EP1202646A1 - Lösbarer verschluss - Google Patents

Lösbarer verschluss

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Publication number
EP1202646A1
EP1202646A1 EP00934879A EP00934879A EP1202646A1 EP 1202646 A1 EP1202646 A1 EP 1202646A1 EP 00934879 A EP00934879 A EP 00934879A EP 00934879 A EP00934879 A EP 00934879A EP 1202646 A1 EP1202646 A1 EP 1202646A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
elements
hook
velcro
interlocking
shape
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP00934879A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Heinz Voggenreiter
Elke Hombergsmeier
Konrad Eipper
Wolfgang Fussnegger
Martin Weller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
DaimlerChrysler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DaimlerChrysler AG filed Critical DaimlerChrysler AG
Publication of EP1202646A1 publication Critical patent/EP1202646A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • A44B—BUTTONS, PINS, BUCKLES, SLIDE FASTENERS, OR THE LIKE
    • A44B18/00—Fasteners of the touch-and-close type; Making such fasteners
    • A44B18/0069—Details
    • A44B18/0096—Shape memory materials
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A44—HABERDASHERY; JEWELLERY
    • A44B—BUTTONS, PINS, BUCKLES, SLIDE FASTENERS, OR THE LIKE
    • A44B18/00—Fasteners of the touch-and-close type; Making such fasteners
    • A44B18/0003—Fastener constructions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00—Properties
    • C08L2201/12—Shape memory
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    • Y10T428/23907—Pile or nap type surface or component
    • Y10T428/23993—Composition of pile or adhesive

Definitions

  • the invention relates to a releasable closure made of separable Velcro elements which have hooking elements on the surface to be connected, which hook each other when the Velcro elements are joined and which hold the Velcro elements together.
  • Detachable closures are used in many areas of technology in order not to permanently connect parts to one another. This creates the possibility of fixing parts firmly, but still being able to detach them.
  • a releasable fastener which consists of two Velcro elements, which have a large number of flexible hooking elements, which hook together when the Velcro elements are pressed together. In this way, a large number of connections are created between the hooking elements of the two Velcro elements, which leads to a strong fixation of the Velcro elements to one another.
  • This type of fastener is also known as a Velcro fastener and is often used in the clothing industry.
  • connection can only be released by peeling off the Velcro elements and shear forces acting on the interlocking elements.
  • the elastic design of the interlocking elements on the one hand prevents them from being detached from the Velcro elements and on the other hand supports the separation.
  • the hooking elements can thus be bent open in order to allow opposing hooking elements to slide out of the hooking.
  • the invention is based on the object of further developing a releasable closure in such a way that it can be released in a targeted manner without using large shear forces. Furthermore, it should also be possible to separate the bond perpendicular to the surface.
  • a releasable closure of the type described at the beginning is characterized according to the invention in that the interlocking elements consist of a material which changes shape when exposed to heat.
  • the components held together can be released without shearing forces having to be exerted by peeling tear-off movements.
  • This enables the components to be lifted off in the direction of the surface normal.
  • it is no longer necessary for a component to be flexible.
  • the possibility of a defined solution of the interlocking reduces the effort required to a minimum, since it is no longer necessary to apply energy for the deformation of the elastic interlocking elements until the final separation.
  • the heat can be introduced into the interlocking elements in that the
  • Components or the Velcro elements are heated indirectly.
  • the heat is advantageously generated by means of current flow through the interlocking elements to be changed.
  • the resistance of the interlocking elements to the current flow leads to a conversion of the current into Joule heat, which leads to the heating of the elements. This heating causes the interlocking elements to open their mold.
  • the object can also be achieved in that the interlocking elements consist of a material which changes shape when exposed to electromagnetic radiation.
  • bimetals or expansion elements can be used as materials for the interlocking elements.
  • the interlocking elements made of a shape memory alloy.
  • shape memory alloys also offer special properties that enable them to be used in the environment in question. Due to the memory of a certain shape in the low-temperature phase martensite and in the high-temperature phase austenite, shape changes can be realized over a previously set temperature range over high cycle numbers.
  • a hooking element made of a shape memory alloy which has been bent, i.e. plastically deformed, in the temperature range in which the alloy is present in the martensitic phase, opens again when heated above the temperature at which the transformation to the austenitic phase begins .
