CN100473852C - 螺栓组件、用于释放的方法和设备及计算机系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及螺栓组件、用于释放的方法和设备及计算机系统。快速释放的螺栓组件(10)包括杆(12)和横截面大于杆(12)的横截面的头部(14)。杆(12)的螺纹适于通过旋转的方式与螺母中的互补螺纹接合。脱离装置适用于分离头部(14)或螺母而不用旋转螺母或杆(12)。脱离装置包括例如形状记忆合金或环氧树脂的材料，用于当激活时改变形状以易于接合。接合可以通过直接电源或远程方式、通过射频、磁、超声波或红外信号来进行。螺栓(10)可用于固定安全带。还公开了用于目标标识的计算机系统和方法，包括查询有关目标的状态，并具有命令目标改变状态的装置。

Description

螺栓组件、用于释放的方法和设备及计算机系统

技术领域

本发明涉及新的改进的螺栓组件，用于释放该螺栓组件的方法和设备，以及关于前述等使用的计算机系统。

背景技术

传统螺栓具有在一端带有帽的金属杆或栓和在另一端用来抓住螺母的螺纹。使用螺栓来连接一个元件到两个或更多的其它元件。这些元件的一个或多个通常安装在螺母和帽之间的螺栓上。

这种现有技术的螺栓通常是通过夹紧螺栓的帽并旋转螺母来拧紧的，反之亦然。相反，为了释放螺栓，需要分别夹紧螺母或帽并旋转帽或螺母。该释放过程可能很慢，尤其是在很难接近螺母和/或帽的情况下。通常需要用工具来执行夹紧和旋转功能。

在一些情况下，释放螺栓时的延时可能是很不希望的结果。例如，如果使用螺栓在车辆中固定安全带，并且车辆后来产生碰撞，那么快速释放安全带固定片对于援救由于事故受伤而不能释放安全带的人员的生命是很有帮助的。同样的考虑可以应用到安全带释放机构已经被破坏并且不能以正常方式释放时的情况。

快速释放螺栓可能对于能够释放发生事故时的车门也是有用的。

发明内容

因此，至少在一些实施例中，本发明的目的是提供一种能够快速释放，尤其是远程地快速释放的螺栓。

虽然本发明的螺栓具有很广的应用范围，并且能够提供快速释放，并且可选地远程快速释放，但是为了方便起见，本发明在下面通常结合其用作安全带固定片来进行描述。对于本领域熟练技术人员来说，很明显，本发明并不限制于该应用。在汽车领域中，本发明的螺栓例如不仅可以用于安全带和门，而且可以用于备胎、行李架等。

一方面，本发明提供一种螺栓组件，包括：

具有螺纹的杆，和

横截面大于杆横截面的头部，

其中所述杆的螺纹适用于与螺母的互补螺纹通过旋转的方式接合，其特征在于所述螺栓组件包括适用于无需旋转螺母或杆就可以脱离头部或螺母的装置，所述脱离装置包括适用于当被激活时，改变形状来便于脱离的材料。

所述螺栓组件可以任何合适的材料，包括塑料，但是优选地主要由金属，尤其是钢来构成。所述杆通常是按照传统螺栓的圆柱形。所述头部类似于传统螺栓；例如，所述头部在横截面上可以是六边形，并设计为在装配期间可以通过合适的工具进行夹住或旋转来接合。该头部可以与杆集成在一起，或可以与杆分离。当头部与杆分离时，该杆可以包括插口或可以是适合于通过合适的工具在装配期间进行夹住或旋转来接合的形状。

在一些实施例中，所述头部包括脱离装置。在这些实施例中，头部被设计为与杆脱离。在其它实施例中，该脱离装置可以包括在螺母中。在另外的实施例中，该脱离装置可以包括在杆的螺纹中。

所述脱离装置优选地包括响应于合适的能量输入以便获得所需释放的材料。作为例子，所述脱离装置可以包括形状记忆合金，当其被加热到变形温度时，从与合适的凸缘、凹槽等的接合中收缩。作为另一个例子，所述脱离装置可以由例如粘合剂的材料构成，或包括这种材料，这种材料可以在合适的温度融化。以此方式，螺栓的头部可以从杆脱离，或者螺母的相关部分可以脱离，或者在杆上的螺纹可以从螺母的螺纹上脱离。在任何一种情况中，脱离允许圈套在头部和螺母之间的元件从杆释放，这是因为头部已经脱离，或是因为螺母已经脱离，或者因为螺纹已经从与螺母的接合中收缩。

很明显，可以使用任何合适的材料来帮助脱离。下面结合附图描述的例子显示了使用形状记忆合金材料或可热激活的环氧树脂(作为“智能粘合剂”的例子)。应该预料到其它类型的合适材料可以包括光聚合体、磁流变材料、“智能”凝胶体以及增大材料。其它的选择对于本领域熟练技术人员是很明显的。

激活脱离操作的能量可以通过各种装置来提供。下面所讨论或提及的是硬布线(图1、2和4)。作为替代，可以是远程激活。这可以通过例如使用磁或超声波能量或通过触发发热或燃烧反应来实施。

