ITTO990148A1

ITTO990148A1 - Dispositivo di comando con organo attuatore a memoria di forma a riscaldamento induttivo.

Info

Publication number: ITTO990148A1
Application number: IT1999TO000148A
Authority: IT
Inventors: Francesco Butera; Enrico Bianconi
Original assignee: Fiat Ricerche
Priority date: 1999-02-26
Filing date: 1999-02-26
Publication date: 2000-08-26
Also published as: DE60005075T2; EP1031444A2; EP1031444A3; IT1308394B1; EP1031444B1; ES2206171T3; DE60005075D1

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Dispositivo di comando con organo attuatore a memoria di forma a riscaldamento induttivo"

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un dispositivo per il comando di un elemento mobile, quale ad esempio il deflettore orientabile di un sistema climatizzatore di autoveicolo, comprendente un corpo di sopporto, un organo attuatore costituito da una lega metallica a memoria di forma portato dal corpo di sopporto e destinato ad essere collegato all'elemento comandato, e mezzi per provocare un riscaldamento di detto organo attuatore, in modo tale da determinarne l'attivazione.

Un dispositivo del tipo sopra indicato è ad esempio descritto ed illustrato nella domanda di brevetto europeo n. EP 0 895 885 della stessa Richiedente. Tale dispositivo noto prevede l'impiego di un organo attuatore a memoria di forma per il comando del deflettore di un dispositivo di climatizzazione di autoveicolo. L'uso di elementi attuatori costituiti da leghe metalliche a memoria di forma, tipicamente leghe di nichel e titanio, è noto da tempo e descritto nella letteratura tecnica. Al raggiungimento di una temperatura di transizione predeterminata, ad esempio nell'ordine di 100"C, tali elementi si deformano. Nell'esempio illustrato nella domanda di brevetto EP 0 895 885 l'elemento attuatore a memoria di forma è una barra di torsione che viene riscaldata per effetto Joule mediante applicazione di una tensione elettrica che provoca un passaggio di corrente elettrica attraverso tale elemento.

Lo scopo della presente invenzione è quello di realizzare un dispositivo del tipo sopra indicato che da un lato abbia una struttura relativamente semplice e di basso costo e dall'altro sia di funzionamento estremamente efficiente e ad elevato rendimento .

In vista di raggiungere tale scopo, l'invenzione ha per oggetto un dispositivo del tipo indicato all'inizio della presente descrizione, caratterizzato dal fatto che i suddetti mezzi di attivazione dell'organo attuatore sono atti a provocare un riscaldamento di questo mediante induzione elettromagnetica.

In una forma preferita di attuazione dell'invenzione, i suddetti mezzi comprendono un avvolgimento primario, associato ad un nucleo, mezzi per alimentare corrente a detto avvolgimento primario, ed un circuito secondario, di cui fa parte l’organo attuatore a memoria di forma, destinato ad essere percorso da corrente indotta. Preferibilmente, inoltre, sono previsti mezzi elastici interposti fra l'organo attuatore ed il corpo del dispositivo, tendenti a riportare l'organo attuatore nella condizione di partenza quando esso viene disattivato. Grazie alle suddette caratteristiche è possibile ottenere il riscaldamento del organo a memoria di forma con una tensione di alimentazione relativamente bassa. Inoltre, un ulteriore importante vantaggio del dispositivo secondo l'invenzione rispetto al dispositivo noto risiede nel fatto che il riscaldamento così ottenuto è localizzato sull'organo attuatore a memoria di forma, mentre le parti del dispositivo ad esso annesse, ed in particolare il circuito elettronico di alimentazione, sono esenti da tale riscaldamento (cosa che avviene invece nel dispositivo noto).

Nella suddetta forma preferita di attuazione, l'organo attuatore è in forma di barra di torsione e detto corpo ha una conformazione cilindrica a bicchiere, con una parete di fondo cui è assicurata un’estremità dell'organo attuatore, detto nucleo essendo costituito da un elemento anulare disposto intorno all'organo attuatore e detti mezzi elastici essendo costituiti da una molla a spirale avente un codolo di estremità assicurato all'organo attuatore e all'estremità opposta un codolo assicurato al corpo del dispositivo.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno dalla descrizione che segue con riferimento ai disegni annessi, forniti a puro titolo di esempio non limitativo, in cui:

la figura 1 è una vista laterale schematica di una forma preferita di attuazione del dispositivo secondo l'invenzione,

la figura 2 è una vista di estremità del dispositivo della figura 1,

la figura 3 è una vista prospettica in scala ampliata del dispositivo delle figure 1, 2, sezionata secondo la linea III-III della figura 2,

la figura 4 è una vista prospettica esplosa del dispositivo della figura 3,

la figura 5 è una vista schematica in sezione del dispositivo destinata a illustrarne il principio di funzionamento, e

la figura 6 è uno schema del circuito elettrico associato al dispositivo secondo l'invenzione.

