流体阀模块、流体阀系统及其制造方法

文档序号:12386 发布日期:2021-09-17 浏览:47次 >En<

阅读说明:本技术 流体阀模块、流体阀系统及其制造方法 (Fluid valve module, fluid valve system and method of manufacturing the same ) 是由 马丁·卡尔穆茨基 伊戈尔·别尔科奥维奇 西格德·斯特姆 丹尼尔·施米茨 多米尼克·弗尔克 于 2020-01-17 设计创作,主要内容包括:提供了一种流体阀模块(10)、一种流体阀系统(20)以及制造所述流体阀模块和流体阀系统的方法(30A、30B)。流体阀模块(10)包括壳体和多个阀构件(103)。壳体包括壳体主体(101)和壳体盖(108)。壳体主体(101)包括流体供给隔板(104)、多个阀主体隔板(105)和多个阀端口(106)。壳体主体(101)还包括位于流体供给隔板(104)的内部与壳体主体(101)的外部之间的壁开口(107)。阀主体隔板(105)分别成形为以流体密封的方式与壳体盖(108)配合,并且分别与流体供给隔板(104)和至少一个阀端口(106)流体连通。阀构件(103)分别布置在相应的阀主体隔板(105)中,用于控制流体的从流体供给隔板(104)经由相应阀主体隔板(105)到所述至少一个阀端口(106)的通道。(A fluid valve module (10), a fluid valve system (20), and methods (30A, 30B) of making the same are provided. A fluid valve module (10) includes a housing and a plurality of valve members (103). The housing includes a housing main body (101) and a housing cover (108). The housing body (101) includes a fluid supply diaphragm (104), a plurality of valve body diaphragms (105), and a plurality of valve ports (106). The housing body (101) further comprises a wall opening (107) between the interior of the fluid supply barrier (104) and the exterior of the housing body (101). The valve body diaphragms (105) are each shaped to mate in a fluid tight manner with the housing cover (108) and are each in fluid communication with the fluid supply diaphragm (104) and the at least one valve port (106). Valve members (103) are respectively arranged in the respective valve body partition (105) for controlling passage of fluid from the fluid supply partition (104) to the at least one valve port (106) via the respective valve body partition (105).)

流体阀模块、流体阀系统及其制造方法

技术领域

本发明涉及流体阀模块、流体阀系统及其相应的制造方法。各种实施例尤其涉及用于机动车辆、飞机或家具座椅的流体阀模块和系统。

背景技术

在阀座应用中使用的已知的阀系统通常执行客户特定的功能,这些功能可以由集成阀解决方案或包括多个独立阀的复合解决方案(即所谓的独立设计)来提供。

集成阀解决方案无法适应每个客户的要求,因此它们只能用于具有相同或减少的功能范围的系统。对于后面的系统,这会带来组件成本和外形尺寸过高的缺点。

复合解决方案的较小阀涉及更高的组件成本和外形尺寸,以及更高的加工成本,因为电气和气动阀座接口必须单独地连接到每个阀,这需要过多的电缆、电气插头和气动管。

US 2007/023089 A1和DE 10 2005 060 217A1相应地公开了一种阀,其包括阀壳体,阀壳体包围压力室并具有通向压力室的至少两个阀端口,其中,至少一个可轴向滑动的阀杆在压力室中控制至少一个阀端口。

发明内容

鉴于上述情况,本领域需要满足一些上述需要的模块化阀系统。特别地,本领域需要模块化阀解决方案,其仅提供客户所需的功能,使用最少的基本部件,并因此需要更少的部件成本、制造成本以及外形尺寸。

本发明的这些基本目的分别由独立权利要求所限定的特征来解决。本发明的优选实施例在从属权利要求中阐述。

根据第一方面,提供了一种流体阀模块。流体阀模块包括壳体和多个阀构件。壳体包括壳体主体和壳体盖。壳体主体包括流体供给隔板、多个阀主体隔板和多个阀端口。壳体主体还包括位于流体供给隔板的内部与壳体主体的外部之间的壁开口。阀主体隔板分别成形为以流体密封的方式与壳体盖配合,并且分别与流体供给隔板和至少一个阀端口流体连通。阀构件分别布置在相应的阀主体隔板中,以用于控制流体的从流体供给隔板经由相应的阀主体隔板到至少一个阀端口的通道。