参考国际专利申请No.PCT/AU99/00185，其内容在此包含作为参考。

与本发明相关的设备，还可以包括在国际专利申请No.PCT/AU01/00812中公开的特征，其内容包含作为参考。优选的数据通信方法是超高频、射频和红外能量。

在不需要远程激活或通信的情况下，可以通过铜线或光纤缆线来传送数据。

在本发明的一些实施例中使用的形状记忆材料是已知的。存在多种这样的材料。目前，最有名的是主要或由钛和镍构成的形状记忆合金类型，但是它们还可以包括其它材料，例如铝、锌和铜。这种形状记忆合金能够在低于预定变形温度下采用一种形状，而一旦其温度超过变形温度就改变成不同的形状。在许多情况下，当形状记忆合金冷却低于变形温度时，它能够再次采用第一形状。

虽然本发明包含使用上面所参考的形状记忆合金，但是本发明并不限制于这种材料。应当预料到，还存在其它现在或者将来实现的可以替代形状记忆合金的合适材料。

如上面所指示的那样，无需使用传统工具来旋转螺栓的头部或螺母就能够进行脱离。因此，与现有技术的情况相比，可以很快脱离，在现有技术中，只有在杆或螺母被充分旋转来脱离各自的螺纹之后才可以将螺母从杆上脱离。

另一方面，本发明提供了一种释放与螺母结合的本发明的螺栓组件的方法，该方法包括激活材料来充分改变形状以能够脱离头部或螺母而无需旋转螺母或杆的步骤。

优选地，本发明的方法是通过使用特殊的工具远程执行的。

因此，在第三方面，本发明提供了一种释放与螺母接合的本发明的螺栓组件的设备，该设备包括用来传送用于激活材料来充分改变形状以能够脱离头部或螺母而无需旋转螺母或杆的无线命令的装置。所述无线命令可以通过任何合适的传送装置来提供，但是优选地从下面的选项中选择：磁、电磁、超声波、红外线、微波或射频能量。

虽然优选地采用远程方式来释放螺栓组件，但是应该明白，该螺栓组件可以是硬线连接的。尤其是，在该螺栓组件用于汽车的情况下，并且无论目的是否是在出现事故的情况下使用远程释放来脱离螺栓组件，该螺栓组件通常都可以硬线连接到汽车系统中，尤其是连接到车载计算机系统(存在时)。以此方式，车辆可以在每次发动机启动时检查螺栓组件的状态，并可以报告故障，就和目前许多车辆检查启动时的刹车、灯和气囊的有效性的方式一样。硬线连接还能够使本发明的螺栓组件使用车辆的普通电源，例如车辆电池。

无论本发明的螺栓组件是否是硬线连接，当用于汽车环境时，优选地，该螺栓组件可以包括其自身的电源。在发生车辆碰撞的情况下，当电源被破坏或切断时，如果需要，螺栓组件的本地电源可以确保可以进行远程脱离。本地电源可以通过小型电池、化学方法、电容器、压缩气体、时钟机构系统或任何其它合适的方式来提供。

更优选地是，本发明的螺栓组件能够在装配期间通过常规、传统工具进行操作。在一些实施例中，本发明的螺栓组件能够重复组装和拆卸，包括通过快速释放。在其它实施例中，本发明的螺栓组件可以用传统的方式进行任意次数的组装和拆卸(即，通过旋转螺母或杆)，当只能快速释放一次(即，通过脱离头部或螺母而不是旋转螺母或杆)。

当设计被远程激活时，希望本发明的螺栓组件能够仅仅由授权的人员经过来自本发明手持版本的设备的加密消息进行激活。这在本发明的螺栓组件用于车辆中的固定安全带时尤其需要。优选地，本发明的螺栓组件是唯一地可识别的，并且其能够联网到车辆中的其它螺栓组件，或其它“智能”扣紧系统。其目的是确保安全带固定片等不被注意或由于故意损害而被脱离。

类似地，优选地，本发明的设备仅仅可以在生物统计学识别和/或输入代码或密码之后由授权的人员使用。在此方式中，本发明的设备仅仅可以由授权人员通过来自手持设备的加密消息来使用。生物统计学识别可以识别用户的任何方便部分，例如，手、手指、视网膜等。

下面结合附图描述本发明螺栓组件的特殊例子。

在典型例子中，本发明的螺栓组件以传统方式初始组装，并能够适用于传统制造过程。例如，在用作安全带固定片的情况下，螺栓组件的杆通过安全带安装盘被安装到车辆底盘上。螺母被拧紧到杆的螺纹上。所述杆被紧固在螺母中，通过夹紧螺母并旋转螺栓组件的头部，反之亦然，或通过使用在杆的末端的插口凹槽。该首先的两个过程是传统上用于螺母和螺栓组件的过程。第三个过程(使用插口凹槽)是本发明的螺栓组件专有的，其可以不具有适合于使用传统工具夹紧或旋转的头部。

