CN1693702A - 形状记忆双稳态致动器 - Google Patents

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F·布特拉
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Abstract

一种形状记忆双稳态致动器包括可动地安装在支持结构(2)上的部件(3)，它有死点位置和两个终端位置。弹簧机构(7)企图使可动部件(3)朝任一终端位置转动，这取决于它是在相对死点的任一部分。装设形状记忆机构(5)用于使可动部件(3)对抗弹簧机构(7)的作用从任一终端位置移动，至少直到越过死点位置。在越过之后，可以使形状记忆机构(5)断电，因为弹簧机构继续使可动部件朝新的所需工作位置移动，和将它保持在这样的位置上，与形状记忆机构断电无关。

Description

形状记忆双稳态致动器
技术领域
本发明总体上涉及形状记忆致动器领域。
背景技术
在各个领域开发和使用形状记忆合金已经很久了。这样的材料表现出一种特性，当它们的温度变化到高于临界值时会产生变形。利用这种特性，例如使用由形状记忆线组成的形状记忆致动器，当将形状记忆线加热到临界温度之上时它会产生收缩。在某些应用中通过使电流流过该线引起加热，从而应用焦耳效应将其加热。
申请者是有关形状记忆致动器各种各样应用的许多专利和专利申请的所有人。
本发明特别涉及一种双稳态类型的形状记忆致动器，即一种类型有两个工作位置，每次通电都会在两个位置之间移动，并且每次既使致动器断电之后仍能稳定地保持它到达的位置。换句话说，在这种类型的致动器中，致动器每次通电之后都使它从一个工作状态切换到另一个，当终止通电时，致动器保持在它已经到达的位置上。因此，这样的致动器与单稳态类型的致动器不同，单稳态中致动器通电总是使致动器移动到两个工作位置中的一个，从而当通电终止时，致动器总是回到另一个工作位置。
双稳态致动器的优点显然就在这里，致动器可以保持在任一种工作状态，不需为了将它保持在这样的位置而消耗能量(例如供给电流通过该形状记忆线)。
申请人在欧洲专利EP 1 241 351 B1中已经提出双稳态类型的形状记忆致动器。从WO-02/057627已知在权利要求1项前特征部分中指出的该类型状记忆双稳态致动器。
发明内容
本发明的目的是实现一种结构极其简单又非常便宜的一种形状记忆双稳态致动器，同时它在工作时非常可靠。
为了达到这个目的，本发明的目的是一种形状记忆双稳态致动器，其特征在于它具有权利要求1项的各种特性。
在按照本发明的致动器中，形状记忆机构的唯一目的是使可移动部件越过它的死点。一旦这个目的已经达到，是由弹簧将移动部件移动直到新的工作位置，弹簧还有在形状记忆机构断电之后保持这样获得的新的工作位置的作用，以及作为电供给回路一部分的作用。
所以，按照本发明的致动器其特征在于，极其简单和操作可靠以及减小能量消耗。
从下面参考附图的描述中将得到本发明进一步的特性和优点，给予的附图是通过实例而不是加以限制。
附图说明
图1是按照本发明致动器优选实施例的示意图，和
图2、3表示图1的致动器在两个不同的工作状态。
具体实施方式
在各图中，数字1总体上表示形状记忆双稳态致动器。
该致动器包括固定支持结构2，它在各图中仅示意地表示并可以有任何的结构和形状。该致动器包括滑轮形式的可动部件3，它可转动地围绕在固定支持结构2上的轴4安装。围绕滑轮3，转过单根形状记忆线5，该线有固定在固定支持结构2上的两端5a、5b，和刚性固定在滑轮3上的对应点6。螺旋弹簧7有刚性连接在固定支持结构2一点上的一端8，该点位于通过转轴4的垂线上(在图中)，相反一端固定在滑轮上，在与固定形状记忆线5的相同对应点6上。
数字9通常表示形状记忆线5的电供应机构。这些机构包括第1回路9a，它包括弹簧7和一部分线5，该部分线从终端5a到滑轮的固定点6。第2回路9b也包括弹簧7和另一部分线5，该部分线从固定点6到线的另一终端5b。数字10示意地表示电源，数字11表示开关，开关能接通电流通过第1回路9a或通过第2回路9b。
图1表示按照本发明的致动器在它作用时的中间状态，其中回路9b已经接通。在这样的状态下，在固定点6和终端5b之间的部分形状记忆线5产生收缩，因为通过电流引起加热。在这种状态中，在终端5a和点6之间的部分线5相反是松驰的。因此，在上述的状态中，形状记忆线将力F加到滑轮3，企图使其顺时针转动(参考该附图)。回路9b继续接通直到刚好越过死点之后，如在图3中所示。在这个位置，弹簧终端6、8和转轴4排成一直线。因此，当在图1所示的状态时线5的6-5b段的收缩引起滑轮3对抗弹簧7的作用产生顺时针转动，随着越过图3的状态，可以断开回路9b，因为弹簧7本身企图使滑轮3朝顺时针方向转动。这种转动继续，直到到达在图2中表示的滑轮3的终端的工作位置。这样的位置可以对应于弹簧7的无变形状态或者对应于滑轮3的表面与相应的固定终端表面接触(未表示)，这样避免了弹簧7的进一步缩短。一旦已经达到在图2中所示的工作位置，无需任何能量消耗就能保持在这个位置，直到使用者想把致动器切换到相反的工作状态。在这种情况下，将驱动开关11以使供给电流通过回路9a。这将引起线的5a-b段缩短使滑轮3对抗弹簧7作用逆时针转动。回路9a继续接通直到刚好越过如图3中所示的死点，之后弹簧7本身将使滑轮3朝逆时针方向转动，直到相对图2的镜面对称位置。还有，由于相同的弹簧7作用将保持在这个位置而无需任何能量消耗。
按照本发明致动器的可能的各种应用是多种多样的。确实，在两个终端工作位置之间需要可动部件移动的任何地方(在表示的情况下，围绕转轴的摆动部件)都可以使用这样的致动器。
例如，汽车空调系统的空气导流板就是这种情况，在两个终端工作位置之间摆动。
很显然，如果对本发明的原理没有偏见，相对已经描述的和仅通过实例所表示的情况，结构细节和各实施例就可以进行广泛的修改，而不会背离本发明的范畴。
例如，可动部件3可以是弹性可变形部件以便在两个终端工作位置之间摆动，和弹簧机构也可以有可变形部件相同的弹性，取决于弹性机构在死点的任一个部分，它企图使可动部件朝任一个终端位置转动。

