JP2004148114A - 解放可能なファスナーシステム - Google Patents

Abstract

【課題】制御された条件下で、分離されたり、解放されたりする装置又は構造体の部品を一緒に固定し、保持し若しくは掛け留めするための解放可能な取付装置を提供する。
【解決手段】ループ部及びフック部を備える。ループ部は、支持部及びその一方の側に配置されたループ材料を備え、ループ部は、支持部及びその一方の側から延在する複数の近接して直立するフック要素を備える。フック部及びループ部が一緒に押圧されたとき、それらは解放可能な係合を形成するように嵌合する。当該係合により形成されたジョイントは、せん断力及び引っ張り力には比較的耐性があり、剥ぎ取り力には弱い。フック要素は、フック要素に形状変化能力及び曲げ弾性率特性の変化を提供する材料から形成され又は構成を持つ。この態様では、フック要素の形状及び／又は曲げ弾性率は、せん断力及び／又は引っ張り力の減少を提供するように遠隔から変化させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、制御された条件下で、分離されたり又は解放されたりするべき装置又は構造体の部品を一緒にして固定し、保持し若しくは掛け留めするため使用される型式の解放可能な取り付け装置に関する。

フック及びループ型式の分離可能ファスナーが周知されており、これらは２つの部材を互いに脱着可能に結合するため使用される。これらの型式のファスナーは、一般に、対向する両側の部材表面に配置された２つの構成部品を持っている。一方の構成部品は、典型的には、複数の弾性フックを備え、他方の構成部品は、典型的には複数のループを備えている。２つの構成部品が一緒に押圧されるとき、それらは解放可能な係合状態を形成するため嵌合する。この係合によって結果的に形成されたジョイントは、せん断力及び引っ張り力に対して比較的耐性を持っているが、強く剥ぎ取る力には弱い。かくして、一方の構成部品を他方の構成部品から剥ぎ取ることが、最小の印加力で構成部品を分離するため使用することができる。本明細書で使用されているように、「せん断」という用語は、ボディの２つの連続部品を、それらの接触表面に平行な方向に互いに相対的に摺動させようとする印加力から生じる作用又は応力に言及している。「引っ張り力」という用語は、ボディの２つの連続部品を、それらの接触表面に垂直な方向に互いに対して移動させようとする印加力から生じる作用又は応力に言及している。

本明細書で開示されているものは、せん断方向及び／又は引っ張り方向でジョイントの制御された解放即ち分離を提供する、解放可能なファスナーシステムである。解放可能なファスナーシステムは、支持部及び該支持部の表面上に配置されたループ材料を備える、ループ部と、支持部及び表面上に配置された複数のフック要素を備えるフック部であって、該複数のフック要素は、作動信号を受け取ったときに、形状態様、曲げ弾性率特性、又は、それらの組み合わせを変化させるように構成された材料を備える、フック部と、該複数のフック要素に連結された作動装置であって、該作動装置は、作動信号をフック要素に選択的に提供するように作動して、必要に応じて、形状態様、曲げ弾性率特性、又は、該形状態様及び曲げ弾性率特性の組み合わせを変化させ、せん断力及び／又は引っ張り力を減少させる、作動装置と、を備える。

一実施形態では、解放可能なファスナーシステムは、支持部及び該支持部の表面上に配置されたループ材料を備える、ループ部と、支持部及び表面上に配置された複数のフック要素を備えるフック部であって、該複数のフック要素は、形状態様、曲げ弾性率特性、又は、それらの組み合わせを変化させるように構成された、材料又は形態を備える、フック部と、係合されたフック部及びループ部のせん断力及び／又は引っ張り力を減少させるため、フック要素の、形状態様、曲げ弾性率特性、又は、それらの組み合わせを変化させる手段と、を備える。

解放可能なファスナーシステムを作動するためのプロセスは、解放可能な係合を形成するようにループ部をフック部に接触させる工程であって、該ループ部は、支持部及び該支持部の表面上に配置されたループ材料を備え、フック部は、支持部及び表面上に配置された複数のフック要素を備え、該複数のフック要素は、エネルギー信号を受け取ったときに、形状態様、曲げ弾性率特性、又は、それらの組み合わせを変化させるように構成された材料又は形態を備える、工程と、解放可能な係合においてエネルギー信号を導入すること無しに一定のせん断力及び引っ張り力を維持する工程と、エネルギー信号をフック要素に選択的に導入する工程であって、該エネルギー信号は、複数のフック要素に対して、形状態様、曲げ弾性率特性、又は、それらの組み合わせを変化させるように作用する、工程と、解放可能な係合においてせん断力及び／又は引っ張り力を減少させる工程と、を備える。