在本典型示例中，当希望通过远程装置快速脱离螺栓组件时，可以使用本发明的设备。其具有阅读盘以允许授权用户在盘上按压拇指印并获取生物统计学授权。并且或可选地，用户可以输入密码来获得授权。依据用户的类别，授权可以是在多个级别上的。这两个过程都是已知的。接着，一旦被授权，用户就可以通过按压设备上的一个或多个按钮来使设备与嵌入在螺栓组件内的芯片进行通信。从该芯片可以读取有关包括螺栓组件的唯一标识及其状态的信息。在本发明的设备和螺栓组件之间的通信例如可以通过射频、超声波或任何其它合适的无线技术来进行。

在识别螺栓组件之后，可以使用本发明的设备例如通过使热能提供给在螺栓组件内的材料来触发释放过程以便能够脱离头部或螺母。

在脱离之后，优选地，包括在螺栓组件内的弹簧将螺母或头部推离杆以便释放安全带安装盘(在该情况中)，并可以移除该安全带。当然，可以省略弹簧，尤其是当螺栓组件安装在螺栓的头部被附着到杆上并且螺栓可以容易地从螺母抽出的情况时。

本发明的设备可以设计来激活本发明的多个螺栓组件的脱离，如果需要，按照选择的顺序。

再另一个方面，本发明提供了一种可以与本发明的螺栓组件和设备一起使用并且对其它领域也有用的计算机系统和方法。

在该方面中，本发明提供了一种计算机系统，包括以下的装置：

用于询问有关目标中的标识的装置；

从目标接收标识数据的装置；

用于比较所述标识数据和所存储的数据的数据库；和

用于发射命令给目标来改变目标中的状态的装置。

在目标中的标识目的是用于建立通信和寻址命令，例如能够激活脱离装置的命令。

所述标识可以采用任何合适的形式，但是优选地能够以非易失方式进行存储，以防止破坏和有意或无意的重写或重新编程。还优选地，该标识对于目标来说是唯一的。

作为非限制性的例子，所述标识可以包括序列号、通信地址或临时通信地址，或它们的组合。

当标识是序列号时，其优选地是编程到目标中并因此而在目标的整个寿命中不改变的唯一号码。

当标识是通信地址时，其优选地是可以在安装或当配置目标网络时分配给目标的通信或网络地址。

当标识是临时通信地址时，其为可以在短暂基础上分配给目标的地址。这在例如目标配置在子网络中并且使用在特殊会话期间目标的完整、唯一地址时，将在通信会话期间引起过多的通信业务量和/或需要过高的处理开销的情况下是很值得的。

所述标识可以任何合适的方式并用任何合适的存储设备存储在目标中。优选地，所述存储方法是强健的，并使用已知的技术，例如带有校验和或CRC保护的多冗余存储、在检测错误上的备份恢复等。优选地，存储方法包括防止未授权访问或使用唯一标识进行篡改的措施。

存储设备的例子如下：

硬线连接：其包括开关、跳线、焊点和焊接线。

非易失存储器：其包括PROM(可编程只读存储器)，EPROM(可擦除可编程只读存储器)，EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)，闪存，电池支持的随机访问存储器(RAM)，铁磁RAM和光存储器。唯一识别的存储器可以与微控制器的操作程序代码组合在一起。

半导体：此种形式的存储器可以包括在制造期间编程的唯一序列号，并能够通过微控制器进行读取。

目标的地址或标识可以被加密。存在多种形式适合于本发明的可用加密技术。作为例子，下面是所提及的。

第一个例子是链路加密，其中，在其中可以截取信息的每个通信链路被通过在该链路上的加密信息所保护。信息在通信或控制节点可以显示为未加密或“清楚”，并且还可以通过其它手段来保护，例如在那些点中的物理接入控制，下面进一步进行讨论。

第二个例子是端到端加密，其中信息在其源处被加密，并在目的地进行解密，但是在通信链路的中间点不能“清楚”地呈现出来。

作为第三个例子，可以使用端到端加密以及在各个加密链路上的传输来产生混合系统。

对于物理接入控制，可能希望包含进一步的安全措施来防止未授权接入到目标或目标网络，尤其是在存在需要防止任何未授权方以任何原因来控制目标，改变系统设置或配置或损坏或破坏系统的高层的情况下更是如此。

虽然文件加密是一种防止未授权进入系统的方式，但是还有其它控制接入的方法。下面描述了一些非限制性的例子。

可以通过物理隔离系统或使得它很难定位来防止物理接入到系统及其元件。例如，系统的连线可以伪装在车辆的布线内。作为另一个例子，可以使用扩频无线通信技术来将辐射信号隐藏在无线电噪声中。扩频无线通信链路或例如光纤等其它通信方法的使用可以使得很难截获、修改、破坏或堵塞命令或对系统进行通信。

作为进一步的例子，可以使用安全标识方法。例如，可以使用生物统计学信息技术来识别授权人员和/或系统。可以要求电子安全证书来通过基于计算机的系统进行授权接入。有效的接入可能需要人员或系统通过双向握手和识别确认过程，或例如通过回叫授权电话号码或网络地址来进行确认。

