專利名稱：應(yīng)力誘發(fā)插入式連接器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及金屬連接器以及金屬形狀記憶密封件，也就是說，通過一種插入式部件將多個部件連接在一起的裝置，具體地說具有一個或多個由具有超彈性性能的材料制成的元件。這些連接器和密封件適用于高性能的工業(yè)和醫(yī)療用途，這些用途涉及不同范圍的工作溫度和所要連接/密封的組成材料。
已經(jīng)有文獻(xiàn)記載了金屬超彈性合金例如Ni-Ti(鎳和鈦的非磁性合金)以及其它雙或三金屬合金已經(jīng)應(yīng)用在包括緊固件、連接器、密封墊、夾具和密封件在內(nèi)的各種技術(shù)用途中。許多這些用途需要溫度以便激活該材料并且改變其物理狀態(tài)，而其它使用機(jī)械力，這些機(jī)械力施加應(yīng)力以在材料中引起超彈性物理變形。還有一些采用了溫度和機(jī)械應(yīng)力的結(jié)合，從而使得一種形狀記憶效應(yīng)在所要求的產(chǎn)品中起作用。但是可以看出，不是所有的形狀記憶材料都是假彈性的，因為不是所有的都在它們的工作溫度下具有超彈性性能。本發(fā)明人特別關(guān)心的是超彈性材料在連接器和密封件上的用途。相對于需要螺紋緊固件、彈簧、夾具或其它緊固或固定機(jī)構(gòu)的更傳統(tǒng)的組件，不銹金屬超彈性材料的使用在高性能連接組件中具有明顯的優(yōu)點。具體地說，超彈性合金由于其表面特性更硬所以可以比在普通連接器中所使用的材料承受更多的磨損。由于它們的彈性預(yù)加載荷的特性，所以它們還可以承受非常大的振動并且不會松弛，而不用使用普通的粘合劑來將裝配好的部件和/或連接器自身緊固在一起。與普通連接器一起使用的粘合劑使得它們非常難以拆卸，相反通?？梢允沟贸瑥椥赃B接器完全可逆的。不銹金屬形狀記憶材料的使用在高性能密封環(huán)境中相對于柔韌的合成橡膠或硅樹脂材料具有明顯的優(yōu)點，它們能夠在壓力和溫度極值下承受大得多的密封負(fù)載同時不會使道路橡膠和硅樹脂罐頭干涸。
Krumme等人的美國專利5395193和5584631披露了在優(yōu)化的彈性條件中使用鎳鈦形狀記憶緊固件，該緊固件具有超彈性或假彈性特性。據(jù)說這些緊固件用于眼鏡組件；將它們安放在銷上以將各個部件緊固在一起。但是，該使用沒有考慮到一種插入式連接器。在還是由Krumme等人共同發(fā)明的美國專利5395193和5584631中，上述優(yōu)化的彈性材料還應(yīng)用在一種據(jù)說在眼鏡架中所使用的Belleville緊固件中。
Johnson的題目為“夾具及其使用方法”的美國專利5683404還披露了具有“假彈性”的形狀記憶材料，從而限定了這些材料在室溫下具有超彈性/假彈性回復(fù)特性。據(jù)說這些材料從奧氏體晶體結(jié)構(gòu)變形到假定實際上為馬氏體的應(yīng)力誘發(fā)結(jié)構(gòu)，從而在除去應(yīng)力時由此回復(fù)到奧氏體狀態(tài)。所述變化的晶體結(jié)構(gòu)賦予該合金超彈性或假彈性性能。鎳鈦合金的泊松比大約為0.3，而在該形狀記憶合金拉伸超過初始彈性極限時該比值有效地增加到大約0.5或更大。在這一點上據(jù)說會出現(xiàn)應(yīng)力誘發(fā)的馬氏體，即超過材料受到永久變形且因此不能回復(fù)到初始奧氏體形狀的點。Johnson采用一種專門工具來施加使材料變形的外部拉伸力，然后松開該力以使該材料回復(fù)到起原始狀態(tài)。在該裝置受到拉伸期間，在拉伸力松開時一個部件被它捕獲住并且牢牢地被夾住。該裝置打算用在夾緊中，并且沒有考慮由本發(fā)明提出的那種傳統(tǒng)的連接操作。如在美國專利5858020中所述一樣，Johnson所提出的另一種用途在于通過使由形狀記憶材料制成的套環(huán)部件受到外部拉伸刺激以延伸并且從而減小了其橫向尺寸來連接醫(yī)療設(shè)備的各個模塊部件。在拉伸力松開時，該部件朝著其原始靜止尺寸回復(fù)，從而收縮并且在另一個部件上施加力。這是超彈性材料的連續(xù)拉伸和松弛作用而不是同時激活和緊固操作。還有，在套環(huán)上必須有專門的結(jié)構(gòu)以使得能夠施加拉伸力。
