对于较复杂的控制任务通常需要多个阀，其中，各阀（联合成阀布置结构或者阀组）被装配在一个控制印刷电路板上，这一方面提高用于阀组的安装空间并且这另一方面与用于将阀与控制印刷电路板机械连接和电连接的相对高的装配耗费相联系。

发明内容

本发明的任务在于，给出一种开头所述类型的阀，该阀在所提到缺点方面得到改进。

该任务通过一种按照权利要求1所述的阀来解决。该阀的壳体由在一侧敞开的壳体罩和闭锁该壳体罩的电路板形成，SMA元件与该电路板电连接。通过电路板同时是阀壳体的一部分，较小的阀体积是可能的。此外，不需要用于给SMA元件通电的、在壳体上的例如以插头形式的电连接元件，该电连接元件通过导线在壳体中与SMA元件连接，如这在已知的阀中是这种情况。SMA元件的电压供应必要地可以按照简单和节省空间的方式通过电路板的导体电路进行，这些导体电路例如与在电路板上的触点销连接，这些触点销能连接到电压源上。特别有利的是，多个阀应安装在一个电路板上。

电路板和壳体罩以符合目的的方式由塑料制成。电路板可以在一侧或在两侧上配设有导体电路。如果在壳体罩之内需要电导线，例如为了给SMA元件的固定在壳体罩上的端部供应电压，壳体罩可以构成为MID（模塑互连器件）。在此涉及注塑的构件，金属的导体电路安装在所述注塑的构件上。这些导体电路可以这样设置，使得当壳体罩与电路板连接时，这些导体电路与在电路板上存在的导体电路电接触。

但SMA元件优选与电路板不仅电连接而且机械连接，亦即，在该电路板上例如通过压接元件固定，其中，第一介质开口设在所述壳体罩中。当SMA元件流过电流时，SMA元件缩短并且使阀元件朝向电路板运动并且与第一介质开口远离。在此有利的是，为了给SMA元件通电在壳体罩上不需要导体电路，这意味着便利于制造和装配。此外，通过讨论的构造形式产生制造的简化。在一个电路板上可以同样地首先安装阀的所有可动的部件、亦即阀元件、SMA元件和弹簧元件，该弹簧元件将阀元件、以其端部固定在电路板上的SMA元件向其闭锁第一介质开口的第一位置预紧。所提到的部件因此与壳体罩无关地保持在电路板上。由于在装配所提到的部件时在电路板上还缺少壳体罩，所以这些部件是轻易可接近的，从而能够进行自动的装配。自动的装配也对于下一个装配步骤是可能的，在该装配步骤中，将壳体罩套装到包括阀元件、弹簧元件和SMA元件的集合上并且固定在电路板上。因此以少的装配耗费能够达到大件数的阀或阀布置结构。

在另一种优选的实施变型方案中设有第二介质开口，该第二介质开口不是通过单独的阀元件控制，如例如在由DE102005060217B4已知的阀中是这种情况，而是通过已经控制第一介质开口的阀元件来控制。在第一位置中，阀元件闭锁第一介质开口、释放第二介质开口。而在第二位置中，它释放第一介质开口并且闭锁第二介质开口。通过该构造形式能够进一步减少阀的体积。此外，当第二介质开口设在电路板中时，特别是降低用于阀的制造耗费和装配耗费。

