DE202017104828U1

DE202017104828U1 - Ventil und Ventilanordnung

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Publication number: DE202017104828U1
Application number: DE202017104828.4U
Authority: DE
Original assignee: Alfmeier Praezision SE
Current assignee: Alfmeier Praezision SE
Priority date: 2017-08-10
Filing date: 2017-08-10
Publication date: 2018-08-13
Anticipated expiration: 2027-08-11

Abstract

Ventil (10, 110) mit einem Gehäuse (12, 112), welches einen Druckraum (14, 114) umschließt und zumindest eine erste Medienöffnung (20a, 120a) aufweist, mit zumindest einem in dem Druckraum (14, 114) angeordneten ersten Ventilelement (22, 122a), welches von einem ersten drahtförmigen SMA-Element (24, 124a) betätigt und entlang einer ersten Bewegungsrichtung (B, B1) zwischen einer ersten Stellung (I, IA), in welcher das erste Ventilelement (22, 122a) die erste Medienöffnung (20a, 120a) verschließt und einer zweiten Stellung (II, IIA), in welcher das erste Ventilelement (22, 122a) die erste Medienöffnung (20a, 120a) freigibt, bewegbar ist, wobei das erste drahtförmige SMA-Element (24, 124a) mit einem ersten Ende (26, 126a) und mit einem zweiten Ende (28, 128a) mit einer Leiterplatte (16, 116) und in einem mittleren Abschnitt (30, 130a) mit dem ersten Ventilelement (22, 122a) derart verbunden ist, dass sich das erste drahtförmige SMA-Element (24, 124a) in einer parallel zu der ersten Bewegungsrichtung (B, B1) orientierten ersten Ebene (E, E1) erstreckt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil mit einem Gehäuse, welches einen Druckraum umschließt und zumindest eine erste Medienöffnung aufweist, wobei innerhalb des Druckraums zumindest ein Ventilelement angeordnet ist, welches die erste Medienöffnung steuert, also die erste Medienöffnung öffnet und schließt. Das Ventilelement wird dabei von einem drahtförmigen SMA-Element betätigt. Die Erfindung betrifft ferner eine Ventilanordnung mit mehreren Ventilen.
Aus DE 10 2005 060 217 ist ein Ventil mit einem einen Druckraum umschließenden Gehäuse bekannt, welches von einer an einer Seite offenen Gehäuseschale und einer diese verschließenden Leiterplatte gebildet ist. Innerhalb des Druckraumes ist ein Ventilelement zum Öffnen und Schließen zumindest einer Medienöffnung angeordnet, wobei das Ventilelement von einem drahtförmigen SMA-Element, welches elektrisch mit der Leiterplatte verbunden ist, betätigt wird. Die Drahtenden des SMA-Elementes sind dabei derart an der Leiterplatte fixiert, dass sie quer zueinander verlaufen und etwa einen Winkel von 90° zwischen sich einschließen. Ein mittlerer Abschnitt des SMA-Elementes umgreift dabei eine Umfangsfläche des Ventilelementes. Zwar wird durch eine solche Orientierung des SMA-Elementes erreicht, dass das Ventilelement möglichst geradlinig geführt werden kann, da eine nicht vollständig in Bewegungsrichtung des Ventilelementes wirkende Rückstellkraft eines das Ventilelement vorspannenden Rückstellelementes kompensiert werden kann. Andererseits treten dadurch erhöhte Reibungskräfte an dem drahtförmigen SMA-Element auf, welche dessen Lebensdauer verringern können. Zudem ist bei verschiedenen Anwendungen oder Einsatzbereichen eine möglichst platzsparende Anordnung des Ventils oder mehrerer Ventile nebeneinander innerhalb einer Ventilanordnung wünschenswert.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Ventil sowie eine Ventilanordnung vorzuschlagen, welches bzw. welche hinsichtlich der genannten Nachteile verbessert ist.
Die erstgenannte Aufgabe wird durch ein Ventil mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Das Ventil umfasst ein Gehäuse, welches einen Druckraum umschließt und zumindest eine erste Medienöffnung aufweist. In dem Druckraum ist zumindest ein Ventilelement, insbesondere ein erstes Ventilelement angeordnet, welches von zumindest einem drahtförmigen SMA-Element, insbesondere einem ersten drahtförmigen SMA-Element betätigt und entlang einer Bewegungsrichtung, insbesondere entlang einer ersten Bewegungsrichtung zwischen einer ersten Stellung, in welcher das zumindest eine bzw. erste Ventilelement die erste Medienöffnung verschließt und einer zweiten Stellung, in welcher das zumindest eine bzw. erste Ventilelement die erste Medienöffnung freigibt, bewegbar ist. Das zumindest eine bzw. erste drahtförmige SMA-Element ist dabei mit einem ersten Ende und mit einem zweiten Ende mit einer Leiterplatte und in einem mittleren Abschnitt mit dem zumindest einen bzw. ersten Ventilelement derart verbunden, dass sich das zumindest eine bzw. erste drahtförmige SMA-Element in einer parallel zu der ersten Bewegungsrichtung orientierten Ebene, insbesondere in einer ersten Ebene erstreckt.
Mit anderen Worten: Das Ventilelement wird parallel zu, insbesondere entlang einer von dem ersten Ende, dem zweiten Ende und dem mittleren Abschnitt des drahtförmigen SMA-Elementes aufgespannten Ebene zwischen der ersten Stellung, nämlich der Schließstellung und der zweiten Stellung, und zwar der Öffnungsstellung - bezogen auf die erste Medienöffnung - bewegt. Die Bewegungsrichtung des Ventilelementes verläuft also in der oder parallel zu der Ebene in der sich das SMA-Element erstreckt. Dabei verlaufen die Bewegungsrichtung und die Ebene insbesondere derart, dass sie die Leiterplatte unter einem senkrechten Winkel schneiden. Die sich von dem Ventilelement wegerstreckenden Schenkel des SMA-Elementes schließen dabei einen sich zu der Leiterplatte öffnenden Winkel zwischen sich ein, der prinzipiell beliebige Werte zwischen 0° und 180° einnehmen kann, wobei ein Winkel zwischen 130 und 160° hinsichtlich der Betätigung des SMA-Elementes vorteilhaft ist. Eine solche Anordnung des SMA-Elementes hat den Vorteil, dass die Reibung zwischen dem drahtförmigen SMA-Element und dem Ventilelement deutlich verringert ist. Ferner lassen sich dadurch kompaktere Ventile herstellen. Des Weiteren lässt sich durch die Anordnung ein Freiheitsgrad im Winkel des Ventilelements gegenüber dem Ventilsitz erreichen, der ein Anschmiegen des Ventilelements an den Ventilsitz zulässt.
Das drahtförmige SMA-Element (Shape Memory Alloy) ist ein Draht aus einer Formgedächtnislegierung, die abhängig von der Temperatur in zwei unterschiedlichen Gefügezuständen vorkommt. Bei Raumtemperatur liegt ein martensitisches Gefüge vor, das sich bei einer bestimmten Grenztemperatur, etwa bei 80°C in ein austenitisches Gefüge umwandelt. Bei der Umwandlung in den austenitischen Zustand verkürzt sich der Draht und kann somit das Ventilelement betätigen. Um das drahtförmige SMA-Element zu erwärmen wird dieses mit Strom beaufschlagt. Hierfür ist das drahtförmige SMA-Element elektrisch und mechanisch mit der Leiterplatte verbunden. Die Spannungsversorgung des SMA-Elementes erfolgt dabei über elektrische Kontaktierung der beiden Enden des SMA-Elementes mit Leiterbahnen der Leiterplatte. Eine mechanische Fixierung der beiden Enden des SMA-Elementes an der Leiterplatte erfolgt beispielsweise über Crimp-Elemente. Die Leiterplatte selbst besteht beispielsweise aus einem Verbundwerkstoff, insbesondere aus FR4-Material, das Gehäuse des Ventils ist zweckmäßigerweise aus Kunststoff gefertigt. Legierungen, die einen Formgedächtniseffekt aufweisen sind vor allem Eisen-Basis-Legierungen, Kupfer-Basis-Legierungen und Nickel-Titan-Basis-Legierungen.
