活性材料实现的自动作装置.pdf

本发明涉及活性材料实现的自动作装置。活性材料激活的自动作装置，包括与车辆表面物理连接的元件和活性材料。该元件经构造具有至少第一形式和第二形式；其中该第一形式和第二形式中的一种经构造以堆置该元件，该第一形式和第二形式中的另一种经构造以呈现该元件。该活性材料与该元件可操作连接。该活性材料经构造以一旦接受到激活信号就会发生至少一种性质的改变，其中该至少一种性质的改变有效地将该元件从所述形式之一转变为所述形式的另一种。

1.  自动作装置，包括：
与车辆表面物理连接的元件，其中该元件经构造以具有至少第一形式和第二形式；和
与该元件可操作连接的活性材料，其中该活性材料经构造以一旦接受到激活信号就会发生至少一种性质的改变，其中该至少一种性质的所述改变有效地将该元件从第一形式和第二形式中的一种转变为第一形式和第二形式中的另一种。

2.  权利要求1的自动作装置，其中该第一形式经构造以堆置该元件，第二形式经构造以呈现该元件供使用者使用。

3.  权利要求2的自动作装置，其中当该元件处于第一形式时，该活性材料处于惰性状态，以及其中当该元件处于第二形式时，该活性材料处于活性状态。

4.  权利要求3的自动作装置，进一步包括第三形式，其中该第二形式将该元件呈现在第一距离，第三形式经构造以将该元件从第一距离延伸到大于第一距离的第二距离。

5.  权利要求4的自动作装置，其中该元件包括把手部分和一对把手梁部分。

6.  权利要求5的自动作装置，其中该对把手梁部分可绕轴旋转，以将该元件在第一形式和第二形式之间转变。

7.  权利要求6的自动作装置，其中该对把手梁部分可延伸以以第三形式呈现该元件。

8.  权利要求1的自动作装置，其中该第一形式经构造以呈现该元件供使用者使用，该第二形式经构造以堆置该元件。

9.  权利要求8的自动作装置，其中当该元件处于第一形式时，该活性材料处于惰性状态，以及其中当该元件处于第二形式时，该活性材料处于活性状态。

10.  权利要求1的自动作装置，进一步包括与该元件物理连接的制动器机构，其中该制动器机构可操作以在激活信号停止时将该元件保持在第一形式和第二形式其中之一。

11.  权利要求10的自动作装置，其中该制动器机构包括与该元件啮合以将该元件保持在第一形式和第二形式其中之一的簧舌。

12.  权利要求11的自动作装置，进一步包括与该簧舌可操作连接的第二活性材料，其中该簧舌是可对施加到该第二活性材料的信号响应而在互补腔中滑动的。

13.  权利要求12的自动作装置，其中一旦手动施力，该把手可在该簧舌内移动。

14.  权利要求1的自动作装置，进一步包括与该元件物理连接的闭锁机构，其中该闭锁机构可操作以在激活信号停止时将该元件闭锁在第一形式和第二形式其中之一。

15.  权利要求1的自动作装置，其中该自动作装置安装在车辆后门中，当该车辆后门处于打开构造时，该元件处于第一形式和第二形式其中之一，当该车辆后门处于关闭构造时，该元件处于第一形式和第二形式的另一种。

