專利名稱：活性材料致動的鏡組件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總體上涉及鏡，且具體地涉及包括活性材料的鏡組件。
背景技術：
機動車輛通常包括鏡，駕駛員可以使用鏡來觀察鏡的定位所指定的某些視場內的車輛側面和/或后面的狀況。這些鏡的位置可以手動地(例如，借助于球窩樞轉機構)或者自動地(例如，使用機械或機電遠程操縱桿控制器)來調節(jié)。要理解的是，常規(guī)鏡組件，且更具體地關于本發(fā)明，鏡殼體包括自動位置調節(jié)，從而提供更便利且更不費力的精確的位置 控制，需要致動器以允許鏡的移動。當前致動器可能具有高的部件數、聲音大的馬達、復雜的電路，且可能制造昂貴。因而，本領域仍需要新的和改進的鏡組件。如果這些鏡組件相對于其手動對應物提供自動鏡組件的優(yōu)勢，同時相對于現有自動鏡組件提供性能優(yōu)勢(例如，更少部件、更安靜、設計更簡單和/或制造更便宜)，那么將是特別期望的。

發(fā)明內容
一種鏡組件，包括設置在殼體內的反射表面；與殼體的至少一部分操作性連通的致動器，其中，所述致動器包括活性材料，所述活性材料能操作平移或允許平移所述殼體的至少一部分，從而改變表面位置和/或反射角度，且在優(yōu)選實施例中，還包括與活性材料操作性連通的控制器，其中，所述控制器能操作將激活信號選擇性地施加到活性材料。因而，與現有技術可調節(jié)鏡組件相比，本發(fā)明用于提供能夠以更有效、安靜、穩(wěn)固和簡單的方式實現至少第一和第二位置和/或反射角度的可自主操控鏡組件。方案I. 一種適合用于車輛的能自動操控的鏡組件，所述組件包括
限定第一位置和反射角度的反射表面；
固定地緊固到所述表面的可重構殼體；和
致動器，所述致動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號或者被阻隔激活信號時經受基本屬性的可逆變化，且驅動地聯接到殼體，
其中，所述變化能操作致使或允許殼體被操控，且操控殼體致使所述表面實現第二位置或角度。方案2.根據方案I所述的組件，其中，所述殼體限定至少一個樞轉軸線，且所述變化致使或允許殼體的至少一部分圍繞所述至少一個軸線樞轉。方案3.根據方案2所述的組件，其中，所述元件包括配置成實現圍繞所述軸線的不同角動量的多個線。
方案4.根據方案I所述的組件，其中，殼體的至少一部分限定折疊線，且所述變化致使或允許所述至少一部分圍繞所述線折疊。方案5.根據方案4所述的組件，其中，所述至少一部分呈現對折疊的阻力，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號或者被阻隔第二激活信號時經受基本屬性的第二可逆變化，且所述第二變化改變所述阻力。方案6.根據方案I所述的組件，其中，所述殼體包括伸縮部分，且所述變化致使或允許所述部分相對伸展。方案7.根據方案6所述的組件，其中，所述變化釋放所存儲能量，且釋放所存儲能量致使所述部分被相對操控。方案8.根據方案7所述的組件，其中，致動器還包括彈簧、以及與彈簧可釋放地接 合的閂鎖。方案9.根據方案8所述的組件，其中，致動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號或者被阻隔第二激活信號時經受基本屬性的第二可逆變化，且驅動地聯接到閂鎖，使得所述第二變化致使閂鎖和彈簧脫離。方案10.根據方案I所述的組件，其中，致動器還包括在所述元件和殼體之間的傳
動裝置。方案11.根據方案10所述的組件，其中，所述傳動裝置包括輸入齒輪和從動齒輪，從動齒輪固定地聯接到殼體且由輸入齒輪驅動，輸入齒輪驅動地聯接到所述元件且限定上半部和下半部。方案12.根據方案11所述的組件，其中，所述元件驅動地聯接到驅動齒輪的上半部。方案13.根據方案I所述的組件，其中，致動器還包括至少一個皮帶輪，所述元件呈現由皮帶輪輸送的線。方案14.根據方案13所述的組件，其中，所述元件呈現線配置，且致動器還包括縱向聯接到線的鋼纜線。方案15.根據方案I所述的組件，還包括
復位機構，所述復位機構驅動地聯接到殼體且與所述元件相互對抗，使得在所述變化逆向時所述表面返回第一位置和/或角度。方案16.根據方案15所述的組件，其中，所述元件包括具有分別與激活和去激活相對應的第一和第二彈性模量的至少一個彈簧，且復位機構包括具有大于第二但小于第一模量的第三彈性模量的復位彈簧。方案17.根據方案I所述的組件，其中，所述元件由選自基本上包括以下項的組的活性材料形成形狀記憶合金、鐵磁形狀記憶合金、磁流變流體、磁流變彈性體、電流變流體、電流變彈性體、電活性聚合物、壓電材料、包括前述材料中的至少一種和非活性材料的復合物、或包括前述材料中的至少一種的組合。方案18.根據方案I所述的組件，其中，激活信號包括熱激活信號、磁性激活信號、電激活信號、機械激活信號、氣動激活信號、或包括前述激活信號中的至少一種的組合。方案19.根據方案I所述的組件，還包括
連通地聯接到所述元件的控制器；和與控制器操作性連通的傳感器，其中，所述傳感器配置成提供信息給控制器，且控制器可操作在提供信息時選擇性地產生激活信號。方案20.根據方案19所述的組件，其中，所述信息包括障礙物在車輛盲區(qū)內的概率。上述和其他特征，包括使用活性材料線、彈簧、齒輪和/或皮帶輪來驅動殼體的所述至少一部分，通過以下附圖和詳細描述例示。


