活性材料启动的卸压阀和使用方法

专利名称：活性材料启动的卸压阀和使用方法
技术领域：
本公开内容总的涉及空气卸压阀，尤其涉及卸压阀和利用活性材料致动来调整内 部隔室中状态的方法。
背景技术：
可以知道的是，内部空间或隔室与外部环境之间的压差会引起不希望的状态。例 如，在汽车设置中，会引起"轰鸣声"(即低水平噪声不适)的增加，所需关门力增加，尤其 是在突然时增加空间内乘客的不适。因而，提供用于减少压差的卸压阀(PRVs)，所述压差可 能在摆动板(例如门，提升式活叶(lift flap)，后盖等)或窗关闭、HVAC系统启动或气囊 打开、窗户在车辆运动期间打开时增大，从而产生伯努利效应。这些阀通常位于与隔室和环 境相接的内部板(例如后座与行李厢之间的结构板，地板与外部环境之间的结构板，仪表 板与机舱之间的结构板等等)中。在结构上，常规的PRVs包括至少一个流体联接内部空间 和外部环境的管道和设置在由该管道限定的开口上方的活动活叶(例如闸板)。响应于压 差被动地控制该活叶。例如，当内部隔室中的空气压力大于外部空气压力时，活叶打开从而 弥补以及减轻增加的压力；和，当内部隔室的空气压力小于外部空气压力时，该活动活叶盖 住开口从而防止空气进入内部隔室。近年来，利用驱动机构来打开和/或关闭活叶的主动PRVs已经发展为解决了被动 PRVs的某些限制。在这种构型中，不再要求压差来致动PRV ；而是，通过传感输入或人工输 入，可以知道的是，主动PRVs可以由传感器的检测以及有关系统的操作或状态激励，还可 以被用来解决其他状态，例如隔室内部或外部的不良的空气质量，过热的温度。然而，主动 PRVs在本领域中还存在各种问题。例如，现有技术中的主动PRVs，包括利用电动机、螺线管 和活性材料致动(例如由共同拥有的美国专利No. 7，204，472A所介绍的)来实现活叶运动 的那些PRVs，通常需要恒定功率来使阀保持在受控状态。这总是导致电源的消耗。此外，对 于现有技术中的活性材料基PRVs来说，缺乏导致不能避免故障和与其有关的成本的载荷 极限保护也是一个问题。例如，可以知道的是，在活叶开口被外来物堵塞的时，这些PRVs中 的活性材料元件会过热，被损坏或者以其它方式失效。

发明内容
一种阀，包括限定开口的外壳，该开口提供车辆隔室和外部环境之间的流体连通。 该阀进一步包括可动叶片，其枢轴连接到该外壳并可移动到打开位置和关闭位置中的一 个。第一线性致动机构机械连接在可动叶片和外壳之间并且包括第一线性致动机构，该第一线性致动机构具有由形状记忆合金制造的第一金属线装置。第一电源电联接到第一线性 致动机构从而当第一电源响应于来自控制器的第一激励指令激励时，实现第一线性致动 机构的形状记忆合金的相变从而将叶片移动到打开位置和关闭位置中的一个。可致动锁紧 系统被配置为使可动叶片在打开位置和关闭位置中的一个保持不确定的时间段。


接下来根据附图详细描述本公开内容的优选实施例，其中图1是根据本公开内容的优选实施例的车辆的正视图，包括多个联接到第一和第 二传感器的活性材料PRVs、控制器和电源；图2是根据本公开内容的优选实施例的主动PRV的透视图；图3是根据本公开内容的优选实施例的、具有单个摆动门的PRV的示意性透视 图；图3A是图3所示PRV的侧视图，特别图示了处于关闭状态的活叶和活性材料致动 机构，包括驱动联接的形状记忆金属线和偏压弹簧；图3B是图3-3A所示PRV的侧视图，其中由于金属线的激励，活叶处于打开状态；图3C是图3-3B所示PRV的侧视图，其中在金属线被激励时活叶运动受到外来物 的阻碍；图3D是图3-3C所示的PRV的侧视图，其中由于堵塞，载荷极限保护装置被接合用 来为元件提供第二输出路径；图4是根据本公开内容的优选实施例的活性材料基PRV的侧视图，在放大的说明 图中特别图示了活叶的枢转轴线和基于棘齿的锁紧机构，所述锁紧机构包括棘爪、齿轮连 接器、形状记忆金属线和偏压弹簧；图4A是图4所示的枢转轴线和锁紧机构的放大说明图，其中活叶已经摆动到打开 状态，因此棘爪由齿轮接合；图4B是图4所示的枢转轴线和锁紧机构的放大说明图，其中金属线已经被激励， 以便分离棘爪和齿轮；图4C是图4所示的枢转轴线和锁紧机构的放大说明图，其中活叶已经回到关闭状 态，但是还不允许金属线冷却；图5是根据本公开内容的优选实施例的、具有多个水平枢转轴线和相关活叶的活 性材料基PRV的透视图；图6是根据本公开内容的优选实施例的、具有多个垂直枢转轴线和相关活叶的活 性材料基PRV的透视图；图7是根据本公开内容的优选实施例的、图5所示PRV的侧视图和图6所示PRV 的顶部正视图，其中单个活性材料致动机构接合活叶；图7A是根据本公开内容的优选实施例的、图7所示PRV的侧视图，其中多个单独 起作用的活性材料致动机构不同程度地接合活叶；图8是根据本公开内容的优选实施例的、具有位于中间的枢转轴线的单活叶PRV 的透视图；图8A是图8所示PRV的侧视图，其中活叶显示为摆动到完全打开状态，并且在虚线时回到完全关闭状态；图9是根据本公开内容的优选实施例的、沿PRV内部截取的透视图，具有折叠活叶 和位于中间的接头，弓弦结构的形状记忆金属线和限定一槽的管道，在该槽中通过弓弦金 属线使接头移动；图9A是图9所示PRV的侧视图，特别图示了处于关闭状态的活叶；图9B是图9所示PRV的侧视图，特别图示了处于完全打开状态的活叶，其中金属 线已经被激励并且移动接头；图10是根据本公开内容的优选实施例的活性材料基PRV操作的流程图；和图11-15是包括可致动锁紧系统的卸压阀的示意图。
