DE112006002960B4

DE112006002960B4 - Kraftfahrzeughalterungen mit abstimmbarer Eigenschaft auf der Basis aktiven Materials

Info

Publication number: DE112006002960B4
Application number: DE112006002960.6T
Authority: DE
Inventors: Paul W. Alexander; Alan L. Browne; Nancy L. Johnson; Nilesh Mankame; Hanif Muhammad; Thomas Wanke
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2005-11-04
Filing date: 2006-11-01
Publication date: 2019-05-16
Anticipated expiration: 2026-11-02
Also published as: WO2007056639A2; DE112006002960T5; US20070102962A1; US7401845B2; CN101522475B; WO2007056639A3; CN101522475A

Abstract

Halterung (300, 400, 500, 600, 700, 800) mit abstimmbarer Eigenschaft für eine Fahrzeugkarosserie, umfassend:
ein Unterstützungselement (302, 402, 502, 602, 702, 802); und
ein Befestigungselement (306, 406, 506, 606, 706, 806) in Wirkverbindung mit einem Schenkel (304, 404, 504, 604, 704, 804) des Unterstützungselements (302, 402, 502, 602, 702, 802);
wobei das Befestigungselement (306, 406, 506, 606, 706, 806) aus einem ersten aktiven Material gebildet ist, das konfiguriert ist, um eine Unterstützung für statische und dynamische Lasten während eines normalen Betriebes der Fahrzeugkarosserie bereitzustellen und um den Schenkel (304, 404, 504, 604, 704, 804) des Unterstützungselements (302, 402, 502, 602, 702, 802) freizugeben, wenn es einer Aktivierungsbedingung ausgesetzt ist, wobei das erste aktive Material eine Änderung einer Eigenschaft erfährt,
wenn es während eines Belastungsereignisses der Aktivierungsbedingung ausgesetzt ist.

Description

HINTERGRUND
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Kraftfahrzeughalterungen mit einer abstimmbaren Eigenschaft.
Halterungen, die in und um die vorderen Enden von Kraftfahrzeugen herum benutzt werden, werden gewöhnlich aus Metall mit hohem Modul (hoher Steifigkeit) wie etwa Stahl gebildet. 1 gemäß dem Stand der Technik veranschaulicht eine derartige Halterung, die allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist, wobei die gesamte Struktur aus Metall mit hohem Modul, wie etwa Stahl, gebildet ist. Im Allgemeinen sind diese Halterungen zwischen einem Fahrzeugrahmen und einer Fahrzeugkarosserie, z.B. einem Kotflügel, einer Haube, einem Scheinwerfer, einem Grill, anderen angrenzenden Bauteilen und dergleichen, angeordnet. Die Halterungen werden dazu verwendet, derartige Bauteile in einer richtigen Relativposition zu fixieren und zu halten und statische und dynamische (aufgrund von Fahreingaben) Belastungen von Bauteilen der Fahrzeugkarosserie relativ zu den darunter liegenden Rahmenelementen abzustützen. Diese statischen und dynamischen Lasten stehen mit den Trägheitsmassen der Bauteile in Beziehung und sind somit im Allgemeinen niedrig, und die Steifigkeit der Halterung muss größer sein als sie von diesen verlangt wird, um die Wirkung zu haben, ein Einbeulen und/oder eine übermäßige Verschiebung zu verhindern, wenn sich eine Person gegen die Außenfläche eines Fahrzeugs lehnt oder darauf sitzt. Während eines schnellen kreten Belastungsereignisses von kurzer Dauer der Haube liefern gegenwärtige Halterungen infolgedessen, dass ihre Steifigkeit nicht abstimmbar ist, notwendigerweise ein festes Ansprechen, wobei dieses Ansprechen dem starren Metall, das zum Bilden der Halterung verwendet wird, eigen ist.
Ferner ist aus der US 2004/0195815 Al eine Energieabsorptionsanordnung bekannt geworden, die ein an der Unterseite einer Abdeckung angeordnetes Formgedächtnismaterial umfasst, das nach erfolgter Verformung der Abdeckung aktiviert werden kann, um die ursprüngliche Gestalt der Abdeckung wieder herzustellen.
Es wäre wünschenswert, eine abstimmbare Halterung zu besitzen, die verschiedenartig und selektiv die Steifigkeit, Biegefestigkeit, Dämpfungsfähigkeiten und/oder Kraft-/Auslenkungseigenschaft eines Konstruktionselements eines Fahrzeugs in zusammenwirkender Kommunikation damit ändern kann. Auf diese Weise kann die Halterung dazu verwendet werden, die gewünschten Anforderungen hinsichtlich der statischen Last für die Lage der Halterung zu erfüllen, jedoch selektiv Energiedissipations-, Richtungs- und Absorptionseigenschaften bereitzustellen, die bei einem Ereignis einer schnellen Belastung oder in einer anderen Situation wünschenswert sind, wenn eine Veränderung der Halterungseigenschaften zu einem vorteilhaften Verhalten führen würde.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG
Hierin ist eine Halterungen mit abstimmbarer Eigenschaft offenbart, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
Die Offenbarung kann anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung der verschiedenen Merkmale der Offenbarung und der darin enthaltenen Beispiele leichter verstanden werden.
