WO2015150375A1 - Haushaltsgerät mit einer schwenkbaren klappe und verfahren zum betreiben eines haushaltsgerätes mit einer schwenkbaren klappe - Google Patents

Haushaltsgerät mit einer schwenkbaren klappe und verfahren zum betreiben eines haushaltsgerätes mit einer schwenkbaren klappe Download PDF

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WO2015150375A1
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WO
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flap
wire
shape memory
memory alloy
stable
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PCT/EP2015/057008
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Stefano Alacqua
Francesco Butera
Jochen HÄRLEN
Harald Joksch
Sebastian Winner
Original Assignee
BSH Hausgeräte GmbH
Actuator Solutions GmbH
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Publication date
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    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D17/00—Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces
    • F25D17/04—Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces for circulating air, e.g. by convection
    • F25D17/042—Air treating means within refrigerated spaces
    • F25D17/045—Air flow control arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25D13/02—Stationary devices, e.g. cold-rooms with several cooling compartments, e.g. refrigerated locker systems
    • F25D13/04—Stationary devices, e.g. cold-rooms with several cooling compartments, e.g. refrigerated locker systems the compartments being at different temperatures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25D17/062—Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces for circulating air, e.g. by convection by forced circulation in household refrigerators
    • F25D17/065—Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces for circulating air, e.g. by convection by forced circulation in household refrigerators with compartments at different temperatures

Definitions

  • the invention relates to a household appliance, which has a reference to a pivot axis pivotable flap.
  • the invention also relates to a method for operating a household appliance with a pivotable flap.
  • household refrigerators comprise a pivotable with respect to a pivot axis flap, which close in a first position, an opening and opens in a second position.
  • the flap can be pivoted by means of an adjusting device between the two positions back and forth.
  • Adjustment devices of conventional household refrigerators or generally conventional household appliances comprise a synchronous or stepping motor.
  • the object of the present invention is to specify a domestic appliance, in particular a household refrigerating appliance, which has a flap pivotable relative to a pivot axis and an improved adjusting device for pivoting the flap between at least two positions.
  • a domestic appliance comprising a relative to a pivot axis between at least two positions pivotally arranged flap and an adjusting device which is adapted to pivot the flap between the at least two positions back and forth, wherein the adjusting device one with the flap Having coupled wire of a shape memory alloy which shortens when heated and thereby pivots the flap from a first position to a second position.
  • the household appliance according to the invention is in particular a domestic refrigeration appliance, such as a household refrigerator or a household freezer.
  • the household appliance according to the invention is a household refrigerator with at least two temperature zones of different temperatures, such as a fridge-freezer.
  • the household appliance according to the invention accordingly comprises the flap pivotable relative to the pivot axis and the adjusting device for pivoting the flap so that it can assume at least two different positions.
  • the adjusting device comprises the wire made of a shape memory alloy.
  • Shape memory alloys are also referred to as "memory metals.”
  • the shape memory alloy wire is such that it contracts when heated, thus shortens its length, thereby pivoting the flap from its first position to its second position a shape memory alloy in such a way that it can be pulled back to its original length in its cooled state by applying a force which originates, for example, from a prestressed spring, thereby making it possible in particular for the flap to pivot back into the first position.
  • the shape memory alloy wire contracts to override the spring force applied by the biased spring.
  • the adjusting device of the household appliance may comprise an electrical energy source, by means of which the wire of a shape memory alloy can be acted upon with electrical energy. If the wire made of a shape memory alloy is subjected to electrical energy, so that in particular an electric current flows through it, then it heats up.
  • the electrical energy source is e.g. an electrical voltage source whose electrical voltage is e.g. at the ends of the wire is made of a shape memory alloy.
  • the electrical energy source is e.g. from a control device of the household appliance on and off. When the electrical energy source is switched off, the wire can cool down from a shape memory alloy.
  • the wire made of a shape memory alloy has two ends, with which the wire made of a shape memory alloy is fastened at a fixed component of the domestic appliance at a distance from the pivot axis.
  • the wire of a shape memory alloy is in particular additionally spaced from the pivot axis attached to the flap by means of a fastening device.
  • the fastening device has a groove directed away from the pivot axis, in which the wire is guided by a shape memory alloy.
  • the shape memory alloy wire is movable along this groove, thereby at least reducing the risk of tearing when the wire is made of a shape memory alloy that is unevenly contracted.
  • the wire of a shape memory alloy is attached to the flap between its ends by means of the fastening device, in particular centrally with respect to its ends, on the flap by means of the fastening device.
  • the length of the connecting line between those locations where the ends of the shape memory alloy wire are attached to the fixed part of the household appliance is greater than or equal to the width of the flap.
  • the fastening device is arranged centrally with respect to the width of the flap on the flap, the wire of a shape memory alloy affects.
  • the fastening device comprises a flap arranged on the pocket with an opening facing away from the pivot axis and a guided inside the pocket spring-biased element to which the wire is attached from a shape memory alloy, wherein the spring-biased element is biased in that it pushes the shape memory alloy wire away from the pivot axis.
  • the bag is preferably integral with the flap formed. Since, according to this variant, the wire made of a shape memory alloy is fastened to the spring-biased element, it can give way should, for example, the flap be jammed or frozen in the case of the household refrigerating appliance.
  • the spring biased member has a groove which opens away from the pivot axis and in which the wire is guided by a shape memory alloy.
  • the shape memory alloy wire is movable along this groove, thereby at least reducing the risk of tearing when the wire is made of a shape memory alloy that is unevenly contracted.
  • the household appliance according to the invention may have an opening which is closed by the flap when the flap is in its first position and which is open when the flap is in its second position.
  • the household appliance according to the invention may be designed as a household refrigerating appliance which has at least two temperature zones of different temperature, wherein the opening connects a first temperature zone of the temperature zones with a second temperature zone of the temperature zones so that cooled air can flow between the first temperature zone and the second temperature zone, when the flap is in its second position.
  • the domestic appliance embodied as a household refrigerating appliance comprises at least the first and the second temperature zones, which are to be cooled to different temperatures during operation of the household refrigerating appliance.
  • the two temperature zones are connected by means of the opening, so that cooled air can flow from the colder temperature zone into the warmer temperature zone when the flap is open.
  • An example of a household refrigerator with at least two temperature zones of different temperature is a fridge-freezer with a coolable interior and a freezer compartment. Then this opening can connect the coolable interior with the freezer compartment, so that cooled air can flow from the freezer compartment to the coolable compartment when the flap is in its second position, ie is open.
  • the cost of a coolant circuit which is provided for cooling the freezer compartment and the coolable interior, can be reduced.
  • the flap can then eg by a control device the refrigerator-freezer combination are controlled, so that the coolable interior is cooled over the freezer compartment and at least approximately has a desired temperature.
  • the adjusting device has a bi-stable mechanism coupled to the flap, which has a preloaded spring which is pretensioned in such a way that it attempts to pivot the flap to its first position.
  • the bi-stable mechanism is configured to assume a first stable state, a second stable state, a first unstable state, and a second unstable state, wherein the first stable state is associated with the first position and the second stable state is associated with the second position with the flap. such that the bi-stable mechanism in its first stable state holds the flap in its first position and in its second stable state in its second position, and the biased spring attempts in the first unstable state to bi-stable the mechanism to its second stable state to move to its first stable state in the second unstable state.
  • the flap is pivoted from its first state to its second state by heating the shape memory alloy wire.
  • the wire is cooled from a shape memory alloy and can therefore be pivoted, for example by means of a prestressed spring back into the first position.
  • the bi-stable mechanism is provided according to this variant, which holds in its second stable state, the flap in its second position even with cooled wire from a shape memory alloy and prestressed spring.
  • the bi-stable mechanism can take the two unstable states in addition to the two stable states, wherein in the first unstable state, the biased spring tries to pivot the flap towards the first position, so that when cooled wire from a shape memory alloy bi-stable mechanism its second stable state and thus holds the flap in its second position, as long as the wire is not heated from a shape memory alloy. In the second unstable state, the preloaded spring also attempts to pivot the flap toward the first position so that when the shape memory alloy wire is cold, the bi-stable mechanism assumes its first stable state and thus holds the flap in its first position while the wire is off a shape memory alloy is not heated.
  • the bi-stable mechanism comprises the following constituents:
  • a component having a surface which is aligned at least approximately at right angles to the pivot axis and in which a groove-shaped heart-shaped contour is arranged, wherein the component part of the flap or rigidly connected thereto and thus the component and the heart-shaped contour with the flap pivots and the heart-shaped contour the two stable states and the two unstable states are assigned,
  • a pin engaging in the heart-shaped contour cooperating with the heart-shaped contour such that the pin holds the flap in its first position when the bi-stable mechanism is in its first stable condition and holds the flap in its second position when the pin bi-stable mechanism has its second stable state.
  • the bistable mechanism comprises the component in which a groove is introduced, which extends heart-shaped.
  • This component is for example part of the flap, e.g. integrally formed on this or the heart-shaped contour is arranged in a direction perpendicular to the pivot axis surface of the flap.