16.  权利要求15的自动作装置，其中该第一形式经构造以堆置该元件，该第二形式经构造以呈现该元件供使用者使用。

17.  权利要求16的自动作装置，其中该第一形式经构造以呈现该元件供使用者使用，该第二形式经构造以堆置该元件。

活性材料实现的自动作装置
相关申请的交叉参考
[0001]本申请要求2007年10月30日提出的美国临时申请60/983,816的权益，由此通过参考将其整体引入。
技术领域
[0002]本发明总的来讲涉及仅依赖需求采用功能几何体的可堆置装置(stowable device)，更特别涉及将这种功能几何体呈现给用户用于增强使用的方便性或者将该功能几何体堆置以提供增强的内部宽敞度和齐平的外部轮廓用于改进的空气动力学和外观差异的可堆置装置。这些装置将称作自呈现装置(self-presenting device)，本发明特别涉及包括活性材料的自动作(self-actuating)把手。
背景技术
[0003]机动车辆和其他运输装置(例如飞机、公共汽车和火车)在外部和遍及内部舱室中具有多个把手、操纵杆、挂钩等。例如，在机动车辆中，这种装置具有无数种应用，例如用于辅助进出车辆的握柄、外罩和/或行李箱释放把手、门把手、衣服挂钩、尾板把手、提升式门扶手等。大多数(如果不是所有的话)这些装置都是不经常使用的，而是永久固定到车辆内部和/或外部。例如，在内部握柄的情况中，该把手永久占据内部空间，并且影响内部的式样设计。
[0004]因此，存在对不影响式样设计和美观的改进的自动作装置的需要，和在内舱室的情况下内部空间增大的自动作装置的需要。
发明内容
[0005]此处公开了活性材料实现的自动作装置(active materialenabled self-actuating device)，包括依照示例性实施方案的自呈现装置(self-presenting device)和自堆置装置(self-stowing device)。
[0006]在一种实施方案中，提供了自呈现装置。该自呈现装置包括与表面物理连接的元件和与该元件可操作连接的活性材料。该元件经构造以具有第一形式和第二形式。该第一形式经构造以堆置该元件，该第二形式经构造以呈现该元件。该活性材料经构造以一旦接受到激活信号就发生至少一种性质的改变，该至少一种性质的改变有效地将该元件从第一形式转变为第二形式。
[0007]在另一实施方案中，提供了自堆置装置。该自堆置装置包括与表面物理连接的元件和与该元件可操作连接的活性材料。该元件经构造以具有第一形式和第二形式。该第一形式经构造以呈现该元件，该第二形式经构造以堆置该元件。该活性材料经构造以一旦接受到激活信号(activation signal)就发生至少一种性质的改变，该至少一种性质的改变有效地将该元件从第一形式转变为第二形式。
[0008]在另一实施方案中，自呈现把手组件包括与可旋转地安装在刚性支撑体外壳中的轮轴操作连接的把手部分，和与该轮轴或该把手部分操作连接的活性材料。该活性材料经构造以一旦接受到激活信号就发生至少一种性质的改变，该至少一种性质的改变有效地为该轮轴提供在第一方向上的旋转，将该把手在该第一方向上从第一位置运动到第二位置。
[0009]在另一实施方案中，自呈现把手组件包括与可旋转地安装在刚性支撑体外壳中的轮轴操作连接的把手部分，和与该轮轴操作连接的第一形状记忆合金。该形状记忆合金经构造以一旦接受到第一热信号就发生长度方向上的收缩。该长度方向上的收缩有效地为该轮轴提供在第一方向上的旋转，将该把手在该第一方向上从相对于车辆内表面的堆置位置运动到相对于车辆内表面的呈现位置。
[0010]提供了闭锁机构，其与该把手部分操作连接，经构造以将该把手部分保持在呈现位置。该闭锁机构包括经构造以一旦接受到第二热信号就发生长度方向上的收缩的第二形状记忆合金。该长度方向上的收缩有效地将该闭锁机构从该把手部分释放；与该转轴操作连接的偏动弹簧(bias spring)经构造以提供该转轴在与第一方向相反的第二方向上的旋转。该转轴的旋转有效地将该把手部分从呈现位置运动回到堆置位置。
[0011]可替代地，在另一实施方案中，提供了活性材料激活的致动器的对抗设置，代替该闭锁机构和偏动四位弹簧，以使该把手部分在第一位置和第二位置之间旋转。
[0012]提供了装置的自呈现方法，其包括将与元件操作连接的活性材料激活并将该元件从经构造以堆置该元件的第一形式转变为经构造以呈现或展开该元件的第二形式。该活性材料经构造以一旦接收到第一激活信号就发生经过至少一种性质的改变，该性质的改变有效地将该元件从第一形式转变为第二形式。
[0013]车辆中把手的自呈现方法包括将与该轮轴或该把手部分操作连接的活性材料激活。该活性材料经构造以一旦接受到激活信号就发生至少一种性质的改变。该至少一种性质的改变有效地为该轮轴提供在第一方向上的旋转，并将该把手在第一方向上从第一位置运动到第二位置。
[0014]提供了装置的自堆置方法，其包括将与元件操作连接的活性材料激活并将该元件从经构造以呈现或展开该元件的第一形式转变为经构造以堆置该元件的第二形式。该活性材料经构造以一旦接收到第一激活信号就发生经过至少一种性质的改变，该性质的改变有效地将该元件从第一形式转变为第二形式。
[00151当与附图相结合时，从以下优选实施方案的详述中，上述特征和优点和其他特征和优点是容易显而易见的。
附图说明
[0016]现在参照附图，其是示例性的实施方案，其中类似的元件采用类似的编号：
[0017]图1是具有依照本发明的活性材料实现的自呈现装置(activematerial enabled self-presenting device)的车辆内舱室中的门的平面图；和
[0018]图2A是依照本发明的活性材料实现的自呈现装置的示例性实施方案在堆置位置的平面图；
[0019]图2B是图2A的活性材料实现的自呈现装置的示例性实施方案在其中该元件的端部可移动的呈现位置的平面图；
[0020]图2C是图2A的活性材料实现的自呈现装置的示例性实施方案在其中该元件的端部固定的呈现位置的平面图；
[0021]图3A是依照本发明的活性材料实现的自呈现装置的另一示例性实施方案的平面图；
[0022]图3B是图3A的活性材料实现的自呈现装置的示例性实施方案在堆置位置的侧视图；
[0023]图3C是图3A的活性材料实现的自呈现装置的示例性实施方案在呈现位置的侧视图；
[0024]图4A是用于依照本发明的活性材料实现的自呈现装置的闭锁机构的示例性实施方案在内缩位置的侧视图；
[0025]图4B是图4A的用于活性材料实现的自呈现装置的闭锁机构的示例性实施方案在过渡位置的侧视图；
[0026]图4C是图4A的用于活性材料实现的自呈现装置的闭锁机构的示例性实施方案在闭锁位置的侧视图；
[0027]图5A是依照本发明的活性材料实现的自呈现装置的另一示例性实施方案在堆置位置的侧视图；
[0028]图5B是图5A的活性材料实现的自呈现装置的示例性实施方案在呈现位置的侧视图；
[0029]图6是包括隐藏垂片(flap)的依照本发明的活性材料实现的自呈现装置的示例性实施方案，其中该装置处于堆置位置，且由该垂片所隐蔽；
[0030]图7A是依照本发明的活性材料实现的自呈现装置的另一示例性实施方案的平面图；
[0031]图7B是图7A的活性材料实现的自呈现装置的侧视图；
[0032]图8是由图7A和7B的活性材料实现的自呈现装置激活的枢轴的示意图；
[0033]图9是依照本发明活性材料实现的自呈现装置的另一示例性实施方案的侧视图；
[0034]图10A是包括在开启位置的车辆后门或尾板的透视图，其中该尾板包括处于呈现或展开构造的依照本发明的活性材料实现的自呈现装置的示例性实施方案；
[0035]图10B是图10A所示的包括处于关闭位置的车辆后门或尾板的车辆的透视图，其中该尾板包括处于堆置构造的依照本发明的活性材料实现的自呈现装置的示例性实施方案；
[0036]图11A是包括处于堆置构造的依照本发明的活性材料实现的自呈现装置的示例性实施方案的尾板的端视图；
