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Hintergrund
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Die
vorliegende Offenlegung betrifft allgemein verstaubare Griffe, die
eine funktionelle Geometrie nur bei Bedarf annehmen und dabei diese funktionelle
Geometrie dem Benutzer präsentieren. Diese
Griffe werden als selbstpräsentierende
Griffe bezeichnet und diese Offenlegung betrifft insbesondere selbstpräsentierende
Griffe, die aktive Materialien aufweisen.
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Viele
Fahrzeuge umfassen Haltegriffe (d. h. Hilfsgriffe) und Kleiderhaken,
die an der Dachverkleidung und/oder den A-Säulen des Fahrzeuges befestigt
sind. Die meisten, wenn nicht alle, dieser Griffe werden selten
verwendet, sind aber permanent im Inneren des Fahrzeuges befestigt.
Zum Beispiel nehmen die Griffe in vielen Fällen permanent Innenraum ein
und beeinträchtigen
das Innenraumgestaltungsdesign. In anderen Fällen sind die Griffe federbelastet
verstaubar, wodurch sich der Umfang des durch den Griff eingenommenen
Innenraumes verringert, wenn dieser nicht verwendet wird. Solche
verstaubaren Griffe können
für einen
Benutzer jedoch schwierig aufzufinden und zu fassen sein, wenn sie
in das Fahrzeug einsteigen oder aussteigen.
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Es
besteht demgemäß Bedarf
an verbesserten selbstpräsentierenden
Griffen, die das Gestaltungsdesign und die Ästhetik nicht beeinträchtigen und
den Innenraum vergrößern.
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Kurzzusammenfassung
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Hierin
offenbart sind durch ein aktives Material aktivierte selbstpräsentierende
Griffe in Übereinstimmung
mit beispielhaften Ausführungsformen.
In einer Ausführung
umfasst eine selbstpräsentierende Griffanordnung
einen Griffabschnitt in funktioneller Verbindung mit einer Achse,
die drehbar in einem Gehäuse
einer starren Halterung montiert ist, und ein aktives Material in
funktioneller Verbindung mit der Achse oder dem Griffabschnitt,
wobei das aktive Material derart ausgebildet ist, um bei Empfang
eines Aktivierungssignals eine Änderung
zumindest einer Eigenschaft zu erfahren, wobei die Änderung
zumindest einer Eigenschaft wirksam ist, um eine Drehung der Achse
in einer ersten Richtung bereitzustellen und den Griff in der ersten
Richtung von einer ersten Position in eine zweite Position zu bewegen.
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In
einer weiteren Ausführungsform
umfasst eine selbstpräsentierende
Griffanordnung einen Griffabschnitt in funktioneller Verbindung
mit einer Achse, die drehbar in einem Gehäuse einer starren Halterung
montiert ist, eine erste Formgedächtnislegierung
in funktioneller Verbindung mit der Achse, wobei die Formgedächtnislegierung
derart ausgebildet ist, um bei Empfang eines ersten Wärmesignals
eine Kontraktion in einer Längendimension
zu erfahren, wobei die Kontraktion in einer Längendimension wirksam ist,
um eine Drehung der Achse in einer ersten Richtung bereitzustellen
und den Griff in der ersten Richtung von einer verstauten Position
in Bezug auf eine Fahrzeuginnenfläche in eine präsentierte Position
in Bezug auf die Fahrzeuginnenfläche
zu bewegen, eine Arretierung in funktioneller Verbindung mit dem
Griffabschnitt, die derart ausgebildet ist, dass sie den Griffabschnitt
in der präsentierten
Position hält,
wobei die Arretierung eine zweite Formgedächtnislegierung umfasst, die
derart ausgebildet ist, um bei Empfang eines zweiten Wärmesignals
eine Kontraktion in einer Längendimension
zu erfahren, wobei die Kontraktion in einer Längendimension wirksam ist,
um die Arretierung von dem Griffabschnitt zu lösen; und eine Vorspannfeder
in funktioneller Verbindung mit der Achse, wobei die Vorspannfeder
ausgebildet ist, um bei einer Deaktivierung des ersten und des zweiten
Wärmesignals
eine Drehung der Achse in einer zweiten Richtung gegen die erste
Richtung bereitzustellen, wobei die Drehung der Achse wirksam ist,
um den Griffabschnitt von der präsentierten
Position in die verstaute Position zurückzubewegen.
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Ein
Verfahren zur Selbstpräsentation
eines Griffes in einem Fahrzeug umfasst die Aktivierung eines aktiven
Materials in funktioneller Verbindung mit der Achse oder dem Griffabschnitt,
wobei das aktive Material derart ausgebildet ist, um bei Empfang
eines Aktivierungssignals eine Änderung
zumindest einer Eigenschaft zu erfahren, wobei die Änderung
zumindest einer Eigenschaft wirksam ist, um eine Drehung der Achse
in einer ersten Richtung bereitzustellen und den Griff in der ersten
Richtung von einer ersten Position in eine zweite Position zu bewegen.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Unter
nunmehriger Bezugnahme auf die Fig., die beispielhafte Ausführungsformen
sind und in denen gleiche Elemente gleich bezeichnet sind, ist:
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1 eine
perspektivische Darstellung eines Fahrzeuginnenraumes mit einer
durch ein aktives Material aktivierten selbstpräsentierenden Griffanordnung;
und
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2 eine beispielhafte Ausführungsform eines
durch ein aktives Material aktivierten selbstpräsentierenden Griffes in (a)
einer ersten Position, (b) einer zweiten Position;
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3 eine
beispielhafte Ausführungsform einer
Achse, in Verbindung mit einem aktiven Material und einem Rückstellmechanismus;
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4 eine
beispielhafte Ausführungsform einer
Arretierung für
einen durch ein aktives Material aktivierten selbstpräsentierenden
Griff;
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5 eine weitere beispielhafte Ausführungsform
einer Arretierung für
einen durch ein aktives Material aktivierten selbstpräsentierenden
Griff;
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6 eine noch weitere beispielhafte Ausführungsform
einer Arretierung für
einen durch ein aktives Material betätigten selbstpräsentierenden Griff;
und
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7 eine beispielhafte Ausführungsform eines
selbstpräsentierenden
Griffes.
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Detaillierte Beschreibung
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Selbstpräsentierende
Griffe und Verfahren für
deren Verwendung werden hierin beschrieben. Im Gegensatz zu bestehenden
Griffen und/oder Kleiderhaken verwenden die hierin offenbarten selbstpräsentierenden
Griffe vorteilhafterweise aktive Materialien. Die Selbstpräsentation
kann jede Art von Griff umfassen, bei dem ein Verstauen und Präsentieren vorteilhaft ist,
wie zum Beispiel Haltegriffe (d. h. Hilfsgriffe) in einem Fahrzeug.
Die selbstpräsentierenden Griffe,
die hierin beschrieben sind, umfassen ein aktives Material, das
zulässt,
dass sich die Vorrichtung in Ansprechen auf eine Änderung
einer Eigenschaft des aktiven Materials bei Empfang eines Aktivierungssignals
reversibel selbst präsentiert.
Der Begriff „aktives
Material", wie hierin
verwendet, bezieht sich allgemein auf ein Material, das beim Anlegen
eines Aktivierungssignals eine Änderung
einer Eigenschaft wie z. B. der Abmessung, der Form, der Phase,
der Orientierung, der Steifigkeit und dergleichen zeigt. Geeignete
aktive Materialien umfassen ohne Einschränkung Formgedächtnislegierungen
(SMA), ferromagnetische Formgedächtnislegierungen
(MSMA), Formgedächtnispolymere
(SMP), piezoelektrische Materialien, elektroaktive Polymere (EAP),
magnetorheologische (MR) Elastomere, elektrorheologische (ER) Elastomere
und dergleichen. Abhängig von
dem speziellen aktiven Material kann das Aktivierungssignal ohne
Einschränkung
die Form eines elektrischen Stromes, eines elektrischen Feldes (Spannung),
einer Temperaturänderung,
eines magnetischen Feldes, einer mechanischen Belastung oder Spannung
und dergleichen besitzen.
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In
weiteren Ausführungsformen
können
die selbstpräsentierenden
Griffe elektromechanische, elektrohydraulische, elektromagnetische
und dergleichen Aktivierungsmechanismen anstelle von aktiven Materialien
umfassen, um den Griff einem Benutzer zu präsentieren. In diesen Ausführungsformen
kann der elektromechanische Aktualtor zum Beispiel durch ein elektrisches
Signal ausgelöst
werden und ist derart ausgebildet, dass er den Griff von einer verstauten
Position in eine präsentierte
Position überführt. Eine
Umkehr des elektrischen Signals ist wirksam, um den Griff in die
verstaute Position zurückzustellen.
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Wie
hierin verwendet, bezeichnen die Begriffe „erste/r/s", „zweite/r/s" und dergleichen
auch keinerlei Reihenfolge oder Wichtigkeit, sondern dienen dazu,
ein Element von einem anderen zu unterscheiden, und die Begriffe „der/die/das", „ein/e" bezeichnen keine
Beschränkung
einer Menge, sondern bezeichnen das Vorhandensein von zumindest
einem der Elemente, auf die Bezug genommen wird. Die Angabe „etwa", die in Verbindung
mit einer Größe verwendet
wird, versteht sich einschließlich
des angegebenen Werts und besitzt die durch den Kontext bestimmte
Bedeutung (umfasst z. B. den der Messung der speziellen Größe zugehörigen Fehlergrad). Des
Weiteren schließen
alle hierin offenbarten Bereiche die Endpunkte mit ein und sind
einzeln kombinierbar.
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Unter
nunmehriger Bezugnahme auf 1 ist eine
partielle perspektivische Darstellung eines Fahrzeuginnenraumes
gezeigt und allgemein durch die Bezugsziffer 10 bezeichnet.
