專利名稱：由活性材料致動的遮罩的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及遮光物、遮罩、屏風(fēng)、隔板等等，更特別地涉及采用活性材料的遮光物、遮罩、屏風(fēng)、隔板等等。
背景技術(shù)：
在車輛內(nèi)部和外部有許多手動或自動展開的遮陽設(shè)計。車輛外部設(shè)計對車輛外觀 有很大影響。對于位于車輛內(nèi)部的遮陽篷來說，它們中的大部分都是可折疊的或可收縮的， 用戶手動地把它們展開或折疊。展開或折疊很費(fèi)時間且不方便，存放它們也占據(jù)了一些空 間。一些內(nèi)部系統(tǒng)具有半永久性的框架，柔性遮光物安裝在這些框架上。盡管不費(fèi)什么力， 用戶也需要手動地展開或卷起它們?？蚣軐囕v的內(nèi)部外觀也有影響。對于貨物遮罩或隔 離屏來說，它們多半被手動地展開/收回或固定在合適位置。它們展顯出與現(xiàn)有遮陽設(shè)計 相似的缺點(diǎn)。在之前的技術(shù)中實現(xiàn)的展開和收起的能力改進(jìn)了便利性、減少了操作時間并且降 低了費(fèi)力程度，但使用了機(jī)電和電動液壓的致動裝置。這些裝置增加了重量、體積、成本和 噪聲，以及故障的可能性。因此，本領(lǐng)域中始終需要用于遮罩設(shè)備的改進(jìn)的驅(qū)動機(jī)構(gòu)。
發(fā)明內(nèi)容
在此披露了遮罩系統(tǒng)和使用遮罩系統(tǒng)的方法。在一個實施例中，一種遮罩系統(tǒng)可以包括遮罩和與遮罩可操作地聯(lián)系的活性材 料部件?；钚圆牧喜考梢园軐崿F(xiàn)遮罩的展開和縮回的活性材料。通過下面的附圖和詳細(xì)描述來舉例說明上述和其他特征。
現(xiàn)在參考附圖，附圖是示例性的實施例并且其中相同的元件由相同的附圖標(biāo)記表
7J\ ο圖1是具有遮罩且使用(一個或多個)形狀記憶材料(shape memorymaterial (s))的窗戶的一個實施例的正視圖。圖2是圖1的實施例的側(cè)視圖。圖3和4示出了具有遮罩的窗戶的另一個實施例，其使用了位于窗戶附近的用于 保持遮罩的機(jī)構(gòu)。圖5是示意圖，示出了例如用于大轉(zhuǎn)動位移的卷動機(jī)構(gòu)的實施例。圖6示出了隔離屏的一個實施例，隔離屏能通過產(chǎn)生大旋轉(zhuǎn)位移的基于形狀記憶 材料的機(jī)構(gòu)被展開/縮回。圖7是形狀記憶材料致動器組件的另一個實施例的示意性端視圖。圖8是圖7的形狀記憶材料致動器組件的示意性透視圖，其示出了相反端。圖9是角-線位移變換機(jī)構(gòu)的一個實施例的透視圖。
圖10表示利用很大的線位移的具有位于窗戶周圍的形狀記憶材料的遮罩展開機(jī) 構(gòu)的一實施例。圖11是形狀記憶材料致動器組件的另一個實施例的示意性透視圖。圖12是沿圖11的致動器組件的橫截面示出的示意性透視圖。圖13是圖11和12的致動器組件的示意性的不完整的橫截面圖，其中形狀記憶材 料部件中的一些被激活且可移動元件被鎖在一起。圖14是包含干擾板條的實施例的正視圖，其示出了處于關(guān)閉位置的板條。圖15是處于打開位置的圖14的干擾板條的正視圖。
圖16是用于遮陽篷展開的管內(nèi)滑桿機(jī)構(gòu)的一個實施例的正視圖。圖17是用于遮陽篷展開的起重機(jī)構(gòu)的一個實施例的正視圖。
具體實施例方式下面對實施例的描述本質(zhì)上僅僅是示例性的，絕非意在限制本發(fā)明、其應(yīng)用或用 途。這里實現(xiàn)的展開和收起的能力(例如，應(yīng)請求遠(yuǎn)程地、或基于依據(jù)傳感器輸入操 作的軟件邏輯自動地、或基于操作環(huán)境(如溫度和施加的負(fù)載)的變化全然被動地)提高 了便利性、減少了操作時間、降低了費(fèi)力程度并且提供了平穩(wěn)和安靜的(在聽覺上和在電 動勢(emf)方面)操作。另外，代替機(jī)電和電動液壓致動，與使用活性材料相關(guān)的好處還包 括致動器尺寸、重量、體積和成本的減小以及堅固耐用性的增加。展開和收起技術(shù)能用于遮 陽屏、遮陽片、遮陽篷、干擾窗板條(又稱為“百葉窗”)、遮罩(例如，貨物臺罩，儲存井/儲 倉遮罩，和玻璃窗區(qū)域遮罩)、隔板(例如，屏蔽、安全、保護(hù)和私密)、屏障(例如，聲音、熱、 光、流體(例如，濕氣、氣體、液體)、和/或天氣)等等(在下文中被稱為“遮罩”)。例如， 遮罩能被構(gòu)造為安全屏障、防護(hù)屏障、私密屏障、聲音屏障、熱屏障、光屏障、流體屏障、天氣 屏障等等，以及包括上述屏障中的至少一種的組合。在某些實施例中，現(xiàn)有窗玻璃移動機(jī)構(gòu)能與活性材料一起使用以幫助將遮罩(例 如，遮陽屏或片)連接到窗玻璃或?qū)⒄谡峙c窗玻璃分離。這些機(jī)構(gòu)可以利用不同種類的活 性材料的可逆形狀、剛度和/或抗剪強(qiáng)度的變化能力。在另一個實施例中，可逆形狀變化能 力用來拉或卷繞/展開卷軸以利用大位移展開和/或收起遮罩。在一個實施例中，遮罩系統(tǒng)包括構(gòu)造成布置在玻璃窗區(qū)域(例如，窗戶(如車輛 (轎車、卡車、火車、飛機(jī)、船、公共汽車等等)、建筑物等等內(nèi))、遮陽篷頂、擋風(fēng)玻璃等等)附 近的遮罩，和布置成與遮罩可操作地聯(lián)系的活性材料機(jī)構(gòu)。構(gòu)造成使遮罩能相對于車輛窗 戶展開和縮回的活性材料機(jī)構(gòu)可以包括夾持件和連接到夾持件的活性材料元件，夾持件構(gòu) 造成將遮罩保持到窗戶。當(dāng)被激活時，活性材料元件使夾持件接合遮罩與窗戶。可選地，或 另外，活性材料機(jī)構(gòu)能與飛輪可操作地聯(lián)系并且構(gòu)造成向飛輪提供角動量以展開遮罩。在另一個實施例中，遮罩系統(tǒng)包括包括活性材料機(jī)構(gòu)的卷軸和柔性遮罩，柔性遮 罩構(gòu)造成阻止光、聲音、熱、濕氣等等通過遮罩并構(gòu)造成當(dāng)展開時覆蓋所需區(qū)域。當(dāng)被激活 時，活性材料機(jī)構(gòu)使遮罩越過所需區(qū)域的至少一部分從卷軸展開。遮罩系統(tǒng)可以包括構(gòu)造成布置在玻璃窗區(qū)域附近的遮罩和布置成與遮罩可操作 地聯(lián)系的活性材料機(jī)構(gòu)。構(gòu)造成使遮罩能相對于車輛玻璃窗區(qū)域展開和縮回的活性材料機(jī)構(gòu)包括銷和連接到銷的活性材料元件，銷構(gòu)造成將遮罩保持到玻璃窗區(qū)域。車輛可以包括遮罩系統(tǒng)。遮罩系統(tǒng)可以包括構(gòu)造成在車輛的壁中的兩個狹槽內(nèi)
