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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schalteinrichtung, in
welcher vertikale Bewegungen des Betätigungsknopfes davon beliebig
gesteuert werden.
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STAND DER
TECHNIK
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Eine
Beschreibung wird für
eine Schalteinrichtung, die in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 2000-207988 offenbart ist, unter Verwendung der 10 angegeben.
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10 veranschaulicht
eine Struktur eines Schalters auf einer Tastatur, die für eine Eingabeeinrichtung
eines elektronischen Geräts
verwendet wird. Das Drücken
des Tastenoberteils 101 öffnet und schließt den Schalter.
Dieses Tastenoberteil 101 wird durch den Verbindungsmechanismus 102 gehalten, so
dass das Tastenoberteil 101 in vertikaler Richtung bewegbar
ist. Dieser Verbindungsmechanismus 102 ist mit der Spiraldehnfeder 103,
die aus einem Formgedächtnismaterial
hergestellt ist und einem Vorspannungselement 104, das
aus einem elastischen Körper
hergestellt ist, verbunden, wobei das Tastenoberteil 101.
unter gewöhnlichen
Umständen
von diesen Elementen nach unten vorgespannt ist. Die aus einem Formgedächtnismaterial
hergestellte Spiraldehnfeder 103 ist über einen dehnbaren, Strom
führenden
Draht 106 elektrisch mit der Platine 105 verbunden.
Das Zuführen
von elektrischem Strom aus dem Schaltkreis bewirkt, dass sich aus
einem Formgedächtnismaterial
hergestellte Spiraldehnfeder 103 aufgrund des Formgedächtniseffekts
entgegen der Kraft des Vorspannelements 104 zusammenzieht, wobei
der Verbindungsmechanismus 102 betätigt wird, und es dann das
Tastenoberteil 101 nach oben bewegt.
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Jedoch
hat die Schalteinrichtung in dem oben erwähnten herkömmlichen Beispiel, wo die aus einem
Formgedächtnismaterial
hergestellte Spiraldehnfeder 103 mit dem Schaltkreis verbunden
ist, um über
einen dehnbaren, Strom führenden
Draht 106 elektrischen Strom zuzuführen, darin ein Problem, dass
sich die Kopplung dieses Strom führenden Drahtes 106 mit
der Spiraldehnfeder 103 schwierig gestaltet. Ebenso gibt
es da durch ein Problem, das ein durch Verformung des Strom führenden
Drahtes 106 erzeugter Widerstand eine durch den Formgedächtniseffekt
der Spiraldehnfeder 103 erzeugte Kraft verringert. Ferner,
als weiteres Problem, bewegt sich das Kopplungsteil des Strom führenden Drahtes 106 und
der Spiraldehnfeder 103 in Antwort auf das Ausdehnen und
Zusammenziehen der Spiraldehnfeder 103, und daher wird
das Kopplungsteil aufgrund der wiederholt auf das Kopplungsteil
aufgebrachten Belastungen zerstört,
was zu einem Verlust der Zuverlässigkeit
der Schalteinrichtung führt.
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Eine ähnliche
Schalteinrichtung ist dem Dokument JP 2000-207988 A offenbart.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Eine
Schalteinrichtung der vorliegenden Erfindung ist aufgebaut aus:
einem Betätigungsknopf; einem
Verbindungsmechanismus, um diesen Betätigungsknopf in einer vertikalen
Richtung zu führen;
einem Druckknopfschalter, der auf einer Platine gehalten wird und
der sich in Antwort auf eine Bewegung des Betätigungsknopfes öffnet und
schließt;
einer Kompressionsspiralfeder zum Vorspannen des Betätigungsknopfes
nach oben; ein oberes Gehäuse
zum Steuern der nach oben gerichteten Bewegung des Betätigungsknopfes;
und ein unteres Gehäuse,
das zum oberen Gehäuse
passt, um diese Teile aufzunehmen, wobei ein mittlerer Teil eines
Drahtes aus einem Formgedächtnismaterial
von einer Stellvorrichtung gehalten wird, wobei ein Ende des Verbindungsmechanismus
dafür gelagert
ist, und wobei beide Enden des Verbindungsmechanismus fest an der
Platine gehalten werden. In dieser Struktur sind beide Enden des
Drahtes aus einem Formgedächtnismaterial an
der Platine fixiert. Auch wenn sich der Draht aus dem Formgedächtnismaterial
in Antwort auf einen dem Schaltkreis zugeführten elektrischen Strom aufgrund
seines Formgedächtniseffekts
verformt, um die Stellvorrichtung zu betätigen, tritt keine Belastung auf,
weil die elektrisch verbundenen Teile fixiert sind. In entsprechender
Art und Weise, auch bei sich häufig
wiederholenden Operationen, wird die Einrichtung nicht aufgrund
eines Verschleißes
beschädigt,
was eine hohe Zuverlässigkeit
bewerkstelligt. Zusätzlich kann
die Einrichtung vereinfacht werden, weil sie auf ein einzelnes Teil
wie einen Strom führenden
Draht verzichtet, wobei das Fehlen des Erfordernisses für einen
Vorgang wie eine Installationsarbeit für Strom führende Drähte den Vorteil von kostengünstigen Schalteinrichtungen
bietet.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1A ist
eine Schnittansicht zur Darstellung einer Schalteinrichtung gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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1B ist
eine obere Ansicht der Schalteinrichtung aus 1A, geschnitten
entlang der Linie A1-A2.