[0037]图11B是包括处于呈现或展开构造的图11A的活性材料实现的自呈现装置的示例性实施方案的尾板的端视图；
[0038]图11C是包括处于延伸呈现或延伸展开构造的图11A和11B的活性材料实现的自呈现装置的示例性实施方案的尾板的端视图；
[0039]图12A是包括处于堆置构造的依照本发明的活性材料实现的自呈现装置的示例性实施方案的尾板的内部的平面图；
[0040]图12B是包括处于呈现或展开构造的活性材料实现的自呈现装置的示例性实施方案的图12A的尾板的内部的平面图；
[0041]图13A是包括依照本发明的活性材料实现的自呈现装置的尾板的侧视图；
[0042]图13B是包括依照本发明的活性材料实现的自呈现装置的另一示例性实施方案的尾板的侧视图；
[0043]图13C是包括依照本发明的活性材料实现的自呈现装置的另一示例性实施方案的尾板的侧视图；
[0044]图13D是包括依照本发明的活性材料实现的自呈现装置的另一示例性实施方案的尾板的侧视图；和
[0045]图13E是包括依照本发明的活性材料实现的自呈现装置的另一示例性实施方案的尾板的侧视图。
具体实施方式
[0046]自动作装置包括自呈现装置和自堆置装置。自呈现装置包括最初堆置成和内部或外部装饰板基本齐平或在其内部并通过活性材料的激活呈现供使用者使用。自堆置装置包括最初处于呈现构造可以看到并可供使用者使用且一旦活性材料激活就会堆置成和内部或外部装饰板基本齐平或在其内部的装置。
[0047]此处描述了自呈现装置、自堆置装置及其在车辆中的使用方法。与现有的把手、衣帽钩等相比，此处公开的自呈现装置有利地使用了活性材料。所述的自动作装置包括可使该自动作装置响应于活性材料一旦接受到激活信号就发生的性质改变而使其自身可逆地呈变的活性材料。此处所用的术语“装置”通常是指任何功能部件。实例包括但不局限于在大多数运输工具中(更特别地在机动车辆中)使用的握柄、衣帽钩、门把手、引擎罩脱扣、行李箱脱扣、燃料门脱扣、尾板把手、提升式门扶手等。
[0048]然而，此处公开的自呈现装置具有超出运输工具之外的一般用途。该自呈现装置可以用于其他应用，例如但不局限于行李、集装箱等，其中永久固定的突出把手可以有利地由此处公开的自呈现把手代替。此处所用的术语“活性材料”通常是指一旦施加激活信号就表现出性质(例如尺寸、形状、相、取向、硬度等)的改变的材料。适合的活性材料包括但不局限于：形状记忆合金(SMA)、铁磁性形状记忆合金(MSMA)、形状记忆聚合物(SMP)、压电材料、电活性聚合物(EAP)、磁流变(MR)弹性体、电流变(ER)弹性体等。根据特定的活性材料，该激活信号可以采用但不局限于以下的形式：电流、电场(电压)、温度改变、磁场、机械负载或施加应力等。
[0049]而且，此处所用的术语“第一”、“第二”等不表示任何顺序或重要性，而是用于将一个要素和另一个区分开，术语“该/所述”、“a”和“an”并不表示对量的限定，而是表示至少一个指示物的存在。与量结合使用的修饰语“约”包括所述数值并具有上下文所示的含义(例如包括与特定量的测定相关的误差水平)。此外，此处公开的所有范围都包括端点，且可以独立组合。
[0050]现在参照图1，示出了车辆内舱室的部分透视图，通常由附图标记10表示。在该实施方案中，自呈现装置12(在该实例中为握柄)与正好在车门16上方的车辆表面14(在该实例中为车辆内舱室10的顶盖(roof line))物理连接。在另一实施方案中，该自呈现装置12可以位于车辆的A柱18上。尽管在该实施方案中该自呈现装置12是握柄(即扶手)，但应当理解此处公开的活性材料实现的自呈现装置可以用于任何功能部件，例如衣帽钩、引擎罩、行李箱和燃料门释放把手、门把手、尾板扶手等，可以设置在车辆上和/或内部的任何位置。
[0051]在图2A～2C中，更详细地显示了该自呈现握柄12。该自呈现握柄12包括元件20和活性材料22。在该实施方案中，该元件20由活性材料22构成。在其他实施方案中，该活性材料22可以是在该元件20内部的一个或多个条状、线状、缆索状或其他几何形式的活性材料；可以部分或全部嵌入在元件20中；或可以是元件20上的涂层或层。而且，该活性材料22不需要与该元件20直接接触，而是该活性材料22可以与该元件20远程连接。一旦接受到来自激活装置24的激活信号，该活性材料22经构造以经历性质的改变。该活性材料22的性质改变有效地改变该元件20的一个或多个特征，例如但不局限于形状、尺寸、位置、取向、硬度、其组合等。
[0052]在示例性实施方案中，该元件20具有第一形式，即结构、位置或形状，如图2A中所示，其中该活性材料22处于惰性模式，即其中没有激活信号施加在该活性材料22上。该元件20的第一形式可以包括与车辆表面14(例如顶盖)共面的表面23，其经构造以堆置该自呈现装置12。一旦接受到来自激活装置20的激活信号，该活性材料22的性质改变有效地将该元件20转变为第二形式，如图2B或图2C中所示。该第二形式经构造以呈现(即展开)该元件20，由此使其可以使使用者访问。此处所用的术语“堆置”通常表示自呈现装置的如下位置：其中该自呈现装置与现有的车辆功能部件和处于呈现位置时的自呈现装置本身相比占据较小的车辆内部空间或从外表面突出较少。例如，在一种实施方案中，在堆置时该自呈现装置凹陷到位于车辆舱室10内部的空腔或夹具中。
[0053]在另一实施方案中，该自呈现装置可以简单地折叠以增大内部舱室空间，但并不完全凹陷到车辆内部中，使得该自呈现装置和车辆内部的表面不共面(即齐平)。
[0054]该激活装置24与该自呈现装置12相耦连且操作连接。该激活装置24可操作以选择性为该自呈现装置12提供激活信号以通过改变该活性材料22的至少一种性质而改变该元件20的特征。该激活装置24提供的激活信号可以包括热信号、磁信号、电信号、气动信号、机械信号等，以及包含前述信号的至少一种的组合，特定的激活信号取决于该活性材料的材料和/或构造。例如，为了改变由SMA和/或SMP制备的活性材料的性质，可以施加热信号。为了改变由电子EAP制造的活性材料的性质，可以施加电信号。为了改变由磁致伸缩材料(例如MSMA和MR弹性体)制备的活性材料的性质，可以施加(去除或改变)磁场。
[0055]在一种实施方案中，该活性材料实现的自呈现装置12可以通过弯曲该元件20进行可逆地自呈现。如图2A中所看到的，当在第一形式时，该由活性材料22构成的元件20具有基本直的和/或平面的形状。一旦暴露于来自激活装置24的激活信号，该活性材料22发生性质改变。该性质改变有效地将该元件20从第一形式转变为第二形式。在该实施方案中，从第一形式到第二形式的转变包括移动该元件20的末端25使得两个末端25之间的距离减少，使该元件20向外弯曲远离车辆表面14，并向内弯曲朝向车辆内舱室10。
[0056]现在参照图3A～3C，更详细地示出了图2A的自呈现装置。图3A示出了包括设定在由框架27形成的空腔26中的元件20的自呈现装置12的平面图。图3B显示了该自呈现装置12的侧视图，且证实了在第一形式(即堆置和基本为平的)时，该元件20的表面23与该框架27的车辆表面14齐平。而且，在第一形式时，该元件20具有与该空腔26相同的平面图尺寸，因此填充该空腔26，使得该元件/空腔组合几乎为单一的未断开的表面。销钉28刚性地连接到该元件20上，且受到限制以在框架27的狭槽30内运动。该销钉28从该元件20侧向凸出。该销钉28通过活性材料22(在该实施方案中为SMA线)彼此连接。在该图中，该SMA线22显示安装在该元件20的各侧上。
[0057]在另一实施方案中，可以使用可以安装在中心以消除力矩的单一SMA线。
[0058]在操作中，如图3C中所示，使用电阻加热(电线未示出)将在室温下为马氏体的SMA线22加热到其奥氏体状态并在长度方向上收缩。该收缩有效地克服了安装在销钉28和框架27之间的复位弹簧32施加的约束力。该复位弹簧32经构造以拉伸该元件20，元件20是顺应性的并当被激活的SMA线22作用时通过弯曲成第二形式而响应。为了防止向内弯曲并促使该元件20向外展开，在框架27中加入挡块34以将该元件20的堆置(即第一形式)位置轻微偏置到向外的方向使得对该元件20施加轴向压缩负载将加强该曲度并完全展开该元件20用于呈现给使用者。
