Механический привод

Механический привод

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Изобретение относится к механическим приводам, в частности к малогабаритным механическим приводам, часто применяемым в микронасосах, например, для систем доставки лекарственных веществ.

Уровень техники

Существуют различные механические приводы, обеспечивающие необходимую производительность, в устройствах, предназначенных для подачи жидкости. Известные механические приводы включают в себя устройства, работающие на основе термопневматических (US 4265600 и US 6520753), электростатических (US 6168395 и US 5362213), пьезоэлектрических (US 4596575 и US 6827559), термогидравлических (GB 2443261), биметаллических (US 5611676) элементов, а также использующие шаговые двигатели (ЕР 2072072) и магнитные (US 3819305 и US 7922462) механических приводов.

Существуют некоторые сложности при монтировании механических приводов указанных типов в конструкцию микронасосов. Некоторые из этих механических приводов являются достаточно сложными по конструкции, что затрудняет проектирование изделия для массового производства, процесс изготовления которого требует создание экономически выгодного изделия. Также ограничены варианты конструкторских решений по установке в микронасосы механических приводов за счет их сложности. Другие ограничения заключаются в том, что компоненты, необходимые для изготовления ряда описанных выше механических устройств, приводят к усложнению производства и повышению цены изделия. Еще одно ограничение состоит в том, что материалы, необходимые для встраивания, по меньшей мере, некоторых, вышеупомянутых механических приводов в микронасос, уменьшают число возможных вариантов применения изделия. В качестве примера можно указать то, что некоторые материалы не совместимы с перекачиваемой жидкостью, поскольку она разрушает дорогостоящие компоненты изделия. Это может касаться дорогостоящих компонентов, таких как биологически активные материалы. В других случаях некоторые принципы работы механических приводов не обеспечивают точность, требуемую для микронасосов и необходимую для доставки лекарственных и других важных компонентов. Другое ограничение заключается в том, что вышеуказанные принципы работы механических приводов не обеспечивают возможность многократного срабатывания, требуемого для некоторых систем доставки лекарств. В качестве примера можно указать изделия, часто подлежащие замене и предназначенные для краткосрочного использования, требующие наличие приводов, работающих на принципах, обеспечивающих возможность повторного использования в большом числе аналогичных устройств. Еще одним ограничением является то, что некоторые из вышеуказанных принципов работы механических приводов не обеспечивают достаточную мощность для доставки лекарственных средств при малых размерах привода.

В качестве материала, подходящего для изготовления механического привода вышеописанного типа, был выбран сплав с эффектом памяти формы, и в соответствии с этим были описаны несколько вариантов выполнения устройств на его основе. Механические приводы на основе сплава с эффектом памяти формы могут применяться в микронасосах за счет создания ими большого усилия на единицу веса, простоты конструкции, компактности и отсутствия шума и загрязнений при работе. Механические приводы на основе сплава с эффектом памяти формы также обеспечивают эффективные решения для конструкций, предназначенных для кратковременной эксплуатации, простых в производстве одноразовых изделий, которые изготавливаются в очень больших количествах по экономически выгодной цене.

Однако механические приводы на основе сплава с эффектом памяти формы обладают недостатками, которые ограничивают их применение в системах, требующих высокой точности.

Одним из недостатков устройств с механическими приводами на основе сплава с эффектом памяти формы является то, что они обладают значительным гистерезисом при деформации, и их фазовый переход зависит от температуры, напряжения, направления перемещения и многих других факторов (J.D. Harrison, "Measurable Change Concomitant with SME Transformation," Engineering Aspects of SMAs, eds. Duering et al., Butterworth, pp 106-209, 1990).