  • the alloy begins to "remember" the original shape, so that a targeted change in shape is carried out by supplying heat that releases a hooking. This makes it possible to open the detachable connection in the desired shape once.
  • interlocking elements made of shape memory alloys by means of a so-called “training”, which enables the interlocking elements to remember a specific shape both in the austenitic phase and in the martensitic phase.
  • This is an open interlocking element and Closed interlocking element is conceivable for this purpose, dislocation structures are stamped into the interlocking element, which is made of a memory alloy, by deforming the alloy beyond the martensite plateau, which also lead the alloy back into the desired shape when it cools down by increasing or decreasing the temperature of the interlocking elements, thus not only a targeted loosening but also an active assembly is possible when the circumstances require, such as after an exact positi on the components is the case.
  • shape memory alloys for the interlocking elements, such as, for example, special alloys made of copper, zinc and aluminum or iron, manganese and silicon.
  • the use here depends on the temperature range in which the releasable closure is to be used, and on the temperature at which the change in shape begins and the closure is thus released.
  • the shape memory alloy consists of a nickel-titanium alloy, which consists of 49.9 at% nickel and 50.1 at% titanium. The advantage of this alloy is the commercial availability, the large temperature range and the high number of thermal cycles that can be carried out with this material.
  • the interlocking elements consist of a material which changes shape when exposed to electromagnetic fields.
  • electro- and magnetostrictive solids such as e.g. Piezoceramics or polymeric materials are used.
  • the interlocking of the interlocking elements is preferably eliminated by the degree of change in shape which is caused by the action of heat, electromagnetic radiation and electromagnetic fields.
  • the areas of the interlocking elements that resist the opposing interlocking elements of the other Velcro elements and thus bring about the connection are changed to such an extent that the interlocking elements can be separated from one another without great effort.
  • the shape of the interlocking elements is to be chosen so that it is ensured that the interlocking elements of the two hook and loop elements interlock when they are joined together and thus the hook and loop elements are fixed to one another.
  • the hooking elements of one Velcro element are preferably hook-shaped and those of the other Velcro element are loop-shaped.
  • hook-shaped hooking elements can also be attached on both sides of the Velcro elements, which hook together.
  • the number of loop-shaped hooking elements per unit area on one Velcro element is preferably higher than the number of hook-shaped hooking elements on the opposite Velcro element. This ensures that when the Velcro elements are brought together a large number of hook-shaped hooking elements form a partner, i.e. find an eyelet-shaped interlocking element to best secure the connection between the Velcro elements. As a result, the force required to unintentionally separate the Velcro elements is kept at the highest possible level. This force is a measure of the quality of the releasable closure, since this must be secured against unwanted loosening by external forces.
  • the change in shape of the eye-shaped hooking elements which leads to a loosening of the hooking, is the formation of a gap, so that a hooking element of the opposite Velcro element caught in this can slide out.
  • This gap formation is preferably achieved in that the eyelet wings forming the eyelet are butted against one another, or overlap in the area of the crevices to be formed and move away from one another during the change in shape to form the gap.
  • the change in shape which releases the hooking is an extension of the hook arch, so that a hooking element caught in this can be removed from the opposite side without any effort.
  • Fig. 1 is a schematic representation of two interlocking elements in the unlocked state.
  • Fig. 2 shows the interlocking elements in the formation of a detachable
  • FIG. 3 shows the closure when actively loosening or when actively joining
  • FIG. 1 The arrangement shown schematically in FIG. 1 is a section through a releasable closure 1, which in the present case consists of two Velcro elements 10, 20.
  • the Velcro elements 10, 20 comprise two flat structures 11, 21 and interlocking elements 12, 22, these being loop-shaped on the first Velcro element 10 and hook-shaped on the second Velcro element 20.
  • the first hook-and-loop element 10 has a higher areal density of eye-shaped hooking elements 12 than the areal density of hook-shaped hooking elements 22 on the second hook-and-loop element 20. This ensures that all hook-shaped hooking elements 22 get caught in at least one eye-shaped hooking element 12, whereby the hook and loop elements are fixed to each other and the effort required to unintentionally loosen the closure is high.
  • the entire first Velcro element 10 is made of a polyamide fiber by pulling many small loops from the fabric 1 1 in a weaving process, which form the loop-shaped hooking elements 12.
