活性材料致动的镜组件的制作方法

专利名称：活性材料致动的镜组件的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及镜，且具体地涉及包括活性材料的镜组件。
背景技术：
机动车辆通常包括镜，驾驶员可以使用镜来观察镜的定位所指定的某些视场内的车辆侧面和/或后面的状况。这些镜的位置可以手动地(例如，借助于球窝枢转机构)或者自动地(例如，使用机械或机电远程操纵杆控制器)来调节。要理解的是，常规镜组件，且更具体地关于本发明，镜壳体包括自动位置调节，从而提供更便利且更不费力的精确的位置 控制，需要致动器以允许镜的移动。当前致动器可能具有高的部件数、声音大的马达、复杂的电路，且可能制造昂贵。因而，本领域仍需要新的和改进的镜组件。如果这些镜组件相对于其手动对应物提供自动镜组件的优势，同时相对于现有自动镜组件提供性能优势(例如，更少部件、更安静、设计更简单和/或制造更便宜)，那么将是特别期望的。

发明内容
一种镜组件，包括设置在壳体内的反射表面；与壳体的至少一部分操作性连通的致动器，其中，所述致动器包括活性材料，所述活性材料能操作平移或允许平移所述壳体的至少一部分，从而改变表面位置和/或反射角度，且在优选实施例中，还包括与活性材料操作性连通的控制器，其中，所述控制器能操作将激活信号选择性地施加到活性材料。因而，与现有技术可调节镜组件相比，本发明用于提供能够以更有效、安静、稳固和简单的方式实现至少第一和第二位置和/或反射角度的可自主操控镜组件。方案I. 一种适合用于车辆的能自动操控的镜组件，所述组件包括
限定第一位置和反射角度的反射表面；
固定地紧固到所述表面的可重构壳体；和
致动器，所述致动器包括活性材料元件，所述活性材料元件能操作在暴露于激活信号或者被阻隔激活信号时经受基本属性的可逆变化，且驱动地联接到壳体，
其中，所述变化能操作致使或允许壳体被操控，且操控壳体致使所述表面实现第二位置或角度。方案2.根据方案I所述的组件，其中，所述壳体限定至少一个枢转轴线，且所述变化致使或允许壳体的至少一部分围绕所述至少一个轴线枢转。方案3.根据方案2所述的组件，其中，所述元件包括配置成实现围绕所述轴线的不同角动量的多个线。
方案4.根据方案I所述的组件，其中，壳体的至少一部分限定折叠线，且所述变化致使或允许所述至少一部分围绕所述线折叠。方案5.根据方案4所述的组件，其中，所述至少一部分呈现对折叠的阻力，且包括第二活性材料元件，所述第二活性材料元件能操作在暴露于第二激活信号或者被阻隔第二激活信号时经受基本属性的第二可逆变化，且所述第二变化改变所述阻力。方案6.根据方案I所述的组件，其中，所述壳体包括伸缩部分，且所述变化致使或允许所述部分相对伸展。方案7.根据方案6所述的组件，其中，所述变化释放所存储能量，且释放所存储能量致使所述部分被相对操控。方案8.根据方案7所述的组件，其中，致动器还包括弹簧、以及与弹簧可释放地接 合的闩锁。方案9.根据方案8所述的组件，其中，致动器包括第二活性材料元件，所述第二活性材料元件能操作在暴露于第二激活信号或者被阻隔第二激活信号时经受基本属性的第二可逆变化，且驱动地联接到闩锁，使得所述第二变化致使闩锁和弹簧脱离。方案10.根据方案I所述的组件，其中，致动器还包括在所述元件和壳体之间的传
动装置。方案11.根据方案10所述的组件，其中，所述传动装置包括输入齿轮和从动齿轮，从动齿轮固定地联接到壳体且由输入齿轮驱动，输入齿轮驱动地联接到所述元件且限定上半部和下半部。方案12.根据方案11所述的组件，其中，所述元件驱动地联接到驱动齿轮的上半部。方案13.根据方案I所述的组件，其中，致动器还包括至少一个皮带轮，所述元件呈现由皮带轮输送的线。方案14.根据方案13所述的组件，其中，所述元件呈现线配置，且致动器还包括纵向联接到线的钢缆线。方案15.根据方案I所述的组件，还包括
复位机构，所述复位机构驱动地联接到壳体且与所述元件相互对抗，使得在所述变化逆向时所述表面返回第一位置和/或角度。方案16.根据方案15所述的组件，其中，所述元件包括具有分别与激活和去激活相对应的第一和第二弹性模量的至少一个弹簧，且复位机构包括具有大于第二但小于第一模量的第三弹性模量的复位弹簧。方案17.根据方案I所述的组件，其中，所述元件由选自基本上包括以下项的组的活性材料形成形状记忆合金、铁磁形状记忆合金、磁流变流体、磁流变弹性体、电流变流体、电流变弹性体、电活性聚合物、压电材料、包括前述材料中的至少一种和非活性材料的复合物、或包括前述材料中的至少一种的组合。方案18.根据方案I所述的组件，其中，激活信号包括热激活信号、磁性激活信号、电激活信号、机械激活信号、气动激活信号、或包括前述激活信号中的至少一种的组合。方案19.根据方案I所述的组件，还包括