In dieser Ausführungsform
steht eine selbstpräsentierende
Griffanordnung 12 (in diesem Fall ein Halte/Hilfsgriff)
in physikalischer Verbindung mit einer Fläche eines Fahrzeuginneren,
in diesem Fall die Dachlinie des Fahrzeuginnenraumes 10,
gleich über
der Fahrzeugtür 16.
In einer weiteren Ausführungsform
kann die Griffanordnung 12 an der A-Säule 18 des Fahrzeugs
angeordnet sein. Während
diese Fig. eine selbstpräsentierende
Griffanordnung 12 veranschaulicht, sollte einzusehen sein,
dass die durch ein aktives Material aktivierte selbstpräsentierende
Griffanordnung wie hierin offenbart auch auf einen Kleiderhaken
angewendet werden kann und überall
in dem Fahrzeug angeordnet sein kann.
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In 2 ist eine beispielhafte Ausführungsform
der selbstpräsentierenden
Griffanordnung 12 in größerem Detail
gezeigt. Die selbstpräsentierende Griffanordnung 12 umfasst
einen Griffabschnitt 20 und Achsen 22 in funktioneller
Verbindung mit dem Griffabschnitt. Die Achsen 22 sind drehbar
in einem Gehäuse 23 einer
starren Halterung 24 montiert. In einer Ausführungsform
kann die starre Halterung 24 direkt im Fahrzeuginneren 10 wie
z. B. an dem Dachhimmel 14 montiert sein. Die Achsen 22 sind
derart ausgebildet, um eine Drehung des Griffabschnitts 20 von
einer ersten Position in eine zweite Position zuzulassen.
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Wendet
man sich nun 3 zu, ist eine der Achsen 22 in
größerem Detail
veranschaulicht. In dieser Ausführungsform
umfasst die Griffanordnung 12 ferner ein aktives Material 26 und
einen Rückstellmechanismus 28.
In dieser Ausführungsform
umfasst das aktive Material 26 einen SMA-Draht in funktioneller
Verbindung mit der Achse 22 und dem Rückstellmechanismus 28,
in diesem Fall eine Vorspannfeder. Das aktive Material 26 ist
derart ausgebildet, dass es bei Empfang eines Aktivierungssignals
eine Änderung
einer Eigenschaft erfährt.
Die Änderung der
Eigenschaft des aktiven Materials 26 ist wirksam, um eine
Drehung der Achse 22 in einer ersten Richtung bereitzustellen
und den Griffabschnitt 20 von der ersten Position in eine
zweite Position zu bewegen. In einer weiteren Ausführungsform
kann das aktive Material 26 direkt mit dem Griffabschnitt 20 verbunden
sein, um die Drehung bereitzustellen. Nunmehr kurz auf 2 zurückkehrend
befindet sich die erste Position dort, wo sich der Griffabschnitt 20 in
einer verstauten Position in Bezug auf die umgebende Fläche befindet
(wie in 2(a) gezeigt). Die zweite
Position ist dort, wo sich der Griffabschnitt 20 in einer präsentierten
Position in Bezug auf die umgebende Fläche befindet und durch einen
Beifahrer verwendet werden kann. 2(b) ist
eine perspektivische Seitendarstellung der selbstpräsentierenden
Griffanordnung 12, wobei die Strichlinien die zweite Position des
Griffabschnitts 20 veranschaulichen. Eine durch das aktive
Material 26 bewirkte Bewegung in die erste Richtung ist
daher wirksam, um den Griffabschnitt 20 von der verstauten
in die präsentierte
Position zu bewegen. In einer weiteren Ausführungsform kann die erste Position
die präsentier te
Position sein und die zweite Position ist die verstaute Position.
Eine durch das aktive Material bewirkte Bewegung in die erste Richtung
würde in
solch einer Ausführungsform wirksam
sein, um den Griffabschnitt 20 von der präsentierten
in die verstaute Position zu bewegen. Wie hierin verwendet, bezieht
sich der Begriff „verstauen" allgemein auf eine
Position des selbstpräsentierenden
Griffes, die im Vergleich zu derzeitigen Fahrzeuggriffen weniger
Fahrzeuginnenraum einnimmt und den selbstpräsentierenden Griff selbst,
wenn er sich in der präsentierten
Position befindet. In einer Ausführungsform
ist zum Beispiel der selbstpräsentierende
Griff, wenn er verstaut ist, derart in den Fahrzeuginnenraum 10 versenkt,
dass der Griffabschnitt 20 mit dem Dachhimmel 14 koplanar
(d. h. bündig) ist.
In einer weiteren Ausführungsform
ist der selbstpräsentierende
Griff einfach gegen den Dachhimmel 14 gefaltet, um den
Raum des Innenraumes zu vergrößern, ist
jedoch nicht vollständig
in das Fahrzeuginnere versenkt, sodass die Flächen des selbstpräsentierenden
Griffes und des Dachhimmels nicht koplanar sind.
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Im
Betrieb wird der SMA-Draht 26 (d. h. das aktive Material),
der bei Raumtemperatur martensitisch ist, durch eine elektrische
Widerstandsheizung (elektrische Drähte, nicht gezeigt) in seinen
Austenitzustand erwärmt
und zieht sich in einer Längendimension
zusammen. Das Zusammenziehen ist wirksam, um die Rückhaltekraft
zu überwinden,
die durch die Vorspannfeder 28 ausgeübt wird, welche zwischen der
Achse 22 oder dem Griffabschnitt 20 und der starren
Halterung 24 montiert sein kann. In dieser Ausführungsform
ist die Vorspannfeder 28 derart ausgebildet, um bei einer
Unterbrechung des an den SMA-Draht 26 angelegten Aktivierungssignals
eine Drehung der Achse 22 in einer zweiten Richtung gegen
die erste Richtung bereitzustellen. Die zweite Richtung ist wirksam,
um den Griffabschnitt 20 in die verstaute Position zurückzustellen.
In einer weiteren Ausführungsform
kann die Vorspannfeder 28 derart ausgebildet sein, um den
Griffabschnitt 20 von der verstauten in die präsentierte
Position zu bewegen, wenn durch den SMA-Draht 26 nicht
darauf eingewirkt wird. Der SMA-Draht 26 muss kontinuierlich
erwärmt
werden, selbst nachdem der Griffabschnitt 20 ausgefahren
ist, um eine Umkehr des SMA-Drahtes 26 in den weichen,
martensitischen Zustand zu verhindern, in dem die Vorspannfeder 28 den SMA-Draht
dehnen und den Griffabschnitt 20 in die erste Position
zurückstellen
würde.
Damit der Griffabschnitt 20 präsentiert bleibt, selbst wenn
die Wärme von
dem SMA-Draht 26 entfernt wird, kann ein Sperrmechanismus
oder eine Arretierung verwendet werden. Eine Arretierung 50 ist
in 4 als Teil der selbstpräsentierenden Griffanordnung 12 veranschaulicht.
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Die
Arretierung 50 ist derart ausgebildet, um mit dem durch
die Vorspannfeder 28 zurückgestellten Griffabschnitt
in Wechselwirkung zu stehen und diesen zu beeinflussen. Die Arretierung 50 umfasst
einen Schnapper 52 in verschiebbarer Verbindung mit einem
komplementären
Hohlraum 54. Der Schnapper 52 wird durch eine
in dem Hohlraum 54 angeordnete Druckfeder 56 nach
außen
gezwungen. Eine Länge
eines weiteren SMA-Drahtes 58 erstreckt sich von der Basis
des Hohlraums 54 zu der Unterseite des Schnappers 52.
Im Betrieb bewirkt die Betätigung
der selbstpräsentierenden
Haltegriffanordnung 12, dass sich die Achsen 22 drehen
und den Griffabschnitt 20 bewegen. Wenn der Griffabschnitt 20 die präsentierte
Position erreicht, trifft ein Ende des Griffes auf den Schnapper 52 und
die Form des Schnappers 52 ist derart ausgebildet, um das
Ende des Griffabschnitts 20 in der präsentierten Position zu sperren.
Während
die Arretierung 50 wirksam ist, um mit dem Griffabschnitt 20 in
der präsentierten
Position in Reibeeingriff zu treten, ist die Form des Schnappers 52 ferner
derart ausgebildet, um eine gewisse Bewegung des Griffabschnittes 20 zuzulassen.
Zum Beispiel kann sich der Griffabschnitt 20 innerhalb
der U-Form des Schnappers 52 drehen, um eine Bewegung (d.
h. Tasten, Wackeln) zuzulassen, wenn ein Beifahrer den Griff verwendet,
ohne zuzulassen, dass sich der Griff vollständig aus dem Schnapper 52 herausbewegt,
was dazu führen
würde,
dass der Griff verstaut wird. Die Aktivierung des SMA-Drahtes 58 und
die Unterbrechung des Aktivierungssignals an den SMA-Draht 26 wird
den Schnapper 52 nach unten zurückziehen, sodass sich die Achsen 22 drehen können und
die Vorspannfeder 28, die an dem Griffabschnitt 20 befestigt
ist, den Griffabschnitt in der entgegengesetzten Richtung zurück in die
verstaute Position bewegt, wodurch der zurückgezogene Schnapper 52 frei
ist. Der SMA-Draht 58 in
der Arretierung 50 kann dann deaktiviert werden, um die selbstpräsentierende
Griffanordnung 12 in einen vollständig deaktivierten, verstauten
Zustand zurückzustellen.
Auch werden die Eigenschaften der SMA wie auch anderer geeigneter
aktiver Materialien unten stehend in größerem Detail erläutert.
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In
einer weiteren Ausführungsform,
die wünschenswert
sein kann, wenn die Kraft, die zum Niederdrücken der Arretierung 50 während des
Ausfahrens notwendig ist, übermäßig ist,
würde der
Betrieb der SMA-Drähte 26, 58 sowohl
in dem selbstpräsentierenden
Griff 12 als auch der Arretierung 50 synchronisiert,
sodass beide unabhängig
durch ihre individuellen SMA-Elemente aktiviert werden. Wiederum kann
beim Erreichen einer präsentierten
Konfiguration die Stromzufuhr an die SMA-Drähte unterbrochen werden, bis
ein Verstauen des Griffes wieder erwünscht ist. Es sollte einzusehen
sein, dass die oben beschriebene Arretierung 50 eine beispielhafte
Ausführungsform
ist. Weitere Ausführungsformen
von Arretierungen, die vorteilhafterweise einen Arretierungsbereich
für den
Griffabschnitt in seinem präsentierten
Zustand bereitstellen, auch nachdem das aktive Material deaktiviert
ist, sind geeignet.
