活性材料激活的洩壓閥及其使用方法

2023-06-17 21:04:16 2

專利名稱：活性材料激活的洩壓閥及其使用方法
技術領域：
本發明總體上涉及空氣洩壓閥，更具體地涉及利用活性材料致動來調節內部隔室
內的狀態的洩壓閥和方法。
背景技術：
應該理解的是，內部空間或隔室與外部環境之間的壓差能造成令人不快的情形。例如，在汽車情境中，能夠造成"隆隆聲"(即低水平噪音不適)增加、所需的門關閉力增加，尤其是當空間中的乘員突然感到不適時。因而，可以使用用於減小壓差的洩壓閥(PRV)，所述壓差在擺動面板(例如門、升降活門、後窗口)或窗戶閉合、HVAC系統或氣囊展開激活、車輛運動期間窗戶打開時可能增大，使得導致伯努利效應。這些閥通常位於作為與隔室和環境的界面的內部面板(例如後座與行李箱之間的結構面板、地板與外部環境之間的結構面板、儀錶板與發動機艙之間的結構面板等)內。在結構上，傳統的PRV包括使內部空間與外部環境流體聯接的至少一根導管和設置在由該導管限定的開口上的可動活門(例如門)。活門響應於壓差而被動地操縱。例如，當內部隔室內的氣壓大於外部氣壓時，活門打開以補償以及緩和增強的壓力；並且當內部隔室氣壓小於外部氣壓時，可動活門覆蓋開口以防止空氣進入內部隔室。 近來，已研發出利用驅動機構打開/關閉活門的主動PRV，以應對被動PRV的一些限制。在這些構造中，不再需要壓差來致動PRV，相反，通過傳感或人工輸入來致動PRV ;應該理解的是，主動PRV可通過其它狀態觸發和用於應對其它狀態，諸如隔室內部或外部的差的空氣品質、過熱的溫度、通過傳感器的檢測、和相關系統的操作或狀況。然而，主動PRV在技術上也存在各種問題。例如，現有技術的主動PRV-包括利用馬達、螺線管、和活性材料致動(諸如由共同擁有的美國專利No.7204472A所介紹的)以實現活門的運動的那些閥通常需要恆功率，以使閥保持處於被操縱狀態。這總是導致電源的消耗。此外，相對於現有技術基於活性材料的PRV，缺少載荷極限保護也成為問題，其導致無法避免失效並且不能降低與此相關的成本。例如，應該理解的是，在活門的開口被外物阻塞的情況下，這些PRV中的活性材料元件可能變得過熱、變得受損、或以其它方式失效。

發明內容
考慮到前述問題，本發明公開一種改善的基於活性材料的PRV，其適於與內部隔室-諸如車輛的內部隔室一起使用。由於活性材料所具有的可逆變化特性，所以除了其它方面本發明可用於選擇性地減小壓差，其中選擇性是基於各種自發或人工決定的狀態。因而，本發明可用於根據需要和通過遠程控制來減小隆隆聲(boom)或氣縛(air bind)，以及改善/增強通風。本發明的其它優點包括通過閂鎖機構提供零功率通風位置的保持。最後，應該理解的是，與基於機械、機電、液壓、或氣動的同類系統相比，在此介紹的活性材料元件新穎的使用減小了重量並且/或者降低了複雜性；並且相對於現有技術的活性材料PRV，提高了能量效率並減小了失效的可能性和降低了相關的成本。
本發明的第一方面涉及一種適於與車輛的內部隔室一起使用並用於改變車輛的內部隔室的狀態的洩壓閥。該閥包括殼體，其限定與隔室和外部環境流體連通的開口 ；活門，其樞轉地連接至殼體，以便在打開狀態與關閉狀態之間被擺動；和致動器，其從動地聯接至活門。活門構造成在關閉狀態下覆蓋開口的至少一部分並且在打開狀態下不阻礙開口以便允許隔室與環境之間的流體流動。致動器包括活性材料元件，當接收到激活信號時所述活性材料元件能夠在基本特性方面產生可逆變化。該變化能夠使活門在打開狀態與關閉狀態之間擺動，從而實現改變的狀態。本發明的致動器還包括載荷極限保護器，其聯接至用於元件的次級輸出路徑，並構造成當活門不能在打開與關閉狀態之間擺動時提供用於元件的次級輸出路徑；和/或閂鎖機構，其聯接至活門並構造成接合活門，以便當所述改變反向時(例如激活信號停止)將活門保持在改變的狀態中。 本發明的第二方面涉及選擇性地改變內部隔室的狀態的相關方法。該方法包括通過開口將隔室流體地聯接至外部環境，以便允許隔室與外部環境之間的流體流動；相對於開口固定活性材料元件；確定該狀態的樣本值。 一旦確定，將樣本值與閥值進行比較，並且當樣本值超過閥值時確定不順從狀態值。當確定不順從狀態值時激活該元件。由於元件的激活而使開口關閉或打開，並且由於開口的打開或關閉而改變狀態。 本發明的其它方面和優點-包括形狀記憶合金、形狀記憶聚合物以及用於致動的其它活性材料的採用、用於與基於活性材料的PRV—起使用的閂鎖機構、以及基於活性材料的PRV的各種構造將通過以下對優選實施方式和附圖的詳細說明而顯現。


以下將參考附圖詳細描述本發明的優選實施方式，附圖中圖1是根據本發明優選實施方式的車輛的正投影圖，該車輛包括聯接至第一和第二傳感器的多個活性材料PRV、控制器和電源；圖2是根據本發明優選實施方式的主動PRV的立體圖；圖3是根據本發明優選實施方式的具有單個擺動門的PRV的立體示意圖；圖3a是圖3所示的PRV的側視圖，具體地示出了處於關閉狀態的活門和包括形狀記憶導線及從動地聯接至該形狀記憶導線的偏置彈簧的活性材料致動器；圖3b是圖3-3a所示的PRV的側視圖，其中活門處於由導線的激活所引起的打開狀態；圖3c是圖3-3b所示的PRV的側視圖，其中當激活導線時，活門的運動被外物阻礙；圖3d是圖3-3c所示的PRV的側視圖，其中由於阻塞，載荷極限保護器被接合以提供用於該元件的次級輸出路徑；圖4是根據本發明優選實施方式的基於活性材料的PRV的側視圖，具體地示出了活門的樞軸線、基於棘輪的閂鎖機構，其包括在放大標題視圖中的棘爪、齒輪連接器、形狀記憶導線和偏置彈簧；圖4a是圖4所示的樞軸線和閂鎖機構的放大標題視圖，其中活門擺動至打開狀態，使得棘爪與齒輪接合；圖4b是圖4所示的樞軸線和閂鎖機構的放大標題視圖，其中已激活導線，以便使棘爪與齒輪脫開；圖4c是圖4所示的樞軸線和閂鎖機構的放大標題視圖，其中活門返回至關閉狀態當未允許導線冷卻；圖5是根據本發明優選實施方式的基於活性材料的PRV的立體圖，其具有多個水平樞軸線和相關的活門；圖6是根據本發明優選實施方式的基於活性材料的PRV的立體圖，其具有多個豎直樞軸線和相關的活門；圖7是根據本發明優選實施方式的圖5所示的PRV的側視圖和圖6所示的PRV的頂視圖，其中單個活性材料致動器接合活門；圖7a是根據本發明優選實施方式的圖7所示的PRV的側視圖，其中多個單獨的功能活性材料致動器以不同的程度