  • the fabric 21 also consists of a woven polyamide fiber, into which a wire made of a nickel-titanium alloy was woven in such a way that eyelets protruding from the Velcro element are initially created, which are cut open on one side in a subsequent process , so that hook-shaped hooking elements 22 arise.
  • a cut in the middle would also be conceivable here.
  • the alloy wire has a diameter of 0.2 mm and consists of 49.9 at% nickel and 50.1 at% titanium. This material is a shape memory alloy and is known to undergo a change in shape during the transition between the martensitic and austenitic phases, which is used here to open the interlocking elements.
  • the interlocking elements 20 can also consist of other shape memory alloys, so that the detachable connection can be adapted to different temperature ranges.
  • the polyamide fiber used here for the Velcro element 10 and the sheet 21 another fiber can be used.
  • the flat structures 11, 21 can be formed from a plastic plate and the interlocking elements 12, 22 can be cast in. It is also conceivable to introduce the interlocking elements 11, 22 directly into the surface of the components to be connected in order to insert the flat structures into the
  • eye-shaped interlocking elements 12 can also consist of metal or a metal alloy. These details are only to be regarded as examples, but not as a limitation of the invention.
  • the hook-shaped hooking elements 22 hook into the eye-shaped hooking elements 12, as shown in FIG. If the Velcro elements 10, 20 are attached to two components via the flat structures 11, 21, they are joined together in this way.
  • the hook-shaped interlocking elements 22 are rigid due to their material, so that at this stage the components can only be separated with extremely great force and only by shear forces across the surface.
  • Figure 3 shows the detachment process, which is induced in the present embodiment by heat radiation up to a temperature of about 90 ° C. Two effects can be used here.
  • the shape memory alloy deformed pseudoplastic in the martensitic structure remembers its original shape when heated and changes back to its undeformed state during the transition to the high-temperature phase austenite.
  • the plastic deformation mentioned here reaches the hook-shaped hooking elements 22 during the weaving process when a loop cut open later is formed from the originally straight alloy wire.
  • the deformation can also be introduced in a different way, depending on the manufacturing process.
  • Connection can no longer be closed and can only be used once, except for the hook-shaped hooking elements 22 are deformed again by an external force, for example when the Velcro elements 10, 20 are pressed together.
  • connection can be released as described for the one-way effect and used again for further connections.
  • the two-way effect describes the fact that a shape memory alloy can remember both a certain shape in the high temperature phase austenite and a shape in the low temperature phase martensite.
  • the transformation of the shape memory alloy is impressed by several stress cycles, the so-called "training".
  • the alloy In the martensitic phase, the alloy is deformed beyond the martensite plateau in order to introduce plastic shape changes due to dislocations Upon cooling, the plastic fields present around the dislocations lead to martensite variants which convert the alloy into the desired low-temperature shape.
  • the deformation beyond the martensite plateau is also introduced into the interlocking elements 22 in the weaving process.
  • connection can be released by heating, in that the hook-shaped interlocking elements 22 stretch when heated.
  • hook-shaped hooking elements 22 form back again, so that a further joining process is possible.
  • the Velcro elements 10, 22 can, however, also be joined together when the hook-shaped hooking elements 22 are open and then cooled, whereby an active multidimensional joining is possible.
  • the one-way or two-way effect can be applied analogously if, instead of the hook-shaped hooking elements 22, the eye-shaped hooking elements 12 open and release the connection, or if hook-shaped hooking elements 22 are used on both Velcro elements 10, 20.

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  • Materials Engineering (AREA)
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Abstract

Lösbarer Verschluss aus trennbaren Klettelementen, die an der zu verbindenden Oberfläche Verhakungselemente aufweisen, die sich beim Zusammenfügen der Klettelemente gegenseitig verhaken und die Klettelemente zusammenhalten, wobei die Verhakungselemente aus einem Material bestehen, das bei Einwirkung von Wärme eine Formänderung durchführt.

Description

Lösbarer Verschluß
Die Erfindung bezieht sich auf einen lösbaren Verschluß aus trennbaren Klettelementen, die an der zu verbindenden Oberfläche Verhakungselemente aufweisen, die sich beim Zusammenfügen der Klettelemente gegenseitig verhaken und die Klettelemente zusammenhalten.
In vielen Bereichen der Technik werden lösbare Verschlüsse eingesetzt, um Teile nicht dauerhaft miteinander zu verbinden. Hierdurch entsteht die Möglichkeit, Teile fest zu fixieren, aber dennoch wieder lösen zu können.
