DE102018124921A1

DE102018124921A1 - Dehnbare Anordnungen mit einstellbarer Steifigkeit

Info

Publication number: DE102018124921A1
Application number: DE102018124921.7A
Authority: DE
Inventors: Ian J. Sutherland; Michael J. Walker; Wonhee M. Kim; Paul W. Alexander; Richard J. Skurkis; Amberlee S. Haselhuhn; Xiujie Gao
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2017-10-09
Filing date: 2018-10-09
Publication date: 2019-04-11
Also published as: US20190106916A1; US10597917B2; CN109629939A

Abstract

Eine dehnbare Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit beinhaltet ein Gehäuse und erste und zweite Reibschichten. Das Gehäuse kann fluidisch abgedichtet werden und beinhaltet einen Innenraum mit einem Fluid. Das Fluid kann sich zwischen einem ersten Innendruck und einem zweiten Innendruck bewegen, der geringer ist als der erste Innendruck und ein Außendruck. Die ersten und zweiten Reibschichten sind innerhalb des Innenraums angeordnet. Die Anordnung kann zwischen einer entspannten und einer festen Konfiguration wechseln. In der entspannten Konfiguration weist das Fluid den ersten Innendruck auf, wobei das Gehäuse zwischen einer ersten Abmessung und einer zweiten Abmessung größer als die erste Abmessung dehnbar ist und die Anordnung eine erste Steifigkeit aufweist. In der festen Konfiguration weist das erste Fluid den zweiten Innendruck auf, wobei die Gehäuselänge fixiert ist, die ersten und zweiten Reibschichten eingreifen und die Anordnung eine zweite Steifigkeit aufweist, die größer ist als die erste Steifigkeit.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung bezieht sich auf den Gegenstand der folgenden Anmeldungen: US-Patentanmeldung Nr. 15/727,757 , eingereicht am 9. Oktober 2017 mit dem Titel „ANPASSUNGSFÄHIGE UND UMGESTALTBARE INSASSENSTÜTZKONSTRUKTION“, US-Patentanmeldung Nr. 15/728,059 , eingereicht am 9. Oktober 2017 mit dem Titel „ABNEHMBARE DACHPLATTE FÜR EIN FAHRZEUG“, und US-Patentanmeldung Nr. 15/728,072 , eingereicht am 9. Oktober 2017 mit dem Titel „HYBRID-TONNEAU-ABDECKUNG.“
EINLEITUNG
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf dehnbare Anordnungen mit einstellbarer Steifigkeit.
Der folgende Abschnitt bietet Hintergrundinformationen zur vorliegenden Offenbarung, bei denen es sich nicht notwendigerweise um den Stand der Technik handelt.
Die Anordnungen mit einstellbarer Steifigkeit können zwischen einer entspannten und einer festen Konfiguration umgeschaltet werden. Typischerweise können die Anordnungen in der entspannten Konfiguration in verschiedene Formen manipuliert werden, bleiben jedoch in ihrer Größe konstant. Anordnungen mit einstellbarer Steifigkeit können von der entspannten Konfiguration in die feste Konfiguration verschoben werden, indem ein Druck in einem fluiddichten Inneren der Anordnung unter einen Außendruck außerhalb der Anordnung (d. h., Atmosphärendruck) gesenkt wird. In der festen Konfiguration ist bei reduziertem Innendruck die Form der Anordnung verriegelt.
KURZDARSTELLUNG
Dieser Abschnitt enthält eine allgemeine Zusammenfassung der Offenbarung und ist keine vollständige Offenbarung des vollen Schutzumfangs oder aller Merkmale.
In verschiedenen Aspekten sieht die vorliegende Offenbarung eine dehnbare Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit vor. Die dehnbare Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit beinhaltet ein Gehäuse, eine erste Reibschicht und eine zweite Reibschicht. Das Gehäuse kann fluidisch abgedichtet werden. Das Gehäuse bestimmt eine erste Achse und beinhaltet ein Innenraum mit einem ersten Fluid. Das erste Fluid kann zwischen einem ersten Innendruck und einem zweiten Innendruck umschalten, der geringer ist als der erste Innendruck und ein Außendruck außerhalb des Gehäuses. Die erste Reibschicht ist zumindest teilweise im Innenraum angeordnet. Die zweite Reibschicht ist zumindest teilweise im Innenraum angeordnet. Die dehnbare Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit kann zwischen einer entspannten und einer festen Konfiguration wechseln. In der entspannten Konfiguration weist das erste Fluid den ersten Innendruck auf, wobei das Gehäuse entlang der ersten Achse derart dehnbar ist, dass eine Gehäuselänge zwischen einer ersten Abmessung und einer zweiten Abmessung größer als die erste Abmessung variiert, und die dehnbare Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit eine erste Steifigkeit aufweist. In der festen Konfiguration weist das erste Fluid den zweiten Innendruck auf, wobei die Gehäuselänge größer oder gleich der ersten Abmessung und kleiner oder gleich der zweiten Abmessung ist, wobei die erste Reibschicht in die zweite Reibschicht eingreift und die dehnbare Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit eine zweite Steifigkeit größer als die erste Steifigkeit aufweist.
In einem Aspekt ist die dehnbare Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit derart flexibel, dass sie in der entspannten Konfiguration mindestens gebogen, gefaltet, gewellt, gerollt und verdreht werden kann.
In einem Aspekt sind die erste Reibschicht und die zweite Reibschicht in der entspannten Konfiguration in direktem Gleitkontakt.
In einem Aspekt kann sich mindestens eine der ersten Reibschicht und die zweite Reibschicht entlang der ersten Achse in Bezug auf die andere der ersten Reibschicht und der zweiten Reibschicht beim Dehnen des Gehäuses verschieben.
In einem Aspekt wird die dehnbare Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit in einer Komponente verwendet, die aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus: einer Ladungssicherung, einer Hubbegrenzung für eine Tür, einem Fensterrollo, einer Abdeckung für einen Lagerbereich, einer Trennwand und Kombinationen derselben.
In einem Aspekt beinhalten die erste Reibschicht und die zweite Reibschicht jeweils mindestens eine Platte. Die erste Reibschicht wird an einer ersten Kante des Gehäuses am Gehäuse befestigt. Die zweite Reibschicht wird an einer zweiten Kante des Gehäuses am Gehäuse befestigt.
In einem Aspekt bestimmt das Gehäuse eine zweite Achse, die im Wesentlichen senkrecht zur ersten Achse verläuft. In der entspannten Konfiguration kann das Gehäuse entlang der zweiten Achse derart gedehnt werden, dass eine Gehäusebreite zwischen einer dritten Abmessung und einer vierten Abmessung variiert, die größer ist als die dritte Abmessung. In der festen Konfiguration ist die Gehäusebreite größer oder gleich der dritten Abmessung und kleiner oder gleich der vierten Abmessung.
In einem Aspekt beinhaltet die dehnbare Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit weiterhin ein am Gehäuse befestigtes aufblasbares Rohr, der im Wesentlichen parallel zur ersten Achse angeordnet ist. Das aufblasbare Rohr beinhaltet einen inneren Hohlraum und ist fluidisch vom Innenraum getrennt. Der innere Hohlraum enthält ein zweites Fluid bei einem Hohlraumdruck. Der Hohlraumdruck kann zwischen einem ersten Hohlraumdruck und einem zweiten Hohlraumdruck variieren, der größer ist als der erste Hohlraumdruck. Das aufblasbare Rohr kann sich von einer ersten Länge auf eine zweite Länge verlängern, wenn der Hohlraumdruck vom ersten Hohlraumdruck auf den zweiten Hohlraumdruck ansteigt. Die Verlängerung des aufblasbaren Rohres dehnt das Gehäuse von der ersten Abmessung zur zweiten Abmessung.
In einem Aspekt beinhaltet die dehnbare Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit weiterhin eine Fasernetzschicht. Die Fasernetzschicht ist zwischen der ersten Reibschicht und der zweiten Reibschicht angeordnet. Die Fasernetzschicht ist kompressibel und kann zwischen einem ersten Volumen und einem zweiten Volumen variieren, das kleiner ist als das erste Volumen, da das erste Fluid zwischen dem ersten Innendruck und dem zweiten Innendruck variiert. In der entspannten Konfiguration weist die Fasernetzschicht das erste Volumen auf, wobei die Fasernetzschicht in der festen Konfiguration das zweite Volumen aufweist. Wenn die Fasernetzschicht das erste Volumen aufweist, weist ein erster Haftreibungskoeffizient zwischen der Fasernetzschicht und der ersten Reibschicht einen ersten Wert auf und ein zweiter Haftreibungskoeffizient zwischen der Fasernetzschicht und der zweiten Reibschicht weist einen zweiten Wert auf. Wenn die Fasernetzschicht das zweite Volumen aufweist, weist der erste Haftreibungskoeffizient einen dritten Wert auf, der größer als der erste Wert ist, und der zweite Haftreibungskoeffizient weist einen vierten Wert auf, der größer als der zweite Wert ist.
In einem Aspekt weist das Gehäuse die Form eines Rohres auf. Die erste Achse ist eine Längsachse des Rohres. Die erste Reibschicht ist radial innerhalb der zweiten Reibschicht angeordnet.
In einem Aspekt beinhaltet eine der ersten Reibschicht und die zweite Reibschicht ein spiralförmig gewickeltes Geflecht. Das spiralförmig gewickelte Geflecht kann zwischen einem eingefahrenen und einem ausgefahrenen Zustand wechseln, wenn sich die dehnbare Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit in der entspannten Konfiguration befindet. Im eingefahrenen Zustand weist das spiralförmig gewickelte Geflecht einen ersten Durchmesser und eine eingefahrene Länge entlang der ersten Achse auf. Im ausgefahrenen Zustand weist das spiralförmig gewickelte Geflecht einen zweiten Durchmesser auf, der kleiner ist als der erste Durchmesser und eine ausgefahrene Länge entlang der ersten Achse. Die ausgefahrene Länge ist größer als die eingefahrene Länge.
In einem Aspekt beinhaltet die dehnbare Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit weiterhin einen ersten planaren Träger und einen zweiten planaren Träger. Der erste planare Träger ist zumindest teilweise innerhalb des Innenraums angeordnet. Der erste planare Träger beinhaltet eine erste Oberfläche. Die erste Reibschicht ist auf der ersten Oberfläche angeordnet. Der zweite planare Träger ist zumindest teilweise innerhalb des Innenraums angeordnet. Der zweite planare Träger beinhaltet eine zweite Oberfläche, die in Richtung der ersten Oberfläche des ersten planaren Trägers angeordnet ist. Die zweite Reibschicht ist auf der zweiten Oberfläche angeordnet. Das Gehäuse weist die Form eines Rohres auf. Die erste Achse ist eine Längsachse des Rohres. Der erste planare Träger und der zweite planare Träger sind zumindest teilweise innerhalb des Rohres angeordnet und verlaufen im Wesentlichen parallel zueinander.
In einem Aspekt sieht die vorliegende Offenbarung eine Türanordnung mit einem Gehäuse, einer Tür und einem Wegbegrenzer vor. Die Karosserie beinhaltet eine Öffnung. Die Tür ist schwenkbar mit der Karosserie verbunden. Die Tür kann sich dabei zwischen einer geschlossenen Position, um den Zugang zur Öffnung zu verhindern, und einer vollständig geöffneten Position, um den Zugang zur Öffnung zu ermöglichen, bewegen. Der Wegbegrenzer beinhaltet die dehnbare Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit. Ein erstes Ende des Rohres und eines des ersten planaren Trägers und des zweiten planaren Trägers sind mit der Karosserie verbunden. Ein zweites Ende des Rohres und der andere des ersten planaren Trägers und des zweiten planaren Trägers sind mit der Tür verbunden. Wenn sich die dehnbare Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit in der entspannten Konfiguration befindet, ist die Tür zwischen der geschlossenen Position und der vollständig geöffneten Position schwenkbar. Wenn sich die dehnbare Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit in der festen Konfiguration befindet, wird eine Position der Tür in Bezug auf die Karosserie fixiert.
In einem Aspekt bildet die Tür in der geschlossenen Position einen ersten Winkel in Bezug auf die Karosserie. In der vollständig geöffneten Position bildet die Tür einen zweiten Winkel in Bezug auf die Karosserie. Die Tür kann in einem Rastwinkel größer oder gleich dem ersten Winkel und kleiner oder gleich dem zweiten Winkel befestigt werden.
In verschiedenen Aspekten sieht die vorliegende Offenbarung eine Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit vor. Die Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit beinhaltet ein Gehäuse, eine erste Reibschicht, eine zweite Reibschicht und eine Fasernetzschicht. Das Gehäuse kann fluidisch abgedichtet werden. Das Gehäuse beinhaltet ein Innenraum mit einem ersten Fluid. Das erste Fluid kann zwischen einem ersten Innendruck und einem zweiten Innendruck variieren, der geringer ist als der erste Innendruck und ein Außendruck außerhalb des Gehäuses. Die erste Reibschicht ist zumindest teilweise im Innenraum angeordnet. Die zweite Reibschicht ist zumindest teilweise im Innenraum angeordnet. Die Fasernetzschicht ist zwischen der ersten Reibschicht und der zweiten Reibschicht angeordnet. Die Fasernetzschicht ist kompressibel und kann zwischen einem ersten Volumen und einem zweiten Volumen variieren, das kleiner ist als das erste Volumen, variieren. Wenn die Fasernetzschicht das erste Volumen aufweist, weist ein erster Haftreibungskoeffizient zwischen der Fasernetzschicht und der ersten Reibschicht einen ersten Wert auf und ein zweiter Haftreibungskoeffizient zwischen der Fasernetzschicht und der zweiten Reibschicht weist einen zweiten Wert auf. Wenn die Fasernetzschicht das zweite Volumen aufweist, weist der erste Haftreibungskoeffizient einen dritten Wert auf, der größer als der erste Wert ist, und der zweite Haftreibungskoeffizient weist einen vierten Wert auf, der größer als der zweite Wert ist. Die Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit kann zwischen einer entspannten und einer festen Konfiguration wechseln. In der entspannten Konfiguration weist das erste Fluid den ersten Innendruck auf, die Glasfasernetzschicht weist das erste Volumen auf, die Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit kann mindestens eine der gestreckten, gebogenen, gefalteten, gewellten, gerollten und in eine Form einer Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit verdreht sein, und die Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit weist eine erste Steifigkeit auf. In der festen Konfiguration weist das erste Fluid den zweiten Innendruck auf, die Fasernetzschicht weist das zweite Volumen auf, die Form der Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit ist fixiert, und die Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit weist eine zweite Steifigkeit auf, die größer ist als die erste Steifigkeit.