在又一個實施例中，遮罩系統(tǒng)可以包括活性材料致動器組件和與活性材料致動 器組件操作地聯(lián)系的遮罩，活性材料致動器組件包括具有延伸部的軸，延伸部與圓柱形外 殼同心地定位?；钚圆牧喜考苓B接到延伸部?；钚圆牧现聞悠鹘M件構(gòu)造成使遮罩展開和 縮回?；蛘?，和/或另外，遮罩系統(tǒng)可以包括遮罩和與輸入軸操作地聯(lián)系的活性材料部件， 其中輸入軸與輸出軸操作地聯(lián)系，輸出軸構(gòu)造成使遮罩展開和縮回。在另一個實施例中，遮罩系統(tǒng)包括遮罩和棘齒機(jī)構(gòu)，棘齒機(jī)構(gòu)包括活性材料部 件。棘齒機(jī)構(gòu)構(gòu)造成執(zhí)行選自組的至少一個動作，該組包括提升靜負(fù)載，伸長線性彈簧，卷 起扭簧，和包括上述動作中的至少一個的組合。棘齒機(jī)構(gòu)如此構(gòu)造以使得一旦動作被執(zhí)行， 棘齒機(jī)構(gòu)就能被可釋放地閂鎖。閂鎖的釋放能在單個動作中允許全部的行程。由于大部分形狀記憶材料(活性材料的一個重要種類)能提供僅僅有限的位移， 所以它們實現(xiàn)大行程或旋轉(zhuǎn)的能力已經(jīng)被增強(qiáng)。特別地，利用(一個或多個)位移倍增機(jī) 構(gòu)，例如，其中以力換取行程，活性材料能在低致動力的情況下提供大行程?；钚圆牧?AM) 包括那些合成物，它們能響應(yīng)于激活信號不同地展示剛度性質(zhì)、抗剪強(qiáng)度、形狀和/或尺寸 的變化，根據(jù)活性材料的類型的不同，激活信號可以是電的、磁的、熱的或類似的場。優(yōu)選的 活性材料包括但不局限于形狀記憶材料類及其組合。形狀記憶材料是指具有記住它們的最 初形狀的能力的材料或合成物，隨后能通過應(yīng)用或移除外界激勵(例如，激活信號)恢復(fù)它 們的最初形狀。這樣，形狀記憶材料從最初形狀的變形可以是暫時狀態(tài)。在此描述了活性材料致動器組件的許多示例性的實施例?；钚圆牧现聞悠鹘M件全 部利用活性材料部件。示例性的活性材料(AM)包括形狀記憶合金(“SMAs”，例如，熱和 應(yīng)力激活的形狀記憶合金和磁控形狀記憶合金(MSMA))，電活性聚合物(EAPs)如電介質(zhì)彈 性體，離子聚合物金屬復(fù)合材料(IPMC)，壓電材料(例如，聚合物，陶瓷)，形狀記憶聚合物 (SMPs)，形狀記憶陶瓷(SMCs)，壓塑性塑料(baroplastics)，磁流變(MR)材料(例如，流體 和彈性體)，電流變(ER)材料(例如，流體和彈性體)，上述活性材料與非活性材料的復(fù)合 物，以及包括上述活性材料中的至少一種的組合。為了方便和作為例子，這里將參考形狀記 憶材料如形狀記憶合金和形狀記憶聚合物。能以相似的方式使用形狀記憶陶瓷、壓塑性塑 料等等。例如，在壓塑性塑料的情況下，由壓力引起的高和低玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度(Tg)組分的 納米相(nanophase)區(qū)域的混合影響形狀變化。壓塑性塑料能在相對較低的溫度重復(fù)地處 理而不發(fā)生降解。SMCs與SMAs相似但與其他形狀記憶材料相比，其能容許高得多的操作溫 度。SMC的例子是壓電材料。形狀記憶材料在施加(或者對于某些材料而言，移除)外部激勵時返回到它們的 最初形狀的能力使得它們能用在致動器中以施加導(dǎo)致所需運(yùn)動的力。與傳統(tǒng)的機(jī)電和電動 液壓致動裝置相比，智能材料(smart material)致動器提供了減小致動器尺寸、重量、體 積、成本、噪聲和增加堅固耐用性的潛力。然而，大部分形狀記憶材料能提供僅僅有限的位 移，這限制了它們在需要大位移(線性的或旋轉(zhuǎn)的)的應(yīng)用中的使用。例如，響應(yīng)于施加的 磁場(并且與施加的磁場的強(qiáng)度成比例)，鐵磁SMA展示了可達(dá)幾個百分比的迅速的尺寸變化。然而，這些變化是單向變化，其中施加偏壓力或地磁場倒轉(zhuǎn)以使鐵磁SMA返回到其開始 的構(gòu)造。形狀記憶合金是具有至少兩種不同的隨溫度而變的相或極性的合金復(fù)合物。這些 相中最常使用的是所謂的馬氏體相和奧氏體相。在下面的論述中，馬氏體相一般是指更大 變形的、較低溫度的相，而奧氏體相一般是指更硬的、較高溫度的相。當(dāng)形狀記憶合金處于 馬氏體相中并且被加熱時，它開始變成奧氏體相。這個現(xiàn)象開始的溫度常常被稱為奧氏體 開始溫度(As)。這個現(xiàn)象完成的溫度常常稱為奧氏體結(jié)束溫度(Af)。當(dāng)形狀記憶合金處于 奧氏體相中并被冷卻時，它開始變成馬氏體相，這個現(xiàn)象開始的溫度常常被稱為馬氏體開 始溫度(Ms)。奧氏體完成向馬氏體轉(zhuǎn)變的溫度常常稱為馬氏體結(jié)束溫度(Mf)。AjPAf之間 的范圍常常被稱為馬氏體到奧氏體轉(zhuǎn)變溫度范圍，而軋和仏之間的范圍常常被稱為奧氏體 到馬氏體轉(zhuǎn)變溫度范圍。應(yīng)該注意，上述轉(zhuǎn)變溫度隨SMA樣本經(jīng)受的應(yīng)力而變。一般地，這 些溫度隨著應(yīng)力的增加而增加。鑒于上述性質(zhì)，形狀記憶合金的變形優(yōu)選地處于或低于奧 氏體開始溫度(處于或低于As)。隨后加熱到奧氏體開始溫度以上使得變形的形狀記憶材 料樣本開始回復(fù)到其最初的(無應(yīng)力)永久形狀，直到在奧氏體結(jié)束溫度完成為止。因而， 與形狀記憶合金一起使用的合適的激活輸入或信號是熱激活信號，該熱激活信號的大小足 以引起馬氏體相和奧氏體相之間的轉(zhuǎn)變。MSMAs是合金；常常由Ni-Mn-Ga組成，它們由于 磁場引起的應(yīng)變而改變形狀。MSMAs具有內(nèi)部變體，內(nèi)部變體具有不同的磁性取向和結(jié)晶取 向。在磁場中，這些變體的比例發(fā)生變化，導(dǎo)致材料的整體形狀發(fā)生變化。
如前所述，其他示例性的形狀記憶材料是形狀記憶聚合物(SMPs)?！靶螤钣洃浘酆?物”一般是指在施加激活信號時結(jié)合其彈性模量的變化(例如，非常大的變化)展示出性 質(zhì)的變化的聚合材料，所述性質(zhì)例如是形狀、尺寸、形態(tài)方位或包括上述性質(zhì)中至少一種的 組合。形狀記憶聚合物可以是熱響應(yīng)的(即，性質(zhì)的變化由熱激活信號引起的)、光響應(yīng)的 (即，性質(zhì)的變化由基于光的激活信號引起的)、濕度響應(yīng)的(即，性質(zhì)的變化由液體激活信 號如濕氣、水蒸氣或水引起的)，或者是包括上述類型中至少一種的組合。當(dāng)SMP被加熱到最近的轉(zhuǎn)變溫度以上時，SMP材料能被賦予永久形狀?？梢酝ㄟ^ 隨后將SMP冷卻到那個溫度以下來設(shè)定或記住SMP的永久形狀。當(dāng)用在這里時，術(shù)語“最初 形狀”、“先前限定的形狀”、“預(yù)先確定的形狀”和“永久形狀”是同義的并且用來可互換地使 用。通過將材料加熱到比仍低于最近的轉(zhuǎn)變溫度的任何軟部分的熱轉(zhuǎn)變溫度高的溫度，施 加外應(yīng)力或負(fù)載以使SMP變形，然后在保持變形外應(yīng)力或負(fù)載的同時將材料冷卻到軟部分 的特定熱轉(zhuǎn)變溫度以下，可以設(shè)定暫時形狀。在移除應(yīng)力或負(fù)載的情況下通過將材料加熱到比仍低于最近的轉(zhuǎn)變溫度的軟部 分的特定熱轉(zhuǎn)變溫度高的溫度來恢復(fù)永久形狀。因而，應(yīng)該清楚，通過結(jié)合多個軟部分，展 示多個暫時形狀是可能的，在多個硬部分的情況下，展示多個永久形狀是可能的。相似地利 用分層或合成方法，多個SMPs的組合將展示出多個暫時和永久形狀之間的轉(zhuǎn)變。形狀記憶材料還可以包括壓電材料。在某些實施例中，壓電材料也能構(gòu)造為用于 提供快速展開的致動器。當(dāng)用在這里時，術(shù)語“壓電”用來描述一種材料，當(dāng)施加電勢時，該 材料機(jī)械地變形(改變形狀)，或相反，當(dāng)機(jī)械變形時，該材料產(chǎn)生電荷。示例性的活性材料還包括電流變液(ER)和磁流變(MR)復(fù)合物(如MR聚合物和 MR流體)。對于MR復(fù)合物來說，當(dāng)施加磁場時，MR聚合物的剛度和形狀能迅速改變，MR流體的抗剪強(qiáng)度能迅速改變(例如，對于MR流體，在幾個毫秒內(nèi)就能實現(xiàn)至少一數(shù)量級的抗剪強(qiáng)度變化)。電流變液(ER)流體與MR流體類似，因為當(dāng)遭受施加的場時，它們展示出抗 剪強(qiáng)度的變化，其中在電流變液的情況下，施加的場是電壓而非磁場。響應(yīng)是快速的且與施 加的場的強(qiáng)度成比例。