現在參考附圖，附圖是示例性實施例且其中類似元件類似地標記
圖I是根據本發(fā)明優(yōu)選實施例的車輛的透視圖，所述車輛包括后視鏡和側視鏡組件，還包括殼體；驅動地聯接到殼體且設置在殼體和車輛內的活性材料致動器；和連通地聯接到致動器的控制器和傳感器；
圖2是根據本發(fā)明優(yōu)選實施例的鏡組件的正視圖，包括可樞轉殼體和驅動地聯接到殼體的活性材料致動器；
圖3a是根據本發(fā)明優(yōu)選實施例的包括活性材料致動器的折疊式鏡組件的俯視圖，活性材料致動器包括齒輪傳動裝置、驅動地聯接到傳動裝置的活性材料線、以及驅動地聯接到傳動裝置的復位彈簧；
圖3b是根據本發(fā)明優(yōu)選實施例的活性材料致動器的一部分的正視圖，活性材料致動器包括齒輪傳動裝置、驅動地聯接到傳動裝置且由皮帶輪輸送的活性材料線，從而實現豎直傾斜；
圖4a是根據本發(fā)明優(yōu)選實施例的伸展式鏡組件的俯視圖，包括伸縮構件、包括驅動地聯接到所述構件的活性材料彈簧的活性材料致動器、復位彈簧、和彈簧偏壓閂鎖，所述閂鎖以放大插圖示出且具有活性材料釋放裝置；
圖4b是根據本發(fā)明優(yōu)選實施例的活性材料致動器的正視圖，活性材料致動器適合與圖4a所示的伸縮構件一起使用且均由第一和第二皮帶輪輸送的第一和第二活性材料線，且還包括復位彈簧；和
圖5是根據本發(fā)明優(yōu)選實施例的鏡組件的透視圖，包括可折疊殼體，所述殼體包括形狀記憶活性材料，處于展開和收起(以虛線示出)狀況。
具體實施例方式本文公開了可自主操控鏡組件10及使用方法，與現有技術相比，使用活性材料致動來選擇性地調節(jié)鏡表面12的位置和/或反射角度(從觀察者的有利位置看)。雖然在本文將參考機動車輛應用，但是可設想的是，主動鏡組件10可以用于需要鏡表面12的位置和/或反射角度控制(即，為了控制光反射)的任何應用。對于機動車輛應用，與現有技術電動鏡組件相比，本發(fā)明主動鏡組件10尤其適合于更有效地實現側視鏡IOa的電動折疊、寬負載(wide-load，或寬視野)鏡IOb的伸展、以及側視和后視鏡IOc (圖1_5)的操控(例如，旋轉、傾斜等)。所示鏡組件10僅僅是示例性的,且不旨在限于任何特定形狀、尺寸或配置。本文公開的鏡組件10能以多種方式工作，下文描述其中一些。由本領域技術人員在考慮本發(fā)明后容易想到其他功能和/或用途。
如本文使用的，措詞“第一”、“第二”等并不表示任何順序或重要性，而是用于將一個元件與另一個元件進行區(qū)分；措詞“該”、“一”并不表示數量的限制，而是表示存在至少一個所引用項。本文使用的方向描述參考機動車輛100。此外，本文公開的所有范圍包括端點且可以獨立地組合。如本文所使用的，術語“活性材料”總體上指的是在暴露給激活信號源或者從激活信號阻隔時展示基本(即，化學或者內在物理)屬性的可逆變化的材料，這種信號的示例是熱的、電的、磁的、機械的、氣動的等?；钚圆牧系奶貏e合適類別包括形狀記憶材料。這些材料展現形狀記憶效應。具體地，在偽塑性變形之后，它們能夠響應于激活信號恢復其初始形狀。合適的形狀記憶材料包括但不限于形狀記憶合金(SMA)、鐵磁SMA和形狀記憶聚合物(SMP)0第二類活性材料可以看作是在經受施加的激活信號時展現至少一個屬性的變化但是在去除所施加的激活信號時恢復其初始狀態(tài)的材料。這類的活性材料包括但不限于壓電材料、電活性聚合物(EAP)、介電聚合物、磁流變流體和彈性體(MR)、電流變流體(ER)、前述材料中的一種或多種與非活性材料的復合物，例如離聚物金屬復合物(IPMC)、包括前述材料中的至少一種的組合、等等。
激活信號及其持續(xù)時間取決于活性材料的類型、成分和/或配置。例如，磁性和/或電信號可施加以改變由磁致伸縮材料制成的活性材料的屬性。熱信號可施加以改變由形狀記憶合金和/或形狀記憶聚合物制成的活性材料的屬性。電信號可施加以改變由EAP、壓電和/或IPMC制成的活性材料的屬性。如所圖示實施例中所示,主動鏡組件10總體上包括設置在殼體14內且由殼體14固定地支撐的反射表面12。這就是說，鏡表面12剛性地聯接到殼體14，從而實現與其一致的運動；然而，應當理解的是，表面12還可以相對于殼體14可操控且可從殼體14拆卸。包括至少一個活性材料元件18的致動器16與殼體14的至少一部分操作性連通或者限定殼體14的至少一部分。響應于激活，元件18直接使得或允許殼體14的所述至少一部分操控(即，平移、樞轉、折疊等)，且反射表面12從第一位置或角度移動到第二位置或角度且更優(yōu)選在多個位置或角度之間移動。在優(yōu)選實施例中，活性材料元件18與控制器20操作性連通，控制器20可操作產生激活信號，從而致動元件18 (圖I)。這就是說，控制器20還聯接到可操作產生信號的功率源(未示出)，例如，車輛100的充電系統(tǒng)。更優(yōu)選地，鏡組件10連通地聯接到傳感器22，傳感器22與控制器20操作性連通，其中，傳感器22提供信息給控制器20，且激活信號僅在提供信息時選擇性地施加以實現可逆變化?？刂破?0優(yōu)選配置成采用開環(huán)控制方案，其用于根據期望致動該組件。