JP2020181816A - 形状記憶要素を有する電気開閉装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、開閉装置に関する。【解決手段】開閉装置（１）は、電気アセンブリ（２）上に配置されるべき担体要素（１０）と、押圧方向（Ｂ）に沿って担体要素（１０）の方へ移動可能である押圧要素（１４）と、担体要素（１０）上に配置された、形状を変化させることが可能である形状記憶要素（１１）であって、押圧要素（１４）の移動のために押圧要素（１４）と作用結合している形状記憶要素（１１）と、を有している。弾性的な開閉要素（１３）は、押圧要素（１４）と作用結合しており、少なくとも１つの弾性的に動かされ得る脚部（１３１、１３２）を有しており、前記脚部を通じて、開閉要素（１３）が、担体要素（１０）に支持されており、少なくとも１つの脚部（１３１、１３２）は、形状記憶要素（１１）の形状変化と、これによってもたらされる押圧要素（１４）の移動とを通じて、電気的接触要素（２０１、２０２、２０５、２０６）と電気的に接触するために、担体要素（１０）の方へ移動することが可能である。【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１のおいて書きに記載の開閉装置に関する。

このような開閉装置は、電気アセンブリに配置されるべき担体要素と、押圧方向に沿って担体要素の方へ移動可能である押圧要素と、担体要素に配置された、形状を変化させることができる形状記憶要素と、を含んでおり、当該形状記憶要素は、押圧要素の移動のために、押圧要素と作用結合している。

このような開閉装置は、リレーとも呼ばれており、異なる電気開閉状態の間で切り替え可能である。このような開閉装置は、例えば電源供給又は別の系統が故障した場合に、緊急遮断をもたらすために、例えば安全リレーとして使用可能である。

このような開閉装置の場合、容易で安価な追加装備に対する希望が存在する。これに関して、例えば、電気アセンブリを開閉装置と共に、及び、開閉装置を伴わずに用いることに対する希望が存在し得るが、例えば顧客の希望に応じて、開閉装置は、当該電気アセンブリに追加装備可能であるべきである。

さらに、比較的小さい設置空間及び重量で実現可能な開閉装置に対する希望が存在しており、当該開閉装置は、耐老化性を有し、動作中及び場合によっては使用準備完了状態において、確実に検査可能であるべきである。

特許文献１からは、形状記憶合金部材における形状変化によって、バネ荷重プランジャーが移動可能である開閉装置が知られている。

特許文献２からは、電気的接触を形成するために、バネ要素が、バネ要素上に配置された接点と共に、形状記憶合金部材によって動かされる配置が知られている。

特許文献３からは、ラッチが、形状記憶合金部材によって移動可能である開閉装置が知られている。

独国特許出願公開第１０２０１５１１６３９４号明細書 国際公開第０１／９９１３５号 独国特許出願公開第１９７２５００１号明細書

本発明の課題は、確実な動作挙動において、異なる開閉状態の間で切り替えを行うために、電気アセンブリ上に容易かつ安価な方法で追加装備可能であるように設計され得る開閉装置を供給することにある。

本課題は、請求項１の特徴を有する物品によって解決される。

開閉装置は、弾性的な開閉要素を有しており、弾性的な開閉要素は、押圧要素と作用結合しており、弾性的に動かされ得る少なくとも１つの脚部を有しており、当該脚部を通じて、開閉要素が、担体要素に支持されており、少なくとも１つの脚部は、形状記憶要素の形状変化と、これによってもたらされる押圧要素の移動とによって、電気的接触要素との電気的接触のために、担体要素の方へ移動可能である。

開閉装置は、異なる電気開閉状態の間で切り替えを行うために用いられる。この際、電気的接触は、弾性的に変位可能に構成され、例えば捩じりバネの形を有している開閉要素によって形成される。当該開閉要素は、押圧要素によって変位可能であり、当該押圧要素は、形状記憶要素における形状変化を通じて押圧要素が移動し、これによって、開閉要素が一方の開閉状態から他方の開閉状態へと移行するように、形状記憶要素と作用結合している。

形状記憶要素は、例えば電気的な方法で、形状記憶要素を通る電流フローによって、その形状を変化させ得る。しかしまた、形状記憶要素を別の方法で、例えば熱によって活性化させることも考えられ、かつ、可能である。

開閉装置の切り替えのために、開閉要素の弾性的に動かされ得る脚部は、１つ又は複数の配設された電気的接触要素と当接させられるか、又は、当接させられない。電気的接触要素は、例えば担体要素上、又は、電気アセンブリ（例えば担体要素が配置されるべき電気アセンブリのプリント基板）上に配置されていてよい。開閉要素の変位によって、脚部は、１つ又は複数の接触要素と接触するか、又は、当該接触要素との接触を解除され得るので、開閉要素の切り替えによって、電気的接続が形成可能である。

開閉要素は、弾性的に変位可能であるので、開閉要素の切り替えは、押圧要素の押圧方向における動作によって、開閉要素の弾性プレテンション力に反して行われ得る。その結果、押圧要素の復元が、開閉要素の弾性張力に基づいて行われるか、又は、当該張力によって少なくとも支援され得る。

一態様において、担体要素は、２つの傾斜面を有している。この場合、開閉要素は、２つの弾性的に変位可能な脚部を有していてよく、各脚部は、傾斜面の内の１つに配設されており、傾斜面に支持されている。脚部は、異なる開閉状態の間で開閉要素を切り替えるために、それぞれ配設された傾斜面に対して滑るように動かされ得る。