Figurenliste
Unter Bezugnahme auf die Figuren, in denen gleiche Elemente gleich nummeriert sind, veranschaulicht:

1 eine Perspektivansicht einer aus Stahl gebildeten Halterung gemäß dem Stand der Technik;
2 eine Perspektivansicht einer Halterung, die nicht von den Ansprüchen erfasst wird;
3 eine Perspektivansicht von (A) einer Halterung und (B) einem Endabschnitt der Halterung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
4 eine Perspektivansicht des Endabschnitts einer Halterung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
5 eine Perspektivansicht des Endabschnitts einer Halterung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
6 eine Perspektivansicht des Endabschnitts einer Halterung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
7 eine Perspektivansicht von (A) einer Halterung und (B) einem Endabschnitt der Halterung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung; und
8 eine Perspektivansicht einer Halterung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Hierin sind Halterungen mit abstimmbarer Eigenschaft auf der Basis aktiver Materialien und Verfahren zur Verwendung abstimmbarer Halterungen offenbart. Im Gegensatz zu Fahrzeughalterungen aus dem Stand der Technik weisen die hierin offenbarten abstimmbaren Halterungen Abschnitte auf, die aus aktiven Materialien gebildet sind, oder sind vollständig daraus angefertigt. So wie er hierin verwendet wird, soll der Ausdruck „Halterungen“ Kotflügelhalterungen, Haubenanschläge, Abstandshalter und dergleichen umfassen, die bei einem Belastungsereignis auf die Fahrzeugkarosserie in zusammenwirkender Kommunikation damit, z.B. einem Hauben- und Kotflügelteilstück eines Fahrzeugs, einer verformenden Belastung ausgesetzt sein könnten. Der Ausdruck „aktives Material“, wie er hierin verwendet wird, bezieht sich allgemein auf ein Material, das nach Anlegen eines Aktivierungssignals eine Änderung einer Eigenschaft zeigt, wie eine Änderung eines Elastizitätsmoduls, einer Form, einer Abmessung oder einer Formorientierung. Geeignete aktive Materialien umfassen, ohne Einschränkung, Formgedächtnispolymere (SMP), Formgedächtnislegierungen (SMA), ferromagnetische Formgedächtnislegierungen, elektroaktive Polymere (EAP), piezoelektrische Materialien, magnetorheologische Elastomere (MR) und elektrorheologische Elastomere (ER). Abhängig von dem besonderen aktiven Material kann die Aktivierungsbedingung passiv sein, wie etwa eine Umgebungsänderung, oder ein angelegtes Aktivierungssignal sein, wie etwa ein elektrischer Strom, eine Spannung, eine Temperaturänderung, ein Magnetfeld und dergleichen.
Der Ausdruck „Fahrzeugkarosserie“, so wie er hierin verwendet wird, bezieht sich allgemein auch auf Teile an dem Fahrzeug, an denen die abstimmbaren Halterungen angebracht sein können, und umfasst, ohne Einschränkung, Karosseriebleche, Kotflügel und dergleichen. Ähnlich bezieht sich der Ausdruck „Fahrzeugrahmen“, wie er hierin verwendet wird, allgemein auf jedes konstruktive Unterstützungsgrundelement des Kraftfahrzeugs, welches einschließt, ohne Einschränkung, Rahmen- und Teilrahmenbauteile, Chassis und dergleichen. Auch die Ausdrücke „erstes“, „zweites“ und dergleichen sollen nicht irgendeine Reihenfolge oder Bedeutung bezeichnen, sondern werden vielmehr dazu verwendet, ein Element von einem anderen zu unterscheiden, und die Ausdrücke „der, die, das“, „ein, eine“ und „einer“ bezeichnen keine Begrenzung der Menge, sondern bezeichnen vielmehr das Vorhandensein von zumindest einem genannten Gegenstand. Darüber hinaus schließen alle Bereiche, die auf die gleiche Menge eines gegebenen Bauteils oder Maßes gerichtet sind, die Endpunkte ein, und sie sind unabhängig kombinierbar.
Die Halterungen mit abstimmbarer Eigenschaft stellen eine variable, bedarfsabhängige Nachgiebigkeit als ein Mittel bereit, den sich widersprechenden Anforderungen von Steifigkeit/Verformung, die durch einen statischen/normalen Dienst und dynamische Belastung während des normalen Betriebes auferlegt werden, mit den unterschiedlichen Anforderungen von dynamischen Belastungsereignissen gerecht zu werden. Eine typische dynamische Belastung während des normalen Betriebes kann umfassen, soll aber nicht darauf beschränkt sein, jede Belastung, die auftreten könnte, während ein Fahrzeug unter normalen Fahrbedingungen betrieben wird, wie etwa wenn das Fahrzeug steht, im Leerlauf ist, während es bei gewöhnlichem Betrieb fährt, und dergleichen. Für statische Belastungsbedingungen muss die Halterung hinreichend steif sein, um die statischen Lasttraganforderungen zu erfüllen, d.h. eine permanente Verformung der Fahrzeugkarosserie bei verschiedenen Gewichtslasten zu verhindern, wie etwa wenn eine Person auf der Haube oder dem Kotflügel sitzt, oder eine Hand, ein Körper oder ein anderes Körperteil auf der Haube/dem Kotflügel lehnt. Die Halterung muss darüber hinaus steif genug sein, um während der Montage eine Fahrzeugkarosserie in Ausrichtung relativ zu einem Fahrzeugrahmen zu verriegeln. Für dynamische Belastungsbedingungen, wie etwa Fahrzeugvibrationen, die während der Fahrt oder bei einem diskreten schnellen Belastungsereignis auftreten, ist es erwünscht, dass die Eigenschaften der abstimmbaren Halterung sich deutlich ändern, um eine Energieabsorptions- und Dämpfungsfähigkeit bereitzustellen.
Der Ausdruck „Formgedächtnispolymer“ bezieht sich allgemein auf ein Polymermaterial, das bei Anlegen eines Aktivierungssignals eine Änderung einer Eigenschaft, wie etwa eines Elastizitätsmoduls, einer Form, einer Abmessung, einer Formorientierung oder einer Kombination mit zumindest einer der vorstehenden Eigenschaften, zeigt. Wie es nachstehend ausführlicher beschrieben wird, zeigen SMP einen drastischen Abfall des Moduls, wenn sie über eine Glasübergangstemperatur von einem ihrer Bestandteile, welches das Formgedächtnispolymer definiert, erwärmt werden. Die Glasübergangstemperatur, die überschritten wird, ist im Allgemeinen die niedrigste Glasübergangstemperatur.