Das Gehäuse umfasst beispielsweise ein erstes Gehäuseteil und ein zweites Gehäuseteil, die die Leiterplatte zwischen sich einschließen. Alternativ umfasst das Gehäuse ein erstes Gehäuseteil und ein zweites Gehäuseteil, wobei das zweite Gehäuseteil von der Leiterplatte gebildet ist. Die Leiterplatte ist somit innerhalb des Gehäuses angeordnet oder bildet selbst einen Teil des Gehäuses. Der erste Gehäuseteil ist als Gehäuseschale ausgebildet und mit dem zweiten Gehäuseteil oder der Leiterplatte derart verbunden, dass der von dem Gehäuse umschlossene Druckraum druckdicht abgeschlossen ist. Zusätzlich kann eine Dichtplatte aus einem elastomeren Material zwischen der Leiterplatte und dem ersten Gehäuseteil angeordnet sein. Eine innerhalb des Gehäuses angeordnete Leiterplatte hat den Vorteil, dass diese vor Beschädigungen geschützt ist. Die Leiterplatte gleichzeitig als einen Teil des Gehäuses zu nutzen erlaubt hingegen eine kompaktere Bauweise des Ventils sowie einen einfacheren Anschluss des SMA-Elementes, da elektrische Anschlusselemente beispielsweise in Form eines Steckers an dem Gehäuse entfallen können.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Ventils weist das Gehäuse eine zweite Medienöffnung auf, die von dem ersten Ventilelement gesteuert ist, wobei das erste Ventilelement die zweite Medienöffnung in der ersten Stellung öffnet und der zweiten Stellung verschließt.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Gehäuse eine zweite Medienöffnung auf, die von einem in dem Druckraum angeordneten weiteren bzw. zweiten Ventilelement gesteuert ist, welches von einem weiteren bzw. zweiten drahtförmigen SMA-Element betätigt und entlang einer weiteren bzw. zweiten Bewegungsrichtung zwischen einer ersten Stellung, in welcher das zweite Ventilelement die zweite Medienöffnung verschließt und einer zweiten Stellung, in welcher das zweite Ventilelement die zweite Medienöffnung freigibt, bewegbar ist. Das zweite drahtförmige SMA-Element ist in analoger Weise zu dem ersten drahtförmigen SMA-Element ebenfalls mit einem ersten Ende und mit einem zweiten Ende elektrisch mit der Leiterplatte und in einem mittleren Abschnitt mit dem zweiten Ventilelement derart verbunden, dass sich das zweite SMA-Element in einer parallel zu der zweiten Bewegungsrichtung orientierten zweiten Ebene erstreckt.
Das zweite Ventilelement ist insbesondere vollständig unabhängig von dem ersten Ventilelement steuerbar, sodass die erste und die zweite Medienöffnung unabhängig voneinander geöffnet und geschlossen werden können. Für jede Medienöffnung wird also vorzugsweise ein eigenes Ventilelement eingesetzt, sodass mehrere Schaltstellungen, nämlich erste und zweite Medienöffnung geschlossen, erste Medienöffnung geschlossen und zweite Medienöffnung geöffnet, erste Medienöffnung geöffnet und zweite Medienöffnung geschlossen sowie erste und zweite Medienöffnung geöffnet, realisiert werden können. Die zweite Bewegungsrichtung verläuft dabei vorzugsweise parallel zu der ersten Bewegungsrichtung, die erste Ebene ist vorzugsweise parallel zu der zweiten Ebene orientiert, wodurch sich eine kompakte Bauweise erreichen lässt.
Vorzugsweise beaufschlagt das erste drahtförmige SMA-Element das erste Ventilelement bezüglich der ersten Medienöffnung, die insbesondere in einem ersten Gehäuseteil des Gehäuses vorhanden ist, in Öffnungsrichtung, und/oder vorzugweise beaufschlagt das zweite drahtförmige SMA-Element das zweite Ventilelement bezüglich der zweiten Medienöffnung, die insbesondere in der Leiterplatte und/oder einem zweiten Gehäuseteil des Gehäuses vorhanden ist, in Schließrichtung. Mit anderen Worten: Das erste SMA-Element betätigt das erste Ventilelement bezogen auf die erste Medienöffnung in Öffnungsrichtung, also in Richtung der zweiten Stellung, sodass die erste Medienöffnung im unbestromten Zustand des ersten SMA-Elementes geschlossen und im bestromten Zustand geöffnet ist. Das zweite SMA-Element betätigt das zweite Ventilelement bezogen auf die zweite Medienöffnung in Schließrichtung, also in Richtung der ersten Stellung, sodass die zweite Medienöffnung im unbestromten Zustand des ersten SMA-Elementes geöffnet und im bestromten Zustand geschlossen ist. Da jedes SMA-Element mit seinen jeweiligen Enden an der Leiterplatte fixiert bzw. mit dieser verbunden ist, sind die erste und die zweite Medienöffnung folglich in gegenüberliegenden Teilen des Gehäuses angeordnet.
Das erste Ventilelement und/oder das zweite Ventilelement ist insbesondere so gelagert, dass es zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung eine translatorische Bewegung, also eine Linearbewegung ausführt, wobei die erste Bewegungsrichtung des ersten Ventilelementes und/oder die zweite Bewegungsrichtung des zweiten Ventilelementes senkrecht zu der Leiterplatte verlaufen. Das erste bzw. zweite SMA-Element des ersten bzw. zweiten Ventilelementes ist dabei vorteilhafterweise symmetrisch um das jeweilige Ventilelement angeordnet, die beiden Schenkel des jeweiligen SMA-Elementes sind also gleich lang, um eine geradlinige Bewegung des ersten bzw. zweiten Ventilelementes bei einer Verkürzung des SMA-Elementes zu sichern.
Um zusätzlich eine wiederholbare und geradlinige Bewegung des ersten und/oder zweiten Ventilelementes zu gewährleisten, sind das erste Ventilelement und/oder das zweite Ventilelement in einer Ausnehmung des Gehäuses, insbesondere in einer Ausnehmung des ersten und/oder des zweiten Gehäuseteils und/oder der Leiterplatte und/oder einer Dichtplatte, die zwischen der Leiterplatte und dem zweiten Gehäuseteil angeordnet ist, geführt. Die jeweilige Ausnehmung, in welcher das erste und/oder zweite Ventilelement zumindest abschnittsweise gelagert ist, ist dabei insbesondere in der ersten oder zweiten Bewegungsrichtung der ersten oder zweiten Medienöffnung gegenüberliegend angeordnet, sodass das erste und/oder das zweite Ventilelement während der gesamten Bewegung von der jeweils ersten in die zweite Stellung und umgekehrt in dem Gehäuse geführt sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Ventil zumindest ein das erste Ventilelement bezüglich der ersten Medienöffnung in Schließrichtung beaufschlagendes, insbesondere erstes Federelement und/oder zumindest ein das zweite Ventilelement bezüglich der zweiten Medienöffnung in Öffnungsrichtung beaufschlagendes, insbesondere zweites Federelement. Das erste Federelement wirkt somit entgegen der Kraft des ersten SMA-Elementes im bestromten Zustand, das zweite Federelement wirkt entgegen der Kraft des zweiten SMA-Elementes im bestromten Zustand. Die Federelemente wirken somit als Rückstellelemente für das jeweilige Ventilelement, sodass das erste Ventilelement in seine erste Stellung, also Schließstellung und das zweite Ventilelement in seine zweite Stellung, also Öffnungsstellung, zurückbewegt werden, sobald das jeweilige SMA-Element nicht mehr bestromt wird. Jedem Ventilelement können dabei je nach entgegenwirkendem Druck ein oder mehrere Federelemente zugeordnet sein.