连通地联接到所述元件的控制器；和与控制器操作性连通的传感器，其中，所述传感器配置成提供信息给控制器，且控制器可操作在提供信息时选择性地产生激活信号。方案20.根据方案19所述的组件，其中，所述信息包括障碍物在车辆盲区内的概率。上述和其他特征，包括使用活性材料线、弹簧、齿轮和/或皮带轮来驱动壳体的所述至少一部分，通过以下附图和详细描述例示。


现在参考附图，附图是示例性实施例且其中类似元件类似地标记
图I是根据本发明优选实施例的车辆的透视图，所述车辆包括后视镜和侧视镜组件，还包括壳体；驱动地联接到壳体且设置在壳体和车辆内的活性材料致动器；和连通地联接到致动器的控制器和传感器；
图2是根据本发明优选实施例的镜组件的正视图，包括可枢转壳体和驱动地联接到壳体的活性材料致动器；
图3a是根据本发明优选实施例的包括活性材料致动器的折叠式镜组件的俯视图，活性材料致动器包括齿轮传动装置、驱动地联接到传动装置的活性材料线、以及驱动地联接到传动装置的复位弹簧；
图3b是根据本发明优选实施例的活性材料致动器的一部分的正视图，活性材料致动器包括齿轮传动装置、驱动地联接到传动装置且由皮带轮输送的活性材料线，从而实现竖直倾斜；
图4a是根据本发明优选实施例的伸展式镜组件的俯视图，包括伸缩构件、包括驱动地联接到所述构件的活性材料弹簧的活性材料致动器、复位弹簧、和弹簧偏压闩锁，所述闩锁以放大插图示出且具有活性材料释放装置；
图4b是根据本发明优选实施例的活性材料致动器的正视图，活性材料致动器适合与图4a所示的伸缩构件一起使用且均由第一和第二皮带轮输送的第一和第二活性材料线，且还包括复位弹簧；和
图5是根据本发明优选实施例的镜组件的透视图，包括可折叠壳体，所述壳体包括形状记忆活性材料，处于展开和收起(以虚线示出)状况。
具体实施例方式本文公开了可自主操控镜组件10及使用方法，与现有技术相比，使用活性材料致动来选择性地调节镜表面12的位置和/或反射角度(从观察者的有利位置看)。虽然在本文将参考机动车辆应用，但是可设想的是，主动镜组件10可以用于需要镜表面12的位置和/或反射角度控制(即，为了控制光反射)的任何应用。对于机动车辆应用，与现有技术电动镜组件相比，本发明主动镜组件10尤其适合于更有效地实现侧视镜IOa的电动折叠、宽负载(wide-load，或宽视野)镜IOb的伸展、以及侧视和后视镜IOc (图1_5)的操控(例如，旋转、倾斜等)。所示镜组件10仅仅是示例性的,且不旨在限于任何特定形状、尺寸或配置。本文公开的镜组件10能以多种方式工作，下文描述其中一些。由本领域技术人员在考虑本发明后容易想到其他功能和/或用途。
如本文使用的，措词“第一”、“第二”等并不表示任何顺序或重要性，而是用于将一个元件与另一个元件进行区分；措词“该”、“一”并不表示数量的限制，而是表示存在至少一个所引用项。本文使用的方向描述参考机动车辆100。此外，本文公开的所有范围包括端点且可以独立地组合。如本文所使用的，术语“活性材料”总体上指的是在暴露给激活信号源或者从激活信号阻隔时展示基本(即，化学或者内在物理)属性的可逆变化的材料，这种信号的示例是热的、电的、磁的、机械的、气动的等。活性材料的特别合适类别包括形状记忆材料。这些材料展现形状记忆效应。具体地，在伪塑性变形之后，它们能够响应于激活信号恢复其初始形状。合适的形状记忆材料包括但不限于形状记忆合金(SMA)、铁磁SMA和形状记忆聚合物(SMP)0第二类活性材料可以看作是在经受施加的激活信号时展现至少一个属性的变化但是在去除所施加的激活信号时恢复其初始状态的材料。这类的活性材料包括但不限于压电材料、电活性聚合物(EAP)、介电聚合物、磁流变流体和弹性体(MR)、电流变流体(ER)、前述材料中的一种或多种与非活性材料的复合物，例如离聚物金属复合物(IPMC)、包括前述材料中的至少一种的组合、等等。