一実施形態では、解放可能なファスナー装置を作動するためのプロセスは、フック部を、力を加えられた状態で、ループ部に接触させる工程であって、該ループ部は、支持部及び該支持部の表面上に配置されたループ材料を備え、該フック部は、支持部及び該支持部の表面上に配置された複数のフック要素を備え、該ループ材料及び該複数のフック要素は、力を加えられた状態の間で、形状態様、曲げ弾性率特性、又は、それらの組み合わせを変化させるように構成された、材料又は形態を備える、工程と、力を消勢して、解放可能な係合を形成するようにフック要素及びループ材料を嵌合させる工程と、を備える。

解放可能なファスナーシステムのためのフック構造体は、支持部と、該支持部の表面上に配置された複数のフック要素であって、該複数のフック要素は、作動信号を受け取ったときに、形状態様、曲げ弾性率特性、又は、それらの組み合わせを変化させるように構成された、材料又は形態を備える、複数のフック要素と、を備える。

上述した特徴及び他の特徴は、図面及び詳細な説明により例示される。

ここで、一例としての実施例である図面に言及すると、同様の構成要素は、同様な参照番号が付与されている。
図１に示されるように、全体として１０で指し示された解放可能ファスナーシステムは、ループ部１２と、フック部１４と、を備えている。ループ部１２は、支持部１６と、その一方の側に配置されたループ部１８と、を備え、フック部１４は、支持部２０と、その一方の側から延在する、複数の密接な間隔の直立フック要素２２と、を備えている。フック部２２は、後述されるように、形状変化能力及び／又は曲げ弾性率の変化特性をフック要素２２に提供する、材料から形成され、又は、そのための形態を持っている。好ましくは、用いられている材料は、形状変化能力及び／又は曲げ弾性率変化特性を提供することに加えて、弾性及び可撓性を持っているのがよい。フック要素２２に結合されて作動的に連通されているものは、作動装置２４である。作動装置２４は、要求時に、フック要素２２の形状態様及び／又は曲げ弾性率を変化させるためフック要素２２に作動信号を提供する。フック要素２２の形状態様及び／又は曲げ弾性率を変化させるため作動装置２４により提供される作動信号は、熱信号、磁気信号、電気信号、空気信号、機械的作動信号、前述した信号の少なくとも１つを含む組み合わせ信号、フック要素２２の材料及び／又は形態に依存した特別の作動信号を含んでいてもよい。形状態様及び／又は曲げ弾性率の変化特性は、一般に、印加された作動信号の持続期間の間にそのままの状態を維持する。作動信号を中断するとき、フック要素２２は、実質的に弛緩され、力を受けていない形状に復帰する。図示の解放可能なファスナーシステム１０は、一例としてのみ示されており、任意の特定の形状、サイズ、形態、フック要素２２の特定の数若しくは形状、ループ材料１８の特定形状、等々に限定されるものではない。

２つの部分１２、１４は、係合の間に、せん断方向及び引っ張り方向に比較的強く、剥ぎ取り方向には弱いジョイントを形成するため一緒に押圧される。例えば、２つの部分１２、１４が面対面の係合状態へと押圧されるとき、フック要素２２は、ループ材料１８と係合した状態になり、フック要素２２の密接な間隔は、係合平面内でせん断力を受けるとき、事実上横方向の運動に抵抗する。同様に、係合されたジョイントがこの平面に垂直な力（即ち、引っ張り力）を受けるとき、フック要素２２は、２つの部分１２、１４の実質的な分離に対抗する。しかし、フック要素２２が、剥ぎ取り力を受けるとき、フック要素２２は、ループ材料１８から外されるようになる。なお、剥ぎ取り力を使用して２つの部分１２、１４を分離することは、一般的に、フック部及びループ部を形成する支持部の一方又は両方が可撓性を持つことが必要となる。

係合から生じたせん断力及び引っ張り力を減少させるために、フック要素２２の形状態様及び／又は曲げ弾性率は、係合ジョイントの遠隔解放機構を提供するため作動装置２４からの作動信号を受け取るとき変えられる。フック要素２２の形状態様及び／又は曲げ弾性率を変えた結果として、せん断力及び引っ張り力の顕著な減少が観察され、これにより、ジョイントを引っ張り力及びせん断力に通常関連した方向に分離することを可能にする。即ち、形状態様及び／又は曲げ弾性率における変化は、係合の平面内でせん断力を減少させ、係合平面に垂直な引っ張り力を減少させる。例えば、図２及び図３に示されるように、複数のフック要素２２は逆Ｊ字形状態様を持ち得るが、作動装置２４から作動信号を受け取ったとき、要求に応じて、実質的に直線化された形状態様に変えられる。Ｊ字形状の形状態様に対して略直線状の形状は、せん断力及び引っ張り力の顕著な減少をジョイントに提供する。同様に、せん断力及び引っ張り力の減少を、フック要素の曲げ弾性率を変えることにより観察することができる。曲げ弾性率における変化特性は、形状変化と別々になしても、又は、組み合わせてもよい。例えば、可撓性を増大させるためフック要素の曲げ弾性率特性を変化させることは、せん断力及び引っ張り力を減少させる。逆に、可撓性を減少させるためフック要素の曲げ弾性率特性を変化させること（即ち、堅さを増大させること）は、係合時のせん断力及び引っ張り力を減少させる。即ち、保持力が増大し、これにより、より強力なジョイントを提供する。