特に、各脚部は、形状記憶要素の形状変化と、これによってもたらされる押圧要素の動作とによって、それぞれ配設された電気的接触要素と、担体要素又は配設された電気アセンブリにおいて電気的に接触するように（例えば押圧方向において押圧要素が変位する際に）、又は、それぞれ配設された電気的接触要素との接触を解除される（例えば押圧方向とは反対に押圧要素が変位する際に）ように、変位し得る。従って、開閉要素の脚部を通じて、例えば接触要素の間に電気的接続が形成され得る。形状記憶要素における形状変化によって、脚部が接触要素との接触を解除されることによって、当該電気的接続は解除され、これは例えば、安全機能、特に電気系統が故障した際の緊急遮断を可能にするために利用され得る。

開閉要素の脚部が、変位の際に、配設された傾斜面を滑るように動かされ、配設された接触要素に滑るように当接され得ることによって、接触要素が汚染されている、又は、酸化している場合にも、確実な開閉動作が保証され得ることがもたらされ得る。つまり、開閉要素は、スイッチオン状態の方向への切り替えの際に、接触要素上を滑動し、これによって、汚染物質が除去され、酸化層がこすり落とされ、従って減少する。従って、滑動によって接触させることによって、場合によっては接触を妨げることにもなり得る汚染による影響又は酸化に対処することができる。

さらに、脚部は、滑るように動かされ得るので、そのために特別な手段を講じなくとも、容易な方法で、許容差をオフセットすることが可能である。

一態様において、担体要素は、開口部を有しており、当該開口部には、押圧要素が係合可能である。この場合、傾斜面は、例えば湾曲した形状で、開口部の互いに向かい合う側に形成され得る。傾斜面上では、開閉要素の脚部が移動可能であり、これによって、開閉要素は、その脚部で、配設された接触要素と電気的に接触するか、又は、接触要素との接触を解除され得る。

押圧要素は、開口部に、例えば押圧方向において挿入され、これによって、押圧要素と作用結合している開閉要素は変位し、開閉要素の脚部は、傾斜面上を移動する。その際、押圧要素は、例えば動作ヘッドを有していてよく、当該動作ヘッドを通じて、押圧要素は、開閉要素と作用結合している。押圧要素は、動作ヘッドと共に、担体要素の開口部内に移動可能であり、これによって、開閉要素は、担体要素に対して変位可能である。

開閉要素は、例えば捩じりバネとして構成されていてよく、開閉要素の脚部は、中央部分から突出している。当該中央部分を通じて、開閉要素は、好ましくは押圧要素の動作ヘッドと接続されており、これによって、押圧要素は、開閉要素の中央部分に作用し、開閉要素を変位させる。

開閉要素は、例えば、線バネを巻き上げたものであってもよく、この場合、脚部は、中央のコイル部分から突出している。代替的に、バネ要素を、例えば板バネから製造することも可能である。

開閉要素は、好ましくは導電性を有している。従って、開閉要素の脚部と、脚部の配設された接触要素との接触とを通じて、接触要素間の電気的接続が形成され得る。

一態様において、開閉装置は、閉鎖装置として構成されており、電気的接触を閉じるために用いられる。この場合、開閉要素が初期状態において、例えば形状記憶要素が給電されていない場合に占める第１の開閉位置において、電気的接触要素が接触されていないことによって、開閉装置が開かれている。第１の開閉位置から、開閉要素を、第２の開閉位置に切り替えることが可能であり、これによって、第２の開閉位置において電気的接触要素が接触され、従って、電気的接触要素間の接続が形成される。従って、第２の開閉位置では、開閉装置は閉じられている。

代替的な態様において、開閉装置は、開放装置として構成されており、電気的接触を開くために用いられる。この場合、開閉要素が初期状態において、例えば形状記憶要素が給電されていない場合に占める第１の開閉位置において、電気的接触要素が開閉要素によって接触されていることによって、開閉装置が閉じられている。第１の開閉位置から、開閉要素を、第２の開閉位置に切り替えることが可能であり、これによって、第２の開閉位置において電気的接触要素はもはや接触されず、従って、電気的接触要素間の接続は開かれている。従って、第２の開閉位置では、開閉装置は開かれている。

別の態様では、開閉装置は、いわゆる切替リレーとして構成されていてもよい。当該態様では、開閉要素は、その少なくとも１つの弾性的に動かされ得る脚部でもって、第１の開閉位置において、第１の接触要素に接触する。開閉要素を第１の開閉位置から第２の開閉位置に切り替えることによって、第１の接触要素に代わって、第２の接触要素が接触可能になり、これによって、開閉装置は、第１の接触要素から第２の接触要素に切り替えられる。例えば、第１の開閉位置において、開閉要素の２つの脚部を通じて、第１の接触要素群の間での接続が形成され得る。第２の開閉位置において、第１の接点は接触されていないが、第２の接触要素群の間での接続は形成される。

開閉要素は、例えば捩じりバネとして構成され、例えば連続的に弾性的に（開閉要素に弾性的な張力が作用している状況下において）、形状記憶要素によって変位可能である。

代替的に、開閉要素を、例えば双安定バネ要素（例えば予備成形された金属薄板要素によって形成された、いわゆるフロッグクリッカーのような）として構成することも考えられ、かつ、可能である。この場合、開閉要素は、離散的な第１の開閉位置と、離散的な第２の開閉位置との間で切り替えられ得る。これによって、例えば、切り替えが、形状記憶要素によって供給される所定の力において初めて行われ、このような方法で、例えば、いずれの状態において開閉装置が切り替えを行うかが調整され得るように、開閉装置を構成することが可能になる。

