专利名称：利用活性材料致动的罩展开系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及展开罩、遮阳篷、屏、隔断，窗帘，安全货物梁/网等(在此统称为 “罩”)的系统，更具体地，涉及利用活性材料驱动和可重构机械组件的展开系统。2.现有技术描述各种罩已经发展成为对热能的屏障和/或直接接触各种IR、UV和太阳光谱的可 见部分。同样已经发展了展开这些罩的方法以促进展开且增加效率。然而，现有技术中 仍然存在与传统罩相关的各种问题。例如，在汽车设置中，通常手动展开内部罩设计， 从而需要拥有者在场。在拥有者不在场的情况下，不能展开罩。其结果是，由于经常出 现太阳能通过玻璃，因此停放的车辆温度上升过高(和内表面直接暴露给太阳辐射)，至 少导致在进入车辆时处于不佳状态和UV敏感内部材料的更快老化。最近，已经开发了具有自动展开机构的车辆罩，以减少操作时间和操作者共享 的能量。然而，与之相关的机电马达出现了与增加重量、体积、成本、噪音问题和失败 的可能性相关的自身问题。此外，这些类型的机构还出现了与保管、维修和更换以及建 立附加电池负载相关的问题。类似地，通常覆盖整个玻璃区域的外遮阳篷，诸如车辆的前或后挡风玻璃长期 以来被用来阻止来自太阳的辐射热能。在此仍然存在问题，由于手动展开和大量阴影存 放需要更多时间，十分不便，并且在不使用时需要大量的存储空间
发明内容
本发明提供了解决上述问题的展开和存放罩的系统的多个实施例。除此之外， 所述系统用于提供一种操纵罩的自动方法，不需要占有者/用户在场或者出现机电、电 磁或电动液压马达。更具体地，当受到激活信号时，本发明利用活性(或“智能”)材 料经历的变化实现罩的展开。这样，本发明用于提供能量保护，这样延迟了车辆的电池 寿命且减少成本。此外，与传统致动器相比，本发明减少了等效部件重量，并且提供更 强健的设计能力、封装灵活性和适应性。在优选的实施例中，本发明提供一种利用活性材料激活展开罩(诸如车辆的外 遮光罩)的系统，通常包括机械组件和活性材料致动器。所述机械组件包括多个互连部 件，所述机械组件固定联接到罩，且可在展开状态和存放状态之间重构。所述致动器包 括可操作的在被激活时经历基本属性变化的活性材料元件。所述致动器传动地联接到所 述组件且被展开为将扭矩力或线性平移力施加到所述多个部件中的至少一个上从而作为 所述变化的结果使所述至少一个部件旋转或线性平移。作为平移的结果，所述组件可在 展开状态和存放状态之间重构，且作为重构结果展开或存放罩。因此，可以理解，与现有技术系统的手动、机电/电磁/液压展开相比，本发 明提供多个优点。在此呈现本发明的其它方面，包括利用展开臂、滑块、至少一个滑动槽、同步元件、SMA线致动、活性材料扭矩管或缠绕的致动器、齿条和小齿轮、滑轮和 缆线，或链和链轮驱动组件、对抗元件等等。通过下面的附图和详细描述示出上述和其 它特征。
下面参照附图详细描述了本发明的优选实施例，其中图1是根据本发明的优选实施例的罩和展开系统的正视图，该系统包括全展开 状态下的活性材料致动器和机械组件，其中，所述致动器包括SMA线，所述组件包括第 一和第二展开臂和滑动槽，以及包括接合所述系统的后挡风玻璃的车辆；图la是在存放状态下图1所示的挡风玻璃、罩和系统的正视图，其中，致动器 被停用；图2是根据本发明的优选实施例的罩和展开系统的正视图，该系统包括全面展 开状态下的活性材料致动器和机械组件，其中，所述组件包括第一和第二滑动槽和延伸 的展开臂；图2a是在存放状态下图2所示的罩和系统的正视图，其中，致动器被停用；图3是在展开状态下示出的适用于与本发明的优选实施例一起使用的机械组件 的正视图，包括第一和第二展开臂，其中，每个展开臂限定臂枢转点且包括内部和外部 可伸缩接合部件以及关于该枢转点可旋转的凸轮，并且还包括随着臂旋转将可伸缩内部 部件互联且通过凸轮可接合的缆线，以使可伸缩部件缩回；图3a是在存放状态下图3所示的罩和系统的正视图，其中，致动器被停用；图4是根据本发明的优选实施例的罩和展开系统的正视图，该系统包括全面展 