フック要素２２は、支持部２０と一体に成形されてもよく、或いは、より好ましくは、支持部２０上に配置されてもよい。実際には、隣接するフック要素２２の間の間隔が、ループ材料１８との係合の間に、特定の用途にとって望ましい十分なせん断及び引っ張り抵抗を提供するように機能する量となる。所望の用途に応じて、係合を有効にするため要求される、せん断及び引っ張り力の量は、かなり変動し得る。一般には、用いられているフック要素の間隔がより接近し、該フック要素の数がより大きくなることは、係合時におけるせん断力及び引っ張り力を増大させる結果となる。フック要素２２は、ループ部１２とフック部１４との押圧接触のときにループ材料１８と係合するようになり、その逆も可能となるように構成された形状を持っているのが好ましい。この係合モードでは、フック要素２２は、逆Ｊの字形状、きのこ形状、ノブ形状、多枝アンカー、Ｔの字形状、螺旋形、又は、分離可能フック及びループ式ファスナーのため使用されるフック状要素の他の任意の機械式形態を持つことができる。そのような要素は、それらがフックの形状であろうがなかろうが、フック要素、フック状、フック式、又は、フック要素として、本明細書では称されている。同様に、ループ材料は、複数のループ又はパイル、フック要素に相補的な形状（例えば、キー及びロック型係合）、又は、分離可能なフック及びループファスナーのために使用されるループ状要素の他の任意の機械式形態を備えていてもよい。

一実施例では、フック要素２２を製作するために選択された材料は、形状変化能力及び／又は曲げ弾性率の変化を提供するため使用される。形状変化能力及び／又は曲げ弾性率の変化を提供するため適切な材料は、形状記憶合金、形状記憶ポリマー、圧電材料、磁気歪材料（磁気制振材料とも称される）、イオンポリマー金属複合物、弾性記憶複合物、電場応答性ポリマー及び金属複合物等々である。作動装置２４は、フック要素に作動信号を送配するように構成することができる。ここで、作動信号には、磁気信号、電気信号、熱信号、空気信号、機械的作動信号、及び、前述した信号のうち少なくとも１つを備える組み合わせ等が挙げられる。また、用いられる作動信号の型式は、フック材料を製作するため用いられる特定の形状変化材料及び／又は曲げ弾性率変化材料に依拠している。例えば、磁気及び／又は電気信号は、磁気歪材料から製作されたフック要素の形状を変化させるため用いることができる。熱信号は、形状記憶合金又は形状記憶ポリマーから製作されたフック要素に形状変化を引き起こすため用いることができる。電気信号は、電場応答性材料、圧電材料、静電材料、及び、イオンポリマー金属複合材料から製作されたフック要素において形状変化を引き起こすため用いることができる。

ループ材料１８は、一般に、ランダムにループ形成されたパターン又はパイルの材料である。ループ材料は、しばしば、「ソフト」、「ファジー」、「パイル」、「フェメール」又は「カーペット」と称される。適切なループ材料は、ベルクロ工業Ｂ．Ｖからベルクロという商標名の下で市販されている。ループ材料を製造するのに適した材料は、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、ポリエステル、ポリスチレン、塩化ポリビニル、アセタール、アクリル、ポリカーボネート、ポリフェニレンオキシド、ポリウレタン、ポリスルホン等々を始めとした熱可塑性材料がある。ループ材料１８は、支持部と一体成形されても、或いは、支持部に取り付けられてもよい。

代替例として、ループ材料１８は、フック要素のため用いられるのと同じ形状変化及び／又は曲げ弾性率変化材料から製作することができる。かくして、ループ材料は、受動式である代わりに、作動信号の受け取り時に作動式になることができる。例えば、フック要素及びループ材料の両方は、螺旋の形態であり得る。この形態は、一緒に押圧されたとき、せん断力及び引っ張り力で比較的強く、剥ぎ取り力で弱い係合を生じさせる。ループ材料１８及びフック要素２２を作動させることは、形状及び／又は曲げ弾性率に変化を引き起こし、これにより、分離のため要求される、せん断力及び引っ張り力を顕著に減少させる。

支持部１６（ループ部１２）又は２０（フック部１４）は、意図した用途に応じて剛性又は可撓性を持っていてもよい。支持部を製作するために適切な材料には、プラスチック、織物、金属等々がある。例えば、適切なプラスチックには、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、ポリエステル、ポリスチレン、塩化ポリビニル、アセタール、アクリル、ポリカーボネート、ポリフェニレンオキシド、ポリウレタン、ポリスルホン、及び、熱可塑性ポリマーに類似したその他のものを始めとした熱可塑性プラスチックが含まれる。解放可能なファスナーシステムの装置又は構造体への応用のため、支持部の裏側表面（フック要素２２又はループ材料に束縛されない表面）に接着剤が塗布されてもよい。その代わりに、解放可能なファスナーシステム１０は、ボルト、溶接、又は、他の任意の機械的固定手段により装置又は構造体に固定されてもよい。なお、従来のフック及びループファスナーとは異なり、支持部１６，２０の両方を、提供される遠隔解放能力の観点で、剛性即ち曲げられない材料から製作することができる。従来のフック及びループファスナーは、典型的には、フック及びループファスナーの分離のため剥ぎ取り力を印加することができるように、少なくとも１つの支持部が可撓性を持つことを要求している。

