CN101336328A - 改进的梁式紧固件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种紧固件(10)，其具有致动部件(12)、偏置部件(14)和柔性芯部(16)。柔性芯部(16)具有接合部件(18)，该接合部件可以与柔性芯部(16)形成为一体，但是优选与柔性芯部分开。致动部件(12)包括适于在被激活时收缩的材料，例如形状记忆合金。通过该材料收缩，接合部件(18)可在接合位置和脱开位置之间移动。偏置部件(14)将柔性芯部(16)偏置至接合位置。

Description

改进的梁式紧固件

技术领域

本发明涉及改进的梁式紧固件。

在国际专利申请PCT/AU03/000759(下面称为“上述国际申请”)中披露了梁式紧固件。上述国际申请的内容在此引入作为参考。

对于本领域普通技术人员要理解的是，上述国际申请中所披露的大部分内容也适用于下面所披露的本发明。

背景技术

在上述国际申请中所披露的梁式紧固件包括紧固元件和致动部件，所述紧固元件具有柔性梁和接合部件，所述致动部件附接在紧固元件上并且包括适于在被激活时收缩的材料。通过所述材料收缩，该梁可在接合位置和脱开位置之间移动。

适于在被激活时收缩的材料优选为形状记忆合金材料，比如那些容易得到并且已知的形状记忆合金材料。

发明内容

本发明提供了一种紧固件，包括：

(a)致动部件，包括适于在被激活时收缩的材料；

(b)偏置部件；以及

(c)柔性芯部，位于所述致动部件和偏置部件之间，所述柔性芯部具有接合部件；

其中，通过所述材料收缩，所述接合部件可在接合位置和脱开位置之间移动，并且其中，所述偏置部件将所述柔性芯部偏置至接合位置。

优选地，所述柔性芯部使所述致动部件与偏置部件基本上绝缘。

优选的是，柔性芯部由合适的塑料材料制成，并且偏置部件为钢片簧。但是，本发明不限于这些实施例。

柔性芯部在某种程度上可以类似于上述国际申请的柔性梁。但是，本领域普通技术人员要理解的是，柔性芯部不必具有在该柔性梁中所具有的那种结构强度，因为偏置部件提供了所述偏置。因此，虽然本发明的紧固件可被认为是对在上述国际申请的梁式紧固件的改进，但是在上述国际申请的紧固件的梁和本发明的紧固件的芯部之间存在优选的差异。

在一个实施例中，致动部件为冲压的形状记忆合金型材(profile)。在附图中显示了实例。在另一个实施例中，致动部件包括或包含一个或多个绳股或线(wire)。附图示出一个其中致动部件为“U”形线的实施例以及另一个其中致动部件采取能够一次或多次回复以提供增大的拉力的形状记忆合金线形式的实施例。在本发明的范围内，致动部件也可以采用多股线的形式。致动部件可以具有与在附图中所示的那些结构不同的结构。

接合部件可以采取任意合适的形式。例如，接合部件可以采取突出楔形物的形式，它可以插入到在元件壁中的相应凹槽中或者可以将元件保持在所期望的结构中。接合部件的其他形式也在本发明范围内。例如，接合部件可以为栓(peg)，可以包括沟槽或可以采取在上述国际申请中所披露的形式。其他结构也是可以的。

接合部件优选与柔性芯部分开，而不是与之成一体。这种特征可用于使得针对不同的连接情况能够容易更换不同形式的接合部件。

当接合部件从接合位置向脱开位置移动时，它可以按照任意合适的方式移动。例如，如果接合部件位于芯部的一个端部处，则接合部件从接合位置向脱开位置的移动可以描绘成一弧线。作为另一个实例，致动部件的收缩可以使得接合部件(以及芯部)轴向移动，使得接合部件移动以脱开其与所紧固的任意元件的接合。

优选地，致动部件包括形状记忆合金，当通过施加电流而使其激活以使该形状记忆合金的温度升高至适当温度时，该致动部件收缩。为此，形状记忆合金材料可以按照任意合适的方式电连接。为了操作紧固件，可便利地在任意电连接器中包括合适的微处理器。

