具有双稳态从动元件的形状记忆致动器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及形状记忆致动器，即如下致动器:其中致动构件包括由形状记忆合金(在下文中表示为“SMA”)制成的元件(例如线元件)，特别涉及一种如下致动器，其中从动元件是双稳态的，即从动元件可以由驱动元件在两个稳态位置之间移动。虽然在下文中具体参照的是使用线作为致动构件，但是应当指出的是，所描述的内容同样适用于一个尺寸比通常很小的其他两个尺寸大很多的其它类似形状，例如条带等。
【背景技术】
[0002]众所周知的是，形状记忆现象在于以下事实:由展现出所述现象的合金制成的机械件能够在温度改变时、在非常短的时间内在两种形状之间转变而没有中间平衡位置，所述两种形状是在制造时预设的。可以发生所述现象的第一模式被称为“单程”，在“单程”中所述机械件在温度改变时能够沿单个方向改变形状，例如从形状A变化到形状B，而从形状B到形状A的反向转变则需要施加机械力。
[0003]相比之下，在所谓“双程”模式中，两种转变可以通过温度改变来引起，本发明的应用正是这种情况。其发生是由于所述机械件的微晶结构从在较低温下稳定的称为马氏体(M)的类型变化为在较高温下稳定的称为奥氏体(A)的类型的转换、以及所述机械件的微晶结构从在较高温下稳定的称为奥氏体(A)的类型变化为在较低温下稳定的称为马氏体(M)的类型的转换(Μ/A和A/Μ转变)。
[0004]必须对SMA线进行训练，使得其能够展现其形状记忆元件的特征，并且SMA线的训练过程通常允许在所述线被加热时以高度可重复的方式引入马氏体/奥氏体(Μ/A)相转变并且在所述线被冷却时引入奥氏体/马氏体(A/Μ)相转变。在Μ/A转变中，所述线经受3-5%的缩短，所述缩短在所述线冷却下来时恢复并且通过A/Μ转变恢复至其初始长度。SMA线的在加热时收缩且然后在冷却时再伸展的这种特性已经被开发了很久以获得非常简单、紧凑、可靠、安静且便宜的致动器。
[0005]特别地，这种类型的致动器在一些自动防眩光后视镜中使用以执行所述后视镜的从高反射的第一位置至低反射的第二位置的移动从而实现防炫目功能以及执行所述后视镜的从低反射的第二位置至高反射的第一位置的移动。反射能力的改变是由于后视镜具有带有低反射前表面和高反射后表面的楔形横截面的事实，从而当后视镜被移动为使得其高反射后表面被倾斜成与驾驶员的视野不一致时，所产生的视野实际上是低反射前表面反射出的。
[0006]后视镜反射表面在所述两个位置之间的所述移动可以由以下事实而引起:后视镜被如下镜保持件承载，所述镜保持件通过水平枢转销枢转至支承体(应指出的是，后视镜可以安装在镜保持件上或与镜保持件制成一体，即这两个元件可以制成一件)。在实践中，在自动防眩光镜中，致动器由光检测装置控制，所述光检测装置在检测到眩光状态时自动改变镜的位置。以此方式，驾驶员被免于通过在手动防眩光镜中从镜的底部延伸出的相关的调整片对其手动改变的麻烦，所述调整片作用为镜保持件的双稳态移动系统的驱动元件，该驱动元件使所述镜保持件相对于支承体转动。
[0007]在JP62006847A中描述了这样的自动镜的第一示例，JP62006847A公开了使用一对相对的盘绕的SMA线以使滑块(驱动元件)在两个位置之间水平地移位，该滑块(驱动元件)位于支承体和镜保持件(从动元件)之间并且与镜保持件的背侧接触。滑块与镜保持件的永久接触由压缩(即推力)弹簧来确保，所述压缩弹簧相对于镜保持件的转动轴线在与滑块相对的位置处也布置在支承体和镜保持件之间。由于在镜保持件的背侧上沿滑块行进的路径形成有水平斜面，因而滑块在其防眩光行程期间将攀爬所述斜面，从而进一步压缩弹簧并且使镜转动(当滑块在其返回行程期间从斜面下来时，很明显将产生反向转动)。
[0008]这种类型的形状记忆致动器具有源于如下事实的多个缺点:即需要必须能够被经常交替加热的两根SMA线，这是因为在每个位置处两根SMA线中的一根缩短而另一根伸展。此外，滑块必须克服较大的摩擦力而沿镜保持件的背侧滑动，所述较大的摩擦力是由弹簧施加的压力引起的，这意味着由两根SMA线构成的致动构件的足够的强度。最后，镜保持件总是保持围绕其转动轴线转动的自由度，这是因为不存在刚性双方向约束件来防止这些转动，如手动双稳态镜中一样，而仅仅有由滑块和弹簧组成的两个单方向约束件，且弹簧是弹性约束件。因此，镜的反射表面可能会(特别是在共振的情况下)受到振动，这对于驾驶员的视觉造成负面影响。
[0009]在EP1013503A1中发现了具有形状记忆致动器的自动防眩光镜的第二示例，EP1013503A1公开了一种镜保持件(从动元件)，所述镜保持件与推动件(驱动元件)永久接触，所述推动件沿垂直于支承体的方向可滑动地安装在支承体内，并且具有从所述支承体的背部一一即在与镜保持件的相反侧一一突出的部分。在这种情况下，致动构件由SMA线构成，所述SMA线布置成在推动件的后端面上延伸并且使其端部连接至支承体的背部，使得所述线呈其顶点抵接在推动件上的V形构形，由此所述线的收缩引起推动件向前滑动，从而将镜保持件移动至其防眩光位置。
