CN104908679A - 具有阻尼器控制的开关的系统 - Google Patents
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Abstract
一种用于控制形状记忆合金(SMA)致动器的运动的系统，包括阻尼器，该阻尼器可操作地连接至SMA致动器并且具有可移动部分，当SMA致动器在电致动期间收缩时该可移动部分与SMA致动器一起移动。电子开关可操作地可连接至SMA致动器并可连接到阻尼器。电子开关具有防止电功率流到SMA致动器的打开位置，和允许电功率流到SMA致动器的闭合位置。偏置元件施加偏置力，该偏置力驱使该电子开关到闭合位置。仅当可移动部分的速度等于或超过预定阈值速度时，阻尼器克服偏置元件以将开关移动至打开位置，并且当可移动部分的速度落至预定阈值速度以下时，阻尼器返回至闭合位置。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求申请于2014年3月11日的美国临时申请No.61/951264的利益，所述临时申请全部结合于此作为参考。
技术领域
本教导总体包括用于控制形状记忆合金致动器的运动的系统。
背景技术
活性材料致动器采用当被激活时变形以提供致动运动的活性材料。形状记忆合金是一种当被激活时，诸如通过当施加电流时产生的焦耳热，而变形的活性材料类型。通常，形状记忆合金致动器相比于传统致动器具有优点，诸如电马达，优点在于其可更便宜、更紧凑、以及更轻重量，并且具有静音操作和更少的部件。然而，形状记忆合金在致动事件期间的变形速度通常是非线性的且不一致的，并且对外部因素敏感，诸如电压波动、环境温度变化、以及变化的外力。
发明内容
本公开涉及用于控制形状记忆合金(SMA)致动器的运动的系统。该系统使用相对不复杂并且相对低成本的部件来调控速度。该系统是被动的，使得避免了需要感测反馈的基于位置的控制的成本和复杂度。此外，该系统可被构造为在施加的电荷和载荷的一定范围内调控SMA致动器的速度。
在一个实施例中，用于控制SMA致动器的运动的系统包括阻尼器，该阻尼器可操作地连接至SMA致动器并且具有可移动部分，该可移动部分构造为当SMA致动器在电致动期间收缩时与SMA致动器一起移动。电子开关可操作地连接至SMA致动器并连接到阻尼器。该电子开关，也被称为阻尼器控制的开关(DCS)，具有打开位置和闭合位置，在打开位置防止了电功率流通过电子开关到SMA致动器，在闭合位置，允许电功率流通过电子开关到SMA致动器。偏置元件将偏置力施加到阻尼器，该偏置力驱使该电子开关到闭合位置。阻尼器构造为：仅当可移动部分的速度等于或超过预定阈值速度时，该阻尼器克服偏置元件的偏置力以将开关移动至打开位置，并且当可移动部分的速度落至预定阈值速度以下时，该阻尼器由于偏置元件的偏置力而返回至闭合位置。
该系统可包括调整特征，该调整特征可操作地连接到偏置元件并且可调整以改变偏置元件上的预载荷。通过改变偏置元件上的预载荷，开关将打开的预定阈值速度和偏置力的大小被修改。
该系统可用在通过SMA致动器而可移动的部件的移动速度的调控是有利的多种应用中。例如，该系统可被用于车辆中以控制部件的致动。在一个实施例中，该系统被用于车辆中以控制可展开的抓紧把手。该系统也可被用于非汽车的应用中。此外，给定的系统可在一定范围的电压和一定范围的载荷下调控运动，使得其更适合用于更广泛范围的不同应用而无需修改。
一种用于控制形状记忆合金致动器的系统，该系统包括：
阻尼器，其可操作地可连接至形状记忆合金致动器，并具有可移动部分，所述可移动部分构造为当所述形状记忆合金致动器在电激活期间收缩时与形状记忆合金致动器一起移动；
电子开关，其可操作地可连接至形状记忆合金致动器，并连接至所述阻尼器，其中所述电子开关具有打开位置和闭合位置，在所述打开位置阻止电功率流通过所述电子开关到所述形状记忆合金致动器，在闭合位置，允许电功率流通过所述电子开关到所述形状记忆合金致动器；
偏置元件，其将偏置力施加到所述阻尼器，该偏置力驱使所述电子开关到所述闭合位置；以及
其中所述阻尼器构造为：仅当所述可移动部分的速度等于或超过预定阈值速度时，所述阻尼器克服所述偏置元件的偏置力以将所述开关移动至所述打开位置，并且当所述可移动部分的速度落至预定阈值速度以下时，所述阻尼器由于所述偏置元件的偏置力而返回至所述闭合位置。
该系统进一步包括：
调整特征部，其可操作地连接至所述偏置元件，并且可调整以改变所述偏置元件上的预载荷，并且从而改变偏置力的大小和所述预定阈值速度。
该系统进一步包括：
重置弹簧，其可操作地连接至所述阻尼器的可移动部分，并提供了驱使所述形状记忆合金致动器在致动之后返回至起始位置的重置力。
该系统进一步包括：
轴，其可操作地连接至所述形状记忆合金致动器，以当所述形状记忆合金致动器在电激活期间收缩时旋转；
其中：
所述阻尼器的可移动部分是紧固至所述轴的阻尼器转子；
所述阻尼器进一步包括阻尼器外壳；
所述开关包括安装在所述阻尼器外壳上的第一触头和相对于所述阻尼器外壳固定的第二触头；以及
仅当所述阻尼器转子的速度超过所述预定阈值速度时，所述阻尼器外壳移动以打开所述开关。
该系统中所述偏置元件是压缩弹簧，该压缩弹簧定位为施加偏置力至所述阻尼器外壳。
该系统进一步包括：
调整特征部，其连接至所述压缩弹簧并且可调整以移动所述压缩弹簧，从而改变所述压缩弹簧作用在所述阻尼器外壳上的偏置力的幅度。
该系统中所述偏置元件是扭力弹簧，该扭力弹簧定位在所述阻尼器外壳和所述阻尼器转子之间，并将所述阻尼器外壳相对于所述阻尼器转子偏置。
该系统中所述阻尼器的可移动部分是轴，该轴可操作地可连接至形状记忆合金致动器，以当所述形状记忆合金在电激活期间收缩时沿着所述轴的长度平移；
其中：
所述阻尼器进一步包括环绕所述轴的环和壳体，所述壳体环绕所述环，并且所述轴通过所述壳体延伸。
所述开关包括安装在所述环上或由所述环形成的第一触头和固定至所述环的第二触头；以及
仅当所述轴的速度超过所述预定阈值速度时，所述环将所述第一触头移动远离所述第二触头，以打开所述开关。
该系统中所述阻尼器在所述形状记忆合金的激活期间重复地打开和关闭所述开关，以从而限制所述致动器的速度。
该系统中所述阻尼器构造为在施加到所述形状记忆合金致动器的一定范围的载荷和一定范围的电压内限制所述可移动部分的速度。