これは、一般的に、形状記憶要素は、加熱に際して、急激にではなく連続的にその形状を変化させるという考えに基づいている。従って、開閉装置の切り替えは、急激にではなく、所定の時間にわたって行われる。急激な切り替えを得るためには、離散的な開閉位置を有するバネ要素のような、一定の力が作用した場合に初めて切り替えを行う開閉要素が使用可能である。従って、形状記憶要素によって、所定の力（形状記憶要素の、例えば加熱によってその形状を変化させようとする努力によってもたらされる）が供給される場合に初めて、開閉装置は、開閉要素が離散的な第１の開閉位置から離散的な第２の開閉位置に移行する、又は、逆方向に移行することによって、切り替えを行う。

このような方法で、急激な切り替えが、例えば形状記憶要素が所定の温度を有する場合に行われるように、開閉装置を構成することが可能である。

本出願において、離散的な第１の開閉位置及び離散的な第２の開閉位置とは、開閉要素が、第１の開閉位置と第２の開閉位置との間で（安定した）中間位置を占め得るということではなく、切り替えに際して、つねに急激に第１の開閉位置から第２の開閉位置に切り替える、又は、逆方向に切り替えることであると理解されるべきである。この際、第１の開閉位置は、好ましくは安定しているように設計され得る。第２の開閉位置も同様に、安定しているように設計可能であり、力の作用が弱まった場合に、開閉要素が自動的に第１の開閉位置に戻るように切り替えを行い、この場合に、第２の開閉位置は、安定しているようには設計されていない、すなわち自動で保持するようには設計されていないことも考えられる。

一態様において、開閉要素は、形状記憶要素によって開閉要素に加えられる力が、所定の閾値を超過した場合に、離散的な第１の開閉位置から離散的な第２の開閉位置への切り替えを行う。初期状態において、例えば形状記憶要素が給電されていない場合、開閉要素は、形状記憶要素にプレテンション力を加える。形状記憶要素が、例えば給電され、又は、その他の方法で、形状記憶要素上の温度が変化し、これによって、開閉要素に力が加えられる場合、開閉要素は、形状記憶要素によって加えられる力が所定の閾値を超過した場合に初めて切り替えを行う。この場合、開閉要素は、第１の開閉位置から第２の開閉位置へと急激な切り替えを行う。従って、開閉要素における弾性力が、急激に、形状記憶要素によってもたらされる力に加えて与えられる。

形状記憶要素によって加えられる力によって、開閉要素の切り替えのために、超過されるべき閾値は、例えば開閉要素によって形状記憶要素に加えられるプレテンションの調整によって設定され得る。この設定は、例えば適切なバネ固有値を有する適切な開閉要素の選択によって行われ得る。

付加的又は代替的に、弾性開閉要素を、その弾性力に関して調整することが可能であり、これによって、当該開閉要素によってもたらされる弾性力を変えることができる。このような方法で、開閉要素の切り替えのための閾値を設定することが可能である。

一態様において、押圧要素は、動作ヘッドから離れた方の端部で、形状記憶要素に接続されている。従って、形状記憶要素は、押圧要素を開閉要素と接続している動作ヘッドから離れた方の押圧要素の端部に作用を与える。形状記憶要素における形状変化によって、押圧要素は、押圧方向に沿って変位可能であり、このような方法で、開閉要素は、１つ又は複数の電気的接触要素と接触するか、又は、接触要素との接触から解除される。

一態様において、形状記憶要素は、２つの端部を有しており、当該端部を通じて、形状記憶要素は、担体要素に固定されている。これらの端部の間には、形状記憶要素の内側部分が延在しており、当該内側部分を通じて、形状記憶要素は、押圧要素に接続されており、これによって、押圧要素は、形状記憶要素における形状変化の際に、押圧方向に沿って変位する。

この際、形状記憶要素は、例えばワイヤ又は金属薄板要素として構成されていてよい。形状記憶要素は、形状記憶材料、いわゆる形状記憶合金（略してＦＧＬ：Formgedaechtnislegierung）から製造されており、形状記憶合金の例には、ニッケル−チタン合金（ニチノール）、又は、ニッケル−チタン−銅合金、銅−亜鉛合金、銅−亜鉛−アルミニウム合金、又は、銅−アルミニウム−ニッケル合金等がある。

形状記憶要素は、例えば形状記憶要素の端部が担体要素に接続され、内側部分が押圧要素を越えて延在するように、担体要素の上側に張られていてよい。形状変化によって、形状記憶要素には、特に長さ変化の作用がもたらされ得るので、形状記憶要素において長さ変化が生じる際、押圧要素は、押圧方向に沿って、担体要素に向かって動かされ、このような方法で、開閉要素が、異なる開閉状態の間で切り替えられる。

形状記憶要素における形状変化は、例えば形状記憶要素を通る電流フローを生じさせる活性化装置によってもたらされ得る。活性化装置は、例えば電流源又は電圧源を有していてよく、形状記憶要素と電気的に接続されており、これによって、このような方法で形状記憶要素における形状変化、特に長さ変化を生じさせるために、形状記憶要素に給電することが可能である。

この際、形状記憶要素は、特に無電流の状態において、開閉要素の第１の位置が割り当てられた第１の形状を有し得る。この開閉要素の第１の位置は、例えば接触していない位置であって、開閉要素の脚部が、配設された接触要素とは電気的に接続されていない位置に対応し得る。形状記憶要素の給電によって、形状記憶要素は、第２の形状に移行可能であり、第２の形状では、特に形状記憶要素の長さが短縮されており、第２の形状には、開閉要素の第２の位置が割り当てられている。開閉要素の第２の位置において、開閉要素の脚部は、特に配設された電気的接触要素と接触していてよく、これによって、開閉要素を通じて、例えば接触要素の間に電気的接続が形成されている。

