專利名稱：具有形狀記憶合金連續(xù)環(huán)的車輛能量收集裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地涉及一種車輛，更特別地，涉及一種用于車輛和車輛附件的能量源。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)地車輛由驅(qū)動(dòng)車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)和為起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)和車輛附件提供能量的蓄電池 來(lái)提供動(dòng)力。技術(shù)改進(jìn)和對(duì)駕駛便利的需求增加了車輛附件的數(shù)量，也增加了需要為車輛 附件提供動(dòng)力的發(fā)動(dòng)機(jī)和/或蓄電池的負(fù)載，也就是增大了功率需求。此外，車輛動(dòng)力源和 部件產(chǎn)生大量的廢熱，也就是通常散失到大氣中的廢熱能。于是，需要用于延伸行駛里程和增加車輛的燃油效率的設(shè)置。因此，需要用于增加 車輛燃油效率和減小車輛傳統(tǒng)動(dòng)力源也就是發(fā)動(dòng)機(jī)和/或蓄電池的動(dòng)力負(fù)載的系統(tǒng)，并且 如果車輛廢熱轉(zhuǎn)化為可用的機(jī)械能和/或電能，可實(shí)現(xiàn)顯著地節(jié)油效率。

發(fā)明內(nèi)容
一種能量收集系統(tǒng)包括具有第一溫度的第一區(qū)域和具有不同于第一溫度的第二 溫度的第二區(qū)域。導(dǎo)管至少部分位于第一區(qū)域內(nèi)。配置用于將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的熱力發(fā) 動(dòng)機(jī)，其包括形成至少一個(gè)大致連續(xù)環(huán)的形狀記憶合金。形狀記憶合金設(shè)置為與第一區(qū)域 和第二區(qū)域熱交換接觸。形狀記憶合金響應(yīng)于第一區(qū)域和第二區(qū)域之間的溫差而被驅(qū)動(dòng)以 圍繞導(dǎo)管的至少一部分旋轉(zhuǎn)。形狀記憶合金的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)至少一個(gè)滑輪?；啿僮鞯剡B接至 部件從而驅(qū)動(dòng)該部件?！N收集能量的方法，包括使形狀記憶合金的局部區(qū)域與具有第一溫度的第一區(qū) 域和具有第二溫度的第二區(qū)域熱交換接觸，所述第二溫度與所述第一溫度不相同。響應(yīng)于 第一區(qū)域和第二區(qū)域之間的溫差，形狀記憶合金具有在奧氏體和馬氏體之間可變化的結(jié)晶 相，并且響應(yīng)于第一區(qū)域和第二區(qū)域之間的溫差，形狀記憶合金的局部區(qū)域擴(kuò)張和收縮。響 應(yīng)于形狀記憶合金局部區(qū)域的擴(kuò)張和收縮，至少一個(gè)形狀記憶合金連續(xù)環(huán)至少部分地圍繞 位于第一區(qū)域內(nèi)的導(dǎo)管旋轉(zhuǎn)。至少一個(gè)滑輪隨著形狀記憶合金的旋轉(zhuǎn)而被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，從而 驅(qū)動(dòng)一部件。一種車輛，包括用于車輛的導(dǎo)管，具有第一溫度的第一區(qū)域，和具有不同于第一溫 度的第二溫度的第二區(qū)域。第一區(qū)域圍繞導(dǎo)管，且第二區(qū)域至少部分地圍繞第一區(qū)域。用 于車輛的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)配置用于將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，其包括圍繞導(dǎo)管同心設(shè)置的支座。多 個(gè)內(nèi)滑輪和多個(gè)外滑輪以互相交替的關(guān)系可旋轉(zhuǎn)地安裝至支座。至少一個(gè)形狀記憶合金連 續(xù)環(huán)繞著圍繞導(dǎo)管的多個(gè)內(nèi)滑輪的內(nèi)部和外滑輪的外部交替地穿過(guò)。形狀記憶合金設(shè)置為 與第一區(qū)域和第二區(qū)域熱交換接觸，以致于響應(yīng)于第一區(qū)域和第二區(qū)域之間的溫差，多個(gè)內(nèi)滑輪和多個(gè)外滑輪中至少一個(gè)由形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)。多個(gè)內(nèi)滑輪和多個(gè)外滑輪中 至少一個(gè)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)車輛的部件。本申請(qǐng)也提供了如下方案方案1. 一種能量收集系統(tǒng)，包括具有第一溫度的第一區(qū)域；具有不同于第一溫度的第二溫度的第二區(qū)域；至少部分地位于第一區(qū)域內(nèi)的導(dǎo)管；熱力發(fā)動(dòng)機(jī)，其配置成用于將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，包括形成至少一個(gè)大致連續(xù)環(huán) 的形狀記憶合金，其中形狀記憶合金設(shè)置為與第一區(qū)域和第二區(qū)域的每一個(gè)熱交換接觸； 和其中響應(yīng)于第一區(qū)域和第二區(qū)域之間的溫差，形狀記憶合金被驅(qū)動(dòng)以至少部分圍 繞導(dǎo)管旋轉(zhuǎn)；和由形狀記憶合金的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的至少一個(gè)滑輪，其中至少一個(gè)滑輪操作地連接至部 件從而驅(qū)動(dòng)該部件。方案2.方案1的能量收集系統(tǒng)，其中至少一個(gè)滑輪是多個(gè)滑輪中的一個(gè)，且其中 支座固定至導(dǎo)管以可旋轉(zhuǎn)地支承熱力發(fā)動(dòng)機(jī)的該多個(gè)滑輪。方案3.方案2的能量收集系統(tǒng)，其中熱力發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)一步包括以相互交替關(guān)系可旋 轉(zhuǎn)地安裝至支座的多個(gè)內(nèi)滑輪和多個(gè)外滑輪，且其中形狀記憶合金繞所述多個(gè)內(nèi)滑輪的內(nèi) 部和所述多個(gè)外滑輪的外部交替地穿過(guò)以形成圍繞導(dǎo)管的至少一個(gè)連續(xù)環(huán)。方案4.方案3的能量收集系統(tǒng)，其中形狀記憶合金進(jìn)一步包括多個(gè)連續(xù)環(huán)，其中 每個(gè)連續(xù)環(huán)以相同的交替關(guān)系在多個(gè)內(nèi)滑輪和多個(gè)外滑輪之中穿過(guò)。方案5.方案2的能量收集系統(tǒng)，其中至少一個(gè)支座進(jìn)一步包括多個(gè)凸角，其中多 個(gè)凸角中的每一個(gè)部分地圍繞導(dǎo)管，以致于多個(gè)凸角共同圍繞導(dǎo)管且每一個(gè)可旋轉(zhuǎn)地支撐 多個(gè)滑輪。方案6.方案5的能量收集系統(tǒng)，其中熱力發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)一步包括可旋轉(zhuǎn)地安裝在多個(gè) 凸角的每一個(gè)上的多個(gè)內(nèi)滑輪和多個(gè)外滑輪，且其中至少一個(gè)形狀記憶合金連續(xù)環(huán)圍繞導(dǎo) 管和多個(gè)凸角中相應(yīng)的一個(gè)凸耳的多個(gè)外滑輪穿過(guò)以旋轉(zhuǎn)多個(gè)外滑輪和多個(gè)內(nèi)滑輪，以致 于形狀記憶合金被驅(qū)動(dòng)圍繞導(dǎo)管旋轉(zhuǎn)。方案7.方案6的能量收集系統(tǒng)，其中形狀記憶合金進(jìn)一步包括多個(gè)連續(xù)環(huán)，其每 一個(gè)圍繞相應(yīng)的多個(gè)凸角中的一個(gè)穿過(guò)。方案8.