作为另一个例子，对于目标的接入和控制可能需要操作人员或控制系统使用特定接入代码与主控制/数据库进行对话以便允许控制目标。除了这种简单的授权之外，还可以跟踪交易。例如，接入代码或目标操作可以由目标本身或通过中间系统元件记录在时间戳日志中，该日志由主控制/数据库存储。检索这种日志可以允许进行审核跟踪目的分析。

目标的状态例如可以通过目标(如果是扣件)是接合还是脱离，是否已经被破坏(例如，通过篡改或机械压力)等来表示。

在本发明的螺栓组件的环境中，本发明的计算机系统可以阅读螺栓组件内的芯片，该芯片包含有关螺栓组件的唯一标识及其状态的信息。有关标识和状态的两种数据被发送回查询装置，并且在每种情况下，与存储在计算机系统中的数据库进行比较。如果在标识数据库中发现该螺栓的标识，那么计算机系统就可以发射命令给目标(螺栓组件)来改变状态，例如，通过打开可以改变形状记忆合金的状态的热源，如下面结合附图在一些例子中描述的那样。

可选地，本发明的计算机系统还包括：用来查询有关用户标识的装置，用于从用户接收标识的装置，用来比较所述标识数据和所存储的数据的数据库，和用来如果在数据库中没有发现标识数据时去激活进一步使用计算机系统的装置。

作为另一个选择，计算机系统可以包括：用来查询有关目标历史的装置，用来接收历史数据的装置和用来存储历史数据的装置。目标(如果是扣件)的历史可以包括扣件之前是否已经接合或脱离过，和如果是，所发生的次数。该历史数据可以用来确定目标是否需要服务，和如果需要，所需的服务类型。

作为进一步的选择，本发明的计算机系统可以在多个级别上识别用户标识，并可以因此而限制计算机系统的操作。在本发明的螺栓组件的环境中，例如，特定的用户可以被授权来改变螺栓组件的状态来快速释放，但是不能够重新组装。

虽然没有描述，但是对于本领域熟练技术人员来说，很明显，可以选择本发明计算机系统的元件。

在一些实施例中，计算机系统可以将所接收和/或处理的数据传送给第三方，例如，另一个计算机。这可以并行(实时)或在不同的时间发生。所述第三方具有跨过授权而改变状态或任何其它方面的装置。

所述计算机系统可以整体或部分地包含在手持计算机中。如果本发明的设备包括所有或部分本发明计算机系统，那么是方便的。为了简单起见，本发明的设备可以查询有关目标标识的数据，接收标识数据并将该数据发送到远程中心以与在数据库中的存储数据进行比较。接着，所述远程中心可以授权本发明的设备来授权改变目标的状态，例如，通过在本发明的螺栓组件情况下，通过激活脱离装置来实现。

在本发明的第二方面可以回想到，本发明提供了一种释放本发明螺栓组件的方法。其可以看作仅仅是作为本发明所提供的不同原理方法的一个方面。该方法包括步骤：

查询有关目标的标识；

从目标接收标识数据；

比较所述标识数据和在数据库中存储的数据；

查询有关目标的状态；

从目标接收状态数据；

比较所述状态数据和在数据库中存储的数据；和

授权在所述状态中的改变。

可选地，上面所提到的方法还可以包括以下步骤：查询有关用户的标识，从用户接收标识数据，比较所述标识数据和在数据库中存储的数据，并立即授权在上面所述的步骤(查询有关目标的标识等)。

作为另一个选择，所述方法可以包括以下步骤：查询有关目标的历史，从目标接收历史数据，和可能的话，将该历史数据存储在数据库中。作为另一个选择，该方法可以包括传送数据到第三方的步骤。

本发明的工具可以包括能够使本发明的计算机系统和方法工作的装置。

本发明的计算机系统和过程可以用于将服务提供给第三方的情况中。例如，所述服务可以涉及装置的拆卸和只要在拆卸之后才可以定位的部件的替换或修理。在这种服务情况中，本发明允许自动为所进行服务的第三方计费。

这可以通过包括在计算机系统中用于从第三方资金为所提供的服务获得付费的装置来实现。与本发明的计算机系统相关的方法可以包括步骤：请求从第三方资金传送资金，和授权接受资金到指定资金。