必要时，本发明的紧固件可以包括用于使紧固件或其一部分热隔绝的部件。作为实例，可以将合适的绝缘件或绝热层应用在致动部件上或应用到紧固件的另一个适当部分上，以帮助控制施加在形状记忆合金上的热量。

本发明的紧固件可以包括其它特征，例如过热失效保险机构。举例来说，紧固件可以包括第二致动部件，该第二致动部件包括适于在被激活时收缩的材料。在该实施例中，第二致动部件设计成一旦达到特定温度(例如70℃)时则将紧固件锁定在锁定位置。第一致动部件在该情况中需要足够强以克服源自第二致动部件的锁定作用，使得当希望脱开紧固件时，尽管有第二致动部件的锁定作用，第一致动部件也能够实现脱开。

在本发明的范围内，紧固件或其一部分也可以形成能够指示紧固件是处于接合位置还是处于脱开位置的电路的一部分。作为实例，偏置装置在弹簧钢片的优选实施例中可以设计成接触位于紧固件意欲紧固的元件上的导电材料。当片簧与导电材料电接触时，可以构成回路。可以通过向紧固件施加电流来进行查询，从而如果片簧与导电材料电接触，则可以发出紧固件处于接合位置的报告。相反，如果由于片簧没有与导电材料接触而没有构成回路，则报告将是紧固件处于脱开位置。

除了针对比如接合或脱离进行查询之外，可以向紧固件连续施加电流，以便恒定地指示紧固件的接合或脱离。

如果在该环境中使用了本发明的两个或多个紧固件，则可以针对这些紧固件的一些或全部是处于接合位置还是处于脱离位置进行报告。

可以通过网络，例如控制器局域网(CAN)来控制单独使用或多个共同使用的本发明的紧固件。通过该控制，可以给各个紧固件分配地址(每个紧固件包括适当的地址部件)，并且按照所期望的顺序使它们接合或脱离。

本发明的紧固件还可以用来指示乱动情况。如果本发明的紧固件用于紧固例如全球卫星定位(GPS)设备并且紧固件被施加作用力而不是按照授权方式脱开，则与紧固件的连接的破坏可以防止该设备在其环境之外操作。该特征可以用来防盗。

附图说明

现在将结合某些非限定实施例以及相关附图对本发明进行说明。

其中：

图1为根据本发明的紧固件第一实施例的主视图；

图2为所述同一个实施例的后视图；

图3为沿着图2的A-A线剖开的剖视图；

图4为在许多方面类似于图1-3的实施例的本发明第二实施例的部件分解图；

图5、6和7示出接合部件的实施例；

图8和9示出电连接器的不同实施例；

图10示出图4紧固件处于接合位置的侧视图；

图11示出所述同一个实施例处于脱开位置；

图12为本发明第三实施例的侧透视图；

图13示出图12的实施例从上面看的透视图；

图14示出图12的实施例从端部看的透视图；

图15为类似于图14的视图，但是示出第三实施例从下方看的端部透视图；

图16示出第三实施例从下面看的透视图；

图17示出第三实施例从上方看的透视图，类似于图13，但是部分紧固件被切除以示出细节；

图18为在图12至17中所示的第三实施例的部件分解图；

图19为类似于图12的视图，但是示出不同类型接合部件的替代方案；

图20为类似于图12的视图，但是示出另一种类型接合部件的替代方案；

图21为类似于图12的视图，但是示出另一种形式的接合部件；

图22为本发明第四实施例的从下方看的平面图，示出与第三实施例相比不同结构的形状记忆合金线；

图23示出处于接合位置中的第四实施例在原位置的侧视图；

图24为图22和23中的紧固件在原位置从下方看的视图；以及

图25为包括过热失效保险机构的本发明第五实施例的侧视图。

具体实施方式

首先参照图1至3，示出紧固件10a，其具有由形状记忆合金(SMA)材料制成的为冲压型材的致动部件12。偏置部件14，即薄(小于0.5mm)冲压电镀弹簧钢片，位于柔性芯部16的一侧上，而SMA型材12位于另一侧上。该方案形成夹层结构，其中SMA型材12通过芯部16与片簧14分开。