方案7的能量收集系統(tǒng)，其中相應(yīng)的多個(gè)凸角的每一個(gè)都具有繞其穿過(guò)的 多個(gè)形狀記憶合金連續(xù)環(huán)。方案9.方案1的能量收集系統(tǒng)，其中導(dǎo)管限定了通道并且形狀記憶合金連續(xù)環(huán)的 一部分延伸穿過(guò)所述通道。方案10.方案1的能量收集系統(tǒng)，其中所述部件是操作地連接到至少一個(gè)滑輪的 電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)。方案11. 一種收集能量的方法，包括使形狀記憶合金的局部區(qū)域暴露成與具有第一溫度的第一區(qū)域和具有第二溫度 的第二區(qū)域熱交換接觸，所述第二溫度與所述第一溫度不相同，其中形狀記憶合金具有響應(yīng)于第一區(qū)域和第二區(qū)域的溫差在奧氏體和馬氏體之間可改變的結(jié)晶相；響應(yīng)于第一區(qū)域和第二區(qū)域之間的溫差，形狀記憶合金的局部區(qū)域擴(kuò)張和收縮；響應(yīng)于形狀記憶合金的局部區(qū)域的擴(kuò)張和收縮，至少部分地圍繞第一區(qū)域內(nèi)的導(dǎo) 管旋轉(zhuǎn)至少一個(gè)形狀記憶合金連續(xù)環(huán)；用形狀記憶合金的旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)至少一個(gè)滑輪，以及用至少一個(gè)滑輪的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件。方案12.方案11的方法，其中使形狀記憶合金的局部區(qū)域暴露成與第一區(qū)域和第 二區(qū)域熱交換接觸，進(jìn)一步包括使至少一個(gè)形狀記憶合金連續(xù)環(huán)交替穿過(guò)多個(gè)內(nèi)滑輪的內(nèi) 部和多個(gè)外滑輪的外部，其中多個(gè)內(nèi)滑輪和多個(gè)外滑輪以相互交替的關(guān)系可旋轉(zhuǎn)地安裝至 支座，以致于多個(gè)內(nèi)滑輪至少部分地位于第一區(qū)域和第二區(qū)域中的一個(gè)內(nèi)，且多個(gè)外滑輪 至少部分地位于第一區(qū)域和第二區(qū)域中的另一個(gè)內(nèi)。方案13.方案12的方法，其中使形狀記憶合金的局部區(qū)域暴露成與第一區(qū)域和第 二區(qū)域熱交換接觸，進(jìn)一步包括使圍繞導(dǎo)管和可旋轉(zhuǎn)地安裝至多個(gè)凸角中的相應(yīng)一個(gè)凸角 上的多個(gè)內(nèi)滑輪和多個(gè)外滑輪的至少一個(gè)形狀記憶合金連續(xù)環(huán)旋轉(zhuǎn)。方案14.方案12的方法，其中擴(kuò)張和收縮形狀記憶合金的局部區(qū)域進(jìn)一步包括擴(kuò) 張和收縮形狀記憶合金的在多個(gè)內(nèi)滑輪和多個(gè)外滑輪之間的局部區(qū)域。方案15.方案10的方法，其中驅(qū)動(dòng)所述部件包括驅(qū)動(dòng)操作地連接到至少一個(gè)滑輪 的電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)。方案16. —種車輛，包括用于車輛的導(dǎo)管；具有第一溫度的第一區(qū)域，其中第一區(qū)域圍繞導(dǎo)管；具有不同于第一溫度的第二溫度的第二區(qū)域，其中第二區(qū)域至少部分地圍繞第一 區(qū)域；熱力發(fā)動(dòng)機(jī)，其配置成用于將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，其包括繞導(dǎo)管同心設(shè)置的支座；可旋轉(zhuǎn)地安裝至支座的多個(gè)內(nèi)滑輪；與多個(gè)內(nèi)滑輪成交替關(guān)系可旋轉(zhuǎn)地安裝至支座的多個(gè)外滑輪；至少一個(gè)形狀記憶合金連續(xù)環(huán)，其繞圍繞導(dǎo)管的多個(gè)內(nèi)滑輪的內(nèi)部和多個(gè)外滑輪 的外部交替地穿過(guò)；和其中形狀記憶合金設(shè)置為與第一區(qū)域和第二區(qū)域中的每一個(gè)熱交換接觸，以致于 響應(yīng)于第一區(qū)域和第二區(qū)域之間的溫差，形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)多個(gè)內(nèi)滑輪和多個(gè)外滑輪中的 至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)；和由多個(gè)內(nèi)滑輪和多個(gè)外滑輪中的至少一個(gè)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的用于所述車輛的部件。方案17.方案16的車輛，其中導(dǎo)管是用于車輛的排氣管。方案18.方案16的車輛，其中形狀記憶合金的一部分與排氣管和多個(gè)內(nèi)滑輪的每 一個(gè)的內(nèi)部接觸以繞導(dǎo)管支撐熱力發(fā)動(dòng)機(jī)。方案19.方案16的車輛，其中響應(yīng)于第一區(qū)域和第二區(qū)域之間的溫差，至少一個(gè) 形狀記憶合金連續(xù)環(huán)在多個(gè)內(nèi)滑輪和多個(gè)外滑輪之間的局部區(qū)域處擴(kuò)張和收縮，以致于形 狀記憶合金驅(qū)動(dòng)多個(gè)內(nèi)滑輪和多個(gè)外滑輪的至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)。
方案20.方案16的車輛，其中至少一個(gè)形狀記憶合金連續(xù)環(huán)進(jìn)一步包括多個(gè)連續(xù) 環(huán)，每個(gè)連續(xù)環(huán)都以相同的交替關(guān)系在多個(gè)內(nèi)滑輪和多個(gè)外滑輪之間穿過(guò)。方案21.方案16的車輛，其中多個(gè)內(nèi)滑輪至少部分地位于第一區(qū)域內(nèi)且多個(gè)外滑 輪至少部分地位于第二區(qū)域內(nèi)。方案22.方案16的車輛，其中所述部件可操作地連接到至少一個(gè)滑輪的電動(dòng)機(jī)/ 發(fā)電機(jī)。根據(jù)下面的優(yōu)選實(shí)施例和實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式的詳細(xì)描述，結(jié)合相應(yīng)的附圖和 附加權(quán)利要求，本發(fā)明的以上特征和優(yōu)點(diǎn)以及其它特征和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見。


圖1是具有能量收集系統(tǒng)的車輛的示意圖；圖2是圖1的能量收集系統(tǒng)的第一實(shí)施例的示意立體圖；圖3是圖1和2的能量收集系統(tǒng)的第一實(shí)施例的示意端視圖；圖4是圖1的能量收集系統(tǒng)的第二實(shí)施例的示意端視圖；圖5是圖1的能量收集系統(tǒng)的第三實(shí)施例的示意端視圖；圖6是圖1的能量收集系統(tǒng)的第四實(shí)施例的示意立體圖；圖7是圖1和5的能量收集系統(tǒng)的第四實(shí)施例的示意端視圖；圖8是與圖1-4的能量收集系統(tǒng)的第一和第二實(shí)施例一起使用的電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī) 的示意立體圖。