Zider和Krumme的題目為“包含形狀記憶元件的眼鏡架”的美國專利4896955說明了具有超彈性或假彈性特性的鎳鈦形狀記憶合金的使用。在評論這些材料中，據(jù)說這樣純的假彈性部件在眼鏡架中的有效使用溫度范圍太窄。還據(jù)說這個局限性可以通過用具有“優(yōu)化彈性”特性的材料即加工硬化的形狀記憶合金構(gòu)造這些部件來消除。
在Renz等人的美國專利5197720中，通過由形狀記憶材料制成的由機(jī)械力促動的擴(kuò)展元件將工件緊固在夾具內(nèi)。這樣，通過該形狀記憶部件來傳遞扭矩。該裝置用來將各個部件聚集在一起來緊固該工件以便進(jìn)行操作。但是它沒有考慮到作為連接器或密封件的用途。Jevis的美國專利No.5190546披露了采用超彈性合金將由形狀記憶材料制成的組合部件插入進(jìn)斷裂的骨頭空腔中。該組合部件在松開作用在其上的徑向壓力時緊固住骨頭空腔的壁。為了施加徑向壓力以便減小直徑，則該部件必須是分開的，從而使得用于插入的尺寸減小。它既沒有在連接組件中用作插入式部件，也沒有具有密封特性。
其它專利例如Besselink等人的美國專利5507826、Kapgan等人的US5779281以及Arnold的US5067827已經(jīng)分別想到利用形狀記憶材料的特性作為鎖緊、連接器和支承元件；但是，這些方案需要在使用中施加所要求的溫度。Kramer等人的美國專利5277435以及Flomenblit等人的US5876434同樣依靠溫度來激發(fā)形狀記憶效應(yīng)。這種在由溫度外部激發(fā)上的依賴性導(dǎo)致額外的過程步驟并且在某些其它用途中是不利的。
Krumme等人的題目為“遲滯阻尼設(shè)備和方法”的美國專利5842312采用了形狀記憶張力元件來提供能量損耗。這些元件可以安放在受到振動的建筑結(jié)構(gòu)等之間，用來吸收由它們的相對運動而產(chǎn)生出的能量。但是，該專利沒有考慮到超彈性材料在連接器或密封件的形成中的振動阻尼作用。上述先有方案的任一個都沒有考慮到例如由本發(fā)明人所提出的形成一種有效的密封件。而且，上述Renz等人的專利雖然通過工件傳遞扭矩但是沒有考慮到在這樣做的同時形成一種密封件。另外，某些密封件的關(guān)鍵特征在于它們適應(yīng)在所要密封的部件中不同類型變化例如熱膨脹的能力。例如柔性橡膠和硅樹脂具有這種特性；但是，工作要求在高性能金屬密封用途中明顯不同。
現(xiàn)在將描述對于用形狀記憶合金來形成密封件的先有方法。現(xiàn)在參照Wu.的題目為“用于內(nèi)燃機(jī)燃料噴射器的高壓流體通道密封件以及制作該密封件的方法”的美國專利5862995。在該專利中，將形狀記憶合金插頭插進(jìn)燃料通道的開口端中，從而經(jīng)歷了從馬氏體到奧氏體的金相變化以進(jìn)行通道的密封。這是通過使插頭在-100攝氏度到-80攝氏度的溫度范圍內(nèi)冷卻時受到預(yù)應(yīng)力來實現(xiàn)的。Julien等人的題目為“采用記憶金屬的可重復(fù)使用的金屬密封件”的美國專利5226683采用了處于設(shè)置使用的馬氏體狀態(tài)的二價金屬環(huán)，然后加熱到向奧氏體的轉(zhuǎn)變溫度之上以便除去和重新使用。在Kim等人的題目為“用于超高真空系統(tǒng)的O形環(huán)密封裝置”的美國專利4281841，將可熱回復(fù)的管子冷卻到其馬氏體狀態(tài)，然后變形并且通過溫度激發(fā)而回復(fù)到其奧氏體狀態(tài)。
但是，所述上述方案涉及對形狀記憶材料的溫度變化。該材料最初處于奧氏體狀態(tài)，然后被冷卻到馬氏體物理狀態(tài)，在該狀態(tài)中該材料變得可鍛造的即不是彈性的。重要的是要注意，該過程步驟在形成密封之前出現(xiàn)。該材料隨后形成一種中間形狀并且被安放進(jìn)密封組件中。使溫度上升到奧氏體轉(zhuǎn)變溫度以上，這時材料朝著其初始奧氏體形狀和尺寸回復(fù)，從而進(jìn)行密封。
