具有雙端力倍增的形狀記憶合金促動器的製作方法

2023-05-28 23:52:11 2

專利名稱：具有雙端力倍增的形狀記憶合金促動器的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及ー種組件，其具有形狀記憶合金促動器，用於相對於第一構件移動第二構件。
背景技術：
形狀記憶合金元件被併入各種組件中，以作為促動器以相對於第二構件移動第一構件。形狀記憶合金促動器通常包括連接至第一構件和第二構件的線。形狀記憶合金促動器響應促動信號而收縮，該信號例如為電信號，由此導致第一構件和/或第二構件朝向另ー個移動。

發明內容
提供ー種組件。該組件包括第一構件和第二構件。第二構件被從第一構件間隔開 且被跨軸線與第一構件相對布置。第二構件可相對於第一構件移動。組件還包括形狀記憶合金促動器。形狀記憶合金促動器包括第一端部和第二端部。形狀記憶合金促動器的第一端部和第二端部每ー個都被聯接至第二構件。形狀記憶合金促動器在一位置被聯接至第一構件，所述位置沿形狀記憶合金促動器位於形狀記憶合金促動器的第一端部和第二端部之間。形狀記憶合金促動器響應促動信號從初始形狀收縮，以將第二構件朝向第一構件移動，且在促動信號消除時返回至初始形狀，以允許第二構件從第一構件移動離開。還提供ー種用於車輛的門組件。門組件包括框架。密封模塊與框架間隔開且跨軸線與框件相對地布置。密封模塊可相對於框架移動。門組件還包括形狀記憶合金促動器。形狀記憶合金促動器包括第一端部和第二端部。形狀記憶合金促動器的第一端部和第二端部每ー個都被聯接至框架。形狀記憶合金促動器被在一位置被聯接至密封模塊，所述位置沿形狀記憶合金促動器位於形狀記憶合金促動器的第一端部和第二端部之間。形狀記憶合金促動器至少部分地繞引導裝置包圍，從而引導裝置使形狀記憶合金促動器的路徑改向，以限定包括形狀記憶合金促動器的第一端部的第一段和包括形狀記憶合金促動器的第二端部的第二段。第一聯動件將形狀記憶合金促動器的第一端部和框件互連，第二聯動件將形狀記憶合金促動器的第二端部和框架互連。形狀記憶合金促動器響應促動信號從初始形狀收縮以將密封模塊朝向框架移動，且在促動信號消除時返回至初始形狀以允許密封模塊從框架移動離開。復位裝置將框架和密封模塊互連，且被構造為將密封模塊從框架偏壓離開。因此，忽略摩擦力，施加至第二構件(例如密封模塊)的力被加倍，這是因為形狀記憶合金元件的第一端部和第二端部都被附連至第二構件，形狀記憶合金促動器繞引導裝置包圍。因此，當形狀記憶合金促動器收縮時，由此導致形狀記憶合金裝置內的拉力，該拉カ通過形狀記憶合金促動器的第一端部和第二端部而被施加至第二構件，由此使得施加的力加倍。當結合附圖時，從下面的用於執行如所附權利要求限定的本發明的一些最佳方式和其它實施例的具體描述可容易地明白本發明的上述特徵和優點，以及其它特徵和優點。


圖I是組件的示意圖，示出了可移動地相對於第二構件連接第一構件的形狀記憶合金促動器；圖2是組件的替換實施例的示意圖。
具體實施例方式本領域技術人員將認識到，術語例如「上」、「下」、「向上」、「向下」、「頂部」、「底部」