激活信号及其持续时间取决于活性材料的类型、成分和/或配置。例如，磁性和/或电信号可施加以改变由磁致伸缩材料制成的活性材料的属性。热信号可施加以改变由形状记忆合金和/或形状记忆聚合物制成的活性材料的属性。电信号可施加以改变由EAP、压电和/或IPMC制成的活性材料的属性。如所图示实施例中所示,主动镜组件10总体上包括设置在壳体14内且由壳体14固定地支撑的反射表面12。这就是说，镜表面12刚性地联接到壳体14，从而实现与其一致的运动；然而，应当理解的是，表面12还可以相对于壳体14可操控且可从壳体14拆卸。包括至少一个活性材料元件18的致动器16与壳体14的至少一部分操作性连通或者限定壳体14的至少一部分。响应于激活，元件18直接使得或允许壳体14的所述至少一部分操控(即，平移、枢转、折叠等)，且反射表面12从第一位置或角度移动到第二位置或角度且更优选在多个位置或角度之间移动。在优选实施例中，活性材料元件18与控制器20操作性连通，控制器20可操作产生激活信号，从而致动元件18 (图I)。这就是说，控制器20还联接到可操作产生信号的功率源(未示出)，例如，车辆100的充电系统。更优选地，镜组件10连通地联接到传感器22，传感器22与控制器20操作性连通，其中，传感器22提供信息给控制器20，且激活信号仅在提供信息时选择性地施加以实现可逆变化。控制器20优选配置成采用开环控制方案，其用于根据期望致动该组件。在优选方案中，构造成所提出的侧视或宽负载镜组件10a，b可被操控以使得在车辆100的倒车运动期间盲区最小。更具体地，当车辆100换档到倒档时，壳体14和反射表面12可配置成向下倾斜以给驾驶员提供附近的路边或其他这种低(S卩，轮胎水平)后面障碍物的视图。一旦车辆100换档离开倒档，激活信号中断，从而反射表面12返回其第一位置或角度。可选地，侧视或宽负载镜组件10a，b可配置成在指示车辆100将要执行车道变更时(例如，在致动转向灯，方向盘完全旋转，等等时)实现变化位置以便最小化盲区。在指示车辆100左(或右)转时，左(或右)侧视镜组件IOa的反射表面12可向外倾斜以给驾驶员提供增加的视场。取代感测车辆100将要改变方向或者除了感测车辆100将要改变方向之外，侧视镜组件IOa可包括配置成检测相关盲区内的其他车辆的运动和/或距离传感器22。最后，在又一个示例中，致动器16和/或壳体14可在传感器22检测到表示夜间驾驶的光强度时被致动以改变反射表面12的位置和/或角度。在示例性实施例中，致动器16呈现对激活信号的线性机械响应。合适的线性机械致动器16可以由SMA、铁磁SMA、SMP、EAP、压电材料、IPMC或包括前述活性材料中的至少一种的组合形成。例如，基本上由SMA构成的致动器16可以是弹簧、线、带的形式或类型形式，其在施加和/或去除热量(例如，焦耳加热或空气对流)时具有机械响应，其中，长度、直径和数量根据测量镜负载确定。这些类型的致动器16在恒定负载或恒定偏转状况内加热时可以分别提供位移或诱导力。致动器16可以以互相对抗的对或者抵抗引起相反移动的偏压或复位机构24配置。这就是说，当致动器16使得组件10折叠时，机构24在元件18去激活时使得其展开，且反之亦然。在另一个实施例中，致动器16可包括不同活性材料，以提供所获得形状和/ 或位置的零功率保持。在图I和2所示的实施例中，壳体14限定枢转轴线，且致动器16配置成直接引起壳体14的至少一部分围绕该轴线枢转。更具体地，紧固表面12的壳体14的部分14a枢转地联接到壳体的固定部分14b或附连结构(例如，经由本领域已知的电动镜连接器、安装螺钉和夹具联接到车辆门)。图I和2中壳体14的旋转实现向内折叠，从而减少车辆100的最大横向尺寸，且在期望使用镜时向外展开。致动器16包括驱动地联接到壳体的可移动部分14a且可操作实现围绕轴线的前述动量的至少一个形状记忆元件(例如，SMA线或弹簧、EAP 腱)。更具体地，致动器16包括多个元件18，其连接到壳体14且配置成引起围绕轴线的不同角度移动，从而提供大于两个位置的操控。例如，如图I所示，多个电和热隔离的元件18可独立地或协作地配置成引起上、下、左、右、左下、左上、右下、右上方向的旋转/倾斜，其中，元件18的相应子组被激活。要理解的是，未激活的元件呈现足以允许组件10在可获得方向中的每个倾斜的尺寸和/或足够的松弛，且后视镜组件IOc的万向接头优选地呈现足够的阻力以在所有元件18去激活之后保持所获得的操控。图2示出了不同示例，其中，多个线18从轴线等距地连接到壳体14。在此，要理解的是，优选配置万向架镜支座(未示出)以利于竖直加水平的旋转。通过将SMA线18在最近点处附连到中心(如竖直取向线和图2中的实线所示)，获得机械益处，将校正线致动器的行程(线长度的大约4%)以实现20°的旋转。当线放置距轴线更远(如图2中的虚线所示)，将需要较长行程和因而较长线长度以实现相同的期望旋转。第二组相互对抗的线18(未示出)将对称地放置在相对的半部上以允许正和负旋转两者。类似地，将理解的是，线18可以以弓弦配置附连以形成小机械益处，其增加与其三角特性成比例的行程。更优选地，致动器16还包括在元件18和壳体14中间的传动装置，其可操作放大行程或力。在图3a，b中，例如，致动器16包括与枢转轴线同心地对齐的从动齿轮26、与从动齿轮26相互啮合的输入齿轮28、和驱动地联接到输入齿轮28的形状记忆线18。