TWI806469B - 氣閥結構 - Google Patents

Abstract

一種氣閥結構，設於一基座，該基座成形一氣室並具有至少一連通該氣室的氣孔，該氣閥結構包含一氣塞及一狀態切換組件，該氣塞以一軸向設於該氣室，該氣塞具有一封閉該氣孔的關閉狀態，及一釋放該氣孔的開啟狀態，該狀態切換組件包含一連動該氣塞的帶動件，一連接該帶動件的形狀記憶合金絲，以及至少一連接該形狀記憶合金絲的導電件，該帶動件基於該導電件向該形狀記憶合金絲提供電力的狀況而向該氣塞施加一作用力，該作用力方向與該軸向交錯並令該氣塞活動而改變狀態。

Description

氣閥結構

本發明涉及一種氣閥，尤指一種以形狀記憶合金絲進行控制的氣閥。

查，形狀記憶合金(Shape Memory Alloys，簡稱SMA)為一種具有形狀記憶效應的金屬合金，形狀記憶合金在低於相轉變溫度時(例如室溫時)為麻田散鐵(martensite)結構，此金相結構使得形狀記憶合金在接受外力作用後可產生變形，並在外力去除時仍可持續保持其變形後的樣態，此現象被稱為形狀記憶效應（Shape Memory Effect，簡稱SME）。當形狀記憶合金被加熱至高於相轉變溫度時，形狀記憶合金的金相結構由麻田散鐵轉變為沃斯田鐵(austenite)結構，形狀記憶合金透過金相結構改變，令該形狀記憶合金釋放應力並恢復到變形前的原始樣態。當前，形狀記憶合金的形狀記憶效應被廣泛應用於制動閥元件，透過金屬合金絲因通電受熱後產生收縮，使得閥元件可根據金屬合金絲的通電狀態釋放或是封閉閥口。

中國專利CN 104685210B公開以形狀記憶合金絲制動活塞的技術，CN 104685210B所揭為一種機械驅動器，包含有一楔型構件，一設於該楔型構件上並令該楔型構件可相對產生位移的控制桿，一受該控制桿帶動的活塞，以及一連接該楔型構件的形狀記憶合金。該形狀記憶合金在導通時收縮並帶動該楔型構件，令該楔型構件推動該控制桿活動，使得該活塞釋放閥口。當該形狀記憶合金未被導通時，該楔型構件復歸並帶動該控制桿，令該活塞封閉閥口。惟，此專利所公開的機械驅動器結構複雜，不利於組裝。

再者，中國專利CN 109296807A、CN 109386642A、CN 110345304A、CN 111668612A等公開另一種以形狀記憶金絲制動閥的技術。以CN 109296807A一案舉例來說，閥具有一閥殼體，一設於該閥殼體內的執行元件，一設於該閥殼體內並作用於該執行元件上的形狀記憶合金絲，一組接於該執行元件上的復位元件，以及一提供該形狀記憶合金絲設置其上的電路板，該閥殼體成形一閥開口，該形狀記憶合金絲在未通電時，令該執行元件封閉該閥開口，當該形狀記憶合金絲通電時，該形狀記憶合金絲縮短並下壓該執行元件，令該執行元件壓迫該復位元件且釋放該閥開口，該形狀記憶合金絲再次恢復未通電狀態時，該執行元件受該復位元件推抵而再次封閉該閥開口。惟，CN 109296807A所揭的執行元件以垂直方向設於該電路板上，且執行元件的位移行程與形狀記憶合金絲為平行，使得習用閥殼體的高度受限於執行元件，而無法被具體縮小。

本發明的主要目的，在於解決習用以形狀記憶合金絲實施的閥結構複雜的問題。

本發明的另一目的，在於解決習用以形狀記憶合金絲實施的閥無法被具體縮小的問題。

為達上述目的，本發明提供一種氣閥結構，設於一基座，該基座成形一氣室並具有至少一連通該氣室的氣孔，該氣閥結構包含一氣塞及一狀態切換組件，該氣塞以一軸向設於該氣室，該氣塞具有一封閉該氣孔的關閉狀態，以及一釋放該氣孔的開啟狀態，該狀態切換組件包含一連動該氣塞的帶動件，一連接該帶動件的形狀記憶合金絲，以及至少一連接該形狀記憶合金絲的導電件，該帶動件基於該導電件向該形狀記憶合金絲提供電力的狀況而向該氣塞施加一作用力，該作用力方向與該軸向交錯並令該氣塞活動而改變狀態。