等是就附圖的描述，且不在由所附權利要求限定的本發明的範圍上具有限制性。參考圖1，其中相同的標號指示相同的部件，組件一般以20示出。組件20包括第ー構件22和第二構件24。組件20可包括但不限於用於車輛的門組件。如果組件20包括 門組件，則第一構件22可包括門組件20的框架或基體，且第二構件24可包括可縮回密封模塊，用於在門組件的框架和車輛的車身之間密封。第二構件24包括引導裝置26、28。優選地，引導裝置26、28包括可旋轉地附連至第二構件24的圓柱形滾子。但是，引導裝置26、28可替換地包括任意形狀和/或構造，其能使形狀記憶合金促動器36改向(如下更詳細所述)，且可固定地附連至第二構件24。如所示，引導裝置26、28包括布置在第二構件24上的第一位置30處的第一引導裝置26，和布置在第二構件24上的第二位置32處的第二引導裝置28。但是，引導裝置26、28可包括任意數量的裝置。如所示，第一位置30和第二位置32被沿軸線34彼此間隔開，且被從軸線34等距地橫向間隔開。但是應認識到，第一位置30和第二位置32和由此第一引導裝置26和第二引導裝置28可被相對於軸線34以這裡未示出或未描述的其他取向定位。第二構件24被從第一構件22橫向間隔開且跨軸線34與第一構件22相對布置。如所示和所述，第二構件24可相對於第一構件22移動。但是，應認識到，第一構件22和第ニ構件24之間的相對運動可被顛倒，從而第一構件22相對於第二構件24可移動。如上所述，組件20包括形狀記憶合金促動器36。形狀記憶合金促動器36可包括但不限於柔性線或帶，其能提供高拉カ，但是不能提供太大的拉力。形狀記憶合金促動器36被連接至第一構件22和第二構件22，其方式是，該促動器被配置為將形狀記憶合金促動器36在其收縮過程中產生的拉カ加倍。形狀記憶合金促動器36包括且由形狀記憶合金製造。適當的形狀記憶合金可具有單向形狀記憶效應、固有雙向效應、或非固有雙向形狀記憶效應，這依賴於合金成分和處理歷史。發生在形狀記憶合金中的兩個相通常被稱為馬氏體和奧氏體相。馬氏體相是形狀記憶合金的較軟且易於變形的相，其通常存在於低溫下。奧氏體相——形狀記憶合金的較強相——發生在更高的溫度下。由具有單向形狀記憶效應的形狀記憶合金成分形成的形狀記憶合金材料不自動重新成形(reform),且依賴於形狀記憶材料設計,其可能需要外部機械カ來重新成形先前呈現的形狀方位。呈現固有形狀記憶效應的形狀記憶材料由自身自動重新成形的形狀記憶合金成分製造。形狀記憶合金記起其被加熱時的高溫形態的溫度可通過稍微改變合金的成分和通過熱處理而被調整。在鎳-鈦形狀記憶合金中，例如，其可被從高於約100°C至低於約-100°c改變。形狀回復過程發生在僅幾度的溫度範圍內，且轉變的開始或結束可被控制至一度或兩度內，這依賴於期望的應用和合金成分。形狀記憶合金的機械性能在跨它們的轉變的溫度範圍內非常大地變化，通常給形狀記憶材料提供形狀記憶效應以及高阻尼能力。形狀記憶合金的固有高阻尼能力可被用於進ー步增加能量吸收性能。合適的形狀記憶合金材料包括但不限於鎳-鈦合金、銦-鈦基合金、鎳-鋁基合金、鎳-鎵基合金、銅基合金(例如銅-鋅合金，銅-鋁合金、銅-金合金和銅-錫合金)、金-鎘基合金、銀-鎘基合金、銦-鎘基合金、錳-銅基合金、鐵-鉬基合金、鐵-鉬基合金、鐵-鈀基合金等。形狀記憶合金材料可為ニ元、三元、或任意更高階，只要合金成分呈現形狀記憶效應，例如改變形狀取向、阻 尼能力等。例如，鎳-鈦基合金是從Shape MemoryApplications, Inc可商業獲得，其商標為NITIN0L。形狀記憶合金促動器36包括第一端部38和第二端部40。形狀記憶合金促動器36的第一端部38和第二端部40每ー個被聯接至第一構件22，即形狀記憶合金促動器36的第一端部38被聯接至第一構件22且形狀記憶合金促動器36的第二端部40也被聯接至第一構件22。