具體實(shí)施例方式參考附圖，其中相同的參考標(biāo)記代表相同的元件，在圖1中車輛總體以10表示。車 輛10包括能量收集系統(tǒng)42，142，242, 342。能量收集系統(tǒng)42，142，242, 342利用第一區(qū)域12 和第二區(qū)域14之間的溫差產(chǎn)生機(jī)械能或者電能，因此可用于汽車應(yīng)用。然而，應(yīng)該理解的 是能量收集系統(tǒng)42，142，242, 342也可用于非汽車應(yīng)用。能量收集系統(tǒng)42，142，242, 342包 括熱力發(fā)動(dòng)機(jī)16，116，216，316。熱力發(fā)動(dòng)機(jī)16，116，216，316配置用于將熱能，例如熱量， 轉(zhuǎn)化為機(jī)械能或者將熱量經(jīng)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能然后轉(zhuǎn)化為電能，在下面將對(duì)此進(jìn)行更加詳細(xì)說(shuō) 明。車輛10限定艙40，其可容納車輛10的動(dòng)力和傳動(dòng)源，如發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器(未示 出)。艙40可以與或可以不與周圍環(huán)境封閉地隔開，且可包括車輛10外部的區(qū)域和部件， 例如排氣管和催化轉(zhuǎn)化器，減震器，制動(dòng)器，和車輛10附近或者車輛10中能量以熱量形式 散失的任何其它區(qū)域，例如在乘客艙、發(fā)動(dòng)機(jī)艙或者蓄電池艙(例如在電動(dòng)車輛中)中。能量收集系統(tǒng)42，142，242, 342至少部分地位于艙40內(nèi)。用于車輛10的動(dòng)力和 傳動(dòng)源(未示出)通常會(huì)產(chǎn)生熱量。因此，艙40包括彼此之間具有溫差的第一區(qū)域12和 第二區(qū)域14。在第一區(qū)域12和第二區(qū)域14之間互相隔開一定距離，從而在第一區(qū)域12和 第二區(qū)域14之間提供足夠的熱交換屏障50。能量收集系統(tǒng)42，142，242，342中的流體可填滿第一區(qū)域12和第二區(qū)域14，且可 從氣體，液體，和它們的組合的組中選擇。第一區(qū)域12中的流體可不同于第二區(qū)域中的流 體。在上面討論的實(shí)施例中艙40為發(fā)動(dòng)機(jī)室，第一區(qū)域12和第二區(qū)域14中的流體為發(fā)動(dòng)機(jī)室40中的空氣。位于第一區(qū)域12和第二區(qū)域14的物體可向圍繞物體且形成第一區(qū)域 12和第二區(qū)域14的流體產(chǎn)生或耗散熱量。作為另一選擇，第一區(qū)域12和/或第二區(qū)域14 可以是為熱源或吸熱部件的物體，且能量收集系統(tǒng)42，142，242, 342可與第一區(qū)域12和第 二區(qū)域14物理接觸以利用它們之間的溫差。車輛10中能量收集系統(tǒng)42，142，242, 342可利用溫差的幾個(gè)實(shí)例是緊鄰排氣系統(tǒng) 或者與其結(jié)合，包括緊鄰催化轉(zhuǎn)化器，緊挨用于車輛的蓄電池或在用于電動(dòng)車輛的蓄電池 艙內(nèi)，緊接變速器，制動(dòng)器，或者車輛懸架的部件尤其是減震器，或與熱交換器(例如散熱 器)緊鄰或包含在其內(nèi)之處。以上例子列出了可作為第一區(qū)域12或第二區(qū)域14之一的車 輛10的區(qū)域?？稍O(shè)置能量收集系統(tǒng)42，142，242，342的位置以便第一區(qū)域12或第二區(qū)域 14中的另一個(gè)被足夠的熱交換屏障50分隔開以提供所需要的溫差。以上列表僅僅提供了 能量收集系統(tǒng)42，142，242, 342可處的位置的實(shí)例，且并不意圖包括能量收集系統(tǒng)42，142， 242,342的所有布置。本領(lǐng)域技術(shù)人員能確定具有相關(guān)溫差的區(qū)域和能量收集系統(tǒng)42， 142，242, 342利用溫差的合適位置。能量收集系統(tǒng)42，142，242，342也包括從動(dòng)部件20。部件20可以為從包括風(fēng)扇， 帶，離合器傳動(dòng)，鼓風(fēng)機(jī)，泵，壓縮機(jī)以及上述各項(xiàng)的組合的組中選擇的簡(jiǎn)單機(jī)械裝置。熱力 發(fā)動(dòng)機(jī)16，116，216，316驅(qū)動(dòng)部件20。部件20可以是車輛10中現(xiàn)有系統(tǒng)的一部分，如加熱 或冷卻系統(tǒng)。機(jī)械能可驅(qū)動(dòng)部件20或可輔助車輛10的其它系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)部件20。利用熱力 發(fā)動(dòng)機(jī)16，116，216，316提供的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)部件20也使得車輛10中相關(guān)的現(xiàn)有系統(tǒng)的尺寸 /容積減小，從而提供了除能量節(jié)省之外的重量減輕。可選擇地，部件20可以為發(fā)電機(jī)或發(fā)電機(jī)的一部分。部件/發(fā)電機(jī)20配置用于 將來(lái)自熱力發(fā)動(dòng)機(jī)16，116，216，316的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能(總的由圖1中的符號(hào)EE表示)。 部件/發(fā)電機(jī)20可以是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能EE的任何合適的裝置。例如，部件/發(fā)電機(jī) 20可以是利用電磁感應(yīng)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能EE的發(fā)電機(jī)，并且可包括關(guān)于定子(未示出) 旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子(未示出)。來(lái)自部件/發(fā)電機(jī)20的電能EE可用于輔助為車輛10中的主要或 附件驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供動(dòng)力。如上所述，能量收集系統(tǒng)42，142，242，342配置用于產(chǎn)生機(jī)械能或電能，且包括限 定了具有第一溫度的第一區(qū)域12的結(jié)構(gòu)和限定了具有不同于第一溫度的第二溫度的第二 區(qū)域14的結(jié)構(gòu)。在一個(gè)變型中，能量收集系統(tǒng)42，142，242，342也包括電子控制單元46。電子控制 單元46可操作地與車輛10連接。電子控制單元46可以是，例如，與能量收集系統(tǒng)42，142， 242,342的一個(gè)或多個(gè)控制器和/或傳感器電連接的計(jì)算機(jī)。例如，電子控制單元46可與 第一區(qū)域12中的溫度傳感器，第二區(qū)域14中的溫度傳感器，部件20的速度調(diào)節(jié)器，流體流 動(dòng)傳感器，和配置用于監(jiān)控發(fā)電的儀表中的一個(gè)或多個(gè)通信和/或?qū)ζ溥M(jìn)行控制。電子控 制單元46可在車輛10的預(yù)定條件下控制能量收集。例如，在車輛10運(yùn)行了足夠的時(shí)間以 確保第一區(qū)域12和第二區(qū)域14之間的溫差是最佳差值后，電子控制單元46可起動(dòng)能量 收集系統(tǒng)42，142，242，342。電子控制單元46也可提供手動(dòng)超馳熱力發(fā)動(dòng)機(jī)16，116，216， 316的選擇以允許能量收集系統(tǒng)42，142，242, 342被關(guān)閉。由電子控制單元46控制的離合 器(未示出)可用于將熱力發(fā)動(dòng)機(jī)16，116，216，316與部件20分離。同樣如圖1所示，能量收集系統(tǒng)42，142，242，342包括傳遞介質(zhì)48，其配置用于傳送來(lái)自于能量收集系統(tǒng)42，142，242, 342的電能EE。特別地，傳遞介質(zhì)48可傳送來(lái)自于部 件/發(fā)電機(jī)20的電能EE。傳遞介質(zhì)48可以為，例如，電力線或?qū)щ婋娎|。傳遞介質(zhì)48可 將來(lái)自于部件/發(fā)電機(jī)20的電能EE傳送至存儲(chǔ)裝置M，例如用于車輛的蓄電池。存儲(chǔ)裝 置M也可緊鄰車輛10但是與車輛10分離布置。該存儲(chǔ)裝置M可允許能量收集系統(tǒng)42， 142，242，342用于停著的車輛如10。