一實施例中，該帶動件具有一與該軸向交錯的活動軌跡，該氣塞具有一處在該活動軌跡的路徑並可與該帶動件接觸的工作面。

一實施例中，該帶動件的該活動軌跡垂直該軸向，該工作面為一傾斜面。

一實施例中，該基座具有複數該氣孔，複數該氣孔的其中之一在該氣塞處於該關閉狀態被封閉。

一實施例中，複數該氣孔位於該基座的同一側。

一實施例中，該氣塞包含一面對該氣孔並承受該作用力的塞體，以及一與該塞體組接的第一彈性件，該第一彈性件於該塞體未承受該作用力時，向該塞體提供一復歸作用力。

一實施例中，該狀態切換組件包含一連接該帶動件的第二彈性件，該第二彈性件於該帶動件未因該形狀記憶合金絲活動時，向該帶動件提供另一復歸作用力。

一實施例中，該狀態切換組件包含二該導電件，該形狀記憶合金絲跨設於該帶動件上，該形狀記憶合金絲的兩端與二該導電件組接。

一實施例中，該帶動件具有一設於頂緣並提供該形狀記憶合金絲跨設其中的容置槽。

一實施例中，該塞體成形有一提供該帶動件活動其中的鏤空區域。

一實施例中，該鏤空區域包含一提供該帶動件活動其中的寬口部分，以及二連通該寬口部分並提供該形狀記憶合金絲設置其中的窄口部分，該帶動件活動時施力於該寬口部分與該二窄口部分其中之一的銜接處。

一實施例中，該帶動件包含一用以接觸該氣塞的頭部，一接續該頭部的頸部以及一連接該頸部並組接該第二彈性件的身部。

一實施例中，該帶動件具有一設於該頭部並提供該形狀記憶合金絲跨設其中的容置槽。

依前述發明內容所揭，相較於習用技術，本發明具有以下特點：本發明以該形狀記憶合金絲的導電狀態控制該帶動件，並令該帶動件向該氣塞施加該作用力時的方向與該氣塞的該軸向交錯，藉此縮小該氣閥結構所需的組裝空間。另外，本發明該氣閥具有結構簡單的特點。

本發明詳細說明及技術內容，茲配合圖式說明如下：

請參閱圖1至圖5，本發明提供一種氣閥結構10，該氣閥結構10設於一基座30上。該基座30成形一氣室31，且該基座30具有至少一連通該氣室31的氣孔32，該氣閥結構10對應該氣孔32設置，並用以決定該氣孔32封閉與否。

更詳細地說，該氣閥結構10包含一氣塞11及一狀態切換組件13，該氣塞11以一軸向111設於該氣室31，該氣塞11具有一關閉狀態及一開啟狀態，該氣塞11在該關閉狀態時封閉該氣孔32，並在該開啟狀態時釋放該氣孔32，該氣塞11在狀態改變時沿該軸向111活動於該基座30上。另外，該狀態切換組件13包含一帶動件131，一形狀記憶合金絲132及至少一導電件133，該帶動件131受作用後相對該氣塞11活動，並且連動該氣塞11移動，該形狀記憶合金絲132連接該帶動件131，並用以作用於該帶動件131上，該導電件133設於該基座30上，且連接該形狀記憶合金絲132，該導電件133可向該形狀記憶合金絲132提供電力，令該形狀記憶合金絲132根據電力狀態改變形狀，藉此帶動該帶動件131。舉例來說，該形狀記憶合金絲132可在被導通後縮短長度，並壓迫該帶動件131，當該形狀記憶合金絲132在停止通電後復原時，該形狀記憶合金絲132不再壓迫該帶動件131。於另一例子中，該形狀記憶合金絲132也可在被導通後增加長度，並在停止通電後復原。

