利用活性材料致动的前后位置调节器的制作方法

专利名称：利用活性材料致动的前后位置调节器的制作方法
技术领域：
本公开总体涉及用于在前后位置中保持物体例如座椅的锁定机构；尤其涉及利 用活性材料致动以在前后位置中释放和/或再锁定物体的锁定机构。2.现有技术论述用于在前后位置中锁定物体的传统锁定机构的特征在于手动或者机电释放，这 在本领域中带来各种问题。例如，在汽车设置中，前后座椅定位通常涉及复杂的释放机 构，所述释放机构要求乘客接触通常较大的手柄且在所述手柄上施加充分的力。作为响 应，已经开发了被提供动力的致动器来释放和/或再定位所述座椅；但是，通常，这些 机构的特征在于复杂的机电构造，包括马达、螺线管、气缸、阀等，这增加了重量、复 杂性、封装空间的减少以及增加了车辆的成本。

发明内容
本发明解决这些问题，且涉及一种前后定位调节系统，其利用活性材料致动来 更为高效地释放用于操纵的关联物体。本发明的调节器提供了一种用于释放物体的自动 方法，以沿着前后方向而被再定位以及在新的位置中再锁定所述物体，这不需要乘客费 力、也不需要电-机械式、电-磁式或者电-液压式马达。在汽车设置内，由本发明提 供的额外封装空间允许对座椅位置控制的更容易设定。本发明利用在活性(或者“灵巧”)材料暴露到激活信号时所经历的改变来实现 释放。这样，与传统的致动器相比，本发明减小了等同部件的尺寸、重量和噪音(既是 声学地也是关于电磁场辐射)；以及改进了鲁棒性和设计能力。总体地，本发明涉及一种适于与座椅一起使用的前后位置调节器。所述调节 器包括锁定构件，所述锁定构件固定地连接至所述座椅，以便能够与所述座椅一起平 移；以及连接至基座的固定结构。所述构件和所述结构协作地构造成以被引起实现脱离 状态和接合状态中的一个。所述构件和所述座椅在所述脱离状态中相对于所述基座自由 平移，且在接合状态中相对于所述基座固定。被驱动地耦接至所述结构或者所述构件的 致动器包括活性材料元件，所述活性材料元件可操作以在暴露给激活信号时或者与所述 激活信号阻隔时经受可逆改变，且由于所述改变而选择地使所述构件和所述结构脱离。本公开可以通过参考本公开的各种特征的下述详细说明和包括在其中的示例而 更容易地理解。


本发明的(多个)优选实施例将在下面参照示例性比例的附图来详细地描述，附 图中图1是根据本发明优选实施例的汽车座椅和设置在座椅之下的前后定位调节器 (以虚线的类型)的立体图2是图1中所示的座椅的正视图，特别地显示了包括信号源和输入装置的调节 器；图3是根据本发明优选实施例的前后定位调节器的侧向立体图，所述前后定位 调节器包括多通道锁定机构和被驱动地耦接至可平移杆的形状记忆线致动器，所述多通 道锁定机构具有多个可平移销； 图4是根据本发明优选实施例的在图3中所示的调节器的侧视图，其中形状记忆 线由销和远端滑轮输送，且被对折以被附接至上通道并呈现为自容纳系统；图5是根据本发明优选实施例的在图4中所示的调节器的侧视图，其中所述线的 被动、高强度部分与所述销接合；图6是根据本发明优选实施例的在图3中所示的调节器的侧视图，包括致动器， 所述致动器包括形状记忆线，所述形状记忆线被驱动地耦接至块和楔，其构造成放大 力，并且在被导致相对平移时接合所述销；图7是根据本发明优选实施例的在图3中所示的调节器的侧视图，其中该致动器 包括形状记忆线，所述形状记忆线被驱动地耦接至连杆机构，所述连杆机构构造成放大 力且在被导致摆动时与所述销接合；图8是根据本发明优选实施例的前后定位调节器的立体图，所述前后定位调节 器包括可平移通道，所述可平移通道具有与由外通道限定的多个孔对齐的多个固定销， 其中所述销处于升高状态；以及被驱动地耦接至可平移通道的内部设置的形状记忆线致 动器；图8a是图8中所示的调节器的立体图，其中所述线已经被激活且所述销由此被 降低；图8b是根据本发明优选实施例的具有多个固定销的内板的立体图，其中所述内 板和基座通过多个形状记忆线致动器和中间片簧互相连接且被驱动地耦接至所述多个形 状记忆线致动器和所述中间片簧；图9是根据本发明优选实施例的前后定位调节器的立体图，所述前后定位器包 括有齿结构和枢转锁定构件，所述枢转锁定构件被驱动地耦接至形状记忆线致动器和返 回机构；图9a是图9中所示的调节器的正视图，其中所述线已经被激活且由此所述构件 被枢转；图10是根据本发明优选实施例的前后定位调节器的横截面，所述前后定位器包 括有齿结构和固定地耦接至销的可平移锁定构件、中间接合在所述结构和所述构件之间 的辊子珠以及包括第一和第二拉伸弹簧的返回机构；图IOa是图10中所示的调节器的横截面，其中致动器18已引起所述销和锁定构 件平移以及所述弹簧拉伸；以及图IOb是图10中所示的调节器的分解视图。