具体实施例方式本公开内容涉及一活性材料致动的卸压阀(PRV) 10的新型结构和控制合作限定 状态的方法，例如内部隔室或空间12与外部环境14之间的压差。在这里所论述的图示优选 实施例中，对于车辆16，例如汽车、卡车、SUV、船舱或飞机，采用和利用了活性防料基PRVs 10 ；然而，可以知道的是本公开内容的优势和好处可用在其他应用或者控制条件下，例如流 体连接空间之间需要压差或气流。例如，可以知道的是，本公开内容可应用到住宅和商业调 风装置(registers)。在本公开内容中，使用活性材料在存在或缺少空气压差时提供一选择性打开和关 闭卸压阀的装置。这样，在此公开的主动卸压阀具有比先前已知的卸压阀更多的功能。例 如，正如在此更详细公开的，优选的PRV可被编程为一检测到状态或动作就打开。也就是 说，优选的PRV 10可被编程为在内部隔室内超过一定温度时打开，因此PRV起到可用来选 择性地冷却内部隔室的"智能"排气孔的作用；和，在车辆包括用于检测一氧化碳浓度的 传感器18的情况下，例如，主动卸压阀可以被配置为在检测到内部的一氧化碳达到一定浓 度时打开，从而允许过量一氧化碳从内部隔室12散出。同样地，正如在此进一步论述的，其 他传感器18，例如热电偶、热敏电阻、气压计、碰撞检测传感器(pre-impact sensor)、温度 指示器等等，可以类似地用来检测其他状态和激励PRV功能。本发明所属领域的普通技术人员可以知道的是，为了利用本公开内容的主动PRV 10存在多种操作方法，包括但不限于a)其中一个或多个活性材料致动机构使阀活叶打开， b)其中一个或多个活性材料致动机构使阀活叶关闭，c)其中一个或多个活性材料致动机 构使阀活叶打开和关闭，或者d)其中一个或多个活性材料用来选择性地打开和关闭多元 件活叶中的可选择独立元件或元件子组。接下来在部分(II)中图示和进一步描述了这些 情况下的示例性实施例。本发明中使用的术语“活性材料”应既包括本领域技术人员对它的常规理解，还包 括当其暴露于外部信号源时某些基本性质(如化学性质、固有的物理性质)能实现可逆改 变的任何材料或合成物。因此，活性材料应当包括那些响应激活信号能够在硬度属性、形状 和/或尺寸产生改变的成分，对于不同的活性材料，激活信号可以采用电的、磁的、热的以 及其它类似场的类型。适用于本发明使用的活性材料包括但不限于形状记忆材料，如形状记忆合金和 形状记忆聚合物。形状记忆材料一般指的是能够记忆它们初始的至少一个属性(如形状)的材料和成分，所述属性可以以后在外界激励作用下重新恢复。这样，初始形状的变形是暂 时的状况。通过这种方式，形状记忆材料可以响应于激活信号从而变成训练形状。示例性 形状记忆材料包括前面提及的形状记忆合金(SMA)和形状记忆聚合物(SMP)、以及形状记 忆陶瓷、电活性聚合物(EAP)、铁磁形状记忆合金、电流变(ER)成分、磁流变(MR)成分、介电 弹性体、离聚物金属成分(IPMC)、压电聚合物、压电陶瓷、以及上述材料的不同组合物及类 似物。形状记忆合金(SMA’ S) —般指的是一组金属材料，其在经受合适的温度激励时能 够恢复某些之前限定的形状或尺寸。形状记忆合金能发生相变，其中它们的屈服强度、硬 度、尺寸和/或形状也将会随温度而改变。其中“屈服强度”指的是使材料展现距应力和应 变比发生特定偏离时的应力。一般来说，在低温或在马氏体相时，形状记忆合金能够发生塑 性变形，且在暴露给一定高温时将改变成奥氏体相或母相，从而回到它们变形前的形状。仅 在加热时展现这种形状记忆效应的材料称为具有单向形状记忆。在再次冷却时也展现形状 记忆的材料称为具有双向记忆性能。形状记忆合金存在几个与温度相关的不同相。这些相中最常用到的就是前面提到 的所谓马氏体相和奥氏体相。在以下的描述中，马氏体相一般指的是更易发生变形的低温 相，而奥氏体相一般指的是更刚硬的高温相。当形状记忆合金处于马氏体相并被加热时，其 开始改变成奥氏体相。这种现象开始发生时的温度通常称为奥氏体起始温度(As)，这种现 象结束时的温度则称为奥氏体完成温度(Af)。当形状记忆合金处于奥氏体相并被冷却时，其开始改变成马氏体相，这种现象开 始发生时的温度通常称为马氏体起始温度(Ms)。奥氏体完成转变成马氏体时的温度则称为 马氏体完成温度(Mf)。一般来说，形状记忆合金在马氏体相较软、较容易发生变形，而在奥 氏体相较硬、更刚性且更刚硬。由上可知，适合用于形状记忆合金的激活信号是具有在马氏 体和奥氏体之间弓I起转变的大小的热激活信号。取决于合金成分和加工过程，形状记忆合金可以具有单向形状记忆效应、内在的 双向形状记忆效应、或外在的双向形状记忆效应。退火处理的形状记忆合金一般只具有单 向的形状记忆效应。对低温变形之后的形状记忆材料进行充分加热将导致马氏体向奥氏体 的转变类型，而材料将恢复到初始的退火后的形状。然而，单向的形状记忆效应只能在加热 时看到。包括具有单向形状记忆效应的形状记忆合金成分的活性材料无法自动重新成形， 可能需要外部的机械力来使其重新形成先前适合空气流控制的形状。内在的双向形状记忆材料和外在的双向形状记忆材料的特征在于，既可以在从马 氏体相加热为奥氏体相时发生形状改变，同时也可以在从奥氏体相冷却回到马氏体相时发 生附加形状改变。具有内在的形状记忆效应的活性材料是由会使活性材料由于上述提及的 相变而自动重新成形的形状记忆合金成分制成。内在的双向形状记忆特性必须通过加工过 程引入形状记忆合金。这些加工过程包括在马氏体相时的材料极限变形，约束或载荷条件 下的加热冷却处理，激光退火、抛光或喷丸加工等表面改性。一旦材料被训练具有了双向形 状记忆效应，那么这种高低温状态之间的形状变化通常是可逆的并且一般在经过很多个热 循环后仍然能保持有效。相比而言，具有外在的双向形状记忆效应的活性材料是将具有单 向记忆效应的形状记忆合金成分与提供回复力以重新形成初始形状的另一种成分组合而 成的复合物或多成分材料。
形状记忆合金被加热到某一温度时会记忆其高温形态，而此温度可以通过合金成 分的细微改变和通过热处理过程进行调整。例如，镍钛形状记忆合金中，上述温度可以从高 于约100°C变至低于约-100°c。形状恢复过程只在几摄氏度的范围内发生，而且根据期望 应用以及合金的成分，可以将此转变过程的开始或结束控制只在1或2度范围之内。在跨 过形状记忆合金发生转变的温度范围内，其机械属性会发生巨大的变化，通常为系统提供 形状记忆效应、超弹性效应和高阻尼容量。合适的形状记忆合金包括，但并不限于，镍钛基合金、铟钛基合金、镍铝基合金、镍 镓基合金、铜基合金(如铜锌合金、铜铝合金、铜金合金和铜锡合金)、金镉基合金、银镉基 合金、铟镉基合金、锰铜基合金、铁钼基合金、铁钯基合金及类似物。这些合金可以是二元 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变化、阻尼容量等方面上具 有形状记忆效应即可。因此，为了实现本发明，应当理解的是，当加热至高于SMA的马氏体-奥氏体相变 温度时，SMA具有2.5倍的模量增加和高达8%的尺寸变化(取决于预应变量)。应当理解 的是，热诱导的SMA相变是单向的，这样就需要设置一个偏压力回复机构(如弹簧)来在一 旦去除所施加的场时恢复SMA至初始配置。使用焦耳加热能使整个系统可电子控制。但是， 应力诱导的SMA相变本质上是双向的。