柔性芯部16为通过注塑成型生产的并且由10％玻璃尼龙制成的1mm塑料模制件。芯部16在一个端部处具有接合部件18。从图3可以看出，接合部件18为突出楔形物的形式，它可以插入到元件中或保持住元件(未示出)。

通过SMA型材12收缩，楔形物18可在接合位置和脱开位置之间移动。片簧14将楔形物18偏置至默认的接合位置，该位置为本实施例在图1至3中所示的位置。

如图2所示的SMA型材12具有两个腿部24和26，在它们之间形成间隙28。芯部16包括六个模制的突出部30和六对延伸部32，在两种情况中用来将型材12固定在芯部16上。如下面的进一步讨论，如果出现型材12轴向收缩，则突出部30和延伸部32可以允许型材12相对于芯部16滑动。

片簧14包括柄脚(tang)20，它穿过芯部16中的孔(在这些附图中不可见)安装并且装入到SMA型材12中的互补狭槽22中。

两个镀金的(gold flashed)黄铜安装销34穿过片簧14、芯部16和SMA型材12中的每一个。每个销34可以例如通过塑料夹紧板36(参照图1)与片簧14适当地电绝缘。每个销34通过压制的镀金的黄铜圆形套筒38与SMA型材12电连接。

由于柄脚20与狭槽22配合(夹着芯部16)，突出部30和延伸部32与腿部24和26配合，而且销34插入穿过该组件，所以使紧固件10a牢固地保持在一起。

销34与合适的基于ASIC的控制器PWA(未示出)连接。在被激活时，SMA型材12收缩并向右牵拉紧固件10a(以及楔形物18)，参照图3。因此，可以将楔形物18拉出以脱离其设计用来紧固的元件。在松开和冷却时，片簧14重新偏置SMA型材12，并且迫使紧固件10a回到接合位置。

如果腿部24和26中的每一个的尺寸大约为4.0mm×0.2mm，则SMA型材12可以具有与大约五十股千分之八英寸的SMA线的强度等同的强度。在180Mpa下，SMA型材12可以提供大约294N的拉力。

现在参照图4至11中的实施例。在描述这些附图时，相同的附图标记用于表示相同或相似的部件。

在图4中，并且与图1至3类似，紧固件10b具有SMA型材12、片簧14和芯部16。SMA型材12具有两个腿部24和26，在它们之间形成间隙28。片簧14包括柄脚20，该柄脚20穿过芯部16中的孔40安装并且装入到SMA型材12中的互补狭槽22中。

以切开的形式示出部分芯部16，从而可以看到突出部30和延伸部32。

代替楔形物18，芯部16可以具有其它形式的接合部件，例如桩46(图5)、斜面48和沟槽50(图6)或者“反向楔形物”52。它们可以是适合的许多类型接合部件中的一些。

在本实施例中，安装销34包括倒钩42(只标注出其中一些)以及电接线端44。倒钩42帮助固定紧固件10的组成部件。安装销34在进入安装件54以与电连接器56连接之前，穿过夹紧板36、片簧14、芯部16和SMA型材12。

连接器56示出具有侧电缆58。在图9中示出电连接器的替代形式，其中连接器60在后部具有电缆58。

在图8中示出另一种方案，其中SMA型材12的每个腿部24和26具有锥形脚部62，它设计成装配到连接器66中的狭槽64中，该连接器在其底部具有电缆58。

现在参照图10，在该实施例中，电路68断开，从而紧固件10b处于默认位置(接合位置)。楔形物18(部分显示而且用虚线描绘出)正在接合元件(未示出)。当电路68接通时，如图11中，SMA型材12收缩并将楔形物18从图10中的接合位置拉至图11中的脱开位置，楔形物18的运动描绘成一圆弧。