形状記憶要素は、導電性を有している。これによって、一方では、形状記憶要素に形状変化をもたらすことが可能になる。他方では、例えば形状記憶要素における抵抗測定を通じて測定が実施可能であり、当該測定からは、例えば開閉装置の経年劣化に関する情報を得ることが可能であり、当該測定で、例えば開閉装置の機能効率を検査し、検証することが可能である。

形状記憶要素における、このような抵抗測定を通じて、さらに、押圧要素の位置の決定が実施され得るが、これは、電気抵抗が、形状記憶要素が今しがた得た形状に依存して発生し、従って、電気抵抗を基に、形状記憶要素が今しがた得た形状が推測可能であるという認識に基づいている。

このような抵抗測定を通じて、さらに、１つ又は複数の接触要素の正しい電気的接触が検証され得る。

活性化装置による活性化に対して付加的又は代替的に、形状記憶要素における形状変化は、温度変化によっても、例えば開閉装置の周囲温度によってももたらされ得る。形状記憶要素は、特に、所定の限界温度を超過した際に、形状記憶要素の形状変化が生じ、従って、形状記憶要素において形状変化がもたらされるように、構成及び設計されていてよい。

開閉装置は、アセンブリの構成要素であってよく、アセンブリの範囲内において、開閉装置は、電気アセンブリ上、例えば電気アセンブリのプリント基板上に配置され、例えば適切な固定要素を通じて、プリント基板上に固定されている。この際、プリント基板は、電気アセンブリに、容易かつ安価な方法で、開閉装置が追加装備可能であるが、電気アセンブリは、基本的に、開閉装置を有さずに動作可能でもあるように構成されていてよい。

一態様において、プリント基板は、挿入開口部を有しており、当該挿入開口部は、担体要素の開口部と位置合わせして配置されており、これによって、押圧要素は、押圧方向において、担体要素の開口部に挿入されると共に、プリント基板の挿入開口部に挿入され得る。この際、挿入開口部の縁部、又は、挿入開口部の互いに向かい合う縁部には、（それぞれ）電気的接触要素が配置されていてよく、当該電気的接触要素に、開閉要素の配設された脚部が、電気的に接触する方法で当接させられ得る。押圧要素を挿入開口部内に動かすことによって、特に開閉要素の脚部が変位可能であり、脚部は、電気的接触要素と、挿入開口部の互いに向かい合う縁部において電気的に接触し、これによって、押圧要素がこのように動作した場合に、接触要素の間に電気的接続が形成されている。

しかしまた、開閉装置は、プリント基板アセンブリの構成要素であってもよい。この場合、担体要素は、例えばプリント基板によって形成されているので、担体要素は、個別の部材ではなく、プリント基板の構成要素として供給される。

以下において、本発明の基となる思想を、図面に示された実施例を用いて詳細に説明する。示されているのは以下の図である。

開閉要素のスイッチオフ位置における、電気アセンブリのプリント基板上の開閉装置を概略的に示す図である。 開閉要素のスイッチオン位置における、開閉装置を示す図である。 捩じりバネの形における、開閉要素の実施例を示す図である。 電気アセンブリのプリント基板上における電気的接触要素を概略的に示す図である。 別の実施例に係る、押圧要素と接続された開閉要素を示す図である。 開閉要素の第１の開閉位置における、図１及び図２に係る実施例に対して変更を加えた実施例を示す図である。 開閉要素の第２の開閉位置における、図６に係る実施例を示す図である。 第１の開閉位置における、フロッグクリッカー様の開閉要素を概略的に示す図である。 第２の開閉位置における、図８に係る開閉要素を示す図である。 開閉要素の第１の開閉位置における、開閉装置の別の実施例を示す図である。 開閉要素の第２の開閉位置における、図１０に係る実施例を示す図である。 開閉要素の第１の開閉位置における、開閉装置のさらなる実施例を示す図である。 開閉要素の第２の開閉位置における、図１２に係る実施例を示す図である。

図１及び図２は、開閉装置１の一実施例を概略的に示しており、開閉装置１は、担体要素１０と、担体要素１０に配置された形状記憶要素１１と、形状記憶要素１１を活性化するための活性化装置１２と、開閉要素１３と、押圧要素１４と、を有している。

担体要素１０は、配設された電気アセンブリ２のプリント基板２１上に配置されており、固定要素１５を通じて、プリント基板２１に接続されている。開閉要素１３の切り替えを通じて、プリント基板２１上の電気的接触要素２０１、２０２の間の電気的接続が形成され得るか、又は、解除され得る。

図１及び図２に示された実施例では、形状記憶要素１１は、端部１１１、１１２で、接触装置１２１、１２２を通じて、担体要素１０に固定されており、内側部分１１０で、端部１１１と端部１１２との間に延在している。内側部分１１０を通じて、形状記憶要素１１は、押圧要素１４が、形状記憶要素１１における形状変化によって、押圧方向Ｂに沿って（担体要素１０の延在面に対して垂直に）動かされ得るように、押圧要素１４と接続されている。

押圧要素１４は、スタンプ様に構成されており、端部１４１で、形状記憶要素１１に接続されている。端部１４１から離れた方の動作ヘッド１４０を通じて、押圧要素１４は、開閉要素１３と作用結合しており、押圧要素１４の押圧方向Ｂに沿った変位によって、開閉要素１３が変位し得る。

開閉要素１３は、弾性的に変位可能であり、例えば捩じりバネとして構成されている。図３において示されているように、開閉要素１３は、例えば中央部分１３０を有しており、中央部分１３０から、脚部１３１、１３２が両側に突出している。

開閉要素１３は、例えば線バネから構成されていてよい。この場合、中央部分１３０は、例えば複数のコイル部分を成すように巻かれており、脚部１３１、１３２は、弾性によって、中央部分１３０に向かって動かされ得る。

