具有紧急致动器的锁的制作方法

本发明涉及具有紧急致动器的锁，具体地涉及用于车辆的电动锁。

背景技术：

在下文中，将反复地参照机动车领域，然而根据描述将清楚的是，本发明可以在需要锁来使门相对于框架关闭的其它领域中容易地使用。

在机动车领域中使用的公知的锁包括分别安装在车辆的框架和车门上或者分别安装在车门和车辆的框架上的锁本体和撞销。以本身已知的方式，这样的锁包括枢转地安装在锁本体中的钩挂元件。钩挂元件适于在其于关闭门的动作之后接触撞销时旋转。在旋转位置中，钩挂元件牢固地保持撞销，从而保持门处于关闭位置。

弹性装置将钩挂元件从撞销的保持位置推动至释放位置，而杆稳固地保持钩挂元件处于保持位置。为了打开锁，使杆移动成足以使得杆不再接合钩挂元件并且使得钩挂元件能够旋转处于撞销释放位置。传统上，杆的运动通过机械地使打开控制件处于对用户而言较舒适的不同位置的连锁的运动联接来获得。

已知这样的电动锁，在所述电动锁中，杆的运动通过包括在锁本体内的小电动马达来获得。这种类型的锁允许消除机械控制件的所有连锁的运动联接，因此使锁整体上显著简化。

然而，这样的电动锁并非没有缺点，并且这是它们普及非常有限的原因。

由电动锁的使用带来的主要问题与车辆在紧急情况下的打开有关。在正常使用情况下，使杆移动所需的力f通常非常小。该力f可以根据组装精度、机械润滑和其他因素而改变，但该力f通常小于30n，优选地小于20n。

在撞击、例如于事故中发生的撞击之后，车辆的整体结构可能经受门相对于框架的布置可能改变的这种变形。在这种情况下，锁的不同元件之间的压力可能会增大，因此摩擦力可能会增大。为此，释放钩挂元件所需的力也显著增大。在特定部门中的深入研究表明，在认为人能够存活的事故发生之后，使杆移动所需的力在某些情况下增大直到700n。因此明显的是，设计成用于施加30n的最大力的正常电动马达不能将锁打开。因此，没有机械控制件将意味着不可能打开锁，这种情况被认为是不可接受的。

已知的是，形状记忆现象在于这样的事实：由具有所述现象的合金制成的机械部件能够在温度改变时于制造机械部件时预先设定的两种形状之间转变。这种转变在非常短的时间内发生并且没有中间平衡位置。可能发生该现象的第一模式被称为“单向”，原因在于机械部件能够在温度改变时在单个方向上改变形状、例如从形状a变为形状b，而从形状b至形状a的逆向转变需要施加机械力。

相比之下，在所谓的“双向”模式中，两种转变都可以由温度改变引起，这是本发明的应用的情况。这是由于部件的微晶结构的从被称为马氏体(m)的类型变为被称为奥氏体(a)的类型或者从被称为奥氏体(a)的类型变为被称为马氏体(m)的类型的转变(m/a转变和a/m转变)而发生的，其中，马氏体(m)在较低温度下是稳定的，奥氏体(a)在较高温度下是稳定的。

形状记忆合金线材(或sma线材)必须被煅烧(train)成使得该形状记忆合金线材能够具有其形状记忆元件的特征，并且sma线材的预加载过程通常允许在线材被加热时以能够高度重复的方式引起马氏体/奥氏体(m/a)相变并且允许在线材被冷却时引起奥氏体/马氏体(a/m)相变。在m/a转变中，线材经历了缩短。

