DE60300856T2

DE60300856T2 - Betätigungsvorrichtung mit einem aus Formgedächtnismaterial bestehendem, flexiblem Kabel

Info

Publication number: DE60300856T2
Application number: DE60300856T
Authority: DE
Inventors: Stefano Alacqua; Francesco Butera
Original assignee: Centro Ricerche Fiat SCpA
Current assignee: Centro Ricerche Fiat SCpA
Priority date: 2003-01-28
Filing date: 2003-07-11
Publication date: 2006-05-11
Anticipated expiration: 2023-07-12
Also published as: ATE298049T1; JP2005299933A; KR100749604B1; USRE40303E1; EP1443227A1; PT1443227E; JP4177733B2; EP1460284A3; DE60300856D1; EP1460284A2; JP4355686B2; ES2240893T3; ATE398735T1; CA2447925A1; EP1460284B1; US6835083B1; JP2004232855A; KR20040069254A; ITTO20030045A1; CA2447925C

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Betätigungseinrichtung, welche ein nachgiebiges Kabel aufweist, dessen eines Ende mit einem gesteuerten Bauteil verbunden ist, und eine nachgiebige Ummantelung, innerhalb welcher das nachgiebige Kabel angebracht ist, worin wenigstens ein Abschnitt des nachgiebigen Kabels aus Formgedächtnismaterial besteht, welches in der Lage ist als Folge seiner Erhitzung eine Veränderung seiner Form zu erfahren, um das gesteuerte Bauteil zu steuern.
Nachgiebige Kabelbetätigungseinrichtungen finden ihre Anwendung in einem weiten Bereich von Feldern und im Allgemeinen, wo immer es notwendig ist, eine mechanische Übertragung zur Verfügung zu stellen, welche einfach und kostengünstig ist und welche es erlauben wird, ein Bauelement ferngesteuert zu verlagern. Flexible Kabelbetätigungseinrichtungen werden z.B. dazu verwendet, um manuelle Steuerung und Betätigungen von Kraftfahrzeugen durchzuführen, um z.B. von innen die Heckklappe zu entriegeln oder die Motorhaube, oder zur Betätigung von beweglichen Teilen von Mechanismen von Sitzen des Kraftfahrzeugs, zur Betätigung von beweglichen Bauteilen des Motors, oder Einrichtungen an Bord des Kraftfahrzeugs. Darüber hinaus ist ein weiter Bereich von Anwendungen außerhalb des Kraftfahrzeugbereiches bekannt.
Eine nachgiebige Betätigungseinrichtung, welche die Eigenschaften aufweist, die zu Beginn der vorliegenden Beschreibung angeführt wurden, ist aus dem Dokument DE-C-199 16 244 bekannt. Diese bekannte Einrichtung ist dazu entworfen, um von Hand in allen ihren Bedingungen der Verwendung gesteuert zu werden. Jedoch führt ihre Betätigung eine Betätigung des Formgedächtniselementes nach sich, was dazu führt, dass das gesteuerte Bauteil zusätzlich zu der Verschiebung, die durch reine manuelle Betätigung erzeugt wird, eine zusätzliche Verschiebung erfährt.
In der älteren italienischen Patentanmeldung, veröffentlicht als IT-T0 200 10 618 und in der korrespondierenden internationalen Patentanmeldung PCT/IB02/02361, veröffentlicht als WO-A-03/003137 hat der gleiche Anmelder eine Betätigungseinrichtung vorgeschlagen, welche umfasst:

– ein nachgiebiges Kabel, welches an einem Ende mit einem gesteuerten Bauteil verbunden ist, und
– eine nachgiebige Ummantelung innerhalb welcher das nachgiebige Kabel angebracht ist,

