减少形状记忆合金激活期间预热周期变化的影响的方法技术

一种用于减少形状记忆合金制动的预热周期变化的影响的系统和方法，包括感测系统的致动器和传动系中由于松弛量、间隙和/或柔度引起的运动延迟的消除，以及由此确定致动器激活。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及减少形状记忆合金致动器(SMA)预热周期变化的影响的方法，更具体地涉及利用系统内的间隙和松弛量固有特性来完成此的系统和方法。
技术介绍
由于许多内在和外在的因素，包括周围温度变化、致动器内部温度(即冷却程度)、致动器之间的稳定性差异、致动器的循环寿命/利用和电路之间/应用之间的电压变化(根据需要激活)，形状记忆合金致动器在预热周期(即在激活之前加热SMA致动器所花费的时间)方面变化。预热周期变化引起整个系统操作的关注和挑战，尤其是对于依赖预热周期作为触发或反馈的基于软件的外围设备/算法(例如，超负荷保护软件)。作为补偿，有大预热周期偏差的致动器已经实现；然而，这些偏差存在其隐患。在其他方面，较大的偏差将减少精度从而可导致系统的无效性。例如，在一个超负荷保护算法中，不精确可能进一步导致未能及时消除超负荷状况。
技术实现思路
本专利技术提供了一种利用通常在大多数系统中固有的松弛量、间隙、或柔度来。更具体地，与传统的基于时间和信号曲线的度量相比，本专利技术的系统和方法利用消除松弛量、间隙或柔度作为SMA激活的更加准确的指标，使用这些指标来更好的预测或控制系统性能。其结果是，本专利技术对于在不增加附加的硬件的情况下提供更准确和更有效的基于软件的外围设备/算法是有用的，这导致在更广泛范围的条件下适当工作的设备。因此，本专利技术在扩大基于软件的度量的应用方面是有用的，从而相对于机械对等物降低了整个系统的运动部件的数量、复杂性和成本。最后，本专利技术进一步用于提供获取可用于提高性能的辅助信息的新方式。总而言之，本专利技术涉及一种方法，其适用于由包括形状记忆合金致动器和传动系的系统来实施。系统被设置为当系统处于非激活状态时，在致动器和/或传动系中分别存在可承受程度的松弛量、间隙或柔度。该方法包括以下步骤将致动器暴露于激活信号；使致动器预热并然后激活，以便消除松弛量、间隙或柔度的至少一部分；感测所述消除；以及在此基础上确定致动器激活的开始。在本专利技术的另一个方面，其中，线的激活触发运行，该方法包括将致动器持续暴露于激活信号；监测致动器暴露于信号的持续时间；感测松弛量、间隙或柔度的消除的开始；并作为感测消除开始的结果，确定致动器开始转换，基于暴露持续时间来确定辅助信息，如预热周期、由于间隙而导致的延迟或总激活时间，以及感测消除松弛量和/或间隙的完成。该方法进一步包括步骤基于辅助信息来调整算法、计时器、或可操作产生运行的阈值。最后，运行由于调整了算法、计时器或阈值得到了改善。参考本专利技术的各种技术特征的以下详细描述和包括在其中的示例，本专利技术可更容易理解。附图说明本专利技术的优选实施例将参照具有示例性比例的附图进行详细描述，其中 图1是根据本专利技术的一个优选实施例的处于非激活状态的包括形状记忆合金线致动器和具有多个齿轮和齿条的传动系的系统的正视图，其中在非激活状态下，所述致动器具有松弛量和传动系具有间隙(即，齿之间的间距)； 图1a是根据本专利技术的一个优选实施例的沿图1中A-A截取的线致动器和穿孔调整片的横剖视图，其中，所述线和调整片处于非激活和激活(虚线)位置； 图1b是传动系的局部正视图，其包括限定相互啮合的齿轮和齿条齿的齿轮和齿条，其中，间隙表现为齿的角位置的变化(比较实线和虚线)； 图1c是根据本专利技术的一个优选实施例的包括具有相互哨合齿的第一齿轮和第二齿轮的传动系的部分正视图，其中所述齿包括用以将齿分开的磁性元件；和 图2是根据本专利技术的一个优选实施例的包括形状记忆合金线致动器和还具有返回和松弛量再次产生机构的传动系的系统的正视图。具体实施例方式优选实施例的下述描述本质上仅仅是示例性的，且绝不旨在限制本专利技术、其应用或使用。本专利技术涉及减少形状记忆合金激活的预热周期变化影响以实现更准确地确定激活的系统10(图1-2)和方法；更具体地涉及以下系统10和方法其使用系统10内固有的松弛量、间隙(即，从致动器传输驱动力到输出/目的地所需的传动部件之间的相对平移量)和/或柔度(即，弹性挠曲，压缩，弯曲，或在传送期间驱动部件本身的其它方式结构屈服的量)来完成此。也就是说，像通常一样，系统10展现了上述的方式中的一种运动延迟。如下面进一步描述的，系统10采用传感技术来检测松弛量、间隙和/或柔度的消除从而辨别SMA激活，以及确定所需的辅助信息。本专利技术可以应用在利用SMA致动器的地方，并有很宽的应用范围。在包括主动通风的许多系统中，例如，本专利技术可用于改进基于软件的超负荷保护算法的精度，并且更具体地，当输出不被检测时(例如，通风孔的活页不打开等)，在时间上更对应于SMA激活的实际时刻的时间开始跟踪最大可接受的暴露周期。如本文所用，形状记忆合金(SMA’ s) —般指的是一组金属材料，其在经受合适的温度激励时能够恢复某些之前限定的形状或尺寸。形状记忆合金能发生相变，其中它们的屈服强度、硬度、尺寸和/或形状也将会随温度而改变。术语“屈服强度”指的是使材料展现距应力和应变比发生特定偏离时的应力。一般来说，在低温或在马氏体相时，形状记忆合金能够发生伪塑性变形，且在暴露给一定高温时将转变成奥氏体相或母相，从而回到它们变形前的形状。形状记忆合金存在几个与温度相关的不同相。这些相中最常用到的就是所谓的马氏体相和奥氏体相。在以下的描述中，马氏体相一般指的是更易发生变形的低温相，而奥氏体相一般指的是更刚硬的高温相。当形状记忆合金处于马氏体相并被加热时，其开始改变成奥氏体相。这种现象开始发生时的温度通常称为奥氏体起始温度(As)，这种现象结束时的温度则称为奥氏体完成温度(Af)。当形状记忆合金处于奥氏体相并被冷却时，其开始改变成马氏体相，这种现象开始发生时的温度称为马氏体起始温度(Ms)。奥氏体完成转变成马氏体时的温度则称为马氏体完成温度(Mf)。一般来说，形状记忆合金在马氏体相较软、较容易发生变形，而在奥氏体相较硬、更刚性且更刚硬。由上可知，适合用于形状记忆合金的激活信号是具有在马氏体和奥氏体相之间弓I起转变的大小的热激活信号。取决于合金成分和工艺过程，形状记忆合金可以具有单向形状记忆效应、内在的双向效应、或外在的双向形状记忆效应。退火处理的形状记忆合金一般只具有单向的形状记忆效应。对低温变形之后的形状记忆材料进行充分加热将导致马氏体向奥氏体的转变类型，而材料将恢复到初始的退火后的形状。然而，单向的形状记忆效应只能在加热时看到。包括具有单向记忆效应的形状记忆合金成分的活性材料无法自动重新成形，且在判定需要重设装置时可能需要外部的机械力。内在的双向形状记忆材料和外在的双向形状记忆材料的特征在于，既可以在从马氏体相加热为奥氏体相时发生形状转变，同时也可以在从奥氏体相冷却回到马氏体相时发生附加形状转变。具有内在的形状记忆效应的活性材料是由会使活性材料由于上述提及的相变而自己自动重新成形的形状记忆合金成分制成。内在的双向形状记忆特性必须通过工艺过程引入形状记忆材料。这些工艺过程包括在马氏体相时的材料极限变形，约束或载荷条件下的加热冷却处理，或者激光退火、抛光或喷丸加工等表面改性。一旦材料被训练具有了双向形状记忆效应，那么这种高低温状态之间的形状变化通常是可逆的并且在经过很多个热循环后仍然能保持有效。相比而言，具有外在的双向形状记忆效应的活性材料是将具有单向效应的形状本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于由系统实施的方法，该系统包括形状记忆合金致动器和由致动器驱动的传动系，由于在非激活状态下系统内展现的松弛量、间隙和柔度中的至少一个而展现运动延迟，且用于当激活致动器时减少预热周期变化的影响，所述方法包括以下步骤：a)将致动器暴露于激活信号；b)使致动器开始转变，且由于使致动器开始转变而消除运动延迟的至少一部分；c)感测运动延迟的所述至少一部分的消除；和d)基于感测运动延迟的所述至少一部分的消除而自动确定所述致动器的激活。