因此，需要形成一種耐久的金屬不銹密封件或插頭，該插頭首先是一種處于其奧氏體狀態(tài)中的形狀記憶材料并且通過應(yīng)力誘發(fā)引起超彈性形為以形成有效的高性能密封。
還需要形成一種密封件，該密封減小了由形狀記憶材料制成的部件的溫度敏感性。
因此，需要形成一種采用耐久的金屬不銹連接器組件的連接組件，該組件可以簡單地采用相對運動以激活該組件來安裝。
還需要在各個部件之間形成一種牢固的連接，該連接減小了該組件的微觀運動磨損特性，從而提高了其使用壽命。
還需要形成一種緊固組件，其激活不需要溫度。
還需要利用一種預(yù)張緊的形狀記憶合金來形成一種應(yīng)力誘發(fā)的密封件/連接器，它可以針對在包括那些所要密封/連接的不同材料的熱膨脹或收縮系數(shù)中的差異進(jìn)行調(diào)整。
還需要形成一種預(yù)張緊的密封件/連接器，它能夠進(jìn)行振動阻尼并且通過所密封的部件傳動。
還需要形成一種預(yù)張緊的密封件，它使得扭矩能夠通過所密封的部件傳遞。
還需要一種具有彈性特性的連接器，它在這些組成部件的制造期間允許更大的公差。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中，連接器部件預(yù)裝配在第一和第二部件中的一個上。更優(yōu)選的是，第一部件與連接器預(yù)裝配在一起，第二部件相對于預(yù)裝配的部件移動以激活連接器的超彈性合金?；蛘?，第二部件與連接器預(yù)裝配在一起，第一部件相對于這些預(yù)裝配的部件運動以激活該連接器的超彈性合金。
在另一個優(yōu)選實施方案中，第一和第二部件預(yù)裝配在一起，并且在連接器和這些預(yù)裝配的部件之間出現(xiàn)相對運動。
在本發(fā)明的還有一個實施方案中，開口限定了一條軸線，并且相對運動沿著軸線進(jìn)行；或者相對運動垂直于該軸線進(jìn)行。
在本發(fā)明的另一個實施方案中，這些部件被剛性地緊固。
在本發(fā)明的再一個實施方案中，該連接形成一種密封件。
本發(fā)明的實施方案的優(yōu)點在于，超彈性合金例如鎳鈦合金具有一層氧化層，該氧化層形成比其它傳統(tǒng)連接器更堅固的磨損面。而且，連接器部件本身是有彈性的，從而使得它能夠作為振動阻尼部件，用來防止該組件松開。還有，該組件的這些部件具有更大的制造公差。這些連接器是完全可逆的。
本發(fā)明的實施方案的另一個優(yōu)點在于，連接是通過簡單的相對運動來進(jìn)行的，從而不需要螺紋緊固件、彈簧、夾具或其它緊固或固定機(jī)構(gòu)。這個特征使得這些連接件能夠在更小的工作空間中進(jìn)行，從而進(jìn)一步避免了與傳統(tǒng)連接裝置相關(guān)的復(fù)雜性。
本發(fā)明的實施方案的還有一個優(yōu)點在于，超彈性性能不依靠溫度來施加進(jìn)行這種連接所需要的激活力。
通過參照具有與本發(fā)明一個或多個實施方案的隨后說明相對應(yīng)的參考標(biāo)號的附圖，從而本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將了解其它目的和優(yōu)點，這以下說明中對下列附圖進(jìn)行了進(jìn)一步說明。
優(yōu)選實施方案的詳細(xì)說明參照

圖1-3，這些圖顯示出由本發(fā)明人所采用的有效的超彈性性能。在圖4A-4B中，以10大體上顯示出在試驗的組件中所使用的可選超彈性墊圈。剩下的圖5-15說明了本發(fā)明的連接組件的優(yōu)選實施方案。