在優(yōu)選方案中，構造成所提出的側視或寬負載鏡組件10a，b可被操控以使得在車輛100的倒車運動期間盲區(qū)最小。更具體地，當車輛100換檔到倒檔時，殼體14和反射表面12可配置成向下傾斜以給駕駛員提供附近的路邊或其他這種低(S卩，輪胎水平)后面障礙物的視圖。一旦車輛100換檔離開倒檔，激活信號中斷，從而反射表面12返回其第一位置或角度?？蛇x地，側視或寬負載鏡組件10a，b可配置成在指示車輛100將要執(zhí)行車道變更時(例如，在致動轉向燈，方向盤完全旋轉，等等時)實現變化位置以便最小化盲區(qū)。在指示車輛100左(或右)轉時，左(或右)側視鏡組件IOa的反射表面12可向外傾斜以給駕駛員提供增加的視場。取代感測車輛100將要改變方向或者除了感測車輛100將要改變方向之外，側視鏡組件IOa可包括配置成檢測相關盲區(qū)內的其他車輛的運動和/或距離傳感器22。最后，在又一個示例中，致動器16和/或殼體14可在傳感器22檢測到表示夜間駕駛的光強度時被致動以改變反射表面12的位置和/或角度。在示例性實施例中，致動器16呈現對激活信號的線性機械響應。合適的線性機械致動器16可以由SMA、鐵磁SMA、SMP、EAP、壓電材料、IPMC或包括前述活性材料中的至少一種的組合形成。例如，基本上由SMA構成的致動器16可以是彈簧、線、帶的形式或類型形式，其在施加和/或去除熱量(例如，焦耳加熱或空氣對流)時具有機械響應，其中，長度、直徑和數量根據測量鏡負載確定。這些類型的致動器16在恒定負載或恒定偏轉狀況內加熱時可以分別提供位移或誘導力。致動器16可以以互相對抗的對或者抵抗引起相反移動的偏壓或復位機構24配置。這就是說，當致動器16使得組件10折疊時，機構24在元件18去激活時使得其展開，且反之亦然。在另一個實施例中，致動器16可包括不同活性材料，以提供所獲得形狀和/ 或位置的零功率保持。在圖I和2所示的實施例中，殼體14限定樞轉軸線，且致動器16配置成直接引起殼體14的至少一部分圍繞該軸線樞轉。更具體地，緊固表面12的殼體14的部分14a樞轉地聯接到殼體的固定部分14b或附連結構(例如，經由本領域已知的電動鏡連接器、安裝螺釘和夾具聯接到車輛門)。圖I和2中殼體14的旋轉實現向內折疊，從而減少車輛100的最大橫向尺寸，且在期望使用鏡時向外展開。致動器16包括驅動地聯接到殼體的可移動部分14a且可操作實現圍繞軸線的前述動量的至少一個形狀記憶元件(例如，SMA線或彈簧、EAP 腱)。更具體地，致動器16包括多個元件18，其連接到殼體14且配置成引起圍繞軸線的不同角度移動，從而提供大于兩個位置的操控。例如，如圖I所示，多個電和熱隔離的元件18可獨立地或協(xié)作地配置成引起上、下、左、右、左下、左上、右下、右上方向的旋轉/傾斜，其中，元件18的相應子組被激活。要理解的是，未激活的元件呈現足以允許組件10在可獲得方向中的每個傾斜的尺寸和/或足夠的松弛，且后視鏡組件IOc的萬向接頭優(yōu)選地呈現足夠的阻力以在所有元件18去激活之后保持所獲得的操控。圖2示出了不同示例，其中，多個線18從軸線等距地連接到殼體14。在此，要理解的是，優(yōu)選配置萬向架鏡支座(未示出)以利于豎直加水平的旋轉。通過將SMA線18在最近點處附連到中心(如豎直取向線和圖2中的實線所示)，獲得機械益處，將校正線致動器的行程(線長度的大約4%)以實現20°的旋轉。當線放置距軸線更遠(如圖2中的虛線所示)，將需要較長行程和因而較長線長度以實現相同的期望旋轉。第二組相互對抗的線18(未示出)將對稱地放置在相對的半部上以允許正和負旋轉兩者。類似地，將理解的是，線18可以以弓弦配置附連以形成小機械益處，其增加與其三角特性成比例的行程。更優(yōu)選地，致動器16還包括在元件18和殼體14中間的傳動裝置，其可操作放大行程或力。在圖3a，b中，例如，致動器16包括與樞轉軸線同心地對齊的從動齒輪26、與從動齒輪26相互嚙合的輸入齒輪28、和驅動地聯接到輸入齒輪28的形狀記憶線18。如圖所示，在鏡組件10的遠端處測量的機械益處基于齒26、28的有效直徑和殼體部分14a的長度。當元件18連接到輸入齒輪28的上半部時，要理解的是，致動器16使得鏡組件10如圖3a所示折疊；且當連接到下半部時，使得鏡組件10展開。最后，優(yōu)選包括復位機構，例如與從動齒輪26的軸線同軸地對齊的扭簧24a，以在元件18去激活(或激活)時實現殼體14的復位。 在優(yōu)選實施例中，輸入齒輪28能夠選擇性地脫離從動齒輪26，從而允許殼體部分14a的立即復位。例如，在圖3a中，輸入齒輪28配置成懸浮在線性槽29內，且還聯接到第二活性材料元件(SMA線)38 ;第二元件38在激活時使得輸入齒輪28在槽29內平移且脫離從動齒輪26，且容納在槽29內的偏壓彈簧通過壓縮存儲能量。要理解的是，在該配置中，主活性材料元件18必須足夠柔性以適應輸入齒輪28的懸浮動作。一旦殼體14復位，第二元件38就可以去激活，從而允許齒輪26、28再次接合。然而，首先優(yōu)選包括第二復位機構(例如，驅動地聯接到輸入齒輪28的第二扭簧24b)，其在齒輪26、28脫離時起作用以重置輸入齒輪28。要理解的是，可增加至少一個皮帶輪30或其他結構，以改向得到的運動和/或增加線長度(圖I和3b)。