然而，可實現(xiàn)的抗剪強(qiáng)度是小于MR流體數(shù)量級的數(shù)量級且通常需要 幾千伏特。在激活狀態(tài)中，ER流體和MR復(fù)合物能充當(dāng)保持或鎖定機(jī)構(gòu)(例如充當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸 和靜止外殼之間的薄膜)以將遮罩保持在特定的展開狀態(tài)中(展開、收起或部分地展開)。 在激活狀態(tài)中，它們還能充當(dāng)用于控制(例如，減慢和/或平滑)遮罩的展開(例如，展開、 收起、部分地展開和/或收回)的可調(diào)節(jié)減速力制動機(jī)構(gòu)。電活性聚合物(EAPs)是一對電極的層制品，其具有低彈性模量電介質(zhì)材料的中 間層。在電極之間施加電勢以擠壓中間層，使它在平面內(nèi)擴(kuò)展。電活性聚合物展示出與施 加的場成比例的響應(yīng)，并且能以高頻激活。(由公司Artificial Muscle Inc.在2005SPIE 會議)已經(jīng)證明EAP變形層狀結(jié)構(gòu)。它們的主要下降趨勢是它們要求施加的電壓比壓電材 料要求施加的電壓大大約三個數(shù)量級。能在例如授予Browne等人的美國專利6979050和7029056號、授予Brei等人的 美國專利7063377號和授予Aase等人的美國專利7059664號中發(fā)現(xiàn)一些示例性的活性材 料。如上面指明的，在一個實施例中，遮罩能與可移動的窗戶一起使用，其中窗戶(例 如，玻璃)移動機(jī)構(gòu)能用來展開遮罩(例如，遮陽屏或片)。如果遮罩包括柔性織物，則能用 基于活性材料的連接和分離機(jī)構(gòu)將其頂部連接到窗戶頂部或與窗戶頂部分離?？椢锬芫砝@ 在卷軸上或從卷軸松開或利用其連接到可移動窗玻璃底部的底端簡單地折疊在空腔內(nèi)。當(dāng) 遮罩是實體片材時，它可以位于窗戶附近，其底部連接到窗戶的移動機(jī)構(gòu)或與窗戶的移動 機(jī)構(gòu)分離。圖1和2示出了一實施例，其中遮罩，遮陽片2，位于窗戶4附近。當(dāng)活性材料元件 (例如，兩個SMM絲、桿、棒、線纜或類似物)8被激活時，窗戶的兩個夾持件6能朝著彼此移 動。這些SMM絲8連接到連接柱10。為了遮蔽想要的窗戶，用戶可以搖下窗戶(例如，手動 地或自動地)，然后起動連接機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)的起動使絲8收縮。由于絲8連接到夾持件6， 所以當(dāng)它們被激活時，它們使夾持件6在遮光物2上方朝著柱子10移動，從而將遮光物2 保持到窗戶4。由于遮光物2被保持到窗戶4，所以當(dāng)窗戶返回到其關(guān)閉位置時(例如，向 上被卷起)，包括剛性材料(例如，這樣一種材料，其具有足夠的結(jié)構(gòu)完整性以便一旦窗戶 處于關(guān)閉位置中，就將其位置保持在窗戶附近)的遮光物2隨著窗戶4 一起移動到向上或 關(guān)閉位置。為了將遮光物2分離(移開)，用戶可以搖下窗戶4和遮罩2，通過減活絲8以 使得夾持件6返回到它們的最初位置來分離遮罩2。夾持件6處于它們的最初位置，當(dāng)窗戶 4被卷起時，遮光物2留在門中?？梢允褂迷S多其他的連接和分離機(jī)構(gòu)，例如，在遮陽篷和窗玻璃都處于最低位置 時，可以致動隨著窗玻璃一起移動的一個或多個銷以使其進(jìn)入遮陽篷的一個或多個孔中。 這樣，窗玻璃的夾持件不需要移動。此外，也能使用其他的基于智能材料或非智能材料的連 接和分離機(jī)構(gòu)。利用大旋轉(zhuǎn)位移的實施例使用了一種機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)能將遮罩卷繞至卷軸和從卷軸 處松開遮罩。對于遮陽篷應(yīng)用，例如，卷軸可以置于車頂、立柱中或玻璃窗區(qū)域(例如，包括遮陽篷頂、擋風(fēng)玻璃和側(cè)與后窗戶)下面/附近的空腔中，而貨物遮罩和隔板能位于車頂、 地板、后排座位之后的區(qū)域等等中。當(dāng)隔板完全展開時，它能將車輛的一部分與車輛的另一 部分阻擋開來，而貨物遮罩能封閉皮卡車的貨廂底板、覆蓋載貨汽車或覆蓋艙背式兩廂乘 用車或多用途運(yùn)動車的后部等等。圖3和4示出了位于窗戶附近的遮陽篷的其他實施例。在圖3中，當(dāng)被卷起時，遮 陽篷位于窗戶側(cè)面或下面。因此，當(dāng)遮陽篷展開時，用一機(jī)構(gòu)將遮陽篷保持在窗戶附近。在 圖3中，遮陽篷12從卷軸14展開，通過遮陽篷12的彎曲保持在窗戶4旁邊(附近)。為 了加強(qiáng)彎曲，可以將雙穩(wěn)態(tài)金屬條(例如，其在一個位置中是剛性的，在第二位置中是柔性 的；例如，與測尺(即卷尺)相似，其在凹入位置中是剛性的，在平坦位置中是柔性的)嵌入 和/或連接到遮陽篷。在圖4中，遮陽篷的彎曲(有或沒有加強(qiáng)件)如此設(shè)置以使得被彈簧18推靠在窗框的狹槽上的兩個元件(例如，桿、棒等等)16將遮陽篷12保持在窗戶4附近。在這個實 施例中，卷軸14仍然能展開遮陽篷12并將它上推到窗戶4，而元件16僅僅將遮陽篷保持在 合適位置中。參考圖5，該示意圖示出了用于獲得大旋轉(zhuǎn)位移的卷動機(jī)構(gòu)的實施例。機(jī)構(gòu)包括兩 個彈簧，SMM彈簧22和位于管子24內(nèi)的常規(guī)偏壓彈簧(未示出)，管子24固定到卷軸端部 28和30。管子24和卷軸端部28可以分別相對于端部30和26具有相對旋轉(zhuǎn)，SMM/常規(guī)彈 簧的左邊連接到30，SMM/常規(guī)彈簧的右邊連接到28。第一卷軸端部30固定到物體(未示 出；如車輛部件(例如，車身、門、行李箱、車板(例如，皮卡車的底板)和儀表板)、門框、窗 框(包括天窗框)等等)，右卷軸端部28能旋轉(zhuǎn)并且由軸承26支撐，軸承26也固定到車輛 部件。SMM彈簧22和常規(guī)彈簧的一個端部連接到卷軸端部30，而另一個端部連接到卷軸端 部28。在之前的(相對于SMM彈簧22的轉(zhuǎn)變溫度)較低溫度下的一次裝配過程中，SMM彈 簧22首先扭曲幾圈，然后其端部固定到常規(guī)彈簧的端部。為了在常規(guī)操作過程中展開遮陽 篷12，電流通過SMM彈簧22的絲。由于溫度升高，SMM彈簧22試圖恢復(fù)其最初狀態(tài)，因而 使管子24旋轉(zhuǎn)并將能量存儲到常規(guī)彈簧中。當(dāng)沒有電流穿過其中時，可以用鎖定機(jī)構(gòu)(例 如，棘齒或其他保持/鎖定機(jī)構(gòu)；未示出)防止卷軸縮回。當(dāng)需要縮回時，可以釋放鎖定機(jī) 構(gòu)，釋放在偏壓彈簧中存儲的能量并卷起遮陽篷12。另外，或可選地，遮罩(例如，遮陽篷)可以包括(一種或多種)活性材料。例如， 遮陽篷可包括一片形狀記憶聚合物和/或幕布可以嵌有形狀記憶合金。就形狀記憶聚合物 而言，當(dāng)外部/內(nèi)部的熱超過預(yù)定極限時，遮罩(例如，幕布)將變成柔性的，因而自動松開 并由被另外阻塞的展開力展開。為了在環(huán)境溫度變冷時將它卷起或收卷，首先加熱遮罩，然 后卷起遮罩并在遮罩變冷時(例如，主動和/或被動變冷)將其保持在卷起位置。注意，如 果環(huán)境溫度沒有變得足夠冷，則遮罩不能留在收起位置。不必使整個遮罩都由形狀記憶聚 合物制成；為了節(jié)約材料成本，僅僅一部分遮罩，例如邊緣上的條帶，可以用形狀記憶聚合 物制成，只要滿足功能要求即可。就嵌入的形狀記憶合金而言，當(dāng)外部/內(nèi)部的熱超過預(yù) 定極限時，通過形狀記憶作用可以使遮罩展開以自動降下來遮蓋窗戶，從而阻擋太陽光。