例如，能量收集系統(tǒng)42，142，242，342可利用艙40的 頂棚上太陽(yáng)負(fù)載產(chǎn)生的溫差且將產(chǎn)生的電能EE儲(chǔ)存在存儲(chǔ)裝置M中。來(lái)自于能量收集系統(tǒng)42，142，242, 342的能量不管用于直接驅(qū)動(dòng)部件20還是儲(chǔ)存 以供以后使用，能量收集系統(tǒng)42，142，242，342為車輛10提供了附加能量并且減少了用于 驅(qū)動(dòng)車輛10的主能量源上的負(fù)擔(dān)。因此，能量收集系統(tǒng)42，142，242，342增加了燃油經(jīng)濟(jì) 性和車輛10的行程。如上所述，能量收集系統(tǒng)42，142，242，342可自主運(yùn)行而不需要來(lái)自 車輛10的輸入。對(duì)于任意的上述實(shí)例，可以理解的是，車輛10和/或能量收集系統(tǒng)42，142，242， 342可包括多個(gè)熱力發(fā)動(dòng)機(jī)16，116，216，316和/或多個(gè)部件20。就是說(shuō)，車輛10可包括多 于一個(gè)的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)16，116，216，316和/或部件20。例如，一個(gè)熱力發(fā)動(dòng)機(jī)16，116，216， 316可驅(qū)動(dòng)多于一個(gè)的部件20。同樣地，車輛10可包括多于一個(gè)的能量收集系統(tǒng)42，142， M2，342，每一個(gè)系統(tǒng)包括至少一個(gè)熱力發(fā)動(dòng)機(jī)16，116，216，316和部件20。多個(gè)熱力發(fā)動(dòng) 機(jī)16，116，216，316可利用遍及車輛10的多個(gè)溫差區(qū)域。現(xiàn)在參考附圖1和2，熱力發(fā)動(dòng)機(jī)16配置用于將熱能例如熱量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，或者 將熱量經(jīng)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能然后轉(zhuǎn)化為電能，如前所述在下面將更加詳細(xì)地描述。熱力發(fā)動(dòng)機(jī) 16包括形狀記憶合金18 (附圖幻，其具有在形狀記憶合金18在第一區(qū)域12和第二區(qū)域14 之一中接觸的特定溫度時(shí)可在奧氏體和馬氏體之間變化的結(jié)晶相。響應(yīng)于第一區(qū)域12和 第二區(qū)域14(圖1)的溫差，形狀記憶合金18當(dāng)從第一區(qū)域12到第二區(qū)域14地穿過(guò)時(shí)經(jīng) 歷結(jié)晶相改變。下面的描述參考圖2。然而，所有實(shí)施例的形狀記憶合金18以相同的方式 操作。如這里使用的，術(shù)語(yǔ)“形狀記憶合金”指展現(xiàn)形狀記憶效應(yīng)的合金。即，形狀記憶 合金18可通過(guò)分子重排經(jīng)歷固體狀態(tài)相變以在馬氏體相，也就是“馬氏體”，和奧氏體相， 也就是“奧氏體”，之間轉(zhuǎn)換。換句話說(shuō)，形狀記憶合金18可經(jīng)歷位移式轉(zhuǎn)變而不是擴(kuò)散型 轉(zhuǎn)變以在馬氏體和奧氏體之間轉(zhuǎn)換。通常，與奧氏體相比較，馬氏體相指的是更低溫的相且 比相比而言更高溫的奧氏體相更容易變形。形狀記憶合金18開始從奧氏體相向馬氏體相 改變的溫度稱為馬氏體開始溫度Ms。形狀記憶合金18完成從奧氏體相到馬氏體相改變的 溫度稱為馬氏體結(jié)束溫度Mf。同樣地，當(dāng)形狀記憶合金18被加熱時(shí)，形狀記憶合金18開始 從馬氏體相向奧氏體相改變的溫度稱為奧氏體開始溫度As。且，形狀記憶合金18完成從馬 氏體相到奧氏體相改變的溫度稱為奧氏體結(jié)束溫度Af。因此，形狀記憶合金18可由冷態(tài)表征，也就是，形狀記憶合金18的溫度低于形狀 記憶合金18的馬氏體結(jié)束溫度Mf時(shí)。同樣地，形狀記憶合金18也可由熱態(tài)表征，也就是， 形狀記憶合金18的溫度高于形狀記憶合金18的奧氏體結(jié)束溫度Af時(shí)。在工作中，也就是當(dāng)暴露于第一區(qū)域12和第二區(qū)域14的溫差時(shí)，如果形狀記憶合 金18進(jìn)行了預(yù)應(yīng)變或者受到張應(yīng)力，可在改變結(jié)晶相時(shí)改變尺寸從而將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械 能。即，如果進(jìn)行了擬塑性預(yù)應(yīng)變，形狀記憶合金18可使結(jié)晶相從馬氏體改變到奧氏體從而尺寸收縮以將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。相反地，如果在應(yīng)力作用下，形狀記憶合金18可使結(jié) 晶相從奧氏體改變到馬氏體從而尺寸擴(kuò)張以將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。擬塑性預(yù)應(yīng)變指的是在馬氏體相時(shí)伸展形狀記憶合金18以便形狀記憶合金18在 負(fù)載條件下表現(xiàn)的應(yīng)變?cè)谛遁d時(shí)不會(huì)完全恢復(fù)，而純彈性應(yīng)變將會(huì)完全恢復(fù)。在形狀記憶 合金18的例子中，可以給材料加載以便超過(guò)彈性應(yīng)變限度并在超過(guò)材料的真實(shí)塑性應(yīng)變 限度之前在材料的馬氏體結(jié)晶結(jié)構(gòu)中發(fā)生變形。在這兩個(gè)限度之間的這種類型的應(yīng)變是擬 塑性應(yīng)變，這么叫是因?yàn)楫?dāng)卸載時(shí)看起來(lái)似乎已經(jīng)塑性變形，但是當(dāng)加熱到形狀記憶合金 18轉(zhuǎn)換至奧氏體相的溫度時(shí)，應(yīng)變會(huì)恢復(fù)，形狀記憶合金18恢復(fù)到施加負(fù)載之前的最初長(zhǎng) 度。形狀記憶合金18通常在安裝進(jìn)熱力發(fā)動(dòng)機(jī)18前被伸展，以便形狀記憶合金18的名義 長(zhǎng)度包括可恢復(fù)的擬塑性應(yīng)變，這提供了用于致動(dòng)/驅(qū)動(dòng)熱力發(fā)動(dòng)機(jī)16的運(yùn)動(dòng)。在沒有預(yù) 先延伸形狀記憶合金18的情況下，在相位轉(zhuǎn)變期間幾乎不能看見變形。形狀記憶合金18可具有任何合適的成分。特別地，形狀記憶合金18可包括從下述 組中選出來(lái)的元素，所述組包括鈷，鎳，鈦，銦，錳，鐵，鈀，鋅，銅，銀，金，鎘，錫，硅，鉬，鎵，及 上述各項(xiàng)的組合。例如合適的形狀記憶合金18可包括鎳-鈦基合金，鎳-鋁基合金，鎳-鎵 基合金，銦-鈦基合金，銦-鎘基合金，鎳-鈷-鋁基合金，鎳-錳-鎵基合金，銅基合金(例 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， 錳-銅基合金，鐵-鉬基合金，鐵-鈀基合金，及上述各項(xiàng)的組合。形狀記憶合金18可以 是二元，三元，或者任意更高元的，只要形狀記憶合金18顯示形狀記憶效應(yīng)，例如在形狀方 向，緩沖能力等等方面的改變。本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)艙40 (圖1)內(nèi)所需要的工作溫度選 擇形狀記憶合金18，在下面將更加詳細(xì)地說(shuō)明。在一個(gè)特別的例子中，形狀記憶合金18可 包括鎳和鈦。進(jìn)一步地，形狀記憶合金18可具有任何合適的形態(tài)，也就是形狀。例如，形狀記憶 合金18可具有從以下組選出來(lái)的形態(tài)，所述組包括偏壓元件(例如彈簧)，帶，線，條，連續(xù) 環(huán)及上述各項(xiàng)的組合。參考圖2，在一個(gè)變形中，形狀記憶合金18可以形成為連續(xù)環(huán)形彈