Das zumindest eine, insbesondere erste Federelement umfasst vorzugsweise eine Blattfeder und/oder eine Schraubendruckfeder, die sich an der Leiterplatte und/oder an dem Gehäuse abstützt und das erste Ventilelement in seine erste Stellung, also in Schließrichtung vorspannt und/oder das zumindest eine, insbesondere zweite Federelement umfasst vorzugsweise eine Blattfeder und/oder eine Schraubendruckfeder, die sich an der Leiterplatte und/oder an dem Gehäuse abstützt und das zweite Ventilelement in seine zweite Stellung, also in Öffnungsrichtung vorspannt.
Um einen druckdichten Druckraum innerhalb des Gehäuses und einen sicheren Verschluss der Medienöffnungen in den jeweiligen Stellungen der Ventilelemente zu gewährleisten, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform an einer der ersten Medienöffnung zugewandten Seite des ersten Ventilelementes zumindest ein, insbesondere ein erstes Dichtelement angeordnet, welches mit der ersten Medienöffnung, insbesondere mit einem die erste Medienöffnung begrenzenden Dichtsitz zusammenwirkt und/oder an einer der zweiten Medienöffnung zugewandten Seite des ersten oder zweiten Ventilelementes ist zumindest ein, insbesondere ein zweites Dichtelement angeordnet, welches mit der zweiten Medienöffnung, insbesondere mit einem die zweite Medienöffnung begrenzenden Dichtsitz zusammenwirkt.
Der die erste Medienöffnung und/oder die zweite Medienöffnung begrenzende Dichtsitz ist dabei insbesondere ein die erste Medienöffnung und/oder die zweite Medienöffnung vollständig durchgreifendes und/oder hintergreifendes Dichtelement. Ein solches Dichtelement ist beispielsweise ein Dichtpilz, welcher die erste und/oder zweite Medienöffnung vollständig durchdringt und sowohl auf der dem Druckraum zugewandten Seite des Gehäuses als auch auf der Außenseite des Gehäuses, also beidseitig hintergreift. Solche elastischen Dichtpilze haben den Vorteil, dass diese sehr einfach in der Leiterplatte bzw. dem Ventilgehäuse vormontiert bzw. durch die Medienöffnungen ausbildende Ausnehmungen der Leiterplatte bzw. des Ventilgehäuses hindurch gesteckt und mit einer ebenen Fläche abgedichtet werden können.
Um ein Verrutschen der drahtförmigen SMA-Elemente und eine möglichst reibungsfreie Bewegung derselben zu ermöglichen, weisen das erste Ventilelement und/oder das zweite Ventilelement vorzugsweise Führungsmittel zur Führung des ersten drahtförmigen SMA-Elementes und/oder des zweiten drahtförmigen SMA-Elementes auf, wobei die Führungsmittel insbesondere eine sich entlang der ersten und/oder zweiten Ebene erstreckende Ausnehmung, beispielsweise eine Nut umfassen, in welche das erste und/oder zweite drahtförmige SMA-Element eingelegt ist. Das erste und/oder zweite drahtförmige SMA-Element ist somit derart form- und/oder kraftschlüssig an dem ersten oder zweiten Ventilelement gehalten, dass das jeweilige Ventilelement bei einer Bestromung des jeweiligen SMA-Elementes und somit einer Verkürzung des jeweiligen SMA-Elementes betätigt wird. Eine Ausnehmung zur Führung des ersten Ventilelementes erstreckt sich dabei beispielsweise von einer Umfangsfläche des Ventilelementes ausgehend entlang bzw. in Richtung der ersten oder zweiten Ebene und senkrecht zu der ersten oder zweiten Bewegungsrichtung in das Ventilelement hinein oder erstreckt sich auf einer der ersten Medienöffnung zugewandten Seite des ersten Ventilelementes oder auf einer der zweiten Medienöffnung abgewandten Seite des zweiten Ventilelementes, also der jeweiligen Oberseite, entlang bzw. in Richtung der ersten bzw. zweiten Ebene und senkrecht zu der ersten bzw. zweiten Bewegungsrichtung.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist das Ventil bzw. das Gehäuse eine dritte Medienöffnung auf. Bei einem Ventil mit drei Medienöffnungen ist die erste Medienöffnung vorzugsweise ein Druckanschluss, die zweite Medienöffnung ein Atmosphärenanschluss und die dritte Medienöffnung ein Anschluss für einen Medienspeicher, insbesondere für ein Luftkissen, welches Teil eines in einen Fahrzeugsitz integrierten Luftkissensystems ist.
Die zweitgenannte Aufgabe wird gelöst durch eine Ventilanordnung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 14. Die Ventilanordnung umfasst mehrere Ventile der vorstehend beschriebenen Art, wobei die den Druckraum eines Ventils jeweils umschließenden Gehäuse oder ersten Gehäuseteile und/oder zweiten Gehäuseteile und/oder Leiterplatten und/oder Dichtplatten insbesondere einstückig ausgebildet sind. Mit anderen Worten: Die Ventilanordnung weist vorteilhafterweise ein gemeinsames Gehäuse bzw. gemeinsame Gehäuseteile und/oder eine gemeinsame Leiterplatte und/oder eine gemeinsame Dichtplatte für alle Ventile auf, sodass beispielsweise der erste Gehäuseteil von einem gemeinsamen zweiten Gehäuseteil und/oder einer gemeinsamen Leiterplatte verschlossen ist. Mit einer solchen Ventilanordnung lässt sich beispielsweise ein Luftkissensystem eines Fahrzeugsitzes mit mehreren Luftkissen steuern.
Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils in einer schematischen Prinzipskizze:

1 ein Ventil mit einem Ventilelement, welches sich in der ersten Stellung befindet, in Querschnittdarstellung,
2 ein Ventil gemäß 1, wobei sich das Ventilelement in der zweiten Stellung befindet, in Querschnittdarstellung,
3 eine Draufsicht auf ein Ventil gemäß 1,
4 ein Ventil mit einem ersten Ventilelement und einem zweiten Ventilelement in einer ersten Schaltstellung, in Querschnittdarstellung,
5 ein Ventil mit einem ersten Ventilelement und einem zweiten Ventilelement in einer zweiten Schaltstellung, in Querschnittdarstellung,
6 ein Ventil mit einem ersten Ventilelement und einem zweiten Ventilelement in einer dritten Schaltstellung, in Querschnittdarstellung,
7 eine Draufsicht auf ein Ventil gemäß 4 bis 6,
8 eine Ventilanordnung mit mehreren Ventilen.

In den 1 bis 3 ist ein Ventil 10 gemäß einer ersten Ausführungsform gezeigt. Das Ventil 10 umfasst ein Gehäuse 12, welches von einem ersten Gehäuseteil 12a, und zwar einer Gehäuseschale, und von einem diese verschließenden zweiten Gehäuseteil 12b, nämlich einem Gehäuseboden gebildet ist und einen Druckraum 14 umschließt. Zwischen der Gehäuseschale 12a und dem Gehäuseboden 12b sind eine Leiterplatte 16 und eine Dichtplatte 18, beispielsweise aus einem Elastomer derart angeordnet und eingepresst, dass der Druckraum 14 druckdicht umschlossen ist. Das Gehäuse 12 bzw. die Gehäuseschale 12a weist eine erste Medienöffnung 20a auf. Als Medium kommen prinzipiell verschiedene Flüssigkeiten oder Gase in Betracht, wobei jedoch im Folgenden beispielhaft ein Pneumatikventil beschrieben wird, sodass das Medium Luft und die erste Medienöffnung 20a vorliegend ein Druckanschluss zum Anschluss an eine Druckluftquelle ist.
