專利名稱：采用活性材料致動的可調節(jié)進氣口的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及活動的進氣口，以及調節(jié)進入內燃發(fā)動機中的流體流量的方法。更 具體地，本發(fā)明涉及采用了活性材料致動以及相應的鎖定、偏置和過載/過熱保護構造 的活動進氣口。
背景技術：
進氣系統(tǒng)(例如那些適于與內燃發(fā)動機一起使用的進氣系統(tǒng))已經(jīng)被開發(fā)成能夠 對進入發(fā)動機內的空氣流、濕氣、以及在空氣中傳播的顆粒物質進行管理。例如，在汽 車裝置中，空氣通常在與燃料混合以形成適于燃燒的空氣/燃料混合物之前被送入導管 和/或歧管組件中?？刂瓶諝饬魅氲哪芰κ沟媚軌驅旌衔镞M行令人滿意的修改。這 樣，活動的進氣口已經(jīng)被開發(fā)成至少可以在關閉狀態(tài)和開啟狀態(tài)之間操作。傳統(tǒng)地，活 動的進氣口通常包括可旋轉的遮板(louver)，可重置的滑動門或其它可移動的覆蓋物、以 及馬達、螺線管、或其它可選擇地導致旋轉、重置和/或移動產(chǎn)生的機械裝置。然而， 現(xiàn)有技術中各種傳統(tǒng)的活動進氣口還是令人擔憂的。例如，各種電組件和機械組件的 添加導致了封裝困難、質量增加、且結構復雜，并且相對于非活動結構而言降低了可靠 性。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供了一種利用活性材料致動來對進入發(fā)動機中的流體流量進行調節(jié)從 而減少或解決上述問題的活動的進氣系統(tǒng)和方法。也就是說，相對于傳統(tǒng)的活動的進氣 系統(tǒng)，該創(chuàng)造性的進氣口有利于改善封裝選項，減少功能等同物的質量和復雜性/運動 部件的數(shù)量，并且更為可靠。本發(fā)明有利于降低工作噪音(聲學上的以及關于EMF的) 以及與傳統(tǒng)致動相關的其它能量浪費/副產(chǎn)物。該創(chuàng)造性的進氣口和方法利用了活性材 料在受到激活時改變彈性模量、形狀或其它基本性質的能力，從而更有效地實現(xiàn)了流體 導管的開啟和關閉。本發(fā)明還進一步提供了一種以出現(xiàn)故障時自動關閉和空氣輔助關閉 /密封構造為特征的活動的進氣口。本發(fā)明的第一方面涉及一種適于與內燃發(fā)動機一起使用的活動進氣口。該進氣 口包括限定有開口的殼體，該開口與周圍環(huán)境以及發(fā)動機流體連通。該進氣口進一步包 括至少一個可移動的構件，從而可在打開和關閉狀態(tài)之間以及相對于該開口的中間位置 之間運動。該構件在關閉狀態(tài)下覆蓋該開口的至少一部分，并在打開狀態(tài)下不會阻塞該 部分，從而允許流體在環(huán)境與發(fā)動機之間流動。最后，至少一個致動器被驅動地耦接至 該構件，并且包括活性材料元件，該活性材料元件當暴露于激活信號時可操作以經(jīng)歷基 本性質中的可逆變化。該致動器構造成使得該變化可操作，從而致使該構件運動至打開 和關閉狀態(tài)之一。本發(fā)明的第二方面涉及一種可選擇地改變進入到發(fā)動機中的流體流量的方法。 該方法包括步驟通過開口將發(fā)動機流體耦接到周圍環(huán)境，從而允許兩者之間形成流體流動，以及相對于該開口緊固活性材料元件。接著，確定環(huán)境狀態(tài)或車輛特性的樣本 值，并將樣本值與閾值相比較，以便確定非適從狀態(tài)。當樣本值超出了閾值時，該元件 被激活，并且該元件的激活導致該開口被改變從而改變流體流量。優(yōu)選地，采用至少一 個傳感器來自主地確定樣本值。本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點在于包括優(yōu)選的進氣構造和方法，其采用了形狀記憶 線絲致動器、單個或多個葉片遮板、可旋轉的鼓形件、弓弦致動器、鎖定及過載保護裝 置，更多的內容將通過以下對(一個或多個)優(yōu)選實施方式的詳細說明以及相應附圖來呈 現(xiàn)。


下面結合附圖對本發(fā)明的(一個或多個)優(yōu)選實施方式進行了詳細描述，其中透 視圖所示的是所描述的特定實施方式的比例圖。圖1是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的車輛的正視圖，其包括耦接至傳感器、輸入 裝置、控制器和電源的活動進氣口 ；圖Ia是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的車輛車蓋進風口以及在其中起作用的活動進 氣口的透視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的單個葉片或風門片(flap)的活動進氣口 ；圖3a是圖2中進氣口的側視圖，尤其示出了位于關閉狀態(tài)中的風門片及被驅動 地與其耦接的活性材料致動器，其中所述致動器包括形狀記憶合金線絲和偏置彈簧；圖3b是圖3-3a中進氣口的側視圖，其中通過對線絲的激活致使風門片處于打開 狀態(tài)中；圖3c是圖3_3b中進氣口的側視圖，其中當線絲被激活時，風門片的運動受到外 物的阻礙；圖3d是圖3_3c中進氣口的側視圖，其中該阻擋致使負載極限保護器被接合，從 而為該元件提供第二輸出路徑；圖4a是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的基于活性材料的進氣口的側視圖，尤其示出 了風門片的樞轉軸線和基于棘輪的鎖定機構，該鎖定機構包括放大圖示出的棘爪、齒輪 連接器、形狀記憶合金線絲以及偏置彈簧；圖4b是圖4a中所示的樞轉軸線和鎖定機構的放大圖，其中風門片已經(jīng)擺動至打 開狀態(tài)，從而使棘爪與齒輪接合；圖4c是圖4a中所示的樞轉軸線和鎖定機構的放大圖，其中線絲已經(jīng)被激活，從 而使棘爪與齒輪脫開；圖4d是圖4a中所示的樞轉軸線和鎖定機構的放大圖，其中風門片已經(jīng)返回至關 閉狀態(tài)，而線絲還未被冷卻；圖5a是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的活動進氣口致動器的示意圖，其使得構件產(chǎn) 生運動，并且包括形狀記憶合金致動器線絲、復位彈簧、包括拉伸彈簧和杠桿的負載保 護器、以及包括連接到杠桿的輔助SMA線絲的過熱保護機構；圖5b是圖5a中所示致動器的示意圖，其中，負載保護器被致動；圖5c是圖5a中所示致動器的示意圖，其中，過熱保護機構被致動；
圖6a是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的活動進氣口致動器的示意圖，其使得構件產(chǎn) 生運動，并包括形成弓弦構造的形狀記憶致動器線絲、第一和第二復位彈簧、包括第一 和第二拉伸彈簧以及杠桿的負載保護器、以及包括與杠桿相互連接的輔助SMA線絲的過 熱保護機構；圖6b是圖6a中所示致動器的示意圖，其中，負載保護器被致動；圖6c是圖6a中所示致動器的示意圖，其中，過熱保護機構被致動；圖7a是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的單個風門片的進氣口的透視圖，其具有位于 中間的樞轉軸線；圖7b是圖7a中所示進氣口的側視圖，其中所示風門片擺動至完全打開狀態(tài)，以 及回到以虛線表示的完全關閉狀態(tài)；圖8是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的基于活性材料的進氣口的透視圖，其具有多 個水平樞轉軸線以及與其相關聯(lián)的風門片；圖9是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的基于活性材料的進氣口的透視圖，其具有多 個豎直樞轉軸線以及與其相關聯(lián)的風門片；圖IOa是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的圖8中所示進氣口的側視圖以及圖9中所示 進氣口的俯視圖，其中單個活性材料致動器接合所有這些風門片；圖IOb是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的圖IOa中所示進氣口的側視圖，其中多個單 獨起作用的活性材料致動器接合這些風門片，從而改變角度；圖Ila是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的多葉片覆蓋構件、殼體縫槽和致動器的側視 圖，該致動器包括可在縫槽中直線移動的滑動件、以弓弦構造與該滑動件接合的形狀記 憶合金致動器線絲、與頂葉片和滑動件相連的連桿、以及在縫槽中作用以接合滑動件的 復位彈簧；圖lib是圖Ila中所示各葉片和致動器的視圖，其中線絲已經(jīng)被激活，從而致使 葉片向前擺動；圖12a是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的多葉片覆蓋構件和致動器的側視圖，致動器 由與葉片相連接的形狀記憶合金致動器線絲組成；圖12b是圖12a中所示葉片和致動器的視圖，其中線絲已經(jīng)被激活，從而致使葉 片向前擺動；圖13是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的進氣口的透視圖，其包括殼體、通過中間接 合齒輪耦接從而反向旋轉的多葉片覆蓋構件、以及包括以弓弦構造形式的形狀記憶合金 線絲的致動器；圖14a是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的圖13中所示進氣口的側視圖，其中該致 動器進一步包括滑輪，且線絲以直線構造的形式，從而在滑輪的作用下被拖拽并改變方 向；圖14b是圖14a中所示進氣口的側視圖，其中線絲已經(jīng)被激活，從而致使葉片向 前擺動；圖15a是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的殼體縫槽、由三件式連桿耦接的多葉片覆蓋 構件、以及致動器的側視圖，其中三件式連桿包括構造成在縫槽內直線移動的主桿以及 第一和第二擺動臂，致動器包括以弓弦構造形式接合主桿的形狀記憶合金線絲；