该系统中所述形状记忆合金致动器包括形状记忆合金电线。
该系统进一步包括：
电源，其仅当所述开关闭合时可操作地连接至所述形状记忆合金致动器。
一种车辆，包括
车辆部件；
形状记忆合金致动器，其构造为当被电激活时收缩；其中所述形状记忆合金致动器可操作地连接至所述车辆部件，使得所述车辆部件与所述形状记忆合金致动器一起移动；
电源；
阻尼器，其可操作地连接至形状记忆合金致动器，并具有可移动部分，所述可移动部分构造为当所述形状记忆合金致动器在电激活期间收缩时与形状记忆合金致动器一起移动；
电子开关，其可操作地可连接至形状记忆合金致动器并连接至所述阻尼器；其中所述电子开关具有打开位置和闭合位置，在所述打开位置阻止电功率流从所述电源通过所述电子开关到所述形状记忆合金致动器，在闭合位置，允许电功率流从所述电源通过所述电子开关到所述形状记忆合金致动器；
偏置元件，其将偏置力施加到所述阻尼器，该偏置力驱使所述电子开关到所述闭合位置；以及
其中所述阻尼器构造为：仅当所述可移动部分的速度等于或超过预定阈值速度时，所述阻尼器克服所述偏置元件的偏置力以将所述开关移动至所述打开位置，并且当所述可移动部分的速度落至预定阈值速度以下时，所述阻尼器由于所述偏置元件的偏置力而返回至所述闭合位置，所述阻尼器从而调整所述形状记忆合金致动器的收缩速度。
该车辆进一步包括：
调整特征，其可操作地连接至所述偏置元件，并且可调整以改变所述偏置元件上的预载荷，并且从而改变偏置力的大小和所述预定阈值速度。
该车辆进一步包括：
轴，其可操作地连接至所述形状记忆合金致动器，以当所述形状记忆合金致动器在电激活期间收缩时旋转；
其中：
所述阻尼器的可移动部分是紧固至所述轴的阻尼器转子；
所述阻尼器进一步包括阻尼器外壳；
所述开关包括安装在所述阻尼器外壳上的第一触头和相对于所述阻尼器外壳固定的第二触头；以及
仅当所述阻尼器转子的速度等于或超过所述预定阈值速度时，所述阻尼器外壳与所述阻尼器转子一起移动以打开所述开关。
该车辆中所述阻尼器的可移动部分是轴，该轴可操作地可连接至形状记忆合金致动器，以当所述形状记忆合金致动器在电激活期间收缩时沿着所述轴的长度平移；
其中：
所述阻尼器进一步包括环绕所述轴的环和壳体，所述壳体环绕所述环，并且所述轴通过所述壳体延伸；
所述开关包括安装在所述环上或由所述环形成的第一触头和相对于所述环固定的第二触头；以及
仅当所述轴的速度超过所述预定阈值速度时，所述环将所述第一触头移动远离所述第二触头，以打开所述开关。
该车辆中所述阻尼器构造为在施加到所述形状记忆合金致动器的一定范围的载荷和电压内限制所述可移动部分的速度。
该车辆中所述形状记忆合金致动器包括形状记忆合金电线。
该车辆中所述车辆部件是可展开的抓紧把手。
当考虑结合附图时，本公开的上述的特征和优势以及其他的特征和优势可从以下用于实施本公开的最优模式的详细描述显而易见。
附图说明
图1是具有电可激活的形状记忆合金致动器和阻尼器控制的开关的旋转实施例的系统的示意性透视图图示，其中该致动器具有相关联的重置弹簧。
图2是图1的系统的一部分的端部视图的示意性图示，其中开关处于闭合位置。
图3是图1的系统的一部分的端部视图的示意性图示，其中开关处于打开位置。
图4是图1的系统的一部分的端部视图的示意性图示，其中开关返回到闭合位置。
图5是图1的系统的一部分的平面图的示意性图示，其中阻尼器的部分由隐藏线示出。
图6是用于用在图1中的系统中的阻尼器壳体、阻尼器、和轴的替代实施例的局部透视示意图。
图7是图6的轴和阻尼器的一部分与电线的一部分的局部透视示意图。
图8是偏置元件和图6的阻尼器的阻尼器壳体的示意性图示。
图9是在由预载荷调整特征被旋转的多个角度指示的偏置元件的多个预载荷的致动期间，用于图1的形状记忆合金致动器的端部的位置(毫米)相对于时间(秒)的图。
图10是图1的形状记忆合金致动器的平均速度(毫米每秒)相对于预载荷调整特征旋转以建立图1的偏置元件的多个预载荷的多个角度的图。
图11是当不与阻尼器控制的开关一起使用的用于施加到形状记忆合金致动器的多个电压(伏特)的致动期间，用于图1的形状记忆合金致动器的端部的位置(毫米)相对于时间(秒)的图。
图12是当与阻尼器控制的开关一起使用的用于施加到形状记忆合金致动器的多个电压(伏特)的致动期间，用于图1的形状记忆合金致动器的端部的位置(毫米)相对于时间(秒)的图。
图13是在具有和不具有阻尼器控制的开关的情况下的平均速度(毫米每秒)相对于图1的形状记忆合金致动器的电压(伏特)的图。
图14是在具有和不具有阻尼器控制的开关的情况下的平均速度与峰值速度的比例相对于图1的形状记忆合金致动器的电压(伏特)的图。
图15是当不与阻尼器控制的开关一起使用的用于施加到形状记忆合金致动器的多个载荷(千克)在10V下的致动期间，图1的形状记忆合金致动器的端部的位置(毫米)相对于时间(秒)的图。
图16是当与阻尼器控制的开关一起使用的用于施加到形状记忆合金致动器的多个载荷(千克)在10V下的致动期间，图1的形状记忆合金致动器的端部的位置(毫米)相对于时间(秒)的图。
图17是在具有和不具有阻尼器控制的开关的情况下的平均速度(毫米每秒)相对于施加到图1的形状记忆合金致动器的载荷(千克)的图。
图18是在具有和不具有阻尼器控制的开关的情况下的平均速度与峰值速度的比例相对于施加到图1的形状记忆合金致动器的载荷(千克)的图。
图19是在具有和不具有阻尼器控制的开关的致动期间，用于图1的形状记忆合金致动器的端部的图，在左轴上是速度(毫米每秒)相对于时间(秒)，在右轴上是致动器位置(毫米)相对于时间(秒)。
图20是在具有阻尼器控制的开关的情况下，在图1的形状记忆合金致动期间的图，在左轴上是施加的电压(伏特)相对于时间(秒)的图，在右轴上是致动器位置(毫米)相对于时间(秒)。
图21是根据本教导的另一方面的电可激活的形状记忆合金致动器和系统的另一个线性实施例的部分剖视图的示意性图示，其中阻尼器控制的开关处于闭合位置。
图22是图21的系统的部分剖视图的示意性图示，其中开关处于打开位置。
图23是在具有和不具有线性阻尼器控制的开关的致动期间，用于图21的形状记忆合金致动器的端部的图，在左轴上是平均速度(毫米每秒)相对于时间(秒)，在右轴上是致动器位置(毫米)相对于时间(秒)。
