專利名稱：使用活性材料激活的可樞轉(zhuǎn)地展開的氣壩的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及氣壩和展開氣壩的方法，且更具體地涉及可樞轉(zhuǎn)地展開的氣壩 和使用活性材料激活來(lái)操縱氣壩的方法。
背景技術(shù)：
已經(jīng)開發(fā)氣壩來(lái)減少移動(dòng)車輛下面的空氣流對(duì)氣動(dòng)阻力的貢獻(xiàn)。更具體地，氣壩 用于將空氣流橫向改向，從而最小化由不規(guī)則車下表面引起的紊流，否則空氣流會(huì)從車輛 下面流過(guò)。應(yīng)當(dāng)理解的是，空氣流的這種改向引起了車輛的燃料效率增加。氣壩通常具有 固定配置，例如賽車上的配置(不收起)。然而，由于其接近地面，常規(guī)氣壩在本領(lǐng)域中引起 各種問(wèn)題，例如，傾向于被損壞(例如，通過(guò)刮蹭或接觸外來(lái)物質(zhì)/地面)。零星的沖擊通常 永久性地改變氣壩的形狀，從而降低其效率。這進(jìn)一步導(dǎo)致使用壽命的減少以及相關(guān)修理 和/或更換成本的增加。因而，更近以來(lái)開發(fā)了豎直展開的氣壩，其允許各種地面間隙，從 而允許選擇性使用和在不使用時(shí)收起。然而，這些氣壩也在本領(lǐng)域中引起問(wèn)題，其中包括需 要復(fù)雜的機(jī)構(gòu)來(lái)將展開致動(dòng)器從外部元件密封并提供無(wú)約束橫向一致運(yùn)動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)前述問(wèn)題，本文提出了一種借助于使用活性材料激活的可樞轉(zhuǎn)地展開的氣 壩。除了其它之外，本發(fā)明可用于提供更安靜(在聲音和EMF方面都是如此)和比對(duì)等機(jī) 電致動(dòng)器更輕巧的致動(dòng)氣壩的裝置。本發(fā)明的用途包括能夠在需要時(shí)通過(guò)遠(yuǎn)程致動(dòng)或者基于傳感器輸入通過(guò)控制算 法來(lái)可逆地收起氣壩的能力，與固定模型相比，降低了損壞氣壩的可能性，從而擴(kuò)展到氣壩 的可用應(yīng)用。氣壩的可樞轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)獲得了將致動(dòng)器從外部環(huán)境和外來(lái)物質(zhì)(例如，道路雜物、雪 和冰)密封的更有效手段。此外，與線性展開的氣壩相比，實(shí)現(xiàn)無(wú)約束運(yùn)動(dòng)的手段也得以簡(jiǎn) 化。另外，樞轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)能夠最小化對(duì)氣壩的損壞(否則在撞擊物體時(shí)可能發(fā)生損壞)，因?yàn)檫@ 種接觸產(chǎn)生作用于樞轉(zhuǎn)氣壩上的凈提升/收起力，該力將氣壩向上推動(dòng)并不再接觸。取決于樞轉(zhuǎn)點(diǎn)的位置(和從而所需旋轉(zhuǎn)角度)和樞轉(zhuǎn)臂的橫向位置，本發(fā)明還可 用于增加包裝靈活性。最后，應(yīng)當(dāng)理解的是，與對(duì)等機(jī)電展開系統(tǒng)相比，使用活性材料激活 獲得了降低的實(shí)施成本、維護(hù)成本和修理成本。本發(fā)明的第一方面涉及適合用于車輛的主動(dòng)氣壩。所述氣壩包括聯(lián)接到車輛并可 相對(duì)于車輛樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的偏轉(zhuǎn)器，從而限定樞轉(zhuǎn)軸，這使氣壩能實(shí)現(xiàn)收起和展開狀況。在處于 展開狀況時(shí)，所述偏轉(zhuǎn)器配置成阻塞車輛運(yùn)動(dòng)時(shí)車輛下面的空氣流。所述氣壩還包括活性 材料致動(dòng)器，其中，所述致動(dòng)器包括可操作在暴露于激活信號(hào)時(shí)經(jīng)受至少一種基本屬性的 變化的活性材料。所述材料被驅(qū)動(dòng)聯(lián)接到所述偏轉(zhuǎn)器，使得所述致動(dòng)器配置成由于所述變 化在所述偏轉(zhuǎn)器上施加第一力，所述第一力使得所述偏轉(zhuǎn)器樞轉(zhuǎn)至收起和展開狀況之一。本發(fā)明的第二方面涉及一種車輛，所述車輛具有與前述一致的主動(dòng)氣壩，且還包括可操作檢測(cè)車輛或外部狀況的傳感器以及可操作產(chǎn)生信號(hào)的源，使得所述材料暴露于所 述信號(hào)。所述傳感器優(yōu)選通過(guò)控制器在中間并通信聯(lián)接到致動(dòng)器和源，且配置成僅在檢測(cè) 到所述狀況時(shí)選擇性地使得所述源產(chǎn)生和傳輸信號(hào)。本發(fā)明的其它方面和優(yōu)勢(shì)，包括使用用于致動(dòng)的包含形狀記憶材料的纜線或金屬 絲和用于固定氣壩的閂鎖機(jī)構(gòu)，將從優(yōu)選實(shí)施例的以下詳細(xì)說(shuō)明和附圖顯而易見。


本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例在下文參考附圖詳細(xì)描述，在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的 優(yōu)選實(shí)施例的采用主動(dòng)氣壩的車輛的透視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的相對(duì)于前 緩沖器處于收起狀況的氣壩的透視圖，所述氣壩包括第一和第二橫向樞轉(zhuǎn)臂以及活性材料 致動(dòng)器，所述活性材料致動(dòng)器包括緊固件和纜線；圖3是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的前緩 沖器和主動(dòng)氣壩的側(cè)視圖，所述主動(dòng)氣壩包括纜線致動(dòng)器、緊固件、緊固件調(diào)節(jié)元件和樞轉(zhuǎn) 臂；圖3a是圖3所示的氣壩和緩沖器的側(cè)視圖，其中，氣壩相對(duì)于緩沖器處于展開狀況；圖 4是主動(dòng)氣壩致動(dòng)器的部分透視圖，所述致動(dòng)器包括繞軸纏繞的纜線和配置成逐漸增加力 與位移的復(fù)合齒輪；圖4a是圖4的替代實(shí)施例，其中軸通過(guò)第二纜線聯(lián)接到樞轉(zhuǎn)臂。第二 纜線相對(duì)于軸線與護(hù)罩構(gòu)件相對(duì)地連接到臂，從而形成杠桿；圖5是前緩沖器和主動(dòng)氣壩 的透視圖，所述主動(dòng)氣壩限定軌道且包括活性材料致動(dòng)器，所述活性材料致動(dòng)器包括在軌 道內(nèi)拉動(dòng)的纜線、和配置成將金屬絲內(nèi)的力矢量改向的第一和第二橫向帶輪；圖5a是圖5 所示的氣壩和前緩沖器的側(cè)視圖，具體地示出了軌道和金屬絲；圖6是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選 實(shí)施例的氣壩和緩沖器的后部透視圖，部分示出了筆式閂鎖機(jī)構(gòu)；圖7是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu) 選實(shí)施例的前緩沖器和主動(dòng)氣壩的側(cè)視圖，所述氣壩包括復(fù)合齒輪和擺臂閂鎖機(jī)構(gòu)；圖7a 是圖7所示的緩沖器和氣壩的側(cè)視圖，其中，擺臂被分離；圖8是前緩沖器和氣壩的側(cè)視圖， 所述氣壩包括基于棘爪和棘輪的閂鎖機(jī)構(gòu)；圖9是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的前緩沖器和 氣壩的透視圖，所述氣壩處于展開狀況，限定螺絲扣樞轉(zhuǎn)臂，且包括連接到螺絲扣并具有雙 帶輪配置的致動(dòng)器，其中，所述螺絲扣為致動(dòng)器提供應(yīng)變釋放；圖10是圖9所示的緩沖器和 氣壩的側(cè)視圖，具體地示出了在氣壩被阻止旋轉(zhuǎn)時(shí)的螺絲扣動(dòng)作(虛線形式)；和圖IOa是 圖9和10所示的緩沖器和氣壩的側(cè)視圖，其中，氣壩樞轉(zhuǎn)至收起狀況。
