WO2005073566A1 - Fastening element having a temperature-induced deforming effect - Google Patents

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WO2005073566A1
WO2005073566A1 PCT/EP2004/013514 EP2004013514W WO2005073566A1 WO 2005073566 A1 WO2005073566 A1 WO 2005073566A1 EP 2004013514 W EP2004013514 W EP 2004013514W WO 2005073566 A1 WO2005073566 A1 WO 2005073566A1
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fastening
fastening element
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element according
deformation
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Markus BÖHM
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Faurecia Innenraum Systeme Gmbh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B21/00—Means for preventing relative axial movement of a pin, spigot, shaft or the like and a member surrounding it; Stud-and-socket releasable fastenings
    • F16B21/06—Releasable fastening devices with snap-action
    • F16B21/08—Releasable fastening devices with snap-action in which the stud, pin, or spigot has a resilient part
    • F16B21/088—Releasable fastening devices with snap-action in which the stud, pin, or spigot has a resilient part the stud, pin or spigot being integrally formed with the component to be fastened, e.g. forming part of the sheet, plate or strip
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B2200/00—Constructional details of connections not covered for in other groups of this subclass
    • F16B2200/77—Use of a shape-memory material

Definitions

  • the invention relates to a fastener for forming a detachable
  • the assembly element consists of a shape memory alloy and has a first shape in the assembled state and a second shape mechanically connecting the objects in a final assembly position.
  • the second shape is impressed on the assembly element using its shape memory properties.
  • a similar Mounting element for connecting two objects is known from DE 101 09 222 A1.
  • a rivet-shaped fastening element made of a shape memory alloy is known from US Pat. No. 5,120,175. Conventional heating is used to stimulate the shape change effect.
  • a common disadvantage of previously known assembly elements made of shape memory alloys is that disassembly is cumbersome, which is disadvantageous in particular for motor vehicle interior trim parts.
  • the invention is based on the object of creating an improved fastening element for forming a releasable connection, in particular for an interior trim part, and a method for dismantling such a fastening element.
  • the invention provides a fastening element for forming a releasable connection, which has at least one first fastening region.
  • the detachable connection is, for example, a non-positive or a positive connection, preferably a snap connection made of plastic.
  • the fastening element has a shape change element which has a temperature-inducible shape change effect.
  • the deformation element is mechanically coupled to the fastening area, so that the connection is released by exciting the deformation effect can. Furthermore, the fastening element has elastic means for exerting a force in an extension direction. These elastic means have the advantage that the disassembly is considerably simplified.
  • the temperature-inducible deformation effect of the deformation element is first stimulated.
  • the deformation element is brought into its high-temperature shape, for example, by switching on an electrical current through the deformation element or by inductive or other heating of the deformation element.
  • the shape-changing element due to its mechanical coupling with the fastening area, brings it into an open position, so that the fastening area releases the releasable connection. Because of the force exerted by the elastic means, the fastening element is then pushed out in the direction of extension.
  • the extension of the fastener enables comfortable manual grasping of the extended fastener by the force exerted by the elastic means.
  • the interior trim part can be easily removed from the support structure, since it is pushed out at least a little during the disassembly due to the elastic means.
  • the invention enables a visually more pleasing design of motor vehicle interior trim parts, such as, for example, motor vehicle door linings or motor vehicle pillar linings, in particular for the A, B, C or D pillars, and grants the designer greater design freedom, since the individual fastening points of the interior trim part on the support structure not necessarily have to be accessible from the outside. According to a preferred embodiment of the invention, this
  • Fastening a base on which two opposing snap hooks are arranged.
  • the snap hooks are mechanically connected to the deformation element, so that they are moved towards one another by stimulating the deformation effect. As a result, the snap hooks release the snap connection, so that the elastic means push out the fastening element.
  • the fastening element has a sock-shaped element which is arranged on the base and on which the force of the elastic means acts.
  • the elastic means are preferably connected to the sock-shaped element, so that they form a structural unit with the fastening element.
  • the elastic means can also be fastened to the support structure with which the fastening element can make the releasable connection.
  • the fastening element has an electrical conductor, via which a circuit can be closed by the deformation element.
  • a circuit can be closed by the deformation element.
  • a current flow is induced by a dynamic electromagnetic field in the deformation element in order to heat it.
  • the electrical conductor for closing the circuit runs through the sock-shaped element, the base and / or the elastic element.
  • the electrical conductor can be contacted from the base or it contacts the carrier structure, so that a voltage can be applied from there.
  • Various suitable technologies can be used to implement the temperature-inducible deformation effect of the deformation element:
  • a shape change element can be realized by layering materials of different thermal expansion coefficients; if different metallic materials are used, such an arrangement is called a bimetal strip.
  • the temperature-inducible shape change effect is achieved by using materials with a shape memory effect.
  • Corresponding alloys are also referred to as shape memory alloys (SMA). Examples of this are the alloys NiPi and NiTiPb. Further shape memory alloys are known from “Alloys with shape memory”, Dieter Stöckel, Erhard Hombogen, Expert Verlag, 1988, ISBN 3- 8169-0323-1.
