DE202018102798U1

DE202018102798U1 - Aktor für ein pneumatisches Ventil, Ventilelement, Ventilanordnung und Pumpe

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Publication number: DE202018102798U1
Application number: DE202018102798.0U
Authority: DE
Original assignee: Alfmeier Praezision SE
Current assignee: Alfmeier Praezision SE
Priority date: 2018-05-18
Filing date: 2018-05-18
Publication date: 2019-05-22
Anticipated expiration: 2028-05-19

Abstract

Aktor für ein Ventilelement (2) umfassend
- eine Grundplatte (17)
- ein Stellelement (16) mit einem Dichtelement (42) an einem ersten Endabschnitt (16a) des Stellelements (16)
- ein Anschlusselement (15) und
- ein SMA-Element (18), welches U-förmig angeordnet ist oder aus zwei Teilstücken besteht, welche im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind,
wobei das Stellelement (16) mit der Grundplatte (17) zumindest teilweise überlagert ist und damit im Bereich eines zweiten Endabschnitts (16b) des Stellelements (16) verbunden ist,
wobei das Anschlusselement (15) mit zwei Stellen des SMA-Elementes (18) leitend verbunden ist,
wobei das SMA-Element (18) in einem mittleren Abschnitt (18c) mit dem Stellelement (18) im Bereich des ersten Endabschnitts (16a) so verbunden ist, insbesondere klemmend befestigt ist, dass ein Verkürzen des SMA-Elements (18) einen Hub des Dichtelements (42) bewirkt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Aktor für ein pneumatisches Ventil, ein Ventilelement mit einem Ventilgehäuse, welches einen Ventilraum umschließt und zumindest eine Ventilöffnung aufweist. Zur Betätigung eines solchen Ventils ist innerhalb des Ventilraumes ein Stellelement angeordnet, welches zwischen einer Schließstellung zum Verschließen der Ventilöffnung und einer Öffnungsstellung zur Freigabe der Ventilöffnung bewegbar ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Ventilanordnung mit mehreren Ventilelementen und eine Pumpe
Die Bewegung des Stellelementes zwischen der Öffnungs- und der Schließstellung kann mithilfe von Formgedächtnislegierungen (Shape Memory Alloys, SMA), beispielsweise in Form von Drähten, erfolgen. Dabei handelt es sich um Legierungen, die abhängig von ihrer Temperatur in zwei unterschiedlichen Kristallstrukturen existieren können. Bei Raumtemperatur liegt ein martensitisches Gefüge mit einem tetragonal-raumzentrierten Gitter vor, das sich ab einer Umwandlungstemperatur von etwa 100°C in ein austenitisches Gefüge mit einem kubisch-flächenzentriertem Gitter umwandelt. Ein Draht aus einer solchen Formgedächtnislegierung hat daher die Eigenschaft, dass er sich aufgrund der Gitterumwandlung von einer Martensit- in eine Austenitstruktur bei Erwärmung über die Umwandlungstemperatur verkürzt. Um das SMA-Element zu erwärmen, wird dieses üblicherweise mit Strom beaufschlagt, wodurch es sich verkürzt und somit das Stellelement bewegen kann.
Aus DE 10 2005 060 217 ist beispielsweise ein Ventil mit einem einen Druckraum umschließenden Ventilgehäuse bekannt, wobei innerhalb des Druckraumes ein Stößel zum Öffnen und Schließen einer Ventilöffnung angeordnet ist. Der Stößel wird dabei zum Öffnen der Ventilöffnung von einem SMA-Element betätigt, welches elektrisch mit einer innerhalb des Ventilgehäuses angeordneten Leiterplatte verbunden ist, um mit Strom beaufschlagt werden zu können. Das SMA-Element ist innerhalb des Druckraumes angeordnet und daher direkt dem Volumenstrom des Ventils, also der durch die Ventilöffnungen in den Druckraum ein- oder ausströmenden Luft ausgesetzt. Dabei erstreckt sich das SMA-Element beidseitig des Stößels, so dass es eine V-Form aufweist.
Aus der DE 10 2012 222 570 A1 ist ein Ventil mit einem eine Blattfeder umfassendem Stellelement bekannt. Das Stellelement wird mit einem gestreckt ausgestalteten SMA-Element betätigt.
Pumpen für Sitzkomfortsysteme sind beispielsweise der US 2007/023089 oder der US 2016/363230A1 bekannt.
Ein solches Ventil bzw. eine Ventilanordnung kann zum Befüllen von Medienspeichern z. B. Fluidblasen, insbesondere Luftblasen bzw. Luftkissen, im Bereich von Automobilsitzen eingesetzt werden. Die bekannten Ventile sind auf Grund der V-förmigen Anordnung relativ groß.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Aktor für ein Ventil, ein Ventilelement, eine Ventilanordnung sowie eine Pumpe mit einer solchen Ventilanordnung anzugeben, welches hinsichtlich der genannten Nachteile verbessert ist. Insbesondere soll ein Aktor mit einer kleinen Baugröße angegeben werden, der kostengünstig hergestellt werden kann.