Im Allgemeinen sind SMP phasengetrennte Copolymere, die zumindest zwei unterschiedliche Einheiten umfassen, die derart beschrieben werden können, dass sie unterschiedliche Segmente in dem SMP definieren, wobei jedes Segment unterschiedlich zu den Gesamteigenschaften des SMP beiträgt. So wie er hierin verwendet wird, bezieht sich der Ausdruck „Segment“ auf eine Block, Pfropf oder eine Folge der gleichen oder ähnlichen Monomer- oder Oligomereinheiten, die copolymerisiert sind, um das SMP zu bilden. Jedes Segment kann kristallin oder amorph sein und wird einen entsprechenden Schmelzpunkt bzw. eine entsprechende Glasübergangstemperatur (Tg) aufweisen. Der Ausdruck „thermische Übergangstemperatur“ wird hierin der Zweckmäßigkeit halber verwendet, um sich gattungsgemäß auf entweder eine Tg oder einen Schmelzpunkt abhängig davon zu beziehen, ob das Segment ein amorphes Segment oder ein kristallines Segment ist. Für SMP mit (n) Segmenten sagt man, dass das SMP ein hartes Segment und (n-1) weiche Segmente aufweist, wobei das harte Segment eine höhere thermische Übergangstemperatur als irgendein weiches Segment aufweist. Somit weist das SMP (n) thermische Übergangstemperaturen auf. Die thermische Übergangstemperatur des harten Segments wird die „letzte Übergangstemperatur“ genannt, und die niedrigste thermische Übergangstemperatur des sogenannten „weichsten“ Segments wird die „erste Übergangstemperatur“ genannt. Es ist wichtig anzumerken, dass man sagt, dass, wenn das SMP mehrere Segmente aufweist, die sich durch die gleiche thermische Übergangstemperatur auszeichnen, die auch die letzte Übergangstemperatur ist, das SMP mehrere harte Segmente aufweist.
Wenn das SMP über die letzte Übergangstemperatur erwärmt wird, kann das SMP-Material geformt werden. Eine permanente Form für das SMP kann festgelegt oder gespeichert werden, indem das SMP anschließend unter diese Temperatur abgekühlt wird. So wie sie hierin verwendet werden, sind die Ausdrücke „ursprüngliche Form“, „zuvor definierte Form“ und „permanente Form“ Synonyme und sollen austauschbar verwendet werden. Eine temporäre Form kann festgelegt werden, indem das Material auf eine Temperatur, die höher ist als eine thermische Übergangstemperatur irgendeines weichen Segments, jedoch unter die letzte Übergangstemperatur erwärmt wird, eine äußere Spannung oder Last aufgebracht wird, um das SMP zu verformen, und dann unter die besondere thermische Übergangstemperatur des weichen Segments abgekühlt wird, während die verformende äußere Spannung oder Last beibehalten wird.
Die permanente Form kann wiederhergestellt werden, indem das Material bei weggenommener Spannung oder Last über die besondere thermische Übergangstemperatur des weichen Segments jedoch unter die letzte Übergangstemperatur erwärmt wird. Somit sollte klar sein, dass es durch Kombinieren mehrerer weicher Segmente möglich ist, mehrere temporäre Formen darzustellen, und dass es mit mehreren harten Segmenten möglich sein kann, mehrere permanente Formen darzustellen. Ähnlich wird eine Kombination mehrerer SMP unter Verwendung eines geschichteten oder Verbundansatzes Übergänge zwischen mehreren temporären und permanenten Formen darstellen.
Für SMP mit nur zwei Segmenten wird die temporäre Form des Formgedächtnispolymers bei der ersten Übergangstemperatur festgelegt, gefolgt durch ein Abkühlen des SMP, während es unter Last ist, um es in der temporären Form zu verriegeln. Die temporäre Form wird aufrechterhalten, solange das SMP unter der ersten Übergangstemperatur bleibt. Die permanente Form wird wiedererlangt, wenn das SMP bei weggenommener Last wieder über die erste Übergangstemperatur gebracht wird. Ein Wiederholen der Erwärmungs-, Formungs- und Abkühlschritte kann die temporäre Form wiederholt zurücksetzen.
Die meisten SMP zeigen einen „Einweg“-Effekt, wobei das SMP eine permanente Form zeigt. Nach dem Erwärmen des Formgedächtnispolymers über eine thermische Übergangstemperatur eines weichen Segments ohne eine Spannung oder Last wird die permanente Form erreicht, und die Form wird nicht ohne die Verwendung äußerer Kräfte in die temporäre Form zurückkehren.
Als eine Alternative können manche Formgedächtnispolymerzusammensetzungen derart hergestellt werden, dass sie einen „Zweiwege“-Effekt zeigen, wobei das SMP zwei permanente Formen aufweist. Diese Systeme umfassen zumindest zwei Polymerkomponenten. Beispielsweise könnte eine Komponente ein erstes vernetztes Polymer sein, während die andere Komponente ein unterschiedliches vernetztes Polymer ist. Die Komponenten sind durch Schichttechniken kombiniert oder sind einander durchdringende Netze, wobei die zwei Polymerkomponenten vernetzt sind, aber nicht miteinander. Durch Ändern der Temperatur ändert das Formgedächtnispolymer seine Form in der Richtung einer ersten permanenten Form oder einer zweiten permanenten Form. Jede der permanenten Formen gehört zu einer Komponente des SMP. Die Temperaturabhängigkeit der Gesamtform wird durch die Tatsache hervorgerufen, dass die mechanischen Eigenschaften von einer Komponente („Komponente A“) beinahe unabhängig von der Temperatur in dem interessierenden Temperaturintervall sind. Die mechanischen Eigenschaften der anderen Komponente („Komponente B“) sind in dem interessierenden Temperaturintervall temperaturabhängig. In einer Ausführungsform wird die Komponente B bei niedrigeren Temperaturen im Vergleich mit der Komponente A fester, während die Komponente A bei höheren Temperaturen fester wird und die tatsächliche Form bestimmt. Eine Vorrichtung mit Zweiwege-Gedächtnis kann dadurch hergestellt werden, dass die permanente Form von Komponente A („erste permanente Form“) eingestellt wird, die Vorrichtung in die permanente Form der Komponente B („zweite permanente Form“) verformt wird und die permanente Form der Komponente B fixiert wird, während eine Spannung angelegt wird.
Der Fachmann sollten erkennen, dass es möglich ist, SMP in vielen unterschiedlichen Formen und Gestalten zu konfigurieren. Das Konstruieren der Zusammensetzung und Struktur des Polymers selbst kann die Auswahl einer besonderen Temperatur für eine gewünschte Anwendung zulassen. Beispielsweise kann die letzte Übergangstemperatur abhängig von der besonderen Anwendung etwa 0°C bis etwa 300°C oder darüber betragen. Eine Temperatur zur Formwiederherstellung (d.h. eine thermische Übergangstemperatur eines weichen Segments) kann höher als oder gleich etwa -30°C sein. Eine andere Temperatur zur Formwiederherstellung kann höher als oder gleich etwa 40°C sein. Eine andere Temperatur zur Formwiederherstellung kann höher als oder gleich etwa 100°C sein. Eine andere Temperatur zur Formwiederherstellung kann niedriger als oder gleich etwa 250°C sein. Eine nochmals andere Temperatur zur Formwiederherstellung kann niedriger als oder gleich etwa 200°C sein. Schließlich kann eine andere Temperatur zur Formwiederherstellung niedriger als oder gleich etwa 150°C sein.