Aus US 2,717,437 geht ein lösbarer Verschluß als bekannt hervor, der aus zwei Klettelementen besteht, die eine große Anzahl flexibler Verhakungselemente aufweisen, die sich beim Zusammenpressen der Klettelemente miteinander verhaken. Auf diese Weise entsteht eine Vielzahl von Verbindungen zwischen den Verhakungselementen der beiden Klettelemente, die zu einer starken Fixierung der Klettelemente untereinander führt. Diese Art von Verschlüssen ist auch bekannt als Klettverschluß und findet häufig Verwendung im Bereich der Bekleidungsindustrie.
Nachteilig zeigt sich bei derartigen lösbaren Verschlüssen, daß die Verbindung nur gelöst werden kann, indem die Klettelemente voneinander abgeschält werden, und Scherkräfte auf die Verhakungselemente wirken. Die elastische Ausgestaltung der Verhakungselemente verhindert zum einen, daß diese hierbei aus den Klettelementen herausgelöst werden und unterstützt zum anderen die Trennung. So können die Verhakungselemente aufgebogen werden, um gegenüberliegende Verhakungselemente aus der Verhakung rutschen zu lassen. Bei einem gattungsgemäßen Verschluß ist eine Trennung der Verbindung nur möglich, wenn zumindest eines der zu verbindenden Bauteile biegeweich ist oder die Bauteile voneinander geschert werden können. Ein Trennen der Bauteile in eine Richtung senkrecht zur Oberfläche, wie es bei biegesteifen nicht gegeneinander kippbaren Bauteilen vorkommt, ist nur mit einem übermäßigem Kraftaufwand möglich, der den lösbaren Verschluß meistens gleichzeitig zerstört. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen lösbaren Verschluß dahingehend weiterzuentwickeln, daß er ohne Anwendung großer Scherkräfte gezielt gelöst werden kann. Weiterhin soll eine Trennung des Verbundes auch senkrecht zur Oberfläche möglich sein.
Zur Lösung der Aufgabe ist erfindungsgemäß ein lösbarer Verschluß der Eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Verhakungselemente aus einem Material bestehen, das bei Einwirkung von Wärme eine Formänderung durchführt.
Mit dem erfindungsgemäßen lösbaren Verschluß ist ein Lösen der mit diesem zusammengehaltenen Bauteilen möglich, ohne daß über schälende Abreißbewegungen Scherkräfte aufzubringen sind. Dies ermöglicht ein Abheben der Bauteile in Richtung der Oberflächennormalen. Außerdem ist es nicht mehr notwendig, daß ein Bauteil biegeweich ist. Durch die Möglichkeit einer definierten Lösung der Verhakung ist zum anderen der erforderliche Kraftaufwand auf ein Minimum reduziert, da es nicht mehr notwendig ist, Energie für die Verformung der elastischen Verhakungselemente bis zur endgültigen Trennung aufzubringen.
Die Wärme kann dadurch in die Verhakungselemente eingebracht werden, daß die
Bauteile oder die Klettelemente indirekt beheizt werden. Vorteilhafterweise entsteht die Wärme jedoch mittels Stromfluß durch die zu verändernden Verhakungselemente. Der Widerstand den die Verhakungselemente dem Stromfluß entgegenstellen, führt zu einer Umsetzung des Stromes in joulesche Wärme, die zur Aufheizung der Elemente führt. Diese Aufheizung bewirkt die Formöffnung der Verhakungselemente.
Erfindungsgemäß kann die gestellte Aufgabe auch dadurch gelöst werden, daß die Verhakungselemente aus einem Material bestehen, das bei Einwirkung von elektromagnetischer Strahlung eine Formänderung durchführt.
Als Materialien für die Verhakungselemente können bei beiden Lösungen Bimetalle oder Dehnstoffelemente eingesetzt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform bestehen die Verhakungselemente aber aus einer Formgedächtnislegierung. Formgedächtnislegierungen bieten im Vergleich zu konventionellen Strukturwerkstoffen zusätzlich besondere Eigenschaften, die es ermöglichen sie in dem angesprochenen Umfeld einzusetzen. Aufgrund des Erinnerungsvermögens an eine bestimmte Form in der Tieftemperaturphase Martensit und in der Hochtemperaturphase Austenit können Formänderungen über einen vorher eingestellten Temperaturbereich über hohe Zyklenzahlen realisiert werden.
