SMA触觉组件及SMA触觉组件的装配制造技术

一种SMA致动器组件包括沿移动轴线相对可移动的两个零件和一段SMA线，SMA线的每个端部连接到零件中的一个。一个零件包括接触部分，而另一个零件包括多于一个接触部分，接触部分沿移动轴线在相对的侧上与SMA线接触。接触部分在法向于移动轴线的方向上交替，并被定位成沿曲折路径引导SMA线，使得在SMA线收缩时零件在相反的方向上被驱动。考虑到SMA线的与相邻接触部分的接触之间的中间区段，在SMA线收缩时，每个中间区段的线长度的变化率等于SMA线的总应变，并且不存在SMA线的滑移。并且不存在SMA线的滑移。并且不存在SMA线的滑移。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】SMA触觉组件及SMA触觉组件的装配
[0001]本专利技术涉及使用形状记忆合金(SMA)线来提供两个部件之间的相对移动的致动器。本专利技术还涉及用于装配使用SMA线来提供两个部件之间的相对移动的致动器的方法。特别地，其涉及在触觉组件中使用的这种致动器。
[0002]已知SMA致动器用于手持电子设备，例如相机和移动电话。特别地，它们可用于提供触感反馈的触觉功能，以例如响应于用户选择屏幕的特定区域或按下按钮。这种致动器通常通过使用SMA线的收缩来导致两个部件的相对运动来起作用。SMA线与两个相对主体的零件(例如齿)接触，这两个相对主体由于SMA线收缩时长度的变化而被迫分离。
[0003]然而，为了提供这种功能，要求SMA线与两个相对主体接触。而且，SMA线在其端部附接到将要被迫分离的主体。在许多现有技术的设备中，随着SMA线从其附接点延伸到第一齿，SMA线与其所附接到的主体接触。当SMA线收缩时，由于其长度的变化，其可能相对于其所接触的主体的零件滑移。这种滑移可能会磨损SMA线，并因为SMA线围绕主体的零件的可变挠曲，而可能导致疲劳。这将增加在反复致动组件时线故障的风险。这导致设备寿命缩短和/或功能丧失。
[0004]可以通过例如在与SMA线接触的主体的零件上使用低摩擦涂层来减少由这种滑移导致的磨损。然而，这可能增加制造复杂性，并因此增加设备和制造过程的成本。此外，可以通过例如确保与SMA线接触的表面具有大的曲率半径来减少由于挠曲导致的疲劳。但是，这可能会增加设备的大小，这在许多情况下是不希望的。
[0005]因此，希望提供一种SMA致动器组件，其具有减少SMA线的滑移并由此减少线故障的可能的构造。
[0006]此外，为了精确地制造SMA致动器组件，必须非常仔细地控制SMA线长度和相对主体上的特征的尺寸。这意味着需要很高的制造公差才能在成品设备中产生令人满意的性能。允许足够高的公差的装备和工艺是非常昂贵的，并可能导致废弃部件的高损耗。这种装备和工艺也更耗时，且更难控制。
[0007]因此，还希望提供一种使用形状记忆合金线装配触觉组件的方法，该方法允许在不要求高制造公差的情况下精确地生产组件。
[0008]根据本专利技术的一个方面，提供了一种SMA致动器组件，该SMA致动器组件包括沿移动轴线相对于彼此可移动的第一零件和第二零件，以及一段SMA线，该段SMA线的每个端部连接到第一零件或第二零件，其中，第一零件包括沿移动轴线在该段SMA线的第一侧上与该段SMA线接触的至少一个接触部分，第二零件包括沿移动轴线在该段SMA线的与第一侧相对的第二侧上与该段SMA接触的多于一个接触部分，第一零件的至少一个接触部分和第二零件的多于一个接触部分在法向于移动轴线的方向上交替并且相对定位以便沿曲折路径引导该段SMA线，使得第一零件和所述第二零件在该段SMA线收缩时沿移动轴线在相反的方向上被驱动，并且其中，考虑到在与第一零件和第二零件的相邻接触部分的接触的中心点之间延伸的该段SMA线的中间SMA区段，SMA致动器组件被配置成使得在所述一段SMA线收缩时，每个中间SMA区段的线长度的变化率(fractional change)至少基本上等于该段SMA线的总应变，并且至少基本上在接触的中心点上不存在该段SMA线的滑移。
[0009]由于一段SMA线的应变是SMA线的材料在收缩时的线长度的变化率，通过将SMA致动器组件配置为使该段SMA线的每个中间区段的线长度的变化率与该段SMA线的总应变相匹配，防止了该段SMA线相对于其与第一零件和第二零件的接触部分的接触的点滑移。这减少了该段SMA线的磨损和/或挠曲，并降低了线故障的可能性。