5接合活門；圖8是根據本發明優選實施方式的單個活門PRV的立體圖，其具有位於中間的樞 軸線；圖8a是圖8所示的PRV的側視圖，其中示出活門擺動至完全打開的狀態，並且以虛線 型示出回到完全關閉的狀態；圖9是取自根據本發明優選實施方式的PRV的內部的立體圖， 其具有可摺疊活門和位於中間的接頭、弓弦構造中的形狀記憶導線、和限定狹槽的導管，其 中通過弓弦導線使接頭在該狹槽中平移；圖9a是圖9所示的PRV的側視圖，具體地示出活 門處於關閉狀態；以及圖9b是圖9所示的PRV的側視圖，具體地示出處於完全打開狀態的
活門，其中已激活導線並且接頭已平移。圖io是根據本發明優選實施方式的基於活性材料
的PRV過程的流程圖。
具體實施例方式
本發明涉及新穎的活性材料致動的洩壓閥(PRV) 10的構造，並涉及操縱協同限定 的狀態-諸如內部隔室或空間12與外部環境14之間的壓差的方法。在本文中所討論的 被圖示且優選的實施方式中，相對於車輛16-諸如汽車、卡車、SUV、船艙(boat cabin)、或 飛機採用或利用基於活性材料的PRV10 ;然而，應該理解的是，在其它應用中，或者無論期 望的控制狀態-諸如流體聯接的空間之間的壓差或氣流如何，都可利用本發明的優點和益 處。例如，應該理解的是，本發明可應用於住宅和商用的通風調節裝置(register)。
在本發明中，活性材料的使用提供在存在或沒有氣壓差的情況下用於選擇性地打 開和關閉洩壓閥的裝置。這樣，與先前已知的技術相比較，本文中公開的主動洩壓閥具有附 加的功能。例如，如在此將更詳細地公開地，能夠為優選的PRV設計程序，以便當檢測到狀 態或事件時打開。也就是說，可為優選的PRV10設計程序(或者被動地構造優選的PRVIO)， 以便當超過內部隔室內的某一溫度時，使得PRV用作"智能"通風？L以便可操作地選擇性 冷卻內部隔室；以及在車輛包括用於檢測一氧化碳濃度的傳感器18的情況下，例如主動洩 壓閥可構造成當在內部檢測到某一濃度的一氧化碳時打開，從而允許過量的一氧化碳從內 部隔室12擴散。同樣地，如在此進一步討論地，可相似地利用其它傳感器18-諸如熱電偶、 熱敏電阻、氣壓計、預衝擊傳感器、溼度檢測器等，以檢測其它狀態並觸發PRV功能。
本領域技術人員應該理解的是，存在用於利用本發明的主動PRV10的多種操作模 式，包括但不限於a)其中一個或多個活性材料致動器使閥瓣打開，b)其中一個或多個活性 材料致動器使閥瓣關閉，c)其中一個或多個活性材料致動器使閥瓣打開和關閉，以及d)其 中一種或多種活性材料用於選擇性地打開和關閉多元件活門的可選擇的元件的個體或子 群。在以下部分(II)中說明並進一步描述了這些情形的示例性實施方式。
I.活性材料論述和功能 如在此使用的術語"活性材料"應給予其如本領域技術人員所理解的普通意義，並 包括當接收到外部信號源時產生基本(例如化學或固有物理)特性的可逆變化的任何材料 或複合物。因此，活性材料應包括那些響應於激活信號具有硬度特性、形狀和/或尺寸的改 變的複合物，其能採用電的、磁的、熱的以及相似領域的不同活性材料類型。
與本發明一起使用的合適的活性材料包括但不限於諸如形狀記憶合金、和形狀記 憶聚合物的形狀記憶材料。形狀記憶材料通常指材料或複合物，其具有記憶它們初始的諸 如形狀的至少一種屬性的能力，隨後能通過施加外在剌激回憶起該初始屬性。同樣地，從初 始形狀的變形是臨時狀態。如此，形狀記憶材料能響應於激活信號變成受訓形狀。示例性的形狀記憶材料包括前述形狀記憶合金(SMA)和形狀記憶聚合物(SMP)、以及形狀記憶陶 瓷、電活性聚合物(EAP)、鐵磁SMA、電流變(ER)複合物、磁流變(MR)複合物、介電彈性體、 離子聚合物金屬複合物(IPMC)、壓電聚合物、壓電陶瓷、以及前述材料的各種組合等等。
形狀記憶合金(SMA)通常指一組金屬材料，其證實了當經受合適的熱剌激時恢復 先前某一限定形狀或尺寸的能力。形狀記憶合金能夠經歷相變，在該相變中形狀記憶合金 的屈服強度、硬度、尺寸和/或形狀作為溫度的函數而改變。術語"屈服強度"是指應力，在 該應力處材料具有與特定的應力和應變的比例的偏離。通常，在低溫下、或在馬氏體相下， 形狀記憶合金能彈性地變形，並且在暴露於某一較高溫度時將轉變成奧氏體相、或母相，以 便回復它們在變形之前的形狀。僅在加熱時具有該形狀記憶效應的材料稱為具有單向形狀 記憶。那些在重新冷卻時也具有該形狀記憶效應的材料稱為具有雙向形狀記憶。