附图说明

在本发明的以下更详细的参照附图的阐述的过程中探讨其他在从属权利要求中给出的有利的构造形式。图中分别以示意性的形式：

图1以横剖示图示出一个阀的第一实施例，

图2示出图1中的阀在箭头II方向上的俯视图，其中，壳体罩部分地被剖开，

图3以横剖示图示出一个阀的第二实施例，

图4示出图3中的阀在箭头IV方向上的俯视图，

图5示出一个设置用于容纳多个壳体罩的电路板的俯视图，

图6示出图3的截面VI，该截面显示出将壳体罩固定在电路板上的可能性，

图7示出一个阀的阀元件按照图1中截面VII的细节，

图8示出阀元件按照图1中截面VIII的另一个细节。

具体实施方式

在图1至4中所示的阀1包括一个壳体2，该壳体由一个壳体罩3和一个电路板11形成。壳体罩3的一个侧面是敞开的，亦即，在壳体罩3的一个侧面中设有一个开口4，该开口由电路板11闭锁。在一个由多个阀1形成的阀布置结构5（图5）的情况下，各个阀的开口4通过一个共同的电路板4a、亦即通过其中的一个部分区域闭锁。这样形成的壳体2的内部空间围成一个压力室6。在壳体罩3中有一个第一介质开口7，该第一介质开口通入到压力室6中。液体或气体考虑作为介质，其中，以下参照一个气动阀并且介质是空气。在压力室6中有一个阀元件8，该阀元件能在一个第一位置I和一个第二位置II之间运动，在该第一位置中该阀元件闭锁第一介质开口7（图1和3），在该第二位置中该阀元件释放第一介质开口7。阀元件8由一个金属丝形的SMA元件9沿打开方向10（关于第一介质开口7）或者说朝向其位置II操纵。沿反方向、亦即沿关闭方向13（也关于第一介质开口7），阀元件8由一个弹簧元件加载。弹簧元件在按照图1的实施例中是一个螺旋压力弹簧14并且在图3的实施例中是一个板簧15。

壳体2具有一个第二介质开口16，其中，该第二介质开口设在电路板11中，该第二介质开口贯穿该电路板。第一介质开口7和第二介质开口16基本上沿阀元件8的运动方向12对置，其中，运动方向12可以是直线的或者说平移的运动或者枢转运动。

SMA元件的各金属丝端部17在按照图2或4的俯视图中观察横向于彼此地延伸，其中，这些金属丝端部约形成90°的角度α。在按照图1的侧视图中观察，各金属丝端部17倾斜地向上或者说朝向第一介质开口7分布，其中，这些金属丝端部与运动方向12或者与居中地穿过介质开口7、16延伸的假想的线21形成锐角β。换言之，SMA元件在如下的平面22中延伸，该平面与运动方向12或者假想的线22形成角度β。在此，SMA元件的一个中间区段18围绕阀元件8的圆形的周面19。但阀元件8也可以具有其他的横截面形状。SMA元件9的中间区段18在周面19上的固定例如利用一个由该周面伸出的钩20（图7）来实现，SMA元件9支撑在该钩上。各金属丝端部17在电路板11上的固定例如通过固定在该电路板上的并且与存在于该电路板上的导体电路（未示出）电连接的压接元件23来进行。

为了操纵阀元件8，给SMA元件9通电，亦即，其中一个金属丝端部17与电压源的正极连接并且另一个金属丝端部17与负极连接。结果是SMA元件9缩短，其中，阀元件8运动到其第二位置II（参见图8）中，在该第二位置中第一介质开口7是打开的并且第二介质开口16是关闭的。由于SMA元件的缩短而施加到阀元件上的力F在由SMA元件展开的平面22内延伸并且因此倾斜于运动方向12或者说倾斜于假想的线21延伸。在此，由于阀元件沿运动方向的引导，朝向阀元件的位置II产生一个力分量F1，其中，该力分量平行于运动方向12或者说平行于线22延伸。阀元件沿运动方向12的引导仅通过弹簧元件、亦即螺旋压力弹簧14（图1、2）或者板簧15（图3、4）来确保。

为了确保介质开口7和16的密封的闭锁，在阀元件8的朝向所提到的开口的侧面上分别设有一个密封元件24、25，该密封元件与形成开口7、16边界的密封座26配合作用。该情形在图8中对于介质开口16的情况示出，其中，为了密封介质开口7也设有一个相应的构造形式。在此，密封座26可以由开口边缘本身或者由一个设置在相应开口的区域中的元件形成。例如在电路板11上设有第二介质开口16的情况下符合目的的是，在该第二介质开口的朝向压力室6的侧面上安装、例如粘接或者利用机械式固定元件31固定有一个带有密封座26的成型件27。

在图1的阀中，弹簧元件是一个螺旋压力弹簧14，该螺旋压力弹簧以其一个端部支撑在阀元件8上并且以其另一端部直接或间接地支撑在电路板11上。为了在此确保螺旋压力弹簧14并因此阀元件8的横向保持、亦即横向于运动方向12的固定，在电路板11上设有一个圆环形的、沟槽式构成的凹槽28，该凹槽至少部分地容纳螺旋压力弹簧14的第一个螺旋圈。凹槽28以符合目的的方式设在成型件27上，该成型件也带有密封座26。为了在阀元件8上支撑螺旋压力弹簧14的所述另一端部，该阀元件在其朝向第一介质开口7的端部上具有一个径向突出的凸缘29，螺旋压力弹簧14支撑在该凸缘上。在此，在凸缘下侧上有一个容纳螺旋压力弹簧14的进行支撑的端部的环形槽30。

