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Die vorliegende Erfindung betrifft ein pneumatisches Ventil sowie eine Ventilbaugruppe. Derartige Komponenten können insbesondere in einer Vorrichtung zur Verstellung einer Kontur einer Sitzanlagefläche eines Fahrzeugsitzes vorgesehen sein.
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In einer Vielzahl von technischen Anwendungsgebieten werden zur Steuerung von Fluidströmen pneumatische Ventile eingesetzt. Dabei ist es bekannt, zur Betätigung solcher Ventile sogenannte SMA-Elemente aus einer Formgedächtnislegierung (shape memory alloy = SMA), beispielsweise einer NiTi-Legierung, zu verwenden. Die Formgedächtnislegierungselemente werden durch Beaufschlagen mit elektrischer Energie, insbesondere elektrischem Strom, und der daraus resultierenden Erwärmung verformt. Nach einer anschließenden Abkühlung erreichen die Formgedächtnislegierungselemente wieder ihre ursprüngliche Form.
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Häufig werden zum Betätigen von pneumatischen Ventilen Formgedächtnislegierungselemente in der Form von Drähten verwendet. In diesen Fällen führt eine Erwärmung der Formgedächtnislegierungselemente zu einer Längenänderung des Drahtes, die dazu verwendet werden kann, ein Stellelement des pneumatischen Ventils zu bewegen. Um eine hohe Lebensdauer und damit eine hohe Anzahl von Betätigungszyklen zu erreichen, soll die Längenänderung des Drahtes bei der Betätigung des Ventils möglichst gering sein. Zudem hat sich herausgestellt, dass eine Kopplung des Formgedächtnislegierungselements mit dem Stellelement zu einem vorzeitigen Verschleiß des Formgedächtnislegierungselements führen kann und damit die Lebensdauer des Formgedächtnislegierungselements einschränkt.
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Das Dokument
US 2010 / 0 139 785 A1 offenbart ein kompaktes Ventil, das eine Formgedächtnislegierung verwendet. Das Ventil umfasst einen beweglichen Ventilkörper, der einen inneren Umfang eines Führungsrohrs mit einer eingebauten Öffnung berührt, frei beweglich ist und einen Dichtungsabschnitt zum Abdichten der Öffnung aufweist. Das Ventil umfasst ferner einen Draht, der aus einer Formgedächtnislegierung gebildet ist und zwischen einer stationären Elektrode des Führungsrohrs und einer beweglichen Elektrode des beweglichen Ventilkörpers gehalten ist. Die Öffnung wird abgedichtet, indem der bewegliche Ventilkörper aufgrund der Umwandlung der Formgedächtnislegierung durch Erwärmen des Drahtes bewegt wird.
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Somit besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein zuverlässig und über eine lange Lebensdauer arbeitendes pneumatisches Ventil mit einem Formgedächtnislegierungselement bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein pneumatisches Ventil, insbesondere ein pneumatisches Ventil für eine Vorrichtung zur Verstellung einer Kontur einer Sitzanlagefläche eines Fahrzeugsitzes, bereitgestellt. Das pneumatische Ventil umfasst ein Ventilgehäuse, das eine Druckkammer und einen Fluidanschluss aufweist. Das pneumatische Ventil umfasst ferner ein Schließelement, das einen Verschlussabschnitt aufweist, der dazu ausgebildet ist, den Fluidanschluss bei Betätigung des Schließelements zu öffnen und zu schließen. Das pneumatische Ventil umfasst ferner ein Schieberelement, das entlang einer vorbestimmten Bewegungsbahn bewegbar ist und zum Betätigen des Schließelements ausgebildet ist, sowie ein Formgedächtnislegierungselement, das mit dem Ventilgehäuse und dem Schieberelement gekoppelt ist und sich bei Zufuhr von elektrischer Energie, insbesondere elektrischem Strom, derart verformt, dass das Schieberelement entlang der vorbestimmten Bewegungsbahn zum Betätigen des Schließelements bewegt wird. Das Schieberelement betätigt das Schließelement an einem Kontaktpunkt, der von dem Verschlussabschnitt unter einem vorbestimmten Abstand beabstandet ist. Im Rahmen dieser Offenbarung ist der Begriff „Kontaktpunkt“ nicht streng geometrisch im Sinne von einem Objekt ohne jede Ausdehnung zu verstehen sondern eher als eine räumlich klar definierte und eingegrenzte Zone. Wenn beispielsweise das Schieberelement und das Schließelement einen Linienkontakt zueinander haben, fällt dies auch unter den Begriff „Kontaktpunkt“.