形狀記憶合金存在於幾種不同的與溫度相關的相中。這些相中被最普遍使用的是 上述所謂的馬氏體和奧氏體相。在以下的討論中，馬氏體相通常指較易變形的低溫相，而奧 氏體相通常指較剛性的高溫相。當形狀記憶合金處於馬氏體相併受熱時，其開始變成奧氏 體相。該現象開始處的溫度常稱為奧氏體開始溫度(As)。該現象完成處的溫度常稱為奧氏 體結束溫度(Af)。 當形狀記憶合金處於奧氏體相併冷卻時，其開始變成馬氏體相，並且該現象開始 處的溫度稱為馬氏體開始溫度(Ms)。奧氏體完成轉變成馬氏體處的溫度稱為馬氏體結束溫 度(Mf)。通常，形狀記憶合金在它們的馬氏體相中較軟並且更容易變形，而在奧氏體相中較 堅硬、較剛性、和/或較剛硬。根據上文，與形狀記憶合金一起使用的合適的激活信號是具 有量級的熱激活信號，以產生馬氏體與奧氏體相之間的轉變。 形狀記憶合金可具有單向形狀記憶效應、固有雙向效應、或取決於合金成分和加 工記錄的非本徵雙向形狀記憶效應。退火的形狀記憶合金通常只具有單向形狀記憶效應。 在形狀記憶材料的低溫變形之後充分的加熱誘發馬氏體型到奧氏體型轉變，並且材料將恢 復初始的退火形狀。因此，僅在加熱時觀察到單向形狀記憶效應。包括具有單向記憶效應 的形狀記憶合金成分的活性材料不自動重新成形，並且可能需要外部機械力以重新成形先 前適於氣流控制的形狀。 本徵的和非本徵的雙向形狀記憶材料的特徵在於在從馬氏體相加熱至奧氏體相 時的形狀轉變，以及在從奧氏體相冷卻至馬氏體相時的附加形狀轉變。由如下形狀記憶合 金成分製造具有固有形狀記憶效應的活性材料，其中該形狀記憶合金成分由於上述相變而 使活性材料自動地使本身重新成形。必需通過加工在形狀記憶材料中誘發固有的雙向形狀 記憶性狀。這樣的程序包括材料在處於馬氏體相、在約束或載荷作用下加熱-冷卻、或者諸 如雷射退火、拋光、或噴丸處理的表面改性的同時的極端變形。 一旦材料已受訓以具有雙向 形狀記憶效應，則低溫與高溫狀態之間的形狀改變通常是可逆的，並且通過大量的熱循環
堅持不變。相比之下，具有非本徵雙向形狀記憶效應的活性材料是複合物或多組分材料，其 將具有單向效應的形狀記憶合金成分與提供重新成形初始形狀的恢復力的另一元素結合。 能通過合金成分稍微的變化和通過熱處理調節當受熱時形狀記憶合金記得其高 溫形態的溫度。例如，在鎳鈦形狀記憶合金中，能從大約10(TC以上變化至大約-10(TC以 下。僅在幾度的範圍上出現形狀恢復過程，並且取決於期望的應用和合金成分，能將轉變的 開始或結束控制在一度或兩度的範圍內。形狀記憶合金的機械特性在橫跨它們轉變的溫度範圍上改變很大，通常以提供具有形狀記憶效應、超彈性效應、和強阻尼性能的系統。
合適地形狀記憶合金材料無限制地包括鎳鈦基合金、銦鈦基合金、鎳鋁基合金、鎳 鎵基合金、銅基合金(諸如銅鋅合金、銅鋁合金、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、鐵鉑基合金、鐵鈀基合金等。合金可以是二元的、三元的、 或任何高階的，只要合金成分具有形狀記憶效應、例如形狀取向、阻尼性能等的改變即可。
因此，對本發明來說，應該理解的是，SMA當在它們的馬氏體至奧氏體的相變溫度 之上受熱時(取決於預應變的量)具有2.5倍的模量增加和達到8%的尺寸變化。應該理 解的是，熱誘發SMA相變是單向的，使得需要偏置力返回機構(諸如彈簧)，以便一旦外加場 去除時使SMA恢復其起始構造。可將焦耳加熱用於使整個系統電子可控。然而，SMA中的 應力誘發相變從本質上講是雙向的。當SMA處於其奧氏體相時足夠應力的應用導致其變成 其低模量奧氏體相，在該低模量奧氏體相中，該SMA可具有達到8X的"超彈性"變形。外加 應力的去除使SMA轉回至其奧氏體相，在這種情況下，恢復其起始形狀和較高的模量。
在本發明中還可使用作為SMA的子類的鐵磁SMA(FSMA)。這些材料具有傳統SMA 材料的性質，其具有馬氏體與奧氏體之間的應力或熱誘發相變。另外，FSMA是鐵磁的並具 有強磁晶各向異性，這允許外部磁場影響場向馬氏體變體的方向/組分。當去除磁場時，材 料可具有完全的雙向、部分的雙向或單向形狀記憶。對於部分的或單向的形狀記憶，外在剌 激、溫度、磁場、或應力可允許材料恢復其起始狀態。完全的雙向形狀記憶可用於與連續供 應的動力成比例的控制。單向形狀記憶對鐵路裝車應用非常有用。在汽車應用中通常經由 軟磁芯電磁體產生外部磁場，但可將一對亥姆霍茲線圈用於快速響應。
形狀記憶聚合物(SMP)通常指一組聚合材料，其證實了當經受合適的熱剌激時恢 復先前限定形狀的能力。形狀記憶聚合物能夠經歷相變，在該相變中形狀記憶聚合物的形 狀作為溫度的函數而改變。通常，SMP具有兩個主段硬段和軟段。先前限定的或永久的形 狀可通過如下方式設定在高於最高熱轉化的溫度處熔化或加工聚合體，後面是以低於熱 轉化的溫度冷卻。最高熱轉化通常是玻璃化溫度(Tg)或硬段的熔點。臨時形狀可通過如 下方式設定將材料加熱至高於Tg或軟段的轉變溫度、但低於Tg或硬段的熔點的溫度。在 以軟段的轉變溫度處加工材料、後面是在冷卻以固定形狀的同時設定臨時形狀。可通過以 高於軟段的轉變溫度的溫度加熱材料以使該材料恢復永久形狀。 例如，聚合材料的永久形狀可以是具有大致直線的形狀並限定第一長度的導線， 而臨時形狀可以是限定比第一長度短的第二長度的相似的導線。在另一實施方式中，材料 可呈現為彈簧，其具有激活時的第一彈性模量和停用時的第二模量。 永久形狀恢復所需的溫度可設定在大約_631:與大約12(TC或以上的溫度之間的 任何溫度。聚合體本身的成分和結構的工程可允許選擇用於期望的應用的特定溫度。用
於形狀恢復的優選溫度為高於或等於大約-301:，更優選地高於或等於大約ot:，並且最優
選地為高於或等於大約5(TC的溫度。此外，用於形狀恢復的優選溫度為低於或等於大約 120°C ，並且最優選地為低於或等於大約12(TC且高於或等於大約80°C 。