形狀記憶合金促動器36在沿形狀記憶合金促動器36的、位於形狀記憶合金促動器36的第一端部38和第二端部40之間的一位置處被聯接至第二構件24。形狀記憶合金促動器36被聯接，其方式是不固定至第二構件24，在纜線殼體54內自由移動，如下詳述。如所述，形狀記憶合金促動器36被連接至第二構件24的位置包括第一位置30和第二位置32，如上所述。更具體地，第一引導裝置26和第二引導裝置28將形狀記憶合金促動器36聯接至第二構件24。形狀記憶合金促動器36至少部分地繞引導裝置26、28包圍。更具體地，形狀記憶合金促動器36至少部分地繞第一引導裝置26和第二引導裝置28包圍。引導裝置26、28被配置為使柔性形狀記憶合金促動器36的路徑改向。引導裝置26,28使形狀記憶合金促動器36改向，以限定相對於軸線34橫向地延伸的第一段42和第ニ段44。第一段42包括形狀記憶合金促動器36的第一端部38，第二段44包括形狀記憶合金促動器36的第二端部40。因此，應認識到，引導裝置26、28使形狀記憶合金促動器36的路徑改向，以允許形狀記憶合金促動器36的第一端部38和第二端部40被聯接至第一構件22。如所示，第一引導裝置26和第二引導裝置28被間隔開，以限定形狀記憶合金促動器36的布置在第一引導裝置26和第二引導裝置28之間的第三段46。雖然引導裝置26、28被示出為包括第一引導裝置26和第二引導裝置28，由此允許第一段42和第二段44沿軸線34彼此間隔開，且同時地將形狀記憶合金促動器36的第一段42和第二段44垂直地跨軸線34引向第一構件22，但是應認識到，引導裝置26、28僅需要單個引導裝置26、29以使形狀記憶合金促動器36的路徑改向。如上所述，引導裝置26、28優選地包括可旋轉地附連至第二構件24的圓柱形滾子。引導裝置26、28限定一半徑48，其具有足夠的大小來防止形狀記憶合金促動器36中出現打結和/或尖銳彎折。半徑48的大小依賴於形狀記憶合金促動器36的直徑和/或厚度。但是，應認識到，引導裝置26、28可不提供旋轉軸線且可替換地由低摩擦材料構造，所述低摩擦材料通過允許形狀記憶合金促動器在低摩擦材料上跨該材料滑動而使形狀記憶合金促動器36中的拉カ改向。形狀記憶合金促動器36的第一端部38與第一位置30間隔開第一距離50。形狀記憶合金促動器36的第二端部40與第二位置30間隔開第二距離52。優選地，第一距離50等於第二距離52。但是，應認識到，第一距離50可不同於第二距離52。組件20還可包括纜線殼體54。纜線殼體54被固定至第二構件24，位於第一引導裝置26和第二引導裝置28之間。纜線殼體54限定穿過其的縱向通道56。形狀記憶合金促動器36被至少部分地布置在纜線殼體54的縱向通道56內且相對於其可移動，纜線殼體54沿形狀記憶合金促動器36的第三段46對形狀記憶合金促動器36提供保護。應認識到，如果形狀記憶合金促動器36被定位的方式是第一引導裝置26和第二引導裝置28之間的路徑是直線的話，則纜線殼體54可以不是必須的。而且，應認識到，纜線殼體54提供引導裝置26、28的配置，其可不沿線性軸線定位。纜線殼體54的端部可以或可以不固定至第二構件24。形狀記憶合金促動器36響應促動信號而從初始形狀收縮。形狀記憶合金促動器 36收縮以將第二構件24朝向第一構件22移動，如箭頭70所指。當促動信號消除後，形狀記憶合金促動器36返回至初始形狀，由此運動第二構件24移動離開第一構件22。組件20還包括第一聯動件58和第二聯動件60。第一聯動件58將形狀記憶合金促動器36的第一端部38和第一構件22互連。