Claims (2)

1.形状记忆双稳态致动器，包括可动地安装在支持结构(2)上和有死点位置和两个终端位置的部件(3)，和取决于相对死点位置位于哪一部分，趋向于使可动部件(3)朝哪一终端位置转动的弹簧机构(7)，用于使可动部件(3)对抗上述弹簧机构(7)的作用从任一终端位置移动至少直到越过死点位置的形状记忆机构(5、9)，其中弹性机构包括设置在所述可动部件(3)和所述固定支持结构(2)之间的弹簧机构(7)，其中围绕在支持结构(2)上的转轴(4)可转动地安装可动部件(3)，和上述弹簧机构(7)包括螺旋弹簧，它有一终端(8)在与可转动部件(3)的转轴(4)隔开的一点处连接在支持结构(2)上，和另一终端在与转轴(4)隔开的一点(6)处连接在可转动部件(3)上，其中形状记忆机构(5)包括至少一根形状记忆线和用于供应电流通过该线的机构(9)，其中可转动部件(3)是呈滑轮的形式，和形状记忆线(5)有两端(5a、5b)连接到固定的支持结构(2)，并且围绕滑轮部件(3)分开，所述的形状记忆线(5)还刚性地连接到可转动部件(3)，其特征在于供电机构(9)适合将电流有选择性地供给第1回路(9a)和第2回路(9b)，第1回路(9a)包括弹簧(7)和形状记忆线(5)的第1段(5a-6)，而第2回路(9b)包括同一弹簧(7)和形状记忆线(5)的第2段(6-5b)。
2.如权利要求1所述的双稳态致动器，其特征在于所述形状记忆机构包括许多互相平行排列的形状记忆线。
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