并 且，當(dāng)遮罩變冷時，由于偏壓彈簧施加的力，遮罩將自動縮回(例如，卷起)。一般而言，在具 有形狀記憶聚合物的情況下不需要彈簧，在具有形狀記憶合金的情況下需要一個彈簧。圖5的又一個可能的實施例包括用另一個SMM彈簧代替常規(guī)彈簧，容易地實現(xiàn)斷電保持；例如，一個SMM彈簧執(zhí)行展開，另一個執(zhí)行縮回。當(dāng)一個SMM彈簧被激活時，另一個 因為處于馬氏體狀態(tài)中而能被容易地扭曲。當(dāng)斷電時，兩個彈簧正好停留不動，因為它們兩 者都處于馬氏體狀態(tài)中。替代使用SMM彈簧實現(xiàn)大旋轉(zhuǎn)，還可以使用包含智能材料的其他 機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)大旋轉(zhuǎn)或線性運(yùn)動。在圖6中，用旋轉(zhuǎn)致動器來卷繞例如在第一排座椅之后(如同駕駛室中的屏風(fēng)) 的隔板，該旋轉(zhuǎn)致動器使用例如在圖5的卷動機(jī)構(gòu)20中的形狀記憶材料來實施。在車輛側(cè) 壁的兩個狹槽44中滑動的兩個元件16被位于桿16之間的彈簧48推向狹槽44，因而將隔 板40保持在合適位置中。隔板能從地板46朝著車廂頂棚42延伸整個路線或路線的一部 分。能以類似方式展開/縮回和保持貨物遮罩。
在圖7中示出了作為遞增式旋轉(zhuǎn)馬達(dá)工作的形狀記憶材料致動器組件60的另一 個實施例。帶有延伸部或銷68的軸62與穿過圓柱形外殼64的孔同心，并在有或沒有軸 承幫助的情況下旋轉(zhuǎn)。形狀記憶材料部件78、80、82和84在一端連接到偏置銷68，在滑輪 70A-D和72A-D上彎曲并在圓柱形外殼的另一端連接到止動銷(銷未示出，但圖8以不完 整圖的方式示出了朝著銷延伸的形狀記憶材料部件)。滑輪70A-D和72A-D坐落在滑動器 86A-D上，滑動器86A-D在圓柱形外殼64的槽74A-D中滑動。形狀記憶材料部件78、80、82 和84可以被依次激活，因而使軸62相對于圓柱形外殼64旋轉(zhuǎn)。由于全部形狀記憶材料部 件78、80、82和84 (經(jīng)由滑輪72A-D)被彎曲成沿著軸62的軸向方向延伸，所以能在將包裝 尺寸減到最小的同時實現(xiàn)能完成大位移的具有足夠尺寸的形狀記憶材料部件(例如，通過 每個形狀記憶材料部件的收縮實現(xiàn)可移動件的足夠位移的具有足夠長度的形狀記憶材料 部件)?？蛇x地，為了避免由于形狀記憶材料部件的彎曲引起的疲勞退化，具有長疲勞壽命 的非形狀記憶材料部分(例如，常規(guī)金屬絲)可代替形狀記憶材料部件的任何經(jīng)受彎曲的 部分，并且形狀記憶材料可以僅僅用在整個激活循環(huán)中保持筆直的部分中，即幾乎與軸62 的軸向方向平行的部分?；瑒悠?6A-86D支靠在軸62的凸輪凸部66上。凸輪輪廓76 (圖8中示出)使得 與剛剛被激活的形狀記憶材料部件操作地相連的滑動器朝著軸62的中心移動，因而防止 被下一個激活的形狀記憶材料部件拉動。因而，凸輪輪廓76更有效地利用形狀記憶材料部 件的收縮力(即，利用該力使軸轉(zhuǎn)動而不是克服剛剛被激活的形狀記憶材料部件的限制力 來做功)，允許在前一個激活的部件伸展之前有更多的冷卻時間，并減小了致動器組件60 的周期時間。凸輪輪廓76還可被制造成避免形狀記憶材料部件的不必要的過度伸展。在圖 7和8中，每個形狀記憶材料部件僅僅由于相對的被激活的形狀記憶材料部件而伸展(即， 當(dāng)形狀記憶材料部件80被激活時，形狀記憶材料部件84伸展，反之亦然；當(dāng)形狀記憶材料 部件78激活時，形狀記憶材料部件82伸展，反之亦然)，并且當(dāng)它被激活時，伸展的量與拉 動銷68和使軸62旋轉(zhuǎn)所需的量相同。能采用自動激活來順序地激活絲，從而減少或消除該激活的控制邏輯，因而降低 成本。通過提供圍繞凸輪表面僅僅部分地延伸的電接觸片(類似于在Attorney Docket No. GP-307896-R&D-KAM于2006年8月9日申請的共同轉(zhuǎn)讓的美國專利申請11/501417號 的圖12中所示的電接觸片535)，當(dāng)軸62旋轉(zhuǎn)時，將順序地激活相應(yīng)的形狀記憶材料部件。 在彎曲區(qū)域中使用常規(guī)金屬絲的情況下，金屬絲在卷軸的遠(yuǎn)端連接到柱子，全部絲連接到 負(fù)極，正極端連接到凸輪，僅僅一部分凸輪表面導(dǎo)電。注意，滑輪70A-D和72A-D和滑動器86A-D是導(dǎo)電的，偏置銷68是不導(dǎo)電的。斷電保持是所希望的，能通過棘齒或鎖定和釋放機(jī) 構(gòu)實現(xiàn)斷電保持。注意，在形狀記憶材料致動器組件60中，形狀記憶材料部件的數(shù)量不局限于四 個?？梢詢H僅有三個形狀記憶材料部件或多于四個的形狀記憶材料部件。此外，槽74A-D 不局限于所示構(gòu)造。槽的中心線不一定穿過軸中心且不必是筆直的。另外，在機(jī)構(gòu)中能平 等地實現(xiàn)順時針方向和逆時針方向的旋轉(zhuǎn)。此外，為了在保持所需的力時減少響應(yīng)時間和 減少冷卻時間，可以用幾個較薄的SMM部件代替每個形狀記憶材料部件(例如，幾個直徑較 小的SMM絲代替每個單一的SMM絲)來連接遠(yuǎn)端。圖9示出了能用來展開遮罩的另一個位移機(jī)構(gòu)。在這個實施例中，形狀記憶材料 (例如，SMA)用來提供小的角位移，而機(jī)構(gòu)將小位移轉(zhuǎn)變成大位移。例如，能用齒輪箱來放 大角位移。例如，1圈等于2 π r，2 π r等于位移除以圈數(shù)。因此，如果半徑(r)是0. 5英寸， 則輸入軸94的每圈旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生3. 14英寸的位移，使遮罩移動16英寸將需要輸入軸的大約5 圈旋轉(zhuǎn)。如果輸入軸和輸出軸之間的機(jī)構(gòu)掛高檔(齒輪箱)到1 10的比，則半圈旋轉(zhuǎn)將 使輸出軸轉(zhuǎn)動5圈。如果輸出軸96的半徑(r)為0. 5英寸，則輸出軸96的5圈旋轉(zhuǎn)將使 遮罩移動大約16英寸；和如果輸出軸96具有較大的半徑，則在輸入軸需要較少的旋轉(zhuǎn)。因 而，能僅僅用少量的SMM絲致動遮陽篷，從車輛使用較低的電力，并且SMM位移被放大。在再一個實施例中，可使用飛輪，其中用一種或多種形狀記憶材料將角動量賦予 給用來展開/收起幕布的飛輪。具有大質(zhì)量的盤可以使用形狀記憶材料(例如，SMA)，該形 狀記憶材料在比盤外徑(OD)小得多的直徑處在盤的中心附近起作用。來自SMM絲的小位 移/大的力可以被轉(zhuǎn)變成盤的角動量。例如，一旦盤旋轉(zhuǎn)，與盤相連的軸也會旋轉(zhuǎn)以展開/ 收回遮罩。可選地，飛輪可以采用與滑動齒條配合的齒輪，使得齒條的移動將提供使遮罩展 開/縮回的大線性位移。在圖10中，形狀記憶材料(例如，SMA)直接致動遮罩98。換句話說，形狀記憶材 料直接執(zhí)行全部工作，因而，不用很多零件來轉(zhuǎn)變運(yùn)動。然而，這種實施例會使用大量絲。在某些實施例中，可用帶有基于棘齒的機(jī)構(gòu)的多個致動部提升靜負(fù)載，拉長線性 彈簧，和/或卷起扭簧，其可以是閂鎖件，該閂鎖件被釋放，然后在單個動作中允許完全的 行程。可以在消費(fèi)者請求的激活之間存儲能量以在請求時允許提供完全的行程。參考圖11，另一個形狀記憶材料致動器組件110利用“鐵路上的火車拖車”方法來 實現(xiàn)大線性位移。形狀記憶材料致動器組件Iio包括可移動件112、114和116、固定件118 和錨定件120，它們?nèi)诨准?22上線性地排成一行?？梢苿蛹?12、114和116相對于 基底件122滑動或滾動，類似于鐵路軌道上的鐵路車輛。雖然在圖11至圖13的致動器組 件110中僅僅包括三個可移動件，但應(yīng)該理解也可以替代地使用僅僅兩個可移動件或三個 以上的可移動件。固定件118和錨定件120固定到基底件122，不相對于基底件122移動。 可移動件112、114、116和基底件122之間的分界面可以是任何形狀和構(gòu)造。在橫截面上， 基底件122可以是圓形、橢圓形、矩形、三角形、正方形等等，只要可移動件112、114和116 構(gòu)造成有相配的形狀以部分地包圍基底件即可。分界面也可以是燕尾槽的形狀，如圖11中 所示。作為備選方法，基底件122可以有多個槽，每個可移動件對應(yīng)一個槽。因而，非常容 易防止過度伸長和在合適位置釋放每個可移動件，因為槽的遠(yuǎn)端始終是釋放 可移動件的理 想位置。