如图所示，在镜组件10的远端处测量的机械益处基于齿26、28的有效直径和壳体部分14a的长度。当元件18连接到输入齿轮28的上半部时，要理解的是，致动器16使得镜组件10如图3a所示折叠；且当连接到下半部时，使得镜组件10展开。最后，优选包括复位机构，例如与从动齿轮26的轴线同轴地对齐的扭簧24a，以在元件18去激活(或激活)时实现壳体14的复位。 在优选实施例中，输入齿轮28能够选择性地脱离从动齿轮26，从而允许壳体部分14a的立即复位。例如，在图3a中，输入齿轮28配置成悬浮在线性槽29内，且还联接到第二活性材料元件(SMA线)38 ;第二元件38在激活时使得输入齿轮28在槽29内平移且脱离从动齿轮26，且容纳在槽29内的偏压弹簧通过压缩存储能量。要理解的是，在该配置中，主活性材料元件18必须足够柔性以适应输入齿轮28的悬浮动作。一旦壳体14复位，第二元件38就可以去激活，从而允许齿轮26、28再次接合。然而，首先优选包括第二复位机构(例如，驱动地联接到输入齿轮28的第二扭簧24b)，其在齿轮26、28脱离时起作用以重置输入齿轮28。要理解的是，可增加至少一个皮带轮30或其他结构，以改向得到的运动和/或增加线长度(图I和3b)。例如，如图3b所示，竖直皮带轮30可定位成刚好在与竖直取向输入齿轮28接触之前将否则水平的SMA线18弯曲，从而实现竖直倾斜。当皮带轮30或其他结 构接合时，致动器16优选包括纵向联接到线18且比线18更耐用的钢缆线32。与线18相t匕，优选缆线32在操作期间还产生较少的摩擦损失。在另一个实施例中，壳体14可包括伸缩部分34a，b，且元件18的激活使得或允许部分34a, b相对伸展。如图4a, b的宽负载镜实施例苏試,水平伸展部分34a, b可通过一个或多个形状记忆线或弹簧18互连。在图4a中，两个活性材料弹簧18 (图4b)均呈现与激活和去激活相对应的第一和第二弹性模量，其中，第一而不是第二模量导致部分34a，b之间的相对平移。更具体地，第一和第二 SMA弹簧18显示为驱动地联接到内部设置部分34a ；复位弹簧24还与SMA弹簧18 (图4a)相互对抗地联接到所设置部分34a。在正常马氏体状态，弹簧18不能克服复位弹簧24，从而将组件IOb保持在缩回状况(以虚线示出)。当被激活以实现奥氏体状态时，弹簧18产生更大的弹性模量，其克服复位弹簧24的弹性模量。随着SMA弹簧18压缩且使得复位弹簧24拉伸，这使得壳体14和表面12伸展。在图4b中，SMA线18的激活和收缩使得部分34a，b相对平移。如进一步所示，皮带轮30或其他结构可根据需要增加，以延长线长度和/或改向作用于组件10上的力矢量。同样，复位机构(例如，拉簧)24与线18相互对抗地驱动联接到部分34a，b，从而在去激活时使得组件10复位到先前状况。如图4a所示，闩锁36可用于将部分34a，b选择性地接合在伸展或缩回状况，从而实现零功率保持。例如，一旦完成致动，可使得闩锁36接合内部设置部分34a以将其保持在伸展状况，通过驱动地联接到其上的其自身偏压弹簧(图4a)。优选地，第二活性材料元件(例如，第二 SMA线)38用于释放闩锁36，从而允许部分34a，b在复位弹簧24的影响下复位。可选地，要理解的是，棘轮(未示出)可用于将部分34a，b进一步保持在多个中间行程状况。在另一个实施例中，壳体14至少部分地由形状记忆材料元件18形成。活性材料可以是SMP、压电复合物、EAP等，且可以采用构成壳体14的马镫、片材或堆叠片材的形式。产生激活信号可操作改变包括其的壳体14的部分的形状和/或延展性，从而操控反射表面12 (图5)。在此，材料本身可实现致动器16，使用其形状记忆性能来驱动组件10到期望配置。可选地，如前文所述或常规的内部设置致动器(未示出)可用于驱动组件10 ;在这种情况下，壳体材料18的活性材料致动仅用于锁定在所获得配置，从而提供零功率保持。在优选实施例中，壳体14形成车辆侧视镜的外部结构，镜表面12设置在其中；且活性材料元件18包括侧视镜10的靠近门的部分(图5)，从而组件10在该区域能选择性地折叠。因而，壳体14可展现对折叠的阻力且由其形成的活性材料元件18可起作用以改变阻力，从而选择性地允许折叠。更优选地，为了利于和控制折叠，壳体14可限定一个或多个折叠线(即，插入物、凹槽等)40，激活沿所述折叠线引起或允许所述至少一部分14a折叠(图5)。如前文所述，合适的活性材料包括但不限于形状记忆合金(SMA)、铁磁SMA、形状记忆聚合物(SMP)、压电材料、电活性聚合物(EAP)、磁流变流体和弹性体(MR)、电流变流体和弹性体(ER )、前述材料中的一种或多种与非活性材料的复合物(例如离聚物金属复合物(IPMC ))、包括前述材料中的至少一种的组合、等等。