合適的形狀記憶聚合物包括熱塑性塑料、熱固塑料、互穿網狀物、半互穿網狀物、 或混合網狀物。聚合物可以是單一聚合物或聚合物的共混物。聚合物可以是線性熱塑性彈 性體或具有側鏈或枝狀結構元素的支鏈熱塑性彈性體。形成形狀記憶聚合物的合適地聚 合物組分包括但不限於聚磷腈、聚(乙烯醇)、聚醯胺、聚醯胺酯、聚(胺基酸)、聚酐、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚亞烷基、聚丙烯醯胺、聚二醇、亞乙氧基、聚亞烷基對苯二酸酯、聚原磷 酯、聚乙烯醚、聚乙烯酯、聚乙烯滷化物、聚酯、聚交酯、聚乙醇酸、聚矽氧烷、聚氨酯、聚醚、 聚醚醯胺、聚醚酯纖維、和它們的共聚物。合適的聚丙烯酸酯的示例包括聚(異丁烯酸甲 酯)、聚(甲基丙烯酸乙酯)、聚(甲基丙烯酸丁酯)、聚(異丁烯酸異丁脂)、聚(己基異丁 烯酸)、聚(異癸異丁烯酸)、聚(甲基丙烯酸月桂酯)、聚(苯基異丁烯酸)、聚(丙烯酸甲 酯)、聚(異丙基丙烯酸鹽)、聚(丙烯酸酸異丁酯)和聚(十八烷基丙烯酸鹽)。其它合 適的聚合物的示例包括聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯石炭酸、聚乙烯吡咯烷酮、氯化聚丁烯、聚 (十八烷基乙烯醚)乙烯-乙酸乙烯共聚物、聚乙烯、聚(環氧乙烷)-聚(對苯二甲酸乙二 酯)、聚乙烯/尼龍(接枝共聚物)、聚己酸內酯-聚醯胺(嵌段共聚物)、聚(己內酯)二 甲基丙烯酸酯_正丁基丙烯酸酯、聚(降冰片烯多面體低聚矽倍半氧烷)、聚氯乙烯、尿烷/ 丁二烯共聚物、苯乙烯_ 丁二烯_苯乙烯嵌段共聚物等等。 因此，對本發明來說，應該理解的是，當SMP的具有較低的玻璃化溫度的成分在玻 璃化溫度以上受熱時，SMP具有模量的顯著下降。如果在溫度下降的同時保持載荷/變形， 則在SMP中設定變形的形狀，直到在沒有載荷作用的情況下在其恢復至其與模製形狀一樣 的條件下的同時重新加熱為止。在可不同地以塊、片、平板、網格、構架、纖維或泡沫形式使 用SMP的同時，它們需要連續功率以保持處於它們的低模數狀態。因此，它們適於插入件10 的可逆形狀設定。 合適的壓電材料包括但不限於無機化合物、有機化合物、和金屬。相對於有機材 料，可將在分子內的主鏈或側鏈上、或者在兩條鏈上具有非中心對稱結構和大基團偶極 矩的所有聚合材料用作用於壓電膜合適的選擇物。例如，示例性聚合物包括但不限於聚 (4-苯乙烯磺酸鈉)、聚(聚(乙烯胺)主鏈偶氮色基)、和它們的衍生物；多氟烴化合物、 包括聚偏氟乙烯、其偏二氟乙烯共聚物("VDF")、三氟乙烯共聚物、和它們的衍生物；多氯 烴、包括聚(氯乙烯)、聚偏氯乙烯、和它們的衍生物；聚丙烯腈、和它們的衍生物；多元羧 酸、包括聚(甲基丙烯酸)、和它們的衍生物；聚脲、和它們的衍生物；聚氨酯、和它們的衍生 物；諸如聚L乳酸的生物分子和它們的衍生物、細胞膜蛋白質、以及諸如磷脂的磷酸鹽生物 分子；聚苯胺和它們的衍生物、以及四胺的所有衍生物；包括芳族聚醯胺和聚醯亞胺的聚 醯胺、包括K即ton和聚醚醯亞胺、以及他們的衍生物；所有的膜聚合物；聚(N-乙烯基吡咯 烷酮)(PVP)均聚物、和其衍生物、以及隨機的PVP醋酸乙烯酯共聚物；和在主鏈或側鏈、或 者在主鏈和側鏈上具有基團偶極矩的所有芳族聚合物、和它們的混合物。 壓電材料可包括選自如下組的金屬鉛、銻、錳、鉭、鋯、鈮、鑭、鉬、鈀、鎳、鴇、鋁、 鍶、鈦、鋇、^、鉻、銀、鐵、矽、銅、包括至少一種前述金屬的合金、和包括至少一種前述金屬 的氧化物。合適的金屬氧化物包括Si02、 A1203、 Zr02、 Ti02、 SrTi03、 PbTi03、 BaTiP3、 Fe03、 Fe304、 Zn0、以及它們的混合物與族VIA和IIB的化合物、諸如CdSe、 CdS、 GaAs、 AgCaSe2、 ZnSe、 GaP、 InP、 ZnS、和它們的混合物。優選地，壓電材料選自如下組聚偏二氟乙烯、鋯鈦 酸鉛、和鈦酸鋇、以及它們的混合物。 合適的電流變流體材料包括但不限於分散在載流流體中的鐵磁或順磁性顆粒。合 適的顆粒包括鐵；鐵合金、諸如包括鋁、矽、鈷、鎳、釩、鉬、鉻、鎢、錳和/或銅的鐵合金；氧化 鐵、包括Fe203和Fe304 ;—氮化二鐵；碳化鐵；羰基鐵；鎳和鎳的合金；鈷和鈷的合金；二氧 化鉻；不鏽鋼；矽鋼等。合適顆粒的示例包括純鐵粉、還原鐵粉、氧化鐵粉/純鐵粉混合物和氧化鐵粉/還原鐵粉混合物。優選的磁性響應顆粒為羰基鐵，優選地為還原羰基鐵。
應選擇顆粒尺寸，使得當經受磁場時顆粒具有多域特性。用於顆粒的直徑尺寸可 小於或等於大約1000微米、優選地小於或等於大約500微米、並且更優選地小於或等於大 約100微米。此外優選的是，顆粒直徑大於或等於大約O. l微米、更優選地大於或等於大約 0. 5微米、並且尤其優選地大於或等於大約IO微米。顆粒優選地按總的MR流體成分的體積 以大約5. 0%至大約50%的量存在。 合適的載流流體包括有機液體、尤其是非極性有機液體。示例包括但不限於矽油； 礦物油；石蠟油；矽樹脂共聚物；白油；液壓油；變壓器油；滷化有機液體、諸如氯化烴、滷 化烷烴、全氟聚醚和氟化烴；二酯；聚乙二醇；氟化矽；氰烷基矽氧烷；乙二醇；合成烴油、 包括未飽和的和飽和的；以及包括至少一種前述流體的化合物。 載流組分的粘度可小於或等於大約100000釐泊，優選地小於或等於大約10000釐 泊，更優選地小於或等於大約1000釐泊。此外優選的是，粘度大於或等於大約1釐泊，優選 地大於或等於大約250釐泊，尤其優選地大於或等於大約500釐泊。 還可使用水成載流流體，尤其地包括諸如膨潤土或鋰蒙脫石的親水礦物的水成載 流流體。水成載流流體可包括水或包括少量極性水溶性有機溶劑的水，該水溶性有機溶劑 諸如甲醇、乙醇、丙醇、二甲亞碸、二甲基甲醯胺、碳酯乙烯、碳酸丙烯、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流體的體積小於或等於大約5. 