[0010]在一些实施例中，一段SMA线在每一端通过保持SMA线的相应连接元件连接到第一零件和第二零件中的任一个。
[0011]连接元件将一段SMA线的端部保持在相对于相关零件的固定位置上，使得该段SMA线和SMA致动器组件的行为被很好地限定。
[0012]在一些实施例中，还考虑了从出口点延伸到与相邻接触部分的接触的中心点的一段SMA线中的端部SMA区段，在出口点处该段SMA线离开连接元件，该SMA致动器组件被配置为使得在一段SMA线收缩时，对于中间SMA区段和端部SMA区段中的每个SMA区段，每个SMA区段的线长度的变化率至少基本上等于该段SMA线的总应变，并且在与相邻于连接元件的接触部分的接触的中心点上不存在该段SMA线的滑移。
[0013]有利的是，线长度的变化率适当地匹配一段SMA线中的所有区段，包括在组件的边缘处线连接到零件的区段。如果端部区段具有与组件的中心处的区段不同的几何形状，则尤其如此。如果端部区段没有以正确的方式被设计，那么一段SMA线上的滑移和磨损增加仍然可能发生。
[0014]在一些实施例中，连接元件是压接部分(crimp portion)。
[0015]压接部分提供了一种方便的连接方法，其制造和装配简单，并且还可以提供与一段SMA线的电连接。
[0016]在一些实施例中，连接元件还包括在压接部分和相邻接触部分之间的粘合剂。
[0017]除了压接部分之外包括粘合剂意味着连接元件的出口点更靠近相邻接触部分，并因此可以减少一段SMA线与在出口点和相邻接触部分之间的任何一个零件之间的接触的可能性，该接触可能增加SMA线上的磨损。
[0018]在一些实施例中，SMA区段的线长度和SMA区段与法向于移动轴线的平面的角度在SMA区段之间变化。
[0019]这些变化在某些应用中可能是有利的。
[0020]在一些实施例中，对于每个SMA区段，在SMA区段的每个端部处在第一零件和第二零件之间展开的沿移动轴线的相对移动(d)与SMA区段的线长度的变化率ε的比率(d/ε)至少基本上等于SMA区段的线长度(L)与SMA区段与法向于移动轴线的平面形成的角度的正弦(sin(θ))的比率((L/sin(θ))。
[0021]在一些实施例中，与第一零件和第二零件的相邻接触部分的接触的中心点之间沿法向于移动轴线的方向的间隔在中间SMA区段之间变化。
[0022]允许线与相邻接触部分的接触之间的间隔变化可以允许在触觉组件中更大范围的功能和更大的设计灵活性。
[0023]在一些实施例中，每个中间SMA区段沿与第一零件和第二零件的相邻接触部分的接触的中心点之间的移动轴线的高度是相同的。
[0024]匹配SMA区段的高度，特别是当SMA线不收缩时在休止位置的高度，意味着第一零件和第二零件的所有接触部分可以被制成相同的形状，从而简化制造。
[0025]在一些实施例中，第一零件和第二零件中的每个零件都是刚性的，使得在第一零件和第二零件之间在中间SMA区段的每个端部处展开的沿移动轴线的相对移动对于中间SMA区段中的每个都是相同的。
[0026]在第一零件和第二零件是刚性的情况下，第一零件和第二零件可以用来提供横跨它们的整个表面的均匀的触觉响应。
[0027]在一些实施例中，第一零件和第二零件中的至少一个零件是柔性的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种SMA致动器组件，包括：第一零件和第二零件，所述第一零件和所述第二零件能够沿移动轴线相对于彼此移动；和一段SMA线，所述一段SMA线的每个端部连接到所述第一零件或所述第二零件，其中，所述第一零件包括沿所述移动轴线在所述一段SMA线的第一侧上与所述一段SMA线接触的至少一个接触部分，所述第二零件包括沿所述移动轴线在所述一段SMA线的与所述第一侧相对的第二侧上与所述一段SMA线接触的多于一个接触部分，所述第一零件的所述至少一个接触部分和所述第二零件的所述多于一个接触部分在法向于所述移动轴线的方向上交替并且相对定位，以便沿曲折路径引导所述一段SMA线，使得所述第一零件和所述第二零件在所述一段SMA线收缩时沿所述移动轴线在相反的方向上被驱动，其中，考虑到所述一段SMA线的中间SMA区段，所述中间SMA区段在与所述第一零件和所述第二零件的相邻接触部分的接触的中心点之间延伸，所述SMA致动器组件被配置成使得在所述一段SMA线收缩时，每个中间SMA区段的线长度的变化率等于所述一段SMA线的总应变，并且所述一段SMA线在所述接触的所述中心点上没有滑移。