  • conductive plastics as are known from the field of polyelectronics, can also be used. Torsion bars can be made from such shape memory alloys.
  • the shape memory effect is a reversible effect.
  • a one-way effect with an additional mechanical reset device can be used for this.
  • This reversible effect is based on the fact that so-called memory alloys have a much lower strength in the martensitic state than in the high-temperature phase.
  • a material that has a two-way effect.
  • the material With the two-way effect, the material "remembers" both the high-temperature and to a low temperature mold.
  • materials with an all-round effect can also be used.
  • the present invention enables the advantageous use of materials with a shape memory effect to implement a fastening element, in particular for use in the automotive field. Due to the use of materials with shape memory effect, a visually appealing design of motor vehicle interior trim parts can be created in a cost-effective and structurally simple manner, while at the same time the disassembly of the interior trim parts is very easy to handle.
  • FIG. 1 shows a sectional view through an embodiment of a fastening element according to the invention, which forms a releasable connection with a support structure
  • FIG. 2 shows a flow diagram of an embodiment of a method according to the invention for dismantling the fastening element.
  • FIG. 1 shows a fastening clip 100 with a base 102 and a base 104.
  • the base 102 carries two snap hooks 106 and 108 located opposite one another.
  • the snap hooks 106 and 108 each have hook-shaped fastening areas 110 and 112, respectively, which engage in corresponding recesses in a support structure 114.
  • the snap hooks 106 and 108 each have a bearing 116 and 118, respectively.
  • the bearings 116, 118 serve to receive one or more windings of a wire 120 made of a shape memory alloy.
  • the wire 120 is contacted by a terminal 122 of the base 104.
  • Terminal 122 is connected to electrical conductors, which are not shown in FIG. 1 for the sake of clarity.
  • an elastic element 124 is located between the base 104 and the support structure 114.
  • the elastic element 124 is preferably fixedly connected to the base 104 in order to form a structural unit with the fastening clip 100.
  • the elastic element 124 can also be firmly connected to the carrier structure 114. In the assembly position shown, the elastic element 124 is compressed so that it exerts a force on the fastening clips 100 in the extension direction 126.
  • the electrical conductors that lead to the terminal 122 can either be contacted via the contact points arranged on the surface of the base 102 to close the electrical circuit through the wire 120 and / or the lines run through the elastic element 124 to provide suitable contact points to contact the support structure 114, via which the circuit can be closed by the wire 120.
  • the elastic element 124 is, for example, a coil spring or an elastic material.
  • the support structure 114 can be, for example, the support structure of a motor vehicle for fastening motor vehicle interior trim parts. In this case, the base 102 of the fastening clip 100 can be firmly connected to such an interior trim part.
  • the current through wire 120 is turned on by an appropriate voltage is applied to the contact points of the conductors leading to terminal 122.
  • FIG. 2 shows an embodiment of a method according to the invention.
  • assembly takes place in that a snap connection is made of plastic by snapping snap-in hooks into place.
  • the temperature-inducible deformation effect of the deformation element of the fastening clip is stimulated in step 202. This is done by
  • the strain element takes its high temperature shape in step 204.
  • connection is released and the fastening clip is pushed out of the support structure in step 206 due to the relaxing elastic element.
  • the fastening clip or the interior trim part on which the fastening clip is located can then be easily removed from the support structure, which completes the disassembly.
  • the strain element then cools down again and takes its low temperature shape in step 208. Then it can be reassembled and dismantled.

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Abstract

The invention relates to a fastening element for forming a removable connection. Said fastening element comprises at least one first fastening zone (110, 112), a deforming element (120) that has a temperature-induced deforming effect, said deforming element being mechanically coupled (116, 118) to the fastening zone such that the connection can be undone by exciting the deforming effect, and elastic means (124) for applying a certain force to the fastening element in a push-out direction (126).

Description

Internes Aktenzeichen : SAI .203.07 WOInternal file number: SAI .203.07 WO
Faurecia Innenraum Systeme GmbH Faureciastraße 1 DE-76767 HagenbachFaurecia Interior Systems GmbH Faureciastrasse 1 DE-76767 Hagenbach
Befestigungselement mit temperaturinduzierbarem FormänderungseffektFastening element with temperature-induced deformation effect
B e s c h r e i b u n gDescription
Die Erfindung betrifft ein Befestigungselement zur Bildung einer lösbarenThe invention relates to a fastener for forming a detachable
Verbindung, beispielsweise zur Befestigung vonConnection, for example for fastening
Kraftfahrzeuginnenverkleidungsteilen.Automotive interior trim parts.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Kraftfahrzeuginnenverkleidungsteile mittels Schnappverbindungen aus Kunststoff an einer Trägerstruktur zu befestigen. Zur Demontage müssen dabei die einzelnen Schnappverbindungen zugänglich sein, um sie zu lösen. Deshalb sind vorbekannte Schnappverbindungen im Kraftfahrzeugbereich entweder sichtbar oder durch eine Blende kaschiert. Nicht sichtbare Verbindungen mittels Schnappverbindungen sind im Stand der Technik nicht oder nur sehr aufwändig realisierbar. Ein weiterer Nachteil ist, dass die Schnappverbindungen für die Demontage zugänglich sein müssen, was den konstruktiven Gestaltungsspielraum einengt.It is known from the prior art to fasten motor vehicle interior trim parts to a support structure by means of snap connections made of plastic. For disassembly, the individual snap connections must be accessible to release them. For this reason, previously known snap connections are either visible in the motor vehicle area or concealed by a panel. In the prior art, invisible connections by means of snap connections are not possible or can only be implemented in a very complex manner. Another disadvantage is that the snap connections have to be accessible for disassembly, which limits the design scope.