壳体罩3在一个电路板11上的液体密封的固定可以例如如下地进行，即，在壳体罩3的与电路板要连接的端侧33和电路板11之间插入一个例如薄膜状构成的、例如由弹性体材料制成的密封元件34。壳体罩3和电路板11在夹紧密封元件34的情况下的相互间彼此压紧可以通过例如以铆钉、螺钉或类似物形式的固定元件35来实现。电路板11的固定壳体罩3的区域可以是设金属的、特别是配设有铜层的装配区域36。这与电路板11的其他的、可能具有不平坦的或粗糙的表面的材料无关地确保光滑并且平坦的表面和因此密封件34在电路板11上的承受住在压力室6中的压力的、密封的贴靠。装配区域36具有与壳体罩的端侧33互补的形状，例如是矩形的或正方形的。电路板11的由装配区域36围成的内部区域37是可能存在的、例如用于SMA元件9的金属丝端部17的电接触部位，与压力室6连接并且形成一个闭锁壳体罩的开口4的壁。

在一个包括多个阀1的阀布置结构5的情况下，在图5中仅示出该阀布置结构中的一个容纳多个阀1或者说壳体罩3的共同的电路板11a。装配区域36a栅格状地构造，其中，装配区域36a和内部区域37以与要固定在电路板11a上的壳体罩3的布置网格相应的网格存在。在内部区域中设置有接触部位，特别是用于SMA元件9的金属丝端部的压接元件23，这些压接元件出于简化原因在图5中仅在一个内部区域中绘出。各接触部位与导体电路（未示出）在电路板11a的背侧上通过通孔接通来连接。为了给SMA元件9通电，在电路板11a上设有至少一个例如以插塞连接元件50形式的电接口49。相同的情况也对于一个单个阀1的电路板11适用。

在图3和4所示的实施例中，有一个板簧15作为弹簧元件。该板簧整体大致构造为舌形的并且以其一个端部39间接或直接地与电路板11例如借助于铆钉或类似的机械式固定元件40连接。一个与该端部39远离的纵向区段在阀元件的朝向电路板11的下端部的区域中加载该阀元件8，其中，它贴靠在阀元件的下侧上或者延伸到阀元件8中，例如被阀元件8的塑料材料注塑包封。一个倾斜区段44在板簧15的纵向区段43和固定在电路板11上的端部39之间延伸。在该倾斜区段和纵向区段43之间设有一个弯折部45，该弯折部如薄膜铰链地起作用。阀元件8本身绕一个如下的轴46可枢转地支承，该轴在按照图4的俯视图中观察设置在阀元件之外并且大致与阀元件的圆周相切地延伸。轴46与阀元件8通过一个连接板条47一件式地连接并且（沿阀元件8的周向方向观察）与板簧15的固定在电路板11上的端部39间隔开。密封元件24和25因此在阀元件8的所述两个位置I和II之间经历圆形轨迹48，这些圆形轨迹的中心点位于轴46上或者在配设给该轴的、假想的枢转轴线（虚线51）上。

阀1除了已经提到的各介质开口处还具有一个第三介质开口53。因此这里涉及一个带有三个开口或者说接口可能性和两个切换位置的阀、亦即一个两位三通阀。这样的阀能够用于控制例如在汽车座椅中的气垫，以便在那里提供例如按摩功能。在此，第一介质开口7用于连接到压缩空气源上，第二介质开口16用于将压力室6与大气连接并且第三介质开口53用于连接到座椅囊，亦即通常连接到介质储存器。为了保证给各第一介质开口共同供给压缩空气，可想到，第一介质开口7通入到壳体罩3的背离电路板的上侧54中。这些开口然后例如能通过一个可固定在多个成行设置的壳体罩3上的分配通道（未示出）被供应压缩空气。在所示的各实施例中，第一介质开口7与一个在壳体罩3的壁内部延伸的通道55连接，该通道在例如矩形的或正方形的壳体罩3的两个对置的外侧56上通出。如果应制造按照图5的、带有多个阀1的阀布置结构，则各壳体罩3被这样并排地成行57设置，即其外侧56相互接触。在此，壳体罩3的压力密封的连接可以通过粘接或者通过焊接、例如通过激光焊接达到。在行57的相应最外侧的壳体罩3中，通道55可以通过一个塞（未示出）闭锁。也可想到，提供如下的壳体罩3，在这些壳体罩中通道55从一开始就已经在一侧上闭锁。在壳体罩3的一个外侧58上设有第三介质开口，该外侧横向于外侧56延伸。为了连接到气垫上可以例如将连接软管（未示出）固定在第三介质开口53上。