壳体盖可以形成为壳体盖板。

阀构件可以分别包括相应的阀致动器。

相应的阀致动器可以包括螺线管。

流体阀模块还可以包括模块PCB,该模块PCB成形为与壳体主体配合并且被布置为用于电连接阀构件。

根据第二方面,提供了一种流体阀系统。流体阀系统包括根据各种实施例的多个流体阀模块,以及至少一个连接装置或连接元件。流体阀模块的壳体分别成形为相互配合。壁开口被布置成在流体阀模块的壳体配合时彼此对齐。连接装置被布置为用于经由对齐的壁开口以流体密封的方式衔接配合的流体阀模块的相应的流体供给隔板。

由于根据该方面的流体阀系统包括可以如上所述地彼此联接的多个流体阀模块,因此可以以个性化控制系统的形式获得具有可变配置的流体阀系统。

流体阀模块的壳体分别可以成形为在包括壁开口的壳体主体的那些壁的抵接接合中彼此配合。

连接装置可以是套筒形状的,以用于装配到对齐的壁开口中。

流体阀系统还可以包括系统PCB,该系统PCB成形为用于与配合的流体阀模块的壳体主体配合,并且被布置为用于电连接配合的流体阀模块的阀构件。

替代地,模块PCB分别可以成形为彼此配合,并且可以被布置为电连接配合的流体阀模块的阀构件。

根据第三方面,提供了一种制造流体阀模块的方法。该方法包括提供壳体的壳体主体和壳体盖的步骤。壳体主体包括流体供给隔板、多个阀主体隔板和多个阀端口。壳体主体还包括在流体供给隔板的内部与壳体主体的外部之间的壁开口。阀主体隔板分别成形为以流体密封的方式与壳体盖配合,并且分别与流体供给隔板和至少一个阀端口流体连通。该方法还包括将多个阀构件布置在相应的阀主体隔板中以用于控制流体的从流体供给隔板经由相应的阀主体隔板到至少一个阀端口的通道的步骤。该方法还包括将壳体主体和壳体盖配合的步骤。

该方法还可以包括将模块PCB与壳体主体配合以电连接阀构件的步骤。

根据第四方面,提供了一种制造流体阀系统的方法。该方法包括通过多次执行制造各种实施例的流体阀模块的方法来制造各种实施例的多个流体阀模块的步骤。该方法还包括将流体阀模块的壳体彼此配合从而使壁开口彼此对齐的步骤。该方法还包括提供至少一个连接装置的步骤。该方法还包括通过至少一个连接装置中的相应之一经由对齐的壁开口以流体密封的方式衔接配合的流体阀模块的相应流体供给隔板的步骤。

该方法还可以包括将系统PCB与配合的流体阀模块的壳体主体配合的步骤,从而电连接配合的流体阀模块的阀构件。

替代地,该方法还可以包括将模块PCB彼此配合的步骤,从而电连接配合的流体阀模块的阀构件。

根据第五方面,一种用于汽车座椅、飞机座椅或座椅家具的腰部支撑单元包括根据各种实施例的流体阀模块或根据各种实施例的流体阀系统;以及连接到流体阀模块或流体阀系统的至少一个气囊。

根据第六方面,一种用于汽车座椅、飞机座椅或座椅家具的垫单元包括各种实施例的流体阀模块,或各种实施例的流体阀系统;以及连接到流体阀模块或流体阀系统的至少一个气囊。

根据第七方面,一种用于汽车座椅、飞机座椅或座椅家具的按摩单元包括各种实施例的流体阀系统;以及连接到流体阀系统的多个气囊。

附图说明

将参考附图描述本发明的实施例,其中相同或相似的附图标记表示相同或相似的元件。

图1和图2示出了一个实施例的示例性流体阀系统,其示例性地包括各种实施例的三个流体阀模块。

图3分别示出了制造流体阀模块和流体阀系统的方法。

图4和图5示出了分别包括各种实施例的流体阀模块或流体阀系统的实施例的致动单元。

具体实施方式

现在将参考附图描述本发明的示例性实施例。虽然一些实施例将在特定应用领域的上下文中进行描述,但所述实施例并不局限于此应用领域。此外,除非另外特别说明,否则各种实施例的特征可以彼此组合。

附图将被视为示意图,并且附图中所示的元件不一定按比例显示。相反,各种元件被表示为使得它们的功能和通用目的对于本领域技术人员来说变得显而易见。

本文中所使用的“流体”可以指处于实物状态的物质,其中,该物质在所施加的剪切应力或外力下连续变形(流动)。特别地,流体包括液体和气体,例如压缩空气。

本文中所使用的“壳体”可以指提供保护以免受外部因素-例如污染或压差-的影响。

本文中所使用的“配合”可以指将彼此匹配的单独物品连接或装配在一起,尤其是在形状、设计和/或功能方面,以便在装配和/或彼此接合方面相互补充。

本文中所使用的“开口”可以指提供屏障或外壳的实心结构(例如壁)中的通孔。通孔尤其可以具有圆形横截面。

本文中所使用的“隔板”可以指壳体的用于特定目的的一部分。例如,本文中所使用的“流体供给隔板”可以指通过其实现用于提供致动能量的流体供给的隔板。例如,本文中所使用的“阀主体隔板”可以指用作用于包围阀构件的阀主体的隔板。