Der erfindungsgemäße Aktor für ein Ventilelement umfasst

- eine Grundplatte,
- ein Stellelement mit einem Dichtelement an einem ersten Endabschnitt des Stellelements,
- ein Anschlusselement und
- ein SMA-Element, welches U-förmig angeordnet ist, oder aus zwei Teilstücken besteht, welche im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind, wobei das Stellelement mit der Grundplatte zumindest teilweise überlagert ist und damit im Bereich eines zweiten Endabschnitts des Stellelements verbunden ist,

Das SMA-Element ist ein Band- oder Draht förmiges Element aus einer Formgedächtnis-Legierung. Das SMA-Element kann somit entweder U-förmig mit einem U-Bogen sein oder aus zwei Teilstücken bestehen, die im Wesentlichen einer U-Form ohne U-Bogen entsprechen. Im letzteren Fall ist unter dem mittleren Abschnitt ein dritter und vierter Endabschnitt zu verstehen, der bei einer U-Form mit dem U-Bogen verbunden wäre.
Zur Befestigung des SMA-Elementes können insbesondere im ersten Abschnitt des Stellelementes Vorsprünge vorgesehen sein, um die sich das SMA-Element erstreckt, bzw. an denen der dritte und vierte Endabschnitt befestigt ist.
Der erfindungsgemäße Aktor für ein Ventilelementweist eine geringe Baugröße auf. Der Aktor kann modular als Baueinheit in ein Ventilelementeingesetzt werden. Damit reduzieren sich die Herstellungskosten für ein entsprechendes Ventilelementerheblich. Ein durch das Verkürzen des SMA-Elementes bewirkter Hub des Dichtelements bringt des Aktor in eine Öffnungsstellung. Wenn sich der SMA-Element wieder verlängert bewegt sich das Dichtelement wieder in eine Schließstellung.
In einer Ausgestaltung ist das Stellelement stufenförmig, vorzugsweise als Stanzbiegeteil, ausgestaltet. Durch eine stufenförmige Ausgestaltung kann die Baugröße des Aktors reduziert werden. Eine Ausgestaltung als Stanzbiegeteil reduziert die Anzahl der benötigten Einzelteile. Das Stellelement ist einfach und kostengünstig herzustellen. Alternativ oder zusätzlich kann die Grundplatte einen Anschlag für das Stellelement bilden. Damit ist die Bewegung des Stellelements nach unten begrenzt. Der Anschlag auf der Grundplatte ist insbesondere bei der Montage der Aktorbaueinheit in einem Ventilelementvorteilhaft, da sich so die Anordnung des Dichtelements auf einer Ventilöffnung vereinfacht.
In einer weiteren Ausgestaltung weist das Stellelement, vorzugsweise im ersten Abschnitt, ein Durchloch auf, und erstreckt sich das Dichtelement durch das Durchloch. Zweckmäßigerweise ist das Dichtelement formschlüssig in dem Durchloch befestigt. Das Dichtelement ist insbesondere elastisch ausgestaltet.
In einer Ausgestaltung umfasst das Anschlusselement eine Leiterplatte oder eine Platine oder mit einer Kunststoffplatte verbundene Leiterbahnen oder ein Stanzgitter. In einer ersten Alternative ist das SMA-Element in dem mittleren Abschnitt über das Stellelement, welches leitend ausgebildet ist, mit dem Anschlusselement als erstem Kontakt verbunden und ersten und zweiten Ende des SMA-Elementes mit einem zweiten Kontakt des Anschlusselements leitend verbunden. Weiterhin können SMA-Elemente benachbarter Aktoren als ein einstückiges SMA-Element ausgeführt sein. In dieser Ausgestaltung kann ein durchgehender Massekontakt vorhanden sein, der z.B. auch mit einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten Aktoren verbunden ist. In einer zweiten Alternative ist das Stellelement nicht-leitend mit dem SMA-Element verbunden und jedes aus erstem und zweitem Ende des SMA-Elementes mit je einem aus ersten und zweitem Kontakt leitend verbunden. In dieser Ausgestaltung kann das Stellelement aus einem nicht-leitenden Material hergestellt sein. Bei einer Anordnung von mehreren Aktoren nebeneinander ist es möglich, dass jeweils zwei SMA-Elementenden benachbarter Aktoren sich einen Kontakt teilen.