  • the device may also be rigidly connected to the flap.
  • the heart-shaped contour thus pivots with the flap. With the heart-shaped contour of the pin cooperates by engaging in the heart-shaped contour and holds the device and thus the flap in the stable states.
  • a further aspect of the invention accordingly relates to a method for operating the household appliance according to the invention, comprising the following method steps:
  • Cooling the shape memory alloy wire so that the biased spring will close the flap toward the first position of the flap can pivot until the bi-stable mechanism reaches its second state and the flap assumes its second position.
  • the wire of a shape memory alloy is heated in particular by switching on the electrical energy source.
  • the shape memory alloy wire contracts and, against the spring force of the biased spring, pivots the flap toward the second position and beyond until the bi-stable mechanism reaches its first unstable state.
  • the electrical energy source is turned off, whereby the wire cools from a shape memory alloy and is pivoted by means of the prestressed spring in the direction of its first position.
  • the bi-stable mechanism in particular the heart-shaped contour is pivoted in accordance with and goes into its second stable state in which in particular the pin holds the component and thus the flap in the second position and thus further pivoting of the flap in its first position prevented.
  • the wire made of a shape memory alloy is cooled or turned off the electrical energy source.
  • the wire of a shape memory alloy is heated in particular by switching on the electrical energy source.
  • the shape memory alloy wire contracts and pivots the flap past the second position against the spring force of the biased spring until the bi-stable mechanism reaches its second unstable state.
  • the electrical energy source is turned off, whereby the wire cools from a shape memory alloy and the flap is pivoted by means of the prestressed spring in the direction of its first position.
  • the bi-stable mechanism in particular, the heart-shaped contour is pivoted in accordance with and returns to its first stable state, in particular, the pin holds the device and thus the flap in the first position, as long as the wire is cooled from a shape memory alloy.
  • the wire made of a shape memory alloy is cooled or turned off the electrical energy source.
  • SMA Shape Memory Alloy, English for shape memory alloy.
  • the flap with the Aktiuator is used in particular for an improvement of the air damper for controlling the air flow in so-called No Frost devices.
  • the flap, in particular the air flap is preferably pivoted with a V-shaped SMA wire as an actuator between the two positions.
  • the wire of a shape memory alloy is thereby preferably fastened in V-shape to the flap. For example, when energizing the wire of a shape memory alloy, this heats up, shortens and pulls the flap in particular against a spring force in the direction of the second position.
  • the attachment of the shape memory alloy wire is accomplished, for example, by crimping the shape memory alloy wire with another wire, e.g. a stainless steel wire, which may possibly simultaneously represent the electrical connection of the optionally existing electrical energy source.
  • the pivot axis of the flap may preferably be connected to a bi-stable mechanism. This is actuated when the flap is pivoted towards its second position, e.g. the pen, e.g. a metal pin, into the intended opening of a heart curve locks. Due to the use of the wire of a shape memory alloy, a relatively quiet, if not silent, actuator can be provided. As a result, the pivoting of the flap can be relatively quiet, if not silent. There may be a relatively low energy consumption for pivoting the flap.
  • the structure is relatively simple.
  • FIG. 1 shows a household refrigerating appliance
  • FIGS 2 and 3 a hinged flap of the household refrigerator and a
  • Adjusting device which is arranged to pivot the flap back and forth between two positions
  • Figure 4 shows a bi-stable mechanism of the adjusting device
  • FIG. 5 shows several states of the bi-stable mechanism.
  • 1 shows an example of a household appliance, a household refrigeration device.
  • the household refrigerator 1 is in the case of the present embodiment, a so-called no-frost household refrigerator.
  • the household refrigerator 1 is in particular a fridge-freezer.
  • the household refrigerating appliance comprises a heat-insulated housing 2 with an inner container which delimits a coolable interior space 3 and a freezer space 4 arranged underneath.
  • the coolable interior 3 is separated by a heat-insulated partition 5 from the freezer compartment 4.
  • the coolable interior 3 is provided for storing refrigerated goods and is cooled during operation of the household refrigerator 1 to temperatures above freezing.
  • the freezer compartment 4 is provided for storing frozen food and is cooled during operation of the household refrigerator 1 to temperatures below freezing.
  • the household refrigerating appliance 1 has a pivotable door leaf 6 for closing the coolable interior 3 and a pivotable door leaf 7 for closing the freezer compartment 3.
  • a pivotable door leaf 6 for closing the coolable interior 3
  • a pivotable door leaf 7 for closing the freezer compartment 3.
  • the domestic refrigeration appliance 1 comprises in particular a refrigerant circuit not shown in detail for cooling the coolable interior 3 and the freezer compartment 4.
  • the refrigerant circuit includes, for example, a compressor, a condenser downstream of the compressor, a condenser downstream of the condenser and an evaporator connected between the throttle device and the compressor is arranged.
  • the evaporator is coupled directly to the freezer compartment 4 or is arranged on one of the walls directed towards the freezer compartment 4.
  • an opening 8 is disposed within the partition wall 5, which can be closed and opened by means of a flap 21 shown in Figures 2 and 3.
  • the opening 8 is surrounded in particular by means of a frame 22 and the flap 21 is pivotally mounted with respect to a pivot axis 23 and can by means of an adjusting device 9 between a first position in which the flap 21 closes the opening 8, and a second position in which the Flap 21 opens the opening 8, are pivoted back and forth.
  • the flap 21 is preferably rectangular and has in particular a width b, which extends in the direction of the pivot axis 23, and a height h, which is aligned at right angles to the pivot axis 23.
  • the household refrigerator 1 further comprises a control device 10, which is e.g. a microprocessor or microcontroller and is adapted to control the refrigerant circuit and the adjusting device 9 for the flap 21 such that the coolable interior 3 and the freezer compartment 4 have at least approximately set temperature target values.
  • the household refrigerating appliance 1 may have temperature sensors not shown in greater detail, which measure the actual temperatures of the coolable interior 3 and the freezer compartment 4.
  • the adjusting device 9 comprises a wire 24 made of a shape memory alloy.
  • the wire 24 is made of a shape memory alloy, this contracts when heated together, ie shortens its length when heated. Cools the wire 24 from a shape memory alloy, then this can be stretched again, for example by means of a biased spring 45 in its original length.
  • electrically energized by the wire 24 is made of a shape memory alloy, for example, an electrical voltage applied or the wire 24 is made of a shape memory alloy with an electric current.
  • the household refrigerating appliance 1 may comprise a voltage source (not shown in more detail) which can be activated by means of the control device 10 and connected to the wire 24 made of a shape memory alloy.
  • the wire 24 made of a shape memory alloy with its two ends spaced from the pivot axis 23 on the frame 22 in particular near the region of the flap 21 is fixed, which faces the pivot axis 23.
  • the two ends of the shape memory alloy wire 24 are secured to the frame 22 near those edges of the flap 21 which face the pivot axis 23.
  • the ends of the wire 24 are crimped from a shape memory alloy for their attachment to a further wire not shown in detail, which at the same time Connections for the voltage source can be.
  • the shape memory alloy wire 24 is secured to the flap 21 such that when it is heated, its contraction pivots the flap 21 from its first position to its second position.
  • the wire 24 is made of a shape memory alloy approximately centrally with respect to the width b of the flap 21 and spaced from the pivot axis 23 attached to the flap 21.
  • the wire 24 made of a shape memory alloy is fastened to the flap 21 approximately at half the height h.
  • the shape memory alloy wire 24 has a V shape.
  • the shape memory alloy wire 24 is fixed to the flap 21 by means of a fixing device 25.
  • the fastening device 25 is designed in two parts in the case of the present exemplary embodiment and comprises a pocket 26 fastened to the flap 21 with an opening 27 facing away from the pivot axis 23.
  • the fastening device 25 further comprises a guided inside the pocket 26 spring biased member 28 having a groove 29 within which the wire 24 is guided from a shape memory alloy.
  • the spring biased member 28 is biased to urge the shape memory alloy wire 24 away from the pivot axis 23.
  • the region of the spring-biased element 28, which has the groove 29, is located outside the pocket 26.
  • the groove 29 is opened away from the pivot axis 23.
  • the pocket 26 and the spring-biased element 28 are preferably made of plastic.
  • the pocket 26 is preferably integrally formed on the flap 21 or is preferably part of the flap 21st
  • the adjusting device 9 comprises a bi-stable mechanism 41 shown in a perspective view in FIG. 4. Various states of the bi-stable mechanism 41 are shown in FIGS. 5a-d.
  • the bi-stable mechanism 41 is coupled to the flap 21 and is configured to have a first stable state shown in Fig. 5a, a second stable state in Fig. 5c, a first unstable state in Fig. 5b has a second unstable state shown in Fig. 5d.
  • the bi-stable mechanism 41 is coupled to the flap 21 so as to allow closure of the opening 8 in its first stable condition of the flap 21 so that it is pulled by the prestressed spring 45 when the shape memory alloy wire 24 has cooled first position. In its second stable state, the bi-stable mechanism 41 holds the flap 21 in its second position so that the flap 21 opens the aperture 8.