图24是具有抓紧把手组件的车辆的一部分的局部透视示意性图示，其中抓紧把手处于收起位置，并其中图1的系统和形状记忆合金致动器被封装在抓紧把手组件的基部中。
图25是图24的车辆的部分的示意性图示，其中当致动器完全被致动时，抓紧把手示出为处于展开位置。
具体实施方式
参考附图，其中在所有附图中，相同的附图标记是指相同的部件，图1示出了具有形状记忆合金(SMA)致动器12的系统10，该致动器12包括SMA电线14。SMA致动器12选择性地被由电源16在选定的电压施加的电流i而激活。如这里所讨论的，SMA电线14当被电激活时经历焦耳热，导致SMA电线14在箭头A1的方向上收缩。系统10包括阻尼器控制的开关(DCS)18，该开关如文中所描述地打开和闭合，以调控到SMA电线14的功率流，从而调控SMA电线14的致动(即，收缩)速度。
更具体地，参考图1和5，阻尼器20可操作地连接至SMA致动器12。阻尼器20包括安装到轴24的转子22。该转子22被称为阻尼器20的可移动部分，其被固定以与轴24一起绕轴24的中心轴线C1旋转。SMA致动器12包括电缆26，该电缆的端部27压接或以其他方式被固定到SMA电线14的端部28。SMA电线14的另一端部30由固定构件32稳固地保持。电缆26的端部34被供给到固定至键合轴环36的排气定位螺钉31，该键合轴环36同心地安装在轴24上以与轴24一起旋转。电缆26从端部27绕环36顺时针缠绕至端部34。相应地，当SMA电线14收缩时，SMA电线14的致动力趋于在箭头A2的逆时针方向上旋转轴24。
重置弹簧38也可操作地连接至阻尼器20的可移动部分(即，转子22)。重置弹簧38的一个端部40通过缆线42或其他特征固定到固定构件32。另一缆线44具有端部46，该端部46被压接或以其他方式被固定到重置弹簧38的端部48。缆线44的另一端部50被固定到固定至键合轴环52的排气定位螺钉53，该键合轴环52同心地安装在轴24上以与轴24一起旋转。缆线44从端部48绕轴环52逆时针缠绕至端部50。重置弹簧处于张紧中，并且在箭头A3的方向上提供力在缆线44上，并且从而趋于在箭头A4的顺时针方向上旋转轴24。相应地，跟随SMA电线14的致动，重置弹簧38提供了用于驱使SMA电线14返回到起始位置的重置力。起始位置是当处于马氏体相中时SMA电线14的位置，如文中所讨论的。例如，SMA电线14的起始位置可以是示于图1中的位置，其中端部28处于示出的位置中。当SMA电线14在奥氏体相中被完全致动时，端部28可移动至终止位置28A。在致动后，来自于电源16的电能将被切断，手动地或者根据来自于控制系统的控制系统，该控制系统分立于系统10。SMA电线14的材料将冷却，并且重置弹簧38的重置力然后将能够拉扯SMA电线14，使得由于SMA材料返回至预致动状态而加长时，端部28返回至示出的起始位置。
返回至图5，阻尼器20进一步包括阻尼器外壳54，该阻尼器外壳形成腔室56。板58固定至壳体54。流体60在腔室56中在板58和转子22之间。转子22延伸进腔室56并且相对于阻尼器外壳54可移动。流体60在腔室56中在板58和转子22之间。当轴24以大于或等于对应于SMA电线14的预定阈值速度的预定的阈值角速度的角速度旋转时，通过转子22和阻尼器外壳54之间的阻尼器20的转矩变得大于偏置元件76的转矩，并且阻尼器外壳54抬升使得DCS18打开。阻尼器20的特征，诸如流体60的粘度，以及板58和转子22之间的间隔被旋转为导致DCS18在预定的阈值角速度时打开。当由于SMA电线14不再被加热而轴24减缓时，转子22和阻尼器外壳54的速度之间的差值减小，从而降低阻尼器转矩。偏置元件76然后将阻尼器外壳54向下推，闭合DCS18，允许SMA电线14再次加热。阻尼器20的其他构造可被用于本教导的范围内。
如图1-5所示，阻尼器外壳54包括向外延伸的臂62、64。DCS 18包括安装在阻尼器外壳54的臂62上的第一触头66。替代地，该第一触头66可被一体地形成在阻尼器外壳54上，诸如如果阻尼器外壳54是导电材料。第二触头68安装到固定构件70。电线72将电源16连接至固定构件70。固定构件70可以是导电的，并且从而将电线72连接到第二触头68。替代地，电线72可延伸通过固定构件70的中心，以直接连接至第二触头68。
电源16可通过控制信号而被激活，或手动激活，诸如通过按钮，以使得处在选定电压的电能通过电线72供给。当DCS18闭合时，第一触头66与第二触头68物理接触，并且电流从电源16流动通过电线72和DCS 18，并且通过第二电线74，该第二电线在固定构件32处连接至SMA电线14的端部30。电源16和SMA电线14两者都在G处接地。相应地，DCS18通过电线74可操作地连接至SMA致动器12的SMA电线14，并且当第一触头66安装在阻尼臂62时可操作地连接至阻尼器20。
形状记忆合金可表现出形状记忆效应。也就是，SMA电线14可经由马氏体相(即“马氏体”)和奥氏体相(即“奥氏体”)之间的转换而经历固态、晶相变化。马氏体相是形状记忆合金的相对软且易变形的相，其通常存在于较低温下。奥氏体相，形状记忆合金的更强固的相，在较高温下产生。形状记忆合金记住其高温形式的温度，也被称为相变温度，可通过施加应力或其他方式而被调整。相应地，奥氏体相和马氏体相之间的温度差值可以是相变ΔT。替代地说，SMA电线14可经历位移性的转变而不是扩散转变，以在马氏体和奥氏体之间转化。位移性的转变是由原子(或原子组)相对于其相邻原子的协同移动而发生的。通常，马氏体相是指相对较低温度的相，并且相比于相对较高温度的奥氏体相通常更易变形，即杨氏模量低2.5倍。
SMA电线14开始从奥氏体相变为马氏体相的温度被称为马氏体起始温度MS。SMA电线14完成从奥氏体相变为马氏体相的温度被称为马氏体终止温度Mf。类似地，当SMA电线14被加热时，SMA电线14开始从马氏体相变为奥氏体相的温度被称为奥氏体起始温度AS。SMA电线14完成从马氏体相变为奥氏体相的温度被称为奥氏体终止温度Af。
因此，SMA电线14的特征可在于冷态，即何时SMA构件的温度低于SMA电线14的马氏体终止温度Mf。类似地，SMA电线14的特征也可在于热态，即何时SMA电线14的温度高于SMA电线14的奥氏体终止温度Af。