參考圖11，可移動件112、114和116分別通過相應(yīng)的形狀記憶材料部件128、126 和124與錨定件120相連?？梢苿蛹?14和116和固定件118具有穿過其中的一組排成一 行的開孔，開孔允許形狀記憶材料部件128穿過以如所示的在遠(yuǎn)端連接到可移動件112，在 近端連接到錨定件120?？梢苿蛹?16和固定件118具有另一組排成一行的開孔，所述開孔 允許形狀記憶材料部件126穿過以在遠(yuǎn)端連接到可移動件114，在近端連接到錨定件120。 最后，固定件118還具有穿過其中的另一開孔，所述開孔允許形狀記憶材料部件124穿過以 在遠(yuǎn)端連接到可移動件116，在近端連接到錨定件120。每個形狀記憶材料部件124、126和 128的端部被卷邊(或通過任何其他合適的手段如焊接或粘接來連接)以保持定位。在備 選設(shè)計中，形狀記憶材料部件124、126和128將從相應(yīng)的可移動件延伸的相應(yīng)延伸部(例 如，桿、棒、管或其他元件)連接到從錨定件120延伸出的延伸部(例如，桿、棒、管或其他 元件)，而非穿過可移動件和固定件中的開孔。為了避免彎曲和為了增加疲勞壽命，在錨定 件120處的形狀記憶材料部件124、126和128的卷邊端在激活過程中能向右滑動。優(yōu)選 地，通過形狀記憶材料成分、形狀記憶材料部件的橫截面積以及基底件122、可移動件112、 114、116、固定件118和錨定件120的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的設(shè)計選擇來將形狀記憶材料部件124、126 和128引起的致動器組件110上的彎曲動量減到最小。示出的形狀記憶材料部件124、126 和128處于馬氏體相中的極限伸出位置中，其中可移動件112、114和116將不會進(jìn)一步向 左移動?？梢苿蛹?12、114和116能在基底件122上滾動(通過帶有或不帶有軸承的連接 到相應(yīng)的可移動件的一個或多個輪子)、滑動或滑動且滾動，并且根據(jù)設(shè)計彼此分開預(yù)定距 離?？蛇x地，可以使用多個錨定件以使得形狀記憶材料部件124、126和128的近端能相對 于基底件122處于不同的縱向位置。通過形狀記憶材料致動器組件110移動的負(fù)載或力由 可移動件112形成或機(jī)械地連結(jié)到它的遠(yuǎn)側(cè)。負(fù)載或力可以是重物或構(gòu)造成充當(dāng)返回機(jī)構(gòu) 的彈簧(即，產(chǎn)生克服形狀記憶材料部件112、114和116的收縮而施加的力)。當(dāng)形狀記憶材料部件128被激活時(如下面討論的通過供應(yīng)電流)，形狀記憶材料 部件128的回縮或收縮力大于負(fù)載的總阻力，可移動件112被向右拉向可移動件114。當(dāng) 可移動件112移動靠近可移動件114時，它們通過如參考圖12詳細(xì)描述的鎖定機(jī)構(gòu)鎖在一 起。激活下一個形狀記憶材料部件126以將可移動件112和114(被鎖在一起)帶向可移動 件116。當(dāng)可移動件114靠近可移動件116時，它們通過如參考圖12描述的鎖定機(jī)構(gòu)鎖在 一起。相似地，然后當(dāng)激活形狀記憶材料部件124時，鎖在一起的可移動件112、114和116 向右移動并且可移動件116被如參考圖12描述的鎖定機(jī)構(gòu)鎖到固定件118。參考圖11和12，每個可移動件112、114、116都包括鎖定機(jī)構(gòu)。用于可移動件112 的鎖定機(jī)構(gòu)包括閂鎖件130A、銷132A和彈簧134A。閂鎖件130A能進(jìn)入在可移動件114中 形成的狹槽，并且由于在前面的帶槽的鎖眼150 (參見圖11)的槽寬度稍寬于保持在可移動 件114內(nèi)的開孔中的銷132A的直徑，所以閂鎖件130A進(jìn)一步前進(jìn)讓銷132A穿過。當(dāng)可移 動件112接觸可移動件114時，閂鎖件130A中的鎖眼150正好位于銷132A的銷頭(即，雙 凸緣頭)下。隨著形狀記憶材料部件128的一點(diǎn)更大的收 縮(參見圖11)，由于傾斜的鍵 136A的斜面和彈簧134A的偏壓力，鎖銷132A將向下移動，落入閂鎖件130A的鎖眼內(nèi)。銷 132A上的最上面的凸緣大于可移動件114的底孔，因而靠在其上以確保銷132A留在閂鎖 件130A中以將可移動件112和114鎖在一起。當(dāng)形狀記憶材料部件126收縮時，可移動件 114(可移動件112被鎖到其上)被以同樣的方式鎖到可移動件116，可移動件116(可移動件112和114被鎖到其上)被以同樣的方式鎖到固定件118。閂鎖件的釋放以剛好相反的順序進(jìn)行，將結(jié)合可移動件112從可移動件114的釋 放對其進(jìn)行描述。在條件允許形狀記憶材料部件128返回到其馬氏體相時，當(dāng)可移動件112 和114在激活后在圖11和12中被負(fù)載一起向左拉時，鎖銷132A接觸鍵136A的斜面，騎上 斜面，且銷132A向上移動直到它滑入傾斜的鍵136A的向上延伸的止動部為止。止動部充 當(dāng)過度伸長防止機(jī)構(gòu)，防止進(jìn)一步地向左移動。在這一點(diǎn)上，銷132A的雙凸緣頭的下凸緣 的底部(參見圖13，其是用于雙凸緣頭的視圖)與閂鎖件130A的頂部齊平，因而將它釋放。 在可移動件114和116之間以及在可移動件116和固定件118之間使用相似的閂鎖件、鎖 銷和傾斜的鍵。當(dāng)可移動件處于預(yù)收縮(最初加應(yīng)力的)位置時，必須通過釋放閂鎖件來釋放可 移動件。否則，連接到可移動件的形狀記憶材料部件可能不會伸展得足以進(jìn)行下一個激活， 并且更遠(yuǎn)端的可移動件(先前剛剛激活)將不能鎖定到它上。因而，鍵136A-136C在可移 動件112、114和116的理想的開始位置或固定件118的位置上處于基底件122中。 當(dāng)鎖銷132A和132B沿近側(cè)方向移動時，由于鎖銷132A和132B隨著相應(yīng)的可移 動件114和116—起移動，所以它們不會分別被鍵136B和136C擋住。例如，在完全鎖定位 置，銷132A的底部應(yīng)當(dāng)稍高于鍵136B的頂部。圖13示出了銷132A、132B和132C的柄部 分別具有較長的長度且鍵136A、136B和136C按照高度遞減的順序排列(在圖13中未示出 鍵136A)，以使得較遠(yuǎn)側(cè)的可移動件在返回到預(yù)收縮位置的過程中將越過較近側(cè)的鍵。對 于可移動件114和116以及固定件118來說，每個鎖定銷132A-132C及其相配的傾斜的鍵 136A-136C的長度總和是相同的。