[发明专利]具有乖巧肌肉线的电驱动器

说明书

本申请请求对2003年9月9日提交申请的美国临时专利申请No.60/501,279亨有优先权。

本发明总的涉及驱动器，尤其涉及用于操作一机械装置的电驱动器。

机械装置，例如用于可以被开闩、开锁和锁紧的车门、车后门等的动力操作的汽车关闭锁闩是已知的。这些机械装置关闭锁闩通常包括一个由一电动机或电磁线圈组成的“动力单元”，后者操作多个机械部件，包括各种齿轮、弹簧、滑动件和杆，它们转而操作该关闭锁闩的开闩杆或锁紧杆。这些依赖电动机或电磁线圈的动力单元有以下一个或多个缺点。该动力单元复杂而费钱，和/或环境状况敏感，和/或噪声大，和/或易磨损，和/或需要相当大的空间。

本发明提供一种电驱动器形式的“动力单元”，其特征为直接向一乖巧的肌肉线施加电力。该电驱动器克服上述先有技术的一个或多个缺点，特别是通过减少该动力单元所需的机械部件数目而减少复杂性和费用。

直接向乖巧的肌肉线施加电力产生一个用于电驱动的输出运动而不需要电动机或电磁线圈。该乖巧的肌肉线附接在一可动部件如滑动件或杆上而产生输出运动。该乖巧的肌肉线最好固定在每个端部上并环绕一反作用部件，后者附接在该可动部件上，或者作为一独立部件，或者作为一整体部件，而使被施加而移动该电驱动器的可动部件的力加倍。通过改变线的直径和/或长度，可以将该电驱动器的力和/或冲程设计成能容易地满足各种要求。

在附图中，图1是用于说明一乖巧肌肉线的特性的示意图；图2是一个乖巧肌肉线例子的应力-应变曲线；图3是本发明的以乖巧肌肉线为特征的电驱动器的示意图；图4是本发明的另一种以乖巧肌肉线为特征的电驱动器的示意图；图5是图4一部分的放大图；图6是本发明的又一种以乖巧肌肉线为特征的电驱动器；图7是沿箭头方向观看的基本上沿图6的线A-A截取的截面；而图8是本发明的又一种以乖巧肌肉线为特征的电驱动器。

现在参照图1的示意图，图示一种用乖巧的强力材料制成的螺圈线10。乖巧强力材料也称为记忆材料，其特征是随加热而改变形状，并在冷却时恢复其原来形状。

本发明的一种合适的强力材料或记忆材料是镍-钛(NiTi)合金，该合金受热时膨胀而受冷时收缩。图1中示出一根用镍-钛合金制成的线，该线起作用成为支承重量12的(实心圆截面的)螺圈线10。该金属合金线10的电阻很高，因此该线通过在线上直接外加电流而受热。该金属合金线在其马氏体和奥氏体(相位)变换之间膨胀和收缩，这种变换是通过当其处在重量W的固定负荷下加热线10而获得的。当加热金属合金线10时，线10收缩而如左边三个图和图1的向上倾斜的加热箭头14所示地升高重量12。然后当线10冷下来时，线10膨胀而如右边三个图和向下倾斜的冷却箭头16所示地回到其原来形状。

图2例示超弹性的镍钛(NiTi)合金的典型的加载和卸载行为也即加热和冷却行为。当对该材料加载时，变形性应变的百分率开始是低的，也即在约1％以下。然后应变百分率非常高，提高到约6.5％，应力的增大非常小。然后变形性应变的百分率再一次降低。这一行为示于图2的上边曲线20中。下边曲线22表示当除去负荷时该合金的行为，应力返回到零。

现在参照图3，例示本发明的电驱动器30的示意图。驱动器30被设计成操作一个机械装置如关闭锁闩(未示出)，该装置通常包括一根开闩杆和一根锁紧/开锁杆。

该关闭锁闩的开闩杆通常对抗一复位弹簧的作用而从一销住位置移动到一开闩位置，也即从一叉栓脱开一制动销而释放该叉栓以便移动到一开闩位置。然后该开闩杆由开闩位置中的叉栓保持在开闩位置中。当关闭与关闭锁闩有关的关闭而将该叉栓移到销住位置时该复位弹簧将开闩杆移回到销住位置。

驱动器30包括用于操作有其自身的复位弹簧的关闭锁闩或类似机械装置的典型的开闩杆的单向型部件32。基本上单向型部件32包括一根在枢轴销36上枢轴式转动的杆34和一根受热收缩而遇冷膨胀的乖巧的肌肉线38。线38附接在杆34上而枢轴式转动该杆34，施加在杆34上的力取决于线38的直径。如上所述，线38的两端最好固定在隔开的电接线柱40和42上，并环线在一反作用部件或驱动销44上，驱动销44附接在枢轴销36上方的杆34上，从使而施加在杆34上的力增加一倍。驱动销44可以附接在作为独立部件或整本部件的杆34上。