Optional kann das SMP derart gewählt werden, dass es ein spannungsinduziertes Biegen bereitstellt, das direkt verwendet werden kann (d.h. ohne das SMP über seine thermische Übergangstemperatur zu erwärmen, ohne es zu „erweichen“), um die SMP-Komponente dazu zu bringen, sich auf eine bevorzugte Weise zu verformen, um sich an eine gegebenen Oberfläche anzuschmiegen. Die maximale Dehnung, der das SMP in diesem Fall standhalten kann, kann in den meisten Ausführungsformen mit dem Fall vergleichbar sein, in dem das SMP über seine thermische Übergangstemperatur hinaus erwärmt wird.
Geeignete Formgedächtnispolymere können thermoplastische, einander durchdringende Netze, einander halb durchdringende Netze oder gemischte Netze sein. Die Polymere können ein einzelnes Polymer oder eine Mischung von Polymeren sein. Die Polymere können geradkettige oder verzweigtkettige thermoplastische Elastomere mit Seitenketten oder dendritischen Strukturelementen sein. Geeignete Polymerkomponenten zur Formung eines Polymeren mit Gedächtnisfunktion umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt, Polyphosphazene, Polyvinylalkohole, Polyamide, Polyesteramide, Polyaminosäuren, Polyanhydride, Polycarbonate, Polyacrylate, Polyalkylene, Polyacrylamide, Polyalkylenglycole, Polyalkylenoxide, Polyalkylenterephthalate, Polyorthoester, Polyvinylether, Polyvinylester, Polyvinylhalogenide, Polyester, Polylactide, Polyglycolide, Polysiloxane, Polyurethane, Polyether, Polyetheramide, Polyetherester und Copolymere hiervon. Beispiele von geeigneten Polyacrylaten umfassen Polymethylmethacrylat, Polyethylmethacrylat, Polybutylmethacrylat, Polyisobutylmethacrylat, Polyhexylmethacrylat, Polyisodecylmethacrylat, Polylaurylmethacrylat, Polyphenylmethacrylat, Polymethylacrylat, Polyisopropylacrylat, Polyisobutylacrylat und Polyoctadecylacrylat. Beispiele von anderen geeigneten Polymeren umfassen Polystyrol, Polypropylen, Polyvinylphenol, Polyvinylpyrrolidon, chloriertes Polybutylen, Polyoctadecylvinyletherethylenvinylacetat, Polyethylen, Polyethylenoxid-Polyethylenterephthalat, Polyethylen/ Nylon (Pfropfcopolymer), Polycaprolacton-Polyamid-Blockcopolymer, Polycaprolactondimethacrylat-n-butylacrylat, Mischung aus Polynorbornyl und polyhedralem oligomerem Silsesquioxan, Polyvinylchlorid, Urethan/ Butadiencopolymere, Polyurethanblockcopolymere, Styrol-Butadien-Styrolblockcopolymere und dergleichen. Das Polymer/die Polymere, die dazu verwendet werden, die verschiedenen Segmente in den oben beschriebenen SMP zu bilden, sind entweder im Handel erhältlich oder können unter Verwendung von routinemäßiger Chemie synthetisiert werden. Fachleute können die Polymere unter Verwendung bekannter Chemie und Verarbeitungstechniken ohne übermäßiges Experimentieren leicht herstellen.
Abhängig von der Art von Vernetzungen können Formgedächtnispolymere auch Komponenten umfassen, die thermoplastische Polymere oder warmhärtende Stoffe sind. Beispielhafte warmhärtende Stoffe umfassen Polystyrole, Polyurethane, Polyimide und dergleichen.
Wie es Fachleute feststellen werden, kann das Durchführen einer Polymerisation von unterschiedlichen Segmenten unter Verwendung eines Blähmittels einen Formgedächtnispolymerschaum bilden, wie es beispielsweise für manche Anwendungen erwünscht sein kann. Auf diese Weise kann die Halterung selbst ein Block aus Schaum oder eine andere Schaumform sein, je nach dem, wie es für die Platzierung der Halterung gewünscht sein kann. Das Blähmittel kann vom Zersetzungstyp (entwickelt bei chemischer Zersetzung ein Gas) oder ein Verdampfungstyp (das ohne chemische Reaktion verdampft) sein. Beispielhafte Blähmittel des Zersetzungstyps umfassen, sollen aber nicht darauf beschränkt sein, Natriumbicarbonat, Azidverbindungen, Ammoniumcarbonat, Ammoniumnitrid, Leichtmetalle, die bei Reaktion mit Wasser Wasserstoff entwickeln, Azodicarbonamid, N,N'-Dinitrosopentamethylentetramin und dergleichen. Beispielhafte Blähmittel vom Verdampfungstyp umfassen, sollen aber nicht darauf beschränkt sein, Trichlormonofluormethan, Trichlortrifluorethan, Methylenchlorid, komprimierten Stickstoff und dergleichen.
Nun 2 zugewandt ist eine abstimmbare Halterung 100, die nicht von den Ansprüchen erfasst wird. In dieser Ausführungsform ist ein Unterstützungsabschnitt 102 der Halterung 100 aus einem aktiven Material, z.B. einem SMP, gebildet, das irgendeine Form annehmen kann (z.B. Schaum, Laminat, Festkörper, Verbund und dergleichen). In einer Ausführungsform umfassen die SMP-Abschnitte 102 der Halterung 100 Lasttragteilstücke, d.h. die Seitenwandabschnitte, wie es gezeigt ist. Der Rest 104 ist aus einem Material gebildet, das typischerweise zur Herstellung der Halterung angewandt wird, z.B. Metall, Kunststoff und dergleichen. Die Halterung 100 kann an einem Ende 108 der Halterung an einer Fahrzeugkarosserie 109, z.B. einem Kotflügel, durch Punktschweißen, Klebstoffe, Befestigungselemente und dergleichen befestigt sein. Das andere Ende 110 der Halterung 100 kann ähnlich an einem Fahrzeugrahmen, z.B. einer darunter liegenden Oberfläche des Rahmenelements, durch Punktschweißen, Befestigungselemente, Klebstoffe und dergleichen befestigt sein. Das andere Ende 110 ist im Allgemeinen mit einer solchen Kontur versehen, dass es zu der darunter liegenden Oberfläche des Fahrzeugrahmens passt, und kann einen Flansch umfassen. Wahlweise kann ein Controller 112 in Wirkverbindung mit den SMP-Abschnitten 102 stehen, um dem SMP ein Aktivierungssignal zuzuführen.
