DE102017201636B4

DE102017201636B4 - Durchhangausgleichsvorrichtung sowie formgedächtnislegierungs-aktuator mit solch einer durchhangausgleichsvorrichtung

Info

Publication number: DE102017201636B4
Application number: DE102017201636.1A
Authority: DE
Inventors: Xiujie Gao; Christopher B. CHURCHILL; Guillermo A. Herrera; Andrew C. Keefe; Paul W. Alexander
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2016-02-05
Filing date: 2017-02-01
Publication date: 2021-04-01
Anticipated expiration: 2037-02-02
Also published as: CN107044394A; US20170229990A1; CN107044394B; DE102017201636A1; US9859834B2

Abstract

Durchhangausgleichsvorrichtung (10, 10'), umfassend:einen Stator (30, 30'), fest anbringbar an einer Basis (35); undeinen Schieber (37, 37'), wahlweise von einer ersten Position auf dem Stator (30, 30') in eine zweite Position auf dem Stator (30, 30') bewegbar, wobei der Schieber (37, 37') wahlweise lösbar am Stator (30, 30') in der ersten Position befestigt ist, und bei Erreichen der zweiten Position permanent erfasst wird, und wobei die Durchhangausgleichsvorrichtung (10, 10') an einem FGL-Draht (15) zum Entfernen des entwickelten Durchhangs im FGL-Draht (15), der sich während einer Vielzahl von Einlaufzyklen entwickelt, befestigt ist;wobei:der FGL-Draht (15) zwischen einem martensitischen Zustand und einem austenitischen Zustand getaktet werden kann;der FGL-Draht (15) im martensitischen Zustand eine gestreckte Länge aufweist;der FGL-Draht (15) im austenitischen Zustand eine zusammengezogene Länge aufweist, die um eine Hublänge kürzer ist als die gestreckte Länge; unddie gestreckte Länge um eine entwickelte Durchhanglänge, als Reaktion auf die Vielzahl von Einlaufzyklen des FGL-Drahtes (15), erhöht wird;dadurch gekennzeichnet , dass(i) der Stator (30, 30') eine Leiterplatte (31, 31') beinhaltet, wobei die Leiterplatte (31, 31') Folgendes umfasst:eine Vorderseite (32, 32') und eine Rückseite (33, 33') gegenüber der Vorderseite (32, 32');ein Lötpad (34) mit einer Lotschicht (36), angebracht auf der Vorderseite (32, 32');einen Widerstand (38), der thermisch mit dem Lötpad (34) in Verbindung steht, wobei der Widerstand (38) Wärme zum Schmelzen der Lotschicht (36) auf dem Lötpad (34) erzeugt, in Reaktion auf einen Auslösestrom von etwa 2 Ampere elektrischen Stroms, der durch den Widerstand (38) fließt;eine leitende Leiterbahn (40), angebracht auf der Leiterplatte (31, 31'), um den Auslösestrom zum Widerstand (38) zu leiten; undeinen Raststift (57, 58), an der Leiterplatte (31, 31') befestigt, um von der Vorderseite (32, 32') der Leiterplatte (31, 31') hervorzustehen;wobei der Schieber (37, 37') Folgendes beinhaltet:eine Rückzugsfeder (48);eine leitende Platte (42, 42') mit einem Befestigungsende für den FGL-Draht (15) und einem Befestigungsende für die Rückzugsfeder (48);eine Lotbefestigungsfläche (45);einen flexiblen elektrischen Leiter (46), zum Leiten eines FGL-Aktivierungsstroms zum FGL-Draht (15), um joulesche Wärme im FGL-Draht (15) zu erzeugen, und um einen Übergang des FGL-Drahtes (15) vom martensitischen Zustand in den austenitischen Zustand zu verursachen; undeine Öffnung (56, 56') zum Aufnehmen des Raststiftes (57, 58), wenn sich der Schieber (37, 37') in der zweiten Position befindet;wobei die Rückzugsfeder (48) mit der Basis (35) und dem Schieber (37, 37') am Befestigungsende der Rückzugsfeder (48) verbunden ist;wobei die Rückzugsfeder (48) eine Zugfeder ist;die Rückzugsfeder (48) den Schieber (37, 37') spannt, um den Schieber (37, 37') von der ersten Position am Stator (30, 30') in die zweite Position am Stator (30, 30') zu bewegen;der Schieber (37, 37') durch die Lotschicht (36) in der ersten Position mit dem Stator verbunden ist, wenn sich das Lot in einem festen Zustand befindet; undder Schieber (37, 37') von der ersten Position durch Anlegen des Auslösestroms über die leitende Leiterbahn (40) lösbar ist, zum Schmelzen des Lots, wodurch der Schieber (37, 37') in die zweite Position bewegt wird; oder dass(ii) der Stator (30, 30') eine Leiterplatte (31, 31') beinhaltet, wobei die Leiterplatte (31, 31') Folgendes umfasst:eine Vorderseite (32, 32') und eine Rückseite (33, 33') gegenüber der Vorderseite (32, 32');einen ersten Raststift (57), befestigt an der Leiterplatte (31, 31'), um nachgiebig von der Vorderseite (32, 32') der Leiterplatte (31, 31') hervorzustehen; undeinen zweiten Raststift (58), befestigt an der Leiterplatte (31, 31'), um nachgiebig von der Vorderseite (32, 32') der Leiterplatte (31, 31') hervorzustehen, wobei der erste Raststift (57) und der zweite Raststift (58) Zentren, beabstandet in der entwickelten Durchhanglänge, aufweisen;wobei der Schieber (37, 37') Folgendes beinhaltet:eine leitende Platte (42, 42') mit einem Befestigungsende für den FGL-Draht (15), wobei die leitende Platte (42, 42') einen FGL-Aktivierungsstrom zum FGL-Draht (15) leitet, um joulesche Wärme im FGL-Draht (15) zu erzeugen, und um einen Übergang des FGL-Drahts (15) vom martensitischen Zustand in den austenitischen Zustand zu verursachen;undeine Öffnung (56, 56') zum Aufnehmen des ersten Raststiftes (57), wenn sich der Schieber (37, 37') in der ersten Position befindet, und eine Öffnung (56, 56') zum Aufnehmen des zweiten Raststiftes (58), wenn sich der Schieber (37, 37') in der zweiten Position befindet;einen Rückzugsdraht (59), mechanisch mit dem Stator (30, 30') und dem Schieber (37, 37') verbunden;wobei der Rückzugsdraht (59) einen weiteren FGL-Draht (15) beinhaltet;der Rückzugsdraht (59) eine Rückzugskraft auf den Schieber (37, 37') anwendet, um den Schieber (37, 37') von der ersten Position am Stator (30, 30') in die zweite Position am Stator (30, 30') zu bewegen;die Rückzugskraft für den Rückzugsdraht (59) normal ist und in eine Rückzugsrichtung anliegt, die durch einen Vektor vom ersten Raststift (57) zum zweiten Raststift (58) definiert wird; undder Schieber (37, 37') aus der ersten Position durch Anwenden eines Rückzugsstroms zum anderen FGL-Draht (15) rückziehbar ist, wodurch sich der andere FGL-Draht (15) zusammenzieht und die Rückzugskraft zur Bewegung des Schiebers in die zweite Position angewendet wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Formgedächtnislegierungsaktuatoren, und insbesondere auf eine Durchhangausgleichsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und auf einen Formgedächtnislegierungs-Aktuator gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 4 mit solch einer Durchangausgleichsvorrichtung, wie der Art nach im Wesentlichen beispielweise aus der US 9 021 801 B2 bekannt.
HINTERGRUND
Einige mechanische Vorrichtungen können ausgelegt sein, um über zwei diskrete Zustände mit jeweils einer entsprechenden Betriebsstellung, entsprechend jedem der beiden Zustände, zu verfügen. Die mechanischen Vorrichtungen können wiederholt zwischen den beiden Zuständen getaktet werden. Beispielsweise können die beiden Zustände als aus/ein, geöffneten/geschlossenen, ausgefahren/eingefahrenen, eingerückt/ausgerückt oder ähnlich bestimmt werden.