ο熱力發(fā)動(dòng)機(jī)16，以及更特別地，熱力發(fā)動(dòng)機(jī)16的形狀記憶合金18(圖幻設(shè)置為與 第一區(qū)域12和第二區(qū)域14的每一個(gè)成熱接觸或熱交換關(guān)系。因此，形狀記憶合金18可通 過(guò)與第一區(qū)域12和第二區(qū)域14中的一個(gè)的熱接觸或熱交換關(guān)系而在奧氏體和馬氏體之間 改變結(jié)晶相。例如，通過(guò)與第一區(qū)域12接觸，形狀記憶合金18可從馬氏體改變?yōu)閵W氏體。 同樣地，通過(guò)與第二區(qū)域14的熱接觸，形狀記憶合金18可從奧氏體改變?yōu)轳R氏體。進(jìn)一步地，形狀記憶合金18可通過(guò)改變結(jié)晶相而改變模量和尺寸從而將熱能轉(zhuǎn) 化為機(jī)械能。更特別地，形狀記憶合金18，如果進(jìn)行了擬塑性預(yù)應(yīng)變可通過(guò)使結(jié)晶相從馬 氏體改變到奧氏體而尺寸收縮，且如果在張應(yīng)力下可通過(guò)使結(jié)晶相從奧氏體改變到馬氏體 而尺寸擴(kuò)張，從而將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。因此，對(duì)于任何溫差存在于第一區(qū)域12的第一溫 度和第二區(qū)域14的第二溫度之間的情況，也就是，其中第一區(qū)域12和第二區(qū)域14未處于 熱平衡，形狀記憶合金18可通過(guò)使結(jié)晶相在馬氏體和奧氏體之間改變而尺寸擴(kuò)張和收縮。 且，形狀記憶合金18的結(jié)晶相改變可引起形狀記憶合金旋轉(zhuǎn)滑輪M，26(如圖2所示)，且 因此驅(qū)動(dòng)部件20。參考圖2和3，部件20(如圖1所示)由熱力發(fā)動(dòng)機(jī)16驅(qū)動(dòng)。即，從由形狀記憶合金18進(jìn)行的熱能轉(zhuǎn)化得到的機(jī)械能可驅(qū)動(dòng)部件20。特別地，與模量變化相耦合的上述形狀 記憶合金18的尺寸收縮和尺寸擴(kuò)張可驅(qū)動(dòng)部件20。熱力發(fā)動(dòng)機(jī)16可包括支座22。多個(gè)內(nèi)滑輪M和多個(gè)外滑輪沈可旋轉(zhuǎn)地由支座 22支撐。外滑輪沈和內(nèi)滑輪22被多個(gè)形狀記憶合金18的連續(xù)環(huán)驅(qū)動(dòng)。支座22，內(nèi)滑輪 24和外滑輪沈大致關(guān)于管道或?qū)Ч?2同心設(shè)置，所述導(dǎo)管通常位于第一區(qū)域12內(nèi)。流體 可流過(guò)導(dǎo)管32，如箭頭F所指示。第一區(qū)域12可圍繞導(dǎo)管32使得形狀記憶合金18可與第 一區(qū)域12成熱接觸或熱交換關(guān)系。作為另一選擇，第一區(qū)域12可以是導(dǎo)管32而形狀記憶 合金18可與導(dǎo)管32物理接觸以提供所需要的與第一區(qū)域12的熱交換關(guān)系。在能量收集系統(tǒng)42 (如圖1所示)內(nèi)形成第一區(qū)域12和/或第二區(qū)域14的流體 可以從氣體，液體，及其組合的組中選擇。第一區(qū)域12中的流體可以例如是廢氣且導(dǎo)管32 可以是車輛10的排氣管。另一方面，導(dǎo)管32可以是散熱器軟管且第一區(qū)域12中的流體為 散熱器流體。因此第二區(qū)域14中的流體是圍繞排氣管或散熱器軟管的空氣。熱力發(fā)動(dòng)機(jī) 16在排氣管或散熱器軟管附近設(shè)置以利用排氣管或散熱器軟管內(nèi)部和外部環(huán)境之間的溫 差。當(dāng)使形狀記憶合金18的局部區(qū)域與第一區(qū)域12和第二區(qū)域14成熱接觸或熱交 換關(guān)系時(shí)，形狀記憶合金18尺寸擴(kuò)張和收縮。此外，當(dāng)使形狀記憶合金18的局部區(qū)域與第 一區(qū)域12和第二區(qū)域14成熱接觸或熱交換關(guān)系時(shí)，形狀記憶合金18在局部區(qū)域的模量改 變。響應(yīng)于記憶合金18尺寸擴(kuò)張和收縮形狀以及伴隨的模量改變，形狀記憶合金18以繞 第一軸線A沿第一旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)或“行走”，如箭頭觀所指示。更詳細(xì)地，內(nèi)滑輪M和外滑輪沈以交替方式設(shè)置。形狀記憶合金18形成多個(gè)連 續(xù)環(huán)，其圍繞內(nèi)滑輪M的徑向內(nèi)部和外滑輪沈的徑向內(nèi)部纏繞。徑向內(nèi)部和徑向外部方 向參考相對(duì)于第一軸線A的徑向關(guān)系。第一區(qū)域12和第二區(qū)域14之間的溫差引起形狀記憶合金18的局部區(qū)域充分地 尺寸收縮或擴(kuò)張以沿第二旋轉(zhuǎn)方向30使外滑輪沈旋轉(zhuǎn)和沿第三旋轉(zhuǎn)方向34使內(nèi)滑輪M 旋轉(zhuǎn)。第三旋轉(zhuǎn)方向34與第一旋轉(zhuǎn)方向觀和第二旋轉(zhuǎn)方向30相反。外滑輪沈關(guān)于第二 軸線B旋轉(zhuǎn)且內(nèi)滑輪M關(guān)于第三軸線C旋轉(zhuǎn)，且所述第二軸線和第三軸線都平行于第一軸 線。形狀記憶合金18的充分尺寸收縮或擴(kuò)張引起形狀記憶合金18的連續(xù)環(huán)圍繞導(dǎo)管32 旋轉(zhuǎn)或“行走”。多個(gè)內(nèi)滑輪M和/或多個(gè)外滑輪沈中的一個(gè)或多個(gè)可連接至部件20 (如 圖1所示)，以致于多個(gè)內(nèi)滑輪M和/或多個(gè)外滑輪沈的旋轉(zhuǎn)提供了可驅(qū)動(dòng)部件20的旋 轉(zhuǎn)輸出。多個(gè)形狀記憶合金18環(huán)中的每一個(gè)在圍繞其圓周的多個(gè)位置具有充分的尺寸收 縮和擴(kuò)張，這在內(nèi)滑輪M和外滑輪沈上產(chǎn)生累積的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。多個(gè)內(nèi)滑輪M和/或多個(gè)外滑輪沈相對(duì)于部件20的轉(zhuǎn)速可任選地由一個(gè)或多 個(gè)齒輪組(未示出)改變。此外，第一區(qū)域12和第二區(qū)域14的溫差將隨著離導(dǎo)管32的距 離而增加。因此，可根據(jù)需要使第二軸線B和第三軸線C之間的距離增加或減小，從而允許 形狀記憶合金18在內(nèi)滑輪M的內(nèi)部和外滑輪沈的外部之間的距離更大或更小。因此，增 大或減小了形狀記憶合金18所經(jīng)歷的溫差和熱力發(fā)動(dòng)機(jī)16的總移動(dòng)速度。本領(lǐng)域技術(shù)人 員能夠確定對(duì)于給定的形狀記憶合金18和能量收集裝置42來(lái)說(shuō)的第二軸線B和第三軸線 C之間的最佳距離。形狀記憶合金18可在局部區(qū)域收縮和擴(kuò)張。這些局部區(qū)域可位于內(nèi)滑 輪M和外滑輪沈之間，或者可以是內(nèi)滑輪M的內(nèi)部和外滑輪沈的外部。
進(jìn)一步地，部件20可包括傳動(dòng)軸38 (如圖1所示)，其與內(nèi)滑輪M和/或外滑輪 26連接。當(dāng)形狀記憶合金18驅(qū)動(dòng)內(nèi)滑輪M和/或外滑輪沈以關(guān)于熱力發(fā)動(dòng)機(jī)16的軸線 B和C旋轉(zhuǎn)時(shí)，支座旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)軸38且驅(qū)動(dòng)部件20。圖4示出了與用于車輛10的熱交換系統(tǒng)142 (如圖1所示)一起使用的熱力發(fā)動(dòng) 機(jī)116的第二實(shí)施例。熱力發(fā)動(dòng)機(jī)116具有與上述熱力發(fā)動(dòng)機(jī)116相似的設(shè)置。多個(gè)外滑 輪1 和多個(gè)內(nèi)滑輪124總體上圍繞導(dǎo)管132同心設(shè)置并且被多個(gè)平行的形狀記憶合金 118連續(xù)環(huán)驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)。第一區(qū)域12可圍繞導(dǎo)管132以便形狀記憶合金118與第一區(qū)域12 成熱接觸或熱交換關(guān)系。作為另一選擇，第一區(qū)域12可以是導(dǎo)管132且形狀記憶合金118 可與導(dǎo)管132物理接觸以提供所需要的與第一區(qū)域12的熱交換關(guān)系。