取决于合金成分和工艺历史，合适的形状记忆合金可展现单向形状记忆效应、内在双向效应或外在双向形状记忆效应。在形状记忆合金中发生的两个最通常使用的相通常 指的是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、更刚性和/或更刚硬。因而，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引起转变的大小的热激活信号。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变至低于约一 100°C。形状恢复过程只在几度的范围内发生，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I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、铜招合金、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，只要合金成分展现形状记忆效应即可，例如外形取向变化、屈服强度变化、和/或弹性模量属性、阻尼容量、超弹性等。合适形状记忆合金成分的选择取决于部件操作的温度范围。适合用于磁性SMA(或FSMA)的磁性材料包括但不旨在限于软或硬磁体；赤铁矿；磁铁矿；基于铁、镍和钴的磁性材料；前述材料的合金；或者包括前述材料中的至少一种的组合；等等。铁、镍和/或钴的合金可以包括铝、硅、钴、镍、钒、钥、铬、钨、锰和/或铜。形状记忆聚合物(SMP)通常指的是一组聚合物材料，其在施加热激活信号时能够展现属性的变化，例如弹性模量、形状、尺寸、外形取向或包括前述属性中的至少一种的组合。通常，SMP是包括至少两种不同单元(可描述为限定SMP内不同的部段)的相分离共聚物，每个部段对SMP的整体属性起不同的贡献。如在本文中所使用的，术语“部段”是指共聚以形成SMP的相同或类似单体或低聚物单元的块、接枝或序列。每个部段可为结晶的或非结晶的，且分别具有相应的熔点或玻璃转变温度(Tg)。取决于部段是非结晶部段或结晶部段，在本文为了方便而使用的术语“热转变温度”一般是指Tg或熔点。对于包括(n)个部段的SMP，SMP被认为具有一个硬部段和(n-1)个软部段，其中硬部段具有比任何软部段更高的热转变温度。因此，SMP具有(n)个热转变温度。硬部段的热转变温度称为“最后转变温度”，且所谓的“最软”部段的最低热转变温度称为“第一转变温度”。重要的是要注意，如果SMP具有特征为相同热转变温度(也就是最后转变温度)的多个部段，那么SMP被认为具有多个硬部段。当SMP受热到高于最后转变温度时，可定形SMP材料。可通过随后将SMP冷却到低于该温度来固定或记忆SMP的永久形状。如在本文中所使用的，术语“初始形状”、“先前限定的形状”和“永久形状”是同义的且意在互换地使用。可这样设定临时形状将材料加热到高于任何软部段的热转变温度但仍低于最后转变温度的温度，施加外应力或负载以使 得SMP变形，并然后将其冷却到低于该软部段的具体热转变温度。通过在移除应力或负载的情况下将材料加热到高于该软部段的具体热转变温度但仍低于最后转变温度，可恢复到永久形状。因此应当清楚的是，通过组合多个软部段可能显示多个临时形状和借助于多个硬部段则可能显示多个永久形状。类似地，采用分层或复合的方法，多个SMP的组合将显示在多个临时形状和多个永久形状之间的转变。对于仅具有两个部段的SMP，形状记忆共聚物的临时形状在第一转变温度被设定，随后在负载下将SMP冷却以锁定在临时形状。只要SMP保持低于第一转变温度，那么临时形状将保持。当SMP再次高于第一转变温度时重新得到永久形状。重复进行加热、定形和冷却的步骤可重复地再次设定临时形状。大多数SMP展示“单向”效应，其中SMP展示一个永久形状。在无应力或负载的情况下将形状记忆聚合物加热到高于软部段的热转变温度时，得到永久形状，在不使用外力的情况下该形状不会恢复到临时形状。然而，作为替代方式，可制备一些形状记忆聚合物成分以展示“双向”效应，其中SMP展示两个永久形状。这些系统包括至少两种聚合物成分。例如，一种成分可为第一交联聚合物而另一种成分是不同的交联聚合物。所述成分采用成层技术结合，或是互穿网络，其中这两种聚合物成分交联但彼此不交联。通过改变温度，形状记忆聚合物在向第一永久形状或第二永久形状的方向上改变其形状。每个永久形状属于SMP的一种成分。