圖15b是圖15a中所示進氣口的側視圖，其中線絲已經(jīng)被激活，從而致使葉片向 前擺動；圖16a是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的殼體縫槽、由剪式驅動器耦接的多葉片覆蓋 構件、以及致動器的側視圖，其中剪式驅動器包括構造成在縫槽中直線移動的中心尖頭 (prong)以及第一和第二擺動臂，致動器包括連接至各臂并以弓弦構造形式接合該尖頭的 形狀記憶合金線絲；圖16b是圖16a中所示進氣口的側視圖，其中線絲已經(jīng)被激活，從而致使葉片向 前擺動；圖17a是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的多板式覆蓋構件的正視圖和俯視圖，其中這 些板通過形狀記憶合金致動器線絲相互連接，每個板都限定了多個(四個)板孔，且這些 孔完全偏置；圖17b是圖17a中所示構件的正視圖和俯視圖，其中線絲已經(jīng)被激活，并且這些 孔被完全對準，從而限定了多個(四個)通孔；圖18是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的活動進氣口的透視圖，其包括殼體、鼓形覆 蓋構件、致動器、擺動臂以及電磁鎖定機構，其中該致動器包括有接合該鼓形件的端蓋 的形狀記憶合金線絲；圖19是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的鼓形覆蓋構件、包括棘爪的棘輪接合式鎖定 機構、板簧、以及形狀記憶致動器線絲的透視圖；圖20a是鼓形件和殼體的側視圖，其中該鼓形件處于打開狀態(tài)；圖20b是圖20a中所示鼓形件和殼體的側視圖，其中該鼓形件處于關閉狀態(tài)，且 該殼體進一步限定了多個排出孔；圖21是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的非對稱的鼓形件和殼體的側視圖；圖22是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的半鼓形件和殼體的側視圖；圖23是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的鼓形件和殼體的側視圖，其中該鼓形件限定
了第一和第二垂直交叉的槽。
具體實施例方式本發(fā)明涉及一種活動的進氣系統(tǒng)10(即，“進氣口”)，其利用活性材料的致動 來實現(xiàn)其功能。也就是說，活性材料致動可用來驅動一個或多個進氣口的功能，包括但 不局限于進氣系統(tǒng)10的運動部件的鎖定、解鎖、打開和關閉；而且，它們可與傳統(tǒng)致動 手段相結合以提供單獨的功能或幫助實現(xiàn)相同的功能(例如，在需要時使作用力水平增 加到超過傳統(tǒng)致動器所能提供的作用力水平)。在此關于車輛12的內燃發(fā)動機12a對進 氣口 10進行圖示和描述，并且進氣口 10可結合在如圖Ia所示的“車蓋通風口”的車蓋 進風口 14中；然而，應當認識到的是，該創(chuàng)造性的進氣口 10的好處和優(yōu)點也可以被用在 其它應用中，例如可變出口、排氣口、HVAC調節(jié)(HVAC registries)、或希望對進入開口 的空氣、顆粒和/或濕氣流進行任何改進管理的地方。本發(fā)明提供了用于可選擇地允許或限制(例如，增加或減少)進入到內燃發(fā)動機 12a中的環(huán)境空氣流量的手段，其中，選擇性可由環(huán)境條件來觸發(fā)，例如空氣水分含量或 濕度、相鄰流體流率、或車輛特征/狀態(tài)，例如車速、發(fā)動機速度/扭矩/溫度、風擋刮水器致動、時間和GSP/地圖定位或其它遠程傳送的信息。這樣，創(chuàng)造性的系統(tǒng)10優(yōu)選 包括至少一個可操作以確定相關特性和/或狀態(tài)的傳感器16 ；和/或通訊地耦接至控制 器20的輸入裝置18，其中控制器20具有存儲在其上用于進行處理的致動模塊(圖1)。1.活性材料詳述及功能在此所用的術語“活性材料”應當具有本領域技術人員所理解的普通含義，其 包括當暴露于外部信號源時在基本(例如，化學的或固有物理的)性質中呈現(xiàn)出可逆變 化的任何材料或復合物。因此，活性材料應當包括那些響應于激活信號能在剛度特性、 形狀和/或尺寸方面發(fā)生變化的復合物，激活信號可以根據(jù)不同的活性材料而采用電、 磁、熱或類似領域的類型。適用于本發(fā)明的活性材料包括但不局限于形狀記憶材料，例如形狀記憶合金和 形狀記憶聚合物。形狀記憶材料通常指的是具有這樣的能力的材料或復合物，該能力 即其具有記憶至少一個初始特性(例如形狀)，并且能通過施加外部刺激繼而恢復該特 性的能力。這樣，從初始形狀的變形是一個暫時的狀態(tài)。通過這樣的方式，形狀記憶材 料能響應于激活信號而改變?yōu)橛柧毜男螤?。示例性的形狀記憶材料包括上述的形狀記?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 SMA、電流變(ER)復合物、磁流變(MR)復合物、電介質彈性體、壓電聚合物、壓電陶 瓷、以及上述材料的各種組合，等等。形狀記憶合金(SMA)通常指的是一組金屬材料，當其遭受適當?shù)臒岽碳r具有 返回某些之前限定的形狀或尺寸的能力。形狀記憶合金能夠經(jīng)歷相變，其中，它們的屈 服強度、剛度、尺寸和/或形狀作為溫度的函數(shù)發(fā)生變化。術語“屈服強度”指的是這 樣的應力，即在該應力下，材料呈現(xiàn)背離應力和應變的比例性的特定偏離。通常，在 低溫下或馬氏體相中，形狀記憶合金能夠塑性變形，而當暴露于某些更高的溫度時，其 將轉變至奧氏體相或母相，從而返回它們變形前的形狀。僅在加熱時才展現(xiàn)其形狀記憶 現(xiàn)象的材料被稱為具有單程形狀記憶。那些在再次冷卻時也展現(xiàn)形狀記憶現(xiàn)象的材料被 稱為具有雙程形狀記憶行為。形狀記憶合金可存在于一些依賴于溫度的不同的相中。這些相中最常用的就是 上面提到的所謂馬氏體相和奧氏體相。在以下的討論中，馬氏體相通常指的是更易變形 的較低溫度的相，而奧氏體相通常指的是更為剛性的較高溫度的相。當處于馬氏體相中 的形狀記憶合金被加熱時，其開始向奧氏體相轉變。此現(xiàn)象開始的溫度通常稱為奧氏體 轉變起始溫度(As)15此現(xiàn)象結束的溫度稱為奧氏體轉變完成溫度(Af)。可以通過電流 信號(例如，通過連接至車輛充電系統(tǒng)和電池的電引線(未示出))、流體流動換能(例 如，通過與車輛冷卻系統(tǒng)(也未示出)的選擇性接合)、或其它物理或化學轉換引起的溫 度變化來實現(xiàn)激活。當處于奧氏體相的形狀記憶合金被冷卻時，其開始向馬氏體相轉變。且此現(xiàn)象 開始的溫度通常稱為馬氏體轉變起始溫度(Ms)。奧氏體完成向馬氏體的轉變的溫度稱為 馬氏體轉變完成溫度(Mf)。通常，形狀記憶合金在它們的馬氏體相時更為柔軟且更易變 形，而在它們的奧氏體相時更為堅硬和/或剛性更大。如上所述，適用于形狀記憶合金 的激活信號為熱激活信號，其具有導致在馬氏體相和奧氏體相之間發(fā)生轉變的量級。形狀記憶合金可呈現(xiàn)單程形狀記憶效應、固有的(內因)雙程形狀記憶效應或非固有的(外因)雙程形狀記憶效應，這取決于合金成分及加工歷史。退火的形狀記憶合 金通常僅呈現(xiàn)單程記憶效應。在形狀記憶材料低溫變形后實施足夠的加熱將導致馬氏體 向奧氏體類型的轉變，且該材料將回復至初始的退火形狀。因此，單程形狀記憶合金效 應僅在加熱時能被觀察到。包括呈現(xiàn)單程記憶效應的形狀記憶合金成分的活性材料不會 自動重新成形，而是可能需要外部的機械力來重新形成為之前適于氣流控制的形狀。