具体实施例方式优选实施例的下述说明本质上只是示例性的，且不意于限制本发明、其应用或 者用途。本发明将参照适于与汽车座椅12 (图1和2)使用的前后定位调节器10 (图l-9b)来描述和说明；但是很好理解的是，本发明的有益效果可以与各种其他的选择地再定位 物体一起使用，包括传送器托盘(架)等。本发明总体记载了一种被提供动力的调节器 10，包括锁定机构14，所述锁定机构14构造成在处于接合状态下时相对于基座16固 定座椅(或者物体)12;以及致动器18，所述致动器18包括活性材料元件20，该活性材 料元件20构造成使机构14脱离接合以使得座椅12能够相对于基座16平移。 如此处所使用，术语“活性材料”应赋予其普通技术人员所理解的普通意义， 并包括在暴露给外部信号源时展示基础(例如化学或者内在物理)性能的可逆变化的任何 材料或者复合物。与本发明一起使用的合适的活性材料包括但是不限于形状记忆合金、 铁磁形状记忆合金、形状记忆聚合物、电活性聚合物(EAP)和压电陶瓷。如可以理解， 这些类型的活性材料具有迅速移位、或者记住其原始形状和/或弹性模量的能力，其随 后可以通过施加外部刺激来恢复。这样，原始形状的变形是临时的状态。这样，包括这 些材料的元件可以响应于激活信号的应用或者移除(依赖于其被使用的材料和形式)改变 至训练的形状。形状记忆合金(SMA)通常是指显示出在受到合适热量刺激时恢复到某种预先限 定的形状或尺寸的能力的一组金属材料。形状记忆合金能够经受相变，其中它们的屈服 强度、刚度、尺寸和/或形状均作为温度的函数而变化。术语“屈服强度”是指这样的 应力，即材料在该应力处具有与应力及应变的特定偏离。通常，在低温或马氏体相中， 形状记忆合金可被伪塑性变形，并在暴露于一些更高温度时转变成奥氏体相，或母相， 从而恢复到其变形前的形状。仅在加热时表现此形状记忆效果的材料称为只具有单程 (向)形状记忆。在再冷却时也表现形状记忆的材料称为具有双程形状记忆性能。形状记忆合金存在于几个不同的依赖于温度的相。这些相中最常用的是如前所 述的所谓马氏体相和奥氏体相。在下述讨论中，马氏体相通常是指更容易变形的、较低 温的相，而奥氏体相通常是指更刚硬的、较高温的相。当形状记忆合金处于马氏体相中 并被加热时，其开始变化到奥氏体相。这一现象开始时的温度通常称为奥氏体起始温度 (As)。这一现象完成时的温度被称为奥氏体结束温度(Af)。当形状记忆合金处于奥氏体相中并被冷却时，其开始变化到马氏体相，这一现 象开始时的温度称为马氏体起始温度(Ms)。奥氏体结束其转变到马成氏体相时的温度 被称为马氏体结束温度(Mf)。通常，形状记忆合金在其马氏体相中更柔软并更可容易变 形，而在奥氏体相中则更坚硬、更刚性和/或更刚硬。考虑到前述情况，用于形状记忆 合金的合适的激活信号是热激活信号，其具有足以引起在马氏体相和奥氏体相之间进行 转换的大小。取决于合金成分和处理历史，形状记忆合金可表现单程形状记忆效应、固有的 (内因)双程效应、或非固有的(外因)双程形状记忆效应。退火的形状记忆合金通常只 表现有单程形状记忆效应。在形状记忆材料的低温变形后进行充分加热可引起马氏体至 奥氏体类型的转换，并且材料可恢复至原始的经退火的形状。因此，单程形状记忆效应 仅在加热时才被观察到。具有单程形状记忆效应的包括形状记忆合金成分的活性材料不 会自动重组，会可能在判断出需要重设所述装置时需要外部的机械力。固有的和非固有的双程形状记忆材料的特征在于都在从马氏体相加热到奥氏 体相时具有形状转换，以及在从奥氏体相冷却回到马氏体相时具有额外的形状转换。具有固有形状记忆效应的活性材料由这样的形状记忆合金成分制造，即，所述形状记忆合 金成分作为上述相变的结果将促使活性材料自动将其重组。固有的双程形状记忆行为必 需通过加工处理来引入到形状记忆材料中。这样的过程包括在处于马氏体相时使材料 极端变形，在约束或负载情况下进行加热-冷却，或表面改性，例如激光退火、抛光 或喷丸硬化。一旦材料被训练成具有双程形状记忆效应，那么在低温与高温状态之间的 形状变化一般是可逆的并能持续多次的热循环。