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1C ist
eine untere Ansicht der Schalteinrichtung aus 1B,
geschnitten entlang der Linie B1-B2.
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2A und 2B sind
Schnittansichten zur Darstellung von Schaltbetätigungen gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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3A und 3B sind
Schnittansichten zur Darstellung von Verbindungsmechanismen gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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4A und 4B veranschaulichen
ein Verbindungsteil gemäß einem
Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung.
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5A bis 5D veranschaulichen
ein anderes Verbindungsteil gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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6A und 6B veranschaulichen
eine Struktur, die mit einem Wärmeabstrahlungselement ausgebildet
ist, gemäß einem
Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung.
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7 veranschaulicht
eine Struktur, die mit einem elastischen Teil ausgebildet ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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8A ist
eine Schnittansicht zur Darstellung einer Schalteinrichtung gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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8B ist
eine Unteransicht zur Darstellung einer Schalteinrichtung gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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9 veranschaulicht
eine Struktur, die mit einem gemeinsamen Anschluss ausgebildet ist,
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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10 veranschaulicht
ein herkömmliches Ausführungsbeispiel.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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(Ausführungsbeispiel)
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Eine
Beschreibung wird angegeben für
ein Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung unter Verwendung der 1 bis 7.
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In
den 1A bis 1C, auf
der Rückseite eines
Betätigungsknopfes 1,
der aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist und z.B. mittels
eines Formpressens geformt ist, sind Nutenteile 2 und 3 integral
ausgebildet. Wie in 3A zu sehen ist, umfasst der
Verbindungsmechanismus 4 einen ersten Arm 41 und
einen zweiten Arm 42, die beide beispielsweise aus einem
Harzmaterial hergestellt sind, und umfasst ebenso säulenförmige Vorsprünge 5 und 6.
Die oben erwähnten
Nutenteile 2 und 3 passen mit den Vorsprüngen 5 und 6,
welche auf den Nutenteilen 2 und 3 gleiten, zusammen.
Dabei, für die
Endteile 51 und 61 des Verbindungsmechanismus 4,
am entgegen gesetzten Ende zu dem Betätigungsknopf 1, ist
das Endteil 61 an einem Rahmen 12 fixiert, und
das Endteil 51 befindet sich mit der Stellvorrichtung 9 in
Eingriff. Der Rahmen 12 ist auf einer Platine 13 angeordnet,
wobei der Rahmen 12 mit einer Gleitnut 14 ausgebildet
ist, und wobei die oben erwähnte
Stellvorrichtung 9 derart angeordnet ist, dass sie auf
der Platine 13 gleiten kann, geführt durch die Gleitnut 14,
in Verbindung mit dem Verbindungsmechanismus 4.
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Wie
in 1C gezeigt ist, ist die Stellvorrichtung 9 mit
einem Halteabschnitt 16 ausgebildet, der durch die Durchgangsöffnung 15 der
Platine 13 nach unten hervorsteht, wobei in diesem Halteabschnitt 16 ein
Draht 17 aus einem Formgedächtnismaterial derart angeordnet
ist, dass er sich quer darüber
erstreckt, wobei der mittlere Teil davon im Wesentlichen V-förmig ausgebildet
ist. Beide Enden des Drahtes 17 aus dem Formgedächtnismaterial
sind an einem Verbindungsanschluss 18 befestigt. Dieser Verbindungsanschluss 18 ist
an der Platine 13 durch Anlöten oder Verkrimpen befestigt
und kann den Draht 17 aus dem Formgedächtnismaterial mit elektrischem
Strom versorgen.