应该理解到，使用该程序可以自动计费，并能够在对装置执行完服务之后立即付费。

附图说明

现在，本发明将结合其一些具体例子来进行描述。应该明白，这些例子目的不在于以其任何方面来限制本发明的范围。

对附图进行参考，其中：

图1是本发明螺栓组件的第一实施例在横截面上的部分侧视图，其中螺栓的头部被设计为脱离；

图2是本发明螺栓组件的第二实施例在横截面上的部分侧视图，其是图1的修改；

图3是本发明螺栓组件的第三实施例在横截面上的部分侧视图，其中螺母被设计为脱离；

图4是本发明螺栓组件的第四实施例的侧视图，其中在螺栓体上螺纹被设计为脱离；

图5是本发明螺栓组件的第五实施例在横截面上的部分侧视图，其中头部被设计为脱离；

图6类似于图5是第六实施例在横截面上的部分侧视图，其中头部被设计为脱离；

图7是可以用作本发明设备的工具实施例的部分切开的透视图；

图8显示了作为部分流程的图7的工具的侧视图，还显示了本发明计算机系统的实施例；

图9是显示目标是“智能扣件”的本发明计算机系统实施例的框图；

图10是显示图9的扣件的网络的框图；

图11和12显示了与图9的智能扣件相关的不同加密形式；

图13是显示地址和唯一序列号形式的标识的框图；和

图14显示了本发明各个方面的实施例是如何在汽车中与扣件相关进行工作的。

具体实施方式

首先参考图1，螺栓组件10具有带有适合于接合互补螺纹螺母(没有示出)的外部螺纹(没有示出)的杆12。螺栓10还包括头部14。在该实施例中，头部14没有与杆12集成在一起，而是形成环管型。在杆12中形成了同心凹槽16。头部14包括形状记忆合金环18，其在所示状态下，装入凹槽16内，并将头部14保留在杆12上。

螺栓组件10还包括控制器头部20，其具有电池或电容器22和印刷电路板24。功率和信息通过电缆34传输，电缆与头部14上的功率连接器26进行通信。弹簧28将头部14和控制器头部20偏离杆12。

螺栓组件10还包括六边形驱动插口30和加热元件32。电功率电缆34将螺栓组件10连接到车辆的计算机和功率系统(没有示出)。

当在车辆内需要从例如仪表盘或操作控制激活时，螺栓组件10可以用作快速释放螺栓。螺栓组件10可以用于该环境中来释放例如备用轮胎或行李架。在该环境中，功率电缆34不但可以用来监视螺栓组件10的状态，而且可以用来传送功率和指令到螺栓组件10来进行脱离。在该环境中，可以省略电池或电容器22。

经过电缆34的电源可以用来激活加热元件32，并提供足够的热量给形状记忆合金环18来使它们改变形状，并从杆12中的凹槽16中抽出。在该阶段，头部14可以线性地从杆12抽出，从而释放夹在头部14和通过螺纹(没有示出)拧紧到杆12的远端的螺母(没有示出)之间的任何元件。

螺栓组件10的传统装配是通过使用艾伦内六角扳手或类似的传统工具夹紧螺母(没有示出)内的杆12，通过将艾伦内六角扳手插入驱动插口30内并旋转来实现的。控制器头部20然后被推到头部14的末端，装入凹槽36内。

螺栓组件10显示为具有四个形状记忆合金环。凹槽16的数量和形状记忆合金环18的数量依赖于用作杆和环的材料的强度，凹槽的尺寸和螺栓的所需负载容量。在所示的例子中，凹槽的深度被设计为允许在它们最大可用张力的6％来脱离形状记忆合金环(镍钛)。

头部14以夹紧滑动配合座装配在杆12上，以允许杆12无需可感知的松动就可以旋转。当使用艾伦内六角扳手或类似工具来旋转杆12来将杆12上的螺纹(没有示出)拧紧到螺母内(没有示出)时，可以实现将头部14压在该部分上(例如，安全带安装盘)，如具有普通螺栓头的情况那样。如果杆12被以相反方向旋转，那么头部14就从安全带安装盘“退出”。由于控制器头部20在拧紧或松开过程期间必须被移除，所以形状记忆合金环18被以这样一种方式封装在头部14内以便将负载从环18传送到头部14。

在该实施例中，头部14在横截面上是圆形的，由于在拧紧或松开过程中没有扭矩施加到头部14，所以这通过驱动插口30来进行。

形状记忆合金环18被设计的足够薄以确保快速加热，但足够厚以便给出足够的切变强度。它们在杆12中的凹槽16内分离以防止杆材料的过强压力。

当加热元件32被激活来加热环18，一旦达到变形温度，在环18中的合金的晶体结构从马氏体变形为奥氏体。对于该应用来说，应当可以想象到环18的材料是镍钛材料，H级，具有在95°到115°范围的变形温度。

在该实施例中，加热元件32从形状记忆合金环18传输压缩负载到头部主体14。因此加热元件32在加热和机械特性方面必须由合适的材料构成。如所需的那样，加热元件32可能需要与金属部件电隔离。在此情况下，该设计需要从图1所示的那样进行调整，或可以通过非电阻加热的方式进行加热。例如，可以使用发热化学反应，虽然这根据本发明的方法限制了螺栓组件仅仅能释放一次。

作为一个替换方式，可以通过向环提供电流直接使用环18作为电阻加热器。在此情况下，需要将环18用电绝缘表面涂饰进行涂覆，例如聚四氟乙烯(PTFE)，以便防止短路。

一旦环18已经以合适的方式进行了加热，并且已经膨胀，头部14就由弹簧18从杆12完全或部分地推出。在环18冷却之后，它们被迫通过位于环18周围的环行复位弹簧38返回到马氏体(室温)晶体结构或小直径状态。在该实施例中，环18在没有复位弹簧38提供偏移的情况下将不返回到“小状态”。当环18处于奥氏体晶体结构(热)或大直径状态时，头部14可以放在杆12上。在大直径状态中，环18不接合在凹槽16内。