Automobile können über Formgedächtnislegierungs (FGL)-Aktuatoren verfügen, zum Betrieb solcher mechanischer Vorrichtungen. FGL-Aktuatoren können eine relativ einfache Alternative mit geringer Masse zu fraktionierten PS-Elektromotoren oder ähnlichen elektromechanischen Vorrichtungen darstellen. FGL-Aktuatoren nutzen die Fähigkeit der Formgedächtnislegierungen für ein wiederholtes Takten zwischen zwei Positionen, beispielsweise in einem einziehbaren Spoiler, einem Riegel und einer Kupplung, oder zum wiederholten Takten über einen Bereich von Stellungen zwischen vorbestimmten Grenzen, wie zum Beispiel in einer verstellbaren Klappenanordnung, einem Rückspiegel oder Außenspiegel oder einer Sonnenblende.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine erfindungsgemäße Durchhangausgleichsvorrichtung weist die Merkmale des Anspruchs 1 auf und ein erfindungsgemäßer Formgedächtnislegierungs-Aktuator weist die Merkmale des Anspruchs 4 auf.
Figurenliste
Merkmale von Beispielen der vorliegenden Offenbarung werden durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen ähnlichen, obwohl vielleicht nicht identischen, Komponenten entsprechen, hervorgehen. Der Kürze halber können Bezugszahlen oder Merkmale mit einer zuvor beschriebenen Funktion in Verbindung mit anderen Zeichnungen, in denen sie erscheinen, beschrieben sein oder auch nicht.

1 ist eine Reihe von schematischen Diagrammen einer exemplarischen Vorrichtung, gesteuert durch einen FGL-Aktuator mit einer Durchhangausgleichsvorrichtung nach einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung;
2 ist ein Diagramm, das die Ansammlung von irreversiblen plastischen Verformungen in einem exemplarischen FGL-Draht über der Anzahl von Betriebszyklen des FGL-Drahtes darstellt;
3 ist eine Explosionsdraufsicht einer exemplarischen Durchhangausgleichsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung;
4A ist eine seitliche Querschnittsansicht der Durchhangausgleichsvorrichtung in 3, vor der Aktivierung der Durchhangausgleichsvorrichtung;
4B ist eine seitliche Querschnittsansicht der Durchhangausgleichsvorrichtung in 3, nach der Aktivierung der Durchhangausgleichsvorrichtung;
5 ist eine Draufsicht einer weiteren exemplarischen Durchhangausgleichsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung;
6A ist eine seitliche Querschnittsansicht der Durchhangausgleichsvorrichtung in 5, vor der Aktivierung der Durchhangausgleichsvorrichtung;
6B ist eine seitliche Querschnittsansicht der Durchhangausgleichsvorrichtung in 5, nach der Aktivierung der Durchhangausgleichsvorrichtung;
7A ist eine schematische Zeichnung eines exemplarischen FGL-Aktuators zum Steuern einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung;
7B ist eine schematische Zeichnung eines exemplarischen Aktuators dargestellt in 7A, nachdem der FGL-Aktuator die Vielzahl der Einlaufzyklen des FGL-Drahtes durchgangen ist, wodurch die gestreckte Länge durch eine entwickelte Durchhanglänge vor der Aktivierung der Durchhangausgleichsvorrichtung erhöht wird;
7C ist eine schematische Zeichnung des beispielhaften FGL-Drahtes dargestellt in 7B, nachdem die Durchhangausgleichsvorrichtung aktiviert wurde; und
8 ist ein schematisches Blockschaltbild, das ein exemplarisches Verfahren zum Steuern des FGL-Aktuators, wie hierin beschrieben, darstellt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Formgedächtnislegierungen (FGL) sind Legierungen, die einer wesentlich reversiblen Transformation zwischen zwei Kristallphasen unterzogen werden - einer Niedrigtemperaturphase bekannt als Martensit und einer Hochtemperaturphase bekannt als Austenit. Die besondere Phasenumwandlungstemperatur variiert je nach Legierungssystem, liegt jedoch im Allgemeinen zwischen etwa -100 °C und etwa +150 °C. Einige FGL existieren in ihrer Niedrigtemperaturphase, der martensitischen Phase, bei etwa 25 °C, und transformieren sich in ihre Hochtemperaturphase, der austenitischen Phase, bei Temperaturen im Bereich von etwa 60 °C bis etwa 80 °C. Das Formspeicherverhalten wurde in einer Vielzahl von Legierungssystemen, einschließlich Ni-Ti, Cu-Zn-Al, Cu-Al-Ni, Ti-Nb, Au-Cu-Zn, Cu-Zn-Sn, Cu-Zn-Si, Ag-Cd Cu-Sn, Cu-Zn-Ga, Ni-Al, Fe-Pt, Ti-Pd-Ni, Fe-Mn-Si, Au-Zd und Cu-Zn, beobachtet, jedoch sind nur wenige dieser Legierungen im Handel erhältlich. Nitinol, eine Legierung aus Nickel und Titan in annähernd äquiatomarer Zusammensetzung, ist ein Beispiel eines handelsüblichen FGL.
FGL können zu einem Draht oder eine ähnliche längliche Form, wie unter anderem ein Band, eine Kette, ein Kabel und ein Kupfergeflecht, vorgeformt werden. Der Begriff „FGL-Draht“ wird hierin verwendet, um jegliche der länglichen Formen, in die FGL geformt werden können, auszudrücken.
FGL-Aktuatoren können eine FGL umfassen, die unter Wärmeeinfluss zwangsweise schrumpfen oder kürzer werden. Die Kraft, die durch solche FGL-Aktuatoren erzeugt wird, kann groß genug sein, um eine Vorrichtung zu steuern, auch wenn eine mechanische Behinderung oder ein anderer Widerstand auftritt.
Ein FGL-Draht kann anfangs in der austenitischen Phase des FGL-Drahtes in die gewünschte Form geformt werden; anschließend wird der FGL-Draht bei Umgebungstemperatur gekühlt, wodurch der FGL-Draht die Martensit-Kristallstruktur erhält. Während der martensitischen Phase wird der FGL-Draht gestreckt und in die bestimmte vorgegebene Länge verformt. Die Verformung überschreitet die maximal zulässige elastische Dehnung, die auf den FGL-Draht aufgebracht werden kann, und kann als pseudoplastische Verformung bezeichnet werden. Der pseudoplastisch verformte martensitische FGL-Draht befindet sich im geeigneten Ausgangszustand für den FGL-Aktuator. Dehnung ist die Längenänderung des FGL-Drahtes geteilt durch seine ursprüngliche Länge oder Basislänge. Die während der pseudoplastischen Verformung aufgebrachte Dehnung überschreitet nicht 7% und kann etwa 5% oder weniger sein. Wie hierin verwendet, ist die Basislänge, auf die sich alle Längenänderungen beziehen, die Länge des FGL-Drahtes in der Hochtemperaturphase, der Austenitphase.
Nach entsprechender Verformung in der Martensitphase, kann der FGL-Draht, wenn zu Austenit erwärmt und transformiert, spontan in die ursprüngliche, unverformte Form zurückkehren. Während der Formänderung zieht sich der FGL-Draht zusammen, in wesentlich gleicher Menge mit der pseudoplastischen Dehnung, die zuvor aufgebracht wurde, als sich der Draht in der martensitischen Phase befand. In einem Beispiel kann eine FGL-Drahtprobe mit einer Länge von ca. 10 Zentimetern (cm), vorgedehnt mit etwa 5% Dehnung, eine gesamte Versetzung von ca. 0,5 cm bewirken. Die Zugkraft, die durch das Zusammenziehen eines FGL-Drahtes verfügbar ist, steht im direkten Zusammenhang mit dem entsprechenden Drahtdurchmesser. Ein FGL-Draht mit einem großen Durchmesser kann eine höhere Zugkraft als ein FGL-Draht mit einem kleineren Durchmesser und derselben Länge und Materialzusammensetzung erzeugen. FGL-Drähte mit einem kleineren Durchmesser können schneller kühlen als FGL-Drähte mit einem größeren Durchmesser. Die schnellere Kühlung eines FGL-Drahtes kann einen schnelleren Übergang von der Austenitphase in die Martensitphase ermöglichen.