支持部２０は、フック要素に作動信号を提供するため作動装置２４も備えていてもよい。例えば、形状記憶合金、形状記憶ポリマー及び熱作動状材料から製作されたフック要素に対して要求されるような形状変化及び／又は曲げ弾性率の変化を引き起こすのに十分な熱エネルギー信号を提供するため、支持部を抵抗式加熱ブロックとして構成することができる。又は、磁気歪材料から製作されたフック要素に磁気信号を提供するため電磁石として支持部２０を構成してもよい。或いは、電場応答性材料、イオンポリマー金属複合物、静電材料、圧電材料等々から製作されたフック要素に電気信号を配給するための回路から構成されてもよい。類似の態様で、ループ材料１８がフック要素２２と同じ材料から製作された場合、支持部１６は、ループ材料１８に作動信号を提供するための作動装置２４も備えることができる。

一例としての目的のために、フック要素の製作のため、並びに、作動信号を受け取ったときに形状態様能力の変化及び／又は曲げ弾性率特性の変化の特性を提供するため、形状記憶合金の使用形態を以下に参照する。形状態様能力の変化及び／又は曲げ弾性率特性の変化は、特定の形状記憶合金の形状記憶特性及び／又は超弾性特性を用いることにより生じさせることができる。例えば、形状記憶合金は、一般に、変態温度又はそれを超える温度にまで加熱されるとき所定の形状に戻る能力を持っている。形状記憶合金が、その変態温度より低い温度であるとき、当該合金は、非常に低い降伏強度を持ち、非常に容易に任意の新しい形状へと変形させることができる。しかし、当該材料がその変態温度を超えて加熱されるとき、形状記憶合金は、それをその元の形状へと戻らせる結晶構造に変化を被る。合金が加熱されたときのその高い温度での形態を記憶している温度は、合金の組成の僅かな変化により、及び、熱処理を通して調整することができる。ニッケルチタニウム（ＮｉＴｉ）形状記憶合金では、例えば、それは、約１００℃を超える温度から約−１００℃より低い温度まで変化し得る。形状回復プロセスは、数度の範囲に亘って発生し、変態の開始温度又は終了温度が、所望の用途に依存して１、２度以内に制御することができる。

形状記憶合金で発生する２つの相は、マルテンサイト相及びオーステナイト相としばしば称される。マルテンサイト相は、形状記憶合金の比較的柔らかくて容易に変形可能な相であり、一般に、より低い温度で存在している。オーステナイト相は、形状記憶合金のより強い相であり、より高い温度で発生する。

一実施例では、フック部は、形状記憶合金から製作されたフック要素のアレイを具備する表面を備える。このように形成されたフック要素は、当該表面に垂直に向き付けられた、フック状形状態様を有する。ループ材料は、材料のループ又はパイルを有する表面を備える。その代わりに、前述したように、ループ材料は、ループ材料表面が取り付けられるべきフック部の合金と類似の形状及び機能をもって形成された形状記憶合金から製作することができる。例えば、フック要素及びループ材料の両方が、２つの部分が一緒に押圧されたとき係合することができる螺旋に形成された形状を備えていてもよい。２つの表面上で様々な形状を持つフック要素及び／又はループのアレイは、２つの表面を一緒に押圧する作用が、フック要素をループ材料に機械的に係合させ、せん断及び引っ張り力には強く、剥ぎ取り力には比較的弱いジョイントを形成するように、十分に密度を高くして配列されるべきである。２つの表面の遠隔からの引き離しは、（例えば、形状記憶合金の形状記憶特性が用いられる例においては）形状記憶合金をフック要素及び／又はループ材料を直線状にさせるその変態温度より高い温度まで上昇させることにより、及び／又は、（例えば、形状記憶合金の超弾性特性が用いられる例においては）形状記憶合金の温度を、より剛性の高いオーステナイト相からより弱いマルテンサイト相までの切り替えをもたらすように形状記憶合金の温度を低下させることによって、様々な仕方でもたらされる。この態様では、フック要素の形状態様及び／又は曲げ弾性率を変化させることは、遠隔からの要求に応じたジョイント／取り付け装置の係合及び分離を提供するため使用することができる。

オプションで、形状記憶合金のフック要素は、エラストマー、形状記憶ポリマー等々を、約２０％乃至約３０％までの反り返しを可能にする厚さに被覆させることができる。この態様では、コーティングは、力が加わっていない状態で、フック要素の曲げ弾性率を増大させ、これにより、低温における、その保持力を増大させる。