In einem Aspekt beinhalten die erste Reibschicht und die zweite Reibschicht jeweils mindestens eine Platte. Die erste Reibschicht wird an einer ersten Kante des Gehäuses am Gehäuse befestigt. Die zweite Reibschicht wird an einer zweiten Kante am Gehäuse befestigt.
In einem Aspekt weist das Gehäuse die Form eines Rohres auf. Die erste Reibschicht ist innerhalb der zweiten Reibschicht angeordnet.
In verschiedenen Aspekten sieht die vorliegende Offenbarung eine Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit vor. Die Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit beinhaltet ein Gehäuse, eine erste Reibschicht und eine zweite Reibschicht. Das Gehäuse beinhaltet ein Innenraum. Die erste Reibschicht ist zumindest teilweise innerhalb des Gehäuses angeordnet. Die zweite Reibschicht ist zumindest teilweise innerhalb des Gehäuses angeordnet und kann in die erste Reibschicht eingreifen. Die Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit kann zwischen einer entspannten und einer festen Konfiguration wechseln. Mindestens eine der ersten Reibschicht und der zweiten Reibschicht beinhaltet eine aufblasbare Blase, der ein Fluid enthält. Das Fluid kann zwischen einem ersten Blasendruck und einem zweiten Blasendruck variieren, der sowohl größer als der erste Blasendruck ist als auch ein Außendruck außerhalb der aufblasbaren Blase. In der entspannten Konfiguration weist das Fluid den ersten Balgdruck auf, wobei die Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit mindestens eine gestreckte, gebogene, gefaltete, gewellten, gerollte und in eine Form der Anordnung gedreht werden, und die Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit weist eine erste Steifigkeit auf. In der festen Konfiguration weist das Fluid den zweiten Blasendruck auf, die erste Reibschicht greift in die zweite Reibschicht ein, die Form der Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit ist fixiert, und die Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit weist eine zweite Steifigkeit auf, die größer ist als die erste Steifigkeit.
In einem Aspekt beinhaltet die erste Reibschicht eine erste aufblasbare Blase und die zweite Reibschicht beinhaltet eine zweite aufblasbare Blase.
In einem Aspekt beinhaltet die erste Reibschicht die aufblasbare Blase und die zweite Reibschicht beinhaltet ein nicht aufblasbares Material.
In einem Aspekt definiert das Gehäuse eine erste Achse. In der entspannten Konfiguration kann das Gehäuse entlang der ersten Achse des Gehäuses dehnbar sein, sodass eine Gehäuselänge zwischen einer ersten Abmessung und einer zweiten Abmessung, die größer ist als die erste Abmessung, variiert. In der festen Konfiguration ist die Gehäuselänge größer oder gleich der ersten Abmessung und kleiner oder gleich der zweiten Abmessung fixiert.
Weitere Anwendungsbereiche werden aus der hier dargebotenen Beschreibung ersichtlich. Die Beschreibung und spezifischen Beispiele in dieser Zusammenfassung dienen ausschließlich zur Veranschaulichung und sollen keinesfalls den Umfang der vorliegenden Offenbarung beschränken.
Figurenliste
Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen ausschließlich der Veranschaulichung ausgewählter Ausführungsformen und stellen nicht die Gesamtheit der möglichen Realisierungen dar und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht beschränken.

1 ist eine schematische Darstellung einer dehnbaren Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung;
Die 2A-2B zeigen eine dehnbare Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. 2A ist eine isometrische Ansicht; 2B ist eine Teilschnittansicht, aufgenommen in Zeile 2B-2B von 2A;
Die 3A-3C zeigen eine weitere dehnbare Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. 3A ist eine Draufsicht auf die Anordnung in einem nicht gedehnten Zustand; 3B ist eine Draufsicht auf die Anordnung in einem gedehnten Zustand; 3C ist eine isometrische Ansicht auf die Anordnung in einem gerollten Zustand;
Die 4A-4B zeigen eine Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. 4A ist eine Draufsicht auf die Anordnung; 4B ist eine Teilschnittansicht der Anordnung, aufgenommen an der Linie 4B-4B von 4A;
Die 5A-5B sind Seitenansichten einer Fasernetzschicht der Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit aus den 4A-4B. 5A zeigt die Fasernetzschicht in einem unkomprimierten Zustand; 5B zeigt die Fasernetzschicht in einem komprimierten Zustand;
Die 6A-6B sind Draufsichten einer weiteren dehnbaren Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. 6A stellt die Anordnung in einem ungedehnten Zustand dar; 6B stellt die Anordnung in einem gedehnten Zustand dar;
Die 7A-7C zeigen eine weitere dehnbare Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. 7A ist eine isometrische Ansicht der Anordnung; 7B ist eine Schnittansicht der Anordnung, aufgenommen an der Linie 7B-7B von 7A; 7C ist eine isometrische Explosionsansicht der Anordnung;
Die 8A-8C zeigen die dehnbare Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit aus den 7A-7C. 8A ist eine isometrische Ansicht der Anordnung bei einer ersten Länge; 8B ist eine isometrische Ansicht der Anordnung bei einer zweiten Länge; 8C ist eine isometrische Ansicht der Anordnung, die in eine spiralförmige Konfiguration gedreht ist;
9 ist die isometrische Rückansicht eines LKWs mit der dehnbaren Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit aus den 7A-7C;
Die 10A-10D eine weitere dehnbare Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung; 10A ist eine isometrische Ansicht der Anordnung; 10B ist eine isometrische Explosionsansicht der Anordnung; 10C ist eine Teilquerschnittsansicht von planaren Elementen und Reibschichten der Anordnung aus 10A; 10D ist eine isometrische Ansicht einer Fahrzeugtüranordnung einschließlich der Anordnung aus 10A;
Die 11A-11C zeigen eine weitere Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. 11A ist eine isometrische Ansicht der Anordnung; 11B ist eine Schnittansicht, aufgenommen an der Linie 11-11 von 11A, dargestellt in einer entspannten Konfiguration; 11C ist eine Schnittansicht der Anordnung, dargestellt in einer festen Konfiguration;
Die 12A-12C zeigen eine Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. 12A ist eine isometrische Ansicht der Anordnung; 12B ist eine Schnittansicht, aufgenommen an der Linie 12-12 von 12A, dargestellt in einer entspannten Konfiguration; 12C ist eine Schnittansicht der Anordnung, dargestellt in einer festen Konfiguration;
Die 13A-13C zeigen eine weitere Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. 13A ist eine isometrische Ansicht der Anordnung; 13B ist eine Schnittansicht, aufgenommen an der Linie 13-13 von 13A, dargestellt in einer entspannten Konfiguration; 13C ist eine Schnittansicht der Anordnung, dargestellt in einer festen Konfiguration;
Die 14A-14C zeigen noch eine weitere Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. 14A ist eine isometrische Ansicht der Anordnung; 14B ist eine Schnittansicht, aufgenommen an der Linie 14-14 von 14A, dargestellt in einer entspannten Konfiguration; 14C ist eine Schnittansicht der Anordnung, dargestellt in einer festen Konfiguration;
Die 15A-15C sind Schnittansichten noch einer weiteren Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. 15A zeigt die Anordnung in einer entspannten Konfiguration; und 15B zeigt die Anordnung in der entspannten Konfiguration und in einem verformten Zustand; 15C zeigt die Anordnung in einer festen Konfiguration.

Ähnliche Bezugszeichen geben in den verschiedenen Ansichten der Zeichnungen ähnliche Bauabschnitte an.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Es werden exemplarische Ausführungsformen bereitgestellt, damit diese Offenbarung gründlich ist und den Fachleuten deren Umfang vollständig vermittelt. Es werden zahlreiche spezifische Details dargelegt, wie beispielsweise Beispiele für spezifische Zusammensetzungen, Komponenten, Vorrichtungen und Verfahren, beschrieben, um ein gründliches Verständnis von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zu ermöglichen. Fachleute werden erkennen, dass spezifische Details möglicherweise nicht erforderlich sind, dass exemplarische Ausführungsformen in vielen verschiedenen Formen ausgeführt sein können, und dass keine der Ausführungsformen dahingehend ausgelegt werden soll, dass sie den Umfang der Offenbarung beschränkt. In manchen exemplarischen Ausführungsformen sind wohlbekannte Verfahren, wohlbekannte Vorrichtungsstrukturen und wohlbekannte Technologien nicht ausführlich beschrieben.
Die hier verwendete Terminologie dient ausschließlich der Beschreibung bestimmter exemplarischer Ausführungsformen und soll in keiner Weise einschränkend sein. Wie hierin verwendet, schließen die Singularformen „ein/eine“ und „der/die/das“ gegebenenfalls auch die Pluralformen ein, sofern der Kontext dies nicht klar ausschließt. Die Begriffe „umfasst“, „umfassend“, „beinhalteten“ und „aufweisen“ sind einschließend und geben daher das Vorhandensein der angegebenen Merkmale, Elemente, Zusammensetzungen, Schritte, ganzen Zahlen, Vorgänge, und/oder Komponenten an, schließen aber nicht das Vorhandensein oder das Hinzufügen von einer oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen hiervon aus. Obwohl der offen ausgelegte Begriff „umfasst“ als ein nicht einschränkender Begriff zu verstehen ist, der zum Beschreiben und Beanspruchen verschiedener, hier dargelegter Ausführungsformen verwendet wird, kann der Begriff unter bestimmten Gesichtspunkten alternativ verstanden werden, etwa stattdessen ein mehr begrenzender und einschränkender Begriff zu sein, wie „bestehend aus“ oder „bestehend im Wesentlichen aus“. Somit beinhaltet jegliche Ausführungsform, die Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente, Funktionen, ganze Zahlen, Operationen, und/oder Verfahrensschritte aufführt, der vorliegenden Offenbarung ausdrücklich auch Ausführungsformen bestehend aus, oder bestehend im Wesentlichen aus, so aufgeführte Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elementen, Funktionen, Zahlen, Operationen und/oder Verfahrensschritte. Bei „bestehend aus“ schließt die alternative Ausführungsform jegliche zusätzlichen Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente, Funktionen, Zahlen, Operationen, und/oder Verfahrensschritte aus, während bei „bestehend im Wesentlichen aus“ jegliche zusätzliche Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente, Funktionen, Zahlen, Operationen und/oder Verfahrensschritte, die stoffschlüssig die grundlegenden und neuen Eigenschaften beeinträchtigen, von einer solchen Ausführungsform ausgeschlossen sind, jedoch jegliche Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente, Funktionen, ganze Zahlen, Operationen und/oder Verfahrensschritte, die materialmäßig nicht die grundlegenden und neuen Eigenschaften beeinträchtigen, können in der Ausführungsform beinhaltet sein.
Alle hierin beschriebenen Verfahrensschritte, Prozesse und Vorgänge sind nicht dahingehend auszulegen, dass die beschriebene oder dargestellte Reihenfolge unbedingt erforderlich ist, sofern dies nicht spezifisch als Reihenfolge der Ausführung angegeben ist. Es sei außerdem darauf hingewiesen, dass zusätzliche oder alternative Schritte angewendet werden können, sofern nicht anders angegeben.
Wenn eine Komponente, ein Element oder eine Schicht als „an/auf“, „in Eingriff mit“, „verbunden mit“ oder „gekoppelt mit“ einer anderen Komponente bzw. einem anderen Element oder einer anderen Schicht beschrieben wird, kann es/sie sich entweder direkt an/auf der anderen Komponente, dem anderen Element oder der anderen Schicht befinden, damit in Eingriff stehen, damit verbunden oder damit gekoppelt sein oder es können dazwischenliegende Elemente oder Schichten vorhanden sein. Wenn, im Gegensatz dazu, ein Element als „direkt an/auf”, „direkt im Eingriff mit“, „direkt verbunden mit“ oder „direkt gekoppelt mit“ einem anderen Element oder einer anderen Schicht beschrieben wird, können keine dazwischen liegenden Elemente oder Schichten vorhanden sein. Andere Wörter, die zum Beschreiben des Verhältnisses zwischen Elementen verwendet werden, sind in gleicher Weise zu verstehen (z. B. „zwischen“ und „direkt zwischen“, „angrenzend“ und „direkt angrenzend“ etc.). Wie hier verwendet, schließt der Begriff „und/oder“ alle Kombinationen aus einem oder mehreren der zugehörigen aufgelisteten Elemente ein.
