CN110100125B - 气动阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气动阀，该气动阀包括具有空气连接件的空气室，并且包括具有可移动关闭元件和由形状记忆合金构成的SMA元件的致动器，该SMA元件机械地联接至该可移动关闭元件。该致动器包括检测单元以便在启用该致动器时检测到达和离开该关闭元件的终止位置。此外，该致动器包括控制装置，该控制装置被配置的方式为使得当启用该致动器时，所述控制装置检测在该关闭元件离开与下一次到达该终止位置之间的当前周期，并且如果该当前周期未到达第一设定点周期，则减小供给至该SMA元件的电加热电流的第一功率值与第二功率值之间的差异，并且如果该当前周期超出大于或等于该第一设定点周期的第二设定点周期，则增加该第一功率值与该第二功率值之间的差异。

Description

气动阀

技术领域

本发明涉及一种气动阀。

背景技术

在许多技术应用领域中使用气动阀来控制气流。此处，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)合金构成的所谓的具有SMA元件的SMA制动器(SMA＝形状记忆合金)。SMA元件借助于电流的流动和作为结果的加热而变形。在随后冷却之后，这些元件可以恢复其初始形状。

为了实现长使用寿命和数量大的致动循环，必须可靠地限制SMA致动器的行程和有效力。因此，对于SMA致动器而言，通常预先限定终止位置，当通过供给电流而启用所述SMA致动器时到达该终止位置并且不会超出该终止位置。

为了检测SMA致动器的终止位置，现有技术中使用单独的电接触件来指示已经到达最大行程。因此，通常减小供给至SMA致动器中的加热功率。由于减小的加热功率，离开了终止位置，此时，加热功率再次增大，使得保持了该阀的所选择的切换位置。因此，当启用SMA致动器时，发生多个微电路过程，该多个微电路过程引起增大的机械磨损和杂乱的切换噪音。

文献DE 10 2005 060 217 A1呈现了具有SMA致动器的阀，借助于限位开关来检测该SMA致动器的终止位置。由于限位开关安排在压力所施加至的阀空间中，该空间中产生的潮气可能会使得开关失效。

文献WO 2014/135909 A1披露了用于检测气动阀中的SMA致动器的终止位置的接触件。该接触件安排在阀室外部。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有SMA致动器的气动阀，该阀减小了当启用该气动阀时SMA致动器上的机械负载。

根据本发明的气动阀包括具有空气连接件的空气室，并且包括具有可移动关闭元件和由形状记忆合金(例如，镍钛合金)构成的SMA元件(尤其是线状SMA元件)的致动器。该SMA元件机械地联接至可移动关闭元件。为了启用致动器，将电加热功率供给至SMA元件，在这之后，SMA元件以本身已知的方式变形，并且作为结果，引起关闭元件的预先限定的移动以打开或关闭连接件。当结束供应电加热电流时，SMA元件的变形反向，其结果是，引起SMA元件的预先限定的移动的反向。

根据本发明的阀的致动器包括检测单元，以便在启用该致动器时检测到达和离开该关闭元件的终止位置。此外，致动器中提供了控制装置，其中，如果适当的话，检测装置可以是控制装置的部件。该控制装置被配置的方式为使得当启用该致动器时，如果根据该检测单元的检测，该关闭元件不处于该终止位置，则所述控制装置将该电加热功率设定为第一功率值，并且使得，当启用该致动器时，如果根据该检测单元的检测，该关闭元件处于该终止位置，则所述控制装置将该电加热功率设定为第二功率值。此处，第二功率值低于第一功率值。

该致动器的控制装置还被配置的方式为使得当启用该致动器时，所述控制装置检测在该关闭元件离开该终止位置与下一次到达该终止位置之间的当前周期，或检测该当前周期的测量值，并且如果该当前周期未到达第一设定点周期，则减小该第一功率值与该第二功率值之间的差异，并且如果该当前周期超出第二设定点周期，则增大该第一功率值与该第二功率值之间的差异。此处，第二设定点周期大于或等于该第一设定点周期。在本发明的一个变体中，第二设定点周期与第一设定点周期相对应。

对当前周期的测量的以上术语应理解为是指除了直接检测当前周期之外，还可以检测直接与当前周期直接相关的变量，例如相应的频率。为了减小或增大第一功率值与第二功率值之间的差异，于是可以基于超出或低于相对应的设定点频率来检测低于或超出第一设定点周期或第二设定点周期。

根据本发明的阀具有的优点在于，通过控制供应至SMA元件的功率而适当地限制SMA致动器的切换频率，其结果是当启用致动器时保持低的微切换过程的频率，并且作为结果保持该致动器的低磨损。此外，可以减小致动器的切换噪音。