在图10中，片簧14设计成在静止时处于接合位置，紧固件10b基本为平坦的。当激活SMA型材12时，紧固件10b如图11所示朝向凹形结构弯曲。以下方案也在本发明的范围内，即片簧14使得紧固件10在静止时(处于接合位置时)采取凸形结构，并且在激活SMA型材12时被拉成大体上平坦结构。

另外，以下方案也在本发明的范围内，即SMA型材12在被激活之后轴向发生收缩，而不是使得紧固件10b往回弯曲(如图11所示)或者如上所述的从凸形结构移动到平坦结构。在轴向收缩时，参照图4，SMA型材12会缩短，从而沿由箭头70所表示的维向发生收缩。由于柄脚20穿过孔40接合到狭槽22中，所以会迫使芯部16和片簧14朝着安装销34向下运动。(为此，需要伸长芯部16和片簧14中的孔72(只标出其中两个孔))。参照图4，楔形物18将向下运动，从而脱离正与之接合的元件。

现在参照图12至18中的第三实施例，如前面一样，在描述这些附图时，相同的参考标记用于表示相同或相似的部件。

在图12至18中，紧固件10c具有片簧14和由塑料脊16表示的芯部。但是，在该实施例中，代替SMA型材12的是，紧固件10c具有SMA线82(参照图16、17和18)。在该实施例中，SMA线形成“U”形并且为0.02英寸的线，它可以提供72.24N的标称合力。片簧14优选具有0.012英寸或0.015英寸的厚度。

在该实施例中，接合部件78采取具有一对孔74的5.00mm柱夹的形式，如图12、13和18中所示。孔74用于通过轴(spindle)螺杆80将接合部件78安装在片簧14和轴76上。在图16、17和18中可以看到轴76，轴76优选为注塑模制塑料件并且是由与芯部16相同的材料制成的。

如在图16和17中最清楚地看到的，轴76也可以与SMA线82结合使用，以便在SMA线82的收缩期间容易提供均衡。

柔性芯部/塑料脊16包括延伸部32，其在本实施例中帮助捕获并基本上保护SMA线82。

塑料夹板36具有用于接收安装件或接触销34的孔84。片簧14包括与在芯部16中的孔72对应的孔72。

紧固件10c还包括具有孔86的一对夹板或安装件54。接触销34穿过板36中的孔84、片簧14中的孔72、芯部16中的孔72以及板54中的孔86。然后使用筒螺母88、垫圈90和螺母92将接触销34固定在组件上。

在该实施例中，接触销34具有固定取向，以易于装配并且对准0.64mm×0.64mm的方形销端部94。接触销34具有5.08mm的节距，设定用来将标准型连接器(未示出)装到销端部上。

夹板54包括用来容纳SMA线82的通道96。如果期望改变SMA线82的尺寸，例如从0.020英寸变为0.015英寸，则只需要对夹板54以及通道96的尺寸进行微小改变。0.015英寸的SMA线可以提供40N的标称合拉力。

当以上述尺寸提供第三实施例时，接合部件78可以具有2.5mm的“悬突部”。

要理解的是，该第三实施例尤其具有最少的部件，并且能够很容易地适于大量制造。

现在参照图19中的实施例，用带有反向悬突部的夹子98来替换接合部件78。

同样地，在图20中，用3.0mm夹子100而不是第三实施例的5.0mm夹子78来替换第三实施例的夹子78。

在图21中，用2.4mm的前夹子102来替换夹子78。

本领域普通技术人员要理解的是，夹子98、100和102中的每一个为模块化形式，并且能够很容易地与夹子78调换，从而通过轴螺杆80紧固在紧固件10c上。

现在参照图22，代替如在第一和第二实施例中的SMA型材12或者U形SMA线82，紧固件10d具有其长度几乎为在第三实施例中的两倍的SMA线104。在第四实施例中，SMA线104在返回到紧固件10d的底部106之前缠绕在第一轴76a、第二轴76b和第三轴76c上。为了容纳轴76b，将接触销34相互重叠布置而不是如在前面实施例中一样并排布置。在该实施例中，SMA线104使用0.015英寸SMA线，可以提供80N的下拉力。