开状态下的活性材料致动器和机械组件，其中，所述致动器包括分别连接到各自的展开 臂的第一和第二交叉SMA线；图4a是在存放状态下图4所示的罩和系统的正视图，其中，致动器被停用；图5是根据本发明的优选实施例的罩和展开系统的正视图，该系统包括活性材 料致动器、机械组件和同步元件，其中，所述机械组件包括限定臂枢转点的第一和第二 展开臂，所述同步元件包括在展开状态下接合臂的枢转点的交叉缆线；图6是根据本发明的优选实施例的罩和展开系统的局部正视图，该系统包括活 性材料致动器、机械组件和同步元件，其中，所述机械组件包括展开状态下的第一和第 二展开臂，所述同步元件包括附接到展开臂的左旋和右旋螺丝以及螺杆；图7是根据本发明的优选实施例的罩和展开系统的正视图，该系统包括活性材 料致动器、完全展开状态下的机械组件和同步元件，其中，所述同步元件包括同步臂和 接合所述组件的第一和第二杆；图7a是在存放状态下图7所示的罩和系统的正视图，其中，致动器被停用；图8是根据本发明的优选实施例的罩和展开系统的正视图，该系统包括活性材 料致动器、机械组件和同步元件，其中，所述机械组件包括展开状态下的第一和第二展 开臂，所述同步元件包括连接到所述臂且通过小齿轮互连的第一和第二齿条；图8a是具体示出小齿轮的图8所示的同步元件的平面图；图9是具有通过缆线和滑轮系统互联的第一和第二齿条的适用于本发明的优选实施例的致动器和同步元件的正视图；图9a是具体示出滑轮和齿条的互联的图9所示的致动器和元件的平面图；图10是根据本发明的另一实施例的呈现曲柄和滑块结构的驱动器和同步部件的 正视图，其中通过铰接连杆连接将展开臂连接到滑块，并且对立的第一和第二 SMA线被 构造为在相反方向平移滑块；图10a是图10所示的曲柄和滑块结构的另一实施例的正视图，其中，对抗元件 是与第一线同心排列的压缩弹簧；图11是根据本发明的优选实施例的包括活性材料致动器、T型框机械组件和同 步元件的盖和展开系统的正视图，其中，所述活性材料致动器呈现蝴蝶结结构，所述T 型框机械组件包括完全展开状态下的顶框和中心柱，所述同步元件包括滑块组件；图11a是在存放状态下图11所示的罩、T型框机械组件、致动器和同步元件的 侧视图；图12是根据本发明的优选实施例的包括用于展开和存放罩的从动构件的罩和交 叉连接驱动机械组件的正视图；图13是适用于本发明的优选实施例的第一和第二展开臂、致动器和组件的部分 示意图，包括从动构件、第一和第二连接杆和在存放状态和以虚线形式叠加的展开激活 状态下的将部件与臂互连的第一和第二 SMA线，其中，所述线被激活；图14是根据本发明的优选实施例的适用于图12所示的交叉连接组件且包括活性 材料致动器的驱动器的平面图，所述活性材料致动器包括扭矩管；图15是根据本发明的另一优选实施例的适用于图12所示的交叉连接组件且包括 活性材料致动器的驱动器的平面图，所述活性材料致动器包括缠绕的SMA线；图16是接合具有枢轴齿轮的第一和第二展开臂且包括接合枢轴齿轮与主从动齿 轮部分的右旋和左旋蜗轮部分的蜗轮驱动器的正视图；图17是根据本发明的优选实施例的机械组件的正视图，包括致动器驱动的主链 轮齿轮和由链相互驱动的并且接合第一和第二展开臂的多个驱动轴；图18是根据本发明的另一优选实施例的机械组件的正视图，包括致动器驱动的 主滑轮和由摩擦带相互驱动并且接合第一和第二展开臂的多个驱动轴；图19是根据本发明的优选实施例的展开系统的局部正视图，所述展开系统还包 括在压缩状态下接合第一展开臂和滑动槽的存放辅助压缩弹簧；以及图19a是图19所示系统的局部正视图，其中，弹簧处于去压缩状态。