再參照圖1-3，組件10的第一部件為一個球12，它限定了一種給定球形，其橫斷面直徑具有第一尺寸D1。第二部件由限定了第二給定形狀(在該情況中為環(huán)形)的墊圈14構(gòu)成，該墊圈橫斷面連續(xù)且具有與第一尺寸D1過盈配合的至少第二尺寸D2。第一部件12和第二部件14即圖1-3中的墊圈14中的一個包括具有入口邊緣或唇部18的開口16，其尺寸對應(yīng)于其相應(yīng)的連續(xù)橫斷面即內(nèi)徑D2。在圖2中，具有第一尺寸D1的由箭頭13所示的球12的相對運動使它接觸墊圈14的第二尺寸D2，從而施加作用力以使第二尺寸超彈性擴(kuò)展，從而使得球和墊圈相互聯(lián)接地緊固在一起。
仍然參照圖1-3，第一尺寸D1優(yōu)選大于第二尺寸D2，并且第一部件12和第二部件14的相對運動使得第二尺寸擴(kuò)展。雖然在這些圖中沒有顯示出，但是組件10可以設(shè)有用來產(chǎn)生相對運動的裝置13；但是，可以利用外部源例如機(jī)械壓力機(jī)、杠桿或夾具等施加必要的力裝配這些部件12、14。
墊圈14優(yōu)選是一種由超彈性合金優(yōu)選是鎳鈦諾并且更優(yōu)選為SE508鎳鈦諾合金制成的整體構(gòu)件。該材料在“鎳鈦諾合金SE508數(shù)據(jù)表”中被披露，并且可以從設(shè)在Fremont，CA的NitinolDevice&Components有限公司中買到。在這里所涉及的所有超彈性部件優(yōu)選由鎳鈦合金SE508制成。試驗1在形成試驗組件10之前在室溫下將圖1-3的墊圈14安放在機(jī)械夾緊結(jié)構(gòu)(未示出)中。球12由拋光的不銹鋼制成，其均勻的球直徑D1為0.375英寸。墊圈14的初始靜止尺寸如下內(nèi)徑D2＝0.360英寸；外徑D3＝0.550英寸；厚度T1＝0.050英寸。在壓力下安放墊圈14，并且其軸向運動受到具有位于開口16下面的孔(還未示出)的支撐板約束，該板限制了墊圈的向下運動。球12安放在通向開口16的入口處，并且壓力機(jī)接合以使球向下移動，從而將它擠進(jìn)開口中。墊圈14的超彈性材料通過球12響應(yīng)其內(nèi)徑D2的擴(kuò)展通過與球的直徑D1過盈配合而被激活直到如在圖2中所示的球的最大量插入。然后在球12這樣插入的情況下測量墊圈14的外徑D3，并且觀察到增加了0.014英寸達(dá)到0.564英寸的新直徑D2。也就是說，墊圈14的外徑D3擴(kuò)展了0.014英寸，幾乎直接與球直徑D1和墊圈的內(nèi)徑D2之間的差成比例。沒有觀察到球12的直徑D1或墊圈14的厚度T1改變。然后將球12完全推動穿過墊圈12的內(nèi)徑D2，由此測量出墊圈的直徑如下外徑D3＝0.556；并且內(nèi)徑＝0.367。因此，一些變形是“塑性”特征，即墊圈14的尺寸永久地改變了。因為超彈性材料處于奧氏體狀態(tài)，所以這種塑性變形的程度不會回復(fù)。因此超過了1-2％所述的彈性能力，并且因此塑性變形接著發(fā)展到這樣的程度，它超過了這個彈性能力。為了證明上面所觀察到的結(jié)果，我用具有基本上相同的尺寸的不同墊圈重復(fù)了該試驗并且觀察到類似的結(jié)果。試驗2使用與試驗1的初始操作相同的球12和墊圈14形成組件10。我假定最大的塑性變形已經(jīng)出現(xiàn)，并且因此不會進(jìn)一步改變?？梢灶A(yù)想到，墊圈14將保留其超彈性特性并且繼續(xù)容許球12進(jìn)入開口16，因此使墊圈的靜止尺寸以試驗1的初始操作所觀察到的方式擴(kuò)展。我觀察到，墊圈14的內(nèi)徑D2和外徑D3可測量地擴(kuò)展到實際上與前面所觀察到的相同的尺寸，不大也不小。當(dāng)推動球12穿過開口16時，觀察到與試驗1的初始操作的結(jié)論相同尺寸。在球12穿過墊圈14(圖3)時與內(nèi)徑D2的超彈性材料接觸相對應(yīng)的直徑D1的圓周區(qū)域中觀察到均勻的帶或條帶17(如圖3)。這表示在圍繞著球12的圓周的大部分區(qū)域而不是狹窄的接觸線中有效地形成均勻的密封。因此可以斷定，超彈性材料響應(yīng)由相對運動應(yīng)力激活形成密封變形，從而與球12的輪廓一致。進(jìn)一步參照圖1-3，試驗組件10的第一部件12和第二部件14中的任一個具有錐形的前端以利于超彈性合金的激活。開口16的唇部18可以具有刻槽的入口邊緣(未示出)，從而用作使得第一尺寸D1更容易插進(jìn)第二尺寸D2的導(dǎo)入部分。