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Zum
Beispiel veranschaulicht 5 eine weitere
beispielhafte Ausführungsform
einer Griffanordnung 100, die eine Arretierung 102 umfasst.
In dieser Ausführungsform
arbeitet die Arretierung 102 auf dieselbe Weise wie die
Arretierung 50 von 4, die Form
des Schnappers 104 weist jedoch nur eine Lippe 106 auf,
die derart ausgebildet ist, um mit dem Griffabschnitt 108 in
Eingriff zu treten. Der Griffabschnitt 108 weist ein Ende 110 mit
einem zunehmenden Radius auf einer ersten Seite 112 auf.
Der zunehmende Radius des Endes 110 ist derart ausgebildet,
um mit der Lippe 106 des Schnappers 104 in Eingriff
zu treten, wenn der Griff von der verstauten in die ausgefahrene
Position übergeht,
wie in den Fig. (a) bis (b) zu sehen. Die Aufwärtskraft der Druckfeder 114 auf
dem Schnapper 104 und der zunehmende Radius des Endes 110 reichen
aus, um den Griffabschnitt 108 in der ausgefahrenen Position
zu halten. Wie oben stehend beschrieben, kann ein SMA-Draht 118 verwendet
werden, um die Arretierung 102 zurückziehen und zuzulassen, dass
der Griffabschnitt 108 bei Nichtvorhandensein eines Aktivierungssignals
oder bei einem Lösen
eines Sperrmechanismus (nicht gezeigt) verstaut wird.
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Unter
nunmehriger Bezugnahme auf 6 ist eine
weitere beispielhafte Ausführungsform
einer Arretierung 150 veranschaulicht. Die Arretierung 150 umfasst
zwei keilförmige
Körper 152 und 154,
die miteinander in verschiebbarer Verbindung stehen. 6(a) zeigt die Arretierung in einer entriegelten Position,
in der der Griffabschnitt (nicht gezeigt) verstaut wäre. 6(b) veranschaulicht die Arretierung 150 in
der eingerückten
Position, wobei der Griffabschnitt in der ausgefahrenen Position
gehalten würde.
Die Gleitbewegung der beiden in Kontakt stehenden keilförmigen Körper 152 und 154 bewirkt,
dass sich die Keile rechtwinklig in Bezug zueinander bewegen. Diese
Gleitbewegung drückt
eine Druckfeder 156 zusammen, wodurch in der Feder eine
Kraft aufgebaut wird und der Widerstand erhöht wird, um den keilförmigen Körper 152 weiter
bis zu dem Punkt zu verschieben, an dem sie mit der Aktivierungskraft
eines primären
SMA-Drahtes (nicht
gezeigt) übereinstimmt,
die den Griffabschnitt in die ausgefahrene Position überführt. Die
Kraft in der Druckfeder 156, wie in 6(b) gezeigt,
stoppt eine weitere relative Bewegung des keilförmigen Körpers 152, d. h. sie hält den Griffabschnitt
in Position, bis er durch die Aktivierung und die Kontraktion eines
sekundären SMA-Drahtes 158 in
funktioneller Verbindung mit dem keilförmigen Körper 154 gelöst wird.
In Bezug auf den keilförmigen
Körper 152 kann
die relative Gleitbewegung durch ein beliebiges geeignetes Mittel
angetrieben werden, z. B. kann er mechanisch durch ein Zahnrad angetrieben
werden, das an dem Schwenkende des Griffabschnittes in funktioneller Verbindung
mit Schlitzen oben auf dem keilförmigen Körper 152 angeordnet
ist.
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Eine
noch weitere Ausführungsform
einer Griffanordnung 200 mit einem Arretierungsmechanismus 202 ist
in 7(a) gezeigt. Die Arretierung 200 umfasst
ein MR-Fluid oder ER-Fluid 204 mit einer steuerbaren Scherfestigkeit,
in 7(b) gezeigt, wobei die Änderung
der Scherfestigkeit bei Empfang eines magnetischen oder elektrischen
Signals wirksam ist, um einen Drehwiderstand an den Wellen 206 an
den Schwenk/Drehpunkten 208 des Griffabschnitts 210 zu
erzeugen. Ein Permanentmagnet könnte
verwendet werden, um ein Niveau festzulegen und dann könnte eine
Spulenaktivierung verwendet werden, um das Feld zu löschen und
die Arretierung 200 zu lösen. Alternativ könnte Energie
verwendet werden, um ein Feld zu erzeugen und die Arretierung 200 zu
aktivieren sowie ihre Lösekraft
festzulegen, wobei ein Ausschalten der Energie die Arretierung 200 lösen würde. In
diesem Fall ist kein Permanentmagnet erforderlich. In noch weiteren
Ausführungsformen
ist es nicht erforderlich, dass die Arretierung eine Komponente
aus einem aktiven Material umfasst.
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Ein
weiteres optionales Merkmal der selbstpräsentierenden Griffanordnung
ist ein Sperrmechanismus, der anstelle oder in Verbindung mit der
Arretierung 50 verwendet werden kann. Der Sperrmechanismus
ist derart ausgeführt,
um den Griffabschnitt 20 nach einer Deaktivierung des aktiven
Materials in einer ausgewählten
von der ersten und der zweiten Position zu halten. Geeignete Sperrmechanismen können ohne
Einschränkung
einen Stift, eine Nut/Feder, eine Verriegelung, einen Anschlag und
dergleichen umfassen. Falls gewünscht
kann/können
die Arretierung und/oder der Sperrmechanismus gelöst werden
und ein Rückstellmechanismus
wie z. B. die Vorspannfeder 28 oder eine zweite Komponente
aus einem aktiven Material, kann den Griffabschnitt von einer ausgewählten von
der ersten und der zweiten Position in die entgegengesetzte Position
bewegen.
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Der
selbstpräsentierende
Griff 12, wie oben beschrieben und in 2 gezeigt,
ist lediglich eine beispielhafte Ausführungsform des offenbarten selbstpräsentierenden
Griffes. In einer weiteren Ausführungsform
kann der Griff 12 durch ein aktives Material wie z. B.
den SMA-Draht ausgefahren werden; eine Arretierung kann die präsentierte
Position des Griffes festhalten; und ein antagonistischer SMA-Draht
kann anstelle einer Vorspannfeder verwendet werden, um den Griff
in seine verstaute Position zurückzustellen.
In diesem Beispiel wirkt der antagonistische SMA-Draht als der Rückstellmechanismus.
Bei einer Deaktivierung des ersten SMA-Drahtes und Lösen der Arretierung kann der
zweite (antagonistische) SMA-Draht aktiviert werden, wobei das Zusammenziehen
des zweiten SMA-Drahtes wirksam ist, um die Achsen zu drehen und
den Griff zurück
in die verstaute Position zu bewegen.
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In
einer noch weiteren Ausführungsform
umfasst die selbstpräsentierende
Griffanordnung einen sekundären
antagonistischen SMA-Draht in der Austenitphase. Wenn der sekundäre SMA-Draht
während
des Ausfahrens des Griffes gespannt/gedehnt wird, verschiebt sich
der Draht in die Martensitphase mit niedrigem Modul, d. h. es wird
der superelastische Effekt des SMA-Drahtes verwendet. Der sekundäre antagonistische
SMA-Draht wird dann verwendet, um den Griff auf eine von zwei Arten
zu verstauen. Wenn der Griff mit der Hand aus dem Arretierungsbereich
heraus bewegt wird, wird das Lösen
der Spannung auf den sekundären
SMA-Draht den Draht in die austenitische Phase zurückbringen
und bewirken, dass er sich in einer Längendimension zusammenzieht
und den Griff verstaut. Alternativ, wenn die Arretierung weggezogen
wurde, z. B. durch ein Aktivierungssignal auf Sensorbasis, löst dies
dann ebenfalls die Spannung und bewirkt, dass der antagonistische
SMA-Draht in die austenitische Phase zurückkehrt, die bewirkt dass der
Draht schrumpft und der Griff sich verstaut.
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In
einer noch weiteren Ausführungsform kann
die selbstpräsentierende
Griffanordnung 12 ferner einen Sperrklinkenmechanismus
umfassen, wobei der Sperrklinkenmechanismus derart ausgebildet ist,
um zuzulassen, dass das Ausfahren des Griffabschnittes 20 unter
verschiedenen Winkeln erfolgt. Der Sperrklinkenmechanismus kann
ferner auf einem aktiven Material basieren. In einem Beispiel verwendet
der Sperrklinkenmechanismus mehrere Komponenten aus aktivem Material
wie z. B. SMA-Drähte,
wobei jeder Draht derart ausgebildet ist, um den Griffabschnitt 20 zu
betätigen
und in einem bestimmten Winkel in Bezug auf den Fahrzeuginnenraum 10 zu
präsentieren.
Zeitgesteuerte Betätigungen
eines jeden SMA-Drahtes führen
zum Ausfahren des Griffabschnitts 20 unter verschiedenen Winkeln
in Bezug auf jeden Draht.