[0059]在该实施方案中，甚至在该元件20展开在第二形式之后，必须对该SMA线22连续加热，以防止该SMA线22恢复到柔软的马氏体相状态，在该状态下该复位弹簧32将拉伸该SMA线，并将该元件20恢复到堆置的第一形式位置。为了甚至在从SMA线22去除热时使该元件20保持展开，使用如图4A～4C所示的闭锁机构36。
[0060]转向图4A～4C，该可释放的闭锁机构36经构造以与通过弹簧32回位的销钉28相互作用并产生干扰。该闭锁机构36包括与互补空腔40可滑动连接的楔块38。该楔块38被位于该空腔40内的压缩弹簧42向外推动。该楔块38的向外运动被机械挡块(未示出)和从空腔40的底部延伸到该楔块38的下侧的另一SMA线44的长度所限制。
[0061]在操作中，自呈现装置12的动作使该元件20从车辆表面14向外弯曲并使销钉28在狭槽30内纵向移动。随着该销钉28的移动，其遭遇楔块38的斜面形状。销钉28倚着该楔块38的运动驱动该楔块向下抵抗压缩弹簧42运动，如图4B中所示，直至该销钉28跳过该楔块38并且压缩弹簧42迫使该楔块38向上到其用作销钉28的回位运动的挡块为止，如图4B中所示。当需要将该自呈现装置12恢复到其第一形式(即堆置位置)时，将该楔块38缩回足够距离进入空腔40中以消除销钉28和楔块38之间的任何相互干扰。
[0062]在示出的实施方案中，通过激活该SMA线44并停止对自呈现装置12的SMA线22的激活信号，得以实现。因此，该销钉28再次能够在该狭槽30中滑动，与该元件20连接的复位弹簧32将该元件拉回到第一形式(即堆置位置)，跳过该缩回的楔块38。然后将闭锁机构36中的SMA线44失活以将该自呈现装置12恢复到完全失活的堆置状态。
[0063]在另一实施方案中，(如果在展开过程中压下该闭锁弹簧36所需的力过大时可能希望该实施方案)，使分别在自呈现装置12和闭锁机构36中的SMA线22、44的操作同步，以使两者都独立地由它们各自的SMA元件动作。在该实施方案中，楔状的几何体不是必需的。平行侧面的闭锁机构将可以充分起作用。再次，一旦达到展开构造，送到SMA线的电流输送可以停止，直至再次需要元件堆置为止。
[0064]应当理解上述的闭锁机构36是示例性的实施方案。甚至在该活性材料失活之后仍起作用以有利地将该元件20保持在其呈现状态的闭锁机构的其他实施方案是适合的。相反，闭锁机构可以用于将该元件20保持在堆置位置。适合的闭锁机构可以包括但不局限于螺栓、插销、销钉等。在需要时，该闭锁机构可以释放，且复位机构或第二活性材料部件可以将该元件20恢复到堆置位置和/或呈现该元件20。而且，下面将更详细地讨论SMA和其他适合的活性材料的性质。
[0065]再次参考图2A～2C，在图2C中示出了活性材料实现的自呈现装置12的另一实施方案，其中该自呈现装置12可以通过提高该元件20的长度尺寸而可逆地进行自呈现。该元件20是由一旦接收到激活信号就长度增加的活性材料22，例如EAP构成的。该元件20的长度将响应激活信号而增加。在该实施方案中，该元件20的端部25是固定的，即静止的。随着活性材料将该元件20的长度尺寸增加，由于端部25固定而促使该元件20向外弯曲。
[0066]在图5A～5B中，示出了活性材料实现的自呈现装置50的另一实施方案。该自呈现装置50可以通过该元件52朝向车辆内舱室10或从车辆外表面向外的刚性体平移而进行可逆地自呈现。如图5A中所示，该自呈现装置50是位于车辆内舱室10的顶盖54中的握柄。该自呈现握柄50包含元件52和活性材料部件56。该活性材料部件56与该元件52和顶盖54以铰链方式连接。当该自呈现握柄50处于第一形式时，该元件52经构造以处于堆置位置，靠在车辆内部件(在该实例中为顶盖54)上。一旦接收到激活信号，该活性材料56就会发生性质改变，其有效将该自呈现握柄50从第一形式转变为第二形式，其中该活性材料56可以铰链方式将该元件52平移远离顶盖54并进入车辆内舱室10中，使其可供使用者访问。图5B示出了该自呈现握柄50处于呈现的第二形式位置。
[0067]在一种实施方案中，该转变的逆转可用于将该自呈现装置50从第二形式恢复到第二形式，即使该装置堆置。换言之，激活信号的停止可以有效地将该活性材料部件56的性质改变反转，由此将该元件52从第二形式恢复到第一形式。
[0068]在另一实施方案中，例如，包括SMA作为活性材料的例如图3A～3C中的那些实施方案，激活信号的停止将导致SMA线转变为马氏体相，但由于没有对该把手施加将拉伸SMA线并堆置该把手20的反向力，该把手20将保持在展开位置。回位机构，例如图3A～3C的复位弹簧32或图5A～5B的线圈弹簧58，可以任选地用于一旦该激活信号停止或一旦闭锁机构释放就会使该自呈现装置回复到相反位置。
[0069]例如，如果在激活时活性材料将该元件20转变为第二形式的呈现位置，则在激活信号停止时回位机构可以将该元件20恢复到第一形式的堆置位置。该回位机构可以包括例如以与第一活性材料对抗的方式设置的第二活性材料。
[0070]在另一实例中，(其中闭锁机构或活性材料(当激活时)将该元件20保持在堆置位置)，一旦该闭锁机构释放或活性材料失活，回位机构可以有效地将该元件转变为呈现位置。对于下面将更详细讨论的固有地仅作为单向致动器有效的那些活性材料(例如SMA)，这类实施方案可能是有利的。
[0071]无论激活方式如何，当处于惰性模式时该元件堆置是有利的，因此对于自呈现装置的连续储存不需要能量。换言之，自呈现装置所需的唯一能量是用于其中该元件必须呈现供使用(例如车门开启)的短时期。然而，如果为了某原因该元件必须呈现比正常时间更长的时间，或者如果该自呈现装置的功能是其中需要长期展开的时，例如衣帽钩，那么可以为该自呈现装置添加闭锁机构。
[0072]现在转向图6，示出了自呈现装置150的另一实施方案。在该实施方案中，该自呈现装置150进一步包括隐蔽垂片152。该隐蔽垂片152可以用于和任何其中选择性覆盖、隐蔽和/或保护该自呈现装置150是有益的的自呈现装置150相接合。该隐蔽垂片152可以用于隐蔽该元件154，其示作虚线轮廓，因为在第一形式(堆置位置)时其隐藏在该隐蔽垂片152之后。该隐蔽垂片152可以经构造以主动运动，例如通过使用另外的活性材料、机械动作等，以暴露该自呈现装置150。或者该隐蔽垂片152可以经构造以被动运动，其中该隐蔽垂片152由能够随着自呈现装置150从第一形式转变到第二形式而被自呈现装置150的元件154推开的柔性低模量材料构成。
[0073]在另一实施方案中，如图7A～7B中所示，自呈现把手组件512包括把手部分520和与该把手部分520操作连接的轮轴522。该轮轴522可旋转地安装在刚性支撑体524的外壳中。激活装置530和负载限制器与该自呈现把手组件512耦连并操作连接。在一种实施方案中，该刚性支撑体524可以直接安装到车辆内部10，例如安装到车辆表面14上。该轮轴522经构造以允许该把手部分520从第一位置转动到第二位置。
[0074]在一种构造中，该把手部分520刚性连接到轮轴522上，且活性材料与该把手部分520或轮轴522直接可操作连接。可替代地，该把手部分520可以可旋转地安装到轮轴522上，该活性材料与该把手部分520直接可操作连接，以允许该把手部分520绕轮轴522旋转。
[0075]现在转向图8，进一步详细描述了轮轴之一522。在这种实施方案中，该把手组件512进一步包括活性材料526和回位机构528。在该实施方案中，该活性材料526包括与轮轴522和回位机构528(在该实例中为偏置弹簧)可操作连接的SMA线。一旦接收到来自激活装置530的激活信号，该活性材料526经构造以发生性质改变。该活性材料526的性质改变有效地提供该轮轴522在第一方向上的旋转并使该把手部分520从第一位置运动到第二位置。