具體實(shí)施例方式如圖I-IOa所示，本發(fā)明涉及具有活性材料激活的可樞轉(zhuǎn)地展開的氣壩10。在所 示實(shí)施例中，氣壩10由車輛12示例性地使用且相對(duì)于車輛12使用，例如機(jī)動(dòng)車、貨車或 SUV。本發(fā)明的氣壩10相對(duì)于車輛12的其余部分在最上收起和展開狀況之間樞轉(zhuǎn)；因而可 與線性展開的現(xiàn)有技術(shù)主動(dòng)氣壩區(qū)分。在展開狀況(圖1)中，應(yīng)當(dāng)理解的是，氣壩10可操 作阻塞和以其它方式將來(lái)自于車輛12下面的空氣流改向朝向車輛12的側(cè)部。因而，在收 起狀況，氣壩10和車輛12協(xié)作地具有一致的橫向尺寸，更優(yōu)選地具有上疊層。如圖2和6 所示，例如，氣壩10可配置成在車輛12的前緩沖器或儀表板14后面的區(qū)域中收起。氣壩 10和車輛12協(xié)作地配置，使得在處于完全展開狀況時(shí)氣壩10的高度相對(duì)于地面具有優(yōu)選 間隙或者通路。進(jìn)一步關(guān)于最佳性能，氣壩10的最下輪廓優(yōu)選是水平的，從而導(dǎo)致沿車輛 12的寬度的一致間隙。I.活性材料的描述和功能
本發(fā)明中使用的術(shù)語(yǔ)“活性材料”應(yīng)既包括本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)它的常規(guī)理解，還包 括當(dāng)其暴露于外部信號(hào)源時(shí)某些基本性質(zhì)(如化學(xué)性質(zhì)、固有的物理性質(zhì))能實(shí)現(xiàn)可逆改 變的任何材料或合成物。因此，活性材料應(yīng)當(dāng)包括那些響應(yīng)激活信號(hào)能夠在硬度屬性、形狀 和/或尺寸產(chǎn)生改變的成分，對(duì)于不同的活性材料，激活信號(hào)可以采用電的、磁的、熱的以 及其它類似場(chǎng)的類型。適用于本發(fā)明使用的活性材料包括但不限于形狀記憶材料，如形狀記憶合金和 形狀記憶聚合物。形狀記憶材料一般指的是能夠記憶它們初始的至少一個(gè)屬性(如形狀) 的材料和成分，所述屬性可以以后在外界激勵(lì)作用下重新恢復(fù)。這樣，初始形狀的變形是暫 時(shí)的狀況。通過(guò)這種方式，形狀記憶材料可以響應(yīng)于激活信號(hào)從而變成訓(xùn)練形狀。示例性形 狀記憶材料包括前面提及的形狀記憶合金(SMA)和形狀記憶聚合物(SMP)，以及形狀記憶 陶瓷，電活性聚合物(EAP)，鐵磁形狀記憶合金。也可以使用電流變(ER)成分，磁流變(MR) 成分，介電彈性體，離聚物金屬成分(IPMC)，壓電聚合物，壓電陶瓷，以及上述材料的不同結(jié) 合體及類似物。形狀記憶合金(SMA’ s) —般指的是一組金屬材料，其在經(jīng)受合適的溫度激勵(lì)時(shí)能 夠恢復(fù)某些之前限定的形狀或尺寸。形狀記憶合金能發(fā)生相變，其中它們的屈服強(qiáng)度、硬 度、尺寸和/或形狀也將會(huì)隨溫度而改變。其中“屈服強(qiáng)度”指的是使材料展現(xiàn)距應(yīng)力和應(yīng) 變比發(fā)生特定偏離時(shí)的應(yīng)力。一般來(lái)說(shuō)，在低溫或在馬氏體相時(shí)，形狀記憶合金能夠發(fā)生塑 性變形，且在暴露給一定高溫時(shí)將改變成奧氏體相或母相，從而回到它們變形前的形狀。 僅在加熱時(shí)展現(xiàn)這種形狀記憶效應(yīng)的材料稱為具有單向形狀記憶。在再次冷卻時(shí)也展現(xiàn)形 狀記憶的材料稱為具有雙向記憶性能。形狀記憶合金存在幾個(gè)與溫度相關(guān)的不同相。這些相中最常用到的就是前面提到 的所謂馬氏體相和奧氏體相。在以下的描述中，馬氏體相一般指的是更易發(fā)生變形的低溫 相，而奧氏體相一般指的是更剛硬的高溫相。當(dāng)形狀記憶合金處于馬氏體相并被加熱時(shí)，其 開始改變成奧氏體相。這種現(xiàn)象開始發(fā)生時(shí)的溫度通常稱為奧氏體起始溫度(As)，這種現(xiàn) 象結(jié)束時(shí)的溫度則稱為奧氏體完成溫度(Af)。當(dāng)形狀記憶合金處于奧氏體相并被冷卻時(shí)，其開始改變成馬氏體相，這種現(xiàn)象開 始發(fā)生時(shí)的溫度通常稱為馬氏體起始溫度(Ms)。奧氏體完成轉(zhuǎn)變成馬氏體時(shí)的溫度則稱為 馬氏體完成溫度(Mf)。一般來(lái)說(shuō)，形狀記憶合金在馬氏體相較軟、較容易發(fā)生變形，而在奧 氏體相較硬、更剛性且更剛硬。由上可知，適合用于形狀記憶合金的激活信號(hào)是具有在馬氏 體和奧氏體之間弓I起轉(zhuǎn)變的大小的熱激活信號(hào)。取決于合金成分和加工過(guò)程，形狀記憶合金可以具有單向形狀記憶效應(yīng)、內(nèi)在的 雙向形狀記憶效應(yīng)、或外在的雙向形狀記憶效應(yīng)。退火處理的形狀記憶合金一般只具有單 向的形狀記憶效應(yīng)。對(duì)低溫變形之后的形狀記憶材料進(jìn)行充分加熱將導(dǎo)致馬氏體向奧氏體 的轉(zhuǎn)變類型，而材料將恢復(fù)到初始的退火后的形狀。然而，單向的形狀記憶效應(yīng)只能在加熱 時(shí)看到。包括具有單向形狀記憶效應(yīng)的形狀記憶合金成分的活性材料無(wú)法自動(dòng)重新成形， 可能需要外部的機(jī)械力來(lái)使其重新形成先前適合空氣流控制的形狀。內(nèi)在的雙向形狀記憶材料和外在的雙向形狀記憶材料的特征在于，既可以在從馬 氏體相加熱為奧氏體相時(shí)發(fā)生形狀改變，同時(shí)也可以在從奧氏體相冷卻回到馬氏體相時(shí)發(fā) 生附加形狀改變。具有內(nèi)在的形狀記憶效應(yīng)的活性材料是由會(huì)使活性材料由于上述提及的相變而自動(dòng)重新成形的形狀記憶合金成分制成。內(nèi)在的雙向形狀記憶特性必須通過(guò)加工過(guò) 程引入形狀記憶合金。這些加工過(guò)程包括在馬氏體相時(shí)的材料極限變形，約束或載荷條件 下的加熱冷卻處理，激光退火、拋光或噴丸加工等表面改性。一旦材料被訓(xùn)練具有了雙向形 狀記憶效應(yīng)，那么這種高低溫狀態(tài)之間的形狀變化通常是可逆的并且一般在經(jīng)過(guò)很多個(gè) 熱循環(huán)后仍然能保持有效。相比而言，具有外在的雙向形狀記憶效應(yīng)的活性材料是將具有 單向記憶效應(yīng)的形狀記憶合金成分與提供回復(fù)力以重新形成初始形狀的另一種成分組合 而成的復(fù)合物或多成分材料。形狀記憶合金被加熱到某一溫度時(shí)會(huì)記憶其高溫形態(tài)，而此溫度可以通過(guò)合金成 分的細(xì)微改變和通過(guò)熱處理過(guò)程進(jìn)行調(diào)整。例如，鎳鈦形狀記憶合金中，上述溫度可以從高 于約100°C變至低于約-100°c。形狀恢復(fù)過(guò)程只在幾攝氏度的范圍內(nèi)發(fā)生，而且根據(jù)期望 應(yīng)用以及合金的成分，可以將此轉(zhuǎn)變過(guò)程的開始或結(jié)束控制只在1或2度范圍之內(nèi)。在跨 過(guò)形狀記憶合金發(fā)生轉(zhuǎn)變的溫度范圍內(nèi)，其機(jī)械屬性會(huì)發(fā)生巨大的變化，通常為系統(tǒng)提供 形狀記憶效應(yīng)、超彈性效應(yīng)和高阻尼容量。合適的形狀記憶合金包括，但并不限于，鎳鈦基合金、銦鈦基合金、鎳鋁基合金、鎳 鎵基合金、銅基合金(如銅鋅合金、銅鋁合金、銅金合金和銅錫合金)、金鎘基合金、銀鎘基 合金、銦鎘基合金、錳銅基合金、鐵鉬基合金、鐵鈀基合金及類似物。這些合金可以是二元 的、三元的或其它任何更高元的，只要合金成分在例如外形取向變化、阻尼容量等方面上具 有形狀記憶效應(yīng)即可。