与之相对的，具有非固有的双程形状记 忆效应的活性材料是复合物或多组分材料，其由具有单程效应的形状记忆合金成分与提 供了重组原始形状的回复力的另一种元素组成。当加热时形状记忆合金记住其高温形式时的温度可通过稍微改变合金成分和通 过热处理来进行调整。例如，在镍钛形状记忆合金中，其可从高于大约100°c到低于大 约-100°c来变化。形状恢复过程发生在仅几度的范围内，并且取决于期望应用和合金 成分，转变的开始或结束可根据所需的应用和合金成分被控制在一度或两度内。形状记 忆合金的机械性质在跨越其转变的温度范围上变化极大，通常为系统提供了形状记忆效 应、超弹性效应和高阻尼能力。 适宜的形状记忆合金材料包括但不限于镍钛基合金、铟钛基合金、镍铝基合 金、镍镓基合金、铜基合金(例如，铜锌合金、铜铝合金、铜金合金、以及铜锡合金)、 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、铁钼基合金、铁钯 基合金等。这些合金可以是二元的、三元的、或更高阶的，只要合金成分能具有形状记 忆效应，例如在形状取向、阻尼能力等等中的变化便可。应明白，当SMA被加热到高于其马氏体至奥氏体的相变温度时，其表现了 2.5 倍的模量增加以及高达8%(取决于预应变的量)的尺寸变化(当在马氏体相中时所引起 的伪塑性变形的复原)。还要明白，热引发的SMA相变是单向的，使得需要偏置力返回 机构(例如弹簧)，以便一旦去除所施加的场，则使SMA返回其起始构造。可利用电阻 加热(或焦耳加热)来使整个系统电可控。但是，通过SMA(在高于Af的温度时)的加载和卸载所导致的SMA中的应力 引起的相变本质上是双向的。即言，在SMA处于其奥氏体相中时充分应力的应用将导致 SMA改变到其较低模量的马氏体相，其中，SMA可以具有高达8%的“超弹性”变形。 所应用的应力的移除将导致SMA切换回到其奥氏体相，这样将恢复其初始形状和较高的模量。铁磁SMA(FSMA)是SMA的子类。这些材料与传统的SMA材料具有相似的 性能具有应力或者热引起的在马氏体和奥氏体之间相变。此外，FSMA是铁磁的，且 具有强的磁晶各向异性，这允许外部磁场影响场对准的马氏体变体的取向/部分(或百分 率，fraction)。当移除磁场时，该材料可以显示完全的双程、部分双程或者单程形状记 忆。对于部分或者单程形状记忆，外部刺激、温度、磁场或者应力可以允许该材料回到 其初状态。完美的双程形状记忆可用于采用了持续供应动力的比例控制。单程形状记忆 对于轨道填充应用最有用。在汽车应用中，外部磁场通常通过软磁芯电磁体产生，但是 一对赫姆赫兹线圈也可以用于快速响应。电活性聚合物包括那些响应于电场或机械场而具有压电、热电或电致伸缩性质 的聚合材料。例如，具有压电聚(亚乙烯基氟化三氟乙烯)共聚物的电致伸缩接枝弹性体。该组合具有产生可变量的铁电电致伸缩分子复合物系统的能力。这些可以操作为压 电传感器甚至是电致伸缩致动器。适于用作电活性聚合物的材料包括任何充分(基本)绝缘的聚合物或橡胶(或其 组合)，其响应于静电力而变形，或其变形导致电场的变化。适于作为预应变聚合物使用 的示例材料包括硅 酮弹性体、丙烯酸弹性体、聚氨酯、热塑性弹性体、包括PVDF的 共聚物、压敏粘合剂、氟橡胶、包括硅树脂和丙烯酸部分(acrylic moieties)的聚合物，等 等。例如，包括硅树脂和丙烯酸部分的聚合物可以包括包括硅酮和丙烯酸部分的共聚 物、包括硅树脂弹性体和丙烯酸弹性体的聚合物混合物。用于电活性聚合物的材料可以基于一种或多种材料性质进行选择，例如高的电 击穿强度，低弹性模量(用于大的变形)、高介电常数，等等。在一个实施例中，聚合物 选择成使得具有至多大约IOOMPa的弹性模量。在另一实施例中，聚合物选择成使得最 大致动压力在大约0.05MPa和大约IOMPa之间，并优选地在大约0.3MPa和大约3MPa之间。在另一实施例中，聚合物选择成使得介电常数在大约2和大约20之 间，优选地在大约2.5和大约12之间。本公开不意在被局限于这些范围。理想地，如果 材料同时具有高介电常数和高介电强度，那么具有比上述给定范围更高的介电常数的材 料将是期望的。对于本发明，可以理解，电活性聚合物可以制造成和实施为限定优选厚 度小于50微米的薄膜。因为电活性聚合物可在高应变时偏转，所以附接至聚合物的电极也应当能够偏 转但不损害机械或电性能。