Gemäß 1 wird die erste Medienöffnung 20a durch ein erstes und bei diesem Ausführungsbeispiel einziges Ventilelement 22 verschlossen, welches sich in 1 in einer ersten Stellung I befindet. Das Ventilelement 22 ist von einem ersten und bei diesem Ausführungsbeispiel einzigen drahtförmigen SMA-Element 24 betätigt und zwischen der ersten Stellung I und einer zweiten Stellung II (vgl. 2), in der das erste Ventilelement 22 die erste Medienöffnung 20a freigibt, entlang einer Bewegungsrichtung B bewegbar. Das SMA-Element 24 ist mit einem ersten Ende 26 und mit einem zweiten Ende 28 mit der Leiterplatte 16 verbunden und mit einem mittleren Abschnitt 30 an dem Ventilelement 22 angeordnet. Dabei erstreckt sich das drahtförmige SMA-Element 24 in einer Ebene E, welche sich parallel zu der Bewegungsrichtung B erstreckt und gemäß 1 und 2 in der Papierebene liegt (Schnitt A-A aus 3).
In 3 ist eine Draufsicht des Ventils 10 in Öffnungsrichtung 40 dargestellt, wobei der erste Gehäuseteil 12a zur besseren Darstellung entfernt wurde. Das SMA-Element 24 erstreckt sich in der Ebene E. Mit anderen Worten: Das erste Ende 26 und das zweite Ende 28 des SMA-Elementes 24 sind jeweils an der Leiterplatte 16 fixiert, liegen auf einer Geraden und schließen somit einen Winkel von 180° zwischen sich ein. Die Befestigung der Drahtenden 26, 28 des SMA-Elementes 24 wird beispielsweise mittels Crimpelementen 44 bewerkstelligt, welche elektrisch mit der Leiterplatte 16 in Verbindung stehen. Zur Betätigung des SMA-Elementes 24 wird das SMA-Element bestromt, d.h. ein erstes Ende 26 wird mit einem Pluspol und ein zweites Ende 28 wird mit einem Minuspol einer Spannungsquelle verbunden. Infolge der Bestromung verkürzt sich das SMA-Element 24 und wird ausgehend von seiner ersten Stellung I (1) in Bewegungsrichtung B und in Öffnungsrichtung 40 in seine zweite Stellung II (2) bewegt.
Das drahtförmige SMA-Element 24 beaufschlagt das Ventilelement 22 bezüglich der ersten Medienöffnung 20a in Öffnungsrichtung 40, das heißt bei aktivem bzw. bestromtem SMA-Element 24 gibt das Ventilelement 22 die erste Medienöffnung 20a frei und ein Medium kann in den Druckraum 14 einströmen, wie dies in 2 gezeigt ist. Um ein rasches und zuverlässiges Schließen der ersten Medienöffnung 20a bei nicht-aktivem SMA-Element 24, also einem unbestromten SMA-Element 24 zu gewährleisten, ist das Ventilelement 22 bezüglich der ersten Medienöffnung 20a in Schließrichtung 42 durch ein Federelement 32 beaufschlagt, welches als Blattfeder 37 ausgebildet und sich in den 1 und 2 von dem Ventilelement 22 ausgehend in die Papierebene hinein erstreckt. Das Federelement 32 bzw. die Blattfeder 37 ist insgesamt etwa zungenförmig ausgebildet und stützt sich mit einem ersten Endabschnitt 33 an der Leiterplatte 16 ab bzw. ist mittel- oder unmittelbar an der Leiterplatte 16 fixiert, beispielsweise mit mechanischen Fixierelementen wie beispielsweise Nieten (3). Ein von dem ersten Endabschnitt 33 entfernter zweiter Endabschnitt 35 beaufschlagt das Ventilelement 22 in Richtung der ersten Medienöffnung 20a, wobei sich das Federelement 32, 37 bzw. der zweite Endabschnitt 35 in das Ventilelement 22 hinein erstreckt, also etwa von dem Kunststoffmaterial des Ventilelementes 22 umspritzt ist. Das Federelement 32, 37 bewirkt somit eine Rückstellkraft, welche das erste Ventilelement 22 in Richtung der ersten Medienöffnung 20a und in dessen erste Stellung I drückt, sodass es die erste Medienöffnung 20a bei nicht aktivem SMA-Element 24 verschließt. Das Federelement 32 spannt also das Ventilelement 22 in seine erste Stellung I vor. Die Bewegung des ersten Ventilelementes 22 entlang der Bewegungsrichtung B zwischen der ersten Stellung I und der zweiten Stellung II erfolgt aufgrund der Ausrichtung des SMA-Elementes 24 linear und senkrecht zu der Leiterplatte 16. Ferner wird durch die geradlinige Orientierung des SMA-Elementes 24 bzw. dessen Enden 26, 28 die Reibung zwischen dem SMA-Element 24 und dem Ventilelement 22 reduziert, sodass die Lebensdauer und Zyklenzahl des Ventils 10 deutlich erhöht wird.
Das Gehäuse 12 weist ferner eine zweite Medienöffnung 20b, vorliegend zur Verbindung des Druckraumes 14 mit der Atmosphäre auf, die in dem Gehäuseboden 12b ausgebildet ist. Die Leiterplatte 16 sowie die Dichtplatte 18 weisen zu der zweiten Medienöffnung 20b komplementäre Ausnehmungen auf, um eine fluidische Verbindung des Druckraumes 14 mit der Umgebung zu ermöglichen. Die zweite Medienöffnung 20b ist vorliegend ebenfalls von dem Ventilelement 22 gesteuert, welches die zweite Medienöffnung in der ersten Stellung I (1) öffnet und in der zweiten Stellung II (2) verschließt.
Das Gehäuse 12 weist ferner eine dritte Medienöffnung 20c, vorliegend für einen Medienspeicher auf, die in der Gehäuseschale 12a vorhanden ist. Das erste Ventil 10 ist somit beispielhaft als 3/2-Wegeventil ausgebildet, weist also drei Öffnungen bzw. Anschlussmöglichkeiten und zwei Schaltstellungen auf, nämlich Belüften bzw. Befüllen des Medienspeichers bei freigegebener erster Medienöffnung 20a und geschlossener Medienöffnung 20b und Entlüften bei verschlossener erster Medienöffnung 20a und geöffneter zweiter Medienöffnung 20b.
Das Ventilelement 22 weist an einer der ersten Medienöffnung 20a zugewandten Seite ein erstes Dichtelement 34a auf, welches mit der ersten Medienöffnung 20a zusammenwirkt um den Druckraum bei sich in der ersten Stellung I befindendem Ventilelement 22 zuverlässig druckdicht zu verschließen. Das Dichtelement 34a wirkt dabei mit einem Dichtsitz 36a zusammen, der vorliegend von dem Öffnungsrand der ersten Medienöffnung 20a selbst gebildet wird. An einer der zweiten Medienöffnung 20b zugewandten Seite weist das Ventilelement 22 ebenfalls ein Dichtelement, ein zweites Dichtelement 34b auf, welches mit einem Dichtsitz 36b zusammenwirkt, der vorliegend als ein die zweite Medienöffnung 20b vollständig durchgreifendes und hintergreifendes Dichtelement 36b ausgebildet ist. Das Dichtelement 36b ist beispielsweise in der zweiten Medienöffnung 20b eingeklebt oder mit mechanischen Fixierelementen darin fixiert.
