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HINTERGRUND
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Frachtcontainer
enthaltend ein auf einem aktiven Material basierendes lösbares Befestigungssystem.
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Fahrzeugträger (d.h.
Frachtcontainer) werden herkömmlicherweise
eingesetzt, um Gegenstände
zu transportieren, welche nicht in das Innere eines Fahrzeugs oder
in den Kofferraum eines Fahrzeugs passen oder welche zusätzliche
Stabilität
innerhalb des Fahrzeugs benötigen.
Diese Fahrzeugträger werden
oftmals beispielsweise unter Einsatz komplizierter Auslegersysteme
auf einer Fahrzeugoberfläche
befestigt oder fest auf einer Ladefläche befestigt. Derzeitige Beschränkungen
der Auslegersysteme schließen
die für
die Installation benötigte
Mühe und den
Schwierigkeitsgrad beim Entfernen der Fahrzeugträger ein. Folglich werden diese
Fahrzeugträger
oft für
eine ausgedehnte Zeitspanne auf dem oder in dem Fahrzeug belassen
oder permanent auf dem oder in dem Fahrzeug installiert. In Bezug
auf ortsfeste Träger
besteht keine Einsatzflexibilität
hinsichtlich der Bewegung des Trägers.
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Es
gibt andere Arten von für
das Befestigen eines Trägers
auf der Fahrzeugoberfläche
eingesetzten Systemen. Typischerweise schließen diese Systeme zum Befestigen
des Trägers
an dem Fahrzeug die Verwendung von Bändern, wie beispielsweise einem
Seil, einer Kordel, einem Kabel, einer Kette, von Gurtbändern, von
Nylon- oder Polypropylenseilen und dergleichen ein. Diese Bänder können eine Schnalle
oder einen Haken umfassen, um dem Benutzer zu ermöglichen,
den Fahrzeugträger
an dem Fahrzeug fest zu ziehen und zu befestigen. Wiederum sind
diese Arten von Systemen mühsam
und benötigen
Zeit, um eine Freisetzung bzw. Befestigung zu bewirken. Ferner ist
der Träger,
wenn benötigt,
nur sehr schwer an verschiedene Orte zu verlagern, sobald das Band
befestigt wurde, weil dazu die Freisetzung des Trägers benötigt wird,
um eine Verlegung zuzulassen.
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Dementsprechend
verbleibt auf dem technischen Gebiet ein Bedarf für Frachtcontainer,
welche verbesserte lösbare
Befestigungssysteme aufweisen und welche relativ einfach zu betreiben
sowie zu handhaben sind. Es wäre
für Frachtcontainer
insbesondere vorteilhaft, wenn die lösbaren Befestigungssysteme
leicht unter kontrollierten Bedingungen befestigt oder freigesetzt
werden könnten.
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG
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Im
Nachfolgenden werden allgemein, ein auf einem aktiven Material basierendes
Befestigungssystem enthaltende Frachtcontainer sowie Verfahren für die Verwendung
offenbart. Gemäß einer
Ausführungsform
weist der Frachtcontainer eine Frachtcontaineroberfläche auf
umfassend ein Hakenteilstück mit
einem Träger
sowie einer Vielzahl von an dem Träger befestigten Hakenelementen,
wobei die Vielzahl von Hakenelementen ein aktives Material umfasst,
sowie eine mit der Vielzahl von Hakenelementen verbundene Aktivierungsvorrichtung,
wobei die Aktivierungsvorrichtung so betrieben werden kann, dass
ein Aktivierungssignal selektiv zu der Vielzahl von Hakenelementen
gesendet wird, um die Formorientierung, die Verformungsfestigkeit,
das Biegemodul oder eine Kombination hiervon zu verändern, um die
Scherkraft und/oder die Abzugskraft zu verringern, wenn das Hakenteil
in ein Schlaufenteilstück eingreift.