具体实施例方式首先参照图1和图la，本发明涉及适用于展开和存放罩12的系统，包括基于活 性材料的致动器14和由致动器14驱动的可重构机械组件16。尽管在此对于车辆18(诸 如汽车)进行描述，但是可以理解，可以在其它设置中利用本发明的益处，其中，期望 利用活性材料更加有效且可靠地展开罩。例如，可以结合住宅或商业建筑利用本发明的 系统10，或者选择性地展开货网或安全束，从而保护三维空间或捕获不牢固的对象。这 样，术语“罩”不限于在此示出的实施例，应该包括，例如，凉格棚、遮阳板、遮阳 篷、干扰窗板(还称为“百叶窗”)、货物床罩、存储井/仓罩、隔离物(例如，筛选，安全性，保护和隐私)、障碍物(例如，声、热、光、流体(如水分，气体，液体)和/ 或气候)、支撑梁等等。在图1中，当展开时，罩12布置在玻璃表面20 (例如，汽车挡风玻璃)附近且 被展开为覆盖玻璃表面20。在此实施例中，罩12被构造为阻挡到表面20或一部分轿舱 空间的热传送或者阻挡表面20或一部分轿舱空间直接暴露在太阳光线下，并且这样优选 地是具有反光外层12a的平面构件。在此使用的术语“存放”意思是展开之后收起且存放罩12。罩12、致动器14 和组件16被协作地构造成能在可用存储空间内以存放状态下存放；例如，如图la所提 出的行李箱罩板之间的内部空间或车辆18的行李箱的内部隔间的上后部分。优选的罩 12是可弯曲的，从而可被折叠以方便存储(图la)。更优选地，罩主要由柔性材料形成 (例如，纤维)，从而当致动器14被停用时，罩12能够缠绕在卷轴或支撑杆22周围(图 11)。在此展开中，卷轴22还可以具有在杆22的端部间隔开的支撑轴承24，用于使系统 10向存放状态偏置的扭力弹簧26 (图11)。本发明的系统10利用活性(或“智能”)物质的可逆形状、刚度和/或切变强度 变化的能力来展开和/或存放罩12，这样，优选地利用相对大位移的活性材料。在此使 用的术语“活性材料”(AM)是本领域的普通技术人员理解的其一般含义，因此包括， 但不限于，在由外部刺激或信号激活时经历可逆的根本(例如，强物理，化学等)属性变 化的任何材料或合成物。术语“基于活性材料的致动器”意思是其主要功能通过至少一 种活性材料中的变化驱动的罩的致动器。如上所述，基于活性材料的致动器14可以与罩12进行可操作地连接(图1至图 18)。可以理解，通过选择基于活性材料的致动器，包括在此描述和示出的那些示例性实 施例，可采用本发明的系统10和在此公开的操作模式。然而，可以理解，可以结合本发 明的组件16使用其它构造和形式的活性材料致动器，从而本发明包括用于展开罩的任何 基于活性材料的致动器和可重构机械组件的组合。适用于致动器14的活性材料包括但不 限于形状记忆材料、纳米管、电活性聚合物(EAP)、压电材料、磁流变弹性体和包括磁 流变弹性体的液体和电流变弹性体和包括电流变弹性体的液体。然而，如示出的实施例所示，优选的致动器14包括热敏活性材料(AM)元件 30，诸如形状记忆合金(SMA)、形状记忆陶瓷(SMC)或温敏形状记忆聚合物(SMP) 线，其中，术语“线”意思是包含多种几何形式，诸如丝、条、带、线、片、板、弹簧 等。图1示出致动器14，其主要由具有足够拉伸强度和激活位移的单个细长SMA线30 构成，连接到组件16的可移动部分，从而直接展开和存放。这样，优选的元件30热联接到激活信号源32，诸如表示直接加热的太阳或通过 介质的阻抗提供间接加热的车辆18的蓄电池(图1)。为了激活致动器14，源32将部件 30从第一温度加热到第二温度。在第二温度，使部件30经历基本属性的变化。例如， 在部件30是SMA线的情况下，第二温度可以是材料的奥氏体结束温度，并且所述变化将 导致线长度的改变。当将部件30冷却到低于第二温度的第三温度且经历变化的退回时， 通过将组件16的构造退回到存放状态使罩12缩回。在元件30是SMA线的情况下，第 三温度可以表示马氏体结束温度。可以通过元件30中的变化直接展开罩12，或者可以通过被设计为释放存储的能量的另一致动器部件(未示出)间接展开罩12。一旦展开，则可以将致动器14构造为使 得维持被激活的元件30中的变化将罩保持在部分展开状态或完全展开状态下。