In einer anderen Ausführungsform ist die gesamte Struktur der Halterung 100 aus dem aktiven Material, z.B. SMP, gebildet. Daher kann die Struktur, die die Halterung 100 definiert, vollständig aus SMP hergestellt sein, kann örtlich festgelegte Bereiche oder Teilstücke besitzen, die aus SMP hergestellt sind, oder kann Verstärkungsstreifen, Flächenelemente und dergleichen besitzen, die aus SMP gebildet sind und an den Halterungsflächen angebracht sind, die alle die Lastbeanspruchungseigenschaften der Halterung verändern. Das SMP befindet sich bei normalen Betriebstemperaturen des Fahrzeugs unterhalb der niedrigsten Glasübergangstemperatur.
3 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer abstimmbaren Halterung 300. In dieser Ausführungsform ist ein Unterstützungselement 302, wie es in 3A gezeigt ist, das einen hier auch nur als Schenkel bezeichneten Unterstützungselementschenkel 304 aufweist, an einem Fahrzeugrahmen (der nicht gezeigt ist) durch ein aus einem aktivem Material gebildetes Befestigungselement 306 angebracht. Das in 3A veranschaulichte Unterstützungselement 302 soll die gleiche Form wie die Unterstützungselemente 402, 502 und 602 der 4 bis 6 aufweisen. Die 3B bis 6 zeigen die Unterstützungselementschenkel, um die Befestigungselemente jeder Ausführungsform besser zu veranschaulichen. Das Befestigungselement 306 auf der Basis aktiven Materials weist einen Vorsprung 308 auf, der konfiguriert ist, um mit einer Öffnung 310 des Unterstützungselementschenkels 304 in Eingriff zu stehen. In dieser Ausführungsform kann das Unterstützungselement 302 auch aus einem aktivem Material gebildet sein oder kann alternativ aus jedem Material gebildet oder an diesem angebracht sein, das zur Verwendung in Halterungen für Kraftfahrzeuge geeignet ist, wie etwa Stahl, Aluminium und dergleichen. Im Betrieb ist das Befestigungselement 306 auf der Basis aktiven Materials konfiguriert, um das Unterstützungselement 302 freizugeben, wenn es aktiviert und einer vorbestimmten dynamischen Belastung ausgesetzt wird. Dieses freigebbare Befestigungselement auf der Basis aktiven Materials versieht die abstimmbare Halterung vorteilhaft mit einer stärkeren Auslenkung und Verformung als die starre Halterung aus dem Stand der Technik, wie etwa jene, die in 1 gezeigt ist.
Zusätzliche Ausführungsformen der Befestigungselemente auf der Basis aktiven Materials sind in den Halterungen 400 - 800 mit abstimmbarer Eigenschaft in den 4 - 8 gezeigt. Diese Figuren zeigen einige mögliche Ausführungsformen der Befestigungselemente, sie sollen aber nicht die Befestigungselemente auf die besonderen gezeigten Formen begrenzen. In 4 weist das Unterstützungselement 402 einen gekrümmten Schenkel 404 auf. Das Befestigungselement 406 auf der Basis aktiven Materials weist einen Vorsprung 408 auf, der derart geformt ist, dass er den gekrümmten Schenkel 404 entspricht und mit einer Öffnung 410 des Unterstützungselements 402 in Eingriff steht. In 5 ist das Befestigungselement 506 auf der Basis aktiven Materials konfiguriert, um mit dem Unterstützungselement 502, das einen Schenkel 504 aufweist, passend in Eingriff zu stehen. 6 veranschaulicht, bei einer nochmals weiteren Ausführungsform, ein Unterstützungselement 602, das einen Schenkel 604 aufweist. Jeder Schenkel 604 weist Öffnungen 610 auf. Das Befestigungselement 606 auf der Basis aktiven Materials weist Vorsprünge 608 auf, die konfiguriert sind, um mit den Öffnungen 610 des Unterstützungselements 602 in Eingriff zu stehen.
7 gibt ein Unterstützungselement 702 an, wie es in 7A gezeigt ist, das einen Schenkel 704 aufweist. 7B zeigt den Schenkel 704 des Unterstützungselements 702, um das Befestigungselement 706 besser zu veranschaulichen. Der Schenkel 704 weist Verzahnungszähne 710 auf. Das Befestigungselement 706 auf der Basis aktiven Materials weist Verzahnungszähne 708 auf, die konfiguriert sind, um passend mit den Verzahnungszähnen 710 des Unterstützungselementschenkels 704 in Eingriff zu stehen. Schließlich veranschaulicht 8 ein Unterstützungselement 802, das Schenkel 804 aufweist. Jeder Schenkel 804 weist eine Öffnung 810 auf. In dieser Ausführungsform ist ein Befestigungselement 806 aus aktivem Material konfiguriert, um mit der Öffnung 810 der Schenkel 804 in Eingriff zu stehen. Die oben beschriebenen abstimmbaren Halterungen können mehrere Befestigungselemente zum Befestigen jedes Endes des Unterstützungselements umfassen. Alternativ kann ein Unterstützungselementschenkel statisch an dem Fahrzeugrahmen befestigt sein, während der andere Schenkel lösbar mit einem Befestigungselement auf der Basis aktiven Materials in Eingriff steht.