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In
jeder der oben offenbarten Ausführungsformen
können
die selbstpräsentierenden
Drehgriffe auch mit der Hand bedient werden. Die Griffe können mit
der Hand ausgefahren und in den Arretierungsbereich gestellt werden,
wie auch mit der Hand von dem Arretierungsbereich in den verstauten
Zustand zurück
entfernt werden. Dadurch, dass sowohl eine Bedienung mit der Hand
als auch eine Betätigung
durch ein aktives Material möglich
ist, bleiben die Griffe vorteilhafterweise auch während Stromstörungen oder bei
leerer Fahrzeugbatterie funktionsfähig. Darüber hinaus können die
selbstpräsentierenden
Griffe ohne weiteres in einem gemischten Modus bedient werden, in
dem der Griff durch Betätigung
des aktiven Materials präsentiert
oder verstaut werden kann, und die Umkehr (Verstauen oder Präsentieren)
mit der Hand erfolgen kann. Des Weiteren kann das aktive Material
der selbstpräsentierenden
Griffe jede beliebige geometrische Form besitzen, die geeignet ist, um
den Griff zu drehen, z. B., ohne Einschränkung, eines Drahtes, eines
Streifens, einer Platte, eines Rohres und dergleichen.
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Eine
Aktivierungsvorrichtung 30 ist mit der selbstpräsentierenden
Griffanordnung 12 gekoppelt und mit dieser funktionell
verbunden. Die Aktivierungsvorrichtung 30 dient dazu, ein
Aktivierungssignal selektiv an die selbstpräsentierende Griffanordnung 12 zu
liefern und ein die Position des Griffabschnitts 20 und/oder
der Arretierung 50 durch Ändern zumindest einer Eigenschaft
des SMA-Drahtes 26 und/oder 58 zu ändern. Das
durch die Aktivierungsvorrichtung 30 gelieferte Aktivierungssignal
kann ein Wärmesignal,
ein magnetisches Signal, ein elektrisches Signal, ein pneumatisches
Signal, ein mechanisches Signal und dergleichen und Kombinationen umfassen,
die zumindest eines der vorhergehenden Signale umfassen, wobei das
spezielle Aktivierungssignal von den Materialien und/oder der Ausgestaltung
des aktiven Materials abhängig
ist. Zum Beispiel kann ein Wärmesignal
angelegt werden, um die Eigenschaft des aktiven Materials zu ändern, das
aus einer SMA und/oder einem SMP hergestellt ist. Ein elektrisches
Signal kann angelegt werden, um die Eigenschaft des aktiven Materials
zu ändern,
das aus einem EAP und/oder elektronischen EAPs hergestellt ist.
Ein magnetisches Feld kann angewendet (entfernt oder geändert) werden,
um die Eigenschaft des aktiven Materials zu ändern, das aus magnetostriktiven
Materialien wie z. B. MSMA und MR-Elastomeren hergestellt ist.
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In
einer beispielhaften Ausführungsform
befindet sich der Griffabschnitt 20 in der verstauten Position,
wenn sich das aktive Material 26 in einem passiven Zustand
befindet, d. h. wenn kein Aktivierungssignal an das aktive Material
angelegt wird. Bei Empfang eines Aktivierungssignals verleiht die Änderung einer
Eigenschaft des aktiven Materials 26 den Achsen eine Drehung
und bewegt den Griffabschnitt 20 von der verstauten Position
in eine präsentierte
Position, wodurch er für
einen Benutzer erreichbar gemacht wird. Die Umkehr der Überführung kann
verwendet werden, um den selbstpräsentierenden Griff von der
präsentierten
Position in die verstaute Position zurückzubringen. Anders ausgedrückt, die
Beendigung des Aktivierungssignals kann wirksam sein, um die Änderung
einer Eigenschaft des aktiven Materials umzukehren und dadurch den
Griff zu verstauen. In weiteren Ausführungsformen, z. B. jenen,
die eine SMA als ein aktives Material beinhalten, wie z. B. in 2, wird eine Unterbrechung des Aktivierungssignals
zu dem Übergang
des SMA-Drahtes in die martensitische Phase führen, aber bei Nichtvorhandensein
der Aufbringung einer Umkehrkraft auf den Griff, die den SMA-Draht
dehnen und den Griff verstauen wird, wird der Griff in seiner ausgefahrenen
Position bleiben. Ein Rückstellmechanismus
wie z. B. die Rückstellfeder 28 von 2 kann optional verwendet werden, um den
selbstpräsentierenden Griff
bei Beendigung des Aktivierungssignals oder beim Lösen einer
Arretierung oder eines Sperrmechanismus in die entgegengesetzte
Position zurückzustellen.
Wenn z. B. ein aktives Material den Griffabschnitt in die präsentierte
Position überführt, wenn
es aktiviert wird, kann ein Rückstellmechanismus den Griffabschnitt
in die verstaute Position zurückstellen, wenn
das Aktivierungssignal beendet wird. In einem weiteren Beispiel,
in dem ein Sperrmechanismus oder auch das aktive Material (wenn
es aktiviert ist) den Griffabschnitt in der verstauten Position
hält, kann
ein Rückstellmechanismus
wirksam sein, um das Element beim Lösen des Sperrmechanismus oder
bei einer Deaktivierung des aktiven Materials in die präsentierte
Position zu überführen. Solche
Ausführungsformen
können
für jene
aktiven Materialien vorteilhaft sein, die naturgemäß nur als
Aktuatoren in eine Richtung wirksam sind, z. B. eine SMA, was unten
stehend in größerem Detail
erläutert
wird.
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Ganz
gleich, um welchen Aktivierungsmodus es sich handelt, ist es vorteilhaft,
dass der Griff in dem passiven Modus verstaut ist und daher keine Energie
für die
dauerhafte Aufbewahrung des selbstpräsentierenden Griffes notwendig
ist. Anders ausgedrückt
ist die von der selbstpräsentierende
Griffanordnung benötigte
Energie nur von kurzer Dauer, während
der der Griffabschnitt für
eine Verwendung, z. B. um einen Beifahrer beim Ein/Aussteigen aus dem
Fahrzeug zu unterstützen,
präsentiert
sein muss. Wenn das Element allerdings aus einem bestimmten Grund
länger
als für
eine normale Dauer präsentiert
werden muss oder wenn die Funktion der selbstpräsentierenden Vorrichtung eine
ist, bei der ein längeres
Ausfahren erforderlich ist, z. B. bei Kleiderhaken, dann kann der
Sperrmechanismus oder die Arretierung dem selbstpräsentierenden
Griff hinzugefügt
sein, wie oben stehend im Detail beschrieben. Darüber hinaus
kann der selbstpräsentierende Griff
optional auch einen Lastbegrenzer 32 umfassen. Der Lastbegrenzer 32 kann
derart ausgeführt sein,
um die Last zu begrenzen, der das aktive Material 26 ausgesetzt
ist, um die Lebensdauer des aktiven Materials zu erhalten. Zum Beispiel
kann der Lastbegrenzer 32 verhindern, dass das aktive Material 26 versucht,
den Griff zu verstauen, wenn eine bestimmte Last auf dem Griffabschnitt 20 bleibt,
wie z. B. ein Kleiderhaken oder die Hand eines Beifahrers. In letzterem
Fall dient der Lastbegrenzer nicht nur dazu, die Lebensdauer der
Griffanordnung 12 zu erhalten, sondern wirkt außerdem als
ein Sicherheitsmechanismus, indem er das Kraftniveau (d. h. das
Drehmoment) begrenzt, das durch eine Hand aufgebracht wird, wenn
der Griff verstaut wird.
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Ein
Verfahren zur Selbstpräsentation
eines Griffes in einem Fahrzeuginneren kann umfassen, dass das aktive
Material in funktioneller Verbindung mit der Achse oder dem Griffabschnitt
aktiviert wird, wobei das aktive Material bei Empfang des Aktivierungssignals
eine Änderung
zumindest einer Eigenschaft erfährt.
Die Änderung
einer Eigenschaft ist wirksam, um der Achse eine Drehung in einer
ersten Richtung zu verleihen und den Griffabschnitt in der ersten
Richtung von einer ersten Position in eine zweite Position zu bewegen.
In einem Beispiel bewirkt die Drehung, dass sich der Griffabschnitt
zu einer Position innerhalb und/oder gegen eine Fahrzeuginnenfläche wie
z. B. eine Dachlinie, A-Säule
oder dergleichen in eine präsentierte
Position in dem Fahrzeuginnenraum bewegt, in der der Griffabschnitt
nun zur Verwendung durch einen Fahrer und/oder Beifahrer zugänglich sein
wird.
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Wie
oben beschrieben, kann eine Aktivierungsvorrichtung verwendet werden,
um das Aktivierungssignal an das/die aktive/n Material/ien in einer beispielhaften
selbstpräsentierenden
Griffanordnung anzulegen. Die Aktivierungsvorrichtung kann auf mehrere
Arten betrieben werden. Zum Beispiel könnte in einer Ausführungsform
die Verwendung eines Fernbedienungsschlüsselanhängers, der typischerweise verwendet
wird, um eine Fahrzeugtür
aufzusperren, auch derart ausgebildet sein, um das Aktivierungssignal
auszulösen
und den Griff zu präsentieren,
um in das Fahrzeug zu gelangen oder Kleider aufzuhängen. Ebenso
könnte
ein drahtloser Signalgeber in dem Schlüsselanhänger in Kombination mit einem
Aktivie rungsvorrichtungssensor verwendet werden, um das aktive Material
automatisch zu aktivieren, wenn der Schlüsselanhänger in die physikalische Nähe der selbstpräsentierenden
Vorrichtung gebracht wird, wodurch die Notwendigkeit beseitigt ist,
Schlüsselanhängerknöpfe zu drücken. In
einer weiteren Ausführungsform
könnte
das Aktivierungssignal mit der Hand aktiviert werden. Zum Beispiel könnte das
Einsetzen des Fahrzeugschlüssels
in ein Schlüsselloch
in der Fahrzeugtür
oder das Öffnen
der Tür
selbst das Aktivierungssignal auslösen. Ebenso könnte ein
Druckknopf oder dergleichen, vorzugsweise aber nicht notwendigerweise
neben dem selbstpräsentierenden
Griff angeordnet sein, wobei ein Niederdrücken des Druckknopfes das Aktivierungssignal
aktiviert, um den Griff zu präsentieren.