Aus der DE 101 08 956 A1 ist ein Montageelement zum Verbinden zweierDE 101 08 956 A1 describes a mounting element for connecting two
Gegenstände, insbesondere zweiter Geräteteile bekannt. Das Montageelement besteht aus einer Formgedächtnis-Legierung und hat im Montagezustand eine erste Form sowie eine zweite, die Gegenstände mechanisch verbindende Form in einer Montageendstellung. Die zweite Form wird dem Montageelement unter Ausnutzung von dessen Formgedächtnis-Eigenschaften eingeprägt. Ein ähnliches Montageelement zum Verbinden zweiter Gegenstände ist aus der DE 101 09 222 A1 bekannt.Objects, in particular second parts of the device are known. The assembly element consists of a shape memory alloy and has a first shape in the assembled state and a second shape mechanically connecting the objects in a final assembly position. The second shape is impressed on the assembly element using its shape memory properties. A similar Mounting element for connecting two objects is known from DE 101 09 222 A1.
Aus der US 5,120,175 ist ein nietförmiges Befestigungselement aus einer Formgedächtnis-Legierung bekannt. Zur Anregung des Formänderungseffekts wird eine konventionelle Beheizung verwendet.A rivet-shaped fastening element made of a shape memory alloy is known from US Pat. No. 5,120,175. Conventional heating is used to stimulate the shape change effect.
Weitere ähnliche Befestigungselemente sind aus JP2000-304020, DE 69905259 T2 und WO 2004/001235 A1 bekannt.Other similar fasteners are known from JP2000-304020, DE 69905259 T2 and WO 2004/001235 A1.
Ein gemeinsamer Nachteil vorbekannter Montageelemente aus Formgedächtnis- Legierungen ist, dass die Demontage umständlich ist, was insbesondere für Kraftfahrzeug-Innenverkleidungsteile nachteilig ist.A common disadvantage of previously known assembly elements made of shape memory alloys is that disassembly is cumbersome, which is disadvantageous in particular for motor vehicle interior trim parts.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Befestigungselement zur Bildung einer lösbaren Verbindung, insbesondere für ein Innenverkleidungsteil zu schaffen, sowie ein Verfahren zur Demontage eines solchen Befestigungselements.In contrast, the invention is based on the object of creating an improved fastening element for forming a releasable connection, in particular for an interior trim part, and a method for dismantling such a fastening element.
Die der Erfindung zu Grunde liegenden Aufgaben werden jeweils mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.The objects on which the invention is based are each achieved with the features of the independent claims. Preferred embodiments of the invention are specified in the dependent claims.
Durch die Erfindung wird ein Befestigungselement zur Bildung einer lösbaren Verbindung geschaffen, welches zumindest einen ersten Befestigungsbereich aufweist. Bei der lösbaren Verbindung handelt es sich beispielsweise um eine kraftschlüssige oder eine formschlüssige Verbindung, vorzugsweise um eine Schnappverbindung aus Kunststoff.The invention provides a fastening element for forming a releasable connection, which has at least one first fastening region. The detachable connection is, for example, a non-positive or a positive connection, preferably a snap connection made of plastic.
Das Befestigungselement hat ein Formänderungselement, das einen temperaturinduzierbaren Formänderungseffekt aufweist. DasThe fastening element has a shape change element which has a temperature-inducible shape change effect. The
Formänderungselement ist mit dem Befestigungsbereich mechanisch gekoppelt, sodass durch Anregung des Formänderungseffekts die Verbindung gelöst werden kann. Ferner weist das Befestigungselement elastische Mittel zur Ausübung einer Kraft in einer Ausschubrichtung auf. Diese elastischen Mittel haben den Vorteil, dass sich die Demontage erheblich vereinfacht.The deformation element is mechanically coupled to the fastening area, so that the connection is released by exciting the deformation effect can. Furthermore, the fastening element has elastic means for exerting a force in an extension direction. These elastic means have the advantage that the disassembly is considerably simplified.