0%，並且 優選地小於或等於大約3. 0% 。此外，極性有機溶劑的量按總MR流體的體積優選地大於或 等於大約0. 1%，並且更優選地大於或等於大約1. 0%。水成載流流體的pH值優選地小於 或等於大約13，並且優選地小於或等於大約9.0。此外，水成載流流體的pH值大於或等於 大約5. 0，並且優選地大於或等於大約8. 0。 可使用天然的或合成的膨潤土或鋰蒙脫石。MR流體中的膨潤土或鋰蒙脫石的量按 總MR流體的重量小於或等於大約10%，按重量優選地小於或等於大約8. 0%，並且更優選 地小於或等於大約6. 0%。優選地，膨潤土或鋰蒙脫石按總MR流體的重量以大於或等於大 約O. 1%的量存在，更優選地按重量以大於或等於大約1.0%的量存在，並且尤其優選地按 重量以大約或等於大約2. 0%的量存在。 MR流體中可選的組分包括粘土、有機粘土、羧酸皂、分散劑、緩蝕劑、潤滑劑、極壓 抗磨添加劑、抗氧化劑、觸變劑和傳統的懸浮劑。羧酸皂包括鐵油酸、鐵環烷酸、鐵硬脂酸、 鋁二和三硬脂酸、硬脂酸鋰、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅和硬脂酸鈉、諸如磺酸鹽、磷酸酯、硬脂酸、 甘油單油酸酯、倍半油酸失水山梨醇酯、月桂酸脂、脂肪酸、脂肪醇、氟代脂族聚合酯和鈦酸 酯的表面活性劑、鋁酸鹽和鋯酸鹽偶合劑等。還可包括聚亞烷基二醇、諸如聚乙二醇、和部 分酯化多元醇。 合適的MR彈性材料包括但不限於包括鐵磁或順磁性顆粒的懸浮液的彈性聚合物 母體，其中顆粒為上述顆粒。合適的聚合物母體包括但不限於聚a-烯烴、天然橡膠、矽樹 脂、聚丁二烯、聚乙烯、聚異戊二烯等。 電活性聚合物包括那些具有響應於電場或機械場的壓電、熱電、或電致伸縮特性 的聚合材料。電致伸縮聚合材料的示例為具有壓電聚(偏二氟乙烯-三氟醚-乙烯)共聚 物的電致伸縮接枝彈性體。該化合物具有產生變量鐵電電致伸縮分子複合系統的能力。這 些可作為壓電傳感器乃至電致伸縮致動器操作。
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適於用作電活性聚合物的材料可包括任何基本的絕緣聚合物或橡膠(或它們的 組合)，其響應於靜電力變形或者其變形導致電場的改變。適於用作預應變聚合物的示例性 材料包括有機矽彈性體、丙烯酸酯橡膠、聚氨酯、熱塑性彈性體、包括PVDF、壓敏粘合劑、氟 橡膠的共聚物、包括矽樹脂和丙烯酸基團的聚合物等。例如，包括矽樹脂和丙烯酸基團的聚 合物可包括包含矽樹脂和丙烯酸基團的共聚物、包含有機矽彈性體和丙烯酸酯橡膠的共混 聚合物。 用作電活性聚合物的材料可基於如下的一種或多種材料特性選擇高的擊穿電壓 強度、低的彈性模量-(對於大的或小的變形)、高的介電常數等。在一個實施方式中，聚合 物選擇成使得其具有至多大約100MPa的彈性模量。在另一實施方式中，聚合物選擇成使得 其具有大約0. 5MPa與大約10MPa之間、優選地0. 3MPa與大約3MPa之間的最大致動壓力。 在另一實施方式中，聚合物選擇成使得其具有大約2與大約20之間、優選地大約2. 5與大 約12之間的介電常數。本發明不意在局限於這些範圍。理想地，如果材料具有高的介電常 數和高的絕緣強度，則具有比以上給定範圍高的介電常數的材料是合乎需要的。在許多情 況下，可將電活性聚合物製作並實現為薄膜。適於這些薄膜的厚度可低於50微米。
當電活性聚合物以高應變偏轉時，附接至聚合物的電極也應在不包括機械或電氣 性能的情況下偏轉。通常，適合使用的電極可以為任何形狀和材料，只要它們能夠向電活性 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。電壓可是常數或隨時間改 變。在一個實施方式中，電極附接至聚合物的表面。附接至聚合物的電極優選地適應並順應 聚合物改變的形狀。對應地，本發明可包括適應的電極，其順應其附接至的電活性聚合物的 形狀。電極可僅應用於電活性聚合物的一部分，並根據它們的幾何形狀限定有效面積。適 於與本發明一起使用的各種電極包括包含金屬線路和電荷分布層的結構電極、包含在平面 尺寸外的變化的網紋電極、諸如碳油脂或銀油脂的導電潤滑脂、膠狀懸浮體、諸如碳纖維和 碳納米管的高縱橫比導電材料、以及離子導電材料。 用於本發明電極的材料可改變。在電極中使用的合適的材料可包括石墨、炭黑、膠 狀懸浮體、包含銀和金的細金屬、銀填充和碳填充凝膠和聚合物、和離子或電子的導電聚合 物。應理解的是，某些電極材料可適用特定的聚合物，但不適用其它的聚合物。通過示例， 碳纖維適用丙烯酸酯橡膠聚合物但不適用矽聚合物。
II.示例性活性材料PRV、方法、和應用 轉向本發明的結構形式，在圖1-10中示出了利用活性材料的主動洩壓閥10的各 種實施方式。通常，PRV10包括限定開口22的殼體(或導管)20(圖2);可旋轉地安裝至殼 體20的鉸鏈24 ;可樞轉地與鉸鏈24聯繫的剛性活門26 ;以及可操作地與基於活性材料的 致動器30聯繫的控制連接器28。如圖l所示，殼體20可固定地安裝至車輛16或其它結 構。儘管單獨地示出並圖解了，但應該理解的是，可利用多個PRV，並且可相對於內部隔室單 獨地控制該多個PRV(圖1)。 開口 22與內部隔室12和外部環境14流體連通。如此，可將活門26選擇性的打開 和關閉用於調節內部隔室12與外部環境14之間的流體流動。為了進一步防止流體流動， PRV10還可包括彈性密封件(未圖示)，其圍繞開口 22設置並在活門26與殼體20之間，以 便由此被壓縮。此外，如以下進一步描述地，可將一致地或單獨地操作的多重活門、或其它 調節裝置，以可變地控制流體連通。