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Auf
der Rückseite
des Betätigungsknopfes 1 ist
ein Druckknopfschalter 19, der sich im Einklang mit vertikalen
Bewegungen des Betätigungsknopfes 1 in
elektrischer Art und Weise öffnet
und schließt, auf
der Platine 13 angeordnet, und an einem Teil, welcher dem
Druckknopfschalter 19 zugewandt ist, auf der Rückseite
des Betätigungsknopfes 1,
ist ein Vorsprung 20 ausgebildet. Ferner ist der Betätigungsknopf 1 durch
die Kompressionsspiralfeder 21, die an der Seite des Druckknopfschalters 19 ausgebildet
ist, in der Figur stets nach oben vorgespannt. Eine Bewegung, in
welcher der Betätigungsknopf 1 dazu
neigt, sich nach oben zu bewegen, wird durch eine Handlung gesteuert,
wobei ein an dem Betätigungsknopf 1 ausgebildetes
Randteil 23 das obere Gehäuse 22 berührt. Dabei
wird eine Abwärtsbewegung
des Betätigungsknopfes 1 durch
eine Handlung gesteuert, wobei das Randteil 23 des Betätigungsknopfes 1 die
obere Fläche
des Rahmens 12 berührt. Während die
Platine 13 von dem unteren Gehäuse 24 gehalten wird,
ist das obere Gehäuse 22 auf
das untere Gehäuse 24 aufgesetzt.
Dies vervollständigt eine
Schalteinrichtung gemäß diesem
Ausführungsbeispiel,
wobei die oben erwähnten
Elemente in dem oberen Gehäuse 22 und
dem unteren Gehäuse 24 enthalten
sind.
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Nachstehend
wird eine Beschreibung angeführt
für Betätigungen
einer Schalteinrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung, unter Verwendung der 2A, 2B, 3A und 3B.
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Die 2A und 2B veranschaulichen eine
Betätigung
des Schaltteils einer Schalteinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,
wobei der Verbindungsmechanismus 4 weggelassen ist. 2A zeigt
einen Zustand, in welchem der Betätigungsknopf 1 betätigbar ist,
wobei nämlich
der Betätigungsknopf 1 durch
die Kompressionsspiralfeder 21 in die Richtung des oberen
Gehäuses 1 gedrückt wird.
In diesem Zustand ist der Vorsprung 20 des Betätigungsknopfes 1 von
dem Druckknopfschalter 19 getrennt, wobei der Druckknopfschalter 19 in
einen geöffneten
Zustand gelangt. In dem geöffneten
Zustand, wenn eine Bedienperson den Betätigungsknopf 1 nach
unten drückt,
drückt
ein Vorsprung 20, der unter dem Betätigungsknopf 1 ausgebildet
ist, den Druckknopfschalter 19 nach unten, wobei der Druckknopfschalter 19 in
einen geschlossenen Zustand gelangt.
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Dabei,
wenn es erwünscht
ist, dass die vertikale Bewegung des Betätigungsknopfes 1 nicht durch
eine Bedienperson gesteuert wird, sondern durch ein Signal auf Seiten
der Einrichtung, kann der Verbindungsmechanismus 4 durch
den Draht 17 aus dem Formgedächtnismaterial betätigt werden. 3A und 3B veranschaulichen
eine Betätigung
des Verbindungsmechanismus 4 und einer Stellvorrichtung 9,
wobei die Kompressionsspiralfeder 21 weggelassen ist. 3A zeigt
einen Zustand, in welchem der Betätigungsknopf 1 von
dem oberen Gehäuse 22 hervorsteht.
In diesem Zustand ist der Betätigungsknopf 1 durch
die Kompressionsspiralfeder 21 nach oben vorgespannt, wie
oben erwähnt wurde,
und der Verbindungsmechanismus 4 gelangt in einen Zustand,
in welchem er sich aufgrund der Vorspannkraft zwischen dem Betätigungsknopf 1 und dem
Rahmen 12 erstreckt. In anderen Worten ist der Winkel zwischen
einem ersten Arm 41 und einem zweiten Arm 42 ein
kleiner Winkel θ1,
was bewirkt, dass die Stellvorrichtung 9, die sich mit
dem ersten Arm 41 des Verbindungsmechanismus 4 in
Eingriff befindet, zu der linken Richtung in 3 vorgespannt ist.
Zu diesem Zeitpunkt befindet sich der Draht 17 aus dem
Formgedächtnismaterial,
der in einer im Wesentlichen V-förmigen
Gestalt an dem Halteabschnitt 16, der an der Stellvorrichtung 9 ausgebildet ist,
gehalten wird, in einem Zustand, der in 3A gezeigt
ist, wobei der Vorsprung 20 des Betätigungsknopfes 1 von
dem Druckknopfschalter 19 getrennt ist, und daher gelangt
der Druckknopfschalter 19 in einem geöffneten Zustand.
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Es
ist zu berücksichtigen,
dass, wenngleich in diesem Ausführungsbeispiel
eine Spiralfeder zur Vorspannung des Betätigungsknopfes nach oben verwendet
wird, die vorliegende Erfindung nicht auf eine Spiralfeder beschränkt ist,
sondern dass ein anderer elastischer Körper wie eine Gummi- und eine Blattfeder,
ebenso verwendet werden kann.