Zur Demontage eines erfindungsgemäßen Befestigungselements wird zunächst der temperaturinduzierbare Formänderungseffekt des Formänderungselements angeregt. Hierzu wird das Formänderungselement beispielsweise in seine Hochtemperaturform gebracht und zwar durch Einschalten eines elektrischen Stroms durch das Formänderungselement oder durch induktive oder sonstige Beheizung des Formänderungselements. In seiner Hochtemperaturform bringt das Formänderungselement aufgrund seiner mechanischen Kopplung mit dem Befestigungsbereich diesen in eine Öffnungsstellung, sodass der Befestigungsbereich die lösbare Verbindung freigibt. Aufgrund der von den elastischen Mitteln ausgeübten Kraft wird das Befestigungselement dann in die Ausschubrichtung ausgeschoben.To dismantle a fastening element according to the invention, the temperature-inducible deformation effect of the deformation element is first stimulated. For this purpose, the deformation element is brought into its high-temperature shape, for example, by switching on an electrical current through the deformation element or by inductive or other heating of the deformation element. In its high-temperature form, the shape-changing element, due to its mechanical coupling with the fastening area, brings it into an open position, so that the fastening area releases the releasable connection. Because of the force exerted by the elastic means, the fastening element is then pushed out in the direction of extension.
Je nach Anwendungsfall ermöglicht der Ausschub des Befestigungselements durch die von den elastischen Mitteln ausgeübte Kraft eine bequeme manuelle Erfassung des ausgeschobenen Befestigungselements. Im Falle eines Innenverkleidungsteils, an dem ein oder mehrere solcher Befestigungselemente angeordnet sind, lässt sich das Innenverkleidungsteil leicht von der Trägerstruktur abnehmen, da es aufgrund der elastischen Mittel bei der Demontage zumindest ein Stück weit ausgeschoben wird.Depending on the application, the extension of the fastener enables comfortable manual grasping of the extended fastener by the force exerted by the elastic means. In the case of an interior trim part on which one or more such fastening elements are arranged, the interior trim part can be easily removed from the support structure, since it is pushed out at least a little during the disassembly due to the elastic means.
Neben diesen Handhabungsvorteilen ermöglicht die Erfindung eine optisch gefälligere Gestaltung von Kraftfahrzeuginnenverkleidungsteilen, wie z.B. Kraftfahrzeugtürinnenverkleidungen oder Kraftfahrzeugsäulenverkleidungen, insbesondere für die A, B, C oder D Säulen, und räumt dem Konstrukteur eine größere konstruktive Freiheit ein, da die einzelnen Befestigungsstellen des Innenverkleidungsteils an der Trägerstruktur nicht unbedingt von außen zugänglich sein müssen. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist dasIn addition to these handling advantages, the invention enables a visually more pleasing design of motor vehicle interior trim parts, such as, for example, motor vehicle door linings or motor vehicle pillar linings, in particular for the A, B, C or D pillars, and grants the designer greater design freedom, since the individual fastening points of the interior trim part on the support structure not necessarily have to be accessible from the outside. According to a preferred embodiment of the invention, this
Befestigungselement eine Basis auf, an der zwei gegenüberliegende Schnapphaken angeordnet sind. Die Schnapphaken sind mit dem Formänderungselement mechanisch verbunden, sodass sie durch Anregung des Formänderungseffekts aufeinander zu bewegt werden. Hierdurch geben die Schnapphaken die Schnappverbindung frei, sodass die elastischen Mittel das Befestigungselement ausschieben.Fastening a base on which two opposing snap hooks are arranged. The snap hooks are mechanically connected to the deformation element, so that they are moved towards one another by stimulating the deformation effect. As a result, the snap hooks release the snap connection, so that the elastic means push out the fastening element.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat das Befestigungselement ein sockeiförmiges Element, welches auf der Basis angeordnet ist, und auf welches die Kraft des elastischen Mittels wirkt. Vorzugsweise sind die elastischen Mittel mit dem sockeiförmigen Element verbunden, sodass diese mit dem Befestigungselement eine bauliche Einheit bilden. Alternativ oder zusätzlich können die elastischen Mittel jedoch auch an der Trägerstruktur befestigt sein, mit welcher das Befestigungselement die lösbare Verbindung eingehen kann.According to a further preferred embodiment of the invention, the fastening element has a sock-shaped element which is arranged on the base and on which the force of the elastic means acts. The elastic means are preferably connected to the sock-shaped element, so that they form a structural unit with the fastening element. Alternatively or additionally, however, the elastic means can also be fastened to the support structure with which the fastening element can make the releasable connection.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat das Befestigungselement einen elektrischen Leiter, über den ein Stromkreis durch das Formänderungselement geschlossen werden kann. Durch Schließung des Stromkreises erwärmt sich das Formänderungselement, sodass der Formänderungseffekt angeregt wird. Für die Demontage muss also lediglich der Strom eingeschaltet werden, sodass sich einerseits die Verbindung löst und andererseits das Befestigungselement bzw. das Innenverkleidungsteil ein Stück weit ausgeschoben wird.According to a further preferred embodiment of the invention, the fastening element has an electrical conductor, via which a circuit can be closed by the deformation element. By closing the circuit, the deformation element heats up, so that the deformation effect is stimulated. For the disassembly, therefore, only the power has to be switched on, so that on the one hand the connection is released and on the other hand the fastening element or the interior trim part is pushed out a little.