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Bei
einer Kombination eines Fahrzeugs und eines Frachtcontainers umfasst
die Kombination das Fahrzeug umfassend eine Kontaktoberfläche mit
einem darauf angeordneten, ausgewählten Schlaufenteilstück oder
einem Hakenteilstück,
wobei das Schlaufenteilstück
ein Schlaufenmaterial umfasst, und, wobei das Hakenteilstück eine
Vielzahl von an der Oberfläche
befestigten Hakenelementen umfasst, wobei die Vielzahl an Hakenelementen
ein aktives Material enthält;
den Frachtcontainer mit einer Oberfläche mit dem darauf angeordneten
anderen des aus der aus Schlaufenteilstück und Hakenteilstück bestehenden
Gruppe für
die Kontaktoberfläche des
Fahrzeugs ausgewählten
Teilstücks;
sowie eine mit der Vielzahl von Hakenelementen verbundene Aktivierungsvorrichtung,
wobei die Aktivierungsvorrichtung so betrieben werden kann, dass
ein Aktivierungssignal selektiv zu der Vielzahl an Hakenelementen
gesendet wird, um die Formorientierung, die Verformungsfestigkeit,
das Biegemodul oder eine Kombination hiervon verändern wird, um die Scherkraft
und/oder die Abzugskraft zu verringern, wenn das Hakenteil in das
Schlaufenteil eingreift.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
umfasst die Kombination des Fahrzeugs und des Frachtcontainers das
Fahrzeug umfassend eine Kontaktoberfläche mit einem darauf angeordneten
ersten, eingreifbaren Teilstück,
wobei das erste eingreifbare Teilstück eine Vielzahl von Hakenelementen
oder ein Schlaufenmaterial oder einen Verbundstoff der Hakenelemente
und des Schlaufenmaterials umfasst, wobei die Vielzahl von Hakenelementen
ein aktives Material enthält;
den Frachtcontainer mit einer Oberfläche mit einem zweiten, eingreifbaren
Teilstück,
wobei das zweite eingreifbare Teilstück eine Vielzahl an Hakenelementen
oder das Schlaufenmaterial oder den Verbundstoff der Hakenelemente
und des Schlaufenmaterials aufweist; sowie eine mit der Vielzahl
von Hakenelementen verbundene Aktivierungsvorrichtung, wobei die
Aktivierungsvorrichtung so betrieben werden kann, dass ein Aktivierungssignal
selektiv zu der Vielzahl von Hakenelementen gesendet wird, um die
Formorientierung, die Verformungsfestigkeit, das Biegemodul oder
eine Kombination hiervon zu verändern,
um die Scherkraft und/oder die Abzugskraft zu verringern, wenn das
erste eingreifbare Teil in das zweite eingreifbare Teil eingreift.
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Ein
Verfahren zum Befestigen und zum Freisetzen eines Frachtcontainers
an oder von einem Fahrzeug umfasst das Bereitstellen des Fahrzeugs mit
einer Kontaktoberfläche,
wobei die Kontaktoberfläche
ein Schlaufenmaterial, ein Hakenmaterial oder eine Kombination hiervon
umfasst; Kontaktieren des Frachtcontainers mit der Kontaktoberfläche, wobei der
Frachtcontainer eine Vielzahl von Hakenelementen, Schlaufenelementen
oder eine Kombination hiervon gebildet aus einem aktiven Materialumfasst, wobei
das Kontaktieren des Frachtcontainers das Anpressen der Vielzahl
von Hakenelementen an das Schlaufenmaterial umfasst, um einen lösbaren Eingriff
zu bilden; selektives Einführen
eines Aktivierungssignals zu der Vielzahl von Hakenelementen, wobei
das Aktivierungssignal wirksam ist, um die Formorientierung, das
Biegemodul oder eine Kombination hiervon der Vielzahl von Hakenelementen
zu verändern
sowie Verringern der Scher- und/oder der Abzugskräfte des
lösbaren
Eingriffs.
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Die
vorstehend beschriebenen und andere Merkmale werden durch die nachfolgenden
Zeichnungen und die detaillierte Beschreibung veranschaulicht.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Nunmehr
wird auf die Figuren, welche exemplarische Ausführungsformen sind und wobei
gleiche Elemente gleich nummeriert sind, Bezug genommen:
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Die 1 ist
eine Draufsicht auf einen auf einem Fahrzeugdach angeordneten Frachtcontainer, wobei
der Frachtcontainer ein auf einem aktiven Material basierendes Befestigungssystem
aufweist;
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die 2 ist
eine Querschnittsansicht eines eingreifenden, auf einem aktiven
Material basierenden Befestigungssystems für den Frachtcontainer gemäß einer
Ausführungsform;
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die 3 ist
eine Querschnittsansicht eines gelösten bzw. ausgekoppelten, auf
einem aktiven Material basierenden Befestigungssystems gemäß der 2;
und
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die 4 ist
eine Querschnittsansicht eines gelösten bzw. ausgekoppelten, auf
einem aktiven Material basierenden, lösbaren Befestigungssystems gemäß der 2 im
Einklang mit einer anderen Ausführungsform.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG
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Hier
werden Frachtcontainer offenbart, welche auf einem aktiven Material
basierende, lösbare Befestigungen
enthalten und Verfahren zu deren Verwendung. Die auf dem aktiven
Material basierenden, lösbaren
Befestigungen befestigen, zurückbehalten oder
lassen den Frachtcontainer auf einer ausgewählten Oberfläche einschnappen,
der unter kontrollierten Bedingungen abgetrennt oder freigesetzt
werden kann. Die ausgewählte
Oberfläche
kann in dem Inneren oder an dem Äußeren des
Fahrzeugs lokalisiert sein. Der Begriff "aktives Material", wie dieser hier eingesetzt wird, bezieht
sich auf mehrere unterschiedliche Klassen von Materialien, welche
alle eine Veränderung
in wenigstens einer Eigenschaft, wie beispielsweise der Abmessung,
der Form und/oder des Biegemoduls, aufweisen, wenn diese wenigstens
einer von vielen unterschiedlichen Arten von angewendeten Aktivierungssignalen
unterworfen werden, wobei diese Signale beispielsweise thermisch, elektrisch,
magnetisch, Drucksignale und dergleichen sein können. Es ist diese Veränderung
in wenigstens einer Eigenschaft, welche die selektive Befestigung
und Freisetzung des Frachtcontainers bewirkt.