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In
diesem Zustand bewirkt das Zuführen
eines elektrischen Stromes zu dem Draht 17 aus dem Formgedächtnismaterial
durch den an der Platine einzeln fixierten Verbindungsanschluss 18,
dass die Temperatur des Drahtes 17 aus dem Formgedächtnismaterial
aufgrund der eigenen Erhitzung davon ansteigt, was den Formgedächtniseffekt
hervorruft, um eine zusammenziehende Kraft zu erzeugen. Diese zusammenziehende
Kraft bewegt die Stellvorrichtung 9 aus dem in 3A gezeigten
Zustand in die rechte Richtung und dann bewegt sich der mit der Stellvorrichtung 9 in
Eingriff befindliche Verbindungsmechanismus 4 in einer
Richtung, in welcher sich der Verbindungsmechanismus 4 zwischen
dem Betätigungsknopf 1 und
dem Rahmen 12 zusammenzieht. Das heißt, der Winkel zwischen dem
ersten Arm 41 und dem zweiten Arm 42 nimmt den
Winkel 82 an, welcher größer als der Winkel 81 ist,
der Betätigungsknopf 1,
der gegenüber
dem ersten Arm 41 verriegelt ist, bewegt sich entgegen
der Vorspannkraft der Kompressionsspiralfeder 21 nach unten
und gelangt in einen Zustand, der in 3B gezeigt
ist. In dem in 3B gezeigten Zustand drückt der
unter dem Betätigungsknopf 1 ausgebildete
Vorsprung 20 den Druckknopfschalter 19 nach unten,
was dazu führt, dass
der Druckknopfschalter 19 in einen geschlossenen Zustand
gelangt.
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Wenn
die Zufuhr des elektrischen Stroms von der Platine 13 zu
dem Draht 17 aus dem Formgedächtnismaterial unterbrochen
wird und sich der Draht 17 aus dem Formgedächtnismaterial
abkühlt, verschwindet
die oben erwähnte,
zusammenziehende Kraft, und daher kehrt Betätigungsknopf 1 aufgrund
einer Vorspannkraft der Kompressionsspiralfeder 21 in den
in 3A gezeigten Zustand zurück.
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Im
Allgemeinen erzeugt der Draht 17 aus dem Formgedächtnismaterial,
der in einer Gestalt eines dünnen
Drahtes verarbeitet ist, eine relativ kleine zusammenziehende Kraft,
weil sich eine Krafterzeugung aufgrund des Formgedächtniseffekts
proportional zu der Querschnittsfläche verhält. Jedoch, wie in dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, wenn der mittlere Teil des Drahtes 17 aus
dem Formgedächtnismaterial
derart angeordnet ist, dass der mittlere Teil an der Stellvorrichtung 9 gehalten wird,
wird eine zusammenziehende Kraft des Drahtes 17 aus dem
Formgedächtnismaterial
auf beide Seiten des Halteabschnitts 16 in einer V-förmigen Gestalt
aufgebracht, was es ermöglicht,
dass die zusammenziehende Kraft erheblich verstärkt wird, im Vergleich zu einem
Fall, wenn nur ein Draht in linearer Ausrichtung angeordnet ist.
Ferner bewegen sich beide Enden des Drahtes 17 aus dem
Formgedächtnismaterial
nicht, weil er in mechanischer Art und Weise fixiert ist und ein
elektrischer Art und Weise durch den Verbindungsanschluss 18 mit
der Platine 13 verbunden ist. Daher, anders als in dem
herkömmlichen
Beispiel, ist eine Verbindung als gesondertes Bauteil wie als dehnbarer,
Strom führender Draht
nicht erforderlich, um den elektrischen Strom mit dem Draht 17 aus
dem Formgedächtnismaterial zuzuführen. Ebenso
tritt eine Belastungskonzentration in dem Verbindungsteil nicht
auf, weil sich das Verbindungsteil auch mit wiederholten Verformungsbetätigungen
des Drahtes 17 aus dem Formgedächtnismaterial nicht bewegt,
was einen Defekt, wie ein Brechen eines Drahtes oder einer schlechte
Verbindung daran hindert, in Erscheinung zu treten.
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Wie
oben erwähnt
wurde, erzeugt der Draht aus dem Formgedächtnismaterial den Formgedächtniseffekt,
wobei beide Enden des Drahtes aus dem Formgedächtnismaterial an der Platine
fixiert sind. Diese Struktur verhindert, dass eine Belastung auf das
Verbindungsteil in Erscheinung tritt, wenn die Stellvorrichtung
betätigt
wird, weil die in elektrischer Art und Weise angeschlossenen Teile
fixiert sind. In entsprechender Art und Weise, auch mit sich häufig wiederholenden
Operationen, tritt ein Schaden aufgrund eines Verschleißes nicht
in Erscheinung, was die Zuverlässigkeit
weiter verbessert. Zusätzlich,
weil eine zusätzliche
Komponente wie ein Strom führender
Draht nicht erforderlich ist, kann die Einrichtung vereinfacht werden.