電源32與致動器30可操作地聯通並且能夠提供合適的激活信號(圖1)。可經 由遠程控制自動地要求電源32，並且該電源32由P麗、調節器、或串聯的功率電阻器調節。 例如，在致動器包含熱激活形狀記憶材料的情況下，當車輛乘客(未圖示)要求時，能由電 源32供應電流以實現焦耳加熱。替代性地，電源32可來自環境能量或條件源(condition source)、諸如來自太陽的輻射，使得被動地激活PRVIO。 參考圖3-3d，示出了PRV10，其具有沿殼體20的頂部樞轉地安裝的剛性活門26，以 便限定樞軸線P。連接器28具有限定與活門26的樞軸線同心地對齊的樞軸點的擺動臂、長 臂34、和短臂36。長臂34與活門26共同延伸，並限定等於活門26的縱向尺寸的第一臂長 度。短臂36具有優選地小於第一臂長度一半的第二臂長度、更優選地小於第一臂長度的四 分之一的第二臂長度、最優選地小於第一臂長度的八分之一的第二臂長度。
限定長度的活性材料元件38附接至短臂36。在圖3_3d中，元件38由形狀記憶導 線構成，其在一端附接至短臂36並在另一端附接至殼體20或車輛16。在通過電源32激活 時，導線38的長度減小，使剛性活門26繞其軸線樞轉。在激活信號停止時，取決於用於實 現活門26的閉合的活性材料，導線38恢復其初始尺寸或經歷塑性變形。如圖3a-b所示， 一旦激活，由於通過短臂36的旋轉而使導線38擺動；為了防止在另一端部處的應力積累和 /或屈曲，期望使導線38與殼體20樞轉地連接。 應該理解的是，優選的導線38具有分別為170MPa與2. 5%的應力與應變值，使得 當激活時，產生2N的密封力，並且需要2. 5至12V之間的2安培的電流，以致動PRV10。
更優選地，如圖3b所示，拉伸彈簧40同樣附接至短臂36並構造成產生塑性變形 和/或實現活門26的閉合，使得在斷電狀態下保持活門26靠著殼體20 (替代性地，可繞樞 軸線設置扭轉彈簧，並且該扭轉彈簧構造成以相同的方式作用)。偏置彈簧40能夠拉伸形 狀記憶導線38，使得除由冷卻產生的到馬氏體相的轉變之外，產生到馬氏體相的應力誘發 轉變。 相對於以上的情形b)，應該理解的是，可使前述構造顛倒，其中壓縮彈簧(未圖 示)用於驅動活門26打開，而導線38用於選擇性地關閉閥。相對於情形c)，還應該理解的 是，可利用兩個對抗的活性材料致動器30，一個打開活門26，而另一個關閉活門26(或替代 性地，具有雙向效應的單個致動器)。 本發明的一方面涉及包括載荷極限保護器52，以提供應變/應力消除能力，從而 延長元件38的壽命。在這點上，應該理解的是，當活性材料經歷轉變、但防止經歷帶來的物 理變化(例如在SMA導線的轉變溫度以上加熱伸展的SMA導線但不允許導線恢復其無應力 狀態)時，可出現對材料性能和/或壽命有害的影響。例如，在本發明中，可預見到的是，當 被致動時，可通過外物54(圖3c-d)或另一形式的障礙物(例如阻礙運動的變形的車體外 面板或堆積在閥瓣上的冰/泥)阻止活門26運動。同樣地，為了防止對致動器元件38的 損壞，優選地包括觸發運動的輔助輸出路徑，其在活門26的狀態保持不變的同時允許元件 38響應於激活信號。 例如，導線38還可連接至與之串聯設置、並與連接器28相對的拉伸彈簧56(圖 3a-d)。將彈簧56拉伸至其外加的預載對應於載荷水平的點，在那裡應該理解的是，如果阻 止，則致動器30開始經受過大的力。結果，致動器30的激活首先施加試圖打開活門26的 力，但是如果力的水平超過彈簧中的預載(例如阻止活門26)，則導線38將改為還拉伸彈簧，從而為導線應變提供輸出路徑，並保持主動PRV10的完整性。 更優選地，並如圖3-3d所示，保護器52還可包括在元件38與彈簧56中間的槓桿 58。槓桿58限定第一和第二臂60、62以及樞軸線。元件38附接至所述臂中的一個臂，使 得與軸線間隔開第一距離。彈簧56附接至另一臂，並且與軸線間隔開比第一距離大的第二 距離，使得提供機械增益。 如果過載保護失效，應該理解的是，如果PRV10在至完全打開狀態中部分失效，則 可使用並拉動機械連杆、諸如附接至PRV10的內部的線纜(未圖示)，以關閉該PRV10，尤其 在具有偏置彈簧打開機構和基於活性材料的閉合機構的實施方式的情況下。
本發明的PRV10優選地包括諸如圖4-4c所示類型的閂鎖機構。在該構造中，機構 包括可在接合位置與脫開位置之間繞軸線有阻力地樞轉的棘爪44，並且連接器28具有限 定至少一個齒的可旋轉的齒輪46，該至少一個齒構造成當處於接合位置時卡住棘爪44。更 優選地，齒輪46具有多個齒，以便能夠在多個增量位置接合棘爪44，導致活門26可變地開 度(例如在17。與52°之間)。在圖解的實施方式中，附接至棘爪44的偏置閂鎖彈簧48 構造成使機構42接合活門26，並且具有比彈簧48的彈簧模量大的激活力的第二活性材料 元件(例如形狀記憶導線)50相對地附接至棘爪44。如圖4b所示，第二元件50可操作，以 便當激活時使機構42脫開並釋放活門26。替代性地，應該理解的是，可通過使元件50和彈 簧48的連接點相對於棘爪44切換而使它們的作用對換；也就是說，第二元件50可構造成 當激活時使機構42接合活門26，並且偏置彈簧48具有比激活力小的彈簧模量，以便構造成 只有當第二元件50停用時使機構42脫開並釋放活門26。 基於這些構造，已觀察到小於5秒的致動時間、大約100000次致動的壽命、以及 在-40至90。C之間的工作環境。 