別の実施例では、超弾性形状記憶合金は、フック要素を製作するため使用される。超弾性形状記憶合金は、室温で剛性のオーステナイト相にあるが、より低い温度でより弱いマルテンサイト相へと転移する。超弾性形状記憶合金の温度を低下させることは、形状記憶合金材料を、より剛性のオーステナイト相からより弱いマルテンサイト相に転移させ、２つの表面の分離をかなり低い力のレベルで可能にする。この実施例では、オーステナイト相は、保持条件を達成するために利用され、冷却は、解放を達成するため用いられる。

図４は、形状記憶合金を用いる、解放可能なファスナーシステムを概略的に示している。本システムは、全体として３０で指し示されており、ループ部３２と、フック部３４とから構成される。ループ部３２は、支持部３６と、その一方の側に配置されたループ材料３８と、を備えるが、フック部３４は、支持部４０と、その一方の側から延在する、近接して配置された、複数の直立フック要素４２と、を備える。２つの部分３０、３２は、機械的係合を提供するため、一緒に押圧される。力を受けていない状態では、２つの部分３０、３２の係合は、せん断力及び引っ張り力に比較的耐え、剥ぎ取り力には弱いジョイントを生じさせる。力を受けている状態では、作動信号は、フック要素４２を、形状記憶合金の変態温度より高い温度まで加熱し、フック要素４２を図示のように直線状にする。適切な作動信号は、フック要素４２が取り付けられている支持表面からの熱伝導と、形状記憶合金のフック要素それ自体の抵抗加熱と、アッセンブリ全体及びその環境（即ち対流）の温度の全体的な上昇と、前述したもの等の少なくとも１つから構成される組み合わせ等々を含んでいる。有利には、力を受けていない状態で係合を維持することは、かなりの商業上の利点を提供する。その係合を連続的に維持するためエネルギー源が用いられていないからである。２つの部分の遠隔からの解放を提供するためエネルギーが要求されるのは、力を受けている状態においてのみである。

図５は、ループ部５２と、フック部５４と、を備える、解放可能なファスナーシステム５０を概略的に示している。ループ部５２は、支持部５６と、その一方の側に配置されたループ材料５８と、を備えるが、フック部５４は、支持部６０と、フック要素６２とを備えている。この実施例では、フック要素５２及びループ材料５４の両方は、形状記憶合金から製作され、力を受けていない状態にあるとき螺旋形態にあり、力を受けている状態では、螺旋形状は、図示のように比較的直線形状に変化する。力を受けている状態では、２つの部分５２、５４の両方は、一緒に押圧される。次に、パワーは、オフにされ、少なくとも１つの作動信号が中断され、ループ材料及びフック要素は、螺旋形状態様に復帰する。螺旋形状態様への復帰の結果として、螺旋は、相互嵌合され、これにより、せん断力及び引っ張り力には比較的耐性を持ち、剥ぎ取り力には弱いジョイントを提供する。２つの部分５２、５４を分離するため、作動信号は、ループ材料５８及びフック要素６２に前述された態様で提供される。有利には、一旦、ジョイントが形成されたならば、当該ジョイントを維持するためエネルギーは費やされない。

適切な形状記憶合金材料は、ニッケルチタニウムベースの合金、銅ベースの合金（例えば、銅−亜鉛合金、銅−アルミニウム合金及び銅−すず合金）、金カドミウム合金、鉄−白金合金等々を含んでいるが、これらに限定されるものではない。フック要素は、形状記憶合金から、最初にワイヤ又はファイバーを形成することにより形成することができる。次に、例えばイオン若しくはレーザー源からの高エネルギービーム等、又は、ショットピーニング若しくは研磨からの機械的手段の表面処理によって、これらの合金から形成されたワイヤ及びファイバーに応力を導入することができる。これらの処置は、表面近傍の領域の構造を変え、フックの形成を引き起こす応力を導入することができる。これらのファイバーは、様々な方法により、基板（例えば、支持部２０）上に配置することができる。例えば、接着剤（例えば、銀がドーピングされたエポキシ）を基板に塗布することができ、形状記憶合金のフック要素を、該接着剤に機械的に押圧することができる。

代替の実施例では、フック要素の形状変化能力を、空気作用により、及び／又は、機械式手段により、提供することができる。例えば、フック要素を、中空管の形態で製作することができる。この実施例では、作動装置は、空気膨張機構を備え、該機構は中空管を選択的に加圧及び／又は減圧することができる。この態様では、中空管、即ち中空要素は、遠隔からの解放可能なファスナーシステムを提供するため、要求に応じて直線状になったり、力を抜かれたりされてもよい。