Zu dem Zweck einer weiteren Verbesserung des oben beschriebenen Betätigers ist der Gegenstand der vorliegenden Erfindung eine Einrichtung, welche alle Eigenschaften aufweist, die oben beschrieben wurden und dadurch gekennzeichnet, dass, das nachgiebige Kabel mit einem Überzug aus Elastomer oder synthetischem Material versehen ist, welches darauf gegossen ist und daran haftet, welches elastisch deformiert wird, wenn das Formgedächtniskabel aktiviert wird, um die Rückkehr des Formgedächtniskabels in seine Ruhelage zu begünstigen, sowohl Dank seiner elastischen Rückkehrkraft als auch insofern es das Abkühlen des Formgedächtniskabels nach Aktivierung beschleunigt.
Vorzugsweise wird dieser Überzug mittels eines Arbeitsablaufs vom simultanen Extrudieren (Koextrudieren) zusammen mit dem Formgedächtniskabel erhalten.
Es sollte bemerkt werden, dass der so erhaltene Überzug mit dem Kabel verbunden ist und ein unabhängiges Element bildet, sowohl mit Bezug auf den Überzug der Betätigungseinrichtung als auch mit Bezug auf mögliche weitere Abstandsüberzüge, welche ebenso in der vorangegangenen Patentanmeldung des gleichen Anmelders veranschaulicht wurden, die zwischen dem Kabel und der Ummantelung eingebracht sind.
Das Material des koextrudierten Überzuges auf dem Kabel wird so gewählt, dass es den doppelten Vorteil, der erhalten werden soll, erzielt. Einerseits ist dieses Material kein elektrischer Leiter, so dass es sich nicht aufheizt, sondern dass sich stattdessen das Kabel aufheizt, wenn letzteres mit elektrischem Strom durchflossen wird, während der Aktivierung des Betätigers. Folglich begünstigt das Material des koextrudierten Überzuges und beschleunigt das Abkühlen des Formgedächtniskabels am Ende des Betätigungsschrittes. Ein zweiter wichtiger Vorteil liegt in der Tatsache begründet, dass weil der Überzug aus elastischem Material hergestellt ist, es als verteilte Feder wirkt, welche einer Kompressionskraft ausgesetzt ist, wenn das Kabel, welches aus Formgedächtnismaterial hergestellt ist, verkürzt wird als Folge seiner Aktivierung. Folglich trägt der Überzug zu einer schnellen Rückkehr des Kabels in seinen Ruhezustand bei am Ende des Betätigungsschrittes, nicht lediglich dadurch, dass es das Abkühlen beschleunigt, sondern auch insoweit als es das Kabel in seinen Ruhezustand zurückdrückt als Ergebnis seiner elastischen Rückkehr.
Natürlich ist die Erfindung allgemein anwendbar und kann folglich auch außerhalb des Kraftfahrzeugbereiches verwendet werden und im Besonderen in einem Bereich, in dem es sich als nützlich erweist, eine Betätigungseinrichtung einzusetzen, die sowohl manuell als auch elektrisch betätigt werden kann. Formgedächtnisbetätigungselemente sind seit einiger Zeit bekannt und werden in einem weiten Bereich von Gebieten verwendet, in welchen es notwendig ist Betätigungsmittel von einfachem und kostengünstigem Aufbau zur Verfügung zu haben. Sie verwenden Formgedächtnis-metallische Verbindungen, die dazu fähig sind deformiert zu werden, als Folge der Überschreitung einer vorbestimmten Übergangstemperatur. Im Allgemeinen kann die Aufheizung des Aktuatorelementes erhalten werden, indem das Element direkt eine variable Temperatur erfasst, oder stattdessen durch Zufuhr eines elektrischen Stromes durch das Aktuatorelement, um es durch den Joule-Effekt aufzuheizen. Im Fall der Erfindung können die elektrischen Betätigungsmittel elektronischen Steuerungsmitteln zugeordnet sein, die dazu entworfen sind, die elektrische Stromzufuhr gemäß einem Signal zu steuern, das von einem Temperatursensor aufgenommen wird, von einem Lagesensor, oder einem Potentiometer.
Natürlich kann der Aufbau eines Kabels, welches aus Formgedächtnismaterial hergestellt ist, irgendeiner sein. Im Einzelnen kann das Kabel ebenso von U-förmigem Aufbau sein, mit einem vorderen und hinteren Streckbereich, und seine beiden Enden können benachbart zueinander platziert werden, oder stattdessen ist es wiederum möglich, eine Vielzahl von Kabeln zur Verfügung zu stellen, welche innerhalb ein und desselben Überzugmaterials koextrudiert wurden.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, welche lediglich als nicht beschränkende Beispiele zur Verfügung gestellt werden und in welchen:
1 eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der Betätigungseinrichtung zeigt, die zuvor durch den gleichen Anmelder vorgeschlagen wurde, welche 5 aus WO-A-03/003137 wie oben erwähnt entspricht; und
2 eine Teilansicht einer teilweise geschnittenen perspektivischen Ansicht des Kabels zeigt, welche einen Teil der Betätigungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ausbildet.
Mit Bezug auf 1 ist hier ein Beispiel der Anwendung der zuvor vorgeschlagenen Steuerung des Schlosses einer Heckklappe eines Kraftfahrzeugs veranschaulicht. Es gibt Vorschriften, die von einem Hersteller fordern, die Möglichkeit der manuellen Betätigung des Schlosses von innen zu bieten, um die Öffnung der Heckklappe durch eine Person, die zufälligerweise im Kraftfahrzeug eingeschlossen verbleibt, zu erlauben. Im veranschaulichten Beispiel kann der Betätiger manuell mittels eines Ringes 100 betätigt werden, der über ein Kabel mit dem Überzug 3 einer nachgiebigen Kabelbetätigungseinrichtung verbunden ist. Am Überzug 3 ist eine Buchse 102 gesichert, welche dazu entworfen ist, auf einer Befestigungshalterung 103 gelagert zu werden, welche einen Teil der Struktur 104 einer Einrichtung des Heckklappenschlosses bildet. Die Zusammenwirkung der Buchse 102, welche am Überzug 3 befestigt ist, und der Befestigung 103 verhindern eine Verschiebung des Überzugs 