Bei jedem der oben stehenden Verfahren kann das Aktivierungssignal
durch die Unterbrechung einer Zeitsteuerung in Verbindung mit dem
selbstpräsentierenden Griff
oder durch das Auftreten eines bestimmten Ereignisses wie z. B.
ein Schließen
der Fahrzeugtür oder
wenn bei dem Fahrzeug ein Gang eingelegt wird, ausgeschaltet werden,
um das Aktivierungssignal zu deaktivieren und den Griff in die Energie-Aus-Position
zurückzustellen,
die optional die verstaute oder die präsentierte Position sein kann.
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Zusammengefasst
ist der durch ein aktives Material betätigte selbstpräsentierende
Griff in den 1 bis 4 lediglich
eine beispielhafte Ausführungsform.
Weitere Griffformen, Anordnungsorte, Arretierungen, Rückstellmechanismen
und Sperrmechanismen können
in verschiedenen Kombinationen verwendet werden, wie sie einem Fachmann
bekannt sein würden,
um eine geeignete selbstpräsentierende
Griffanordnung zu bilden.
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Wie
zuvor beschrieben, umfassen geeignete aktive Materialien für die selbstpräsentierenden
Griffe ohne Einschränkung
Formgedächtnispolyme re (SMP),
Formgedächtnislegierungen
(SMA), elektroaktive Polymere (EAP), piezoelektrische Materialien, ferromagnetische
Formgedächtnislegierungen,
magnetorheologische (MR) Elastomere und elektrorheologische (ER)
Elastomere sowie MR- und ER-Fluide.
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Formgedächtnislegierungen
liegen in mehreren unterschiedlichen temperaturabhängigen Phasen
vor. Die am häufigsten
verwendeten dieser Phasen sind die sogenannte Martensit- und die
Austenitphase. In der nachfolgenden Erläuterung bezieht sich die Martensitphase
allgemein auf die stärker
verformbare Phase niedrigerer Temperatur, wohingegen sich die Austenitphase
allgemein auf die starrere Phase höherer Temperatur bezieht. Wenn
sich die Formgedächtnislegierung
in der Martensitphase befindet und erwärmt wird, beginnt sie, sich
in die Austenitphase zu ändern.
Die Temperatur, bei der dieses Phänomen beginnt, wird oft als
Austenit-Anfangstemperatur
(As) bezeichnet. Die Temperatur, bei der dieses Phänomen endet,
wird als Austenit-Endtemperatur (Af) bezeichnet. Wenn sich die Formgedächtnislegierung
in der Austenitphase befindet und abgekühlt wird, beginnt sie, sich
in die Martensitphase zu ändern,
und die Temperatur, bei der dieses Phänomen beginnt, wird als Martensit-Anfangstemperatur (Ms)
bezeichnet. Die Temperatur, bei der der Austenit aufhört, in den
Martensit überzugehen,
wird als Martensit-Endtemperatur (Mf) bezeichnet. Im Allgemeinen
sind die Formgedächtnislegierungen
in ihrer martensitischen Phase weicher und leichter verformbar und
sie sind in der austenitischen Phase härter, fester und/oder starrer.
Im Hinblick auf die vorhergehenden Eigenschaften erfolgt eine Ausdehnung
der Formgedächtnislegierung
vorzugsweise bei oder unterhalb der Austenit-Übergangstemperatur (bei oder unterhalb
von As). Ein nachfolgendes Erwärmen über die
Austenit-Übergangstemperatur
bewirkt, dass die ausgedehnte Formgedächtnislegierung in ihre permanente
Form zurückkehrt.
Somit ist ein geeignetes Aktivierungssignal zur Verwendung mit Formge dächtnislegierungen
ein thermisches Aktivierungssignal in einer Größenordnung, die Übergänge zwischen
der Martensit- und der Austenitphase bewirkt.
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Die
Temperatur, bei der sich die Formgedächtnislegierung an ihre Hochtemperaturform
erinnert, wenn sie erwärmt
wird, kann durch geringfügige Änderungen
in der Zusammensetzung der Legierung und durch eine Wärmebehandlung
angepasst werden. In Nickel-Titan-Formgedächtnislegierungen kann sie
z. B. von über
etwa 100°C
auf unter etwa –100°C geändert werden.
Der Formwiederherstellungsprozess findet über einen Bereich von nur wenigen
Grad statt und der Beginn oder das Ende des Übergangs kann, abhängig von
der gewünschten
Anwendung und Legierungszusammensetzung, auf innerhalb ein oder
zwei Grad gesteuert sein. Die mechanischen Eigenschaften der Formgedächtnislegierung
variieren stark über
den Temperaturbereich, der ihren Übergang überspannt, und stellen typischerweise
Formgedächtniseffekte,
superelastische Effekte und ein hohes Dämpfungsvermögen bereit.
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Geeignete
Formgedächtnislegierungsmaterialien
umfassen, sollen jedoch nicht beschränkt sein auf Legierungen auf
Nickel-Titan-Basis, Legierungen auf Indium-Titan-Basis, Legierungen
auf Nickel-Aluminium-Basis, Legierungen auf Nickel-Gallium-Basis,
Legierungen auf Kupferbasis (z. B. Kupfer-Zinklegierungen, Kupfer-Aluminiumlegierungen, Kupfer-Gold-
und Kupfer-Zinnlegierungen), Legierungen auf Gold-Cadmium-Basis,
Legierungen auf Silber-Cadmium-Basis, Legierungen auf Indium-Cadmium-Basis, Legierungen
auf Mangan-Kupfer-Basis, Legierungen auf Eisen-Platin-Basis, Legierungen
auf Eisen-Palladium-Basis und dergleichen. Die Legierungen können binär, ternär oder von
irgend einer höheren
Ordnung sein, vorausgesetzt die Legierungszusammensetzung weist
einen Formgedächtniseffekt
auf wie z. B. eine Änderung
der Formorientierung, Ände rungen
der Fließgrenze
und/oder der Biegemoduleigenschaften, des Dämpfungsvermögens, der Superelastizität und dergleichen.
Die Wahl einer geeigneten Formgedächtnislegierungszusammensetzung
hängt von
dem Temperaturbereich ab, in dem die Komponente arbeiten wird. Der
Superelastizitätseffekt
ist ein mechanischer Typ von Formgedächtnis. Dieser Effekt wird
beobachtet, wenn die Legierungen genau über ihrer Übergangstemperatur gedehnt
werden. Wenn das Material bei einer Temperatur genau über seiner Übergangstemperatur
zu der Austenitphase gespannt wird, wandelt die aufgebrachte Spannung
die Austenitphase in die Martensitphase um und das Material zeigt
eine steigende Dehnung bei konstant aufgebrachter Spannung, d. h.
es findet eine für
eine relativ geringe aufgebrachte Spannung beträchtliche Verformung statt. Wenn
die Spannung entfernt wird, kehrt der Martensit zum Austenit zurück und das
Material nimmt wieder seine ursprüngliche Form an.
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Ferromagnetische
Formgedächtnislegierungen
(FSMAs) sind eine Unterklasse der SMAs. FSMAs können sich wie herkömmliche
SMA-Materialien verhalten, die eine spannungs- oder thermisch induzierte
Phasenumwandlung zwischen Martensit und Austenit aufweisen. Außerdem sind
FSMAs ferromagnetisch und besitzen eine starke magnetokristalline Anisotropie,
was zulässt,
dass ein äußeres magnetisches
Feld die Orientierung/Fraktion von feldausgerichteten martensitischen
Varianten beeinflusst. Wenn das magnetische Feld entfernt wird,
kann das Material ein vollständiges
Zweiwege-, ein partielles Zweiwege- oder ein Einweg-Formgedächtnis aufweisen.
Für ein
partielles oder Einweg-Formgedächtnis kann
ein äußerer Stimulus,
eine Temperatur, ein magnetisches Feld oder eine Spannung zulassen,
dass das Material in seinen Ausgangszustand zurückkehrt. Ein vollkommenes Zweiwege-Formgedächtnis kann
für eine
proportionale Steuerung, bei der eine kontinuierliche Energie zugeführt wird,
verwendet werden. Ein Einweg-Formgedächtnis ist am nützlichsten für Sperranwendungen,
bei denen ein verzögerter
Rückstell-Stimulus
eine Sperrfunktion zulässt. Äußere magnetische
Felder werden in Kraftfahrzeuganwendungen im Allgemeinen über Elektromagneten mit
einem weichmagnetischen Kern erzeugt, obwohl für ein schnelles Ansprechen
auch ein Paar Helmholtz-Spulen verwendet werden kann.
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Beispielhafte
ferromagnetische Formgedächtnislegierungen
sind Legierungen auf Nickel-Mangan-Gallium-Basis, Legierungen auf
Eisen-Platin-Basis,
Legierungen auf Eisen-Palladium-Basis, Legierungen auf Cobalt-Nickel-Aluminium-Basis
und Legierungen auf Cobalt-Nickel-Gallium-Basis. Wie SMA können diese Legierungen binär, ternär oder von
irgend einer höheren
Ordnung sein, vorausgesetzt die Legierungszusammensetzung weist
einen Formgedächtniseffekt
auf wie z. B. eine Änderung
der Form, der Orientierung, der Fließgrenze, der Biegemoduleigenschaften,
des Dämpfungsvermögens, der
Superelastizität
und/oder ähnlicher
Eigenschaften. Die Wahl einer geeigneten Formgedächtnislegierungszusammensetzung
ist zum Teil von dem Temperaturbereich und der Art des Ansprechens
in der beabsichtigten Anwendung abhängig.
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FSMAs
sind Legierungen, die oft aus Ni-Mn-Ga bestehen und die Form infolge
einer durch ein magnetisches Feld induzierten Dehnung ändern. FSMAs
besitzen interne Varianten mit verschiedenen magnetischen und kristallographischen
Orientierungen. In einem magnetischen Feld ändern sich die Proportionen
dieser Varianten, was zu einer Änderung
der gesamten Form des Materials führt. Ein FSMA-Aktuator erfordert
im Allgemeinen, dass das FSMA-Material zwischen den Spulen eines
Elektromagneten angeordnet wird. Der elektrische Strom, der durch
die Spule fließt,
induziert ein magnetisches Feld durch das FSMA-Material, das eine Änderung der
Form bewirkt.