Im Betrieb kann eine Verringerung der Lasttragfähigkeit oder Zusammendrückungsfestigkeit/Energieabsorption oder Steifigkeit des Teilstücks der Halterung durch eine temperaturaktivierte Abnahme des Moduls des SMP unabhängig von einer Änderung der Querschnittsgeometrie der abstimmbaren Halterung erzeugt werden. In einer anderen Ausführungsform können Änderungen der Halterungsgeometrie selektiv unter Verwendung der thermisch aktivierten Lasttragfähigkeits(Modul)-Änderungen des SMP erzeugt werden. Beim Bilden der Halterung können Spannungen, die in den elastisch verformten Elementen der Struktur durch das SMP verriegelt sind, wenn es sich in seinem Zustand mit höherer Steifigkeit und niedriger Temperatur befindet, freigesetzt werden, um eine Änderung der Geometrie des Konstruktionselements zu erzeugen. Die Kombination aus einer Änderung der Form und einer Abnahme des Moduls kann größere Änderungen der Steifigkeit des Teilstücks ergeben, als sie allein durch Änderungen des Moduls oder der Teilstück/Querschnittsgeometrie erhalten werden könnten. Die Änderung der Geometrie kann entweder lokal oder global sein. Lokale Änderungen der Geometrie könnten als Zusammendrückungsauslöser wirken. Zusammendrückungsauslöser, am häufigsten auf der Basis lokaler Änderungen der Querschnittsgeometrie, können die Biegefestigkeit und Kraft/Auslenkungseigenschaften verändern. Verschiedene Ansätze für eine Verwendung von SMP zur Zusammendrückungsauslösung umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt, dass die Halterung lokal festgelegte Umfangswände aus SMP aufweist, lokal festgelegte, außen angebrachte Bänder aus SMP aufweist, vollständig aus SMP hergestellt ist, und außen angebrachte Flächenelemente, die aus SMP hergestellt sind, aufweist.
Bei einem anderen Verfahren kann eine temperaturinduzierte Modulabnahme in dem SMP dazu verwendet werden, eine örtlich festgelegte Abnahme der Halterungssteifigkeit zu erzeugen, wodurch der Punkt der Zusammendrückungs-/Verformungsauslösung zu einer unterschiedlichen Stelle verschoben wird, und/oder die Art und Weise, in der die Zusammendrückung ausgelöst wird, verschoben wird. Beispielsweise kann eine Halterung mit einem kurzen Segment eines SMP konstruiert werden, welches bei Raumtemperatur eine Steifigkeit besitzen würde, die gleich ist wie die der umgebenden Struktur. Unter statischen Lasten, wie sie etwa bei der „Handflächenbeulenanalyse“ des Kotflügels aufgebracht werden, würde sie auf eine äquivalente Weise wie das umgebende Blech wirken. Jedoch unter dynamischen Belastungsbedingungen, wie etwa Fahrzeugvibration oder bei einem diskreten schnellen Belastungsereignis, wenn ein weniger steifes Ansprechen erwünscht ist, würde das Ansprechen mit hoher Temperatur und niedrigem Modul des SMP zulassen, dass es wegen ihres drastisch niedrigeren Moduls wie ein viskoelastischer Dämpfer, ein Scharnier oder ein Zusammendrückungsauslöser wirkt.
In noch einem anderen Betriebsmodus können die SMP-Unterstützungselemente und/oder Schenkelbefestigungselemente Ausrichtungs- und Verriegelungsfähigkeiten in dem Fahrzeugmontageprozess bereitstellen. Das SMP-Unterstützungselement und/oder Befestigungselemente können während des Fahrzeugmontageprozesses erwärmt werden, wodurch der Modul herabgesetzt wird und zugelassen wird, dass eine Fahrzeugkarosserie, z.B. ein Kotflügel, der durch die abstimmbare Halterung unterstützt ist, relativ zu einem Fahrzeugrahmen positioniert/ausgerichtet werden kann. Während sie sich in dieser neu ausgerichteten Position befinden, wird ein Abkühlen der aktiven Elemente der Halterung bewirken, dass sie versteifen, wodurch die Halterung in der neu ausgerichteten Position verriegelt wird und eine Strecke für die Übertragung statischer Last auf/von dem Kotflügel auf den Fahrzeugrahmen bereitgestellt wird. Eine derartige Fähigkeit lässt zu, dass die Fahrzeugkarosserie während der Lebensdauer des Fahrzeugs reversibel neu ausgerichtet werden kann.
Wie es angegeben ist, erfolgt die drastische Änderung der Lasttragfähigkeit in dem SMP durch thermische Aktivierung. Um die erforderliche Änderung der Temperatur zu erzeugen, kann das SMP durch Widerstandsheizung erwärmt werden, durch Strahlung erwärmt werden und/oder durch Leitung erwärmt werden, wobei derartige Mittel verwendet werden, die umfassen, aber nicht darauf beschränkt sind, Leitung von einem Fluid mit einer höheren oder einer niedrigeren Temperatur (z.B. ein erwärmter Abgasstrom), Strahlungswärmeübertragung, die Verwendung von Thermoelektrika, Mikrowellenheizung und dergleichen. Eine derartige Aktivierung des SMP kann passiv oder aktiv auftreten, wenn es einer Aktivierungsbedingung unterworfen wird. Die Aktivierungsbedingung könnte passiv erfolgen, indem es Umgebungsänderungen ausgesetzt wird, beispielsweise einer Strahlungserwärmung des SMP über seine Übergangstemperatur durch eine Zunahme der Umgebungstemperatur aufgrund der engen Nähe eines Motors bei einer erhöhten Temperatur. Alternativ kann ein Controller verwendet werden, um ein Aktivierungssignal, z.B. ein thermisches Aktivierungssignal, selektiv an das SMP anzulegen. Der Controller kann unterschiedliche Steueralgorithmen auf der Basis einer Vielfalt von möglichen Sensoreingängen aufweisen, die dazu verwendet werden können, die thermische Aktivierung einzuleiten. Verschiedene Formen von Sensoreingängen, die bei der Entscheidung verwendet werden können, ob eine Aktivierung auftreten sollte, umfassen Fahrzeugbetriebs- und Fahrzeugstatuseingaben, wie etwa Geschwindigkeit, Gierrate, ABS-Betrieb, Witterungsbedingungen usw., eine Vorhersage einer zunehmenden Wahrscheinlichkeit eines bevorstehenden Belastungsereignisses, beispielsweise auf eine Eingabe von einem Radar- oder sichtbasierten Objektdetektionssystem, Telematik, Geschwindigkeitsbegrenzungszeichen und dergleichen und schließlich auf ein Signal von einem an Bord befindlichen Sensor hin, das ein Belastungsereignis einzutreten begonnen hat. Die Zeitdauer, die für die thermomolekulare Relaxation verfügbar ist, die der Änderung des Moduls in dem SMP unterliegt, nimmt ab, wenn die Wahrscheinlichkeit eines derartigen Ereignisses zunimmt. Widerstands- und pyrotechnische Heizmittel besitzen zwei Aktivierungssignale, die SMP-Aktivierungszeiten von 0,5 Sekunden oder weniger bereitstellen können.
