[發明專利]用于控制到車輛座椅內空氣單元的加壓空氣供給的SMA閥

有效

• 申請號: 201380081620.6
• 申請日: 2013-12-13
• 公開（公告）號: CN105813887B
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發明（設計）人: F·丹克巴;A·格倫哈格
• 申請（專利權）人: 康斯博格汽車股份公司
• 主分類號: B60N2/44
• 分類號: B60N2/44;F16K31/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 李丹丹

技術領域

本發明涉及用于控制向車輛座椅內空氣單元的加壓空氣供給的SMA閥，包括：閥殼體；閥元件，可移動地相對于殼體內的安裝板在關閉位置與打開位置之間可移動地懸置，在關閉位置閥元件密封臨靠閥座，建立閥的關閉狀態，在打開位置，閥元件遠離閥座移動，對應于閥的打開狀態；彈簧元件，適于在閥元件上施加偏置力將所述閥元件推壓到關閉位置；SMA線，在安裝板與閥元件之間延伸，并布置成使得SMA線在超過其閾值溫度時的縮短在閥元件上施加力，該力抵抗彈簧元件的偏置力將閥元件拉離關閉位置；導體，布置在閥元件上與SMA線接觸并布置成使得其與安裝板上的傳導表面接觸以在閥元件到達其打開位置時閉合電路；控制單元，布置成向SMA線供給電源以打開閥并探測電路的閉合，并布置成在探測電路閉合時減少到SMA線的電源供給。

背景技術

機動車輛的駕駛員和乘客尤其在駕駛長距離時，通常經受由于就座于車輛座椅內時長期的靜態姿勢造成的不適。這不僅感到不舒服且造成例如背痛，而且還導致健康的永久性傷害，特別是對于職業司機，如出租車、卡車和公交車司機。為了提供補救，汽車工業從某時提供具有可調節腰部空氣支承和靠墊的車輛座椅以及基于氣動致動的靠背座椅內的一體式按摩系統。座椅內的腰部支承和靠墊通過向空氣單元供給加壓空氣而充脹空氣單元來調節。一旦腰部支承和靠墊達到其所需充脹狀態，則加壓空氣供給停止且空氣單元關閉。在按摩系統中，座椅靠背內各系列的空氣單元順次充脹和放泄以提供按摩效果。

在車輛座椅的按摩系統中，有每個空氣單元上游的可控閥以允許單獨控制每個單元的充脹/放泄，以及控制通氣的其它閥。由于按摩系統中各空氣單元的數量是相當多的，所以閥的數量也相應地大。類似地，在具有可調節腰部支承和靠墊的車輛座椅中，存在閥來打開空氣單元以進行充脹，并在所需充脹狀態關閉空氣單元。

電磁閥技術上非常適合用作車輛座椅的按摩系統和腰部支承和靠墊系統中的可控閥，但這些閥相對昂貴、體積大且重，且因此對于諸如在例如按摩系統中采用大量閥的安全座椅的應用中并非較佳的。

另一類型的可控閥是所謂的SMA閥，其中SMA代表“形狀記憶合金”。SMA閥包括殼體、作為閥元件的柱塞、將柱塞推壓到閥座內關閉位置的彈簧、以及能夠作用在柱塞上的致動器，使得致動器在啟動時在柱塞上施加力，將柱塞遠離閥座移動到打開位置并只要致動器保持啟動就將其保持在該位置。在該情況下，致動齊包括形狀記憶合金制成的金屬線。這種形狀記憶合金在閾值溫度下改變其微觀結構，使得SMA線在超過閾值溫度時縮短。具體來說，SMA材料在室溫下處于具有馬氏體特性的金屬狀態，而該結構在約80℃的閾值溫度下轉變成奧氏體結構。由于該轉變，SMA線縮短，其中該縮短提供作用在柱塞上的力以將其移動到打開位置。SMA閥的致動通過向SMA線選擇性地供給電流以將其加熱到閾值溫度并將其保持在該溫度所需的啟動循環，此后終止到SMA線的電源供應以使SMA線冷卻到閾值溫度以下。

SMA閥對于諸如車輛座椅中按摩系統和腰部支承和靠墊的應用具有某些優點，因為它們可設計成具有低重量，該閥在操作中幾乎完全安靜并能以相對低的成本設置。

例如在DE 10 2005 060 217 Al中描述了一種SMA閥。該閥具有殼體，其中作為閥元件的柱塞可移動地懸置在殼體內，其中柱塞在安裝板內被軸向引導并進一步延伸穿過屏蔽壁上的開口，其縱向和移動方向垂直于安裝板。SMA線用其相對兩端在間隔開的點固定到安裝板，且在其中心位置在高于安裝板的高度固定到柱塞，使得SMA線具有等腰三角形的形狀，其中從中心部分沿相反方向延伸的SMA線部分形成相同長度的腰，而安裝板形成三角形的相對邊。當SMA線通過供給電源而被加熱到超過閾值溫度時，SMA線縮短，這導致三角形的兩條腰縮短，這又使頂點移動，SMA線在頂點處更靠近安裝板連接到柱塞，由此柱塞朝向安裝板移動到閥的打開狀態。SMA線的直徑通常非常小，通常小于0.1mm。為此，必須小心線不過熱和由于熔化而損壞。在電源供給的第一階段，供給電平相對高以快速達到閾值溫度，此后電源供給電平降低以避免線過熱。為此目的，由當柱塞到達打開位置時通過柱塞致動的端部開關，且控制單元布置成在致動端部開關之后減少電源供給。端部開關位于安裝板下方，使得當柱塞到達打開位置時柱塞的下端致動端部開關。形成等腰三角形的SMA線的延伸部與安裝板一起導致閥的相對大的橫向尺寸，因為兩腰之間的角度在該實施例中示出相當大且較佳地為145°，使得線的固定到安裝板處相對端點之間的距離相對大。

上述SMA閥設計沿垂直于安裝板的方向還消耗空間，因為柱塞延伸成其縱向軸線垂直于安裝板并沿該方向移動。