通常，适于使用的电极可以是任何形状和材料，其设置成使 其可以向电活性聚合物供应合适的电压，或从电活性聚合物接收合适的电压。电压可以 是恒定的，也可以随时间变化。在一个实施例中，电极粘接至聚合物的表面。粘接于聚 合物的电极优选适应和符合聚合物形状的变化。相应地，本发明可包括与电活性聚合物 形状相符的电极，其中这些电极被附接至所述电活性聚合物。电极可只应用于电活性聚 合物的一部分，并根据其几何构形来限定活性区域。适于与本发明一起使用的各种类型 的电极包括具有金属迹线和电荷分布层的结构化电极、具有超出平面维度变化的织构化 电极、例如含碳油脂和含银油脂这样的导电油脂、胶状悬浮体、例如碳纤维和碳纳米管 这样的高展弦比导电材料、以及离子导电材料的混合物。用于本发明的电极材料可以改变。用在电极中的适宜材料可以包括石墨、炭 黑、胶态悬浮体、包括银和金的薄金属、填充了银以及填充了碳的凝胶和聚合物、以及 离子导电或电子导电聚合物。要理解的是，某些电极材料可与特定的聚合物很好地一起 工作，而不能与其他聚合物很好地一起工作。例如，碳纤维可与丙烯酸弹性体聚合物很 好地一起工作，而不能与硅树脂聚合物很好地一起工作。最后，要认识到的是，当施以电荷时，压电陶瓷也可用于产生力和变形。PZT 陶瓷由经过切割、研磨、抛光、以及以其他方式成形至期望构造和容差的铁电材料和石 英材料构成。铁电材料包括钛酸钡、钛酸铋、铌镁酸铅、偏铌酸铅、铌镍酸铅、铅锌钛 酸盐(PZT)、锆钛酸铅镧(PLZT)、锆钛酸铅铌(PNZT)。电极通过溅射或丝网印制工艺 来加以应用，此后所述块被经过极化处理，使其显示出肉眼可见的压电特性。多层压电 致动器通常需要采用箔铸工艺，其使层厚度降至20μιη。此处，电极被丝网印制，且片 材被层压；压实工艺增加了陶瓷生坯的密度并去除了捕获在层间的空气。最后步骤包括粘合剂燃尽，以低于iioo°c的温度进行烧结(混烧)，引线终结，以及进行极化。回到图l_9b，显示了由汽车座椅12使用的主动的前后定位调节器10。例如， 如图2和图3中所示，锁定机构14可大体包括固定地连接至座椅12的锁定构件22，以 随所述座椅12可平移；以及连接至基座16的固定结构24。尽管用专门术语来描述和提 示，但是应理解，术语“基座”不限于载荷承载体或者支撑/底部构造，并包括在整个 调节事件中呈现固定参考的任何主体或者表面。例如，基座16可以表现为其上固定结构 24的壁或者顶部。构件22和结构24协作地构造成以被致实现脱离状态和接合状态中的一个。构 件22和座椅12在脱离状态中自由平移，且在接合状态中相对固定。致动器18被驱动地 耦接至结构24和/或构件22，以选择性地使其在需要时或者受控致动时脱离接合。 如前所提及，致动器18包括活性材料元件20，活性材料元件20可操作以在暴露 给激活信号时或者与所述激活信号阻隔时进行基本性能的可逆变化。元件20呈现足够的 致动力以使调节器10在被激活时移动到所述状态中的一个，并可以构造成直接地或者间 接地驱动操纵。可以理解，基于所使用的活性材料，实现该致动力所必须的元件20的规 格、横截面积、长度和/或其他方面的构造很容易由普通技术人员来确定，这样，将不 在此处详细描述选择准则。在所示的实施例中，致动器18被大体示出包括线性作用SMA 线20，其中术语“线”以非限定的意义来使用，并包括其他等同的几何构造，例如束、 辫、缆、绳、链、条等。例如，如图6_9b中所示，线20可以固定地连接至锁定机构14的可平移部分， 且相对地连接至被固定锚(例如座椅框架等)26。更为优选地，线20在两端处连接至锚 26，并通过该机构向中线(平均地)张紧，以形成具有顶以及弓弦构造(图3)。在该构 造中，可以理解，由于所呈现的三角关系，线的激活导致在顶点处的放大移位。线20优 选地通过强化结构紧固件(例如卷边件等)连接至锁定机构14和锚26，这方便和隔离机 械连接和电连接。可以理解，机构14返回到原始状态可以受到机构14的已平移部分的重量的被动 影响(此处致动器18用来提升)；或者，受双向形状记忆元件20的主动影响。但是， 在元件20呈现单向致动时，单独的返回机构(即“返回件”)28优选地设置成产生用于 朝向返回件的偏压力。在该构造中，返回机构28对抗性地作用至致动器18，且如所示 的实施例中所显示，可以通过压缩弹簧、拉伸弹簧、片簧或者扭簧、弹性体、气动弹簧/ 液压弹簧、弹性体部件(例如缓冲器)、配重、额外的活性材料元件等来具体化。