例如，如圖3b所示，豎直皮帶輪30可定位成剛好在與豎直取向輸入齒輪28接觸之前將否則水平的SMA線18彎曲，從而實現豎直傾斜。當皮帶輪30或其他結 構接合時，致動器16優(yōu)選包括縱向聯接到線18且比線18更耐用的鋼纜線32。與線18相t匕，優(yōu)選纜線32在操作期間還產生較少的摩擦損失。在另一個實施例中，殼體14可包括伸縮部分34a，b，且元件18的激活使得或允許部分34a, b相對伸展。如圖4a, b的寬負載鏡實施例蘇試,水平伸展部分34a, b可通過一個或多個形狀記憶線或彈簧18互連。在圖4a中，兩個活性材料彈簧18 (圖4b)均呈現與激活和去激活相對應的第一和第二彈性模量，其中，第一而不是第二模量導致部分34a，b之間的相對平移。更具體地，第一和第二 SMA彈簧18顯示為驅動地聯接到內部設置部分34a ；復位彈簧24還與SMA彈簧18 (圖4a)相互對抗地聯接到所設置部分34a。在正常馬氏體狀態(tài)，彈簧18不能克服復位彈簧24，從而將組件IOb保持在縮回狀況(以虛線示出)。當被激活以實現奧氏體狀態(tài)時，彈簧18產生更大的彈性模量，其克服復位彈簧24的彈性模量。隨著SMA彈簧18壓縮且使得復位彈簧24拉伸，這使得殼體14和表面12伸展。在圖4b中，SMA線18的激活和收縮使得部分34a，b相對平移。如進一步所示，皮帶輪30或其他結構可根據需要增加，以延長線長度和/或改向作用于組件10上的力矢量。同樣，復位機構(例如，拉簧)24與線18相互對抗地驅動聯接到部分34a，b，從而在去激活時使得組件10復位到先前狀況。如圖4a所示，閂鎖36可用于將部分34a，b選擇性地接合在伸展或縮回狀況，從而實現零功率保持。例如，一旦完成致動，可使得閂鎖36接合內部設置部分34a以將其保持在伸展狀況，通過驅動地聯接到其上的其自身偏壓彈簧(圖4a)。優(yōu)選地，第二活性材料元件(例如，第二 SMA線)38用于釋放閂鎖36，從而允許部分34a，b在復位彈簧24的影響下復位?？蛇x地，要理解的是，棘輪(未示出)可用于將部分34a，b進一步保持在多個中間行程狀況。在另一個實施例中，殼體14至少部分地由形狀記憶材料元件18形成?；钚圆牧峡梢允荢MP、壓電復合物、EAP等，且可以采用構成殼體14的馬鐙、片材或堆疊片材的形式。產生激活信號可操作改變包括其的殼體14的部分的形狀和/或延展性，從而操控反射表面12 (圖5)。在此，材料本身可實現致動器16，使用其形狀記憶性能來驅動組件10到期望配置。可選地，如前文所述或常規(guī)的內部設置致動器(未示出)可用于驅動組件10 ;在這種情況下，殼體材料18的活性材料致動僅用于鎖定在所獲得配置，從而提供零功率保持。在優(yōu)選實施例中，殼體14形成車輛側視鏡的外部結構，鏡表面12設置在其中；且活性材料元件18包括側視鏡10的靠近門的部分(圖5)，從而組件10在該區(qū)域能選擇性地折疊。因而，殼體14可展現對折疊的阻力且由其形成的活性材料元件18可起作用以改變阻力，從而選擇性地允許折疊。更優(yōu)選地，為了利于和控制折疊，殼體14可限定一個或多個折疊線(即，插入物、凹槽等)40，激活沿所述折疊線引起或允許所述至少一部分14a折疊(圖5)。如前文所述，合適的活性材料包括但不限于形狀記憶合金(SMA)、鐵磁SMA、形狀記憶聚合物(SMP)、壓電材料、電活性聚合物(EAP)、磁流變流體和彈性體(MR)、電流變流體和彈性體(ER )、前述材料中的一種或多種與非活性材料的復合物(例如離聚物金屬復合物(IPMC ))、包括前述材料中的至少一種的組合、等等。取決于合金成分和工藝歷史，合適的形狀記憶合金可展現單向形狀記憶效應、內在雙向效應或外在雙向形狀記憶效應。在形狀記憶合金中發(fā)生的兩個最通常使用的相通常 指的是馬氏體相和奧氏體相。在以下的描述中，馬氏體相一般指的是更易發(fā)生變形的低溫相，而奧氏體相一般指的是更剛硬的高溫相。當形狀記憶合金處于馬氏體相并被加熱時，其開始改變成奧氏體相。這種現象開始發(fā)生時的溫度通常稱為奧氏體起始溫度(As)，這種現象結束時的溫度則稱為奧氏體完成溫度(Af)。當形狀記憶合金處于奧氏體相并被冷卻時，其開始改變成馬氏體相，這種現象開始發(fā)生時的溫度稱為馬氏體起始溫度(Ms)。奧氏體完成轉變成馬氏體時的溫度則稱為馬氏體完成溫度(Mf)。一般來說，形狀記憶合金在馬氏體相較軟、較容易發(fā)生變形，而在奧氏體相較硬、更剛性和/或更剛硬。因而，適合用于形狀記憶合金的激活信號是具有在馬氏體和奧氏體之間引起轉變的大小的熱激活信號。形狀記憶合金被加熱到某一溫度時會記憶其高溫形態(tài)，而此溫度可以通過合金成分的細微改變和通過熱處理過程進行調整。例如，鎳鈦形狀記憶合金中，上述溫度可以從高于約100°C變至低于約一 100°C。形狀恢復過程只在幾度的范圍內發(fā)生，而且根據期望應用以及合金的成分，可以將此轉變過程的開始或結束控制只在I或2度范圍之內。在跨過形狀記憶合金發(fā)生轉變的溫度范圍內，其機械屬性會發(fā)生巨大的變化，通常提供形狀記憶效應、超彈性效應和高阻尼容量。合適的形狀記憶合金包括，但并不限于，鎳鈦基合金、銦鈦基合金、鎳鋁基合金、鎳鎵基合金、銅基合金(如銅鋅合金、銅招合金、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、鐵鈀基合金及類似物。