为了以所需的方式进行工作，需要“训练”用作环18的形状记忆合金材料。可以应用一种单向的记忆来实现所需的8％的张力，其中使用复位弹簧38来恢复冷却时的低温状态。环18的“训练”可以通过将环限制到所需的小直径尺寸，加热环18到400℃到500℃之间，然后通过淬水或空气冷却快速冷却它们来进行。

现在参考图2的实施例，这类似于图1中的实施例。然而，在图2的实施例中，杆12终止于六边形(或其它合适的形状)套管42。其接合在头部14中的插口44内。

虽然在图1的螺栓组件10中，使用了驱动插口30来拧紧或松开杆12，但是，在图2的螺栓组件40中，头部14的外部表面是类似于普通螺栓头部形状的六边形，并可以用来夹紧或松开螺栓。控制器头部20(用来传送功率和数据)在发生所需量的拧紧或松开量之后被放置在头部14上，如在图1中使用螺栓组件10的情况那样。

螺栓组件40可以用在与为螺栓组件10所描述的那些应用相同的应用中。

现在参考图3，显示了其中脱离装置构成螺母的一部分而不是螺栓的头部的螺栓组件50。这种形式的发明在选择大量设计的情况中尤其有用，当需要时，例如，当安装儿童座位护栏时，螺栓被插入螺母内。

在该实施例中，杆52具有两个不同的横截面尺寸。第一部分46具有较大的尺寸，并在处于附着到传统螺栓头部54或与其集成在一起的杆52的该部分上。第二部分48具有较小的尺寸，下面进行解释。

螺母56具有两个主要部分，套管58和套环60。套管58具有大约与杆52的第一部分46相同的横截面尺寸。因此，当套管58被安装在杆52的第二部分48上时，螺栓组件50(最小套环60)可以通过标准尺寸的螺栓孔。可选地，杆52可以具有均匀的尺寸(关于第一部分46)，并且套管58将具有比部分46更大的横截面尺寸。螺栓孔将需要更大。

套管58包括多个凹槽66，其中插入了形状记忆合金环68。复位弹簧38如结合图1所描述的那样。环68防止套环60在套管58上轴向移动。

杆52的第二部分48还具有六边形或其它合适形状的竖柱70来接合套环60。在中心，套管58被螺旋来与在杆52上的第二部分48的互补螺纹匹配(在图中没有显示该螺纹)。

控制器头部62被附着到螺母56，并包括印刷电路板64和射频线圈72。加热元件74执行类似于图1和2中的加热元件32的功能。在图3的实施例中没有显示推顶弹簧。如果需要也可以包括该弹簧，但不是必需的，因为一旦环68被加热来改变形状并从凹槽66脱离，那么传统螺栓头部54可以被抓紧来从螺母56中抽出螺栓。

为了激活形状记忆合金环68(通过对它们加热到足以改变形状)，本发明的设备(没有示出)发射射频信号给线圈72，并且印刷电路板64处理该信号给加热元件74。

现在转向图4中的实施例，在该实施例中，在杆上的螺纹是由形状记忆合金构成的。

在该实施例中，螺栓组件80具有头部84和杆82。杆82分为两部分。第一部分76与头部84的部分集成在一起。第二部分78包括由形状记忆合金材料构成的螺纹86。绝缘材料88被插在螺纹86和杆82的第二部分78之间。复位弹簧90包括在螺纹86和绝缘材料88之间。

头部84包括印刷电路板92和电容器94。功率连接器96从外部源经过电缆34通过杆82的第一部分76的中心向螺纹86提供功率和数据。

当功率经过功率连接器96被提供给螺纹86时，螺纹86在其变形温度收缩，使得在直径上充分变化来完全从在其上安装的螺母(没有示出)脱离螺纹86。由于目前的材料技术仅允许在直径上减少8％，所以需要特别低的轮廓线。这可以随着技术发展而变化。低轮廓线可以具有比标准螺纹更低的负载等级。可允许张力的增加会增加扣件的负载等级。

螺栓组件80可以适用于一次快速释放用途(根据本发明的方法)。可选地，可以训练形状记忆合金来假设在其冷却时的螺纹配置，并且螺栓组件80可以根据需要依据本发明的方法重新使用。

优选地，在变形温度，螺纹86从螺纹圆柱变化成平滑圆柱，来帮助从螺母中线性抽出。

图5中的实施例对于一次应用尤其有用，例如，在远程可释放门铰链装配等情况中。这些可以用来释放例如在车辆事故中车内人员被夹在车辆内情况下的门。

在图5中，螺栓组件100具有头部104和杆102，承载螺纹(没有示出)来接合螺母(没有示出)。头部104没有与杆102集成在一起，而通过将六边形或其它合适形状的套管98插入杆102的互补腔106内来接合。头部104通过可热激活的快速粘合剂108实现与腔106的接合，来对抗由推顶弹簧110提供的偏离。