例如，在图6和7中，返回机构28是相对致动器18被驱动地耦接至锁定机构14 的拉伸弹簧。当致动器18引起锁定构件顺时针摆动时，通过拉伸使弹簧28储存能量。 这样，可以理解由元件20产生的致动力大于弹簧28的弹性力。在去激活时，弹簧28拉 伸去激活线20，这样弹簧28导致机构14返回到原始的状态。可以理解，线20所经受的 应力加速变形回到马氏体相。在所示的实施例中，结构24和构件22具有第一和第二纵向通道，第一和第二纵 向通道协作地形成在前后方向上的线性轨道(图1、2和8)。通道22、24伸缩式(套管 式)地接合，且具有一致的横截面以限定大体上覆的层。更具体地，通道22、24具有 顶帽横截面，包括最上方的中间面板22a、24a、从面板22a、24a展开的第一和第二侧壁22b、24b和从壁22b、24b的底 部向外突出的张开的翼部分22c、24c。通道22、24被协 作地构造成使得内通道24的外壁表面基本与外通道22的内壁表面相邻。更为优选地， 至少第三引导通道30可以设置来侧向地支撑第一通道22和第二通道24(图3)。在第一实施例中，沿着外通道面板22a的中心线限定多个纵向分开的孔(或者 “开口”)32，并且至少一个、优选地数目稍少的多个销34从内通道面板24a散射出。
在图3-7中，销34在升高状态和降低状态之间可竖直平移。每个销34同心地与孔32中 被选择的一个对齐，销34和孔32具有一致的横截面，这样销34只在处于升高状态中时 穿过孔32突出。销34优选地朝向升高状态偏压。为此目的，销34可以通过压缩弹簧34a同心 地对齐和接合，压缩弹簧34a构造成在销34上产生偏压力(图4)。在销34由致动器18 降低时，弹簧34a通过压缩储存能量。一旦致动器18脱离接合销34，弹簧34a释放其能 量，以使销34再次升高并穿过开口 32突出。如图4、5中所示，致动器18可以包括至少一个SMA线20，SMA线与通过由每 个销34限定的开口 34b交织。单个线20可以用于驱动所有的销34 ；或者更为优选地， 为了接收相等的力，每个销34可以被分离的和独立致动的线20驱动。(多个)线20具 有足够的长度和可恢复的应变，以允许销34在被去激活时实现升高状态。当被激活时， 线20收缩，由此导致销34实现降低状态。线20可以外锚定，或者可以连接至固定通道 24的顶部表面，以被自容纳。相对于后者，通道24的远端边缘可以形成圆角，或者更为 优选地，滑轮36可以被设置成便于弯折线20。如图5中所示，在该构造中优选的线20 包括由持久材料制造的被动的高强度部分38，所述高强度部分38与销34互接合。部分 38可以是钢缆或者棒。除了活性材料元件20之外，致动器18还可以包括传动机构40，传动机构40优 选地构造成提供对于力或者位移的机械益处。在图3中，传动机构40包括可平移杆42， 可平移杆42定位并构造成选择性地且同时地接合销34。更具体地，杆42具有多个销接 合杆部42a并定位在销34之上。如前所提及，优选地由马氏体相中的SMA材料所形成 的形状记忆线20输送中间杆头42b，以形成如图所示的弓弦构造。当线20被激活时，杆 42被降低且同时地接合多个销34，驱动它们至孔32之下。这使构件22自由以沿着轨道 平移。销34还可以包括掣子或者锁定机构(未示出)，用于将销34保持在降低状态直 到完成调节。可以理解，杆42优选地被朝向上(脱离接合)位置偏压，以在线被去激活 时升高。例如，杆42可以进一步地耦接到至少一个拉伸弹簧28，如图3中所示。可以 理解，作用在被激活的线上的偏压力在线中引起应力，这加速转变回到马氏体相。为了 在线20处于奥氏体相中时方便构件22的平移，杆部42a与构件22的下表面在齐平位置。 杆部42a具有等于孔32的覆盖面积(foot-print area)，这样构件22完全地覆盖，以防止销 34升高并阻挡调节。一旦座椅12已经被定位，杆部42a可以升高，这样每个销34能够 进入下一个相遇的孔32。可选地，杆42可以被限定倾斜界面的块44和楔46替换(图6)。此处，元件 20构造成当被激活时使块44或者楔46相对于彼此纵向地平移。相对平移导致块44(或 者楔46)朝向降低状态驱动销34，这样构件22和结构24脱离接合。可以理解，水平移位相对于竖直平移的优点依赖于倾斜界面的角度。