附图标记列表

1   阀             6   压力室

2   壳体           7   第一介质开口

3   壳体罩         8   阀元件

4   开口           9   SMA元件

5   阀布置结构     10  打开方向

11  电路板         34  密封元件

12  运动方向       35  固定元件

13  关闭方向       36  装配区域

14  螺旋压力弹簧   37  内部区域

15  板簧           38  下侧

16  第二介质开口   39  （15的）端部

17  金属丝端部     40  机械式固定元件

18  （9的）中间区段43  纵向区段

19  （8的）周面    44  倾斜区段

20  钩             45  弯折部

21  线             46  轴

22  平面           47  连接板条

23  压接元件       48  圆形轨迹

24  密封元件       49  电接口

25  密封元件       50  插塞连接元件

26  密封座         51  虚线

27  成型件         53  第三介质开口

28  凹槽           54  （3的）上侧

29  凸缘           55  分配通道

30  环形槽         56  外侧

31  机械式固定元件 57  行

33  端侧           58  外侧

Claims (18)

1.阀，包括：包围压力室（6）的、具有第一介质开口（7）的壳体（2）；设置在压力室中的阀元件（8），该阀元件在第一位置（I）中闭锁介质开口、而在第二位置（II）中打开第一介质开口，该阀元件由至少一个金属丝形的SMA元件（9）操纵；其特征在于，所述阀壳体由在一侧敞开的壳体罩（3）和闭锁该壳体罩的电路板（11）形成，SMA元件（9）与该电路板电连接。

2.按照权利要求1所述的阀，其特征在于，所述第一介质开口（7）位于所述壳体罩（3）中，并且所述SMA元件（9）关于第一介质开口（7）沿打开方向（10）加载阀元件（8）。

3.按照权利要求1或2所述的阀，其特征在于，所述阀元件固定在电路板上。

4.按照权利要求2或3所述的阀，其特征在于，所述至少一个SMA元件（9）的端部与电路板（11）机械连接。

5.按照上述权利要求之一所述的阀，其特征在于，设有关于所述第一介质开口（7）沿关闭方向加载阀元件（8）的弹簧元件。

6.按照上述权利要求之一所述的阀，其特征在于，在所述电路板（11）中设有第二介质开口（16），该第二介质开口由阀元件（8）控制，其中，阀元件在第一位置（I）中闭锁第一介质开口（7）并且释放第二介质开口（16），而在第二位置（II）中释放第一介质开口并且闭锁第二介质开口。

7.按照权利要求6所述的阀，其特征在于，所述阀元件（8）如此支承，使得该阀元件在第一位置（I）和第二位置（II）之间实施平移运动。

8.按照权利要求6所述的阀，其特征在于，所述阀元件（8）如此支承，使得该阀元件在第一位置（I）和第二位置（II）之间实施枢转运动。

9.按照权利要求5至8之一所述的阀，其特征在于，所述弹簧元件是螺旋压力弹簧（14）或者板簧（15），该螺旋压力弹簧或者板簧支撑在电路板（11）上并且将阀元件（8）向其第一位置（I）预紧。

10.按照上述权利要求之一所述的阀，其特征在于，在所述壳体罩（3）中设有第三介质开口（53）。

11.按照权利要求10所述的阀，其特征在于，所述第一介质开口（7）是压力接口，所述第二介质开口（16）是大气接口并且所述第三介质开口（53）是用于介质储存器的接口。

12.按照上述权利要求之一所述的阀，其特征在于，所述壳体罩（3）贴靠在电路板（11）的设金属的区域（36）上。

13.按照权利要求12所述的阀，其特征在于，在所述壳体罩（3）和设金属的区域（36）之间设置有密封元件（34）。

14.按照权利要求1至12之一所述的阀，其特征在于，所述壳体罩以材料锁合的方式与电路板连接。

15.按照上述权利要求之一所述的阀，其特征在于，所述阀是集成到汽车座椅中的气垫系统的一部分。

16.包括多个按照上述权利要求之一所述的阀的阀布置结构，其中，各所述阀的壳体罩（3）由一个共同的电路板（11a）闭锁。

17.按照权利要求16所述的阀布置结构，其特征在于，各所述阀的第一介质开口（7）通过一分配通道（55）相互连接。

18.按照权利要求17所述的阀布置结构，其特征在于，各所述阀的壳体罩（3）一件式地相互连接。

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