Eine Aktion des FGL-Aktuators kann durch ein Unterbrechen der Erwärmung und ein Kühlen und Zurückkehren des FGL-Drahtes in die martensitischen Kristallstruktur reversiert werden. Während der Kühlung ändert sich die Länge des FGL-Drahtes nicht spontan zur anfänglichen verformten Länge des FGL-Drahtes. Jedoch kann der FGL-Draht in der martensitischen Phase erneut leicht auf die anfängliche vorgegebene Länge des FGL-Drahtes gestreckt werden. Eine Feder oder ein anderes Vorspannelement, in Reihe mit dem FGL-Draht, kann mit dem FGL-Draht verbunden sein, zum Verformen des FGL-Drahtes wenn sich die FGL in ihrer weniger starken Martensitphase befindet. Wenn der austenitische Draht abkühlt und in seine Martensitphase zurückkehrt, kann der FGL-Draht durch die Feder in seine ursprüngliche Länge gestreckt werden, sodass der Dehnungs-Kontraktions-Zyklus wiederholt werden kann. Wenn der Übergang in die Kristallstruktur vollständig reversibel war, könnte sich der Dehnungs-Kontraktions-Zyklus des FGL-Drahtes durch Anlegen des geeigneten Stimulus (z. B. Wärme) theoretisch unbegrenzt fortführen.
Bei realen FGL-Aktuatoren sind die Phasenübergänge und entsprechenden zyklischen Längenänderungen nicht vollständig reversibel, und einige nicht wieder rückgängig zu machende Verformungen treten auf. Diese nach jedem Zyklus auftretenden Irreversibilitäten sammeln sich über die Zyklen an, wodurch sich der FGL-Draht permanent dehnt. Diese permanente Verlängerung des FGL-Drahtes kann ein Durchhängen des anfänglich straffen Drahtes verursachen, und beide verringern den Hub, der vom FGL-Aktuator bereitgestellt wird, wodurch der Betrieb des FGL-Aktuators nichtlinear wird. Der reduzierte Hub und die Nichtlinearität können ausreichend sein, um ohne Durchhangausgleichsvorrichtung eine Fehlfunktion des FGL-Aktuators zu verursachen oder um den FGL-Aktuator funktionsuntüchtig zu machen.
Die irreversible plastische Verformung des FGL-Drahtes erhöht die zusammengezogene Länge und reduziert somit den effektiven Hub des FGL-Aktuators über die Betriebszyklen hinweg. Wenn der FGL-Aktuator nicht mehr den erforderlichen Hub erzeugt, hat der FGL-Aktuator das Ende seiner Betriebszeit erreicht. Im Zuge der Alterung (Anhäufung der Betriebszyklen) können einige veraltete FGL-Drähte durch Erhitzen auf eine wesentlich höhere Temperatur stimuliert werden, um den erforderlichen Hub zu erreichen. Die zusätzliche Erhitzung zur Erzeugung eines zusätzlichen Hubes kann die mechanische Lebensdauer des FGL-Drahtes reduzieren.
1 stellt schematisch eine Vorrichtung 25, die von einem FGL-Aktuator 20 gesteuert wird, dar. Der FGL-Aktuator 20 verfügt über einen FGL-Draht 15 zum Bewegen einer beweglichen Komponente 76 der Vorrichtung 25. Der ursprüngliche martensitische Zustand des FGL-Drahtes 15 mit einer gestreckten Länge 52 ist mit Referenznummer 50 angegeben. Der ursprüngliche austenitische Zustand des FGL-Drahtes 15 mit einer zusammengezogenen Länge 53 ist mit Referenznummer 51 angegeben. Die Hublänge 54 stellt die Differenz zwischen der gestreckten Länge 52 und der zusammengezogenen Länge 53 dar. Während einer Vielzahl von Einlaufzyklen, nimmt die irreversible plastische Verformung im FGL-Draht 15 zu. Wie dargestellt bei Referenznummer 80, wird die gestreckte Länge 52 nach einer Vielzahl von Einlaufzyklen um eine entwickelte Durchhanglänge 55 erhöht. Zur Bewegung der beweglichen Komponente 76 in dieselbe Position, die der FGL-Draht 15 im martensitischen Zustand (siehe Referenznummer 51) erreichen konnten, muss der Hub 54' des FGL-Drahtes 15 vergrößert werden. In manchen Fällen kann der Hub des FGL-Drahtes 15 durch Erhöhen der Temperatur vergrößert werden, was in einer verringerten Lebensdauer aufgrund von Erschöpfung resultiert.
Wie bei Referenznummer 81 dargestellt, kann ein harter Anschlag 79 zur Bewegungsbegrenzung der beweglichen Komponente 76 verwendet werden. Wie bei Referenznummer 81 dargestellt, kann die entwickelte Durchhanglänge 55 ein Durchhängen des FGL-Drahtes 15 verursachen.
Eine detaillierte Ansicht der Durchhangausgleichsvorrichtung 10 ist schematisch bei Referenznummer 50' in 1 dargestellt. Referenznummer 50' zeigt den FGL-Draht 15 im ursprünglichen martensitischen Zustand. Bei Referenznummer 82 hat die Durchhangausgleichsvorrichtung 10 die entwickelte Durchhanglänge 55 aufgenommen, sodass sich die bewegliche Komponente 76 in derselben Position befindet, in der sich die bewegliche Komponente 76 ursprünglich mit dem FGL-Draht 15 im martensitischen Zustand befand.
Wie dargestellt in 2, akkumuliert sich die irreversible plastische Verformung schnell in FGL-Drähten während den ersten Einlaufzyklen, und entwickelt sich wesentlich langsamer über die verbleibende Lebensdauer des FGL-Drahtes. Die Kurve 93 stellt Informationen aus der Ermüdungsprüfung von FGL-Drähten dar. In 2 ist die Anzahl der Betriebszyklen auf der Abszisse 90 dargestellt, während der Anteil der akkumulierten irreversiblen plastischen Verformung auf der Ordinatenachse 91 dargestellt ist. Die Einlaufzyklen treten links auf der vertikalen gestrichelten Linie 92 auf. Die horizontale gestrichelte Linie 94 zeigt 50 Prozent der irreversiblen plastischen Verformung. Wie dargestellt in 2, ist die Entwicklung der plastischen Verformung ungefähr lang-linear über den Großteil der Betriebszeit des FGL-Drahtes. Im dargestellten Beispiel in 2, geschieht mehr als die Hälfte der Verformung im ersten 1 % der Betriebszeit des FGL-Drahtes. Es wird angenommen, dass die Verwendung von Beispielen der hierein offenbarten Durchhangausgleichsvorrichtung 10 die Betriebszeit des FGL-Drahtes über die Darstellung in 2 hinweg verlängern kann. In den Beispielen der vorliegenden Erfindung, kann die Betriebs- und Ermüdungslebensdauer eines FGL-Aktuators verbessert werden, indem die irreversible plastische Verformung einmalig nach den Einlaufzyklen aufgenommen wird. Beispiele der vorliegenden Offenbarung verringern die Auswirkungen der irreversiblen plastischen Verformung und bieten somit die Vorteile einer längeren Lebensdauer, einer kleineren Baugruppe und einer verlängerten Betriebszeit für FGL-Aktuatoren.