最后，也如图6中所示，返回弹簧28 可以接合至相对致动器18与块44和楔46中的被驱动的一个，以在线20被去激活时使水 平移位反向。 在另一传动机构替代方案中，致动器18可以被驱动地耦接至连杆机构48 (图 7)，连杆机构48包括在分开位置从锚26 (例如座椅框架等)枢转地扩展的第一连杆50 和第二连杆52 ；交叉连杆54，交叉连杆54枢转地互连第一连杆50和第二连杆52的远 端，以相对于致动器18限定前接头56、后接头58;以及最下方的连杆60，最下方的连 杆60枢转地互连前接头56和杆42。致动器18可以包括被驱动地耦接至前接头56的形 状记忆线20，如图所示。线20被构造成使连杆机构48由于改变而摆动，且摆动连杆机 构48导致杆42被向下驱动并且使销34实现降低状态。可选地，可以理解的是，替代地 线20可以被驱动地耦接至后接头58，如图7中的虚线类型所示。通过变化连杆的长度， 可以放大连杆机构48所提供的力或者移位。在如图8和8a所示的另一实施例中，销34被固定地附接至可竖直平移但是相对 于基座16纵向地固定的内通道24。内通道24优选地朝向升高状态偏压。致动器18包 括在内通道24和基座16之间互连的形状记忆线20，并被构造成选择地使通道24和销34 降低，使得构件22脱离接合。为了增加整体长度，线20可以具有与基座16和通道24 交替连接的鞋带图案(图8)。最后，多个压缩弹簧28优选地设置在通道24和基座16之 间，以朝向升高状态偏压内通道24和销34，如前所述。可选地，多个线20可以竖直地互连通道24和基座16。例如，在图8b中，通道 被板62替代，四个竖直取向的线20在板62的拐角处被驱动地耦接至板62和基座16。 在此构造中的返回机构28可以是夹持在板62和基座16之间的单个片簧，以在板上施加 恒定向上的偏压力。此处，板62限定插入销34，且机构14如前所述作用。在另一实施例中，构件22限定至少一个、更为优选地多个齿(或者凹口)64，结 构24限定第二多个齿66，齿66构造成选择地互相啮合构件的齿，以呈现接合状态。为 了互相啮合，构件22和结构24相对可平移。例如，如图9和9a中所示，构件22可以 枢转地耦接至座椅12，并能够在升高状态和降低状态之间摆动，其中在升高状态，构件 齿64脱离结构齿66，在降低状态，齿64、66互相啮合。元件20被驱动地耦接至构件 22，且可操作以使其在所述状态之间摆动。更优选地，例如所示的拉伸弹簧或者可替代 地扭弹的返回机构28也可以被驱动地耦接至构件22，以对抗性地作用至致动器18。此 处，应明白，致动器18可以围绕枢转轴线缠绕SMA线20、或者利用基于SMA的扭矩管 (或者EAP辊子致动器)，其可操作以围绕枢转轴线产生力矩来选择地使结构20转动。最后，在再一实施例中，在先的两个锁定机构14的功能方面(例如销和齿)被 组合。在图IO-IOb中，扁平结构通道24被固定至基座16，构件通道22再次固定至座椅 12。在该构造中，构件22和结构24还限定出分别从其翼部22c、24c散射出的舌部68和 槽70。自由时可平移的构件22的舌部68可滑动地接收在由结构24限定的槽内时。更 为优选地，多个辊子72被提供用于减少二者之间的摩擦。槽70的最内壁在与其下边缘 相邻处限定多个凹口(或者齿)70a。内通道22限定多个开口 32，多个可缩进的销34通过所述开口 32。但是，此 处销34不是纵向接合，而是具有按钮，用于选择性地降低固定地附接至其下端的锁定板
62。在该构造中，板62具有可被凹口 70a接收的多个外齿62a。板62和销34在升高 状态和降低状态之间可伸缩，其中，在升高状态中，齿62a、70a互相啮合，在降低状态 中，彼此分离。板62和销34优选地通过例如如图10中所示的拉伸弹簧偏压或者如图8b 中所示的片簧朝向升高状态偏压。为了能够互相啮合，可以理解内通道22的侧壁22b在 每个销34处限定切口 74 (图10b)，以使板62和外齿62a与槽70接合。最后，基于活性 材料的致动器18在升高状态和降低状态之间选择地移动销34，如前所描述。在操作中，可以理解，信号源76 (例如电源)通信地耦接至元件20，并可操作产 生适当的激活信号来激活元件20 (图2)。例如，在焦耳加热信号在汽车设置中施加时， 源76可以包括车辆的充电系统，包括电池，元件20可以通过导线78 (图2)或者适当的 短程无线通信(例如RF等)与其互连。