在操作中，预应变或受到张紧应力的SMA电线14可基于变化的晶相而变化尺寸，以从而将热能转换为机械能。热能经由电流从焦耳热而来。也就是，SMA电线14可从马氏体向奥氏体而变化晶相，并从而如果被伪塑性地预应变，则尺寸上收缩以将热能转换为机械能。相反地，SMA电线14可从奥氏体向马氏体变化晶相，并且如果在应力下，则从而尺寸延展并且被伸展。
伪塑性预应变是指SMA电线14在马氏体相中的伸展，使得在那个加载条件下由SMA电线14表现出的应变当解除加载时不完全恢复，而纯弹性应变将被完全恢复。在SMA电线14的情况下，可以加载材料，使得弹性应变限制被超越，并且在超过材料的实际塑性应变限制之前，变形在材料的马氏体晶体结构中发生。在两个限制之间的这种类型的应变是伪塑性应变，这样称是因为在解除加载时其呈现为已经被塑性变形。然而，当被加热至SMA电线14转变到其奥氏体相的点时，该应变可被恢复，将SMA电线返回到在载荷被应用之前观察到的原始长度。
虽然当DCS18闭合时允许SMA电线14的焦耳热，但是DCS也具有打开位置，在图3中示出，在该打开位置中阻止电功率流通过DCS18到SMA致动器12的SMA电线14，因此第一触头66从第二触头68隔开并且不与第二触头68隔开。
系统10包括偏置元件76，该偏置元件施加偏置力和转矩到阻尼器20，阻尼器20驱使DCS18到闭合位置。示于图1的偏置元件76是压缩弹簧，该压缩弹簧连接到阻尼器臂62和阻尼器20的静止的外壳体78并且在其间延伸。轴24由从静止壳体78延伸的支撑件55支撑以用于旋转。轴24延伸通过支撑件55中的开口。该开口的尺寸被设计为允许轴24相对于支撑件55的旋转。
调整特征80可被定位在静止外壳体78上，并且可操作地连接至偏置元件76。示于图1的调整特征80包括具有内螺纹的旋钮82，该旋钮82旋在具有外螺纹的螺杆84上。通过转动该旋钮82从而调整特征80可被调整，使得旋钮82在螺杆84上向上或向下行进，如箭头A5所指示的，改变偏置元件76的压缩，并从而改变偏置元件76上的预载荷。偏置元件76的预载荷等于偏置元件76施加到臂62以将臂62偏置到示于图1中DCS18被闭合的位置的偏置力的大小。
当SMA电线14被电流激活时，其变热，导致其在长度上收缩。当收缩速度小于预定的阈值速度时，轴24将以与SMA电线14的速度直接相关的角速度在逆时针方向A2上旋转，并且通过阻尼器20的转矩将小于偏置元件76的转矩，使得DCS18将保持闭合。然而，当SMA电线14的速度大于或等于预定的阈值速度，轴24的角速度将超过预定的阈值角速度，并且通过阻尼器20的转矩将克服偏置元件76用于将臂62维持在如图2所示的DCS18闭合的位置的偏置转矩。阻尼器外壳54的臂62将压靠偏置元件76，克服偏置元件76的偏置力，从而允许臂62从示于图2的位置抬升到DCS18打开的位置，诸如图3所示出的位置。在DCS打开的情况下，到SMA电线14的电功率流终了，从而停止了SMA材料的激活并且减缓了SMA电线14的收缩。如图3所示，当DCS18处于打开位置时，轴24已经旋转了B1角度。角度B1可从附接到SMA电线14的电缆26的端部34的起始位置，到阻尼器壳体54抬升以打开DCS18的端部34的位置而测量。
在没有电激活的情况下，SMA电线14的温度将开始冷却，并且SMA电线14收缩速度和转子22与轴24的角速度将减缓。一旦SMA电线14的速度掉落至预定阈值速度以下，轴24和转子22的角速度减缓，降低了通过阻尼器20的转矩，使得偏置元件76导致阻尼器外壳54返回至图2的位置，并且DCS18再次闭合。在SMA电线14从图3的打开位置返回到图4的闭合位置时，SMA电线14持续收缩，如角度B2(示于图4)所指出的，该角度B2大于角度B1。然而，该收缩是在速度低于预定阈值速度的情况下进行的。在DCS18闭合的情况下，通过DCS18到SMA电线14的电流恢复，并且SMA电线14的收缩速度再次增加。在SMA电线14的致动事件期间，当其从马氏体转变到奥氏体时，DCS18可以这种方式重复地打开和闭合，从而以振荡的、开/关方式提供了SMA电线14的电激活，以调控SMA电线的速度。根据轴24的移动的DCS18的开/关操作和偏置元件76与阻尼器20的相对转矩模拟SMA电线14的主动控制，但是使用被动部件，因为系统10不需要SMA电线14的位置反馈以控制SMA电线14的运动。相应地，无需可能对环境因素敏感的传感器和其他昂贵部件以提供附接至SMA致动器12的部件的运动，该运动被认为相比于未被系统10控制的部件的运动相对平滑。在致动事件的末端，SMA电线14的最终转变在低于预定阈值速度下的速度下发生，其中轴24的角速度低于预定阈值角速度，并且没有更多的开关发生。
使用系统10的SMA电线14的运动控制是可调节的，允许在多种应用中的使用。例如，偏置元件76的预载荷可通过使用调整特征80而被调整，诸如通过转动旋钮82。此外，偏置元件76的刚度可被选择以用于当臂62从图2的位置移动到图3的位置时在偏置元件76的压缩范围上提供偏置元件76的载荷的所需范围。此外，阻尼器特征，诸如阻尼器20中流体的粘度，可被选为指定阻尼器20将导致DCS18打开的转矩和角速度。
图6是用于替代图1中系统10的相应部件的轴124、阻尼器120、转子122、阻尼器外壳154、和阻尼器壳体178的替代实施例的局部透视图的示意性图示。如相对于图1-5中部件描述而工作的相应部件通过附图标记增加100而指示。更具体地，阻尼器控制的开关(DCS)118包括与阻尼器外壳154的臂162一起移动的第一触头166、和固定至阻尼器壳体178的第二触头168。示于图7的电线174连接至第一触头166以将功率传送到图1中的SMA电线14。螺栓169允许阻尼器壳体178的基部部分被固定在用于特定应用的所需位置。
图8示出了偏置元件，该偏置元件是扭力弹簧176。扭力弹簧176具有可通过螺钉167(示于图7)而被固定的一个端部181，该螺钉167延伸通过阻尼器外壳154以将阻尼器120的板158(示于图8)紧固至阻尼器外壳154。端部181通过螺钉167作用在阻尼器壳体154上，使得通过阻尼器120的转矩必须超过用于阻尼器外壳154转动的扭力弹簧176的偏置转矩，抬升该臂162并导致第一触头166远离第二触头168移动和开关118打开。扭力弹簧176的偏置转矩(即，预载荷)可通过转动调整旋钮182(示于图7)而可被调整，该调整旋钮182具有槽，扭力弹簧176的另一端部183延伸通过该槽。该旋钮182在固定在壳体178中的套管内旋转。一旦旋钮182被调整到所需的设定时，其通过安装在套管的侧内的定位螺钉而被保持在位，该套管可被抵靠旋钮182而收紧以将其保持在位或允许其被旋转。其他用于将旋钮182锁定在位的装置也是可能的，包括简单地依赖该旋钮和适当设计的套管之间的摩擦。