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Elektroaktive
Polymere umfassen jene Polymermaterialien, die in Ansprechen auf
elektrische oder mechanische Felder piezoelektrische, pyroelektrische
oder elektrostriktive Eigenschaften aufweisen. Ein Beispiel eines
elektrostriktiven Pfropfelastomers mit einem piezoelektrischen Polyvinylidenfluorid-Trifluorethylen-Copolymer.
Diese Kombination besitzt die Fähigkeit,
eine variable Menge von ferroelektrischen elektrostriktiven molekularen
Verbundsystemen zu erzeugen. Diese können als ein piezoelektrischer
Sensor oder sogar als ein elektrostriktiver Aktuator betrieben werden.
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Materialien,
die zur Verwendung als ein elektroaktives Polymer geeignet sind,
können
jedes/n im Wesentlichen isolierende/n Polymer oder Gummi (oder eine
Kombination davon) umfassen, das/der sich in Ansprechen auf eine
elektrostatische Kraft verformt oder dessen Verformung zu einer Änderung eines
elektrischen Feldes führt.
Beispielhafte Materialien, die zur Verwendung als ein vorverformtes
Polymer geeignet sind, umfassen Silikonelastomere, Acrylelastomere,
Polyurethane, thermoplastische Elastomere, Copolymere mit PVDF,
druckempfindliche Haftmittel, Fluorelastomere, Polymere, die Silikon-
und Acrylkomponenten umfassen, und dergleichen. Polymere, die Silikon-
und Acrylkomponenten umfassen, können
z. B. Copolymere mit Silikon- und Acrylkomponenten, Polymermischungen
mit einem Silikonelastomer und einem Acrylelastomer umfassen.
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Materialien,
die als ein elektroaktives Polymer verwendet werden, können auf
der Basis einer oder mehrerer Materialeigenschaften wie z. B. einer hohen
elektrischen Durchbruchsfeldstärke,
eines niedrigen Elastizitätsmoduls
(für große oder
kleine Verformungen), einer hohen Dielektrizitätskonstante und dergleichen
ausgewählt
sein. In einer Ausführungsform
ist das Polymer derart ausgewählt,
dass es einen Elastizitätsmodul
von höchstens
etwa 100 MPa aufweist. In einer weiteren Ausführungsform ist das Polymer
derart ausgewählt,
dass es einen maximalen Betätigungsdruck
zwischen etwa 0,05 MPa und etwa 10 MPa und vorzugsweise zwischen
etwa 0,3 MPa und etwa 3 MPa aufweist. In einer weiteren Ausführungsform
ist das Polymer derart ausgewählt, dass
es eine Dielektrizitätskonstante
zwischen etwa 2 und etwa 20 und vorzugsweise zwischen etwa 2,5 und
etwa 12 aufweist. Die vorliegende Offenlegung soll nicht auf diese
Bereiche beschränkt
sein. Idealerweise wären
Materialien mit einer höheren
Dielektrizitätskonstante
als die oben angegebenen Bereiche wünschenswert, wenn die Materialien
sowohl eine hohe Dielektrizitätskonstante
als auch eine hohe Durchschlagfestigkeit hätten. In vielen Fällen können elektroaktive
Polymere als dünne
Filme hergestellt und implementiert sein. Geeignete Dicken für diese dünnen Filme
können
unterhalb von 50 Mikrometer liegen.
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Da
elektroaktive Polymere sich bei hohen Belastungen durchbiegen können, sollten
sich an den Polymeren befestigte Elektroden ebenso durchbiegen,
ohne die mechanische oder elektrische Leistung zu beeinträchtigen.
Im Allgemeinen können
zur Verwendung geeignete Elektroden jede Form aufweisen und aus
jedem Material sein, vorausgesetzt, sie sind in der Lage, eine geeignete
Spannung an ein elektroaktives Polymer zu liefern oder von diesem eine
geeignete Spannung zu empfangen. Die Spannung kann entweder konstant
sein oder sich mit der Zeit ändern.
In einer Ausführungsform
kleben die Elektroden an einer Oberfläche des Polymers. Elektroden,
die an dem Polymer kleben, sind vorzugsweise fügsam und passen sich der sich
verändernden Form
des Polymers an. Dementsprechend kann die vorliegende Offenlegung
fügsame
Elektroden umfassen, die sich der Form eines elektroaktiven Polymers, an
dem sie befestigt sind, anpassen. Die Elektroden können nur
an einem Abschnitt eines elektroaktiven Polymers angelegt sein und
eine aktive Fläche
gemäß ihrer
Geometrie definieren. Verschiedene zur Verwendung mit der vorliegenden
Of fenlegung geeignete Arten von Elektroden umfassen strukturierte Elektroden
mit Metallspuren und Ladungsverteilungsschichten, texturierte Elektroden
mit verschiedenen Maßen
außerhalb
der Ebene, leitfähige
Pasten wie z. B. Kohlepasten oder Silberpasten, kolloidale Suspensionen,
leitfähige
Materialien mit einem hohen Aspektverhältnis wie z. B. Kohlenstofffilamente und
Kohlenstoff-Nanoröhrchen
und Mischungen aus ionenleitfähigen
Materialien.
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Materialien,
die für
Elektroden der vorliegenden Offenlegung verwendet werden, können variieren.
Geeignete Materialien, die in einer Elektrode verwendet werden,
können
Grafit, Ruß,
kolloidale Suspensionen, dünne
Metalle, umfassend Silber und Gold, silbergefüllte und kohlenstoffgefüllte Gele
und Polymere und ionisch oder elektronisch leitfähige Polymere umfassen. Es
ist einzusehen, dass bestimmte Elektrodenmaterialien mit gewissen
Polymeren gut funktionieren können
und mit anderen nicht so gut funktionieren können. Zum Beispiel funktionieren Kohlenstofffilamente
gut mit Acrylelastomerpolymeren und nicht so gut mit Silikonpolymeren.
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Geeignete
piezoelektrische Materialien umfassen, sollen jedoch nicht beschränkt sein
auf, anorganische Verbindungen, organische Verbindungen und Metalle.
Was organische Materialien betrifft, so können alle Polymermaterialien
mit einer nicht zentralsymmetrischen Struktur und (einer) Gruppe(n)
mit einem starken Dipolmoment an der Hauptkette oder an der Seitenkette
oder an beiden Ketten innerhalb der Moleküle als geeignete Kandidaten
für den
piezoelektrischen Film verwendet werden. Beispielhafte Polymere
umfassen z. B., sind jedoch nicht beschränkt auf Polynatrium-4-Styrolsulfat,
Poly(Polyvinylamin)-Hauptketten-Azochromophor) und ihre Derivate;
Polyfluorkohlenwasserstoffe, umfassend Polyvinylidenfluorid, sein
Copolymer Vinylidenfluorid („VDF"), Co-Trifluorethylen
und seine Derivate; Polychlorkohlenwasserstoffe, umfassend Polyvinylchlorid,
Poly vinylidenchlorid und ihre Derivate; Polyacrylonitrile und ihre
Derivate; Polycarbonsäuren,
umfassend Polymethacrylsäure
und ihre Derivate; Polyharnstoffe und ihre Derivate; Polyurethane
und ihre Derivate; Biomoleküle
wie z. B. Poly-L-Milchsäuren und
ihre Derivate und Zellmembranproteine wie auch Phosphat-Biomoleküle wie z.
B. Phosphodilipide; Polyaniline und ihre Derivate und alle Derivate
der Tetramine; Polyamide umfassend aromatische Polyamide und Polyimide,
umfassend Kapton und Polyetherimid und ihre Derivate; alle Membranpolymere; Poly-(N-Vinylpyrrolidon)
(„PVP")-Homopolymer und seine
Derivate und Zufalls-PVP-Co-Vinylacetat („PVAc")-Copolymere; und alle aromatischen
Polymere mit Dipolmomentgruppen in der Hauptkette oder Seitenketten
oder sowohl in der Hauptkette als auch den Seitenketten, und Mischungen
davon.
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Das
piezoelektrische Material kann auch Metalle umfassen, die aus der
Gruppe ausgewählt
sind, die aus Blei, Antimon, Mangan, Tantal, Zirconium, Niobium,
Lanthan, Platin, Palladium, Nickel, Wolfram, Aluminium, Strontium,
Titan, Barium, Calcium, Chrom, Silber, Eisen, Silizium, Kupfer,
Legierungen, die mindestens eines der vorhergehenden Metalle umfassen,
und Oxiden, die mindestens eines der vorhergehenden Metalle umfassen,
besteht. Geeignete Metalloxide umfassen SiO2,
Al2O3, ZrO2, TiO2, SrTiO3, PbTiO3, BaTiO3, FeO3, Fe3O4, ZnO und Mischungen davon
und Verbindungen der Gruppen VIA und IIB wie z. B. CdSe, CdS, GaAs,
AgCa-Se2,
ZnSe, GaP, InP, ZnS und Mischungen davon. Vorzugsweise ist das piezoelektrische
Material aus der Gruppe gewählt,
die aus Polyvinylidenfluorid, Bleizirconattitanat und Bariumtitanit
und Mischungen daraus besteht.
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Magnetorheologische
(MR) Elastomere sind eine Gruppe von intelligenten Materialien,
deren Modul durch Anlegen eines äußeren magnetischen
Feldes gesteuert werden kann. MR-Elastomermaterialien umfassen,
sollen jedoch nicht beschränkt
sein auf eine elastische Polymermatrix, die eine Suspension aus
ferromagnetischen oder paramagnetischen Partikeln umfasst. Geeignete
Partikel umfassen Eisen; Eisenlegierungen, wie jene, die Aluminium,
Silizium, Cobalt, Nickel, Vanadium, Molybdän, Chrom, Wolfram, Mangan und/oder
Kupfer umfassen; Eisenoxide, umfassend Fe2O3 und Fe3O4; Eisennitrid; Eisencarbid; Carbonyleisen;
Nickel und Nickellegierungen; Cobalt und Cobaltlegierungen; Chromdioxid;
Edelstahl; Siliciumstahl; und dergleichen.