在一个特别优选的实施例中，该第一设定点周期和/或该第二设定点周期在10ms与100ms之间、尤其在20ms与50ms之间。这样的周期与由于人类的听觉曲线而感觉起来不那么响亮并且因此具有较不杂乱的切换频率相对应。

取决于根据本发明的阀的构型，可以以不同方式引起第一功率值与第二功率值之间的差异的减小和增大。特别地，这种减小或增大可以通过排他地改变该第一功率值或排他地改变该第二功率值或改变该第一功率值和该第二功率值两者来实现。

在根据本发明的阀的另一个变体中，第一功率值与第二功率值之间的差异的减小和增大以时间上连续的形式发生，即当低于第一设定点周期时和当超出第二设定点周期时，该差异基于随时间而变的连续函数、例如线性函数而改变。然而，根据本发明，还可以以时间上离散的形式、即递增地减小或增大第一功率值与第二功率值之间的差异。

根据本发明，可以以不同方式引起功率值的差异的减小或增大。特别地，这可以通过改变供给至SMA元件的电压或通过改变供给至SMA元件的电流而得以实现。为了改变电压或电流，可以使用例如脉宽调制。

根据本发明的气动阀除了包括以上所描述的空气连接件和相关联的致动器之外，如果适当的话，还可以包括多个这种具有相关联的致动器的空气连接件。此外，气动阀还可以额外地包含没有致动器的不可控制的空气连接件，或基于其他致动器原理的空气连接件。此外，致动器还可以同时启用多个空气连接件。

在根据本发明的阀的一个优选的变体中，该阀的致动器被配置的方式为使得当到达关闭元件的终止位置时，使SMA元件的区段的电阻借助于旁路区段而被电旁路绕过，其中，此处和下文中，术语电阻(resistance)始终被理解为是指电阻值(electricalresistance)。换言之，SMA元件的特定区段借助于旁路区段而基本上被短接。术语SMA元件的区段此处应以宽泛的形式理解，并且不仅可以包括SMA元件的部分区段，而且在某种情况下，还包括整个SMA元件。

SMA元件的电阻借助于刚刚描述的电旁路绕过而减小。检测单元被设计成用于借助于电阻测量检测SMA元件的电阻的这种减小，并且作为结果检测到达关闭元件的终止位置。此外，检测装置被设计成用于检测SMA元件的电阻的减小的结束，其结果是，检测到离开关闭元件的终止位置。当到达终止位置时，优选地在至少一个接触点处在旁路区段与SMA元件之间建立直接机械接触和电接触。

刚刚描述的实施例具有的优点在于，SMA元件的电阻的改变借助于旁路区段而容易地产生，以便检测致动器的终止位置。因此可以省去使用昂贵的单独限位开关。替代地，旁路区段与SMA元件的相互作用使得可以经由SMA元件的供电连接件进行终止位置检测。因此，不需要用于终止位置检测的额外的电连接件，其结果是，避免了与该电连接件形成接触的额外费用，并且在某些情况下，省去了该电连接件的额外的气密引线的额外费用。

在刚刚描述的实施例的一个特别优选的变体中，该致动器被配置的方式为使得该SMA元件的变形引起该旁路区段与该SMA元件之间的相对移动，其中，当到达该关闭元件的终止位置时，该相对移动引起将该SMA元件的区段的电阻电被旁路绕过。以此方式，SMA元件的变形同旁路区段与SMA元件之间的相对移动直接耦合。根据这种构型，在此相对移动期间，旁路区段可以改变或甚至保持其位置。

在另一个变体中，致动器包括导电元件，优选地是板(例如片簧)或连接板形式。导电元件刚性连接至关闭元件或该导电元件形成关闭元件的一部分，其中，旁路区段包含在导电元件中。在本发明的这个变体中，旁路区段与关闭元件一起移动。

在一个特别优选的实施例中，该气动阀的关闭元件是阀瓣，该阀瓣执行用于打开或关闭该空气连接件的倾斜动作作为预先限定的移动。这种倾斜动作例如可以由阀瓣的旋转(即阀瓣经由铰链或接头附接)引起。类似地，可以通过弹性弯曲、例如通过包含片簧的阀瓣引起阀瓣的倾斜。

在另一个优选的实施例，以上所描述的并且刚性连接至关闭元件或作为关闭元件一部分的导电元件安排在阀瓣的一侧，该阀瓣从空气连接件指出。

在根据本发明的阀的另一个构型中，该SMA元件是SMA导线，该SMA导线通过供给电加热电流而收缩，并且作为结果引起该关闭元件的预先限定的移动。该SMA导线优选地在平面内延伸。使用SMA导线作为SMA元件使得根据本发明的阀可以具有紧凑的设计。