第二聯動件60將形狀記憶合金促動器36的第二端部40和第一構件22互連。由形狀記憶合金促動器36的收縮導致的線性運動使第一聯動件58和第二聯動件60運動，以使第二構件24朝向第一構件22運動。第一聯動件58和第二聯動件60可每個都包括但不限於四桿聯動件(圖I中示出)、鐘形曲柄聯動件(圖2中示出)或凸輪和隨動件聯動件中的ー種。應認識到，如果第一端部38和第二端部40被直接連接至第一構件22，則不需要聯動件。第一聯動件58和第二聯動件60可被構造為放大或增加形狀記憶合金促動器36的線性運動。例如，如果形狀記憶合金促動器36收縮時形狀記憶合金促動器36的第一端部38和/或第二端部40移動距離X，則聯動件可被構造為將第二構件24移動4X (所述距離的四倍)。替換地，形狀記憶合金促動器36的第一端部38和第二端部40可被直接附連至第一構件22。應認識到，第一聯動件58和第二聯動件60可被構造為放大或增加由形狀記憶合金促動器36施加的力。第一聯動件58和第二聯動件60的幾何結構可被不同地構造，以實現和/或位移放大的組合。促動信號可包括任意適當類型的信號，且依賴於形狀記憶合金促動器36。例如，促動信號可包括但不限於熱信號、磁信號、電信號、氣壓信號、機械信號和包括至少ー個前述信號的組合，具體促動信號依賴於促動材料的材料和/或構造。例如，熱信號或電信號可被施加以改變形狀記憶合金促動器36的性質。如所示，形狀記憶合金促動器36通過控制線64而被電聯接至控制開關62。閉合控制開關62將通過控制線64發送電流或信號至形狀記憶合金促動器36，導致形狀記憶合金促動器36從形狀記憶合金促動器36的初始形狀收縮。打開控制開關62將停止電流或信號，由此允許形狀記憶合金促動器36返回至初始形狀。組件20還包括復位裝置66、68。復位裝置66、68互連第一構件22與第二構件24。復位裝置66、68被構造為將第二構件24偏壓離開第一構件22，如箭頭72所指。復位裝置66、68可包括但不限於布置在第一構件22和第二構件24之間的膨脹彈簧或其他類似裝置。如所示，復位裝置66、68包括布置在形狀記憶合金促動器36的第一端部38附近的第一復位裝置66，和布置在形狀記憶合金促動器36的第二端部40附近的第二復位裝置68。應認識到，由第一復位裝置66和第二復位裝置68施加的復位カ可通過不同的方式完成且可被施加在單一點處，或可以是沿第一構件22和第二構件24之間的界面的長度分布的力，其用於分開組件20。儘管在圖中示出為彈簧，該了可由任意裝置施加，例如但不限於氣動裝置、重力、變形聚合物裝置等。在操作中，為了將第二構件24朝向第一構件22移動，控制開關62被閉合以給形狀記憶合金促動器36提供促動信號，即電流，由此導致形狀記憶合金促動器36收縮。在形狀記憶合金促動器36收縮吋，形狀記憶合金促動器36的第一端部38和第二端部40被朝向第二構件24拉動。由於形狀記憶合金促動器36的第一端部38和第二端部40都被連接至第一構件22，形狀記憶合金促動器36的第一端部38和第二端部40都拉動或施加拉カ至第一構件22。當與第一端部38和第二端部40中的ー個被附連至第一構件22且第一端部39和第二端部40中的另ー個被附連至第二構件24的結構相比，這提供了雙倍的拉カ或拉動力。由於形狀記憶合金促動器36的第一端部38和第二端部40都被聯接至第一構件22，形狀記憶合金促動器的第一端部38和第二端部40移動的線性距離分別與形狀記憶合 金促動器36的第一段42的長度、第二段44的長度和第三段46的長度成比例。