[0076]在另一实施方案中，该活性材料526可以直接连接到把手部分520以提供旋转。
[0077]回到参考图7A，第一位置是该把手部分520相对于周围表面处于堆置位置的位置。第二位置是该把手部分520相对于周围表面处于呈现位置且可以被乘客使用的位置。
[0078]图7B是自呈现把手组件512的侧面透视图，虚线表示该把手部分520的第二部分。因此，由活性材料526产生的在第一方向上的运动有效地将该把手部分520从堆置位置运动到呈现位置。
[0079]在操作中，在室温下为马氏体且开始时为假塑性应变状态的SMA线(即活性材料)526通过电阻加热(电线未示出)被加热到其奥氏体状态，并在长度方向上收缩。该收缩有效克服了由可以安装在轮轴522或把手部分520和刚性支撑体524之间的偏置弹簧528施加的约束力。在该实施方案中，该偏置弹簧528经构造以一旦停止施加在SMA线526的激活信号就会提供该轮轴522在与第一方向相反的第二方向上的旋转。该第二方向有效将该把手部分520返回到堆置位置。
[0080]在另一实施方案中，参照图9，该偏置弹簧528可以经构造以在没有受到SMA线526作用时将该把手部分520从堆置位置运动到呈现位置。再次，甚至在该把手部分520展开之后仍必须加热该SMA线526以防止SMA线526返回到柔软的马氏体状态，在该状态下该偏转弹簧528将拉伸该SMA线并将该把手部分520返回到第一位置。为了甚至在从SMA线526去除热的时候仍使该把手部分520保持呈现，可以使用如图9所示的制动器(detent)550或可替代的闭锁机构(未示出)。
[0081]该制动器机构550可操作以将该把手部分520保持在呈现位置，同时仍使该把手部分520可以通过施加适度的力而手动从该呈现位置运动。可替代地，该闭锁机构(未示出)产生物理互锁，其可操作以将该把手部分520闭锁在呈现位置，防止该把手部分520手动运动，同样，只有通过激活释放机构(即使该闭锁机构失活)才能够移动该把手部分。
[0082]该制动器机构550经构造以与通过偏置弹簧528回位的把手部分520互相作用并产生干扰。该制动器机构550包括与互补空腔554可滑动连接的簧舌(catch)552。一定长度的另一SMA线558从该空腔554的底部延伸到该簧舌552的下侧。
[0083]在活性状态，对该SMA线558施加激活信号，使得该SMA线558将收缩，将压缩弹簧556压缩，并使该簧舌552可以由SMA线558向内拉动。然而，在惰性状态，即当该SMA 558不被激活信号作用时，该SMA线558可使该与簧舌552可操作连接的压缩弹簧556将该簧舌552从该空腔554的底部向外推动。
[0084]在操作中，自呈现握柄组件512的动作使该轮轴522旋转并移动把手部分520。随着该把手部分520到达呈现位置，把手的端部接触到簧舌552，簧舌522已经被压缩弹簧556向外推动。簧舌552的形状经构造以支撑把手部分520的端部，甚至在从SMA线526去除热时仍有效地将该把手部分520维持在呈现位置。
[0085]尽管该制动器机构550有效地与呈现位置的把手部分520摩擦啮合，簧舌552的形状进一步经构造以允许把手部分520的一些运动。例如，该把手部分520可以在簧舌552的U形中旋转，以允许随着乘客使用该把手而进行运动(例如摸索或摆动)，同时不使该把手运动完全脱离该簧舌552，其会使该把手堆置。
[0086]SMA线558的激活和对SMA线526的激活信号的停止将使该簧舌552向下收缩使得该轮轴522能够旋转且与把手部分520连接的偏置弹簧528将使该把手部分以相反方向运动返回到堆置位置，不受该收缩的簧舌552的束缚。然后该制动器机构550中的SMA线558可以失活以使该自呈现把手组件512返回到完全失活的堆置状态。
[0087]在另一实施方案中，(如果在展开过程中压下该制动器机构550所需的力过大这种实施方案可能是合意的)，自呈现把手512和制动器机构550中的SMA线526、558的操作会同步，使得两者都由它们各自的SMA构件独立动作。再次，一旦达到呈现构造，送到SMA线的电流输送可以停止，直至再次需要把手处于堆置位置。应当理解上述的制动器机构550是示例性的实施方案。甚至在该活性材料失活之后仍能有利地提供用于处于呈现状态的把手部分的簧舌部分的制动器和闭锁机构的其他实施方案是适合的。
[0088]参照图10A～10B，示出了包括车辆后门、可绕枢轴点711从开启位置转动到关闭位置的提升式门或尾板710的车辆700。在图10A中，车辆后门或尾板710所示为开启位置。自呈现装置712所示处于通常呈现或展开的构造，一般从车辆后门或尾板710向下延伸。
[0089]在图10B中，车辆后门或尾板710所示为关闭位置。自呈现装置712所示处于通常堆置的构造，堆置在车辆后门或尾板710内。
[0090]参照图11A～11C，示出了车辆后门或尾板710的端或底视图。在该实施方案中，自呈现装置通常示作附图标记712，包括元件714和示作附图标记716的活性材料。该元件714包括把手部分718和一对把手梁720。
[0091]在该实例中为尾板扶手的自呈现装置712与车辆内部装饰板722物理连接，在图11A中示为第一位置，即堆置位置。在该构造中，该活性材料716处于惰性模式，即其中没有激活信号施加到该活性材料716上。然而，一旦接受到来自激活装置724的激活信号，该活性材料716的性质改变有效地将该元件714转变到第二位置，即如图11B中所示的呈现或展开位置。
[0092]最后，如图11C中所示，该自呈现装置713转变为第三位置，即延伸呈现或延伸展开位置。在该实例中，该对把手梁720是一对伸缩式把手梁，其从图11B中所示的收缩位置伸长到图11C中所示的延伸位置。
[0093]使用附图标记726示意性示出的其他活性材料实现该伸缩式把手梁的伸长和收缩，其有效地将该自呈现装置712从图11B中所示的其中该对把手梁720处于收缩位置的呈现或展开位置转变到图11C中所示的其中该对把手梁720处于延伸位置的延伸呈现或延伸展开位置。
[0094]在该构造中，当该对把手梁720处于图11B中所示的收缩位置时，该活性材料726处于惰性模式。然而，一旦被来自激活装置724的激活信号激活时，该活性材料726的性质改变有效地将该对把手梁720从图11B中所示的收缩位置转变为图11C中所示的延伸位置。
[0095]在所示的实施方案中，该可操作以为活性材料726施加激活信号的激活装置724与可操作以为活性材料716施加激活信号的激活装置相同；然而，可以使用第二单独的激活装置(未示出)为该活性材料726施加激活信号。
[0096]一旦该自呈现装置712展开到第三位置，使用者抓住该把手部分718将该尾板门710拉到关闭位置。在该车辆内装饰板722中设置隙囊728，以为使用者的手提供间隙，使得在操作过程中使用者可以通过更大范围的闭合抓住该把手部分718。
[0097]图12A～12B中示出了车辆后门或尾板710的内部平面图。该车辆后门或尾板710示出绕枢轴711(在该实例中为一对合页)向上转动。
[0098]在图12A中，示出了处于堆置位置的包括该把手718和该对把手梁720的自呈现装置712，其中该自呈现装置712堆置到内装饰板722之内或与其基本齐平。
[0099]在图12B中，示出了处于呈现或展开位置的包括把手718和该对把手梁720的自呈现装置712，其中该自呈现装置712从内装饰板722向外延伸以将该把手718呈现给使用者以便使用。
[0100]图13A～13D示意性地显示了自呈现装置712的替换性构造。
[0101]在图13A中，该自呈现装置712可操作以一旦该活性材料激活就会从堆置位置A转变到呈现或展开位置B，使得该自呈现装置712从内装饰板722的储存槽730中向外并向下朝向车辆后门或尾板710的端部732转动。