可选地， 可以触发锁定机构，诸如闩锁或锁销(也未示出)，以使罩12保持在展开状态，同时元件 30冷却或停用。为了能够存放，接着释放锁定机构。在优选的实施例中，在展开预定时间段后或发生事件(例如，太阳能加载停止) 之后，通过活性材料部件30的退回动作，自动存放罩12.这样，系统10还可以包括可通 信地联接到致动器14的一个或多个传感器(未示出)。转向本发明的组件16的多个实施例，图1示出具有多个互连部件的机械组件 16，所述多个互连部件的至少一部分固定连接到罩12。在功能上，在此公开的新颖的组 件16提供了高效且可靠的装置，用于将活性材料的变化(例如，当激活时SMA线30的 长度的改变)转换成罩12的展开。这些部件的至少一部分在方向和定位中是“可重构 的”，从而导致选择性的存放和展开状态。更优选地，组件16被构造为将线30的激活位移增加到结果位移。在示出的实 施例中，部件通常包括第一和第二相同展开臂34，存放状态被描述为臂34基本处于水平 位置，完全展开状态导致臂34被带到基本垂直位置。臂34可以是一体的或者是下面描 述的复合结构。在图1中，SMA线30直接地连接到两个臂34，且被构造为当激活和去激活时向 臂34施加线性平移力。更具体地，在这种构造中，每个臂34限定具有第一长度的致动 器接合短部分36、相对于车辆18不动的固定枢转点38和具有比所述第一长度长得多的第 二长度的延伸臂部分(或侧柱)40。线30将短部分36拉向对方，从而使臂34关于枢转 点38摆动，并且延伸和接合部分长度的差导致机械利益和臂34的端部的增加的位移。在这种构造中，组件16还包括至少一个滑动槽42，滑动槽牢固地连接到罩12。 如所示，槽42可以通过多个夹(未示出)固定连接到罩12的末端边缘，或者可拆卸地连 接到罩12的末端边缘。槽42限定轨或道，使第一个第二矩形滑块44在其中被携带且线 性平移(图1和图la)。展开臂34枢转地连接到滑块44，例如，通过本领域已知的销和 套筒组件。在操作期间，随着臂34摆动，滑块44相对臂34平移且枢转，通过滑块44 将臂34的旋转位移转换成线性运动。滑块44在完全展开的横向最外层位置(图1)平移 到内部存放位置(图la)。可选地，如图2所示，组件16可以包括第二槽46，优选地与第一槽42横向邻近 且纵向一致。在这种构造中，每个槽42、46仅接收一个滑块44，从而大大增加每个滑块 44的运动范围。其结果是，在完全存放和展开状态下通过将滑块44定位在槽42的相对 端而能够利用更长的展开臂34(比较图2和图2a)，这样，能够展开更长的罩12。在构造为增加罩长度的另一实施例中，每个展开臂34还包括可伸缩接合的内臂 子部件48和外臂子部件50，呈现完全伸展和缩回状态(图3和图3a)。外臂子部件50 为空心轴套，而内臂子部件48的横截面相对于外臂子部件50被构造成使得能紧紧地纳入 其中。臂34被偏置向完全伸展状态，例如，通过外套筒子部件50内部安置的弹簧52。 为了实现缩回，凸轮54固定连接到臂34，以使随着臂34向存放状态枢转，凸轮54在向 下方向绕臂枢转点38旋转。缆线56将内子部件48互连，通过外子部件50限定的内部 空间，并且随着凸轮54的旋转接合凸轮54。随着臂34转动，凸轮54增加固定长度缆线56的行进路径，从而使内子部件48缩回且使弹簧52压缩(图3a)。其结果是，在存 放状态下缩短展开臂34，例如，到图la所示的长度。如图4和图4a所示，第一和第二 SMA线30a和30b可以分别连接到展开臂接合 部分36中的相应一个并连接到车辆18的固定点。在此，线30a和30b固定到位于组件 16的纵向中心线的相对侧上车辆18，从而当被激活时在臂34上施加相反接合力(向中心 线)，这样呈现交叉构造。可以理解，对每个展开臂34利用单独的线大大增加了活性材 料的可操作长度。在本发明的另一方面，系统10优选地包括同步元件58，且连接到组件16且可操 作以保证臂34由于激活元件30而同样枢转。