Для компенсации немеханической нелинейности сплавов с эффектом памяти формы применялись подходы с использованием нелинейного управления. Эти подходы включали различные методы управления механическим перемещением сплава с эффектом памяти формы: робастный контроллер на основе нейронных сетей и режима скольжения (Song, "Precision tracking control of shape memory alloy actuators using neural networks and a sliding-mode based robust controller," Smart Mater. Struct. 12, pp. 223-231, 2003), на основе нейронных сетей с нечеткой логикой (Kumagai, "Neuro-fuzzy model based feedback controller for shape memory alloy actuators," Proceedings of SPIE, v 3984, pp. 291-9, 2000), диссипации (Gorbet, "Dissipativity approach to stability of a shape memory alloy position control system," IEEE Transactions on Control Systems Technology, v 6, n 4, pp. 554-562, July 1998), управления с переменной структурой (Grant, "Variable structure control of shape memory alloy actuators," IEEE Control Systems Magazine, v 17, n 3, pp. 80-88, June 1997), и широтно-импульсной модуляцией энергии привода (NMa and G Song, "Control of shape memory alloy actuator using pulse width modulation," Smart Mater. Struct. 12, pp. 712-719, 2003). Несмотря на применение этих зачастую сложных подходов к управлению сплавом с эффектом памяти формы, управлять им по-прежнему трудно.

Также было предложено несколько подходов по обеспечению точности перемещения при помощи механических приводов на основе сплава с эффектом памяти формы за счет механического ограничения диапазона перемещения, которое он может осуществлять.

В документе ЕР 2290238 А1 описано устройство, которое ограничивает диапазон перемещения плунжера устройства доставки жидкости за счет наличия механических упоров как в начале, так и в конце хода плунжера.

В документе US 7232423 представлено устройство, которое также использует механические упоры для точного определения диапазона перемещения, обеспечиваемого механическим приводом на основе сплава с эффектом памяти формы. Ограничением применения данных устройств является то, что эти механические упоры создают деформацию сплава с эффектом памяти формы и ограничивают характеристики привода, а также могут привести к выходу его из строя.

В документе US 8047812 описано устройство, которое предназначено для снижения эффекта нежелательных деформаций сплава с эффектом памяти формы за счет введения связанного с этим элементом второго поршня, который перемещается для компенсации изменений элемента с памятью формы и снижения напряжения в насосной системе. Введение второго поршня повышает сложность устройства, что затрудняет его изготовление и снижает экономическую эффективность производства.

В документе US 8029245 описано устройство, в котором для обеспечения требуемой точности производится контроль положения поршня в насосной системе с последующей модуляцией энергии, подводимой к сплаву с эффектом памяти формы. Требование контроля положения плунжера в этом устройстве приводит к необходимости использования сложного датчика и систем управления, которые усложняют конструкцию и работу устройства. Эти дополнительные компоненты также повышают стоимость и сложность производства устройства.

В документе US 6656158 описано устройство дозирования жидкости, которое использует сплава с эффектом памяти формы для перемещения кулачка, взаимодействующего с зубчатой передачей, связанной с дозирующей частью. При каждом срабатывании сплава с эффектом памяти формы кулачок перемещается, воздействуя на зубчатое колесо и переводя его из первого положения во второе. Зубчатое колесо не возвращается в первое положение. Устройство позволяет устранить недостаток точности при использовании сплава с эффектом памяти формы за счет его применения для перемещения точно выполненной зубчатой передачи.

Аналогичное устройство описано в документе US 6375638. В этом устройстве сплава с эффектом памяти формы используется для перемещения детали, которая затем отклоняет вторую деталь из первого положения во второе. Перемещаемая деталь может совершать либо линейное, либо угловое перемещение. Важно отметить, что данная деталь не возвращается в первое положение, а перемещается на один шаг вдоль траектории хода при каждом срабатывании сплава с эффектом памяти формы. И в документе US 6656158, и в документе US 6375638 описаны устройства, сложность которых затрудняет производственный процесс и снижает его рентабельность.

Существует потребность в разработке усовершенствованного механического привода на основе сплава с эффектом памяти формы, который обеспечивал бы требуемую точность, надежность и простоту производства, рентабельность и имел широкий масштаб применения для приводов возвратно-поступательного движения поршня микронасоса.

Раскрытие изобретения

Согласно изобретению механический привод содержит рычаг, выполненный с возможностью вращения относительно неподвижной точки; клинообразный элемент, находящийся в постоянном контакте с рычагом в точке, расположенной на расстоянии от неподвижной точки вращения, для отклонения рычага относительно этой точки; сплав с эффектом памяти формы, взаимодействующий с клинообразным элементом, обеспечивая его перемещение для отклонения рычага, причем сплав с эффектом памяти формы в исходном положении находится в предварительно напряженном состоянии; и наконечник поршня, постоянно контактирующий с рычагом в точке, расположенной на рычаге на некотором расстоянии от неподвижной точки вращения этого рычага. Другие варианты выполнения указанного механического привода определены в пп. 2-27 формулы изобретения. Механический привод может быть изготовлен малогабаритным.