返回圖4B并且參照圖10-12，用314表示可選墊圈形式的連接器部件并且具有開口316。如將在下面所述的一樣，該墊圈314構(gòu)成供大體上在310處所示的連接器組件使用。
在圖5-6中，連接器組件大體上在110處所示。球112和墊圈114與圖1-3所示的那些類似。除了它們在由本體120所表示的第三部件內(nèi)被激活外，該本體120具有由具有埋頭孔122的通孔121構(gòu)成的開口，在埋頭孔中安放有墊圈。墊圈114具有開口116。通孔121具有中心軸線A，該軸線優(yōu)選也穿過開口116的中心。球112沿著由箭頭113所示的方向沿著軸線A運動(即相對軸向運動)進(jìn)入開口116(圖6)，從而在連接器中誘發(fā)內(nèi)應(yīng)力，從而使得開口116沿著分開箭頭124的方向超彈性擴(kuò)展。同樣，外徑D3擴(kuò)展以嚙合并形成壓靠埋頭孔122的聯(lián)接。因為墊圈D3的外徑在與埋頭孔122嚙合時施加由箭頭126所示的向內(nèi)徑向力，所以內(nèi)徑D2還收縮并且在球112上施加另外的力。圖7與圖5-6類似，但是用銷111代替了球112。
這些部件可以通過將如在圖8和10中所示的部件中的兩個預(yù)裝配，然后如在圖9和11-12中一樣在最終裝配中將這些部件與第三個部件裝配在一起，從而以各種方式聯(lián)接在一起。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所公知的一樣，可以選擇公差，從而在這些部件之間存在初始的過盈配合，從而它們可以暫時地緊固在一起以準(zhǔn)備用于最終裝配?；蛘?，可以這樣選擇公差，從而在預(yù)裝配狀態(tài)，這些部件松弛地安放進(jìn)用于如圖5-7中所示的最終裝配的準(zhǔn)備位置中。
在圖8-9中，在210處大體上顯示出連接組件，它具有一包括夾頭219的本體220形式的第一部件。與在圖7中所示的那些類似，設(shè)有以銷211形式的第二部件以及以墊圈214形式的連接器部件。本體220具有由孔221和埋頭孔222構(gòu)成的開口，在埋頭孔中安放著墊圈214。與圖1-7類似，墊圈214具有開口216。孔221具有中心軸線A，該軸線優(yōu)選也穿過開口216的中心。銷211以松配合的關(guān)系預(yù)裝配在開口216內(nèi)。夾頭219沿著由箭頭213所示的軸A的方向受到徑向壓縮，也就是說，相對運動沿著與軸線A垂直的方向，從而在連接器214中誘發(fā)出內(nèi)應(yīng)力，從而使得開口116超彈性地收縮以進(jìn)行連接?？梢圆捎酶鞣N裝置來沿著與軸線A垂直的方向徑向壓縮夾頭219，例如可滑動調(diào)節(jié)的套筒等，如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所公知的一樣。要理解的是，術(shù)語“相對運動”包含結(jié)合圖1-7所述的軸向運動以及在圖8-9中的夾頭219的徑向壓縮，這導(dǎo)致夾頭沿著與軸線A垂直的方向相對于孔221運動。
在圖10-12中，在310處大體上顯示出連接組件。由墊圈314所表示的連接器部件與由本體320所表示的第一部件預(yù)裝配在一起。本體320具有由開口通孔321和其內(nèi)安放著墊圈314的溝槽323構(gòu)成的開口。墊圈314具有開口316。通孔321具有中心軸線A，該軸線優(yōu)選也穿過開口316的中心。球312沿著由箭頭313所示的方向沿著軸線A移動，也就是說相對軸向運動進(jìn)入開口316?；蛘撸?12可以沿著由箭頭315所示的與軸線A垂直的方向運動進(jìn)入開口316。在球312進(jìn)入墊圈開口316時，它在墊圈314誘發(fā)出內(nèi)應(yīng)力，從而使得開口超彈性擴(kuò)展以嚙合溝槽323，從而進(jìn)行連接。本體320優(yōu)選具有底部324和從中伸出的軸326。