這些合金可以是二元的、三元的或其它任何更高元的，只要合金成分展現形狀記憶效應即可，例如外形取向變化、屈服強度變化、和/或彈性模量屬性、阻尼容量、超彈性等。合適形狀記憶合金成分的選擇取決于部件操作的溫度范圍。適合用于磁性SMA(或FSMA)的磁性材料包括但不旨在限于軟或硬磁體；赤鐵礦；磁鐵礦；基于鐵、鎳和鈷的磁性材料；前述材料的合金；或者包括前述材料中的至少一種的組合；等等。鐵、鎳和/或鈷的合金可以包括鋁、硅、鈷、鎳、釩、鑰、鉻、鎢、錳和/或銅。形狀記憶聚合物(SMP)通常指的是一組聚合物材料，其在施加熱激活信號時能夠展現屬性的變化，例如彈性模量、形狀、尺寸、外形取向或包括前述屬性中的至少一種的組合。通常，SMP是包括至少兩種不同單元(可描述為限定SMP內不同的部段)的相分離共聚物，每個部段對SMP的整體屬性起不同的貢獻。如在本文中所使用的，術語“部段”是指共聚以形成SMP的相同或類似單體或低聚物單元的塊、接枝或序列。每個部段可為結晶的或非結晶的，且分別具有相應的熔點或玻璃轉變溫度(Tg)。取決于部段是非結晶部段或結晶部段，在本文為了方便而使用的術語“熱轉變溫度”一般是指Tg或熔點。對于包括(n)個部段的SMP，SMP被認為具有一個硬部段和(n-1)個軟部段，其中硬部段具有比任何軟部段更高的熱轉變溫度。因此，SMP具有(n)個熱轉變溫度。硬部段的熱轉變溫度稱為“最后轉變溫度”，且所謂的“最軟”部段的最低熱轉變溫度稱為“第一轉變溫度”。重要的是要注意，如果SMP具有特征為相同熱轉變溫度(也就是最后轉變溫度)的多個部段，那么SMP被認為具有多個硬部段。當SMP受熱到高于最后轉變溫度時，可定形SMP材料。可通過隨后將SMP冷卻到低于該溫度來固定或記憶SMP的永久形狀。如在本文中所使用的，術語“初始形狀”、“先前限定的形狀”和“永久形狀”是同義的且意在互換地使用?？蛇@樣設定臨時形狀將材料加熱到高于任何軟部段的熱轉變溫度但仍低于最后轉變溫度的溫度，施加外應力或負載以使 得SMP變形，并然后將其冷卻到低于該軟部段的具體熱轉變溫度。通過在移除應力或負載的情況下將材料加熱到高于該軟部段的具體熱轉變溫度但仍低于最后轉變溫度，可恢復到永久形狀。因此應當清楚的是，通過組合多個軟部段可能顯示多個臨時形狀和借助于多個硬部段則可能顯示多個永久形狀。類似地，采用分層或復合的方法，多個SMP的組合將顯示在多個臨時形狀和多個永久形狀之間的轉變。對于僅具有兩個部段的SMP，形狀記憶共聚物的臨時形狀在第一轉變溫度被設定，隨后在負載下將SMP冷卻以鎖定在臨時形狀。只要SMP保持低于第一轉變溫度，那么臨時形狀將保持。當SMP再次高于第一轉變溫度時重新得到永久形狀。重復進行加熱、定形和冷卻的步驟可重復地再次設定臨時形狀。大多數SMP展示“單向”效應，其中SMP展示一個永久形狀。在無應力或負載的情況下將形狀記憶聚合物加熱到高于軟部段的熱轉變溫度時，得到永久形狀，在不使用外力的情況下該形狀不會恢復到臨時形狀。然而，作為替代方式，可制備一些形狀記憶聚合物成分以展示“雙向”效應，其中SMP展示兩個永久形狀。這些系統(tǒng)包括至少兩種聚合物成分。例如，一種成分可為第一交聯聚合物而另一種成分是不同的交聯聚合物。所述成分采用成層技術結合，或是互穿網絡，其中這兩種聚合物成分交聯但彼此不交聯。通過改變溫度，形狀記憶聚合物在向第一永久形狀或第二永久形狀的方向上改變其形狀。每個永久形狀屬于SMP的一種成分。整體形狀的溫度依賴性是由于這樣的事實一種成分(成分A)的機械屬性在所關注的溫度間隔中幾乎與溫度無關。另一種成分(成分B)的機械屬性在所關注的溫度間隔中依賴于溫度。在一個實施例中，成分B在低溫度時比成分A更強，而成分A在高溫度時更強并確定實際形狀。雙向記憶裝置可這樣來制備設定成分A的永久形狀(第一永久形狀)，使該裝置變形為成分B的永久形狀(第二永久形狀)，以及在施加應力時使成分B的永久形狀固定。本領域的技術人員應當認識到，將SMP以許多不同形式和形狀來配置是可能的。設計聚合物自身的成分和結構可允許選擇用于期望應用的具體溫度。例如，取決于具體的應用，最后轉變溫度可為約0°c至約300°C或者更高。用于形狀恢復的溫度(即，軟部段的熱轉變溫度)可為高于或等于約_30°C。用于形狀恢復的另一溫度可為高于或等于約40°C。用于形狀恢復的另一溫度可為高于或等于約70°C。用于形狀恢復的另一溫度可為低于或等于約250°C。用于形狀恢復的又一溫度可為低于或等于約200°C。最后，用于形狀恢復的另一溫度可為低于或等于約150°C。適合用于SMP的聚合物包括熱塑性、熱固性、互穿網絡、半互穿網絡、或聚合物混合網絡。聚合物可以是單種聚合物或者聚合物的混合物。聚合物可以是具有側鏈或樹枝結構元件的線性或分支熱塑性彈性體。適合形成形狀記憶聚合物的聚合物組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、聚丙烯酸鹽、聚亞烴基烯、聚丙烯酸鹽、聚亞烷基二醇、聚烷基氧化物、聚亞烷基對苯二甲酸鹽、聚原酸酯、聚乙烯醚、聚乙烯酯、聚乙烯鹵化物、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、聚環(huán)氧乙烷(PEO)—聚(對苯二甲酸乙二酯)、聚乙烯/尼龍(接枝共聚物)、聚已酸內酯一聚酰胺(嵌段共聚物)、聚(已酸內酯)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組分中的至少一種的組合物。