因此，為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)加熱至高于SMA的馬氏體-奧氏體相變 溫度時(shí)，SMA具有2.5倍的模量增加和高達(dá)8%的尺寸變化(取決于預(yù)應(yīng)變量)。應(yīng)當(dāng)理解 的是，熱誘導(dǎo)的SMA相變是單向的，這樣就需要設(shè)置一個(gè)偏壓力回復(fù)機(jī)構(gòu)(如彈簧)來(lái)在一 旦去除所施加的場(chǎng)時(shí)恢復(fù)SMA至初始配置。使用焦耳加熱能使整個(gè)系統(tǒng)可電子控制。但是， 應(yīng)力誘導(dǎo)的SMA相變本質(zhì)上是雙向的。當(dāng)SMA處于奧氏體相時(shí)，施加足夠的應(yīng)力會(huì)使其改 變成模量更低的馬氏體相，此時(shí)其展現(xiàn)高達(dá)8%的“超彈性”變形。所施加的應(yīng)力的移除會(huì) 導(dǎo)致SMA改變回奧氏體相，從而恢復(fù)其初始形狀和較高模量?；谒雠渲?，已經(jīng)觀察到小于5秒的激活時(shí)間，大約100000次激活的壽命和 在-40至90°C之間的工作環(huán)境。鐵磁SMA(FSMA)是SMA的子類，且同樣可以應(yīng)用于本發(fā)明。這種材料跟常規(guī)的SMA 材料一樣，具有應(yīng)力或熱誘導(dǎo)的在馬氏體和奧氏體之間的相變。另外，F(xiàn)SMA是鐵磁體的， 具有很強(qiáng)的磁晶各向異性，其允許場(chǎng)對(duì)齊的馬氏體變體的取向/比例。當(dāng)磁場(chǎng)移除后，材料 可能會(huì)出現(xiàn)完全雙向記憶、部分雙向記憶或單向記憶。對(duì)于部分或單向記憶，外部激勵(lì)、溫 度、磁場(chǎng)或應(yīng)力可允許材料恢復(fù)初始狀態(tài)。完全雙向記憶可用于在供應(yīng)連續(xù)功率時(shí)進(jìn)行比 例控制。對(duì)于軌道填充應(yīng)用來(lái)說(shuō)，單向形狀記憶效應(yīng)是最有用的。在汽車應(yīng)用中，外部磁場(chǎng) 一般通過(guò)軟磁芯的電磁體產(chǎn)生，但是為了快速反應(yīng)也可利用一對(duì)亥姆霍茲線圈。形狀記憶聚合物(SMP) —般指的是一組聚合物材料，其在經(jīng)受合適的溫度激勵(lì)時(shí) 能夠恢復(fù)先前限定的形狀。形狀記憶聚合物能發(fā)生相變，其中它們的形狀將會(huì)隨溫度而改 變。通常，SMP具有兩種主要部分，硬部分和軟部分。先前限定或永久形狀可以通過(guò)在比最 高熱轉(zhuǎn)變溫度更高的溫度下熔融或處理聚合物且隨后冷卻到該熱轉(zhuǎn)變溫度之下來(lái)設(shè)定。最 高熱轉(zhuǎn)變通常是硬部分的玻璃轉(zhuǎn)變溫度(Tg)或熔融點(diǎn)。暫時(shí)形狀可以通過(guò)將材料加熱至比軟部分的Tg或熔融點(diǎn)更高但是比硬部分的Tg或轉(zhuǎn)變溫度更低的溫度來(lái)設(shè)定。在以軟部 分的轉(zhuǎn)變溫度處理材料并隨后冷卻以固定形狀時(shí)，設(shè)定暫時(shí)形狀。材料可通過(guò)將材料加熱 至高于軟部分的轉(zhuǎn)變溫度來(lái)逆變至永久形狀。例如，聚合物材料的永久形狀可以是具有大致直線形狀且限定第一長(zhǎng)度的金屬 絲，而暫時(shí)形狀可以是限定比第一長(zhǎng)度更小的第二長(zhǎng)度的類似金屬絲。在另一個(gè)實(shí)施例中， 材料可作為彈簧，在激活時(shí)具有第一彈性模量，在失活時(shí)具有第二模量。永久形狀恢復(fù)所需溫度可以設(shè)定為在大約_63°C和大約120°C或以上之間的任何 溫度。設(shè)計(jì)聚合物本身的成分和結(jié)構(gòu)可以允許針對(duì)期望應(yīng)用選擇特定溫度。形狀恢復(fù)的優(yōu) 選溫度大于或等于大約-30°C，更優(yōu)選大于或等于大約0°C，最優(yōu)選大于或等于大約50°C。 而且，形狀恢復(fù)的優(yōu)選溫度小于或等于大約120°C，更優(yōu)選小于或等于大約120°C，最優(yōu)選 小于或等于大約80°C。合適的形狀記憶聚合物包括熱塑性、熱固性、互穿網(wǎng)絡(luò)、半互穿網(wǎng)絡(luò)或混合網(wǎng)絡(luò)。 聚合物可以是單種聚合物或者聚合物的混合物。聚合物可以具有側(cè)鏈或樹枝結(jié)構(gòu)元件的線 性或分支熱塑性彈性體。適合形成形狀記憶聚合物的聚合物組分包括但不限于聚磷腈、 聚(乙烯醇)、聚酰胺、聚酯酰胺、聚(氨酸)、聚酐、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚亞烴基烯、聚 丙烯酰胺、聚亞烷基二醇、聚烷基氧化物、聚亞烷基對(duì)苯二甲酸酯、聚原酸酯、聚乙烯醚、聚 乙烯酯、聚乙烯鹵化物、聚酯、聚交酯、聚二醇、聚硅氧烷、聚氨基甲酸酯、聚醚、聚醚酰胺、聚 醚酯及其共聚物。合適的聚丙烯酸酯的范例包括聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(甲基丙烯酸 乙醇)、聚(丙烯酸丁酯)、聚(甲基丙烯酸異丁酯)、聚(己基丙烯酸酯)、聚(異癸基丙烯 酸酯)，聚(甲基丙烯酸月桂酯)、聚(苯基丙烯酸酯)、聚(丙烯酸甲酯)、聚(異丙基丙烯 酸酯)、聚(異丁基丙烯酸酯)和聚(十八基丙烯酸酯)。其他合適的聚合物的范例包括 聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯酚、聚乙烯吡咯烷酮、氯化聚乙烯、聚(十八烷基乙烯基醚)乙烯 醋酸乙烯共聚物、聚乙烯、聚環(huán)氧乙烷-聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)、聚乙烯/尼龍(接枝共 聚物)、聚己酸內(nèi)酯一聚酰胺(嵌段共聚物)、聚(己酸內(nèi)酯)丙烯酸酯-η-丙烯酸丁酯、聚 (冰片基多面低聚硅酸酯)、聚氯乙烯、尿烷/ 丁二稀共聚物、聚氨基甲酸酯嵌段共聚物、苯 乙烯_ 丁二稀_苯乙烯嵌段共聚物等等。因而，對(duì)于本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)理解的是，SMP在加熱至高于其具有較低玻璃轉(zhuǎn)變溫度的 成分的玻璃轉(zhuǎn)變溫度時(shí)展現(xiàn)模型的劇烈下降。如果在溫度下降時(shí)保持加載/變形，變形形 狀將在SMP中設(shè)定，直到在沒(méi)有負(fù)載時(shí)被再次加熱，在該狀況下，將恢復(fù)模制形狀。雖然SMP 可變化地使用塊、薄片、厚片、柵格、束、纖維或泡沫形式，但是它們需要連續(xù)功率來(lái)保持其 較低模量狀態(tài)。合適的壓電材料包括但不打算限于無(wú)機(jī)化合物、有機(jī)化合物和金屬。對(duì)于有機(jī)化 合物來(lái)說(shuō)，所有具有非中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)和在分子主鏈上、或側(cè)鏈上或同時(shí)在主側(cè)鏈上具有大 偶極距基團(tuán)的聚合材料，都可以作為壓電膜的合適候選。示例性的聚合物例如包括但不限 于，聚(4-苯乙烯磺酸鈉)，聚(聚(乙烯胺)骨架偶氮色基)以及它們的衍生物；聚碳氟化 合物，包括聚偏氟乙烯，其共聚物偏氟乙烯(“VDF”)，氯三氟乙烯共聚物以及它們的衍生物； 聚氯烴，包括聚(氯乙烯)，聚偏二氯乙烯以及它們的衍生物；聚丙烯腈及其衍生物；多聚羧 酸(polycarboxylic acid )，包括聚(異丁烯酸)以及它們的衍生物；聚脲及其衍生物；生 物分子如聚左旋乳酸及其衍生物，細(xì)胞膜蛋白，生物分子磷酸酯(如磷酸酯類)；聚苯胺及其衍生物；四胺的所有衍生物；聚酰胺，包括芳香族聚酰胺和芳香族聚胺，包括Kapton和 聚醚酰亞胺，以及它們的衍生物；所有的膜聚合物；N-聚乙烯吡咯烷酮(PVP)均聚物及其衍 生物；隨機(jī)聚乙烯吡咯烷酮(PVP)與醋酸乙烯酯共聚物；所有在主鏈上、或側(cè)鏈上或同時(shí)在 主側(cè)鏈上具有大偶極距基團(tuán)的芳香族聚合物，以及它們的混合物。