作為選擇，為了減小與致動器組件110相比的總高度，可 以使用具有不同寬度的可移動件，其中鍵沿著水平橫向方向偏移以使得鍵可以是相同高度 的。雖然這里僅僅示出了一個鎖定機(jī)構(gòu)，但任何其他現(xiàn)有的機(jī)構(gòu)或新機(jī)構(gòu)也能適合與 這里描述的任何形狀記憶材料致動器組件一起使用，如基于螺線管的鎖定機(jī)構(gòu)、基于智能 材料的鎖定機(jī)構(gòu)、安全帶扣類型的閂鎖設(shè)計、或如用于門或抽屜的對兒童安全的鎖定/釋 放中的撥動開關(guān)設(shè)計或圓珠筆中的撥動開關(guān)設(shè)計。例如，拖車可以具有鎖眼，如在面對相鄰 拖車的表面上的T形槽。相鄰?fù)宪嚳梢跃哂虚V鎖件，其設(shè)計成配合于T形槽的上部(即，T 形的水平部分)并且當(dāng)具有閂鎖件的拖車沿著傾斜軌道朝著具有T形槽的拖車移動時滑入 下部中(即，T形的垂直部分)，以使兩個拖車彼此鎖定。傾斜軌道的斜面設(shè)計成引起兩個 拖車之間的相對垂直位移，該相對垂直位移實現(xiàn)閂鎖件從T形槽的閂鎖和釋放。鎖定和釋放機(jī)構(gòu)的其他例子包括在一個可移動件上具有閂鎖件的鎖定機(jī)構(gòu)，閂鎖 件構(gòu)造成滑入相鄰的可移動件的槽中。可以致動單獨(dú)的釋放件以將閂鎖件推出狹槽，從而 使兩個可移動件彼此解鎖。釋放件可以是連接到彈簧端部的滾子。當(dāng)釋放時，閂鎖件沿著 滾子滾動，從而避免在其釋放過程中與相鄰可移動件的直接接觸并減小與釋放運(yùn)動相關(guān)的 摩擦。對于完全位移(當(dāng)最近側(cè)的可移動件116被鎖到固定的可移動件118時)或當(dāng)可 移動件被鎖到下一個可移動件時的不連續(xù)位移，斷電保持是所希望的。斷電保持意味著當(dāng) 激活輸入停止時(例如，如果使用電阻發(fā)熱，或在對流或輻射加熱的情況下如果溫度變冷 到馬氏體結(jié)束溫度以下，當(dāng)斷電時)，用保持機(jī)構(gòu)將可移動件保持在激活后的收縮位置。對于圖12中所示的實施例，鍵132A能降下以將可移動件112和114鎖在一起。通過沿著縱 向方向移動基底件122下面的滑塊138，鍵136A-136C將會離開滑塊138上凸起的凸塊140 并由于彈簧134A-134C施加的彈簧力而降下。在鍵136A-136C處于降下位置時，在形狀記憶 材料部件126返回到馬氏體相的過程中，即使可移動件114的鎖銷132A在鍵132A的斜面 上滑動，鍵132A也不能將鎖銷132A向上推得足夠遠(yuǎn)以便銷頭的下部凸緣的下表面清除閂 鎖件130A中的鎖眼開口。移動滑塊138將使可移動件保持在與可移動件的最近側(cè)相關(guān)的 鍵處，當(dāng)滑塊138移動時，所述可移動件已經(jīng)移動，或如果全部可移動件都已經(jīng)向右移動， 則所述可移動件處于固定件118處。為了取消保持以便釋放可移動件，可以使滑塊138向 后移動以便所有的鍵132A-C被向上推。通過滑塊138實現(xiàn)的鍵的垂直位移很小，滑塊138 的水平運(yùn)動可以通過許多機(jī)構(gòu)實現(xiàn)，如電子螺線管或SMM絲。在圖11中相對于可移動件112示出了備選的保持機(jī)構(gòu)。備選的保持機(jī)構(gòu)包括棘 爪142和基底件122的棘齒部144。棘爪142允許可移動件112保持在任何位置。為了釋 放可移動件112，通過如電子螺線管或SMM絲這樣的機(jī)構(gòu)(未示出)將棘 爪142從棘齒部 144拉開(向上旋轉(zhuǎn)或向上拉)。形狀記憶材料致動器組件110能自動地機(jī)械地循序激活形狀記憶材料部件以取 消控制邏輯，因而降低了成本。為了實現(xiàn)它，形狀記憶材料部件124、126和128在錨定件 120處的近端都連接到電流供應(yīng)源如電池(電源未示出)的負(fù)極，電流供應(yīng)源的正極連接 到分別的電接觸條146A、146B和146C，每個電接觸條都在可移動件之間位于基底件122上 (看圖11)。每個可移動件112、114和116的底部都具有其自己特定的前后(沿與可移動 件112、114和116的移動相同的方向)延伸的電接觸條，所述電接觸條與基底件122上的 特定電接觸條對齊。例如，參考圖11，可移動件112在其底面上具有電接觸條148A (用虛線 表示)，電接觸條148A與基底件122上的電接觸條146A(這里也稱為第一形狀記憶材料激 活機(jī)構(gòu))對齊。可移動件114在其底面上具有電接觸條148B，電接觸條148B與基底件122 上的電接觸條146B (這里也稱為第二形狀記憶材料激活機(jī)構(gòu))對齊?？梢苿蛹?16在其底 面上具有電接觸條148C (用虛線表示)，電接觸條148C與基底件122上的電接觸條146C對 齊。連接到每個遠(yuǎn)側(cè)的可移動件的形狀記憶材料部件總是與它連接到其上的可移動件的底 部上的電接觸條保持電接觸。當(dāng)開關(guān)(未示出)接通以允許來自電流供應(yīng)源的電流流過時， 形狀記憶材料部件128將處于閉合電路(電路包括電接觸條148A、電接觸條146A、形狀記 憶材料部件128和電源線)中，使形狀記憶材料部件128收縮并使可移動件112朝可移動 件114移動。在可移動件112和114鎖在一起之后，可移動件112的進(jìn)一步移動將使電接 觸條148A脫離與基底件122上的電接觸條146A的接觸，并使可移動件114底部的電接觸 條148B與基底件122上的電接觸條146B接觸。此時，形狀記憶材料部件128處于斷路中， 形狀記憶材料部件126處于閉合電路中。因而，輸入到第二可移動件的激活，即，來自連接 到電源線的電流供應(yīng)源的電力，激活形狀記憶材料部件126使可移動件114 (和鎖到其上的 可移動件112)移動。通過前面的可移動件的移動導(dǎo)致下一個形狀記憶材料部件的這個“自 動激活”將一直重復(fù)到可移動件116觸到固定件118為止。通過在可移動件118上使用接 觸開關(guān)，能切斷電力。通過在每個相應(yīng)的形狀記憶材料部件128、126和124收縮時鎖上每個鎖定機(jī)構(gòu)， 操作地連接到第一可移動件的負(fù)載或第一可移動件本身具有與可移動件112和114之間、可移動件114和116之間以及可移動件116和固定件118之間的相應(yīng)間隙(即，沿著基底件 122的空隙)之和相等的行進(jìn)距離。為了使負(fù)載朝著基底件122的遠(yuǎn)端返回，如果使用了保 持機(jī)構(gòu)，則首先釋放保持機(jī)構(gòu)(即，移動滑動件138)，從鎖銷132C釋放閂鎖件130C。當(dāng)形 狀記憶材料部件124變冷并對伸展施加較小的阻力時，返回機(jī)構(gòu)的力也被稱為負(fù)載(例如， 靜負(fù)載，恒壓彈簧，線性彈簧，壓桿)能將所有可移動件112、114和116拉向基底件122的 遠(yuǎn)端。當(dāng)可移動件116更靠近其設(shè)計的預(yù)收縮位置時，閂鎖件130B和鎖銷132B之間的閂 鎖狀態(tài)被傾斜的鍵136B釋放，因而可移動件116能與可移動件112和114分開。相似地， 可移動件114將從可移動件112分開并由于傾斜的鍵136A而停在設(shè)計的預(yù)收縮位置。由于能添加許多可移動件，因此能通過形狀記憶材料致動器組件110實現(xiàn)大位 移。能將可移動件和基底件122 (可移動件在其上滑動、滾動或滑動且滾動)之間的表面積 減到最小以減少摩擦損失。最后，由于形狀記憶材料部件的尺寸或數(shù)量、成分和/或轉(zhuǎn)變溫 度對于不同的可移動件可以是不同的，所以負(fù)載保持力特征圖能非常容易地匹配負(fù)載的返 回力。