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Die
Partikelgröße sollte
so gewählt
sein, dass die Partikel Eigenschaften mehrerer magnetischer Komponenten
zeigen, wenn sie einem magnetischen Feld ausgesetzt sind. Die Durchmessergrößen für die Partikel
können
etwa 1.000 Mikrometer oder weniger betragen, wobei etwa 500 Mikrometer oder
weniger bevorzugt sind und etwa 100 Mikrometer oder weniger stärker bevorzugt
sind. Ebenfalls bevorzugt ist ein Partikeldurchmesser von etwa 0,1
Mikrometer oder mehr, wobei etwa 0,5 oder mehr stärker bevorzugt
sind und etwa 10 Mikrometer oder mehr speziell bevorzugt sind. Die
Partikel sind vorzugsweise in einer Menge zwischen etwa 5,0 und etwa
50 Volumenprozent der gesamten MR-Elastomerzusammensetzung vorhanden.
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Geeignete
Polymermatrizen umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf
Polyalphaolefine, Naturkautschuk, Silikon, Polybutadien, Polyethylen,
Polyisopren und dergleichen.
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Ähnlich wie
Formgedächtnislegierungen
liegt ein „Formgedächtnispolymer" allgemein in zwei
Phasen vor. Formgedächtnispolymer
bezieht sich auf ein Polymermaterial, das beim Anlegen eines Aktivierungssignals
eine Änderung
einer Eigenschaft wie z. B. eines Elastizitätsmoduls, einer Form, einer
Abmessung, einer Formorientierung oder einer Kombination, die zumindest
eine der vorhergehenden Eigenschaften umfasst, zeigt. Formgedächtnispolymere
können
wärmeempfindlich
(d. h., die Änderung
der Eigenschaft wird durch ein thermisches Aktivierungssignal bewirkt),
fotoempfindlich (d. h., die Änderung der
Eigenschaft wird durch ein lichtbasiertes Aktivierungssignal bewirkt),
feuchtigkeitsempfindlich (d. h., die Änderung der Eigenschaft wird
durch ein Flüssigkeitsaktivierungssignal
wie z. B. Feuchtigkeit, Wasserdampf oder Wasser bewirkt), oder eine
Kombination sein, die mindestens eines der vorhergehenden umfasst.
Für selbstpräsentierende
Griffe wie hierin offenbart sind SMP für eine Verwendung für, unter anderem,
eine Arretierung und Sperrklinken geeignet.
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Im
Allgemeinen sind SMPs phasengetrennte Copolymere, die zumindest
zwei verschiedenen Einheiten umfassen, welche so beschrieben werden können, dass
sie verschiedene Segmente innerhalb des SMPs definieren, wobei jedes
Segment unterschiedlich zu den Gesamteigenschaften des SMPs beiträgt. Wie
hierin verwendet, bezieht sich der Begriff „Segment" auf einen Block, einen Pfröpfling oder eine
Sequenz derselben oder ähnlicher
Monomer- oder Oligomereinheiten, die copolymerisiert sind, um das
SMP zu bilden. Jedes Segment kann kristallin oder amorph sein und
weist eine/n entsprechende/n Schmelzpunkt bzw. eine Erweichungstemperatur (Tg)
auf. Der Begriff „Wärmeübergangstemperatur" wird hierin einfacherweise
verwendet, um allgemein entweder auf eine Tg oder einen Schmelzpunkt
Bezug zu nehmen, je nachdem, ob das Segment ein amorphes Segment
oder ein kristallines Segment ist. Für SMPs, die (n) Segmente umfassen,
kann gesagt werden, dass das SMP ein hartes Segment und (n – 1) weiche
Segmente aufweist, wobei das harte Segment eine höhere Wärmeübergangstemperatur
aufweist als jedes weiche Element. Somit weist das SMP (n) Wärmeübergangstemperaturen
auf. Die Wärmeübergangstemperatur
des harten Segments wird als die „letzte Übergangstemperatur" bezeichnet und die
niedrigste Wärmeübergangstemperatur
des so ge nannten „weichsten" Segments wird als
die „erste Übergangstemperatur" bezeichnet. Es ist wichtig,
darauf hinzuweisen, dass, wenn das SMP mehrere Segmente aufweist,
die durch dieselbe Wärmeübergangstemperatur,
die auch die letzte Übergangstemperatur
ist, gekennzeichnet sind, gesagt werden kann, dass das SMP mehrere
harte Segmente aufweist.
-
Wenn
das SMP über
die letzte Übergangstemperatur
erwärmt
wird, kann dem SMP-Material eine permanente Form verliehen werden.
Eine permanente Form für
das SMP kann durch ein nachfolgendes Abkühlen des SMPs unter diese Temperatur festgelegt
oder ins Gedächtnis
eingeprägt
werden. Wie hierin verwendet sind die Begriffe „ursprüngliche Form", „vorher
definierte Form" und „permanente Form" gleichbedeutend
und sollen untereinander austauschbar verwendet werden. Eine temporäre Form
kann festgelegt werden, indem das Material auf eine Temperatur erwärmt wird,
die höher
als eine Wärmeübergangstemperatur
eines jeglichen weichen Segments ist, jedoch unter der letzten Übergangstemperatur
liegt, eine äußere Spannung
oder Belastung aufgebracht wird, um das SMP zu verformen, und es
dann unter die bestimmte Wärmeübergangstemperatur
des weichen Segments abgekühlt wird,
während
die verformende äußere Spannung oder
Belastung aufrechterhalten wird.
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Die
permanente Form kann wiedererlangt werden, indem das Material, während die
Spannung oder Belastung entfernt ist, über die bestimmte Wärmeübergangstemperatur
des weichen Segments, jedoch unter die letzte Übergangstemperatur erwärmt wird.
Es sollte somit einzusehen sein, dass es durch Kombinieren mehrerer
weicher Segmente möglich ist,
mehrere temporäre
Formen zu zeigen, und mit mehreren harten Segmenten kann es möglich sein, mehrere
permanente Formen zu zeigen. In ähnlicher Weise
wird bei Verwendung eines Ansatzes mit einer Schichtung oder einem
Verbund eine Kombination aus mehreren SMPs Übergänge zwischen mehreren temporären und
permanenten Formen zeigen.
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Für SMPs mit
nur zwei Segmenten wird die temporäre Form des Formgedächtnispolymers
bei der ersten Übergangstemperatur
festgelegt, gefolgt von einem Abkühlen des SMPs unter Belastung,
um die temporäre
Form einzuschließen.
Die temporäre Form
wird solange beibehalten, wie das SMP unter der ersten Übergangstemperatur
bleibt. Die permanente Form wird wiedergewonnen, wenn das SMP erneut über die
erste Übergangstemperatur
gebracht wird, wobei die Belastung entfernt ist. Ein Wiederholen
der Erwärmungs-,
Form- und Abkühlschritte
kann die temporäre
Form wiederholt zurücksetzen.
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Die
meisten SMPs zeigen einen Effekt „in eine Richtung", wobei das SMP eine
permanente Form aufweist. Beim Erwärmen des Formgedächtnispolymers über eine
Wärmeübergangstemperatur des
ersten Segments ohne eine Spannung oder Belastung wird die permanente
Form erreicht und die Form kehrt nicht ohne die Verwendung äußerer Kräfte zu der
temporären
Form zurück.
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Als
eine Alternative können
einige Formgedächtnispolymerzusammensetzungen
derart hergestellt sein, dass sie einen Effekt „in zwei Richtungen" zeigen, wobei das
SMP zwei permanente Formen aufweist. Diese Systeme umfassen mindestens
zwei Polymerkomponenten. Zum Beispiel könnte eine Komponente ein erstes
vernetztes Polymer sein, während
die andere Komponente ein anderes vernetztes Polymer ist. Die Komponenten
werden durch Schichtverfahren kombiniert oder sind Durchdringungsnetzwerke,
wobei die zwei Polymerkomponenten vernetzt sind, allerdings nicht
miteinander. Durch Ändern
der Temperatur ändert
das Formgedächtnispolymer
seine Form in der Richtung einer ersten permanenten Form oder einer
zweiten permanenten Form. Jede der permanenten Formen gehört zu einer Komponente
des SMP. Die Temperaturabhängigkeit der
Gesamtform ist in der Tatsache begründet, dass die mechanischen
Eigenschaften einer Komponente („Komponente A") beinahe unabhängig von
der Temperatur in dem betreffenden Temperaturintervall sind. Die
mechanischen Eigenschaften der anderen Komponente („Komponente
B") sind von der
Temperatur in dem betreffenden Temperaturintervall abhängig. In einer
Ausführungsform
wird die Komponente B bei niedrigen Temperaturen im Vergleich mit
der Komponente A stärker,
während
die Komponente A bei hohen Temperaturen stärker ist und die tatsächliche Form
bestimmt. Eine Gedächtnisvorrichtung
in zwei Richtungen kann hergestellt werden, indem die permanente
Form der Komponente A („erste
permanente Form")
festgelegt wir, die Vorrichtung zu der permanenten Form der Komponente
B („zweite
permanente Form")
verformt wird und die permanente Form der Komponente B fixiert wird,
während
eine Spannung aufgebracht wird.