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Da der Kontaktpunkt unter einem vorbestimmten Abstand vom Verschlussabschnitt beabstandet ist, kann ein Betätigungsweg des Schieberelements in einen größeren Betätigungsweg des Verschlussabschnitts gewandelt werden. Dadurch ist es möglich, ein Formgedächtnislegierungselement auszuwählen, das eine möglichst kleine Formveränderung aufweist. Da zudem das Schieberelement das Schließelement nur an dem Kontaktpunkt betätigt und ansonsten das Schieberelement und das Schließelement voneinander entkoppelt sind, können fertigungstechnische Toleranzen zwischen dem Schieberelement und dem Schließelement kompensiert und beispielweise ein Verklemmen des Schließelements bei Betätigung durch das Schieberelement verhindert werden. Durch diese Ausgestaltung kann das pneumatische Ventil daher zuverlässiger und über eine längere Lebensdauer betrieben werden.
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Erfindungsgemäß ist der vorbestimmte Abstand derart gewählt, dass eine durch die Verformung des Formgedächtnislegierungselements bewirkte Längenänderung des Formgedächtnislegierungselements in einen Hub des Schließelements gewandelt wird, der größer als die Längenänderung des Formgedächtnislegierungselements ist. Im Rahmen dieser Offenbarung wird unter dem Begriff „Hub“ der Verstellweg des Schließelements auf Höhe des Verschlussabschnitts verstanden. Indem in dieser Ausgestaltung eine Längenänderung des Formgedächtnislegierungselements in einen vergrößerten Hub des Schließelements gewandelt wird, ist es möglich, ein Formgedächtnislegierungselement zu verwenden, das eine geringe Längenänderung aufweist bzw. dessen Länge nur in einem geringen Maße verändert wird. Das hat zur Folge, dass das Material des Formgedächtnislegierungselements nur geringfügig beansprucht wird und die Lebensdauer des Formgedächtnislegierungselements weiter verlängert werden kann.
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In einer weiteren Ausgestaltung des pneumatischen Ventils weist das Schließelement einen Lagerabschnitt auf, an dem das Schließelement drehbar gelagert ist, weist der Lagerabschnitt einen ersten Abstand zu dem Verschlussabschnitt auf und weist der Kontaktpunkt einen zweiten Abstand zu dem Lagerabschnitt auf, der kleiner als der erste Abstand ist. Durch diese Ausgestaltung kommt es bei der Betätigung des Schließelements zu einer Hebelübersetzung am Schließelement, die zu einem vergrößerten Hub am Verschlussabschnitt des Schließelements führt.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist das Schließelement als Hebel mit einem ersten Schenkel und einem mit dem ersten Schenkel verbundenen zweiten Schenkel ausgebildet, wobei der Lagerabschnitt am ersten Schenkel angeordnet ist und der Verschlussabschnitt am zweiten Schenkel angeordnet ist. In dieser Ausgestaltung ist der erste Schenkel bevorzugt horizontal angeordnet und ist der zweite Schenkel bevorzugt vertikal angeordnet, sodass der Hebel eine im Wesentlichen U-förmige Gestalt aufweist.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist der erste Schenkel ortsfest mit dem Ventilgehäuse gekoppelt.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist das Schieberelement an einer dem Schließelement zugewandten Seite einen Vorsprung mit einer definierten Betätigungszone auf, die dazu ausgebildet ist, das Schließelement am Kontaktpunkt zu betätigen. Durch die definierte Betätigungszone ist sichergestellt, dass das Schieberelement das Schließelement in einem definierten Bereich betätigt. Dadurch kann eine auf das Schließelement wirkende Betätigungskraft effektiv und räumlich lokal übertragen und die Steuerung des pneumatischen Ventils verbessert werden.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist das Schließelement ein vorgespanntes federelastisches Element auf, das dazu ausgebildet ist, den Fluidanschluss zu öffnen.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung verformt sich das Formgedächtnislegierungselement bei Zufuhr von elektrischer Energie derart, dass sich das Schieberelement entlang der vorbestimmten Bewegungsbahn von dem Schließelement wegbewegt, sodass das Schließelement aufgrund dessen elastischer Vorspannung den Fluidanschluss öffnet. In dieser Ausgestaltung führt eine Verkürzung des Formgedächtnislegierungselements dazu, dass das Schließelement den Fluidanschluss selbsttätig öffnet.