壓電材料還可以包括選自以下組的金屬鉛、銻、錳、鉭、鋯、鈮、鑭、鉬、鈀、鎳、鎢、 鋁、鍶、鈦、鋇、鈣、鉻、銀、鐵、硅、銅，以及包含上述金屬中至少一種的合金和包含上述金 屬中至少一種的氧化物。合適的金屬氧化物包括SiO2, Al2O3，ZrO2, TiO2, SrTiO3, PbTiO3, BaTiO3, FeO3, Fe3O4, ZnO,以及上述物質(zhì)的混合物，以及VIA族和IIB族化合物，如CdSe，CdS， GaAsjAgCaSe2, ZnSe, GaP, InP, ZnS,以及上述物質(zhì)的混合物。優(yōu)選的是，壓電材料選自包括 以下的組聚偏二氟乙烯、鋯鈦酸鉛、鈦酸鋇及上述物質(zhì)的混合物。合適的磁流變流體材料包括但不意在限于，散置在載流流體內(nèi)的鐵磁或順磁顆 粒。合適的顆粒包括鐵；鐵合金，例如包括鋁、硅、鈷、鎳、釩、鉬、鉻、鎢、鎂和/或銅的鐵合 金；氧化鐵，包括Fe2O3和Fe3O4 ；氮化鐵；碳化鐵；羰基鐵；鎳和鎳合金；鈷和鈷合金；二氧化 鉻；不銹鋼；硅鋼；和類似物。合適的顆粒的示例包括純鐵粉、還原鐵粉、氧化鐵粉/純鐵粉 混合物以及氧化鐵粉/還原鐵粉混合物。優(yōu)選磁響應(yīng)顆粒是羰基鐵，優(yōu)選地，還原羰基鐵。顆粒尺寸應(yīng)當(dāng)被選擇，使得顆粒在經(jīng)受磁場(chǎng)時(shí)展現(xiàn)多域特性。顆粒的直徑尺寸可 以小于或等于約1000微米，優(yōu)選小于或等于約500微米，更優(yōu)選小于或等于約100微米。也 優(yōu)選的是，顆粒直徑大于或等于約0. 1微米，更優(yōu)選大于或等于約0. 5微米，尤其優(yōu)選大于 或等于約10微米。顆粒數(shù)量按總MR流體成分的體積計(jì)優(yōu)選在約5. 0%至約50%之間。合適的載流流體包括有機(jī)流體，尤其是無(wú)極性有機(jī)流體。示例包括但不限于硅 油；礦物油；石蠟油；有機(jī)硅共聚物；白油；液壓油；變壓器油；鹵化有機(jī)液體，例如，氯化 烴，鹵化烷烴，全氟聚醚和氟化烴；二酯；聚氧化烯；氟硅；氰烷基硅氧烷；乙二醇；合成烴 油，包括不飽和和飽和的；以及包括前述流體中的至少一種的組合物。載體成分的粘度可以小于或等于約100000厘泊，優(yōu)選小于或等于約10000厘泊， 更優(yōu)選小于或等于約1000厘泊。也優(yōu)選的是，粘度大于或等于約1厘泊，優(yōu)選大于或等于 約250厘泊，尤其優(yōu)選大于或等于約500厘泊。也可以使用含水載流流體，尤其是包括親水性礦物粘土(例如膨潤(rùn)土或鋰蒙脫 石)的載流流體。含水載流流體可包括水或含有少量的極性的、可與水混合的有機(jī)溶劑的 水，所述有機(jī)溶劑例如甲醇、乙醇、丙醇、二甲亞礬、二甲替甲酰胺、碳酸乙二酯、丙烯碳酸 酯、丙酮、四氫呋喃、二乙醚、乙二醇、丙二醇等。極性有機(jī)溶劑的量按總MR流體的體積計(jì)小 于或等于約5. 0%，且優(yōu)選小于或等于約3. 0%。而且，極性有機(jī)溶劑的量按總MR流體的體 積計(jì)優(yōu)選大于或等于約0. 1%，且更優(yōu)選大于或等于約1. 0%。含水載流流體的PH優(yōu)選小 于或等于約13，且優(yōu)選小于或等于約9. 0。而且，含水載流流體的PH大于或等于約5. 0，且 優(yōu)選大于或等于約8.0?？墒褂锰烊换蚝铣膳驖?rùn)土或鋰蒙脫石。MR流體中膨潤(rùn)土或鋰蒙脫石的量按總 MR流體的重量計(jì)小于或等于約10%，優(yōu)選小于或等于約8.0%，且更優(yōu)選小于或等于約 6.0%。優(yōu)選地，膨潤(rùn)土或鋰蒙脫石具有按總MR流體的重量計(jì)大于或等于約0. 1%，更優(yōu)選 大于或等于約1.0%，且尤其優(yōu)選大于或等于約2.0%。MR流體中的可選成分包括粘土、有機(jī)粘土、羧酸皂(carboxylate soap)、分散劑、腐蝕抑制劑、潤(rùn)滑劑、極端壓力防磨損添加劑、抗氧化劑、觸變劑和常規(guī)懸浮劑。羧酸皂包 括油酸鐵；環(huán)烷酸鐵；硬脂酸鐵；二硬脂酸鋁或三硬脂酸鋁；硬脂酸鋰；硬脂酸鈣；硬脂酸 鋅和硬脂酸鈉；以及表面活化劑，例如磺酸酯、磷酸酯、硬脂酸、甘油單油酸酯、去水山梨醇 倍半油酸酯、月桂酸酯、脂肪酸、脂肪醇、含氟聚酯(fluoroaliphatic polymeric ester), 和鈦酸酯、鋁酸酯和鋯酸酯偶聯(lián)劑等。也可以包括聚亞烷基二醇(例如聚乙二醇)和部分 酯化多元醇。合適的MR彈性體材料包括但不意在限于包括鐵磁或順磁顆粒懸浮體的彈性體 聚合物基體，其中，所述顆粒在上文描述。合適的聚合物基體包括但不限于聚a烯烴、天然 橡膠、硅酮、聚丁二烯、聚乙烯、聚異戊二烯等。電活性聚合物包括展現(xiàn)出響應(yīng)于電或磁場(chǎng)的壓電、熱電或電致伸縮屬性的聚合物 材料。一個(gè)示例為具有壓電聚(偏氟乙烯三氟)共聚物的電致伸縮接枝彈性體。該組合物 能夠產(chǎn)生各種數(shù)量的鐵電-電致伸縮分子復(fù)合系統(tǒng)。這些可以操作為壓電傳感器或甚至電 致伸縮致動(dòng)器。適合用作電活性聚合物的材料可包括，任何基本絕緣的聚合物或彈性體(或它們 的組合)，它們響應(yīng)于靜電力發(fā)生變形，或者說(shuō)其變形導(dǎo)致電場(chǎng)的變化。適合于用作預(yù)應(yīng)變 聚合物的典型材料包括硅化彈性體，腈綸彈性體，聚氨酯，熱塑性彈性體，包含PVDF的共聚 物，壓敏粘接劑、氟化彈性體，包含硅和丙烯酸基的聚合物，及類似物。例如，包含硅和丙烯 酸基的聚合物可以包括包含硅和丙烯酸基的共聚物，包含硅化彈性體和丙烯酸基彈性體的 共混聚合物?？苫谝粋€(gè)或多個(gè)材料屬性來(lái)選擇用作電活性聚合物的材料，所述材料屬性例 如高的擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度，低的彈性模量(對(duì)于大或小的變形)，高的介電常數(shù)等。在一個(gè)實(shí) 施例中，選擇聚合物使得其彈性模量最多約為lOOMPa。在另一實(shí)施例中，選擇聚合物使得其 最大激活壓力為約0. 05MPa至約IOMPa之間，優(yōu)選為約0. 3MPa至約3MPa之間。在又一實(shí) 施例中，選擇聚合物使得其介電常數(shù)為約2至約20，優(yōu)選是約2. 5至約12。本發(fā)明并不限 于這些范圍。理想地，如果材料既有高的介電常數(shù)又有高的介電強(qiáng)度的話，那么將期望具有 比上述給出的范圍更高的介電常數(shù)的材料。在許多情況下，電活性聚合物會(huì)以薄膜的形式 進(jìn)行制作和實(shí)施。這些薄膜的合適厚度可以低于50微米。由于電活性聚合物在高應(yīng)變下會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，在不損害其機(jī)械或電性能的前提下， 連接在聚合物上電極也會(huì)偏轉(zhuǎn)。一般來(lái)說(shuō)，適合使用的電極可以是任何形狀和材料，只要它 們能給電活性聚合物提供合適的電壓或從電活性聚合物接收合適的電壓即可。電壓可以是 常量，或者可隨時(shí)間變化。在一個(gè)實(shí)施例中，電極粘附在聚合物的表面上。粘附在聚合物的 電極優(yōu)選是順從性的并與聚合物的變形相符。相應(yīng)地，本發(fā)明可包括和與其附連的電活性 聚合物的形狀相符的順從電極。電極可能僅應(yīng)用于電活性材料的一部分，并根據(jù)其幾何形 狀限定活性區(qū)域。適合與本發(fā)明一起使用的各種類型的電極包括包含微量金屬和電荷分 配層的結(jié)構(gòu)化電極；變化的脫離平面尺寸的紋理電極；導(dǎo)電油脂，如碳潤(rùn)滑脂或銀油脂；膠 態(tài)懸浮體；高縱橫比的導(dǎo)電材料，如碳纖維和碳納米管；以及離子傳導(dǎo)材料的混合物。用于本發(fā)明中所述的電極的材料各種各樣。