固有的和非固有的雙程形狀記憶材料的特征在于既在從馬氏體相轉變至奧氏 體相的加熱過程中產(chǎn)生形狀轉變，也在從奧氏體相冷卻回到馬氏體相的過程中產(chǎn)生另外 的形狀轉變。具有固有形狀記憶效應的活性材料由作為上述相變的結果而導致活性材料 自動重新成形的形狀記憶合金成分制造。形狀記憶材料必須通過處理才能呈現(xiàn)固有的雙 程形狀記憶行為。這樣的過程包括在馬氏體相中的材料的極限變形，在約束或負載下 的加熱和冷卻，或者例如激光退火、拋光或噴丸硬化處理這樣的表面改性。一旦該材料 被訓練成具有雙程形狀記憶效應，則低溫和高溫狀態(tài)之間的形狀改變通常是可逆的，并 持續(xù)發(fā)生在相當多的熱循環(huán)中。相反，具有非固有的雙程形狀記憶效應的活性材料是復 合物或多組分材料，其將具有單程效應的形狀記憶合金組合物與為提供回復力以重新成 形初始形狀的另一元件相組合。加熱時形狀記憶合金記住其高溫形態(tài)時的溫度可通過該合金成分中的微小變化 以及熱處理來進行調節(jié)。例如，在鎳鈦形狀記憶合金中，該溫度可以在高于約100°c至低 于約-100°C的范圍內改變。形狀的回復過程在僅僅幾度的范圍內產(chǎn)生，并且轉變的開始 和結束可被控制在一度或兩度之內，這取決于所期望的應用以及合金成分。形狀記憶合 金的機械性質在跨越其轉變的溫度范圍內變化很大，通常給系統(tǒng)提供了形狀記憶效應、 超彈性效應和高阻尼能力。適合的形狀記憶合金材料包括但不局限于鎳鈦基合金，銦鈦基合金、鎳鋁基 合金、鎳鎵基合金、銅基合金(例如，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、鐵鉬基合金、鐵鈀基 合金，等等。這些合金可為二元合金、三元合金、或更高階的合金，只要該合金成分具 有形狀記憶效應，例如，形狀取向的變化、阻尼能力，等等。因此，為了本發(fā)明的目的，要認識到的是，當被加熱至馬氏體至奧氏體的轉變 溫度之上時，SMA具有2.5倍的模量增加以及高達8%的尺寸變化(取決于預應變量)。 還要認識到的是，熱引發(fā)的SMA相變是單程的，從而使得需要偏置力返回機構(如彈 簧)，以便一旦所施加的場被去除，則能使SMA回復至其開始時的構造?？梢岳媒苟?加熱以使整個系統(tǒng)是電可控的。不過，應力在SMA中引起的相變在本質上是雙向的。當 SMA處于其奧氏體相時，施加足夠的應力將導致其轉變至較低模量的馬氏體相，其中， 其可具有高達8%的“超彈性”變形。所施加應力的去除將導致SMA變回其奧氏體相， 從而回復其開始時形狀和較高的模量。鐵磁SMA(FSMA)是SMA的子類，也可以用于本發(fā)明中。這些材料的行為類 似于傳統(tǒng)的SMA材料，具有應力或熱引起的馬氏體和奧氏體之間的相變。另外，F(xiàn)SMA 為鐵磁的并具有強的磁晶體各向異性，其允許外部磁場影響場對準的馬氏體變體的取向/ 部分(fraction)。當磁場被移除時，該材料可具有完全雙程、部分雙程或單程形狀記憶。 對于部分或單程形狀記憶而言，外部刺激、溫度、磁場或應力都可允許材料回復至其開
10始時的狀態(tài)。理想的雙程形狀記憶可用于具有持續(xù)供應電力的比例控制。外部磁場一般 通過汽車應用中的軟磁芯電磁體來產(chǎn)生，然而一對赫爾姆霍茨(Helmholtz)線圈也可以用 于快速響應。形狀記憶聚合物(SMP)通常指的是一組聚合材料，當其遭受適當?shù)臒岽碳r具 有返回某些之前限定的形狀或尺寸的能力。形狀記憶聚合物能夠經(jīng)歷相變，其中它們的 形狀作為溫度的函數(shù)發(fā)生變化。通常，SMP具有兩個主要段，硬段和軟段。可通過在 高于最高熱轉變的溫度下熔化或處理該聚合物并隨后冷卻至熱轉變溫度以下來形成所述 之前限定的形狀或永久形狀。最高熱轉變通常為玻璃轉變溫度(Tg)或硬段的熔點?？?通過將材料加熱至高于軟段的轉變溫度或Tg，但低于硬段的熔點或Tg來設定臨時形狀。 當以軟段的轉變溫度處理該材料并隨后進行冷卻以固定該形狀時，設定該臨時形狀。通 過加熱該材料至軟段轉變溫度以上，能夠使該材料回復至永久形狀。例如，聚合物材料的永久形狀可以是具有大致直線形狀并限定了第一長度的線 絲，而臨時形狀可以是限定了比第一長度短的第二長度的類似線絲。在另一實施方式 中，該材料可以是在被激活時具有第一彈性模量而在去除激活時具有第二模量的彈簧?；貜陀谰眯螤钏枰臏囟瓤梢员辉O定成約_63°C至約120°C或更高溫度之間的 任意值。對聚合物本身的成分和結構進行工程設計時可根據(jù)期望的應用考慮特定的溫 度選擇。用于形狀回復的優(yōu)選溫度為高于或等于約-30°C，更為優(yōu)選地為高于或等于約 0°C,最為優(yōu)選地是高于或等于約50°C的溫度。同樣，用于形狀回復的優(yōu)選溫度要低于或 等于約120°C，最優(yōu)選地是低于或等于約120°C且高于或等于約80°C。適合的形狀記憶聚合物包括熱塑性的、熱固的、互穿網(wǎng)絡的、半互穿網(wǎng)絡的、 或混合網(wǎng)絡的。該聚合物可以是單一聚合物，或者可以是多種聚合物的混合。該聚合 物可以是線型的熱塑性彈性體，或者是具有側鏈或枝狀結構元件的支化的熱塑性彈性 體。適于形成形狀記憶聚合物的聚合物組分包括但不局限于聚磷腈、聚(乙烯醇)、 聚酰胺、聚酰胺酯、聚(氨基酸)、聚酐、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚烷撐、聚丙烯酰 胺、聚烷撐乙二醇、聚烷撐氧化物、聚烷撐對苯二酸酯、聚原酸酯、聚乙烯醚、聚乙烯 酯、聚乙烯鹵化物、聚酯、聚交酯、聚乙交酯、聚硅氧烷、聚尿烷、聚醚、聚醚酰胺、 聚醚酯、以及它們的共聚物。適合的聚丙烯酸酯的示例包括聚(甲基丙烯酸甲酯)、 聚(甲基丙烯酸乙酯)、聚(甲基丙烯酸丁酯)、聚(甲基丙烯酸異丁酯)、聚(甲基丙 烯酸己酯)、聚(甲基丙烯酸異癸酯)、聚(甲基丙烯酸月桂酯)、聚(甲基丙烯酸苯 酯)、聚(丙烯酸甲酯)、聚(丙烯酸異丙酯)、聚(丙烯酸酸異丁酯)、聚(丙烯酸十八 酯)。其它適合的聚合物示例包括聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯苯酚、聚乙烯吡咯烷酮、 聚氯丁烯、聚(十八基乙烯醚)乙酸乙烯脂、聚乙烯、聚(環(huán)氧乙烷)_聚(對苯二甲 酸亞乙酯)、聚乙烯/尼龍纖維(接枝共聚物)、聚己酸內酯-聚酰胺(嵌段共聚物)、 聚(己內酯)二甲基丙烯酸酯-η-丙烯酸丁酯、聚(降冰片基_多面體低聚倍半硅氧烷) (poly (norbornyl-polyhedral oligomeric silsequioxane))、聚氯乙烯、尿燒 / 丁二烯共聚物、 聚氨基甲酸乙脂嵌段共聚物、苯乙烯_ 丁二烯_苯乙烯嵌段共聚物，等等。因此，為了本發(fā)明的目的，要認識到的是，當被加熱至它們的成分的玻璃轉變 溫度(這些成分具有低的玻璃轉變溫度)之上時，SMP在模量上出現(xiàn)急劇的下降。如果 在溫度下降同時保持加載/變形，則在SMP中將設定變形后的形狀，直到其在無負載的
11情況下被重新加熱，在這樣的條件下，它將回復其模制形狀。盡管SMP可以是以塊、 片、板、格、束、纖維或泡沫的各種形式被使用，但是它們需要持續(xù)的電力以保持在處 于它們的低模量狀態(tài)中。適合的壓電材料包括但不局限于，無機化合物、有機化合物和金屬。關于有機 材料，具有非中心對稱的結構以及在其分子內的主鏈或側鏈上或者在主鏈和側鏈這兩者 上具有大偶極矩基團的所有聚合物材料都可以用作壓電膜的適合的候選材料。例如，示 例性聚合物包括但不局限于聚(鈉-4-苯乙烯磺酸)、聚(聚(乙烯胺)主鏈偶氮發(fā)色 團)(poly(poly(vinylamine)backbone azo chromophore))及它們的衍生物；聚氟烴，包括 聚偏二氟乙烯、它的偏二氟乙烯共聚物(“VDF”)、三氟乙烯共聚物及它們的衍生物； 聚氯烴，包括聚(氯乙烯)、聚偏二氯乙烯，及它們的衍生物；聚丙烯腈，及它們的衍 生物；多聚羧酸，包括聚(甲基丙烯酸)，及它們的衍生物；聚脲，及它們的衍生物； 聚亞安酯，及它們的衍生物；生物分子，例如聚-L-乳酸，及它們的衍生物，和細胞膜 蛋白質，以及磷酸酯生物分子，例如磷酸二酯；聚苯胺，及它們的衍生物，以及四胺的 所有衍生物；包括芬芳聚酰胺在內的聚酰胺，和包括Kapton和聚醚酰亞胺在內的聚酰亞 胺，以及它們的衍生物；所有的膜聚合物；聚(N-乙烯吡咯烷酮)(PVP)均聚物，及它 們的衍生物，和隨機PVP-共-醋酸乙烯酯共聚物；以及所有在主鏈或側鏈中或者在主鏈 和側鏈這兩者中均具有偶極矩基團的芳香族聚合物，及它們的混合物。壓電材料也可包括選自以下組的金屬，即鉛、銻、錳、鉭、鋯、鈮、鑭、鉬、 鈀、鎳、鎢、鋁、鍶、鈦、鋇、鈣、鉻、銀、鐵、硅、銅，包括至少一種前述金屬的合 金，以及包括至少一種前述金屬的氧化物。適合的金屬氧化物包括Si02、A1203、ZrO2> TiO2> SrTiO3> PbTiO3> BaTiO3> FeO3> Fe3O4> ZnO及它們的混合物，以及 VIA和 IIB 族 的混合物，例如 CdSe、CdS> GaAs> AgCaSe2> ZnSe、GaP> InP> ZnS,及其混合物。 