3 ist eine Explosionsdraufsicht einer exemplarischen Durchhangausgleichsvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Offenbarung. Wie in 3 dargestellt, umfasst die Durchhangausgleichsvorrichtung 10 einen Stator 30, der fest an einer Basis 35 (siehe 7A) anbringbar ist. Die Basis 35 ist eine Einbauposition am FGL-Aktuator 20. Wie in 4A und 4B dargestellt, kann ein Schieber 37 wahlweise aus einer ersten Position (siehe 4A) am Stator 30 in eine zweite Position (siehe 4B) am Stator 30 bewegt werden. Der Schiebers 37 ist wahlweise lösbar am Stator 30 in der ersten Position (siehe 4A) angebracht. Der Schieber 37 wird bei Erreichen der zweiten Position (siehe 4B) permanent erfasst. Wie hierin verwendet, bedeutet „permanent erfasst“, dass ein Lösen aus dem erfassten Zustand nicht ohne Entfernen der Durchhangausgleichsvorrichtung 10 vom FGL-Aktuator 20 möglich ist. Mit anderen Worten ist der permanent erfasste Schieber 37 nicht automatisch in die erste Position (siehe 4A) rücksetzbar, nachdem die zweite Position (siehe 4B) erreicht wurde. Jedoch kann eine Demontage des FGL-Aktuators 20 und ein Wiederaufbau der Durchhangausgleichsvorrichtung 10 möglich sein. Die Durchhangausgleichsvorrichtung 10 kann mit einem FGL-Draht 15 (siehe, beispielsweise, 1) verbunden werden, zum Beseitigen des Durchhangs 15, der sich im FGL-Draht 15 während einer Vielzahl von Einlaufzyklen entwickelt.
In den Beispielen der vorliegenden Offenbarung, kann der FGL-Draht 15 zwischen einem martensitischen Zustand (siehe, beispielsweise, Referenznummer 50 in 1) und einem austenitischen Zustand (siehe, beispielsweise, Referenznummer 51 in 1) wechseln. Der FGL-Draht 15 hat im martensitischen Zustand (Referenznummer 50) eine gestreckte Länge 52. Der FGL-Draht 15 hat im austenitischen Zustand (Referenznummer 51) eine zusammengezogene Länge 53, die um eine Hublänge 54 kürzer ist als die gestreckte Länge 52. Referenznummer 80 zeigt den FGL-Draht 15 im martensitischen Zustand nach der Vielzahl von Einlaufzyklen. Wie dargestellt bei Referenznummer 80, wird die gestreckte Länge 52 um eine entwickelt Durchhanglänge 55 als Reaktion auf die Vielzahl von Einlaufzyklen des FGL-Drahtes 15 erhöht. In den Beispielen kann die Gesamtzahl der Einlaufzyklen von etwa 3 Einlaufzyklen bis etwa 5000 Einlaufzyklen betragen. In anderen Beispielen kann die Gesamtzahl der Einlaufzyklen von etwa 10 Einlaufzyklen bis etwa 900 Einlaufzyklen betragen. Ein Einlaufzyklus ist ein Betriebszyklus, der mit dem ersten Betriebszyklus des FGL-Drahtes 15 beginnt und sich für eine vorgegebene Anzahl von Betriebszyklen fortsetzt. Am Ende der Vielzahl von Einlaufzyklen ist die entwickelte Durchhanglänge 55 erreicht. Die Bestimmung, dass die entwickelte Durchhanglänge 55 erreicht wurde, kann als Reaktion auf eine elektrische Signatur (Widerstandshistorie) des FGL-Drahtes 15, auf den Reaktionszeitpunkt des FGL-Aktuators, auf eine externe Messung der Spannung im FGL-Draht 15, oder auf einen Zähler, der auf ein Vergehen der Vielzahl von Einlaufzyklen wartet, erfolgen. Die Anzahl der Betriebszyklen, die als Einlaufzyklen einbezogen werden sollten, kann empirisch ermittelt werden, oder anhand der Eigenschaften des FGL-Drahtes 15 vorausgesagt werden. Es ist möglicherweise nicht erforderlich, die entwickelte Durchhanglänge 55 für jede Instanz des FGL-Drahtes 15 zu messen, da FGL-Drähte zu konsistenten Betriebseigenschaften von Exemplar zu Exemplar neigen.
Im Beispiel der Durchhangausgleichsvorrichtung 10 dargestellt in 3, 4A und 4B, umfasst der Stator 30 eine Leiterplatte (PCB) 31. Die Leiterplatte 31 beinhaltet eine Vorderseite 32 und eine Rückseite 33 gegenüber der Vorderseite 32. Ein Lötpad 34 mit einer Lotschicht 36 ist auf der Vorderseite 32 angebracht. Ein Widerstand 38 ist thermisch mit dem Lötpad 34 verbunden. Der Widerstand 38 erzeugt Wärme zum Schmelzen der Lotschicht 36 auf dem Lötpad 34, in Reaktion auf einen Auslösestrom 39 von etwa 2 Ampere elektrischen Stroms, der durch den Widerstand 38 fließt. Eine leitende Leiterbahn 40 ist auf der Leiterplatte 31 angeordnet, um den Auslösestrom 39 von etwa 2 Ampere elektrischen Stroms zum Widerstand 38 zu leiten. Ein Raststift 41 ist an der Leiterplatte 31 befestigt, und ragt über die Vorderseite 32 der Leiterplatte 31 (siehe 4A) hervor.
In einem Beispiel kann der Widerstand 38 ein Leistungswiderstand sein, angeordnet unmittelbar neben dem Lötpad 34. In einem anderen Beispiel können zwei oder mehrere Leistungswiderstände vorliegen. Es sollte erwähnt werden, dass ein Hochtemperatur-Lot zum Befestigen des/der Stromwiderstand/-ände an der Leiterplatte 31 verwendet werden kann, und dass der/die Stromwiderstand/- ände an die leitenden Leiterbahn 40 verbunden werden kann/können. Da die Durchhangausgleichsvorrichtung 10 jedoch nur einmal aktiviert wird, ist die Verwendung des Hochtemperatur-Lots zum Befestigen des/der Stromwiderstands/- ände an die Leiterplatte 31 möglicherweise nicht erforderlich. In einem Beispiel kann eine Alternative zu diskreten, an der Leiterplatte 31 befestigten Widerständen, ein resistives Heizermuster intern an der Leiterplatte 31 darstellen. Ein feines Muster leitfähiger, resistiver Bahnen (nicht dargestellt) kann an einer internen Schicht einer mehrschichtigen Leiterplatte 31 direkt unterhalb des Lötpads 34 angeordnet sein.
Im Beispiel der Durchhangausgleichsvorrichtung 10 dargestellt in 3, 4A und 4B, umfasst der Schieber 37 eine leitende Platte 42 mit einem Befestigungsende für den FGL-Draht 43 und einem Befestigungsende für die Rückzugsfeder 48. Eine Lotbefestigungsfläche 45 auf dem Schieber 37 ist für die Lotschicht 36 vorgesehen, zur wahlweise lösbaren Verbindung des Schiebers 37 mit dem Stator 30. Der Schieber 37 ist durch die Lotschicht 36 in der ersten Position (siehe 4A) mit dem Stator 30 verbunden, wenn sich das Lot 36 in einem festen Zustand befindet. Eine flexibler elektrischer Leiter 46 leitet einen FGL-Aktivierungsstrom 47 zum FGL-Draht 15, um joulesche Wärme im FGL-Draht 15 zu erzeugen, und um einen Übergang des FGL-Drahtes 15 vom martensitischen Zustand (siehe Referenznummer 50 in 1) in den austenitischen Zustand (siehe Referenznummer 51 in 1) zu verursachen. Der Schieber 37 verfügt über eine Öffnung 56, zur Aufnahme des Raststiftes 41, wenn sich der Schieber 37 in der zweiten Position befindet (siehe 4B).