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung weist das pneumatische Ventil ferner ein Rückstellelement auf, das bei Beendigung der Zufuhr von elektrischer Energie zu dem Formgedächtnislegierungselement, bzw. in einem stromlosen Zustand des Formgedächtnislegierungselements, das Schieberelement entlang der vorbestimmten Bewegungsbahn auf das Schließelement zubewegt, sodass das Schließelement den Fluidanschluss schließt. Im stromlosen Zustand des Formgedächtnislegierungselements ermöglicht das Rückstellelement daher, dass das Schließelement durch das Schieberelement derart bewegt wird, dass das Schließelement den Fluidanschluss schließt.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist das pneumatische Ventil ferner eine Sicherheitseinrichtung für das Formgedächtnislegierungselement auf. Die Sicherheitseinrichtung ist dazu ausgebildet, das Formgedächtnislegierungselement vor einer Beaufschlagung mit einer über einen Schwellenwert hinausgehenden elektrischen Energie zu schützen. Damit kann verhindert werden, dass das Formgedächtnislegierungselement zu stark erhitzt und unter Umständen beschädigt wird.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Sicherheitseinrichtung eine elektrische Leiterplatte auf, die mit dem Schließelement und dem Formgedächtnislegierungselement elektrisch verbunden ist.
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Vorzugsweise weist das Schieberelement ein elektrisch leitfähiges Material auf, sodass bei Betätigung des Schließelements durch das Schieberelement ein geschlossener elektrischer Stromkreis zwischen der Leiterplatte, dem Schließelement, dem Schieberelement und dem Formgedächtnislegierungselement gebildet wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das pneumatische Ventil ferner ein Hubbegrenzungselement auf, das dazu ausgebildet ist, einen Hub des Schließelements zu begrenzen.
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Das Begrenzungselement kann insbesondere für die Sicherheitseinrichtung derart zwischen dem Schließelement und dem Schieberelement angeordnet sein, dass bei einer Beaufschlagung des Formgedächtnislegierungselements mit einer über den Schwellenwert hinausgehenden elektrischen Energie der Hub des Schließelements durch das Hubbegrenzungselement begrenzt wird, sodass das Schieberelement am Kontaktpunkt vom Schließelement abhebt und dadurch der geschlossene elektrische Stromkreis unterbrochen wird. Durch diese Ausgestaltung wird eine selbsttätige Endlagenabschaltung für das Formgedächtnislegierungselement geschaffen, die verhindert, dass das Formgedächtnislegierungselement zu stark erhitzt wird.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Ventilbaugruppe bereitgestellt. Die Ventilbaugruppe umfasst ein erstes pneumatisches Ventil nach obiger Darstellung bzw. einer Ausgestaltung hiervon auf, wobei das erste pneumatische Ventil zum Öffnen und Schließen eines ersten Fluidanschlusses ausgebildet ist und der erste Fluidanschluss dazu ausgebildet ist, eine Fluidverbindung mit einer Fluidquelle herzustellen. Die Ventilbaugruppe weist ferner ein zweites pneumatisches Ventil nach obiger Darstellung bzw. einer Ausgestaltung hiervon auf, wobei das zweite pneumatische Ventil zum Öffnen und Schließen eines zweiten Fluidanschlusses ausgebildet ist und der zweite Fluidanschluss dazu ausgebildet ist, eine Fluidverbindung mit der Umgebung herzustellen. Die Ventilbaugruppe weist ferner einen nicht-steuerbaren Fluidanschluss auf, der in Fluidverbindung mit der Druckkammer des ersten pneumatischen Ventils und der Druckkammer des zweiten pneumatischen Ventils steht. Durch die Ventilbaugruppe ist es möglich, in Abhängigkeit von einem geöffneten oder geschlossenen Zustand des ersten Fluidanschlusses und des zweiten Fluidanschlusses eine Fluidverbindung zwischen dem nicht-steuerbaren Fluidanschluss und der Fluidquelle oder der Umgebung herzustellen.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Ventilbaugruppe ferner eine Fluidkammer auf, die mit dem nicht-steuerbaren Fluidanschluss in Fluidverbindung steht, und weist die Ventilbaugruppe eine Fluidquelle auf, die mit dem ersten Fluidanschluss in Fluidverbindung steht. Dadurch kann die Fluidkammer mit Hilfe der Ventilbaugruppe beispielsweise befüllt oder entleert werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Fluidkammer in einer Vorrichtung zur Verstellung einer Kontur einer Sitzanlagefläche eines Fahrzeugsitzes vorgesehen, sodass mit Hilfe der Ventilbaugruppe die Kontur der Sitzanlagefläche durch Befüllen und Entleeren der Fluidkammer verstellt werden kann.