適用于電極的材料可包括石墨、碳黑、 膠態(tài)懸浮體、包括金和銀的薄金屬、填銀和填碳的膠體和聚合物、以及離子傳導(dǎo)或電子傳導(dǎo) 聚合物?？梢岳斫?，某些電極材料可能適用于某種特殊的聚合物，但對(duì)別的聚合物并不適用。例如，碳纖維適用于丙烯酸基彈性體聚合物，但對(duì)硅聚物并不適用。11示例性活性材料PRV、方法和應(yīng)用轉(zhuǎn)到本發(fā)明的結(jié)構(gòu)配置，示出了可樞轉(zhuǎn)地展開的主動(dòng)氣壩10(圖I-IOa)的各個(gè)實(shí) 施例。圖1是采用主動(dòng)氣壩10的車輛12的透視圖，本發(fā)明的內(nèi)部工件以虛線形式示出。氣 壩10通常包括偏轉(zhuǎn)器16，偏轉(zhuǎn)器16聯(lián)接到車輛12且可相對(duì)于車輛12在收起狀況和展開 狀況(比較圖3和3a)之間樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。因而，偏轉(zhuǎn)器16和車輛12協(xié)作限定主樞轉(zhuǎn)軸線ρ。在完全收起狀況，偏轉(zhuǎn)器16優(yōu)選從視覺(jué)完全隱藏，最佳地見于圖10a。當(dāng)處于展開 狀況時(shí)，偏轉(zhuǎn)器16配置成阻塞在車輛12運(yùn)動(dòng)時(shí)車輛12下面的空氣流(未示出)。這就是 說(shuō)，偏轉(zhuǎn)器16限定下邊緣，且在優(yōu)選實(shí)施例中，限定靠近下邊緣的縱向突起遠(yuǎn)端唇緣18(圖 3a)。唇緣18在展開狀況下用作氣動(dòng)分離器；且在收起時(shí)用作上止擋件(圖3，3a和12a)。在所示實(shí)施例中，偏轉(zhuǎn)器16包括護(hù)罩構(gòu)件20，護(hù)罩構(gòu)件20優(yōu)選具有大致不可滲 透表面和曲線形狀(圖3和5a)。在優(yōu)選實(shí)施例中，其中，構(gòu)件20限定處于展開狀況的暴 露和隱藏部分20a，b，暴露部分20a可由更柔性材料制成，從而對(duì)沖擊(圖5a)作出彈性響 應(yīng)，而隱藏部分20b保持剛性以提供結(jié)構(gòu)支撐。偏轉(zhuǎn)器16和車輛12優(yōu)選限定導(dǎo)向器以促進(jìn)無(wú)約束運(yùn)動(dòng)和穩(wěn)定性。例如且如圖 5a所示，其中，緩沖器14限定靠近構(gòu)件20的導(dǎo)向器(或凹槽)22，構(gòu)件20限定肋部24，肋 部24配置成在樞轉(zhuǎn)期間在導(dǎo)向器22內(nèi)滑動(dòng)。因而，偏轉(zhuǎn)器16通過(guò)肋部24和導(dǎo)向器22協(xié) 作地橫向緊固。止擋件26設(shè)置在肋部24的頂部處，且用于限制構(gòu)件20的向下移動(dòng)(圖 5a) ο構(gòu)件20通過(guò)至少一個(gè)且優(yōu)選為兩個(gè)由樞轉(zhuǎn)軸30 (圖1和3)互連的樞轉(zhuǎn)臂28可 樞轉(zhuǎn)地連接到車輛12。樞轉(zhuǎn)臂28優(yōu)選具有橫向樞轉(zhuǎn)點(diǎn)，從而利于包裝。最佳地見于圖5a， 在正面圖中，構(gòu)件20具有由樞轉(zhuǎn)臂28的長(zhǎng)度得到的半徑限定的圓弧，從而利于包裝。還應(yīng) 當(dāng)理解的是，旋轉(zhuǎn)角度和所需動(dòng)量(力)均線性取決于半徑。本發(fā)明的氣壩10包括活性材料致動(dòng)器32，活性材料致動(dòng)器32包括在前文部分I 所述的活性材料。材料被驅(qū)動(dòng)地聯(lián)接到偏轉(zhuǎn)器16，使得致動(dòng)器32配置成在偏轉(zhuǎn)器16上施 加第一力。由于變化(即，材料的激活或失活)，所述力使得偏轉(zhuǎn)器16樞轉(zhuǎn)至收起和展開 狀況之一。致動(dòng)器32優(yōu)選包括偏壓機(jī)構(gòu)34，例如彈簧，偏壓機(jī)構(gòu)34也被驅(qū)動(dòng)聯(lián)接到偏轉(zhuǎn) 器16。機(jī)構(gòu)34配置成在偏轉(zhuǎn)器16上施加第二力，所述第二力小于所述第一力且與所述第 一力相反，但是大于在所述變化顛倒時(shí)由致動(dòng)器32施加到偏轉(zhuǎn)器16上的力。例如，致動(dòng)器 32和機(jī)構(gòu)34可協(xié)作地配置成使得偏轉(zhuǎn)器16在材料失活(圖3a)時(shí)展開且在激活(圖3) 時(shí)收起；或者在失活時(shí)收起且在激活時(shí)展開。可替代地，應(yīng)當(dāng)理解，重力可代替機(jī)構(gòu)34，使 得偏轉(zhuǎn)器16的重量使之選擇性地展開。在所示實(shí)施例中，致動(dòng)器32包括含有形狀記憶材料(例如形狀記憶合金或ΕΑΡ) 纜線(例如，金屬絲、帶、束或其它細(xì)長(zhǎng)機(jī)構(gòu)元件)36 ；然而，使用其它形狀和配置的活性材 料元件當(dāng)然在本發(fā)明的范圍內(nèi)，例如限定不同激活或失活模量的彈簧(未示出)，其中，所 述模量配置成分別存儲(chǔ)和展開偏轉(zhuǎn)器16，或者包括形狀記憶材料的至少一個(gè)轉(zhuǎn)矩管。纜線 36配置成可操作地執(zhí)行且更具體地使得偏轉(zhuǎn)器16在氣壩10的預(yù)期使用壽命內(nèi)在激活或失 活時(shí)移動(dòng)。因而，應(yīng)當(dāng)理解的是，在可能經(jīng)常導(dǎo)致展開時(shí)，例如在進(jìn)行高速公路運(yùn)動(dòng)時(shí)，優(yōu)選 選擇合適規(guī)格的材料。在一個(gè)實(shí)施例中，分別具有170MPa和2. 5%的應(yīng)力和應(yīng)變值且激活電流在2. 5至12V之間和2安培的形狀記憶合金金屬絲是優(yōu)選的。纜線36可示例性地限定線性豎直(圖3)、水平(圖9)、弓弦(圖2)或纏繞(圖 4)配置。例如，纜線36可在固定端部處附接到車輛12的車架，且在另一端部(圖2和3) 通過(guò)結(jié)構(gòu)緊固件38附接到一個(gè)樞轉(zhuǎn)臂28。更優(yōu)選地，緊固件38附接到橫桿40，橫桿40將 樞轉(zhuǎn)臂28互連且從軸30隔開，如圖2所示。優(yōu)選緊固件38可具有配置成增加纜線36和 偏轉(zhuǎn)器16之間的保持強(qiáng)度的夾具、壓扁管或其它裝置。緊固件38包括調(diào)節(jié)元件42，調(diào)節(jié) 元件42配置成改變緊固件38的高度，從而將偏轉(zhuǎn)器16的位置調(diào)節(jié)為收起或展開狀況。例 如，元件42可具有螺紋螺栓44，螺栓44具有能手動(dòng)旋轉(zhuǎn)旋紐46，在旋轉(zhuǎn)時(shí)改變第一和第二 緊固件48、50(圖3)之間的間距。在一個(gè)實(shí)施例中，且如圖4所示，活性材料纜線36可圍繞樞轉(zhuǎn)軸30纏繞且連接到 樞轉(zhuǎn)軸30。在該配置中，由于材料的激活或失活引起的纜線36的線性尺寸的變化通過(guò)樞 轉(zhuǎn)軸30直接引起旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而使得可剛性連接到軸30的偏轉(zhuǎn)器16樞轉(zhuǎn)?？商娲?，且 如圖4a所示，軸30可通過(guò)連接器(例如第二纜線52)聯(lián)接到樞轉(zhuǎn)臂28。纜線36相對(duì)于 軸線與護(hù)罩構(gòu)件20相對(duì)地連接到臂28，從而形成杠桿?；谄渚噍S線的相對(duì)間距，優(yōu)選在 構(gòu)件20所經(jīng)歷的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和連接器和臂28之間的連接點(diǎn)方面提供機(jī)械優(yōu)勢(shì)。也在圖4中 示出，第一和第二齒輪54、56可被使得選擇性地接合卷軸58和樞轉(zhuǎn)軸30，且取決于相對(duì)直 徑，用于也提供機(jī)械優(yōu)勢(shì)(即，逐漸增加的力與位移，或者替代地位移與力)。