本文中所用的“印刷电路板”或PCB可以指一种片状结构,其布置为用于使用从层压到非导电基材的多个片层上和/或之间的一个或更多个金属片层蚀刻的导电特征来提供机械支撑和电连接。

本文中所使用的“阀”或“流体阀”可以指用于可调节地控制流体在阀端口之间和经由阀主体的通流的器件,其使用封闭在阀主体中的可致动阀构件来打开、关闭,或部分阻塞端口之间的通道。如果通道(或简称:阀)打开或仅部分阻塞,则流体通常从高压流向低压。阀可以根据它们的端口数量P和它们的操作状态数量S分类为P/S阀,例如2/2、3/2和3/3阀。控制气体(例如加压空气)的通流的阀被称为气动阀。

“阀构件”是阀端口之间的通道中的可致动阻塞物。阀构件可以由阀致动器来致动,例如诸如螺线管之类的机电致动器来致动。可以允许将阀构件从由弹簧加载保持的正常/默认位置移除。例如,2/2阀可以常闭或常开。

本文中所使用的“阀端口”可以指允许流体流入和/或流出的阀的终端。

图1和2示出了一个实施例的示例性流体阀系统20,其示例性地包括各种实施例的三个流体阀模块10。

如图1和图2所示,应当理解,每个流体阀模块10包括壳体和多个阀构件103。

转向流体阀模块10的壳体,相应的壳体包括壳体主体101和壳体盖108,该壳体盖108在图2中最佳地可见。相应的壳体主体101包括流体供给隔板104、多个阀主体隔板105和多个阀端口106。特别地,流体供给隔板104以及多个阀主体隔板105可以分别在相应的壳体主体101中形成腔。相应的壳体主体101还包括位于流体供给隔板104的内部与壳体主体101的外部之间的壁开口107。特别地,壁开口107可以具有圆形横截面。阀主体隔板105分别成形为以流体密封的方式与壳体盖配合,并且分别与流体供给隔板104和至少一个阀端口106流体连通,尤其是经由相应的隔板104、106的内部之间的另外的壁开口来流体连通。

转向流体阀模块10的阀构件103,阀构件103可以分别包括相应的阀致动器,并且相应的阀致动器可以包括螺线管。阀构件103分别布置在相应的阀主体隔板105中以用于控制流体的从相应流体供给隔板104经由相应阀主体隔板105到至少一个阀端口106的通道。

与已知的独立阀解决方案不同,阀构件(和致动器)103被分组为模块化功能块,即上述流体阀模块10,并且不单独维护。每个功能块被布置成用于致动模块化致动单元,例如座椅应用中的腰部支撑、垫枕和按摩单元,例如,对于这些应用,需要两个或更多个已知的阀。这产生了模块化流体阀构造系统,该系统基于少量基本部件并且仅需要维护有限数量的功能块。因此,减少了机械接口的数量,简化了制造和物流,并且减少了物料清单以及制造和物流费用。

与已知的集成阀解决方案不同,功能块是模块化部件,以此为基础,简化了特定于客户或特定于应用的流体阀系统的原型设计和供给,因为相同的流体阀模块能够再次用于不同的流体阀系统和客户。由于仅提供客户所需的功能,因此需要最少的基本部件或功能块。因此,减少了物料清单以及制造和物流费用。此外,减小了所得到的流体阀系统的外形尺寸。

由于流体阀模块10的壳体分别成形为彼此配合以形成流体阀系统20,因此便于形成更大的流体阀系统20。特别地,流体阀模块10的壳体可分别成形为用于在包括壁开口107的壳体主体101的那些壁的抵接接合中彼此配合。壁开口107被布置为在流体阀模块10的壳体配合时,即在流体阀模块10配合时彼此对齐。

继续参考图1和图2所示的流体阀系统20,流体阀系统20包括至少一个连接装置或连接元件201,该连接装置或连接元件被布设置为用于经由对齐的壁开口107以流体密封的方式衔接配合的流体阀模块10的相应流体供给隔板104。特别地,连接装置201可以是套筒形状的以用于装配到对齐的壁开口107中。替代地,连接装置201可以由壳体主体101的突起、凹槽和/或开口形成,其被布置为用于以不使用单独的连接元件的流体密封的方式衔接配合的流体阀模块10的相应流体供给隔板104。