在另一个变体中，刚刚描述的SMA导线包括第一导线区段和第二导线区段，该SMA导线的联接区段位于该第一导线区段与该第二导线区段之间，其中，该联接区段机械地联接至该关闭元件。刚刚描述的导电元件优选地被安排的方式为使得当到达该关闭元件的终止位置时，该导电元件在各自情况下在接触点处触碰该第一导线区段和该第二导线区段，并且作为结果引起该SMA元件的区段的电阻被电旁路绕过。

在根据本发明的阀的一个变体中，除了以上所描述的导电元件或作为其替代方案，致动器还包括优选地配置为电气线路的导电部件。导电部件具有阀中的固定位置，并且旁路区段包含在这个部件中。与以上导电元件相比，导电部件因此不与关闭元件一起进行移动。

在一个优选变体中，该导电部件是线路，该线路的一端电连接至该SMA元件并且其另一端包括接触点，当到达该关闭元件的终止位置时，该接触点与该SMA元件发生接触并且作为结果引起该SMA元件的区段的电阻被电旁路导通。如果关闭元件不处于终止位置，则接触点是暴露的。在这种变体的情况下，仅需要单个接触点在当到达终止位置时引起电阻的减小。

在刚刚描述的实施例的另一个优选的构型中，线路的、在以上所解释的SMA导线的第一导线区段与第二导线区段之间形成导电部件的至少一部分在导线的联接区段的方向延伸。作为结果，可以实现具有低高度的SMA致动器的紧凑的设计。

在根据本发明的阀的一个构型中，检测单元被配置的方式为使得，为了测量电阻，记录加热电流和产生加热电流的电压，并且由此计算SMA元件的电阻。

优选地提供根据本发明的气动阀以用于填充和/或排空用于气动地调节运输设备中的座椅的装置中的至少一个弹性气囊。换言之，本发明还包括一种用于气动调节交通工具中的座椅的装置，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。

以下将借助于附图对本发明的示例性实施例进行详细描述。

附图说明

图1和图2示出了根据本发明的阀的第一实施例的处于关闭位置和打开位置的侧视图；

图3示出了图1的阀的平面视图；

图4和图5示出了阐明借助于用于图1至图3的阀的检测单元检测终止位置的示意性展示；

图6是根据本发明的用于减小微切换过程的致动器的实施例的图示；

图7是在根据本发明的阀中所使用的阀瓣的修改变体的透视图；并且

图8和图9示出了阐明借助于用于根据本发明的阀的第二实施例的检测单元检测终止位置的示意性展示。

具体实施方式

图1示出了穿过根据本发明的阀的第一实施例的截面视图。该阀包括安排在阀壳体2中的致动器1。该阀壳体仅由虚线示意性地表示。此外，为清楚起见，图2和图3已经省去了壳体。阀壳体包括空气连接件3，该空气连接件借助于致动器1打开和关闭，如下文中更详细解释的。在图1所示出的致动器位置，空气连接件3是关闭的。根据阀的构型，可以提供多个空气连接件，这些空气连接件各自借助于相对应的致动器1打开或关闭。此外，如果适当的话，还可以是一个致动器同时打开或关闭多个空气连接件。

致动器1定位在空气室100中，该空气室由壳体2相对于阀的周围环境以压力密封的形式封闭。在此背景下，致动器的致动机构附接至基板8，该基板优选地是壳体2的一体部件。致动器包括SMA导线4，该SMA导线的两个右侧端部各自经由压接元件10连接至壳体2和相应的接触销9。尤其从图3的俯视图也可以看出这一点。SMA导线4经由压接元件10的精确附接对本发明来说不是必要的。因此，图1至图3中仅示意性地指示了这种附接。SMA导线4由本身已知的形状记忆合金、例如镍钛合金构成。

接触销9经由基板8中的压力密封的引线接通至导体板(未示出)，该导体板包括下文描述的检测单元和用于致动器的致动单元。在一个优选的变体中，基板8将空气室100与壳体2的下部区域分隔开。然后将电路板安排在壳体的这个下部区域中，这种安排的优点在于保护所述电路板免受空气室中的气流和潮气的影响。

由单独电压源产生的加热电流经由接触销9供给至SMA导线4以便致动致动器1。如果所示出的阀例如用于填充或排空用于气动地调节机动车辆座椅的装置中的弹性气囊，则用于加热电流的电压可以例如源于机动车辆的车载电力系统。

如尤其从图3显而易见的，SMA导线4包括第一直线区段401和第二直线区段402，该第一直线区段从压接元件10中的一个压接元件延伸至由塑料构成的阀瓣5，该第二直线区段与区段401平行地延伸、并且从阀瓣5延伸至另一个压接元件10。弯曲区段403位于第一直线区段401与第二直线区段402之间，该弯曲区段围绕阀瓣5上形成的圆柱形突出部502延伸。除了此圆柱形突出部502之外，阀瓣5还包括水平延伸的阀板501，该阀板在图1的位置以形成密封的形式关闭空气连接件3。如果合适的话，此处可以在阀板501的下侧提供单独的形成密封的元件，以便确保空气连接件3以良好密封的形式封闭。