図６は、一例としての空気作用作動式解放可能ファスナーシステムを概略的に示している。空気作用作動式解放可能システムは、全体として１００で指し示されており、複数の直立フック要素１０４及び穿孔１０６を有する支持部１０２を備える。各々のフック要素１０４は、支持部１０２の穿孔１０６と整列して流体連通している中空内部領域を備える。弛緩状態又は力を受けていない状態では、フック要素１０４は、フック形状であり、ループ部１２０と係合した状態になることができる。ループ部１２０は、支持部１２２と、その一方の側にあるループ材料１２４とを備える。簡単さのため、図６は、単一ループ１２４及びフック要素１０４を係合位置で示している。実際には、複数のフック要素１０４及びループ１２４が用いられるのが好ましい。フック要素１０４は、フック要素１０４の撓み及び剛体化を可能にする弾性可撓性材料から製作されている。

システム１００は、支持部１０２に連結された封じ込め容器１０８を更に備えており、該容器では、プランジャー１１０が封じ込め容器１０８の壁に対して摺動可能に係合することができる。プランジャー１１０の内部への運動は、封じ込め容器１０８内に形成されたリザーバー１１２無い野空気を加圧させ、次にフック要素１０４内の空気の加圧を引き起こす。フック要素１０４内の圧力の増加は、フック要素１０４の形状態様及び／又は曲げ弾性率の変化を引き起こす。より詳しくは、フック要素１０４は、直線状になり、これにより、フック要素１０４をループ１２４から引き離す。

図７は、代替実施例を示しており、フック要素は、長さ方向に補強されている。この実施例では、形状変化を引き起こすフック要素の空気加圧がオプションとなる。好ましくは、１つ又はそれ以上の小径剛性ロッド１３０がフック要素１０４の中空領域内に挿入され、ロッド１３０の一段部がプランジャー１１０に連結される。ロッド１３０の長さは、フック要素１０４がフック状形状を持つことを可能にするように寸法が定められている。換言すれば、フック要素１０４の末端部は、フック要素１０４がそのフック状形状を持つときロッド１３０から遊離する。スプリング１３２がプランジャー１１０及び支持部１０２に連結されている。非作動位置では、好ましくは、スプリングは負荷がかけられず、かくして延長される。印加した負荷の下で頂部に向かってベースが運動するとき、スプリングは、圧縮され、ロッドは、フックの湾曲した先端部へと押し上げられ、この態様でこれらの先端部を直線状にする。フックの先端部のこの直線化は、それらをループから引き離させる。プランジャーに印加された負荷の解放は、スプリングをそれらの負荷がかけられていない形状に延長させ、この作用は、フックの先端部からロッドを引っ込め、フックをそれらの元のフック形状に戻す。

封じ込め容器１０８内のプランジャー１１０の運動は、ソレノイドの運動、ダイヤフラムの撓み、オペレータの指による等のプランジャーの直接押し込み、作動信号の受け取り時に負荷を発揮するように作用する形状記憶材料からスプリングを製作する手段等々を始めとした、多数の直接遠隔手段を通して実行することができるが、これらの例に限定するものではない。その代わりに、ダイヤフラムは、容器要素及びフック要素を加圧したり減圧したりするため印加された熱に応答する形状記憶材料から作られてもよい。

本発明の開示は、限定されない次の例により更に示される。
この例では、フック部が、ニッケルチタニウム（ＮｉＴｉ）形状記憶合金から製作された。７０℃のオーステナイト最終遷移温度を備えた、２００μｍ厚のＮｉＴｉ形状記憶合金のワイヤが、金属メッシュ（約１ｍｍメッシュ間隔）へと半径１．２５ｍｍの金属ロッドマンドレルの回りに織り込まれた。ロッドが除去され、形状記憶合金のワイヤループがエポキシを使用してメッシュの背後に固定された。エポキシが硬化された後、ループは、各ループの一方の側のベース近傍で切断され、アレイのフック要素を形成した。１５ワット乃至２０ワットの加熱要素が、金属メッシュの背後に取り付けられた。フック部は、ベルクロ社から市販されているベルクロ（Ｒ）ループ材料から構成されたループ部と面対面で係合した状態に押圧され、その結果、せん断力及び引っ張り力で耐性があり、剥ぎ取り力で弱い機械的係合が生じた。加熱時には、フック要素のアレイがかなり直線状になり、せん断力及び引っ張り力がかなり減少した。

有利には、解放可能なファスナーシステムはきわめて多様な面で便利であり、多数の異なる用途に使用することができる。例えば、解放可能なファスナーは、解放機構を作動させるのに十分な衝撃があったとき様々に異なる負荷経路を分配する機構を提供する機構を提供するため、２つの自動車構造要素を解放可能に取り付けるのに用いることができる。溶接され接着結合された「剛性の」ジョイントは、固定負荷経路を提供する。遠隔解放機構の使用は、負荷経路を変えるため使用することができる。他の例は、例えばトランク、ドア、グローブボックス等の開閉装置のための機構を提供する工程を備えている。解放ファスナーシステムは、例えば、バッテリー、燃料電池、積荷コンテナ、車両内部及び外部部品等のための解放可能な取り付け機器に関する、要求に応じた解放可能取り付け機構のために用いることもできる。その上、解放可能なファスナーシステムは、エネルギー源が、ジョイントの係合を維持する上で要求されないで済むように、構成することができる。エネルギー、即ち作動信号を分離を提供するため使用することができ、これにより、解放可能なファスナーシステムの使用中にエネルギー源への衝撃を最小にすることができる。