優(yōu)選地，壓電材料從包括聚偏二氟乙烯、鋯鈦酸鉛、鈦酸鋇及其混合物的組中選擇。適合的磁流變流體材料包括但不局限于，散布于載體流體中的鐵磁或順磁顆 粒。適合的顆粒包括鐵；鐵合金，例如那些包括鋁、硅、鈷、鎳、釩、鉬、鉻、鎢、 錳和/或銅的鐵合金；氧化鐵，包括Fe2O3和Fe3O4 ；氮化鐵；碳化鐵；羰基鐵；鎳及鎳 合金；鈷及鈷合金；二氧化鉻；不銹鋼；硅鋼；等等。適合的顆粒示例包括純鐵粉、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。磁響應顆粒優(yōu)選 為羰基鐵，更為優(yōu)選的是還原羰基鐵。可選擇顆粒尺寸，以使得顆粒在受到磁場作用時具有多域特性。顆粒的直徑尺 寸可小于或等于約1000微米，優(yōu)選小于或等于約500微米，更優(yōu)選地小于或等于約100 微米。同樣優(yōu)選的是顆粒直徑大于或等于約0.1微米，更優(yōu)選地大于或等于0.5微米，特 別優(yōu)選地大于或等于約10微米。顆粒優(yōu)選為總MR流體成分的約5%到約50% (按體 積)之間的量。適合的載體流體包括有機液體，尤其是非極性有機液體。這些示例包括但不局 限于硅油；礦物油；石蠟油；硅酮共聚物；白油；液態(tài)油；變壓器油；鹵化有機液 體，例如氯代烴類、鹵化烷烴、全氟聚醚，和氟化烴；二酯；聚氧化烯；氟化硅；氰烷 基硅氧烷(cyanoalkyl siloxanes)；乙二醇；合成烴油，包括不飽和的和飽和的；以及包 括至少一種上述流體的組合。
載體組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)選地小于或等于約1000厘泊。并且，粘度優(yōu)選大于或等于約1厘泊，更為優(yōu)選 的是大于或等于約250厘泊，以及特別優(yōu)選地大于或等于約500厘泊。也可以采用水成載體流體，尤其是那些包括親水的礦土(如膨潤土或鋰皂石)的 水成載體流體。該水成載體流體可包括水，或者是包括有少量極性的且可與水混溶的有 機溶劑的水，所述有機溶劑例如，甲醇、乙醇、丙醇、二甲亞砜、二甲替甲酰胺、碳酸 乙烯酯、碳酸丙烯酯、丙酮、四氫呋喃、二乙醚、乙二醇、丙二醇，等等。極性有機溶 劑的量小于或等于總的MR流體的約5.0% (按體積)，優(yōu)選小于或等于約3.0% (按體 積)。并且，極性有機溶劑的量優(yōu)選大于或等于總MR流體的約0.1 % (按體積)，更優(yōu) 選大于或等于約1.0% (按體積)。水成載體流體的pH值優(yōu)選小于或等于約13，更優(yōu)選 地是小于或等于約9.0。另外，水成載體流體的pH值大于或等于約5.0，優(yōu)選大于或等于 約 8.0。也可以采用天然的或合成的膨潤土或鋰皂石。MR流體中膨潤土或鋰皂石的量 小于或等于總MR流體的約10% (按重量)，優(yōu)選小于或等于總MR流體的約8.0% (按 重量)，更優(yōu)選地是小于或等于總MR流體的約6.0% (按重量)。優(yōu)選地，膨潤土或鋰 皂石大于或等于總MR流體的約0.1% (按重量)，更為優(yōu)選地大于或等于總MR流體的 約1.0% (按重量)，以及特別優(yōu)選地大于或等于總MR流體的約2.0% (按重量)。MR流體中的可任選成分包括粘土、有機粘土、羧酸皂、分散劑、阻蝕劑、滑潤 劑、極壓耐磨添加劑、抗氧化劑、觸變劑以及傳統(tǒng)的懸浮劑。羧酸皂包括油酸亞鐵、環(huán) 烷酸亞鐵、硬脂酸亞鐵、三硬脂酸二鋁(aluminum di-and tri-stearate)、硬脂酸鋰、硬脂 酸鈣、硬脂酸鋅、硬脂酸鈉、如磺酸鹽這樣的表面活性劑、磷酸酯、硬脂酸、甘油單油 酸酯、山梨坦倍半油酸酯(sorbitan sesquioleate)、月桂酸鹽、脂肪酸、脂肪醇、氟代脂族 聚合酯、以及鈦酸鹽、鋁酸鹽和鋯酸鹽耦聯(lián)劑，等等。還可以包括聚烷撐二醇，例如聚 乙二醇，以及部分酯化的多元醇。適合的MR彈性體材料包括但不局限于，彈性聚合物基體，其包括鐵磁或順磁 顆粒的懸浮物，其中顆粒已經(jīng)在上文中進行了描述。適合的聚合物材料包括但不局限 于聚α-烯烴、天然橡膠、硅酮、聚丁二烯、聚乙烯、聚異戊二烯，等等。電活性聚合物包括那些響應于電場或機械場而具有壓電、熱電或電致伸縮特性 的聚合材料。電致伸縮接枝彈性體的示例是壓電聚(偏二氟乙烯_三氟-乙烯)共聚物。 該化合物具有產(chǎn)生鐵電_電致伸縮的分子復合物系統(tǒng)的變化量的能力。這些可作為壓電 傳感器或者甚至電致伸縮傳感器來操作。適于用作電活性聚合物的材料可包括能響應于靜電力而變形或其變形能導致電 場變化的任何基本絕緣的聚合物或橡膠(或它們的組合)。適于用作預應變聚合物的示 例性材料包括硅酮彈性體、丙烯酸酯彈性體、聚亞安酯、熱塑性彈性體、包括PVDF的 共聚物、壓敏粘結劑、含氟彈性體、包括硅酮和丙烯酸基團(moieties)的聚合物，等等。 包括硅酮和丙烯酸基團的聚合物可包括，例如，包含硅酮和丙烯酸部分的共聚物、包含 硅酮彈性體和丙烯酸酯彈性體的聚合物混合物。用作電活性聚合物的材料可根據(jù)一個或多個材料特性進行選擇，例如高的電擊 穿強度、低的彈性模量(關于大或小的變形)、高介電常數(shù)，等等。在一個實施方式中，
13聚合物被選擇成使其具有最大約IOOMPa的彈性模量。在另一實施方式中，聚合物被選 擇成使其最大致動壓力位于約0.05MPa至約IOMPa之間，優(yōu)選位于約0.3MPa至約3MPa 之間。在又一實施方式中，聚合物被選擇成使其介電常數(shù)位于約2至約20之間，優(yōu)選位 于2.5至12之間。本發(fā)明并不旨在僅局限于這些范圍。理想地，如果該材料即具有高介 電常數(shù)又具有高介電強度，那么具有比上述范圍更高的介電常數(shù)的材料也是期望的。在 許多情形中，電活性聚合物可以被制造和實施成薄膜。這些薄膜的適合厚度是在50微米 以下。由于電活性聚合物可在高應變時偏斜，所以附接至該聚合物的電極應當也在不 損害機械或電性能的情況下產(chǎn)生偏斜。通常，適于使用的電極可以是任何形狀和材料， 只要其能為電活性聚合物提供適合的電壓或從其接收適合的電壓。電壓可以是恒定的， 或是隨時間變化的。在一個實施方式中，電極附著在聚合物的表面。附著于聚合物的電 極優(yōu)選地適應并遵從聚合物的形變。相應地，本發(fā)明還可包括與其附接的電活性聚合物 的形狀相適應的柔性電極。電極可僅被應用于電活性聚合物的一部分，并根據(jù)其幾何形 狀來限定激活區(qū)域。適于與本發(fā)明一起使用的各種類型的電極包括具有金屬跡線和電荷 分布層的結構化電極、具有超出平面維度變化的織構電極、例如含碳油脂和含銀油脂這 樣的導電油脂、膠狀懸浮體、例如碳纖維和碳納米管這樣的高展弦比導電材料、以及離 子導電材料的混合物。用于本發(fā)明電極的材料可以不同。適用于電極的材料可包括石墨、炭黑、膠狀 懸浮液、包括銀和金的薄金屬、填充銀和填充碳的凝膠及聚合物、以及離子導電或電子 導電聚合物。應當理解，某些電極材料可以很好地與顆粒聚合物一起工作，但卻可能不 能很好地為其它物質工作。舉例來說，碳纖維可以很好地與丙烯酸酯彈性體聚合物一起 工作，卻不能很好地和硅酮聚合物一起工作。最后，應當了解的是，高輸出石蠟(HOP)致動器及在固相至液相的轉變過程中 具有大的體積膨脹(例如，大于8%)的其它材料都可用來為直線致動器提供原動力。 這樣，如本文中所用的那樣，術語“活性材料”應當被認為還可以進一步包括這些材 料。對于HOP，通過約束致動器主體內石蠟的膨脹將可以產(chǎn)生流體靜壓力形式的勢能。 在一個實施方式中，HOP致動器的中心是包含與電阻加熱元件相接觸的石蠟的密封的環(huán) 形腔。當元件被賦能時，石蠟被加熱至其熔點。適合的石蠟在熔化過程中體積能夠膨 脹至少15%。石蠟的成分決定了其致動特性。標準的石蠟配方可以被改變，以便提供 從-70°C至80°C的致動溫度，其中全程需要的溫度變化可從2°C變化至50°C。儲存的壓 力可通過致動器轉化成機械功，例如，通過直線的軸運動。II.示例性活動進氣口、方法和應用現(xiàn)在轉到本發(fā)明的結構構造，在圖1-22中，示出了采用活性材料致動的活動的 進氣口 10的各種實施方式。如圖Ia所示，系統(tǒng)10包括殼體22，例如由車輛的車蓋進風 口 14整體限定的那樣；另外，殼體22可單獨地安裝車輛12上。殼體22限定了開口 24 以及空氣在相對運動期間流動穿過其中的導管。這樣，開口 24被限定，從而使其能朝著 流體的流動(例如，在車輛12的前面)取向。如圖示的實施方式中所示，至少一個覆蓋構件26被緊固地耦接至殼體22，并優(yōu) 選設置在開口 24處或在其附近。構件26在相對于開口 24的第一和第二位置之間移動，并以此可移動地(例如，可滑動地、可樞轉地等)耦接至殼體22。在第一位置中，進氣 口 10打開，從而使得空氣流量增加；在第二位置中，進氣口 10關閉，從而使得空氣流量 減少，并且更優(yōu)選將其阻斷。因此，進氣口 10可從打開和關閉狀態(tài)中的一個切換至另一 個，從而限定了初始狀態(tài)和完成狀態(tài)。