在其它實施方式中，圖5-7a圖示了 PRVIO，其具有分別樞轉地連接至殼體20以便 限定相等的多個樞軸線的多個水平或豎直取向的活門26。如先前所描述地並如圖7所示， 單個致動器30可連接至活門26中的每個活門，並構造成實現一致的運動，或者更優選地， 如圖7a所示，單獨的活性材料致動器30可控制相關的活門26。另外，當相關的元件38停 用時，優選地偏置活門26，以便密封地關閉開口的一部分。同樣在本發明的範圍內的是以各 種方式採用符合本發明的旋轉、摺疊、滑動或虹膜型活門26。 在另一實施方式中，如圖8和8a所示，活門26可具有中間樞軸線，以便能夠繞其 縱向中線旋轉。在該構造中，應該理解的是，當處於打開狀態時活門的一半在殼體20內延 伸，產生到隔室12中較小的突起。應設想到的是，在該構造中可實現其它基於活性材料的 致動器、諸如與對抗偏置扭轉彈簧聯接的轉矩管。 最後，在又一優選實施方式中，殼體20可限定中間狹槽66，並包括與狹槽66相對 的第一和第二活門接合橫向構件(圖9-9b)。在該構造中，活門26可繞由鉸鏈24形成的中 間樞軸接頭摺疊。該接頭可設置在狹槽66內。當使接頭朝殼體20的內部平移時，構件68、 70通過摺疊使活門26摺疊。在該構造中，形狀記憶導線38優選地聯接至接頭並限定弓弦 構造(圖9a、b)。由於三角關係，所以當激活導線38時，弓弦構造使接頭平移比導線位移 (即長度變化)大的距離。具有比導線38的激活力小的彈簧模量的回位彈簧72設置在狹 槽66內並構造成與接頭接合，以便向外偏置接頭。最後，扭轉彈簧74與鉸鏈24同軸地對 齊，附接至活門26，並構造成使得當也就是通過接頭向內的平移使活門26摺疊時，使彈簧74儲存勢能。當導線38停用並且使接頭向外平移時，扭轉彈簧74釋放其能量，以便使活門 26進一步返回至關閉狀態並密封在該關閉狀態中。 在操作中，能通過以通信方式聯接至電源30、和傳感器18和/或輸入裝置的控制 器64來實現剛性活門26的選擇性打開。如先前所描述並如圖10中示例性表示地，可對控 制器64預編程序，以基於傳感器輸入利用算法使電源32傳送激活信號。例如，可用傳感器 監控氣壓，以指示在車輛運動期間什麼時候打開窗戶、什麼時候致動氣囊、或者什麼時候關 閉門等。替代性地，其它傳感器輸入指示車輛的內部溫度超過預設溫度閥值的溫度，並且可 採用同類的事物。另外，其它傳感器輸入可包括諸如可能需要用於檢測內部隔室內的一氧 化碳濃度的氣體傳感器。 在其它實施方式中，應該理解的是，可通過能夠處理內部隔室12的HVAC系統的致 動、或者通過獲取由GPS或其它定位系統與映射資料庫(圖10)協同確定的遠程信息來觸 發PRV10的操作(打開或關閉)；其中GPS系統或其它定位系統與映射資料庫都以通信方 式聯接至控制器64並且例如適於在汽車情境中實施。 本文中公開的範圍為可包括並且可結合的(例如"達到大約25wt^、或者更具體 地大約5wt^至大約20wt^"包括"大約5wt^至大約25wt%"的範圍的端點和所有的中 間值等)。"組合"包括共混物、混合物、合金、反應產物等。此外，術語"第一"、"第二"等在 此不表示任何順序、數量或重要性，而是用於區別一個元件與另一個元件，而術語"一"在此 不表示數量的限制，而是表示至少一個參考項目的存在。與數量結合使用的修飾語"大約" 包括狀態值，並具有由上下文指示的意義(例如包括與特定的數量的測量相關的誤差度)。 在此使用的後綴"(s)"意在包括其修飾的術語的單數和複數，從而包括一個或多個該術語 (例如著色劑(s)包括一種或多種著色劑)。遍及說明書對"一個實施方式"、"另一實施 方式"、"實施方式"等的參考意思是，結合實施方式描述的特定元件(例如特徵、結構、和/ 或特性)包括於在此描述的至少一個實施方式中，並且可存在或可不存在於其它實施方式 中。另外，應理解的是，描述的元件可以任何合適的方式結合在各種不同的實施方式中。
在考慮本發明的情況下，合適的算法、處理能力、和傳感器輸入完全處於本領域技 術人員的知識範圍內。已參考示例性實施方式描述了本發明；但本領域技術人員應理解的 是，在不偏離本發明的範圍的情況下，可做出各種變化和可用等同物代替本發明的元件。另 外，可在不偏離本發明的實質範圍的情況下做出許多改型，以使具體情形或材料適應於本 發明的教導。因此，本發明並非意在局限於作為實現本發明而構思的最佳模式的具體實施 方式，而是本發明意在包括所附權利要求範圍內的所有實施方式。附圖標記10 PRV12 隔室14環境16車輛18傳感器20殼體22 開口24鉸鏈26活門28連接器30 致動器32電源34活門槓桿的長臂36活門槓桿的短臂38致動器元件40致動器偏 置彈簧42閂鎖機構44棘爪46齒輪48偏置閂鎖彈簧50用於脫開閂鎖的第二元件 52載荷極限保護器54外物56保護器的拉伸彈簧58保護器的槓桿60臂162臂 264控制器66中間狹槽68橫向構件170橫向構件272回位彈簧74扭轉彈簧。
權利要求
一種適於與內部隔室一起使用並用於改變所述內部隔室的狀態的洩壓閥，所述閥包括殼體，其限定與所述隔室和外部環境流體連通的開口；至少一個活門，其樞轉地連接至所述殼體，以便在打開狀態與關閉狀態之間被擺動，並且所述活門構造成在關閉狀態下覆蓋所述開口的至少一部分並且在打開狀態下不阻礙所述開口以便允許所述隔室與環境之間的流體流動；以及至少一個致動器，其從動地聯接至所述活門並包括活性材料元件，當接收到激活信號時所述活性材料元件能夠在基本特性方面產生可逆變化，其中，所述變化能夠使所述活門在打開狀態與關閉狀態之間擺動，以實現改變的狀態；所述致動器還包括閂鎖機構，所述閂鎖機構聯接至所述活門並構造成接合所述活門，以便當所述變化反向時將所述活門保持在所述改變的狀態中。