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Eine
Klasse von aktiven Materialien sind Formgedächtnismaterialien. Diese weisen
ein Formgedächtnis
auf. Diese können
besonders, nachdem diese pseudoplastisch verformt wurden, durch
Anwenden eines geeigneten Feldes zu ihrer ursprünglichen Form zurückgebracht
werden. Auf diese Weise können
Formgedächtnismaterialien
als Reaktion auf ein Aktivierungssignal zu einer vorbestimmten Form wechseln.
Geeignete Formgedächtnismaterialien schließen ohne
Beschränkung
Formgedächtnislegierungen
(SMA), ferromagnetische SMA's
(FSMA) und Formgedächtnispolymere
(SMP) ein. Als eine zweite Klasse von aktiven Materialien können solche
in Betracht gezogen werden, welche eine Veränderung in wenigstens einer
Eigenschaft aufweisen, wenn diese einem angewendeten Feld unterworfen
werden, welche aber zu ihrem ursprünglichen Zustand zurückkehren,
wenn das angewendete Feld entfernt wird. Aktive Materialien dieser
Kategorie schließen
elektroaktive Polymere (EAP), Zweiweg ausgebildete Formgedächtnislegierungen,
magnetorheologische Fluide und Elastomere (MR), Verbundstoffe eines oder
mehrerer der vorgenannten Materialien mit nicht aktiven Materialien,
Kombinationen umfassend wenigstens eines der vorgenannten Materialien
und dergleichen ein, sind aber nicht darauf beschränkt. Abhängig von
dem jeweiligen aktiven Material kann das Aktivierungssignal ohne
Beschränkung
die Form eines elektrischen Stroms, einer Temperaturänderung,
eines magnetischen Feldes, einer mechanischen Last oder einer Druckspannung
oder dergleichen annehmen. Von den vorgenannten Materialien können auf
SMA und SMP basierende Befestigungssysteme ferner einen Rückführungsmechanismus umfassen,
um die ursprüngliche
Geometrie der Befestigung wiederherzustellen. Der Rückführungsmechanismus
kann mechanisch, pneumatisch, hydraulisch, pyrotechnisch sein oder
auf einem der vorgenanten klugen Materialien basieren. Beispielsweise
kann eine vorgespannte Feder eingesetzt werden.
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Frachtcontainer,
welche hier auch als Frachtträger
bezeichnet werden, sind im Allgemeinen konzipiert, um Gegenstände zu transportieren,
welche nicht in das Fahrzeug oder in den Kofferraum passen, oder
können
für Gegenstände eingesetzt
werden, bei denen es bevorzugt ist, diese außerhalb des Fahrzeuginneren
zu transportieren, oder können
für Gegenstände eingesetzt
werden, bei denen Stabilität während des
Transports ein Anliegen ist. Es gibt viele Arten von erhältlichen
Trägern,
welche auf ein Fahrzeugdach, oben auf einen Fahrzeugkofferraum,
auf einem Querbalken des Fahrzeugs, an ein Gestell eines Fahrzeugs
oder an einen an dem Fahrzeug befestigten Träger, auf einer Ladefläche, an
einer inneren Oberfläche
und dergleichen befestigt werden können. Die vorliegende Offenbarung
ist nicht dazu angedacht, auf bestimmte Arten von Trägern oder eine
Position in oder an der Fahrzeugumgebung beschränkt zu sein. Ferner ist nicht
beabsichtigt, dass der Frachtträger
auf Automobilanwendungen beschränkt
ist, obwohl für
die Erleichterung des Verständnisses
hier auf Frachtcontainer für
automobile Anwendungen Bezug genommen wird. Andere geeignete Anwendungen
können
beispielsweise Frachtcontainer für
Traktoranhänger,
Flugzeuge, Züge,
Schiffe, Kleintransporter, Freizeitfahrzeuge, Einkaufsfahrzeuge
und dergleichen einschließen.
Für automobile
Anwendungen werden die Träger
lösbar an
der Fahrzeugoberfläche,
wie beispielsweise der Dachoberseite, einer inneren Oberfläche, einer
Ladeflächenoberfläche, der
Kofferraumoberfläche,
der Kofferrauminnenfläche
und dergleichen befestigt. Alternativ dazu können die Träger umfassend die auf aktivem
Material basierenden Befestigungssysteme, wenn gewünscht, miteinander
lösbar
verbunden sein.
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Durch
die Verwendung des auf aktivem Material basierenden Befestigungssystems
für Fahrzeugträger können die
Träger
lösbar
auf einer Fahrzeugoberfläche
befestigt werden. Das auf aktivem Material basierende, lösbare Befestigungssystem kann
dessen Formorientierung und/oder dessen Moduleigenschaft reversibel
verändern,
um auf Verlangen die Freisetzung oder die Trennung des Trägers von
der Fahrzeugoberfläche
zu bewirken, sowie, wenn gewünscht
und konfiguriert, Befestigungseingriff zu bewirken. Das Anwenden
eines geeigneten Aktivierungssignals auf das aktive Material kann
die reversible Veränderung
bewirken.