Zweckmäßigerweise umfasst die Grundplatte Verbinder, insbesondere Einpressstifte, Lötcrimpe oder Klammern zum Fixieren der Leiterplatte. Somit kann eine Leiterplatte einfach auf der Grundplatte befestigt werden. Vorzugsweise sind die Leiterplatte und die Grundplatte auf gegenüberliegenden Seiten des Stellelements angeordnet.
In Ausgestaltung weist das Stellelement im ersten Endabschnitt eine sich senkrecht zum Stellelement erstreckende Seitenwand auf, die das SMA-Element gegen eine Luftströmung abschirmt. Die Seitenwand ist insbesondere im ersten Abschnitt des Stellelementes zumindest abschnittsweise umlaufend angeordnet.
In einer weiteren Ausgestaltung ist das SMA-Element an einem vom ersten Endabschnitt des Stellelements abgewandten Bereich an der Leiterplatte befestigt, insbesondere durch Crimpung befestigt, wobei der SMA-Element vorzugsweise vor der Befestigung umgelenkt wird. In dieser Ausgestaltung wird durch die Umlenkung des SMA-Elementes die Zugkraft auf die Befestigung reduziert. Des Weiteren kann eine Baugröße weiter reduziert werden. Zur Umlenkung kann eine gerundete Oberfläche vorgesehen sein, so dass die SMA-Elemente nicht durch eine Biegestelle übermäßig belastet werden.
Das Stellelement kann vorzugsweise als Biegefeder ausgestaltet sein, welche drehfest mit der Grundplatte verbunden ist oder alternativ kann das Stellelement ein Hebelelement aus einem biegefesten Material sein, welches schwenkbar mit der Grundplatte verbunden ist.
In Ausgestaltung des Stellelements als Biegefeder weist die Biegefeder an dem ersten Endabschnitt einen biegefesten Bereich und einen mittleren elastischen Bereich aufweist, wobei der elastische Bereich vorzugsweise zumindest teilweise zwischen Leiterplatte und Grundplatte angeordnet ist und/oder der elastische Bereich vorgespannt ist.
In Ausgestaltung des Stellelements als Hebelelement wird das Hebelelement zweckmäßigerweise mit einer Federkraft zurückgestellt, wobei vorzugsweise die Federkraft durch eine Blattfeder oder Schraubenfeder, die gegen die Leiterplatte oder das Ventilgehäuse wirkt, erzeugt wird.
Das erfindungsgemäße Ventilelementmit einem Ventilgehäuse, insbesondere mit einem im Ventilgehäuse aufgenommenen Zwischengehäuse, welches einen Ventilraum umschließt, mit zumindest einer ersten und einer zweiten Öffnung umfasst zumindest einen Aktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eine aus erster und zweiter Öffnung mit dem Dichtelement geöffnet und geschlossen werden kann. Die erste und/oder zweite Öffnung stellt eine Ventilöffnung dar.
Die erfindungsgemäße Ventilanordnung umfasst zumindest zwei erfindungsgemäß ausgebildete Ventilelemente, wobei die den Ventilraum eines Ventilelements jeweils umschließenden Ventilgehäuse vorzugsweise einstückig ausgebildet sind.
In Ausgestaltung weist zumindest ein erster Teil der zumindest zwei Ventilelemente einen gemeinsamen Druckanschluss auf, der jeweils in den Ventilraum mündet oder jeweils mit dem Ventilraum über zumindest einen Luftkanal verbunden ist, und/oder wobei zumindest ein zweiter Teil der mehreren Ventilelemente eine gemeinsame Öffnung zum Verbinden mit der Atmosphäre aufweist.
In weiterer Ausgestaltung weisen die zumindest zwei Ventilelemente einen gemeinsamen Druckanschluss auf, der jeweils in den Ventilraum mündet oder jeweils mit dem Ventilraum verbunden ist und wobei jedes Ventilelementeine separate Öffnung zum Verbinden mit der Atmosphäre aufweist.
Zweckmäßigerweise ist der zumindest eine Luftkanal von dem Zwischengehäuse gebildet.
Vorzugsweise weisen die zumindest zwei Ventilelemente eine gemeinsame Leiterplatte auf.
In Ausgestaltung ist zumindest ein Teil der Ventilelemente mit einem gemeinsamen SMA-Element verbunden, wobei das SMA-Element bei jedem der Ventilelemente U-Förmig angeordnet ist, und/oder wobei mehrere Ventilelemente zumindest einen gemeinsamen zweiten Kontakt aufweisen.
Die erfindungsgemäße Pumpe für eine Sitzkomfortfunktion weist ein Ventil, insbesondere eine Ventilanordnung mit einer der oben ausgeführten Ausgestaltungen auf. Das Ventilelement ist zweckmäßigerweise ein Ventil mit mehreren Aktoren.