承上，於後為具體說明該氣閥結構10的實施，首先假設本發明該形狀記憶合金絲132採用在通電加熱後長度縮短的金屬合金，該形狀記憶合金絲132在初始時未被導通，而該氣孔32被該氣塞11封閉。當該形狀記憶合金絲132接獲該導電件133提供的電力時，該形狀記憶合金絲132長度縮短並壓迫該帶動件131，令該帶動件131向該氣塞11施加一作用力，以圖4所繪角度舉例說明，該作用力的方向為向下，而該氣塞11受作用後沿該軸向111遠離該氣孔32，該氣塞11釋放該氣孔32，並轉變為該開啟狀態。當該形狀記憶合金絲132停止通電時，該形狀記憶合金絲132復原而停止壓迫該帶動件131，使該帶動件131復歸且不再作用於該氣塞11。此時，該氣塞11沿該軸向111朝該氣孔32位移，該氣塞11再次封閉該氣孔32，並轉變為該關閉狀態。

由上述可知，本發明以該形狀記憶合金絲132的導電狀態控制該帶動件131，並且令該帶動件131的該作用力方向與該軸向111交錯，藉此縮小該氣閥結構10的體積，並改善習用以形狀記憶合金絲實施的氣閥需要較大的裝配空間的問題。再者，相較於習用，本發明該氣閥結構10具有結構簡單的特點。

承上，復請參閱圖3至圖5，該帶動件131具有一活動軌跡134，該活動軌跡134基於該帶動件131受帶動後產生，該活動軌跡134與該軸向111交錯，該氣塞11具有一工作面112，該工作面112位於該活動軌跡134的路徑上，當該帶動件131行該活動軌跡134時，該工作面112與該帶動件131接觸，令該帶動件131作用於該工作面112上。一實施例中，該帶動件131的該活動軌跡134垂直該軸向111，該工作面112為一傾斜面。

另外，本發明為令該氣塞11於未受作用時復歸，該氣塞11包含一塞體113及一第一彈性件114，該塞體113面對該氣孔32並設有該工作面112，該塞體113用以承受該作用力，該第一彈性件114與該塞體113組接，當該塞體113承受該作用力時，該第一彈性件114受該塞體113壓迫，並儲存一復歸作用力，當該塞體113未承受該作用力時，該第一彈性件114向該塞體113提供該復歸作用力，令該塞體113復歸。一實施例中，該氣塞11包含一連接該塞體113的凸柱115，該凸柱115提供該第一彈性件114設置，以限制該第一彈性件114的組裝位置。又，本發明該狀態切換組件13包含一第二彈性件135，該第二彈性件135連接該帶動件131，當該帶動件131受該形狀記憶合金絲132作用時，該第二彈性件135受該帶動件131壓迫，並儲存另一復歸作用力，當該帶動件131未因該形狀記憶合金絲132作用活動時，該第二彈性件135向該帶動件131提供該另一復歸作用力，令該帶動件131復歸。

再另一方面，復請參閱圖1、圖4至圖5，該狀態切換組件13包含二該導電件133，二該導電件133分別位於該帶動件131兩相對側，該形狀記憶合金絲132的兩端與二該導電件133組接。進一步地，請參閱圖6，本發明為維持該形狀記憶合金絲132的工作溫度，當該氣閥結構10用以控制一氣囊80時，該基座30設有複數該氣孔32，複數該氣孔32位於該基座30的同一側上，且複數該氣孔32與該氣室31共同構成一連通該氣囊80與一氣泵90的氣體流道，該氣閥結構10設於該氣體流道上，該氣閥結構10基於該狀態切換組件13封閉複數該氣孔32的其中之一，以令該氣囊80洩氣或充氣。承此，本發明令氣體流動於該氣體流道時不會直接通過該形狀記憶合金絲132，藉此避免該形狀記憶合金絲132的工作溫度大幅下降。一實施例中，該基座30具有一連通該氣孔32的其中之一並令該氣室31內氣體流入該氣囊80的導流道37。