例如，如图5所示，在臂34具有围绕枢转 点38(例如，与之同心对准的突出尖头)接合面的情况下，同步元件58可以包括摩擦接 合所述表面的交叉带。如果任意一个臂34转动，则使带60移动，从而使另一臂在相反 方向同样转动。在图6所示的本发明的优选实施例中，实现了同步，其中，第一滑块44是右旋 螺丝62，第二滑块44是左旋螺丝64，在槽42内携带与螺丝62、64匹配且同心对准的螺 杆66。在这种构造中，如果使非可旋转滑块44之一移动，则杆66旋转，杆旋转使得另 一滑块44移动。因此，滑块44不能单独移动。在图7和图7a中示出同步元件的另一实施例，其中，具有相对于车辆12的不动 的中心枢转点68 a的细长部件68通过铰接连杆70连接到臂的致动器接合部分36。杆 70、构件68和臂34之间的连接还具有枢转点以启动相对旋转。在这种展开中，当致动 器使任意一个臂34平移时，还使部件68关于中心点68 a转动，部件68的转动使另一臂 34与第一臂34同样平移。在图8和图8a示出的本发明的另一优选实施例中，同步元件58包括将臂34相 互接合的第一和第二相同齿条72，以使臂34—致地转动。在这种展开中，每个接合臂部 分36固定附接到齿条72中的其中一个；齿条72具有面对的齿74且向组件16的中心线 延伸；最终，将具有固定轴线的自由小齿轮76定位在中间且与两组齿74啮合，以从动地 连接到齿条72。如图8a所示，当通过致动器14使齿条72之一移动时，齿轮76关于其 轴旋转，齿轮76的旋转使另一齿条72与第一齿条一致地移动。在第二构造中，颠倒齿条的方位以接合每个臂34限定的齿轮齿(图9)。更具体 地，每个齿条72在枢转点38接合固定附接在相应的臂34的末端小齿轮78 (臂34的接合 短部分省略)。当激活时，第一齿条72通过SMA线30连接到车辆，在被激活时该SMA 线使得齿条可滑动地移动，以使臂34相应地转动。第一齿条72还连接到第二齿条72， 还通过定位在齿条中间的滑轮80可滑动地接合到车辆18，并且缆线82绷紧地缠绕在滑轮 80周围(图9a)。其结果是，当线被激活时，使第二齿条72在相反方向一致地移动。在图10和图10a所示的优选实施例中，致动器14具有曲柄和滑块构造，其中， 可线性移动滑块84通过铰接连杆86连接到臂的致动器接合部分36。通过第一 SMA线 30a接合滑块84，线30a可操作以由于被激活而使滑块84平移。随着滑块84移动，使 展开臂34部分地由于连杆86的固定长度转动。滑块84在方向垂直的道88内行进，更 优选地，滑块84位于组件16的横向中心线。连杆86转动地连接到滑块84和臂34，从 而促进其间的力转移。
更优选地，致动器14还包括接合到滑块84且被构造为使线30a引起的滑块84 的平移退回的对抗元件90。对抗元件90使罩12在展开之后存放，并且优选地具有朝向 存放状态的偏置力。如图10所示，对抗元件90可以包括第二 SMA线30b或者与第一线 30a相对地连接到滑块84和车辆18的固定点的传统拉力弹簧。可选地，如图10a所示， 与第一线30a同心对准的压缩弹簧90也可使用。在图11和图11a所示的另一曲柄和滑块构造中，组件16可以包括代替连杆86和 展开臂34的T型框结构92。通过连接到滑块84的中心柱94形成结构92，顶框96正交 地固定到柱94以使柱94平分框96。框96优选地连接到罩12的末端边缘以使随着框96 相对挡风玻璃80移动展开或存放罩12 (图11a)。柱94枢转地连接到滑块84以促进该移 动。优选的顶框96还在其末端具有第一和第二横向轮98，以旋转地接合挡风玻璃20。 更优选地，偏置弹簧100接合柱94以使顶框96向挡风玻璃20偏置，并且设置返回弹簧 102以使T型框结构92向存放状态偏置(图11a)。图12示出组件16的另一实施例，其中，具有不动的中心枢转点104细长从动臂 或部件104 a通过铰接连杆106连接到致动器接合部分36。连杆106、构件104和臂34 之间的连接还具有能够相对旋转的枢转点。