Im Beispiel der Durchhangausgleichsvorrichtung 10 dargestellt in 4A, ist eine Rückzugsfeder 48 mit der Basis 35 und dem Schieber 37 am Befestigungsende der Rückzugsfeder 48 verbunden. Im dargestellten Beispiel in 4A ist die Rückzugsfeder 48 eine Zugfeder 49. Die Rückzugsfeder 48 spannt den Schieber 37, um den Schieber 37 von der ersten Position (siehe 4A) am Stator 30 in die zweite Position (siehe 4B) am Stator 30 zu bewegen. Der Schieber 37 ist von der ersten Position (siehe 4A) durch Anlegen des Auslösestroms 39 über die leitende Leiterbahn 40 lösbar, zum Schmelzen des Lots 36, wodurch der Schieber 37 in die zweite Position (siehe 4B) bewegt wird.
Im Beispiel der Durchhangausgleichsvorrichtung 10' dargestellt in 5, 6A und 6B, umfasst der Stator 30' eine Leiterplatte 31'. Die Leiterplatte 31' beinhaltet eine Vorderseite 32' und eine Rückseite 33' gegenüber der Vorderseite 32'. Ein erster Raststift 57 ist an der Leiterplatte 31' befestigt, um nachgiebig von der Vorderseite 32' der Leiterplatte 31' hervorzustehen. Ein zweiter Raststift 58 ist an der Leiterplatte 31' befestigt, um nachgiebig von der Vorderseite 32' der Leiterplatte 31' hervorzustehen. Der erste Raststift 57 und der zweite Raststift 58 weisen Zentren, beabstandet in der entwickelten Durchhanglänge 55, auf.
Im Beispiel der Durchhangausgleichsvorrichtung 10' dargestellt in 5, umfasst der Schieber 37' eine leitende Platte 42' mit einem Befestigungsende für den FGL-Draht 43'. Die leitende Platte 42' leitet einen FGL-Aktivierungsstrom 47 zum FGL-Draht 15, um joulesche Wärme im FGL-Draht 15 zu erzeugen, und um einen Übergang des FGL-Drahtes 15 vom martensitischen Zustand (siehe Referenznummer 50 in 1) in den austenitischen Zustand (siehe Referenznummer 51 in 1) zu verursachen. Der FGL-Aktivierungsstrom 47 kann sich im Bereich von etwa 200 Milliampere (mA) bis etwa 3 Ampere (A) befinden. Eine Öffnung 56' ist zur Aufnahme des ersten Raststiftes 57 wenn sich der Schieber 37' in der ersten Position befindet (siehe 6A) vorgesehen und die Öffnung 56' ist zur Aufnahme des zweiten Raststiftes 58 wenn sich der Schieber 37' in der zweiten Position befindet (siehe 6B) vorgesehen. Ein Rückzugsdraht 59 ist mechanisch mit dem Stator 30' und dem Schieber 37' verbunden. Der Rückzugsdraht 59 beinhaltet einen weiteren FGL-Draht 16. Der andere FGL-Draht 16 unterscheidet sich vom FGL-Draht 15. Der Rückzugsdraht 59 wendet eine Rückzugskraft 60 auf den Schieber 37' an, um den Schieber 37' von der ersten Position (siehe 6A) am Stator' 30 in die zweite Position (siehe 6B) am Stator 30' zu bewegen. Die Rückzugskraft 60 ist normal für den Rückzugsdraht 59 und liegt in eine Rückzugsrichtung 61 an, die durch einen Vektor 62 vom ersten Raststift 57 zum zweiten Raststift 58 definiert wird. Der Schieber 37' ist aus der ersten Position (siehe 6A) durch Anwenden eines Rückzugsstroms 63 zum anderen FGL-Draht 16 rückziehbar, wodurch sich der andere FGL-Draht 16 zusammenzieht und die Rückzugskraft 60 zur Bewegung des Schiebers 37' in die zweite Position (siehe 6B) angewendet wird. Im Beispiel dargestellt in 5, ist ein elektrischer Isolator 73 zwischen dem Rückzugsdraht 59 und dem Schieber 37' angeordnet, damit der Rückzugsdraht 59 nicht in elektrischen Kontakt mit dem Schieber 37' kommt. In anderen Beispielen ist der elektrische Isolator 73 nicht erforderlich, da der Strompfad durch elektrisches Isolieren aller FGL-Drahtenden mit Relais, FETs, Dioden, usw., gesteuert werden kann.
Im Beispiel der vorliegenden Offenbarung, dargestellt in 6A, weist der erste Raststift 57 eine erste Rampe 64 in die Richtung des Schiebers 37' auf. Der Schieber 37' rastet mit der ersten Rampe 64 ein, wenn die Rückzugskraft 60 durch den Rückzugsdraht 59 auf den Schieber 37' aufgebracht wird, wodurch sich der Schieber 37' zum zweiten Raststift 58 bewegt und ein Lösen der Öffnung 56' vom ersten Raststift 57 verursacht wird, damit der Schieber 37' zum ersten Raststift 57 gleitet, wie in 6B dargestellt. Der zweite Raststift 58 weist eine zweite Rampe 65 in die Richtung des Schiebers 37' auf, zum Eingriff durch eine Vorderkante 66 des Schiebers 37' und um dadurch den zweiten Raststift 58 unter einem Querträger 67, der einen Abschnitt der Öffnung 56' definiert, umzulenken. Der Querträger 67 soll durch den zweiten Raststift 58 eingerastet und erfasst werden, wenn der Schieber 37' die zweite Position erreicht (siehe 6B).
Im Beispiel der vorliegenden Offenbarung, dargestellt in 6A, steht mindestens der erste Raststift 57 oder der zweite Raststift 58 durchgehend in elektrischem Kontakt mit dem Schieber 37', um den FGL-Aktivierungsstrom 47 zum FGL-Draht 15 zu leiten, wenn sich der Schieber 37' in der ersten Position (siehe 6A) und in der zweiten Position (siehe 6B) befindet, und wenn sich der Schieber 37' zwischen der ersten und zweiten Position bewegt.
Im Beispiel der Durchhangausgleichsvorrichtung 10', dargestellt in 5, kann der Rückzugsdraht 59 durch eine erste elektrisch leitende Öse 68 und eine zweite elektrisch leitenden Öse 69 an den Stator 30' befestigt werden. Die erste elektrisch leitende Öse 68 ist von der zweiten elektrisch leitenden Öse 69 in einer Entfernung 70 kleiner als eine gesamte Länge 71 des Rückzugsdrahtes 59 beabstandet. Mit anderen Worten ist der Rückzugsdraht 59 als eine Bogensehne angeordnet. Der andere FGL-Draht 15 weist einen Rückzugshub auf, der kleiner ist als die entwickelte Durchhanglänge 55. Der Rückzugsdraht 59 bewirkt ein Bewegen des Schiebers 37' von der ersten Position (siehe 6A) in die zweite Position (siehe 6B), durch Aktivieren des anderen FGL-Drahtes 16, was zu einem Zusammenziehen des anderen FGL-Drahtes 16 durch den Rückzugshub führt.
7A - 7C stellen einen exemplarischen FGL-Aktuator 20 zum Steuern einer Vorrichtung 25 gemäß der vorliegenden Offenbarung dar. Der FGL-Aktuator 20 beinhaltet eine Basis 35 und einen FGL-Draht 15, mit einem ersten Ende 74 und einem zweiten Ende 75. Das erste Ende 74 ist mit einer beweglichen Komponente 76 der Vorrichtung 25 verbunden. Der FGL-Draht 15 bildet während einer Vielzahl von Einlaufzyklen einen Durchhang 55 im FGL-Draht 15. Das zweite Ende 75 ist über eine Durchhangausgleichsvorrichtung 10, 10' mit der Basis 35 verbunden. Die Durchhangausgleichsvorrichtung 10, 10' kompensiert den entwickelten Durchhang 55, durch Straffen des FGL-Drahtes 15 in einem martensitischen Zustand, wie in 7C dargestellt. Die Durchhangausgleichsvorrichtung 10, 10' ist schematisch in 7A - 7C abgebildet. Einzelheiten der Durchhangausgleichsvorrichtung 10, 10' sind hierin offenbart, beispielsweise in der detaillierten Beschreibung in 3 und 5.