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Nunmehr
bezugnehmend auf die 1 ist ein auf einem Dach 12 eines
Fahrzeugs 14 angeordneter, allgemein durch das Bezugszeichen 10 bezeichneter
exemplarischer Frachtcontainer gezeigt. Der Frachtcontainer 10 umfasst
ein oder mehrere, auf aktivem Material basierende lösbare Befestigungen 16 zum
lösbaren
Eingriff mit einer ausgewählten Fahrzeugoberfläche. Die
auf aktivem Material basierenden, lösbaren Befestigungen sind auf
einer Oberfläche 18 des
Trägers 10,
welche die gewünschte Fahrzeugoberfläche kontaktiert,
angeordnet. Der dargestellte Frachtcontainer 10 ist exemplarisch
und ist nicht dazu gedacht, auf eine bestimmte Größe und/oder
Form beschränkt
zu sein.
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Die 2 stellt
eine vergrößerte Ansicht
der auf aktivem Material basierenden, lösbaren Befestigung 16 der 1 gemäß einer
Ausführungsform dar.
Das auf aktivem Material basierende Befestigungssystem 16 umfasst
allgemein ein Schlaufenteilstück 20 und
ein Hakenteilstück 22.
Das Schlaufenteilstück 20 umfasst
einen auf einer Seite hiervon angeordneten Schlaufenträger 24 und
ein Schlaufenmaterial 26, wohingegen das Hakenteilstück 22 einen
Hakenträger 28 sowie
eine Vielzahl von dicht beabstandeten, aufrechten, sich von einer
Seite hiervon aus erstreckenden Hakenelementen 30 umfasst.
Die Hakenelemente 30 sind im Allgemeinen aus den aktiven
Materialien zusammengesetzt. Ein einzelnes Hakenelement kann aus
einem oder mehreren unterschiedlichen Materialien, aus einem Verbundstoff
eines oder mehrerer aktiver Materialien mit nicht-aktiven Materialien
und dergleichen gebildet sein. Das aktive Material in jeder dieser
Ausführungsformen weist
eine Vielzahl von Hakenelementen 30 mit einer formändernden
Fähigkeit
und/oder einer das Biegemodul ändernden
Fähigkeit
auf, die, wie nachfolgend detaillierter beschrieben, auf eine bestimmte
Anwendung eingestellt werden kann.
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Eine
Aktivierungsvorrichtung 32 ist mit der Vielzahl von Hakenelementen 30 verbunden
und befindet sich mit dieser in funktionsfähiger Kommunikation. Die Aktivierungsvorrichtung 32 liefert
auf Verlangen ein Aktivierungssignal oder -impuls zu den Hakenelementen 30,
um eine Veränderung
in der Formorientierung und/oder dem Biegemodul wenigstens einiger
der Hakenelemente 30 zu verursachen. Die Veränderung
in der Formorientierung und/oder dem Biegemodul bleibt im Allgemeinen
für die
Dauer des angelegten Aktivierungssignals bestehen. Nach dem Wegfall
des Aktivierungssignals kehren die Hakenelemente 30 zu
einer nicht angetriebenen Form zurück. Das dargestellte lösbare Befestigungssystem 10 ist
lediglich exemplarisch und ist nicht dazu gedacht, auf ir gendeine
bestimmte Form, Größe, Konfiguration,
Anzahl oder Form der Hakenelemente 30, Form des Schlaufenmaterials 26,
des aktiven Materials oder dergleichen beschränkt zu sein.
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Benachbarte
Hakenelemente 30 befinden sich in einer Entfernung, welche
wirksam ist, um während
des Eingriffs in die Vielzahl der Schlaufen 26 für die bestimmte
Anwendung einen ausreichenden Scher- und Abzugswiderstand vorzusehen. Wie
hier verwendet bezieht sich der Begriff "Scherung" auf eine aus den angewendeten Kräften resultierende Wirkung
oder Beanspruchung, welche bewirkt oder dazu tendiert, zu bewirken,
dass zwei benachbarte Teilstücke
eines Körpers
in einer Richtung parallel zu deren Kontaktebene relativ zueinander
gleiten. Der Begriff "Abzugskraft" bezieht sich auf
eine aus angewendeten Kräften
resultierende Wirkung oder Beanspruchung, welche verursacht oder
dazu tendiert, zu verursachen, dass sich zwei benachbarte Teile
eines Körpers
in einer Richtung senkrecht zu deren Kontaktebene relativ zueinander
bewegen. Abhängig
von der gewünschten
Anwendung kann die Höhe
der für einen
effektiven Eingriff benötigten
Scher- oder Abzugskraft signifikant variieren. Im Allgemeinen werden
ein geringerer Abstand und eine größere Menge an eingesetzten
Hakenelementen 30 beim Eingriff zu zunehmenden Scher- und Abzugskräften führen. Andere
beim Eingriff zu erhöhten
Scher- und Abzugskräften
führende
Faktoren sind die Größe der Vielzahl
an Haken 30 und Schlaufen 26, die Art des eingesetzten
Materials und die Verteilung der an strategischen Positionen platzierten
Haken und Schlaufen. Die Vielzahl von Hakenelementen 30 hat
vorzugsweise eine so konfigurierte Form, damit diese nach Druckkontakt
des Schlaufenmaterials 26 mit den Hakenelementen 30 mit
der Vielzahl von Schlaufen 26 und umgekehrt in Eingriff
zu kommt. In diesem Eingriffmodus kann die Vielzahl von Hakenelementen 30 eine
umgekehrte oder invertierte J-förmige
Orientierung, eine Pilsform, eine Knotenform, eine Vielzackenanker-,
eine T-Form, eine Spiralen- oder jede andere mechanische Form eines
für trennbare
Haken- und Schlaufen-Befestigungen eingesetzten hakenähnlichen
Elements aufweisen. Solche Elemente werden hier als "hakenartige", "Hakentyp-" oder "Haken-" Elemente bezeichnet,
unabhängig
davon, ob diese in der Form eines Hakens vorliegen oder nicht. Gleichermaßen kann
die Vielzahl an Schlaufen einen Stapel, eine zu dem Hakenelement
komplementäre Form
(z.B. einen Eingriff vom Schlüssel-
und Schloss-Typ) oder jede andere mechanische Form eines für trennbare
Haken- und Schlaufen-Befestigungen eingesetzten schlaufenartigen
Elements umfassen.