当SMA处于奥氏体相时，施加足够的应力会使其改 变成模量更低的马氏体相，此时其展现高达8%的“超弹性”变形。所施加的应力的移除会 导致SMA改变回奥氏体相，从而恢复其初始形状和较高模量。铁磁SMA(FSMA)是SMA的子类，且同样可以应用于本发明。这种材料跟常规的SMA 材料一样，具有应力或热诱导的在马氏体和奥氏体之间的相变。另外，FSMA是铁磁体的，具 有很强的磁晶各向异性，其允许场对齐的马氏体变体的取向/比例。当磁场移除后，材料可 能会出现完全双向记忆、部分双向记忆或单向记忆。对于部分或单向记忆，外部激励、温度、 磁场或应力可允许材料恢复初始状态。完全双向记忆可用于在供应连续功率时进行比例控 制。对于轨道填充应用来说，单向形状记忆效应是最有用的。在汽车应用中，外部磁场一般 通过软磁芯的电磁体产生，但是为了快速反应也可利用一对亥姆霍兹线圈。形状记忆聚合物(SMP) —般指的是一组聚合物材料，其在经受合适的温度激励时 能够恢复先前限定的形状。形状记忆聚合物能发生相变，其中它们的形状将会随温度而改 变。通常，SMP具有两种主要部分，硬部分和软部分。先前限定或永久形状可以通过在比最 高热转变温度更高的温度下熔融或处理聚合物且随后冷却到该热转变温度之下来设定。最 高热转变通常是硬部分的玻璃转变温度(Tg)或熔融点。暂时形状可以通过将材料加热至 比软部分的Tg或熔融点更高但是比硬部分的Tg或转变温度更低的温度来设定。在以软部 分的转变温度处理材料并随后冷却以固定形状时，设定暂时形状。材料可通过将材料加热 至高于软部分的转变温度来逆变至永久形状。例如，聚合物材料的永久形状可以是具有大致直线形状且限定第一长度的金属 线，而暂时形状可以是限定比第一长度更小的第二长度的类似金属线。在另一个实施例中， 材料可作为弹簧，在激活时具有第一弹性模量，在失活时具有第二模量。永久形状恢复所需温度可以设定为在大约_63°C和大约120°C或以上之间的任何 温度。设计聚合物本身的成分和结构可以允许针对期望应用选择特定温度。形状恢复的优 选温度大于或等于大约-30°C，更优选大于或等于大约0°C，最优选大于或等于大约50°C。而且，形状恢复的优选温度小于或等于大约120°C，更优选小于或等于大约120°C，最优选 小于或等于大约80°C。合适的形状记忆聚合物包括热塑性、热固性、互穿网络、半互穿网络或混合网络。 聚合物可以是单种聚合物或者聚合物的混合物。聚合物可以具有侧链或树枝结构元件的线 性或分支热塑性弹性体。适合形成形状记忆聚合物的聚合物组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、聚亚烃基烯、聚 丙烯酰胺、聚亚烷基二醇、聚烷基氧化物、聚亚烷基对苯二甲酸酯、聚原酸酯、聚乙烯醚、聚 乙烯酯、聚乙烯卤化物、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。合适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(甲基丙烯酸异丁酯)、聚(己基丙烯酸酯)、聚(异癸基丙烯 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(异丙基丙烯 酸酯)、聚(异丁基丙烯酸酯)和聚(十八基丙烯酸酯)。其他合适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、聚环氧乙烷-聚(对苯二甲酸乙二酯)、聚乙烯/尼龙(接枝共 聚物)、聚己酸内酯一聚酰胺(嵌段共聚物)、聚(己酸内酯)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，对于本发明，应当理解的是，SMP在加热至高于其具有较低玻璃转变温度的 成分的玻璃转变温度时展现模型的剧烈下降。如果在温度下降时保持加载/变形，变形形 状将在SMP中设定，直到在没有负载时被再次加热，在该状况下，将恢复模制形状。虽然SMP 可变化地使用块、薄片、厚片、栅格、束、纤维或泡沫形式，但是它们需要连续功率来保持其 较低模量状态。因此，它们适合于插入物10的可逆形状设置。合适的压电材料包括但不打算限于无机化合物、有机化合物和金属。对于有机化 合物来说，所有具有非中心对称结构和在分子主链上、或侧链上或同时在主侧链上具有大 偶极距基团的聚合材料，都可以作为压电膜的合适候选。示例性的聚合物例如包括但不限 于，聚(4-苯乙烯磺酸钠)，聚(聚(乙烯胺)骨架偶氮色基)以及它们的衍生物；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们的衍生 物；聚氯烃，包括聚(氯乙烯)，聚偏二氯乙烯以及它们的衍生物；聚丙烯腈及其衍生物；多 聚羧酸(polycarboxylic acid)，包括聚(异丁烯酸)以及它们的衍生物；聚脲及其衍生物； 生物分子如聚左旋乳酸及其衍生物，细胞膜蛋白，生物分子磷酸酯(如磷酸酯类)；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 聚醚酰亚胺，以及它们的衍生物；所有的膜聚合物；N-聚乙烯吡咯烷酮(PVP)均聚物及其衍 生物；随机聚乙烯吡咯烷酮(PVP)与醋酸乙烯酯共聚物；所有在主链上、或侧链上或同时在 主侧链上具有大偶极距基团的芳香族聚合物，以及它们的混合物。压电材料还可以包括选自以下组的金属铅、锑、锰、钽、锆、铌、镧、钼、钯、镍、钨、 铝、锶、钛、钡、钙、铬、银、铁、硅、铜，以及包含上述金属中至少一种的合金和包含上述金 属中至少一种的氧化物。合适的金属氧化物包括SiO2, Al2O3，ZrO2, TiO2, SrTiO3, PbTiO3, BaTiO3, FeO3, Fe3O4, ZnO,以及上述物质的混合物，以及VIA族和IIB族化合物，如CdSe，CdS， GaAsjAgCaSe2, ZnSe, GaP, InP, ZnS,以及上述物质的混合物。优选的是，压电材料选自包括以下的组聚偏二氟乙烯、锆钛酸铅、钛酸钡及上述物质的混合物。合适的磁流变流体材料包括但不意在限于，散置在载流流体内的铁磁或顺磁颗 粒。合适的颗粒包括铁；铁合金，例如包括铝、硅、钴、镍、钒、钼、铬、钨、镁和/或铜的铁合 金；氧化铁，包括Fe2O3和Fe3O4 ；氮化铁；碳化铁；羰基铁；镍和镍合金；钴和钴合金；二氧化 铬；不锈钢；硅钢；和类似物。