整体形状的温度依赖性是由于这样的事实一种成分(成分A)的机械属性在所关注的温度间隔中几乎与温度无关。另一种成分(成分B)的机械属性在所关注的温度间隔中依赖于温度。在一个实施例中，成分B在低温度时比成分A更强，而成分A在高温度时更强并确定实际形状。双向记忆装置可这样来制备设定成分A的永久形状(第一永久形状)，使该装置变形为成分B的永久形状(第二永久形状)，以及在施加应力时使成分B的永久形状固定。本领域的技术人员应当认识到，将SMP以许多不同形式和形状来配置是可能的。设计聚合物自身的成分和结构可允许选择用于期望应用的具体温度。例如，取决于具体的应用，最后转变温度可为约0°c至约300°C或者更高。用于形状恢复的温度(即，软部段的热转变温度)可为高于或等于约_30°C。用于形状恢复的另一温度可为高于或等于约40°C。用于形状恢复的另一温度可为高于或等于约70°C。用于形状恢复的另一温度可为低于或等于约250°C。用于形状恢复的又一温度可为低于或等于约200°C。最后，用于形状恢复的另一温度可为低于或等于约150°C。适合用于SMP的聚合物包括热塑性、热固性、互穿网络、半互穿网络、或聚合物混合网络。聚合物可以是单种聚合物或者聚合物的混合物。聚合物可以是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、聚丙烯酸盐、聚亚烃基烯、聚丙烯酸盐、聚亚烷基二醇、聚烷基氧化物、聚亚烷基对苯二甲酸盐、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、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)乙烯一醋酸乙烯、聚乙烯、聚环氧乙烷(PEO)—聚(对苯二甲酸乙二酯)、聚乙烯/尼龙(接枝共聚物)、聚已酸内酯一聚酰胺(嵌段共聚物)、聚(已酸内酯)丙烯酸酯-n-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、以及包括前述聚合物组分中的至少一种的组合物。合适的聚丙烯酸盐的范例包括聚(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)。上述用于形成SMP的各个部段的聚合物是商业上可用的或者可以使用常规化学方法合成。本领域技术人员将在无需过多试验的情况下容易使用已知化学和加工技术来制备所述聚合物。形状记忆聚合物或形状记忆合金可通过任何合适装置激活，优选使得材料经受高于或低于转变温度的温度变化的装置。例如，为了升高温度，热量可以使用热气体(空气)、气流、热液体或电流施加。激活装置可以例如是从与形状记忆材料接触的加热元件热传导的形式，来自于靠近热激活形状记忆材料的加热管道的热对流、热空气吹风机或喷射器、微波互动、电阻加热等等。在温度下降的情况下，热量可以通过热电冷却提取，使用冷气体或制冷剂的蒸发。激活装置可以是例如冷藏室或外壳、具有冷却末端的冷却探头、至热电单元的控制信号、冷空气吹风机或喷射器、或者用于将制冷剂(例如，液体氮)引入形状记忆材料的至少附近的装置的形式。如本文使用的，术语“压电材料”用于描述在施加电压电势时机械地变形(改变形状)的材料，或者相反，在机械变形时产生电荷。采用压电材料将使用电信号来激活。在激活时，压电材料可以在供电状态引起位移。在中断激活信号时，带将呈现其初始外形取向。优选地，压电材料设置在柔性金属或陶瓷片材带上。所述带可以是单压电晶片(unimorph)或双压电晶片(bimorph)。优选地，所述带是双压电晶片，因为双压电晶片通常比单压电晶片展现更多的位移。一种类型的单压电晶片是由在外部结合到柔性金属箔或带的单个压电元件构成的结构，其在用变化电压激活时由压电元件激励且导致轴向翘曲或偏转，因为其对抗压电元件的移动。用于单压电晶片的致动器移动可以通过收缩或膨胀。与单压电晶片压电装置相比，双压电晶片装置包括夹在两个压电元件之间的中间柔性金属箔。双压电晶片比单压电晶片压展现更多的位移，因为在施加的电压下，一个陶瓷元件将收缩而另一个膨胀。