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Die
Vielzahl von Schlaufen 26 enthält im Allgemeinen ein zufälliges geschlungenes
Muster, einen umschlungenen Faden oder einen Stapel eines Materials.
Das Schlaufenmaterial wird oft als "weich", "faserig", "Stapel", "weiblich" oder "Teppich" bezeichnet. Geeignete
Materialien zum Herstellen des Schlaufenmaterials schließen Thermoplaste,
wie beispielsweise Polypropylen, Polyethylen, Polyamid, Polyester,
Polystyrol, Polyvinylchlorid, Acetal, Acryl, Polycarbonat, Polyphenylenoxid,
Polyurethan, Polysulfon und dergleichen ein. Andere Materialien,
welche eingesetzt werden können,
schließen
Metalle und Gewebe ein. Die Vielzahl von Schlaufen 26 kann auf
einem Träger,
einem Gestell, einem Querbalken, einem Fahrzeugträger, direkt
auf einer Fahrzeugoberfläche
und/oder auf dem Frachtcontainer oder jeder Kombination hiervon
befestigt sein.
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Das
Hakenteilstück 22 kann
auf jeder Oberfläche
des Frachtcontainers 10, welcher eine gegenüberliegende
Oberfläche 34 kontaktiert,
auf der der Frachtcontainer 10 zu platzieren ist, beispielsweise auf
einem Fahrzeugdach, auf einem anderen Frachtcontainer und dergleichen
und/oder auf einem Träger,
auf einem Gestell, an einem Querbalken, auf einem Fahrzeugträger oder
direkt auf einer Fahrzeugoberfläche
angeord net sein. Als solches kann das Hakenteilstück 20 auf
der Oberfläche 18 des
Frachtcontainers 10 integriert oder befestigt sein. Gleichermaßen kann
das Schlaufenteilstück 20 in
der zum Platzieren und zum lösbaren
Befestigen des Frachtcontainers gewünschten Oberfläche 34,
beispielsweise dem Dachgeländer,
der Ladefläche,
der innere Fußbodenoberfläche, einem
anderen Frachtcontainer und dergleichen, integriert oder an der
Oberfläche 34 befestigt
sein. Auf diese Weise ist nicht beabsichtigt, dass das Schlaufenteilstück 20 auf
irgendeine bestimmte Form oder Gestaltung beschränkt ist. Das Schlaufenteilstück kann
beispielsweise für Dachanwendungen
in der Form eines Bandes vorliegen oder kann in der Form eines bewegbaren
Blocks auf einem Geländersystem
oder dergleichen vorliegen. Optional dazu kann das Schlaufenteilstück 20 auf
gegenüberliegenden
Kontaktoberflächen 34 auf der
Frachtcontaineroberfläche 18 und
dem Hakenteilstück 22 angeordnet
sein. Es sollte beachtet werden, dass anders als bei traditionellen
Haken- und Schlaufenbefestigungen die Träger 24, 28 im
Hinblick auf die bereitgestellte Fernauslösefähigkeit aus einem steifen oder
unflexiblen Material gefertigt sein können. Herkömmliche Haken- und Schlaufenbefestigungen
benötigen
typischerweise wenigstens einen flexiblen Träger, damit eine Abzugskraft
für die
Abtrennung angewendet werden kann. Des weiteren wird ferner in Erwägung gezogen,
dass jede Oberfläche
eine Vielzahl von Haken und Schlaufen umfassen kann.
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Während des
Eingriffs ist der Frachtcontainer 10 auf der Oberfläche 34 positioniert,
so dass die Haken- bzw. Schlaufenteilstücke 22, 20 miteinander verpresst
werden, um eine Verbindung auszubilden, welche in den Scher- und/oder
Abzugsrichtungen relativ stark ist. Wie in der 2 gezeigt
wird beispielsweise, wenn die zwei Teilstücke 20, 22 in
gegenüberliegendem
Eingriff verpresst sind, die Vielzahl von Hakenelementen 30 in
das Schlaufenmaterial 26 eingreifen und der nahe Abstand
der Hakenelemente 30 widersteht, wenn in der Ebene des
Eingriffs Scher kräften
ausgesetzt, im Wesentlichen seitlicher Bewegung. Wenn die eingegriffene
Verbindung im Wesentlichen senkrecht zu dieser Ebene einer Kraft
ausgesetzt wird (d.h. Abzugskräften),
können
die Hakenelemente 30 der Trennung der zwei Teilstücke 20, 22 substanziell
widerstehen.