Изобретение относится также к механическому приводу, содержащему поршень, клинообразный элемент, взаимодействующий с поршнем для его отклонения, и сплав с эффектом памяти формы, взаимодействующий с клинообразным элементом с возможностью его перемещения таким образом, чтобы он отклонял поршень, причем в исходном положении сплав с эффектом памяти формы находится в предварительно напряженном состоянии. Другие варианты выполнения указанного механического привода определены в пп. 29-46 формулы изобретения. Механический привод может быть изготовлен малогабаритным.

В еще одном варианте осуществления изобретения в любом из описанных выше приводов сплав с эффектом памяти формы выполнен с возможностью линейного перемещения клинообразного элемента из первого положения во второе.

В еще одном варианте осуществления изобретения в любом из описанных выше приводов поршень и клинообразный элемент установлены таким образом, что когда клинообразный элемент перемещается из первого положения во второе, поршень линейно перемещается из первого положения во второе.

Еще в одном варианте осуществления изобретения в любом из описанных выше приводов направление перемещения поршня перпендикулярно направлению перемещения клинообразного элемента. Конструкция механического привода обеспечивает точное перемещение поршня микронасоса.

Еще в одном варианте осуществления изобретения в любом из описанных выше приводов клинообразный элемент имеет наклонную поверхность, которая контактирует с поршнем с возможностью его перемещения при линейном движении клинообразного элемента. Наклонная поверхность клинообразного элемента образует угол с линейным направлением перемещения этого клинообразного элемента. Указанный угол может быть оптимизирован для обеспечения наилучшего перемещения поршня. Специалистам в данной области техники понятно, что угол наклона поверхности и расстояние, которое проходит клинообразный элемент в прямолинейном направлении, определяют расстояние, на которое перемещается поршень из первого положения во второе. Угол между наклонной поверхностью клинообразного элемента и прямолинейным направлением его перемещения, а также длина наклонной поверхности могут определяться физическими размерами клинообразного элемента. Преимущество данного варианта осуществления изобретения заключается в том, что форма клинообразного элемента определяет величину и точность смещения поршня. Наклонная поверхность клинообразного элемента может быть дополнительно изменена путем включения в нее поверхностей, которые являются по существу плоскими в направлении перемещения клинообразного элемента. Одна такая поверхность может быть добавлена к передней кромке клинообразного элемента непосредственно перед наклонной поверхностью. Другая плоская поверхность может быть добавлена непосредственно после наклонной поверхности. Две плоские поверхности и наклонная поверхность могут быть расположены таким образом, чтобы они образовывали непрерывную поверхность. Клинообразный элемент может быть расположен таким образом, что когда он находится в первом положении, один конец поршня контактирует с первой плоской поверхностью. Когда клинообразный элемент смещается вдоль прямолинейного направления перемещения, край поршня перемещается вдоль наклонной поверхности и смещается из первого положения во второе. Величина, на которую смещается поршень, может определяться углом и длиной наклонной поверхности. После достижения поршнем конца второй плоской поверхности его дальнейшее перемещение невозможно. Преимущество настоящего изобретения состоит в том, что смещение поршня клинообразным элементом не определяется величиной хода клинообразного элемента вдоль прямолинейного направления перемещения, пока первое положение клинообразного элемента позволяет поршню контактировать с по меньшей мере одним участком первой плоской поверхности, а второе положение клинообразного элемента позволяет поршню контактировать с по меньшей мере одним участком второй плоской поверхности. Специалистам в данной области техники понятно, что форма клинообразного элемента может быть включена в другие варианты осуществления механического привода согласно изобретению. Вышеуказанная конфигурация разъясняется для механического привода, в котором поршень контактирует с клинообразным элементом. Очевидно, что она может аналогичным образом применяться в механическом приводе, когда с клинообразным элементом контактирует рычаг.