在图23和24中在原位置示出紧固件10d，其中用虚线轮廓示出一些部件。如在图23中可以看出的，紧固件10d使元件108与元件110接合，紧固件10d固定在该元件110上。当通过加热SMA线104来激活紧固件10d时，悬突部112被拉出从而脱开与元件108的接合，从元件110释放元件108。例如，元件110可以为仪表盘上的仪表或者汽车中的无线电设备或CD播放器，并且元件108表示框架或安装件。可以看出，紧固件10d处于接合位置时是隐藏而看不到的。

现在参照图25中的第五实施例，它与前面四个实施例类似，只是紧固件10e包括过热失效保险机构。所示的紧固件10e具有如在第四实施例中的重叠布置而不是并排布置的安装销34，但是该原理可以适用于在此所述的任一个实施例。

在一些环境中，环境温度可能变得较高，例如在处于夏天日晒中的封闭交通工具中。在这种环境中，可能希望确保本发明的紧固件不会意外脱开。在该实施例中，本发明的紧固件包括第二致动部件114，其通过第二柔性芯部116固定在组件上。在所示的实施例中，第二致动部件114采取具有比致动部件82的拉力更小“拉”力的SMA线形式。否则，第二柔性芯部116和第二致动部件114的结构可以采用前述的那些结构中的任一个。

在本实施例中，一旦第二致动部件114的温度达到(在本实施例中)70℃，则第二致动部件114收缩，从而将紧固件10e锁定到所示的锁定位置中。为了使紧固件10e脱开，将第一致动部件82加热至(更高的)所期望温度，并且由于其较高的拉力，所以第一致动部件82可以收缩以拉动接合部件18脱离与元件(未示出)的接触，从而与该元件脱开，同时克服第二致动部件114的拉力。

工业实用性

如不同领域的技术人员很容易想到的，在此所披露的本发明不限于所给出的实施例，并且能够广泛应用在各种领域中。本发明在固定和松开领域中尤其在梁式紧固件方面表现出显著的进步。

Claims (11)

1.一种紧固件，包括：

(a)致动部件，包括适于在被激活时收缩的材料；

(b)偏置部件；以及

(c)柔性芯部，位于所述致动部件和偏置部件之间，所述柔性芯部具有接合部件；

其中，通过所述材料收缩，所述接合部件能在接合位置和脱开位置之间移动，并且其中，所述偏置部件将所述柔性芯部偏置至接合位置。

2.如权利要求1所述的紧固件，其中所述柔性芯部适于使所述致动部件与偏置部件基本上绝缘。

3.如权利要求1或2所述的紧固件，其中所述柔性芯部由塑料材料制成。

4.如权利要求1至3中任一项所述的紧固件，其中所述偏置部件为钢片簧。

5.如权利要求1至4中任一项所述的紧固件，其中所述致动部件为冲压的形状记忆合金型材。

6.如权利要求1至4中任一项所述的紧固件，其中所述致动部件为一股或多股形状记忆合金线。

7.如权利要求1至6中任一项所述的紧固件，其中所述接合部件包括楔形物、栓和/或沟槽。

8.如权利要求1至7中任一项所述的紧固件，其中所述接合部件与所述柔性芯部分开。

9.如权利要求1至8中任一项所述的紧固件，其中所述紧固件适于指示接合部件是处于接合位置还是处于脱开位置。

10.如权利要求1至9中任一项所述的紧固件，所述紧固件包括第二致动部件，所述第二致动部件适于在与第一致动部件的温度不同的温度下被激活时收缩。

11.一种基本上如在此参照附图中的图1至3或4或5或6或7或8或9或12至18或19或20或21或22至24或25所述的紧固件。

Images