Obwohl die Begriffe erste, zweite, dritte usw. hier verwendet werden können, um verschiedene Schritte, Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte zu beschreiben, sollen diese Schritte, Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte nicht durch diese Ausdrücke einschränkt werden. Diese Begriffe werden nur verwendet, um einen Schritt, ein Element, eine Komponente, einen Bereich, eine Schicht oder einen Abschnitt von einem anderen Schritt, einem anderen Element, einem anderen Bereich, einer anderen Schicht oder einem anderen Abschnitt zu unterscheiden. Begriffe wie „erste“, „zweite“ und andere Zahlenbegriffe, wenn hierin verwendet, implizieren keine Sequenz oder Reihenfolge, es sei denn, durch den Kontext eindeutig angegeben. Somit könnte ein nachstehend erläuterter erster Schritt, diskutiertes erstes Element, diskutierte Komponente, diskutierter Bereich, diskutierte Schicht oder diskutierter Abschnitt als ein zweiter Schritt, ein zweites Element, eine zweite Komponente, ein zweiter Bereich, eine zweite Schicht oder ein zweiter Abschnitt bezeichnet werden, ohne von der Lehre der exemplarischen Ausführungsformen abzuweichen.
Raumbezogene oder zeitbezogene Begriffe, wie „vorher“, „danach“, „innere“, „äußere“, „unterhalb“, „unter“, „untere“, „über“, „obere“ und dergleichen, können hierin zur besseren Beschreibung der Beziehung von einem Element oder einer Eigenschaft zu anderen Element(en) oder Eigenschaft(en), wie in den Figuren veranschaulicht, verwendet werden. Raumbezogene oder zeitbezogene Begriffe können dazu bestimmt sein, verschiedene in Anwendung oder Betrieb befindliche Anordnungen der Vorrichtung oder des Systems zu umschreiben, zusätzlich zu der auf den Figuren dargestellten Ausrichtung.
In dieser Offenbarung repräsentieren die numerischen Werte grundsätzlich ungefähre Messwerte oder Grenzen von Bereichen, etwa kleinere Abweichungen von den bestimmten Werten und Ausführungsformen, die ungefähr den genannten Wert aufweisen, sowie solche mit genau dem genannten Wert zu umfassen. Im Gegensatz zu den am Ende der ausführlichen Beschreibung bereitgestellten Anwendungsbeispielen sollen alle numerischen Werte der Parameter (z. B. Größen oder Bedingungen) in dieser Spezifikation einschließlich der beigefügten Ansprüche in allen Fällen durch den Begriff „ungefähr“ verstanden werden, egal ob oder ob nicht „ungefähr“ tatsächlich vor dem Zahlenwert erscheint. „Ungefähr“ weist darauf hin, dass der offenbarte numerische Wert eine gewisse Ungenauigkeit zulässt (mit einer gewissen Annäherung an die Exaktheit im Wert; ungefähr oder realistisch nahe am Wert; annähernd). Falls die Ungenauigkeit, die durch „ungefähr“ bereitgestellt ist, in Fachkreisen nicht anderweitig mit dieser gewöhnlichen Bedeutung verständlich ist, dann gibt „ungefähr“, wie hierin verwendet, zumindest Variationen an, die sich aus gewöhnlichen Messverfahren und der Verwendung derartiger Parameter ergeben. So kann beispielsweise „etwa“ eine Variation von weniger als oder gleich 5 %, gegebenenfalls weniger als oder gleich 4 %, gegebenenfalls weniger als oder gleich 3 %, gegebenenfalls weniger als oder gleich 2 %, gegebenenfalls weniger als oder gleich 1 %, gegebenenfalls weniger als oder gleich 0,5 % und unter bestimmten Gesichtspunkten gegebenenfalls weniger als oder gleich 0,1 % umfassen.
Darüber hinaus beinhaltet die Angabe von Bereichen die Angabe aller Werte und weiter unterteilter Bereiche innerhalb des gesamten Bereichs, einschließlich der für die Bereiche angegebenen Endpunkten und Unterbereiche.
Unter Bezugnahme auf 1 ist eine dehnbare Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit 10 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung vorgesehen. Die Anordnung 10 beinhaltet eine erste Reibschicht 12 und eine zweite Reibschicht 14. Die zweite Reibschicht 14 überlappt teilweise die erste Reibschicht 12 an einer Schnittstelle 16. Die Schnittstelle 16 weist eine erste Abmessung oder Länge 18 auf und eine zweite Abmessung oder Breite 20. Die ersten und zweiten Reibschichten 12, 14 sind gegeneinander verschiebbar. So kann beispielsweise die erste Reibschicht 12 in eine erste Richtung 24 und die zweite Reibschicht 14 in eine zweite Richtung 26 entgegen der ersten Richtung verschoben werden.
Die ersten und zweiten Reibschichten 12, 14 sind von einer fluiddichten Hülle oder einem Gehäuse 22 umgeben. Eine Druckdifferenz stellt die Differenz zwischen einem Außendruck 28 außerhalb des Gehäuses 22 und einem Innendruck 30 innerhalb des Gehäuses 22 dar. In einigen Ausführungsformen kann der Innendruck 30 niedriger sein als der Außendruck, was zu einer negativen Druckdifferenz oder Sogwirkung führt. Drücke werden typischerweise mit einem Manometer gemessen, das heißt den Druck über oder unter dem Atmosphärendruck der Umgebung. Der Atmosphärendruck, der bei herkömmlichen Manometern als Null angezeigt wird, beträgt 760 Torr, was dem Normaldruck auf Meereshöhe entspricht. Der Unterdruck ist daher definiert als ein Druck unter dem Atmosphärendruck. In einigen Ausführungsformen ist der Außendruck 28 der Atmosphärendruck.
Die Anordnung 10 kann zwischen einer entspannten oder niedrig steifen Konfiguration und einer festen oder höher steifen Konfiguration wechseln. In der entspannten Konfiguration kann die Anordnung 10 oder Teile der Anordnung 10, wie beispielsweise das Gehäuse 22, flexibel sein. Somit kann die Anordnung 10 in der entspannten Konfiguration gedehnt, gebogen, gefaltet, gewellt, verdreht oder gerollt werden. In der festen Konfiguration wird das Verklemmen von Schichten verwendet, um die Abmessungen und die Form der Anordnung 10 zu fixieren oder zu verriegeln. Somit kann die Anordnung 10 in der festen Konfiguration nicht gedehnt, gebogen, gefaltet, gewellt, gerollt oder verdreht werden.
Das Verklemmen der Schicht beinhaltet das Erhöhen einer Steifigkeit der Anordnung 10 durch Erhöhen einer Reibungskraft zwischen den ersten und zweiten Schichten 12, 14. Die Reibungskraft (F) wird durch die Gleichung (1) dargestellt $F = μ n P l w$
wobei F die Reibungskraft, µ den Haftreibungskoeffizienten zwischen der ersten und zweiten Schicht 12, 14, n die Anzahl der Schnittstellen zwischen den Reibschichten darstellt (z. B., eines in 1), P stellt die Druckdifferenz zwischen dem Außendruck und dem Innendruck dar, / stellt die Länge 18 der Schnittstelle 16 dar, und w stellt die Breite 20 der Schnittstelle 16 dar. Somit kann die Reibungskraft (F) und letztlich die Steifigkeit der Anordnung 10 durch Ändern von µ, n, P, l und w beeinflusst werden. In der entspannten Konfiguration weist die Anordnung 10 eine erste Steifigkeit auf. In der festen Konfiguration weist die Anordnung 10 eine zweite Steifigkeit auf, die größer ist als die erste Steifigkeit.
In einem Aspekt sieht die vorliegende Offenbarung eine dehnbare Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit vor, die ein Gehäuse und mindestens zwei innerhalb des Gehäuses angeordnete Reibschichten aufweist. In der entspannten Konfiguration kann die Anordnung zwischen einer ersten Abmessung und einer längeren zweiten Abmessung gedehnt werden. Beim Dehnen der Anordnung werden die Reibschichten auseinandergezogen, sodass die Schnittstellen zwischen den Schichten im Bereich abnimmt. In der festen Konfiguration wird ein Innendruck im Inneren des Gehäuses verringert, um einen Unterdruck zu erzeugen, wobei eine Lagenklemmung verwendet wird, um die Anordnung bei der zweiten Länge zu halten. Insbesondere führt die Abnahme des Innendrucks zu einer Erhöhung der Druckdifferenz (P), wodurch die Reibungskraft (F) zwischen den Reibschichten erhöht wird und letztendlich dazu führt, dass die Anordnung in der festen Konfiguration eine höhere Steifigkeit aufweist als in der entspannten Konfiguration.
In einem weiteren Aspekt sieht die vorliegende Offenbarung eine Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit vor, die ein Gehäuse, mindestens zwei innerhalb des Gehäuses angeordnete Reibschichten und eine zwischen den Reibschichten angeordnete kompressible Fasernetzschicht aufweist. Wenn die Fasernetzschicht komprimiert wird, erhöhen sich die Reibungskoeffizienten zwischen der Fasernetzschicht und den benachbarten Reibschichten. In einer entspannten Konfiguration kann die Anordnung verformt werden (z. B. gebogen, gefaltet, gewellt, gerollt, verdreht). In der festen Konfiguration wird ein Innendruck des Gehäuses reduziert und die Fasernetzschicht komprimiert. Die Abnahme des Innendrucks führt zu einer Erhöhung der Druckdifferenz (P) und die Komprimierung der Fasernetzschicht führt zu einer Erhöhung des Reibungskoeffizienten (µ). Die erhöhte Druckdifferenz (P) und der Reibungskoeffizient (µ) führen zu einer erhöhten Reibungskraft (F). Somit wird die Lagenklemmung verwendet, um eine Form der Anordnung zu erhalten.
In noch einem weiteren Aspekt sieht die vorliegende Offenbarung eine Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit vor, die ein Gehäuse und mindestens zwei innerhalb des Gehäuses angeordnete Reibschichten aufweist. Mindestens eine der Reibschichten ist eine aufblasbare Blase. Die aufblasbare Blase wird verwendet, um einen Überdruck direkt auf die Reibschichten aufzubringen (und nicht durch indirektes Aufbringen eines Drucks über den vorstehend beschriebenen Unterdruck oder das Vakuum). In der entspannten Konfiguration kann die Anordnung verformt werden (z. B. gebogen, gefaltet, gewellt, gerollt, verdreht). In der festen Konfiguration wird ein Innendruck der Blase erhöht und eine Lagenklemmung verwendet, um die Form der Anordnung zu erhalten.
Anordnungen mit einstellbarer Steifigkeit gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung können als nicht einschränkendes Beispiel eine Vielzahl von Geometrien, wie beispielsweise Schnüre und Platten, aufweisen. Anordnungen mit einstellbarer Steifigkeit können in Automobilanwendungen, Nicht-Automobilanwendungen und Nicht-Fahrzeuganwendungen (z. B. in der Medizintechnik) eingesetzt werden. Nicht einschränkende Anwendungsbeispiele für eine dehnbare Schnur mit einstellbarer Steifigkeit sind: Ladungssicherungen und Wegbegrenzer (z. B. für eine Tür oder Trennwand). Nicht einschränkende Anwendungsbeispiele für eine dehnbare Platte mit einstellbarer Steifigkeit sind: Sonnenblenden, Trennwände (z. B. zum Abtrennen von Sitzen in einem Fahrzeug, einer Büroumgebung oder einem Wartezimmer) und Abdeckungen (z. B. für einen Fahrzeuglagerbereich).
Unter Bezugnahme auf die 2A-2B ist eine dehnbare Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit 40 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung vorgesehen. Die Anordnung 40 kann zwischen einer entspannten Konfiguration und einer festen Konfiguration verschoben werden. In der entspannten Konfiguration ist die Anordnung 40 dehnbar, sodass ihre Länge modifiziert werden kann, und verformbar, sodass sie als nicht einschränkendes Beispiel gebogen, gefaltet, gewellt, gerollt, oder gedreht werden kann. In der festen Konfiguration wird eine Größe und Form der Anordnung beibehalten, verriegelt oder fixiert.
Die Anordnung 40 beinhaltet eine Blase 42 (d. h. ein Gehäuse), eine erste Reibschicht 44 und eine zweite Reibschicht 46. Die ersten und zweiten Reibschichten 44, 46 können eine oder mehrere Platten sein. Die erste Reibschicht 44 kann an der Blase 42 entlang einer ersten Kante 48 und die zweite Reibschicht 46 kann an der Blase 42 entlang einer zweiten Kante 50 befestigt werden. Die ersten und zweiten Reibschichten 44, 46 können jeweils direkt mit den ersten und zweiten Kanten 48, 50 der Blase 42 verbunden sein. Alternativ können die ersten und zweiten Reibschichten 44, 46 indirekt mit den ersten und zweiten Kanten 48, 50 der Blase 42 verbunden sein, beispielsweise über getrennte erste und zweite Endstützen (nicht dargestellt). In weiteren Ausführungsformen sind die ersten und zweiten Reibschichten 44, 46 auf unterschiedliche Weise an der Blase 42 befestigt. Wenn beispielsweise eine oder beide der ersten und zweiten Reibschichten 44, 46 dehnbar sind (z. B. eine Platte, die aus geflochtenen, dehnbaren Strängen gebildet ist), kann sie sowohl an der ersten Kante 48 als auch an der zweiten Kante 50 an der Blase 42 befestigt werden, sodass sie sich zusammen mit der Blase 42 dehnt.
Die ersten und zweiten Reibschichten 44, 46 können sich an einer Schnittstelle 52 mit einer Länge (l) 54 und einer Breite (w) (nicht dargestellt) überlappen. Ein Überlappungsbereich an der Schnittstelle 52 ist das Produkt aus der Länge (l) 54 und der Breite (w). Wie vorstehend erläutert, ist die Reibungskraft (F) direkt proportional zur Länge (l) und Breite (w) der Schnittstelle. Somit kann die Reibungskraft (F) durch Erhöhen einer oder beider Längen (l) und der Breite (w) erhöht werden.