Еще в одном варианте осуществления изобретения в любом из описанных выше приводов рычаг содержит первый конец, который образует неподвижную точку вращения, и подвижный конец, который перемещается вокруг неподвижной точки вращения. Подвижный конец рычага установлен таким образом, что он находится в постоянном контакте с клинообразным элементом, и клинообразный элемент может скользить относительно подвижного конца рычага. Таким образом, на рычаге имеется точка постоянного контакта с поршнем, расположенная между неподвижной точкой вращения рычага и точкой контакта рычага с клинообразным элементом. Поршень установлен таким образом, что он может прямолинейно перемещаться в направлении, которое максимально близко к касательной к траектории углового перемещения рычага. Когда клинообразный элемент перемещается из первого положения во второе, происходит отклонение подвижного конца рычага из первого положения во второе. Когда рычаг отклоняется клинообразным элементом во второе положение, рычаг отклоняет поршень из первого положения во второе. После охлаждения сплава с эффектом памяти формы возвратная пружина может оттягивать клинообразный элемент из второго положения в первое, рычаг поворачивается из второго положения в первое, и поршень перемешается из второго положения в первое. Механический привод обеспечивает оптимальную точность перемещения поршня из первого положения во второе путем точного позиционирования клинообразного элемента и также за счет оптимального положения поршня вдоль рычага относительно неподвижной точки вращения рычага и точки контакта между рычагом и клинообразным элементом. Положение рычага, которое определяет точку контакта с поршнем относительно положения неподвижной точки вращения и точки контакта между рычагом и клинообразным элементом, может быть оптимизировано для обеспечения наилучшего перемещения поршня и требуемой точности.

Современные технологии производства, такие как литье под давлением полимерных деталей, позволяют изготавливать полимерные детали с допусками на изготовление около +/-20 мкм. В некоторых случаях возможно получение допусков ±10 мкм. Таким образом, при помощи технологии литья под давлением можно изготовить необходимый клинообразный элемент согласно изобретению с этими допусками. В некоторых случаях за счет этого обеспечивается достаточная точность перемещения поршня, пригодная для изготовления микронасосов, которые могут применяться для подачи и точного дозировании лекарств.

В еще одном варианте осуществления изобретения в любом из описанных выше приводов клинообразный элемент может иметь две наклонные поверхности. Одна поверхность взаимодействует с поршнем или рычагом, а другая - с наклонной поверхностью в фиксированном положении. Две наклонные поверхности клинообразного элемента находятся одна напротив другой. Специалистам в данной области техники понятно, что такое расположение наклонных поверхностей обеспечивает уменьшение наклона поверхностей при сохранении отклонения, вызываемого перемещением клинообразного элемента.

В еще одном варианте осуществления изобретения в любом из описанных выше приводов клинообразный элемент расположен таким образом, что он не может поворачиваться вокруг оси перемещения или перпендикулярной ей оси. Такое расположение повышает эффективность отклонения, вызываемого клинообразным элементом при его перемещении между первым и вторым положениями.

В еще одном варианте осуществления изобретения в любом из описанных выше приводов для повешения точности микронасоса положение поршня может задаваться точкой его контакта с рычагом по длине этого рычага. Расположение поршня на рычаге в точке между точкой контакта между клинообразным элементом и рычагом и фиксированной точкой вращения рычага позволяет оптимизировать точность перемещения поршня.

В еще одном варианте осуществления изобретения в любом из описанных выше приводов поршень расположен таким образом, что направление его перемещения максимально ограничено. Такое расположение повышает эффективность перемещения, вызываемого клинообразным элементом или рычагом, воздействующим на поршень.

В еще одном варианте осуществления изобретения в любом из описанных выше приводов рычаг выполнен достаточно жестким для исключения его изгиба при работе малогабаритного механического привода.

В еще одном варианте осуществления изобретения в любом из описанных выше приводов для перемещения рычага из второго положения в первое в привод встроена пружина. Пружина может представлять собой силиконовый элемент, один конец которого соединен с рычагом, а другой - с неподвижной точкой.