Ein Vorgang wie eine Installation für einen Strom führenden
Draht kann weggelassen werden, was das Bereitstellen von Schalteinrichtungen
zu geringen Kosten ermöglicht.
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Bei
der Verwendung des aus Blech hergestellten und durch ein Metallpressen,
Ziehen oder dergleichen verarbeiteten Verbindungsanschlusses 18 sind
der Verbindungsanschluss 18 und der Draht 17 aus
dem Formgedächtnismaterial
in elektrischer und me chanischer Art und Weise durch eine gemeinsame
Kupplungsmethode wie Löten
oder Schweißen verbunden.
In diesem Fall, wie in 4A und 4B gezeigt
ist, ist ein Verjüngungsteil 25 entsprechend zu
der Verformung und der Bewegung des Drahtes 17 aus dem
Formgedächtnismaterial
in einer Richtung vom Verbindungsanschluss 18 in Richtung
des Halteabschnitts 16 der Stellvorrichtung 9 ausgebildet.
In dem in 4A gezeigten Kreis ist eine
vergrößerte Schnittansicht
entlang des Liniensegments X1-X2 gezeigt. Die zwei Wände des
Verjüngungsteils 25 liegen
nahe an dem Verbindungsabschluss einander eng gegenüber, und
mit Abstand voneinander in Entfernung von dem Verbindungsteil. Das
Montieren des Drahtes 17 aus dem Formgedächtnismaterial entlang
des Verjüngungsteils 25 verhindert
eine Belastungskonzentration in dem fixierten Teil bei der Dehnungsbetätigung des
Drahtes 17 aus dem Formgedächtnismaterial, was die Zuverlässigkeit
verbessert.
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In
anderen Worten ist der Verbindungsanschluss mit einem Verjüngungsteil
ausgebildet, welches eine Gestalt aufweist, so dass sowohl ein Draht 17 aus
dem Formgedächtnismaterial
in seinem ursprünglichen
Zustand als auch der Draht in einem verformten Zustand, wobei der
Draht die Stellvorrichtung bewegt hat, erfolgreich aufgenommen werden. In
dem Verjüngungsteil
ist der Draht aus dem Formgedächtnismaterial
frei bewegbar, ohne durch den Verbindungsanschluss beeinträchtigt zu
werden. Das Ergebnis weist den Vorteil auf, dass die Zuverlässigkeit
der Einrichtung verbessert ist. Dass heißt, auch nachdem der Draht
aus dem Formgedächtnismaterial,
der von dem an der Platine fixierten Verbindungsanschluss gehalten
wird, die Stellvorrichtung verschiebt, tritt eine Belastungskonzentration
in dem Verbindungsteil aufgrund einer scharten Verformung wie Biegung
nicht in Erscheinung, was verhindert, dass ein Effekt wie eine Zerstörung oder
eine schlechte Verbindung in Erscheinung tritt.
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Ebenso,
wie in einem Ausführungsbeispiel, das
in 5A bis 5D gezeigt
ist, kann ein Verbindungsanschluss 18 mit einer Struktur,
in welcher ein kreisförmiges äußeres Kantenteil 26 um
den Verbindungsanschluss 18 ausgebildet ist und der Draht 17 aus
dem Formgedächtnismaterial
um die äußere Kante
herumgewickelt ist, durch ein Verfahren wie Schneiden, unter Umsetzung
desselben Effekts, wie oben erwähnt
wurde, in einfacher Art und Weise hergestellt werden. Zusätzlich,
mit einer solchen Struktur, kann ein dünner Draht 17 aus
dem Formgedächtnismaterial
verwendet werden, und daher kann die Wärmekapazität bei der Eigenerwärmung klein
ausgeführt
werden, was die Antwortzeit auf die vertikale Bewegung des Betätigungsknopfes 1 verringert.
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Wie
oben beschrieben wurde, wenn das äußere Kantenteil des Verbindungsanschlusses
derart ausgebildet ist, dass der Querschnitt kreisförmig ist, und
der Draht aus dem Formgedächtnismaterial
derart gehalten wird, dass er sich um das kreisförmige äußere Kantenteil herumwickelt,
kann der den Verbindungsanschluss berührende Teil des Drahtes aus dem
Formgedächtnismaterial
sowohl in einem ursprünglichen
Zustand als auch in einen Zustand, in welchem der Formgedächtniseffekt
hervorgerufen wurde, stets eine leichte Bogenform beibehalten. Im Ergebnis
bedeutet dies einen Effekt, der die Zuverlässigkeit verbessert. Das heißt, auch
nachdem sich der Draht aus dem Formgedächtnismaterial, der durch den
auf der Platine fixierten Verbindungsanschluss gehalten wird, die
Stellvorrichtung verschiebt, tritt eine Belastungskonzentration
in dem Verbindungsteil aufgrund einer scharten Verformung wie einer
Verbiegung, nicht in Erscheinung, was verhindert, dass ein Defekt,
wie eine Zerstörung
oder eine schwache Verbindung in Erscheinung tritt.