Die Blase 42 kann dehnbar und durchstoßfest sein. Die Blase 42 kann ein Innenraum 56 aufweisen, das ein Fluid (d. h. ein erstes Fluid), wie beispielsweise Luft, beinhaltet. Das Innenraum 56 so abgedichtet werden kann, dass es fluiddicht ist. Das Fluid im Innenraum 56 weist einen Innendruck und einen Außenbereich 58 auf, der außerhalb der Blase 42 liegt und einen Außendruck aufweist. Als nicht einschränkendes Beispiel kann die Blase 42 aus einem elastischen Material, wie beispielsweise einem duroplastischen Gummi oder einem thermoplastischen Elastomer (TPE), bestehen.
In der entspannten Konfiguration ist die Blase 42 entlang einer Achse 60 (d. h. einer ersten Achse) zwischen einer ersten Abmessung und einer zweiten Abmessung mit mehr als der ersten Abmessung dehnbar. Als nicht einschränkendes Beispiel kann ein Verhältnis zwischen der zweiten Abmessung und der ersten Abmessung größer als 1 und kleiner als 2, wahlweise größer als oder gleich etwa 1,1 und kleiner als oder gleich etwa 1,9, wahlweise größer als oder gleich etwa 1,2 und kleiner als oder gleich etwa 1,8, wahlweise größer als oder gleich etwa 1,3 und kleiner als oder gleich etwa 1,7, wahlweise größer als oder gleich etwa 1,4 und kleiner als oder gleich etwa 1,6 und wahlweise etwa 1,5 sein.
Die Achse 60 kann im Wesentlichen senkrecht zur ersten und zweiten Kante 48, 50 verlaufen. Die ersten und zweiten Kanten 48, 50 können entlang der Achse 60 auseinandergezogen werden, um die Blase 42 zu dehnen. Wenn die ersten und zweiten Kanten 48, 50 auseinandergezogen werden, werden die ersten und zweiten Reibschichten 44, 46 in entgegengesetzte Richtungen verschoben und die Schnittstelle 52 verringert sich im Bereich. Genauer gesagt, verschiebt sich die erste Reibschicht 44 in eine erste Richtung 62 parallel zur Achse 60 und die zweite Reibschicht 46 verschiebt sich in eine zweite Richtung 64 parallel zur Achse 60 und entgegen der ersten Richtung 62.
Darüber hinaus kann die Anordnung 40 in der entspannten Konfiguration nicht nur dehnbar, sondern auch verformbar sein. In einem Beispiel wird die Anordnung 40 durch Biegen verformt (z. B., wodurch eine scharfe Biegung mit einem Winkel von mehr als 0 ° und weniger als 180 ° entsteht). In einem weiteren Beispiel wird die Anordnung 40 durch Falten verformt (z. B. wodurch eine scharfe Biegung von etwa 180° entsteht, sodass eine Oberfläche entsteht, auf der die Blase 42 auf sich selbst ruht). In noch einem weiteren Beispiel wird die Anordnung 40 durch Kräuseln verformt (z. B. wodurch ein gekrümmtes Profil entsteht). In noch einem weiteren Beispiel wird die Anordnung 40 durch Walzen verformt (siehe z. B. 3C). In noch einem weiteren Beispiel wird die Anordnung 40 durch Verdrehen (z. B. Erzeugen einer spiralförmigen Form durch Drehen der ersten Kante 48 im Uhrzeigersinn um die Achse 60 und Drehen der zweiten Kante 50 gegen den Uhrzeigersinn um die Achse 60) verformt. Die Anordnung 40 kann durch eine oder mehrere der vorstehend beschriebenen Maßnahmen oder auf verschiedene andere Weise verformt werden.
Wenn eine gewünschte Größe (durch Dehnen) und Form (durch Verformen) erreicht ist, kann die Anordnung 40 in die feste Konfiguration überführt werden. Um die Anordnung 40 in die feste Konfiguration zu versetzen, wird der Innendruck von einem ersten Innendruck auf einen zweiten Innendruck reduziert. In einem Beispiel kann der erste Innendruck im Wesentlichen gleich dem Außendruck sein, und der zweite Innendruck kann geringer sein als sowohl der Innendruck als auch der Außendruck. In einigen Ausführungsformen kann die Druckdifferenz (P) größer oder gleich etwa 100 Torr und weniger als oder gleich etwa 380 Torr sein, optional größer oder gleich etwa 125 Torr und weniger als oder gleich etwa 360 Torr, optional größer oder gleich etwa 150 Torr und weniger als oder gleich etwa 340 Torr, optional größer oder gleich etwa 175 Torr und weniger als oder gleich etwa 320 Torr, optional größer oder gleich etwa 200 Torr und weniger als oder gleich etwa 300 Torr, optional größer oder gleich etwa 225 Torr und weniger als oder gleich etwa 275 Torr, optional etwa 250 Torr sein.
Wenn der Innendruck abnimmt, greift die erste Reibschicht 44 in die zweite Reibschicht 46 ein und erhöht so die Reibungskraft (F) zwischen den ersten und zweiten Reibschichten 44, 46. Dadurch wird die Steifigkeit der Anordnung 40 in der festen Konfiguration im Vergleich zur entspannten Konfiguration erhöht. Aufgrund der höheren Steifigkeit wird die Anordnung 40 auf einer Länge gehalten, die größer oder gleich zu der ersten Abmessung und kleiner oder gleich zu der zweiten Abmessung und/oder in der verformten Form ist. Die Anordnung 40 kann durch Erhöhen des Innendrucks in die entspannte Konfiguration zurückgeführt werden, bis die Reibungskraft niedrig genug ist, dass die ersten und zweiten Reibschichten 44, 46 gegeneinander gleiten und die Form manipuliert werden kann. So kann beispielsweise der Innendruck vom zweiten Innendruck auf den ersten Innendruck erhöht werden. Die Blase 42 kann zudem elastische Eigenschaften aufweisen, die dazu beitragen, die Anordnung 40 wieder in die entspannte Konfiguration zurückzuversetzen.
Obwohl die Anzahl der Reibschichtschnittstellen (n) in der Anordnung 40 als eine (d. h. erste und zweite Reibschichten 44, 46) dargestellt wird, sind innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung andere Mengen von Reibschichtschnittstellen (n) vorgesehen. Als nicht einschränkendes Beispiel kann die Anordnung 40 sechs Reibschichten beinhalten, um fünf Reibschichtschnittstellen (n) zu erzeugen: drei erste Reibschichten 44, die mit der Blase 42 entlang der ersten Kante 48 verbunden sind und abwechselnd mit drei zweiten Reibschichten 46 gestapelt sind, die mit der Blase 42 entlang der zweiten Kante 50 verbunden sind. Tatsächlich, wie vorstehend erläutert, führt ein Anstieg der Anzahl der Reibschichtschnittstellen (n) zu einer Erhöhung der Reibungskraft (F) und letztlich der Steifigkeit der Anordnung 40.
Die ersten und zweiten Reibschichten 44, 46 können das gleiche Material oder unterschiedliche Materialien sein. Nicht einschränkende Beispiele für Reibschichten sind: Schleifpapier (oder andere beschichtete Schleifplatten), polymere Materialien wie Kunststoff und Gummi. In einigen Ausführungsformen können die beiden Reibschichten miteinander verwoben oder geflochten werden, um als eine einzelne „Schicht“ zu erscheinen. In einigen Ausführungsformen können die Reibschichten an anderen Komponenten befestigt werden. Eine Reibschicht kann beispielsweise Schleifpapier beinhalten, das auf einer Hartkunststoffschicht haftet. Eine raue Seite des Schleifpapiers würde in Richtung der anderen Reibschicht angeordnet sein und die Kunststoffschicht würde strukturelle Unterstützung bieten. Fachleute werden durchaus verstehen, dass die Zusammensetzung der Reibschichten nicht auf die vorstehend genannten Materialien beschränkt ist. Die Auswahl der Reibschichten wirkt sich auf den Reibungskoeffizienten (µ) zwischen den Reibschichten und letztlich auf die Reibungskraft (F) aus. Somit können Materialien für Reibschichten ausgewählt werden, um die Reibungskraft (F) und letztlich die Steifigkeit der Anordnung 40 zu erhöhen.
Obwohl die Blase 42, die erste Reibschicht 44 und die zweite Reibschicht 46 alle als im Wesentlichen rechteckig dargestellt sind, werden andere Formen innerhalb der vorliegenden Offenbarung in Erwägung gezogen. Die Form der Blase 42 kann auf Grundlage der jeweiligen Anwendung gewählt werden. Wenn die Anordnung 40 beispielsweise als Sonnenschutz für ein Fenster verwendet wird, kann die Blase 42 eine dem Fenster entsprechende Geometrie aufweisen. Ebenso ist es nicht erforderlich, dass die ersten und zweiten Kanten 48, 50 der Blase 42 parallel verlaufen. Die Formen der ersten und zweiten Reibschichten 44, 46 können so gewählt werden, dass die Länge (l) und Breite (w) der Schnittstelle 52 hoch genug sind, um eine ausreichende Reibungskraft (F) bereitzustellen. Für die Reibschichten 44, 46 können verschiedene Formen verwendet werden, die der vorgenannten Eigenschaft entsprechen.
Unter Bezugnahme auf die 3A-3C ist eine weitere dehnbare Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit 70 vorgesehen. Die Anordnung 70 kann ähnlich wie die Anordnung 40 aus den 2A-2B ausgeführt sein; sie beinhaltet jedoch vier Reibschichten und ist entlang von zwei verschiedenen Achsen dehnbar. 3A stellt die Anordnung 70 in einem ungedehnten Zustand dar und 3B stellt die Anordnung in einem gedehnten Zustand dar. Die Anordnung 70 beinhaltet eine Blase 72, eine erste Reibschicht 74, eine zweite Reibschicht 76, eine dritte Reibschicht 78 und eine vierte Reibschicht 80. Die ersten, zweiten, dritten und vierten Reibschichten 74, 76, 78, 80 können mit den ersten und zweiten Reibschichten 44, 46 der Anordnung 40 aus den 2A-2B vergleichbar sein.
Jede der ersten, zweiten, dritten und vierten Reibschichten 74, 76, 78, 80 ist eine Platte. Die erste Reibschicht 74 kann an der Blase 72 entlang einer ersten Kante 82 der Blase 72 und einer zweiten Kante 84 der Blase 72 angebracht werden. Die zweite Reibschicht 76 kann an der Blase 72 entlang der ersten Kante 82 und der dritten Kante 86 der Blase 72 angebracht werden. Die dritte Kante 86 kann im Wesentlichen parallel zur zweiten Kante 84 verlaufen. Die dritte Reibschicht 86 kann an der Blase 72 entlang der zweiten Kante 84 und der vierten Kante 88 der Blase 72 angebracht werden. Die vierte Kante 88 kann im Wesentlichen parallel zur ersten Kante 82 verlaufen. Die vierte Reibschicht 80 kann an der Blase 72 an der dritten Kante 86 und der vierten Kante 88 befestigt werden. Obwohl die Reibschichten 74, 76, 78, 80 als rechteckig dargestellt sind, würde ein Fachmann verstehen, dass sie andere Formen und Größen annehmen können, ähnlich wie die Reibschichten 44, 46 der Anordnung 40 aus den 2A-2B. Darüber hinaus können die Reibschichten 74, 76, 78, 80 auch unterschiedliche Formen und Größen voneinander aufweisen. Somit müssen die ersten und vierten Kanten 82, 88 nicht parallel verlaufen und die zweiten und dritten 84, 86 Kanten müssen nicht parallel verlaufen.
Die ersten und zweiten Reibschichten 74, 76 können sich überlappen und an einer ersten Schnittstelle 90 in direktem Kontakt sein. Die ersten und dritten Reibschichten 74, 78 können sich überlappen und an einer zweiten Schnittstelle 92 in direktem Kontakt sein. Die zweiten und vierten Reibschichten 84, 88 können sich überlappen und an einer dritten Schnittstelle 94 in direktem Kontakt sein. Die dritten und vierten Reibschichten 78, 80 können sich überlappen und an einer vierten Schnittstelle 96 in direktem Kontakt sein. Die ersten, zweiten, dritten und vierten Reibschichten 74, 76, 78, 80 können sich überlappen und an einer fünften Schnittstelle 98 in direktem Kontakt sein.
Die Anordnung 70 kann eine erste Achse 100 und eine zweite Achse 102 im Wesentlichen senkrecht zur ersten Achse 100 beinhalten. Die Blase 72 kann der Blase 72 aus den 2A-2B ähnlich sein, mit der Ausnahme, dass die Blase 72 entlang mindestens zweier Achsen dehnbar ist. In der entspannten Konfiguration kann die Blase 72 sowohl entlang der ersten Achse 100 als auch entlang der zweiten Achse 102 dehnbar sein. Somit können die ersten und vierten Kanten 82, 88 entlang der ersten Achse 100 voneinander getrennt verschoben werden, um eine Länge 104 der Anordnung 70 von einer ersten Abmessung auf eine zweite Abmessung größer als die erste Abmessung zu vergrößern. Die zweiten und dritten Kanten 84, 86 können entlang der zweiten Achse 102 voneinander getrennt verschoben werden, um eine Breite 106 der Anordnung 70 von einer dritten Abmessung auf eine vierte Abmessung größer als die dritte Abmessung zu vergrößern.
Die Anordnung 70 kann in ähnlicher Weise wie vorstehend in Bezug auf die 2A-2B beschrieben verformt werden. Unter Bezugnahme auf 3C wird die Anordnung 70 beispielsweise in einer gerollten Konfiguration dargestellt. Die Anordnung 70 kann in ähnlicher Weise zwischen der entspannten Konfiguration und der festen Konfiguration verschoben werden, wie bei der vorstehend in den 2A-2B beschriebenen Anordnung 40. Obwohl die Anordnung 70 mit vier Reibschichten dargestellt und beschrieben ist, kann sie weniger als vier Reibschichten aufweisen und dennoch in der Lage sein, sich sowohl entlang der ersten als auch der zweiten Achse 100, 102 zu dehnen.
