[发明专利]采用形状记忆合金的阀及带有这种阀的防抱死制动系统

说明书

本发明涉及一种采用形状记忆合金的阀和带有这种阀的防抱死制动系统，特别是涉及一种采用电子控制的形状记忆合金的阀以及带有这种阀的防抱死制动系统。

形状记忆合金是指当低于临界温度时能保持由外力引起的变形形状的合金，而该合金的形状记忆效应在被加热至临界温度以上后通过一形状恢复力而得以激发，以恢复到所记忆的原始形状。诸如钛镍合金和铝合金之类的形状记忆合金被制造成高温时具有一预定的形状。这种形状记忆合金用于各种类型的阀，并且与阀机械地或电性地配合，以将阀的元件向一预定方向移动，以而打开/关闭阀的阀口。

有几种给形状记忆合金加热的方法：其一是使流体绕形状记忆合金流动，改变流体的温度；另一方法是使电流在形状记忆合金内流过，通过形状记忆合金的电阻产生热。

图1示出了阀10的一实施例，它通过改变绕形状记忆合金流过的流体的温度而使形状记忆合金加热。

在图1中，弹簧12为螺旋弹簧形状，它是使用形状记忆合金制造的。流体绕弹簧12流动。一旦流体的温度上升到形状记忆合金启动其形状记忆效应的临界温度时，通过形状恢复力压缩弹簧12，以打开阀10。另一方面，当流体的温度下降时，通过一偏压弹簧14而释放弹簧12，以关闭阀10。

然而，采用上述形状记忆合金弹簧12的传统的阀10具有这样的缺点：即难以精确地控制阀10打开的程度，以及弹簧12相对于流体温度的响应速度慢。另外，由于形状记忆合金必须形成螺旋状，因此还包含着苛求的制造工艺。

美国专利5,211,371(授权给Coffee)中公开了用于改进上述问题的一种阀。Coffee的阀中所采用的形状记忆合金是由电路进行电子控制的金属丝形。电路为一闭合的电路，包括若干晶体管和若干电容，从而通过对电容的充电/放电以及对晶体管的开关之操作，可周期性地激发形状记忆合金。

但是，在Coffee的阀中，为保持一预定的压力，阀必须连续处于开启状态。此外，为保持阀的开启状态，必须向形状记忆合金连续通电。在这种情况下，由于连续供电，故不仅大大消耗了能量，而且难以通过供应电流来控制阀的开启/关闭操作，反而容易失去形状记忆特性。

美国专利5,092,901(授权与Hunter等)描述的形状记忆合金丝具有很短的总的收缩与恢复时间，适于用作电磁致动器。然而，Hunter等却并没有专门公开采用这种形状记忆合金丝的阀。

另外，众所周知，防抱死制动系统(ABS)是指可以防止由制动器的操作而抱死的车轮沿路面滑动的制动系统，并且用于改善操纵性能。尤其是，在紧急制动、弯路上制动、雨天湿路面和冰面上制动等时，防抱死制动系统可提供有效的制动力和操纵性能。

在如上所述的传统的防抱死系统中，各个车轮的压力调节阀是由两个孔板形阀构成，即一个压力保持阀和一个排出阀。压力保持阀和排出阀是由两个电磁阀控制。在正常的制动操作中，操作流体经压力调节阀流入一制动缸以实现制动操作。同时，如果有一个车轮突然被抱死，则防抱死制动系统的电子控制装置(ECU)操作两个电磁阀以控制制动缸内的压力，并且以很高的速度反复抱死和松开车轮，从而防止车轮滑动同时增强了操纵性能。

然而，用于防抱死制动系统的电磁阀结构复杂，需要进行高成本的设计与制造工作。采用形状记忆合金的形状恢复力的前述阀是利用流体温度的变化，该形状记忆合金相对于流体温度具有较慢的响应速度，不能用于防抱死制动系统，因为防抱死制动系统需要快速操作。此外，上述Coffee的阀难以控制阀的开启/关闭操作，故不适于防抱死制动系统。还有，尽管Hunter等的形状记忆合金具有短的收缩和恢复时间，可用于防抱死制动系统中，但上述连续供电必然会造成严重的能量消耗和可能失去形状记忆特性之危险。

据此，本发明的第一个目的是提供一种利用形状记忆合金的阀，该形状记忆合金可快速操作，在打开/关闭操作状况时，可方便和精确地控制并且结构简单，便于设计与制造。

本发明的第二个目的是提供一种防抱死制动系统，它带有形状记忆合金的阀，其中形状记忆合金可快速和精确地操作并且结构简单。