原型系统10在包括SMA致动器12和数据采集硬件的实验设备中测试。测试的SMA电线14是Dynalloy FLEXINOL 90C电线，其长度为18英寸，直径为0.012英寸。电缆26是KEVLAR线。为了在系统10上收集数据，载荷单元(未示出)可操作地连接至SMA电线14的端部30，并且旋转编码器(未示出)连接至轴24相反于DCS18的端部。
图9是当恒定的电源电压从电源16被提供时，用于偏置元件76的多个预载荷的SMA电线14的位置p相对于时间t(秒)的图。预定阈值速度的可调节性通过将速度阈值调节调整旋钮82以45°(1/8圈)的增量旋转而变化偏置元件76的预载荷而被探测，每个致动事件旋转一次。示出图200、202、204、206、208和210，其中调整旋钮182分别处于90度、135度、180、225、270度和315度。旋钮82被进一步从360度以45度的增量转动直到最大值810度的额外的图(未示出)导致了相比于315度旋钮位置的迹线甚至更大的坡度，并且导致了更短时间量的致动。图9图示了，当偏置元件76的弹簧预载荷增加时，由于DCS18由偏置元件76在更高比例的致动事件时间下被保持在下处于闭合位置，图的坡度增加(即，致动之间更短)。
在图10中，在平均速度v(毫米每秒)相对于偏置元件76预载荷角度d的图220在调整旋钮82的0和45度的设定角度处的平坦区域示出，该弹簧预载荷不足以克服静摩擦，并因此，一旦DCS18是打开的，其保持打开并且不发生进一步的运动，即完全致动事件没有发生。为了实现完全致动，需要最小90度的设定。在更高的预载荷下，在720度(调整旋钮82的两次旋转)的设定开始，平均速度趋平。这代表了相反的情况，其中偏置元件76的预载荷非常高，使得DCS18总是保持闭合，基本上重复SMA致动器12的致动事件而没有DCS18，因为DCS没有引起开关。这两个极端建立了用于给定电压(8V)的可实现的恒定速度的可操作范围，该范围几乎横跨了幅度的两个数量级。
如图11-18中示出的，阻尼器20和DCS18被构造为限制SMA电线14、轴24、和阻尼器20的可移动部分(即转子22)在施加到SMA致动器12的一定范围的载荷和电压下的速度。图11示出了如果没有与DCS18一起使用(或DCS18总是闭合)的情况下，在致动期间，对于施加到SMA电线14的电源16的多个电压(伏特)，位置p(毫米(mm))相对于时间t(秒)的图。图222、224、226、228、230、232、和234是分别对于6V、7V、8V、9V、10V、11V、和12V的电压。在没有运行DCS18的情况下(即，DCS18没有在打开和闭合位置之间振荡)SMA致动器12的运动轨线随着增加的电压而显著地变化，随着电压增高，变得更快。
图12示出了如果与DCS18一起使用的情况下，在致动期间，对于施加到SMA电线14的电源16的多个电压(伏特)，位置p(毫米(mm))相对于时间t(秒)的图。图236、238、240、242、244、246、和248是分别对于6V、7V、8V、9V、10V、11V、和12V的电压。相对于图11，图12示出了由运行的DCS18扩增的SMA致动器12的运动轨线在7V以上变化很少，在7V以上这些图形成紧密的组。
图13示出了在DCS18运行的情况下，平均速度(毫米(mm)每秒)相对于施加到SMA致动器12的电源电压16的电压(伏特(V))的图，并且绘出了具有运行的DCS18(图250)和没有运行的DCS(图252)两者。DCS18不运行的SMA致动器12的运动轨线随着增加的电压而显著地变化，随着电压增加而变快。相反地由运行的DCS18扩增的SMA致动器12的运动轨线在7V以上变化很少，在7V以上这些图形成紧密的组。不具有运行的DCS18的SMA致动器12产生了平均速度的15倍的增长，从6V时的2.5mm/s增长到16V时的36.5mm/s，而DCS18运行的SMA致动器12出产了平均速度不到3倍的增长，从6V时的2mm/s到16V时的5.5mm/s，在该电压范围内将平均速度的变化减少了90％。
图14示出了在具有和不具有运行的DCS18的情况下，平均速度与峰值速度的比例r相对于图1的SMA致动器12的电压(伏特(V))的图。作为指示运动的均匀性的度量，在整个致动事件期间用峰值速度除平局速度的比例r对于每个电压进行计算。100％的运动均匀性是理想的，这代表着在整个致动事件保持恒定的速度，而接近0的分数代表在致动事件中在一些点处的速度尖峰。不具有运行的DCS18的SMA致动器12在所有的电压上产生了约33％的一致的低运动均匀性，标示该运动未充分调节，但是运动轨线的形状在所有电压下都相当类似。相对地，由运行的DCS18扩增的SMA致动器12在6V时产生39％的运动均匀性，但是在8V时稳定地增长到69％，并且在16V时达到87％。在8V以下，由于DCS18的增加而导致的性能改进较不显著，因为几乎没有开关事件发生。然而，随着电压增加，以及由此在致动事件中开关期间的长度增加，运动均匀性增加。在8V时，在致动事件的约70％期间开关发生，并且在16V时，在致动事件的约92％期间开关发生，从而在运动均匀性中产生相应的改进。在8V时，DCS18有效地加倍运动质量，并且在更高的电压下进一步改进运动质量。
该研究确立了，经由轴24、阻尼器20、和偏置元件76而控制的DCS18在宽范围的操作电压下都是有效的，并且从而相比仅使用SMA电线14的致动器，该DCS18对于更大范围的应用来说是合适的。此外，对于系统电压在一定范围内波动的应用，将DCS18加至SMA致动器12，保证了所需的运动将不被影响。最终，经由DCS18而获得电压不敏感性相比于其他更复杂的控制途径来说更加成本有效。