Bei der Phasenumwandlung Austenit/Martensit und der damit verbundenen Formänderung können zwei Effekte ausgenutzt werden. Über den Einwegeffekt beginnt sich ein Verhakungselement aus einer Formgedächtnislegierung, welches im Temperaturbereich, in dem die Legierung in der martensitischen Phase vorliegt, zugebogen, also plastisch verformt wurde, bei Erwärmung über die Temperatur, bei der die Umwandlung zur austenitischen Phase beginnt, wieder zu öffnen. Die Legierung beginnt sich, an die ursprüngliche Form zu „erinnern", so daß eine gezielte Formänderung über Wärmezufuhr durchgeführt wird, die eine Verhakung löst. Damit wird es möglich, die lösbare Verbindung einmalig gezielt in der gewünschten Form zu öffnen.
Vorteilhaft ist es, den Verhakungselementen aus Formgedächtnislegierungen Umformungen über ein sogenanntes „Training" einzuprägen, welches es ermöglicht, daß sich die Verhakungselemente sowohl in der austenitischen Phase, als auch in der martensitischen Phase an eine bestimmte Form erinnern. Hierbei ist ein offenes Verhakungselement und ein geschlossenes Verhakungselement denkbar. Hierzu werden dem aus einer Gedächtnislegierung bestehenden Verhakungselement Versetzungsstrukturen eingeprägt, indem die Legierung über das Martensitplateau hinaus verformt wird. Diese führen die Legierung auch beim Abkühlen in die gewollte Form zurück. Auf diese Weise kann die lösbare Verbindung mehrmals zyklisch gelöst oder gefügt werden, indem die Temperatur der Verhakungselemente den Anforderungen nach erhöht oder gesenkt wird. Somit wird nicht nur ein gezieltes Lösen sondern auch ein aktives Zusammenfügen möglich, wenn es die Umstände erfordern, wie dies z.B. nach einem exakten Positionieren der Bauteile der Fall ist. Als Formgedächtnislegierungen für die Verhakungselemente kommen eine Vielzahl von Materialien in Frage, wie z.B. spezielle Legierungen aus Kupfer, Zink und Aluminium oder Eisen, Mangan und Silizium. Die Verwendung richtet sich hier nach dem Temperaturbereich, in welchem der lösbare Verschluß eingesetzt werden soll, und nach der Temperatur, bei dem die Formänderung einsetzt und somit die Lösung des Verschlusses durchgeführt wird. Vorteilhafterweise aber besteht die Formgedächtnislegierung aus einer Nickel-Titan-Legierung, die aus 49,9 At% Nickel und 50,1 At% Titan besteht. Der Vorteil dieser Legierung liegt in der kommerziellen Verfügbarkeit, dem großen Temperatureinsatzbereich und der hohen Anzahl an thermischen Zyklen, die mit diesem Material gefahren werden können.
Erfindungsgemäß besteht eine weitere Lösung der Aufgabe darin, daß bei einem lösbaren Verschluß nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 die Verhakungselemente aus einem Material bestehen, das bei Einwirkung von elektromagnetischen Feldern eine Formänderung durchführt.
Als Materialien hierfür kommen besonders elektro- und magnetostriktive Festkörper wie z.B. Piezokeramiken oder polymere Werkstoffe zum Einsatz.
Vorzugsweise wird durch den Grad der Formänderung, die durch Einwirkung von Wärme, elektromagnetischer Strahlung und elektromagnetischen Feldern hervorgerufen wird, die Verhakung der Verhakungselemente aufgehoben. Hierbei werden die Bereiche der Verhakungselemente, die den gegenüberliegenden Verhakungselementen der anderen Klettelemente Widerstand leisten und somit die Verbindung hervorrufen, soweit geändert, daß die Verhakungselemente ohne großen Kraftaufwand voneinander getrennt werden können.
Die Formgebung der Verhakungselemente ist so zu wählen, daß gewährleistet ist, daß sich die Verhakungselemente der beiden Klettelemente beim Zusammenfügen gegenseitig verhaken und damit die Klettelemente zueinander fixiert werden.