  • the bi-stable mechanism 41 comprises a component 42 which is rigidly or rigidly coupled to the flap 21 and has a surface 43 which is aligned at least approximately at right angles to the pivot axis 23. In the surface 43 a groove-shaped heart-shaped contour 44 is arranged.
  • the component 42 is preferably fixed and rigidly attached to the flap 21. It may also be part of the flap 21. Characterized in that the device 42 is rigidly connected to the flap 21 or even part of the flap 21, the component 42 pivots with a movement of the flap 21 with this.
  • the bi-stable mechanism 41 further includes the biased spring 45 which is coupled to the member 42 or the flap 21.
  • the prestressed spring 21 has two ends.
  • the prestressed spring 45 is fastened at one of its ends to the component 42 and at its other end to the frame 22 and is biased such that it is able to pull the flap 21 into its first position by means of the component 42.
  • the spring 45 may also be attached with one of its ends directly to the flap 21 and with its other end to the frame 22.
  • the bi-stable mechanism 41 further includes a guide 46.
  • the guide 46 is connected at one of its ends to the frame 22.
  • the other end of the guide 46 is designed as a pin 47 which runs in the heart-shaped contour 44.
  • the heart-shaped contour 44 are associated with the two stable and the two unstable states.
  • the component 42 pivots with the pivoting of the flap 21, so that the heart-shaped contour 44 is aligned differently depending on the position of the flap 21 and thus the pin 47 relative to the heart-shaped contour 44 depending on the position of the flap 21 at different Positions within the heart-shaped contour 44 is located.
  • the heart-shaped contour 44 is designed such that it allows the closing of the flap 21 when the bi-stable mechanism 41 or the component 42 is in its first stable state. If the bi-stable mechanism 41 or the component 42 is in the second stable state, then likewise the spring 45 tries to pull the flap 21 into its first position. Due to the heart-shaped contour 44, however, prevents the pin 47, as shown in Fig.
  • FIG. 5c a complete pivoting back of the device 42 and thus closing the flap 21 with cooled wire 24 from a shape memory alloy.
  • the pin 42 holds the component 42 in its second stable state and thus the flap 21 in its second position, ie in its open position, even without heating or impinging the wire 24 from a shape memory alloy with electrical energy.
  • Figures 5a-d illustrate the operation of the bi-stable mechanism 41. When the flap 21 closes the opening 8, it is in its first position, in which the wire 24 has cooled from a shape memory alloy and thus by means of the prestressed spring 45 in particular can be pulled to its maximum length.
  • the bi-stable mechanism 41 In the bi-stable mechanism 41 is in its first stable state, whereby the pin 47 cooperates with the heart-shaped contour 44 of the component 42 in such a way that the flap 21 allows the opening 8 to be closed or the flap 21 allowed, 45 take their first position by means of the prestressed spring. If now the flap 21 are opened so that air can flow through the opening 8 from the freezer compartment 4 into the coolable interior 3, the wire 24 is heated from a shape memory alloy, in the case of the present embodiment, the control device 10 with the wire 24th power source connected to a shape memory alloy to turn on the wire 24 made of a shape memory alloy with electrical energy.
  • the wire 24 is composed of a shape memory alloy and thereby pivots the flap 21 with respect to the pivot axis 21, whereby the flap 21 opens the opening 8.
  • the component 42 also pivots, whereby the pin 47 changes its position relative to the heart-shaped contour 44 until the bi-stable mechanism reaches the first unstable state illustrated in FIG. 5b.
  • the flap 21 is opened slightly wider than in its second position. The flap 21 is thus pivoted beyond its second position.
  • the control device 10 turns off the power source again, causing the shape memory alloy wire 24 to cool and thereby re-engage by means of the biased spring 45 can be stretched to its original length. This allows the prestressed spring 45 to pivot the flap 21 again so that it tries to close the opening 8 again. Due to the heart-shaped contour 44, however, the pin 47 is guided into a position within the heart-shaped contour 44, in which the bi-stable mechanism 41 and the component 42 reaches its second stable state. This is shown in FIG. 5c.
  • the pin 47 prevents the member 42 from pivoting back so far that the flap 21 closes the aperture 8, thereby holding the flap 21 in its second position without the need for the shape memory alloy wire 24 heat. If the flap 21 is closed again, then the control device 10 turns on again the voltage source, whereby the wire 24 of a shape memory alloy contracts and thereby the flap 21 as long as pivoting opens until the bi-stable mechanism shown in Fig. 5d reached second unstable state. Thereafter, the controller 10 turns off the power source again, thereby cooling the shape memory alloy wire 24 and thus being stretchable, thereby allowing the biased spring 45 to pivot the flap 21 so as to close the opening 8. Due to the heart-shaped contour 44, the pin 47 now allows pivoting of the component 42 such that the bi-stable mechanism 41 is able to assume its first stable state again, thereby also allowing the flap 21 to assume its first position around the opening 8 to close.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Haushaltsgerät, insbesondere ein Haushaltskältegerät (1), und ein Verfahren zum Betreiben des Haushaltgerätes. Das Haushaltsgerät weist eine bezüglich einer Schwenkachse (23) zwischen wenigstens zwei Stellungen schwenkbar angeordnete Klappe (21) und eine Verstellvorrichtung (9) auf, welche eingerichtet ist, die Klappe (21) zwischen den wenigstens zwei Stellungen hin und her zu schwenken. Die Verstellvorrichtung (9) umfasst einen mit der Klappe (21) gekoppelten Draht (24) aus einer Formgedächtnislegierung, welcher sich bei Erwärmung verkürzt und dadurch die Klappe (21) von einer ersten Stellung in eine zweite Stellung schwenkt.

Description

Haushaltsgerät mit einer schwenkbaren Klappe und Verfahren zum Betreiben eines Haushaltsgerätes mit einer schwenkbaren
Klappe
Die Erfindung betrifft ein Haushaltsgerät, welches eine bezügliche einer Schwenkachse schwenkbare Klappe aufweist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben eines Haushaltsgerätes mit einer schwenkbaren Klappe.
Beispielsweise Haushaltskältegeräte umfassen eine bezüglich einer Schwenkachse schwenkbare Klappe, die in einer ersten Stellung eine Öffnung verschließen und diese in einer zweiten Stellung öffnet. Die Klappe kann mittels einer Versteilvorrichtung zwischen den beiden Stellungen hin und her geschwenkt werden. Versteilvorrichtungen konventioneller Haushaltskältegeräte bzw. allgemein konventioneller Haushaltsgeräte umfassen einen Synchron- oder Schrittmotor. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Haushaltsgerät, insbesondere ein Haushaltskältegerät anzugeben, das eine bezüglich einer Schwenkachse schwenkbare Klappe und eine verbesserte Versteilvorrichtung zum Schwenken der Klappe zwischen wenigsten zwei Stellungen aufweist. Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Haushaltsgerät, aufweisend eine bezüglich einer Schwenkachse zwischen wenigstens zwei Stellungen schwenkbar angeordnete Klappe und eine Versteilvorrichtung, welche eingerichtet ist, die Klappe zwischen den wenigstens zwei Stellungen hin und her zu schwenken, wobei die Versteilvorrichtung einen mit der Klappe gekoppelten Draht aus einer Formgedächtnislegierung aufweist, welcher sich bei Erwärmung verkürzt und dadurch die Klappe von einer ersten Stellung in eine zweite Stellung schwenkt. Das erfindungsgemäße Haushaltsgerät ist insbesondere ein Haushaltskältegerät, wie z.B. ein Haushaltskühlgerät oder ein Haushaltsgefriergerät. Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Haushaltesgerät ein Haushaltskältegerät mit wenigstens zwei Temperaturzonen unterschiedlicher Temperaturen, wie z.B. eine Kühl-Gefrierkombination. Das erfindungsgemäße Haushaltsgerät umfasst demnach die bezüglich der Schwenkachse schwenkbare Klappe und die Versteilvorrichtung zum Schwenken der Klappe, sodass diese zumindest zwei verschieden Stellungen einnehmen kann. Erfindungsgemäß umfasst die Versteilvorrichtung den Draht aus einer Formgedächtnislegierung. Formgedächtnislegierungen werden auch als „Memorymetalle" bezeichnet. Der Draht aus einer Formgedächtnislegierung ist derart beschaffen, dass er sich bei Erwärmung zusammen zieht, also seine Länge verkürzt, und dadurch die Klappe von ihrer ersten Stellung in ihre zweite Stellung schwenkt. Insbesondere ist der Draht aus einer Formgedächtnislegierung derart beschaffen, dass er sich in seinem abgekühlten Zustand durch Beaufschlagen mit einer Kraft, die z.B. von einer vorgespannten Feder stammt, wieder in seine ursprüngliche Länge ziehen lässt. Dadurch ist es insbesondere möglich, dass die Klappe wieder in die erste Stellung schwenkt. Beim Schwenken von der ersten Stellung in die zweite Stellung zieht sich der Draht aus einer Formgedächtnislegierung derart zusammen, dass er die von der vorgespannten Feder aufgebrachte Federkraft überwindet.