Alternativ wird ein Stromfluss durch ein dynamisches elektromagnetisches Feld in dem Formänderungselement induziert, um dieses zu erwärmen.Alternatively, a current flow is induced by a dynamic electromagnetic field in the deformation element in order to heat it.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verläuft der elektrische Leiter zur Schließung des Stromkreises durch das sockeiförmige Element, die Basis und/oder das elastische Element. Beispielsweise kann der elektrische Leiter von der Basis her kontaktiert werden oder er kontaktiert mit der Trägerstruktur, so dass von dorther eine Spannung angelegt werden kann. Zur Realisierung des temperaturinduzierbaren Formänderungseffekts des Formänderungselements können verschiedene geeignete Technologien zum Einsatz kommen:According to a further preferred embodiment of the invention, the electrical conductor for closing the circuit runs through the sock-shaped element, the base and / or the elastic element. For example, the electrical conductor can be contacted from the base or it contacts the carrier structure, so that a voltage can be applied from there. Various suitable technologies can be used to implement the temperature-inducible deformation effect of the deformation element:
Beispielsweise kann ein Formänderungselement durch Übereinanderschichtung von Materialien unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten realisiert werden; wenn unterschiedliche metallische Materialien eingesetzt werden, bezeichnet man eine solche Anordnung als Bimetallstreifen.For example, a shape change element can be realized by layering materials of different thermal expansion coefficients; if different metallic materials are used, such an arrangement is called a bimetal strip.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der temperaturinduzierbare Formänderungseffekt durch Einsatz von Materialien mit Formgedächtniseffekt erreicht. Entsprechende Legierungen werden auch als Shape- Memory-Alloys (SMA) bezeichnet. Beispiele hierfür sind die Legierungen NiPi- und NiTiPb. Weitere Formgedächtnislegierungen sind aus "Legierungen mit Formgedächtnis", Dieter Stöckel, Erhard Hombogen, Expert-Verlag, 1988, ISBN 3- 8169-0323-1 bekannt. Alternativ oder zusätzlich können auch leitfähige Kunststoffe, wie sie aus dem Gebiet der Polyelectronics bekannt sind, eingesetzt werden. Aus solchen Formgedächtnislegierungen können Torsionsstäbe gefertigt werden.According to a preferred embodiment of the invention, the temperature-inducible shape change effect is achieved by using materials with a shape memory effect. Corresponding alloys are also referred to as shape memory alloys (SMA). Examples of this are the alloys NiPi and NiTiPb. Further shape memory alloys are known from "Alloys with shape memory", Dieter Stöckel, Erhard Hombogen, Expert Verlag, 1988, ISBN 3- 8169-0323-1. Alternatively or additionally, conductive plastics, as are known from the field of polyelectronics, can also be used. Torsion bars can be made from such shape memory alloys.
Bei dem Formgedächtniseffekt handelt es sich um einen reversiblen Effekt. Hierzu kann ein Einwege-Effekt mit einer zusätzlichen mechanischen Rückstelleinrichtung verwendet werden. Dieser reversible Effekt beruht darauf, dass so genannte Memory-Legierungen im martensitischen Zustand eine wesentlich geringere Festigkeit aufweisen als in der Hochtemperatur-Phase. Durch Erwärmen wird also die Formänderung des Antriebselements in die Hochtemperaturform, z. B. durch Einschalten eines elektrischen Stromes bewirkt. Nach Abschalten des Stroms nimmt das Antriebselement nicht automatisch seine Ausgangsform wieder ein, sondern es wird durch eine durch geeignete mechanische Mittel aufgebrachte Kraft wieder in die Ausgangsform zurückgebracht.The shape memory effect is a reversible effect. A one-way effect with an additional mechanical reset device can be used for this. This reversible effect is based on the fact that so-called memory alloys have a much lower strength in the martensitic state than in the high-temperature phase. By heating the change in shape of the drive element in the high temperature form, for. B. caused by turning on an electric current. After the current has been switched off, the drive element does not automatically return to its original shape, but is brought back into the original shape by a force applied by suitable mechanical means.
Alternativ wird ein Material eingesetzt, das einen Zweiwege-Effekt aufweist. Beim Zweiwege-Effekt "erinnert" sich das Material sowohl an die Hochtemperatur- als auch an eine Niedrigtemperaturform. Als Spezialfall des Zweiwege-Effekts können auch Materialien, die einen Allround-Effekt aufweisen, eingesetzt werden.Alternatively, a material is used that has a two-way effect. With the two-way effect, the material "remembers" both the high-temperature and to a low temperature mold. As a special case of the two-way effect, materials with an all-round effect can also be used.