形成第一區(qū)域12和/或第二區(qū)域14的能量收集系統(tǒng)142中的流體(如圖1所示) 可從氣體，液體，及其組合的組中選擇。第一區(qū)域12中的流體可以例如是廢氣，且導(dǎo)管132 可以是車輛10的排氣管。另一方面，導(dǎo)管132可以是散熱器軟管且第一區(qū)域12中的流體為 散熱器流體。因此第二區(qū)域14中的流體是圍繞排氣管或散熱器軟管的空氣。熱力發(fā)動(dòng)機(jī) 116在排氣管或散熱器軟管附近設(shè)置以利用排氣管或散熱器軟管的內(nèi)部和外部環(huán)境之間的 iS差ο當(dāng)形狀記憶合金118的局部區(qū)域與第一區(qū)域12和第二區(qū)域14成熱接觸或熱交換 關(guān)系時(shí)，形狀記憶合金118的局部區(qū)域尺寸擴(kuò)張和收縮。此外，隨著形狀記憶合金118的局 部區(qū)域從與第一區(qū)域12成熱接觸或熱交換關(guān)系移動(dòng)到與第二區(qū)域14成熱接觸或熱交換關(guān) 系，形狀記憶合金118的模量改變。響應(yīng)于形狀記憶合金118的尺寸擴(kuò)張和收縮以及伴隨 的模量改變，形狀記憶合金118被驅(qū)動(dòng)而沿著由箭頭1 指示的圍繞第一軸線A旋轉(zhuǎn)或“行 走”。更加詳細(xì)地，內(nèi)滑輪IM和外滑輪126以交替方式設(shè)置。形狀記憶合金118形成 連續(xù)環(huán)，其圍繞內(nèi)滑輪124的徑向內(nèi)部和外滑輪126的徑向外部纏繞或穿過(guò)。徑向內(nèi)部和 徑向外部方向參照相對(duì)于第一軸線A的徑向關(guān)系。第一區(qū)域12和第二區(qū)域14之間的溫差引起形狀記憶合金118的局部區(qū)域充分尺 寸收縮或擴(kuò)張，以沿第二旋轉(zhuǎn)方向130使外滑輪1 旋轉(zhuǎn)和沿第三旋轉(zhuǎn)方向134使內(nèi)滑輪 IM旋轉(zhuǎn)。第三旋轉(zhuǎn)方向134與第一旋轉(zhuǎn)方向1 和第二旋轉(zhuǎn)方向130相反。外滑輪126 關(guān)于第二軸線B旋轉(zhuǎn)且內(nèi)滑輪IM關(guān)于第三軸線C旋轉(zhuǎn)，所述第二軸線和第三軸線都平行 于第一軸線。形狀記憶合金118的充分尺寸收縮或擴(kuò)張引起形狀記憶合金圍繞導(dǎo)管132旋 轉(zhuǎn)并且穿過(guò)內(nèi)滑輪124和外滑輪126。內(nèi)滑輪124和/或外滑輪1 可連接至部件20 (如 圖1所示)以使內(nèi)滑輪1 和/或外滑輪1 關(guān)于導(dǎo)管132的旋轉(zhuǎn)可驅(qū)動(dòng)部件20。多個(gè)支座122位于導(dǎo)管132與內(nèi)滑輪IM和形狀記憶合金118之間。支座122為 內(nèi)滑輪IM和/或外滑輪1 提供支撐且當(dāng)多個(gè)形狀記憶合金118連續(xù)環(huán)關(guān)于導(dǎo)管132旋 轉(zhuǎn)時(shí)輔助其定向。此外，支座122可用于調(diào)節(jié)形狀記憶合金118和第一區(qū)域12之間的熱交 換關(guān)系。即，支座122可用于提供形狀記憶合金118和第一區(qū)域12之間的物理距離以減小 形狀記憶合金118，第一區(qū)域12和第二區(qū)域14之間的熱交換關(guān)系從而使熱力發(fā)動(dòng)機(jī)116減 速，或者維持在形狀記憶合金118，第一區(qū)域12和第二區(qū)域14的熱交換關(guān)系中的理想溫差。 多個(gè)形狀記憶合金118環(huán)各自在圍繞其圓周的多個(gè)區(qū)域具有充分尺寸收縮和擴(kuò)張，這在內(nèi) 滑輪IM和外滑輪1 上產(chǎn)生累積的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。形狀記憶合金18可在局部區(qū)域收縮或擴(kuò)張。這些局部區(qū)域可位于內(nèi)滑輪M和外滑輪沈之間，或者可以是內(nèi)滑輪M的內(nèi)部和外滑 輪26的外部。圖5示出了與用于車輛10的熱交換系統(tǒng)M2 (如圖1所示)一起使用的熱力發(fā)動(dòng) 機(jī)216的第三實(shí)施例。多個(gè)滑輪2 總體上圍繞導(dǎo)管232設(shè)置且被多個(gè)基本上平行的形狀 記憶合金218連續(xù)環(huán)驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)。管道或?qū)Ч?32形成第一區(qū)域12或者通常位于第一區(qū) 域12內(nèi)。流體可流過(guò)導(dǎo)管232。形狀記憶合金218與第一區(qū)域12成熱接觸或熱交換關(guān)系。 形狀記憶合金218可設(shè)置為通過(guò)導(dǎo)管232中的多個(gè)通道258。作為另一選擇，形狀記憶合金 218可位于緊鄰導(dǎo)管232且與第一區(qū)域12和第二區(qū)域14成熱接觸和熱交換關(guān)系。當(dāng)形狀記憶合金218的局部區(qū)域與第一區(qū)域12和第二區(qū)域14成熱接觸或熱交換 關(guān)系時(shí)，形狀記憶合金218尺寸擴(kuò)展和收縮。此外，隨著形狀記憶合金218的局部區(qū)域與第 一區(qū)域12和第二區(qū)域14成熱接觸或熱交換關(guān)系，形狀記憶合金218的模量改變。響應(yīng)于 形狀記憶合金218的尺寸擴(kuò)張和收縮以及伴隨的模量改變，滑輪2 被驅(qū)動(dòng)圍繞它們各自 的軸線B旋轉(zhuǎn)。對(duì)于每一組，滑輪226由輔助帶264或其它元件如齒輪系，鏈等等來(lái)連接， 以使得滑輪2 彼此同步旋轉(zhuǎn)，且在形狀記憶合金218的局部區(qū)域之間，尤其是進(jìn)入和離開 第一區(qū)域12或第二區(qū)域14的區(qū)域之間產(chǎn)生偏置。在示出的實(shí)施例中，輔助帶264繞輔助 滑輪262旋轉(zhuǎn)，所述輔助滑輪和滑輪2 —樣繞同一軸線B旋轉(zhuǎn)。在進(jìn)入和離開第一區(qū)域 12或第二區(qū)域14的區(qū)域之間產(chǎn)生偏置的其它元件可用于確保形狀記憶合金218在期望的 方向上旋轉(zhuǎn)。更詳細(xì)地，形狀記憶合金218形成連續(xù)環(huán)，其圍繞外滑輪226的徑向外部纏繞。在 示出的實(shí)施例中，由導(dǎo)管232限定的通道258允許形狀記憶合金218連續(xù)環(huán)的一部分通過(guò) 導(dǎo)管232。因此，至少兩個(gè)形狀記憶合金218連續(xù)環(huán)圍繞外滑輪2 纏繞。這兩個(gè)形狀記憶 合金218連續(xù)環(huán)可圍繞導(dǎo)管232的至少一部分旋轉(zhuǎn)或“行走”。多個(gè)形狀記憶合金218連續(xù) 環(huán)可以如所示地沿同一第一旋轉(zhuǎn)方向2 旋轉(zhuǎn)或沿相反的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)。通道258可增加形狀記憶合金218和第一區(qū)域12之間的熱交換關(guān)系。第一區(qū)域 12和第二區(qū)域14之間的溫差引起形狀記憶合金218的局部區(qū)域充分尺寸收縮或擴(kuò)張以旋 轉(zhuǎn)滑輪226。任一個(gè)或所有的滑輪2 可連接至部件20(如圖1所示)以便滑輪226的旋 轉(zhuǎn)可驅(qū)動(dòng)部件20。在示出的實(shí)施例中，由每個(gè)形狀記憶合金218連續(xù)環(huán)驅(qū)動(dòng)的至少一個(gè)滑 輪2 連接至部件20。形狀記憶合金218可在局部區(qū)域收縮或擴(kuò)張。這些局部區(qū)域可以位 于滑輪226，或?qū)Ч?32之間。滑輪2 相對(duì)于部件20的轉(zhuǎn)速可任選地由一個(gè)或多個(gè)齒輪組(未示出)改變。此 外，部件20可包括與滑輪2 連接的傳動(dòng)軸38(如圖1所示)。附圖6和7示出了與用于車輛10的熱交換系統(tǒng)342(如圖1所示)一起使用的 熱力發(fā)動(dòng)機(jī)316的第四實(shí)施例。