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。对于有机材料来说，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。合适的聚合物示例包括例如包括但不限于，聚(4-苯乙烯磺酸钠)(PSS)，聚S-119 (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(PVDF)，其共聚物偏氟乙烯(“VDF”)，氯三氟乙烯共聚物(TrFE)以及它们的衍生物；聚氯烃，包括聚(氯乙烯)(PVC)，聚偏二氯乙烯(PVDC)以及它们的衍生物；聚丙烯腈(PAN)及其衍生物；多聚羧酸(polycarboxylic acid),包括聚(异丁烯酸)(PMA)以及它们的衍生物；聚脲及其衍生物；聚氨酯(PU)及其衍生物；生物聚合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；聚苯胺及其衍生物；四胺的所有衍生物；聚酰亚胺，包括Kapton分子和聚醚酰亚胺(PEI)，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PVP与醋酸乙烯酯(PVAc)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诸如以下的金属铅、铺、猛、钽、错、银、镧、钼、钮、镍、鹤、招、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, GaAs, AgCaSe2, ZnSe, GaP, InP, ZnS,以及上述物质的混合物。特别希望的压电材料是聚偏二氟乙烯、锆钛酸铅、和钛酸钡。电活性聚合物包括响应于电或机械场展现出压电、热电或电致伸缩属性的聚合物材料。所述材料通常使用柔顺电极，其允许聚合物膜响应于施加的电场或机械应力在平面方向膨胀或收缩。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。该组合物具有产生可变数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或甚至电致伸缩致动器。基于EAP的垫的激活优选使用电信号来提供足以提供位移的外形取向的变化。改变施加到EAP的电压的极性可以提供外部可逆性。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橡胶(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示例性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100兆帕(MPa)。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之间，优选是约2. 5至约12之间。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，附连在聚合物上的电极也会偏转。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化形状相符。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聚合物的一部分，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金属迹线和电荷分配层的结构化电极；包含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。用于本发明的电极的材料可变化。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特定聚合物，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。
合适的MR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、钥、铬、钨、镁和/或铜的铁合金；氧化铁，包括Fe2O3和Fe3O4 ;氣化铁；碳化铁；擬基铁；镇和镇合金；钻和钻合金；_■氧化络；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。颗粒的平均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，颗粒尺寸大于或等于约0. I微米，更优选大于或等于约0. 5，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，包括不饱和的和饱和的；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I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. I %，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. O。