本発明の開示は、一例としての実施例を参照して説明されたが、本開示内容の範囲から逸脱すること無く、様々な変更をなすことができ、その構成要素の代わりに均等物を置換することができることが当業者により理解されよう。加えて、その本質的範囲から逸脱すること無く、開示の教えに従って、特定の状態又は材料を適合するように、多数の変更をなすことができる。従って、本開示内容は、この開示を実行するため熟慮されたベストモードとして開示された特定の実施例には限定されず、添付された請求の範囲内に包含される全ての実施例を含むことが意図されている。

図１は、解放可能なファスナーシステムの断面図である。 図２は、解放可能なファスナーシステムが係合されている場合の、図１の解放可能なファスナーシステムの断面図である。 図３は、解放可能なファスナーシステムが解放されている場合の、図１の解放可能なファスナーシステムの断面図である。 図４は、形状記憶合金材料を用いた、解放可能なファスナーシステムの断面図である。 図５は、別の実施例に係る、解放可能なファスナーシステムの断面図である。 図６は、空気作用による解放可能なファスナーシステムの断面図である。 図７は、機械作動式解放可能ファスナーシステムの断面図である。

Claims (23)

1. 解放可能なファスナーシステムであって、
   支持部及び該支持部の表面上に配置されたループ材料を備える、ループ部と、
   支持部及び表面上に配置された複数のフック要素を備えるフック部であって、該複数のフック要素は、作動信号を受け取ったときに、形状態様、曲げ弾性率特性、又は、それらの組み合わせを変化させるように構成された、材料又は形態を備える、前記フック部と、
   前記複数のフック要素に連結された作動装置であって、該作動装置は、前記作動信号を前記フック要素に選択的に提供するように作動して、前記形状態様、前記曲げ弾性率特性、又は、該形状態様及び曲げ弾性率特性の組み合わせを変化させ、せん断力及び／又は引っ張り力を減少させる、前記作動装置と、
   を備える、解放可能なファスナーシステム。
2. 前記作動信号は、熱信号、磁気信号、電磁信号、電気信号、空気信号、機械的作動信号、又は、前記信号のうち少なくとも１つを含む組み合わせ信号のいずれかを備える、請求項１に記載の解放可能なファスナーシステム。
3. 前記フック要素は、Ｊ字形状態様、キノコ形状、ノブ形状、多枝アンカー形状、Ｔ字形状、螺旋形状、又は、前記形状のうち少なくとも１つを含む組み合わせのいずれかを備える、請求項１に記載の解放可能なファスナーシステム。
4. 前記ループ材料は、前記フック部が前記ループ部と面対面で係合する状態へと押圧されるとき、前記フック要素と係合するように構成された形状を備える、請求項１に記載の解放可能なファスナーシステム。
5. 前記作動装置は、形状変化及び／又は曲げ弾性率特性の変化を前記フック要素に提供するように作用する作動信号を発する、請求項１に記載の解放可能なファスナーシステム。
6. 前記複数のフック要素は、形状記憶合金、形状記憶ポリマー、圧電体、磁気歪材料、イオンポリマー金属複合物、弾性記憶複合物、電場応答性ポリマー、イオンポリマー金属複合物、又は、前記した材料のうち少なくとも１つを含む組み合わせのいずれかを備える、請求項１に記載の解放可能なファスナーシステム。
7. 前記ループ材料に前記作動装置を連結させる手段を更に備え、該ループ材料は、前記作動装置から作動信号を受け取ったとき、形状態様、曲げ弾性率特性、又は、それらの組み合わせを変化させるように構成された材料を備える、請求項１に記載の解放可能なファスナーシステム。
8. 前記複数のフック要素は、中空管を具備した形態であり、各々の中空管は、閉端部及び開端部を備え、前記作動信号は、前記複数のフック要素の形状態様を変化させるため該開端部に空気を空気圧導入させる、請求項１に記載の解放可能なファスナーシステム。
9. 前記複数のフック要素に関する前記形状態様は、逆Ｊ字形状態様から、略直線状の形状態様へと変化する、請求項１に記載の解放可能なファスナーシステム。
10. 解放可能なファスナーシステムを作動するためのプロセスであって、
    解放可能な係合を形成するようにループ部をフック部に接触させる工程であって、該ループ部は、支持部及び該支持部の表面上に配置されたループ材料を備え、前記フック部は、支持部及び表面上に配置された複数のフック要素を備え、該複数のフック要素は、エネルギー信号を受け取ったときに、形状態様、曲げ弾性率特性、又は、それらの組み合わせを変化させるように構成された材料又は形態を備える、前記工程と、
    前記解放可能な係合においてエネルギー信号を導入すること無しに一定のせん断力及び引っ張り力を維持する工程と、