以本身公知的方式，在sma的转变周期中可以确定四个特征温度：

-as，该as是在加热的情况下从马氏体向奥氏体的转变开始时的温度；

-af，该af是在加热的情况下从马氏体向奥氏体的转变结束时的温度；

-ms，该ms是在冷却的情况下从奥氏体向马氏体的转变开始时的温度；以及

-mf，该mf是在冷却的情况下从奥氏体向马氏体的转变结束时的温度。

ep1279784公开了一种电动锁，在该电动锁中，用于使杆移动的传统电动马达由sma致动器替代。如上所述，这种合金以本身已知的方式具有由于其温度的改变而改变其自身形状的特性。根据这种已知的解决方案，sma致动器的温度可以通过向sma线材供应电流的焦耳效应而容易地且反复地升高。然而，甚至ep1279784的解决方案也并非没有缺点。事实上，在该解决方案中，虽然sma致动器本身适于产生明显较高的力，但sma致动器仅意在用于替代电动马达，从而产生约30n的力。由于最大力基本上取决于构成致动器的sma线材的直径，原则上可以使用直径足够大的sma线材以另外获得多达700n的较高的力。然而，较大的直径意味着sma线材的较高的热惯性，即，用于使致动器回到其初始状态的较长的冷却时间。由于在该冷却时间期间不可能使门关闭，因而冷却时间需要尽可能短，因此，sma线材的直径不能超过获得30n所需的直径。因此，ep1279784的解决方案同样缺少可靠的紧急致动器。

us2010/00237632公开了一种闩锁组件，在该闩锁组件中，与乘客舱没有机械连接的主激活系统与不依赖于车辆动力系统的辅助激活机构相关联，即，激活信号由钥匙或便携式储能装置产生。根据这种已知的解决方案，sma机械部件借助于杆弹簧联接至闩锁的可动杆，并且该sma机械部件适于锁闩组件的普通解锁。us2010/00237632未提及所述闩锁组件与可靠的紧急致动器的联接。

ep2845973公开了一种锁的紧急致动器，该紧急致动器适于在事故之后在杆上施加力以释放钩挂件。根据这种已知的解决方案，线性传动元件物理地置于sma元件与杆之间，从而具有连接至所述sma元件的端部和连接至所述杆的另一端部。sma元件与杆之间的机械联接仅由于所述线性传动元件的存在而在一定时间中被持续地保证，即，sma元件与杆彼此从未直接接触。相应地，ep2845973在其实施方式中的一个实施方式中公开了所述线性传动元件在sma线材激活之后会被毁坏，事实上，sma元件机械地连接至杆，直到传动元件断裂为止，而sma元件在这种断裂之后断开连接。

技术实现要素：

因此，本发明的目标是至少部分地克服上面关于现有技术所描述的缺点。

具体地，本发明的目的是提供一种具有紧急致动器的锁，该锁同时是简单的、可靠的并适于避免其与外部热条件有关的意外激活。

尽管在下文中具体涉及使用线材来作为致动构件，但应当指出的是，致动构件还适用于尺寸远大于通常非常小的其它两种尺寸的其他相似形状，例如条带、绳、带等。

上述目标和目的通过根据权利要求1所述的锁来获得。

附图说明

根据对参照附图作为示例且没有任何限制性意图给出的一些实施方式的下述描述，本发明的其他特征和优点将是清楚的，在附图中：

-图1示意性地示出了根据现有技术的锁处于关闭构型；

-图2示出了图1的锁处于打开构型；

-图3示意性地示出了根据现有技术的包括sma线材的锁处于关闭构型；

-图4示意性地示出了根据本发明的锁的第一实施方式的详细说明；

-图5.a示意性地示出了沿箭头方向观察到的由图4中的v指示的细节；

-图5.b示出了在致动器起作用之后图5.a的详细说明；

-图6示意性地示出了根据本发明的锁的第二实施方式的详细说明；

-图7.a示意性地示出了沿箭头方向观察到的由图6中的vii指示的细节；

-图7.b示出了在致动器起作用之后图7.a的详细说明；

-图8示意性地示出了根据本发明的锁的第三实施方式的详细说明；

-图9.a示意性地示出了沿箭头方向观察到的由图8中的ix指示的细节；

-图9.b示出了在致动器起作用之后图9.a的详细说明；

-图10示意性地示出了根据本发明的锁的第四实施方式的详细说明；

-图11.a示意性地示出了沿箭头方向观察到的由图10中的xi指示的细节；

-图11.b示出了在致动器起作用之后图11.a的详细说明；以及

-图12示出了与形状记忆合金的一些特征有关的示图。

具体实施方式

参照附图，20总体上指示用于使门相对于框架18关闭的锁。锁20包括锁本体22和撞销24，其中，锁本体22安装在门上，而撞销24安装在框架18上，或者锁本体22安装在框架18上，而撞销24安装在门上。锁本体22包括：