头部104还包括印刷电路板112、电通或电容器114和开关116。

开关106被激活时，粘合剂108被加热，并变粘。在套管98和腔106之间的粘连被打破，并且弹簧110将头部104从杆102推出。加热可以通过电池供电的加热线圈118来进行，或可以使用发热反应。

现在参考图6中实施例，螺栓组件120类似于图5中的螺栓组件100，除了头部124接合到杆122的外部，推顶弹簧130处于杆122的外部，并包括隔离器126。

头部124包括印刷电路板112、电容器或电池114和开关116。

粘合剂108在未加热状态中提供了在头部124和杆122之间的充分的粘接以允许从头部124向杆122传输扭矩，并提供足够的剪切负载来处理螺栓的额定轴负载。

根据上面指定实施例的描述中应该理解到，脱离装置可以包括在图1和2的螺栓头部中、图3的螺母中、图4的螺纹中、或图5和6中的头部和杆之间。

参考图7，工具160具有激励器162和检测器164以及读出屏幕166，和用户接口/菜单选择按钮168。工具160也包括具有标准尺寸的头部170(以便包含激励器162和检测器164的模块可以被交换用于可以链接到激活和/或检测的不同过程的不同模块)。

工具160还包括用于接收和发射的天线172、通信模块174、处理模块176、存储模块178和开关模块179。工具160具有电源180和可插入的外部存储卡182。在所示实施例中，工具160还具有生物统计学授权装置184，以便可以通过检测例如可接受的拇指印来授权使用生物统计学工具。

通过使用按钮168，可以将工具160放入多种不同模式中任何一种模式中。在一种模式中，检测器164可以检测螺栓组件(没有示出)的标识。在相同或不同的模式中，检测器164可以诊断螺栓组件的状态，例如，螺栓组件处于固定还是释放状态，或其是否已经被破坏。工具160接着可以中断与特定螺栓组件相关所需操作并在屏幕166上进行显示。在另一个模式中，工具160例如可以发送命令给螺栓组件，以使其脱离。工具160还可以通过将其传送到螺栓组件或通过将其记录在工具160自身内或通过将其发射到远程数据中心来记录相关信息。

为了进一步详细工具160功能的类型，可以确定安全问题，例如使用工具160的人员或工具160本身是否被授权激活螺栓组件。工具160可以记录螺栓组件的服务历史。最后，工具160可以发送命令来激活螺栓组件。

现在转向图8，工具160在流程图中显示了在墙组件(wallassembly)192中与远程中心186和螺栓组件188和190的关系。如所指示的那样，工具160可以询问螺栓组件188并从其接收信息。工具160可以通过施加力或发送消息来激活螺栓组件188。工具160可以向螺栓组件188报告并从螺栓组件188接收报告。

在工具160可以重复有关螺栓组件190的功能的同时，它还可以在螺栓组件188和190之间进行通信。概括来说，在工具160和螺栓组件188之间的链路允许检测和报告标识、状态、顺序、历史和授权要求。这可以使用红外线、射频、电磁、微波或超声波能量等来完成。工具160还可以通过上面的能量形式的任何一种来命令激活在螺栓组件188中的脱离装置，还可以通过使用数字指令、单独或与能量传输相结合，以及例如电磁脉冲和感应的任何变化。

在工具160和远程中心186之间的链路允许下载手册、指令、程序和客户文件、授权的赋予、计费、螺栓组件的加密控制，上传业务信息、诊断、有关置换零件的信息、帐目的简易化、和螺栓组件的位置和历史。

还显示了在远程中心186和螺栓组件188之间的链路。该链路可以提供有关状态的报告，延迟历史，提供诊断并控制加密链路。

虽然上面已经以可以实现由工具160执行功能的方式给出了例子，但是应该明白，这些功能可以任何合适的方式来执行，并且，正如本领域熟练技术人员理解到的那样，已经存在可以用于此目的的相关技术。

参考图9，根据本发明的计算机系统和方法的目标在于该实施例中的智能扣件。所述框图实质上是不言而喻的。

在图10中，是智能扣件系统，如图9所示的每一个。

作为可选元件的通信集中器提供了例如通过提供在实现成本相对高的射频网络和通过子网互连多个扣件的RS-485网络之间的接口来提供用来分割系统复杂性的机构。所述子网可以使用也可以用于智能扣件的任何通信，例如单向、双向、全双工、半双工、单工、点到点网络、异步和同步，经过例如电磁辐射、射频(AM或FM)、磁耦合、低频RF、微波无线电、扩频无线电、光(可视光、红外线)、光纤、电(线、电缆)或声(超声波、可听或超低音)。

智能控制单元可以是离散设备、集成电路、微控制器、微计算机、可编程逻辑器件、混合集成电路、专用集成电路、印刷布线组件或嵌入式PC。

可选检测机构可以是二进制、多状态或线性的，并可以通过下面的技术进行操作：电(开关、接触、变形测量器、压电、压电阻、磁阻、电阻)、磁/霍尔效应、电容、光声学/超声或力学。