Zur Führung des drahtförmigen SMA-Elementes 24 weist das Ventilelement 22 Führungsmittel in Form einer sich in Richtung des drahtförmigen SMA-Elementes 24 und senkrecht zu der Bewegungsrichtung B erstreckenden Ausnehmung 38 bzw. Nut auf, in welche das drahtförmige SMA-Element 24 eingelegt ist. Die Ausnehmung 38 erstreckt sich zudem ausgehend von der der ersten Medienöffnung 20a zugewandten Seite in Bewegungsrichtung B in das Ventilelement 22 hinein, ist also an einer Oberseite des Ventilelementes 22 ausgebildet. Die Führung des Ventilelementes 22 in Bewegungsrichtung B erfolgt vorliegend vorwiegend über das Federelement 32.
In den 4 bis 7 ist ein Ventil 110 dargestellt, welches zwei Ventilelemente, nämlich ein erstes Ventilelement 122a und ein zweites Ventilelement 122b aufweist. Das Ventil 110 umfasst ferner ein Gehäuse 112, welches wiederum von einem ersten Gehäuseteil 112a, und zwar einer Gehäuseschale, und von einem diese verschließenden zweiten Gehäuseteil 112b, nämlich einem Gehäuseboden, gebildet ist und einen Druckraum 114 umschließt, in welchem das erste Ventilelement 122a und das zweite Ventilelement 122b angeordnet sind. Zwischen dem ersten Gehäuseteil 112a und dem zweiten Gehäuseteil 112b sind wiederum eine Leiterplatte 116 und eine Dichtplatte 118 derart angeordnet, dass der Druckraum 114 druckdicht verschlossen ist. Eine solche fluiddichte Verbindung kann beispielsweise durch das gegenseitige aneinander pressen des ersten Gehäuseteils 112a, der Leiterplatte 116 und des zweiten Gehäuseteils 112b unter Einklemmung der Dichtplatte 118 und unter Verwendung von Fixierelementen, beispielsweise in Form von Nieten, Schrauben oder dergleichen erfolgen.
Das Ventil 110 weist drei Medienöffnungen 120a, 120b, 120c auf, wobei eine erste Medienöffnung 120a, vorliegend ein Druckanschluss bzw. ein Lufteinlass, und eine dritte Medienöffnung 120c, vorliegend ein Anschluss für einen Medienspeicher, z.B. ein Luftkissen eines Fahrzeugsitzsystems in dem ersten Gehäuseteil 112a ausgebildet sind und eine zweite Medienöffnung 120b die Leiterplatte 116, die Dichtplatte 118 und das zweite Gehäuseteil 112b durchdringt und in die Atmosphäre mündet.
Das erste Ventilelement 122a wird von einem ersten drahtförmigen SMA-Element 124a betätigt und ist entlang einer ersten Bewegungsrichtung B1 zwischen einer ersten Stellung IA und einer zweiten Stellung IIA bewegbar. In der ersten Stellung IA (5 und 6) verschließt das erste Ventilelement 122a die erste Medienöffnung 120a, in der zweiten Stellung IIA (4) gibt das erste Ventilelement 122a die erste Medienöffnung 120a frei, sodass ein Fluid, insbesondere Luft in den Druckraum einströmen kann. Das erste SMA-Element 124a ist mit einem ersten Ende 126a und mit einem zweiten Ende 128a mechanisch an der Leiterplatte 116 fixiert und elektrisch mit dieser verbunden. Ein mittlerer Abschnitt 130 des ersten SMA-Elementes 124a ist an dem ersten Ventilelement 122a angeordnet bzw. mit diesem verbunden, sodass sich das erste SMA-Element 124a in einer ersten Ebene E1 erstreckt, die parallel zu der ersten Bewegungsrichtung B1 orientiert ist und gemäß den 4, 5 und 6 parallel zu der Papierebene verläuft.
Das zweite Ventilelement 122b wird von einem zweiten drahtförmigen SMA-Element 124b betätigt und ist entlang einer zweiten Bewegungsrichtung B2 zwischen einer ersten Stellung IB und einer zweiten Stellung IIB bewegbar. In den 4 bis 6 ist das zweite Ventilelement 122b in Schnittdarstellung gezeigt, sodass das zweite drahtförmige SMA-Element 124b nicht sichtbar ist. In der ersten Stellung IB (4 und 5) verschließt das zweite Ventilelement 122b die zweite Medienöffnung 120b, in der zweiten Stellung IIB (6) gibt das zweite Ventilelement 122b die zweite Medienöffnung 120b frei, sodass ein Fluid, insbesondere Luft aus dem Medienspeicher und dem Druckraum ausströmen kann. Das zweite SMA-Element 124b ist mit einem ersten Ende 126b und mit einem zweiten Ende 128b mechanisch an der Leiterplatte 116 fixiert und elektrisch mit dieser verbunden. Ein mittlerer Abschnitt 130b des zweiten SMA-Elementes 124b ist an dem zweiten Ventilelement 122b angeordnet bzw. mit diesem verbunden, sodass sich das zweite SMA-Element 124b in einer zweiten Ebene E2 erstreckt, die parallel zu der zweiten Bewegungsrichtung B2 orientiert ist und in der Papierebene verläuft. Dabei sind zudem die erste Bewegungsrichtung B1 und die zweite Bewegungsrichtung B2 sowie die erste Ebene E1 und die zweite Ebene E2 parallel zueinander orientiert.
Jedem Ventilelement 122a, 122b ist somit ein eigenes SMA-Element 124a, 124b zugeordnet, sodass eine voneinander unabhängige Bestromung der SMA-Drähte 124a, 124b und somit eine vollständig voneinander unabhängige Betätigung des ersten Ventilelementes 122a und des zweiten Ventilelementes 122b gewährleistet ist. Jedes Ventilelement 122a, 122b steuert eine der beiden Medienöffnungen 120a, 120b, sodass diese unabhängig voneinander freigebbar und verschließbar sind. Beide Ventilelemente 122a, 122b führen zwischen der ersten Stellung IA, IB und der zweiten Stellung IIA, IIB eine lineare bzw. geradlinige Bewegung aus, wobei die Bewegungsrichtungen B1, B2 jeweils senkrecht zu der Leiterplatte 116 verlaufen.
Das erste drahtförmige SMA-Element 124a beaufschlagt das erste Ventilelement 122a bezüglich der ersten Medienöffnung 120a in Öffnungsrichtung 140a, das zweite drahtförmige SMA-Element 124b beaufschlagt das zweite Ventilelement 122b bezüglich der zweiten Medienöffnung 120b in Schließrichtung 142b. Gemäß 4 werden sowohl das erste SMA-Element 124a als auch das zweite SMA-Element 124b bestromt, sodass sich beide SMA-Elemente 124a, 124b verkürzen und beide Ventilelemente 122a, 122b betätigt bzw. beaufschlagt sind. Somit gibt das erste Ventilelement 122a, welches sich in der zweiten Stellung IIA befindet, die erste Medienöffnung 120a frei, das zweite Ventilelement 122b, welches in seiner ersten Stellung IB ist, verschließt hingegen die zweite Medienöffnung 120b. Dadurch kann ein Medium bzw. Luft in den Druckraum 114 einströmen und über die dritte Medienöffnung 120c dem Medienspeicher zugeführt werden. Der Medienspeicher, insbesondere ein Luftkissen wird bei einem Schaltzustand des Ventils 110 gemäß 4 somit befüllt.
Bei dem in 5 dargestellten Schaltzustand ist das erste SMA-Element 124a nicht bestromt, das erste Ventilelement 122a befindet sich also nun in einer die erste Medienöffnung 120a verschließenden Stellung IA. Das zweite Ventilelement 122b ist in derselben Position, nämlich in Stellung IB wie bei dem in 4 dargestellten Schaltzustand und verschließt die zweite Medienöffnung 120b. Dadurch ist der Druckraum 114 vollständig abgeschlossen, und das innerhalb des Druckraums 114 bzw. innerhalb des Medienspeichers vorhandene Fluid bzw. Luftvolumen bleibt konstant.