合适的颗粒的示例包括纯铁粉、还原铁粉、氧化铁粉/纯铁粉 混合物以及氧化铁粉/还原铁粉混合物。优选磁响应颗粒是羰基铁，优选地，还原羰基铁。颗粒尺寸应当被选择，使得颗粒在经受磁场时展现多域特性。颗粒的直径尺寸可 以小于或等于约1000微米，优选小于或等于约500微米，更优选小于或等于约100微米。也 优选的是，颗粒直径大于或等于约0. 1微米，更优选大于或等于约0. 5微米，尤其优选大于 或等于约10微米。颗粒数量按总MR流体成分的体积计优选在约5. 0%至约50%之间。合适的载流流体包括有机流体，尤其是无极性有机流体。示例包括但不限于硅 油；矿物油；石蜡油；有机硅共聚物；白油；液压油；变压器油；卤化有机液体，例如，氯化 烃，卤化烷烃，全氟聚醚和氟化烃；二酯；聚氧化烯；氟硅；氰烷基硅氧烷；乙二醇；合成烃 油，包括不饱和和饱和的；以及包括前述流体中的至少一种的组合物。载体成分的粘度可以小于或等于约100000厘泊，优选小于或等于约10000厘泊， 更优选小于或等于约1000厘泊。也优选的是，粘度大于或等于约1厘泊，优选大于或等于 约250厘泊，尤其优选大于或等于约500厘泊。也可以使用含水载流流体，尤其是包括亲水性矿物粘土(例如膨润土或锂蒙脱 石)的载流流体。含水载流流体可包括水或含有少量的极性的、可与水混合的有机溶剂的 水，所述有机溶剂例如甲醇、乙醇、丙醇、二甲亚矾、二甲替甲酰胺、碳酸乙二酯、丙烯碳酸 酯、丙酮、四氢呋喃、二乙醚、乙二醇、丙二醇等。极性有机溶剂的量按总MR流体的体积计小 于或等于约5. 0%，且优选小于或等于约3. 0%。而且，极性有机溶剂的量按总MR流体的体 积计优选大于或等于约0. 1%，且更优选大于或等于约1. 0%。含水载流流体的PH优选小 于或等于约13，且优选小于或等于约9.0。而且，含水载流流体的PH大于或等于约5.0，且 优选大于或等于约8.0。可使用天然或合成膨润土或锂蒙脱石。MR流体中膨润土或锂蒙脱石的量按总 MR流体的重量计小于或等于约10%，优选小于或等于约8.0%，且更优选小于或等于约 6.0%。优选地，膨润土或锂蒙脱石具有按总MR流体的重量计大于或等于约0. 1%，更优选 大于或等于约1.0%，且尤其优选大于或等于约2.0%。MR流体中的可选成分包括粘土、有机粘土、羧酸皂(carboxylatesoap)、分散剂、 腐蚀抑制剂、润滑剂、极端压力防磨损添加剂、抗氧化剂、触变剂和常规悬浮剂。羧酸皂包 括油酸铁；环烷酸铁；硬脂酸铁；二硬脂酸铝或三硬脂酸铝；硬脂酸锂；硬脂酸钙；硬脂酸 锌和硬脂酸钠；以及表面活化剂，例如磺酸酯、磷酸酯、硬脂酸、甘油单油酸酯、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), 和钛酸酯、铝酸酯和锆酸酯偶联剂等。也可以包括聚亚烷基二醇(例如聚乙二醇)和部分 酯化多元醇。合适的MR弹性体材料包括但不意在限于包括铁磁或顺磁颗粒悬浮体的弹性体 聚合物基体，其中，所述颗粒在上文描述。合适的聚合物基体包括但不限于聚a烯烃、天然 橡胶、硅酮、聚丁二烯、聚乙烯、聚异戊二烯等。
电活性聚合物包括展现出响应于电或磁场的压电、热电或电致伸缩属性的聚合物 材料。一个示例为具有压电聚(偏氟乙烯三氟)共聚物的电致伸缩接枝弹性体。该组合物 能够产生各种数量的铁电一电致伸缩分子复合系统。这些可以操作为压电传感器或甚至电 致伸缩致动器。适合用作电活性聚合物的材料可包括，任何基本绝缘的聚合物或弹性体(或它们 的组合)，它们响应于静电力发生变形，或者说其变形导致电场的变化。适合于用作预应变 聚合物的典型材料包括硅化弹性体，腈纶弹性体，聚氨酯，热塑性弹性体，包含PVDF的共聚 物，压敏粘接剂、氟化弹性体，包含硅和丙烯酸基的聚合物，及类似物。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，包含硅化弹性体和丙烯酸基弹性体的 共混聚合物。可基于一个或多个材料属性来选择用作电活性聚合物的材料，所述材料属性例 如高的击穿电场强度，低的弹性模量(对于大或小的变形)，高的介电常数等。在一个实 施例中，选择聚合物使得其弹性模量最多约为lOOMPa。在另一实施例中，选择聚合物使得其 最大激活压力为约0. 05MPa至约IOMPa之间，优选为约0. 3MPa至约3MPa之间。在又一实 施例中，选择聚合物使得其介电常数为约2至约20，优选是约2. 5至约12。本发明并不限 于这些范围。理想地，如果材料既有高的介电常数又有高的介电强度的话，那么将期望具有 比上述给出的范围更高的介电常数的材料。在许多情况下，电活性聚合物会以薄膜的形式 进行制作和实施。这些薄膜的合适厚度可以低于50微米。由于电活性聚合物在高应变下会发生偏转，在不损害其机械或电性能的前提下， 连接在聚合物上电极也会偏转。一般来说，适合使用的电极可以是任何形状和材料，只要它 们能给电活性聚合物提供合适的电压或从电活性聚合物接收合适的电压即可。电压可以是 常量，或者可随时间变化。在一个实施例中，电极粘附在聚合物的表面上。粘附在聚合物的 电极优选是顺从性的并与聚合物的变形相符。相应地，本发明可包括和与其附连的电活性 聚合物的形状相符的顺从电极。电极可能仅应用于电活性材料的一部分，并根据其几何形 状限定活性区域。适合与本发明一起使用的各种类型的电极包括包含微量金属和电荷分 配层的结构化电极；变化的脱离平面尺寸的纹理电极；导电油脂，如碳润滑脂或银油脂；胶 态悬浮体；高纵横比的导电材料，如碳纤维和碳纳米管；以及离子传导材料的混合物。用于本发明中所述的电极的材料各种各样。适用于电极的材料可包括石墨、碳黑、 胶态悬浮体、包括金和银的薄金属、填银和填碳的胶体和聚合物、以及离子传导或电子传导 聚合物。可以理解，某些电极材料可能适用于某种特殊的聚合物，但对别的聚合物并不适 用。例如，碳纤维适用于丙烯酸基弹性体聚合物，但对硅聚物并不适用。转向本公开内容的结构构造，在图1-10中显示了利用活性材料致动的主动卸压 阀10的各个实施例。总的来说，PRV 10包括限定开口 22(图2)的外壳(或管道)20 ；可转 动安装到该外壳20的铰链24 ；与该铰链24枢轴联接的刚性活叶26 ；和与活性材料基致动 机构30可操作联接的控制连接器28。外壳20可以固定安装到如图1所示的车辆16或其 他结构上。虽然描述和图示了单个，但是可以知道的是，可以使用多个PRVs并根据内部隔 室(图1)分别控制。开口 22与内部隔室12和外部环境14流体连通。