參照圖13-14，在410處大體上顯示出形成密封的外殼組件。本體420具有帶有外部向上延伸的突起部分432的開口416，該開口限定了要被密封以防止流體流出的空腔434的入口。第二部件是一種超彈性墊圈414，其外徑D2與形成在蓋子438的下表面中的圓形缺口436的內(nèi)徑D1過盈配合。內(nèi)徑D2與突起的外徑D4過盈配合。當(dāng)將蓋子438壓在突起432上時，墊圈414的外徑D3收縮并且坐在缺口436內(nèi)，同時內(nèi)徑D2在突起的直徑D4上擴(kuò)展。因此，通過墊圈的超彈性材料的多重激活作用即通過蓋子438和突起432形成密封。
進(jìn)一步參照圖13-14，還設(shè)有用來產(chǎn)生相對運動的裝置，它采用安裝穿過蓋子438的孔429并且擰進(jìn)形成在本體420中的錐形螺紋孔431中的機(jī)械緊固件428的形式。這些裝置在圖19中沒有顯示出，但是在計算機(jī)電纜連接器的情況中，可以采用通常所采用的拉起螺釘裝置。或者，可以使用液壓或氣壓源(未示出)來進(jìn)行或幫助形成密封。
在圖15-16中，在510處大體上顯示出軟管連接器組件，它具有相配的一對陽連接器部件550和陰連接器部件552。流體通道554設(shè)置穿過部件550、552，并且超彈性墊圈514位于在陰部件552的埋頭孔560中的棘爪558內(nèi)。在每個部件550、552上的相配螺紋556與圖13-14的緊固件428類似地將這些部件連接在一起。具有錐形導(dǎo)入頭564的噴嘴562設(shè)置在陰部件552的開口516附近并且移動進(jìn)入開口以嚙合墊圈514的內(nèi)徑，如在圖16中所示。相對運動誘發(fā)墊圈514外徑應(yīng)力并密封在埋頭孔560上，并且墊圈514的內(nèi)徑密封在噴嘴562上即雙激活密封。
雖然沒有顯示出，但是圖15-16的軟管部件可以用扭矩傳遞部件代替，其中超彈性部件使這些部件相互密封同時在它們之間傳遞扭矩。
同樣，雖然沒有顯示出，但是可以設(shè)置這樣一種組件，其中第二部件阻尼在第一和第三部件之間的振動。
另外，如圖13-16中一樣，該形成密封組件可以應(yīng)用在第一和第三部件，其可以具有不同的熱膨脹或收縮系數(shù)。
在圖17-18中顯示出緊固密封組件。由超彈性材料制成的墊圈617用來密封容納在形成在本體620中的螺紋孔664內(nèi)的緊固件628。本體620具有導(dǎo)入進(jìn)埋頭孔622中的開口616，如圖18中所示，在所述埋頭孔中容納有擰緊的緊固件628的頭部632以及墊圈614。通過將螺栓628擰進(jìn)螺紋孔664中墊圈614的超彈性材料的激活引起徑向應(yīng)力，該應(yīng)力將其外徑鎖在埋頭孔622上。該應(yīng)力激活還引起墊圈614的內(nèi)徑收縮，這時在墊圈位于頭部632下面并且在插入進(jìn)開口616中之前與緊固件628預(yù)裝配在一起的情況(未示出)中，要求讓它抓住螺紋軸634。也就是說，用作鎖緊密封墊圈。
參照圖19，在710處大體上顯示出一種形成密封的電連接器組件。使例如用于計算機(jī)外設(shè)的一對相配的大體上為矩形陽電纜插頭連接器750和陰電纜插頭連接器752與位于它們之間的由超彈性材料制成的相應(yīng)形狀的環(huán)714連接在一起。任一個連接器750、752其尺寸可以設(shè)定成在其周圍上接受環(huán)714的開口716，同時另一個連接器可以設(shè)有內(nèi)溝槽(未示出)，所述環(huán)坐在該溝槽中。環(huán)714的內(nèi)外直徑的雙激活與圖15-16的軟管連接器組件510的方式類似。