Wahlweise kann das SMP vorkonditioniert werden. So wie er hierin verwendet wird, bezieht sich der Ausdruck „Vorkonditionieren“ allgemein auf ein Minimieren der zusätzlichen thermischen Energie, die erforderlich ist, um das SMP in einen Zustand mit niedrigerem Modul zu überführen. Beispielsweise können die SMP bei einer Vorkonditionierungstemperatur knapp unter der Glasübergangstemperatur gehalten werden. Auf diese Weise erfordert das Aktivierungssignal, z.B. ein thermisches Aktivierungssignal, minimale Energie, um eine thermische Transformation zu bewirken, da die Transformationstemperatur nur geringfügig höher ist als die Vorkonditionierungstemperatur. Daher minimiert ein Vorkonditionieren die Menge an zusätzlicher Erwärmung und Zeit, die notwendig ist, um eine Transformation des SMP zu bewirken, wodurch ein schnelles Ansprechen in der Größenordnung von wenigen Millisekunden bereitgestellt wird, falls dies erwünscht ist. In einer bevorzugten Ausführungsform bewirkt das Vorkonditionieren keinerlei Transformation des SMP, es sei denn es ist bewusst so konstruiert.
Für Halterungen mit abstimmbarer Steifigkeit auf der Basis thermischer Aktivierungssignale, wie es bei SMP der Fall sein kann, kann das Halten der Vorkonditionierungstemperatur unter der Transformationstemperatur umfassen, dass ein sekundäres Aktivierungssignal mit einem Niveau unter dem bereitgestellt wird, das normalerweise eine Transformation des SMP bewirken würde. Auf diese Weise kann dann ein primäres Aktivierungssignal bereitgestellt werden, um eine Moduländerung zu bewirken, wobei das primäre Signal minimale Energie und Zeit erfordern würde. In einer alternativen Ausführungsform kann die Umgebung, in der die abstimmbare Halterung angeordnet ist, auf einer Temperatur unter der Transformationstemperatur gehalten werden. In jeder Ausführungsform kann ein Vorkonditionieren einen Temperatursensor und einen Controller in Wirkverbindung mit der abstimmbaren Halterung umfassen. Es kann eine Rückkopplungsschleife zu dem Controller vorgesehen sein, um das sekundäre Aktivierungssignal bereitzustellen, wenn dies so konfiguriert ist. Ansonsten können der Temperatursensor und Controller die Umgebung vorkonditionieren, um die Zeit für den Übergang des SMP zu seiner Transformationstemperatur mittels des primären Aktivierungssignals zu minimieren. Das Vorkonditionieren kann abhängig von der gewünschten Konfiguration statisch oder transient sein.
Die Vorkonditionierungstemperatur ist höher als etwa 50 Prozent der Temperaturdifferenz zwischen der Umgebungstemperatur und der „niedrigsten“ Glasübergangstemperatur, wobei höher als etwa 80 Prozent bevorzugt ist, höher als etwa 90 Prozent stärker bevorzugt ist, und höher als etwa 95 Prozent noch stärker bevorzugt ist.
Der Controller kann programmiert sein, um eine Aktivierung des SMP-Abschnitts, der die Halterung definiert, mit den gewünschten Zeiten zu bewirken, die für die vorgesehene Anwendung geeignet sind. Beispielsweise kann der Controller programmiert sein, um einem Widerstandsheizelement in thermischer Kommunikation mit dem SMP entweder einen hohen Strom oder einen niedrigen Strom zuzuführen. Der hohe Strom könnte dazu verwendet werden, eine schnelle irreversible Aktivierung bereitzustellen, wohingegen der niedrige Strom dazu verwendet werden könnte, eine verzögerte reversible Aktivierung vorzusehen. Die Verwendung des hohen und niedrigen Stromes auf die beschriebene Weise ist beispielhaft und soll nicht die Programmiervielfalt beschränken, die für den Controller verfügbar ist, oder die Bedingungen für die Reversibilität definieren.
Sensoreingänge können bezüglich der Natur und Anzahl (Drucksensoren, Positionssensoren (kapazitiv, Ultraschall, Radar, Kamera usw.), Verschiebungssensoren, Geschwindigkeitssensoren, Beschleunigungsmesser usw.) verändert werden und an einer Fahrzeugkarosserie, z.B. einem Kotflügel, angeordnet sein.
Obwohl auf Formgedächtnispolymere Bezug genommen wurde, können andere Formgedächtnismaterialien auf eine ähnliche Weise verwendet werden. Wie es oben angemerkt wurde, umfassen andere aktive Materialien, ohne Einschränkung, Formgedächtnislegierungen, ferromagnetische Formgedächtnislegierungen, elektroaktive Polymere, piezoelektrische Materialien, magnetorheologische Elastomere und elektrorheologische Elastomere. Diese Formgedächtnismaterialien können einzeln und/oder in Kombination mit dem SMP verwendet werden, um die gewünschten Änderungen der Steifigkeit, Biegefestigkeit und/oder Kraft-Auslenkungseigenschaften zu bewirken. Indem diese verschiedenen aktiven Materialien Aktivierungsbedingungen ausgesetzt werden, wie etwa einem thermischen Aktivierungssignal, einem elektrischen Aktivierungssignal, einem magnetischen Aktivierungssignal, einem chemischen Aktivierungssignal, einem mechanischen Aktivierungssignal und dergleichen, kann an diesen eine Änderung der Eigenschaften bewirkt werden.
SMA und MSMA können eine Modulzunahme von 2,5-fachen und eine Abmessungsänderung von bis zu 8 % (abhängig von dem Umfang an Vordehnung) zeigen, wenn sie über ihre Phasenübergangstemperatur von Martensit nach Austenit erwärmt werden. SMA-Änderungen (die eine spannungsinduzierte Superelastizität ausschließen) sind ebenfalls Einweg-Änderungen, sodass ein Rückstellmechanismus über eine Vorspannkraft (wie etwa eine Feder) erforderlich sein kann, um sie (die SMA) in ihrer Ausgangskonfiguration zurückzuführen, sobald das angelegte Feld weggenommen wird.