第一段42、第二段44和第三段46的更長長度將提供形狀記憶合金促動器36的第一端部38和第二端部40的更大線性運動。而且，第一段42、第二段44和第三段46之間的不同長度將提供形狀記憶合金促動器36的第一端部38和第二端部40之間的不同線性運動。為了向回移動第二構件24，控制開關62被打開，由此允許形狀記憶合金促動器36返回至其初始形狀，由此復位裝置66、68偏壓第二構件24離開第一構件22。雖然用於執行本發明的最佳方式已經被詳細描述，與本發明相關的本領域技術人員應認識到在所附的權利要求的範圍內的執行本發明的各種替換設計和實施例。
權利要求
1.一種組件，包括 第一構件； 第二構件，其與第一構件間隔開且跨軸線與第一構件相對布置，其中第二構件能相對於第一構件移動；和 形狀記憶合金促動器，其具有第一端部和第二端部，其中形狀記憶合金促動器的第一端部和第二端部的每個都被聯接至第一構件，且在形狀記憶合金促動器的第一端部和第二端部之間沿形狀記憶合金促動器布置的一位置處形狀記憶合金促動器被連接至第二構件； 其中形狀記憶合金促動器響應促動信號從初始形狀收縮，以將第二構件朝向第一構件移動，且在促動信號消除時返回至初始形狀，以允許第二構件從第一構件移動離開。
2.如權利要求I所述的組件，其中第二構件包括引導裝置，該引導裝置被構造為使形狀記憶合金促動器的路徑改向。
3.如權利要求2所述的組件，其中引導裝置使形狀記憶合金促動器改向，以限定相對於所述軸線橫向延伸的第一段和第二段。
4.如權利要求3所述的組件，其中形狀記憶合金促動器至少部分地繞引導裝置包圍，其中引導裝置限定一半徑，該半徑具有足以防止形狀記憶合金打結的大小。
5.如權利要求4所述的組件，其中形狀記憶合金促動器被連接至第二構件的位置包括第一位置和沿所述軸線與第一位置間隔開的第二位置。
6.如權利要求5所述的組件，其中引導裝置包括布置在第一位置處的第一引導裝置和布置在第二位置處的第二引導裝置，其中第一引導裝置和第二引導裝置被間隔開，以限定布置在第一引導裝置和第二引導裝置之間的形狀記憶合金促動器的第三段。
7.如權利要求5所述的組件，其中形狀記憶合金促動器的第一端部與第一位置間隔開第一距離，且其中形狀記憶合金促動器的第二端部與第二位置間隔開第二距離。
8.如權利要求I所述的組件，還包括第一聯動件和第二聯動件，第一聯動件將形狀記憶合金促動器的第一端部和第一構件互連，第二聯動件將形狀記憶合金促動器的第二端部和第一構件互連。
9.如權利要求8所述的組件，其中形狀記憶合金促動器的線性運動使第一聯動件和第二聯動件運動，以使第二構件朝向第一構件運動，其中第一聯動件和第二聯動件放大形狀記憶合金促動器的線性運動。
10.如權利要求I所述的組件，還包括復位裝置，其將第一構件和第二構件互連且被構造為將第二構件偏壓離開第一構件。
全文摘要
一種組件包括第一構件和從第一構件間隔開的第二構件，第一構件和第二構件可相對於彼此運動。形狀記憶合金促動器聯接第二構件至第一構件。形狀記憶合金促動器包括第一端部和第二端部，其都被附連至第一構件，形狀記憶合金促動器繞引導裝置包圍以使形狀記憶合金促動器的路徑改向。使得第一端部和第二端部附連至第二構件將形狀記憶合金促動器收縮時施加至第二構件的拉力加倍。
文檔編號B60J5/00GK102848885SQ20121022755
公開日2013年1月2日 申請日期2012年7月2日 優先權日2011年6月30日
發明者J.C.奧凱恩, P.C.斯託克三世 申請人:通用汽車環球科技運作有限責任公司