代替的な態様では、開閉要素１３は、例えば板バネから形成されていてよく、この場合、開閉要素１３は、ストリップ状に延在しており、その中央部分１３０において、好ましくは（環状には）巻かれていない。

動作部分１４は、動作ヘッド１４０を通じて、開閉要素１３の中央部分１３０に接続されている。従って、押圧要素１４の押圧方向Ｂに沿った変位の際、押圧要素１４は、開閉要素１３に作用を及ぼし、開閉要素１３の中央部分１３０を、押圧方向Ｂにおいて、担体要素１０の方へ変位させる。

図１及び図２から明らかであるように、担体要素１０には、開口部１００が形成されており、開口部１００は、プリント基板２１の挿入開口部２０と位置合わせされており、図１から図２への移行において明らかであるように、押圧要素１４が押圧方向Ｂに変位する際に、動作ヘッド１４０は、開口部１００に係合し、プリント基板２１の挿入開口部２０に挿入され得る。

開閉要素１３の脚部１３１、１３２は、担体要素１０の開口部１００の両側に形成された、（図１及び図２の断面において）湾曲した傾斜面１０１、１０２に支持されており、当該傾斜面１０１、１０２上を滑るように変位可能である。押圧要素１４が押圧方向Ｂにおいて変位する際、脚部１３１、１３２は、傾斜面１０１、１０２に沿って滑動し、これによって、図１から図２への移行において明らかであるように、脚部１３１、１３２の間の角度αは小さくなり、脚部１３１、１３２は、プリント基板２１の挿入開口部２０の両側において、接触要素２０１、２０２と接触する。

脚部１３１、１３２が、スイッチオン位置（図２）の方向に開閉装置１を切り替える際、傾斜面１０１、１０２に沿って滑動し、さらに、滑動の結果、接触要素２０１、２０２と接触することによって、脚部１３１、１３２及び／又は接触要素２０１、２０２において生じ得る汚染又は酸化層がこすり落とされ、したがって、少なくとも減少するので、確実な電気的開閉挙動が得られる。

スイッチオフ位置（図１）から、スイッチオン位置（図２）へと変位する際、脚部１３１、１３２は、開閉要素１３に弾性的な張力が作用している状況下において、互いに対して弾性的に変位する。従って、開閉要素１３が、押圧要素１４と共に、スイッチオン位置（図２）からスイッチオフ位置（図１）へと復元する場合は、復元は自動的に行われるか、又は、少なくとも開閉要素１３における弾性的復元力によって支援される。

スイッチオン位置（図２）において、電気アセンブリ２のプリント基板２１上の電気的接触要素２０１、２０２は、開閉要素１３を通じて、互いに電気的に接続されている。この際、開閉要素１３は、導電性を有する材料から製造されているので、開閉要素１３を通じて、接触要素２０１、２０２の間を電流が流れることができる。

接触要素２０１、２０２は、図４に概略的に示されているように、開口部２０の互いに向かい合う縁部に形成されている。接触要素２０１、２０２のそれぞれは、例えばプリント基板２１上の配設された導体経路２０３、２０４と接続されているので、開閉要素１３を通じて、スイッチオン位置において、導体経路２０３、２０４間に電気的接続が形成されているが、この接続は、開閉要素１３を、スイッチオフ位置に切り替えることによって遮断され得る。

押圧要素１４と、さらに開閉要素１３との変位は、形状記憶要素１１と、形状記憶要素１１にもたらされる形状変化とによって行われる。形状記憶要素１１は、例えばワイヤ又は金属薄板から形成されていてよく、形状記憶合金から製造されている。この際、形状記憶要素１１の活性化は、例えば活性化装置１２によって、電流源１２０及び接触装置１２１、１２２を通じて、形状記憶要素１１を通る電流フローがもたらされることで行われ、当該電流フローは、押圧要素１４を、開閉要素１３のスイッチオフ位置（図１）から、スイッチオン位置（図２）の方向に移行させるために、加熱と、さらに形状記憶要素１１における形状変化、特に短縮と、をもたらす。

無電流の状態では、形状記憶要素１１は、図１に対応する、延長した形状を有している。図示された実施例の場合、図１から図２への移行において明らかであるように、電流フローによる活性化の際、形状記憶要素１１の短縮と、従って、押圧要素１４の押圧方向Ｂにおける変位とが生じる。

付加的又は代替的に、形状記憶要素１１における活性化及び形状変化は、温度変化によって、例えば開閉装置１における周囲温度によっても行われ得る。形状記憶要素１１は、特に、温度を超過した際に、形状変化がもたらされ、従って開閉装置のスイッチが切られるように設計されていてよい。

開閉装置１は、このような方法で、例えば安全装置を供給することが可能であり、当該安全装置は、上位系統が故障した場合に、開閉装置１が、そのスイッチオン位置（図２）からスイッチオフ位置（図１）に切り替えることによって、電気アセンブリ２の緊急遮断をもたらす。

開閉装置１は、閉鎖装置として構成されていてよく、図１及び図２に係る例のように、形状記憶要素１１の活性化に際して閉じている。代替的に、開閉装置１は、開放装置としても構成されていてよく、形状記憶要素１１の活性化に際して、例えば電流フローが形状記憶要素１１を通る場合に、開いている。

形状記憶要素１１における抵抗測定を通じて、形状記憶要素１１の今しがた得た形状を推測することが可能である。従って、形状記憶要素１１における抵抗測定を通じて、開閉装置１の今しがた得た位置を推測することが可能であり、付加的に、例えば形状記憶要素１１における生じ得る経年劣化作用を監視することが可能である。