Der FGL-Aktuator 20 bewegt die bewegliche Komponente 76 in Reaktion auf eine Taktung des FGL-Drahtes 15 zwischen dem martensitischen Zustand 77 und einem austenitischen Zustand 78 (dargestellt in der versteckten Linie in 7A). Der FGL-Draht 15 hat im martensitischen Zustand 77 eine gestreckte Länge 52. Der FGL-Draht 15 hat im austenitischen Zustand 78 eine zusammengezogene Länge 53, die um eine Hublänge 54 kürzer ist als die gestreckte Länge 52. Die gestreckte Länge 52 wird um eine entwickelte Durchhanglänge 55 (siehe 7B) als Reaktion auf die Vielzahl von Einlaufzyklen des FGL-Drahtes 15 erhöht.
8 ist ein Blockschaltbild, das ein Verfahren 100 zum Steuern eines FGL-Aktuators 20, wie hierin beschrieben, darstellt. Block 110 stellt das zyklische Anlegen eines FGL-Aktivierungsstroms 47 an den FGL-Draht 15 dar, zur Erzeugung einer Taktung des FGL-Drahtes 15 zwischen dem martensitischen Zustand 77 und dem austenitischen Zustand 78. Block 120 stellt das automatische Festlegen, dass die gestreckte Länge 52 des FGL-Drahtes 15 um die entwickelte Durchhanglänge 55 erhöht ist, dar. Die Bestimmung, dass die entwickelte Durchhanglänge 55 erreicht wurde, kann als Reaktion auf eine elektrische Signatur (Widerstandshistorie) des FGL-Drahtes 15, auf den Reaktionszeitpunkt des FGL-Aktuators, auf eine externe Messung der Spannung im FGL-Draht 15, oder lediglich auf einen Zähler, der auf ein Vergehen der Vielzahl von Einlaufzyklen wartet, erfolgen. Die Anzahl der Betriebszyklen, die als Einlaufzyklen einbezogen werden sollten, kann empirisch ermittelt werden, oder anhand der Eigenschaften des FGL-Drahtes 15 vorausgesagt werden. Es ist möglicherweise nicht erforderlich, die entwickelte Durchhanglänge 55 für jede Instanz zu messen, da FGL-Drähte zu konsistenten Betriebseigenschaften von Exemplar zu Exemplar neigen.
Block 130 stellt, in Reaktion auf die automatische Bestimmung (Block 120), die automatische Verbindung einer Schaltung der Durchhangausgleichsvorrichtung 10 mit einer Versorgung eines Aktivierungsstroms oder eines Rückzugsstroms, zum Bewegen des Schiebers 37 in die zweite Position und zum permanenten Einrasten in der zweiten Position, dar.
Block 140 stellt die automatische Trennung der Schaltung von der Versorgung des Aktivierungsstroms oder des Rückzugsstroms dar.
Bezugnahme in der Beschreibung auf „ein Beispiel“, „ein weiteres Beispiel“, „Beispiel“ usw. bedeutet, dass ein bestimmtes Element (z. B. Merkmal, Struktur und/oder Eigenschaft), die in Verbindung mit dem Beispiel beschrieben ist, in mindestens einem hierin beschriebenen Beispiel beinhaltet ist und in anderen Beispielen vorhanden sein kann oder nicht. Darüber hinaus ist es selbstverständlich, dass die beschriebenen Elemente für jedes Beispiel in jeder geeigneten Weise in den verschiedenen Beispielen kombiniert werden können, sofern der Zusammenhang nicht eindeutig etwas anderes vorschreibt.
Es ist selbstverständlich, dass die hierin bereitgestellten Bereiche den angegebenen Bereich und einen beliebigen Wert oder Teilbereich innerhalb des angegebenen Bereichs beinhalten. So sollte beispielsweise ein Bereich von etwa 200 mA bis etwa 3 A dahingehend interpretiert werden, dass er nicht nur die explizit angegebenen Grenzen von etwa 200 mA bis etwa 3 A, sondern auch Einzelwerte beinhaltetet, wie etwa 200 mA, 300 mA, 1500 mA usw., sowie Teilbereiche, wie von etwa 200 mA bis etwa 2,5 A; von etwa 0,5 A bis etwa 3 A, usw. Weiterhin ist, wenn „etwa“ verwendet wird, um einen Wert zu beschreiben, dies gemeint, die kleinen Variationen von dem angegebenen Wert (bis zu +/- 10 Prozent) zu umfassen.

Claims

Durchhangausgleichsvorrichtung (10, 10'), umfassend: einen Stator (30, 30'), fest anbringbar an einer Basis (35); und einen Schieber (37, 37'), wahlweise von einer ersten Position auf dem Stator (30, 30') in eine zweite Position auf dem Stator (30, 30') bewegbar, wobei der Schieber (37, 37') wahlweise lösbar am Stator (30, 30') in der ersten Position befestigt ist, und bei Erreichen der zweiten Position permanent erfasst wird, und wobei die Durchhangausgleichsvorrichtung (10, 10') an einem FGL-Draht (15) zum Entfernen des entwickelten Durchhangs im FGL-Draht (15), der sich während einer Vielzahl von Einlaufzyklen entwickelt, befestigt ist; wobei: der FGL-Draht (15) zwischen einem martensitischen Zustand und einem austenitischen Zustand getaktet werden kann; der FGL-Draht (15) im martensitischen Zustand eine gestreckte Länge aufweist; der FGL-Draht (15) im austenitischen Zustand eine zusammengezogene Länge aufweist, die um eine Hublänge kürzer ist als die gestreckte Länge; und die gestreckte Länge um eine entwickelte Durchhanglänge, als Reaktion auf die Vielzahl von Einlaufzyklen des FGL-Drahtes (15), erhöht wird; dadurch gekennzeichnet , dass (i) der Stator (30, 30') eine Leiterplatte (31, 31') beinhaltet, wobei die Leiterplatte (31, 31') Folgendes umfasst: eine Vorderseite (32, 32') und eine Rückseite (33, 33') gegenüber der Vorderseite (32, 32'); ein Lötpad (34) mit einer Lotschicht (36), angebracht auf der Vorderseite (32, 32'); einen Widerstand (38), der thermisch mit dem Lötpad (34) in Verbindung steht, wobei der Widerstand (38) Wärme zum Schmelzen der Lotschicht (36) auf dem Lötpad (34) erzeugt, in Reaktion auf einen Auslösestrom von etwa 2 Ampere elektrischen Stroms, der durch den Widerstand (38) fließt; eine leitende Leiterbahn (40), angebracht auf der Leiterplatte (31, 31'), um den Auslösestrom zum Widerstand (38) zu leiten; und einen Raststift (57, 58), an der Leiterplatte (31, 31') befestigt, um von der Vorderseite (32, 32') der Leiterplatte (31, 31') hervorzustehen; wobei der Schieber (37, 37') Folgendes beinhaltet: eine Rückzugsfeder (48); eine leitende Platte (42, 42') mit einem Befestigungsende für den FGL-Draht (15) und einem Befestigungsende für die Rückzugsfeder (48); eine Lotbefestigungsfläche (45); einen flexiblen elektrischen Leiter (46), zum Leiten eines FGL-Aktivierungsstroms zum FGL-Draht (15), um joulesche Wärme im FGL-Draht (15) zu erzeugen, und um einen Übergang des FGL-Drahtes (15) vom martensitischen Zustand in den austenitischen Zustand zu verursachen; und eine Öffnung (56, 56') zum Aufnehmen des Raststiftes (57, 58), wenn sich der Schieber (37, 37') in der zweiten Position befindet; wobei die Rückzugsfeder (48) mit der Basis (35) und dem Schieber (37, 37') am Befestigungsende der Rückzugsfeder (48) verbunden ist; wobei die Rückzugsfeder (48) eine Zugfeder ist; die Rückzugsfeder (48) den Schieber (37, 37') spannt, um den Schieber (37, 37') von der ersten Position am Stator (30, 30') in die zweite Position am Stator (30, 30') zu bewegen; der Schieber (37, 37') durch die Lotschicht (36) in der ersten Position mit dem Stator verbunden