阀瓣5经由铰链7联接至基板8。此外，具有微微向上弯曲的端部601的金属片簧6被附接圆柱形区段502的上侧。片簧的大部分区域位于SMA导线4的两个区段401和402上方。在图1所示出的位置，片簧6与这些区段401和402间隔开。

为了打开空气连接件3，经由接触销9将加热电流或加热功率供给至导线4，其结果是该导线被加热，并且因此引起该导线收缩。收缩导致SMA导线4的弯曲区段403向右拉动突出部502，其结果是借助于铰链7引起阀瓣5沿向上方向的倾斜动作，使得空气连接件3被打开。阀瓣5被抬起直到预先限定的终止位置，其中，在图2中指示了此终止位置。在下文描述的图6中，由附图标记EP阐明这个终止位置。在终止位置，经由片簧6的边缘601在两个导线区段401和402之间建立电接触。在权利要求的意义上，此处边缘601表示旁路区段的变体。借助于边缘601，两个直线区段401和402的被此边缘601触碰的接触点以低阻抗连接，其结果是，边缘601短接SMA导线的位于该边缘左侧的一部分，从而由此旁路绕过这部分的电阻。

归因于刚刚描述的旁路绕过，SMA导线4的电阻减小，借助于与控制装置30相互作用的检测单元20来检测这种减小，如下文借助于图4至图6解释的。

图4示出了根据图1的致动器的关闭位置的示意性展示。此处另外表示了检测单元20和控制装置30(图1至图3中未示出)。控制装置30与检测装置20相互作用，如由双箭头DP指示的。第一设定点周期CL1和第二设定点周期CL2存储在控制装置中。下文将更详细地描述控制装置30起作用的方法。

通过检测单元20测量SMA导线的电阻。检测单元经由相应的接触点11和11’连接至导线4。这些接触点同图1的接触销9与导线形成的接触相对应。为了简明起见，在图4和图5中，由R1表示在空气连接件打开的情况下导线的从接触点11’直到边缘601的接触点12’的电阻。相似地，由R2表示在空气连接件打开的情况下从接触点11直到边缘601的接触点的电阻。相比之下，由R3表示位于边缘601左侧的导线区段的电阻。

图4和图5中展示的检测单元20包括安培计21，该安培计测量穿过SMA导线的电流I。在此背景下，电流的流动由图4和图5以及下文所描述的图8和图9中的相应的箭头P来指示。此外，提供电压计22来记录所施加的电压U。检测单元20还包含开关25和开关26。电压源23也连接至开关25，该电压源供应用于使SMA导线4变形的加热电流。相比之下，通过开关26，电压源24连接至比电压源23的电压低的电压。

电压源23的电压U1和电压源24的电压U2可以借助于控制装置30来改变，其中，图6表示了电压U1和U2。此处还指出，当施加电压U1时，第一电功率值L1供给至SMA导线，并且当施加电压U2时，供给第二功率值L2。

在不启用致动器的情况下，开关25和26均被断开，其结果是采取图1所示出的切换位置。根据图4，现在闭合开关25，以便作为结果而将加热电流或加热功率供给至SMA导线4，其结果是SMA导线收缩并且引起阀瓣5抬起。同时，借助于电压表22和安培计21记录电压U和加热电流I。由于这些原因，确定了SMA导线的电阻，在图4的情形中所述电阻具有值R＝R1+R2+R3。此处，通过测量电流和电压，以基本上连续的方式、即以非常短的时间间隔记录SMA导线的电阻。因此，可以非常快速地检测导线的电阻的相应变化并对其做出反应，这种电阻变化是由借助于旁路区段的短接引起的。

最后，由于导线的收缩，到达了图2所示出的终止位置。这个终止位置还在图5中进行展示。显而易见地，边缘601现在在相应的接触点12和12’处短接两个导线区段401和402，其结果是图5中的SMA导线的位于边缘601的左侧的部分的电阻R3被旁路绕过。结果，SMA导线的电阻减小了绝对值R3，即于是只有R＝R1+R2的情况。这使用检测单元20借助于安培计21和电压计22进行记录。

在记录电阻中的这种减小时，开关25和26仍处于图4所示出的切换位置。如果然后检测单元20记录了电阻的减小，则控制装置30触发开关25和26的致动，在此之后开关25和26采取图5所示出的切换位置。换言之，开关25断开，并且开关26闭合。因此，SMA导线4连接至电压源24，该电压源供给与电压源23的电压U1相比显著更低的电压U2。典型地，电压源24的电压是电压源23的电压的大约10％至50％。