通过这种方式，活叶26的选择 性打开和关闭都可用来调整内部隔室12和外部环境14之间的流体流动。为了进一步防止流体流动，PRV 10进一步包括围绕开口 22设置且在活叶26和外壳20中间的弹性密封件 从而进行压缩。此外如下进一步描述的，可以采用多个一致地或分别运行的活叶或其他调 整装置来可变地控制流体连通。电源32与致动机构30可操作地连通且可操作提供合适的激励信号(图1)。电 源32可以通过远程控制自动请求，并且通过PWM、调节器或串联的功率电阻器进行调整。 例如，在包括热激励的形状记忆材料的致动机构的情况下，在车辆乘客请求时可通过电源 32提供电流从而产生焦耳热。替换地，电源32也可以来自周围能量或环境源(condition source)，例如来自太阳的辐射，由此被动地激励PRV 10。参考图3-3D，图示了具有刚性活叶26的PRV 10，该活叶26沿着外壳20的顶部枢 轴安装从而限定了在图3和3A中表示为"ρ"的枢转轴线。连接器28具有限定了与活叶 26的枢转轴线同心对齐的枢转点的摆臂、长臂34和短臂36。长臂34与活叶26共同延伸 并限定出等于活叶26纵向尺寸的第一臂长。短臂36具有第二臂长，第二臂长优选小于第 一臂长的二分之一，更优选小于四分之一，以及最优选小于八分之一。具有限定长度的活性材料元件38附接于短臂36。在图3_3D中，元件38是由形 状记忆金属线组成的，该金属线一端附接到短臂36而另一端附接到外壳20或车辆16。一 旦通过电源32激励，金属线38的长度就减少，使刚性活叶26绕其轴线枢转。一旦中断激 励信号，根据所采用的活性材料，金属线38恢复其原始尺寸或者经受塑性变形从而实现活 叶26的关闭。如图3A-b所示，一旦激励，通过短臂36的转动会使金属线38摆动；为防止 应力累积和/或在另一端的弯曲，所希望的是，枢轴连接金属线38和外壳20。可以知道的是，优选的金属线38分别具有170MPa的应力值和2. 5%的应变值，从 而产生2N的密封力，而在激励时需要2. 5至12V之间和2安培的电流来致动PRV 10。更优选地，如图3B所示，拉伸弹簧40也附接于短臂36并被配置为产生塑性变形 和/或实现活叶26的关闭，因此使活叶26在断电状态下靠着外壳20保持(替换地，扭转 弹簧也可设置在枢转轴线周围并被设置为以相同的方式动作)。偏压弹簧40能够伸展形状 记忆金属线38，使得除了由冷却引起的转变之外还产生向马氏体相的应力引起转变。对于上述情形b)，可以知道的是，上述结构可以颠倒，其中压缩弹簧用来驱动活叶 26打开，而金属线38用来选择性地关闭阀。对于情形c)，可以知道的是利用两个相反的活 性材料致动机构30，其中一个将打开，而另一个将关闭活叶26 (或者可选择具有双向作用 的单个致动机构)。本公开内容的一方面涉及包括载荷极限保护装置52以提供应变/应力消除性能， 从而增加元件38的寿命。在这点上，可以知道的是，当活性材料经受变换但不经受得到的 物理变化(例如将伸展的SMA金属线加热到高于其转变温度而不使该金属线回到其无应力 状态)时，会出现对材料特性和/或使用寿命的不利影响。在当前公开内容中，例如可预见 的是在活叶26被致动时可通过外来物54 (图3C-d)或另一种障碍形式(例如，车身面板外 部的变形阻止运动或在阀活叶上积聚的冰/泥)来限制其运动。这样，为了防止对致动机 构38的损坏，优选为包括对激励运动的第二输出路径，该路径允许元件38响应于激励信号 同时活叶26的状态保持不变。例如，金属线38可进一步连接到拉伸弹簧56，该拉伸弹簧56与连接器28相对的、 串联设置(图3A-d)。弹簧56伸展到一点，在该点处施加的预载荷与如果堵塞致动机构30将开始经受过大的力时可知道的载荷水平相对应。因此，致动机构30的激励将首先施加设 法打开活叶26的力，但是如果该力的水平超过弹簧的预载荷(例如活叶26被堵塞)，金属 线38将反而进一步伸展该弹簧，由此为金属线应变提供输出路径，并保持主动PRV 10的完 整性。更优选地，如图3-3D所示，保护装置52可以进一步包括位于元件38和弹簧56之 间的杆58。杆58限定了第一和第二臂60、62以及转轴线。元件38附接于其中一个臂，从 而与该轴线间隔第一距离。弹簧56附接于另一个臂并与轴线间隔大于第一距离的第二距 离，从而提供机械增益。如果过载保护失效，也可以知道，如果在部分打开到完全打开的状态下失效，机械 连接，例如附接于PRV 10内部的索缆，可以接入或拉出来关闭PRV10，特别是在带有偏压弹 簧开口和活性材料基关闭机构的实施例的情况下。PRV 10优选包括闩锁机构，例如图4-4C所示。在这种结构中，机构包括在接合位 置和脱离位置之间绕轴线有阻力地枢转的棘爪44，并且连接器28带有在接合位置限定了 至少一个被配置为锁住棘爪44的齿的转动齿轮46。更优选地，齿轮46具有多个齿使得能 够在多个增量位置接合棘爪44，产生活叶26的可变开度(例如在17°到52°之间)。在 所示实施例中，附接于棘爪44的偏压闩锁弹簧48被配置为使机构42接合活叶26，并且具 有大于弹簧48的弹性模量的激励力的第二活性材料元件(例如形状记忆金属线)50反向 地附接于棘爪44。如图4B所示，第二元件50可操作为在激励时使机构42脱离并释放活叶 26。另外，可以理解的是，元件50和弹簧48的作用是可以通过转换其相对于棘爪44的连 接点而颠倒；也就是说第二元件50可被配置为使机构42在激励时接合活叶26，并且偏压 弹簧48具有小于该激励力的弹性模量，以便被配置为只有在第二元件50去激励时使机构 42脱离并释放活叶26。根据这些结构，已经观测到的是，致动时间小于5秒，使用寿命近似100，000次致 动，和工作环境为-40到90°C。在其它实施例中，图5-7A描述了具有多个水平或垂直定位的活叶26的PRVs 10， 其中每个活叶26都枢轴连接到外壳20从而限定了同等的多个枢转轴线。单个致动机构30 可连接到每一活叶26并被配置为实现如前所述和图7所示的相同的运动，或者更优选地， 独立的活性材料致动机构30可以控制如图7A所示的相关活叶26的移动。此外，优选偏压 活叶26以便在相关的元件38去激励时密封地关闭一部分开口。各种采用符合本公开内容 的转动型、折叠型、滑动型或膜片型活叶26也在本公开内容范围内。在另一个实施例中，活叶26可以具有居中的枢转轴线以便能够绕其纵向中线转 动，如图8和8A所示。