-钩挂元件26，该钩挂元件26安装成在撞销24的保持位置k与释放位置r之间旋转；

-弹性装置28，该弹性装置28适于将钩挂元件26从撞销保持位置k驱动到撞销释放位置r；

-杆30，该杆30适于在两个位置之间移动，所述两个位置为杆30保持钩挂元件26处于撞销保持位置k的关闭位置c和杆30与钩挂元件26断开接合的打开位置o；以及

-服务致动器32，该服务致动器32适于在杆30上施加力f以使杆30从关闭位置c到达打开位置o。

锁本体22还包括紧急sma致动器34，该紧急sma致动器34适于在杆30上施加力f以使杆30从关闭位置c到达打开位置o。

根据本发明，sma致动器34被设计成使得sma致动器34能够施加大于100n的力f。

根据本发明的另一方面，sma致动器34至少包括阻挡装置36、例如止动件，以仅在力f超过预定阈值时才允许力f施加在杆30上。

根据本发明的另一方面，sma致动器34包括由镍钛合金制成的sma线材340。优选地，sma线材340的最大截面直径大于0.5mm，更优选地大于1.0mm。

根据本发明的可能的实施方式，sma致动器34包括sma线材340，该sma线材340优选地被设计成使得其转变温度as高于80℃。优选地，sma线材340在发生a/m转变时能够使其长度减少其初始长度的至少3.5％。

为了避免已知的使用sma致动器的锁的缺点，本申请人完全改变了对电动锁中的sma致动器的处理。事实上，根据本发明，sma致动器34仅意在用于紧急情况，而杆30平常通过另一服务致动器32移动，并且sma线材能够仅在机械地联接至所述sma线材的阻挡装置断裂或突然变形之后施加适于致动杆30的力。

如上所述，sma致动器34可以施加大于100n的力f。有利地，sma致动器34被设计成用于施加明显大于100n、优选地大于350n、甚至更优选地约为700n的力f。如本领域技术人员可以根据该描述而容易地理解的，这种设计成用于产生700n的力f的sma致动器34必然需要具有高热惯性的大直径sma线材340。然而，根据本发明，这并不成问题，是因为sma致动器34仅意于在不迫切需要关闭门的情况下用于紧急情况。相比之下，在正常使用期间，锁20的打开被分配给服务致动器32。

服务致动器32可以包括常规的电动马达或包括另一sma致动器，只要该另一sma致动器被设计成用于产生约30n的力并且具有非常低的热惯性即可。

根据本发明的这种布置允许得到非常简单的锁20，该锁20在正常情况和紧急情况下的使用都是可靠的。

sma的特殊性质在于转变温度根据材料的应力/应变状态而改变。对此具体地参照图12的示图以及关于上述转变温度as、af、ms、mf的说明，在图12中，ξ表示马氏体分数，t表示温度。

一旦通过具有限定成分的sma获得线材并且线材经受选定的煅烧过程，转变温度也就被限定。

这种性质已被本申请人用来获得在特定的环境条件——如车辆长时间暴露于太阳辐射——下不能自发地激活的sma致动器34。

根据本发明的一些实施方式，通过其获得sma致动器34的sma线材340在化学性方面被选择成和/或煅烧成使其as增大直至至少80℃或高于80℃。根据本发明的该方面，可以设计致动器34的实际转变温度as以在车辆的正常使用期间避免门的任何不期望的打开，甚至在极端的环境条件下也避免门的任何不期望的打开。例如，sma致动器34的转变温度as可以设定为约80℃或高于80℃。

此外，可以通过在组装sma致动器34时使线材340经受拉伸应力状态而获得as的进一步升高。以此方式，温度as可以进一步升高，甚至升高直至150℃。

如上面已经描述的，sma致动器34包括例如呈止动件36的形式的阻挡装置，该阻挡装置可以适于保持线材340处于预拉长状态。sma线材的所述预拉长状态可以通过能够在形状记忆合金安装在锁中之前通过塑性变形而得到的没有任何拉伸状态的设计来获得，或者通过sma线材因与所述止动件36的机械联接的作用而处于拉伸应力状态的设计来获得。止动件36还适于仅在力f超过预定阈值时才允许力f施加在杆30上。事实上，止动件36以本身已知的方式被设计成用于抵抗由线材340施加的直到预定阈值的力f。当线材340的力f保持低于该阈值时，止动件36防止力f本身到达锁20的杆30。一旦力达到该阈值，止动件就突然中断其抵抗作用，因此允许力f到达杆30，从而使杆30旋转。下面将具体参照图4至图11来公开利用这种特定的解决方案的一些可能的实施方式。