[0102]在图13B中，该自呈现装置712可操作以一旦该活性材料激活就会从堆置位置A转变到呈现或展开位置B，使得该自呈现装置712从车辆后门或尾板710的端部732向外并向下朝向内装饰板722转动。
[0103]在图13C中，该自呈现装置712可操作以一旦该活性材料激活就会从堆置位置A转变到呈现或展开位置B，使得该自呈现装置712从内装饰板722中的凹槽730向外并从车辆后门或尾板710的端部732向上转动。
[0104]在图13D中，该自呈现装置712可操作以一旦该活性材料激活就会从堆置位置A转变为呈现或展开位置B，使得该自呈现装置712从车辆后门或尾板710的端部732向外并向内朝向内装饰板722转动。
[0105]在图13E中，该自呈现装置712可操作以一旦该活性材料激活就会从堆置位置A转变为呈现或展开位置B，使得该自呈现装置712从车辆后门或尾板710内部向下滑动。在该实例中，该自呈现装置712包括如之前图11C中所示的一旦活性材料726激活就会进一步延伸该自呈现装置到延伸呈现或延伸展开位置C的伸缩式特征。
[0106]车辆内部中或车辆外部上的装置的自呈现方法包括激活与该元件操作连接的活性材料，其中该活性材料一旦接受到激活信号就会发生至少一种性质的改变。该性质的改变有效地将该元件从第一形式转变为第二形式。该元件从第一形式到第二形式的转变经构造以将该元件从位于车辆内/外部件(例如顶盖、A柱、尾板内装饰板等)的内部和/或靠着所述内/外部件的堆置位置改变到在车辆的内舱室空间内(或从外部朝外)的呈现位置，其中该元件现在将可以被驾驶者和/或乘客访问使用。
[0107]此外，车辆内部中或车辆外部上的装置的自堆置方法包括激活与元件操作连接的活性材料，其中该活性材料一旦接受到激活信号就会发生至少一种性质的改变。该性质的改变有效地将该元件从第一形式转变为第二形式。该元件从第一形式到第二形式的转变经构造以将该元件从其中该元件可以被使用者访问使用的车辆内舱室空间内(或从外部车辆表面朝外)的呈现位置改变到在车辆内/外部件(例如顶盖、A柱、尾板内装饰板等)的内部和/或靠着所述内/外部件的堆置位置。
[0108]如上所讨论，该自呈现装置堆置与相关车辆元件(例如车门或尾板)基本齐平或堆置在其内，一旦活性材料激活就会呈现或展开。然而，这些装置都可以经构造为自堆置装置，即当该活性材料处于惰性状态时呈现用于使用，而一旦该活性材料激活就会堆置。
[0109]如上所讨论，在示例性的自动作装置中可以使用激活装置为该活性材料施加激活信号。该激活装置可以以各种方式操作。例如，在一种实施方案中，通常用于开启车门的远程钥匙链的使用也可以经构造以启动该激活信号，并呈现和/或堆置一个或多个自动作装置。同样地，可以使用与激活装置传感器组合的钥匙链中的无线信号发射器，以在该钥匙链与该自动作装置物理相邻时自动激活该活性材料，由此不需要按下钥匙链的按钮。
[0110]在另一实施方案中，该激活信号可以手动激活。例如，将车钥匙插入车门的钥匙孔中或开门本身可以启动该激活信号。类似地，可以与该自动作装置附近设置按钮等，其中压下该按钮使该激活信号动作以使该装置呈现和/或堆置。在任意上述方法中，可以通过与该自动作装置相连的计时器的超时、或通过某事件的发生(例如车门的关闭、提升式门的关闭或车辆啮合)，关闭该激活信号，以使该激活信号失活，并使该元件恢复到其中该元件堆置，和任选地隐蔽，或呈现的第一形式。
[0111]该活性材料的激活也可以手动完成，即不使用活化装置。通过使用该活性材料的特殊性质，可由车辆驾驶者或乘客激活该材料。例如，使用SMA作为活性材料时，(其具有超弹性的性质，下面在活性材料的剩余部分中将更详细地讨论)，在该自呈现装置的隐蔽垂片的SMA部分上的压力可以诱发SMA中的相变，由此降低该垂片的模量到足以将其压入，其将允许访问该元件，例如内/外门把手。
[0112]重申尽管就车辆握柄而论显示了所示的活性材料实现的自动作装置，但应当理解该自动作装置可以用于车辆的任何功能部件、其他运送工具、或甚至非运输应用(例如行李、容器等)。这种适合的自动作装置包括但不局限于：衣帽钩、用于行李箱、燃料填充门、引擎罩等的释放手柄、用于门、盖子、尾板等的把手、和可能需要自呈现的其他部件。
[0113]如前所述，适用于自动作装置的活性材料包括但不局限于：形状记忆聚合物(SMP)、形状记忆合金(SMA)、电活性聚合物(EAP)、压电材料、铁磁性形状记忆合金、磁流变(MR)弹性体和电流变(ER)弹性体。
[0114]“形状忆聚合物”通常是指一旦应用激活信号就会表现出性质(例如弹性模量、形状、尺寸、形状取向或包含至少一种前述性质的组合)改变的聚合物材料。形状记忆聚合物可以是热响应的(即该性质改变是由热激活信号造成的)、光响应的(即该性质改变是由光基激活信号造成的)、水分响应的(即该性质改变是由液体激活信号，例如湿度、水蒸汽或水造成的)或包含前述至少一种的组合。
[0115]通常，SMP是包含至少两种不同单元的相偏析共聚物，所述单元可以描述为限定SMP内的不同片段，各片段对SMP的总性能贡献不同。此处所用的术语“片段”是指相同或相似单体或低聚单元的嵌段、接枝或序列，其共聚构成SMP。每个片段可以是晶质的或无定形的，将分别具有相应的熔点或玻璃态转变温度(Tg)。此处所用的术语“热转变温度”用于便于一般表示取决于该片段是无定形片段或晶质片段的Tg或熔点。对于包含(n)个片段的SMP，该SMP据称具有一个硬片段和(n-1)个软片段，其中该硬片段具有比任何软片段更高的热转变温度。因此，该SMP具有(n)个热转变温度。该硬片段的热转变温度称作“最终转变温度”，所谓的“最软片段”的最低热转变温度称作“第一转变温度”。重要的是注意到，如果SMP具有多个特征在于相同热转变温度(也是最终转变温度)的片段，那么SMP称作具有多个硬片段。
[0116]当SMP加热到最终转变温度之上时，该SMP材料可以获得永久的形状。可以通过后续将SMP冷却到该温度之下来设定或记忆SMP的永久形状。此处所用的术语“初始形状”、“前面限定的形状”和“永久形状”是同义词，用于可互换使用。可以通过将该材料加热到高于任何软片段的热转变温度但低于最终转变温度的温度，施加外应力或负载以使SMP变形，然后冷却到软片段的特定热转变温度之下同时保持该变形外应力或负载，来设定临时形状。
[0117]可以通过在去除该应力或负载的情况下，将该材料加热到高于软片段的特定热转变温度但低于最终转变温度，来恢复该永久形状。因此，应当清楚通过结合多个软片段，能够显示多个临时形状，通过使用多个硬片段，能够显示多个永久形状。类似地，使用分层或复合方法，多种SMP的组合将显示在多个临时和永久形状之间的转变。
[0118]对于仅具有两种片段的SMP，在第一转变温度时设定形状记忆聚合物的临时形状，然后通过在负载下冷却该SMP，锁定在该临时形状。只要该SMP保持在第一转变温度之下，该临时形状就会保持。当该SMP在去除负载之后再次达到第一转变温度之上时会重新获得该永久形状。重复该加热、成型和冷却步骤可以重复地重设该临时形状。
[0119]大多数SMP具有“单向的”效应，其中该SMP显示一种永久形状。一旦在没有应力或负载时将该形状记忆聚合物加热到软片段热转变温度之上，就会达到该永久形状，不使用外力该形状将不会恢复到该临时形状。
[0120]作为替代，可以制备一些形状记忆聚合物组合物以显示“双向的”效应，其中该SMP表现出两种永久形状。这些系统包括至少两种聚合物组分。例如，一种组分可以是第一交联聚合物，而另一种组分是不同的交联聚合物。该组分通过层技术相结合，或是相互贯穿的网络，其中该两种聚合物组分是交联的，但彼此不交联。通过改变温度，该形状记忆聚合物在第一永久形状或第二永久形状的方向上改变其形状。每一永久形状都属于该SMP的一种组分。整体形状的温度依赖性的原因是一种组分(“组分A”)的机械性质几乎不取决于所关心的温度范围的温度。另一种组分(“组分B”)的机械性质在所关心的温度范围中是温度依赖性的。在一种实施方案中，组分B在低温下与组分A相比变得更坚固，而在高温下组分A更坚固，决定了实际形状。双向记忆装置可以通过以下方法制备：设定组分A的永久形状(“第一永久形状”)；将该装置变形到组分B的永久形状(“第二永久形状”)；和在施加应力的同时固定组分B的永久形状。