更為優(yōu)選地，構件26和殼體22協(xié)同地構造成使 得構件26能實現(xiàn)多個中間位置，因而最終具有多個打開角度。雖然只是描述和圖示了單個的情況，但應當了解，可采用與發(fā)動機12a連通的并 且被分別控制的多個進氣口 10。為了進一步阻斷流體流，優(yōu)選的進氣口 10進一步包括設置在開口 24周圍的彈性 密封件。該密封件位于構件26和殼體22之間，從而由此在關閉狀態(tài)下被壓縮。構件26的運動由活性材料致動器28驅動。致動器28包括活性材料元件30 (圖 3a-d),如前所述，當暴露于激活信號時，活性材料元件30可操作以經(jīng)歷基本性質中的可 逆變化。致動器28被配置成使得該變化可操作，以便導致構件26實現(xiàn)改變的狀態(tài)，并且 在如此配置的情況下，隨后的激活既能用來實現(xiàn)打開狀態(tài)，也能夠用來實現(xiàn)關閉狀態(tài)。電源32與致動器28操作地連通，并可操作以提供適合的激活信號(圖1)。電 源32可通過輸入裝置18自動請求，并通過PWM、調節(jié)器或串聯(lián)的功率電阻進行調節(jié)。 例如，在包括熱激活的形狀記憶材料的致動器的情形中，當車輛乘坐者(未示出)發(fā)出請 求時，可通過電源32供應電流以實現(xiàn)焦耳加熱。更優(yōu)選地，為了有助于防止過熱，電源 32可被調節(jié)成向致動器28周期性地提供功率；然而，應當了解的是，這將導致構件26 的輕微運動(例如，搖擺和/或振動)?？商娲?，電源32可來源于環(huán)境能源，例如來 自車輛冷卻系統(tǒng)、發(fā)動機或太陽的熱能，從而使得進氣口 10被動激活。在圖2_3d的示例性實施方式中，構件26為在關閉和打開位置之間旋轉的單個葉 片(例如，“風門片”或“遮板”)，從而限定了樞轉軸線P。更為優(yōu)選地，葉片26能 夠在豎直的關閉位置和水平的打開位置之間旋轉90度，并向前打開從而提供空氣輔助的 關閉和密封。葉片26可通過鉸鏈34耦接至殼體22。鉸鏈34可以限定最上方的樞轉軸 線，從而使得葉片26向上擺動以達到打開狀態(tài)，鉸鏈34也可以限定最下方的樞轉軸線， 在該情形中葉片26向下擺動，或者鉸鏈34還可以限定內部軸線。當達到水平打開位置 時，殼體22優(yōu)選地限定了凹口(未示出)以接收和保護處于打開狀態(tài)的葉片26。更具體地，在圖3a_d所示的實施方式中，進氣口優(yōu)選包括用于將葉片26連接至 致動器28的連接器36。連接器36優(yōu)選沿著葉片26的外緣附接至葉片26和/或由其限 定。連接器36具有與構件26的樞轉軸線中心對準的擺動臂，以及長臂38和短臂40。 長臂38與構件26共同延伸并限定了與構件26的縱向尺寸相等的第一臂長。短臂40具 有第二臂長，其優(yōu)選小于第一臂長的一半，更為優(yōu)選的是小于四分之一，最優(yōu)選地是小 于八分之一。活性材料元件30呈現(xiàn)為具有限定長度且附接至短臂40的形狀記憶線絲30 (圖 3a-d)。線絲30的一端附接至短臂40并且另一端附接至殼體22或其它車輛結構。在通 過電源32激活時，線絲30的長度減小，導致構件26繞其軸線樞轉。在中斷激活信號 時，線絲30回到其最初的尺寸或是經(jīng)歷塑性變形，這取決于用來實現(xiàn)構件26關閉的活性 材料。如圖3b所示，一旦被激活，則導致線絲30作為通過短臂40的旋轉的結果而擺 動；以便避免在固定端處的應力累積和/或扭曲，期望將線絲30樞轉地連接至殼體22。
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示例性致動器線絲30分別具有170MPa的應力和2.5%的應變，以便在被激活時 能產(chǎn)生2N的密封力。要認識到的是，具有0.012mm、0.015mm和0.02mm的直徑尺寸的 SMA線絲分別具有1250克、2000克和3560克的最大拉力。致動器28被優(yōu)選構造成使 得2.5-12V、2安培的電流能被提供以致動進氣口 10?；谶@樣的構造，已經(jīng)觀察到小于 5秒的致動時間、約100000次致動的壽命以及-40 V至90 V的工作環(huán)境。在另一構造中，致動器28包括至少一個與構件26接合的形狀記憶線絲30，以具 有弓弦構造。也就是說，與構件26的接合在線絲30中形成一個頂點。應當清楚，當被 激活時線絲30產(chǎn)生了位移(長度的變化)，基于弓弦構造的三角關系，這將導致構件26 的移動距離比上述位移大。還要認識到的是，在葉片26向前打開的情況中，流體流動可以作用在構件26上 而使其向關閉的方向返回。然而，更為優(yōu)選地，偏置機構42被驅動地耦接至構件26，從 而當變化逆轉時(例如，線絲30被去除激活時)施加一個可操作的偏置力，以促使構件 26向著初始狀態(tài)運動。例如，如圖3b所示，以壓縮的復位彈簧形式的偏置機構42也可 附接至短臂40，并構造成在冷卻的線絲30中產(chǎn)生塑性變形，從而實現(xiàn)構件26的關閉。 結果，構件26在斷電狀態(tài)下保持與殼體22相抵靠，從而提供了出現(xiàn)故障便自動關閉的構 造(作為替代，可在樞轉軸線周圍設置扭力彈簧并構造成以同樣的方式起作用)。要認識 到的是，偏置彈簧42拉伸形狀記憶線絲30，以便在除冷卻之外還導致由應變引起的至馬 氏體相的轉變。還應當清楚，前述構造可以是相反的，其中壓縮彈簧(未示出)工作以驅動構件 26打開，而線絲30工作以選擇性地關閉進氣口 10。另外，還可采用兩個對抗性的活性 材料致動器，一個打開進氣口 10，而另一個則關閉進氣口 10(或作為替代，可以采用具 有雙程效應的單個致動器)。在優(yōu)選系統(tǒng)10中，鎖定機構44 (圖4a-d)耦接至構件26，并構造成選擇性地接 合構件26，以便當變化逆轉時(即，元件30被去除激活時)將構件26保持在已達到的 狀態(tài)中。例如，在圖4a-d中，鎖定機構44由彈簧驅動，并構造成導致機構44接合構件 26。第二活性材料元件(例如，形狀記憶線絲)46具有大于鎖定力的激活力，當其被激 活時可操作來使得機構44脫開并釋放構件26。更為優(yōu)選地，鎖定機構44包括可抵抗地繞軸線在接合位置與脫開位置之間樞轉 的棘爪48(圖4a)，且連接器36具有限定了至少一個齒的可旋轉的齒輪50，所述齒構造 成當處于接合位置中時抓住棘爪48。更為優(yōu)選地，齒輪50具有多個齒，使其能夠在多個 中間位置處與棘爪48接合，從而實現(xiàn)變化的打開角度(例如，位于17度至52度之間)。 與棘爪48接合的彈簧52構造成使機構44與構件26接合。第二線絲46被相反地附接至 棘爪48，并當被激活時產(chǎn)生收縮，從而致使機構44脫開并釋放構件26。作為替代，可以理解，第二元件46和彈簧52各自的角色可以通過切換它們與棘 爪48的連接點而顛倒；也就是說，第二元件46可被構造成當被激活時使機構44與構件 26接合，而偏置彈簧52具有小于激活力的彈簧模量，以便被構造成僅當?shù)诙?6被去 除激活時才致使機構44脫開并釋放構件26。如圖18所示，除了基于彈簧的鎖定機構44之外，或者代替基于彈簧的鎖定機構 44，進氣系統(tǒng)10進一步包括電磁體54(或螺線管)。在電的作用下，磁體54被致使選
16擇性地接合構件26或接合附接在其上的金屬條(未示出)，以此將構件26保持在已達到 的狀態(tài)中。作為替代，可以理解，也可通過采用螺線管銷(也未示出)在進氣口 10的中 部或側部實現(xiàn)鎖定。磁體(或螺線管)54確保了進氣口 10彈性回復到初始狀態(tài)，更為優(yōu) 選地是在電力故障情形下回到關閉狀態(tài)。更為優(yōu)選的，可以理解為了將進氣口 10保持在 打開狀態(tài)，螺線管/磁體需要持續(xù)的電力，一旦電力中斷(由于控制或故障)，則構件26 將解鎖并回復至關閉狀態(tài)?；氐綀D3a-d，優(yōu)選的致動器28包括耦接至元件30的負載極限保護器56。保護 器56構造成當暴露于信號且期望的運動受到阻礙時為元件30提供第二輸出路徑。可以 發(fā)現(xiàn)，這提供了應變/應力緩解能力，并因此增加了元件30的壽命。也就是說，要認識 到的是，當活性材料經(jīng)受變形，但卻被阻止經(jīng)歷作為結果的物理變化(例如，加熱伸長 的SMA線絲至其轉變溫度之上但卻不允許線絲回復到它的非應力狀態(tài))，那么將對材料 性能和/或壽命產(chǎn)生有害影響。在本發(fā)明中，例如，可預見到，當受到致動時，構件26 的運動可能被外物58 (圖3c-d)或者其它形式的障礙物(例如，阻礙運動的變形主體板或 堆積在進氣構件上的冰/泥)所約束。這樣，優(yōu)選地提供了第二輸出路徑，其允許元件 30在構件26在狀態(tài)保持不變的同時對激活信號作出響應。例如，在圖示的實施方式中，線絲30可進一步連接至與其串聯(lián)設置并與連接器 36相對的拉伸彈簧60(圖3a-d)。