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Im Folgenden sollen nun exemplarische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
- 1 eine schematische Schnittansicht durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen pneumatischen Ventils;
- 2A eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen pneumatischen Ventils, bei dem ein Fluidanschluss des pneumatischen Ventils geschlossen ist;
- 2B eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen pneumatischen Ventils, bei dem ein Fluidanschluss des pneumatischen Ventils geöffnet ist;
- 2C eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen pneumatischen Ventils, bei dem ein Schließelement des pneumatischen Ventils in einer Endlagenstellung gezeigt ist; und
- 3 eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ventilbaugruppe.
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Nachfolgend werden Ausführungsformen von pneumatischen Ventilen in einer 3/3-Ventilbaugruppe (Ventilbaugruppe mit drei Anschlüssen und drei Stellungen) beschrieben, die zum Befüllen und Entleeren einer Fluidkammer in einer Vorrichtung zur Verstellung einer Kontur einer Sitzanlagefläche eines Fahrzeugsitzes eingesetzt werden. Selbst verständlich können die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen auch für Ventilbaugruppen verwendet werden, die in anderen Verwendungszwecken genutzt werden.
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1 zeigt eine schematische Schnittansicht durch eine Ausführungsform eines pneumatischen Ventils PV, das in einer beispielhaften Ventilbaugruppe VBG von 3 verwendet werden kann. Der Schnitt in 1 verläuft entlang der Linie I-I von 3, wobei jedoch auch außerhalb der Schnittebene liegende Bauteile in 1 zur leichteren Verständlichkeit schematisch dargestellt werden.
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Wie in 3 zu erkennen ist, weist die Ventilbaugruppe VBG ein erstes pneumatisches Ventil PV1 und ein zweites pneumatisches Ventil PV 2 auf. Dabei ist das erste pneumatische Ventil PV1 dazu ausgebildet, einen ersten Fluidanschluss FA1 zu öffnen und zu schließen, und ist das zweite pneumatische Ventil PV 2 dazu ausgebildet, einen zweiten Fluidanschluss FA2 zu öffnen und zu schließen. Die Ventilbaugruppe VBG weist ferner einen nicht-steuerbaren Fluidanschluss FAB auf, der beispielsweise mit einer Fluidkammer FK in Verbindung steht.
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Bevor nun die Ventilbaugruppe VBG von 3 näher erläutert wird, wird zunächst anhand der 1 bis 2C das Öffnen und Schließen des ersten und zweiten pneumatischen Ventils PV1, PV2 näher erläutert.
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Wie in 1 gezeigt ist, weist das pneumatische Ventil PV, dass hier exemplarisch für das erste pneumatische Ventil PV1 und das zweite pneumatische Ventil PV2 steht, ein Ventilgehäuse VG auf, dass eine Druckkammer DK und einen Fluidanschluss FA1 aufweist. Das pneumatische Ventil weist ferner ein Schließelement K auf, das sich im Inneren der Druckkammer DK befindet und zum Öffnen und Schließen des Fluidanschlusses FA1 ausgebildet ist. Das pneumatische Ventil PV weist ferner ein Schieberelement SE1 auf, dass sich ebenfalls in der Druckkammer DK befindet und zum Betätigen des Schließelements K ausgebildet ist. Das Schieberelement SE1 ist im Inneren der Druckkammer verschieblich gelagert und entlang einer vorbestimmten Bewegungsbahn bewegbar. Die vorbestimmte Bewegungsbahn ist in 1 exemplarisch durch einen Doppelpfeil angedeutet.
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Das pneumatische Ventil PV weist ferner ein Formgedächtnislegierungselement FGLE1 auf, das das Schieberelement SE1 umschlingt und mit dem Ventilgehäuse VG über elektrische Kontakte EK, die eine elektrische Verbindung mit einer Leiterplatte LP herstellen, gekoppelt ist. Das Formgedächtnislegierungselement FGLE1 ist in dem konkreten Beispiel von 1 als Draht ausgebildet, der sich bei Zufuhr von elektrischer Energie, insbesondere elektrischem Strom, erwärmt. Durch die Erwärmung des Drahtes erfährt das Formgedächtnislegierungselement FGLE1 eine Längenänderung, insbesondere eine Kontraktion, wodurch sich das Schieberelement SE1 in 1 nach rechts bewegt. Selbstverständlich ist es denkbar, dass das Formgedächtnislegierungselement FGLE1 auch andere Formen wie die beschriebene Drahtform aufweisen kann.