Con riferimento ai disegni, il numero 1 indica nel suo insieme un dispositivo destinato a comandare la rotazione di un deflettore orientabile (non illustrato) di un impianto di climatizzazione di autoveicolo. Il dispositivo 1 comprende un corpo cilindrico a bicchiere 2, costituito di alluminio, avente una parete di fondo 3 alla quale è assicurata un'estremità 4 di un organo attuatore 5 costituito da una barra di torsione realizzata con una lega metallica a memoria di forma. L'estremità della barra di torsione 5 opposta all'estremità 4 è destinata ad essere collegata al deflettore orientabile (non illustrato). Un passaggio di corrente attraverso la barra 5 provoca un suo riscaldamento per effetto Joule ed un conseguente passaggio da una condizione di riposo ad una condizione attiva, deformata a torsione, cui corrisponde una rotazione dell'organo comandato intorno all'asse della barra 5. Sulla barra 5 è connesso rigidamente un astuccio tubolare 6 (vedere anche figura 4) avente feritoie longitudinali 7 che favoriscono il raffreddamento della barra 5 al cessare del comando di attivazione. L'astuccio 6 è connesso ad un'estremità ad un elemento a bicchiere 7 ricevuto entro un elemento contrapposto 8, anch'esso conformato a bicchiere ed avente un codolo di estremità 9 assicurato rigidamente sulla barra 5. Una molla a spirale 10 è disposta coassialmente intorno all'elemento a bicchiere 8 ed ha un codolo di estremità 11 assicurato al corpo 2 e, all'estremità opposta, un codolo (non visibile nei disegni) ricevuto entro una feritoia 12 dell'elemento a bicchiere 8.

Con riferimento alla figura 5 il passaggio di corrente elettrica attraverso la barra 5 destinato a provocarne il riscaldamento è ottenuto per induzione elettromagnetica. La barra 5, infatti, insieme con il corpo 2 costituisce un avvolgimento secondario (ad un'unica spira) in cui viene indotta corrente elettrica a seguito dell'applicazione di impulsi alternati di tensione ad un avvolgimento primario (nell'esempio illustrato costituito da due avvolgimenti 13, 14) associato ad un nucleo 15, che nell'esempio illustrato è in forma di elemento anulare o toroidale, disposto intorno alla barra 5. Tale situazione è schematizzata nel circuito di figura 6, ove si vede che la scheda elettronica di alimentazione 17 applica impulsi alternati di tensione al primario grazie all'interposizione di due MOSFET 16. Tali impulsi determinano un campo magnetico alternato che induce una forza elettromotrice, e quindi una corrente elettrica attraverso la barra 5, che si riscalda così per effetto Joule. Nella figura 4 e nella figura 3 è visibile anche la scheda elettronica 17 associata al corpo 2 del dispositivo.

Nel funzionamento, quando il sistema viene attivato, il circuito elettronico di controllo provoca, nel modo sopra descritto, il passaggio di corrente attraverso la barra 5 che ne determina il riscaldamento e la conseguente attivazione. La barra subisce così una deformazione di torsione che provoca la rotazione dell'organo comandato. Al cessare del comando, e con il successivo raffreddamento della barra, quest'ultima torna nella sua condizione di riposo, aiutata dalla molla 10.

Naturalmente, fermo restando al principio del trovato, i particolari di costruzione e le forme di attuazione potranno ampiamente variare rispetto a quanto descritto ed illustrato a puro titolo di esempio, senza per questo uscire dall'ambito della presente invenzione.

Cosi ad esempio, l'organo attuatore a memoria di forma potrebbe essere costituito da un filo che muta di lunghezza quando viene attivato o da un elemento flessibile che si deflette o da una molla che si estende o si contrae. Inoltre, l'applicazione del dispositivo secondo l'invenzione è generale e non è quindi limitata all'impiego sopra illustrato a puro titolo di esempio, relativo ad al comando del deflettore orientabile di un sistema di climatizzazione di autoveicolo.

Infine, il sistema prevede un dispositivo sensore di posizione dell'organo attuatore, collegato all'unità elettronica di controllo. Tale dispositivo sensore, indicato con 18 nei disegni annessi, è costituito da un potenziometro nella forma preferita di attuazione che è stata illustrata. Tale potenziometro può essere realizzato in un qualunque modo noto e pertanto non è stato illustrato in dettaglio nei disegni.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo per il comando di un elemento mobile, ad esempio per il deflettore orientabile di un sistema climatizzatore di autoveicolo, comprendente un corpo di sopporto (2), un organo attuatore (5) costituito da una lega metallica a memoria di forma, portato dal corpo di sopporto (2) e destinato ad essere collegato all'elemento comandato, e mezzi (13-17) per provocare un riscaldamento di detto organo attuatore (5) in modo tale da determinarne l'attivazione, caratterizzato dal fatto che detti mezzi sono atti a provocare il riscaldamento dell'organo attuatore (5) per induzione elettromagnetica.
2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi comprendono un avvolgimento primario (13, 14), associato ad un nucleo (15), mezzi (17) per alimentare corrente a detto avvolgimento primario (13, 14), ed un circuito secondario (2) di cui fa parte l'organo attuatore a memoria di forma (5), destinato ad essere percorso da corrente indotta.
3. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che sono previsti mezzi elastici (10) interposti fra l'organo attuatore (5) e il corpo del dispositivo (2), tendenti a riportare l’organo attuatore (5) nella condizione di partenza quando esso viene disattivato.
4. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto organo attuatore è in forma di barra di torsione (5), e detto corpo (2) ha una conformazione cilindrica a bicchiere, con una parete di fondo (3) cui è assicurato un'estremità (4) dell'organo attuatore (5), detto nucleo (15) essendo costituito da un elemento anulare disposto intorno all'organo attuatore (5) e detti mezzi elastici (10) essendo costituiti da una molla a spirale avente un codoló di estremità assicurato all'organo attuatore (5) e all'estremità opposta un codolo (11) assicurato al corpo (2) del dispositivo.
5. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che è provvisto di mezzi sensori (18) della posizione dell'organo attuatore (5).
6. Dispositivo secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detti mezzi sensori (18) sono costituiti da un potenziometro. Il tutto sostanzialmente come descritto ed illustrato e per gli scopi specificati.