Bevorzugt sind die Verhakungselemente des einen Klettelementes aber hakenförmig und die des anderen Klettelementes ösenförmig ausgebildet. Durch eine derartige Ausführungsform ist beim Zusammenpressen der Klettelemente ein besonders leichtes Verhaken gewährleistet, da sich die hakenförmigen Verhakungselemente leicht in die ösenförmigen Verhakungselemente verfangen, was zu Fixierung der Elemente untereinander und somit zum Zusammenschluß führt. Auf beiden Seiten der Klettelemente können auch hakenförmige Verhakungselemente angebracht sein, die sich untereinander verhaken.
Vorzugsweise ist die Anzahl der ösenförmigen Verhakungselemente pro Flächeneinheit auf einem Klettelement höher als die Anzahl der hakenförmigen Verhakungselemente auf dem gegenüberliegenden Klettelement. Hierdurch wird gewährleistet, daß beim Zusammenbringen der Klettelemente eine große Anzahl von hakenförmigen Verhakungselemente einen Partner, d.h. ein ösenförmiges Verhakungselement, finden, um die Verbindung zwischen den Klettelementen am besten zu sichern. Dadurch wird die zum ungewollten Trennen der Klettelemente notwendige Kraft auf einem möglichst hohen Niveau gehalten. Diese Kraft ist ein Maß für die Güte des lösbaren Verschlusses, da dieser gegen ungewolltes Lösen durch äußere Krafteinflüsse gesichert sein muß.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Formänderung der ösenförmigen Verhakungselemente, die zu einem Lösen der Verhakung führt die Bildung eines Spaltes, so daß ein in diesem verfangenes Verhakungselement des gegenüberliegenden Klettelementes herausgleiten kann. Diese Spaltbildung wird vorzugsweise dadurch erreicht, daß die die Öse bildenden Ösenflügel stumpf aneinander geschlagen sind, oder sich im Bereich der zubildenden Spalte überlappen und sich während der Formänderung voneinander wegbewegen, um den Spalt zu bilden. Im Falle der hakenförmigen Verhakungselemente ist die die Verhakung lösende Formänderung eine Streckung des Hakenbogens, so daß ein in diesem verfangenes Verhakungselement der Gegenseite ohne Kraftaufwand abgezogen werden kann.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben, aus denen sich weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorzüge ergeben. Es zeigt Fig. 1 eine schematische Darstellung zweier Verhakungselemente im unverschlossenen Zustand. Fig. 2 die Verhakungselemente bei der Bildung eines lösbaren
Verschlusses. Fig. 3 den Verschluß beim aktiven Lösen bzw. beim aktiven Fügen
Bei der in Figur 1 schematisch gezeigten Anordnung handelt es sich um einen Schnitt durch einen lösbaren Verschluß 1, der im vorliegenden Fall aus zwei Klettelementen 10, 20 besteht. Die Klettelemente 10, 20 umfassen zwei Flächengebilde 1 1, 21 und Verhakungselemente 12, 22, wobei diese am ersten Klettelement 10 ösenförmig und am zweiten Klettelement 20 hakenförmig ausgebildet sind.
In der hier vorliegenden Ausführungsform besitzt das erste Klettelement 10 eine höhere Flächendichte an ösenförmigen Verhakungselementen 12 als die Flächendichte an hakenförmigen Verhakungselementen 22 am zweiten Klettelement 20. Hierdurch wird gewährleistet, daß alle hakenförmigen Verhakungselemente 22 sich zumindest in einem ösenförmigen Verhakungselement 12 verfangen, wodurch die Klettelemente untereinander fixiert werden und der Kraftaufwand zum ungewollten Lösen des Verschlusses hoch wird. Das gesamte erste Klettelement 10 ist aus einer Polyamidfaser hergestellt, indem in einem Webprozeß aus dem Flächengebilde 1 1 viele kleine Schlingen gezogen wurden, die die ösenförmigen Verhakungselemente 12 bilden. Im zweiten Klettelement 20 besteht das Flächengebilde 21 ebenfalls aus einer gewebten Polyamidfaser, in die beim Herstellprozeß ein Draht aus einer Nickel-Titan-Legierung so eingewebt wurde, daß zunächst über das Klettelement hinausstehende Ösen entstehen, die in einem nachgeschalteten Prozeß an einer Seite aufgeschnitten werden, so daß hakenförmige Verhakungselemente 22 entstehen. Denkbar wäre hier auch ein Aufschneiden in der Mitte. Der Legierungsdraht hat