ES2206171T3

ES2206171T3 - Dispositivo de control provisto de un elemento actuador con memoria de forma calentado por induccion.

Info

Publication number: ES2206171T3
Application number: ES00830137T
Authority: ES
Inventors: Francesco Butera; Enrico Bianconi
Original assignee: Denso Thermal Systems SpA
Current assignee: Denso Thermal Systems SpA
Priority date: 1999-02-26
Filing date: 2000-02-24
Publication date: 2004-05-16
Anticipated expiration: 2020-02-24
Also published as: DE60005075D1; ITTO990148A1; EP1031444A2; IT1308394B1; EP1031444B1; EP1031444A3; DE60005075T2

Abstract

Dispositivo para el control de un elemento móvil, por ejemplo para el deflector orientable del sistema de acondicionamiento de aire de un automóvil, que comprende un cuerpo de soporte (2), un elemento actuador (5) construido de una aleación metálica con memoria de forma, que está soportado por el cuerpo de soporte (2) y está diseñado para ser conectado al elemento controlado, y medios (13-17) para producir el calentamiento de dicho medio actuador (5) con el fin de producir la activación del mismo, en el que dichos medios están previstos para producir el calentamiento del elemento actuador (5) por inducción electromagnética, caracterizado porque dicho elemento actuador (5) presenta la forma de una barra de torsión, y dicho cuerpo (2) presenta una forma de vaso cilíndrico, con una pared del fondo (3) a la cual está fijo un extremo (4) del elemento actuador (5), porque un núcleo (15) consistente en un elemento anular está situado en torno al elemento actuador (5), y porque un medio elástico (10) consistente en un muelle helicoidal presenta una clavija extrema fija al elemento actuador (5), y, en el extremo opuesto, otra clavija (11) fija al cuerpo (2) del dispositivo.

Description

Dispositivo de control provisto de un elemento actuador con memoria de forma calentado por inducción.

La presente invención se refiere a un dispositivo para el control de un elemento móvil, tal como el deflector orientable del sistema de aire acondicionado de un vehículo automóvil, que comprende un cuerpo de soporte, un elemento actuador construido de una aleación metálica con memoria de forma, que está soportado por el cuerpo de soporte y diseñado para ser conectado al elemento controlado, y medios para producir el calentamiento de dicho elemento actuador con el fin de producir la activación del mismo.

El documento DE-A-4113504 da a conocer un dispositivo según el preámbulo de la reivindicación 1. Este documento da a conocer un elemento de torsión controlable que incluye un alambre pretensado construido de una determinada aleación, arrollado sobre un elemento de torsión pretensado. El alambre se calienta por inducción. El material del elemento de torsión es Al, mientras que el material del alambre es una aleación de Ni-Ti.

Otro dispositivo del tipo indicado anteriormente se describe e ilustra, por ejemplo, en la solicitud de patente europea nº EP 0 895 885 del presente solicitante. Este dispositivo conocido implica el uso de un elemento actuador con memoria de forma para el control del deflector del sistema de acondicionamiento de aire de un automóvil. El uso de elementos actuadores construidos de aleaciones metálicas con memoria de forma, normalmente níquel y aleaciones de titanio, se conoce desde hace algún tiempo y se encuentra descrito en la literatura técnica. Cuando se alcanza una temperatura de transición preestablecida, por ejemplo, del orden de los 100ºC, estos elementos sufren una deformación. En el ejemplo ilustrado en la solicitud de patente europea EP 0 895 885, el elemento actuador con memoria de forma es una barra de torsión que se calienta por efecto Joule mediante la aplicación de un voltaje eléctrico que produce el paso de una corriente eléctrica a través de dicho elemento.

El objetivo de la presente invención es proporcionar un elemento del tipo definido anteriormente, el cual presenta, por una parte, una estructura relativamente simple y de poco coste y, por otra, un funcionamiento extremadamente eficiente y de altas características.

Para alcanzar el objetivo mencionado, el objeto
de la invención es un dispositivo según la reivindicación 1.