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Um
die aus dem Eingriff resultierenden Scher- und Abzugskräfte zu verringern,
werden nach Erhalt eines geeigneten Aktivierungssignals aus der Aktivierungsvorrichtung 32 die
Formorientierung und/oder das Biegemodul der Hakenelemente 30 geändert, um
einen Fernauslösemechanismus
der Eingriffsverbindung bereitzustellen. Das heißt, die Veränderung in der Formorientierung
und/oder in dem Biegemodul wenigstens einiger der Hakenelemente 30 verringert
die Scherkräfte
in der Ebene des Eingriffs und verringert die Abzugskräfte senkrecht
zu der Ebene des Eingriffs. Wie in den 2 und 3 gezeigt
kann die Vielzahl von Hakenelementen 30 beispielsweise
invertierte J-geformte Orientierungen aufweisen, welche bei Bedarf
nach Erhalten des Aktivierungssignals aus der Aktivierungsvorrichtung 32 zu
im Wesentlichen gerade gerichteten Orientierungen verändert werden.
Die 4 veranschaulicht einen Verbundstoff von jeweils
auf einem Träger 28, 24 angeordneten
Hakenelementen 30 und Schlaufenmaterial 26, der
in derselben Weise funktioniert.
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Die
im Wesentlichen gerade gerichtete Form bewirkt verglichen mit der
J-geformten Orientierung eine merkliche Abnahme in den Scher- und/oder
Abzugskräften
der Verbindung. Gleichermaßen
kann durch Verändern
der Verformungsfestigkeit und/oder des Biegemoduls der Hakenelemente 30 eine
Verringerung der Scher- und/oder Abzugskräfte beobachtet werden. Die
Veränderung
in der Verformungsfestigkeit und/oder dem Biegemodul kann unabhängig oder
in Kombination mit der Änderung
in der Formorientierung vollzogen werden. Beispielsweise wird durch
eine dahingehende Veränderung
des Biegemoduls der Hakenelemente 30, dass eine Zunahme in
der Flexibilität
bewirkt wird, eine Verringerung der Scher- und/oder Abzugskräfte bewirkt.
Umgekehrt kann das Verändern
des Biegemoduls der Hakenelemente 30 durch Verringern der
Flexibilität
(d.h. Zunahme der Steifheit) eingesetzt werden, um beim Eingriff
die Scher- und Abzugskräfte
zu erhöhen. Gleichermaßen kann
das Verändern
der Verformungsfestigkeit der Hakenelemente zur Erhöhung der
Streckfestigkeit eingesetzt werden, um beim Eingriff die Scher-
und Abzugskräfte
zu erhöhen.
In beiden Fällen
wird die Haltekraft erhöht,
um dadurch eine stärkere
Verbindung zu bewirken.
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Die
Aktivierungsvorrichtung 32 liefert auf Verlangen ein geeignetes
Aktivierungssignal zu der Vielzahl von Hakenelementen 30,
um eine Veränderung
in der Formorientierung und/oder in dem Biegemodul zu verursachen.
Die Aktivierungsvorrichtung 32 kann eine Batterie, eine
stromtragende Schaltung innerhalb des Fahrzeugs und dergleichen
sein. Die Veränderung
in der Formorientierung und/oder in dem Biegemodul verbleibt im
Allgemeinen für
die Dauer des angewendeten Aktivierungssignals. Nach Wegfall des
Aktivierungssignals kehrt die Vielzahl von Hakenelementen 30 im
Wesentlichen zu einer nicht aktivierten Form und/oder Steifheit
zurück.
Ein Wegfall tritt auf, wenn das Aktivierungssignal nicht mehr länger angewendet
wird.
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Das
Aktivierungssignal kann in einer Vielzahl an Wegen angewendet werden.
Beispielsweise kann ein thermisches Aktivierungssignal unter Einsatz
eines heißen
Gases (beispielsweise Luft), von Dampf oder eines elektrischen Stromes
zugeführt
werden. Ein wichtiges Mittel der thermischen Aktivierung ist das
Widerstandsheizen. Beispielsweise kann die Aktivierungsvorrichtung 32 eine
in dem Frachtcontainer befestigte Batterie umfassen. Ein Knopf oder
ein Schalter in elektrischer Verbindung kann aktiviert werden, um
ein Widerstandsheizen der Hakenelemente 30 zu bewirken.
Ein weiteres Beispiel ist es, einen Fernbedienungsschlüsselanhänger ein
Signal zu der Aktivierungsvorrichtung senden zu lassen, um die Aktivierung
der Batterie zu initiieren.
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Der
Träger 28 kann
ebenfalls die Aktivierungsvorrichtung 32 zum Senden des
thermischen Aktivierungssignals zu den Hakenelementen 30 enthalten.