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. O。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、羧酸阜(carboxylate soap)、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、或本文所述的其他聚合物材料。 离聚物金属复合物(IPMC)是活性材料(例如，电活性离聚物)与非活性材料(例如，金属)的复合物的示例。IPMC通常在存在低施加的电压时展现大的变形且展现低阻抗。作为示例，IPMC可以包括夹在工作电极和反电极之间的固态聚合物电解质成分。固态聚合物电解质材料可以是离子交换树脂，例如碳氢化合物-碳氟化合物型树脂，或者本文所述的电活性聚合物材料中的任一种。优选地，固态聚合物电解质材料是碳氟化合物型离子交换树脂，具有磺酸基、羧基和/或磷酸官能团。碳氟化合物型离子交换树脂可包括四氟乙烯磺酰乙基乙烯基醚或四氟乙烯羟基化(全氟乙烯基醚)共聚物的水合物。这种树脂通常展现对由于与卤、强酸和碱接触引起的氧化的极佳抵抗性。工作电极和反电极两者都可包括材料片材，电荷可通过所述材料分配。可以制造电极的材料包括但不限于钼、钯、铑、铱、钌、锇、碳、金、钽、锡、铟、镍、钨、锰等、以及混合物、氧化物、合金、本文所述的任何其他电极材料、包括前述材料中的至少一种的组合。优选地，电极包括钼。有利地，本文所述的使用活性材料的上述镜组件不需要马达且在许多实施例中不需要齿轮。由于不必使用马达，因而形状和/或位置调节机构可以是紧凑的、低成本的、安静的和/或轻质的。虽然本发明已经参考示例性实施例进行描述，但是本领域技术人员应当理解的是，可以作出各种变化且等价物可以替代其元件，而不偏离本发明的范围。此外，可以作出许多修改，以使得本发明的教导适合于特定情况或材料，而不偏离本发明的实质范围。因而，本发明并不旨在限于作为用于实施本发明而设想的最佳模式公开的特定实施例，而本发明将包括落入所附权利要求范围内的所有实施例。
权利要求
1.一种适合用于车辆的能自动操控的镜组件，所述组件包括 限定第一位置和反射角度的反射表面； 固定地紧固到所述表面的可重构壳体；和 致动器，所述致动器包括活性材料元件，所述活性材料元件能操作在暴露于激活信号或者被阻隔激活信号时经受基本属性的可逆变化，且驱动地联接到壳体， 其中，所述变化能操作致使或允许壳体被操控，且操控壳体致使所述表面实现第二位置或角度。
2.根据权利要求I所述的组件，其中，所述壳体限定至少一个枢转轴线，且所述变化致使或允许壳体的至少一部分围绕所述至少一个轴线枢转。
3.根据权利要求2所述的组件，其中，所述元件包括配置成实现围绕所述轴线的不同 角动量的多个线。
4.根据权利要求I所述的组件，其中，壳体的至少一部分限定折叠线，且所述变化致使或允许所述至少一部分围绕所述线折叠。
5.根据权利要求4所述的组件，其中，所述至少一部分呈现对折叠的阻力，且包括第二活性材料元件，所述第二活性材料元件能操作在暴露于第二激活信号或者被阻隔第二激活信号时经受基本属性的第二可逆变化，且所述第二变化改变所述阻力。
6.根据权利要求I所述的组件，其中，所述壳体包括伸缩部分，且所述变化致使或允许所述部分相对伸展。
7.根据权利要求6所述的组件，其中，所述变化释放所存储能量，且释放所存储能量致使所述部分被相对操控。
8.根据权利要求7所述的组件，其中，致动器还包括弹簧、以及与弹簧可释放地接合的闩锁。
9.根据权利要求8所述的组件，其中，致动器包括第二活性材料元件，所述第二活性材料元件能操作在暴露于第二激活信号或者被阻隔第二激活信号时经受基本属性的第二可逆变化，且驱动地联接到闩锁，使得所述第二变化致使闩锁和弹簧脱离。
10.根据权利要求I所述的组件，其中，致动器还包括在所述元件和壳体之间的传动装置。
全文摘要
一种镜组件，包括设置在壳体内的反射表面；与壳体的至少一部分操作性连通的致动器，其中，所述致动器和/或壳体包括活性材料元件，所述活性材料元件配置成致使或选择性地允许所述壳体和表面被操控。
文档编号B60R1/02GK102795163SQ20121016155
公开日2012年11月28日 申请日期2012年5月23日 优先权日2011年5月23日
发明者A.L.布劳恩, N.L.约翰逊, W.C.比斯奈克, K.A.卢卡斯, C.R.奎恩 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司