押圧要素１４もまた、導電性材料から製造されていてよい。これによって、形状記憶要素１１における抵抗測定を通じて、例えば接触要素２０１、２０２の電気的接触の機能効率を検査することも可能になる。

開閉装置１は、全体として、配設されたプリント基板２１に取り付けられ得る。この点において、プリント基板２１には、電気的接触のみが設けられるべきであり、これによって、当該開閉装置１を電気アセンブリ２に容易に追加装備することが可能になる。

接触要素２０１、２０２の電気的接触は、開閉要素１３の脚部１３１、１３２を通じて直接行われ得る。しかしながら、図５に係る、変更を加えられた実施例に示されているように、開閉要素１３に、付加的な接触要素１６を供給することが考えられ、かつ、可能であり、接触要素１６は、部分１６１、１６２で、接触要素２０１、２０２と電気的に接触し得る。この場合、開閉装置１のスイッチが入っているのであれば、電流が、接触要素２０１、２０２の間を、好ましくは接触要素１６を通じて流れることが可能である。この際、接触要素１６は、例えばストリップ材料（開閉要素１３に比べて、より大きい導体横断面を有する）から製造されていてよく、これによって、開閉装置１の電流容量を拡大することが可能になる。

接触要素１６は、弾性的に変形可能であってよく、これによって、開閉要素１３の変位の際に、接触要素１６が共に変形する。しかしまた、接触要素１６自体を、剛性を有するように形成し、開閉要素１３の変位の際に、接触要素１６が、押圧方向Ｂに沿って、接触要素２０１、２０２の方へ変位するが、このとき、それ自体は変形しないということも考えられ、かつ、可能である。

図１及び図２の実施例では、開閉装置１は、開放装置又は閉鎖装置として構成されており、これによって、接触要素２０１、２０２は、開閉要素１３の位置に依存して、開かれているか、又は、閉じられている。

図６及び図７の実施例において示されているように、代替的に、開閉装置１を、いわゆる切替リレーとして構成することも可能であり、切替リレーの場合、開閉要素１３は、第１の開閉位置（図６）において、第１の接触要素２０５、２０６に接触し、第２の開閉位置（図７）において、第２の接触要素２０１、２０２に接触する。従って、第１の開閉位置において、接触要素２０５、２０６の間に、電気的接続が形成される。これに対して、第２の開閉位置には、開閉装置１が、他方の接点２０１、２０２と接触するために切り替えられるので、開閉要素１３は、位置に依存して、一方の接点２０５、２０６又は他方の接点２０１、２０２に接触し、相互に接続する。

図１及び図２に係る実施例においても、図６及び図７に係る実施例においても、固定要素１５は、担体要素１０をプリント基板２１に機械的に固定するために用いられ得るだけではなく、制御回路（活性化装置１２）又は負荷回路（接点２０１、２０２、２０５、２０６）のための電気的接続を形成することも可能である。

担体要素１０は、必ずしも、プリント基板２１と別個に構成され、機械的にプリント基板２１と接続されているのではなく、プリント基板２１の構成要素であってもよく、従って、プリント基板２１自体によって構成されていてもよい。従って、開閉装置１は、必ずしもプリント基板２１の電気アセンブリとは別のアセンブリとして構成されてはおらず、アセンブリの不可欠の構成要素であってよい。

図８及び図９に概略的に示されているように、一態様において、開閉要素１３は、離散的な開閉位置の間で切り替え可能なバネ要素として、例えばフロッグクリッカー（メタルドームとも呼ばれる）様の板バネの形で構成されていてよい。従って、開閉装置１の切り替えの際、開閉要素１３は、連続的にではなく急激に、図８及び図９に示された、その離散的な位置の間で変位し、これによって、開閉要素１３は、例えば第１の開閉位置において、第１の接触要素２０５、２０６（図８）と電気的に接触し、第２の開閉位置において、第２の接触要素２０１、２０２（図９）と電気的に接触する。

従って、形状記憶要素１１の変形する傾向において、例えば形状記憶要素１１の加熱に基づいて、連続的な、ある期間に及ぶ開閉作用が開閉要素１３に生じるのではなく、開閉要素１３は、急激に切り替えを行う。開閉要素１３が、離散的な位置を有しているとは、開閉要素１３が、図８に係る離散的な第１の開閉位置と、図９に係る離散的な第２の開閉位置との間で（安定した）中間位置を占め得るということではなく、開閉要素１３に十分な力が作用する場合に、急激に切り替えを行うということであると理解されるべきである。

従って、例えば、形状記憶要素１１において加熱が開始する際、まず、開閉装置１の切り替えは生じない。加熱によって形状記憶要素１１にもたらされる形状変化と、結果として生じる力とが、開閉要素１３の切り替えに必要である境界力を超えて初めて、開閉要素１３は、その離散的な第１の開閉位置（図８）から、離散的な第２の開閉位置（図９）へと切り替えを行う。

これによって、例えば、開閉装置１がその温度に達した場合に切り替えを行う形状記憶要素１１における温度を比較的正確に調整することが可能になる。従って、開閉装置１の切り替え点は、開閉要素１３の構成によって予め設定され得る。