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Das pneumatische Ventil PV weist ferner ein Rückstellelement RSE auf, das mit dem Ventilgehäuse VG und dem Schieberelement SE1 gekoppelt ist. Das Rückstellelement RSE kann beispielsweise eine Feder, insbesondere eine Schraubenfeder sein, die das Schieberelement SE1 in eine Richtung hin zum Schließelement K drückt bzw. vorspannt. Wird nun die Zufuhr von elektrischer Energie zu dem Formgedächtnislegierungselement FGLE1 beendet, bzw. befindet sich das Formgedächtnislegierungselement FGLE1 in einem stromlosen Zustand, so verformt sich das Formgedächtnislegierungselement FGLE1 in seine ursprüngliche Form zurück, bzw. wird die Kontraktion des Formgedächtnislegierungselements FGLE1 rückgängig gemacht, sodass das Formgedächtnislegierungselement FGLE1 wieder seine ursprüngliche Länge einnimmt. Die von dem Rückstellelement RSE ausgeübte Vorspannkraft auf das Schieberelement SE1 führt dann dazu, dass sich das Schieberelement SE1 in 1 nach links bewegt.
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Aufgrund der Bewegung des Schieberelements SE1 entlang der vorbestimmten Bewegungsbahn wird das Schließelement K derart betätigt, dass der Fluidanschluss FA1 geöffnet bzw. geschlossen wird.
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Es sei nun auf 2A verwiesen, die eine vergrößerte Schnittansicht des pneumatischen Ventils PV zeigt, wobei der Fluidanschluss FA1 in einem geschlossenen Zustand gezeigt ist. In 2A ist das Formgedächtnislegierungselement FGLE1 in einem nicht mit elektrischer Energie beaufschlagten Zustand bzw. einem stromlosen Zustand gezeigt, sodass wie in Zusammenhang mit 1 bereits erwähnt wurde, das Schieberelement SE1 aufgrund des Rückstellelements RSE nach links bewegt wird.
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Wie in 2A zu erkennen ist, ist das Schließelement K als Hebel, insbesondere Kipphebel, mit einem ersten Schenkel S1, der mit dem Ventilgehäuse VG gekoppelt ist, und einem zweiten Schenkel S2, der mit dem ersten Schenkel S1 verbunden ist, ausgebildet. Der erste Schenkel S1 erstreckt sich im Wesentlichen horizontal bzw. parallel zu einer Längserstreckungsrichtung LR des Formgedächtnislegierungselements FGLE1. Der zweite Schenkel S2 erstreckt sich im Wesentlichen vertikal bzw. senkrecht zur Längserstreckungsrichtung LR des Formgedächtnislegierungselements FGLE1. Das Schließelement K wird von dem Schieberelement SE1 an einem Kontaktpunkt KP kontaktiert.
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Das Schließelement K bzw. der zweite Schenkel S2 des Schließelements K weist ein erstes Ende E1, das über den ersten Schenkel S1 mit dem Ventilgehäuse VG gekoppelt ist, und ein zweites Ende E2, das ein Dichtelement DE aufweist, auf. Das Schließelement K weist ferner einen Lagerabschnitt LA auf, der am ersten Schenkel 1 ausgebildet ist, wobei der Lagerabschnitt LA dazu ausgebildet ist, das Schließelement K drehbar zu lagern. Das Schließelement K weist ferner einen Verschlussabschnitt VA auf, der am zweiten Schenkel S2 angeordnet und dazu ausgebildet ist, bei Betätigung des Schließelements K den Fluidanschluss FA1, der sich entlang einer Fluidanschlussachse X erstreckt, zu öffnen und beispielsweise mit Hilfe des Dichtelements DE dichtend zu schließen.
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Der Lagerabschnitt LA weist einen ersten Abstand A1 vom Verschlussabschnitt VA auf und der Kontaktpunkt KP weist einen zweiten Abstand A2 vom Lagerabschnitt LA auf, der kleiner als der erste Abstand A1 ist, wodurch der Kontaktpunkt KP unter einem vorbestimmten Abstand A3 vom Verschlussabschnitt VA beabstandet ist.