SMA导线的电压的减小是有必要的，以便避免过高电流而对导线的供给至机械和热损伤。电压源24的所选择的电压越低，导线的经由边缘601短接的部分就越大，这是因为过大短接部分引起穿过SMA导线的较高的电流。

应用相对低的电压U2再次引起SMA导线伸展，其结果是离开此导线的终止位置。这进而借助于检测单元20来记录，在这之后，控制装置30再次启用开关25和26，其结果是，采取图4所示出的切换位置，在该切换位置，再次供给相对高的电压U1。结果，SMA导线再次收缩直到到达其终止位置，在这之后，再次改变到图5中的用于供给相对低的电压U2的切换位置。

只要启用致动器，就周期性地重复刚刚描述的过程。在此背景下，电压U1和U2常规地被选择为具有固定值，其结果是，在致动器启用期间以高频率触发微切换过程。这些微切换过程引起接触点的机械负载和SMA致动器的杂乱的切换噪音。为了保持微切换过程的次数少，在此处所描述的实施例中，电压源23的电压U1的大小受控制装置30影响，如下文参考图6所描述的。

图6中的图示包括四个局部图示，其中，时间t是沿每个局部图示的横坐标表示的。顶部的局部图示表示施加给SMA导线4的、并且借助于图4和图5中的电压计22记录的电压U。从顶部开始的第二局部图示示出了SMA导线的温度T。从顶部开始的第三局部图示表示关闭元件5的行程x，其中，关闭元件的终止位置由竖直线EP指示。在图6的底部的局部图示中，示出了借助于图4和图5中的检测单元20来记录的电阻R。在此背景下，借助于电阻的改变来检测到达或离开终止位置EP。

在图6的情形中，在时刻t1接收控制装置30中用于致动致动器的切换信号，以便打开图1的空气连接件3。因此，借助于控制装置30将开关25和26切换到图4所示的切换位置。电压源23的电压U1及相对应的第一功率值L1此处被设定为高值。在时刻t1与时刻t2之间，出现SMA导线4的加热，其结果是，该SMA导线收缩直到最终在时刻t2到达终止位置EP。此时，导线区段401和402经由片簧6的边缘601以低阻抗连接，这引起电阻R的减小并且作为结果导致检测到终止位置EP。因此，控制装置30将开关25和26切换到图5所示出的切换位置，其结果是以低电压值和相应低功率值L2供给电压U2。

只要致动器处于启用状态，就重复两个电压U1与U2之间的切换。在此背景下，如果关闭元件不处于终止位置EP，则施加电压U1，并且如果关闭元件处于终止位置EP，则施加电压U2。由于在U1与U2之间存在大的电压差，这种重复以图6中由CL所指示的高切换频率或短周期发生。常规地，此处电压U1和U2不会改变，其结果是微切换过程频繁地发生，并且相应地发生高机械负载和杂乱的切换噪音。

为了减小微切换过程的频率，控制装置30求助于以上已经提及的设定点周期CL1和CL2。第一设定点周期CL1此处表示微切换过程的最小周期并且因此表示最大频率。换言之，微切换过程的切换频率限制在第一设定点周期上，并且因此减小微切换过程的次数。第二设定点周期CL2表示最大周期，并且在这种意义上表示最小切换频率。不应低于该切换频率，以便作为结果确保SMA致动器对变化的情况(例如气流对SMA导线的冷却改变)具有足够快的反应时间。

根据本发明，当启用致动器时，借助于控制装置30记录连续的微切换过程的当前周期。在图6的情形中，在此背景下，在t2与t3之间的时间段内，检测到当前周期CL低于第一设定点周期CL1，这引起杂乱的切换噪音和高机械负载。由于当前周期低于第一设定点周期，控制装置30在时刻t3减小电压U1与U2之间的差异。在此处所描述的实施例中，在此背景下，降低电压源23的电压U1的值，而电压源24的电压U2未改变。因此，周期显著地减小，其结果是，微切换过程不频繁地进行。

在时刻t4，由于外部影响，SMA导线的冷却行为、即导线的温度比之前下降的更快。这引起周期增加到值CL’，该值由控制装置30记录。此处，周期CL’的值所具有的大小使得该周期的值超出第二设定点周期CL2。因此，在时刻t5，控制装置30通过使电压U1再次升高而增大电压U1与U2之间的差异。于是，这引起了在第一设定点周期CL1与第二设定点周期CL2之间的循环。

在时刻t6，基于相对应的信号结束致动器的致动。其结果是，借助于控制装置30将开关25和26二者均断开，这引起导线的冷却和膨胀、以及阀瓣5的下降。此处应注意的是，使用弹性器件(未示出)将阀瓣5朝向其关闭切换位置预压，其结果是确保了用于将阀瓣移动到关闭位置的恢复力。