Piezoelektrika zeigen eine kleine Änderung der Abmessungen, wenn sie einer angelegten Spannung ausgesetzt werden. Ihr Ansprechen ist proportional zur Stärke des angelegten Feldes und ist recht schnell, wobei sie in der Lage sind, den tausend Hertz-Bereich leicht zu erreichen. Da ihre Abmessungsänderung gering ist (< 0,1 %), werden sie, um die Größe der Abmessungsänderung drastisch zu erhöhen, gewöhnlich in der Form von piezokeramischen unimorphen und bimorphen flachen Aktuatoren in der Form von Flächenelementen, verwendet, die derart aufgebaut sind, dass sie sich bei Anlegen einer relativ kleinen Spannung zu einer konkaven oder konvexen Form wölben. Das schnelle Morphen/Wölben derartiger Flächenelemente ist für eine schnelle Betätigung geeignet, obwohl die gelieferten Verschiebungskräfte signifikant niedriger sind als jene, die mit SMA erreichbar sind. Es ist anzumerken, dass Piezo-Flächenelemente automatisch in ihrer Ausgangsgeometrie zurückkehren, sobald das Feld weggenommen wird.
EAP sind im Allgemeinen ein Laminat, das aus einem Paar Elektroden mit einer Zwischenschicht aus dielektrischem Material mit niedrigem Elastizitätsmodul besteht. Das Anlegen eines Potenzials zwischen den Elektroden quetscht die Zwischenschicht, was bewirkt, dass sie sich in der Ebene ausdehnt. EAP zeigen auch ein Ansprechen, das proportional zu dem angelegten Feld ist, und können mit hohen Frequenzen betätigt werden.

Claims

Halterung (300, 400, 500, 600, 700, 800) mit abstimmbarer Eigenschaft für eine Fahrzeugkarosserie, umfassend: ein Unterstützungselement (302, 402, 502, 602, 702, 802); und ein Befestigungselement (306, 406, 506, 606, 706, 806) in Wirkverbindung mit einem Schenkel (304, 404, 504, 604, 704, 804) des Unterstützungselements (302, 402, 502, 602, 702, 802); wobei das Befestigungselement (306, 406, 506, 606, 706, 806) aus einem ersten aktiven Material gebildet ist, das konfiguriert ist, um eine Unterstützung für statische und dynamische Lasten während eines normalen Betriebes der Fahrzeugkarosserie bereitzustellen und um den Schenkel (304, 404, 504, 604, 704, 804) des Unterstützungselements (302, 402, 502, 602, 702, 802) freizugeben, wenn es einer Aktivierungsbedingung ausgesetzt ist, wobei das erste aktive Material eine Änderung einer Eigenschaft erfährt, wenn es während eines Belastungsereignisses der Aktivierungsbedingung ausgesetzt ist.
Halterung mit abstimmbarer Eigenschaft nach Anspruch 1, wobei das aktive Material ein Formgedächtnispolymer, eine Formgedächtnislegierung, eine ferromagnetische Formgedächtnislegierung, ein elektroaktives Polymer, ein piezoelektrisches Material, ein magnetorheologisches Elastomer, ein elektrorheologisches Elastomer oder eine Kombination mit zumindest einem der vorstehenden aktiven Materialien umfasst.
Halterung mit abstimmbarer Eigenschaft nach Anspruch 1, wobei die Änderung der Eigenschaft eine Änderung eines Elastizitätsmoduls, einer Form, einer Abmessung, einer Formorientierung, einer Dämpfungseigenschaft, einer Phasenänderung oder Kombinationen mit zumindest einer der vorstehenden Eigenschaften umfasst.
Halterung mit abstimmbarer Eigenschaft nach Anspruch 1, die ferner einen Controller (112) in Wirkverbindung mit dem ersten aktiven Material umfasst, um die Aktivierungsbedingung für das erste aktive Material bereitzustellen, wobei die Aktivierungsbedingung ein thermisches Aktivierungssignal, ein elektrisches Aktivierungssignal, ein magnetisches Aktivierungssignal, ein chemisches Aktivierungssignal, ein mechanisches Signal oder eine Kombination mit zumindest einem der vorstehenden Aktivierungssignale umfasst.
Halterung mit abstimmbarer Eigenschaft nach Anspruch 1, wobei das Unterstützungselement (302, 402, 502, 602, 702, 802) einen Unterstützungsschenkel (304, 404, 504, 604, 704, 804) mit einem zweiten aktiven Material umfasst.
Halterung mit abstimmbarer Eigenschaft nach Anspruch 1, wobei das Unterstützungselement (302, 402, 502, 602, 702, 802) frei von dem ersten aktiven Material ist.
Halterung mit abstimmbarer Eigenschaft nach Anspruch 1, wobei das Befestigungselement (306, 406, 506, 606, 706, 806) konfiguriert ist, um das Unterstützungselement (302, 402, 502, 602, 702, 802) freizugeben, wenn es einer vorbestimmten Last, die auf das Befestigungselement (306, 406, 506, 606, 706, 806) ausgeübt wird, ausgesetzt ist.
Halterung mit abstimmbarer Eigenschaft nach Anspruch 7, wobei das erste und zweite aktive Material gleich sind.
Halterung mit abstimmbarer Eigenschaft nach Anspruch 7, wobei das erste und zweite aktive Material verschieden sind.
Halterung mit abstimmbarer Eigenschaft nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Befestigungselement (306, 406, 506, 606, 706, 806) konfiguriert ist, um mit dem Schenkel (304, 404, 504, 604, 704, 804) des Unterstützungselements (302, 402, 502, 602, 702, 802) passend in Eingriff zu stehen.
Halterung mit abstimmbarer Eigenschaft nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Befestigungselement (306, 406, 506, 606, 706, 806) ferner einen Vorsprung (308, 408, 608) umfasst, der konfiguriert ist, um mit einer Öffnung (310, 410, 610, 810) des Schenkels des Unterstützungselements (302, 402, 602, 802) in Eingriff zu stehen.