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Indem der zweite Abstand A2 zwischen dem Kontaktpunkt KP und dem Lagerabschnitt LA kleiner als der erste Abschnitt A1 zwischen dem Verschlussabschnitt VA und dem Lagerabschnitt LA ist, wird eine Hebelübersetzung am Schließelement K erzeugt. Durch die Hebelübersetzung am Schließelement K wird eine durch die Verformung des Formgedächtnislegierungselements FGLE1 bewirkte Längenänderung des Formgedächtnislegierungselements FGLE1 entlang der Längserstreckungsrichtung LR in einen Hub des Schließelements K gewandelt (wobei der Hub auf Höhe des Verschlussabschnitts VA, insbesondere der Fluidanschlussachse X, gemeint ist), der größer als die Längenänderung des Formgedächtnislegierungselements FGLE1 ist. Diese Anordnung ermöglicht eine Hebelübersetzung zwischen dem Betätigungsweg des Schieberelements SE1 (hervorgerufen durch eine Längenänderung des Formgedächtnislegierungselements FGLE1) und dem Hub des Schließelements K bzw. des Verschlussabschnitts VA. Dadurch ist es möglich, dass eine kleine Längenänderung des Formgedächtnislegierungselements FGLE1 in einen großen Hub des Schließelements K bzw. des Verschlussabschnitts VA gewandelt wird.
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Wie ferner in 2A zu erkennen ist, weist das Schieberelement SE1 an seiner dem Schließelement K zugewandten Seite einen Vorsprung V auf, der eine definierte Betätigungszone BZ zum Betätigen des Schließelements K aufweist. Die Betätigungszone BZ stellt sicher, dass das Schieberelement SE1 das Schließelement K lokal am Kontaktpunkt KP betätigt.
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Wie ferner in 2A zu erkennen ist, weist das Schließelement K und insbesondere der erste Schenkel S1 einen elektrischen Kontakt PK auf, der eine elektrische Verbindung zwischen dem Schließelement K und der Leiterplatte LP herstellt. Das Schieberelement SE1 weist ferner ein elektrisch leitfähiges Material auf oder ist aus diesem hergestellt, sodass bei Betätigung des Schließelements K am Kontaktpunkt KP ein geschlossener elektrischer Stromkreis zwischen der Leiterplatte LP, dem Schließelement K (über den elektrischen Kontakt PK), dem Schieberelement SE1 und dem Formgedächtnislegierungselement FGLE1 (über die elektrischen Kontakte EK) hergestellt ist. Der geschlossene elektrische Stromkreis, der durch die Komponenten Leiterplatte LP, elektrischen Kontakt EK, Schließelement K, Schieberelement SE1, Formgedächtnislegierungselement FGLE1 und elektrische Kontakte EK gebildet wird, dient als Sicherheitseinrichtung für das Formgedächtnislegierungselement FGLE1. Die Sicherheitseinrichtung ist, wie in Verbindung mit 2B und 2C erklärt werden wird, dazu ausgebildet, das Formgedächtnislegierungselement FGLE1 vor Beaufschlagung mit einer über einen Schwellenwert hinausgehenden elektrischen Energie zu schützen.
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Es sei nun auf 2B verwiesen, die eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform des pneumatischen Ventils PV zeigt, bei dem der Fluidanschluss FA1 im geöffneten Zustand dargestellt ist. In 2B ist das Formgedächtnislegierungselement FGLE1 in einem mit elektrische Energie beaufschlagten Zustand gezeigt, sodass sich aufgrund der Kontraktion des Formgedächtnislegierungselements FGLE1 das Schieberelement SE1 nach rechts bewegt.
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Im konkreten Beispiel von 2B ist das Schließelement K als vorgespanntes elastisches Federelement ausgestaltet, dessen Vorspannung derart voreingestellt ist, dass sich das Schließelement K von sich aus von dem Fluidanschluss FA1 wegbewegt. Indem sich das Schieberelement SE1 bei Beaufschlagung mit elektrischer Energie nach rechts bewegt, bewegt sich das Schieberelement SE1 von dem Schließelement K weg. Die Vorspannkraft des Schließelements K führt dazu, dass der zweite Schenkel S2 der Bewegung des Schieberelements SE1 folgt und den Fluidanschluss FA1 freigibt bzw. öffnet, wobei das Schieberelement SE1 und das Schließelement K weiterhin am Kontaktpunkt KP in Kontakt sind.