通过如刚刚描述的图6中的致动方法，可以通过相对应的设定点周期和供给至致动器的电压基于该设定点周期的适配来减小微切换过程的频率，其结果是，可以减小致动器的机械磨损并且降低杂乱的切换噪音。通过适当地选择设定点周期，此处还可以确保致动器的足够快的反应时间。第一设定点周期或第二设定点周期的典型值处于20ms与50ms之间。除了以上基于周期的致动之外，在致动方法的一个变体中，还可以记录切换频率并且将其用于控制目的。

在图4和图5的实施例中，并且相似地还在根据如下文详细描述的图8和图9的实施例中，使用两个电压源来获得电压U1和U2。然而，可替代地，替代于两个电压源，还可以仅使用具有可控电压供给的单个电压源来设定U1的电压值并且如果适当的话还设定U2的电压值。可以以本身已知的方式使用PWM(脉宽调制)来调节电压。在此背景下，PWM间隔中的接通持续时间适当地变化。在此背景下，在各个PWM间隔的接通持续时间内必须始终进行对电阻的测量，因为不能在没有通电的情况下测量电阻。

图7示出了图1至图3中示出的阀瓣的修改变体的透视图。与图1至图3中的瓣体相比，图7的阀瓣5’基本上由片簧13和密封元件或密封路径18组成。片簧包括水平延伸的弹簧片14，由软塑料构成的密封元件18安装在该弹簧片的下侧。在阀瓣5’的关闭状态，此密封元件18搁置在空气连接件3的阀座上。片簧13除了弹簧片14之外还包括竖直向下延伸的凸耳15，片簧借助于这些凸耳紧固至基板8，例如通过将这些凸耳插入到基板上的切口中。

此外，在片簧13上形成半圆形区段16和弯曲区段17。弯曲区段17通向连接板或翼部602，这表示在权利要求的意义上的导电旁路区段的实施例。连接板相对于SMA导线4横向地延伸，如从图6显而易见的。导线4被围绕片簧13的半圆形区段16引导。导线SMA以与图1至图3类似的方式连接至接触销并且连接至相对应的电路板，这从图7不并不明显。凸耳15、半圆形区段16、弯曲区段17和连接板602是片簧13的一体部件。它们通过冲压和弯曲相对应的金属板而形成。

为了启用阀板5’，SMA导线4进而通以加热电流，这引起SMA导线收缩。因此，弹簧片14通过作用在半圆形区段16上的力弹性变形，作为结果，片簧抬起，并且密封元件18从空气连接件3中移除。因此，阀瓣5’的倾斜动作借助于弹簧片14的弹性变形发生，而不是借助于铰链的旋转(如在图1至图3的实施例的情况)。这具有的优点在于，片簧的柔性引起密封元件18从阀座的剥离拉开移动。如果密封元件粘附在阀座上，则这减小了用于打开空气连接件的力。

图8和图9示出了根据本发明的阀中的致动器的另一个实施例的示意性展示。图8和图9中的检测单元20和控制装置30具有与图4和图5中的检测单元和控制装置类似的设计。检测单元20进而用于借助于安培计21和电压计22来记录SMA导线4的电阻。类似地，控制装置30执行图6所示出的致动，以便减小微切换过程的频率。

在图8和图9的实施例中，可以使用与图1至图3相同的阀瓣作为阀瓣，但是没有片簧6。在图8和图9的实施例中，电阻R1表示导线区段401加上邻接的弯曲导线区段403的一半的电阻。相似地，电阻R2表示导线区段402加上邻接弯曲导线区段403的一半的电阻。

在图8和图9中经由电气线路603实现SMA导线4的区段的短接。电气线路从导线区段402的右侧端部处的接触点11延伸至SMA导线4的弯曲区段403。此处，电气线路603的大部分与两个导线区段401和402平行地延伸。在图8所示出的阀瓣关闭的切换位置，与线路603的前接触点12没有发生电接触。该线路的具有接触点12的端部可以引导到例如图1至图3的阀瓣5的突出部502中的水平延伸的钻孔中。钻孔位于SMA导线4的平面中。

进而通过关闭开关25而供给加热电流来引起SMA导线4的收缩。这引起阀瓣5的倾斜动作，在这之后，弯曲区段403向接触点12移动。当到达终止位置时，SMA导线的在弯曲区段403的区域中的偏转点于是与线路603的接触点12接触，如图9中显而易见的。以此方式，在接触点11与12之间建立电接触，其结果是导线区段402的电阻R2被旁路绕过。

在图8和图9的实施例中，仅需要单个接触点12来短接SMA导线的区段。与这种情况相比而言，在图1至图5以及图7中的实施例中，通过SMA导线的两个接触点来发生接触。此外，在图8和图9的实施例中，线路603形式的旁路区段是固定的，然而在图1至图5以及图7的实施例中，旁路区段与阀瓣一起移动。