DCS18对载荷波动的敏感性通过在具有和不具有DCS18的情况下进行SMA致动器12的致动事件，而同时施加一系列离散的载荷并且旋钮82转动360度来进行测量。图15示出了如果不与DCS18一起使用的情况下，在10V的致动期间，对于施加到SMA电线14的多个载荷(千克(kg))下，图1的SMA电线14的端部28的位置p(毫米(mm))相对于时间t(秒)的图。图258是在0.81kg载荷的情况。图260是在1.04kg载荷的情况。图262是在1.24kg载荷的情况。图16示出了如果与DCS18一起使用的情况下，在10V的致动期间，对于施加到SMA电线14的多个载荷(千克(kg))下，图1的SMA电线14的端部28的位置p(毫米(mm))相对于时间t(秒)的图。图264是在0.81kg载荷的情况。图266是在1.04kg载荷的情况。图268是在1.24kg载荷的情况。该载荷例如通过改变重置弹簧安装块(例如，固定构件32，或单独的安装块，如果SMA电线14和重设弹簧38固定到不同的固定构件32)的位置而被改变，从而改变在偏置元件76上的预载荷以及在SMA电线14上的张紧。SMA电线14在整个致动事件中循环，并且运动轨线对于每个载荷设定的两种情况都被记录。由不具有DCS18(图15)的SMA致动器12产生的运动轨线与由运行的DCS18(图16)扩增的SMA致动器的运动轨线相比较，其中在图16中的图更紧密地成组。
图17示出了在具有(图270)和不具有(图272)运行的DCS18的情况下，平均速度(毫米(mm)每秒)相对于施加到图1的SMA电线14的载荷L(千克(kg))的图。读数在图270中以三角示出，并且在图272中以圆圈示出。图18示出了在具有(图274)和不具有(图276)运行的DCS18的情况下，平均速度与峰值速度的比例r相对于图1的SMA电线14的载荷L(千克(kg))的图。读数在图274中以三角示出，并且在图276中以圆圈示出。当不具有DCS18的SMA致动器12的平均速度呈现出9％的降低时，该平均速度从0.78kg的6.7mm/s到1.24kg的6.1mm/s，由运行的DCS18扩增的SMA致动器12的平均速度仅呈现出2％的降低，该平均速度在峰值载荷的相同变化上从3.74mm/s到3.66mm/s。此外，具有运行的DCS18的致动器12被发现具有不具有DCS18的SMA致动器的超出两倍的运动均匀性。具体地，不具有运行的DCS18的SMA致动器产生了仅33％的平均运动均匀性，而DCS扩增的SMA致动器12出产了69％的平均运动均匀性。该改进允许SMA致动器被选择用于给定载荷能力的增长范围的更宽范围的应用，或在载荷已知为波动的应用中。这还使得相同的DCS18、阻尼器20、阻尼器外壳54被用于不同的致动应用，而无需改变DCS18、阻尼器20和阻尼器壳体54的尺寸或设计，增大了机械容量，降低了成本，并且加强了鲁棒性。
图19示出了在致动期间，在具有和不具有操作的DCS18的情况下，在左轴上的SMA电线14(图1)的端部28的速度v(毫米每秒(mm/s))和在右轴上的SMA电线14(图1)的端部的位置p(毫米)相对于时间(秒(s))的图。图280是在具有运行的DCS18的情况下，速度v相对于时间t的图。图282是在不具有运行的DCS18的情况下，速度v相对于时间t的图。图284是在具有运行的DCS18的情况下，速度v相对于位置p的图。图286是在不具有运行的DCS18的情况下，位置p相对于时间t的图。
运行的DCS18的增加产生了SMA致动器12的几乎恒定的速度，相比于不具有DCS18的SMA致动器12表现地显著地更好。不具有运行的DCS18的SMA电线14的运动在7V产生了在SMA电线材料转变期间逐渐增大的速度轨迹，而可操作地连接至运行的DCS18的相同的SMA电线14在相同的时间期间产生了几乎恒定的轴24的旋转速度。这样的改进可通过将调控转变期间对于具有运行的DCS18的SMA致动器12的SMA电线14的基准速度到峰值速度的范围与在相同时间期间对于不具有运行的DCS18的SMA致动器12的SMA电线14的基准速度到峰值速度的范围的相比较而被量化。不具有运行的DCS18的SMA致动器12的速度变动从1mm/s到12mm/s的峰值，而具有相同SMA电线14且安装有DCS18的致动器12的速度保持在5mm/s到6mm/s的狭窄范围内，将速度范围降低了11倍。
图20是在具有运行的DCS18的图1的SMA致动器的致动期间，左轴上的施加的电压V(伏特(V))相对于时间t(秒(s))的图，和右轴上的SMA电线14的端部28的位置p(毫米(mm))相对于时间t(秒(s))的图。图290示出了施加的电压相对于时间，且图292示出了具有运行的DCS18的SMA电线14的位置相对于时间。图292展示了具有运行的DCS18的SMA电线14的材料转变的连续阶段。在阶段I，从0到约0.5秒，电能被传送到SMA电线14，但是没有发生运动直到达到SMA电线14的奥氏体起始温度。在阶段II的开始，随着SMA电线14开始从马氏体转变为奥氏体，SMA电线14收缩，从而导致轴24旋转，但是速度仍然足够低，使得阻尼器20不接合。然而，在0.9s以后，在阶段III，SMA电线14的材料转变的增长率和SMA电线14的相关联的收缩导致轴24的旋转速度达到DCS18开始打开和闭合的临界点，调控SMA电线14的电流并且导致几乎恒定的SMA致动器12的速度。在0和8V之间的这样的开关在约27Hz的开关频率下发生，如图290示出的。这种情况继续持续2.4s直到阶段IV，其中SMA电线14接近到奥氏体相的完全转变，并且收缩速度减缓到预定阈值速度以下，使得轴24的速度落到预定速度开关阈值以下(即DCS18不打开)，并且在又一0.6s之后，SMA电线14的速度逐渐降低至0。该高开关频率使得DCS18能够密切地对SMA电线14转变过程做出反应，并且将SMA致动器12的速度限制在小的范围内，通过使用被动部件而模拟主动控制，并且在阶段III期间导致SMA电线14的几乎恒定的速度的运动。