可选地，源76可以包括由低电流源供给的电容 器，例如相对于座椅12操作地定位的多个压电元件，以被自容纳。尽管在延长的周期之 上供给，但是电容器可操作以快速地释放用于致动的足够的电流。用户可以使用通信地耦接至元件20和源76 (图2)的开关(例如按钮)或者其他 方式的输入接收装置80来关闭电路，导致相关联的元件20的激活；或者在可选实施例 中，调节器10可以被自主地致动。例如，在构造电源调节系统中，可将元件20在对应 于为将座位12的位置自主地调节至特定位置的多个持续时段中所选择的一个上暴露到所 述信号。暴露的持续时间被构造成使座椅12能够被调节至对应位置且在没有过度延迟的 情况下再次锁定。此外，致动器18可以被构造成接收传感输入并基于输入将元件20暴 露给激活信号。可以理解，适当的算法、处理能力和传感器选择/输入均在本领域技术 人员知晓本公开之后的技能范围内。该书面的说明使用示例来公开本发明，包括最佳实施方式，并且还使得本领域 任何人员能够制造和使用本发明。本发明的专利保护范围由权利要求限定，并还可以包 括对普通技术人员能想到的其他示例。如果这样的其他示例具有与权利要求的字面语言 并无不同的结构元件，或者如果这样的其他示例包括与权利要求的字面语言没有实质差 异的等同结构元件，则这样的其他示例也落入权利要求的范围。同样，如此处所使用，术语“第一”、“第二”等不是表示任何顺序或者重要 性，而是为了将一个元件与另外一个元件区分开，且术语“所述”、“一”和“一个” 不是表示数量的限制，而是表示至少一个所引用物项的存在。与给定部件或者测量的相 同数量有关的所有范围均包括端点，且可独立地组合。
权利要求
1.一种适于与座椅一起使用的前后位置调节器，所述调节器包括锁定构件，所述锁定构件固定地连接至所述座椅，以便能够随所述座椅平移；连接至基座的固定结构；其中，所述构件和所述结构协作地构造成以使得实现脱离状态和接合状态中的一个，其中，所述构件和所述座椅相对于所述基座在所述脱离状态中自由平移，且在所述 接合状态中固定；以及致动器，所述致动器被驱动地耦接至所述结构或者构件，包括活性材料元件，所 述活性材料元件能够操作以在暴露给激活信号时或者与所述激活信号阻隔时经历可逆改 变，且所述致动器被构造成由于所述改变而选择地使所述构件和结构实现所述状态中的 另一个。
2.根据权利要求1所述的调节器，其特征在于，所述构件限定第一多个齿，所述结构 能够移动地连接至所述基座且限定第二多个齿，所述第一多个齿和所述第二多个齿协作 地构造成在所述接合状态下选择性地相互啮合，且所述元件被驱动地耦接至所述结构以 使所述结构移动至所述脱离状态。
3.根据权利要求1所述的调节器，其特征在于，还包括返回机构，所述返回机构被驱动地耦接至所述结构或者构件，被构造成对抗性地作 用至所述致动器，并产生小于致动力的偏压力，使得所述机构使所述结构和构件在所述 元件被去激活时实现所述接合状态，且允许所述致动器在所述元件被激活时使所述结构 和构件实现所述脱离状态。
4.根据权利要求3所述的调节器，其特征在于，所述返回机构从主要包括压缩弹簧、 拉伸弹簧、片簧、扭簧、液压/气动弹簧、弹性体部件、配重以及第二活性材料元件所 构成的组中选择。
5.根据权利要求1所述的调节器，其特征在于，所述元件为形状记忆合金线。
6.根据权利要求1所述的调节器，其特征在于，所述元件由从主要包括形状记忆合 金、形状记忆聚合物、电活性聚合物、压电复合材料、磁致伸缩材料和电致伸缩材料的 组中选择的活性材料形成。
7.根据权利要求6所述的调节器，其特征在于，所述第一通道限定多个孔，所述第二 通道包括至少一个可平移销，并且每个销能够与所述孔中的所选择的一个同心地对齐并 选择性地导致实现升高状态，其中，所述销穿过所述孔中的所述所选择的一个突出。
8.根据权利要求7所述的调节器，其特征在于，所述致动器还包括限定倾斜界面的块 和楔，所述元件被构造成由于所述改变而使所述块或者楔相对于另一个纵向平移，且所 述块和楔之间的相对平移导致所述块或者楔驱动所述至少一个销朝向所述构件和结构脱 离的降低状态。
9.根据权利要求7所述的调节器，其特征在于，所述至少一个销被固定地附接至所述 第二通道，所述第二通道在所述第一通道的内部、可竖直平移且接合偏压元件，使得所 述至少一个销被朝向所述升高状态偏压，且所述致动器包括互连在所述第二通道和基座 之间的形状记忆线，并且构造成选择地使所述第二通道和所述销被降低，使得所述结构 和构件实现所述脱离状态。