如圖5和9-lOa所示，致動(dòng)器32還可包括至少一個(gè)且更優(yōu)選多個(gè)帶輪60，帶輪60 接合并牽拉纜線36，從而依照包裝問(wèn)題改向纜線36內(nèi)的力矢量。這就是說(shuō)，至少一個(gè)帶輪 60可以用于圍繞障礙(未示出)導(dǎo)航，例如車下電路、結(jié)構(gòu)或裝置。例如，在圖9中，第二帶 輪60用于在用第一帶輪60a縱向定向纜線36之后將矢量朝橫向取向改向。在該配置中， 纜線36優(yōu)選包括帶輪接合部分62，帶輪接合部分62由與形狀記憶材料相比更耐用和/或 摩擦降低材料(例如鋼或硬塑料)支撐。部分62可通過(guò)連接器(未示出)聯(lián)接到形狀記 憶材料。在圖5和5a所示的實(shí)施例中，其中，護(hù)罩構(gòu)件20限定上邊緣和橫向軌道64，纜線 36可在軌道64內(nèi)牽拉且使得接合第一和第二橫向帶輪60a，b。每個(gè)帶輪60配置成將纜線 36內(nèi)的力矢量朝車輛12上的豎直固定點(diǎn)改向(圖5)，從而提供用于收起的豎直力。替代 地，應(yīng)當(dāng)理解的是，纜線36可牽拉每個(gè)帶輪60的上部四分之一，從而使得從其縱向延伸。 最后，優(yōu)選設(shè)置密封元件66，例如使得氣壩10和車輛12 (圖5a)互相接合的彈性膜，以確保 保護(hù)致動(dòng)器部件。為了將偏轉(zhuǎn)器16保持在收起和展開狀況之一，優(yōu)選的氣壩10還包括由偏轉(zhuǎn)器16 和車輛12協(xié)作地限定的閂鎖機(jī)構(gòu)(即，閂鎖)68。應(yīng)當(dāng)理解的是，一旦氣壩10實(shí)現(xiàn)期望展 開或收起狀況，閂鎖68允許功率(例如，激活信號(hào))中斷，從而提供增加燃料經(jīng)濟(jì)性和車輛 范圍的附加優(yōu)勢(shì)。替代地，應(yīng)當(dāng)理解，掣子(未示出)可取代閂鎖68或者在閂鎖68之外使 用，從而進(jìn)一步將氣壩10保持在展開或收起狀況。掣子例如可以基于摩擦；或者在另一個(gè) 配置中，具有部分機(jī)械互鎖，需要較高的力來(lái)使得一個(gè)或多個(gè)彈性元件變形，從而脫離機(jī)械 互鎖。在圖6中，機(jī)構(gòu)68呈現(xiàn)圓珠筆式閂鎖，包括聯(lián)接到車輛12并從車輛12延伸的接 合銷70和附接到偏轉(zhuǎn)器16的輪廓表面72。這就是說(shuō)，銷70和表面72協(xié)作地配置使得表面72被致使在第一向上運(yùn)動(dòng)期間接合銷70 ；表面72配置成使得由于第一運(yùn)動(dòng)，銷通過(guò)已 經(jīng)引起懸置銷70的第一表面區(qū)域74豎直緊固；且在隨后向上運(yùn)動(dòng)期間(例如，通過(guò)進(jìn)一步 激活材料引起)，銷70接合表面72的第二區(qū)域76，這使得銷70擺動(dòng)到這樣的位置其中再 次允許偏轉(zhuǎn)器16引起的豎直運(yùn)動(dòng)。替代地，圖7和7a示出了主動(dòng)氣壩10，包括處于接合和脫離狀況的復(fù)合齒輪和擺 臂閂鎖機(jī)構(gòu)68。更具體地，在該配置中，機(jī)構(gòu)68包括上部和下部齒輪78、80以及可旋轉(zhuǎn)地 連接到車輛12的擺臂82。下部齒輪80同心對(duì)齊樞轉(zhuǎn)軸30且被固定地附接到樞轉(zhuǎn)軸30， 從而隨樞轉(zhuǎn)軸30 —起旋轉(zhuǎn)。上部齒輪78具有復(fù)合配置，包括小齒輪84和外部盤86，外部 盤86具有整體地附接到其上的接合銷88。齒輪78、80的可操作直徑協(xié)作地配置成增加銷 88相對(duì)于樞轉(zhuǎn)軸30的旋轉(zhuǎn)角度。更具體地，銷88優(yōu)選被致使進(jìn)行完整的旋轉(zhuǎn)，從而以一個(gè) 方向選擇性地接合臂82。擺臂82具有協(xié)作地限定凹部的第一和第二叉90、92。臂82優(yōu)選通過(guò)重量(例如， 將臂82的樞轉(zhuǎn)軸線相對(duì)于銷88的接合位置偏心定位)或者通過(guò)扭簧94以順時(shí)針?lè)较蚱?壓。在偏轉(zhuǎn)器16收起時(shí)，使得銷88以逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。一旦鎖定在接合狀況(圖9)，銷88 就不能以相反方向旋轉(zhuǎn)，甚至在致動(dòng)器32去激勵(lì)時(shí)也是如此。當(dāng)偏轉(zhuǎn)器16保持閂鎖在期 望狀況時(shí)，允許裝置(例如，傳動(dòng)系內(nèi)的滑動(dòng)離合器(未示出))允許致動(dòng)器32重新設(shè)定。 氣壩10于是通過(guò)釋放閂鎖68展開，例如通過(guò)使得閂鎖68軸向移動(dòng)大于銷高度的距離。一 旦重新設(shè)定和展開，致動(dòng)器32能夠再次使得偏轉(zhuǎn)器16收起，銷88以逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，直到 再次接合臂82。第二叉92設(shè)直用于限制偏轉(zhuǎn)器16跳到期望收起狀況的能力。在圖8所示的替代閂鎖配置中，氣壩10包括棘爪96和棘輪98。在該配置中，棘輪 98限定至少一個(gè)且更優(yōu)選多個(gè)齒，齒與主軸線ρ同心對(duì)齊。棘爪96朝接合棘輪98偏壓，從 而選擇性地接合齒并防止棘輪98以一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。例如，扭簧100可聯(lián)接到棘爪96且配 置成將棘爪96朝接合棘輪98偏壓，如圖8所示。應(yīng)當(dāng)理解的是，在該配置中，閂鎖68具有 導(dǎo)致各種展開程度的多個(gè)中間調(diào)節(jié)位置。在該配置中，機(jī)構(gòu)68包括分離致動(dòng)器102，分離致動(dòng)器102可操作使得棘爪78選 擇性地從棘輪98分離，從而允許以所述一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。更具體地，且類似于主致動(dòng)器32， 分離致動(dòng)器102也利用活性材料激活的益處和優(yōu)勢(shì)。例如，致動(dòng)器102可由固定聯(lián)接到車 輛12和棘爪96的形狀記憶金屬絲構(gòu)成。金屬絲102具有大于彈簧100的彈性模量的致動(dòng) 力，從而使得機(jī)構(gòu)68在被激活時(shí)分離和釋放偏轉(zhuǎn)器16。替代地，應(yīng)當(dāng)理解的是，致動(dòng)器102 和彈簧100的作用可以顛倒；其中，致動(dòng)器102配置成在激活時(shí)使得棘爪96接合棘輪98， 且偏壓彈簧100具有小于致動(dòng)力的彈性模量，從而配置成僅在致動(dòng)器102去激勵(lì)時(shí)使得棘 爪96分離和釋放棘輪98。應(yīng)當(dāng)理解的是，靠近機(jī)構(gòu)68的樞轉(zhuǎn)軸導(dǎo)致對(duì)密封的需求減少。最后，優(yōu)選氣壩10包括負(fù)載限制保護(hù)器104，負(fù)載限制保護(hù)器104提供應(yīng)變/應(yīng)力 釋放能力，從而增加致動(dòng)器32的壽命(和/或降低第二致動(dòng)器102的需要)。在這方面，應(yīng) 當(dāng)理解的是，當(dāng)活性材料經(jīng)歷轉(zhuǎn)變但是被防止經(jīng)歷得到的物理變化(例如，將伸展SMA金屬 絲加熱至高于其轉(zhuǎn)變溫度但是不允許金屬絲逆變至其無(wú)應(yīng)力狀態(tài))時(shí)，可能發(fā)生對(duì)材料性 能和/或壽命的有害影響。在本發(fā)明中，例如，可預(yù)見偏轉(zhuǎn)器16可在致動(dòng)時(shí)被限制移動(dòng)，通 過(guò)外來(lái)物體或者另一形式的障礙物(例如，變形的車身面板阻止運(yùn)動(dòng)或冰/泥漿積聚)。 