除了刚刚描述的本发明的变体之外，还可以是其他构型。例如，在图8和图9的一个实施例中，替代于阀瓣5，还可以使用具有片簧(图7中示出)的阀瓣5’，其中，在这种情况下，省去了弯曲区段17和连接板602。

可替代地，例如在阀瓣5’(例如图7中示出)的情况下，连接板602可以仅在一侧延伸直到导线区段401或402，其结果是，在阀瓣的打开状态，SMA导线4在搁置在半圆形区段16上的导线区段403与搁置在单侧连接板602上的导线区段401或402之间被电短接。

此外，SMA导线还可以铺设在不同于前述实施例的几何体上。例如，SMA导线还可以以V形形状延伸。类似地，绕成螺旋弹簧的导线等可以用作SMA致动器。

在以上所描述的实施例中，假定SMA导线不具有任何涂层，其结果是，通过触碰该SMA导线而产生直接电接触。如果在SMA导线上存在非导电层(例如氧化层)，则移除导线的被旁路区段触碰的位置处的氧化层。SMA导线可以任选地在旁路区段形成接触的区域中涂覆有导电材料，该导电材料优选地被氧化保护。类似地，通过在借助于旁路区段与SMA导线形成接触期间实施轻微的研磨移动，可以提高接触形成的鲁棒性。

根据图6的上述致动一直参考SMA致动器进行描述，该SMA致动器的终止位置通过使用电阻测量来检测。然而，本发明不限于借助于电阻测量来检测终止位置。替代地，还可以以另一种方式、例如借助于单独的接触开关来检测到达或离开终止位置。

本发明的上述实施例具有许多优点。特别地，在启用SMA致动器期间其机械负载可以通过减小微切换过程的频率而下降。经过合适地限定设定点周期，限定微移动的切换频率的方式还可以是使得切换过程由于人类听觉曲导线而显得不那么响亮，并且感受起来较不杂乱。

在本发明的一个优选的变体中，SMA致动器的终止位置也借助于旁路区段和SMA导线的电阻的相关改变而容易地实现。因此，不需要提供额外的单独限位开关来检测此终止位置，而且还不需要提供额外的电连接件，这些开关和连接件会增加成本。替代地，通过一个简单的部件，例如通过导电板、导电连接板或电气线路，可以短接导线的一部分，并且以此方式通过记录所产生导线的电阻变化来检测终止位置。

在上文中，已经基于气动阀解释了本发明。然而，如果适当的话，本发明通常还可以实施为流体阀。在这种情况下，以上所描述的空气室构成流体腔室，并且以上描述的空气连接件是流体连接件。除了空气之外，还可以使用液体、以及尤其是液压油作为流体。换言之，根据本发明的阀可以因此不仅是气动阀，如果适当的话，还可以是液压阀。

附图标记清单

1 致动器

100 空气室

2 阀壳体

3 空气连接件

4 SMA导线

401，402 SMA导线的直线导线区段

403 SMA导线的弯曲导线区段

5、5’ 阀瓣

501 阀板

502 突出部

6 片簧

601 片簧的弯曲边缘

602 连接板

603 线路

7 铰链

8 基板

9 接触销

10 压接元件

R1，R2，R3 电阻

P 箭头

11，11'，12，12’ 接触点

13 片簧

14 弹簧片

15 凸耳

16 半圆形区段

17 弯曲区段

18 密封元件

20 检测单元

21 安培计

22 电压计

23、24 电压源

25、26 开关

30 控制装置

DP 双箭头

I 电流

U 电压

U1，U2 电压值

L1，L2 功率值

EP 终止位置

t 时间

T 温度

x 行程

R 电阻

t1，t2，…，t6 时刻

Claims (20)

1.一种气动阀，该气动阀包括具有空气连接件的空气室，并且包括具有可移动关闭元件和由形状记忆合金构成的SMA元件的致动器，该SMA元件机械地联接至该可移动关闭元件，其中，为了启用该致动器，能够向该SMA元件供给电加热功率，在这之后，该SMA元件变形，并且其结果是，引起该关闭元件的用于打开或关闭该空气连接件的预先限定的移动，其中，当结束供应电加热功率时，该SMA元件的变形反向，并且作为结果引起该SMA元件的预先限定的移动的反向，

-其中，该致动器包括检测单元以便在启用该致动器时检测到达和离开该关闭元件的终止位置，

-其中，该致动器包含控制装置，该控制装置被配置的方式为使得当启用该致动器时，如果根据该检测单元的检测，该关闭元件不处于该终止位置，则所述控制装置将该电加热功率设定为第一功率值，并且使得，当启用该致动器时，如果根据该检测单元的检测，该关闭元件处于该终止位置，则所述控制装置将该电加热功率设定为低于该第一功率值的第二功率值，