2.根据权利要求1所述的SMA致动器组件，其中，所述一段SMA线在每个端部处通过保持所述SMA线的相应连接元件连接到所述第一零件和所述第二零件中的任一个。3.根据权利要求2所述的SMA致动器组件，其中，还考虑到所述一段SMA线的端部SMA区段，所述端部SMA区段从所述一段SMA线离开所述连接元件的出口点延伸到与所述相邻接触部分的所述接触的所述中心点，所述SMA致动器组件被配置成使得在所述一段SMA线收缩时，对于所述中间SMA区段和所述端部SMA区段中的每个SMA区段，每个SMA区段的线长度的变化率等于所述一段SMA线的所述总应变，并且所述一段SMA线在与相邻于所述连接元件的所述接触部分的所述接触的所述中心点上没有滑移。4.根据权利要求2或3所述的SMA致动器组件，其中，所述连接元件是压接部分。5.根据权利要求4所述的SMA致动器组件，其中，所述连接元件还包括在所述压接部分和所述相邻接触部分之间的粘合剂。6.根据前述权利要求中任一项所述的SMA致动器组件，其中，所述SMA区段的所述线长度和所述SMA区段与法向于所述移动轴线的平面形成的角度在所述SMA区段之间变化。7.根据前述权利要求中任一项所述的SMA致动器组件，其中，对于每个SMA区段，沿所述移动轴线在所述SMA区段的每个端部处在所述第一零件和所述第二零件之间展开的相对移动(d)与所述SMA区段的所述线长度的所述变化率(ε)的比率(d/ε)等于所述SMA区段的所述线长度(L)与所述SMA区段与法向于所述移动轴线的平面形成的角度的正弦(sin(θ))的比率((L/sin(θ))。8.根据前述权利要求中的任一项所述的SMA致动器组件，其中，在与所述第一零件和所述第二零件的相邻接触部分的所述接触的所述中心点之间沿法向于所述移动轴线的方向的间隔在所述中间SMA区段之间变化。9.根据前述权利要求中的任一项所述的SMA致动器组件，其中，在所述SMA致动器组件的休止位置，在与所述第一零件和所述第二零件的相邻接触部分的所述接触的所述中心点之间沿所述移动轴线的每个中间SMA区段的高度相同。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的SMA致动器组件，其中，所述第一零件和所述第二零件中的每个是刚性的，使得对于所述中间SMA区段中的每个，沿所述移动轴线在所述中间SMA区段的每个端部处在所述第一零件和所述第二零件之间展开的相对移动是相同的。11.根据权利要求1至9中任一项所述的SMA致动器组件，其中，所述第一零件和所述第二零件中的至少一个是柔性的，使所述第一零件和所述第二零件中的所述至少一个挠曲至少部分地提供沿所述移动轴线在所述第一零件和所述第二零件之间在所述中间SMA区段的每个端部处的相对移动，所述中间SMA区段的每个端部处的相对移动在所述中间SMA区段之间不同。12.根据权利要求10所述的SMA致动器组件，其中，所述第一零件和所述第二零件中的一个是梁，所述梁在两个固定端部之间延伸，所述固定端部相对于所述第一零件和所述第二零件中的另一个没有移动，并且所述梁是柔性的，使得在所述中间SMA区段的每个端部处沿所述第一零件和所述第二零件的所述移动轴线的相对移动随着从所述固定端部到所述梁的中心部分的距离的增加而增加，其中，与所述第一零件和所述第二零件的相邻接触部分的所述接触的所述中心点之间沿法向于所述移动轴线的方向的间隔随着从所述固定端部到所述梁的中心部分的距离的增加而增加。13.根据权利要求10至12中任一项所述的SMA致动器组件，其中，所述第一零件和所述第二零件中的一个是电子设备的外壳的柔性部分。14.根据前述权利要求中任一项所述的SMA致动器组件，其中，所述一段SMA线在每个端部处连接到所述第一零件。15.根据前述权利要求中任一项所述的SMA致动器组件，其中，所述零件中的每个零件具有多于一个接触部分。16.根据前述权利要求中任一项所述的SMA致动器组件，其中，所述零件被配置成仅通过由用户施加的力推动在一起。17.