開閉要素１３が、離散的な開閉位置の間で切り替え可能なフロッグクリッカー（メタルドーム）様の板バネの形で実現されている実施例は、図１０及び図１１に示されている。

当該実施例では、開閉要素１３は、中央部分１３０において、押圧要素１４と固く接続されており、押圧要素１４と連結した形状記憶要素１１を通じて、押圧方向Ｂに沿って、第１の開閉位置（図１０）と第２の開閉位置（図１１）との間で切り替え可能である。この際、開閉要素１３の脚部１３１、１３２は、図１０から明らかであるように、第１の開閉位置において、押圧要素１４と角度α_１を形成しており、外側の接触要素２０５、２０６と、電気的に接触するように接している。押圧要素１４が押圧方向Ｂにおいて動作する際、脚部１３１、１３２の押圧要素１４に対する位置が変化し、図１１から明らかであるように、脚部１３１、１３２は、押圧要素１４に対して（より小さい）角度α_２を形成する。その際、脚部１３１、１３２は、開閉装置１の担体１０の傾斜面１０１、１０２上を移動し、内側の接触要素２０１、２０２と、電気的に接触するように接し、接触要素２０５、２０６に対する電気的接触は解除される。

開閉要素１３は、図１０及び図１１に示された実施例において、メタルドーム様の板バネとして構成されているので、開閉要素１３は、図１０及び図１１に係る離散的な開閉位置の間で急激に切り替え可能である。形状記憶要素１１を通じて、形状記憶要素１１における加熱によって、押圧方向Ｂにおいて、押圧要素１４に力が加えられる場合、開閉要素１３は、形状記憶要素１１によってもたらされる力が、境界力を超え、開閉要素１３の急激な切り替えに必要な力を克服するために十分な大きさを有する場合に初めて、図１０に係る第１の開閉位置から、図１１に係る第２の開閉位置に切り替えを行う。この力は、例えば形状記憶要素１１が所定の温度にある場合に得られるので、開閉装置１が急激に切り替えを行う温度は、開閉要素１３の適切な選択に基づいて決定され得る。

図示された実施例の場合、形状記憶要素１１は、端部１１１、１１２を通じて、接触要素１２１、１２２と接続されており、接触要素１２１、１２２は、固定要素１５を通じて、開閉装置１の担体要素１０を、電気アセンブリ２を実現しているプリント基板と接続するために用いられる。従って、固定要素１５は、開閉装置１のプリント基板２への機械的な固定のためにも、活性化装置１２に関して、形状記憶要素１１の電気的接触のためにも用いられる。

付加的又は代替的に、接触要素２０１、２０２、２０５、２０６もまた、電気的接触と、さらに加えて、開閉装置１のプリント基板２への機械的固定とに用いられ得る。

形状記憶要素１１は、活性化装置１２、特に活性化装置１２の電流源１２０によって、電流フローを通じて活性化し得る。加えて、形状記憶要素１１は、開閉装置１の周囲温度によっても活性化可能であり、これによって、温度を超過した場合に、開閉装置１は自動的に切り替えを行う。形状記憶要素１１は、開閉装置１及び／又はアセンブリ２の温度を吸収するために、例えば開閉装置１のハウジング又は電気アセンブリ２と熱的に連結されていてよい。

図１及び図２に係る実施例、並びに、図６及び図７に係る実施例とは異なり、図１０及び図１１に係る実施例では、開口部１００は、担体要素１０内で、単に凹所として形成されており、担体要素１０を貫いては延在していない。当該実施例では、プリント基板２は、挿入開口部（図１及び図２に係る実施例、並びに、図６及び図７に係る実施例における挿入開口部２０に対応する）を有していない。

図１２及び図１３に示されたさらなる実施例では、図１０及び図１１に係る実施例とは異なり、担体１０には開口部１００が形成されていない。

担体１０には、４つの接触要素２０１、２０２、２０５、２０６が配置されており、開閉要素１３は、捩じりバネの形で、脚部１３１、１３２を通じて、第１の開閉位置（図１２）において、２つの外側の接触要素２０５、２０６と電気的に接触するように接しており、第２の開閉位置（図１３）に切り替えた場合は、脚部１３１、１３２で、内側の接触要素２０１、２０２と電気的に接触する。この際、内側の接触要素２０１、２０２は、担体要素１０の開閉要素１３に対向する表面から突出しており、従って、接触要素２０５、２０６に対して浮き出ており、これによって、第２の開閉位置において、開閉要素１３の外側の接触要素２０５、２０６との電気的接触が解除されている。この場合、（上述の実施例において、傾斜面１０１、１０２で行われたような）傾斜面上での滑動は生じない。

当該実施例においても、当該実施例において中央の巻かれた部分１３０を通じて押圧要素１４と接続されている開閉要素１３は、形状記憶要素１１によって動作し、形状記憶要素１１は、例えば電気的に、又は、温度変化によって活性化され得る。

本発明の基になる思想は、上述の実施例に限定されるものではなく、異なる方法においても実現可能である。

本明細書に記載した種類の開閉装置は、特に、緊急遮断を行うための開閉装置として利用され得る。しかしながら、当該開閉装置は、一般的に、スイッチオン状態とスイッチオフ状態との間で切り替えを行うための開閉器として用いられ得る。

１ 開閉装置
１０ 担体要素
１００ 開口部
１０１、１０２ 傾斜面
１１ 形状記憶要素
１１０ 内側部分
１１１、１１２ 端部
１２ 活性化装置
１２０ 電流源
１２１、１２２ 接触装置
１３ 開閉要素（捩じりバネ）
１３０ 中央部分
１３１、１３２ 脚部
１４ 押圧要素
１４０ 動作ヘッド
１４１ 端部
１５ 固定要素
１６ 接触要素
１６１、１６２ 部分
２ 電気アセンブリ
２０ 挿入開口部
２０１、２０２ 接触要素
２０３、２０４ 導体経路
２０５、２０６ 接触要素
２１ プリント基板
α、α１、α２ 角度
Ｂ 押圧方向

Claims (18)