2. 根據權利要求l所述的閥，其中，所述活性材料選自主要由下列各項組成的集合形狀記憶合金、鐵磁形狀記憶合金、形狀記憶聚合物、壓電材料、電活性聚合物、磁流變流體和彈性體、電流變流體、以及它們的複合物。
3. 根據權利要求1所述的閥，其中，所述閂鎖機構包括偏置彈簧，其構造成使所述機構接合所述活門；和第二活性材料元件，其具有大於所述彈簧的彈簧模量的激活力，從而能夠在所述機構與所述活門接合併且所述第二元件被激活時使所述機構脫開並釋放所述活門。
4. 根據權利要求1所述的閥，其中，所述閂鎖機構包括第二活性材料元件，其具有激活力並構造成當被激活時使所述機構接合所述活門；和偏置彈簧，其具有小於所述激活力的彈簧模量，從而構造成當所述機構與所述活門接合併且所述第二元件被停用時使所述機構脫開並釋放所述活門。
5. 根據權利要求1所述的閥，其中，所述機構包括棘爪，其可在接合位置與脫開位置之間有阻力地樞轉；和可旋轉的齒輪，其限定至少一個齒，所述齒構造成當所述棘爪處於接合位置時卡住所述棘爪。
6. 根據權利要求1所述的閥，還包括載荷極限保護器，該載荷極限保護器聯接至用於所述元件的次級輸出路徑，並構造成當所述活門不能在打開狀態與關閉狀態之間擺動時提供用於所述元件的次級輸出路徑。
7. 根據權利要求1所述的閥，其中，所述活門具有中間樞軸線，以便當處於打開狀態時，所述活門的一半在所述殼體內延伸。
8. 根據權利要求1所述的閥，其中，多個活門可樞轉地連接至所述殼體從而限定等量的多個樞軸線，並且所述多個活門中的每個活門從動地聯接至可獨立操作的致動器。
9. 根據權利要求1所述的閥，其中，所述殼體限定中間狹槽並包括與所述狹槽相對的第一和第二活門接合構件，所述活門可繞設置在所述狹槽內的中間樞軸接頭摺疊，並且當所述接頭在所述狹槽內朝所述殼體的內部被平移時所述構件使所述活門摺疊。
10. 根據權利要求1所述的閥，其中，所述致動器包括形狀記憶導線，所述形狀記憶導線在激活或停用時具有導線位移，並且所述導線聯接至所述活門並限定弓弦構造，使得所述活門被平移比所述位移大的距離。
11. 一種適於與車輛的內部隔室一起使用並用於改變車輛的內部隔室的狀態的洩壓閥，所述閥包括 殼體，其限定與所述隔室和外部環境流體連通的開口；活門，其樞轉地連接至所述殼體，以便在打開狀態與關閉狀態之間被擺動，並且所述活門構造成在關閉狀態下覆蓋所述開口的至少一部分並且在打開狀態下不阻礙所述開口以便允許所述隔室與環境之間的流體流動；以及致動器，其從動地聯接至所述活門並包括活性材料元件，當接收到激活信號時所述活性材料元件能夠在基本特性方面產生可逆變化，其中，所述變化能夠使所述活門在打開狀態與關閉狀態之間擺動，以實現改變的狀態；所述致動器還包括載荷極限保護器，該載荷極限保護器聯接至用於所述元件的次級輸出路徑，並且構造成當所述活門不能在打開狀態與關閉狀態之間擺動時提供用於所述元件的次級輸出路徑。
12. 根據權利要求11所述的閥，其中，所述保護器包括串聯連接至所述元件的拉伸彈簧。
13. 根據權利要求12所述的閥，其中，所述保護器還包括介於所述元件與所述彈簧中間的槓桿，所述槓桿限定第一和第二臂以及樞軸線，所述元件附接至所述臂中的一個臂並與所述樞軸線間隔開第一距離，並且所述彈簧附接至所述臂中的另一個臂並與所述樞軸線間隔開比所述第一距離大的第二距離。
14. 一種選擇性地改變內部隔室的狀態的方法，所述方法包括下列步驟a. 通過開口將所述隔室流體聯接至外部環境，以便允許所述隔室與外部環境之間的流體流動；b. 相對於所述開口固定活性材料元件；c. 確定所述狀態的樣本值；d. 將所述樣本值與閥值進行比較，並且當所述樣本值超過所述閥值時確定非順從狀態值；e. 當確定了所述非順從狀態值時激活所述元件；f. 由於激活所述元件而使所述開口關閉或打開；以及g. 由於打開或關閉所述開口而改變所述狀態。
15. 根據權利要求14所述的方法，其中，所述狀態由所述隔室和環境協同性地限定，並且所述狀態選自主要由下列各項組成的集合壓力差、溫度差、氣體濃度差、以及它們的組合。
16. 根據權利要求14所述的方法，其中，步驟c)還包括相對於所述隔室固定至少一個傳感器並利用所述傳感器檢測所述值的步驟。
17. 根據權利要求16所述的方法，其中，所述傳感器為熱電偶、氣壓計、預衝擊傳感器、溫度指示器、或一氧化碳傳感器。
18. 根據權利要求14所述的方法，其中，步驟c)還包括下列步驟利用定位系統確定所述隔室的位置；和基於所述位置從映射資料庫中獲取所述樣本值。
19. 根據權利要求14所述的方法，其中，步驟c)還包括確定能夠處理所述隔室的HVAC系統的狀態的步驟。
20. 根據權利要求14所述的方法，其中，步驟d)和e)還包括下列步驟確定超過所述閥值的程度；和向所述元件發送與超過程度成比例的激活信號。
全文摘要
本發明涉及活性材料激活的洩壓閥及其使用方法。一種適於選擇性地調節內部隔室內的狀態的洩壓閥總體上包括殼體，其將隔室流體地聯接至外部環境並限定開口；致動器，其包括活性材料元件，活性材料元件能夠實現活門相對於開口的運動；載荷極限保護器，其聯接至用於元件的次級輸出路徑，並構造成當活門不能運動時提供用於元件的次級輸出路徑；和/或閂鎖機構，其聯接至活門，並構造成接合活門以便將活門保持在改變的狀態中。
文檔編號F16K17/00GK101725741SQ200910174030
公開日2010年6月9日 申請日期2009年10月20日 優先權日2008年10月20日
發明者A·L·布勞恩, J·H·舍馬克, N·L·詹森, P·W·亞歷山大 申請人:通用汽車環球科技運作公司