Mit Rückbezug auf die 2A-2B, wobei die ersten und zweiten Reibschichten 44, 46 in direktem Kontakt stehen, kann eine Wiederherstellung der entspannten Konfiguration der Anordnung 40 schwierig sein, wenn der Reibungskoeffizient (µ) zwischen den Schichten 44, 46 hoch ist. In einigen Ausführungsformen kann das Reduzieren der Druckdifferenz (P) allein nicht ausreichen, um die erste Reibschicht 44 von der zweiten Reibschicht 46 zu lösen, um die ersten und zweiten Reibschichten 44, 46 zu manipulieren (z. B. das Verschieben der Reibschichten 44, 46 entlang der Achse 60 gegeneinander oder das Glätten der Anordnung 40 aus einer gefalteten oder gerollten Form).
Unter Bezugnahme auf die 4A-5B ist eine Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit 120 mit einem einstellbaren Reibungskoeffizienten (µ) vorgesehen. Die Anordnung 120 kann zwischen einer entspannten Konfiguration und einer festen Konfiguration verschoben werden. Die Anordnung 120 kann eine Blase 122, eine erste Reibschicht 124, eine zweite Reibschicht 126 und eine kompressible Fasernetzwerkschicht 128 beinhalten. Die ersten und zweiten Reibschichten 124, 126 können mit den ersten und zweiten Reibschichten 44, 46 der Anordnung 40 aus den 2A-2B vergleichbar sein.
Die Blase 122 kann einen Innenraum 130 aufweisen, das ein Fluid (d. h. ein erstes Fluid), wie beispielsweise Luft, beinhaltet. Der Innenraum 130 so abgedichtet werden kann, dass es fluiddicht ist. Das Fluid im Innenraum 132 weist einen Innendruck und einen Außenbereich 132 auf, der außerhalb der Blase 122 liegt und einen Außendruck aufweist. Die Blase 122 kann entlang einer Achse 138 dehnbar sein.
Die Fasernetzwerkschicht 128 ist innerhalb der Blase 122 und zwischen der ersten Reibschicht 124 und der zweiten Reibschicht 126 angeordnet. Die Fasernetzwerkschicht 128 kann beispielsweise eine dreidimensionale Matrix aus miteinander verbundenen Fasern sein. Die Fasernetzwerkschicht 128 kann eine erste Seite 136 in direktem Kontakt mit der ersten Reibschicht 124 und eine zweite Seite 138 in direktem Kontakt mit der zweiten Reibschicht 126 aufweisen. Somit ist eine erste Schnittstelle 140 zwischen der ersten Reibschicht 124 und der Fasernetzwerkschicht 128 und eine zweite Schnittstelle 142 zwischen der Fasernetzwerkschicht 128 und der zweiten Reibschicht 126 definiert.
Wenn die Fasernetzwerkschicht 128, wie in 5A dargestellt, nicht komprimiert ist, nimmt sie ein erstes Volumen ein. Eine Oberflächendichte der Fasernetzwerkschicht 128 ist ein Verhältnis der durch die Fasern 143 belegten Oberfläche zur Gesamtoberfläche der jeweiligen Seitenfläche 136, 138. Im unkomprimierten Zustand weisen die ersten und zweiten Seiten 136, 138 eine erste Oberflächendichte auf, die im Vergleich zu einer zweiten Oberflächendichte der komprimierten Fasernetzwerkschicht 128 relativ niedrig ist (5B). Bei der relativ geringen Oberflächendichte sind große Hohlräume 144 in der Fasernetzwerkschicht 128 zwischen den Fasern 143 verteilt. Aufgrund der relativ geringen Dichte ist auch ein Reibungskoeffizient (µ) an den ersten und zweiten Schnittstellen 140, 142 (ein erster Haftreibungskoeffizient bzw. ein zweiter Haftreibungskoeffizient) im Vergleich zur komprimierten Fasernetzwerkschicht 128 (5B) relativ niedrig. Somit können die erste Reibschicht 124, die zweite Reibschicht 126 und die Fasernetzwerkschicht 128 leicht gegeneinander gleiten, wenn sich die Fasernetzwerkschicht 128 im unkomprimierten Zustand befindet.
Wenn die Fasernetzwerkschicht 128 komprimiert wird, wie in 5B dargestellt, nimmt sie ein zweites Volumen ein, das kleiner ist als das erste Volumen. Die ersten und zweiten Seiten 136, 138 weisen eine zweite Oberflächendichte auf, die im Vergleich zur ersten Oberflächendichte der unkomprimierten Fasernetzwerkschicht 128 (5A) relativ hoch ist. Bei der relativ hohen Dichte werden die Fasern 143 enger zusammengepackt und der Hohlraum reduziert. Somit sind im komprimierten Zustand im Vergleich zum unkomprimierten Zustand kleinere Hohlräume 148 über die Fasernetzwerkschicht 128 verteilt (5A). Aufgrund der relativ hohen Oberflächendichte ist der Reibungskoeffizient (µ) an den ersten und zweiten Schnittstellen 140, 142 (dritter Haftreibungskoeffizient bzw. vierter Haftreibungskoeffizient) im Vergleich zur unkomprimierten Fasernetzwerkschicht 128 (5A) relativ hoch. Daher können die erste Reibschicht 124, die zweite Reibschicht 126 und die Fasernetzwerkschicht 128 nicht leicht gegeneinander gleiten, wenn sich die Fasernetzwerkschicht 128 im komprimierten Zustand befindet.
Die Fasernetzwerkschicht 128 kann jedes kompressible Fasernetzwerk beinhalten. Ein nicht einschränkendes Beispiel für eine Fasernetzwerkschicht 128 beinhaltet ein Gitterreinigungskissen.
In der entspannten Konfiguration weist die Fasernetzwerkschicht 128 das erste Volumen auf und die Größe und Form der Anordnung 120 kann manipuliert werden. Der Innendruck des Fluids innerhalb des Innenraums 130 wird von einem ersten Innendruck auf einen zweiten Innendruck reduziert. Die Abnahme des Innendrucks zum Verschieben der Anordnung 120 in die feste Konfiguration bewirkt, dass die Fasernetzwerkschicht 128 auf das zweite Volumen komprimiert wird. Daher erhöhen sich sowohl die Druckdifferenz (P) als auch der Reibungskoeffizient (µ), um die Reibungskraft (F) zu erhöhen. Infolgedessen ändert sich die Steifigkeit drastischer als bei einer Anordnung mit nur einer Änderung der Druckdifferenz (P) (z. B. Anordnung 20 aus den 2A-2B), da die Anordnung 120 von der entspannten Konfiguration zur festen Konfiguration übergeht.
Obwohl die Blase 122 dargestellt und als dehnbar beschrieben ist, sind innerhalb des Geltungsbereichs der vorliegenden Offenbarung weitere Ausführungsformen mit einer nicht dehnbaren Blase vorgesehen. So kann beispielsweise die Anordnung 120 mit der zwischen den Reibschichten 124, 126 angeordneten Fasernetzwerkschicht 128 verformbar sein, ohne notwendigerweise dehnbar zu sein. Wie vorstehend im Zusammenhang mit der Anordnung 40 aus den 2A-2B beschrieben, kann die Anordnung 120 in der entspannten Konfiguration zum Biegen, Falten, Kräuseln, Rollen und Verdrehen geeignet sein. Die Zugabe der kompressiblen Fasernetzwerkschicht 128 ist nützlich, um den Reibungskoeffizienten (µ) zu reduzieren und die Rückführung der Anordnung 120 in ihre unverformte Form zu vereinfachen.
Die Fasernetzwerkschicht 128 kann auch in anderen Ausführungsformen verwendet werden. In einem Beispiel kann die Fasernetzwerkschicht 128 zylindrisch geformt und zwischen den Reibschichten eines dehnbaren oder nicht dehnbaren Seils mit einstellbarer Steifigkeit angeordnet werden (wie beispielsweise die Seile der 7A-10). In einem weiteren Beispiel kann die Fasernetzwerkschicht 128 zwischen Reibschichten in einer Anordnung mit einstellbarer Überdrucksteifigkeit (wie den Anordnungen der 11A-15C) angeordnet sein.
Unter Bezugnahme auf die 6A-6B ist eine weitere dehnbare Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit 150 vorgesehen. Die Anordnung 150 kann der Anordnung 40 aus den 2A-2B ähnlich sein, mit der Zugabe von einem Paar aufblasbarer Rohre 152. Die Anordnung 150 kann eine Blase 154 beinhalten, die entlang einer ersten Achse 156 dehnbar ist, sowie erste und zweite Reibschichten (nicht dargestellt). Die Blase 154, die erste Reibschicht und die zweite Reibschicht können ähnlich sein wie die Blase 42, die erste Reibschicht 44 und die zweite Reibschicht 46 der Anordnung 40 aus den 2A-2B. Die Blase 154 kann einen Innenraum 162 beinhalten, das ein erstes Fluid enthält.
Die aufblasbaren Rohre 152 können an der Blase 154 befestigt und zumindest teilweise durch die Längsachse 164 festgelegt sein. Die Längsachsen 164 können im Wesentlichen parallel zur ersten Achse 156 verlaufen. Jedes aufblasbare Rohr 152 kann einen inneren Hohlraum 166 beinhalten. Der innere Hohlraum 166 kann ein zweites Fluid, wie beispielsweise Luft, beinhalten. Die inneren Hohlräume 166 der aufblasbaren Rohre 152 können fluidisch vom Innenraum 162 der Blase 154 getrennt werden. Somit können ein Innendruck des Innenraums 162 und ein Innendruck des Innenraums 166 separat und unabhängig voneinander gesteuert werden.
Wenn sich die Anordnung 150 in der entspannten Konfiguration befindet, kann der Hohlraumdruck von einem ersten Hohlraumdruck auf einen zweiten Hohlraumdruck erhöht werden. Der Druckanstieg im inneren Hohlraum 166 kann dazu führen, dass sich die aufblasbaren Rohre 152 von einer ersten Abmessung 168 (6A) auf eine zweite Abmessung 170 (6B) verlängern und dadurch die Anordnung von der ersten Abmessung 168 auf die zweite Abmessung 170 verlängert wird. Obwohl der Hohlraumdruck bei dem zweiten Hohlraumdruck und die Anordnung 150 bei der zweiten Abmessung 170 liegt, kann der Innendruck des Innenraums 162 vom ersten Innendruck auf den zweiten Innendruck reduziert werden, um die Anordnung 150 in die feste Konfiguration zu versetzen. Die Anordnung 150 bleibt in der festen Konfiguration, während der Innenraum unabhängig vom Hohlraumdruck am zweiten Innendruck liegt. Um die Anordnung 150 jedoch wieder in die entspannte Konfiguration zu versetzen, muss der Hohlraumdruck größer sein als der zweite Hohlraumdruck (z. B. der erste Hohlraumdruck) und der Innendruck muss größer sein als der zweite Innendruck (z. B. der erste Innendruck).
Unter Bezugnahme nun auf die 7A-8C ist noch eine weitere dehnbare Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit 180 vorgesehen. Die Anordnung 180 kann zwischen einer entspannten Konfiguration und einer festen Konfiguration verschoben werden. Die Anordnung 180 beinhaltet ein Rohr 182 (d. h. ein Gehäuse), eine erste Reibschicht 184 und eine zweite Reibschicht 186.
Abgesehen von seiner Form kann das Rohr 182 vergleichbar mit der Blase 42 der Anordnung 40 aus den 2A-2B sein. Das Rohr 182 weist eine Längsachse 188 auf (d. h. die erste Achse). Das Rohr 182 kann einen Innenraum 190 aufweisen, der ein Fluid (d. h. ein erstes Fluid), wie beispielsweise Luft, beinhaltet. Der Innenraum 190 kann so abgedichtet werden kann, dass er fluiddicht ist. Das Fluid im Innenraum 190 weist einen Innendruck auf. Ein Außenbereich 192 außerhalb des Rohres 182 weist einen Außendruck auf
Die erste Reibschicht 184 ist innerhalb der zweiten Reibschicht 186 so angeordnet, dass sie im Wesentlichen konzentrisch zur zweiten Reibschicht 186 ist. Sowohl die erste Reibschicht 184 als auch die zweite Reibschicht 186 sind innerhalb des Rohres 182 angeordnet. Die erste Reibschicht 184, die zweite Reibschicht 186 und das Rohr 182 sind entlang der Längsachse 188 ausgerichtet. Die erste Reibschicht 184 beinhaltet ein spiralförmig gewickeltes Geflecht 194 (d. h. die Struktur weist einen Fingerklemmschutz auf). Ein erstes Ende 196 des spiralförmig gewickelten Geflechts 194 kann an einem ersten Ende 198 des Rohres 182 befestigt werden. Ein zweites Ende 200 des spiralförmig gewickelten Geflechts 194 kann an einem zweiten Ende 202 des Rohres 182 befestigt werden.
Das spiralförmig gewickelte Geflecht 194 kann sich zwischen einem eingezogenen Zustand (8A) und einem ausgedehnten Zustand (8B) ausdehnen. Im eingezogenen Zustand weist das spiralförmig gewickelte Geflecht 194 einen ersten Durchmesser 204 und eine eingezogene Länge 206 auf. Im ausgedehnten Zustand weist das spiralförmig gewickelte Geflecht 194 einen zweiten Durchmesser 208 auf, der kleiner ist als der erste Durchmesser 204 und eine ausgefahrene Länge 210, die größer ist als die eingezogene Länge.