致动器14被构造由于所述变化而使构件104 绕中心点104a转动，并且由于枢转构件104而使臂34同样转动。例如，至少一个SMA线30可以构造为线性地驱动构件104，如图13所示。更 具体地。致动器14可以包括第一 SMA线30a，在与中心点104 a间隔开第一距离L1的 位置连接到从动构件104，且在与相应的臂枢转点38间隔开第二距离L2的位置连接到相 应的展开臂34(图13)。比率L1/L2表示考虑了驱动力与位移之间的关系的预定比率。 也就是说，在需要更大的转动力的情况下，可以通过将线30a与部件104之间的连接点移 动到距离中心点104 a更近或者移动线30a与臂34之间的连接点远离臂枢转点38，来减 小L1/L2。更优选地，致动器14还包括第二 SMA线30b，与第一线30a类似，将部件 104与另一展开臂34互连，从而具有与L1/L2相同的空间比率。在这种构造下，优选地 同时激活第一线30a和第二线30b，以协调且合作地产生联合驱动力。可选地，可以用对抗元件90 (例如拉力弹簧)代替第二线30b，从而当被激活时 抵抗第一线30a引起的运动(即，做功以在相反方向转动从动构件104)。在此，弹簧90 呈现足够的弹性模量以使在第一线30a去激活时使组件16返回到其存放状态，但是弹性 模量没有大到使线30a的激活力无法克服。在采用可旋转从动构件104的其它实施例中，致动器14被构造为直接在其上施 加扭矩力。例如，如图14所示，致动器14可以包括连接到从动构件104的SMA扭矩 管108。当管108内的SMA材料被激活时，使构件104转动。更具体地，相互啮合的 第一齿轮110和第二齿轮112通过第一驱动杆114和第二驱动杆116将管108和构件104 互连。可以理解，齿轮110、112的可操作半径之间的差能够增加或减小所产生的扭矩力 以及最终的位移。优选地设置可操作以将扭矩力施加到构件104上的偏置元件118以对抗扭矩管 108。偏置元件118可以由第二扭矩管或接合第一杆114的扭力弹簧(图14)组成。因 此，驱动的第一齿轮被固定连接到管致动器且通过管致动器使其旋转，从动的第二齿轮 固定连接到从动构件。图14还示出末端驱动杆轴承120，用于减小从动构件104的摩擦损失。可选地，从动构件104可以连接到缠绕的致动器122而不是扭矩管108，如图15 所示。在这种构造中，SMA线30a缠绕在凸台124周围，凸台124连接到第一驱动杆 114且线30a固定连接到车辆18。类似地，在这方面，偏置元件118可以包括扭矩管、 扭力弹簧，或者由缠绕在第二凸台128周围的第二线32b组成且构造一旦第一致动器122 停用就使组件16回复到其存放状态的第二缠绕致动器126。在图16所示的优选实施例中，组件16可以包括蜗轮驱动机构130，其中，所述 蜗轮驱动机构130具有主轴132、左蜗杆部分134和右蜗杆部分136，和驱动部分138，所 述驱动部分138由先前描述的扭矩管108或线圈致动器122的输出来驱动。在这种展开 中，每个臂34再次限定末端枢转点38和在此点的轴接合齿轮140。齿轮140分别与左蜗 杆部分134和右蜗杆部分136相互啮合，从而使臂34随着轴132旋转在存放状态和展开 状态之间相反且一致地转动。还提供支撑杆轴承141以减小摩擦损失。在臂34限定末端枢转点38和接合齿轮140的情况下，从动构件104可选地可以 是主链轮齿轮(图17)。在这种构造中，第一和第二驱动轴142通过链144连接到主链 轮齿轮104和展开臂34中间。链144具有仅与驱动轴142中的其中一个的交叉接合，以 使此轴142相对于另一轴逆向旋转。轴142包括固定附接在一端的链携带的驱动轴链轮 146和固定附接在另一端的臂接合齿轮148。可以理解，在这种构造中，也可以实现增加 和降低处理；例如，在轴链轮146比主链轮直径小的情况下，如图17所示，位移增加。可选地，如图18所示，从动构件104可以类似地具有代替主链轮齿轮的主滑轮 104。