[发明专利]具有改进的抗疲劳性的形状记忆合金致动元件

说明书

本发明涉及一种SMA线致动元件(1)，其包括：形状记忆合金线(2)，该形状记忆合金线(2)用于可操作地连接至致动器装置(100；200)的可致动的元件(7，7’)；以及由非SMA材料制成的第一长形元件和第二长形元件(4，4’)，所述长形元件(4，4’)分别在其第一端部处通过SMA线致动元件(1)的压接装置(3，3’)被限制于形状记忆合金线(2)的端部。所述SMA线致动元件(1)还包括第一连接装置和第二连接装置(6，6’)，所述第一连接装置和第二连接装置(6，6’)用于可操作地连接至所述致动器装置(100；200)的本体(5，5’)，所述长形元件(4，4’)分别在其第二端部处被限制于所述连接装置(6，6’)，由此每个长形元件(4，4’)的包括在其第一端部与第二端部之间的部分在压接装置(3，3’)与连接装置(6，6’)之间自由运动。

技术领域

本发明涉及一种具有改进的抗疲劳性的形状记忆合金(SMA)线，该改进的抗疲劳性的形状记忆合金线可用于在致动器装置中用作活性材料线，以便减小形状记忆合金线的与所述活性材料线和致动器装置的结构性本体的连接部相对应的过早的失效。

背景技术

致动器装置可以被认为是如下的机械结构：该机械结构包括结构性本体；可致动的元件，该可致动的元件可以承受相对于结构性本体的相对位移；以及致动元件，该致动元件可操作地连接至所述可致动的元件。

SMA线通常被描述为致动器装置中的可能的活性材料，即适于用于获得用于致动器的致动元件的材料。如在以申请人的名义的欧洲专利EP2171183B1中描述的示例，SMA线的使用涉及它们传递负载并且引起致动器系统的结构性本体中的至少一个元件线性位移的能力。此位移可以通过SMA线的热激活而获得。

众所周知的是，形状记忆现象在于以下事实：由展现出所述现象的合金制成的机械件能够在温度改变时、在非常短的时间内在两种形状之间转变而没有中间平衡位置，所述两种形状是在制造时预设的。可以发生所述现象的第一模式被称为“单程”，在“单程”中所述机械件在温度改变时能够沿单个方向改变形状，例如从形状A变化到形状B，而从形状B到形状A的反向转变则需要施加机械力。

相比之下，在所谓“双程”模式中，两种转变可以通过温度改变来引起，本发明的应用正是这种情况。其发生是由于所述机械件的微晶结构从在较低温下稳定的称为马氏体的类型变化为在较高温下稳定的称为奥氏体的类型的转换、以及所述机械件的微晶结构从在较高温下稳定的称为奥氏体的类型变化为在较低温下稳定的称为马氏体的类型的转换(M/A和A/M转变)。

必须对SMA线进行训练，使得其能够展现其形状记忆元件的特征，并且SMA线的训练过程通常允许在所述线被加热时以高度可重复的方式引入马氏体/奥氏体(M/A)相变并且在所述线被冷却时引入奥氏体/马氏体(A/M)相变。在M/A转变中，所述线经受3-5％的缩短，所述缩短在所述线冷却下来时恢复并且通过A/M转变恢复至其初始长度。

SMA线的在加热时收缩且然后在冷却时再伸展的这种特性已经被开发了很久以制造非常简单、紧凑、可靠且便宜的致动器。包括SMA线的致动器装置通常用于使得可致动的元件从第一稳定位置运动至第二稳定位置，且反之亦然。应当注意的是术语“可致动的元件”在这里意于具有非常广义的含义，这是因为它可以根据具体的制造需求采取无数形状。

SMA线通常通过联接构件而在连接点处连接至可致动的元件。典型的联接包括将SMA线直接压接(crimping)至连接装置，例如O形环黄铜圈压接连接器或结合型压接连接器。

与所述连接点对应的在过载状态下的滑移和线断裂通常被认为是使致动器装置失效的最重要的原因之一。

最严重的技术问题是SMA线在其连接点处由于疲劳而过早失效。实际上，压接通常导致所述线在其连接点处的局部变形和/或微观裂纹，这在SMA线致动元件经受循环负载时，即在其正常操作期间，将导致发展的和局部化的结构性损坏。