将通过SMA促动器12移动的可操作地附接至SMA电线14的部件从而以观察者看起来恒定的速度移动。例如，参考图24和25，系统10在车辆300实施。更具体地，该系统10被安装在抓紧把手组件304的基部302中。该基板302被安装在柱状物或由修边306覆盖的其他结构部件。该抓紧把手组件304包括抓紧把手308，该抓紧把手308绕枢转轴线PA1可枢转，以在图24的收起位置和图25的展开位置之间枢转。与枢转轴线PA1同心的扭力弹簧338将抓紧把手308偏置到收起位置。扭力弹簧338用作替代图1的重置弹簧38的重置弹簧。阻尼器20和枢转轴324定位为与枢转轴线PA1同心。当该系统10如图1中所描述地运行时，SMA电线14的收缩导致抓紧把手308绕枢转轴线PA1在图24中的逆时针方向上旋转到图25的展开位置。在致动后，扭力弹簧338将用于将把手308移动回图24的收起位置。对于观察者来说，系统10的运动调控使得展开的抓紧把手308从图24的收起位置到图25的展开位置的几乎恒定的速度的表现。
图21和22示出了具有SMA致动器412的系统410的替代实施例。该系统410包括用于控制直列式阻尼控制的开关(DCS)418的线性阻尼器420。阻尼器410和DCS418被称为线性和直列式，因为阻尼元件以线性的方式平移，而不是以旋转方式，并且其与SMA电线14的封装件的封装部成直线安装，并且该系统410从而非常紧凑。换句话说，整个系统410沿着中心轴线C2布置，阻尼器420沿着该中心轴线C2移动并且SMA电线14沿着该中心轴线收缩。该系统410相比于系统10较不复杂，并且具有更少的部件。
系统410与具有旋转阻尼器20的系统10类似地工作，类似之处在于该系统410也是使用抵靠偏置元件476作用的阻尼器420，该偏置元件476示出为弹簧，以在阻尼器420的可调预定阈值速度内打开DCS418，产生几乎恒定速度的致动以及对电压和载荷的相对不敏感性。
系统410包括阻尼器420，该阻尼器420可操作地连接至SMA致动器12并且具有可移动部分，该可移动部分是构造为当SMA电线14在电激活期间收缩时与SMA电线14一起在箭头A6的方向上平移的轴424。阻尼器420进一步包括同心地环绕轴424的一部分的环458。该系统包括壳体459，该壳体459可以是管状的并且同心地环绕环458，并且轴424穿过该壳体延伸。壳体459是中空的，并且可被称为壳体管。粘性流体被包含在腔456中的环458内，轴424延伸穿过该腔室。带螺纹的端部483旋至壳体459，以闭合壳体459的一个端部，但是包括轴424可通过其平移的开口。
电子的阻尼控制的开关(DCS)418包括第一触头466，该第一触头466由导电环458形成或安装在该导电环458上。DCS18包括第二触头468，该第二触头为固定至壳体459的静止接触螺钉。电源16通过电线72而连接至第二触头468。轴424也是导电的，并且环458在全部时间保持在轴424上的滑动或静止接触。仅当DCS18闭合时，电源16可操作地连接至SMA致动器12的SMA电线14。DCS418从而具有打开位置(图22)和闭合位置(图21)，在打开位置，阻止了通过DCS418到SMA致动器12的SMA电线14的电功率流，在闭合位置，允许电功率流通过DCS418到SMA14。
偏置元件476将偏置力施加到阻尼环458，该偏置力驱使该DCS418到闭合位置。调整特征480包括旋到壳体459的内螺纹的具有外螺纹的预载荷调整螺钉482。通过旋转该调整螺钉482，偏置元件476上的预载荷被调整，这改变了作用在环458上的偏置力的大小。这接着改变了环458将与轴424一起移动且DCS418将打开的预定阈值速度。
当SMA电线14的速度以及从而轴424的速度超过预定阈值速度时，轴424通过粘性流体460的移动在轴424的移动方向上拉扯该环458，并且偏置元件476的偏置力将被克服。DCS18将从而移动到打开位置。来自于电源16的电能将不会流到SMA电线14，并且SMA电线14的收缩将减缓。轴424将因此而减缓。当轴424的速度减缓到低于预定阈值速度的速度时，环458将不被移动的轴424移动，并且偏置元件476的偏置力将会将环458返回到图21的位置，闭合DCS418。在SMA电线14的致动期间，该DCS418将以这种方式在闭合和打开位置之间振荡，以调控SMA电线14和附接到轴424以与轴424一起移动的部件(未示出)的运动。SMA电线14锚固到固定构件432A并且锚固到轴424。重置弹簧438可操作地连接至轴424，并且锚固至固定构件432B以提供重置力，该重置力驱使SMA致动器，包括SMA电线14，以在致动后返回至起始位置(诸如图21的位置)。将被致动器12移动的部件可被连接至邻接重置弹簧438的轴424。类似系统10，系统410的阻尼器420和DCS418构造为在施加到SMA致动器412的一定范围的载荷和电压范围内限制轴424的速度。
图23示出了在具有(图500)和不具有(图502)运行的DCS418的情况下，左轴上的图21的SMA致动器412的电线14的端部的平均速度v(毫米每秒(mm/sec))相对于时间t(秒(s))的图。图23还示出了在具有(图504)和不具有(图506)运行的DCS418的情况下，右轴上图21的SMA致动器412的电线14的端部的致动器位置p(毫米)相对于时间t(秒(s))的图。相比于不具有运行的DCS18(图506)，在具有运行的DCS18(图504)的情况下，致动器位置p以更恒定、几乎线性的速率随时间t变化。
虽然实施本教导的很多方面的最优模式已经被详细地描述，但是那些类似于本教导涉及的技术将认可用于在附加的权利要求的范围内的实践本教导的多种替代的方面。
Claims (10)
1.一种用于控制形状记忆合金致动器的系统，该系统包括：
阻尼器，其可操作地可连接至形状记忆合金致动器，并具有可移动部分，所述可移动部分构造为当所述形状记忆合金致动器在电激活期间收缩时与形状记忆合金致动器一起移动；
电子开关，其可操作地可连接至形状记忆合金致动器，并连接至所述阻尼器，其中所述电子开关具有打开位置和闭合位置，在所述打开位置阻止电功率流通过所述电子开关到所述形状记忆合金致动器，在闭合位置，允许电功率流通过所述电子开关到所述形状记忆合金致动器；
偏置元件，其将偏置力施加到所述阻尼器，该偏置力驱使所述电子开关到所述闭合位置；以及
其中所述阻尼器构造为：仅当所述可移动部分的速度等于或超过预定阈值速度时，所述阻尼器克服所述偏置元件的偏置力以将所述开关移动至所述打开位置，并且当所述可移动部分的速度落至预定阈值速度以下时，所述阻尼器由于所述偏置元件的偏置力而返回至所述闭合位置。
2.如权利要求1所述的系统，进一步包括：