因而，為了方便和性能，可以選擇任何返回機(jī)構(gòu)，如壓桿、靜負(fù)載、線性彈簧、恒壓彈簧 等等。為了具有適當(dāng)?shù)钠趬勖蜑榱税踩涂煽啃?，重要的是，返回機(jī)構(gòu)不可使形狀記憶 材料部件過度伸展。在圖12所示的實施例中，全部可移動件112、114和116以及固定件118都具有 如可移動件112、114和116中所示的尺寸相同的部件(可移動件或固定件的主體、閂鎖件 130A-130C、每個可移動件112、114和116和固定件118頂上的用于調(diào)節(jié)彈簧134A-134C的 張力的固定螺釘)，以及如圖13中所示和結(jié)合圖13論述的尺寸變化的部件(鎖銷132A和 傾斜的鍵136A)。圖13示出了被鎖到可移動件114的可移動件112，可移動件114被鎖到可移動件116。當(dāng)凸塊140使鍵136B升起與銷132B發(fā)生干涉時，鍵136B充當(dāng)斷電保持機(jī)構(gòu)。圖13 示出了剛好在形狀記憶材料部件124 (未在此橫截面中示出)自動激活以移動可移動件116 將其鎖到固定件118之前的定位。在又一個實施例中，可用形狀記憶材料使百葉窗展開或縮回。處于關(guān)閉位置中的 多個干擾板條，例如大于或等于大約2個板條，例如通過疊蓋住相鄰的板條來遮蓋想要的 區(qū)域。在這個實施例中，板條(例如，平行的條帶、桿等等)的小運(yùn)動能改變板條遮蓋的百 分比(例如，板條移動到關(guān)閉位置，圖14 ；到打開位置圖15，或它們之間的任何位置)，板條 獲得的打開量由板條/條帶的寬度和總節(jié)距確定。例如，如果希望完全關(guān)閉，則兩個板條將 打開百分比限制至50。因而，可以使用3、4或更多個板條。例如，5個板條將允許實現(xiàn)20% 至80%的關(guān)閉區(qū)域的任意打開。板條的移動利用小位移，能直接使用形狀記憶材料。在還一個實施例中，如圖16中所示，可以用彼此可滑動地接合的元件(例如，管道 內(nèi)的滑桿，舌片和凹槽連接的元件等等)展開遮陽篷。例如，對于每對元件(即，管道及其 相應(yīng)的滑桿)，管道94的一端具有銷孔以使得管道94能被銷92約束，但允許沿著框架(例 如，玻璃窗區(qū)域框架)上的狹槽進(jìn)行滑動運(yùn)動。相似地，桿96的一端也具有銷孔以使得桿 96能被銷98約束并能沿著框架100的狹槽滑動。SMA絲102能將管道94的開口端和桿96 的開放端相連以使得當(dāng)被加熱時，絲102將收縮并迫使桿96從管道94移出。如果多對管 道和桿合作地連接(例如，如圖16中所示)，底排的銷固定到窗框，頂排的銷鉤住遮陽篷，并 且其余排的銷連接到相應(yīng)的管道或桿，則能通過將全部SMA絲102加熱到它們相應(yīng)的轉(zhuǎn)變溫度以上來展開遮罩(例如遮陽篷)104。一旦絲附近的溫度達(dá)到其相變溫度，自發(fā)的展開 就將開始。通過適當(dāng)?shù)脑O(shè)計，在具有偏壓力(例如，來自重力，來自遮陽篷從其滑離或卷起 到其上的卷軸內(nèi)的彈簧)的情況下，一旦絲溫度達(dá)到其馬氏體開始溫度，自發(fā)的收起就將 開始。也能利用給絲電加熱來實現(xiàn)應(yīng)要求的展開或收起，某種閂鎖或圓珠筆撥動機(jī)構(gòu)可以 用來實現(xiàn)斷電保持。注意，在任何實施例中描述的管道或元件的橫截面可以是任何適當(dāng)?shù)?幾何形狀，例如圓形的(例如桿、管等等)、多邊形的(例如，棒等等)以及包括上述內(nèi)容中 至少一種的組合。圖17示出了采用起重機(jī)構(gòu)展 開遮罩104例如遮陽篷的實施例。在這個實施例中， 許多對元件106 (在每對內(nèi)形成一對剪狀物)通過銷108彼此合作地互相連接，銷108穿過 它們在元件106上相應(yīng)的銷孔。除了最頂上那對具有它們相應(yīng)的在支撐遮罩104的連接器 的狹槽110中滑動的銷以及最底下那對具有它們相應(yīng)的在窗框112的狹槽110中滑動的銷 之外，每對元件的底部通過銷連接到另一對的頂部，銷穿過它們在元件上相應(yīng)的銷孔。SMA 絲114連接在一對元件的兩個錨定點(diǎn)之間，并且由于將溫度升高到其轉(zhuǎn)變溫度以上引起的 收縮會使遮陽篷展開。如同圖16中所示的實施例一樣可以實現(xiàn)自發(fā)的或應(yīng)要求的展開。另 夕卜，絲的位置是靈活的，可以在多個位置使用多個絲。這里披露的范圍是包含端點(diǎn)的和可組合的(例如，“可達(dá)大約25重量百分比，或更 具體地，大約5重量百分比至大約20重量百分比”的范圍包含端點(diǎn)和“大約5重量百分比 至大約25重量百分比”的范圍的所有中間值等等)?！敖M合”包含混和物、混合物、派生物、 合金、反應(yīng)產(chǎn)物等等。此外，術(shù)語“第一”、“第二”等等在此不表示任何順序、數(shù)量或重要性， 而是用來使元件彼此區(qū)別，術(shù)語“一”在此不表示數(shù)量的限制，而是表示存在至少一個所引 用的對象。連同數(shù)量使用的修飾語“大約”包含狀態(tài)值且具有由上下文表示的含意，(例如， 包括與特定數(shù)量的測量相關(guān)聯(lián)的誤差度)。在此使用的后綴“(s) ”旨在包括單數(shù)個和復(fù)數(shù) 個它修飾的術(shù)語，從而包括一個或多個該術(shù)語(例如，著色劑(s)包括一個或多個著色劑)。 整個說明書中提到的“一個實施例”、“另一個實施例”、“一實施例”等等意指結(jié)合實施例描 述的特定要素(例如，特征、結(jié)構(gòu)和/或特性)包含在本文描述的至少一個實施例中，并且 可以或不一定存在于其他實施例中。另外，應(yīng)該理解，所述的要素能在不同實施例中以任何 合適的方式組合。所有引用的專利、專利申請和其他參考文獻(xiàn)在此通過引用被全部并入本文。然而， 如果本申請中的措辭與并入的參考文獻(xiàn)中的措辭相抵觸或矛盾，則本申請的措辭優(yōu)先于并 入的參考文獻(xiàn)的矛盾措辭。盡管參考示例性實施例描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員會懂得，在不背離本發(fā) 明范圍的情況下，可以做出各種變化并且能用等價方案代替其要素。另外，可以做出許多修 改以在不背離本發(fā)明本質(zhì)范圍的情況下，使得特定的狀況或材料適合本發(fā)明的教導(dǎo)。因而， 本發(fā)明不局限于作為用于執(zhí)行本發(fā)明的最佳方式披露的特定實施例，而是本發(fā)明將包括落 入所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有實施例。
權(quán)利要求
一種遮罩系統(tǒng)，包括遮罩；和與所述遮罩可操作地聯(lián)系的活性材料部件；其中所述活性材料部件包括能實現(xiàn)所述遮罩的展開和縮回的活性材料。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述活性材料能遠(yuǎn)程地、被動地或主動地實現(xiàn)所述 遮罩的展開和縮回。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述活性材料構(gòu)造成使得當(dāng)所述活性材料達(dá)到某個 溫度時，它變成可變形的并且所述遮罩展開。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中通過加熱所述活性材料、使所述遮罩縮回到縮回位 置、和在所述縮回位置中使所述遮罩變冷，所述遮罩能返回到其最初位置。