[0121]本领域技术人员应当认识到可以以很多不同的形式和形状构造SMP。该聚合物本身的组成和结构的工程化可允许所需应用的特定温度的选择。例如，根据特定的应用，最终转变温度可以为约0℃～约300℃或更高。用于形状恢复的温度(即软片段热转变温度)可以高于或等于约-30℃。用于形状恢复的另一温度可以高于或等于约40℃。用于形状恢复的另一温度可以高于或等于约100℃。用于形状恢复的另一温度可以低于或等于约250℃。用于形状恢复的另一温度可以低于或等于约200℃。最后，用于形状恢复的另一温度可以低于或等于约150℃。
[0122]任选地，可以选择SMP以提供应力诱导屈服，其可以直接用于(即不将该SMP加热到其热转变温度之上以使其“软化”)制备与给定表面共形的衬垫。在一些实施方案中，在该实例中SMP可以承受的最大应力可以与该SMP在其热转变温度之上变形时的情况相当。
[0123]尽管已经以及将进一步参考热响应的SMP，但本领域的技术人员在考虑到本公开内容的情况下，将认识到光响应的、水分响应的SMP和由其他方法激活的SMP可以容易地用于在热响应的SMP以外使用或替代其使用。例如，不使用热，可以通过用有效形成特定交联的特定波长的光照射光响应的SMP(在负载的同时)，然后在仍处于负载的同时停止照射，在光响应的SMP中设定临时形状。为了恢复到最初形状，可以用具有有效使特定交联分开的相同或不同的特定波长照射(在去除负载的同时)该光响应的SMP。类似地，可以通过将特定的官能团或部分暴露于有效吸收特定量水分的水分(例如湿度、水、水蒸气等)，为该水分响应的SMP施加负载或应力，然后在仍处于负载下的同时除去特定量的水分，在水分响应的SMP中设定临时形状。为了恢复到最初形状，可以将该水分响应的SMP暴露于水分(在去除负载的同时)。
[0124]与SMP的特定类型无关，适合的形状记忆聚合物可以是热塑性的、热固性-热塑性共聚物、相互贯穿的网络、半相互贯穿的网络或混合网络。该SMP“单元”或“片段”可以是单一聚合物或聚合物的混合物。该聚合物可以是线性的或具有侧链或树枝状结构单元的支链弹性体。适用于形成形状记忆聚合物的聚合物组分包括但不局限于：聚磷腈、聚乙烯醇、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酯酰胺、聚氨基酸、聚酸酐、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚亚烷基、聚丙烯酰胺、聚亚烷基二醇、聚环氧烷、聚对苯二甲酸亚烷基酯、聚原酸酯、聚乙烯醚、聚乙烯酯、聚卤代乙烯、聚酯、聚交酯、聚乙醇酸交酯、聚硅氧烷、聚氨酯、聚醚、聚醚酰胺、聚醚酯及其共聚物。适合的聚丙烯酸酯的实例包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸异丁酯、聚甲基丙烯酸己酯、聚甲基丙烯酸异癸酯、聚甲基丙烯酸十二烷酯、聚甲基丙烯酸苯基酯、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸异丙酯、聚丙烯酸异丁酯和聚丙烯酸十八烷基酯。其他适合的聚合物的实例包括聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯基苯酚、聚乙烯基吡咯烷酮、氯代聚丁烯、聚十八烷基乙烯基醚、聚乙烯乙酸亚乙酯、聚乙烯、聚环氧乙烷-聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯/尼龙(接枝共聚物)、聚己内酯-聚酰胺(嵌段共聚物)、聚己内酯二甲基丙烯酸酯-丙烯酸正丁酯、聚(降冰片基-多面体低聚倍半硅氧烷)、聚氯乙烯、尿烷/丁二烯共聚物、包含聚氨酯的嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物等。用于形成上述SMP中的各种片段的聚合物是市场上可获得的或可以使用常规化学手段合成。本领域的技术人员能够使用已知的化学和加工技术在不使用过度实验的情况下容易地制备该聚合物。
[0125]如本领域的技术人员所认识的那样，使用发泡剂进行不同片段的聚合可以形成形状记忆聚合物泡沫，例如如一些应用可能需要的那样。该发泡剂可以是分解型(一旦化学分解就会放出气体)或蒸发型(不进行化学反应而发生蒸发)。示例性的分解型发泡剂包括但不旨在限定为：碳酸氢钠、叠氮化合物、碳酸铵、亚硝酸铵、一旦与水反应就会释放氢气的轻金属、偶氮二碳酰胺(azodicarbonamide)、N，N′-二亚硝基五亚甲基四胺等。示例性的蒸发型发泡剂包括但不意于限定为：三氯一氟甲烷、三氯三氟乙烷、二氯甲烷、压缩氮气等。
[0126]与形状记忆聚合物类似，形状记忆合金以几种不同的温度依赖相存在。这些相中最常使用的是所谓的马氏体和奥氏体相。在以下讨论中，马氏体相通常是指更容易变形的、更低温度的相，而奥氏体相通常是指更具刚性的、更高温度的相。当该形状记忆合金处于马氏体相且加热时，其开始转变为奥氏体相。这种现象开始的温度通常称作奥氏体起始温度(As)。这种现象结束的温度通常称作奥氏体结束温度(Af)。当该形状记忆合金处于奥氏体相且冷却时，其开始转变为马氏体相，这种现象开始的温度通常称作马氏体起始温度(Ms)。奥氏体结束转变为马氏体的温度通常称作马氏体结束温度(Mf)。通常，形状记忆合金在其马氏体相时更软，而且更容易变形，在奥氏体相时更硬、更不易弯曲和/或更具刚性。由于前述的性质，该形状记忆合金的膨胀优选在奥氏体转变温度或在该温度之下(等于或低于As)进行。后续加热到上述奥氏体转变温度之上造成该膨胀的形状记忆合金恢复到其永久形状。因此，和形状记忆合金一起使用的适合的激活信号是具有足以造成在马氏体和奥氏体相之间转变的量级的热激活信号。
[0127]可以通过略微改变合金组成和通过热处理，来调节形状记忆合金在加热时记住其高温形态的温度。例如，在镍-钛形状记忆合金中，其可以从高于约100℃到低于约-100℃变化。该形状恢复过程发生在只有数度的范围内，根据所需的应用和合金组成，该转变的起始或结束可以控制到一度或两度之内。形状记忆合金的机械性质在跨越其转变的温度范围内变化很大，通常提供了形状记忆效应、超弹性效应和高阻尼容量。
[0128]适合的形状记忆合金材料包括但不旨在限定于：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-铂基合金、铁-钯基合金等。该合金可以是二元、三元或任何更高元的，只要该合金组成具有形状记忆效应，例如形状取向的改变、屈服强度和/或挠曲模量性质、阻尼容量、超弹性等的改变即可。适合的形状记忆合金组成的选择取决于该组分将操作的温度范围。
[0129]铁磁性形状记忆合金(FSMA)是SMA的子类。FSMA的行为可以与常规SMA材料相似，在马氏体和奥氏体之间具有应力或热诱导相转变。此外，FSMA具有铁磁性，具有强的磁晶各向异性，这使得外磁场可以影响场排列的马氏体变体的取向/份数。在去除了磁场时，该材料可以具有完全双向、部分双向或单向的形状记忆。对于部分或单向形状记忆，外部激励、温度、磁场或应力可使该材料可以恢复到其初始状态。完美的双向形状记忆可以用于使用所施加的连续功率成比例控制。单向形状记忆最适用于其中延时的恢复激励可以执行闭锁功能的闭锁型应用。在汽车应用中，外磁场通常是通过软磁芯电磁体产生的，尽管也可以使用一对Helmholtz线圈用于快速响应。
[0130]示例性的铁磁性形状记忆合金是镍-锰-镓基合金、铁-铂基合金、铁-钯基合金、钴-镍-铝基合金、钴-镍-镓基合金。与SMA相似，这些合金可以是二元、三元或任何更多元的，只要该合金组成具有形状记忆效应，例如形状、取向、屈服强度、挠曲模量、阻尼容量、超弹性和/或类似性质的改变即可。适合的形状记忆合金组成的选择部分取决于预期应用的温度范围和响应类型。