einen Durchmesser von 0,2mm und besteht aus 49,9 At% Nickel und 50,1 At% Titan. Dieses Material ist eine Formgedächtnislegierung und dafür bekannt, daß es beim Übergang zwischen martensitischer und austenitischer Phase eine Formänderung durchmacht, die hier zum Öffnen der Verhakungselemente genutzt wird. Die Verhakungselemente 20 können aber auch aus anderen Formgedächtnislegierungen bestehen, so daß die lösbare Verbindung an unterschiedliche Temperaturbereiche angepaßt werden kann. Ebenso kann anstatt der hier verwendeten Polyamidfaser für das Klettelement 10 und das Flächengebilde 21 eine andere Faser benutzt werden. Insgesamt sind natürlich auch andere Materialien und Herstellmethoden möglich. So können die Flächengebilde 1 1, 21 aus einer Kunststoffplatte geformt und die Verhakungselemente 12, 22 eingegossen werden. Ebenso ist denkbar, die Verhakungselemente 1 1, 22 direkt in die Oberfläche der zu verbindenden Bauteile einzubringen, um die Flächengebilde in die
Bauteile zu integrieren und Kosten einzusparen. Außerdem können auch die ösenförmigen Verhakungselemente 12 aus Metall oder einer Metallegierung bestehen. Diese Angaben sind nur als beispielhaft anzusehen, nicht jedoch als eine Beschränkung der Erfindung.
Beim Zusammendrücken der beiden Klettelemente 10, 20 verhaken sich die hakenförmigen Verhakungselemente 22 mit den ösenförmigen Verhakungselementen 12, wie dies in Figur 2 dargestellt ist. Sind die Klettelemente 10, 20 über die Flächengebilde 1 1, 21 an zwei Bauteilen befestigt, werden diese auf diesem Weg zusammengefügt. Die hakenförmigen Verhakungselemente 22 sind aufgrund ihres Materials biegesteif, so daß in diesem Stadium ein Trennen der Bauteile nur mit äußerst großem Kraftaufwand und nur über Scherkräfte quer zur Oberfläche zu bewerkstelligen ist.
Figur 3 zeigt den Ablöseprozeß, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch Wärmeeinstrahlung bis zu einer Temperatur von ca. 90°C induziert wird. Dabei sind zwei Effekte ausnutzbar.
Beim sogenannten Einwegeffekt erinnert sich die in der martensitischen Struktur pseudoplastisch verformte Formgedächtnislegierung bei Erwärmung an ihre ursprüngliche Form und wandelt sich beim Übergang in die Hochtemperaturphase Austenit in ihren unverformten Zustand zurück. Die hier angesprochene plastische Verformung gelangt beim Webprozeß in die hakenförmigen Verhakungselemente 22, wenn aus dem ursprünglich geraden Legierungsdraht eine später aufgeschnittene Schlaufe geformt wird. Natürlich kann die Verformung auch auf andere Weise, abhängig vom Herstellprozeß, eingebracht werden. Beim Einwegeffekt verändert die Legierung und somit die hakenförmigen Verhakungselemente 22 ihre Form nicht noch einmal, so daß die
Verbindung nicht mehr zu schließen ist und nur einmal verwendet werden kann, außer die hakenförmigen Verhakungselemente 22 werden über eine äußere Kraft, z.B. beim Zusammendrücken der Klettelemente 10, 20, wieder verformt.
Über den sogenannten Zweiwegeffekt kann die Verbindung wie beim Einwegeffekt beschrieben gelöst und auch wieder für weitere Verbindungen verwendet werden.
Außerdem ist ein aktives Fügen möglich. Der Zweiwegeffekt beschreibt die Tatsache, daß sich eine Formgedächtnislegierung sowohl an eine bestimmte Form in der Hochtemperaturphase Austenit als auch an eine in der Tieftemperaturphase Martensit erinnern kann. Hierbei wird die Umwandlung der Formgedächtnislegierung durch mehrere Belastungszyklen, dem sogenannten „Training" eingeprägt. Dabei wird die Legierung in der martensitischen Phase über das Martensitplateau hinaus verformt, um auch plastische Formänderungen durch Versetzungen einzubringen. Beim Erwärmen geht aufgrund der Versetzungen nur ein Teil des Formänderungsanteils zurück. Beim Abkühlen führen die vorliegenden plastischen Spannungsfelder um die Versetzungen zu Martensitvarianten, die die Legierung in die gewünschte Tieftemperaturform umwandeln. Die Verformung über das Martensitplateau hinaus wird auch hierbei im Webprozeß in die Verhakungselemente 22 eingebracht.