在这种构造中，用摩擦带150代替链144，且通过滑轮构件152将驱动轴链轮146 固定附接在一端。在此，可以理解，在带中必须保持适当的拉力以确保同步。最终，可以理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以将各种其它附属物添 加到系统10，例如，位于槽42中的横向端弹簧154可以用于提供存放辅助。如图19和 图19a所示，在展开状态下通过滑块44使端154压缩，从而滑块44和臂34向存放状态 偏置。所有引用的专利、专利申请和其它参考文献通过参考的方式合并于此。然而， 如果本申请中的术语与合并的参考的术语矛盾或冲突，则本申请的术语优先级在与其冲 突的合并的参考中的术语之上。上述本发明的优选形式仅用作说明，且不应该用于作为解释本发明的范围的限 制。在不脱离本发明的精神的情况下，本领域的技术人员可以容易地对示例性实施例和 操作方法做出明显修改。发明人特此声明他们想要依靠等同原则将本发明所属领域的合 理范围确定和评估为没有明显偏离权利要求限定的文字范围之外的任何系统和方法。
权利要求
1.一种利用活性材料激活来展开罩的系统，所述系统包括机械组件，包括多个互连部件，固定联接到罩，且可在展开状态和存放状态之间重 构，其中在展开状态和存放状态中分别展开和存放所述罩；以及致动器，包括活性材料元件，所述活性材料元件可操作以在被激活时经历变化，所述致动器传动地联接到所述组件且被构造为将线性平移力施加到所述多个部件中 的至少一个部件上从而由于所述变化使所述至少一个部件平移，并且作为所述至少一个 部件的平移的结果，所述组件在展开状态和存放状态之间切换。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述致动器包括可线性平移的滑块，所述元件 是联接到所述滑块的SMA线并且可操作以由于所述变化而使所述滑块平移，所述致动器 还包括对抗元件，所述对抗元件联接到所述滑块且被构造为使所述滑块的平移退回，并 且作为所述滑块的平移的结果，所述罩被展开，当所述滑块的平移被退回时，所述罩被 存放。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述组件还包括T型框，所述T型框牢固地联 接到所述罩且枢转地连接到所述滑块，通过操纵所述框来展开罩。
4.一种利用活性材料激活来展开罩的系统，所述系统包括组件，包括牢固地联接到罩的至少一个滑动槽，牢固地联接到所述至少一个滑动槽 且可相对于所述至少一个滑动槽线性地平移的第一和第二滑块，和分别枢转地连接到所 述第一和第二滑块且限定第一和第二不动的臂枢转点的第一和第二展开臂，并且组件可 在展开状态和存放状态之间重构，其中在展开状态和存放状态中分别展开和存放罩；和致动器，包括活性材料元件，所述活性材料元件可操作以在被激活时经历变化，所述致动器传动地联接到所述组件且被构造为将线性平移力施加到所述臂上使得由 于所述变化使所述臂枢转，并且作为枢转所述臂的结果，使罩和组件在展开状态和存放 状态之间切换。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述元件是第一和第二交叉的SMA线，每个 SMA线连接到一个所述第一和第二展开臂和固定的点。
6.根据权利要求4所述的系统，其中，每个展开臂包括可伸缩接合的内臂部分和外臂 部分以及与所述枢转点同心对准的凸轮，每个展开臂被向完全伸展状态偏置，缆线将每 个臂的内部分互连，并且缆线和凸轮协作地被构造成使得随着臂枢转，凸轮接合缆线并 且使内部分缩回。
7.根据权利要求4所述的系统，还包括同步元件，其联接到所述组件，且被构造为由于所述变化而使臂相同地枢转。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，每个臂具有围绕枢转点的接合表面，所述同步 元件包括互连所述表面且摩擦接合所述表面的交叉缆线。