Der Einsatz von Materialien mit Formgedächtniseffekt für die Automobiltechnik ist an sich bekannt aus "Legierungen mit Formgedächtnis", Kapitel 3.8.2, Seite 92 bis 94, und zwar für Nebelscheinwerfer mit Steinschlag-Schutzlamellen mit einer Nickel- Titan-Zugfeder als Memory-Element sowie für temperaturabhängige Stellfunktionen im Motor-, Getriebe- und Fahrgestellbereich, wie z. B. für Lüfterkupplungen von Motoren, Drosselvorrichtungen von Einspritzpumpen sowie für Kraftfahrzeuggetriebe mit verbessertem Schaltverhalten. Aus der CA 2346260A1 ist ferner auch der Einsatz von Formgedächtnislegierungen zur Einstellung eines Rückspiegels an sich bekannt.The use of materials with shape memory effect for automotive technology is known per se from "Alloys with shape memory", chapter 3.8.2, pages 92 to 94, specifically for fog lamps with stone chipping protective slats with a nickel-titanium tension spring as memory element and for temperature-dependent control functions in the engine, transmission and chassis area, such as B. for fan clutches of engines, throttle devices of injection pumps and for motor vehicle transmissions with improved switching behavior. CA 2346260A1 also discloses the use of shape memory alloys for adjusting a rearview mirror per se.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht die vorteilhafte Verwendung von Materialien mit Formgedächtniseffekt zur Realisierung eines Befestigungselements, insbesondere zur Anwendung im Automobilbereich. Aufgrund der Verwendung von Materialien mit Formgedächtniseffekt kann auf kostengünstige und konstruktiv einfache Art und Weise ein optisch ansprechendes Design von Kraftfahrzeuginnenverkleidungsteilen geschaffen werden, wobei gleichzeitig die Demontage der Innenverkleidungsteile sehr leicht zu handhaben ist.The present invention enables the advantageous use of materials with a shape memory effect to implement a fastening element, in particular for use in the automotive field. Due to the use of materials with shape memory effect, a visually appealing design of motor vehicle interior trim parts can be created in a cost-effective and structurally simple manner, while at the same time the disassembly of the interior trim parts is very easy to handle.
Im Weiteren werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Preferred exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawings. Show it:
Figur 1 eine Schnittansicht durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Befestigungselements, welches eine lösbare Verbindung mit einer Trägerstruktur eingeht,FIG. 1 shows a sectional view through an embodiment of a fastening element according to the invention, which forms a releasable connection with a support structure,
Figur 2 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens für die Demontage des Befestigungselements.FIG. 2 shows a flow diagram of an embodiment of a method according to the invention for dismantling the fastening element.
Die Figur 1 zeigt einen Befestigungsklips 100 mit einer Basis 102 und einem Sockel 104. Die Basis 102 trägt zwei gegenüberliegende Schnapphaken 106 und 108. Die Schnapphaken 106 und 108 haben jeweils hakenförmige Befestigungsbereiche 110 bzw. 112, die in entsprechende Ausnehmungen in einer Trägerstruktur 114 eingreifen.FIG. 1 shows a fastening clip 100 with a base 102 and a base 104. The base 102 carries two snap hooks 106 and 108 located opposite one another. The snap hooks 106 and 108 each have hook-shaped fastening areas 110 and 112, respectively, which engage in corresponding recesses in a support structure 114.
Die Schnapphaken 106 und 108 haben jeweils ein Lager 116 bzw. 118. Die Lager 116, 118 dienen zur Aufnahme von einer oder mehrerer Wicklungen eines Drahts 120 aus einer Formgedächtnislegierung. Der Draht 120 wird durch eine Klemme 122 des Sockels 104 kontaktiert. Die Klemme 122 ist mit elektrischen Leitern verbunden, welche der Übersichtlichkeit halber in der Figur 1 nicht dargestellt sind.The snap hooks 106 and 108 each have a bearing 116 and 118, respectively. The bearings 116, 118 serve to receive one or more windings of a wire 120 made of a shape memory alloy. The wire 120 is contacted by a terminal 122 of the base 104. Terminal 122 is connected to electrical conductors, which are not shown in FIG. 1 for the sake of clarity.
Ferner befindet sich ein elastisches Element 124 zwischen dem Sockel 104 und der Trägerstruktur 114. Vorzugsweise ist das elastische Element 124 fest mit dem Sockel 104 verbunden, um eine bauliche Einheit mit dem Befestigungsklips 100 zu bilden. Alternativ kann das elastische Element 124 jedoch auch mit der Trägerstruktur 114 fest verbunden sein. In der gezeigten Montageposition wird das elastische Element 124 komprimiert, sodass dieses eine Kraft auf den Befestigungsklips 100 in Ausschubrichtung 126 ausübt.Furthermore, an elastic element 124 is located between the base 104 and the support structure 114. The elastic element 124 is preferably fixedly connected to the base 104 in order to form a structural unit with the fastening clip 100. Alternatively, however, the elastic element 124 can also be firmly connected to the carrier structure 114. In the assembly position shown, the elastic element 124 is compressed so that it exerts a force on the fastening clips 100 in the extension direction 126.
Die elektrischen Leiter, die zu der Klemme 122 führen, können entweder über auf der Oberfläche der Basis 102 angeordnete Kontaktstellen zur Schließung des elektrischen Stromkreises durch den Draht 120 kontaktiert werden und/oder die Leitungen verlaufen durch das elastische Element 124 hindurch, um mit geeigneten Kontaktstellen der Trägerstruktur 114 zu kontaktieren, über welche der Stromkreis durch den Draht 120 geschlossen werden kann.The electrical conductors that lead to the terminal 122 can either be contacted via the contact points arranged on the surface of the base 102 to close the electrical circuit through the wire 120 and / or the lines run through the elastic element 124 to provide suitable contact points to contact the support structure 114, via which the circuit can be closed by the wire 120.