3 in einer Richtung gegen die Richtung der Betätigung. Innerhalb des Überzuges 3 ist ein nachgiebiges Kabel eingebracht, welches aus Formgedächtnismaterial hergestellt ist, welches an einem Ende 2a an einem zylindrischen Körper 5 befestigt ist, welcher wiederum durch einen Schlitz 105, der in der Wand des Gehäuses des Schlosses 104 vorgesehen ist, mit dem gesteuerten Bauteil des Schlosses verbunden ist (nicht dargestellt). Ebenso sind Mittel zur Zufuhr eines elektrischen Stroms vorgesehen (nicht dargestellt), um Spannung an die zwei gegenüberliegenden Enden des Formgedächtniskabels 2 anzulegen, um seine Verkürzung herbeizuführen. Wenn der Betätiger manuell durch Ziehen am Ring 100 betätigt wird, veranlasst die mechanische Spannung, die durch den Überzug 3 übertragen wird, welcher nach rechts verschoben wird (wie in 1 gesehen wird) einen Rückzug der Buchse 102 weg von der Befestigung 103. Die Verschiebung des Überzugs 3 führt zu einer entsprechenden Verschiebung des zylindrischen Körpers 5, weil am Ende des Überzugs 3 ein Ring 11 verankert ist, der auf einer Endoberfläche 5a einer internen Aushöhlung des zylindrischen Körpers 5 lagert. Die Verschiebung des letzteren führt zu einer Betätigung des gesteuerten Bauteils, welches, wie schon erwähnt, mit dem zylindrischen Körper 5 durch eine Verbindung über den Schlitz 105 verbunden ist.
Im Fall einer elektrischen Betätigung, stattdessen, verbleibt der Überzug 3 stationär, weil er nicht nach links verschoben werden kann, als Ergebnis des Eingriffs der Buchse 102 gegen die feste Lagerung 103, während das Formgedächtniskabel 2 verkürzt wird, was ein Gleiten des Zylinders 5 über den Überzug 3 herbeiführt (so dass der Ring 11 von der Kontrastoberfläche 5a weg bewegt wird) und wiederum zu einer Betätigung des gesteuerten Bauteils führt.
Der Vorteil der Verwendung der Ummantelung der Betätigungseinrichtung als Element der mechanischen Übertragung im Falle der manuellen Betätigung liegt in der Tatsache begründet, dass es auf diese Art und Weise immer möglich ist, den Betrieb der Einrichtung zu garantieren, sogar in dem Fall eines zufälligen Versagens des Formgedächtnis-nachgiebigen Kabels.
Es sollte angemerkt werden, dass im zuvor vorgeschlagenen Fall, welcher in 1 beschrieben ist, zwischen dem Kabel 2 und dem Überzug 3 eine Abstandsschicht 106, hergestellt aus synthetischem Material, eingebracht ist, welche mit dem Überzug 3 verbunden ist und an ihm befestigt ist. Diese Schicht erfüllt lediglich die Funktion eines Abstandshalters, damit während des Betriebs der Ein richtung eine Relativbewegung des nachgiebigen Kabels in Bezug auf sie stattfindet.
Im Falle der Erfindung wird stattdessen eine Betätigungseinrichtung vorgeschlagen, welche im Wesentlichen ähnlich ist zu derjenigen, die in 1 veranschaulicht ist, jedoch mit dem Unterschied, dass das nachgiebige Kabel den Aufbau der Art hat, welche in 2 veranschaulicht ist. In dieser Zeichnung haben die Teile, welche denjenigen aus 1 entsprechen, dieselben Bezugszeichen. Es kann erkannt werden, dass gemäß der vorliegenden Erfindung ebenso ein nachgiebiges Kabel 2 aus Formgedächtnismaterial vorgesehen ist, mit einer entsprechenden flexiblen Ummantelung und einer Abstandsschicht 106, welche im veranschaulichten Fall aus einem metallischem Überzug, oder -Schlauch besteht.
Der Unterschied in Bezug auf die zuvor vorgeschlagene Lösung, die in 1 veranschaulicht ist, besteht in der Tatsache, dass in diesem Fall oberhalb des Kabels, welches aus Formgedächtnismaterial 2 hergestellt ist, eine Überzugslage 110 aufgegossen ist, welche fest mit dem Formgedächtnismaterialkabel 2 verbunden ist, und aus einem Elastomer/Silikon oder synthetischem Material gewählt ist, um sowohl die Abkühlung des Kabels 2 nach Anhalten des Durchflusses von elektrischem Strom und die Rückkehr des Kabels 2 in seine Ruhelage als Ergebnis der elastischen Rückkehr des Überzugs 110 zu begünstigen.
Wie schon erwähnt, wird der Überzug 102 bevorzugt auf das Kabel 2 mittels eines Arbeitschrittes der Koextrusion des Materials, was das Kabel 2 aufbaut, und des Überzugs 110 aufgegossen. In anderen Worten werden während des Herstellungsprozesses das Kabel 2 und der entsprechende Überzug 110 simultan mittels des Prozesses des Koextrudierens erhalten, welcher den Vorteil hat, dass er es ermöglicht, die gewünschte Struktur in einem einzigen Arbeitsschritt zu erhalten, ohne die Benötigung zusätzlicher Zusammenbau-Arbeitsschritte.
Wie schon erwähnt, erfüllt der Überzug 110, der am Kabel 2 haftet, die Funktion einer längsverteilten Feder, welche Gegenstand einer Kompression ist, wenn das Kabel verkürzt wird als Folge seiner Betätigung, und begünstigt folglich die Rückkehr des Kabels in seine Ruhelage als Ergebnis seiner elastischen Rückkehr.
Wie schon oben erwähnt, kann der Aufbau des Formgedächtnismaterials auf irgendeine Art ausgeführt sein. Es ist darüber hinaus möglich, eine Anzahl von Formgedächtniskabeln innerhalb desselben Überzuges zu koextrudieren. Von besonderem Interesse ist ein U-förmiger Aufbau des Kabels, mit einer vorderen Streckung und einer hinteren Streckung und den beiden Enden des Kabels, welche benachbart zueinander sind, welche unter anderem den Vorteil einer bequemen elektrischen Verbindung des Kabels mit den elektrischen Versorgungsmitteln bietet.
Natürlich können ohne Präjudiz für die Erfindung die Einzelheiten der Konstruktion und der Ausführung breit variieren mit Bezug auf das, was beschrieben und veranschaulicht ist, lediglich um ein Beispiel zu geben, ohne dabei vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims

Betätigungseinrichtung, umfassend: – ein nachgiebiges Kabel (2), dessen eines Ende (2a) mit einem gesteuerten Bauteil (5) verbunden ist, und – eine nachgiebige Ummantelung (3) innerhalb derer das nachgiebige Kabel (2) angebracht ist, in welcher wenigstens ein Teil des nachgiebigen Kabels (2) aus einem Formgedächtnismaterial besteht, welches in der Lage ist, eine Veränderung seiner Form zu erfahren als Folge einer Erhitzung, um das gesteuerte Bauteil (5) zu steuern, in welcher die Ummantelung (3) mit Bezug auf eine befestigte Stützstruktur (103) so angebracht ist, dass sie frei in Längsrichtung lediglich in die Richtung der Betätigung des gesteuerten Bauteils verschiebbar ist, und in welcher darüber hinaus die Ummantelung (3) mit dem gesteuerten Bauteil verbunden ist, um dazu in der Lage zu sein direkt auf dieses Verschiebung in der vorstehenden Richtung der Betätigung zu übertragen und um stattdessen vom betätigten Bauteil entkoppelt zu werden in dem Fall einer Bewegung in der Richtung entgegen der Richtung der Betätigung, auf eine solche Weise, dass die Betätigungseinrichtung in der Lage ist, sowohl über manuelle Betätigung unter Verwendung der Ummantelung (3) als Element der mechanischen Übertragung, verwendet zu werden, als auch unter Ausschöpfung der Veränderung der Form des Formgedächtniskabels (2), welche über seine Erhitzung erhalten werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass das nachgiebige Kabel (2) mit einem Überzug (110) aus Elastomer oder synthetischem Material versehen ist, der auf es aufgegossen ist und daran haftet, welcher elastisch deformiert wird, wenn das Formgedächtniskabel (2) betätigt wird, um die Rückkehr des Formgedächtniskabels (2) in seine Ruhelage zu begünstigen, sowohl unter Einwirkung seiner elastischen Rückkehr, als auch insofern als es das Abkühlen des Formgedächtniskabels (2) nach seiner Betätigung beschleunigt.
Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Überzug (106) durch einen Arbeitsschritt des Koextrudierens mit dem Formgedächtniskabel erhalten wird.