彈簧60被拉伸至某點，在此處該彈簧施加的預加載與 某個負載水平相對應，應意識到的是，該負載水平是當被阻擋而使得致動器28開始承受 過大的力時的負載水平。結果，受到激活的致動器28將首先施加力以試圖打開構件26， 然而如果這個力超出了彈簧60中的預加載(例如，該構件26受到阻擋)，則線絲30的收 縮將操作彈簧60而不是構件26，由此為線絲應變提供了輸出路徑，并保持了活動進氣口 10的完整性(圖3d)。更為優(yōu)選地，如圖3a-d所示，保護器56可包括位于元件30和彈簧60之間的杠 桿62(或“凸輪”)。杠桿62限定了第一臂64和第二臂66，以及樞轉軸線。在此，元 件30附接至第一臂64，從而與該軸線間隔以第一距離。彈簧60附接至第二臂66并與該 軸線間隔以第二距離，第二距離優(yōu)選大于第一距離。這樣的結構提供了機械效益并且便 利于封裝。進一步優(yōu)選地，保護器56進一步包括防過熱機構68，其防止對致動器28進行 不期望的(意外的)加熱以及因此出現(xiàn)對進氣口 10的意外致動。在這點上，要認識到的 是，車蓋下過高的溫度可能導致致動器28被意外激活。在圖5a-c中，由相對于致動器元 件30 (例如，第一線絲)具有較低轉變溫度的輔助SMA線絲68來提供過熱保護。輔助 線絲68也附接至杠桿62的第一臂64，并且在另一端附接至固定結構(例如，殼體22)。 這樣，在致動器線絲30以及輔助線絲68都處于被動加熱的情況下，輔助線絲68將首先 被激活，從而收縮并朝著致動器線絲30拉動杠桿62 (圖5c)。這將導致在致動器線絲30 中形成松弛，從而使得其在沒有受到應力加載的情況下被激活。在圖6a-c的弓弦構造中，保護器56包括與線絲30串聯(lián)連接的第一和第二壓縮 彈簧60a、b。同樣地，第一和第二杠桿62a、b優(yōu)選地設置在線絲30和彈簧60a、b之 間。每個杠桿62均限定了第一和第二臂以及樞轉軸線。線絲30附接至第一臂64a、b， 并與這些軸線相距第一距離，而彈簧60a、b則附接至第二臂66a、b，并與這些軸線相距第二距離，第二距離優(yōu)選大于第一距離，從而提供機械效益。保護器56優(yōu)選地包括與杠 桿62a、b互相連接的輔助(或第二)形狀記憶線絲68。輔助線絲68在被激活時，使得 杠桿62a、b在不影響構件26位置的情況下向內旋轉(圖6c)，從而在致動器線絲30中產(chǎn) 生松弛并且減小應力。如前所述，葉片構件26可限定中間樞轉軸線，從而能圍繞其縱向中線旋轉(圖 7a-b)。在該構造中可以發(fā)現(xiàn)，在打開狀態(tài)下，構件26的一半將伸入殼體22中，導致從 開口 24伸出較少的突出部分。通過連接并構造成牽拉葉片26的SMA線絲來使葉片26 樞轉；或更優(yōu)選地，可采用SMA扭力管或其它旋轉致動器。為了節(jié)省空間，進氣口 10 優(yōu)選包括多葉片遮板構造，其中多個遮板相互聯(lián)結，并共同被致動，從而共同且一致地 運動(圖8-12b)。在這個構造中，相鄰的遮板可通過四桿連桿系統(tǒng)70進行連接，如現(xiàn)有 技術已知的那樣。圖8和圖9示出了具有多個水平或垂直取向的葉片26的進氣口 10，其中每個葉 片均樞轉地連接至殼體22，從而限定了相等數(shù)量的多個樞轉軸線。各個構件26都可分 別連接一個單獨的致動器28，致動器28被構造成實現(xiàn)一致的運動，如圖IOa所示；或更 為優(yōu)選的，如圖IOb所示，單獨的致動器28可以控制相關聯(lián)的構件26的運動。同樣， 構件26優(yōu)選為偏置的，從而當相應的元件30被去除激活時，密封地關閉開口的一部分。 單個鎖44 (或止動器)可直接與連桿系統(tǒng)70接合，而不是與葉片26接合，從而在該情形 中提供一致的運動；或者多個鎖44可分別獨自接合多個單獨起作用的葉片。在圖lla-b所示的構造中，殼體22限定了縫槽72，滑動件74安放在縫槽72內 從而可在縫槽72內直線地移動，且SMA線絲30接合滑動件74，從而具有弓弦構造。線 絲30在其遠端處被固定地附接至殼體22或其它結構，更特別地，通過如前所述的負載極 限保護器56連接到殼體22或其它結構。固定長度的連桿76可旋轉地耦接至滑動件74并 優(yōu)選耦接至頂部葉片26，從而便于封裝并減少阻礙?？赏ㄟ^激活線絲30來使滑動件74 產(chǎn)生直線移動從而使得聯(lián)結的葉片26產(chǎn)生旋轉(圖lib)。偏置彈簧77可設置在縫槽72 中，并構造成致使葉片26向著關閉狀態(tài)偏置。更為有效的是，相鄰葉片26可通過SMA線絲30相互連接(圖12a_b)，從而使 得線絲30的收縮將致使葉片26朝著打開狀態(tài)向外擺動。例如，對于向前擺動的葉片26， 線絲30可優(yōu)選地附接至上方相鄰葉片26a的內表面，以及附接至下方相鄰葉片26b的外 表面。線絲30具有比葉片高度更大的去除激活的長度，從而優(yōu)選地附接至下方葉片26b 的某一點，該點相對應地低于上方葉片26a的附接點。更為優(yōu)選地，線絲30附接至上方 相鄰葉片26a的樞轉軸線，以及附接至下方葉片26b的上半部，如圖12b所最佳示出的那 樣。線絲30優(yōu)選這樣構造，從而具有與葉片高度大致相等的激活長度，從而使葉片26 在打開狀態(tài)下達到大致水平的取向。在這個構造中要認識到的是，致動器28自包含在進 氣口 10中的，從而減少了致動器部件的數(shù)量。在另一實施方式中，通過促使鏡像的上下葉片26a、b產(chǎn)生相反的旋轉，從而去 除開口 24中心區(qū)域中的阻礙(圖13-16b)。在這個構造中，葉片26a、b優(yōu)選在關閉狀 態(tài)中朝向開口 24形成角度，并協(xié)同地構造成具有重疊的遠端邊緣(圖14a)，這使得在運 動期間的流體流動將進氣口 10密封在關閉狀態(tài)中。鏡像的葉片26a、b優(yōu)選為相聯(lián)接的，從而當只有一個被驅動的時候，兩者能產(chǎn)
18生一致的運動。例如，葉片26a、b可以通過第一和第二齒輪78a、b互相接合，如圖 14a-b所示那樣。在圖示的實施方式中，致動器28包括與上方葉片的樞轉軸線同心地對 準的滑輪80，以及連接至下方葉片26b的SMA線絲30。線絲30在滑輪80的夾帶下， 被重新朝著水平方向取向，這使得線絲的長度能夠更長?？梢园l(fā)現(xiàn)，該構造中的致動器 28可完全置于進氣口 10的側面，從而清空了流體流動的通路。示例性地，在線絲30受 到激活的情況下，下方葉片26b將被導致向前擺動。因此，下方葉片26b進一步具有短 的致動器接合段26c。在葉片軸線被間隔開50mm的情況下，段26c可具有15mm的長 度。通過齒輪78a、b之間的互相接合，也可導致上方葉片26b向前擺動?？梢园l(fā)現(xiàn)， 通過齒輪比，可使上方葉片26a擺動的距離比下方葉片26b更大或者更??；結果，上方和 下方葉片26a、b可具有不同的長度和構造。作為替代，如圖15a-b所示，其中殼體22再次限定了縫槽72，葉片26a、b可 通過滑動的三件式連桿82被相互接合。三件式連桿82包括設置在縫槽72中從而相對于 其進行直線移動的主桿84。第一和第二擺動臂86a、b樞轉地連接至主桿84。在它們 的相對端，擺動臂86a、b樞轉地連接至相應的葉片26a、b，這限定了固定的樞轉軸線。 因此，葉片26a、b構造成當主桿84產(chǎn)生直線移動時，互相且一致地沿相反方向旋轉(圖 15b)。更具體地，擺動臂86a、b在固定點處連接至主桿84，從而限定了第一間隔距離， 并且還連接至葉片26a、b使得葉片連接點在它們最靠近(關閉狀態(tài))的點處限定了大于 第一距離的距離。在該構造(圖15a_b)中，致動器28可主要包括SMA線絲30，SMA線絲30固 定地附接至殼體22或其它固定結構，更為優(yōu)選地，其通過前述的負載極限保護器56連接 到殼體22或其它固定結構。線絲30通過附接至主桿84的尖頭88來攜帶，并因此導致 具有弓弦構造。更為優(yōu)選地，尖頭88以縫槽72為移動軌道(圖15a-b)(并且尖頭88可 以是置于縫槽72中的連續(xù)體)，以便減少致動期間的運動。另外，也可在縫槽72中設置 偏置機構44，例如壓縮彈簧(未示出)，其構造成在主桿84移動時與其接合，從而將進 氣口 10朝向關閉狀態(tài)偏置。在鏡像葉片實施方式的另一替代方式中(圖16a-b)，通過將擺動臂86a、b延長 并將主桿84與布置在縫槽72中的尖頭或滑動件并置從而將三件式連桿82改變?yōu)榛瑒拥?剪式驅動器90。尖頭84提供了樞轉聯(lián)接點，擺動臂86a、b圍繞該點可旋轉地在折疊的關 閉狀態(tài)和更圓鈍的打開狀態(tài)之間移動(比較圖16a_b)。在該構造中，致動器28包括優(yōu)選 在擺動臂86a、b的遠端處或在其附近或者在葉片連接端處被固定地附接至擺動臂86a、b 的SMA線絲30，從而完全自包含。線絲30還是圍繞尖頭被攜帶，從而使線絲30以及 葉片26的固定樞轉軸線的收縮致使尖頭直線移動，進而使得臂86a、b以及葉片26a、b 向外擺動。最后，負載極限保護可進一步被提供并且也附接至臂86a、b。