Um den Draht aus einer Formgedächtnislegierung zu erwärmen, kann die Versteilvorrichtung des erfindungsgemäße Haushaltsgerätes eine elektrische Energiequelle umfassen, mittels derer der Draht aus einer Formgedächtnislegierung mit elektrischer Energie beaufschlagbar ist. Wird der Draht aus einer Formgedächtnislegierung mit elektrischer Energie beaufschlagt, sodass insbesondere durch ihn ein elektrischer Strom fließt, so erwärmt sich dieser. Die elektrische Energiequelle ist z.B. eine elektrische Spannungsquelle, deren elektrische Spannung z.B. an den Enden des Drahtes aus einer Formgedächtnislegierung anliegt. Die elektrische Energiequelle wird z.B. von einer Steuervorrichtung des Haushaltsgerätes ein und ausgeschaltet. Bei ausgeschalteter elektrischer Energiequelle kann sich der Draht aus einer Formgedächtnislegierung abkühlen.
Nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Haushaltsgerätes weist der Draht aus einer Formgedächtnislegierung zwei Enden auf, mit denen der Draht aus einer Formgedächtnislegierung beabstandet von der Schwenkachse an einem ortsfesten Bestandteil des Haushaltsgerätes befestigt ist. Der Draht aus einer Formgedächtnislegierung ist insbesondere zusätzlich beabstandet von der Schwenkachse an der Klappe mittels einer Befestigungsvorrichtung befestigt. Insbesondere verläuft die Verbindungslinie zwischen denjenigen Stellen, an denen die Enden des Drahts aus einer Formgedächtnislegierung am ortsfesten Bestandteil des Haushaltsgerätes befestigt sind, parallel zur Schwenkachse. Gemäß dieser Ausführungsform ist es z.B. möglich, dass die Befestigungsvorrichtung eine weg von der Schwenkachse gerichtete Nut aufweist, in der der Draht aus einer Formgedächtnislegierung geführt ist. Dadurch ist der Draht aus einer Formgedächtnislegierung längs dieser Nut beweglich, wodurch die Gefahr eines Reißens bei ungleichem Zusammenziehen des Drahtes aus einer Formgedächtnislegierung zumindest verringert wird.
Gemäß einer Variante des erfindungsgemäßen Haushaltskältegerätes ist es vorgesehen, dass als Draufsicht gesehen, der Draht aus einer Formgedächtnislegierung an der Klappe zwischen seinen Enden mittels der Befestigungsvorrichtung, insbesondere mittig bezüglich seiner Enden, an der Klappe mittels der Befestigungsvorrichtung befestigt ist. Dadurch ergibt sich eine V-förmige Anordnung des Drahtes aus einer Formgedächtnislegierung, wodurch die Teilstrecken des Drahtes aus einer Formgedächtnislegierung, die sich von der Befestigungsvorrichtung bis zu den jeweiligen Enden erstrecken, gleich lang sind. Dadurch wird es ermöglicht, dass diese beiden Teilstrecken sich bei Erwärmung um dieselbe Länge zusammen ziehen, was sich wiederum positiv auf die Belastung Die Klappe kann sich z.B. längs der Schwenkachse um eine Breite erstrecken. Vorzugsweise ist die Länge der Verbindungslinie zwischen denjenigen Stellen, an denen die Enden des Drahts aus einer Formgedächtnislegierung am ortsfesten Bestandteil des Haushaltsgerätes befestigt sind, größer oder gleich der Breite der Klappe. Insbesondere ist die Befestigungsvorrichtung mittig bezüglich der Breite der Klappe an der Klappe angeordnet, des Drahtes aus einer Formgedächtnislegierung auswirkt.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Haushaltsgerätes umfasst die Befestigungsvorrichtung eine an der Klappe angeordnete Tasche mit einer von der Schwenkachse abgewandten Öffnung und ein innerhalb der Tasche geführtes federvorgespanntes Element, an dem der Draht aus einer Formgedächtnislegierung befestigt ist, wobei das federvorgespannte Element derart vorgespannt ist, dass es den Draht aus einer Formgedächtnislegierung von der Schwenkachse wegdrückt. Die Tasche ist vorzugsweise einstückig an der Klappe angeformt. Da gemäß dieser Variante der Draht aus einer Formgedächtnislegierung am federvorgespannten Element befestigt ist, kann dieses nachgeben, sollte z.B. die Klappe verklemmt sein bzw. im Falle des Haushaltskältegerätes angefroren sein.
Vorzugsweise weist das federvorgespannte Element eine Nut auf, die sich von der Schwenkachse weggerichtet öffnet und in der der Draht aus einer Formgedächtnislegierung geführt ist. Dadurch ist der Draht aus einer Formgedächtnislegierung längs dieser Nut beweglich, wodurch die Gefahr eines Reißens bei ungleichem Zusammenziehen des Drahtes aus einer Formgedächtnislegierung zumindest verringert wird.
Das erfindungsgemäße Haushaltsgerät kann eine Öffnung aufweisen, welche mittels der Klappe verschlossen ist, wenn sich die Klappe in ihrer ersten Stellung befindet, und welche geöffnet ist, wenn sich die Klappe in ihrer zweiten Stellung befindet. Vorzugsweise kann das erfindungsgemäße Haushaltsgerät als ein Haushaltskältegerät ausgebildet sein, welches wenigstens zwei Temperaturzonen unterschiedlicher Temperatur aufweist, wobei die Öffnung eine erste Temperaturzone der Temperaturzonen mit einer zweiten Temperaturzone der Temperaturzonen verbindet, sodass gekühlte Luft zwischen der erstens Temperaturzone und der zweiten Temperaturzone zu strömen vermag, wenn sich die Klappe in ihrer zweiten Stellung befindet. Gemäß dieser Ausführungsform umfasst ist das als Haushaltskältegerät ausgebildete Hausgerät zumindest die erste und die zweite Temperaturzone, welche im Betrieb des Haushaltskältegerätes auf unterschiedliche Temperaturen gekühlt werden sollen. Die beiden Temperaturzonen sind mittels der Öffnung verbunden, sodass bei geöffneter Klappe gekühlte Luft von der kälteren Temperaturzone in die wärmere Temperaturzone zu strömen vermag. Ein Beispiel eines Haushaltskältegerätes mit wenigstens zwei Temperaturzonen unterschiedlicher Temperatur ist eine Kühl-Gefrierkombination mit einem kühlbaren Innenraum und einem Gefrierraum. Dann kann diese Öffnung den kühlbaren Innenraum mit dem Gefrierraum verbinden, sodass gekühlte Luft vom Gefrierraum zum kühlbaren Innenraum strömen kann, wenn sich die Klappe in ihrer zweiten Stellung befindet, also geöffnet ist. Dadurch kann z.B. der Aufwand für einen Kühlmittelkreislauf, der zum Kühlen des Gefrierraums und des kühlbaren Innenraums vorgesehen ist, reduziert werden. Die Klappe kann dann z.B. von einer Steuervorrichtung der Kühl-Gefrierkombination angesteuert werden, so dass der kühlbare Innenraum über den Gefrierraum gekühlt wird und zumindest in etwa eine Soll-Temperatur aufweist.