Los medios mencionados anteriormente comprenden un arrollamiento primario, asociado a un núcleo, medios para el suministro de corriente a dicho arrollamiento primario, y un circuito secundario, del cual forma parte el elemento actuador con memoria de forma, que debe ser recorrido por la corriente inducida. Existen unos medios elásticos que se encuentran situados entre el elemento actuador y el cuerpo del dispositivo y que tienden a retrotraer al elemento actuador a su estado inicial cuando es desactivado. Gracias a estas características, es posible conseguir el calentamiento del cuerpo con memoria de forma con un voltaje de alimentación relativamente bajo. Además, otra ventaja importante del dispositivo según la invención comparado con los dispositivos conocidos, consiste en el hecho de que el calentamiento así obtenido se localiza sobre el elemento actuador con memoria de forma, mientras que las partes del dispositivo conectadas al mismo, y, en particular, el circuito de alimentación electrónico, están libres de dicho calentamiento (a diferencia de lo que ocurre en el dispositivo conocido).

Otras características y ventajas de la invención se pondrán más de manifiesto por la siguiente descripción, que se desarrolla haciendo referencia a los dibujos adjuntos, que se incluyen exclusivamente a título de ejemplo no limitativo y, en los cuales:

la Figura 1 es una vista lateral esquemática de una forma de realización preferida del dispositivo según la invención;

la Figura 2 es una vista desde el extremo del dispositivo de la Figura 1;

la Figura 3 es una vista en perspectiva a escala ampliada del dispositivo de las Figuras 1 y 2, tomada en sección transversal por la línea III-III de la Figura 2;

la Figura 4 es una vista explosionada, en perspectiva, del dispositivo de la Figura 3;

la Figura 5 es una vista esquemática en sección transversal del dispositivo, orientada a mostrar el principio de funcionamiento del dispositivo; y

la Figura 6 es un esquema del circuito eléctrico asociado al dispositivo según la invención.

Haciendo referencia a los dibujos, la referencia numérica 1 designa, en su conjunto, un dispositivo para el control del giro de un deflector orientable (no ilustrado) del sistema de acondicionamiento de aire de un automóvil. El dispositivo 1 comprende un cuerpo cilíndrico en forma de vaso 2, construido de aluminio, que presenta una pared de fondo 3 a la cual se fija un extremo 4 de un elemento actuador 5 constituido por una barra de torsión construida de una aleación metálica con memoria de forma. El extremo de la barra de torsión 5 opuesto al extremo 4 se diseña de modo que pueda conectarse al deflector orientable (no representado). El paso de la corriente por la barra 5 produce el calentamiento de la misma por efecto Joule y el cambio consiguiente del estado de reposo a un estado de activación, deformado por torsión, al que corresponde un giro del elemento controlado sobre el eje de la barra 5. Conectada rígidamente a la barra 5 se encuentra una vaina tubular 6 (véase también Figura 4) que presenta unas ranuras longitudinales 6a que favorecen la refrigeración de la barra 5 cuando cesan las condiciones de activación. La vaina 6 se conecta, por un extremo, a un elemento en forma de vaso 7 que es recibido dentro de un elemento 8 situado opuesto a él, también en forma de vaso, con una espiga 9 en su extremo fija rígidamente a la barra 5. En torno al elemento en forma de copa 8 y coaxialmente con el mismo, se encuentra un muelle helicoidal 10, el cual presenta, en un extremo una clavija 11 fija al cuerpo 2 y, en su extremo opuesto, otra clavija (no visible en los dibujos) que es recibida en el interior de una ranura 12 del elemento en forma de copa 8.