在这种结构中，可以理解的是，在处于打开状态时，一半活叶延伸到 外壳20内部，从而导致较少地伸入隔室12中。可以设想的是，其他活性材料基致动机构， 例如联接有反向偏压的扭力弹簧的转矩管，也可实施在这种结构中。最后，在又一个优选实施例中，外壳20可以限定居中的槽66并且包括与该槽66 相对的第一和第二活叶接合横向构件68、70(图9-9B)。在这种结构中，活叶26可绕由铰链 24形成的居中的枢轴接头折叠。该接头位于槽66内部。当使该接头移到外壳20内部时， 构件68、70通过折叠使活叶26折叠。在这种结构中，形状记忆金属线38优选联接到该接 头并限定弓弦结构(图9A，b)。由于三角关系，当金属线38被激励时，弓弦结构使接头移动大于金属线位移量(即长度上的变化)的距离。具有小于该金属线38激励力的弹簧模 量的复位弹簧72设于槽66中并被配置为与其保持接合从而向外偏压该接头。最后，扭力 弹簧74与铰链24同轴对齐，其附接于活叶26并配置成在使活叶26折叠时，即通过接头向 内移动时，使弹簧74储存势能。当金属线38去激励并使接头向外移动时，扭力弹簧74释 放其能量，以致于进一步使活叶26复位并密封在关闭状态。在运行时，刚性活叶26的选择性打开可由控制器64实现，该控制器通讯联接到电 源32和传感器18和/或输入设备。控制器64可以被预编程，从而让电源32根据传感器 输入使用算法传递激励信号，如前所述并在图10中示例性图示的那样。例如，可以利用传 感器监控气压来在车辆运动期间窗户打开时，在气囊启动时，或者在门关闭时等等指示。另 外，可以采用其他的传感器输入，例如显示车辆内部温度已经超过预设温度阈值的温度等 等。其它传感器输入还可以包括气体传感器，比如为了检测内部隔室中一氧化碳浓度可需 要气体传感器。在其他实施例中，可以理解的是，PRV 10的操作(打开或关闭)可以通过如下触 发，通过致动可操作地处理内部隔室12的HVAC系统，或者通过接收由GPS或其它定位系统 和地图数据库(图10)共同决定的远程信息处理信息；其中两者都还可以通讯联接到控制 器64，并且例如适合于用在汽车设置中。图11-15示意性描述了气流控制装置，例如包括可致动闩锁实施例的上述卸压阀 10。卸压阀10包括外壳20，该外壳具有一个或多个穿过其中的开口 22。每个开口 22具有 相应的、在铰接点24枢轴安装到外壳20的刚性活叶或可动叶片26。弹簧装置23设置在 其上，具有相对于外壳20在可动叶片26上施加关闭力的弹簧偏压。弹簧装置23优选具有 足够使可动叶片26在卸压阀10的开口 22上保持环境密封的弹簧模量。线性致动机构30 包括连接到可动叶片26的一端和连接到外壳20的远端。线性致动机构优选为由形状记忆 合金(SMA)材料制成的金属线装置，后面被称为SMA金属线30。上述控制器64响应于激励 指令控制电源32从而控制送至SMA金属线30的焦耳功率。当电源32向SMA金属线30传 输足够增加其温度并在SMA材料中实现相变的电功率时，在SMA金属线30中引起应变，使 其在长度上收缩并相应地驱动可动叶片26移至打开位置，由此允许气流通过该卸压阀10。 打开位置可以是完全打开位置，例如可动叶片26已经移至其最大运动位置或转动位置。另 外，打开位置可以是小于可动叶片26的最大运动位置或转动位置的部分打开位置。当可动叶片26处于关闭位置时，没有气流经过开口 22。当可动叶片26处于打开 位置时，存在经过开口 22的气流和压力均衡。经过开口 22的气流和压力均衡值取决于指 令打开位置的幅值。可致动闩锁被配置为在可动叶片26被推动到打开位置时锁紧和固定 可动叶片26。另外，或者以组合方式，可致动闩锁可被配置为在可动叶片26被推动到关闭 位置时锁紧和固定可动叶片26。用来激励卸压阀10来推动可动叶片26到打开位置的激励指令可以是出现情况的 预想，例如关闭诸如门、窗或行李箱盖的摆动板。电源32向SMA金属线30提供电力，使其 纵向收缩由此打开可动叶片26。在用来打开可动叶片26的激励指令和预期出现情况之间 可能有不确定的时间段。在延时期间，可致动闩锁使可动叶片26保持在打开位置。可致动 闩锁在出现预期的情况之后优选为去激励，在SMA金属线30扩张时使弹簧装置将可动叶片 26推动到关闭位置，
图IlA和IlB显示了带有可致动闩锁的第一实施例的卸压阀10从而使可动叶片 26保持在打开位置，包括SMA接通的锁紧系统。在这个实施例中，电源32向SMA金属线30 提供电力从而将可动叶片26打开至与来自控制器64的激励指令相当的要求方向。激励指 令可被理解为实现来自电源的要求响应，因此包括例如根据二元激励指令的相应状态的电 源激励和电源去激励。然后电源32保持对SMA金属线30的电力，一旦通过向SMA金属线 30持续供给电力来使可动叶片26到达所要求的方向或位置，使SMA金属线30的温度保持 在转变温度或以上。只要电源32供给电力，SMA金属线30就是热的并且可动叶片26保持 打开。在一个实施例中，电源32根据微动开关的输入控制电力，该微动开关在可动叶片26 到达打开位置时被触发，从而去激励电力。当SMA金属线30冷却扩张并且允许可动叶片26 从微动开关缩回时，激励电源32并恢复对SMA金属线30的电力。只要打开卸压阀10的激 励指令起作用，这个过程就运行，从而周期性地保持形状记忆合金中的相变从而使可动叶 片处于打开位置。光遮断器或霍尔效应传感器可以代替微动开关来周期性地保持形状记忆 合金中的相变从而使可动叶片处于打开位置。为了在出现预期的情况之后实现可动叶片26 的关闭，电源32停止向SMA金属线30的电力，从而允许其冷却并扩张。来自弹簧23的回 复力实现可动叶片26的关闭。同样，车辆电力的损失会使可动叶片26关闭。这包括配置 为向包括SMA金属线30的线性致动机构传输电力的电源32，从而响应于激励指令实现SMA 金属线30的形状记忆合金中的相变以便将可动叶片26推动到打开位置和关闭位置中的一 个，其中打开位置包括部分打开位置。图12A和12B显示了带有可致动闩锁的另一实施例的卸压阀10从而使可动叶片 26保持在打开位置，其包括掣子闩锁(click latch)装置33。在这个实施例中，电源32向 SMA金属线30提供电力从而使可动叶片26打开至所希望的方向或位置。突出元件31，例 如刚性销，从其中一个可动叶片26向外伸出并且在该突出元件31随可动叶片26的打开而 转动时自动地接合掣子闩锁装置33。