ist, wenn sich das Lot in einem festen Zustand befindet; und der Schieber (37, 37') von der ersten Position durch Anlegen des Auslösestroms über die leitende Leiterbahn (40) lösbar ist, zum Schmelzen des Lots, wodurch der Schieber (37, 37') in die zweite Position bewegt wird; oder dass (ii) der Stator (30, 30') eine Leiterplatte (31, 31') beinhaltet, wobei die Leiterplatte (31, 31') Folgendes umfasst: eine Vorderseite (32, 32') und eine Rückseite (33, 33') gegenüber der Vorderseite (32, 32'); einen ersten Raststift (57), befestigt an der Leiterplatte (31, 31'), um nachgiebig von der Vorderseite (32, 32') der Leiterplatte (31, 31') hervorzustehen; und einen zweiten Raststift (58), befestigt an der Leiterplatte (31, 31'), um nachgiebig von der Vorderseite (32, 32') der Leiterplatte (31, 31') hervorzustehen, wobei der erste Raststift (57) und der zweite Raststift (58) Zentren, beabstandet in der entwickelten Durchhanglänge, aufweisen; wobei der Schieber (37, 37') Folgendes beinhaltet: eine leitende Platte (42, 42') mit einem Befestigungsende für den FGL-Draht (15), wobei die leitende Platte (42, 42') einen FGL-Aktivierungsstrom zum FGL-Draht (15) leitet, um joulesche Wärme im FGL-Draht (15) zu erzeugen, und um einen Übergang des FGL-Drahts (15) vom martensitischen Zustand in den austenitischen Zustand zu verursachen; und eine Öffnung (56, 56') zum Aufnehmen des ersten Raststiftes (57), wenn sich der Schieber (37, 37') in der ersten Position befindet, und eine Öffnung (56, 56') zum Aufnehmen des zweiten Raststiftes (58), wenn sich der Schieber (37, 37') in der zweiten Position befindet; einen Rückzugsdraht (59), mechanisch mit dem Stator (30, 30') und dem Schieber (37, 37') verbunden; wobei der Rückzugsdraht (59) einen weiteren FGL-Draht (15) beinhaltet; der Rückzugsdraht (59) eine Rückzugskraft auf den Schieber (37, 37') anwendet, um den Schieber (37, 37') von der ersten Position am Stator (30, 30') in die zweite Position am Stator (30, 30') zu bewegen; die Rückzugskraft für den Rückzugsdraht (59) normal ist und in eine Rückzugsrichtung anliegt, die durch einen Vektor vom ersten Raststift (57) zum zweiten Raststift (58) definiert wird; und der Schieber (37, 37') aus der ersten Position durch Anwenden eines Rückzugsstroms zum anderen FGL-Draht (15) rückziehbar ist, wodurch sich der andere FGL-Draht (15) zusammenzieht und die Rückzugskraft zur Bewegung des Schiebers in die zweite Position angewendet wird.
Durchhangausgleichsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei: der erste Raststift (57) eine erste Rampe (64) in die Richtung des Schiebers (37, 37') aufweist; der Schieber (37, 37') mit der ersten Rampe (64) einrastet, wenn die Rückzugskraft durch den Rückzugsdraht (59) auf den Schieber (37, 37') aufgebracht wird, wodurch sich der Schieber (37, 37') zum zweiten Raststift (58) bewegt und ein Lösen der Öffnung (56, 56') vom ersten Raststift (57) verursacht wird, damit der Schieber (37, 37') zum ersten Raststift (57) gleitet; und der zweite Raststift (58) eine zweite Rampe (65) in die Richtung des Schiebers (37, 37') aufweist, zum Eingriff durch eine Vorderkante des Schiebers (37, 37'), um dadurch den zweiten Raststift (58) unter einem Querträger, der einen Abschnitt der Öffnung (56, 56') definiert, umzuleiten, wobei der Querträger eingreift und durch den zweiten Raststift (58) ergriffen wird, wenn der Schieber (37, 37') die zweite Position erreicht; wobei mindestens der erste Raststift (57) oder der zweite Raststift (58) durchgehend in elektrischem Kontakt mit dem Schieber (37, 37') steht, um den FGL-Aktivierungsstrom zum FGL-Draht (15) zu leiten, wenn sich der Schieber (37, 37') in der ersten Position und in der zweiten Position befindet, und wenn sich der Schieber (37, 37') zwischen der ersten und zweiten Position bewegt.
Durchhangausgleichsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei: der Rückzugsdraht (59) durch eine erste elektrisch leitende Öse und eine zweite elektrisch leitenden Öse am Stator (30, 30') befestigt ist; die erste elektrisch leitende Öse von der zweiten elektrisch leitenden Öse in einer Entfernung kleiner als eine gesamte Länge des Rückzugsdrahtes (59) beabstandet ist; der andere FGL-Draht (15) einen Rückzugshub aufweist, der kleiner ist als die entwickelte Durchhanglänge; und der Rückzugsdraht (59) ein Bewegen des Schiebers (37, 37') von der ersten Position in die zweite Position bewirkt, durch Aktivieren des anderen FGL-Drahtes (15), was zu einem Zusammenziehen des anderen FGL-Drahtes (15) durch den Rückzugshub führt.
FGL-Aktuator, zum Betätigen einer Vorrichtung, umfassend: eine Basis (35); und einen Formgedächtnislegierungs (FGL)-Draht mit einem ersten und einem zweiten Ende, wobei das erste Ende mit einer beweglichen Komponente der Vorrichtung verbunden ist, wobei der FGL-Draht (15) während einer Vielzahl von Einlaufzyklen einen Durchhang im FGL-Draht (15) entwickelt, und wobei das zweite Ende über eine Durchhangausgleichsvorrichtung (10, 10') mit der Basis (35) verbunden ist, wobei die Durchhangausgleichsvorrichtung (10, 10') Folgendes umfasst: einen Stator (30, 30'), fest an der Basis (35) befestigt; und einen Schieber (37, 37'), wahlweise von einer ersten Position auf dem Stator (30, 30') in eine zweite Position auf dem Stator bewegbar, wobei der Schieber (37, 37') wahlweise lösbar am Stator (30, 30') in der ersten Position befestigt ist, und bei Erreichen der zweiten Position permanent erfasst wird, wobei der Schieber (37, 37') in der zweiten Position den entwickelten Durchhang durch Ziehen des FGL-Drahtes (15) in einem martensitischen Zustand kompensiert; wobei: der FGL-Aktuator die bewegliche Komponente in Reaktion auf eine Taktung des FGL-Drahtes (15) zwischen dem martensitischen Zustand und einem austenitischen Zustand bewegt; der FGL-Draht (15) im martensitischen Zustand eine gestreckte Länge aufweist; der FGL-Draht (15) im austenitischen Zustand eine zusammengezogene Länge aufweist, die um eine Hublänge kürzer ist als die gestreckte Länge; und die gestreckte Länge um eine entwickelte Durchhanglänge, als Reaktion auf die Vielzahl von Einlaufzyklen des FGL-Drahtes (15), erhöht wird; dadurch gekennzeichnet , dass (i) die Durchhangausgleichsvorrichtung eine Leiterplatte (31, 31') beinhaltet, wobei die Leiterplatte (31, 31') Folgendes umfasst: eine Vorderseite (32, 32') und eine Rückseite (33, 33') gegenüber der Vorderseite (32, 32'); ein Lötpad (34) mit einer Lotschicht (36), angebracht auf der Vorderseite (32, 32'); einen Widerstand (38), der thermisch mit dem Lötpad (34) in Verbindung steht, wobei der Widerstand (38) Wärme zum Schmelzen der Lotschicht (36) auf dem Lötpad (34) erzeugt, in Reaktion auf einen Auslösestrom von etwa 2 Ampere