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In
dem in 6A und 6B gezeigten Ausführungsbeispiel,
wenn sich der Draht 17 aus dem Formgedächtnismaterial zusammenzieht,
um die Stellvorrichtung 9 mit einer Zuführung von elektrischen Strom
zu bewegen, ist ein Wärmeabstrahlungselement 27,
das aus einem metallischen Material (Kupfer, Aluminium, etc.) hergestellt
ist und eine hohe Temperaturleitfähigkeit aufweist, derart angeordnet,
dass das Wärmeabstrahlelement
einen Teil des Drahtes 17 aus dem Formgedächtnismaterial
berührt.
Die Temperatur des Drahtes 17 aus dem Formgedächtnismaterial
steigt aufgrund seiner Eigenerwärmung
an, wenn elektrischer Strom zugeführt wird, und im Ergebnis erzeugt
der Draht 17 den Formgedächtniseffekt, um sich zusammenzuziehen.
Damit er in eine ursprüngliche
Form zurückkehrt,
muss die Hitze entfernt werden. Daher, in einem Fall, in welchem
die Temperatur mit augenblicklicher Wärmeabstrahlung verringert wird,
gibt es einen Nachteil von Fluktuationen hinsichtlich der Erholungszeit
in Abhängigkeit
von der Umgebungstemperatur. In einer Struktur, wie in 6A und 6B gezeigt
wird, wird der Draht 17 aus dem Formgedächtnismaterial nach seiner
Kontraktion zwangsweise durch das in Berührung gelangende Wärmeabstrahlelement 27 mit
einer großen
Wärmekapazität gekühlt, was
ermöglicht, dass
die Erholungszeit verringert wird. Es ist zu berücksichtigen, dass zu dem Zweck,
die Umstände des
Berührens
mit dem Wärmeabstrahlelement 27 zuverlässiger zu
gestalten, beispielsweise Silikonfett auf jedes der beiden Elemente
davon aufgetragen werden kann.
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Wie
oben beschrieben wurde, das Bereitstellen eines Wärmeabstrahlelements
in einer Position, in welcher das Element einen Teil des Drahtes
aus dem Formgedächtnismate rial
berührt,
wenn der Draht Wärme
erzeugt, und das Gewähren
einer Berührung
zwischen dem Draht aus dem Formgedächtnismaterial mit dem Wärmeabstrahlelement,
ermöglichen,
dass die aufgrund des Formgedächtniseffektes des
Drahtes erzeugte Wärme
abgeführt
wird. Dies ermöglicht
den Zustand, dass der Draht aus dem Formgedächtnismaterial in seinen ursprünglichen
Zustand (nicht mit Energie beaufschlagten Zustand) schnell zurückkehrt,
was die Antwortgeschwindigkeit des Schalters verbessert.
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Ferner,
um die Temperatur des Wärmeabstrahlelements 27 selbst
in zuverlässiger
Weise zu steuern, ist es ebenfalls möglich, eine Peltiert – Einrichtung
auf der Platine anzuordnen, um die Temperatur des Wärmeabstrahlelements 27 aktiv
zu steuern. Dies führt
zu einer weiteren Verringerung der Erholungszeit gegenüber der
Umgebungstemperatur, was die Antwort weiter verbessert.
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Das
Steuern der Temperatur des Wärmeabstrahlelements 27 unter
Verwendung einer Peltiert – Einrichtung
ermöglicht,
dass die Zeit der Wärmedissipation
von dem Draht aus dem Formgedächtnismaterial
gesteuert wird, was die Antwort weiter verbessert, was gleichbedeutend
ist mit der Erholungszeit, die benötigt wird, um den Draht aus
dem Formgedächtnismaterial
in den Ursprungszustand (nicht mit Energie beaufschlagten Zustand)
zurück
zu führen.
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Das
in 7 gezeigte Ausführungsbeispiel zeigt eine Struktur,
in welcher der Draht 17 aus dem Formgedächtnismaterial unter Verwendung
eines elastischen Elements 28, das mit einer Spiraldehnfeder
ausgebildet ist, stets unter Spannung gehalten wird. Dies ermöglicht,
die folgenden Defekte zu verhindern. Das heißt, wenn in dem Draht 17 aus
dem Formgedächtnismaterial
eine Lockerheit in Erscheinung tritt, bewirkt durch einen Faktor
wie die Temperatur, einen Montagefehler und ein Spiel, wenn sich der
Draht 17 aus dem Formgedächtnismaterial zusammenzieht,
wird die Übertragung
der Spannung auf die Stellvorrichtung 9 verzögert, was
die Antwort der Schalteinrichtung verschlechtert.
