[发明专利]用于控制到车辆座椅内空气单元的加压空气供给的SMA阀

说明书

技术领域

本发明涉及用于控制向车辆座椅内空气单元的加压空气供给的SMA阀，包括：阀壳体；阀元件，可移动地相对于壳体内的安装板在关闭位置与打开位置之间可移动地悬置，在关闭位置阀元件密封临靠阀座，建立阀的关闭状态，在打开位置，阀元件远离阀座移动，对应于阀的打开状态；弹簧元件，适于在阀元件上施加偏置力将所述阀元件推压到关闭位置；SMA线，在安装板与阀元件之间延伸，并布置成使得SMA线在超过其阈值温度时的缩短在阀元件上施加力，该力抵抗弹簧元件的偏置力将阀元件拉离关闭位置；导体，布置在阀元件上与SMA线接触并布置成使得其与安装板上的传导表面接触以在阀元件到达其打开位置时闭合电路；控制单元，布置成向SMA线供给电源以打开阀并探测电路的闭合，并布置成在探测电路闭合时减少到SMA线的电源供给。

背景技术

机动车辆的驾驶员和乘客尤其在驾驶长距离时，通常经受由于就座于车辆座椅内时长期的静态姿势造成的不适。这不仅感到不舒服且造成例如背痛，而且还导致健康的永久性伤害，特别是对于职业司机，如出租车、卡车和公交车司机。为了提供补救，汽车工业从某时提供具有可调节腰部空气支承和靠垫的车辆座椅以及基于气动致动的靠背座椅内的一体式按摩系统。座椅内的腰部支承和靠垫通过向空气单元供给加压空气而充胀空气单元来调节。一旦腰部支承和靠垫达到其所需充胀状态，则加压空气供给停止且空气单元关闭。在按摩系统中，座椅靠背内各系列的空气单元顺次充胀和放泄以提供按摩效果。

在车辆座椅的按摩系统中，有每个空气单元上游的可控阀以允许单独控制每个单元的充胀/放泄，以及控制通气的其它阀。由于按摩系统中各空气单元的数量是相当多的，所以阀的数量也相应地大。类似地，在具有可调节腰部支承和靠垫的车辆座椅中，存在阀来打开空气单元以进行充胀，并在所需充胀状态关闭空气单元。

电磁阀技术上非常适合用作车辆座椅的按摩系统和腰部支承和靠垫系统中的可控阀，但这些阀相对昂贵、体积大且重，且因此对于诸如在例如按摩系统中采用大量阀的安全座椅的应用中并非较佳的。

另一类型的可控阀是所谓的SMA阀，其中SMA代表“形状记忆合金”。SMA阀包括壳体、作为阀元件的柱塞、将柱塞推压到阀座内关闭位置的弹簧、以及能够作用在柱塞上的致动器，使得致动器在启动时在柱塞上施加力，将柱塞远离阀座移动到打开位置并只要致动器保持启动就将其保持在该位置。在该情况下，致动齐包括形状记忆合金制成的金属线。这种形状记忆合金在阈值温度下改变其微观结构，使得SMA线在超过阈值温度时缩短。具体来说，SMA材料在室温下处于具有马氏体特性的金属状态，而该结构在约80℃的阈值温度下转变成奥氏体结构。由于该转变，SMA线缩短，其中该缩短提供作用在柱塞上的力以将其移动到打开位置。SMA阀的致动通过向SMA线选择性地供给电流以将其加热到阈值温度并将其保持在该温度所需的启动循环，此后终止到SMA线的电源供应以使SMA线冷却到阈值温度以下。

SMA阀对于诸如车辆座椅中按摩系统和腰部支承和靠垫的应用具有某些优点，因为它们可设计成具有低重量，该阀在操作中几乎完全安静并能以相对低的成本设置。

例如在DE 10 2005 060 217 Al中描述了一种SMA阀。该阀具有壳体，其中作为阀元件的柱塞可移动地悬置在壳体内，其中柱塞在安装板内被轴向引导并进一步延伸穿过屏蔽壁上的开口，其纵向和移动方向垂直于安装板。SMA线用其相对两端在间隔开的点固定到安装板，且在其中心位置在高于安装板的高度固定到柱塞，使得SMA线具有等腰三角形的形状，其中从中心部分沿相反方向延伸的SMA线部分形成相同长度的腰，而安装板形成三角形的相对边。当SMA线通过供给电源而被加热到超过阈值温度时，SMA线缩短，这导致三角形的两条腰缩短，这又使顶点移动，SMA线在顶点处更靠近安装板连接到柱塞，由此柱塞朝向安装板移动到阀的打开状态。SMA线的直径通常非常小，通常小于0.1mm。为此，必须小心线不过热和由于熔化而损坏。在电源供给的第一阶段，供给电平相对高以快速达到阈值温度，此后电源供给电平降低以避免线过热。为此目的，由当柱塞到达打开位置时通过柱塞致动的端部开关，且控制单元布置成在致动端部开关之后减少电源供给。端部开关位于安装板下方，使得当柱塞到达打开位置时柱塞的下端致动端部开关。形成等腰三角形的SMA线的延伸部与安装板一起导致阀的相对大的横向尺寸，因为两腰之间的角度在该实施例中示出相当大且较佳地为145°，使得线的固定到安装板处相对端点之间的距离相对大。

上述SMA阀设计沿垂直于安装板的方向还消耗空间，因为柱塞延伸成其纵向轴线垂直于安装板并沿该方向移动。