В еще одном варианте осуществления изобретения в любом из описанных выше приводов для перемещения поршня из второго положения в первое,в привод встроена пружина. Пружина может представлять собой силиконовый элемент, один конец которого соединен с поршнем, а другой - с неподвижной точкой.

В еще одном варианте осуществления изобретения любой из описанных выше приводов используется для возвратно-поступательно перемещения поршня микронасоса для введения жидких лекарств. Насос может содержать насосную камеру с входом и выходом, объем которой изменяется за счет действия механического привода. Подобный насос может быть частью устройства подачи лекарственных препаратов, содержащего резервуар с препаратом, в котором поддерживается избыточное давление, так что когда насосная камера заполняется жидким лекарственным препаратом, избыточное давление резервуара препарата способствует заполнению насосной камеры. Для предотвращения несанкционированной доставки жидкого лекарственного препарата из резервуара с препаратом на входе и на выходе насосной камеры имеются клапаны. Эти клапаны могут иметь такую конструкцию, при которой входной клапан обеспечивает поступление жидкости в насосную камеру из резервуара для препарата при заполнении насосной камеры, а выходной клапан обеспечивает поступление текучей среды только тогда, когда объем насосной камеры уменьшается под действием малогабаритного механического привода.

В еще одном варианте осуществления изобретения любой из описанных выше приводов выполнен из по существу плоских деталей, которые могут быть легко размещены одна поверх другой для формирования малогабаритного привода. Этот предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения обладает таким преимуществом, что он является относительно простым в производстве.

В еще одном варианте осуществления изобретения в любом из описанных выше приводов возвратные пружины для клинообразного элемента и рычага изготовлены из эластомерного материала, такого как силикон, и сформированы в процессе изготовления клинообразного элемента или рычага

В еще одном варианте осуществления изобретения механический привод подходит для микронасоса с насосной камерой, имеющей объем менее 100 микролитров.

Другие особенности и преимущества настоящего изобретения станут более понятны из дальнейшего подробного описания предпочтительных вариантов его осуществления со ссылками на чертежи.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показан механический привод согласно первому варианту осуществления изобретения, вид в разрезе;

на фиг. 2 - то же, но со сжатой проволокой из сплава с эффектом памяти формы и с поршнем, отклоненным во второе положение, вид в разрезе;

на фиг. 3 - ориентация клинообразного элемента, сплава с эффектом памяти формы и возвратной пружины;

на фиг. 4 - механический привод согласно второму варианту осуществления изобретения, вид в разрезе;

на фиг. 5 - то же, но со сжатой проволокой из сплава с эффектом памяти формы и с поршнем, отклоненным во второе положение, вид в разрезе;

на фиг. 6 - механический привод согласно третьему варианту осуществления изобретения, вид в разрезе;

на фиг. 7 - то же, но со сжатой проволокой из сплава с эффектом памяти формы и с поршнем, отклоненным во второе положение, вид в разрезе;

на фиг. 8 - механический привод согласно четвертому варианту осуществления изобретения, вид в разрезе;

на фиг. 9 - то же, но со сжатой проволокой из сплава с эффектом памяти формы и с поршнем, отклоненным во второе положение, вид в разрезе;

на фиг. 10 - первый вариант выполнения клинообразного элемента, сплава с эффектом памяти формы и возвратной пружины механического привода в соответствии с изобретением, вид в плане;

на фиг. 11 - второй вариант выполнения клинообразного элемента, сплава с эффектом памяти формы и возвратной пружины механического привода в соответствии с изобретением, вид в плане;

на фиг. 12 - третий вариант выполнения клинообразного элемента, сплава с эффектом памяти формы и возвратной пружины механического привода в соответствии с изобретением, вид в плане;

на фиг. 13 - четвертый вариант выполнения клинообразного элемента, сплава с эффектом памяти формы и возвратной пружины механического привода в соответствии с изобретением, вид в плане;

на фиг. 14 - первый вариант выполнения рычага и возвратных пружин механического привода в соответствии с изобретением, вид в плане;

на фиг. 15 - второй вариант выполнения рычага и возвратных пружин механического привода в соответствии с изобретением, вид в плане;

на фиг. 16 - первый вариант размещения возвратной пружины на поршне, вид в поперечном разрезе;