Zweckmäßigerweise ist die Pumpe in einem Gehäuse aufgenommen, welches fest mit einem Ventilgehäuse verbunden ist, wobei ein Deckel des Ventilgehäuses elektrische und pneumatische Anschlüsse aufweist, wobei in dem Gehäuse eine Leiterplatte mit montierten Aktorbaueinheiten aufgenommen ist.
In Ausgestaltung weist die Pumpe zwei Befüllventilelemente und ein Entlüftungsventilelement auf, wobei die Pumpe insbesondere zum Befüllen von Seitenhaltblasen eines Fahrzeugsitzes geeignet ist.
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:

1A eine Schnittdarstellung eines Aktors gemäß einer ersten Ausgestaltung in Schließstellung,
1B eine Schnittdarstellung eines Aktors gemäß einer ersten Ausgestaltung in Öffnungsstellung,
2A eine Schnittdarstellung eines Aktors gemäß einer zweiten Ausgestaltung,
2B eine Schnittdarstellung eines Aktors gemäß einer dritten Ausgestaltung,
3 eine Schnittdarstellung eines Aktors gemäß einer vierten Ausgestaltung,
4 Stellelement mit Grundplatte in einer fünften Ausgestaltung,
5 Stellelement in einer sechsten Ausgestaltung,
6 zwei Aktoren mit einer gemeinsamen Leiterplatte,
7 Ventilelement der ersten Ausgestaltung mit einem Aktor zum Befüllen einer Seitenhaltblase,
8 Ventilelement der zweiten Ausgestaltung mit einem Aktor zum Entlüften einer Seitenhaltblase,
9 Pumpe für Seitenhaltblasen

1A und 1B zeigen eine Schnittdarstellung eines Aktors nach einer ersten Ausgestaltung. Der Aktor umfasst ein Stellelement 16, welches auf einer Grundplatte 17 angeordnet und mit dieser verbunden ist. Das Stellelement 16 ist an einem zweiten Endabschnitt 16b flächig mit der Grundplatte 17 verbunden.
Das Stellelement 16 weist einen ersten Endabschnitt 16a und den zweiten Endabschnitt 16b auf. Zwischen den beiden Endabschnitten 16a und 16b erstreckt sich ein mittlerer Abschnitt des Stellelements 16c, in welchem das Stellelement 16 stufenförmig gebogen ist und welcher einen elastischen Abschnitt 16d umfasst. Der elastische Abschnitt 16d ist oberhalb der Grundplatte 17 angeordnet. Der elastische Abschnitt 16d und die Grundplatte 17 sind allerdings so zueinander angeordnet, dass sich der elastische Abschnitt 16d biegen kann. Eine Biegung des elastischen Abschnitts 16d wird durch einen Anschlag des Stellelements 16 in einem Anschlagsbereich des Stellelements 16f begrenzt. Durch Biegen des elastischen Abschnitt 16d und Montage auf der Grundplatte 17 kann insbesondere eine Vorspannung erzielt werden.
Im ersten Endabschnitt des Stellelements 16a ist ein Dichtelement 42 zum Schließen und Freigeben einer Ventilöffnung 14 angeordnet. Der erste Endabschnitt des Stellelements 16a weist dazu ein Durchloch 19, z.B. eine Bohrung, auf, in der das Dichtelement 42 formschlüssig angeordnet ist.
Der erste Endabschnitt des Stellelements 16a weist weiterhin Seitenwände 16e auf, welche sich abschnittsweise umlaufend senkrecht von dem ersten Endabschnitt des Stellelements 16a erstrecken.
Die Grundplatte 17 weist Verbinder 17a zum Verbinden einer Leiterplatte 22 auf. Die Leiterpatte 22 wird mit den Verbindern 17a auf einer gegenüberliegenden Seite des Stellelements 16 angeordnet. Die Verbinder 17a sind hier als Einpresspinne ausgestaltet. Damit zeigt eine Oberseite der Leiterplatte 22a zum SMA-Element 18 während eine Unterseite der Leiterplatte 22b zur Grundplatte 17 ausgerichtet ist.
An einer vom ersten Endabschnitt des Stellelements 16a abgewandten Seite der Leiterplatte, der Rückseite 22c der Leiterplatte, ist eine Klammer angeordnet, die einen Crimpverbinder 44 umfasst. Der Crimpverbinder 44 weist eine Aufnahme 46 auf. Mittels zweier parallel nebeneinander angeordneter Crimpverbinder 44 wird ein SMA-Element 18 an einem ersten Ende 18a und einem zweiten Ende 18b gehalten. Das SMA-Element 18 erstreckt sich von dem Crimpverbinder 44 U-förmig zum ersten Endabschnitt 16a des Stellelements 16. Das SMA-Element 18 ist mit einem mittleren Abschnitt des SMA-Elements 18c mit dem ersten Endabschnitt 16a so verbunden, dass eine Verkürzung des SMA-Elements 18 einen Hub des Stellelements 16 von einer Schließstellung, vgl. 1A in eine Öffnungsstellung 1B bewirkt.