9.根据权利要求7所述的系统，其中，所述第一滑块是右旋螺丝，所述第二滑块是左 旋螺丝，所述同步元件包括与螺丝匹配的螺杆。
10.根据权利要求7所述的系统，其中，所述同步元件包括固定地附接在第一臂上的 第一齿条，固定地附接在第二臂上的第二齿条和中间的且从动地联接到第一齿条和第二 齿条的小齿轮或滑轮。
11.根据权利要求7所述的系统，其中，所述组件还包括具有不动的构件枢转点且枢转地联接到所述臂的从动构件，所述致动器被构造为由于所述变化而使所述构件绕所述 枢转点枢转，并且由于绕所述构件枢转点枢转所述构件而使所述臂相同地枢转。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述致动器包括在与所述构件枢转点间隔开 第一距离Ll的位置连接到所述构件且在与相应的臂枢转点间隔开第二距离L2的位置连接 到所述第一和第二展开臂中的其中一个的第一 SMA线，所述比率L1/L2是预定比率。
13.根据权利要求12所述的系统，其中，第二对抗元件将所述构件与所述第一和第二 展开臂中的另一个互连，并且具有的互连点到所述枢转点的空间关系等于L1/L2。
14.根据权利要求4所述的系统，还包括容纳在所述槽的末端部分内的第一和第二 存放辅助弹簧，从而当所述臂处于展开状态时滑块压缩所述弹簧。
15.一种利用活性材料激活来展开罩的系统，所述系统包括机械组件，包括多个互连部件，固定连接到罩，且可在展开状态和存放状态之间重 构，其中在展开状态和存放状态中分别展开和存放罩；以及致动器，包括活性材料元件，所述活性材料元件可操作以在被激活时经历变化，所述致动器传动地联接到所述组件且被构造为将扭矩力施加到所述多个部件中的至 少一个部件上从而由于所述变化使所述至少一个部件可旋转地平移，并且作为所述至少 一个部件的旋转的结果，所述组件在展开状态和存放状态之间切换。
16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述组件包括主从动构件以及通过所述构件 枢转地交叉连接的第一和第二展开臂，每个臂限定末端和枢转点，所述构件和臂被协作 地构造为使得当沿第一方向旋转所述从动构件时使得端部在相反的方向上相同地枢转。
17.根据权利要求16所述的系统，其中，通过驱动器来驱动所述从动构件，所述驱 动器包括SMA扭矩管致动器、偏置元件、固定连接到所述管致动器且由所述管致动器引 起旋转的从动齿轮以及固定连接到所述从动构件且从动地联接到所述驱动齿轮的从动齿 轮。
18.根据权利要求16所述的系统，其中，所述从动构件包括具有左蜗杆部分和右蜗杆 部分的蜗轮从动轴，所述臂在其枢转点限定轴接合齿轮，并且所述齿轮与左蜗杆部分和 右蜗杆部分相互啮合，从而当所述轴在第一方向旋转时使所述臂枢转。
19.根据权利要求16所述的系统，其中，通过第一和第二滑轮或链轮在中间联接所述 从动构件和臂，所述第一和第二滑轮或链轮通过带或链联接到所述从动构件，所述第一 和第二齿轮分别固定连接到所述第一和第二滑轮或链轮。
20.根据权利要求16所述的系统，其中，通过驱动器和对抗元件驱动所述从动构件， 所述驱动器包括缠绕在第一凸台周围的第一 SMA线致动器。
21.根据权利要求20所述的系统，其中，所述对抗元件是缠绕在第二凸台周围的第二 SMA线致动器或者对抗所述第一 SMA线致动器的扭力弹簧。
全文摘要
一种展开和存放罩的系统，包括连接到罩的机械组件，优选地包括多个展开臂和同步装置，在展开状态和存放状态之间可重构，并且还包括具有活性材料元件的致动器，该活性材料元件可操作以当被激活时经历变化，并且可操作以由于所述变化而使组件被重构。
文档编号B60J11/08GK102015341SQ200980116243
公开日2011年4月13日 申请日期2009年4月27日 优先权日2008年5月6日
发明者A·L·布朗, N·D·曼凯姆, N·L·约翰逊, X·高 申请人:通用汽车环球科技运作公司