根据前述权利要求中任一项所述的SMA致动器组件，其中：所述第一零件包括第一主体；所述第二零件包括第二主体；所述第一主体的所述至少一个接触部分包括至少一个齿；所述第二主体的所述多于一个接触部分包括多于一个齿；所述第一主体的齿和所述第二主体的齿在法向于所述移动轴线的方向上交替，并在平行于所述移动轴线的方向上重叠；并且所述一段SMA线与所述第一主体的齿和所述第二主体的齿的接触在所述第一主体的齿和所述第二主体的齿之间交替。18.一种SMA致动器组件，包括：第一零件和第二零件，所述第一零件和所述第二零件能够沿移动轴线相对于彼此移动；和一段SMA线，所述一段SMA线的每个端部连接到所述第一零件或所述第二零件，其中，所述第一零件包括沿所述移动轴线在所述一段SMA线的第一侧上与所述一段SMA线接
触的至少一个接触部分，所述第二零件包括沿所述移动轴线在所述一段SMA线的与所述第一侧相对的第二侧上与所述一段SMA线接触的至少一个接触部分，所述第一零件的所述至少一个接触部分和所述第二零件的所述至少一个接触部分相对定位，以便沿曲折路径引导所述一段SMA线，使得所述第一零件和所述第二零件在所述一段SMA线收缩时沿所述移动轴线在相反的方向上被驱动，其中，所述一段SMA线在每个端部处通过保持所述SMA线的相应连接元件连接到所述第一零件或所述第二零件；并且其中，在每个端部处，所述一段SMA线从所述一段SMA线离开所述连接元件的出口点延伸到相邻接触部分，而不与所述一段SMA线的端部所连接到的零件接触。19.根据权利要求18所述的SMA致动器组件，其中，每个连接元件被成形为使得所述一段SMA线在所述连接元件内部沿相对于从所述出口点到所述一段SMA线首先接触所述相邻接触部分的点的线路成最大15
°
的出口角的方向延伸到所述一段SMA线从所述连接元件的所述出口点。20.根据权利要求19所述的SMA致动器组件，其中，所述出口角相对于所述线路最大为10
°
。21.根据权利要求20所述的SMA致动器组件，其中，所述出口角相对于所述线路最大为5
°
。22.根据权利要求18至21中任一项所述的SMA致动器组件，其中，所述连接元件是固定到所述第一零件的压接部分，并包括压接片，所述压接片围绕所述一段SMA线闭合，以便保持所述一段SMA线。23.根据权利要求22所述的SMA致动器组件，其中，所述压接部分由片材料制成，所述片材料被弯曲以提供法向于所述移动轴线延伸的部位和以相对于法向于所述移动轴线的平面成大于0
°
的锐角延伸的包括所述出口点的部位。24.根据权利要求23所述的SMA致动器组件，其中，所述压接部分的法向于所述移动轴线延伸的所述部位固定到所述第一零件。25.根据权利要求22至24中任一项所述的SMA致动器组件，其中，所述压接部分的包括所述一段SMA线的所述出口点的部位突出于所述第一零件的所述压接部分固定到的部位。26.根据权利要求19至25中任一项所述的SMA致动器组件，其中，所述线路相对于法向于所述移动轴线的平面成大于0
°
的锐角。27.根据权利要求18至26中任一项所述的SMA致动器组件，其中，所述一段SMA线在每个端部处连接到所述第一零件。28.根据权利要求18至27中任一项所述的SMA致动器组件，其中，所述第一零件具有至少一个接触部分，所述第二零件具有多于一个接触部分，所述两个零件的所述接触部分在法向于所述移动轴线的方向上交替，并且所述一段SMA线与所述接触部分的接触在所述第一零件和所述第二零件的所述接触部分之间交替。29.根据权利要求28所述的SMA致动器组件，其中，所述第一零件和所述第二零件中的每个具有多于一个接触部分。30.根据权利要求18至29中任一项所述的SMA致动器组件，其中：所述第一零件包括第一主体；
所述第二零件包括第二主体；所述第一主体的所述至少一个接触部分包括至少一个齿；所述第二主体的所述至少一个接触部分包括至少一个齿；所述第一主体的齿和所述第二主体的齿在平行于所述移动轴线的方向上重叠；和所述一段SMA线与所述第一主体的齿和所述第二主体的齿的接触在所述第一主体的齿和所述第二主体的齿之间交替。31.一种制造SMA致动器组件的方法，所述SMA致动器组件包括：第一零件和第二零件，所述第一零件和所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德鲁，
申请(专利权)人：剑桥机电有限公司，
类型：发明
国别省市：