[0131]FSMA是通常由Ni-Mn-Ga组成的合金，其由于磁场诱导的应变会改变形状。FSMA具有具有不同磁性取向和结晶取向的内在变体。在磁场中，这些变体的比例改变，导致该材料总体形状的改变。FSMA致动器通常需要该FSMA材料放置在电磁体的线圈之间。电流通过线圈会诱发磁场通过FSMA材料，造成形状改变。
[0132]电活性聚合物包括对电或机械场响应而显示出压电、热电或电致伸缩性质的聚合物材料。实例是电致伸缩的接枝弹性体和压电聚(1，1-二氟乙烯-三氟乙烯)共聚物(An example of anelectrostrictive-grafted elastomer with a piezoelectric poly(vinylidenefluoride-trifluoro-ethylene)copolymer)。这种组合具有产生各种量的铁电-电致伸缩分子复合体系的能力。这些可以作为压电传感器或甚至电致伸缩致动器操作。
[0133]适用作电活性聚合物的材料可以包括任何基本绝缘的聚合物或橡胶(或其组合)，其对静电力响应而变形，或者其变形导致电场的改变。示例性的适用作预应变聚合物的材料包括硅酮弹性体、丙烯酸弹性体、聚氨酯、热塑性弹性体、包含PVDF的共聚物、压敏粘合剂、含氟弹性体、包含硅酮和丙烯酸部分的聚合物等。例如，包含硅酮和丙烯酸部分的聚合物可以包括包含硅酮和丙烯酸部分的共聚物、包含硅酮弹性体和丙烯酸弹性体的聚合物混合物。
[0134]用作电活性聚合物的材料可以根据一种或多种材料性质选择，所述性质例如高电击穿强度、低弹性模量(对于大的或小的变形)、高介电常数等。在一种实施方案中，该聚合物的选择使得其具有至多约100MPa的弹性模量。在另一实施方案中，该聚合物的选择使得其具有约0.05MPa～约10MPa(优选约0.3MPa～约3MPa)的最大激励压力。在另一实施方案中，该聚合物的选择使得其具有约2～约20(优选约2.5～约12)的介电常数。本发明并不旨在限定到这些范围。理想地，如果材料具有高介电常数和高介电强度，那么具有高于上述给出范围的介电常数的所述材料会是合意的。在很多情况中，电活性聚合物可以制造和实施为薄膜形式。适用于这些薄膜的厚度可以小于50微米。
[0135]由于电活性聚合物可以在高应变下偏转，因此与该聚合物连接的电极也应当偏转，而不会损害机械或电性能。通常，适用的电极可以具有任何形状和材料，只要其能够为电活性聚合物提供适合的电压或者接收来自其的适合电压即可。该电压可以是恒定的或随时间改变的。在一种实施方案中，该电极与该聚合物的表面粘合。与该聚合物粘合的电极优选是顺应性的(compliant)并和该聚合物的变化中的形状共形。相应地，本发明可以包括与其附着的电活性聚合物的形状共形的顺应性电极。该电极可以仅施加到电活性聚合物的一部分，并依照其几何形状限定活性区域。适于本发明使用的各种类型的电极包括包含金属迹线和电荷分布层的结构化电极、包含不同的面外尺寸(out of plane dimension)的织构化电极、导电油脂(例如碳油脂或银油脂)、胶状悬浮体、高纵横比的导电材料(例如碳纤维和碳纳米管)、和离子传导性材料的混合物。
[0136]本发明的电极所用的材料可以不同。适用于电极中的材料可以包括石墨、碳黑、胶状悬浮体、和薄金属(包括银和金)、银充填和碳充填的凝胶和聚合物、和离子或电传导性聚合物。应当理解某些电极材料可能适用于特定的聚合物而可能不适用于其他聚合物。举例而言，碳纤维适用于丙烯酸弹性体聚合物，而不适用于硅酮聚合物。
[0137]适合的压电材料包括但不旨在局限于：无机化合物、有机化合物和金属。对于有机材料而言，可以使用所有具有非中心对称结构和在分子内的主链上或在侧链上或两种链上具有大偶极距基团的聚合材料作为压电膜的合适候选材料。聚合物的实例包括例如但不局限于：聚(4-苯乙烯磺酸钠)、聚(聚(乙烯胺)主链偶氮发色团)及其衍生物；聚氟烃，包括聚偏二氟乙烯、其共聚物偏二氟乙烯(“VDF”)、共三氟乙烯及其衍生物；聚氯烃，包括聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯及其衍生物；聚丙烯腈及其衍生物；聚羧酸，包括聚甲基丙烯酸及其衍生物；聚脲及其衍生物；聚氨酯及其衍生物；生物分子，例如聚L-乳酸及其衍生物，和细胞膜蛋白质，以及磷酸酯生物分子，例如磷酸基二脂质；聚苯胺及其衍生物，和所有的四胺衍生物；聚酰胺，包括芳香族聚酰胺和聚酰亚胺，包括Kapton和聚醚酰亚胺，及其衍生物；所有膜聚合物；聚(N-乙烯基吡咯烷酮)(PVP)均聚物，及其衍生物，和无规PVP-共-乙酸乙烯酯共聚物；和所有在主链或侧链或在主链和侧链上都具有偶极距基团的芳香族聚合物；及其混合物。
[0138]压电材料还可以包括选自由以下组成的组的金属：铅、锑、锰、钽、锆、铌、镧、铂、钯、镍、钨、铝、锶、钛、钡、钙、铬、银、铁、硅、铜、包含前述金属中至少一种的合金、和包含前述金属中至少一种的氧化物。适合的金属氧化物包括SiO₂、Al₂O₃、ZrO₂、TiO₂、SrTiO₃、PbTiO₃、BaTiO₃、FeO₃、Fe₃O₄、ZnO，及其混合物和VIA和IIB族化合物，例如CdSe、CdS、GaAs、AgCaSe₂、ZnSe、GaP、InP、ZnS及其混合物。优选地，该压电材料选自由聚偏二氟乙烯、锆酸钛酸铅和钛酸钡及其混合物构成的组。
[0139]磁流变(MR)弹性体是一类智能材料，其模量可以通过应用外磁场来控制。MR弹性体材料包括但不旨在局限于：包含铁磁性或顺磁性颗粒的悬浮体的弹性聚合物基体。适合的颗粒包括铁、铁合金(例如包含铝、硅、钴、镍、钒、钼、铬、钨、锰和/或铜的那些)、铁氧化物(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、硅钢等。
[0140]该颗粒尺寸应当经选择使得该颗粒在经受磁场时表现出多磁畴特征。颗粒直径可以小于或等于约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。还优选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，特别优选大于或等于约10微米。该颗粒的含量优选为总MR弹性体组合物体积的约5.0～约50体积％。
[0141]适合的聚合物基体包括但不局限于聚α-烯烃、天然橡胶、硅酮、聚丁二烯、聚乙烯、聚异戊二烯等。
[0142]自动作装置的应用和功能将决定哪种活性材料最适用于特定的装置。可以使用例如力、位移、动作时间等因素来确定哪种活性材料是最适合的。例如，在应用需要约1秒或更长的活化时间的情况下，SMA或SMP会是适合的。在应用需要较短的活化时间的情况下，可以使用EAP或MR弹性体。
[0143]如上所述，此处公开的自动作装置有利地使用活性材料可逆地呈现和堆置功能部件。该活性材料实现的自动作装置是轻型的、本质坚固的、与具有相同功能的现有的自动作装置(其可能具有多个容易发生故障的机械和/或电部件)相比具有较低的复杂性。使用活性材料实现该元件的特征改变提供了具有提高的简单性的装置，同时降低了组件的体积，且降低了激活所需的能量(由于较高的能量密度)。而且，此处所述的自动作装置还是成本低廉的，且具有容易适应的设计，其能够在有限的变化情况下与现有的车辆内部/外部结构相整合。
[0144]尽管参照示例性实施方案对本发明进行了描述，但本领域的技术人员理解在不脱离本发明的范围的情况下可以进行各种改变，而且可以使用等同物替代其要素。此外，可以进行许多改变以将特定的情况或材料适应本发明的教导而不脱离其实质范围。因此，旨在本发明不限定于作为为实现本发明预期的最佳实施方案公开的特定实施方案，而是本发明将包括所有落入后附权利要求范围内的实施方案。