-
Es
sollte für
einen Fachmann einzusehen sein, dass es möglich ist, SMPs in vielen verschiedenen
Gestalten und Formen auszugestalten. Die technische Ausführung der
Zusammensetzung und Struktur des Polymers selbst kann die Wahl einer
bestimmten Temperatur für
eine gewünschte
Anwendung zulassen. Zum Beispiel kann die letzte Übergangstemperatur
je nach spezieller Anwendung zwischen etwa 0°C und etwa 300°C oder mehr
betragen. Eine Temperatur für
eine Formwiederherstellung (d. h. eine Wärmeübergangstemperatur für ein weiches Segment)
kann bei etwa –30°C oder darüber liegen) Eine
weitere Temperatur für
eine Formwiederherstellung kann etwa 40°C oder mehr betragen. Eine weitere
Temperatur für
eine Formwiederherstellung kann etwa 100°C oder mehr betragen. Eine andere
Temperatur für
eine Formwiederherstellung kann etwa 250°C oder weniger betragen. Eine
noch andere Temperatur für
eine Formwiederherstellung kann etwa 200°C oder weniger betragen. Schließlich kann eine
weitere Temperatur für
eine Formwiederherstellung etwa 150°C oder weniger betragen.
-
Optional
kann das SMP ausgewählt
sein, um ein spannungsinduziertes Fließen vorzusehen, das direkt
(d. h. ohne Erwärmen
des SMP über
seine Wärmeübergangstemperatur,
um es zu „erweichen") verwendet werden
kann, um eine Arretierung oder Verriegelung im Fall einer beträchtlichen
aufgebrachten Belastung zu lösen.
Die maximale Dehnung, der das SMP in diesem Fall standhalten kann,
kann in einigen Ausführungsformen
mit dem Fall vergleichbar sein, in dem das SMP über seine Wärmübergangstemperatur verformt
wird.
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Wenngleich
Bezug auf wärmeempfindliche SMPs
genommen wurde und weiter genommen wird, wird der Fachmann angesichts
dieser Offenlegung erkennen, dass fotoempfindliche, feuchtigkeitsempfindliche
SMPs und durch andere Verfahren aktivierte SMPs ohne weiteres zusätzlich zu
oder anstelle von wärmeempfindlichen
SMPs verwendet werden können.
Zum Beispiel kann, anstatt Wärme
zu verwenden, eine temporäre
Form in einem fotoempfindlichen SMP festgelegt werden, indem das
fotoempfindliche SMP mit Licht einer spezifischen Wellenlänge bestrahlt
wird (während
es belastet ist), was bewirkt, dass sich spezifische Vernetzungen
ausbilden, und die Bestrahlung dann unterbrochen wird, während es
noch immer belastet ist. Um in seine ursprüngliche Form zurückzukehren,
kann das fotoempfindliche SMP mit dem Licht derselben oder einer verschiedenen
spezifischen Wellenlänge
bestrahlt werden (während
die Belastung entfernt ist), das in der Lage ist, die spezifischen
Vernetzungen zu spalten. Ebenso kann eine temporäre Form in einem feuchtigkeitsempfindlichen
SMP festgelegt werden, indem spezifische funktionelle Gruppen oder
Komponenten Feuchtigkeit (z. B. Feuchte, Wasser, Wasserdampf oder
dergleichen) ausgesetzt werden, die wirksam sind, um eine spezifische
Feuch tigkeitsmenge aufzunehmen, eine Belastung oder Spannung auf das
feuchtigkeitsempfindliche SMP aufgebracht wird und dann die spezifische
Feuchtigkeitsmenge entfernt wird, während es noch immer belastet
ist. Um in seine ursprüngliche
Form zurückzukehren,
kann das feuchtigkeitsempfindliche SMP Feuchtigkeit ausgesetzt werden
(während
die Belastung entfernt ist).
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Geeignete
Formgedächtnispolymere,
unabhängig
von dem speziellen Typ von SMP können Thermoplaste,
Duroplaste-thermoplastische Polymere, Durchdringungsnetzwerke, halb
durchdringende Netzwerke oder gemischte Netzwerke sein. Die SMP-"Einheiten" oder -"Segmente" können ein
einzelnes Polymer oder eine Mischung von Polymeren sein. Die Polymere
können
lineare oder verzweigte Elastomere mit Seitenketten oder dendritischen Strukturelementen
sein. Geeignete Polymerkomponenten zum Bilden eines Formgedächtnispolymers umfassen,
sind jedoch nicht beschränkt
auf Polyphosphazane, Polyvinylalkohole, Polyamide, Polyimide, Polyesteramide,
Polyaminosäuren,
Polyanhydride, Polycarbonate, Polyacrylate, Polyalkylene, Polyacrylamide,
Polyalkylenglykole, Polyalkylenoxide, Polyalkylenterephthalate,
Polyorthoester, Polyvinylether, Polyvinylester, Polyvinylhalogenide,
Polyester, Polylaktide, Polyglykolide, Polysiloxane, Polyurethane,
Polyether, Polyetheramide, Polyetherester und Copolymere aus diesen.
Beispiele für
geeignete Polyacrylate umfassen Polymethylmethacrylat, Polyethylmethacrylat,
Polybutylmethacrylat, Polyisobutylmethacrylat, Polyhexylmethacrylat,
Polyisodecylmethacrylat, Polylaurylmethacrylat, Polyphenylmethacrylat,
Polymethylacrylat, Polyisopropylacrylat, Polyisobutylacrylat und
Polyoctadecylacrylat. Beispiele für weitere geeignete Polymere
umfassen Polystyrol, Polypropylen, Polyvinylphenol, Polyvinylpyrrolidin,
chloriertes Polybutylen, Polyoctadecylvinylether, Polyethylenvinylacetat,
Polyethylen, Polyethylenoxidpolyethylenterephthalat, Polyethylen/Nylon (Pfropf-Copolymer),
Polycaprolaktonpolyamid (Blockco polymer), Polycaprolaktondimethacrylat-n-butylacrylat,
polyhedrales oligomeres Polynorbornylsilsequioxan, Polyvinylchlorid,
Urethan/Butadien-Copolymere,
polyurethanhaltige Blockcopolymere, Styrol-Butadienstyrol-Blockcopolymere und
dergleichen. Das/die zum Bilden der verschiedenen Segmente in den
oben beschriebenen SMPs verwendete/n Polymer/e sind entweder im Handel
erhältlich
oder können
unter Verwendung von Routine-Chemie synthetisiert werden. Ein Fachmann kann
die Polymere ohne weiteres unter Verwendung bekannter chemischer
und Verarbeitungsverfahren ohne übermäßiges Experimentieren
herstellen.
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Wie
ein Fachmann einsehen wird, kann die Durchführung einer Polymerisation
verschiedener Segmente mithilfe eines Treibmittels einen Formgedächtnispolymerschaum
bilden, wie er z. B. für
bestimmte Anwendungen erwünscht
sein kann. Das Treibmittel kann vom Zersetzungstyp (entwickelt ein Gas
bei einer chemischen Zersetzung) oder vom Verdampfungstyp (das ohne
chemische Reaktion verdampft) sein. Beispielhafte Treibmittel vom
Zersetzungstyp umfassen, sollen jedoch nicht beschränkt sein,
auf Natriumbicarbonat, Azidverbindungen, Ammoniumcarbonat, Ammoniumnitrit,
Leichtmetalle, die bei einer Reaktion mit Wasser Wasserstoff entwickeln,
Azodicarbonamid, N,N'-Dinitrosopentamethylentetramin
und dergleichen. Beispielhafte Treibmittel vom Verdampfungstyp umfassen,
sollen jedoch nicht beschränkt
sein auf Trichlormonofluormethan, Trichlortrifluorethan, Methylenchlorid,
komprimierten Stickstoff und dergleichen.
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Die
Anwendung und Funktionalität
der selbstpräsentierenden
Vorrichtung wird bestimmen, welches aktive Material für die besondere
Vorrichtung geeignet ist. Faktoren wie die Kraft, Verschiebung,
Aktivierungszeit und dergleichen können verwendet werden, um zu
bestimmen, welche Art von aktivem Material am besten geeignet ist.
Wenn eine Anwendung z. B. eine Aktivierungszeit von etwa 1 Sekunde
oder mehr erfordert, kann eine SMA oder ein SMP geeignet sein. Wenn
eine Anwendung kürzere
Aktivierungszeiten erfordert, kann ein EAP, ein piezoelektrisches
oder ein MR-Elastomer
verwendet werden.
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Wie
oben angeführt,
verwenden die selbstpräsentierenden
Griffanordnungen wie hierin offenbart vorteilhafterweise aktive
Materialien, um den Griff reversibel zu präsentieren und zu verstauen.
Die durch ein aktives Material aktivierten selbstpräsentierenden
Griffanordnungen sind leichtgewichtig, natürlich robust und von geringerer
Komplexität
als andere elektromechanische Mittel, die verwendet werden könnten, um
selbstpräsentierende
Fahrzeuggriffe herzustellen. Die Nutzung aktiver Materialien, um
die Präsentation
des Griffes zu beeinflussen, sieht einen Griff mit erhöhter Einfachheit
vor, während
das Volumen für
die Anordnung und der Energiebedarf für die Aktivierung im Vergleich
zu hypothetischen elektromechanisch aktivierten Griffen auf Grund
der höheren
Energiedichten reduziert sind. Darüber hinaus sind die hierin
beschriebenen selbstpräsentierenden Griffe
auch kostengünstig
und weisen einen einfach anzupassenden Aufbau auf, der unter geringfügigen Veränderungen
an der bestehenden Fahrzeuginnenstruktur integriert werden kann.
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Während die
Erfindung unter Bezugnahme auf eine beispielhafte Ausführungsform
beschrieben wurde, wird für
den Fachmann einzusehen sein, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können und
Elemente davon durch Äquivalente
ersetzt werden können,
ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen. Überdies können zahlreiche Abwandlungen
vorgenommen werden, um eine bestimmte/s Situation oder Material
an die Lehre der Erfindung anzupassen, ohne von dem wesentlichen Umfang
derselben abzuweichen. Die Erfindung soll daher nicht auf die spezielle
Ausführungsform
beschränkt
sein, die als beste Art offenbart ist, wie die Ausführung der
Erfindung vorstellbar ist, sondern die Erfindung schließt alle
Ausführungsformen
ein, die in den Umfang der beiliegenden Ansprüche fallen.