Dadurch wird der Druck in dem Medienspeicher, also beispielsweise in dem Luftkissen konstant gehalten.
Um das erste Ventilelement 122a bei Abschalten des Stromes zuverlässig in Schließrichtung 142a von der zweiten Stellung IIA (4) in der erste Stellung IA (5 und 6) zu bewegen, wird das erste Ventilelement 122a von einem ersten Federelement 132a bezüglich der ersten Medienöffnung 120a in Schließrichtung 142a beaufschlagt. Das erste Federelement 132a umfasst vorliegend eine Blattfeder 137a, die sich wiederum mit einem ersten Endabschnitt 133a an der Leiterplatte 116 abstützt bzw. mittel- oder unmittelbar daran fixiert ist. Ein von dem ersten Endabschnitt 133a entfernter zweiter Endabschnitt 133b beaufschlagt das Ventilelement 122a in Richtung der ersten Medienöffnung 120a. Vorliegend liegt das Federelement 132a bzw. die Blattfeder 137a an einer Unterseite des Ventilelementes 122a an oder ist an der Unterseite des Ventilelementes 122a darin integriert und drückt das Ventilelement 122a in Bewegungsrichtung B1 nach oben. Das erste Federelement 132a umfasst ferner zusätzlich eine Schraubendruckfeder 139, deren ersten Ende in einer ringförmigen Ausnehmung in der Leiterplatte 116 angeordnet ist und deren zweites Ende sich an der Unterseite des Ventilelementes 122a bzw. an der Blattfeder 137a abstützt. Die Schraubendruckfeder 139 unterstützt dabei die Blattfeder 137a bei der Vorspannung des ersten Ventilelementes 122a gegenüber der ersten Medienöffnung 120a, was insbesondere bei permanentem von außerhalb des Gehäuses 112 auf die erste Medienöffnung ausgeübtem Druck vorteilhaft ist. Das erste Federelement 132a bzw. die Blattfeder 137a und die Schraubendruckfeder 139 bewirken somit eine Rückstellkraft bzw. spannen das erste Ventilelement 122a in seine erste Stellung IA vor, wodurch das erste Ventilelement 122a in Richtung der ersten Medienöffnung 120a also in die erste Stellung IA gedrückt wird, sodass es die erste Medienöffnung 120a bei nicht aktivem SMA-Element 124a verschließt.
Bei dem in 6 dargestellten Schaltzustand ist keines der beiden SMA-Elemente 124a, 124b bestromt, das erste Ventilelement 122a befindet sich also in seiner ersten Stellung IA und verschließt die erste Medienöffnung 120a, das zweite Ventilelement 122b befindet sich nun in seiner zweiten Stellung IIB und gibt die zweite Medienöffnung 120b frei. Dadurch kann das Medium bzw. die Luft aus dem Medienspeicher über die dritte Medienöffnung 120c in den Druckraum 114 einströmen und über die zweite Medienöffnung 120b der Atmosphäre zugeführt werden bzw. aus dem Druckraum 114 austreten. Der Medienspeicher, insbesondere ein Luftkissen wird bei einem Schaltzustand des Ventils 110 gemäß 6 somit entlüftet.
Um auch das zweite Ventilelement 122b bei Abschalten des Stromes zuverlässig und schnell in Öffnungsrichtung 140b von der ersten Stellung IB in die zweite Stellung IIB zu bewegen, ist das zweite Ventilelement 122b ebenfalls von einem Federelement, nämlich einem zweiten Federelement 132b bezüglich der zweiten Medienöffnung 120b in Öffnungsrichtung 140b beaufschlagt. Das zweite Federelement 132b ist vorliegend als Blattfeder 137c ausgebildet, die sich wiederum mit einem ersten Endabschnitt 133b an der Leiterplatte 116 abstützt bzw. mittel- oder unmittelbar daran fixiert ist und deren zweiter Endabschnitt 135b das Ventilelement 122b in Öffnungsrichtung 140b - bezogen auf die zweite Medienöffnung 120b beaufschlagt. Die Blattfeder 137c erstreckt sich vorliegend teilweise und zwar mit dem zweiten Endabschnitt 135b in das Ventilelement 122b hinein und bewirkt eine Rückstellkraft bzw. spannt das zweite Ventilelement 122b in seine zweite Stellung IIB vor, wodurch das zweite Ventilelement 122b die zweite Medienöffnung 120b bei nicht aktivem SMA-Element 124b öffnet.
Das Ventil 110 ist somit als 3/3-Wegeventil ausgebildet, weist also drei Öffnungen bzw. Anschlussmöglichkeiten und drei Schaltstellungen, nämlich Belüften und Entlüften beispielsweise des Luftkissens sowie Halten des Druckes in dem Luftkissen, auf.
Um eine geradlinige Bewegung des ersten und des zweiten Ventilelementes 122a, 122b zu gewährleisten, sind diese jeweils in einer Ausnehmung 146a, 146b des Gehäuses 112 bzw. der Dichtplatte 118 und/oder der Leiterplatte 116 zumindest teilweise geführt, vorliegend das erste Ventilelement 122a in einer Ausnehmung 146a des ersten Gehäuseteils 112a und das zweite Ventilelement 122b in einer Ausnehmung 146b, die sowohl in der Leiterplatte 116 als auch in der Dichtplatte 118 ausgebildet ist. Um dies in konstruktiv einfacher Weise zu ermöglichen ohne aufwendige Modifikationen am Gehäuse 112 oder der Leiterplatte 118 und der Dichtplatte 116 vornehmen zu müssen, weisen die Ventilelemente 122a, 122b jeweils zumindest einen der Ausnehmung 146a, 146b zugewandten bzw. teilweise darin gelagerten Endabschnitt mit verringertem Durchmesser auf. Die Ausnehmung 146a liegt dabei der ersten Medienöffnung 120a gegenüber, die Ausnehmung 146b der zweiten Medienöffnung 120b, sodass lediglich eine geradlinige Bewegung der Ventilelemente 122a, 122b in Bewegungsrichtung B1, B2 möglich ist.
In 7 ist das Ventil 110 in einer Draufsicht in Öffnungsrichtung 140a bzw. in Schließrichtung 142b gezeigt, wobei wiederum der erste Gehäuseteil 112a bzw. die obere Gehäuseschale ausgeblendet ist. Das erste SMA-Element 124a erstreckt sich in der Ebene E1, das zweite SMA-Element 124b erstreckt sich in der Ebene E2. Mit anderen Worten: Die jeweiligen Enden 126a, 128a bzw. 126a, 128b sind jeweils an der Leiterplatte 116 fixiert, liegen jeweils auf einer Geraden und schließen somit einen Winkel von 180° zwischen sich ein. Das erste und das zweite SMA-Element 124a, 124b bzw. die beiden Ebenen E1, E2 sind dabei parallel zueinander orientiert. Die Befestigung der Drahtenden 126a, 128a, 126b, 128b der SMA-Elemente 124a, 124b wird auch hier beispielsweise mittels Crimpelementen 144a, 144b bewerkstelligt, welche elektrisch mit der Leiterplatte 116 in Verbindung stehen. Zur Betätigung des jeweiligen SMA-Elementes 124a, 124b wird dieses bestromt, d.h. das jeweilige erste Ende 126a, 126b wird mit dem Pluspol und das jeweilige zweite Ende 128a, 128b wird mit dem Minuspol einer Spannungsquelle verbunden, sodass sich das jeweilige SMA-Element 124a, 124b verkürzt. Das erste SMA-Element 124a wird infolge der Bestromung von seiner ersten Stellung IA (5 und 6) in Bewegungsrichtung B1 bzw. Öffnungsrichtung 140a in seine zweite Stellung IIA (4) bewegt, das zweite SMA-Element 124b wird infolge der Bestromung von seiner zweiten Stellung IIB (6) in Bewegungsrichtung B2 bzw. Schließrichtung 142b in seine erste Stellung IB (4 und 5) bewegt.