熱力發(fā)動(dòng)機(jī)316可包括偏心成形的支座322。多個(gè)內(nèi)滑輪 324和多個(gè)外滑輪326由支座322可旋轉(zhuǎn)地支撐且由多個(gè)平行的形狀記憶合金318連續(xù)環(huán) 驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)。內(nèi)滑輪3M和外滑輪3 總體上與支座322偏心設(shè)置。多個(gè)支座322以凸角 358的形狀偏心地設(shè)置。每個(gè)凸角358可繞導(dǎo)管332的圓周設(shè)置從而圍繞導(dǎo)管332且共同 工作。每個(gè)凸角358以相同的方式工作且可被連接以驅(qū)動(dòng)相同的部件20。支座322，內(nèi)滑輪324，和外滑輪3 通常繞管道或?qū)Ч?32偏心設(shè)置，所述管道或 導(dǎo)管形成第一區(qū)域12或總體上位于第一區(qū)域12內(nèi)。流體可流過(guò)導(dǎo)管332，如箭頭F所示。形狀記憶合金318與第一區(qū)域12成熱接觸或熱交換關(guān)系。當(dāng)使形狀記憶合金318的部分區(qū) 域與第一區(qū)域12和第二區(qū)域14成熱接觸或熱交換關(guān)系時(shí)，形狀記憶合金318尺寸擴(kuò)張和 收縮。此外，隨著形狀記憶合金318的部分區(qū)域與第一區(qū)域12和第二區(qū)域14成熱接觸或 熱交換關(guān)系，形狀記憶合金318的模量改變。響應(yīng)于形狀記憶合金318的尺寸擴(kuò)張和收縮 以及伴隨的模量改變，形狀記憶合金318被驅(qū)動(dòng)，在第一旋轉(zhuǎn)方向3 上繞第一軸A旋轉(zhuǎn)。更詳細(xì)地，外滑輪3 被驅(qū)動(dòng)帶360圍繞。形狀記憶合金318形成連續(xù)環(huán)，其圍繞 導(dǎo)管332，外滑輪3 和驅(qū)動(dòng)帶360的徑向外部纏繞。徑向內(nèi)部和徑向外部方向參照相對(duì)于 第一軸線A的徑向關(guān)系。第一區(qū)域12和第二區(qū)域14之間的溫差引起形狀記憶合金318的局部區(qū)域充分尺 寸收縮或擴(kuò)張以使驅(qū)動(dòng)帶360圍繞外滑輪3 旋轉(zhuǎn)。形狀記憶合金318繞導(dǎo)管332旋轉(zhuǎn)且 驅(qū)動(dòng)帶360的旋轉(zhuǎn)使外滑輪3 旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動(dòng)帶360和外滑輪3 在第二旋轉(zhuǎn)方向330上旋 轉(zhuǎn)。然后驅(qū)動(dòng)帶360使內(nèi)滑輪3M在第三旋轉(zhuǎn)方向334上旋轉(zhuǎn)。第三旋轉(zhuǎn)方向334與第一 旋轉(zhuǎn)方向3 和第二旋轉(zhuǎn)方向330相反。外滑輪326圍繞第二軸線B旋轉(zhuǎn)且內(nèi)滑輪324圍 繞第三軸線C旋轉(zhuǎn)，所述第二軸線和第三軸線都平行于第一軸線A。形狀記憶合金318的 充分尺寸收縮或擴(kuò)張引起形狀記憶合金318圍繞導(dǎo)管332旋轉(zhuǎn)或“行走”。多個(gè)內(nèi)滑輪3M 和/或多個(gè)外滑輪326中的一個(gè)或多個(gè)可連接至部件20 (如圖1所示)以便內(nèi)滑輪3M和 /或外滑輪3 相對(duì)于導(dǎo)管332的旋轉(zhuǎn)可驅(qū)動(dòng)部件20。多個(gè)形狀記憶合金318連續(xù)環(huán)沿著 每個(gè)支座322設(shè)置成平行的環(huán)。然而，當(dāng)多于一個(gè)支座322圍繞導(dǎo)管332時(shí)，每個(gè)支座322 的形狀記憶合金318的軸向位置錯(cuò)開以避免相鄰支座322之間的形狀記憶合金318環(huán)之間 的干擾。多個(gè)內(nèi)滑輪3M和/或多個(gè)外滑輪3 相對(duì)于部件20的轉(zhuǎn)速可任選地由一個(gè)或 多個(gè)齒輪組(未示出)改變。此外，部件20可包括與內(nèi)滑輪3M和/或外滑輪3 連接的 傳動(dòng)軸38(如圖1所示)。圖8是與附圖1-4的能量收集系統(tǒng)42，142的第一和第二實(shí)施例一起使用的電動(dòng) 機(jī)/發(fā)電機(jī)20的部分側(cè)視圖，其中示出了導(dǎo)管32，132和熱力發(fā)動(dòng)機(jī)16，116的部分視圖。 熱力發(fā)動(dòng)機(jī)16，116圍繞導(dǎo)管32，132且以如上所述和所示的方式工作。形狀記憶合金18， 118圍繞第一軸線A旋轉(zhuǎn)或“行走”。多個(gè)外滑輪沈，1沈(只示出了一個(gè))繞第二軸線B旋 轉(zhuǎn)且多個(gè)內(nèi)滑輪24，124 (只示出了一個(gè))繞第三軸線C旋轉(zhuǎn)。此外，電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)20與 內(nèi)滑輪24，IM中的至少一個(gè)連接。當(dāng)形狀記憶合金18，118的局部區(qū)域暴露于第一區(qū)域12 和第二區(qū)域14時(shí)，內(nèi)滑輪24，124和外滑輪26，126被驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)。內(nèi)滑輪24，124的旋轉(zhuǎn) 驅(qū)動(dòng)連接至其上的電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)20。輔助滑輪162和輔助帶164連接至電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī) 20。輔助帶164傳遞來(lái)自電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)20的輸出。另外的電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)20可連接至 并被熱力發(fā)動(dòng)機(jī)16，116的其它內(nèi)滑輪24，124所驅(qū)動(dòng)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠針對(duì)特定的 能量收集裝置42和熱源確定連接至熱力發(fā)動(dòng)機(jī)16，116的電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)20的數(shù)量。此外，盡管舉例說(shuō)明了電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)20由至少一個(gè)內(nèi)滑輪M，IM驅(qū)動(dòng)，作為另 一選擇，但是電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)20可由至少一個(gè)外滑輪26，126驅(qū)動(dòng)。進(jìn)一步地，多個(gè)電動(dòng)機(jī) /發(fā)電機(jī)20可由多個(gè)內(nèi)滑輪24，124和/或外滑輪26，126驅(qū)動(dòng)。每個(gè)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)20 的輸出可傳遞至輔助滑輪62和/或可互相組合以為各種車輛10附件提供動(dòng)力。進(jìn)一步地， 盡管圖8說(shuō)明了具有第一和第二實(shí)施例的內(nèi)滑輪24，124的電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)，但是電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)20可以相同的方式與熱力發(fā)動(dòng)機(jī)216，316的任何滑輪226，324，3 連接。