參照圖20A-E，墊圈14的開口16和外形的一個或兩個可以構(gòu)成為各種幾何形狀。圖20A顯示出在圖1-18中所使用的環(huán)形。圖20B顯示出具有用來容納例如扭矩傳遞部件(未示出)的八邊形開口16的墊圈14，同時其外形為圓形例如用于將墊圈安放在埋頭孔中。圖20E顯示出具有八邊形橫斷面的墊圈14。圖20C的墊圈14具有同樣用于容納扭矩傳遞部件的花鍵開口16，同時在圖20D中開口和外形具有花鍵橫斷面，例如在圓周上還與扭矩傳遞軸或其它齒輪裝置嚙合。圖19顯示出具有不對稱的多邊梯形形狀的墊圈14。墊圈14大體上比其寬度更薄，如在圖1、5、7、8、13中所示一樣，其中厚度T1小于橫向尺寸D3。雖然沒有顯示出，但是可以在單個組件中使用多個連接器。根據(jù)組件的特性，可以順序堆疊多個墊圈以增強連接強度或提高密封壓力。
根據(jù)本發(fā)明，還可以將第二尺寸設(shè)定成不與第一尺寸過盈，其中力使得第二尺寸超彈性擴(kuò)展或收縮，從而使得接觸的第一尺寸進(jìn)行密封。因此該組件其第一尺寸可以大于第二尺寸，并且作用力使得第二尺寸擴(kuò)展。提供這種力的裝置可以如所示一樣的緊固件、氣壓或液壓或者如在圖8-9中所示的夾頭。那些本領(lǐng)域普通技術(shù)人員結(jié)合在這里所述的各個實施方案將理解上述改進(jìn)。例如，插入的空腔、流體連接器、扭矩傳遞等都可以采用在這里所教導(dǎo)的在形成密封組件的第一、第二和第三部件之間的非過盈配合。
因此，本發(fā)明大體上教導(dǎo)了一種形成連接密封組件的方法，它包括以下步驟提供由具有給定橫斷面的超彈性合金制成的部件；并且向該橫斷面上施加作用力，從而使它擴(kuò)展或收縮并且形成密封。另外，該方法可以包括提供另一個部件并且向初始部件施加作用力以在另一個部件上形成密封的步驟。該方法還包括提供額外的激活部件以產(chǎn)生所要施加的力的步驟。
雖然已經(jīng)對本發(fā)明的一個或多個優(yōu)選實施方案進(jìn)行了說明，但是應(yīng)該理解的是，在不脫離附屬權(quán)利要求的范圍和本發(fā)明的精神的情況下可以作出各種改變、修改和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種連接組件，它包括限定有開口的第一部件；用來與第一部件連接在一起的第二部件；以及由超彈性合金制成的墊圈部件，由此這些部件的至少兩個之間的相對運動引起在墊圈中的超彈性激活，該激活同時在有效固定的相對位置中使所有部件連接在一起，并且墊圈壓縮插入在第一和第二部件之間。
2.如權(quán)利要求1所述的組件，其中在所述第一和第二部件之間出現(xiàn)相對運動。
3.如權(quán)利要求1所述的組件，其中預(yù)裝配其中兩個部件。
4.如權(quán)利要求1所述的組件，其中所述相對運動出現(xiàn)在墊圈以及第一和第二部件之間。
5.如權(quán)利要求1所述的組件，其中所述開口還限定了一根軸線。
6.如權(quán)利要求5所述的組件，其中所述相對運動沿著軸線進(jìn)行。
7.如權(quán)利要求5所述的組件，其中所述相對運動垂直于軸線進(jìn)行。
8.如權(quán)利要求1所述的組件，其中受壓縮的墊圈在第一和第二部件之間形成密封。
9.如權(quán)利要求1所述的墊圈，其中所述超彈性合金是鎳鈦諾。
10.如權(quán)利要求1所述的墊圈，其中在該組件的工作溫度范圍內(nèi)具有所述超彈性能。
11.一種連接組件，它包括限定有開口的第一部件；用來與第一部件連接在一起的第二部件；以及由超彈性合金制成的與第一部件預(yù)裝配在一起的墊圈部件，由此第一和第二部件之間的相對運動使得第二部件在墊圈中誘發(fā)出超彈性激活，該激活同時在有效固定的相對位置中使所有部件連接在一起，并且墊圈壓縮插入在第一和第二部件之間。
12.如權(quán)利要求11所述的組件，其中所述開口還限定了一根軸線。
13.如權(quán)利要求12所述的組件，其中所述相對運動沿著所述軸線進(jìn)行。
14.如權(quán)利要求12所述的組件，其中所述相對運動垂直于所述軸線出現(xiàn)。
15.如權(quán)利要求11所述的組件，其中受壓縮的墊圈在第一和第二部件之間形成密封。
16.如權(quán)利要求11所述的組件，其中所述墊圈具有選自多邊形、卵形、圓形、鋸齒形、鍵形的形狀。
17.如權(quán)利要求16所述的組件，其中所述墊圈是一種力矩傳遞部件。