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In
einer solchen Art und Weise können
die folgenden Effekte erzielt werden. Das heißt, durch Anordnen eines elastischen
Elements zu stetigen Spannen des Drahtes aus dem Formgedächtnismaterial,
wenn sich der Draht aus dem Formgedächtnismaterial aufgrund des
Formgedächtniseffekts
verformt, und wenn eine Lockerheit in dem Draht aus dem Formgedächtnismaterial
aufgrund einer Bewegung der Stellvorrichtung in Erscheinung tritt,
wenn eine Bedienperson den Betätigungsknopf
betätigt, kann
die Lockerheit durch das elastische Element absorbiert werden, und
daher kann ein Spiel und ein Wa ckeln des Betätigungsknopfes aufgrund der
Lockerheit verhindert werden. Es ist zu berücksichtigen, dass das elastische
Element nicht auf eine Spiralfeder beschränkt ist, sondern dass beispielsweise
auch ein elastischer Gummikörper
verwendet werden kann. Ebenso kann eine Spannung aufgebracht werden
durch Drücken,
ebenso wie durch Ziehen des Drahtes aus dem Formgedächtnismaterial,
mit dem oben erwähnten
elastischen Element.
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Nachstehend
wird eine Beschreibung angegeben für ein anderes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung unter Verwendung der 8A, der 8B und
der 9.
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In
dem Ausführungsbeispiel,
das in 8A und 8B gezeigt
ist, ist eine Vielzahl von Schalteinrichtungen in einer matrixartigen
Form angeordnet, wie in 8B gezeigt
ist. Geräte,
auf welchen eine Vielzahl von Schalteinrichtungen auf diese Weise
angeordnet ist, umfassen eine Tastatur für einen Computer oder einen
Word-Prozessor oder Eingabetasten für ein Mobiltelefon. Eine solche
Schalteinrichtung umfasst einen Betätigungsknopf 1, einen
Verbindungsmechanismus 4, eine Stellvorrichtung 9 und einen
Druckknopfschalter 19. Auf einer Platine 13, sind
diese Druckknopfschalter 19 in einer Matrixanordnung montiert,
und an jeder Position entsprechend zu jedem Schalter ist ein Draht 17 aus
dem Formgedächtnismaterial
installiert. In einem Fall, in welchem eine Anzahl von Schalteinrichtungen
montiert ist, mit einer Struktur gemäß diesem Ausführungsbeispiel,
ist das, was erforderlich ist, um eine Schalteinrichtung zu steuern,
der im Wesentlichen V-förmige
Draht 17 aus dem Formgedächtnismaterial, der auf der
einzelnen Platine 13 angeordnet ist, was ermöglicht,
dass die gesamte Schalteinrichtung vereinfacht wird, und ebenso,
dass die gesamte Einrichtung schlank ausgeführt werden kann, was erhebliche
praktische Vorteile bedeutet.
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Wenn
eine Vielzahl von Drähten
aus einem Formgedächtnismaterial
an entsprechenden Betätigungsknöpfen an
einer Platine installiert ist, können beide
Enden des Drahtes aus dem Formgedächtnismaterial direkt auf der
Platine installiert werden. Daher, auch für die Anwendung bei einer Vorrichtung, z.B.
einer Tastatur, auf welcher eine Vielzahl von Betätigungsknöpfen angeordnet
ist, kann eine Einrichtung zum Steuern der vertikalen Bewegung eines
Betätigungsknopfes
an jeder Position einfach ausgeführt
werden. Ferner, weil die Drähte
aus dem Formgedächtnismaterial
auf einer Platine montiert sind, ist die Verbindung zu einem Schaltkreisteil
zur Steuerung einfach, was die Zuverlässigkeit der gesamten Einrichtung
verbessert und die Vereinfachung der Struktur ermöglicht.
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Nachstehend
wird eine Beschreibung angeführt
für das
Ausführungsbeispiel,
das in 9 gezeigt ist. In 9 ist ein
Ende des Drahtes 171 aus dem Formgedächtnismaterial, der für die Schalteinrichtung 91 verwendet
wird, mit einem Verbindungsanschluss 181 verbunden, und
das andere Ende ist mit dem gemeinsamen Anschluss 29 verbunden.
Dabei ist ein Ende des Drahtes 172 aus dem Formgedächtnismaterial,
der für
eine angrenzende Schalteinrichtung 92 verwendet wird, mit
dem Verbindungsanschluss 182 verbunden, und das andere
Ende ist mit dem gemeinsamen Anschluss 29 verbunden. In entsprechender
Art und Weise ist der Draht 171 aus dem Formgedächtnismaterial
in elektrischer Art und Weise mit dem Draht 172 aus dem
Formgedächtnismaterial über den
gemeinsamen Anschluss 29 verbunden.