止动件36可以包括将在下面更详细地公开的牺牲元件或峰值负载部件。尽管在图中具体涉及具有u形设计或v形设计的sma线材的使用，但应当指出的是，sma线材也适用于适于在机械致动装置中用作牵引装置的其它形状。

图4和图5示出了止动件36，该止动件36包括前部销360，前部销360被设计成在其应力状态达到阈值时断裂。例如，销360可以借助于凹口以受控的方式被削弱。在车辆的正常使用期间，销360防止任何力f到达锁20的杆30(参见图5.a)。在紧急情况下，sma致动器34被激活，并且sma致动器34的力f增大直到销360断裂(参见图5.b)时的阈值。一旦销360断裂，力f就到达杆30，从而打开锁20。

图6和图7示出了止动件36，该止动件36包括钩362，钩362被设计成在其应力状态达到阈值时断裂。例如，钩362可以借助于凹口以受控的方式被削弱。在车辆的正常使用期间，钩362防止任何力f到达锁20的杆30(参见图7.a)。在紧急情况下，sma致动器34被激活并且其力f增大直到钩362断裂(参见图7.b)时的阈值。一旦钩362断裂，力f就到达杆30，从而打开锁20。

图8和图9示出了止动件36，该止动件36包括细长杆364，细长杆364被设计成在其压缩状态达到阈值时经受屈曲。如技术人员已知的，屈曲是瞬间导致细长杆364失去其承载能力的突然变形。在车辆的正常使用期间，细长杆364防止任何力f到达锁20的杆30(参见图9.a)。在紧急情况下，sma致动器34被激活并且其力f增大直到细长杆364经受屈曲(参见图9.b)时的阈值。一旦细长杆364弯曲，力f就到达杆30，从而打开锁20。

在图4至图9的实施方式中，止动件36设置成使得杆30可以在其正常使用中无任何妨碍地自由旋转。

图10和图11示出了止动件36，该止动件36包括后部销366，后部销366被设计成在其应力状态达到阈值时断裂。例如，销366可以借助于凹口以受控的方式被削弱。在车辆的正常使用期间，销366防止任何力f到达锁20的杆30(参见图11.a)。在紧急情况下，sma致动器34被激活并且其力f增大直到销366断裂(参见图11.b)时的阈值。一旦销366断裂，力f就到达杆30，从而打开锁20。在此应当指出的是，在图10和图11的实施方式中，止动件36设置成使得坚固的杆30在其正常使用中由于与销366本身抵触而不能自由地旋转。因此，在该特定实施方式中，杆30铰接成使由服务致动器32发起的正常运动与由sma致动器34发起的紧急运动分开。

根据以上描述，对本领域技术人员而言将清楚的是，具体地参照包括呈牺牲元件(前部销360、钩362、后部销366)的形式或者在某种程度上甚至呈峰值负载部件(细长杆364)的形式的止动件的实施方式，sma致动器34在结构上仅限于一种用途。由于sma致动器34并不意在用于正常使用，而仅意在用于紧急情况，因而这不成问题。

根据一些安全的解决方案，在由车载传感器检测到事故以后，来自车辆的主电池的电力供应会被切断以避免产生火花和/或电击。

在这些情况下，根据本发明的锁20还可以包括独立电源，例如辅助电池或电容器。根据其它可能的实施方式，锁20可以包括其他非电加热系统，例如包括烟火组合物的盒等。

如技术人员可以根据以上描述容易地理解的，根据本发明的锁20达到了其目的，即，至少部分地克服了上面关于现有技术所描述的缺点。

具体地，本发明提供了一种具有紧急致动器34的锁20，该锁20同时是简单的且可靠的。此外，本发明的紧急致动器34适于避免与外部热条件有关的意外激活。

关于锁20的上述实施方式，为了满足具体要求，本领域技术人员可以在不背离所附权利要求的范围的情况下对所描述的元件做出改型以及/或者用等同元件替代所描述的元件。