Zur fluiddichten Abdichtung der Medienöffnungen weist das erste Ventilelement 122a auf einer der ersten Medienöffnung 120a zugewandten Seite, also auf dessen Oberseite ein Dichtelement 134a auf, welches mit einem die erste Medienöffnung 120a begrenzenden Dichtsitz 136a, der vorliegend von dem ersten Gehäuseteil 112a selbst gebildet ist, zusammenwirkt. Das zweite Ventilelement 122b weist auf einer der zweiten Medienöffnung 120b zugewandten Seite, also auf dessen Unterseite ein Dichtelement 134b auf, welches mit einem die zweite Medienöffnung 120b begrenzenden Dichtsitz 136b zusammenwirkt, welcher als ein die zweite Medienöffnung 120b hintergreifendes Dichtelement 136b ausgebildet ist.
Das erste und das zweite Verbindungselement 122a, 122b weisen jeweils Führungsmittel zur Führung des ersten bzw. zweiten SMA-Elementes 124a, 124b auf, in Form einer Ausnehmung 138a, 138b auf. Die Ausnehmung 138a erstreckt sich ausgehend von einer, beispielsweise kreisförmigen Umfangsfläche des ersten Ventilelementes 122a senkrecht zu der Bewegungsrichtung B1 und entlang der Ebene E1 in das Ventilelement 122a hinein und das erste SMA-Element 124a ist in die Ausnehmung 138a eingelegt bzw. hindurchgeführt. Das SMA-Element 124a ist somit in einem mittleren Abschnitt des Ventilelementes 122a geführt. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass das Dichtelement 134a zum Abdichten der ersten Medienöffnung 120b an der Oberseite des Ventilelementes 122a problemlos angeordnet werden kann ohne auf das SMA-Element 124a achten zu müssen. Die Ausnehmung 138b, die zur Führung des zweiten SMA-Elementes 124b dient, ist an einer Oberseite des Ventilelementes 122b angeordnet und erstreckt sich beispielsweise zwischen zwei Endabschnitten des Ventilelementes 122b, die zur Führung in der Ausnehmung 146b gelagert sind, oder durch das Ventilelement 122b selbst hindurch.
In 8 ist eine Ventilanordnung 200 dargestellt, die mehrere Ventile 10 gemäß der in den 1 bis 3 gezeigten Ausführungsform oder mehrere Ventile 110 gemäß der in den 4 bis 7 dargestellten Ausführungsform umfasst. Vorliegend weist die Ventilanordnung 200 sieben Ventile 10, 110 auf, sodass sieben Medienspeicher, insbesondere ein Fahrzeugsitzkomfortsystem mit sieben Luftkissen, unabhängig voneinander gesteuert werden können. Die den Druckraum 14, 114 eines jeden Ventils 10, 110 jeweils umschließenden Gehäuse 212 bzw. die ersten Gehäuseteile 212a und zweiten Gehäuseteile 212b sowie die Leiterplatten 216 und Dichtplatten 218 sind jeweils einstückig ausgebildet, was die Herstellungskosten und die Montage der Ventilanordnung 200 vereinfacht sowie den Platzbedarf der Ventilanordnung, beispielsweise in einem Fahrzeugsitz verringert. Um dennoch getrennte Druckräume 14, 114 zu erhalten, die eine unabhängige Ansteuerung der einzelnen Ventile 10, 110 bzw. Medienspeicher erlauben, ist der von dem Gehäuseteil 212a umgrenzte Druckraum beispielsweise durch aus der Innenumfangsfläche vorstehende Trennwände in die mehreren Druckräume 14, 114 unterteilt. Im Montagezustand ist das erste Gehäuseteil 212a und das zweite Gehäuseteil 212b beispielsweise mittels Schrauben aneinander fixiert (nicht gezeigt), sodass die Leiterplatte 216 und die Dichtplatte 218 aneinandergepresst sind, um die Druckräume 14, 114 druckdicht zu verschließen. Die ersten Medienöffnungen 20a, 120a sind über einen Verteilerkanal miteinander verbunden, sodass nur ein Anschluss 256 zur Einleitung eines Fluides in den Verteilerkanal notwendig ist, beispielsweise ein zur Einleitung von Luft dienender Pumpenanschluss. Durch Betätigung des jeweiligen Ventilelementes 22a, 122a wird die dem jeweiligen Ventil 10, 110 zugehörige erste Medienöffnung 20a, 120a geöffnet und der jeweilige Druckraum 14, 114 gefüllt. Über die jeweils zugehörige dritte Medienöffnung 20c, 120c wird der jeweilige Medienspeicher über Anschlüsse 260 angeschlossen, sodass dieser befüllt und entleert werden kann. Die zweiten Medienöffnungen 20b, 120b führen an der Unterseite der Ventile 10, 110 aus dem Druckraum 14, 114 heraus (nicht gezeigt). Über Anschlüsse 262, die aus dem Gehäuse 212 der Ventilanordnung herausgeführt werden, wird die Spannungsversorgung der Leiterplatte 218 sichergestellt und somit die zur Betätigung der Ventilelemente 22, 122a, 122b erforderliche Bestromung der SMA-Elemente 124a, 124b gewährleistet.
Bezugszeichenliste

10, 110: Ventil
12, 112, 212: Gehäuse
12a, 112a, 212a: erstes Gehäuseteil
12b, 112b, 212b: zweites Gehäuseteil
14, 114: Druckraum
16, 116, 216: Leiterplatte
18, 118, 218: Dichtplatte
20a, 120a: erste Medienöffnung
20b, 120b: zweite Medienöffnung
20c, 120c: dritte Medienöffnung
22, 122a, 122b: Ventilelement
24, 124a, 124b: drahtförmiges SMA-Element
26, 126a, 126b: erstes Ende eines SMA-Elements
28, 128a, 128b: zweites Ende eines SMA-Elements
30, 130a, 130b: mittlerer Abschnitt eines SMA-Elements
32, 132a, 132b: Federelement
33, 133a, 133b: erster Endabschnitt eines Federelementes
35, 135a, 135b: zweiter Endabschnitt eines Federelementes
34a, 34b, 134a, 134b: Dichtelement
36a, 36b, 136a, 136b: Dichtsitz
37, 137a, 137b: Blattfeder
38, 138a, 138b: Ausnehmung
139: Schraubendruckfeder
40, 140a, 140b: Öffnungsrichtung
42, 142a, 142b: Schließrichtung
44, 144: Crimpverbinder
146a, 146b: Ausnehmung
200: Ventilanordnung
256: Pumpenanschluss
258: Anschlüsse für Medienspeicher
260: Anschlüsse für Leiterplatte
I, IA, IB: erste Stellung des Ventilelementes 22, 122a, 122b
II, IIA, IIB: zweite Stellung des Ventilelementes 22, 122a
B, B1, B2: Bewegungsrichtung der Ventilelemente 22, 122a, 122b
E, E1, E2: Ebene der SMA-Elemente 24, 124a, 124b

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102005060217 [0002]

Claims

Ventil (10, 110) mit einem Gehäuse (12, 112), welches einen Druckraum (14, 114) umschließt und zumindest eine erste Medienöffnung (20a, 120a) aufweist, mit zumindest einem in dem Druckraum (14, 114) angeordneten ersten Ventilelement (22, 122a), welches von einem ersten drahtförmigen SMA-Element (24, 124a) betätigt und entlang einer ersten Bewegungsrichtung (B, B1) zwischen einer ersten Stellung (I, IA), in welcher das erste Ventilelement (22, 122a) die erste Medienöffnung (20a, 120a) verschließt und einer zweiten Stellung (II, IIA), in welcher das erste Ventilelement (22, 122a) die erste Medienöffnung (20a, 120a) freigibt, bewegbar ist, wobei das erste drahtförmige SMA-Element (24, 124a) mit einem ersten Ende (26, 126a) und mit einem zweiten Ende (28, 128a) mit einer Leiterplatte (16, 116) und in einem mittleren Abschnitt (30, 130a) mit dem ersten Ventilelement (22, 122a) derart verbunden ist, dass sich das erste drahtförmige SMA-Element (24, 124a) in einer parallel zu der ersten Bewegungsrichtung (B, B1) orientierten ersten Ebene (E, E1) erstreckt.