10.根据权利要求7所述的调节器，其特征在于，所述致动器包括可平移杆，所述可 平移杆被构造成在处于所述升高状态中时选择地接合所述至少一个销，以朝向所述构件 和结构脱离的降低状态同时驱动每个销。
11.根据权利要求10所述的调节器，其特征在于，所述致动器还包括连杆机构，所述 元件被构造成使所述连杆机构由于所述改变而摆动，且摆动所述连杆机构使所述杆朝向 所述降低状态驱动所述至少一个销。
12.根据权利要求7所述的调节器，其特征在于，所述至少一个销被朝向所述升高状 态偏压。
13.根据权利要求12所述的调节器，其特征在于，所述致动器包括至少一个形状记忆 合金线，且所述线穿过由所述至少一个销的每一个限定的开口，并构造成允许所述销在 被去激活时实现所述升高状态以及使所述销实现所述构件和结构脱离的降低状态。
14.根据权利要求13所述的调节器，其特征在于，所述线包括被动部，且所述被动部 与所述销接合。
15.根据权利要求13所述的调节器，其特征在于，所述构件或者结构还包括位于远端 的倒圆边缘或者第一和第二滑轮且所述线还通过位于远端的倒圆边缘或者第一和第二滑 轮输送，并且所述线被弯折，且固定地连接至所述构件或者结构，以被自容纳。
16.一种适于与座椅一起使用的前后位置调节器，所述调节器包括锁定构件，所述锁定构件固定地连接至所述座椅，以便能够随其平移；连接至基座的固定结构；其中，所述构件和结构协作地构造成以使得实现脱离状态和接合状态中的一个，其中，所述构件和座椅相对于所述基座在所述脱离状态中自由平移，且在所述接合 状态中固定；致动器，所述致动器被驱动地耦接至所述结构或者构件，包括形状记忆线，所述形 状记忆线能够操作以在暴露给激活信号时或者与所述激活信号阻隔时经历长度的可逆改 变，且能够操作以由于所述改变而选择地使所述构件和结构脱离；以及返回机构，所述返回机构被驱动地耦接至所述结构或者构件，构造成对抗性地作用 至所述致动器，并产生小于致动力的偏压力，使得所述机构导致所述结构和构件在所述 元件被去激活时实现所述接合状态，且允许所述致动器在所述元件被激活时引起所述结 构和构件实现所述脱离状态，所述结构和构件存在有第一纵向通道和第二纵向通道，其中，所述通道被构造成仅 赋予在所述结构和构件之间前后运动。
17.—种调节物体的前后位置的方法，包括a.利用锁定机构将所述物体固定至基座；b.使活性材料元件暴露给激活信号，以激活所述元件；c.由于激活所述元件而使所述机构脱离，以便所述物体能够相对于所述基座平移；d.调节所述物体的前后位置；e.将所述元件与所述激活信号阻隔，以便去激活所述元件；以及f.由于去激活所述元件而使得或者允许所述机构再锁定。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述步骤b)还包括步骤接收输入，以及将电流选择性地传输到形状记忆合金元件以便仅在接收到所述输入时焦耳加热 所述元件。
19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述步骤b)和d)还包括步骤将所 述元件在多个期间中所选择的一个暴露给所述信号，以及自主地调节所述物体的位置， 其中，所述期间使得所述物体能够被调节至相应的多个位置。
20.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述步骤b)和d)还包括步骤检测 状态，接收传感器输入，以及响应于所述输入自主地将所述元件暴露给所述信号。
全文摘要
一种适于与例如座椅的物体一起使用的前后定位调节器，包括锁定机构和致动器，所述致动器利用活性材料元件，所述活性材料元件可操作以在暴露给激活信号时或者与所述激活信号阻隔时进行可逆改变，且所述致动器被构造成选择性地导致所述机构释放，使得由于所述可逆改变可再定位所述物体。
文档编号B60N2/02GK102026842SQ200980117073
公开日2011年4月20日 申请日期2009年3月13日 优先权日2008年3月13日
发明者A·L·布朗, D·K·麦奎恩, J·P·拉瓦尔, N·D·曼凯姆, N·L·约翰逊, P·W·亚历山大 申请人:通用汽车环球科技运作公司