在詳細(xì)描述實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳實(shí)施例同時(shí)，與本發(fā)明有關(guān)的本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn) 識(shí)到在附加權(quán)利要求的范圍中用于實(shí)施本發(fā)明的各種可選擇的設(shè)計(jì)和實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種能量收集系統(tǒng)，包括 具有第一溫度的第一區(qū)域；具有不同于第一溫度的第二溫度的第二區(qū)域； 至少部分地位于第一區(qū)域內(nèi)的導(dǎo)管；熱力發(fā)動(dòng)機(jī)，其配置成用于將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，包括形成至少一個(gè)大致連續(xù)環(huán)的形 狀記憶合金，其中形狀記憶合金設(shè)置為與第一區(qū)域和第二區(qū)域的每一個(gè)熱交換接觸；和其中響應(yīng)于第一區(qū)域和第二區(qū)域之間的溫差，形狀記憶合金被驅(qū)動(dòng)以至少部分圍繞導(dǎo) 管旋轉(zhuǎn)；和由形狀記憶合金的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的至少一個(gè)滑輪，其中至少一個(gè)滑輪操作地連接至部件從 而驅(qū)動(dòng)該部件。
2.如權(quán)利要求1所述的能量收集系統(tǒng)，其中至少一個(gè)滑輪是多個(gè)滑輪中的一個(gè)，且其 中支座固定至導(dǎo)管以可旋轉(zhuǎn)地支承熱力發(fā)動(dòng)機(jī)的該多個(gè)滑輪。
3.如權(quán)利要求2所述的能量收集系統(tǒng)，其中熱力發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)一步包括以相互交替關(guān)系可 旋轉(zhuǎn)地安裝至支座的多個(gè)內(nèi)滑輪和多個(gè)外滑輪，且其中形狀記憶合金繞所述多個(gè)內(nèi)滑輪的 內(nèi)部和所述多個(gè)外滑輪的外部交替地穿過(guò)以形成圍繞導(dǎo)管的至少一個(gè)連續(xù)環(huán)。
4.如權(quán)利要求3所述的能量收集系統(tǒng)，其中形狀記憶合金進(jìn)一步包括多個(gè)連續(xù)環(huán)，其 中每個(gè)連續(xù)環(huán)以相同的交替關(guān)系在多個(gè)內(nèi)滑輪和多個(gè)外滑輪之中穿過(guò)。
5.如權(quán)利要求2所述的能量收集系統(tǒng)，其中至少一個(gè)支座進(jìn)一步包括多個(gè)凸角，其中 多個(gè)凸角中的每一個(gè)部分地圍繞導(dǎo)管，以致于多個(gè)凸角共同圍繞導(dǎo)管且每一個(gè)可旋轉(zhuǎn)地支 撐多個(gè)滑輪。
6.如權(quán)利要求5所述的能量收集系統(tǒng)，其中熱力發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)一步包括可旋轉(zhuǎn)地安裝在多 個(gè)凸角的每一個(gè)上的多個(gè)內(nèi)滑輪和多個(gè)外滑輪，且其中至少一個(gè)形狀記憶合金連續(xù)環(huán)圍繞 導(dǎo)管和多個(gè)凸角中相應(yīng)的一個(gè)凸耳的多個(gè)外滑輪穿過(guò)以旋轉(zhuǎn)多個(gè)外滑輪和多個(gè)內(nèi)滑輪，以 致于形狀記憶合金被驅(qū)動(dòng)圍繞導(dǎo)管旋轉(zhuǎn)。
7.如權(quán)利要求6所述的能量收集系統(tǒng)，其中形狀記憶合金進(jìn)一步包括多個(gè)連續(xù)環(huán)，其 每一個(gè)圍繞相應(yīng)的多個(gè)凸角中的一個(gè)穿過(guò)。
8.如權(quán)利要求7所述的能量收集系統(tǒng)，其中相應(yīng)的多個(gè)凸角的每一個(gè)都具有繞其穿過(guò) 的多個(gè)形狀記憶合金連續(xù)環(huán)。
9.一種收集能量的方法，包括使形狀記憶合金的局部區(qū)域暴露成與具有第一溫度的第一區(qū)域和具有第二溫度的第 二區(qū)域熱交換接觸，所述第二溫度與所述第一溫度不相同，其中形狀記憶合金具有響應(yīng)于 第一區(qū)域和第二區(qū)域的溫差在奧氏體和馬氏體之間可改變的結(jié)晶相；響應(yīng)于第一區(qū)域和第二區(qū)域之間的溫差，形狀記憶合金的局部區(qū)域擴(kuò)張和收縮； 響應(yīng)于形狀記憶合金的局部區(qū)域的擴(kuò)張和收縮，至少部分地圍繞第一區(qū)域內(nèi)的導(dǎo)管旋 轉(zhuǎn)至少一個(gè)形狀記憶合金連續(xù)環(huán)；用形狀記憶合金的旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)至少一個(gè)滑輪，以及 用至少一個(gè)滑輪的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件。
10.一種車輛，包括 用于車輛的導(dǎo)管；具有第一溫度的第一區(qū)域，其中第一區(qū)域圍繞導(dǎo)管；具有不同于第一溫度的第二溫度的第二區(qū)域，其中第二區(qū)域至少部分地圍繞第一區(qū)域；熱力發(fā)動(dòng)機(jī)，其配置成用于將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，其包括繞導(dǎo)管同心設(shè)置的支座；可旋轉(zhuǎn)地安裝至支座的多個(gè)內(nèi)滑輪；與多個(gè)內(nèi)滑輪成交替關(guān)系可旋轉(zhuǎn)地安裝至支座的多個(gè)外滑輪； 至少一個(gè)形狀記憶合金連續(xù)環(huán)，其繞圍繞導(dǎo)管的多個(gè)內(nèi)滑輪的內(nèi)部和多個(gè)外滑輪的外 部交替地穿過(guò)；和其中形狀記憶合金設(shè)置為與第一區(qū)域和第二區(qū)域中的每一個(gè)熱交換接觸，以致于響應(yīng) 于第一區(qū)域和第二區(qū)域之間的溫差，形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)多個(gè)內(nèi)滑輪和多個(gè)外滑輪中的至少 一個(gè)旋轉(zhuǎn)；和由多個(gè)內(nèi)滑輪和多個(gè)外滑輪中的至少一個(gè)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的用于所述車輛的部件。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有形狀記憶合金連續(xù)環(huán)的車輛能量收集裝置。能量收集系統(tǒng)，包括具有第一溫度的第一區(qū)域和第二區(qū)域。一個(gè)至少部分地位于第一區(qū)域的導(dǎo)管。熱力發(fā)動(dòng)機(jī)配置用于將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，其包括形成至少一個(gè)總體上連續(xù)環(huán)的形狀記憶合金。形狀記憶合金設(shè)置為與第一區(qū)域和第二區(qū)域熱交換接觸。通過(guò)形狀記憶合金響應(yīng)于第一區(qū)域和第二區(qū)域之間的溫差，形狀記憶合金被驅(qū)動(dòng)圍繞至少一部分導(dǎo)管旋轉(zhuǎn)。至少一個(gè)滑輪由形狀記憶合金的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，且至少一個(gè)滑輪有效連接至一個(gè)部件從而驅(qū)動(dòng)部件。
文檔編號(hào)F03G7/06GK102094774SQ20101062177
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月20日
發(fā)明者A·L·布朗, C·P·亨利, G·P·麥奈特, N·D·曼卡明, N·L·約翰遜, P·B·烏索羅, P·M·薩羅斯, P·W·亞歷山大 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司