在另一實施方式中，覆蓋構件26包括相鄰定位設置的多個滑板92，其中各板92 均限定了至少一個孔94(圖17a-b)。在打開狀態(tài)中，多個孔94可選擇性地對準，從而協(xié) 同地限定出通孔96。在該構造中，致動器28可包括對角地與板92相互連接的SMA線 絲30。例如，如圖17a_b所示，三個板92a、b、c被構造成協(xié)同地限定出形成兩組的四 個通孔96，所述三個板92a、b、c可通過附接至板92a、b、c頂部的SMA線絲30相互 連接。線絲30在中間板92b的中間點附接至中間板92b，從而使得中間板92b滑動了一段相對距離，該距離等于由外板92a、c所移動的相對距離的一半。線絲30和板92a、b、c協(xié)同地構造成，使得當線絲30被去除激活時孔94完全 偏置，從而使流體流動受到阻礙，而當線絲30被激活時使孔94完全對準，從而允許流體 流動。如果必要，在關閉狀態(tài)中提供橡膠球(未示出)以填充形成在板92a、b、c之間 的間隙。最后，為了提供返回，可以發(fā)現(xiàn)，可在鄰近各板92的側緣的附近緊固地設置至 少一個彈簧(也未示出)，其可以是拉伸彈簧或壓縮彈簧，這取決于板92是朝向還是遠離 該彈簧滑動。在又一實施方式中，構件26呈現(xiàn)為限定了通槽100 (圖18-22)的鼓形件98。鼓 形件98設置在殼體22中并可相對其旋轉(圖18，圖20a-b)，使得槽100和開口 24可選 擇地對準(圖20a-b)。為了作為車輛的進氣口使用，槽100可高35mm。在該構造中， 致動器28構造成使得元件30受到激活后致使鼓形件旋轉。例如，如圖18所示，SMA 線絲30可連接至鼓形件98并構造成使得在鼓形件軸線周圍的力矩是由于激活線絲30而 造成的。更具體地，在關閉狀態(tài)中(圖20a)，通槽100豎直取向，從而被殼體22覆蓋； 在打開狀態(tài)中(圖20b)，開口 24水平對準槽100，從而協(xié)作地提供打開的通道。因此， 設計線絲30的尺寸以產(chǎn)生實現(xiàn)所需旋轉角度(例如，90度)所需的致動力以及鼓形件的 位移。作為替代，構件26可具有非對稱鼓形件102 (圖21)或半鼓形件104(圖22)構 造，其中，改變后的鼓形件在水平關閉位置和豎直打開位置之間旋轉90度?？梢园l(fā)現(xiàn)， 在這些構造中，封裝、復雜度和質量均得到降低，這是因為可以不必考慮完全的360度 的旋轉以及鼓形件的容置。還可以發(fā)現(xiàn)，鼓形件98可具有垂直交叉的槽(圖23)，從而 使得打開和關閉進氣口 10只需要45度的旋轉角度。最后，在鼓形件構造中，殼體22優(yōu) 選地限定了排出孔106 (圖20a)以避免積累濕氣。在圖19所示的實施方式中，構件26包括限定在或附接到鼓形件98的被致動端 的棘輪作用面108。致動器28包括與作用面108偏置接合的棘爪110。更具體地，作用 面108包括與鼓形件98的樞轉軸線同心地對準的軸或銷112，而棘爪110則限定了構造成 自由地接收銷112的孔。壓縮彈簧(未示出)接合棘爪110并朝向作用面108推動棘爪 110。由現(xiàn)有技術可知，作用面108和棘爪110協(xié)同地限定了多個相互嚙合的齒(也未示 出)，其在一個旋轉方向上具有傾斜的接合表面，而在另一方向則充分接合，從而僅允許 在一個方向上的相對旋轉。在該構造中，鎖定機構44可包括板簧114(圖19)，板簧114構造成接合作用面 108從而產(chǎn)生抵靠作用面108的向下偏置力，由此防止鼓形件98在可能的方向上旋轉。 板簧114抵靠殼體22或其它固定結構而被支撐。線絲30產(chǎn)生的致動力足以克服板簧114 的偏置力，從而使得棘爪110和鼓形件98均以90度的增量旋轉。更具體地，當SMA線絲30被冷卻時，連接至棘爪110的復位彈簧拉緊SMA線 絲30并使棘爪110回復至其初始位置。棘齒彼此滑出，以允許棘爪110返回，而板簧 114則將鼓形件98保持就位。一旦線絲30冷卻并重新拉緊時，則致動器28準備好用于 另一次循環(huán)，以及再旋轉90度或更多度。因此，由于鼓形件98和棘輪作用面108的構 造，單個SMA線絲30通過在一個方向上的拉扯就能控制進氣口 10的打開和關閉。在圖18所示的替代性鎖定結構中，鼓形件98具有由致動器28接合的遠端蓋
20116。當鼓形件98位于打開狀態(tài)中時，SMA線絲30連接至附接在端蓋116上且位于第 二象限位置處的尖頭118。線絲30構造成使得其激活導致尖頭118被促使旋轉90度而到 達蓋116的第一象限。另外，復位扭力彈簧(未示出)由于線絲的致動而儲存勢能。在 去除激活時(或線絲冷卻)時該彈簧釋放能量，從而促使鼓形件98旋轉回到正常的打開 狀態(tài)。進一步如圖18所示，鎖定機構44通過限定了彎曲部的偏置擺動臂120和與該彎 曲部的中線同心對準的接合盤122來提供。蓋116限定了三個等距間隔開的鎖定接合尖 頭124，其限定為“L”形，從而在打開和關閉狀態(tài)(圖18)中與機構44接合或將其保 持住。這樣，要認識到的是，致動力和回復力均足以克服鎖定強度。作為替代，還可以 認識到的是，當不足以克服時，可以添加電磁體54(圖18)從而可選擇地接合或升高臂 120，由此松開鼓形件98以實現(xiàn)改變的狀態(tài)?？梢栽O想的是，可采用其它活性材料致動器構造來實現(xiàn)旋轉運動，例如采用了 相對抗偏置的扭力彈簧來耦接的扭力管。還應當理解，除了 SMA之外，其它活性材料也 可替代性地用作活性材料元件30，這些其它活性材料包括以卷繞帶或細帶形式的電介質 彈性體形式的電活性聚合物、以及壓電單晶或雙晶，它們都能提供快速、可逆、與場強 度成比例的位移。另外，應當理解，元件30可具有不同于單根線絲的幾何形式，例如， 多條平行的線絲(例如，束)，多線絲編織或纏繞在一起形成纜索或細帶。因而，需要理 解的是，術語“線絲”包含那些其它適合的幾何形式。采用與本發(fā)明一致的各種旋轉、 折疊、滑動或隔膜型(iris-type)的覆蓋構件26也在本發(fā)明的范圍之內。因此，可選擇地改變流進車輛發(fā)動機的空氣流量的創(chuàng)造性方法包括通過開口 24 將發(fā)動機12a和周圍環(huán)境流體耦接，并且固定可操作以阻擋至少一部分開口 24的可移動 構件。構件26被驅動地耦接至包括活性材料元件的致動器28。然后，通過傳感器16 自主地確定環(huán)境狀態(tài)或車輛特性的樣本值。傳感器16將與該值相關的信息傳送至控制器 20，控制器20可編程地構造成將樣本值與閾值進行比較，當閾值被超出時，控制器20被 進一步構造成找到非適從值。當確定非適從值之后，元件30被激活，激活的結果致使開口 24被改變，從而 改變了進入發(fā)動機12a的流體流量。不作為限制，要認識到的是，傳感器16可以是速度 計、干濕計、濕度計或其它溫度/濕度傳感器、轉速計或其它發(fā)動機速度傳感器、測功 計(或測力計)或其它發(fā)動機扭矩傳感器、或構造成采用定位系統(tǒng)確定車輛的位置并基于 該位置從地圖數(shù)據(jù)庫中取回樣本值的遠程信息處理系統(tǒng)。本文所公開的范圍是可包含的和可組合的(例如，范圍“高達約25wt% (其中 wt%為重量百分比)，或更具體地，約5wt%至約20wt%”表示了范圍“約5wt%至約 25wt%"的端點值以及所有中間值，等等)。“組合物”包含摻合物、混合物、合金、 反應產(chǎn)物，等等。另外，術語“第一”、“第二”等，在本文中并不表示任何順序、數(shù) 量或重要性，而是用于將某個元件和另一元件區(qū)別開來，術語“一”和“一個”在本文 中并不表示對數(shù)量的限制，而是表示具有至少一個所指物體。與數(shù)值結合使用的修飾詞 “約”包含了狀態(tài)值并具有由上下文所表示的含義(例如，包括與特定數(shù)值的測量結果
相關的誤差程度)。在此所用的修飾語“(一個或多個)”(或“(一種或多種)”)旨 在包括由其修飾的單個或復數(shù)個術語，從而包含一個或多個該術語(例如，“(一種或多種)著色劑”是指包括一種著色劑或多種著色劑)。對貫穿整個說明書的“一個實施方 式”、“另一實施方式”、“某一實施方式”等等都表示了與該實施方式聯(lián)系起來描述 的特定元素(例如，特征、結構和/或特性)包含在本文所描述的至少一個實施方式中， 且可以出現(xiàn)或不出現(xiàn)在其它實施方式中。此外，應當理解，所述元素可以以任何適當?shù)?方式組合在其它實施方式中。 對于本發(fā)明而言，適當?shù)乃惴?、處理容量以及傳感器輸入對于本領域技術人員 而言是熟悉的。本發(fā)明是參考示例性實施方式進行描述的，本領域技術人員要理解的 是，在不脫離本發(fā)明范圍的前提下可以實現(xiàn)各種改變并可用等同物對其元件進行替換。 另外，在不偏離本發(fā)明實質范圍的前提下，可實現(xiàn)多種修改以使特定情形或材料適應本 發(fā)明的教導。因此，本發(fā)明并非旨在對作為實施本發(fā)明所設想的最佳模式而公開的特定 實施方式進行限制，而是將包括落入所附權利要求范圍內的所有實施方式。