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Mit
einer Vorrichtung mit einer Vielzahl von Schalteinrichtungen sind
die Drähte 17 aus
dem Formgedächtnismaterial
entsprechend zu jedem Betätigungsknopf
wie in dem herkömmlichen
Beispiel installiert. In Folge dessen weist die Vorrichtung eine komplizierte
Struktur auf, und eine Anzahl von erforderlichen Prozessen verhindert
es, Schalteinrichtungen zu geringen Kosten bereitzustellen, wobei
eine Qualität
der Vorrichtung gering wird. Im Gegenteil dazu, mit der Struktur
gemäß der vorliegenden
Erfindung, kann das Zuführen
von Strom zu den Drähten 171, 172 aus
dem Formgedächtnismaterial
der angrenzenden Schalteinrichtungen über den gemeinsamen Anschluss 29 bewerkstelligt
werden, und zur selben Zeit kann eine Verkabelung mit dem Schaltkreisteil
auf einer einzelnen Platine 13 ausgeführt werden. Daher, beim Kontrollieren
einer Anzahl von Schalteinrichtungen können die Mannstunden und die
Anzahl der Komponenten verringert werden, und ebenso kann die Struktur
der Einrichtung einfacher ausgeführt
werden und die Zuverlässigkeit
kann verbessert werden.
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In
anderen Worten verwendet die Schalteinrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Vielzahl von Drähten
aus dem Formgedächtnismaterial entsprechend
zu einer Vielzahl von Betätigungsknöpfen auf
einer Platine, und verbindet eines von beiden Enden eines Drahtes
aus einem Formgedächtnismaterial
gemeinsam mit einem von beiden Enden eines anderen Drahtes aus einem
Formgedächtnismaterial.
Diese Struktur ermöglicht
eine einfache Struktur von sowohl einem Schaltkreisteil und einem
Mechanismusteil zur Steuerung der Bewegungen der zwei Betätigungsknöpfe.
-
In
der obigen Beschreibung, wenngleich der Draht 17 aus dem
Formgedächtnismaterial
im Wesentlichen in einer V-Form ausgebildet ist, ist die vorliegende
Erfindung nicht auf die V-Form mit der selben Länge von zwei Liniensegmenten
beschränkt, sondern
eine V-Form mit unterschiedlichen Längen von zwei Liniensegmenten
oder eine U-Form können ebenso
verfügbar
sein. Zusätzlich
versteht es sich von selbst, dass eine Ausführung in der Form eines Buchstaben
W durch Falten des V-förmigen
Drahtes in einer Vielzahl von Wiederholungen eine große Erzeugungskraft
bewirkt. Ebenso, beim Anschließen
an die Platine 13, wenngleich der Verbindungsanschluss 18 als
separates Bauteil in dem oben erwähnten Ausführungsbeispiel verwendet wird,
können
beide Enden direkt mit der Platine 13 verbunden werden.
-
GEWERBLICHE
ANWENDBARKEIT
-
Wie
oben beschrieben wurde, stellt die vorliegende Erfindung eine Schalteinrichtung
bereit, wobei das mittlere Teil eines Drahtes aus einem Formgedächtnismaterial
von einem Halteabschnitt gehalten wird, der an einer Stellvorrichtung
ausgebildet ist, dessen Verbindungsmechanismus an einem der Enden
davon gelagert ist, wobei beide Enden davon fest durch die Platine
gehalten sind. Auch für
sich häufig wiederholende
Operationen tritt eine Beschädigung aufgrund
eines Verschleißes
nicht in Erscheinung, wobei eine Schalteinrichtung mit einer hohen
Zuverlässigkeit
bereitgestellt wird. Zusätzlich
kann die Einrichtung vereinfacht werden, weil sie auf ein gesondertes
Bauteil wie einen Strom führenden
Draht verzichtet, und das fehlende Erfordernis für einen solchen Vorgang wie
eine Installationsarbeit für
Strom führende
Drähte
bietet Schalteinrichtungen zu geringen Kosten.
-
- 1
- Betätigungsknopf
- 2,
3
- Nutteil
- 4
- Verbindungsmechanismus
- 41
- erster
Arm
- 42
- zweiter
Arm
- 5,
6
- Vorsprung
- 9
- Stellvorrichtung
- 12
- Rahmen
- 13
- Platine
- 14
- Gleitnut
- 15
- Durchgangsöffnung
- 16
- Halteabschnitt
- 17
- Draht
aus einem Formgedächtnismaterial
- 18
- Verbindungsanschluss
- 19
- Druckknopfschalter
- 20
- Vorsprung
- 21
- Kompressionsspiralfeder
- 22
- oberes
Gehäuse
- 23
- Randteil
- 24
- unteres
Gehäuse
- 25
- Verjüngungsteil
- 26
- kreisförmiges, äußeres Randteil
- 27
- Abstrahlelement
- 28
- elastisches
Element
- 29
- gemeinsamer
Anschluss