具有阻尼器控制的开关的系统的制作方法
【专利说明】具有阻尼器控制的开关的系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求申请于2014年3月11日的美国临时申请N0.61/951264的利益，所述临时申请全部结合于此作为参考。
技术领域
[0003]本教导总体包括用于控制形状记忆合金致动器的运动的系统。
【背景技术】
[0004]活性材料致动器采用当被激活时变形以提供致动运动的活性材料。形状记忆合金是一种当被激活时，诸如通过当施加电流时产生的焦耳热，而变形的活性材料类型。通常，形状记忆合金致动器相比于传统致动器具有优点，诸如电马达，优点在于其可更便宜、更紧凑、以及更轻重量，并且具有静音操作和更少的部件。然而，形状记忆合金在致动事件期间的变形速度通常是非线性的且不一致的，并且对外部因素敏感，诸如电压波动、环境温度变化、以及变化的外力。
【发明内容】
[0005]本公开涉及用于控制形状记忆合金(SMA)致动器的运动的系统。该系统使用相对不复杂并且相对低成本的部件来调控速度。该系统是被动的，使得避免了需要感测反馈的基于位置的控制的成本和复杂度。此外，该系统可被构造为在施加的电荷和载荷的一定范围内调控SMA致动器的速度。
[0006]在一个实施例中，用于控制SMA致动器的运动的系统包括阻尼器，该阻尼器可操作地连接至SMA致动器并且具有可移动部分，该可移动部分构造为当SMA致动器在电致动期间收缩时与SMA致动器一起移动。电子开关可操作地连接至SMA致动器并连接到阻尼器。该电子开关，也被称为阻尼器控制的开关(DCS)，具有打开位置和闭合位置，在打开位置防止了电功率流通过电子开关到SMA致动器，在闭合位置，允许电功率流通过电子开关到SMA致动器。偏置元件将偏置力施加到阻尼器，该偏置力驱使该电子开关到闭合位置。阻尼器构造为:仅当可移动部分的速度等于或超过预定阈值速度时，该阻尼器克服偏置元件的偏置力以将开关移动至打开位置，并且当可移动部分的速度落至预定阈值速度以下时，该阻尼器由于偏置元件的偏置力而返回至闭合位置。
[0007]该系统可包括调整特征，该调整特征可操作地连接到偏置元件并且可调整以改变偏置元件上的预载荷。通过改变偏置元件上的预载荷，开关将打开的预定阈值速度和偏置力的大小被修改。
[0008]该系统可用在通过SMA致动器而可移动的部件的移动速度的调控是有利的多种应用中。例如，该系统可被用于车辆中以控制部件的致动。在一个实施例中，该系统被用于车辆中以控制可展开的抓紧把手。该系统也可被用于非汽车的应用中。此外，给定的系统可在一定范围的电压和一定范围的载荷下调控运动，使得其更适合用于更广泛范围的不同应用而无需修改。
[0009]一种用于控制形状记忆合金致动器的系统，该系统包括:
[0010]阻尼器，其可操作地可连接至形状记忆合金致动器，并具有可移动部分，所述可移动部分构造为当所述形状记忆合金致动器在电激活期间收缩时与形状记忆合金致动器一起移动；
[0011]电子开关，其可操作地可连接至形状记忆合金致动器，并连接至所述阻尼器，其中所述电子开关具有打开位置和闭合位置，在所述打开位置阻止电功率流通过所述电子开关到所述形状记忆合金致动器，在闭合位置，允许电功率流通过所述电子开关到所述形状记忆合金致动器；
[0012]偏置元件，其将偏置力施加到所述阻尼器，该偏置力驱使所述电子开关到所述闭合位置；以及
[0013]其中所述阻尼器构造为:仅当所述可移动部分的速度等于或超过预定阈值速度时，所述阻尼器克服所述偏置元件的偏置力以将所述开关移动至所述打开位置，并且当所述可移动部分的速度落至预定阈值速度以下时，所述阻尼器由于所述偏置元件的偏置力而返回至所述闭合位置。
[0014]该系统进一步包括:
[0015]调整特征部，其可操作地连接至所述偏置元件，并且可调整以改变所述偏置元件上的预载荷，并且从而改变偏置力的大小和所述预定阈值速度。
[0016]该系统进一步包括:
[0017]重置弹簧，其可操作地连接至所述阻尼器的可移动部分，并提供了驱使所述形状记忆合金致动器在致动之后返回至起始位置的重置力。
[0018]该系统进一步包括:
[0019]轴，其可操作地连接至所述形状记忆合金致动器，以当所述形状记忆合金致动器在电激活期间收缩时旋转；
[0020]其中:
[0021]所述阻尼器的可移动部分是紧固至所述轴的阻尼器转子；
[0022]所述阻尼器进一步包括阻尼器外壳；
[0023]所述开关包括安装在所述阻尼器外壳上的第一触头和相对于所述阻尼器外壳固定的第二触头；以及
[0024]仅当所述阻尼器转子的速度超过所述预定阈值速度时，所述阻尼器外壳移动以打开所述开关。
[0025]该系统中所述偏置元件是压缩弹簧，该压缩弹簧定位为施加偏置力至所述阻尼器外壳。
[0026]该系统进一步包括:
[0027]调整特征部，其连接至所述压缩弹簧并且可调整以移动所述压缩弹簧，从而改变所述压缩弹簧作用在所述阻尼器外壳上的偏置力的幅度。
[0028]该系统中所述偏置元件是扭力弹簧，该扭力弹簧定位在所述阻尼器外壳和所述阻尼器转子之间，并将所述阻尼器外壳相对于所述阻尼器转子偏置。
[0029]该系统中所述阻尼器的可移动部分是轴，该轴可操作地可连接至形状记忆合金致动器，以当所述形状记忆合金在电激活期间收缩时沿着所述轴的长度平移；
[0030]其中:
[0031]所述阻尼器进一步包括环绕所述轴的环和壳体，所述壳体环绕所述环，并且所述轴通过所述壳体延伸。
[0032]所述开关包括安装在所述环上或由所述环形成的第一触头和固定至所述环的第二触头；以及
[0033]仅当所述轴的速度超过所述预定阈值速度时，所述环将所述第一触头移动远离所述第二触头，以打开所述开关。
[0034]该系统中所述阻尼器在所述形状记忆合金的激活期间重复地打开和关闭所述开关，以从而限制所述致动器的速度。
[0035]该系统中所述阻尼器构造为在施加到所述形状记忆合金致动器的一定范围的载荷和一定范围的电压内限制所述可移动部分的速度。
[0036]该系统中所述形状记忆合金致动器包括形状记忆合金电线。
[0037]该系统进一步包括:
[0038]电源，其仅当所述开关闭合时可操作地连接至所述形状记忆合金致动器。
[0039]一种车辆，包括
[0040]车辆部件；
[0041]形状记忆合金致动器，其构造为当被电激活时收缩；其中所述形状记忆合金致动器可操作地连接至所述车辆部件，使得所述车辆部件与所述形状记忆合金致动器一起移动；
[0042]电源；
[0043]阻尼器，其可操作地连接至形状记忆合金致动器，并具有可移动部分，所述可移动部分构造为当所述形状记忆合金致动器在电激活期间收缩时与形状记忆合金致动器一起移动；
[0044]电子开关，其可操作地可连接至形状记忆合金致动器并连接至所述阻尼器；其中所述电子开关具有打开位置和闭合位置，在所述打开位置阻止电功率流从所述电源通过所述电子开关到所述形状记忆合金致动器，在闭合位置，允许电功率流从所述电源通过所述电子开关到所述形状记忆合金致动器；
[0045]偏置元件，其将偏置力施加到所述阻尼器，该偏置力驱使所述电子开关到所述闭合位置；以及
[0046]其中所述阻尼器构造为:仅当所述可移动部分的速度等于或超过预定阈值速度时，所述阻尼器克服所述偏置元件的偏置力以将所述开关移动至所述打开位置，并且当所述可移动部分的速度落至预定阈值速度以下时，所述阻尼器由于所述偏置元件的偏置力而返回至所述闭合位置，所述阻尼器从而调整所述形状记忆合金致动器的收缩速度。
[0047]该车辆进一步包括:
[0048]调整特征，其可操作地连接至所述偏置元件，并且可调整以改变所述偏置元件上的预载荷，并且从而改变偏置力的大小和所述预定阈值速度。
[0049]该车辆进一步包括:
[0050]轴，其可操作地连接至所述形状记忆合金致动器，以当所述形状记忆合金致动器在电激活期间收缩时旋转；
[0051]其中:
[0052]所述阻尼器的可移动部分是紧固至所述轴的阻尼器转子；
[0053]所述阻尼器进一步包括阻尼器外壳；
[0054]所述开关包括安装在所述阻尼器外壳上的第一触头和相对于所述阻尼器外壳固定的第二触头；以及
[0055]仅当所述阻尼器转子的速度等于或超过所述预定阈值速度时，所述阻尼器外壳与所述阻尼器转子一起移动以打开所述开关。
[0056]该车辆中所述阻尼器的可移动部分是轴，该轴可操作地可连接至形状记忆合金致动器，以当所述形状记忆合金致动器在电激活期间收缩时沿着所述轴的长度平移；
[0057]其中:
[0058]所述阻尼器进一步包括环绕所述轴的环和壳体，所述壳体环绕所述环，并且所述轴通过所述壳体延伸；
[0059]所述开关包括安装在所述环上或由所述环形成的第一触头和相对于所述环固定的第二触头；以及
[0060]仅当所述轴的速度超过所述预定阈值速度时，所述环将所述第一触头移动远离所述第二触头，以打开所述开关。
[0061]该车辆中所述阻尼器构造为在施加到所述形状记忆合金致动器的一定范围的载荷和电压内限制所述可移动部分的速度。
[0062]该车辆中所述形状记忆合金致动器包括形状记忆合金电线。
[0063]该车辆中所述车辆部件是可展开的抓紧把手。
[0064]当考虑结合附图时，本公开的上述的特征和优势以及其他的特征和优势可从以下用于实施本公开的最优模式的详细描述显而易见。
【附图说明】
[0065]图1是具有电可激活的形状记忆合金致动器和阻尼器控制的开关的旋转实施例的系统的示意性透视图图示，其中该致动器具有相关联的重置弹簧。
[0066]图2是图1的系统的一部分的端部视图的示意性图示，其中开关处于闭合位置。
[0067]图3是图1的系统的一部分的端部视图的示意性图示