因而，為了防止損壞致動(dòng)器32，優(yōu)選包括促發(fā)運(yùn)動(dòng)的第二輸出路徑，從而允許材料在偏轉(zhuǎn)器16的狀況保持不變時(shí)對(duì)激活信號(hào)作出響應(yīng)。在圖9-lOa中，保護(hù)器104由代替橫桿40的中間定位螺絲扣表示。螺絲扣104包 括限定從主軸線P隔開的樞轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)Iio的第一和第二臂部分106、108。節(jié)點(diǎn)110朝正常狀 況偏壓，如圖所示。例如，扭簧112可聯(lián)接到接頭110和遠(yuǎn)端連接件，從而螺絲扣104是可 抵抗地重構(gòu)的。致動(dòng)器32在接頭110處接合螺絲扣104，且相對(duì)于偏轉(zhuǎn)器16的重量進(jìn)行 配制，從而使得部分106、108僅在偏轉(zhuǎn)器16被阻止運(yùn)動(dòng)時(shí)樞轉(zhuǎn)。圖10示出了釋放螺絲扣 104(以虛線形式)的動(dòng)作的應(yīng)力。在操作中，氣壩10的選擇性展開可通過(guò)控制器114實(shí)現(xiàn)，控制器114通信地聯(lián)接 到激活信號(hào)源116 (例如車輛12的充電系統(tǒng)或其它功率源)以及至少一個(gè)傳感器和/或輸 入裝置118 (圖1)?？刂破?14可預(yù)先編程以基于車輛的傳感輸入或外部狀況使得源116 傳遞激活信號(hào)。例如，可由傳感器118監(jiān)測(cè)車輛速度和偏航率以指示預(yù)定車輛狀況(例如， 在直線上大于50mph的速度且在曲線上35mph)，其中，展開氣壩10是期望的。因而，其它傳 感器輸入可包括來(lái)自于具有地圖數(shù)據(jù)庫(kù)(圖1)的GPS (或其它定位系統(tǒng))120的遠(yuǎn)程處理 信息，以確定路外、所在地或高速導(dǎo)航/定位，且還包括確定4輪驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)，檢測(cè)障礙或迫 近的碰撞事件，和確定(例如，通過(guò)傳感或通信技術(shù))預(yù)定氣候狀況。替代地，傳感器118 可將致動(dòng)器32和源16直接互連，且配置成僅在檢測(cè)到所述狀況時(shí)使得源116產(chǎn)生和傳輸 信號(hào)。本發(fā)明公開的范圍是包括式的，并可以相互組合(如，范圍“高達(dá)約25wt%或更具 體地約5wt%至約20wt% ”包括端點(diǎn)值和范圍約5wt%至約25wt%之間的所有中間值)?！敖M 合物”包括摻合物、混合物、合金、反應(yīng)產(chǎn)物等等。此外，短語(yǔ)“第一”、“第二”等等在此并不 代表任何順序，數(shù)量或重要性，只是用來(lái)相互區(qū)分，本文的數(shù)字“一”也并不代表對(duì)數(shù)量的限 制，而是代表所述對(duì)象具有至少一個(gè)。修飾詞“約”在與數(shù)字連用時(shí)包括所述數(shù)值以及依環(huán) 境而定的含義(如，包括與特定數(shù)值測(cè)量相關(guān)的誤差程度)。本文使用的后綴“(多個(gè))”旨 在包括其修飾的對(duì)象可以是單數(shù)和復(fù)數(shù)，因此包括一個(gè)或多個(gè)該物品(如著色劑(多個(gè)) 包括一個(gè)或多個(gè)著色劑)。說(shuō)明書中的“一個(gè)實(shí)施例”、“另一實(shí)施例”、“一實(shí)施例”等，意味 實(shí)施例中此特定的內(nèi)容(如，特征，結(jié)構(gòu)和/或特性)可以應(yīng)用于此處至少一個(gè)的實(shí)施例， 也可以或者可以不存在于其它實(shí)施例中。另外，應(yīng)當(dāng)理解的是，所述內(nèi)容可以以任何合適的 方式在不同的實(shí)施例中進(jìn)行組合。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠根據(jù)本發(fā)明公開的內(nèi)容可想到合適的算法、程序以及傳感器 輸入。本發(fā)明已經(jīng)參考示例性實(shí)施例進(jìn)行描述；本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不偏離本發(fā)明 的范圍的情況下可以作出不同變化且等價(jià)物可替換其中部件。另外，為使得本發(fā)明的教導(dǎo) 適應(yīng)特定的情況或材料而作出的許多變形均不能認(rèn)為其偏離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍。因此，本 發(fā)明的內(nèi)容不僅限于作為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明最佳方式公開的優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明將包括落在權(quán)利 要求書范圍內(nèi)的所有實(shí)施例。
權(quán)利要求
一種適合用于車輛的主動(dòng)氣壩，所述氣壩包括聯(lián)接到車輛并可相對(duì)于車輛可樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的偏轉(zhuǎn)器，從而限定樞轉(zhuǎn)軸線并實(shí)現(xiàn)收起和展開狀況，其中，在處于展開狀況時(shí)，所述偏轉(zhuǎn)器配置成阻塞車輛運(yùn)動(dòng)時(shí)車輛下面的空氣流；和活性材料致動(dòng)器，所述活性材料致動(dòng)器包括可操作在暴露于激活信號(hào)時(shí)經(jīng)受至少一種基本屬性的變化的活性材料，且被驅(qū)動(dòng)聯(lián)接到所述偏轉(zhuǎn)器，使得所述致動(dòng)器配置成由于所述變化在所述偏轉(zhuǎn)器上施加第一力，所述第一力使得所述偏轉(zhuǎn)器樞轉(zhuǎn)至收起和展開狀況中的一種狀況。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣壩，其中，所述材料選自基本包括以下材料的組形狀記 憶合金、鐵磁形狀記憶合金、形狀記憶聚合物、壓電材料、電活性聚合物、磁流變流體和彈性 體、電流變流體及其復(fù)合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣壩，其中，所述致動(dòng)器包括偏壓彈簧，所述偏壓彈簧被驅(qū)動(dòng) 地聯(lián)接到所述偏轉(zhuǎn)器，且配置成在偏轉(zhuǎn)器上施加第二力，所述第二力小于第一力且與第一 力相反，所述材料和彈簧協(xié)作地配置，使得偏轉(zhuǎn)器在材料未暴露于信號(hào)時(shí)偏轉(zhuǎn)器移動(dòng)至所 述收起和展開狀況中的另一種狀況。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣壩，其中，所述偏轉(zhuǎn)器限定下邊緣、靠近所述邊緣的遠(yuǎn)端唇 緣以及止擋件，所述遠(yuǎn)端唇緣配置成在所述偏轉(zhuǎn)器處于展開狀況時(shí)用作大致平行于空氣流 縱向定向的分離器，在偏轉(zhuǎn)器處于收起狀況時(shí)，所述止擋件與車輛接合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣壩，其中，所述致動(dòng)器包括金屬絲，所述金屬絲包含形狀記 憶材料且具有弓弦狀配置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣壩，其中，所述致動(dòng)器包括含有形狀記憶材料的金屬絲，所 述金屬絲圍繞軸線纏繞且連接到所述軸線，從而配置成使得偏轉(zhuǎn)器在收起狀況和展開狀況 之間樞轉(zhuǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣壩，其中，所述致動(dòng)器和偏轉(zhuǎn)器協(xié)作地用作負(fù)載限制器，所 述負(fù)載限制器配置成在偏轉(zhuǎn)器被阻止圍繞軸線樞轉(zhuǎn)時(shí)釋放材料中的應(yīng)變。