[發明專利]基于活性材料的柔順機構

有效

• 申請號: 200910261566.9
• 申請日: 2009-12-03
• 公開（公告）號: CN101813075A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發明（設計）人: N·D·曼卡梅;A·L·布朗
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作公司
• 主分類號: F03G7/06
• 分類號: F03G7/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 范曉斌;譚祐祥

技術領域

本發明涉及柔順機構，由于可逆地操作制成這些機構的 活性材料的屬性的能力，因而該柔順機構展示更好的耐用性和/或制造 后順應性。該能力被用來可逆地修改機構的幾何形狀、布局和/或剛性 和阻尼分布，和因此在機構被制造后可逆地修改其性能。

背景技術

常規的或剛性本體機構包括由動態接合件(例如鉸鏈、 滑動接合件和齒輪等)連接的剛性連接件，以傳遞運動和力。不同于 剛性本體機構，柔順機構從機構柔性部段的變形獲取其至少部分的運 動。完全柔順機構典型地為單件彈性本體，其完全從機構本體的變形 獲得運動。許多完全柔順機構包括實質鉸鏈，即，用作鉸鏈的彈性本 體且因而經歷比周圍區域更大的應變的區域?，F有技術中實質鉸鏈通 過在這些區域中具有比周圍區域相對較小的截面面積來實現更大的應 變。實質鉸鏈存儲在機構的變形期間的應變能量，且是最常見的材料 失效部位，從而限制機構的使用壽命。本申請的構想也適用于局部柔 順機構的完全柔順部分。因此在本申請的其余部分中，將不使用限定 詞：局部或完全。

在本文中使用的“性能”是指機構的力和/或運動傳輸屬 性，例如準靜態力偏轉性能、其變形的性質、機構上由點跟蹤的路徑、 其動態響應等。一旦制造出具有給定設計的柔順機構，那么響應于給 定負載組的機構性就被固定。因此，柔順機構通常必須對其每個應用 進行定制。

發明內容

柔順機構包括柔順機構本體，柔順機構本體配置成響應 于機械輸入而產生機構輸出。柔順機構本體具有由活性材料制成的至 少一個區域?；钚圆牧吓渲贸身憫诩せ钚盘柖洑v至少一種材料屬 性變化。示例性材料屬性包括儲存模量、損耗模量和破壞應變等。當 施加激活信號時，該屬性上的變化可用來改變機構的性能。替代地， 該屬性上的變化可用來改變機構的配置使得甚至在未施加激活信號時 也能改變柔順機構的性能。上述方法均可組合使用和/或同時使用。

本文提供的柔順機構定制用于各種不同的應用，因為其 配置是可調整的故因而其性能是可調整的。相應的方法包括提供柔順 機構本體，該柔順機構本體具有第一配置，使得柔順機構本體響應于 輸入而產生第一性能。柔順機構本體具有由活性材料制成的區域，該 區域配置成響應于激活信號而經歷配置上的變化。該方法還包括將激 活信號施加到該區域。這導致響應于相同輸入而改變機構的性能。

通過對實施本發明的最佳模式的后述詳細說明結合附 圖，本發明的上述特征和優勢以及其它特征和優勢將顯而易見。

附圖說明

圖1是具有四個激活裝置的柔順機構的示意性截面側視 圖；

圖2是圖1中柔順機構的示意性截面側視圖，其中第一 激活裝置施加激活信號給柔順機構的第一區域；

圖3是圖1和2中柔順機構的示意性截面側視圖，其中 第二激活裝置施加激活信號給柔順機構的第二區域；

圖4是以第一配置為特征的另一柔順機構的示意性側視 圖，該另一柔順機構具有多個激活裝置；

圖5是圖4中柔順機構的示意性側視圖，激活裝置中的 一個施加激活信號給柔順機構的區域，且在施加激活信號時機構的配 置通過施加外力改變；

圖6是圖4和5中柔順機構的示意性側視圖，其特征在 于不同于第一配置的第二配置； 圖7描述了SMA處于其馬氏體和奧氏體狀態下的理想響應；和 圖8A和圖8B分別描述了在高于Tf和低于Ts時SMP的性能。

具體實施方式