承上，一實施例中，該帶動件131成形一提供該形狀記憶合金絲132設置其中的容置槽136，該容置槽136位於該帶動件131頂緣，且該容置槽136的兩端為開放，以令該形狀記憶合金絲132跨設於該帶動件131上。又，該容置槽136可以是由該帶動件131的二擋牆137所形成，該二擋牆137之間的距離共同界定出該容置槽136的槽寬，該二擋牆137限制該形狀記憶合金絲132僅能相對該帶動件131線性位移。於另一實施例中，二該導電件133分別成形一固定該形狀記憶合金絲132的其中一端的夾臂138。再另一實施例中，二該導電件133分別具有一部分裸露於該基座30外的接腳139，該接腳139可與一外部電力元件連接，令二該導電件133可基於該外部電力元件的控制決定導通該形狀記憶合金絲132與否。

承上，復請參閱圖3至圖5，該塞體113成形一鏤空區域116，該鏤空區域116提供該帶動件131與該形狀記憶合金絲132活動其中，該帶動件131與該鏤空區域116的一內壁接觸，該內壁為該工作面112。更詳細來說，該鏤空區域116被區分為一寬口部分117及二窄口部分118，該寬口部分117提供該帶動件131活動其中，該二窄口部分118分別接續該寬口部分117，且提供該形狀記憶合金絲132兩端設置。其中，該工作面112設於該寬口部分117與該二窄口部分118的其中之一的銜接處，該帶動件131活動時施力於該銜接處。

另外，該帶動件131區分為一頭部140、一頸部141及一身部142，該頭部140用以接觸該氣塞11，一實施例中，該頭部140成形有該容置槽136，以供該形狀記憶合金絲132跨設其上。該頸部141接續該頭部140，該頸部141相對該頭部140為內縮，當該頭部140與該工作面112接觸時，該頸部141不與該工作面112產生干涉，並且可活動於該鏤空區域116中。該身部142接續該頸部141，該身部142與該第二彈性件135組裝，並提供該第二彈性件135推抵。詳細來說，本發明為穩定組接該身部142與該第二彈性件135，該帶動件131具有一設於該身部142的安裝槽143，該安裝槽143提供該第二彈性件135設於其中，本發明以該身部142覆於該第二彈性件135外，令該身部142得以穩定接受該第二彈性件135作用。此外，於一實施例中，該基座30上設有一限制柱33，該限制柱33提供該第二彈性件135套設其上，並用以限制該第二彈性件135的組裝位置。

再另一方面，該基座30具有一相對該氣孔32設置的側牆34，及一設於該側牆34上的組裝孔35，該側牆34提供該第一彈性件114抵於其上，該側牆34的一通孔39則提供該形狀記憶合金絲132穿設，該組裝孔35與該氣塞11連接，以限制該氣塞11的組裝位置。另外，於另一實施例中，該塞體113成形一凸塊119，該凸塊119位於該塞體113面對該氣孔32的一側，並用以封閉該氣孔32。又，該基座30可成形至少一設於該氣孔32周緣的限位塊36，該限位塊36導引該凸塊119封閉該氣孔32。

除前述之外，請參閱圖7，本發明該氣閥結構10亦可為複數設置，複數該氣閥結構10可分別控制該氣囊80的充氣與洩氣。於後為便於說明，將複數該氣閥結構10區分為一進氣閥101以及一洩氣閥102，複數該氣孔32區分為一連通該氣泵90的進氣孔321及一與該進氣孔321位於該基座30同一側的洩氣孔322，該進氣閥101面對該進氣孔321，該洩氣閥102面對該洩氣孔322。實施時，當該進氣閥101釋放該進氣孔321時，令該氣泵90的氣體經該氣室31流入該氣囊80之中，而當該洩氣閥102釋放該洩氣孔322時，令該氣囊80的氣體經該氣室31排出該洩氣孔322外。

綜上所述者，僅爲本發明的一較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，即凡依本發明申請專利範圍所作的均等變化與修飾，皆應仍屬本發明的專利涵蓋範圍。

10:氣閥結構 101:進氣閥 102:洩氣閥 11:氣塞 111:軸向 112:工作面 113:塞體 114:第一彈性件 115:凸柱 116:鏤空區域 117:寬口部分 118:窄口部分 119:凸塊 13:狀態切換組件 131:帶動件 132:形狀記憶合金絲 133:導電件 134:活動軌跡 135:第二彈性件 136:容置槽 137:擋牆 138:夾臂 139:接腳 140:頭部 141:頸部 142:身部 143:安裝槽 30:基座 31:氣室 32:氣孔 321:進氣孔 322:洩氣孔 33:限制柱 34:側牆 35:組裝孔 36:限位塊 37:導流道 39:通孔 80:氣囊 90:氣泵