Die zweite Reibschicht 186 beinhaltet eine erste Hälfte 212 und eine zweite Hälfte 214. Die zweite Hälfte 212 kann eine Geometrie aufweisen, welche die Geometrie der ersten Hälfte 212 widerspiegelt. Die erste Hälfte 212 beinhaltet eine erste zylinderförmige Stütze 216 und eine erste Vielzahl von in Umfangsrichtung angeordneten Armen 218. Die zylinderförmige Stütze 216 und die Arme 218 können aus dem gleichen Material oder aus verschiedenen Materialien hergestellt sein. Die erste zylinderförmige Stütze 216 ist in Bezug auf das Rohr 182 am ersten Ende 198 des Rohres 182 befestigt. Die Arme 218 stehen von der ersten zylinderförmigen Stütze 216 in eine erste Richtung 220 im Wesentlichen parallel zur Längsachse 188 vor. Die Arme 218 sind voneinander beabstandet, um eine entsprechende Vielzahl von in Umfangsrichtung angeordneten Öffnungen 222 zu bestimmen, die zwischen den Armen 218 angeordnet sind und sich mit den Armen 218 um die Längsachse 188 herum abwechseln. Die Arme und Öffnungen weisen eine Breite von 224 mm auf.
Die zweite Hälfte 214 beinhaltet eine zweite zylinderförmige Stütze 226 und eine zweite Vielzahl von in Umfangsrichtung angeordneten Armen 228. Die zweite zylinderförmige Stütze 226 ist in Bezug auf das Rohr 182 am zweiten Ende 202 des Rohres 182 befestigt. Die Arme 228 stehen von der zweiten zylinderförmigen Stütze 226 in eine zweite Richtung 230 im Wesentlichen parallel zur Längsachse 188 und entgegen der ersten Richtung 220 vor. Die Arme 228 sind voneinander beabstandet, um eine entsprechende zweite Vielzahl von in Umfangsrichtung angeordneten Öffnungen 232 zu bestimmen, die zwischen den Armen 228 angeordnet sind und sich mit den Armen 228 um die Längsachse 188 herum abwechseln. Die Arme 228 und die Öffnungen 232 weisen die Breite 224 auf.
In einem Beispiel ist das Rohr 182 aus Gummi hergestellt. Das spiralförmig gewickelte Geflecht 194 der ersten Reibschicht 184 ist aus einer Schleifwalze hergestellt. Die zweite Reibschicht 186 ist aus Schleifpapier hergestellt. Das Schleifpapier wird auf Kunststoffplatten geklebt, um die Steifigkeit der zweiten Reibschicht 186 zu verbessern. Obwohl das spiralförmig gewickelte Geflecht 194 in der vorliegenden Ausführungsform als eine einzelne Reibschicht beschrieben wird (nicht dargestellt), kann eine dehnbare Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit eine einzige gewebte Schicht beinhalten, wobei die einzelnen Litzen als separate Reibschichten fungieren.
In der entspannten Konfiguration kann das Rohr 182 von einer ersten Abmessung 234 auf eine zweite Abmessung 236 gedehnt werden. Wie in den 8A-8B dargestellt, kann die erste Abmessung 234 des Rohres 182 gleich der eingezogenen Länge 206 des spiralförmig gewickelten Geflechts 194 sein, und die zweite Abmessung 236 des Rohres 182 kann gleich der ausgezogenen Länge 210 des spiralförmig gewickelten Geflechts 194 sein. In anderen Ausführungsformen kann jedoch die erste Abmessung 234 von der eingezogenen Länge 206 und die zweite Abmessung 236 von der ausgezogenen Länge 210 verschieden sein.
Wenn das Rohr 182 die erste Abmessung 234 und das spiralförmig gewickelte Geflecht 194 die eingezogene Länge 206 aufweist, werden die erste und zweite Vielzahl von Armen 218, 228 abwechselnd miteinander vernetzt, sodass die Arme 228 der zweiten Vielzahl jeweils die erste Vielzahl von Öffnungen 222 und die Arme 218 der ersten Vielzahl jeweils die zweite Vielzahl von Öffnungen 232 belegen. Daher ist im Wesentlichen eine gesamte Außenfläche 238 des spiralförmig gewickelten Geflechts 194 konzentrisch von der zweiten Reibschicht 186 umgeben.
Da das Rohr 182 von der ersten Abmessung 234 auf die zweite Abmessung 236 gedehnt wird, wird das spiralförmig gewickelte Geflecht 194 von der eingezogenen Länge 206 auf die ausgezogene Länge 210 gedehnt. Die Arme 218 der ersten Vielzahl werden in die zweite Richtung 230 aus den jeweiligen Öffnungen 232 der zweiten Vielzahl verschoben. Die Arme 228 der zweiten Vielzahl werden in die erste Richtung 220 aus den jeweiligen Öffnungen 222 der ersten Vielzahl verschoben. Als nicht einschränkendes Beispiel kann ein Verhältnis zwischen der zweiten Abmessung 236 und der ersten Abmessung 234 größer als oder gleich etwa 1 und kleiner als oder gleich etwa 2, wahlweise größer als oder gleich etwa 1,1 und kleiner als oder gleich etwa 1,9, wahlweise größer als oder gleich etwa 1,2 und kleiner als oder gleich etwa 1,8, wahlweise größer als oder gleich etwa 1,3 und kleiner als oder gleich etwa 1,7, wahlweise größer als oder gleich etwa 1,4 und kleiner als oder gleich etwa 1,6 und wahlweise etwa 1,5 sein.
Darüber hinaus kann die Anordnung 180 in der entspannten Konfiguration nicht nur dehnbar, sondern auch verformbar sein. In einem Beispiel wird die Anordnung 180 durch Biegen verformt (z. B., wodurch eine scharfe Biegung mit einem Winkel von mehr als 0 ° und weniger als 180 ° entsteht). In einem weiteren Beispiel wird die Anordnung 180 durch Falten verformt (z. B. wodurch eine scharfe Biegung von etwa 180° entsteht, sodass das Rohr 182 eine Haarnadelform aufweist). In noch einem weiteren Beispiel wird die Anordnung 180 durch Kräuseln verformt (z. B. indem das Rohr 182 in eine spiralförmige Form gewickelt wird, wie in 8C dargestellt). In noch einem weiteren Beispiel wird die Anordnung 40 durch Walzen verformt (z. B. indem das Rohr in eine Spiralform gewickelt wird). In noch einem weiteren Beispiel wird die Anordnung 180 durch Verdrehen (d. h. um die Längsachse 188) verformt. Die Anordnung 180 kann durch eine oder mehrere der vorstehend beschriebenen Maßnahmen oder auf verschiedene andere Weise verformt werden.
Wenn eine gewünschte Größe (durch Dehnen) und Form (durch Verformen) erreicht ist, kann die Anordnung 180 in die feste Konfiguration überführt werden. Die Anordnung 180 wird in der festen Konfiguration ähnlich wie die vorstehend beschriebene Anordnung 40 aus den 2A-2B (d. h. durch Reduzieren des Innendrucks) platziert. In der festen Konfiguration behält die Anordnung 180 ihre Größe und Form. Die Anordnung 180 wird in ähnlicher Weise wie die vorstehend beschriebene Anordnung 40 aus den 2A-2B (d. h. durch Erhöhen des Innendrucks) in die entspannte Konfiguration zurückgeführt.
Mit Bezug auf 9 wird ein Beispiel für die Verwendung der Anordnung 180 dargestellt. Ein LKW 240 kann eine Ladefläche 242 beinhalten. In der festen Konfiguration können zwei Anordnungen 180 verwendet werden, um ein Paket 244 auf der Ladefläche 242 des LKW 240 zu sichern. In verschiedenen Aspekten ist ein Verfahren zur Verwendung der Anordnung 180 als Rückhalteeinrichtung vorgesehen. Ein Benutzer platziert das Paket 244 auf der Ladefläche 242. Der Benutzer platziert eine oder mehrere Anordnungen 180 in der entspannten Konfiguration um das Paket 244 herum. Die Anordnungen 180 können leicht manipuliert werden, um sich in der entspannten Konfiguration an das Paket 244 anzupassen. Wenn die Anordnungen 180 positioniert sind, wendet der Benutzer ein Vakuum auf das Rohr 182 an, um den Innendruck auf den zweiten Innendruck zu reduzieren und die Anordnung 180 in die feste Konfiguration zu verschieben. In einem Beispiel wendet der Benutzer das Vakuum manuell an, beispielsweise durch die Verwendung einer Taste oder einer Benutzeroberflächenvorrichtung, die sich am oder im Fahrzeug befindet. In einem weiteren Beispiel schaltet sich das Vakuum nach einer Zeitverzögerung ein. In noch einem weiteren Beispiel wird das Vakuum so gesteuert, dass es sich einschaltet, wenn der Benutzer den LKW 240 in die Bewegung setzt. Der Benutzer kann den Innendruck der Anordnungen 180 erhöhen, um die Anordnungen wieder in die entspannte Konfiguration zu versetzen, sodass sie zum Lösen des Pakets 244 entfernt werden können.
Unter Bezugnahme auf die 10A-10D ist eine weitere dehnbare Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit 250 vorgesehen. Die Anordnung 250 kann zwischen einer entspannten Konfiguration und einer festen Konfiguration verschoben werden. Die Anordnung 250 beinhaltet ein Rohr 252 (d. h. ein Gehäuse) mit einer Längsachse 253, zwei ersten Reibschichten 254 und zwei zweiten Reibschichten 256. Die Anordnung 250 beinhaltet auch einen ersten planaren Träger 258, einen zweiten planaren Träger 260 und einen dritten planaren Träger 262. Die ersten, zweiten und dritten planaren Träger 258, 260, 262 können parallel zueinander und zur Längsachse 253 angeordnet sein.
Der erste planare Träger 258 kann sich von einer ersten Endstütze 264 erstrecken. Die zweiten und dritten planaren Träger 260, 262 können sich von einer zweiten Endstütze 266 erstrecken. Die zweiten und dritten planaren Träger 260, 262 können voneinander beabstandet sein, um einen Kanal 268 mit einer Höhe von 270 festzulegen. Die ersten, zweiten und dritten planaren Träger 258, 260, 262 und die ersten und zweiten Endstützen 264, 266 können innerhalb des Rohres 252 angeordnet sein. Die erste Endstütze 264 und ein erstes Ende 272 des Rohres 252 können an einem ersten Verbinder 274 befestigt werden. Die zweite Endstütze 266 und ein zweites Ende 276 des Rohres 252 können an einem zweiten Verbinder 278 befestigt werden. Die ersten und zweiten Verbinder 274, 278 können zumindest teilweise außerhalb des Rohres 252 angeordnet sein.
Innerhalb des Rohres 252 kann eine erste Oberfläche 280 des ersten planaren Trägers 258 in Richtung einer zweiten Oberfläche 282 der zweiten planaren Stütze 260 angeordnet sein. Eine dritte Oberfläche 284 des ersten planaren Trägers 258 kann in Richtung einer vierten Oberfläche 286 des dritten planaren Trägers 262 angeordnet sein. Die ersten und dritten Oberflächen 280, 284 des ersten planaren Trägers 258 können erste Reibschichten 254 aufweisen, die darauf angeordnet sind. Zusammen können der erste planare Träger 258 und zwei erste Reibschichten 254 die Höhe 270 aufweisen. Die zweite Oberfläche 282 des zweiten planaren Trägers 260 und die vierte Oberfläche 286 des dritten planaren Trägers 262 können zweite Reibschichten 256 aufweisen, die darauf angeordnet sind.
Die planaren Träger 258, 260, 262 können zwischen einem ersten Zustand und einem zweiten Zustand verschoben werden. Im ersten Zustand ist der erste planare Träger 258 innerhalb des Kanals 268 so angeordnet, dass die ersten Reibschichten 254 in die zweiten Reibschichten 256 eingreifen. Beim Übergang vom ersten Zustand in den zweiten Zustand gleitet der erste planare Träger 258 teilweise aus dem Kanal 268 entlang der Längsachse 253. 10B stellt den ersten planaren Träger 258 dar, der teilweise innerhalb des Kanals 268 angeordnet ist.
In der entspannten Konfiguration ist das Rohr 252 um die Längsachse 253 dehnbar. Mindestens einer der ersten oder zweiten Verbinder 274, 278 bewegt sich auseinander vom anderen des ersten Verbinders 274 und des zweiten Verbinders 278, um eine Rohrlänge 288 von einer ersten Abmessung auf eine zweite Abmessung zu vergrößern. Wenn sich die Verbinder 274, 278 auseinander bewegen, verschiebt sich die erste planare Fläche 258 in Bezug auf den Kanal 268 von der ersten Position in die zweite Position. In der festen Konfiguration kann die Länge des Rohres 252 eine beliebige Abmessung größer oder gleich der ersten Abmessung und kleiner oder gleich der zweiten Abmessung sein. Ein Verhältnis der zweiten Abmessung zur ersten Abmessung kann ähnlich sein wie das Verhältnis der zweiten Abmessung zur ersten Abmessung der Blase 42 aus den 2A-2B, wie vorstehend beschrieben. Die Anordnung 250 kann in der festen Konfiguration ähnlich wie die Anordnung 40 aus den 2A-2B, wie vorstehend beschrieben, platziert werden. Ebenso kann die Anordnung 250 ähnlich wie die Anordnung 40 aus den 2A-2B von der festen Konfiguration zurück in die entspannte Konfiguration verschoben werden.