на фиг. 17 - второй вариант размещения возвратной пружины на поршне, вид в поперечном разрезе;

на фиг. 18 - третий вариант размещения возвратной пружины на поршне, вид в поперечном разрезе;

на фиг. 19 - четвертый вариант размещения возвратной пружины на поршне, вид в поперечном разрезе;

на фиг. 20 - механический привод согласно пятому варианту осуществления изобретения, вид в разрезе;

на фиг. 21 - то же, но со сжатой проволокой из сплава с эффектом памяти формы и с поршнем, отклоненным во второе положение, вид в разрезе;

на фиг. 22 - микронасос с механическим приводом в соответствии с изобретением, вид в разрезе.

Осуществление изобретения

Первый вариант выполнения механического привода показан на фиг. 1. Механический привод представляет собой малогабаритный механический привод. На фиг. 1 малогабаритный механический привод 10 показан в неактивном состоянии. Малогабаритный механический привод 10 содержит клинообразный элемент 102, который установлен с возможностью перемещения в одной плоскости по существу в прямолинейном направлении. Клинообразный элемент 102 имеет по меньшей мере одну наклонную поверхность, которая образует угол с линейным направлением перемещения клинообразного элемента 102. К клинообразному элементу 102 прикреплен один конец исполнительного органа 103 с памятью формы, другой конец которого прикреплен к корпусу 105 привода 10. Исполнительный орган 103 с памятью формы установлен таким образом, что он действует вдоль прямолинейного направления перемещения клинообразного элемента 102. Исполнительный орган 103 с памятью формы также называется сплавом с эффектом памяти формы. Оба термина относятся к исполнительному органу, выполненному из сплава с эффектом памяти формы. К клинообразному элементу 102 также одним концом прикреплена возвратная пружина 104, которая своим другим концом прикреплена к корпусу 105 привода 10. Возвратная пружина 104 установлена таким образом, что она действует вдоль прямолинейного направления перемещения клинообразного элемента 102. Поршень 101 установлен таким образом, что один его край постоянно находится в контакте с наклонной поверхностью клинообразного элемента 102. Поршень 101 установлен с возможностью перемещения в направлении, по существу перпендикулярном плоскости, в которой перемещается клинообразный элемент 102. На фиг. 1 показано устройство в исходном положении, когда клинообразный элемент 102 и поршень 101 находятся в первом положении (также называемом исходным положением), сплав 103 с эффектом памяти формы находится в охлажденном состоянии и имеет вытянутую форму, а возвратная пружина 104 находится в сжатом состоянии.

Исполнительный орган 103 с памятью формы может представлять собой проволоку, сформированную из нескольких металлических сплавов с эффектом памяти формы, таких как NiTi (никель - титан), CuZnAl и CuAlNi. Исполнительный орган с памятью формы может быть прикреплен к корпусу 105 и клинообразному элементу 102, например, при помощи запрессовки или других способов, известных специалистам в данной области техники. В предпочтительном варианте осуществления изобретения возвратная пружина 104 изготовлена из эластомерного материала, такого как силикон или резина. Предпочтительно возвратная пружина 104 изготовлена литьем под давлением или литьем эластомерного материала. Возвратная пружина 104 может быть также изготовлена путем литья эластомерного материала с последующим отверждением под действием излучения. В еще одном предпочтительном варианте осуществления изобретения эластомер выполняется при помощи литья под давлением или монолитно с фиксацией возвратной пружины на клинообразном элементе 102 и корпусе 105. Для этого можно использовать эластомерные материалы, содержащие вязкие жидкие силиконовые материалы, предназначенные для литья под давлением, такие как Elastosil LR 3071 и Silpuran 6700 (фирмы Wacker Chemie AG, г. Мюнхен, Германия) и самоклеящиеся жидкие силиконовые материалы для литья с отверждением под действием ультрафиолетового излучения, такие как Loctite Nuva-Sil Silicone (фирмы Henkel AG & Co. KGaA, г. Дюссельдорф, Германия) и Novaguard RTV 800-305 (фирмы NovaGuard, г. Клевланд, штат Огайо, США).