Zur elektrischen Kontaktierung ist das SMA-Element 18 in der gezeigten Ausführungsform mit dem Anschlusselement 15 verbunden, wobei das Anschlusselement 15 einem Bereich des Crimpverbinders und ggf. Vorsprünge des Stellelements 16g umfasst.
2A zeigt eine Schnittdarstellung eines Aktors in einer zweiten Ausgestaltung. Das Stellelement 16 ist in dieser Ausgestaltung starr ausgeführt. Die Grundplatte 17 und das Stellelement 16 sind an einem zweiten Endabschnitt 16b des Stellelements über eine Scharnier 23a miteinander verbunden. Die Position des Scharniers 23a auf der Grundplatte 17 kann unter oder benachbart zur Leiterplatte 22 angeordnet sein. Wenn die Position des Scharniers 23a benachbart zur Leiterplatte 22 ist, weist das Stellelement 16 zweckmäßigerweise nur einen Winkel auf. Bei dem Scharnier 23a kann es sich zum Beispiel um ein Filmscharnier handeln. Zum Rückstellen des Stellelements in eine Schließstellung ist ein Rückstellelement 20 in der gezeigten Ausführungsform als Blattfeder vorgesehen, wobei die Blattfeder gegen eine Unterseite 22b der Leiterplatte drückt. Das Rückstellelement 20 kann einstückig mit dem Stellelement 16 ausgeführt sein. In dieser Ausgestaltung ist das SMA-Element 18 zweckmäßigerweise mit einem ersten Ende 18a mit einem ersten Kontakt im Bereich des Crimpverbinders 44 und mit einem zweiten Ende 18b mit einem zweiten Kontakt im Bereich des Crimpverbinders 44 leitend verbunden.
2B zeigt eine dritte Ausgestaltung des Aktors. In der dritten Ausgestaltung ist das Rückstellelement 20 durch ein Rückstellelement 21 ersetzt. Das Rückstellelement 21 ist als Spiralfeder ausgestaltet, die zweckmäßigerweise gegen eine Ventilgehäusewand wirkt. Alternative Positionen oder Federausgestaltungen sind zum Rückstellen des Stellelements möglich.
3 zeigt eine Schnittdarstellung eines Aktors in einer vierten Ausgestaltung. Die vierte Ausgestaltung unterscheidet sich von der zweiten Ausgestaltung darin, dass das Stellelement 16 in einem zweiten Endabschnitt 16b mit der Grundplatte über ein Lager 23b verbunden ist. Das Lager 23b kann insbesondere als Winkel oder Kerbe ausgestaltet sein, in der der zweite Endabschnitt 16b des Stellelements aufgenommen wird, wobei wie in der zweiten Ausgestaltung die Länge des zweiten Endabschnitts des Stellelements und somit die Position des Lagers 23b entlang der Grundplatte 17 verschieden ausgestaltet sein kann. In der vierten Ausgestaltung ist entweder ein Rückstellelement 20 oder ein Rückstellelement 21 vorgesehen.
4 zeigt eine Ansicht des Stellelements 16 mit einer Grundplatte 17 in einer fünften Ausführungsform. Das Stellelement 16 ist ein Stanzbiegeteil, welches stufenförmig ausgestaltet ist. Die Grundplatte 17 weist Verbinder 17a in Form von Einpresspinnen auf. Des Weiteren weist die Grundplatte 17 auch eine Klemmvorrichtung zum klemmenden Halten des Stellelementes 16 auf.
Das Stellelement 16 weist einen zweiten Endabschnitt 16b auf, der mit der Klemmvorrichtung 17b der Grundplatte 17 klemmend verbunden ist. An den zweiten Endabschnitt 16b schließt sich ein elastischer Bereich 16d an. Der elastische Bereich 16d überlagert die Grundplatte 17 und weist in einem vom zweiten Endabschnitt 16b abgewandten Bereich den Anschlagsbereich 16f auf. Der Anschlagsbereich 16f ist an einer ersten Kante des Stellelements 16 angeordnet. Der mittlere Bereich des Stellelements 16c kann eine Versteifungsrippe in einem zentralen Bereich umfassen.
Im ersten Endabschnitt des Stellelements 16a ist das Dichtelement 42 angeordnet. Abschnittsweise umlaufend um den ersten Endabschnitt des Stellelements 16a sind Seitenwände 16e des Stellelements 16 angeordnet. Die Seitenwände 16e des Stellelements sind einstückig mit dem Stellelement 16 ausgeführt und erstrecken sich senkrecht von dem ersten Endabschnitt des Stellelements 16a.