1. 電気アセンブリ（２）上に配置されるべき担体要素（１０）と、押圧方向（Ｂ）に沿って前記担体要素（１０）の方へ移動可能である押圧要素（１４）と、前記担体要素（１０）上に配置された、形状を変化させることが可能である形状記憶要素（１１）であって、前記押圧要素（１４）の移動のために前記押圧要素（１４）と作用結合している形状記憶要素（１１）と、を有する開閉装置（１）において、
   弾性的な開閉要素（１３）は、前記押圧要素（１４）と作用結合しており、少なくとも１つの弾性的に動かされ得る脚部（１３１、１３２）を有しており、前記脚部を通じて、前記開閉要素（１３）が、前記担体要素（１０）に支持されており、少なくとも１つの前記脚部（１３１、１３２）は、前記形状記憶要素（１１）の形状変化と、これによってもたらされる前記押圧要素（１４）の移動とを通じて、電気的接触要素（２０１、２０２、２０５、２０６）と電気的に接触するために、前記担体要素（１０）の方へ移動することが可能であることを特徴とする開閉装置（１）。
2. 前記担体要素（１０）が、２つの傾斜面（１０１、１０２）を有し、前記開閉要素（１３）が、２つの弾性的に変位可能である脚部（１３１、１３２）を有しており、前記脚部（１３１、１３２）は、それぞれ、前記傾斜面（１０１、１０２）の内の１つに支持されていることを特徴とする、請求項１に記載の開閉装置（１）。
3. 前記脚部（１３１、１３２）が、それぞれ、配設された前記傾斜面（１０１、１０２）に対して滑りながら移動することができることを特徴とする、請求項２に記載の開閉装置（１）。
4. 前記脚部（１３１、１３２）それぞれが、前記形状記憶要素（１１）の形状変化と、これによってもたらされる前記押圧要素（１４）の動作とを通じて、配設された電気的接触要素（２０１、２０２、２０５、２０６）と電気的に接触するために、前記担体要素（１０）の方へ移動することが可能であることを特徴とする、請求項２又は３に記載の開閉装置（１）。
5. 前記担体要素（１０）が、開口部（１００）を有しており、前記傾斜面（１０１、１０２）が、前記開口部（１００）の、互いに向かい合う面に形成されていることを特徴とする、請求項２〜４のいずれか一項に記載の開閉装置（１）。
6. 前記開閉装置（１３）が、少なくとも１つの弾性的に動かされ得る前記脚部（１３１、１３２）で、第１の開閉位置において、配設された第１の接触要素（２０５、２０６）と接触し、前記第１の開閉位置に対して動かされた、第２の開閉位置において、配設された第２の接触要素（２０１、２０２）と接触することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の開閉装置（１）。
7. 前記開閉要素（１３）が、離散的な第１の開閉位置と、離散的な第２の開閉位置とを有しており、離散的な前記第１の開閉位置と、離散的な前記第２の開閉位置との間で切り替え可能であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の開閉装置（１）。
8. 前記形状記憶要素（１１）によって、前記開閉要素（１３）に加えられる力が、所定の閾値を超過する場合に、前記開閉要素（１３）が、離散的な前記第１の開閉位置から、離散的な前記第２の開閉位置へと切り替えを行うことを特徴とする、請求項７に記載の開閉装置（１）。
9. 前記押圧要素（４）が、動作ヘッド（１４０）を有しており、前記動作ヘッドを通じて、前記押圧要素（１４）は、前記開閉要素（１３）と作用結合していることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の開閉装置（１）。
10. 前記押圧要素（１４）が、前記動作ヘッド（１４０）から離れた方の端部（１４１）で、前記形状記憶要素（１１）と接続されていることを特徴とする、請求項９に記載の開閉装置（１）。
11. 前記形状記憶要素（１１）が、それぞれ前記担体要素（１０）に固定されている２つの端部（１１１、１１２）と、前記端部（１１１、１１２）の間に延在し、前記形状記憶要素（１１）を前記押圧要素（１４）と接続している内側部分（１１０）と、を有していることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の開閉装置（１）。
12. 前記形状記憶要素（１１）が、ワイヤ又は金属薄板要素として構成されていることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の開閉装置（１）。
13. 活性化装置（１２）が、前記形状記憶要素（１１）を通る電流フローを生じさせ、これによって、前記形状記憶要素（１１）における形状変化をもたらすために、前記形状記憶要素（１１）と電気的に接続されていることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の開閉装置（１）。
14. 前記形状記憶要素（１１）が、無電流の状態において、第１の形状を有しており、前記開閉要素（１３）は、第１の位置にあり、前記形状記憶要素（１１）を通る電流フローを生じさせることによって、前記形状記憶要素（１１）は、第２の形状に移行可能であり、前記開閉要素（１３）は、前記第１の位置から第２の位置に変位可能であることを特徴とする、請求項１３に記載の開閉装置（１）。
15. 請求項１〜１４のいずれか一項に記載の開閉装置（１）と、前記開閉装置（１）が配置されている電気アセンブリ（２）と、を有するアセンブリ。
16. 前記電気アセンブリ（２）が、プリント基板（２１）を有しており、前記プリント基板上には、前記開閉装置（１）の前記担体要素（１０）が固定され得ることを特徴とする、請求項１５に記載のアセンブリ。
17. 前記プリント基板（２１）が、挿入開口部（２０）を有しており、前記挿入開口部には、前記押圧要素（１４）が、前記押圧方向（Ｂ）において挿入され得ることを特徴とする、請求項１６に記載のアセンブリ。
18. 前記挿入開口部（２０）の少なくとも１つの縁部には、電気的接触要素（２０１、２０２）が、前記開閉装置（１）の開閉要素（１３）の少なくとも１つの脚部（１３１、１３２）と電気的に接触するために配置されていることを特徴とする、請求項１７に記載のアセンブリ。

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