權利要求
1.一種適于與內燃發(fā)動機一起使用的活動的進氣口，所述進氣口包括限定了開口的殼體，所述開口與周圍環(huán)境和所述發(fā)動機流體連通；至少一個覆蓋構件，所述至少一個覆蓋構件能夠移動，從而被導致相對于所述開口 在打開狀態(tài)和關閉狀態(tài)之間運動，其中，所述構件在所述關閉狀態(tài)中覆蓋所述開口的至 少一部分，并在所述打開狀態(tài)中不阻塞所述部分，從而允許在所述環(huán)境與所述發(fā)動機之 間的流體流量的增加；和至少一個致動器，所述至少一個致動器被驅動地耦接至所述構件并且包括活性材料 元件，所述活性材料元件當暴露于激活信號時可操作以經(jīng)歷基本性質中的可逆變化；所述致動器被構造成使得所述變化可操作以促使或使得所述構件能夠運動至所述打 開狀態(tài)和關閉狀態(tài)中的一個。
2.如權利要求1所述的進氣口，其中，所述活性材料選自主要由形狀記憶合金、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、磁流變流體及彈性體、電 流變流體、以及它們的復合物所構成的組。
3.如權利要求1所述的進氣口，其中，所述構件包括棘輪作用面，且所述致動器包括 與所述作用面偏置接合的棘爪，所述棘爪和所述作用面協(xié)同地構造成僅在一個方向允許 相對旋轉。
4.如權利要求1所述的進氣口，其中，所述至少一個構件包括葉片，且所述葉片限定 了關于所述殼體的中間樞轉軸線。
5.如權利要求1所述的進氣口，其中，所述至少一個構件包括多個互相聯(lián)接的葉片， 以便一致運動并協(xié)同地提供所述打開狀態(tài)和關閉狀態(tài)中的一個。
6.如權利要求1所述的進氣口，其中，所述至少一個構件包括多個相鄰定位的滑板， 各板均限定了至少一個孔，且所述多個孔僅在處于所述打開狀態(tài)中時才能夠選擇性地對 準從而協(xié)同地限定通孔。
7.如權利要求1所述的進氣口，其中，所述至少一個構件包括限定了縱向通槽的鼓形 件，所述鼓形件能夠相對于所述殼體旋轉，并與其協(xié)同地構造成選擇性地使所述槽和所 述開口對準。
8.如權利要求7所述的進氣口，其中，所述鼓形件具有選自主要由非對稱鼓形件、半 鼓形件和限定有多個側向槽的鼓形件所構成的組中的幾何構造。
9.如權利要求1所述的進氣口，進一步包括被驅動地耦接至所述構件的偏置機構，從而在所述構件上施加偏置力，其中，當所 述變化逆轉時，所述力可操作以促使所述構件運動至所述打開狀態(tài)和關閉狀態(tài)中的另一 個。
10.如權利要求1所述的進氣口，進一步包括耦接至所述構件并構造成可選擇地接合所述構件的鎖定機構，從而當所述變化逆轉 時將所述構件保持在所述打開狀態(tài)和關閉狀態(tài)中的所述一個中。
11.如權利要求10所述的進氣口，其中，所述鎖定機構包括構造成促使所述機構接 合所述構件的偏置彈簧，以及具有比所述彈簧的彈簧模量大的激活力的第二活性材料元 件，從而當所述機構與所述構件接合且所述第二元件被激活時，所述第二活性材料元件 可操作以促使所述機構脫開并釋放所述構件。
12.如權利要求10所述的進氣口，其中，所述鎖定機構包括磁體或螺線管，且所述磁 體或螺線管被促使選擇性地接合所述構件，從而當所述變化逆轉時將所述構件保持在所 述打開狀態(tài)中。
13.如權利要求1所述的進氣口，其中，所述致動器包括至少一個形狀記憶線絲并且 接合所述構件，使得所述線絲具有限定了頂點的弓弦構造，所述線絲當被激活時產(chǎn)生位 移，從而促使所述構件移動大于所述位移的距離。
14.如權利要求13所述的進氣口，其中，所述至少一個構件包括多個相互聯(lián)接的葉 片，各葉片均樞轉地連接至所述殼體，從而限定了相等數(shù)量的多個樞轉軸線，所述致動 器包括被驅動地連接至所述頂部葉片的形狀記憶線絲。
15.如權利要求14所述的進氣口，其中，所述殼體限定了槽，滑動件安放于所述槽內 以便能夠直線地移動，所述線絲具有弓弦構造并接合所述滑動件，且長度固定的連桿被 可旋轉地耦接至所述滑動件和頂部葉片，從而使得所述滑動件的直線移動導致所述葉片 旋轉，且所述滑動件的直線移動是通過激活所述線絲而導致的。
16.如權利要求1所述的進氣口，進一步包括負載極限保護器，其耦接到所述元件，并且構造成當所述元件暴露于所述信號并且 所述構件被阻止運動至所述打開狀態(tài)和關閉狀態(tài)中的所述一個時，為所述元件提供第二 輸出路徑。
17.如權利要求16所述的進氣口，其中，所述保護器包括串聯(lián)地連接至所述元件的至 少一個拉伸彈簧。
18.如權利要求17所述的進氣口，其中，所述保護器進一步包括位于所述元件和彈簧 之間的杠桿，所述杠桿限定了第一臂和第二臂以及樞轉軸線，所述元件附接至所述臂中 的一個并與所述軸線間隔以第一距離，且所述彈簧附接至所述臂中的另一個并與所述軸 線間隔以比所述第一距離大的第二距離。
19.如權利要求17所述的進氣口，其中，所述保護器進一步包括輔助的形狀記憶元 件，所述輔助的形狀記憶元件連接至所述杠桿并構造成促使所述杠桿朝向所述致動器元 件旋轉，從而在所述致動器元件中減小應力并產(chǎn)生松弛，從而提供了過熱保護機構。
20.一種適于與內燃發(fā)動機一起使用的活動的進氣口，所述進氣口包括限定了開口的殼體，所述開口與周圍環(huán)境和所述發(fā)動機流體連通；至少一個構件，所述至少一個構件可移動，從而被導致相對于所述開口在打開狀態(tài) 和關閉狀態(tài)之間運動，所述至少一個構件包括多個葉片，所述多個葉片樞轉地連接至所 述殼體從而限定相等數(shù)量的多個樞轉軸線，其中，所述葉片在所述關閉狀態(tài)中協(xié)同地覆 蓋所述開口的至少一部分，并在所述打開狀態(tài)中不阻塞所述部分，從而允許在所述發(fā)動 機與環(huán)境之間的流體流動；和至少一個致動器，所述至少一個致動器被驅動地耦接至所述葉片并且包括活性材料 元件，所述活性材料元件當暴露于激活信號時可操作以經(jīng)歷基本性質中的可逆變化；所述致動器和葉片被協(xié)同地構造成使得所述變化可操作以促使所述葉片互相且一致 地沿相反方向旋轉，從而實現(xiàn)所述打開狀態(tài)和關閉狀態(tài)中的一個。
21.如權利要求20所述的進氣口，其中，第一葉片和第二葉片通過第一齒輪和第二齒 輪相互接合。
22.如權利要求20所述的進氣口，其中，第一葉片和第二葉片朝向所述開口形成角 度，并協(xié)同地構造成具有重疊的遠端邊緣，從而在所述關閉狀態(tài)中時密封地相互接合。
23.如權利要求20所述的進氣口，其中，所述殼體限定了槽，第一葉片和第二葉片通 過三件式連桿而相互接合，所述三件式連桿包括置于所述槽中從而能夠直線移動的主桿 以及第一擺動臂和第二擺動臂，所述第一擺動臂和第二擺動臂樞轉地連接至所述主桿并 獨立地連接至所述葉片，使得所述葉片被構造成當促使所述主桿直線移動時，所述葉片 互相且一致地沿相反方向旋轉。
24.一種選擇性改變進入車輛發(fā)動機的流體流量的方法，所述方法包括步驟a)通過開口將所述發(fā)動機流體耦接到周圍環(huán)境，從而允許兩者之間的流體流動；b)相對于所述開口緊固活性材料元件；c)確定環(huán)境狀態(tài)或車輛特性的樣本值；d)將所述樣本值與閾值進行比較，并且當所述樣本值超出所述閾值時確定非適從值；e)當確定了所述非適從值時，激活所述元件；和f)作為激活所述元件的結果來改變所述開口，從而改變所述流體流量。
25.如權利要求24所述的方法，其中，步驟C)進一步包括如下步驟相對于所述發(fā) 動機或環(huán)境緊固至少一個傳感器，并利用所述傳感器來檢測所述值。
26.如權利要求25所述的方法，其中，所述傳感器為速度計、測功計、轉速計、干濕 計、溫濕計、或者定位系統(tǒng)，所述定位系統(tǒng)可操作以確定所述車輛發(fā)動機的位置并從地 圖數(shù)據(jù)庫中取回與所述位置相關的所述樣本值。
全文摘要
一種適于選擇性地調節(jié)進入發(fā)動機的流體流量的活動的進氣口，總體上包括限定了開口的殼體、相對于開口設置并可在打開狀態(tài)和關閉狀態(tài)之間移動的覆蓋構件、包括可操作以實現(xiàn)該構件運動的活性材料元件的致動器、構造成為該元件提供第二輸出路徑的負載極限保護器、防止無意識的激活以及該構件中應力負載的過熱保護機構、使該構件返回至初始狀態(tài)的偏置機構、以及用于將該構件保持在關閉狀態(tài)中的鎖定機構。
文檔編號F02B27/02GK102016262SQ200880123898
公開日2011年4月13日 申請日期2008年12月30日 優(yōu)先權日2008年1月4日
發(fā)明者A·G·沃納, A·L·布勞恩, C·J·伊, E·P·喬蘭利恩, L·M·勒邁爾, M·D·斯克雷斯, M·D·迪肯斯, P·W·亞歷山大, R·J·斯庫爾基斯, T·H·弗羅林, X·高 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司