Beispielsweise kann der Träger
ein Heizblock vom Widerstandstyp sein, um ein ausreichendes thermisches
Energiesignal zu liefern, um, wie benötigt, eine Formveränderung
und/oder eine Veränderung
in dem Biegemodul der aus Formgedächtnislegierungen und Formgedächtnispolymeren
und dergleichen thermisch aktivierten Materialien gefertigten Hakenelemente
zu verursachen.
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Formgedächtnislegierungen
bestehen aus mehreren unterschiedlichen temperaturabhängigen Phasen.
Die meisten herkömmlicherweise
eingesetzten dieser Phasen sind sogenannte Martensit- und Austenit-Phasen.
In der nachfolgenden Erörterung bezeichnet
die Martensit-Phase
im Allgemeinen die deformierbarere, niedrigere Temperaturphase,
wohingegen die Austenit-Phase im Allgemeinen die steifere, höhere Temperaturphase
bezeichnet. Wenn die Formgedächtnislegierung
in der Martensit-Phase vorliegt und erhitzt wird, beginnt diese,
sich zu der Austenit-Phase
zu verändern.
Die Temperatur, bei der dieses Phänomen beginnt, wird oftmals
als Austenit-Starttemperatur (As) bezeichnet. Die Temperatur, bei
der dieses Phänomen
beendet ist, wird Austenit-Endtemperatur (Af) bezeichnet. Wenn die
Formgedächtnislegierung
in der Austenit-Phase vorliegt und abgekühlt wird, beginnt diese, sich
zu der Martensit-Phase zu verändern
und die Temperatur, bei der dieses Phänomen beginnt, wird als die
Martensit-Starttemperatur (Ms) bezeichnet. Die Temperatur, bei welcher
das Austenit das Transformieren zu dem Martensit beendet, wird die Martensit-Endtemperatur (Mf)
genannt. Im Allgemeinen sind Formgedächtnislegierungen in deren
martensitischen Phase weicher und einfacher deformierbar und sind
in der austenitischen Phase härter,
steifer und/oder fester. Im Hinblick auf die vorstehenden Eigenschaften
findet die Expansion der Formgedächtnislegierung
vorzugsweise bei oder unterhalb der Austenit-Übergangstemperatur (bei oder
unterhalb As) statt. Nachfolgendes Erhitzen über die Austenit-Übergangstemperatur hinaus
verursacht, dass der expandierte Formspeicher zu dessen permanenten
Form zurückzukehrt. Folglich
ist ein thermisches Aktivierungssignal mit einer Höhe, um Transformationen
zwischen den Martensit- und Austenit-Phasen zu verursachen, ein geeignetes
Aktivierungssignal für
den Einsatz in Formgedächtnislegierungen.
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Die
Temperatur, bei der sich die Formgedächtnislegierung, wenn erhitzt,
ihrer Hochtemperaturform erinnert, kann durch leichte Änderungen
in der Zusammensetzung der Legierung und durch Wärmebehandlung eingestellt werden.
Bei Nickel-Titan Formgedächtnislegierungen
beispielsweise kann diese zwischen ungefähr 100°C und weniger als ungefähr –100°C verändert werden.
Der Formwiederherstellungsvorgang tritt über einen Bereich von lediglich
wenigen Grad ein und der Beginn oder das Ende der Transformation
kann abhängig
von der gewünschten
Anwendung und Legierungszusammensetzung bis auf ein oder auf zwei
Grad gesteuert werden. Die mechanischen Eigenschaften der Formgedächtnislegierung
kann über
den deren Transformation abdeckenden Temperaturbereich stark variieren und
bewirkt typischerweise Formspeichereffekte, superelastische Effekte
und hohe Dämpfungskapazität.
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Geeignete
Formgedächtnislegierungsmaterialien
schließen
Nickel-Titan basierende Legierungen, Indium-Titan basierende Legierungen,
Nickel-Aluminium basierende Legierungen, Nickel-Gallium basierende
Le gierungen, Kupfer basierende Legierungen (z.B. Kupfer-Zink-Legierungen,
Kupfer-Aluminium-Legierungen, Kupfer-Gold- und Kupfer-Zinn-Legierungen), Gold-Cadmium
basierende Legierungen, Silber-Cadmium basierende Legierungen, Indium-Cadmium
basierende Legierungen, Mangan-Kupfer basierende Legierungen, Eisen-Platin
basierende Legierungen, Eisen-Palladium basierende Legierungen und
dergleichen ein, sind aber nicht darauf beschränkt. Die Legierungen können binär, ternär oder von
jedem höheren
Grad sein, solange die Legierungszusammensetzung einen Formgedächtnis-Effekt,
wie beispielsweise eine Veränderung
in der Formorientierung, Veränderungen
in der Verformungsfestigkeit und/oder in dem Biegemodul, der Dämpfungskapazität, der Superelastizität und dergleichen,
aufweist. Die Auswahl einer geeigneten Formgedächtnislegierungszusammensetzung
hängt von
dem Temperaturbereich ab, bei dem die Komponente betrieben wird.
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Im
Allgemeinen sind SMP's
in Phasen getrennte Copolymere enthaltend wenigstens zwei unterschiedliche
Einheiten, welche als unterschiedliche Segmente innerhalb des SMP
definierend beschrieben werden können,
von denen jedes Segment unterschiedlich zu den Gesamteigenschaften
des SMP beiträgt.