Unter Bezugnahme auf 10D wird eine exemplarische Verwendung der Anordnung 250 als Wegbegrenzer für eine Öffnung verwendet. Ein Fahrzeug 290 beinhaltet eine Karosserie 292 mit einer Öffnung, wie beispielsweise einer Zugangsöffnung, oder Durchgang 294 (z. B. eine Öffnung, durch die ein Fahrgast in das Fahrzeug 290 einsteigen kann). Das Fahrzeug 290 beinhaltet auch eine Abdeckung oder Tür 296 (z. B. eine Fahrzeugtür), die schwenkbar mit der Karosserie 292 verbunden ist. Die Tür ist zwischen einer geschlossenen Position (um den Zugang zu einem Innenraum des Fahrzeugs 290 durch den Durchgang 294 zu verhindern) und einer vollständig geöffneten Position (um den Zugang zum Innenraum des Fahrzeugs 290 durch den Durchgang 294 zu ermöglichen) um eine Drehachse 298 schwenkbar. Als nicht einschränkendes Beispiel kann die Tür 296 in der geschlossenen Position einen ersten Winkel (nicht dargestellt) von etwa 0° zur Karosserie 292 bilden, und in der vollständig geöffneten Position kann die Tür 296 einen zweiten Winkel (nicht dargestellt) von etwa 90° zur Karosserie 292 bilden.
Wenn sich die Anordnung 250 in der entspannten Konfiguration befindet, ist die Tür 296 um die Drehachse 298 frei schwenkbar. Wenn die Tür 296 von der geschlossenen in die vollständig geöffnete Position schwenkt, dehnt sich das Rohr 252 um die Längsachse 253 aus und verlängert sich. Wenn die Tür 296 von der vollständig geöffneten Position in die geschlossene Position schwenkt, kehrt das Rohr 252 in die erste Abmessung zurück und wird kürzer. Da die Anordnung 250 in jeder beliebigen Länge befestigt werden kann, kann die Tür 296 in jeder beliebigen Position zwischen der geöffneten Position und der geschlossenen Position verriegelt werden. Somit kann die Tür 296 in einem Rastwinkel in Bezug auf die Karosserie 292 befestigt werden, der größer als oder gleich dem ersten Winkel und kleiner als oder gleich dem zweiten Winkel ist. Als nicht einschränkendes Beispiel kann der Rastwinkel größer oder gleich etwa 0° und kleiner oder gleich etwa 90° sein.
Ein Vakuum kann verwendet werden, um den Innendruck im Rohr 252 zu steuern. Der Benutzer kann das Vakuum steuern, um die Steifigkeit der Anordnung 180 auf verschiedene Weise zu verändern. In einem Beispiel kann die Anordnung 180 standardmäßig in der festen Konfiguration sein. Ein Benutzer kann eine Taste an der Tür 296 halten, um die Anordnung 180 in die entspannte Konfiguration zu versetzen und die Anordnung 180 in die entspannte Konfiguration zu halten, während er die Tür 296 schwenkt. Der Benutzer kann die Taste loslassen, um die Anordnung 180 wieder in die feste Konfiguration zu versetzen und die Position der Tür 296 zu verriegeln. In einem weiteren Beispiel kann die Anordnung 180 standardmäßig in der entspannten Konfiguration sein. Der Benutzer kann eine Taste drücken, um die Position der Tür 296 zu verriegeln. Der Benutzer kann die Taste erneut drücken, um die Anordnung 180 wieder in die entspannte Konfiguration zurückzuführen, um die Bewegung der Tür 296 zu ermöglichen.
Einige Wegbegrenzer für Fahrzeugtüren verwenden den Einsatz eines mechanischen Merkmals an einer der Türen und der Karosserie mit einer Rastung an der anderen der Türen und der Karosserie, um die Tür in einer geöffneten Position zu halten („fest eingestellte Wegbegrenzer“). Bei derartigen Ausführungsformen kann der fest eingestellte Wegbegrenzer die Tür nur in einer dezenten Einstellung von vorgeplanten Positionen (z. B. zwei oder drei) halten. Die mechanische Funktion kann durch Aufbringen einer Kraft auf die Tür von der Rastung gelöst werden. Die Kraft, die erforderlich ist, um die Tür aus der vorgegebenen Position zu bewegen, kann etwa 2 N betragen.
Im Gegensatz zum vorstehend beschriebenen festen Positionswegbegrenzer kann der Wegbegrenzer mit der Anordnung 180 der vorliegenden Offenbarung verwendet werden, um die Tür 296 an jeder beliebigen Stelle zwischen der geschlossenen Position und der geöffneten Position zu verriegeln; er ist nicht auf eine diskrete Anzahl von vorgeplanten Positionen beschränkt. Wenn sich die Anordnung 180 in der entspannten Konfiguration befindet, kann die Tür 296 leicht um die Drehachse 298 geschwenkt werden. Wenn sich die Anordnung 180 jedoch in der festen Konfiguration befindet, ist im Vergleich zu dem vorstehend beschriebenen festen Wegbegrenzer eine höhere Kraft erforderlich, um die Tür 296 aus der Verriegelungsposition zu bewegen. Als nicht einschränkendes Beispiel kann die Kraft größer als etwa 2 N und kleiner als oder gleich etwa 10 N, wahlweise größer als oder gleich etwa 2 N und kleiner als oder gleich etwa 9 N, wahlweise größer als oder gleich etwa 2,5 N und kleiner als oder gleich etwa 8 N, wahlweise größer als oder gleich etwa 3 N und kleiner als oder gleich etwa 7 N, wahlweise größer als oder gleich etwa 3,5 N und kleiner als oder gleich etwa 6 N, wahlweise größer als oder gleich etwa 4 N und kleiner als oder gleich etwa 5 N, und wahlweise etwa 4,5 N sein.
Der Wegbegrenzer einschließlich der Anordnung 180 der vorliegenden Offenbarung kann ein geringeres Gewicht im Vergleich zum festen Positionswegbegrenzer aufweisen. In einer Ausführungsform ist das Rohr 252 aus Gummi hergestellt, die ersten Reibschichten 254 sind Gummi, die zweiten Reibschichten 256 sind Schleifpapier und die planaren Träger 258, 206, 262, Endstützen 264, 266 und Verbinder 274, 278 sind jeweils aus Aluminium hergestellt.
Wie vorstehend erläutert, wird unter Bezugnahme auf 1 die Druckdifferenz (P) in Gleichung 1 mit einem Unterdruckansatz erreicht. Der Unterdruck wird erzeugt, indem der Innendruck des Gehäuses so weit gesenkt wird, dass er niedriger ist als der Außendruck, bei dem es sich um Atmosphärendruck handeln kann. In jeder der vorstehend in den 2A-10D beschriebenen Ausführungsformen, bei welchen der Außendruck der Luftdruck ist, wird die Druckdifferenz (P) durch den Luftdruck begrenzt. Obwohl sich der Innendruck theoretisch einem perfekten Vakuum (, d. h. 0 Torr) annähern kann, kann er nicht unter 0 Torr sinken. In verschiedenen Aspekten sieht die vorliegende Offenbarung eine weitere Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit vor, die eine Druckdifferenz durch die Verwendung eines „Überdruck“-Ansatzes erreicht. Das heißt, ein Druck in einer Blase wird über den Außendruck (welcher der Atmosphärendruck sein kann) erhöht, um die gewünschte Reibungskraft (F) zu erreichen. Der Überdruckansatz kann daher dazu führen, dass die Druckdifferenzen (P) höher als der Atmosphärendruck sind und höher als die, die mit dem Unterdruckansatz erreichbar sind. Die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen des Überdrucks zeichnen sich zusätzlich dadurch aus, dass sie mit einer einzigen Überdruckpumpe betrieben werden können.
Unter Bezugnahme auf die 11A-11C ist noch eine weitere Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit 310 vorgesehen. Die Anordnung 310 kann zwischen einer entspannten Konfiguration (11B) und einer festen Konfiguration (11C) verschoben werden. Die Anordnung 310 beinhaltet ein Gehäuse 312 und eine Vielzahl von Reibschichten 314. Die Reibschichten 314 sind zumindest teilweise im Gehäuse 312 angeordnet.
Das Gehäuse 312 kann eine Inflationsbegrenzung vorsehen. Als nicht einschränkende Beispiele können die Materialien des Gehäuses 312 ein Gurtband oder eine Wirktasche beinhalten. Im Gegensatz zu den verschiedenen vorstehend in den 2A-10D beschriebenen Gehäusen muss das Gehäuse 312 nicht kontinuierlich sein. Somit kann es mit einer anderen Oberfläche (z. B. einer Oberfläche einer Fahrzeugkarosserie) zusammenwirken, um die Reibschichten 314 zu umschließen (siehe, z. B. 15A-15C). Das Gehäuse 312 kann im Wesentlichen plattenförmig sein. Das heißt, das Gehäuse 312 kann eine Höhe 316 aufweisen, die wesentlich kleiner ist als eine Länge 318 und eine Breite 320. Das Gehäuse 312 ist optional dehnbar, vergleichbar mit der Blase 42 der Anordnung 40 aus den 2A-2B.
Die Vielzahl der Reibschichten 314 kann eine Vielzahl von aufblasbaren Blasen 322 sein. Die aufblasbaren Blasen 322 können derart abgedichtet werden, dass sie fluiddicht sind. Jede Blase 322 kann ein Fluid, wie beispielsweise Luft, enthalten. Das Fluid weist einen Innendruck oder einen Blasendruck auf. Ein Außenbereich außerhalb der Blasen 322 weist einen Außendruck auf. Als nicht einschränkendes Beispiel können die Blasen 322 aus einem elastischen Material, wie beispielsweise einem duroplastischen Gummi oder einem thermoplastischen Elastomer (TPE), gebildet werden. Obwohl jede Blase 322 als plattenförmig und mit einer einzigen Innenkammer dargestellt ist, werden andere Formen der Blase 322 in Erwägung gezogen. In einem Beispiel sind die Blasen strangförmig (siehe, z. B. 12A-12C). Die individuelle Blasengeometrie muss nicht unbedingt mit der Gehäusegeometrie übereinstimmen. In einem weiteren Beispiel beinhalten die Blasen mehrere miteinander verbundene Fluidtaschen (siehe, z. B. 15A-15B). Wie aus den Figuren ersichtlich ist, muss die Anzahl der Blasen zudem nicht auf drei begrenzt werden.
In der entspannten Konfiguration weisen die Blasen 322 einen Blasendruck auf. Der erste Blasendruck kann niedriger als oder gleich dem Außendruck sein. Die Reibungskraft (F) zwischen den Reibschichten 314 (d. h. Blasen 322) kann so gering sein, dass die Reibschichten 314 leicht gegeneinander gleiten können und die Anordnung 310 verformt oder gedehnt werden kann (wenn die Blase 322 dehnbar ist). Die Anordnung 310 kann ähnlich wie die Anordnung 40 aus den 2A-2B verformt oder gedehnt werden.
Wenn eine gewünschte Form (durch Verformen) und Größe (durch Dehnen) erreicht ist, kann die Anordnung 310 in die feste Konfiguration überführt werden. Die Anordnung 310 wird in die feste Konfiguration versetzt, indem die Blasen 322 bis auf einen zweiten Blasendruck aufgeblasen werden, der höher ist als der erste Blasendruck und der Außendruck.
Mit zunehmendem Blasendruck greifen die Reibschichten 314 ineinander, wobei die Reibungskraft (F) zwischen den Reibschichten 314 zunimmt. Somit wird die Steifigkeit der Anordnung 310 in der festen Konfiguration im Vergleich zur entspannten Konfiguration erhöht und die Anordnung 310 in der verformten Form und Größe beibehalten. Die Anordnung 310 kann durch Verringern des Blasendrucks in die entspannte Konfiguration zurückgeführt werden, bis die Reibungskraft (F) niedrig genug ist, dass die Reibschichten 314 gegeneinander verschiebbar sind und die Form der Anordnung 310 manipuliert werden kann. So kann beispielsweise der Blasendruck vom zweiten Blasendruck auf den ersten Blasendruck reduziert werden.
Unter Bezugnahme auf die 12A-12C ist noch eine weitere Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit 330 vorgesehen. Die Anordnung 330 kann zwischen einer entspannten Konfiguration (12B) und einer festen Konfiguration (12C) verschoben werden. Die Anordnung 330 beinhaltet ein Gehäuse 332 mit einer Vielzahl von Reibschichten 334, die innerhalb des Gehäuses 332 angeordnet sind. Die einstellbaren Reibschichten 334 können aufblasbare Blasen 336 sein. Die Anordnung 330 ist ähnlich zur Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit 310 aus den 11A-11C; daher werden nur die Unterschiede erläutert. In der Anordnung 330 sind sowohl das Gehäuse 332 als auch die aufblasbaren Blasen 336 strangförmig. Die Anordnung 330 kann in ähnlicher Weise zwischen der entspannten Konfiguration und der festen Konfiguration verschoben werden, wie bei der vorstehend in den 11A-11C beschriebenen Anordnung 310.
Unter Bezugnahme auf die 13A-13C ist noch eine weitere Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit 340 vorgesehen. Die Anordnung 340 kann zwischen einer entspannten Konfiguration (13B) und einer festen Konfiguration (13C) verschoben werden. Die Anordnung beinhaltet ein Gehäuse 342, eine erste Reibschicht 344, sowie eine oder mehrere zweite Reibschichten 346. Das Gehäuse 342 kann dem Gehäuse 332 aus den 12A-12C ähnlich sein. Die erste Reibschicht 334 kann eine aufblasbare Blase 348 sein, ähnlich zu den aufblasbaren Blasen 336 aus den 12A-12C. Die zweiten Reibschichten 346 können strangförmig, nicht aufblasbar und ansonsten ähnlich zu einer der Reibschichten aus den 2A-10D sein.
Die erste Reibschicht 344 und die zweite Reibschicht 334 sind innerhalb des Gehäuses 342 angeordnet. Die erste Reibschicht 344 ist innerhalb der zweiten Reibschichten 346 angeordnet. Die zweiten Reibschichten 346 können konzentrisch zueinander angeordnet sein. Die erste Reibschicht 334 kann ein aufblasbares Rohr sein. Das Gehäuse 340, die erste Reibschicht 344 und die zweite Reibschicht 346 können alle koaxial zu einer Längsachse 350 angeordnet sein.