5.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述活性材料部件包括一片形狀記憶聚合物。
6.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述活性材料部件包括嵌入所述遮罩中的形狀記憶1=1 巫 o
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中 所述遮罩構(gòu)造成布置在玻璃窗區(qū)域附近；所述活性材料部件能使所述遮罩相對于車輛玻璃窗區(qū)域展開和縮回；和 所述活性材料部件還包括下列中的至少一個(i)構(gòu)造成將所述遮罩保持到所述玻璃 窗區(qū)域的夾持件，所述活性材料連接到所述夾持件，其中所述活性材料在被激活時使所述 夾持件接合所述遮罩和所述玻璃窗區(qū)域；和/或(ii)構(gòu)造成將所述遮罩保持到所述玻璃窗 區(qū)域的銷，所述活性材料連接到所述銷。
8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述活性材料選自由下列材料構(gòu)成的組形狀記憶 合金、電活性聚合物、離子聚合物金屬復(fù)合物、壓電材料、形狀記憶聚合物、活性陶瓷、壓塑 性塑料、磁流變材料、電流變流體、上述活性材料與非活性材料的復(fù)合物、以及包括上述活 性材料中的至少一種的組合。
9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括卷軸，所述卷軸包括所述活性材料部件；和其中所述遮罩是柔性的，被構(gòu)造為選自組的屏障，該組包括安全屏障、保護(hù)屏障、私密 屏障、聲音屏障、熱屏障、光屏障、流體屏障、天氣屏障、以及包括上述屏障中的至少一種的 組合；和其中所述活性材料在被激活時使所述遮罩從所述卷軸展開越過所需區(qū)域的至少一部分。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述遮罩還包括雙穩(wěn)態(tài)金屬條，其構(gòu)造成在所述遮 罩展開時提供結(jié)構(gòu)完整性和剛度，和在所述遮罩處于卷軸中時為柔性的。
11.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，還包括連接在所述遮罩的端部附近的保持機(jī)構(gòu)，其中所 述保持機(jī)構(gòu)包括桿和彈簧，所述桿構(gòu)造成接合待遮蓋區(qū)域的側(cè)部，所述彈簧構(gòu)造成當(dāng)所述 遮罩從所述卷軸展開時將所述桿保持在所需的接合狀態(tài)。
12.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述卷軸包括 管；第一端和第二端，其中所述第一端和/或所述第二端構(gòu)造成旋轉(zhuǎn)地連接到物體；和布置在所述管內(nèi)并在一側(cè)連接到所述管且在另一側(cè)連接到所述物體的SMM彈簧和第 二彈簧，其中當(dāng)所述SMM彈簧被激活時，所述管旋轉(zhuǎn)并使所述遮罩展開；和其中所述遮罩布置在所述管周圍。
13.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述第二彈簧選自由偏壓彈簧和第二SMM彈簧構(gòu) 成的組。
14.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述卷軸布置在車輛內(nèi)。
15.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括活性材料致動器組件，所述活性材料致動器組件包括具有延伸部的軸，所述延 伸部與圓柱形外殼同心地定位，其中多個所述活性材料部件連接到所述延伸部；和其中所述遮罩與所述活性材料致動器組件操作地聯(lián)系。
16.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述活性材料部件構(gòu)造成用于順序的激活。
17.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述活性材料部件與輸入軸可操作地聯(lián)系，所述輸 入軸與輸出軸可操作地聯(lián)系，以及所述輸出軸構(gòu)造成使所述遮罩展開和縮回。
18.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述活性材料部件與飛輪可操作地聯(lián)系，以及所述 活性材料部件構(gòu)造成向所述飛輪提供角動量以展開所述遮罩。
19.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括棘齒機(jī)構(gòu)，所述棘齒機(jī)構(gòu)包括所述活性材料部 件，其中所述棘齒機(jī)構(gòu)構(gòu)造成執(zhí)行選自下列組的至少一個動作，該組包括提升靜負(fù)載，伸 長線性彈簧，卷緊扭簧，和包括上述動作中的至少一個的組合；和其中所述棘齒機(jī)構(gòu)構(gòu)造成 使得一旦動作被執(zhí)行，所述棘齒機(jī)構(gòu)就能被可釋放地閂鎖，和其中閂鎖的釋放在單個動作 中允許全部的行程以展開所述遮罩。
20.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述遮罩選自下面的組，該組包括遮陽篷、聲音屏 障、熱屏障、流體屏障、天氣屏障、私密屏障、安全屏障、保護(hù)屏障、以及包括上述遮罩中的至 少一種的組合。
21.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括與第二元件可滑動地接合的第一元件，其中所述第一元件和所述第二元件連接到框架；其中所述活性材料連接到所述第一元件和所述第二元件以使得所述活性材料的激活 弓丨起所述第一元件和所述第二元件之間的相對運(yùn)動。
22.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第一元件是管道，所述第二元件是位于所述管 道的開口端中的桿。
23.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括可操作地連接在一起且與所述遮罩相連的多個 桿，其中所述活性材料與所述桿相連以使得所述活性材料在被激活時使所述桿以剪刀運(yùn)動 的方式移動。
24.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述活性材料選自下面的組，該組包括ER流體和 MR復(fù)合物，以及，在激活狀態(tài)中，所述活性材料能將所述遮罩保持在展開的特定狀態(tài)中。
25.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述活性材料選自下面的組，該組包括ER流體和 MR復(fù)合物，以及，在激活狀態(tài)中，所述活性材料能控制所述遮罩的展 全文摘要
在一個實施例中，遮罩系統(tǒng)可包括遮罩和與遮罩可操作地連接的活性材料部件?；钚圆牧喜考梢园軐崿F(xiàn)遮罩的展開和縮回的活性材料。
文檔編號B60J11/00GK101861253SQ200880116369
公開日2010年10月13日 申請日期2008年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月18日
發(fā)明者A·C·基夫, A·L·布勞恩, C·P·亨利, G·A·埃雷拉, G·P·麥奈特, N·L·約翰遜, X·高 申請人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司