Nach einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Haushaltsgerätes weist die Versteilvorrichtung einen mit der Klappe gekoppelten bi-stabilen Mechanismus auf, der eine vorgespannte Feder aufweist, die derart vorgespannt ist, dass sie versucht, die Klappe in ihre erste Stellung zu schwenken. Der bi-stabile Mechanismus ist eingerichtet, einen ersten stabilen Zustand, einen zweiten stabilen Zustand, einen ersten instabilen Zustand und einen zweiten instabilen Zustand einzunehmen, wobei der erste stabile Zustand der ersten Stellung und der zweite stabile Zustand der zweiten Stellung der Klappe zugeordnet ist, sodass der bi-stabile Mechanismus in seinem ersten stabilen Zustand die Klappe in ihrer ersten Stellung und in seinem zweiten stabilen Zustand in ihrer zweiten Stellung hält, und die vorgespannte Feder versucht, im ersten instabilen Zustand den bi-stabilen Mechanismus in seinen zweiten stabilen Zustand und im zweiten instabilen Zustand in seinen ersten stabilen Zustand zu bewegen. Wie bereits erläutert, wird die Klappe von ihrem ersten Zustand in ihren zweiten Zustand durch Erwärmen des Drahtes aus einer Formgedächtnislegierung geschwenkt. Um die Klappe wieder in ihre erste Stellung zu schwenken, wird der Draht aus einer Formgedächtnislegierung abgekühlt und kann daher z.B. mittels einer vorgespannten Feder wieder zurück in die erste Stellung geschwenkt werden. Um jedoch die Klappe während ihrer zweiten Stellung nicht ständig erwärmen zu müssen, ist gemäß dieser Variante der bi-stabile Mechanismus vorgesehen, der in seinem zweiten stabilen Zustand die Klappe in ihrer zweiten Stellung auch bei abgekühltem Draht aus einer Formgedächtnislegierung und vorgespannter Feder hält. Der bi-stabile Mechanismus kann neben den beiden stabilen Zustanden auch die beiden instabilen Zustände einnehmen, wobei im ersten instabilen Zustand die vorgespannte Feder versucht, die Klappe in Richtung erste Stellung zu schwenken, sodass bei abgekühltem Draht aus einer Formgedächtnislegierung der bi-stabile Mechanismus seinen zweiten stabilen Zustand einnimmt und damit die Klappe in ihrer zweiten Stellung hält, solange der Draht aus einer Formgedächtnislegierung nicht erwärmt wird. Im zweiten instabilen Zustand versucht die vorgespannte Feder ebenfalls, die Klappe in Richtung erste Stellung zu schwenken, sodass bei abgekühltem Draht aus einer Formgedächtnislegierung der bi-stabile Mechanismus seinen ersten stabilen Zustand einnimmt und damit die Klappe in ihrer ersten Stellung hält, solange der Draht aus einer Formgedächtnislegierung nicht erwärmt wird. Nach einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Haushaltsgerätes umfasst der bi-stabile Mechanismus folgende Bestandteile:
- die vorgespannte Feder, die derart vorgespannt ist, dass sie versucht, die Klappe in ihre erste Stellung zu schwenken,
- ein Bauelement mit einer Oberfläche, die zumindest in etwa rechtwinklig zur Schwenkachse ausgerichtet und in der eine nutförmig verlaufende herzförmige Kontur angeordnet ist, wobei das Bauelement Teil der Klappe oder mit dieser starr verbunden ist und somit das Bauelement und die herzförmige Kontur mit der Klappe mit schwenkt und der herzförmigen Kontur die beiden stabile Zuständen und die beiden instabilen Zustände zugeordnet sind,
- ein in der herzförmigen Kontur eingreifender Stift, der derart mit der herzförmigen Kontur zusammenwirkt, sodass der Stift die Klappe in ihrer ersten Stellung hält, wenn der bi-stabile Mechanismus seinen ersten stabilen Zustand aufweist und die Klappe in ihrer zweiten Stellung hält, wenn der bi-stabile Mechanismus seinen zweiten stabilen Zustand aufweist.
Nach dieser Variante des erfindungsgemäßen Haushaltsgerätes umfasst demnach der bistabile Mechanismus das Bauelement, in der eine Nut eingebracht ist, die herzförmig verläuft. Dieses Bauelement ist beispielsweise Teil der Klappe, z.B. an dieser einstückig angeformt oder die herzförmige Kontur ist in einer rechtwinklig zur Schwenkachse ausgerichteten Oberfläche der Klappe angeordnet. Das Bauelement kann aber auch starr mit der Klappe verbunden sein. Die herzförmige Kontur schwenkt somit mit der Klappe mit. Mit der herzförmigen Kontur wirkt der Stift zusammen, indem er in die herzförmige Kontur eingreift und das Bauelement und somit die Klappe in den stabilen Zustanden hält. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft demnach ein Verfahren zum Betreiben des erfindungsgemäßen Haushaltsgerätes, aufweisend folgende Verfahrensschritte:
- Erwärmen des Drahtes aus einer Formgedächtnislegierung, sodass dieser sich verkürzt und gegen die Federkraft der vorgespannten Feder die Klappe von ihrer ersten Stellung über die zweite Stellung hinaus schwenkt, sodass der bi-stabile Mechanismus seinen ersten instabilen Zustand einnimmt, und
- Abkühlen lassen des Drahts aus einer Formgedächtnislegierung, sodass die vorgespannte Feder die Klappe in Richtung der ersten Stellung der Klappe zu schwenken vermag bis der bi-stabile Mechanismus seinen zweiten Zustand erreicht und die Klappe ihre zweite Stellung einnimmt.
Der Draht aus einer Formgedächtnislegierung wird insbesondere durch Einschalten der elektrischen Energiequelle erwärmt. Durch das Erwärmen zieht sich der Draht aus einer Formgedächtnislegierung zusammen und schwenkt gegen die Federkraft der vorgespannten Feder die Klappe in Richtung zweite Stellung und darüber hinaus, bis der bi-stabile Mechanismus seinen ersten instabilen Zustand erreicht. Daraufhin wird insbesondere die elektrische Energiequelle ausgeschaltet, wodurch sich der Draht aus einer Formgedächtnislegierung abkühlt und mittels der vorgespannten Feder in Richtung seiner ersten Stellung geschwenkt wird. Der bi-stabile Mechanismus, insbesondere die herzförmige Kontur wird entsprechend mit geschwenkt und geht in ihren zweiten stabilen Zustand über, in dem insbesondere der Stift das Bauelement und somit die Klappe in der zweiten Stellung hält und somit ein weiteres Schwenken der Klappe in ihrer ersten Stellung verhindert. Der Draht aus einer Formgedächtnislegierung ist dabei abgekühlt bzw. die elektrische Energiequelle ausgeschaltet.
Soll nun die Klappe von ihrer zweiten Stellung in ihre erste Stellung geschwenkt werden, so können zusätzlich folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden:
- Erwärmen des Drahtes aus einer Formgedächtnislegierung, sodass dieser sich verkürzt und gegen die Federkraft der vorgespannten Feder die Klappe von ihrer zweiten Stellung über die zweite Stellung hinaus schwenkt, sodass der bi-stabile Mechanismus seinen zweiten instabilen Zustand einnimmt, und
- Abkühlen lassen des Drahts aus einer Formgedächtnislegierung, sodass die vorgespannte Feder die Klappe in Richtung der ersten Stellung der Klappe zu schwenken vermag bis der bi-stabile Mechanismus seinen ersten Zustand erreicht und die Klappe ihre erste Stellung einnimmt.
Der Draht aus einer Formgedächtnislegierung wird insbesondere durch Einschalten der elektrischen Energiequelle erwärmt. Durch das Erwärmen zieht sich der Draht aus einer Formgedächtnislegierung zusammen und schwenkt gegen die Federkraft der vorgespannten Feder die Klappe über die zweite Stellung hinaus, bis der bi-stabile Mechanismus seinen zweiten instabilen Zustand erreicht. Daraufhin wird insbesondere die elektrische Energiequelle ausgeschaltet, wodurch sich der Draht aus einer Formgedächtnislegierung abkühlt und die Klappe mittels der vorgespannten Feder in Richtung seiner ersten Stellung geschwenkt wird. Der bi-stabile Mechanismus, insbesondere die herzförmige Kontur wird entsprechend mit geschwenkt und geht wieder in ihren ersten stabilen Zustand über, in dem insbesondere der Stift das Bauelement und somit die Klappe in der ersten Stellung hält, solange der Draht aus einer Formgedächtnislegierung abgekühlt ist. Der Draht aus einer Formgedächtnislegierung ist dabei abgekühlt bzw. die elektrische Energiequelle ausgeschaltet.
Je nach Ausführungsform der Erfindung betrifft diese demnach eine schwenkbare Klappe, insbesondre Luftklappe, mit einem SMA Aktuator (SMA = Shape Memory Alloy, englisch für Formgedächtnislegierung). Die Klappe mit dem Aktiuator wird insbesondere für eine Verbesserung der Luftklappe zur Steuerung des Luftstromes in sogenannten No Frost Geräten verwendet. Die Klappe, insbesondre die Luftklappe, wird vorzugsweise mit einem V-förmigen SMA Draht als Aktuator zwischen den beiden Stellungen geschwenkt. Der Draht aus einer Formgedächtnislegierung wird dabei vorzugsweise in V-Form an der Klappe befestigt. Beispielsweise beim Bestromen des Drahtes aus einer Formgedächtnislegierung erwärmt sich dieser, verkürzt sich und zieht dadurch die Klappe insbesondere gegen eine Federkraft in Richtung zweiter Stellung. Die Befestigung des Drahtes aus einer Formgedächtnislegierung erfolgt beispielsweise durch crimpen des Drahtes aus einer Formgedächtnislegierung mit einem anderen Draht, z.B. einem Edelstahldraht, der gegebenenfalls gleichzeitig den elektrischen Anschluss der gegebenenfalls vorhandenen elektrischen Energiequelle darstellen kann. Die Schwenkachse der Klappe kann vorzugsweise mit einem bi-stabilen Mechanismus verbunden sein. Dieser wird beim Schwenken der Klappe in Richtung ihrer zweiten Stellung betätigt, indem z.B. der Stift, z.B. ein Metallpin, in die vorgesehene Öffnung einer Herzkurve einrastet. Aufgrund der Verwendung des Drahtes aus einer Formgedächtnislegierung kann ein relativ leiser, wenn nicht gar geräuschloser Aktuator bereit gestellt werden. Dadurch kann das Schwenken der Klappe relativ leise, wenn nicht gar geräuschlos erfolgen. Es kann sich ein relativ geringer Energieverbrauch für das Schwenken der Klappe ergeben. Der Aufbau ist relativ einfach.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist exemplarisch in den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellt. Es zeigen: Figur 1 ein Haushaltskältegerät,
Figuren 2 und 3 eine schwenkbare Klappe des Haushaltskältegerätes und eine
Versteilvorrichtung, welche eingerichtet ist, die Klappe zwischen zwei Stellungen hin und her zu schwenken,
Figur 4 einen bi-stabilen Mechanismus der Versteilvorrichtung, und
Figur 5 mehrere Zustände des bi-stabilen Mechanismus. Die Fig. 1 zeigt als Beispiels eines Haushaltsgerätes ein Haushaltskältegerät 1 . Das Haushaltskältegerät 1 ist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ein sogenanntes No-Frost Haushaltskältegerät. Das Haushaltskältegerät 1 ist insbesondere eine Kühl-Gefrierkombination. Das Haushaltskältegerät umfasst im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ein wärmeisoliertes Gehäuse 2 mit einem Innenbehälter, der einen kühlbaren Innenraum 3 und einen darunter angeordneten Gefrierraum 4 begrenzt. Der kühlbaren Innenraum 3 ist mittels einer wärmeisolierten Trennwand 5 vom Gefrierraum 4 getrennt. Der kühlbaren Innenraum 3 ist zum Lagern von Kühlgut vorgesehen und wird im Betrieb des Haushaltskältegerätes 1 auf Temperaturen oberhalb des Gefrierpunktes gekühlt. Der Gefrierraum 4 ist zum Lagern von Gefriergut vorgesehen und wird im Betrieb des Haushaltskältegeräts 1 auf Temperaturen unterhalb des Gefrierpunktes gekühlt.