In der entspannten Konfiguration weisen die aufblasbaren Blasen 348 einen ersten Blasendruck auf. Der erste Blasendruck kann niedriger als oder gleich einem Außendruck sein. Eine Reibungskraft (F) zwischen den ersten und zweiten Reibschichten 344, 346 kann so niedrig sein, dass sie in Bezug aufeinander verschiebbar sind und die Anordnung 340 verformt oder gedehnt werden kann (wenn das Gehäuse 342 dehnbar ist). Die Anordnung 310 kann auf ähnliche Weise wie die Anordnung 180 aus den 8A-8C verformt werden.
Wenn eine gewünschte Form (durch Verformen) und Größe (durch Dehnen) erreicht ist, kann die Anordnung 340 in die feste Konfiguration überführt werden. Die Anordnung 340 wird in die feste Konfiguration versetzt, indem die aufblasbaren Blasen 348 bis auf einen zweiten Blasendruck aufgeblasen werden, der höher ist als der erste Blasendruck und der Außendruck. Die erste Reibschicht 344 greift innerhalb der zweiten Reibschicht 344 ein.
Unter Bezugnahme auf die 14A-14C ist noch eine weitere Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit 360 vorgesehen. Die Anordnung 360 kann zwischen einer entspannten Konfiguration (14B) und einer festen Konfiguration (14C) verschoben werden. Die Anordnung 360 beinhaltet ein Gehäuse 362, eine erste Reibschicht 364, zweite Reibschichten 366, eine dritte Reibschicht 368 und eine Fahrzeugstruktur 370.
Das Gehäuse 362 kann dehnbar und nicht kontinuierlich sein. Das Gehäuse 362 kann sich um die ersten, zweiten und dritten Reibschichten 364, 366, 368 erstrecken und mit der Fahrzeugstruktur 370 zusammenwirken, um die ersten, zweiten und dritten Reibschichten 364, 366, 368 gegen die Fahrzeugstruktur 370 zu umschließen. Somit stellt die Fahrzeugstruktur 370 eine äußere Begrenzung für die Anordnung 360 dar.
Die erste Reibschicht 364 kann eine aufblasbare Blase 372 sein, ähnlich zu den aufblasbaren Blasen 322 der Anordnung 310 aus den 11A-11C. Die zweiten und dritten Reibschichten 366, 368 können nicht aufblasbar sein. Somit können die zweiten und dritten Reibschichten 366, 368 den ersten und zweiten Reibschichten 44, 46 der Anordnung 40 aus den 2A-2B ähnlich sein. Die zweiten Reibschichten 366 können an dem Gehäuse 362 an einem ersten Ende 374 des Gehäuses 362 befestigt werden. Die dritte Reibschicht 368 kann an dem Gehäuse 362 an einem zweiten Ende 376 des Gehäuses 362 befestigt werden.
Wenn sich die Anordnung 360 in der entspannten Konfiguration befindet, kann das Gehäuse 362 entlang einer Achse 378 dehnbar sein. Das Gehäuse 362 kann an mehreren verschiedenen Stellen (nicht dargestellt) an der Fahrzeugstruktur 370 befestigt werden, um unterschiedliche Dehnungsmaße aufzunehmen. Somit kann in der entspannten Konfiguration eine Länge 380 der Anordnung 360 verändert werden. So könnte beispielsweise ein Benutzer das erste Ende 374 des Gehäuses 362 von der Fahrzeugstruktur 370 lösen und in eine erste Richtung 382 entlang der Achse 378 verschieben. Da das Gehäuse 362 in die erste Richtung 382 gedehnt wird, verschieben sich auch die zweiten Reibschichten 366 in die erste Richtung entlang der Achse 378. Somit verringert sich eine Schnittstelle 384 zwischen den zweiten und dritten Reibschichten 366, 368.
Wenn die gewünschte Länge erreicht ist, kann der Benutzer das erste Ende 374 des Gehäuses 362 erneut mit der Fahrzeugstruktur 370 verbinden. Die Blase 372 kann aufgeblasen werden, um die Reibschichten 364, 366, 368 miteinander zu verbinden und die Anordnung 360 in die feste Konfiguration zu verschieben.
Unter Bezugnahme nun auf die 15A-15C ist noch eine weitere Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit 390 vorgesehen. Die Anordnung 390 kann zwischen einer entspannten Konfiguration (15A) und einer festen Konfiguration (15B) verschoben werden. Die Anordnung 390 beinhaltet eine Blase 392 und eine Vielzahl von Reibschichten 394. Die Anordnung 390 kann der Anordnung 310 aus den 11A-11C ähnlich sein. Daher werden nur die Unterschiede erläutert.
Jede Reibschicht 394 kann eine Vielzahl von miteinander verbundenen Fluidtaschen 396 beinhalten. Als nicht einschränkendes Beispiel können die Fluidtaschen 396 wie aufblasbare Fäden (mit einer Länge, die viel größer als eine Breite ist) oder Blasen (mit etwa gleichen Längen und Breiten) erscheinen. Im Vergleich zu den Blasen 322 der Anordnung 310 der 11A-11C können die Reibschichten 394 leichter in verformte Formen manipuliert werden (wie in 15B dargestellt) und in verformten Formen gehalten werden (wie in 15C dargestellt). Die Anordnung 390 kann in ähnlicher Weise zwischen der entspannten Konfiguration und der festen Konfiguration verschoben werden, wie bei der vorstehend in den 11A-11C beschriebenen Anordnung 310.
Die vorstehende Beschreibung der Ausführungsformen dient lediglich der Veranschaulichung und Beschreibung. Sie ist nicht erschöpfend und soll die Offenbarung in keiner Weise beschränken. Einzelne Elemente oder Merkmale einer bestimmten Ausführungsform sind im Allgemeinen nicht auf diese bestimmte Ausführungsform beschränkt sondern gegebenenfalls gegeneinander austauschbar und in einer ausgewählten Ausführungsform verwendbar, auch wenn dies nicht gesondert dargestellt oder beschrieben ist. Auch diverse Variationen sind denkbar. Solche Variationen stellen keine Abweichung von der Offenbarung dar, und alle Modifikationen dieser Art verstehen sich als Teil der Offenbarung und fallen in ihren Schutzumfang.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 15/727757 [0001]
US 15/728059 [0001]
US 15728072 [0001]

Claims

Dehnbare Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit, umfassend: ein Gehäuse, das zum fluidischen Abdichten ausgelegt ist, wobei das Gehäuse eine erste Achse bestimmt und einen Innenraum mit einem ersten Fluid umfasst, wobei das erste Fluid so ausgelegt ist, dass es sich zwischen einem ersten Innendruck und einem zweiten Innendruck verschiebt, der sowohl kleiner als der erste Innendruck als auch ein Außendruck außerhalb des Gehäuses ist; eine erste Reibschicht, die zumindest teilweise innerhalb des Innenraums angeordnet ist; und eine zweite Reibschicht, die zumindest teilweise innerhalb des Innenraums angeordnet ist, worin: die dehnbare Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit zum Verschieben zwischen einer entspannten Konfiguration und einer festen Konfiguration ausgelegt ist; in der entspannten Konfiguration das erste Fluid den ersten Innendruck aufweist, das Gehäuse entlang der ersten Achse dehnbar ist, sodass eine Gehäuselänge zwischen einer ersten Abmessung und einer zweiten Abmessung größer als die erste Abmessung variiert, und die dehnbare Anordnung zur einstellbaren Steifigkeit eine erste Steifigkeit aufweist; und in der festen Konfiguration das erste Fluid den zweiten Innendruck aufweist, wobei die Gehäuselänge größer oder gleich der ersten Abmessung und kleiner oder gleich der zweiten Abmessung ist, wobei die erste Reibschicht in die zweite Reibschicht eingreift und die dehnbare Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit eine zweite Steifigkeit größer als die erste Steifigkeit aufweist.
Dehnbare Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit nach Anspruch 1, worin die dehnbare Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit in der entspannten Konfiguration flexibel ist, sodass sie so ausgebildet ist, dass sie mindestens entweder gebogen, gefaltet, gekräuselt, gerollt und verdreht ist.
Dehnbare Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit nach Anspruch 1, worin die erste Reibschicht und die zweite Reibschicht in direktem Gleitkontakt stehen, und mindestens eine der ersten Reibschicht und die zweite Reibschicht derart ausgebildet sind, dass sie sich entlang der ersten Achse in Bezug auf die andere der ersten Reibschicht und der zweiten Reibschicht verschieben, wenn das Gehäuse gedehnt wird.
Dehnbare Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit nach Anspruch 1, worin die dehnbare Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit als Komponente verwendet wird, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einer Ladungsrückhalteeinrichtung, einem Wegbegrenzer für eine Tür, einer Fensterscheibe, einer Abdeckung für einen Lagerbereich, einer Trennwand und Kombinationen derselben.
Dehnbare Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit nach Anspruch 1, worin die erste Reibschicht und die zweite Reibschicht jeweils mindestens eine Platte umfassen, wobei die erste Reibschicht an einer ersten Kante des Gehäuses am Gehäuse befestigt ist und die zweite Reibschicht an einer zweiten Kante des Gehäuses am Gehäuse befestigt ist.
Dehnbare Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit nach Anspruch 5, worin: das Gehäuse eine zweite Achse bestimmt, die im Wesentlichen senkrecht zur ersten Achse verläuft, und in der entspannten Konfiguration das Gehäuse so ausgebildet ist, dass es entlang der zweiten Achse dehnbar ist, sodass eine Gehäusebreite zwischen einer dritten Abmessung und einer vierten Abmessung größer als die dritte Abmessung variiert; und die Gehäusebreite in der festen Konfiguration auf mehr als oder gleich der dritten Abmessung und weniger als oder gleich der vierten Abmessung festgelegt ist.
Dehnbare Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit nach Anspruch 5, ferner umfassend ein am Gehäuse befestigtes und im Wesentlichen parallel zur ersten Achse angeordnetes aufblasbares Rohr, wobei das aufblasbare Rohr einen inneren Hohlraum umfasst und von dem Innenraum fluidisch getrennt ist, worin: der innere Hohlraum ein zweites Fluid bei einem Hohlraumdruck enthält, wobei der Hohlraumdruck dahingehend ausgelegt ist, um zwischen einem ersten Hohlraumdruck und einem zweiten Hohlraumdruck zu variieren, der größer als der erste Hohlraumdruck ist; das aufblasbare Rohr zum Verlängern von einer ersten Länge auf eine zweite Länge ausgelegt ist, wenn der Hohlraumdruck vom ersten Hohlraumdruck auf den zweiten Hohlraumdruck ansteigt; und die Verlängerung des aufblasbaren Rohres das Gehäuse von der ersten Abmessung zur zweiten Abmessung dehnt.
Dehnbare Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Fasernetzwerkschicht, die zwischen der ersten Reibschicht und der zweiten Reibschicht angeordnet ist, wobei die Fasernetzwerkschicht kompressibel und ausgebildet ist, um zwischen einem ersten Volumen und einem zweiten Volumen, das kleiner als das erste Volumen ist, zu variieren, wenn das erste Fluid zwischen dem ersten Innendruck und dem zweiten Innendruck variiert, sodass die Fasernetzwerkschicht in der entspannten Konfiguration das erste Volumen aufweist und die Fasernetzwerkschicht in der festen Konfiguration das zweite Volumen aufweist, worin: wenn die Fasernetzwerkschicht das erste Volumen aufweist, ein erster Haftreibungskoeffizient zwischen der Fasernetzwerkschicht und der ersten Reibschicht einen ersten Wert und ein zweiter Haftreibungskoeffizient zwischen der Fasernetzwerkschicht und der zweiten Reibschicht einen zweiten Wert aufweist; und wenn die Fasernetzwerkschicht das zweite Volumen aufweist, der erste Haftreibungskoeffizient einen dritten Wert aufweist, der größer als der erste Wert ist, und der zweite Haftreibungskoeffizient einen vierten Wert aufweist, der größer als der zweite Wert ist.
Dehnbare Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit nach Anspruch 1, worin das Gehäuse die Form eines Rohres aufweist, die erste Achse eine Längsachse des Rohres ist und die erste Reibschicht radial innerhalb der zweiten Reibschicht angeordnet ist.
Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit, umfassend: ein Gehäuse mit einem Innenraum; eine erste Reibschicht, die zumindest teilweise innerhalb des Gehäuses angeordnet ist; eine zweite Reibschicht, die zumindest teilweise innerhalb des Gehäuses angeordnet und so ausgebildet ist, dass sie in die erste Reibschicht eingreift, worin: die Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit zum Verschieben zwischen einer entspannten Konfiguration und einer festen Konfiguration ausgelegt ist; mindestens eine der ersten Reibschicht und die zweite Reibschicht eine aufblasbare Blase umfasst, die ein Fluid enthält, wobei das Fluid zum Variieren zwischen einem ersten Blasendruck und einem zweiten Blasendruck ausgelegt ist, der sowohl größer als der erste Blasendruck als auch ein Außendruck außerhalb der aufblasbaren Blase ist; worin das Fluid in der entspannten Konfiguration den ersten Blasendruck aufweist, wobei die Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit mindestens eine gestreckte, gebogene, gefaltete, gewellte, gerollte und in eine Form der Anordnung gedreht werden kann, und wobei die Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit eine erste Steifigkeit aufweist; und das Fluid in der festen Konfiguration den zweiten Blasendruck aufweist, wobei die erste Reibschicht in die zweite Reibschicht eingreift, wobei die Form der Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit fixiert ist und die Anordnung mit einstellbarer Steifigkeit eine zweite Steifigkeit aufweist, die größer als die erste Steifigkeit ist.