当中断对SMA金属线30的电力时，可动叶片26通过 可动叶片26上的弹簧23的动作保持在适当位置，在SMA金属线30冷却时突出元件31锁 紧在掣子闩锁装置33中。为了实现可动叶片26的关闭，电源32随后为SMA金属线30提 供电力，收缩SMA金属线30并进一步转动可动叶片26和使突出元件31从掣子闩锁装置33 脱离。再次中断对SMA金属线30的电力，从而允许SMA金属线30冷却并关闭可动叶片26。图13A和13B显示了带有可致动闩锁的另一实施例的卸压阀10从而使可动叶片 26保持在打开位置，其包括机械闩锁33'。该机械闩锁33'在枢轴点枢轴附接于外壳20， 在第二点附接于拉力弹簧27，以及在第三点附接于第二 SMA金属线30'。拉力弹簧27和 第二 SMA金属线30'施加经过枢轴点的反向力。当不致动第二 SMA金属线30'时，机械闩 锁33'处于打开、未锁定的位置。在这个实施例中，电源32向SMA金属线30提供电力从而 打开可动叶片26至或者超过所希望的方向或位置。从其中一个可动叶片26向外伸出的突 出元件31'转动到机械闩锁27之外。第二电源32'向第二 SMA金属线30'提供电力，在 该SMA材料中引起应变并使其收缩，克服拉力弹簧27的弹簧力，因此机械闩锁33'接合突 出元件31'并将可动叶片26保持在打开位置。随后可以去激励电源32。第二电源32继 续向第二 SMA金属线30'提供足够使机械闩锁33'保持在关闭状态的电力。为了实现可 动叶片26的关闭，第二电源32'中断对第二 SMA金属线30'提供电力，从而允许其扩张以 致拉力弹簧27的弹簧力推动机械闩锁33'以脱离突出元件31'，以及实现可动叶片26关闭的、来自弹簧23的回复力。同样，车辆电力的损失会使可动叶片26关闭。图14A和14B显示了带有可致动闩锁的另一实施例的卸压阀10从而使可动叶片 26保持在打开位置，包括电磁闩锁。该电磁闩锁包括安装在外壳20的一部分上的电磁体35 和安装在其中一个可动叶片26的一部分上的目标体(target) 37。目标体37包括含铁金属 (ferrous metal)，并安装在可动叶片26上，用这种方式在可动叶片26打开时邻接电磁体 35。在这个实施例中，电源32向SMA金属线30提供电力从而使可动叶片26打开至所希望 的方向或位置。电磁体35是利用源自电磁体电源32A的电力激励的并且通过通讯联接到 电磁体电源32A的控制器64控制。当目标体37接近或接触被激励的电磁体35时，电磁力 使目标体37以及可动叶片26保持在打开位置。可以中断对SMA金属线30的来自电源32 的能量。为了实现可动叶片26的关闭，电磁体电源32A去激励电磁体35，允许其释放目标 体37的电磁保持。来自弹簧23的回复力实现可动叶片26的关闭。同样，车辆电力的损失 会使可动叶片26关闭。图15A和15B显示了带有可致动闩锁的另一实施例的卸压阀10从而使可动叶片 26保持在打开位置，包括机械式偏心(over-center)円锁。在一个实施例中，该机械式偏心 闩锁包括刚性联接到可动叶片26的旋转臂21，两者都在枢轴点24枢轴连接到外壳20。旋 转臂21包括第二转动端，该第二转动端共终端地联接到弹簧元件23A的第一端和第一 SMA 金属线30A和第二 SMA金属线30B的端部。弹簧元件23A的第二端在弹簧附连点P连接到 外壳20。第一 SMA金属线30A和第二 SMA金属线30B的远端分别在附连点A和B联接到外 壳20。附连点A和B分别位于线C的左侧和右侧。线C是由枢轴点24和弹簧附连点P限 定的。弹簧元件23A的力绕枢轴点24转动旋转臂21和可动叶片26，分别由第一和第二止 块39A和39B中的一个来停止转动。运行时，当旋转臂21处于位于第一止块39A的第一位 置以及可动叶片26处于关闭位置时，第一电源32向第一 SMA金属线30A提供电力，使其在 旋转臂21的第二转动端上施加张力并使其沿第二方向移动偏心。可以去激励第一电源32， 使第一 SMA金属线30A冷却并扩张。弹簧元件23A的力绕枢轴点24使旋转臂21和可动叶 片26转到第二止块39B，打开可动叶片26。运行时，当旋转臂21处于位于第二止块39B的 第二位置以及可动叶片26处于打开位置时，第二电源32'向第二 SMA金属线30B提供电 力，使其在旋转臂21的第二转动端上施加张力并使其沿第一方向移动偏心。可以去激励第 二电源32'，从而允许第二 SMA金属线20B冷却并扩张。弹簧元件23的力绕枢轴点24使 旋转臂21和可动叶片26转到第一止块39A，使可动叶片26移到关闭位置。另外，该机械式 偏心闩锁包括设在同一位置的旋转臂21和可动叶片26。在此公开的范围是广范围并且可相互结合的(例如，“最多大约25wt%或更具 体地说大约5wt%到大约20wt%〃的范围包括〃大约5wt%到大约25%〃范围的端点和 所有中间值等等)。“组合物"包括搀和物、混合物、合金、反应产物等等。此外，术语"第 一"、“第二"等等在此不表示任何顺序、数量或重要性，而是用来区分一个元件和另一个 元件，并且术语"a"、“ an"在此不表示数量限制，而是表示存在至少一个提及的零件。 与数量连用的修饰词"大约"包括状态值并且具有由上下文决定的含义(例如，包括与特 定数量的测量有关的误差度)。在此使用的后缀(多个)意味着包括变形术语的单数和复 数，因此包括一个或多个术语(例如，染料包括一个或多个染料)。贯穿说明书的参见"一 个实施例"、“另一个实施例"、“一个实施例"等等指的是与该实施例有关的特定元素(例如，装置、结构和/或特征)被归入在此描述的至少一个实施例中，并且可以或不可以存 在于其他实施例中。另外，可以理解的是所描述的元素可一以任何方式结合在各个实施例 中。 鉴于本公开内容，合适的算法、加工能力和传感器输入都在本领域的普通技术人 员的技能之内。已经参考示例性实施例描述了本公开内容；本领域技术人员将会理解，可以 在不脱离本公开内容范围的情况下进行各种改变和用其元件代替等价物。另外，在不脱离 其实质的范围的情况下可以进行许多改进来使特定情况或材料适应本公开内容的教导。因 此，意图是本公开内容并不限于作为预计用于实现本公开内容的最佳方式所公开的特定实 施例，而是包括落入所附权利要求范围中的所有实施例。
权利要求