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Da das Schließelement K aus einem ersten mit dem Ventilgehäuse VG gekoppelten Schenkel S1 und einem mit dem ersten Schenkel S1 verbundenen zweiten Schenkel S2 besteht, beschreibt der Verschlussabschnitt VA bei der Bewegung des Schieberelements SE1 nach rechts einen Kreisbogen ausgehend von einer im Wesentlichen vertikalen Stellung (siehe 2A) zu einer unter einem Winkel zur vertikalen Stellung befindlichen Öffnungsposition (siehe 2B) .
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Wie in 2B ferner zu erkennen ist und bereits erwähnt wurde, kontaktiert das Schieberelement SE1 das Schließelement K selbst während des Öffnens des Fluidanschlusses FA1 bzw. auch im geöffneten Zustand des Fluidanschlusses FA1. Im Rahmen dieser Offenbarung bezeichnet daher der Begriff „Betätigen des Schließelements“ sowohl ein aktives „Drücken“ auf das Schließelement K (wie in dem in 2A gezeigten Zustand) wie auch ein passives „Führen“ des Schließelements K (wie in dem in 2B gezeigten Zustand) . Das Schieberelement SE1 betätigt somit das Schließelement K sowohl beim Schließen als auch beim Öffnen des Fluidanschlusses FA1, nämlich indem es beim Schließen des Fluidanschlusses FA1 gegen das Schließelement K drückt und indem es beim Öffnen des Fluidanschlusses FA1 das Schließelement K in dessen Bewegung führt.
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Es sei nun auf 2C verwiesen, bei der eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform des pneumatischen Ventils PV gezeigt ist, bei dem das Schließelement K in einer Endlagenstellung dargestellt ist. In 2C ist das Formgedächtnislegierungselement FGLE1 mit einer über einen Schwellenwert hinausgehenden elektrischen Energie beaufschlagt.
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Wie in 2C zu erkennen ist, weist das pneumatische Ventil PV ein Hubbegrenzungselement WBE auf, das dazu ausgebildet ist, einen Hub des Schließelements K zu begrenzen. Das Hubbegrenzungselement WBE ist Teil der bereits erwähnten Sicherheitseinrichtung für das Formgedächtnislegierungselement FGLE1. Wird beispielsweise das Formgedächtnislegierungselement FGLE1 mit einer über einen Schwellenwert hinausgehenden elektrischen Energie beaufschlagt, dann führt das zu einer über einen Schwellenwert hinausgehenden Kontraktion des Formgedächtnislegierungselements FGLE1, sodass sich das Schieberelement SE1 zu weit nach rechts bewegt und das Schließelement K, insbesondere der zweite Schenkel S2 bzw. der Verschlussabschnitt VA, am Hubbegrenzungselement WBE anschlägt.
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Das Hubbegrenzungselement WBE ist für die Sicherheitseinrichtung dabei derart zwischen dem Schließelement K und dem Schieberelement SE1 angeordnet, dass bei einer Beaufschlagung des Formgedächtnislegierungselements FGLE1 mit einer über den Schwellenwert hinausgehenden elektrischen Energie der Hub des Schließelements K durch das Hubbegrenzungselement WBE begrenzt wird, sodass das Schieberelement SE1 aufgrund der Kontraktion des Formgedächtnislegierungselements FGLE1 am Kontaktpunkt KP vom Schließelement K abhebt und dadurch der geschlossene elektrische Stromkreis unterbrochen wird. Der unterbrochene elektrische Stromkreis kann dann dazu verwendet werden, ein Warnsignal zu erzeugen, das auf die übermäßige Erwärmung des Formgedächtnislegierungselements FGLE1 hinweist bzw. eine Beaufschlagung des Formgedächtnislegierungselements FGLE1 mit elektrischer Energie zu beenden. Durch diese Sicherheitseinrichtung wird die Erhitzung des Formgedächtnislegierungselements FGLE1 über einen vorbestimmten Schwellenwert verhindert, wodurch die Lebensdauer des Formgedächtnislegierungselements FGLE1 erhöht wird.
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Es sei nun auf die bereits erwähnte 3 verwiesen, die eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform der Ventilbaugruppe VBG zeigt, in die ein erstes pneumatisches Ventil PV1 und ein zweites pneumatisches Ventil PV2 integriert sind. Wie bereits erwähnt wurde, sind das erste pneumatische Ventil PV1 und das zweite pneumatische Ventil PV2 gemäß der obigen Darstellung entsprechend dem bereits beschriebenen pneumatischen Ventil PV ausgestaltet.