[0010]在这种布置中，推动件与镜保持件的永久接触由铰接的双方向约束件来确保，而回复弹簧仍然固定在支承体和镜保持件之间。但是，使用了拉紧(即拉伸)弹簧，这是因为拉紧(即拉伸)弹簧相对于镜保持件的转动轴线定位在推动件的相同侧，然而也可以容易地设想与在JP62006847A中的构型相同的构型。在这种情况下，弹簧仅用于保证在冷却时镜保持件返回至正常操作位置且在致动器停用时SMA线的再伸展。
[0011]这种类型的形状记忆致动器提供了相较于JP62006847A中描述的类型的形状记忆致动器的一些改进:其中，它仅需要单个SMA线，该SMA线仅在镜处于防眩光位置的情况下才被加热。此外，推动件相对于支承体以及铰接于推动件的镜保持件的垂直滑动运动允许要求较低强度致动构件的更平滑的操作。但是，这种已知的致动器也仍然有一些缺点，如深度较大，这是因为推动件的垂直构型以及SMA线在支承体的背侧上的布置、以及对振动的敏感性，这是由于SMA线即使在收缩时也总是保持一些弹性，并且因此不能确保推动件的非常稳定的位置以及因此连接至推动件的镜保持件的非常稳定的位置。
[0012]上述已知的致动器也享有被意于仅在光检测器的控制下操作的特征，从而在驾驶员出于任何原因而需要手动操作镜的情况下，不能够进行镜的手动操作，除非设置了用于手动操控光检测器的单独的按钮，这增加了致动器的复杂性和成本。
【发明内容】
[0013]因此，本发明的目的是提供一种克服上述缺点的形状记忆致动器。该目的是通过如下一种形状记忆致动器来实现的，在所述形状记忆致动器中，由SMA线作用的驱动元件在基本平行于支承体的平面中可动且通过双稳态移动系统连接至从动元件，所有这些元件被布置在支承体的相同侧。在从属权利要求中公开了其他有利特征。
[0014]根据本发明的致动器的主要优点源于如下事实:从动元件总是在两个稳定位置之间移动，如同在手动致动器中一样，从而防止任何振动和共振的较大的问题。这也导致SMA线仅在其缩短行程期间被激活，这是因为SMA线在双稳态移动系统切换且从动元件的两个稳定位置都被保持时去激活，而无需借助于致动构件。
[0015]该致动器的第二个显著优点是其在深度上的紧凑性，这是因为其部件被围在支承体和镜之间。
[0016]该致动器的另一优点在于:它可以很容易地还被构造成由驾驶员手动致动，驾驶员能够直接作用在双稳态移动系统上，因此不再需要对光检测器操控的进一步的控制，从而使得手动/自动致动器更加便宜且更加可靠。
【附图说明】
[0017]根据以下参照附图的本发明的两个实施方式的详细描述，根据本发明的形状记忆致动器的这些优点和特性以及其他优点和特性对于本领域普通技术人员来说将是明显的，其中:
[0018]图1是致动器的前视立体图，其中出于清晰起见省略了 SM线；
[0019]图2是图1的致动器的沿大致中央平面截取的竖向剖视图；
[0020]图3是详细示出双稳态移动系统的示意图；
[0021]图4a-图4d是示出致动器的操作的示意图；
[0022]图5是致动器的第二实施方式的前视图；以及
[0023]图6是图5的致动器的侧视图。
【具体实施方式】
[0024]参照图1和图2，可以看出，根据本发明的致动器包括支承体I，该支承体I通过合适的座和联接件来承载所有其他部件，这些部件根据为了致动器的预期目的而采用的具体的技术方案而不同。在下文中详细示出的特别实施方式中，支承体I设置有底部座3，该底部座3接纳镜保持件7的水平枢转销5，所述镜保持件7还设置有上水平运动销9。每个上水平运动销9的外端通过拉伸弹簧11连接至支承体I的顶部，而每个上水平运动销9的内端与形成在中央竖向的推动件15中的成型凹槽13相接合，所述中央竖向的推动件15在相应的筒形引导件17中滑动。
[0025]当在固定点19之间延伸的SMA线(未示出)激活时，推动件15向上滑动，其中SMA线在固定点处被也提供电力供应的锁定构件21固定，并且在推动件15的底面中形成的切口 23中通过以便获得类似于EP1013503A中的但在竖向面中(也参见图5)的V形构型。当SMA线去激活时，推动件15在安装于支承体I的粧27上的竖向扭力弹簧25的作用下向下滑动，并且所述竖向扭力弹簧的自由端与形成在推动件15中的合适的座(未示出)相接合。推动件15的竖向往复运动的范围由凹槽13限定，下文中将进行更好地描述。
[0026]尽管在此布置中，SMA线是致动构件，推动件15是驱动元件，运动销9和凹槽13构成双稳态移动系统，并且镜保持件7是从动元件，但如上文已经提到的，如果从动元件与枢转销5和运动销9 一体地制成，则从动元件可以是镜本身(在这些图中未示出)。
[0027]根据上文描述，并且还参照图3和图4a_图4d，根据本发明的双稳态形状记忆致动器的简单且有效的操作是很容易理解的。
[0028]图4a中示出的正常操作位置被认为是起始点和参照点，其是由位置传感器限定的，该位置传感器是由安装在支承体I上的固定部29和安装在推动件15上的活动部31构成的。该位置传感器可以是适于所述目的的任意已知类型的传感器，例如霍尔传感器29和磁体31或者电位计29和电位计指示器31。在该正常操作位置，安装在镜保持件7上的镜33具有与驾驶员的视野相一致的高反射表面，而低反射表面并不一致。
[0029]当光检测装置(未示出)检测到眩光状态时，通过借助于