合適的聚丙烯酸鹽的范例包括聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(甲基丙烯酸乙醇)、聚 (丙烯酸丁酯)、聚(甲基丙烯酸異丁酯)、聚(己基丙烯酸酯)、聚(異癸基丙烯酸酯)，聚(甲基丙烯酸月桂酯)、聚(苯基丙烯酸酯)、聚(丙烯酸甲酯)、聚(異丙基丙烯酸酯)、聚(異丁基丙烯酸酯)和聚(十八基丙烯酸酯)。上述用于形成SMP的各個部段的聚合物是商業(yè)上可用的或者可以使用常規(guī)化學方法合成。本領域技術人員將在無需過多試驗的情況下容易使用已知化學和加工技術來制備所述聚合物。形狀記憶聚合物或形狀記憶合金可通過任何合適裝置激活，優(yōu)選使得材料經受高于或低于轉變溫度的溫度變化的裝置。例如，為了升高溫度，熱量可以使用熱氣體(空氣)、氣流、熱液體或電流施加。激活裝置可以例如是從與形狀記憶材料接觸的加熱元件熱傳導的形式，來自于靠近熱激活形狀記憶材料的加熱管道的熱對流、熱空氣吹風機或噴射器、微波互動、電阻加熱等等。在溫度下降的情況下，熱量可以通過熱電冷卻提取，使用冷氣體或制冷劑的蒸發(fā)。激活裝置可以是例如冷藏室或外殼、具有冷卻末端的冷卻探頭、至熱電單元的控制信號、冷空氣吹風機或噴射器、或者用于將制冷劑(例如，液體氮)引入形狀記憶材料的至少附近的裝置的形式。如本文使用的，術語“壓電材料”用于描述在施加電壓電勢時機械地變形(改變形狀)的材料，或者相反，在機械變形時產生電荷。采用壓電材料將使用電信號來激活。在激活時，壓電材料可以在供電狀態(tài)引起位移。在中斷激活信號時，帶將呈現其初始外形取向。優(yōu)選地，壓電材料設置在柔性金屬或陶瓷片材帶上。所述帶可以是單壓電晶片(unimorph)或雙壓電晶片(bimorph)。優(yōu)選地，所述帶是雙壓電晶片，因為雙壓電晶片通常比單壓電晶片展現更多的位移。一種類型的單壓電晶片是由在外部結合到柔性金屬箔或帶的單個壓電元件構成的結構，其在用變化電壓激活時由壓電元件激勵且導致軸向翹曲或偏轉，因為其對抗壓電元件的移動。用于單壓電晶片的致動器移動可以通過收縮或膨脹。與單壓電晶片壓電裝置相比，雙壓電晶片裝置包括夾在兩個壓電元件之間的中間柔性金屬箔。雙壓電晶片比單壓電晶片壓展現更多的位移，因為在施加的電壓下，一個陶瓷元件將收縮而另一個膨脹。
合適的壓電材料包括但不打算限于無機化合物、有機化合物和金屬。對于有機材料來說，所有具有非中心對稱結構和在分子主鏈上、或側鏈上或同時在主側鏈上具有大偶極距基團的聚合材料，都可以作為壓電膜的合適候選。合適的聚合物示例包括例如包括但不限于，聚(4-苯乙烯磺酸鈉)(PSS)，聚S-119 (聚(乙烯胺)骨架偶氮色基)以及它們的衍生物；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)以及它們的衍生物；聚氯烴，包括聚(氯乙烯)(PVC)，聚偏二氯乙烯(PVDC)以及它們的衍生物；聚丙烯腈(PAN)及其衍生物；多聚羧酸(polycarboxylic acid),包括聚(異丁烯酸)(PMA)以及它們的衍生物；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，細胞膜蛋白，生物分子磷酸酯；聚苯胺及其衍生物；四胺的所有衍生物；聚酰亞胺，包括Kapton分子和聚醚酰亞胺(PEI)，以及它們的衍生物；所有的膜聚合物；N-聚乙烯吡咯烷酮(PVP)均聚物及其衍生物；隨機PVP與醋酸乙烯酯(PVAc)共聚物；所有在主鏈上、或側鏈上或同時在主側鏈上具有大偶極距基團的芳香族聚合物，以及它們的混合物。壓電材料還可以包括諸如以下的金屬鉛、鋪、猛、鉭、錯、銀、鑭、鉬、鈕、鎳、鶴、招、鍶、鈦、鋇、鈣、鉻、銀、鐵、硅、銅，以及包含上述金屬中至少一種的合金和包含上述金屬中 至少一種的氧化物。合適的金屬氧化物包括SiO2, Al2O3, ZrO2, TiO2, SrTiO3, PbTiO3,BaTiO3, FeO3, Fe3O4, ZnO,以及上述物質的混合物，以及VIA族和IIB族化合物，如CdSe，CdS, GaAs, AgCaSe2, ZnSe, GaP, InP, ZnS,以及上述物質的混合物。特別希望的壓電材料是聚偏二氟乙烯、鋯鈦酸鉛、和鈦酸鋇。電活性聚合物包括響應于電或機械場展現出壓電、熱電或電致伸縮屬性的聚合物材料。所述材料通常使用柔順電極，其允許聚合物膜響應于施加的電場或機械應力在平面方向膨脹或收縮。一個示例為具有壓電聚(偏氟乙烯三氟)共聚物的電致伸縮接枝彈性體。該組合物具有產生可變數量的鐵電電致伸縮分子復合物系統(tǒng)的能力。這些可以操作為壓電傳感器或甚至電致伸縮致動器?；贓AP的墊的激活優(yōu)選使用電信號來提供足以提供位移的外形取向的變化。改變施加到EAP的電壓的極性可以提供外部可逆性。適合用作電活性聚合物的材料可包括，任何基本絕緣的聚合物或橡膠(或它們的組合)，它們響應于靜電力發(fā)生變形，或者說其變形導致電場的變化。