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Wie in 3 gezeigt ist, weist die Ventilbaugruppe VBG ein Gehäuse G auf, das als gemeinsames Gehäuse der Ventilgehäuse des ersten und zweiten pneumatischen Ventils PV1, PV2 ausgebildet ist. Ferner sind das erste pneumatische Ventil PV1 und das zweite pneumatische Ventil PV2 in einer gemeinsamen Druckkammer GDK untergebracht, wobei die gemeinsame Druckkammer GDK aus der Druckkammer DK1 des ersten pneumatischen Ventils PV1 und der Druckkammer DK 2 des zweiten pneumatischen Ventils PV2 gebildet wird, die mit der Druckkammer DK1 des ersten pneumatischen Ventils PV1 in Fluidverbindung steht. Zudem weist das erste pneumatische Ventil PV1 ein erstes Rückstellelement RSE1 und erste elektrische Kontakte EK1 auf und weist das zweite pneumatische Ventil PV2 ein zweites Rückstellelement RSE2 und zweite elektrische Kontakte EK2 auf. Selbstverständlich können das erste Rückstellelement RSE1 und das zweite Rückstellelement RSE2 in einem gemeinsamen Rückstellelement zusammengefasst sein. Auch können erste elektrische Kontakte EK1 und zweite elektrische Kontakte EK2 in gemeinsame elektrische Kontakte zusammengefasst sein.
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Wie in 3 ferner zu erkennen ist, weist die Ventilbaugruppe VBG den bereits erwähnten nicht-steuerbaren Fluidanschluss FAB auf, der beispielsweise mit einer Fluidkammer FK fluidmäßig verbunden ist. Die Ventilbaugruppe VBG weist ferner eine Fluidleitung FL mit einem Fluideinlass FE und einem Fluidauslass FA auf, wobei der Fluideinlass FE bzw. die Fluidleitung FL mit einer Fluidquelle FQ in Fluidverbindung steht. Der erste Fluidanschluss FA1 steht ferner in Fluidverbindung mit der Fluidleitung FL und der gemeinsamen Druckkammer GDK, sodass ein mit Druck beaufschlagtes Fluid, beispielsweise Druckluft, von der Fluidquelle FQ über den Fluideinlass FE und dem ersten Fluidanschluss FA1 der gemeinsamen Druckkammer GDK zugeführt werden kann.
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Die gemeinsame Druckkammer GDK weist ferner eine Fluidverbindung mit dem nicht-steuerbaren Fluidanschluss FAB auf (in der 3 gestrichelt dargestellt), sodass das mit Druck beaufschlagte Fluid von der Fluidquelle FQ über die gemeinsame Druckkammer GDK und den nicht-steuerbaren Fluidanschluss FAB der Fluidkammer FK zugeführt werden kann. Dadurch kann die Fluidkammer FK mit dem mit Druck beaufschlagten Fluid befüllt werden.
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In der Ventilbaugruppe VBG steht ferner der zweite Fluidanschluss FA2 des zweiten pneumatischen Ventils PV2 in Fluidverbindung mit der gemeinsamen Druckkammer GDK und der Umgebung. Da, wie bereits erklärt wurde, die gemeinsame Druckkammer GDK in Fluidverbindung mit dem nicht-steuerbaren Fluidanschluss FAB steht, kann das unter Druck gesetzte Fluid demnach von der Fluidkammer FK über den nicht-steuerbaren Fluidanschluss FAB, die gemeinsame Druckkammer GDK und den zweiten Fluidanschluss FA 2 der Umgebung zugeführt werden. Dadurch ist es möglich, die Fluidkammer FK zu entleeren und das unter Druck gesetzte Fluid der Umgebung zuzuführen.
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Wird, wie ebenfalls bereits erwähnt wurde, die Fluidkammer FK in einer Vorrichtung zur Verstellung einer Kontur K einer Sitzanlagefläche SAF eines Fahrzeugsitzes FZS verwendet, kann die Ventilbaugruppe VBG mit Hilfe des ersten pneumatischen Ventils PV1 und des zweiten pneumatischen Ventils PV2 dazu verwendet werden, die Fluidkammer FK mit Fluid zu befüllen und zu entleeren.