取决于流体阀系统的相应设计要求,连接装置201可以在组装单个流体阀模块10之前或之后来被安装到流体阀系统。

与已知的阀解决方案不同,流体供应能够通过共同的流体供给来实现。这消除了过多且容易出错的电布线。

根据实施例的流体阀模块10还可以包括模块PCB 202A,其成形为用于与壳体主体101配合并且被布置为电连接阀构件103。模块PCB 202A分别可以成形为彼此配合,并且被布置为用于电连接配合的流体阀模块10的阀构件103。替代地,如图1和图2所示,流体阀系统20还可以包括系统PCB 202B,其成形为用于与配合的流体阀模块10的壳体主体101配合,并且被布置为电连接配合的流体阀模块10的阀构件103。

与已知的阀解决方案不同,能量供应能够通过公共电源连接经由公共系统PCB或经由多个模块PCB 202A来实现。这消除了过多且容易出错的电布线。系统PCB为流体阀系统提供高机械刚度,但也可能增加模块化流体阀构造系统的部件数量。相比之下,模块化PCB以牺牲流体阀系统的机械刚度为代价可以不增加模块化流体阀构造的部件数量。

图3分别示出了制造流体阀模块10和流体阀系统20的方法30A、30B。

参考图3的上部,应当理解,制造流体阀模块10的方法30A包括步骤301至303,并且可以包括步骤304,这些步骤表示为阴影框。

在步骤301,提供301壳体的壳体主体101和壳体盖。壳体主体101包括流体供给隔板104、多个阀主体隔板105和多个阀端口106。壳体主体101还包括位于流体供给隔板104的内部与壳体主体101的外部之间的壁开口107。阀主体隔板105分别成形为以流体密封的方式与壳体盖配合,并且分别与流体供给隔板104和至少一个阀端口106流体连通。

在步骤302,将多个阀构件103布置302在相应的阀主体隔板105中,以用于控制流体的从流体供给隔板104经由相应的阀主体隔板105到至少一个阀端口106的通道。

在步骤303,将壳体主体101和壳体盖配合303。

在步骤304,将模块PCB 202A与壳体主体101配合304以电连接阀构件103。

方法30A可以执行多次以制造各种实施例的多个流体阀模块10。

整体参照图3,应当理解,制造流体阀系统20的方法30B除了方法30A的上述步骤之外,还包括另外的步骤305至307,并且可以包括另外的步骤308或309中的任一个,这些另外的步骤表示为无阴影框。

方法30B使用通过方法30A直接获得的产品,其认可所得到的流体阀系统20的模块化。

在步骤305,流体阀模块10的壳体彼此配合305,从而使壁开口107彼此对齐。

在步骤306,提供306至少一个连接装置201。

在步骤307,配合的流体阀模块10的相应的流体供给隔板104通过至少一个连接装置201中的相应之一经由对齐的壁开口107以流体密封的方式衔接307。

在可以替代步骤309执行的步骤308,系统PCB 202B与配合的流体阀模块10的壳体主体101配合308,从而电连接配合的流体阀模块10的阀构件103。

在可以替代步骤308执行的步骤309,模块PCB 202A(如果提供)彼此配合309,从而电连接配合的流体阀模块10的阀构件103。

图4和图5示出了分别包括各种实施例的流体阀模块10或流体阀系统20的实施例的致动单元40A、40B、40C。

各种实施例的流体阀模块10和流体阀系统20可以用于汽车、飞机和家具座椅应用中以致动各种模块化致动单元,例如腰部支撑单元、垫单元和按摩单元40A、40B、40C。

根据图4,实施例的腰部支撑单元40A和垫单元40B分别包括各种实施例的流体阀模块10或流体阀系统20,以及连接到流体阀模块10或流体阀系统20的至少一个气囊401。

根据图5,实施例的按摩单元40C包括各种实施例的流体阀系统20,以及连接到流体阀系统20的多个气囊401。

虽然已经描述了根据各种实施例的流体阀模块和流体阀系统及其制造方法,但本领域技术人员将理解本发明不限于此,并且本发明能够在不脱离本发明本质特征的情况下以本发明具体规定的方式以外的其他方式进行。因此,本实施例在所有方面都被认为是说明性的而非限制性的,并且在所附权利要求的含义和等效范围内的所有变化都旨在包含在其中。

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