適合于用作預應變聚合物的示例性材料包括硅化彈性體、腈綸彈性體、聚氨酯、熱塑性彈性體、包含PVDF的共聚物、壓敏粘接劑、氟化彈性體、包含硅和丙烯酸基的聚合物、及類似物。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，包含硅化彈性體和丙烯酸基彈性體的共混聚合物?？苫谝粋€或多個材料屬性來選擇用作電活性聚合物的材料，所述材料屬性例如高的擊穿電場強度，低的彈性模量(對于大或小的變形)，高的介電常數等。在一個實施例中，選擇聚合物使得其彈性模量最多約為100兆帕(MPa)。在另一實施例中，選擇聚合物使得其最大激活壓力為約0. 05MPa至約IOMPa之間，優(yōu)選為約0. 3MPa至約3MPa之間。在又一實施例中，選擇聚合物使得其介電常數為約2至約20之間，優(yōu)選是約2. 5至約12之間。本發(fā)明并不限于這些范圍。理想地，如果材料既有高的介電常數又有高的介電強度的話，那么將期望具有比上述給出的范圍更高的介電常數的材料。在許多情況下，電活性聚合物會以薄膜的形式進行制作和實施。這些薄膜的合適厚度可以低于50微米。
由于電活性聚合物在高應變下會發(fā)生偏轉，在不損害其機械或電性能的前提下，附連在聚合物上的電極也會偏轉。一般來說，適合使用的電極可以是任何形狀和材料，只要它們能給電活性聚合物提供合適的電壓或從電活性聚合物接收合適的電壓即可。電壓可以是常量，或者可隨時間變化。在一個實施例中，電極粘附在聚合物的表面上。粘附在聚合物的電極優(yōu)選是順從性的并與聚合物的變化形狀相符。相應地，本發(fā)明可包括和與其附連的電活性聚合物的形狀相符的順從電極。電極可能僅應用于電活性聚合物的一部分，并根據其幾何形狀限定活性區(qū)域。適合與本發(fā)明一起使用的各種類型的電極包括包含金屬跡線和電荷分配層的結構化電極；包含變化的脫離平面尺寸的紋理電極；導電油脂，如碳潤滑脂或銀油脂；膠態(tài)懸浮體；高縱橫比的導電材料，如碳纖維和碳納米管；以及離子傳導材料的混合物。用于本發(fā)明的電極的材料可變化。適用于電極的材料可包括石墨、碳黑、膠態(tài)懸浮體、包括金和銀的薄金屬、填銀和填碳的膠體和聚合物、以及離子傳導或電子傳導聚合物。可以理解，某些電極材料可能適用于特定聚合物，但對別的聚合物并不適用。例如，碳纖維適用于丙烯酸基彈性體聚合物，但對硅聚物并不適用。
合適的MR流體材料包括但不意在限于，散置在載流流體內的鐵磁或順磁顆粒。合適的顆粒包括鐵；鐵合金，例如包括鋁、硅、鈷、鎳、釩、鑰、鉻、鎢、鎂和/或銅的鐵合金；氧化鐵，包括Fe2O3和Fe3O4 ;氣化鐵；碳化鐵；擬基鐵；鎮(zhèn)和鎮(zhèn)合金；鉆和鉆合金；_■氧化絡；不銹鋼；硅鋼；和類似物。合適的顆粒的示例包括純鐵粉、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。優(yōu)選磁響應顆粒是羰基鐵，優(yōu)選地，還原羰基鐵。顆粒尺寸應當被選擇，使得顆粒在經受磁場時展現多域特性。顆粒的平均尺寸可以小于或等于約1000微米，優(yōu)選小于或等于約500微米，更優(yōu)選小于或等于約100微米。也優(yōu)選的是，顆粒尺寸大于或等于約0. I微米，更優(yōu)選大于或等于約0. 5，尤其優(yōu)選大于或等于約10微米。顆粒數量按總MR流體成分的體積計優(yōu)選在約5. 0%至約50%之間。合適的載流流體包括有機流體，尤其是無極性有機流體。示例包括但不限于硅油；礦物油；石蠟油；有機硅共聚物；白油；液壓油；變壓器油；鹵化有機液體，例如，氯化烴，鹵化烷烴，全氟聚醚和氟化烴；二酯；聚氧化烯；氟硅；氰烷基硅氧烷；乙二醇；合成烴油，包括不飽和的和飽和的；以及包括前述流體中的至少一種的組合物。載體成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)選小于或等于約1000厘泊。也優(yōu)選的是，粘度大于或等于約I厘泊，優(yōu)選大于或等于約250厘泊，尤其優(yōu)選大于或等于約500厘泊。也可以使用含水載流流體，尤其是包括親水性礦物粘土 (例如膨潤土或鋰蒙脫石)的載流流體。含水載流流體可包括水或含有少量的極性的、可與水混合的有機溶劑的水，所述有機溶劑例如甲醇、乙醇、丙醇、二甲亞礬、二甲替甲酰胺、碳酸乙二酯、丙烯碳酸酯、丙酮、四氫呋喃、二乙醚、乙二醇、丙二醇等。極性有機溶劑的量按總MR流體的體積計小于或等于約5. 0%，且優(yōu)選小于或等于約3. 0%。而且，極性有機溶劑的量按總MR流體的體積計優(yōu)選大于或等于約0. I %，且更優(yōu)選大于或等于約1.0%。含水載流流體的pH優(yōu)選小于或等于約13，且優(yōu)選小于或等于約9. O。而且，含水載流流體的pH大于或等于約5. 0，且優(yōu)選大于或等于約8. O?？墒褂锰烊换蚝铣膳驖櫷粱蜾嚸擅撌?。MR流體中膨潤土或鋰蒙脫石的量按總MR流體的重量計小于或等于約10%，優(yōu)選小于或等于約8.0%，且更優(yōu)選小于或等于約6.0%。優(yōu)選地，膨潤土或鋰蒙脫石具有按總MR流體的重量計大于或等于約0. 1%，更優(yōu)選大于或等于約1.0%，且尤其優(yōu)選大于或等于約2.0%。