elektrischen Stroms, der durch den Widerstand (38) fließt; eine leitende Leiterbahn auf der Leiterplatte (31, 31') angebracht ist, um den Auslösestrom zum Lötpad (34) zu leiten; und einen Raststift (57, 58) an der Leiterplatte (31, 31') befestigt ist, um von der Vorderseite (32, 32') der Leiterplatte (31, 31') hervorzustehen; wobei der Schieber (37, 37') Folgendes beinhaltet: eine Rückzugsfeder (48); eine leitende Platte (42, 42') mit einem Befestigungsende für den FGL-Draht (15) und einem Befestigungsende für die Rückzugsfeder (48); eine Lotbefestigungsfläche (45); einen flexiblen elektrischen Leiter (46), zum Leiten eines FGL-Aktivierungsstroms zum FGL-Draht (15), um joulesche Wärme im FGL-Draht (15) zu erzeugen, und um einen Übergang des FGL-Drahtes (15) vom martensitischen Zustand in den austenitischen Zustand zu verursachen; und eine Öffnung (56, 56') zum Aufnehmen des Raststiftes (57, 58), wenn sich der Schieber (37, 37') in der zweiten Position befindet; wobei die Rückzugsfeder mit dem Stator (30, 30') und dem Schieber am Befestigungsende der Rückzugsfeder (48) verbunden ist; die Rückzugsfeder (48) eine Zugfeder ist; die Rückzugsfeder (48) den Schieber (37, 37') spannt, um den Schieber (37, 37') von der ersten Position am Stator (30, 30') in die zweite Position am Stator (30, 30') zu bewegen; der Schieber (37, 37') durch die Lotschicht (36) in der ersten Position mit dem Stator verbunden ist, wenn sich das Lot in einem festen Zustand befindet; und der Schieber (37, 37') von der ersten Position durch Anlegen des Auslösestroms über die leitende Leiterbahn (40) lösbar ist, zum Schmelzen des Lots, wodurch der Schieber (37, 37') in die zweite Position bewegt wird; oder dass (ii) der Stator (30, 30') der Durchhangausgleichsvorrichtung (10, 10') eine Leiterplatte (31, 31') beinhaltet, wobei die Leiterplatte (31, 31') Folgendes umfasst: eine Vorderseite (32, 32') und eine Rückseite (33, 33') gegenüber der Vorderseite (32, 32'); einen ersten Raststift (57), befestigt an der Leiterplatte (31, 31'), um nachgiebig von der Vorderseite (32, 32') der Leiterplatte (31, 31') hervorzustehen; und einen zweiten Raststift (58), befestigt an der Leiterplatte (31, 31'), um nachgiebig von der Vorderseite (32, 32') der Leiterplatte (31, 31') hervorzustehen, wobei der erste Raststift (57) und der zweite Raststift (58) Zentren, beabstandet in der entwickelten Durchhanglänge, aufweisen; wobei der Schieber (37, 37') Folgendes beinhaltet: eine leitende Platte (42, 42') mit einem Befestigungsende für den FGL-Draht (15), wobei die leitende Platte (42, 42') einen FGL-Aktivierungsstrom zum FGL-Draht (15) leitet, um joulesche Wärme im FGL-Draht (15) zu erzeugen, und um einen Übergang des FGL-Drahts (15) vom martensitischen Zustand in den austenitischen Zustand zu verursachen; und eine Öffnung (56, 56') zum Aufnehmen des ersten Raststiftes (57), wenn sich der Schieber (37, 37') in der ersten Position befindet, und eine Öffnung (56, 56') zum Aufnehmen des zweiten Raststiftes (58), wenn sich der Schieber (37, 37') in der zweiten Position befindet; einen Rückzugsdraht (59), mechanisch mit dem Stator (30, 30') und dem Schieber (37, 37') verbunden; wobei der Rückzugsdraht (59) einen weiteren FGL-Draht (15) beinhaltet; wobei der Rückzugsdraht (59) eine Rückzugskraft auf den Schieber (37, 37') anwendet, um den Schieber (37, 37') von der ersten Position am Stator (30, 30') in die zweite Position am Stator (30, 30') zu bewegen; wobei die Rückzugskraft für den Rückzugsdraht (59) normal ist und in eine Rückzugsrichtung anliegt, die durch einen Vektor vom ersten Raststift (57) zum zweiten Raststift (58) definiert wird; und wobei der Schieber (37, 37') aus der ersten Position durch Anwenden eines Rückzugsstroms zum anderen FGL-Draht (15) rückziehbar ist, wodurch sich der andere FGL-Draht (15) zusammenzieht und die Rückzugskraft zur Bewegung des Schiebers (37, 37') in die zweite Position angewendet wird; wobei: der erste Raststift (57) eine erste Rampe (64) in die Richtung des Schieber (37, 37') aufweist; der Schieber (37, 37') mit der ersten Rampe (64) einrastet, wenn die Rückzugskraft durch den Rückzugsdraht (59) auf den Schieber (37, 37') aufgebracht wird, wodurch sich der Schieber (37, 37') zum zweiten Raststift (58) bewegt und ein Lösen der Öffnung (56, 56') vom ersten Raststift (58) verursacht wird, damit der Schieber (37, 37') zum ersten Raststift (57) gleitet; der zweite Raststift (58) eine zweite Rampe (65) in die Richtung des Schiebers (37, 37') aufweist, zum Eingriff durch eine Vorderkante des Schiebers, um dadurch den zweiten Raststift (58) unter einem Querträger, der einen Abschnitt der Öffnung (56, 56') definiert, umzuleiten, wobei der Querträger eingreift und durch den zweiten Raststift (58) ergriffen wird, wenn der Schieber (37, 37') die zweite Position erreicht; und mindestens der erste Raststift (57) oder der zweite Raststift (58) durchgehend in elektrischem Kontakt mit dem Schieber (37, 37') steht, um den FGL-Aktivierungsstrom zum FGL-Draht (15) zu leiten, wenn sich der Schieber (37, 37') in der ersten Position und in der zweiten Position befindet, und wenn sich der Schieber (37, 37') zwischen der ersten und zweiten Position bewegt.
FGL-Aktuator nach Anspruch 4, wobei: der Rückzugsdraht (59) am Stator (30, 30') durch eine erste elektrisch leitende Öse und eine zweite elektrisch leitenden Öse befestigt ist; die erste elektrisch leitende Öse von der zweiten elektrisch leitenden Öse in einer Entfernung kleiner als eine gesamte Länge des Rückzugsdrahtes (59) beabstandet ist; der andere FGL-Draht (15) einen Rückzugshub aufweist, der kleiner ist als die entwickelte Durchhanglänge; und der Rückzugsdraht (59) ein Bewegen des Schiebers (37, 37') von der ersten Position in die zweite Position veranlasst, durch Aktivieren des anderen FGL-Drahtes (15), was zu einem Zusammenziehen des anderen FGL-Drahtes (15) durch den Rückzugshub führt.
Verfahren zum Betätigen des FGL-Aktuators nach Anspruch 4, umfassend: das zyklische Anlegen eines FGL-Aktivierungsstroms an den FGL-Draht (15) zum Erzeugen einer Taktung des FGL-Drahtes (15) zwischen dem martensitischen Zustand und dem austenitischen Zustand; das automatische Festlegen, dass die gestreckte Länge des FGL-Drahtes (15) um die entwickelte Durchhanglänge erhöht ist; das automatische Verbinden, in Reaktion auf das automatische Bestimmen, einer Schaltung der Durchhangausgleichsvorrichtung (10, 10') mit einer Versorgung eines Aktivierungsstroms oder eines Rückzugsstroms, zum Bewegen des Schiebers (37, 37') in die zweite Position und zum permanenten Einrasten in der zweiten Position; und das automatische Trennen der Schaltung von der Versorgung des Aktivierungsstroms oder des Rückzugsstroms.