18.如權(quán)利要求11所述的組件，其中所述墊圈在所述第一和第二部件之間用作一種振動阻尼部件。
19.一種連接組件，它包括限定有開口的第一部件；用來與第一部件連接在一起的第二部件；以及由超彈性合金制成的與第二部件預(yù)裝配在一起的墊圈部件，由此第一和第二部件之間的相對運動使得第一部件在墊圈中誘發(fā)出超彈性激活，該激活同時在有效固定的相對位置中使所有部件連接在一起，并且墊圈壓縮插入在第一和第二部件之間。
20.如權(quán)利要求19所述的組件，其中所述開口還限定了一根軸線。
21.如權(quán)利要求20所述的組件，其中所述相對運動沿著所述軸線進(jìn)行。
22.如權(quán)利要求20所述的組件，其中所述相對運動垂直于所述軸線進(jìn)行。
23.如權(quán)利要求19所述的組件，其中受壓縮的墊圈在第一和第二部件之間形成密封。
24.如權(quán)利要求19所述的組件，其中所述墊圈具有選自多邊形、卵形、圓形、鋸齒形、鍵形的形狀。
25.如權(quán)利要求24所述的組件，其中所述墊圈是一種力矩傳遞部件。
26.如權(quán)利要求19所述的組件，其中所述墊圈在所述第一和第二部件之間用作一種振動阻尼部件。
27.一種連接組件，它包括限定有開口的第一部件；用來與第一部件連接在一起的第二部件；以及由超彈性合金制成的墊圈部件，由此墊圈相對于第一和第二部件的運動在墊圈中引起超彈性激活，該激活同時在有效固定的相對位置中使所有部件連接在一起，并且墊圈壓縮插入在第一和第二部件之間。
28.如權(quán)利要求27所述的組件，其中所述開口還限定了一根軸線。
29.如權(quán)利要求28所述的組件，其中所述相對運動沿著所述軸線進(jìn)行。
30.如權(quán)利要求28所述的組件，其中所述相對運動垂直于所述軸線進(jìn)行。
31.如權(quán)利要求27所述的組件，其中受壓縮的墊圈在第一和第二部件之間形成密封。
32.如權(quán)利要求27所述的組件，其中所述墊圈具有選自多邊形、卵形、圓形、鋸齒形、鍵形的形狀。
33.如權(quán)利要求32所述的組件，其中所述墊圈是一種力矩傳遞部件。
34.如權(quán)利要求27所述的組件，其中所述墊圈在所述第一和第二部件之間用作一種振動阻尼部件。
35.如權(quán)利要求27所述的組件，還包括至少兩個墊圈。
全文摘要
公開了一種連接組件(110)，它具有限定一開口(122)的第一部件(120)，適合與第一部件夾持在一起的第二部件(112)和由超彈性合金制成的墊圈部件(114)，在所述部件(112、114、120)中的至少兩個之間的相對運動引起在墊圈(114)內(nèi)的超彈性激活，其中該激活同時將部件(112、120)與設(shè)置在其間的墊圈部件(114)連接在一起。超彈性部件(114)能夠膨脹或收縮以形成一個密封件。最好利用與組件(110)的另一個部件(112、120)的一個或多個的過盈配合產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力激活。這種改進(jìn)的密封件在流體連接器例如軟管(510)、電連接器(710)、扭矩傳遞裝置(510)和阻尼震動中很適用。墊圈部件(114)優(yōu)選被預(yù)組裝成第一和第二部件(112、120)之一。第一部件(120)與墊圈(114)預(yù)組裝，部件(112)相對于預(yù)組裝部件移動以激活墊圈(114)的超彈性合金。所形成的組件(110)形成高性能的連接和密封，可防止腐蝕和磨損。這些組件(110)完全是可逆的，由于在墊圈(114)中的彈性，組件(110)包括較大的表面和表面接觸，使其顯示出較強的軸向和扭轉(zhuǎn)夾緊力。
文檔編號G01B3/28GK1416512SQ01806417
公開日2003年5月7日 申請日期2001年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月11日
發(fā)明者帕特里克·懷特 申請人:帕特里克·懷特