Weiterhin ist das Stellelement 16 im ersten Endabschnitt des Stellelements 16a mit Vorsprüngen 16g versehen, um die ein mittlerer Abschnitt des SMA-Element 18c (nicht dargestellt) gespannt wird, bzw. an denen ein dritter und vierter Endabschnitt des SMA-Elements befestigt wird.
5 zeigt eine sechste Ausgestaltung des Stellelements 16. Das Stellelement 16 weist in Abwandlung zur fünften Ausgestaltung auch im mittleren Abschnitt des Stellelements 16c Seitenwände 16e auf, die zur Versteifung des Stellelements 16 im mittleren Abschnitt des Stellelements 16c angeordnet sind.
Des Weiteren ist der zweite Endabschnitt 16b des Stellelements 16b U-förmig umgebogen und weist eine Klemmvorrichtung 16h zur Aufnahme einer Leiterplatte 22 auf.
6 zeigt eine Anordnung zweier Stellelemente 16 auf einer gemeinsamen Grundplatte 17 mit einer gemeinsamen Leiterplatte 22. Die Leiterplatte ist mit Verbindern 17a auf der Grundplatte 17 befestigt. In der gezeigten Ausführungsform sind erstes und zweites Ende des SMA-Elements 18a, 18b in einer gemeinsamen Aufnahme 46 eines Crimpverbinders 44 aufgenommen. Erstes und zweites Ende der SMA-Elemente 18a, 18b sind über eine gerundete Oberfläche des Crimpverbinders 44 zur Aufnahme 46 um ca. 90° umgebogen.
7 zeigt ein Ventilelement 2 mit einem Aktor der ersten Ausgestaltung zum Befüllen einer Seitenhaltblase. Das Ventilelement 2 umfasst ein Gehäuse 4 mit einem Gehäusedeckel 6 und einem Gehäuseboden 8. In dem Gehäuse ist ein Aktor mit einem Stellelement 16 und einer Grundplatte 17 aufgenommen. Das Stellelement 16 umfasst ein Dichtelement 42 mit dem eine Ventilöffnung 14 geöffnet und geschlossen werden kann. Mit der Ventilöffnung 14 ist ein Verbraucheranschluss 30 fluidverbunden. Der Verbraucheranschluss 30 verjüngt sich zweckmäßigerweise in einem Endabschnitt.
8 zeigt ein Ventilelement mit einem Aktor der zweiten Ausgestaltung zum Entlüften einer Seitenhaltblase. Das Ventilelement zum Entlüften ist im Wesentlichen gleich ausgestaltet, wie das in 7 dargestellte Ventilelement zum Befüllen einer Seitenblase. Statt dem Verbraucheranschluss 30 ist es mit einer Öffnung 32 zur Atmosphäre verbunden. Zwischen der Ventilöffnung 14 und der Öffnung 32 kann eine Vorrichtung zur Schalldämpfung, insbesondere ein Schaum angeordnet sein.
Die in 7 und 8 gezeigten Ventilelemente zum Befüllen und Entlüften einer Seitenhaltblase eines Sitzkomfortsystems sind beispielsweise mit einer Pumpenvorrichtung wie in 9 aufgenommen. 9 zeigt eine Explosionszeichnung einer solchen Pumpenvorrichtung. Die Pumpenvorrichtung umfasst eine Pumpe 200 mit einem Gehäuse und einem Druckluftausgang 202, welcher an einen Gehäuseboden 110 eines Ventilgehäuses angeschlossen wird. Das Ventilgehäuse ist über den Gehäuseboden 110 mit einem Druckanschluss 170 mit dem Druckluftausgang 202 fluidverbunden.
In dem Ventilgehäuse ist ein Zwischengehäuse 110 aufgenommen, welches die Leiterplatte 122 und drei Stellelemente 116 umfasst. Von dem Zwischengehäuse 110 erstrecken sich Steckverbinder 168 durch den Gehäusedeckel 106. Der Gehäusedeckel 106 umfasst zwei Verbraucheranschlüsse 130 und einen Entlüftungsbereich 184. Der Entlüftungsbereich 184 kann mit Dämpfungsschaum 174 (nicht dargestellt) versehen sein. Das mittlere Stellelement 116 gehört zu einem Entlüftungsventilelement 180, wie in 8 dargestellt, und die beiden äußeren Stellelemente 116 gehören je zu einem Befüllventil, wie in 7 dargestellt.
Zum Befüllen der Seitenhalteblasen wird Luft durch die Pumpe in das Ventilgehäuse eingeleitet und die beiden Befüllventilelemente werden gleichzeitig geöffnet. Zum Entlüften der Seiten werden beide Seitenhalteblasen und das Entlüftungsventilelement gleichzeitig geöffnet, so dass Luft aus den Seitenhalteblasen durch die Befüllventilelemente zurück in das Ventilgehäuse strömen kann und dann durch das Entlüftungsventilelement in die Atmosphäre entlassen wird.