Предпочтительно применяемый для изготовления корпуса 105 материал может быть использован и для изготовления клинообразного элемента 102. В этом случае процесс производства упрощается, поскольку можно изготовить клинообразный элемент 102 и корпус 105 в одном процессе, например литьем под давлением.

На фиг. 2 показан описанный выше механический привод после его срабатывания. Для приведения в действие механического привода 20 необходим нагрев исполнительного органа 203 из сплава с эффектом памяти формы, предпочтительно путем пропускания через него электрического тока. Исполнительный орган 203 с памятью формы при нагреве сжимается и смещает клинообразный элемент 202 во второе положение. Смещение клинообразного элемента 202 приводит к увеличению длины возвратной пружины 204 и смещению поршня 201 во второе положение в прямолинейном направлении, по существу перпендикулярном плоскости перемещения клинообразного элемента 202. На фиг. 2 исполнительный орган 203 из сплава с памятью формы находится в сжатом состоянии, клинообразный элемент 202 находится во втором положении, возвратная пружина 205 находится в удлиненном состоянии, и поршень 201 перемещен во второе положение.

После остывания или охлаждения исполнительного органа 203 из сплава с памятью формы происходит его распрямление. После остывания рабочего органа 203 из сплава с памятью формы возвратная пружина 204 перемещает клинообразный элемент 202 в первое положение. Когда клинообразный элемент 202 возвращается в первое положение, поршень 201 также перемещается в свое первое положение. Первые положения (также называемые исходными положениями) клинообразного элемента 202 и поршня 201 являются положениями клинообразного элемента 102 и поршня 101, показанными на фиг. 1.

На фиг. 3 показан предпочтительный вариант выполнения клинообразного элемента 301 и корпуса 302 малогабаритного привода 30 в соответствии с изобретением. Рабочий орган 303 из сплава с памятью формы одним краем прикреплен к клинообразному элементу 301, а другим краем - к корпусу 302. Возвратная пружина 304 одним концом прикреплена к клинообразному элементу 301, а другим - к корпусу 302. Клинообразный элемент 301 установлен таким образом, чтобы он прямолинейно перемещаелся вдоль оси х малогабаритного механического привода 30. Клинообразный элемент 301 также предпочтительно установлен таким образом, чтобы его наклонная поверхность 304 мола перемещаться вдоль оси х с сохранением угла с осью z и осью х. Предпочтительно клинообразный элемент 301 установлен так, чтобы он не мог поворачиваться относительно оси х или оси у.

На фиг 4 показан второй вариант выполнения механического привода согласно настоящему изобретению, в основном идентичный первому описанному со ссылками на фиг. 1, 2 и 3, за исключением наличия рычага 404, функционально соединяющего клинообразный элемент 402 с поршнем 401. Рычаг 404 выполнен с возможностью поворота относительно неподвижной точки вращения. Клинообразный элемент 402 находится в постоянном контакте с рычагом 404 в точке, расположенной на некотором расстоянии от неподвижной точки вращения, для отклонения рычага 404 относительно неподвижной точки вращения. Точка привода поршня расположена на рычаге 404 и находится в постоянном контакте с ним на некотором расстоянии от неподвижной точки вращения рычага 404. Поршень 401 находится в постоянном контакте с рычагом 404. Специалистам должно быть понятно, что элементы привода по первому варианту его выполнения могут быть использованы во втором варианте осуществления изобретения. На фиг. 4 показан механический привод 40 в начальном положении. Клинообразный элемент 402, рычаг 404 и поршень 401 находятся в первом положении. Сплав 403 с эффектом памяти формы находится в удлиненном состоянии, а возвратная пружина 405 сжата. Рычаг 404 установлен так, чтобы он находился в постоянном контакте с клинообразным элементом 402. Клинообразный элемент 402 связан с корпусом 406 через возвратную пружину 405. Неподвижная точка вращения также может называться центром вращения. Оба термина относятся к неподвижной точке, вокруг которой поворачивается рычаг 404.