所述状态指示可以是光、声或机械的。

所述控制机构也可以是二进制、多状态或线性的。可以通过例如电(开关、继电器/电流接触器、半导体、晶体管、FET、闸流晶体管、机械(杠杠、阀、活塞)或生物学统计(人体或动物)的技术来工作。

能源和光存储器可以是本地、外部或组合，并使用例如主或辅助电池、主输出功率、电容器、或超电容器、电磁辐射(RF或光)，感应耦合、声学、化学、燃料电池、重力、机械、动力学或生物学的技术。

现在转向图11，其显示了一种链路加密形式，其中每个可以截获信息(地址数据)的通信链路被通过对在该链路上的信息进行加密来进行保护。

图13显示了扣件唯一标识的存储器，其使用基于微控制器的智能控制器，该控制器包括在制造期间使用唯一序列号编程的内部程序代码存储器。还包括用来存储编程作为安装和调试部分编程的网络地址的EEPROM。其每一个使用校验和保护进行冗余存储。

图14中的框图实施本发明的多种原理。所示系统包括用于汽车无线电的扣件系统，该无线电容纳在汽车仪表盘后面，在移除或安装无线电之前，必需移除该仪表盘。

所述汽车仪表盘和无线电每一个被通过多个类似于前面实施例中所示的扣件保持。所述汽车仪表盘通过智能扣件A来保持，该扣件控制以串行/并行组合连线的三个“从属”扣件。所述无线电通过智能扣件B来保持，该扣件B控制以串行与所述扣件连线的一个从属扣件。所述智能扣件具有用来确定由所述扣件所附着的物品是否处于合适位置的外部检测开关。扣件电子电路和激励器的电能来源于车辆电子系统。

在智能控制单元中的手持PC运行客户软件，并且该单元可以报告无线电和汽车仪表盘的安装等，并可以指导操作人员一步步地通过安装程序。

在主控单元中的数据库可以包含与系统所正服务的车辆相关的记录。

工业实用性

本发明的螺栓组件具有很广的工业应用性，尤其是在需要快速释放的情况中。例如，如果用作安全带固定片，那么发生严重汽车碰撞时，当个人受伤或安全带释放机构已经被破坏的情况下，可以从他们的安全带解救该人员。

本领域熟练技术人员很容易理解到，本发明的计算机系统和方法(在最后一个方面)能够极广泛地得以应用，而并不限制于在该文献中所公开的本发明的螺栓组件的环境中。例如，该系统和方法可以应用到在国际专利申请No.PCT/AU99/00185中公开的发明，并可以具有其它的应用。

Claims (19)

1、一种螺栓组件，包括：

具有螺纹的杆，和

横截面比杆的横截面大的头部，

其中所述杆的螺纹适用于通过旋转的方式与螺母中的互补螺纹接合，其特征在于，所述螺栓组件包括适用于脱离所述头部或螺母而无需旋转螺母或杆的装置，所述脱离装置包括适用于当激活时改变形状来有助于脱离的材料。

2、如权利要求1的螺栓组件，其中所述脱离装置包括在头部、螺母或杆的螺纹内。

3、如权利要求1或2的螺栓组件，其中所述材料是从由形状记忆合金和可热激活的环氧树脂构成的组中选择的。

4、如权利要求1或2的螺栓组件，其中所述材料是形状记忆合金，并且所述脱离装置适用于不只一次的使用。

5、如权利要求1或2的螺栓组件，其中所述材料是可热激活的环氧树脂，并且所述脱离装置适用于单次使用。

6、如权利要求1的螺栓组件，其中在脱离装置中的材料适用于通过无线命令来激活。

7、如权利要求1的螺栓组件，其中所述头部与杆分离，并且所述杆适用于在装配期间进行接合。

8、如权利要求7的螺栓组件，其中所述杆包含插口。

9、一种用来释放在与螺母接合时的权利要求1的螺栓组件的方法，该方法包括步骤：激活所述材料以充分改变形状以能够脱离头部或螺母而不用旋转螺母或杆。

10、如权利要求9的方法，其中按照无线命令，使用从由磁、超声波、红外线和射频能量构成的组中选择的能量进行激活。

11、一种用于释放在与螺母接合时的权利要求1的螺栓组件的设备，该设备包括用来传送用于激活材料以充分改变形状以能够脱离头部或螺母而不用旋转螺母或杆的无线命令的装置。

12、如权利要求11的设备，其中所述无线命令使用从由磁、电磁、超声波、红外线、微波和射频能量构成的组中选择的能量。

13、如权利要求11或12的设备，所述设备包括操作人员授权装置。

14、如权利要求13的设备，其中所述操作人员授权装置适用于要求生物统计学标识和/或输入代码。

15、如权利要求11的设备，其中所述设备包括螺栓组件标识装置。

16、如权利要求11的设备，其适用于激活多个螺栓组件的脱离。

17、如权利要求16的设备，其设计用来以选择的顺序激活多个螺栓组件的脱离。

18、如权利要求1到8任何一个的螺栓组件，其还包括功率存储装置。

19、如权利要求18的螺栓组件，其中所述功率存储装置是电池。

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