Bei dem elastischen Element 124 handelt es sich beispielsweise um eine Schraubenfeder oder um ein elastisches Material. Bei der Trägerstruktur 114 kann es sich beispielsweise um die Trägerstruktur eines Kraftfahrzeugs für die Befestigung von Kraftfahrzeuginnenverkleidungsteilen handeln. In diesem Fall kann die Basis 102 des Befestigungsklips 100 mit einem solchen Innenverkleidungsteil fest verbunden sein. Zur Demontage wird der Strom durch den Draht 120 eingeschaltet, indem an die Kontaktstellen der Leiter, die zu der Klemme 122 führen, eine geeignete Spannung angelegt wird.The elastic element 124 is, for example, a coil spring or an elastic material. The support structure 114 can be, for example, the support structure of a motor vehicle for fastening motor vehicle interior trim parts. In this case, the base 102 of the fastening clip 100 can be firmly connected to such an interior trim part. For disassembly, the current through wire 120 is turned on by an appropriate voltage is applied to the contact points of the conductors leading to terminal 122.
Hierdurch wird der Draht 120 erwärmt und der Formänderungseffekt induziert, das heißt, der Draht 120 zieht sich zusammen und geht in seine Hochtemperaturform über, sodass sich die Befestigungsbereiche 110 und 112 in die Richtungen 128 bzw. 130 bewegen. Aufgrund dessen wird die formschlüssige Verbindung mit der Trägerstruktur 114 gelöst, sodass das elastische Element 124 relaxieren kann, wodurch der Befestigungsklips 100 aus der Trägerstruktur 114 zumindest ein Stück weit ausgeschoben wird.This heats the wire 120 and induces the strain effect, that is, the wire 120 contracts and changes to its high temperature shape, so that the attachment areas 110 and 112 move in the directions 128 and 130, respectively. As a result, the form-fitting connection to the support structure 114 is released, so that the elastic element 124 can relax, whereby the fastening clip 100 is pushed out of the support structure 114 at least to a certain extent.
Die Figur 2 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens. In dem Schritt 200 erfolgt eine Montage, indem durch Einrasten von Schnapphaken eine Schnappverbindung aus Kunststoff hergestellt wird. Zur Demontage wird in dem Schritt 202 der temperaturinduzierbare Formänderungseffekt des Formänderungselements des Befestigungsklips angeregt. Dies erfolgt durchFIG. 2 shows an embodiment of a method according to the invention. In step 200, assembly takes place in that a snap connection is made of plastic by snapping snap-in hooks into place. For disassembly, the temperature-inducible deformation effect of the deformation element of the fastening clip is stimulated in step 202. This is done by
Einschalten eines Stroms bzw. einer Spannung oder durch induktive Erwärmung des Formänderungselements. Aufgrund dessen nimmt das Formänderungselement in dem Schritt 204 seine Hochtemperaturform ein.Switching on a current or a voltage or by induction heating of the deformation element. Because of this, the strain element takes its high temperature shape in step 204.
Dadurch wird die Verbindung gelöst und der Befestigungsklips wird in dem Schritt 206 aufgrund des relaxierenden elastischen Elements aus der Trägerstruktur ausgeschoben. Der Befestigungsklips bzw. das Innenverkleidungsteil, an dem sich der Befestigungsklips befindet, kann dann leicht von der Trägerstruktur abgenommen werden, womit die Demontage abgeschlossen ist. Das Formänderungselement kühlt dann wieder ab und nimmt in dem Schritt 208 seine Niedrigtemperaturform an. Daraufhin kann eine erneute Montage und Demontage erfolgen. BezugszeichenlisteAs a result, the connection is released and the fastening clip is pushed out of the support structure in step 206 due to the relaxing elastic element. The fastening clip or the interior trim part on which the fastening clip is located can then be easily removed from the support structure, which completes the disassembly. The strain element then cools down again and takes its low temperature shape in step 208. Then it can be reassembled and dismantled. LIST OF REFERENCE NUMBERS
100 Befestigungsklips100 fastening clips
102 Basis102 base
104 Sockel104 base
106 Schnapphaken106 snap hooks
108 Schnapphaken108 snap hooks
110 Befestigungsbereich110 mounting area
112 Befestigungsbereich112 attachment area
114 Trägerstruktur114 support structure
116 Lager116 bearings
118 Lager118 bearings
120 Draht120 wire
122 Klemme122 clamp
124 elastisches Element124 elastic element
126 Ausschubrichtung 126 Extension direction

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1. Befestigungselement zur Bildung einer lösbaren Verbindung mit - zumindest einem ersten Befestigungsbereich (110, 112), einem Formänderungselement (120), das einen temperaturinduzierbaren Formänderungseffekt aufweist, wobei das Formänderungselement mit dem Befestigungsbereich mechanisch gekoppelt ist (116, 118), sodass durch Anregung des Formänderungseffekts die Verbindung gelöst werden kann, elastischen Mitteln (124) zur Ausübung einer Kraft auf das Befestigungselement in einer Ausschubrichtung (126).1. Fastening element for forming a detachable connection with - at least a first fastening region (110, 112), a deformation element (120) which has a temperature-inducible deformation effect, the deformation element being mechanically coupled to the fastening region (116, 118), so that by excitation the deformation effect, the connection can be released, elastic means (124) for exerting a force on the fastening element in an extension direction (126).