MR流體中的可選成分包括粘土、有機粘土、羧酸阜(carboxylate soap)、分散劑、腐蝕抑制劑、潤滑劑、極端壓力防磨損添加劑、抗氧化劑、觸變劑和常規(guī)懸浮劑。羧酸皂包括油酸鐵；環(huán)烷酸鐵；硬脂酸鐵；二硬脂酸鋁或三硬脂酸鋁；硬脂酸鋰；硬脂酸鈣；硬脂酸鋅和硬脂酸鈉；以及表面活化劑，例如磺酸酯、磷酸酯、硬脂酸、甘油單油酸酯、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)、和鈦酸酯、鋁酸酯和鋯酸酯偶聯劑等。也可以包括聚亞烷基二醇(例如聚乙二醇)和部分酯化多元醇。合適的MR彈性體材料包括但不意在限于包括鐵磁或順磁顆粒懸浮體的彈性體聚合物基體，其中，所述顆粒在上文描述。合適的聚合物基體包括但不限于聚a烯烴、天然橡膠、硅酮、聚丁二烯、聚乙烯、聚異戊二烯、或本文所述的其他聚合物材料。 離聚物金屬復合物(IPMC)是活性材料(例如，電活性離聚物)與非活性材料(例如，金屬)的復合物的示例。IPMC通常在存在低施加的電壓時展現大的變形且展現低阻抗。作為示例，IPMC可以包括夾在工作電極和反電極之間的固態(tài)聚合物電解質成分。固態(tài)聚合物電解質材料可以是離子交換樹脂，例如碳氫化合物-碳氟化合物型樹脂，或者本文所述的電活性聚合物材料中的任一種。優(yōu)選地，固態(tài)聚合物電解質材料是碳氟化合物型離子交換樹脂，具有磺酸基、羧基和/或磷酸官能團。碳氟化合物型離子交換樹脂可包括四氟乙烯磺酰乙基乙烯基醚或四氟乙烯羥基化(全氟乙烯基醚)共聚物的水合物。這種樹脂通常展現對由于與鹵、強酸和堿接觸引起的氧化的極佳抵抗性。工作電極和反電極兩者都可包括材料片材，電荷可通過所述材料分配?？梢灾圃祀姌O的材料包括但不限于鉬、鈀、銠、銥、釕、鋨、碳、金、鉭、錫、銦、鎳、鎢、錳等、以及混合物、氧化物、合金、本文所述的任何其他電極材料、包括前述材料中的至少一種的組合。優(yōu)選地，電極包括鉬。有利地，本文所述的使用活性材料的上述鏡組件不需要馬達且在許多實施例中不需要齒輪。由于不必使用馬達，因而形狀和/或位置調節(jié)機構可以是緊湊的、低成本的、安靜的和/或輕質的。雖然本發(fā)明已經參考示例性實施例進行描述，但是本領域技術人員應當理解的是，可以作出各種變化且等價物可以替代其元件，而不偏離本發(fā)明的范圍。此外，可以作出許多修改，以使得本發(fā)明的教導適合于特定情況或材料，而不偏離本發(fā)明的實質范圍。因而，本發(fā)明并不旨在限于作為用于實施本發(fā)明而設想的最佳模式公開的特定實施例，而本發(fā)明將包括落入所附權利要求范圍內的所有實施例。
權利要求
1.一種適合用于車輛的能自動操控的鏡組件，所述組件包括 限定第一位置和反射角度的反射表面； 固定地緊固到所述表面的可重構殼體；和 致動器，所述致動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號或者被阻隔激活信號時經受基本屬性的可逆變化，且驅動地聯接到殼體， 其中，所述變化能操作致使或允許殼體被操控，且操控殼體致使所述表面實現第二位置或角度。
2.根據權利要求I所述的組件，其中，所述殼體限定至少一個樞轉軸線，且所述變化致使或允許殼體的至少一部分圍繞所述至少一個軸線樞轉。
3.根據權利要求2所述的組件，其中，所述元件包括配置成實現圍繞所述軸線的不同 角動量的多個線。
4.根據權利要求I所述的組件，其中，殼體的至少一部分限定折疊線，且所述變化致使或允許所述至少一部分圍繞所述線折疊。
5.根據權利要求4所述的組件，其中，所述至少一部分呈現對折疊的阻力，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號或者被阻隔第二激活信號時經受基本屬性的第二可逆變化，且所述第二變化改變所述阻力。
6.根據權利要求I所述的組件，其中，所述殼體包括伸縮部分，且所述變化致使或允許所述部分相對伸展。
7.根據權利要求6所述的組件，其中，所述變化釋放所存儲能量，且釋放所存儲能量致使所述部分被相對操控。
8.根據權利要求7所述的組件，其中，致動器還包括彈簧、以及與彈簧可釋放地接合的閂鎖。
9.根據權利要求8所述的組件，其中，致動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號或者被阻隔第二激活信號時經受基本屬性的第二可逆變化，且驅動地聯接到閂鎖，使得所述第二變化致使閂鎖和彈簧脫離。
10.根據權利要求I所述的組件，其中，致動器還包括在所述元件和殼體之間的傳動裝置。
全文摘要
一種鏡組件，包括設置在殼體內的反射表面；與殼體的至少一部分操作性連通的致動器，其中，所述致動器和/或殼體包括活性材料元件，所述活性材料元件配置成致使或選擇性地允許所述殼體和表面被操控。
文檔編號B60R1/02GK102795163SQ20121016155
公開日2012年11月28日 申請日期2012年5月23日 優(yōu)先權日2011年5月23日
發(fā)明者A.L.布勞恩, N.L.約翰遜, W.C.比斯奈克, K.A.盧卡斯, C.R.奎恩 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司