Das Haushaltskältegerät 1 weist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ein schwenkbares Türblatt 6 zum Verschließen des kühlbaren Innenraums 3 und ein schwenkbares Türblatt 7 zum Verschließen des Gefrierraums 3 auf. Bei geöffneten Türblättern 6, 7 sind der kühlbare Innenraum 3 und der Gefrierraum 4 zugänglich.
Das Haushaltskältegerät 1 umfasst insbesondere einen nicht näher dargestellten Kältemittelkreislauf zum Kühlen des kühlbaren Innenraums 3 und des Gefrierraums 4. Der Kältemittelkreislauf umfasst z.B. einen Verdichter, einen dem Verdichter nachgeschalteten Verflüssiger, eine dem Verflüssiger nachgeschaltete Drosselvorrichtung und einen Verdampfer, der zwischen der Drosselvorrichtung und dem Verdichter angeordnet ist. Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist der Verdampfer direkt mit dem Gefrierraum 4 gekoppelt oder ist an einer der in Richtung Gefrierraum 4 gerichteten Wände angeordnet.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist innerhalb der Trennwand 5 eine Öffnung 8 angeordnet, welche mittels einer in den Figuren 2 und 3 gezeigten Klappe 21 verschlossen und geöffnet werden kann. Die Öffnung 8 ist insbesondere mittels eines Rahmens 22 umrandet und die Klappe 21 ist bezüglich einer Schwenkachse 23 schwenkbar gelagert und kann mittels einer Versteilvorrichtung 9 zwischen einer ersten Stellung, in der die Klappe 21 die Öffnung 8 verschließt, und einer zweiten Stellung, in der die Klappe 21 die Öffnung 8 öffnet, hin und her geschwenkt werden. Die Klappe 21 ist vorzugsweise rechteckig ausgeführt und hat insbesondere eine Breite b, welche sich in Richtung der Schwenkachse 23 erstreckt, und eine Höhe h, welche rechtwinklig zur Schwenkachse 23 ausgerichtet ist. Bei geöffneter Klappe 21 , d.h. wenn diese sich in ihrer zweiten Stellung befindet, kann gekühlte Luft vom Gefrierraum 4 in den kühlbaren Innenraum 3 strömen, um diesen zu kühlen.
Das Haushaltskältegerät 1 weist ferner eine Steuervorrichtung 10 auf, die z.B. einen Mikroprozessor oder Mikrokontroller umfasst und die eingerichtet ist, den Kältemittelkreislauf und die Versteilvorrichtung 9 für die Klappe 21 derart anzusteuern, dass der kühlbare Innenraum 3 und der Gefrierraum 4 zumindest annähernd eingestellte Temperatur-Soll-Werte aufweisen. Das Haushaltskältegerät 1 kann dazu nicht näher dargestellte Temperatursensoren aufweisen, welche die Ist-Temperaturen des kühlbaren Innenraums 3 und des Gefrierraums 4 messen.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels weist die Versteilvorrichtung 9 einen Draht 24 aus einer Formgedächtnislegierung auf. Dadurch, dass der Draht 24 aus einer Formgedächtnislegierung gefertigt ist, zieht sich dieser bei Erwärmung zusammen, d.h. verkürzt seine Länge bei Erwärmung. Kühlt der Draht 24 aus einer Formgedächtnislegierung ab, dann kann dieser wieder z.B. mittels einer vorgespannten Feder 45 in seine ursprüngliche Länge gedehnt werden. Um den Draht 24 aus einer Formgedächtnislegierung zu erwärmen, wird dieser im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels mit elektrischer Energie beaufschlagt, indem an den Draht 24 aus einer Formgedachtnislegierung z.B. eine elektrische Spannung angelegt wird oder der Draht 24 aus einer Formgedachtnislegierung mit einem elektrischen Strom beaufschlagt wird. Dazu kann das Haushaltskältegerät 1 eine nicht näher dargestellte, mittels der Steuervorrichtung 10 ansteuerbare und mit dem Draht 24 aus einer Formgedächtnislegierung verbundene Spannungsquelle umfassen.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist der Draht 24 aus einer Formgedächtnislegierung mit seinen beiden Enden beabstandet von der Schenkachse 23 am Rahmen 22 insbesondere nahe dem Bereich der Klappe 21 befestigt, welcher der Schwenkachse 23 zugewandt ist. Insbesondere sind die beiden Enden des Drahtes 24 aus einer Formgedächtnislegierung nahe derjenigen Kanten des Klappe 21 am Rahmen 22 befestigt, welche der Schwenkachse 23 zugewandt sind. Insbesondere verläuft die Verbindungslinie zwischen denjenigen Stellen, an denen die Enden am Rahmen 22 befestigt sind, parallel zur Schwenkachse 23. Insbesondere sind die Enden des Drahtes 24 aus einer Formgedächtnislegierung für ihre Befestigung mit jeweils einem nicht näher gezeigten weiteren Draht vercrimpt, die gleichzeitig auch die Anschlüsse für die Spannungsquelle sein können.
Des Weiteren ist der Draht 24 aus einer Formgedächtnislegierung an der Klappe 21 derart befestigt, dass wenn er erwärmt wird, durch sein Zusammenziehen die Klappe 21 von ihrer ersten Stellung in ihre zweite Stellung schwenkt. Dazu ist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Draht 24 aus einer Formgedächtnislegierung in etwa mittig bezüglich der Breite b der Klappe 21 und beabstandet von der Schwenkachse 23 an der Klappe 21 befestigt. Insbesondere ist der Draht 24 aus einer Formgedächtnislegierung in etwa auf halber Hohe h an der Klappe 21 befestigt. Dadurch weist der Draht 24 aus einer Formgedächtnislegierung eine V-Form auf.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist der Draht 24 aus einer Formgedächtnislegierung an der Klappe 21 mittels einer Befestigungsvorrichtung 25 befestigt. Die Befestigungsvorrichtung 25 ist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels zweiteilig ausgeführt und umfasst eine an der Klappe 21 befestigte Tasche 26 mit einer von der Schwenkachse 23 abgewandten Öffnung 27. Die Befestigungsvorrichtung 25 umfasst ferner ein innerhalb der Tasche 26 geführtes federvorgespanntes Element 28 mit einer Nut 29, innerhalb der der Draht 24 aus einer Formgedächtnislegierung geführt ist. Das federvorgespannte Element 28 ist derart vorgespannt, dass es den Draht 24 aus einer Formgedächtnislegierung von der Schwenkachse 23 wegdrückt. Der Bereich des federvorgespannten Elements 28, der die Nut 29 aufweist, befindet sich außerhalb der Tasche 26. Die Nut 29 ist weg von der Schwenkachse 23 geöffnet. Die Tasche 26 und das federvorgespannte Element 28 sind vorzugsweise aus Kunststoff. Die Tasche 26 ist vorzugsweise an der Klappe 21 einstückig angeformt bzw. ist vorzugsweise Teil der Klappe 21 .
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels umfasst die Versteilvorrichtung 9 einen in der Fig. 4 in einer perspektivischen Darstellung gezeigten bi-stabilen Mechanismus 41. Verschiedene Zustände des bi-stabilen Mechanismus 41 sind in den Figuren 5a-d gezeigt.