2. Befestigungselement nach Anspruch 1 , wobei der Befestigungsbereich (110, 112) zur Bildung einer kraftschlüssigen oder formschlüssigen Verbindung ausgebildet ist.2. Fastening element according to claim 1, wherein the fastening area (110, 112) is designed to form a non-positive or positive connection.
3. Befestigungselement nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Befestigungsbereich (110, 112) an einem Schnapphaken (106, 108) ausgebildet ist.3. Fastening element according to claim 1 or 2, wherein the fastening region (110, 112) is formed on a snap hook (106, 108).
4. Befestigungselement nach Anspruch 3, wobei das Formänderungselement mit dem Schnapphaken mechanisch gekoppelt ist (116, 118).4. Fastening element according to claim 3, wherein the deformation element is mechanically coupled to the snap hook (116, 118).
5. Befestigungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Basis (102), an der zwei gegenüberliegende Schnapphaken (106, 108) angeordnet sind, wobei die Schnapphaken mit dem Formänderungselement mechanisch verbunden sind (116, 118), und die Schnapphaken durch Anregung des Formänderungseffekts aufeinander zu bewegbar sind. 5. Fastening element according to one of the preceding claims, with a base (102) on which two opposite snap hooks (106, 108) are arranged, the snap hooks being mechanically connected to the deformation element (116, 118), and the snap hooks by excitation of the Shape change effect are movable towards each other.
6. Befestigungselement nach Anspruch 5, wobei auf der Basis (102) ein sockeiförmiges Element (104) angeordnet ist, welches zur Aufnahme der Kraft der elastischen Mittel (124) ausgebildet ist.6. Fastening element according to claim 5, wherein on the base (102) a sock-shaped element (104) is arranged, which is designed to receive the force of the elastic means (124).
7. Befestigungselement nach Anspruch 6, wobei die elastischen Mittel (124) mit dem sockeiförmigen Element (104) verbunden sind.7. Fastening element according to claim 6, wherein the elastic means (124) are connected to the sock-shaped element (104).
8. Befestigungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei dem elastischen Mittel um eine Feder (124) handelt.8. Fastening element according to one of the preceding claims, wherein the elastic means is a spring (124).
9. Befestigungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei der lösbaren Verbindung um eine Schnappverbindung aus Kunststoff handelt.9. Fastening element according to one of the preceding claims, wherein the releasable connection is a snap connection made of plastic.
10. Befestigungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei dem Formänderungseffekt um einen Formgedächtniseffekt handelt.10. Fastening element according to one of the preceding claims, wherein the shape change effect is a shape memory effect.
11. Befestigungselement nach Anspruch 10, wobei es sich bei dem Formgedächtniseffekt um einen Zweiweg-Effekt handelt.11. Fastening element according to claim 10, wherein the shape memory effect is a two-way effect.
12. Befestigungselement nach Anspruch 10 oder 11 , wobei es sich bei dem Formgedächtniseffekt um einen Allround-Effekt handelt.12. Fastening element according to claim 10 or 11, wherein the shape memory effect is an all-round effect.
13. Befestigungselement nach Anspruch 10, 11 oder 12, wobei es sich bei dem Formgedächtniseffekt um einen Einwege-Effekt handelt.13. The fastener of claim 10, 11 or 12, wherein the shape memory effect is a one-way effect.
14. Befestigungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem elektrischen Leiter zur Schließung eines Stromkreises durch das Formänderungselement.14. Fastening element according to one of the preceding claims, with an electrical conductor for closing a circuit through the deformation element.
15. Befestigungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 14, welches als Befestigungsklips ausgebildet ist. 15. Fastening element according to one of the preceding claims 1 to 14, which is designed as fastening clips.
16. Innenverkleidungsteil mit zumindest einem Befestigungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 15.16. Interior trim part with at least one fastening element according to one of the preceding claims 1 to 15.
17. Innenverkleidungsteil nach Anspruch 16, wobei es sich um ein Kraftfahrzeuginnenverkleidungsteil handelt.17. Interior trim part according to claim 16, wherein it is a motor vehicle interior trim part.
18. Verfahren zur Demontage eines Befestigungselements nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 15, wobei das Formänderungselement induktiv zur Anregung des Formänderungseffekts erwärmt wird.18. A method for dismantling a fastener according to one of the preceding claims 1 to 15, wherein the deformation element is heated inductively to excite the deformation effect.
19. Verfahren zur Demontage eines Befestigungselements nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 15, wobei das Formgedächtniselement durch Einschalten eines Stroms durch das Formgedächtniselement zur Anregung des Formänderungseffekts erwärmt wird. 19. A method for dismantling a fastener according to any one of the preceding claims 1 to 15, wherein the shape memory element is heated by switching on a current through the shape memory element to excite the shape change effect.
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