На фиг. 5 показан механический привод по второму варианту осуществления изобретения после его срабатывания. Нагрев сплава 503 с эффектом памяти формы производится предпочтительно путем пропускания через него электрического тока. Нагретый сплав 503 с эффектом памяти формы сжимается, вследствие чего он перемещает клинообразный элемент 502 из первого положения, показанного на фиг. 4, во второе положение, показанное на фиг. 5. Когда клинообразный элемент 502 перемещается из первого положения во второе, происходит удлинение возвратной пружины 505, а также рычаг 504 перемещается из первого положения, показанного на фиг. 4, во второе положение, показанное на фиг. 5. Рычаг перемещается в угловом направлении относительно центра 507 вращения. Когда рычаг 504 перемещается во второе положение, происходит перемещение поршня 501 из первого положения, показанного на фиг. 4, во второе положение, показанное на фиг. 5. В механическом приводе 50 рычаг 504 связан с корпусом в неподвижной точке 507 вращения. Подвижная точка поршня также упоминается как точка контакта. Оба термина относятся к точке, расположенной на рычаге 504, в которой происходит воздействие на поршень 501 для его перемещения.

На фиг. 6 показан третий вариант выполнения механического привода согласно изобретению, который по существу аналогичен второму варианту выполнения, показанному на фиг. 4 и 5, за исключением местоположения точки 606 контакта (также называемой подвижной точкой поршня) между поршнем 601 и рычагом 604. Поршень 601 расположен между центром 607 вращения рычага 604 и краем рычага, контактирующего с клинообразным элементом 602. Положение точки 606 контакта может быть зафиксировано относительно центра 607 вращения и точки контакта рычага с клинообразным элементом 602 для оптимизации точности перемещения поршня 601. В качестве примера можно указать на то, что погрешность в перемещении рычага в точке контакта с клинообразным элементом 602 может быть снижена за счет фиксации точки 606 контакта ближе к центру 607 вращения. На фиг. 6 показан механический привод 60 в начальном положении, в котором клинообразный элемент 602, рычаг 604 и поршень 601 находятся в первом положении, сплав 603 с эффектом памяти формы находится в охлажденном и вытянутом состоянии, а возвратная пружина 605 находится в сжатом состоянии.

Специалистам должно понятно, что элементы конструкции клинообразного элемента, показанные на фиг. 3, могут быть использованы и в третьем варианте осуществления изобретения. Также понятно, что конструкция рычага, показанная на фиг. 14 и 15, может быть включена в третий вариант выполнения механического привода в соответствии с изобретением.

На фиг. 7 показан механический привод по третьему варианту осуществления изобретения после его срабатывания. Приведение в действие такого механического привода осуществления по существу аналогично приведению в действие механического привода по второму варианту. При этом клинообразный элемент 702, рычаг 704 и поршень 701 привода 70 находятся во втором положении. На фиг. 7 показаны также сплав 703 с эффектом памяти формы, возвратная пружина 705 и точка 706 привода поршня.

На фиг. 8 показан четвертый вариант выполнения механического привода согласно изобретению, который по существу аналогичен второму и третьему вариантам, за исключением выполнения клинообразного элемента 802. Клинообразный элемент 802 в четвертом варианте имеет две наклонные поверхности. Первая наклонная поверхность контактирует с рычагом 804, а вторая, противоположная ей поверхность, находится в контакте с корпусом 807. Участок корпуса 807, контактирующий с клинообразным элементом 802, выполнен наклонным. Наклонная поверхность корпуса 807 расположена таким образом, что когда клинообразный элемент 802 перемещается из первого положения во второе, она отклоняет его к рычагу 804. Положение после срабатывания механического привода по четвертому варианту его выполнения более подробно показано на фиг. 9. Специалистам должно быть понятно, что определенные варианты выполнения клинообразного элемента, показанного на фиг. 3, могут быть включены в четвертый вариант выполнения механического привода. На фиг. 8 показан механический привод в начальном положении. Клинообразный элемент 802, рычаг 804 и поршень 801 находятся в первом положении. Сплав 803 с эффектом памяти формы находится в вытянутом состоянии, а возвратная пружина 805 сжата. Рычаг 804 установлен таким образом, чтобы он постоянно находился в контакте с клинообразным элементом 802. На фиг. 8 также показана подвижная точка 806 контакта поршня с рычагом 804 механического привода 80. На фиг. 9 механическ