Bezugszeichenliste

2: Ventil
4: Ventilgehäuse
6: Gehäusedeckel
8: Zwischengehäuse
10: Gehäuseboden
12: Ventilraum
14: Ventilöffnung
15: Anschlusselement
16: Stellelement
16a: erster Endabschnitt des Stellelementes
16b: zweiter Endabschnitt des Stellelementes
16c: mittlerer Abschnitt des Stellelements
16d: elastischer Abschnitt des Stellelements
16e: Seitenwände des Stellelements
16f: Anschlagsbereich des Stellelements
16g: Vorsprung
16h: Klemmvorrichtung
17: Grundplatte
17a: Verbinder
17b: Klemmvorrichtung
18: SMA-Element
18a: erstes Ende des SMA-Elementes
18b: zweites Ende des SMA-Elementes
18c: mittlerer Abschnitt des SMA-Elementes
19: Durchloch
20: erstes Rückstellelement
21: zweites Rückstellelement
22: Leiterplatte
22a: Oberseite der Leiterplatte
22b: Unterseite der Leiterplatte
22c: Rückseite der Leiterplatte
23a: Scharnier
23b: Lager
28: Trennwand
30, 130: Verbraucheranschluss
30a, 30b: Endabschnitte des Verbraucheranschlusses
32: Öffnung
42: Dichtelement
44: Crimpverbinder
46: Aufnahme des Crimpverbinders
100: Ventilanordnung
106: Gehäusedeckel
108: Zwischengehäuse
110: Gehäuseboden
116: Stellelemente
122: Leiterplatte
168: Steckverbinder
170: Druckanschluss
174: Dämpfungsschaum
182: Druckbereich
184: Entlüftungsbereich
200: Pumpe
202: Druckluftausgang

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005060217 [0003]
DE 102012222570 A1 [0004]
US 2007023089 [0005]
US 2016363230 A1 [0005]

Claims

Aktor für ein Ventilelement (2) umfassend - eine Grundplatte (17) - ein Stellelement (16) mit einem Dichtelement (42) an einem ersten Endabschnitt (16a) des Stellelements (16) - ein Anschlusselement (15) und - ein SMA-Element (18), welches U-förmig angeordnet ist oder aus zwei Teilstücken besteht, welche im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind, wobei das Stellelement (16) mit der Grundplatte (17) zumindest teilweise überlagert ist und damit im Bereich eines zweiten Endabschnitts (16b) des Stellelements (16) verbunden ist, wobei das Anschlusselement (15) mit zwei Stellen des SMA-Elementes (18) leitend verbunden ist, wobei das SMA-Element (18) in einem mittleren Abschnitt (18c) mit dem Stellelement (18) im Bereich des ersten Endabschnitts (16a) so verbunden ist, insbesondere klemmend befestigt ist, dass ein Verkürzen des SMA-Elements (18) einen Hub des Dichtelements (42) bewirkt.
Aktor nach Anspruch 1, wobei das Stellelement (16), vorzugsweise als Stanzbiegeteil, stufenförmig ausgestaltet ist, und/oder wobei die Grundplatte (17) einen Anschlag für das Stellelement (16) bildet.
Aktor nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Stellelement (16), vorzugsweise im ersten Endabschnitt (16a), ein Durchloch aufweist, und sich das Dichtelement (42) durch das Durchloch erstreckt, insbesondere formschlüssig darin befestigt ist.
Aktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Anschlusselement (15) eine Leiterplatte (22) oder eine Platine oder mit einer Kunststoffplatte verbundene Leiterbahnen oder ein Stanzgitter umfasst, wobei in einer ersten Alternative das SMA-Element (18) in dem mittleren Abschnitt (18c) über das Stellelement (16), welches leitend ausgebildet ist, mit dem Anschlusselement (15) als erstem Kontakt verbunden ist und am ersten (18a) und zweiten Ende (18b) des SMA-Elementes (18) mit einem zweiten Kontakt des Anschlusselements (15) leitend verbunden ist, oder wobei in einer zweiten Alternative das Stellelement (16) nicht leitend mit dem SMA-Element (18) verbunden ist und jeder aus erstem und zweitem Ende (18a, 18b) des SMA-Elementes (18) mit je einem aus ersten und zweitem Kontakt leitend verbunden ist.
Aktor nach Anspruch 4, wobei die Grundplatte (17) Verbinder (17a), insbesondere Einpressstifte, Lötcrimpe oder Klammern, zum Fixieren der Leiterplatte umfasst.
Aktor nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei die Leiterplatte (22) und die Grundplatte (17) auf gegenüberliegenden Seiten des Stellelements (16) angeordnet sind.
Aktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Stellelement (16) im ersten Endabschnitt (16a) eine sich senkrecht zum Stellelement (16) erstreckende Seitenwand (16e) aufweist, die das SMA-Element (18) gegen eine Luftströmung abschirmt.
Aktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das SMA-Element (18) an einem vom ersten Ende des Stellelements (16) abgewandten Bereich (22c) an der Leiterplatte (22) befestigt, insbesondere durch Crimpung befestigt ist, wobei das SMA-Element (18) vorzugsweise vor der Befestigung umgelenkt wird.
Aktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Stellelement (16) als Biegefeder ausgestaltet ist, welche drehfest mit der Grundplatte (17) verbunden ist oder das Stellelement (16) ein Hebelelement aus einem biegefesten Material ist, welches schwenkbar mit der Grundplatte (17) verbunden ist.
Aktor nach Anspruch 9, wobei die Biegefeder an dem ersten Ende einen biegefesten Bereich und einen mittleren elastischen Bereich (16d) aufweist, wobei der elastische Bereich (16d) vorzugsweise zumindest teilweise zwischen Leiterplatte (22) und Grundplatte (17) angeordnet ist und/oder der elastische Bereich vorgespannt ist.
Aktor nach Anspruch 9, wobei das Hebelelement mit einer Federkraft zurückgestellt wird, wobei vorzugsweise die Federkraft durch ein Rückstellelement (20, 21), insbesondere eine Blattfeder oder Schraubenfeder, die gegen die Leiterplatte (22) oder ein Ventilgehäuse (4) wirkt, erzeugt wird.
Ventilelement (2) mit einem Ventilgehäuse (4), insbesondere mit einem im Ventilgehäuse (4) aufgenommenen Zwischengehäuse, welches einen Ventilraum (12) umschließt, mit zumindest einer ersten und einer zweiten Öffnung umfassend zumindest einen Aktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eine aus erster und zweiter Öffnung als Ventilöffnung (14) mit dem Dichtelement (42) geöffnet und geschlossen werden kann.
Ventilanordnung (100) mit zumindest zwei nach Anspruch 12 ausgebildeten Ventilelementen, wobei die den Ventilraum (12) eines Ventilelements (2) jeweils umschließenden Ventilgehäuse (4) vorzugsweise einstückig ausgebildet sind.
Ventilanordnung (100) nach Anspruch 13, wobei zumindest ein erster Teil der zumindest zwei Ventilelemente (2) einen gemeinsamen Druckanschluss (170) aufweist, der jeweils in den Ventilraum (12) mündet oder jeweils mit dem Ventilraum (12) über zumindest einen Luftkanal (176) verbunden ist, und/oder wobei zumindest ein zweiter Teil der mehreren Ventilelemente (2) eine gemeinsame Öffnung zum Verbinden mit der Atmosphäre aufweist.
Ventilanordnung (100) nach Anspruch 14, wobei die zumindest zwei Ventilelemente (2) einen gemeinsamen Druckanschluss (170) aufweisen, der jeweils in den Ventilraum (12) mündet oder jeweils mit dem Ventilraum (12) verbunden ist und wobei jedes Ventilelement (2) eine separate Öffnung (32) zum Verbinden mit der Atmosphäre aufweist.
Ventilanordnung (100) nach einem der Ansprüche 14 oder 15, wobei der zumindest eine Luftkanal (176) von dem Zwischengehäuse (108) gebildet ist.
Ventilanordnung (100) nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei die zumindest zwei Ventilelemente (2) eine gemeinsame Leiterplatte (122) aufweisen.
Ventilanordnung (100) nach einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei zumindest ein Teil der Ventilelemente (2) mit einem gemeinsamen SMA-Element (18) verbunden ist, wobei das SMA-Element (18) bei jedem der Ventilelemente U-Förmig angeordnet ist, und/oder wobei mehrere Ventilelemente (2) zumindest einen gemeinsamen zweiten Kontakt aufweisen.
Pumpenvorrichtung für eine Sitzkomfortfunktion mit einem Ventilelement nach Anspruch 12, insbesondere einer Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 18 und einer Pumpe (200).
Pumpenvorrichtung nach Anspruch 19, wobei die Pumpe in einem Gehäuse aufgenommen ist, welches fest mit einem Ventilgehäuse verbunden ist, wobei ein Gehäusedeckel (106) des Ventilgehäuses elektrische und pneumatische Anschlüsse aufweist, wobei in dem Gehäuse eine Leiterplatte (122) mit montierten Aktorbaueinheiten aufgenommen ist.
Pumpenvorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, wobei die Pumpenvorrichtung zwei Befüllventilelemente und ein Entlüftungsventilelement aufweist, wobei die Pumpenvorrichtung, insbesondere zum Befüllen von Seitenhaltblasen eines Fahrzeugsitzes geeignet ist.