[发明专利]用于中空结构的活性材料插入件

说明书

相关申请的交叉参考

本申请是2006年3月17日提交的名称为“容积填充机械 组件及其操作方法”(“VOLUME-FILLING MECHANICAL  ASSEMBLIES AND METHODS OF OPERATING SAME”)的美国专 利申请No.11/384,042的部分继续申请并要求其优先权，该美国专利 申请要求的优先权有：2005年3月29日提交的美国专利申请No. 11/093,271，其要求2004年4月2日提交的美国临时专利申请No. 60/559,249的权益；2005年3月29日提交的美国专利申请No. 11/092,127，其要求2004年4月2日提交的美国临时专利申请No. 60/559,165的权益；以及2005年3月29日提交的美国专利申请No. 11/093,272，其要求2004年4月2日提交的美国临时专利申请No. 60/559,115的权益；所有这些专利申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及适于与中空结构元件一起使用的结构插入件， 更具体地涉及包括至少一种活性材料的局部或全面插入件，所述活性 材料在激活或减活(activation or deactivation)时能够可逆地改变因此 而构成的组件的可插入性或例如硬度、阻尼、几何构造的特性或能量 吸收率。

背景技术

例如金属板、“I”形梁1(现有技术，图1a)、“L”和 “C”形角铁2、3(图1b，c)、栅格、桁架的结构插入件以及泡沫 材料已经被开发以提供对中空元件4的加强。为了实现它们的预期功 能，这些插入件经常被压配合(当接合相对的内表面时)、拉伸或液 压成型到合适位置，然后通常通过点焊或缝焊而结合到一起。一旦结 合到产品(例如车辆)中，缺乏到元件内部或其周围空间的通路经常 导致不能以此方式改进该产品。替代性地，插入件可在形成中空结构 元件之前固定到合适位置。一旦就位，元件和插入件的组件相互协作 以提供通用型结构解决方案，其中因此而构成的组件的特征-例如结 构能力、挠曲弹性模量以及阻尼/能量吸收率保持不变。结果，本领域 中总是存在常规插入件的问题，包括但不限于需要大量劳动和制造成 本以及不能针对给定条件和/或迫近事件而改变或调节结构特征。而 且，在试图改进现有产品时，放置插入件的常规方法也存在问题。

发明内容

考虑到前述问题，本发明涉及一种适用于中空结构从而构 建可改变组件的活性材料插入件，以及构建可改变组件的方法。由于 活性材料具有的可逆变化特性，本发明在选择性地改变组件的例如硬 度、阻尼、压碎模式/能量吸收的特性中是有用的。在优选实施方式中， 本发明对于促进组件的构建是有用的。本发明的其他优点包括提供组 件特性的主动场控制调节。最后，应认识到，与相似的基于机械、材 料、机电、液压或气动的加强系统相比，使用活性材料元件增大了能 量效率，同时减小了重量和/或复杂性。

总体上，本发明涉及一种可改变的结构组件，其包括限定 内部开口的中空结构元件以及在开口内固定定位的至少一个插入件。 插入件至少部分地由活性材料形成，所述材料能够分别在被激活和减 活时达到不同的第一和第二状态。所述元件和至少一个插入件协作性 地配置成在材料处于第一状态时呈现第一组件特征值，而在材料处于 第二状态时呈现第二组件特征值。

本发明的其它方面和优点-包括采用形状记忆合金、铁磁 体形状记忆合金、形状记忆聚合体和/或磁流变弹性体来改变组件特 征，将在下面对优选实施方式(一个或多个)的详细描述和附图中变 得明显。

方案1.一种可改变的结构组件，包括：

限定内部开口的中空结构元件；以及

在所述开口内固定定位的至少一个插入件，所述插入件至少部分 地由活性材料形成，所述活性材料能够分别在被激活和减活时达到不 同的第一和第二状态，

所述元件和至少一个插入件协作性地配置成在所述材料处于第一 状态时呈现第一组件特征值，在所述材料处于第二状态时呈现第二组 件特征值，

其特征在于，所述元件为车辆的框架部件，所述组件特征值是在 碰撞事件中由所述元件吸收的能量大小。