-其中，该控制装置还被配置的方式为使得当启用该致动器时，所述控制装置检测在该关闭元件离开该终止位置与下一次到达该终止位置之间的当前周期，或检测该当前周期的测量值，并且如果该当前周期未到达第一设定点周期，则减小该第一功率值与该第二功率值之间的差异，并且如果该当前周期超出大于或等于该第一设定点周期的第二设定点周期，则增大该第一功率值与该第二功率值之间的差异。

2.如权利要求1所述的气动阀，其特征在于，该第一设定点周期和/或该第二设定点周期在10ms与100ms之间。

3.如权利要求2所述的气动阀，其特征在于，该第一设定点周期和/或该第二设定点周期在20ms与50ms之间。

4.如权利要求1-3中的任一项所述的气动阀，其特征在于，该第一功率值与该第二功率值之间的差异的减小和增大由排他地改变该第一功率值或排他地改变该第二功率值或改变该第一功率值和该第二功率值两者引起。

5.如权利要求1所述的气动阀，其特征在于，该第一功率值与该第二功率值之间的差异的减小和增大以时间上连续或时间上离散的形式发生。

6.如权利要求1所述的气动阀，其特征在于，该致动器被配置的方式为使得，当到达该关闭元件的终止位置时，该SMA元件的区段的电阻借助于旁路区段被电旁路绕过，并且其结果是，减小了该SMA元件的电阻，其中，该检测单元被设计成用于借助于电阻测量值检测该SMA元件的电阻的减小，其结果是，检测到到达该关闭元件的终止位置；并且被设计成用于检测该SMA元件的电阻的减小的结束，其结果是，检测到离开该关闭元件的终止位置。

7.如权利要求6所述的气动阀，其特征在于，该致动器被配置的方式为使得该SMA元件的变形引起该旁路区段与该SMA元件之间的相对移动，其中，当到达该关闭元件的终止位置时，该相对移动引起将该SMA元件的区段的电阻电旁路绕过。

8.如权利要求6或7所述的气动阀，其特征在于，该致动器包括导电元件，其中，该导电元件刚性连接至该关闭元件或形成该关闭元件的一部分，并且其中，该旁路区段包含在该导电元件中。

9.如权利要求8所述的气动阀，其特征在于，该导电元件是板或连接板形式。

10.如权利要求1所述的气动阀，其特征在于，该关闭元件是阀瓣，该阀瓣执行倾斜动作作为用于打开或关闭该空气连接件的预先限定的移动。

11.如权利要求10所述的气动阀，其特征在于，该倾斜动作由使得该阀瓣弹性弯曲和/或旋转引起。

12.如权利要求1所述的气动阀，其特征在于，该SMA元件是SMA导线，其通过供给该电加热电流而收缩、并且其结果是引起该关闭元件的预先限定的移动。

13.如权利要求12所述的气动阀，其特征在于，该SMA导线在平面内延伸。

14.如权利要求12或13所述的气动阀，其特征在于，该SMA导线包括第一导线区段和第二导线区段，该SMA导线的联接区段位于该第一导线区段与该第二导线区段之间，其中，该联接区段机械地联接至该关闭元件。

15.如权利要求14所述的气动阀，其特征在于，该致动器包括导电元件，该导电元件被安排的方式为使得当到达该关闭元件的终止位置时，该导电元件在各自情况下在接触点处触碰该第一导线区段和该第二导线区段，并且作为结果引起该SMA元件的区段的电阻被电旁路绕过。

16.如权利要求6所述的气动阀，其特征在于，该致动器包括导电部件，其中，该导电部件具有在该阀中的固定位置，并且其中，该旁路区段包含在该导电部件中。

17.如权利要求16所述的气动阀，其特征在于，该导电部件是线路形式。

18.如权利要求17所述的气动阀，其特征在于，该导电部件是线路，该线路的一端电连接至该SMA元件并且其另一端包括接触点，当到达该关闭元件的终止位置时，该接触点与该SMA元件发生接触并且作为结果引起该SMA元件的区段的电阻被电旁路绕过。

19.如权利要求18所述的气动阀，其特征在于，该SMA元件是SMA导线，该SMA导线包括第一导线区段和第二导线区段，该SMA导线的联接区段位于该第一导线区段与该第二导线区段之间，其中，该线路的在该第一导线区段与该第二导线区段之间的至少一部分沿该SMA导线的联接区段方向延伸。

20.如权利要求1所述的气动阀，其特征在于，提供该阀以用于填充和/或排空用于气动地调节运输设备中的座椅的装置中的至少一个弹性气囊。

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