Der bi-stabile Mechanismus 41 ist mit der Klappe 21 gekoppelt und ist derart ausgeführt, dass er einen in der Fig. 5a gezeigten ersten stabilen Zustand, einen in der Fig. 5c zweiten stabilen Zustand, einen in der Fig. 5b ersten instabilen Zustand und einen in der Fig. 5d gezeigten zweiten instabilen Zustand aufweist. Der bi-stabile Mechanismus 41 ist derart mit der Klappe 21 gekoppelt, dass er in seinem ersten stabilen Zustand der Klappe 21 das Verschließen der Öffnung 8 erlaubt, sodass diese, gezogen durch die vorgespannte Feder 45 bei abgekühltem Draht 24 aus einer Formgedächtnislegierung, in ihrer ersten Stellung befindet. In seinem zweiten stabilen Zustand hält der bi-stabile Mechanismus 41 die Klappe 21 in ihrer zweiten Stellung, sodass die Klappe 21 die Öffnung 8 öffnet. Der bi-stabile Mechanismus 41 umfasst im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ein mit der Klappe 21 fest bzw. starr gekoppeltes Bauelement 42 mit einer Oberfläche 43, die zumindest in etwa rechtwinklig zur Schwenkachse 23 ausgerichtet ist. In der Oberfläche 43 ist eine nutförmig verlaufende herzförmige Kontur 44 angeordnet. Das Bauelement 42 ist vorzugsweise fest und starr an der Klappe 21 befestigt. Es kann auch Teil der Klappe 21 sein. Dadurch, dass das Bauelement 42 starr mit der Klappe 21 verbunden ist oder gar Teil der Klappe 21 ist, schwenkt das Bauelement 42 bei einer Bewegung der Klappe 21 mit dieser mit. Der bi-stabile Mechanismus 41 umfasst ferner die vorgespannte Feder 45, welche mit dem Bauelement 42 oder der Klappe 21 gekoppelte ist. Die vorgespannte Feder 21 weist zwei Enden auf. Die vorgespannte Feder 45 ist mit einem ihrer Enden am Bauelement 42 und mit ihrem anderen Ende am Rahmen 22 befestigt und ist derart vorgespannt, dass sie mittels des Bauelements 42 die Klappe 21 in ihre erste Stellung zu ziehen vermag. Die Feder 45 kann auch mit einem ihrer Enden direkt an der Klappe 21 und mit ihrem anderen Ende an dem Rahmen 22 befestigt sein.
Der bi-stabile Mechanismus 41 umfasst ferner eine Führung 46. Die Führung 46 ist mit einem ihrer Enden mit dem Rahmen 22 verbunden. Das andere Ende der Führung 46 ist als Stift 47 ausgeführt, welcher in der herzförmigen Kontur 44 läuft. Der herzförmigen Kontur 44 sind die beiden stabilen und die beiden instabilen Zustände zugeordnet.
Wie bereits erwähnt, schwenkt das Bauelement 42 mit dem Schwenken der Klappe 21 mit, sodass auch die herzförmige Kontur 44 je nach Stellung der Klappe 21 unterschiedlich ausgerichtet ist und sich somit der Stift 47 relativ zur herzförmigen Kontur 44 je nach Stellung der Klappe 21 an unterschiedlichen Positionen innerhalb der herzförmigen Kontur 44 befindet. Die herzförmige Kontur 44 ist derart ausgeführt, dass sie das Schließen der Klappe 21 erlaubt, wenn sich der bi-stabile Mechanismus 41 bzw. das Bauelement 42 in seinem ersten stabilen Zustand befindet. Befindet sich der bi-stabile Mechanismus 41 bzw. das Bauelement 42 im zweiten stabilen Zustand, dann versucht zwar ebenfalls die Feder 45 die Klappe 21 in ihre erste Stellung zu ziehen. Aufgrund der herzförmigen Kontur 44 verhindert jedoch der Stift 47, wie in der Fig. 5c gezeigt, ein völliges Zurückschwenken des Bauelements 42 und somit ein Schließen der Klappe 21 bei abgekühltem Draht 24 aus einer Formgedächtnislegierung. Dadurch hält der Stift 42 das Bauelement 42 in seinen zweiten stabilen Zustand und somit die Klappe 21 in ihrer zweiten Stellung, also in ihrer geöffneten Stellung, auch ohne Erwärmung bzw. Beaufschlagen des Drahtes 24 aus einer Formgedächtnislegierung mit elektrischer Energie. Die Figuren 5a-d veranschaulichen die Wirkungsweise des bi-stabilen Mechanismus 41. Verschließt die Klappe 21 die Öffnung 8, so befindet sie sich in ihrer ersten Stellung, in der der Draht 24 aus einer Formgedächtnislegierung abgekühlt ist und somit mittels der vorgespannten Feder 45 insbesondere in ihre maximale Länge gezogen werden kann. In der ersten Stellung befindet sich der bi-stabile Mechanismus 41 in seinem ersten stabilen Zustand, wodurch der Stift 47 derart mit der herzförmigen Kontur 44 des Bauelements 42 zusammenwirkt, dass es der Klappe 21 das Verschließen der Öffnung 8 erlaubt bzw. der Klappe 21 erlaubt, mittels der vorgespannten Feder 45 ihre erste Stellung einzunehmen. Soll nun die Klappe 21 geöffnet werden, damit durch die Öffnung 8 gekühlte Luft vom Gefrierraum 4 in den kühlbaren Innenraum 3 zu strömen vermag, wird der Draht 24 aus einer Formgedächtnislegierung erwärmt, indem im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Steuervorrichtung 10 die mit dem Draht 24 aus einer Formgedächtnislegierung verbundene Spannungsquelle einschaltet, um den Draht 24 aus einer Formgedächtnislegierung mit elektrischer Energie zu beaufschlagen. Dadurch zieht sich der der Draht 24 aus einer Formgedächtnislegierung zusammen und schwenkt dadurch die Klappe 21 bezüglich der Schwenkachse 21 , wodurch die Klappe 21 die Öffnung 8 öffnet. Während des Schwenkens der Klappe 21 schwenkt auch das Bauelement 42, wodurch der Stift 47 relativ zur herzförmigen Kontur 44 solange seine Position ändert, bis der bi-stabile Mechanismus den in der Fig. 5b veranschaulichten ersten instabilen Zustand erreicht. Im ersten instabilen Zustand des bi-stabilen Mechanismus 41 ist die Klappe 21 ein wenig weiter geöffnet als in ihrer zweiten Stellung. Die Klappe 21 ist also über ihre zweite Stellung hinaus geschwenkt. Wenn die Klappe 21 derart weit geschwenkt ist, dass der bi-stabile Mechanismus 41 seinen ersten instabilen Zustand erreicht hat, schaltet die Steuervorrichtung 10 die Spannungsquelle wieder aus, wodurch der Draht 24 aus einer Formgedächtnislegierung anfängt, abzukühlen und dadurch mittels der vorgespannten Feder 45 wieder in seine ursprüngliche Länge gedehnt werden kann. Dadurch wird es der vorgespannten Feder 45 ermöglicht, die Klappe 21 wieder derart zu schwenken, dass diese versucht, die Öffnung 8 wieder zu verschließen. Aufgrund der herzförmigen Kontur 44 wird jedoch der Stift 47 in eine Position innerhalb der herzförmigen Kontur 44 geführt, in der der bi-stabile Mechanismus 41 bzw. das Bauelement 42 seinen zweiten stabilen Zustand erreicht. Dies ist in der Fig. 5c gezeigt. Im zweiten stabilen Zustand verhindert jedoch der Stift 47, dass das Bauelement 42 soweit zurück schwenkt, dass die Klappe 21 die Öffnung 8 verschließt, wodurch die Klappe 21 in ihrer zweiten Stellung gehalten wird ohne dass es nötig ist, den Draht 24 aus einer Formgedächtnislegierung zu erwärmen. Soll die Klappe 21 wieder geschlossen werden, dann schaltet die Steuervorrichtung 10 wieder die Spannungsquelle ein, wodurch sich der Draht 24 aus einer Formgedächtnislegierung zusammenzieht und dadurch die Klappe 21 solange weiter schwenkend öffnet, bis der bi-stabile Mechanismus den in der Fig. 5d gezeigten zweiten instabilen Zustand erreicht. Danach schaltet die Steuervorrichtung 10 die Spannungsquelle wieder aus, wodurch der Draht 24 aus einer Formgedächtnislegierung abkühlt und somit dehnbar ist, wodurch es der vorgespannten Feder 45 ermöglicht wird, die Klappe 21 derart zu schwenken, dass sie die Öffnung 8 verschließen kann. Aufgrund der herzförmigen Kontur 44 erlaubt der Stift 47 nun eine Schwenken des Bauelements 42 derart, dass der bi-stabile Mechanismus 41 wieder seinen ersten stabilen Zustand einzunehmen vermag, wodurch es auch der Klappe 21 ermöglicht wird, ihre erste Stellung einzunehmen, um die Öffnung 8 zu verschließen.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Haushaltskältegerät
2 wärmeisoliertes Gehäuse
3 kühlbarer Innenraum
4 Gefrierraum
5 Trennwand
6 Türblatt
7 Türblatt
8 Öffnung
9 Versteilvorrichtung
10 Steuervorrichtung
21 Klappe
22 Rahmen
23 Schwenkachse
24 Draht
25 Befestigungsvorrichtung
26 Tasche
27 Öffnung
28 federvorgespanntes Element
29 Nut
41 bi-stabilen Mechanismus
42 Bauelement
43 Oberfläche
44 herzförmige Kontur
45 vorgespannte Feder
46 Führung
47 Stift b Breite
h Höhe

Claims

PATENTANSPRÜCHE
Haushaltsgerät, insbesondere Haushaltskältegerät (1 ), aufweisend eine bezüglich einer Schwenkachse (23) zwischen wenigstens zwei Stellungen schwenkbar angeordnete Klappe (21 ) und eine Versteilvorrichtung (9), welche eingerichtet ist, die Klappe (21 ) zwischen den wenigstens zwei Stellungen hin und her zu schwenken, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteilvorrichtung (9) einen mit der Klappe (21 ) gekoppelten Draht (24) aus einer Formgedächtnislegierung aufweist, welcher sich bei Erwärmung verkürzt und dadurch die Klappe (21 ) von einer ersten Stellung in eine zweite Stellung schwenkt.
Haushaltsgerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Versteilvorrichtung (9) eine elektrische Energiequelle umfasst, mittels derer der Draht (24) aus einer Formgedächtnislegierung mit elektrischer Energie beaufschlagbar ist, um erwärmt zu werden.
Haushaltsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht (24) aus einer Formgedächtnislegierung zwei Enden aufweist, mit denen der Draht (24) aus einer Formgedächtnislegierung beabstandet von der Schwenkachse (23) an einem ortsfesten Bestandteil (22) des Haushaltsgerätes befestigt ist, und der Draht (24) aus einer Formgedächtnislegierung zusätzlich beabstandet von der Schwenkachse (23) an der Klappe (21 ) mittels einer Befestigungsvorrichtung (25) befestigt ist, wobei insbesondere die Verbindungslinie zwischen denjenigen Stellen, an denen die Enden des Drahts (24) aus einer Formgedächtnislegierung am ortsfesten Bestandteil (22) des Haushaltsgerätes befestigt sind, parallel zur Schwenkachse (23) verläuft.
Haushaltskältegerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Draufsicht gesehen, der Draht (24) aus einer Formgedächtnislegierung an der Klappe (21 ) zwischen seinen Enden mittels der Befestigungsvorrichtung (25), insbesondere mittig bezüglich seiner Enden, an der Klappe (21 ) mittels der Befestigungsvorrichtung (25) befestigt ist. Haushaltsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Klappe (21 ) längs der Schwenkachse (23) um eine Breite (b) erstreckt, und die Länge der Verbindungslinie zwischen denjenigen Stellen, an denen die Enden des Drahts (24) aus einer Formgedächtnislegierung am ortsfesten Bestandteil (22) des Haushaltsgerätes befestigt sind, größer oder gleich der Breite (b) der Klappe (21 ) ist, und insbesondere die Befestigungsvorrichtung (25) mittig bezüglich der Breite (b) der Klappe (21 ) angeordnet ist.
Haushaltsgerät nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsvorrichtung (25) eine an der Klappe (21 ) angeordnete Tasche (26) mit einer von der Schwenkachse (23) abgewandten Öffnung (27) und ein innerhalb der Tasche (26) geführtes federvorgespanntes Element (28) aufweist, an dem der Draht (24) aus einer Formgedächtnislegierung befestigt ist, wobei das federvorgespannte Element (28) derart vorgespannt ist, dass es den Draht (24) aus einer Formgedächtnislegierung von der Schwenkachse (23) wegdrückt.
Haushaltsgerät Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das federvorgespannte Element (28) eine Nut (29) aufweist, die sich von der Schwenkachse (23) weggerichtet öffnet und in der der Draht (24) aus einer Formgedächtnislegierung geführt ist.
Haushaltsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Öffnung (8), welche mittels der Klappe (21 ) verschlossen ist, wenn sich die Klappe (21 ) in ihrer ersten Stellung befindet, und welche geöffnet ist, wenn sich die Klappe (21 ) in ihrer zweiten Stellung befindet.
Haushaltsgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es als ein Haushaltskältegerät ausgebildet ist, welches wenigstens zwei Temperaturzonen unterschiedlicher Temperatur aufweist, wobei die Öffnung (8) eine erste Temperaturzone (3) der Temperaturzonen mit einer zweiten Temperaturzone (4) der Temperaturzonen verbindet, sodass gekühlte Luft zwischen der ersten Temperaturzone (3) und der zweiten Temperaturzone (3) zu strömen vermag, wenn sich die Klappe (21 ) in ihrer zweiten Stellung befindet. Haushaltsgerät nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass es als eine Kühl-Gefrierkombination mit einem kühlbaren Innenraum (3) und einem Gefrierraum (4) ausgeführt ist, wobei die Öffnung (8) den kühlbaren Innenraum (3) mit dem Gefrierraum (4) verbindet, sodass gekühlte Luft vom Gefrierraum (4) zum kühlbaren Innenraum (3) strömen kann, wenn sich die Klappe (21 ) in ihrer zweiten Stellung befindet.
Haushaltsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteilvorrichtung (9) einen mit der Klappe (21 ) gekoppelten bi-stabilen Mechanismus (41 ) aufweist, der eine vorgespannte Feder (45) aufweist, die derart vorgespannt ist, dass sie versucht, die Klappe (21 ) in ihre erste Stellung zu schwenken, und der einen ersten stabilen Zustand, einen zweiten stabilen Zustand, einen ersten instabilen Zustand und einen zweiten instabilen Zustand aufweist, wobei der erste stabile Zustand der ersten Stellung und der zweite stabile Zustand der zweiten Stellung der Klappe (21 ) zugeordnet ist, sodass der bi-stabile Mechanismus (41 ) in seinem ersten stabilen Zustand die Klappe (21 ) in ihrer ersten Stellung und in seinem zweiten stabilen Zustand in ihrer zweiten Stellung hält, und die vorgespannte Feder (45) versucht, im ersten instabilen Zustand den bi-stabilen Mechanismus (41 ) in seinen zweiten stabilen Zustand und im zweiten instabilen Zustand in seinen ersten stabilen Zustand zu bewegen.
Haushaltsgerät nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der bi-stabile Mechanismus (41 ) folgende Bestandteile umfasst:
- die vorgespannte Feder (45), die derart vorgespannt ist, dass sie versucht, die Klappe (21 ) in ihre erste Stellung zu schwenken,
- ein Bauelement (42) mit einer Oberfläche (43), die zumindest in etwa rechtwinklig zur Schwenkachse (23) ausgerichtet und in der eine nutförmig verlaufende herzförmige Kontur (44) angeordnet ist, wobei das Bauelement (42) Teil der Klappe (21 ) oder mit dieser starr verbunden ist und somit das Bauelement (42) und die herzförmige Kontur (44) mit der Klappe (21 ) mit schwenkt und der herzförmigen Kontur (44) die beiden stabilen Zustände und die beiden instabilen Zustände zugeordnet sind, - ein in der herzförmigen Kontur (44) eingreifender Stift (47), der derart mit der herzförmigen Kontur (44) zusammenwirkt, sodass der Stift (47) die Klappe (21 ) in ihrer ersten Stellung hält, wenn der bi-stabile Mechanismus (41 ) seinen ersten stabilen Zustand aufweist, und die Klappe (21 ) in ihrer zweiten Stellung hält, wenn der bi-stabile Mechanismus (41 ) seinen zweiten stabilen Zustand aufweist.
Verfahren zum Betreiben eines Haushaltsgerätes nach Anspruch 1 1 oder 12, aufweisend folgende Verfahrensschritte:
- Erwärmen des Drahtes (24) aus einer Formgedächtnislegierung, sodass dieser sich verkürzt und gegen die Federkraft der vorgespannten Feder (45) die Klappe (21 ) von ihrer ersten Stellung über die zweite Stellung hinaus schwenkt, sodass der bi-stabile Mechanismus (41 ) seinen ersten instabilen Zustand einnimmt, und
- Abkühlen lassen des Drahts (24) aus einer Formgedächtnislegierung, sodass die vorgespannte Feder (45) die Klappe (21 ) in Richtung der ersten Stellung der Klappe (21 ) zu schwenken vermag bis der bi-stabile Mechanismus (41 ) seinen zweiten Zustand erreicht und die Klappe (21 ) ihre zweite Stellung einnimmt.
Verfahren nach Anspruch 13, zusätzlich aufweisend folgende Verfahrensschritte:
- Erwärmen des Drahtes (24) aus einer Formgedächtnislegierung, sodass dieser sich verkürzt und gegen die Federkraft der vorgespannten Feder (45) die Klappe (21 ) von ihrer zweiten Stellung über die zweite Stellung hinaus schwenkt, sodass der bi-stabile Mechanismus (41 ) seinen zweiten instabilen Zustand einnimmt, und
- Abkühlen lassen des Drahts (24) aus einer Formgedächtnislegierung, sodass die vorgespannte Feder (45) die Klappe (21 ) in Richtung der ersten Stellung der Klappe (21 ) zu schwenken vermag bis der bi-stabile Mechanismus (41 ) seinen ersten Zustand erreicht und die Klappe (21 ) ihre erste Stellung einnimmt.
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