    前記エネルギー信号を前記フック要素に選択的に導入する工程であって、該エネルギー信号は、前記複数のフック要素に対して、形状態様、曲げ弾性率特性、又は、それらの組み合わせを変化させるように作用する、前記工程と、
    前記解放可能な係合においてせん断力及び／又は引っ張り力を減少させる工程と、
    を備える、プロセス。
11. 前記エネルギー信号は、熱信号、磁気信号、電磁信号、電気信号、空気信号、機械的作動信号、又は、前記信号のうち少なくとも１つを含む組み合わせ信号のいずれかを備える、請求項１０に記載のプロセス。
12. 前記複数のフック要素は、形状記憶合金、形状記憶ポリマー、圧電体、磁気歪材料、イオンポリマー金属複合物、弾性記憶複合物、電場応答性ポリマー、イオンポリマー金属複合物、又は、前記した材料のうち少なくとも１つを含む組み合わせのいずれかを備える、請求項１０に記載のプロセス。
13. 前記フック要素は、Ｊ字形状態様、キノコ形状、ノブ形状、多枝アンカー形状、Ｔ字形状、螺旋形状、又は、前記形状のうち少なくとも１つを含む組み合わせのいずれかを備える、請求項１０に記載のプロセス。
14. 解放可能なファスナーシステムのためのフック構造体であって、
    支持部と、
    前記支持部の表面上に配置された複数のフック要素であって、該複数のフック要素は、作動信号を受け取ったときに、形状態様、曲げ弾性率特性、又は、それらの組み合わせを変化させるように構成された、材料又は形態を備える、前記複数のフック要素と、
    を備える、フック構造体。
15. 前記複数のフック要素は、形状記憶合金、形状記憶ポリマー、圧電体、磁気歪材料、イオンポリマー金属複合物、弾性記憶複合物、電場応答性ポリマー、イオンポリマー金属複合物、又は、前記した材料のうち少なくとも１つを含む組み合わせのいずれかから製作される、請求項１４に記載のフック構造体。
16. 前記支持部は、該支持部に表面に配置された複数の穿孔を備え、前記複数のフック要素の各々は、中空管を具備した形態であり、各々の中空管は、閉端部及び開端部を備え、該開端部は、前記穿孔と流体連通している、請求項１４に記載のフック構造体。
17. 前記支持部は、金属、プラスチック、織物、又は、前記した材料のうち少なくとも１つを含む組み合わせを含む、請求項１４に記載のフック構造体。
18. 前記フック要素は、Ｊ字形状態様、キノコ形状、ノブ形状、多枝アンカー形状、Ｔ字形状、螺旋形状、又は、前記形状のうち少なくとも１つを含む組み合わせのいずれかを備える、請求項１４に記載のフック構造体。
19. 前記複数のフック要素に前記作動信号を提供するように構成された作動装置を更に備える、請求項１４に記載のフック構造体。
20. 解放可能なファスナー装置を作動するためのプロセスであって、
    ループ部に作動信号を印加する工程であって、該ループ部は、支持部及び該支持部の表面上に配置されたループ材料を備え、該ループ材料は、形状態様、曲げ弾性率特性、又は、それらの組み合わせを変化させるように構成された、材料又は形態を備える、前記工程と、
    フック部に作動信号を印加する工程であって、該フック部は、支持部及び該支持部の表面上に配置された複数のフック要素を備えるフック部であって、該複数のフック要素は、形状態様、曲げ弾性率特性、又は、それらの組み合わせを変化させるように構成された、材料又は形態を備える、前記工程と、
    前記フック部を前記ループ部に接触させる工程と、
    前記作動信号を中断して前記フック要素及び前記ループ材料を嵌合させる工程と、
    を備える、プロセス。
21. 前記フック要素及び前記ループ材料は、前記作動信号を受け取ったとき略直線状の形状を備え、前記作動信号が中断されたとき、螺旋形状の態様を備える、請求項２０に記載のプロセス。
22. 解放可能なファスナーシステムであって、
    支持部及び該支持部の表面上に配置されたループ材料を備える、ループ部と、
    支持部及び表面上に配置された複数のフック要素を備えるフック部であって、該複数のフック要素は、形状態様、曲げ弾性率特性、又は、それらの組み合わせを変化させるように構成された、材料又は形態を備える、前記フック部と、
    係合されたフック部及びループ部のせん断力及び／又は引っ張り力を減少させるため、前記フック要素の、前記形状態様、前記曲げ弾性率特性、又は、それらの組み合わせを変化させる手段と、
    を備える、解放可能なファスナーシステム。
23. 前記ループ部の支持部と、前記フック部の支持部とは、剛性材料から製作されている、請求項２２に記載の解放可能なファスナーシステム。

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