圖1，本發明一實施例的立體結構示意圖。 圖2，本發明一實施例的部分結構分解示意圖。 圖3，本發明一實施例的上視示意圖。 圖4，本發明一實施例的結構剖面示意圖。 圖5，本發明一實施例的實施狀態示意圖。 圖6，本發明一實施例搭配氣囊使用的示意圖。 圖7，本發明一實施例複數該氣閥結構搭配氣囊的示意圖。

10:氣閥結構

11:氣塞

113:塞體

114:第一彈性件

115:凸柱

116:鏤空區域

119:凸塊

13:狀態切換組件

131:帶動件

132:形狀記憶合金絲

133:導電件

135:第二彈性件

136:容置槽

137:擋牆

138:夾臂

139:接腳

30:基座

32:氣孔

33:限制柱

34:側牆

35:組裝孔

36:限位塊

Claims (13)

1. 一種氣閥結構，設於一基座，該基座成形一氣室並具有至少一連通該氣室的氣孔，該氣閥結構包含：一氣塞，以一軸向設於該氣室，該氣塞具有一封閉該氣孔的關閉狀態，以及一釋放該氣孔的開啟狀態；及一狀態切換組件，包含一連動該氣塞的帶動件，一連接該帶動件的形狀記憶合金絲，以及至少一連接該形狀記憶合金絲的導電件，該帶動件基於該導電件向該形狀記憶合金絲提供電力的狀況而產生位移，該帶動件於位移過程中帶動該氣塞並向該氣塞施加一作用力，該作用力方向與該軸向交錯並令該氣塞沿該軸向活動而改變狀態。
2. 如請求項1所述氣閥結構，其中，該帶動件具有一與該軸向交錯的活動軌跡，該氣塞具有一處在該活動軌跡的路徑並可與該帶動件接觸的工作面。
3. 如請求項2所述氣閥結構，其中，該帶動件的該活動軌跡垂直該軸向，該工作面為一傾斜面。
4. 如請求項1至3任一項所述氣閥結構，其中，該基座具有複數該氣孔，複數該氣孔的其中之一在該氣塞處於該關閉狀態被封閉。
5. 如請求項4所述氣閥結構，其中，複數該氣孔位於該基座的同一側。
6. 如請求項5所述氣閥結構，其中，該氣塞包含一面對該氣孔並承受該作用力的塞體，以及一與該塞體組接的第一彈性件，該第一彈性件於該塞體未承受該作用力時，向該塞體提供一復歸作用力。
7. 如請求項6所述氣閥結構，其中，該狀態切換組件包含一連接該帶動件的第二彈性件，該第二彈性件於該帶動件未因該形狀記憶合金絲活動時，向該帶動件提供另一復歸作用力。
8. 如請求項7所述氣閥結構，其中，該狀態切換組件包含二該導電件，該形狀記憶合金絲跨設於該帶動件上，該形狀記憶合金絲的兩端與二該導電件組接。
9. 如請求項8所述氣閥結構，其中，該帶動件具有一設於頂緣並提供該形狀記憶合金絲跨設其中的容置槽。
10. 如請求項6所述氣閥結構，其中，該塞體成形有一提供該帶動件活動其中的鏤空區域。
11. 如請求項10所述氣閥結構，其中，該鏤空區域包含一提供該帶動件活動其中的寬口部分，以及二連通該寬口部分並提供該形狀記憶合金絲設置其中的窄口部分，該帶動件活動時施力於該寬口部分與該二窄口部分其中之一的銜接處。
12. 如請求項7所述氣閥結構，其中，該帶動件包含一用以接觸該氣塞的頭部，一接續該頭部的頸部以及一連接該頸部並組接該第二彈性件的身部。
13. 如請求項12所述氣閥結構，其中，該帶動件具有一設於該頭部並提供該形狀記憶合金絲跨設其中的容置槽。

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