调整特征部，其可操作地连接至所述偏置元件，并且可调整以改变所述偏置元件上的预载荷，并且从而改变偏置力的大小和所述预定阈值速度。
3.如权利要求1所述的系统，进一步包括：
重置弹簧，其可操作地连接至所述阻尼器的可移动部分，并提供了驱使所述形状记忆合金致动器在致动之后返回至起始位置的重置力。
4.如权利要求1所述的系统，进一步包括：
轴，其可操作地连接至所述形状记忆合金致动器，以当所述形状记忆合金致动器在电激活期间收缩时旋转；
其中：
所述阻尼器的可移动部分是紧固至所述轴的阻尼器转子；
所述阻尼器进一步包括阻尼器外壳；
所述开关包括安装在所述阻尼器外壳上的第一触头和相对于所述阻尼器外壳固定的第二触头；以及
仅当所述阻尼器转子的速度超过所述预定阈值速度时，所述阻尼器外壳移动以打开所述开关。
5.如权利要求1所述的系统，其中所述阻尼器的可移动部分是轴，该轴可操作地可连接至形状记忆合金致动器，以当所述形状记忆合金在电激活期间收缩时沿着所述轴的长度平移；
其中：
所述阻尼器进一步包括环绕所述轴的环和壳体，所述壳体环绕所述环，并且所述轴通过所述壳体延伸。
所述开关包括安装在所述环上或由所述环形成的第一触头和固定至所述环的第二触头；以及
仅当所述轴的速度超过所述预定阈值速度时，所述环将所述第一触头移动远离所述第二触头，以打开所述开关。
6.如权利要求1所述的系统，其中所述阻尼器在所述形状记忆合金的激活期间重复地打开和关闭所述开关，以从而限制所述致动器的速度。
7.一种车辆，包括
车辆部件；
形状记忆合金致动器，其构造为当被电激活时收缩；其中所述形状记忆合金致动器可操作地连接至所述车辆部件，使得所述车辆部件与所述形状记忆合金致动器一起移动；
电源；
阻尼器，其可操作地连接至形状记忆合金致动器，并具有可移动部分，所述可移动部分构造为当所述形状记忆合金致动器在电激活期间收缩时与形状记忆合金致动器一起移动；
电子开关，其可操作地可连接至形状记忆合金致动器并连接至所述阻尼器；其中所述电子开关具有打开位置和闭合位置，在所述打开位置阻止电功率流从所述电源通过所述电子开关到所述形状记忆合金致动器，在闭合位置，允许电功率流从所述电源通过所述电子开关到所述形状记忆合金致动器；
偏置元件，其将偏置力施加到所述阻尼器，该偏置力驱使所述电子开关到所述闭合位置；以及
其中所述阻尼器构造为：仅当所述可移动部分的速度等于或超过预定阈值速度时，所述阻尼器克服所述偏置元件的偏置力以将所述开关移动至所述打开位置，并且当所述可移动部分的速度落至预定阈值速度以下时，所述阻尼器由于所述偏置元件的偏置力而返回至所述闭合位置，所述阻尼器从而调整所述形状记忆合金致动器的收缩速度。
8.如权利要求7所述的车辆，进一步包括：
调整特征，其可操作地连接至所述偏置元件，并且可调整以改变所述偏置元件上的预载荷，并且从而改变偏置力的大小和所述预定阈值速度。
9.如权利要求7所述的车辆，进一步包括：
轴，其可操作地连接至所述形状记忆合金致动器，以当所述形状记忆合金致动器在电激活期间收缩时旋转；
其中：
所述阻尼器的可移动部分是紧固至所述轴的阻尼器转子；
所述阻尼器进一步包括阻尼器外壳；
所述开关包括安装在所述阻尼器外壳上的第一触头和相对于所述阻尼器外壳固定的第二触头；以及
仅当所述阻尼器转子的速度等于或超过所述预定阈值速度时，所述阻尼器外壳与所述阻尼器转子一起移动以打开所述开关。
10.如权利要求7所述的车辆，其中所述阻尼器的可移动部分是轴，该轴可操作地可连接至形状记忆合金致动器，以当所述形状记忆合金致动器在电激活期间收缩时沿着所述轴的长度平移；
其中：
所述阻尼器进一步包括环绕所述轴的环和壳体，所述壳体环绕所述环，并且所述轴通过所述壳体延伸；
所述开关包括安装在所述环上或由所述环形成的第一触头和相对于所述环固定的第二触头；以及
仅当所述轴的速度超过所述预定阈值速度时，所述环将所述第一触头移动远离所述第二触头，以打开所述开关。
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US7556117B2 (en) * | 2004-06-09 | 2009-07-07 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Hood lift mechanisms utilizing active materials and methods of use |
| US7374008B1 (en) * | 2007-05-08 | 2008-05-20 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Hood elevation system |
| CN103386934B (zh) * | 2012-05-10 | 2016-04-06 | 航天信息股份有限公司 | 车载电子设备的供电装置和方法 |
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110651234A (zh) * | 2017-05-19 | 2020-01-03 | 微软技术许可有限责任公司 | 具有形状记忆材料线的计算设备的锁定装置 |
| CN110651234B (zh) * | 2017-05-19 | 2024-02-13 | 微软技术许可有限责任公司 | 具有形状记忆材料线的计算设备的锁定装置 |
| CN111033035A (zh) * | 2017-08-17 | 2020-04-17 | 剑桥机电有限公司 | Sma致动器丝线光学组件 |
| CN113195891A (zh) * | 2018-12-14 | 2021-07-30 | 剑桥机电有限公司 | 用于控制形状记忆合金致动器的运动的技术 |
| CN109665372A (zh) * | 2019-02-01 | 2019-04-23 | 北京惠尔美特科技有限公司 | 一种差速联动型卷线驱动装置 |
| CN112283058A (zh) * | 2020-10-26 | 2021-01-29 | 上海交通大学 | 一种形状记忆合金热发电系统 |
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