Durch Ausnutzung dieses Effektes kann die Verbindung über Erwärmung gelöst werden, indem sich die hakenförmigen Verhakungselemente 22 beim Erwärmen strecken. Beim Abkühlen formen sich die hakenförmigen Verhakungselemente 22 wieder zurück, so daß ein weiterer Fügevorgang möglich ist. Die Klettelemente 10, 22 können aber auch bei geöffneten hakenförmigen Verhakungselementen 22 zusammengefügt und dann abgekühlt werden, womit ein aktives mehrdimensionales Fügen möglich ist.
Natürlich ist der Einweg- bzw. Zweiwegeffekt analog anzuwenden, wenn sich statt der hakenförmigen Verhakungselemente 22 die ösenförmigen Verhakungselemente 12 öffnen und die Verbindung freigeben, oder wenn auf beiden Klettelementen 10, 20 hakenförmige Verhakungselemente 22 verwendet werden.
Über die angesprochenen Möglichkeiten ist ein beim Klettverschluß bekanntes Fügen möglich, das eine sehr starke Bindung zwischen den zu fügenden Bauteilen bewirkt. Allerdings kommt hinzu, daß das Trennen der Bauteile durch Einstrahlung von Wärme aktiv gelöst wird, wodurch keine Kraft zum Trennen aufgewendet werden muß, und die notwendige Scherbewegung der zu lösenden Bauteile entfällt.

Claims

Patentansprüche
1. Lösbarer Verschluß aus trennbaren Klettelementen, die an der zu verbindenden Oberfläche Verhakungselemente aufweisen, die sich beim Zusammenfügen der
Klettelemente gegenseitig verhaken und die Klettelemente zusammenhalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Verhakungselemente aus einem Material bestehen, das bei Einwirkung von Wärme eine Formänderung durchführt.
2. Lösbarer Verschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme durch einen elektrischen Strom in den Verhakungselementen entsteht.
3. Lösbarer Verschluß aus trennbaren Klettelementen, die an der zu verbindenden Oberfläche Verhakungselemente aufweisen, die sich beim Zusammenfügen der Klettelemente gegenseitig verhaken und die Klettelemente zusammenhalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Verhakungselemente aus einem Material bestehen, das bei Einwirkung von elektromagnetischer Strahlung eine Formänderung durchführt.
4. Lösbarer Verschluß nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verhakungselemente aus einer Formgedächtnislegierung bestehen.
5. Lösbarer Verschluß nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Formgedächtnislegierung in einer derartigen Form vorliegt, daß plastische
Formänderungen durch Versetzungen im Gefüge vorliegen.
6. Lösbarer Verschluß nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Formgedächtnislegierung aus 49,9 At% Nickel und 50,1 At% Titan besteht.
7. Lösbarer Verschluß aus trennbaren Klettelementen, die an der zu verbindenden Oberfläche Verhakungselemente aufweisen, die sich beim Zusammenfügen der
Klettelemente gegenseitig verhaken und die Klettelemente zusammenhalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Verhakungselemente aus einem Material bestehen, das bei Einwirkung von elektromagnetischen Feldern eine Formänderung durchführt.
8. Lösbarer Verschluß nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grad der Formänderung der Verhakungselemente die Verhakung aufhebt.
9. Lösbarer Verschluß nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verhakungselemente des einen Klettelementes hakenförmig und die des anderen ösenförmig oder auf beiden Seiten hakenförmig sind.
10. Lösbarer Verschluß nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der ösenförmigen Verhakungselemente pro Flächeneinheit größer ist als die Anzahl der hakenförmigen Verhakungselemente pro Flächeneinheit.
1 1. Lösbarer Verschluß nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Formänderung der ösenförmigen Verhakungselemente eine Spaltbildung und die der hakenförmigen Verhakungselemente eine Streckung ist.
12. Verbindung von Bauteilen durch lösbarer Verschluß nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Klettelemente unlösbar an den Bauteilen angebracht sind.
13. Verbindung von Bauteilen durch lösbarer Verschluß nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verhakungselemente direkt in die Oberfläche der Bauteile eingebracht sind.
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