Como se ilustra en la Figura 5, el paso de una corriente eléctrica por la barra 5 para su calentamiento se obtiene por inducción electromagnética. La barra 5, de hecho, conjuntamente con el cuerpo 2, constituye un arrollamiento secundario (de una sola espira) en el cual se induce la corriente por la aplicación de impulsos de voltaje alterno a un arrollamiento primario (en el ejemplo ilustrado consistente en dos arrollamientos 13, 14) asociado a un núcleo 15 que, en el ejemplo ilustrado presenta la forma de un elemento anular o toroidal situado en torno a la barra 5. Esta situación se representa esquemáticamente en el circuito de la Figura 6, en donde puede apreciarse cómo la tarjeta de alimentación 17 aplica impulsos de voltaje alterno a los arrollamientos primarios gracias a la interposición de dos transistores de efecto de campo MOS 16. Estos impulsos crean un campo magnético alternativo que induce una fuerza electromotriz, y, por tanto, una corriente eléctrica por la barra 5, que, en consecuencia, se calienta por efecto Joule. En las Figuras 4 y 3 también puede apreciarse la tarjeta electrónica de alimentación 17 asociada al cuerpo 2 del dispositivo.

Durante el funcionamiento, cuando se activa el sistema, el circuito electrónico de control origina el paso de corriente por la barra 5, en la forma explicada, determinando dicha corriente el calentamiento y la consiguiente activación de la barra. La barra sufre en consecuencia una deformación de torsión que produce el giro del elemento controlado. Cuando cesan las condiciones de activación, y con el enfriamiento subsiguiente de la barra, la misma retorna a su estado de reposo, por efecto del muelle 10.

El elemento actuador con memoria de forma podría consistir en un alambre, cuya longitud cambia al activarse, o en un elemento flexible, que flexiona, o también un muelle que se estira y contrae. Además, la aplicación del dispositivo según la invención es general y, por consiguiente, no se limita al uso ilustrado, que se ha expuesto exclusivamente a título de ejemplo, referente al control de un deflector orientable del sistema de acondicionamiento de aire de un vehículo automóvil.

Finalmente, el sistema se equipa con un dispositivo sensor para la detección de la posición del elemento actuador, estando conectado el elemento sensor a la unidad electrónica de control. Este dispositivo sensor indicado por la referencia numérica 18 en los dibujos adjuntos, consiste en un potenciómetro en la forma de realización preferida que se ha ilustrado. Dicho potenciómetro puede constituirse de cualquier forma conocida y, en consecuencia, no se ha ilustrado en detalle en los dibujos.

Claims

1. Dispositivo para el control de un elemento móvil, por ejemplo para el deflector orientable del sistema de acondicionamiento de aire de un automóvil, que comprende un cuerpo de soporte (2), un elemento actuador (5) construido de una aleación metálica con memoria de forma, que está soportado por el cuerpo de soporte (2) y está diseñado para ser conectado al elemento controlado, y medios (13-17) para producir el calentamiento de dicho medio actuador (5) con el fin de producir la activación del mismo, en el que dichos medios están previstos para producir el calentamiento del elemento actuador (5) por inducción electromagnética, caracterizado porque dicho elemento actuador (5) presenta la forma de una barra de torsión, y dicho cuerpo (2) presenta una forma de vaso cilíndrico, con una pared del fondo (3) a la cual está fijo un extremo (4) del elemento actuador (5), porque un núcleo (15) consistente en un elemento anular está situado en torno al elemento actuador (5), y porque un medio elástico (10) consistente en un muelle helicoidal presenta una clavija extrema fija al elemento actuador (5), y, en el extremo opuesto, otra clavija (11) fija al cuerpo (2) del dispositivo.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque dichos medios (13, 17) para producir el calentamiento de dicho elemento actuador (5) comprenden un arrollamiento primario (13, 14) asociado a dicho núcleo (15), medios (17) para suministrar corriente a dicho arrollamiento primario (13, 14), y un circuito secundario (12) del que forma parte dicho elemento actuador con memoria de forma (5) que debe estar recorrido por una corriente inducida.

3. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque dichos medios elásticos (10), se encuentran situados entre el elemento actuador (5) y el cuerpo (2) del dispositivo, tendiendo dichos medios elásticos (10) a retrotraer al elemento actuador (5) a su estado inicial cuando este último es desactivado.

4. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque está dotado de medios sensores (18) para detectar la posición del elemento actuador (5).

5. Dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado porque dichos medios sensores (18) constan de un potenciómetro.