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的氣壩，其中，所述偏轉(zhuǎn)器包括至少一個(gè)樞轉(zhuǎn)臂，所述樞轉(zhuǎn)臂包 括限定從所述軸線隔開的樞轉(zhuǎn)接頭的第一和第二臂部分，從而用作螺絲扣，所述接頭朝正 常狀況偏壓，所述致動(dòng)器在所述接頭處接合臂，且配置成僅在偏轉(zhuǎn)器被阻止圍繞軸線樞轉(zhuǎn) 時(shí)使得所述部分相對(duì)樞轉(zhuǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣壩，其中，所述偏轉(zhuǎn)器包括限定軸線的至少一個(gè)樞轉(zhuǎn)臂， 所述致動(dòng)器包括附接到車輛的纜線和將臂和纜線互連的結(jié)構(gòu)緊固件，所述臂被致使向上樞 轉(zhuǎn)，從而通過(guò)在纜線中產(chǎn)生力矢量而使得偏轉(zhuǎn)器移動(dòng)至收起狀況。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的氣壩，其中，所述纜線包括所述材料。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的氣壩，其中，所述致動(dòng)器還包括相對(duì)于車輛和纜線緊固的至 少一個(gè)帶輪，所述帶輪配置成牽拉纜線，從而改變矢量的方向。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的氣壩，其中，偏轉(zhuǎn)器限定上邊緣和靠近所述邊緣的橫向軌 道，所述纜線在所述軌道內(nèi)橫向延伸且由第一和第二帶輪牽拉，從而呈現(xiàn)靠近車輛的豎直 部分。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的氣壩，其中，所述緊固件包括調(diào)節(jié)元件，所述元件配置成改變緊固件的高度，從而調(diào)節(jié)偏轉(zhuǎn)器的位置處于收起或展開狀況。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的氣壩，其中，所述偏轉(zhuǎn)器和車輛協(xié)作地限定掣子或閂鎖機(jī) 構(gòu)，所述掣子或閂鎖機(jī)構(gòu)配置成在材料不暴露于信號(hào)時(shí)將偏轉(zhuǎn)器保持在所述收起狀況和展 開狀況中的一種狀況。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的氣壩，其中，所述機(jī)構(gòu)具有筆式閂鎖，所述筆式閂鎖包括聯(lián) 接到車輛并從車輛延伸的接合銷和附接到偏轉(zhuǎn)器的輪廓表面，所述銷和表面協(xié)作地配置使 得在第一向上偏轉(zhuǎn)器運(yùn)動(dòng)期間所述表面接合所述銷，從而銷由所述表面的第一區(qū)域豎直緊 固，且在第二隨后向上運(yùn)動(dòng)期間使得銷接合所述表面的第二區(qū)域，其中，偏轉(zhuǎn)器能夠豎直運(yùn) 動(dòng)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的氣壩，其中，所述偏轉(zhuǎn)器限定樞轉(zhuǎn)軸線，所述機(jī)構(gòu)包括復(fù)合 齒輪系統(tǒng)和擺臂，所述復(fù)合齒輪系統(tǒng)包括接合銷且配置成增加銷相對(duì)于樞轉(zhuǎn)軸線的旋轉(zhuǎn)角 度，所述擺臂配置成選擇性地接合所述銷，從而防止在接合位置以一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的氣壩，其中，所述偏轉(zhuǎn)器限定樞轉(zhuǎn)軸線，所述機(jī)構(gòu)包括與所 述軸線同心對(duì)齊的棘爪和棘輪，所述棘爪朝著接合棘輪偏壓，從而防止以一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，且 所述機(jī)構(gòu)包括分離致動(dòng)器，所述分離致動(dòng)器配置成使得棘爪選擇性地分離棘輪，從而允許 以所述一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的氣壩，其中，所述分離致動(dòng)器包括活性材料元件。
19.一種車輛，所述車輛包括可樞轉(zhuǎn)展開的主動(dòng)氣壩，所述車輛包括結(jié)構(gòu)車架；可操作檢測(cè)車輛或外部狀況的傳感器；聯(lián)接到車架并可相對(duì)于車架樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的偏轉(zhuǎn)器，從而實(shí)現(xiàn)收起和展開狀況，其中，在處 于展開狀況時(shí)，所述偏轉(zhuǎn)器配置成阻塞車輛運(yùn)動(dòng)時(shí)車輛下面的空氣流；活性材料致動(dòng)器，所述活性材料致動(dòng)器包括可操作在暴露于激活信號(hào)時(shí)經(jīng)受至少一種 基本屬性的變化的活性材料，且被驅(qū)動(dòng)聯(lián)接到所述偏轉(zhuǎn)器，使得所述致動(dòng)器配置成由于所 述變化在所述偏轉(zhuǎn)器上施加第一力，所述第一力使得所述偏轉(zhuǎn)器運(yùn)動(dòng)至收起和展開狀況中 的一種狀況；和可操作產(chǎn)生信號(hào)的源，使得所述材料暴露于所述信號(hào)，所述傳感器在中間并通信聯(lián)接到致動(dòng)器和源，且配置成僅在檢測(cè)到所述狀況時(shí)選擇性 地使得所述源產(chǎn)生和傳輸信號(hào)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的車輛，其中，所述狀況選自基本包括以下狀況的組車輛速 度、4輪驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)、路外定位、檢測(cè)到障礙物或迫近的碰撞事件、以及預(yù)定氣候狀況。
全文摘要
本發(fā)明涉及使用活性材料激活的可樞轉(zhuǎn)地展開的氣壩。適合用于車輛的主動(dòng)氣壩，包括可相對(duì)于車輛樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的偏轉(zhuǎn)器，從而實(shí)現(xiàn)收起和展開狀況，其中在處于展開狀況時(shí)，所述偏轉(zhuǎn)器配置成阻塞車輛下面的空氣流，所述氣壩還包括活性材料致動(dòng)器，其中，所述致動(dòng)器包括被驅(qū)動(dòng)聯(lián)接到所述偏轉(zhuǎn)器的活性材料，且配置成由于激活所述材料導(dǎo)致所述偏轉(zhuǎn)器樞轉(zhuǎn)至收起和展開狀況中的一種狀況，車輛優(yōu)選配置成當(dāng)檢測(cè)到預(yù)定的車輛或外部狀況時(shí)使致動(dòng)器樞轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)器。
文檔編號(hào)B62D37/02GK101947980SQ20091025902
公開日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2009年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月9日
發(fā)明者A·L·布朗, J·H·布朗, K·B·羅伯, N·L·約翰遜 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司;合金力學(xué)公司