1.一种阀，包括外壳，所述外壳限定出在车辆隔室和外部环境之间提供流体连通的开口 ；可动叶片，所述可动叶片枢轴连接该外壳并可移动到打开位置和关闭位置中的一个；第一线性致动机构，所述第一线性致动机构机械联接在该可动叶片和该外壳之间，该 第一线性致动机构包括由形状记忆合金制造的第一金属线装置；第一电源，所述第一电源电连接到该第一线性致动机构，以在响应于来自控制器的第 一激励指令激励该第一电源时实现该第一线性致动机构的形状记忆合金中的相变，使该叶 片移动到打开位置和关闭位置中的一个；和可致动锁紧系统，该可致动锁紧系统被配置为使该可动叶片在打开位置和关闭位置中 的一个保持不确定的时间段。
2.如权利要求1所述的阀，其特征在于，该打开位置包括部分打开位置和完全打开位 置中的一个。
3.如权利要求2所述的阀，其特征在于，该可致动锁紧系统包括可被周期性激励的所 述第一电源，来保持该形状记忆合金中的相变从而将该可动叶片保持在打开位置。
4.如权利要求1所述的阀，其特征在于，该可致动锁紧系统包括机械式掣子闩锁装置， 所述机械式掣子闩锁装置在该可动叶片移动到打开位置时接合该可动叶片上的突出元件。
5.根据权利要求4所述的阀，其特征在于，当第一线性致动机构在该机械式掣子闩锁 装置已经接合到该可动叶片上的突出元件之后进一步转动该可动叶片时，该机械式掣子闩 锁装置脱离该可动叶片上的突出元件。
6.根据权利要求1所述的阀，其特征在于，该可致动锁紧系统包括机械式闩锁装置， 所述机械式闩锁装置联接于第二线性致动机构，所述第二线性致动机构包括由形状记忆合 金制造的第二金属线装置；和第二电源，所述第二电源电连接到该第二线性致动机构，以在 响应于来自控制器的第二激励指令激励该第二电源时实现该第二线性致动机构的形状记 忆合金中的相变，移动该机械式闩锁装置，从而反抗弹簧来接合该可动叶片上的突出元件， 所述弹簧偏压机械式闩锁装置使之与该突出元件脱离。
7.根据权利要求6所述的阀，其特征在于，当响应于来自控制器的第二激励指令去激 励该第二电源时，通过弹簧偏压该机械式闩锁装置使之与该突出元件脱离来移动该机械式 闩锁装置，以脱离该可动叶片上的突出元件。
8.根据权利要求1所述的阀，其特征在于，该可致动锁紧系统包括联接到第二电源的 电磁体装置，在响应于来自控制器的第二激励指令激励该第二电源且该可动叶片处于打开 位置其中该含铁目标体邻接该电磁体装置时，所述电磁体装置磁性联接到该可动叶片上的 含铁目标体。
9.根据权利要求8所述的阀，其特征在于，当响应于来自控制器的第二激励指令而去 激励该第二电源时，该电磁体装置与该可动叶片上的含铁目标体磁性分离。
10.根据权利要求1所述的阀，其特征在于，该可致动锁紧系统包括机械式偏心闩锁， 所述机械式偏心闩锁包括联接到弹簧元件的可动叶片、第一线性致动机构和第二线性致动 机构，所述第二线性致动机构包括由形状记忆合金制造的金属线装置；和电联接到该第二 线性致动机构的第二电源，从而在响应于来自控制器的第二激励指令激励该第二电源时实 现该第一线性致动机构的形状记忆合金中的相变，使该叶片移动到打开位置和关闭位置中的另一个，所述弹簧元件用来在去激励第一电源和第二电源时使该叶片保持在打开位置和 关闭位置中的当前一个位置。
11.一种阀，包括外壳，所述外壳限定出在车辆隔室和外部环境之间提供流体连通的开口 ；可动叶片，所述可动叶片枢轴连接该外壳并可移动到打开位置，该可动叶片包括具有 弹簧偏压力的弹簧装置，该弹簧装置将该可动叶片相对于该外壳推到关闭位置，以足够保 证该开口的环境密封；第一线性致动机构，所述第一线性致动机构机械联接在该可动叶片和该外壳之间，该 第一线性致动机构包括由形状记忆合金制造的第一金属线装置；第一电源，所述第一电源被配置为响应于来自控制器的第一激励指令向该第一线性致 动机构传输电力来实现该第一线性致动机构的形状记忆合金中的相变，以将该可动叶片推 到打开位置；和可致动锁紧系统，该可致动锁紧系统被配置为使该可动叶片在打开位置保持不确定的 时间段。
12.如权利要求11所述的阀，其特征在于，该可致动锁紧系统包括可被周期性激励的 所述第一电源，来保持该形状记忆合金中的相变，从而将该可动叶片保持在打开位置。
13.如权利要求11所述的阀，其特征在于，该可致动锁紧系统包括机械式掣子闩锁装 置，所述机械式掣子闩锁装置在该可动叶片移动到打开位置时接合该可动叶片上的突出元 件。
14.如权利要求11所述的阀，其特征在于，该可致动锁紧系统包括机械式闩锁装置， 所述机械式闩锁装置联接于第二线性致动机构，所述第二线性致动机构包括由形状记忆合 金制造的第二金属线装置；和第二电源，所述第二电源电连接到该第二线性致动机构，以在 响应于来自控制器的第二激励指令激励该第二电源时实现该第二线性致动机构的形状记 忆合金中的相变，移动该机械式闩锁装置，从而反抗弹簧而接合该可动叶片上的突出元件， 所述弹簧偏压机械式闩锁装置使之与该突出元件脱离。
15.根据权利要求11所述的阀，其特征在于，可致动锁紧系统包括联接到第二电源的 电磁体装置，在响应于来自控制器的第二激励指令激励该第二电源且该可动叶片处于打开 位置其中该含铁目标体邻接该电磁体装置时，所述电磁体装置磁性联接到该可动叶片上的 含铁目标体。
16.根据权利要求11所述的阀，其特征在于，该可致动锁紧系统包括机械式偏心闩 锁，所述机械式偏心闩锁包括联接到弹簧元件的可动叶片、第一线性致动机构和第二线性 致动机构，所述第二线性致动机构包括由形状记忆合金制造的金属线装置；和电联接到该 第二线性致动机构的第二电源，从而在响应于来自控制器的第二激励指令激励该第二电源 时实现该第一线性致动机构的形状记忆合金中的相变，使该叶片移动到打开位置和关闭位 置中的另一个，所述弹簧元件用来在去激励第一电源和第二电源时使该叶片保持在打开位 置和关闭位置中的当前一个位置。
17.如权利要求11所述的阀，其特征在于，该打开位置包括部分打开位置和完全打开 位置中的一个。
全文摘要
一种卸压阀，包括外壳和可移动到打开位置和关闭位置中一个的叶片。线性致动机构机械联接在该可动叶片和该外壳之间。该线性致动机构是由形状记忆合金制造的金属线装置。可致动锁紧系统被配置为使该可动叶片在打开位置和关闭位置中的一个保持不确定的时间段。
文档编号F16K31/02GK101994862SQ20091025843
公开日2011年3月30日 申请日期2009年11月13日 优先权日2008年11月14日
发明者A·L·布劳恩, B·D·胡, D·L·帕特森, J·H·布朗, J·N·欧文斯, M·A·沃斯, P·W·亚历山大, X·高 申请人:通用汽车环球科技运作公司;合金力学公司