【技术特征摘要】
2011.10.03 US 13/251,4151.一种适用于由系统实施的方法，该系统包括形状记忆合金致动器和由致动器驱动的传动系，由于在非激活状态下系统内展现的松弛量、间隙和柔度中的至少一个而展现运动延迟，且用于当激活致动器时减少预热周期变化的影响，所述方法包括以下步骤 a)将致动器暴露于激活信号； b)使致动器开始转变，且由于使致动器开始转变而消除运动延迟的至少一部分； c)感测运动延迟的所述至少一部分的消除；和 d)基于感测运动延迟的所述至少一部分的消除而自动确定所述致动器的激活。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述运动延迟是由于致动器内的可承受程度的松弛量引起。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述致动器包括某点，限定表面的调整片在所述点被附连到所述致动器，步骤c)进一步包括相对于所述致动器可靠地定位位置传感器的步骤，从而所述传感器可操作选择性地接合调整片，并确定所述点的位置变化。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的传感器是光电操作，所述调整片限定了多个通孔。5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述传感器包括仅在非激活状态时可操作与致动器物理接合的横向触头，步骤c)进一步包括确定致动器和触头之间的脱离的步骤。6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述传感器定位在预定位置，以便最大化可观察到的松弛量消除。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述运动延迟是由于传动系内可承受程度的柔度引起。8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述运动延迟是由于传动系内可承受程度的间隙引起。9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述系统是主动通风系统，传动系还包括协作地具有相互啮合的齿的至少一个齿轮和/或齿条，间隙由所述相互啮合的齿之间的间距形成。10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述传感器是电位计，其可操作检测所述至少一个齿轮中...

【专利技术属性】
技术研发人员：X·高，L·郝，P·W·亚历山大，G·A·埃雷拉，N·L·约翰逊，G·P·麦克奈特，A·L·布劳恩，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：