Ventil (10, 110) nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse (12) eine zweite Medienöffnung (20b) aufweist, die von dem ersten Ventilelement (22) gesteuert ist, wobei das erste Ventilelement (22) die zweite Medienöffnung (20b) in der ersten Stellung (I) öffnet und der zweiten Stellung (II) verschließt.
Ventil (10, 110) nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse (112) eine zweite Medienöffnung (120b) aufweist, die von einem in dem Druckraum (114) angeordneten zweiten Ventilelement (122b), welches von einem zweiten drahtförmigen SMA-Element (124b) betätigt und entlang einer zweiten Bewegungsrichtung (B2) zwischen einer ersten Stellung (IB), in welcher das zweite Ventilelement (122b) die zweite Medienöffnung (120b) verschließt und einer zweiten Stellung (IIB), in welcher das zweite Ventilelement (122b) die zweite Medienöffnung (120b) freigibt, bewegbar ist, wobei das zweite drahtförmige SMA-Element (124b) mit einem ersten Ende (126b) und mit einem zweiten Ende (128b) elektrisch mit der Leiterplatte (116) und in einem mittleren Abschnitt (130b) mit dem zweiten Ventilelement (122b) derart verbunden ist, dass sich das zweite SMA-Element (124b) in einer parallel zu der zweiten Bewegungsrichtung (B2) orientierten zweiten Ebene (E2) erstreckt.
Ventil (10, 110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste drahtförmige SMA-Element (24, 124a) das erste Ventilelement (22, 122a) bezüglich der ersten Medienöffnung (20a, 120a), die insbesondere in dem ersten Gehäuseteil (12a, 112a) des Gehäuses (12, 112) vorhanden ist, in Öffnungsrichtung (40, 140a) beaufschlagt, und/oder wobei das zweite drahtförmige SMA-Element (124b) das zweite Ventilelement (122b) bezüglich der zweiten Medienöffnung (120b), die insbesondere in der Leiterplatte (16, 116) und/oder einem zweiten Gehäuseteil (12b, 112b) des Gehäuses (12) vorhanden ist, in Schließrichtung (42, 142b) beaufschlagt.
Ventil (10, 110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ventilelement (22, 122a) und/oder das zweite Ventilelement (122b) so gelagert ist, dass es zwischen der ersten Stellung (I, IA, IB) und der zweiten Stellung (II, IIA, IIB) eine translatorische Bewegung ausführt, wobei die erste Bewegungsrichtung (B, B1) des ersten Ventilelementes (22, 122a) und/oder die zweite Bewegungsrichtung (B2) des zweiten Ventilelementes (122b) senkrecht zu der Leiterplatte (16, 116) verlaufen.
Ventil (10, 110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ventilelement (22, 122a) und/oder das zweite Ventilelement (122b) in einer Ausnehmung (146a, 146b) des Gehäuses (112), insbesondere in einer Ausnehmung (146a, 146b) des ersten und/oder des zweiten Gehäuseteils (112a, 112b) und/oder der Leiterplatte (116) und/oder einer Dichtplatte (118) geführt ist.
Ventil (10, 110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit zumindest einem das erste Ventilelement (22, 122a) bezüglich der ersten Medienöffnung (20a, 120a) in Schließrichtung (42, 142a) beaufschlagenden Federelement (32, 132a) und/oder mit zumindest einem das zweite Ventilelement (122b) bezüglich der zweiten Medienöffnung (120b) in Öffnungsrichtung (140b) beaufschlagenden Federelement (132b).
Ventil (10, 110) nach Anspruch 7, wobei das zumindest eine Federelement (32, 132a) eine Blattfeder (37, 137a) und/oder eine Schraubendruckfeder (139) umfasst, die sich an der Leiterplatte (16, 116) und/oder an dem Gehäuse (12, 112) abstützt und das erste Ventilelement (22, 122a) in seine erste Stellung (I, IA) vorspannt und/oder wobei das zumindest eine Federelement (132b) eine Blattfeder (137b) und/oder eine Schraubendruckfeder umfasst, die sich an der Leiterplatte (116) und/oder an dem Gehäuse (112) abstützt und das zweite Ventilelement (122b) in seine zweite Stellung (IB) vorspannt.
Ventil (10, 110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an einer der ersten Medienöffnung (20a, 120a) zugewandten Seite des ersten oder zweiten Ventilelementes (22, 122a, 122b) ein Dichtelement (34a, 134a) angeordnet ist, welches mit der ersten Medienöffnung (20a, 120a), insbesondere mit einem die erste Medienöffnung (20a, 120a) begrenzenden Dichtsitz (36a, 136a) zusammenwirkt und/oder wobei an einer der zweiten Medienöffnung (20b, 120b) zugewandten Seite des ersten oder zweiten Ventilelementes (22, 122a, 122b) ein Dichtelement (34b, 134b) angeordnet ist, welches mit der zweiten Medienöffnung (20b, 120b), insbesondere mit einem die zweite Medienöffnung (20b, 120b) begrenzenden Dichtsitz (36b, 136b) zusammenwirkt.
Ventil (10, 110) nach Anspruch 9, wobei der die erste Medienöffnung (20a, 120a) und/oder die zweite Medienöffnung (20b, 120b) begrenzende Dichtsitz (36a, 36b, 136a, 136b) ein die erste Medienöffnung (20a, 120a) und/oder die zweite Medienöffnung (20b, 120b) vollständig durchgreifendes und/oder hintergreifendes Dichtelement (36a, 36b, 136a, 136b) ist.
Ventil (10, 110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Ventilelement (20, 120a) und/oder das zweite Ventilelement (120b) Führungsmittel zur Führung des ersten drahtförmigen SMA-Elementes (24, 124a) und/oder des zweiten drahtförmigen SMA-Elementes (124b) aufweisen, wobei die Führungsmittel insbesondere eine sich entlang der ersten und/oder zweiten Ebene (E, E1, E2) erstreckende Ausnehmung (38, 138a, 138b) umfassen, in welche das erste drahtförmige SMA-Element (24, 124a) und/oder zweite drahtförmige SMA-Element (124b) eingelegt ist.
Ventil (10, 110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (12, 112) eine dritte Medienöffnung (20c, 120c) aufweist.
Ventil (10, 110) nach Anspruch 12, wobei die erste Medienöffnung (20a, 120a) ein Druckanschluss, die zweite Medienöffnung (20b, 120b) ein Atmosphärenanschluss und die dritte Medienöffnung (20c, 120c) ein Anschluss für einen Medienspeicher, insbesondere für ein Luftkissen, welches Teil eines in einen Fahrzeugsitz integrierten Luftkissensystems ist, ist.
Ventilanordnung (200) umfassend mehrere Ventile (10, 110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die den Druckraum (14, 114) eines Ventils (10, 110) jeweils umschließenden Gehäuse (12, 112, 212) oder ersten Gehäuseteile (12a, 112a, 212a) und/oder zweiten Gehäuseteile (12b, 112b, 212b) und/oder die Leiterplatten (16, 116, 216) insbesondere einstückig ausgebildet sind.