Wie hier verwendet bezeichnet der Begriff "Segment" einen Block, einen Pfropf oder eine
Sequenz derselben oder ähnlicher
Monomer- oder Oligomereinheiten, welche copolymerisiert werden,
um das SMP zu bilden. Jedes Segment kann kristallin oder amorph
sein und wird einen entsprechenden Schmelzpunkt oder eine entsprechende
Glasübergangstemperatur
(Tg) aufweisen. Der Begriff "thermische Übergangstemperatur" wird hier aus Gründen der
Zweckdienlichkeit verwendet, um abhängig davon, ob das Segment
ein amorphes Segment oder ein kristallines Segment ist, generisch
entweder eine Tg oder einen Schmelzpunkt zu bezeichnen. Für (n) Segmente
enthaltende SMP's
hat das SMP ein hartes Segment und (n-1) weiche Segmente, wobei
das harte Segment eine höhere
thermische Übergangstemperatur
als jedes weiche Segment aufweist. Folglich hat das SMP (n) thermische Übergangstemperaturen.
Die thermische Übergangstemperatur
des harten Segmentes wird die "letzte Übergangstemperatur" genannt und die
geringste thermische Übergangstemperatur
des sogenannten "weichsten" Segmentes wird die "erste Übergangstemperatur" genannt. Es ist
wichtig anzumerken, dass, wenn das SMP mehrere durch dieselbe Übergangstemperatur
gekennzeichnete Segmente, welche also die letzte Übergangstemperatur
ist, aufweist, das SMP dann viele harte Segmente aufweist.
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Wenn
das SMP auf eine Temperatur oberhalb der letzten Übergangstemperatur
erhitzt wird, kann das SMP-Material geformt werden. Eine permanente
Form für
das SMP kann durch anschließendes Abkühlen des
SMP auf unterhalb diese Temperatur eingestellt oder gespeichert
werden. Wie hier verwendet sind die Begriffe "ursprüngliche Form", "zuvor festgelegte
Form" und "permanente Form" Synonyme und sind
beabsichtigt, austauschbar verwendet zu werden. Eine temporäre Form
kann durch Erhitzen des Materials auf eine höhere Temperatur als eine thermische Übergangstemperatur
jedes weichen Segmentes, jedoch unterhalb der letzten Übergangstemperatur,
Anwenden von externer Beanspruchung oder Last, um das SMP zu deformieren,
und dann Abkühlen
unterhalb der bestimmten thermischen Übergangstemperatur des weichen
Segmentes, während
die deformierende externe Beanspruchung oder Last aufrecht erhaltend
wird, eingestellt werden.
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Die
permanente Form kann nach Entfernen der Beanspruchung oder der Last
durch Erhitzen des Materials auf eine Temperatur oberhalb der jeweiligen
thermischen Übergangstemperatur
des weichen Segmentes, jedoch unterhalb der letzten Übergangstemperatur,
wiederhergestellt werden. Folglich sollte es klar sein, dass es
durch Kombinieren der mehreren weichen Segmente möglich ist,
mehrfach temporäre
Formen zu zeigen und mit den vielen harten Segmenten kann es möglich sein,
mehrfach permanente Formen darzustellen. Gleichermaßen wird
eine Kombination von mehreren SMP's unter Einsatz eines geschichteten
oder Verbund-Ansatzes die Übergänge zwischen
mehrfach temporären
und permanenten Formen zeigen.
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Für SMP's mit lediglich zwei
Segmenten wird die temporäre
Form des Formgedächtnispolymers auf
eine erste Übergangstemperatur
eingestellt, gefolgt vom Abkühlen
des SMP unter Last, um die temporäre Form einzuschließen. Die
temporäre
Form wird solange aufrecht gehalten, wie das SMP unterhalb der ersten Übergangstemperatur
verbleibt. Die permanente Form wird wiedererlangt, wenn das SMP mit
entfernter Last erneut auf eine Temperatur oberhalb der ersten Übergangstemperatur
gebracht wird. Wiederholen der Erhitzungs-, Formungs- und Abkühlungsschritte
kann die temporäre
Form wiederholt herstellen.
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Die
meisten SMP's zeigen
einen "Einweg-"Effekt, wobei das
SMP eine permanente Form aufweist. Beim Erhitzen des Formgedächtnispolymers
auf eine Temperatur oberhalb der thermischen Übergangstemperatur eines weichen
Segments ohne Beanspruchung oder Last wird die permanente Form erreicht
und die Form wird ohne den Einsatz von äußeren Kräften nicht zu der temporären Form zurückkehren.
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Als
eine Alternative können
einige Formgedächtnispolymerzusammensetzungen
hergestellt werden, um einen "Zweiweg-"Effekt aufzuweisen, wobei
das SMP zwei permanente Formen aufweist. Diese Systeme enthalten
wenigstens zwei Polymerkomponenten. Beispielsweise könnte eine
Komponente ein erstes vernetztes Polymer sein, während die andere Komponente
ein anderes vernetztes Polymer ist. Die Komponenten werden durch
Schichttechniken oder sich gegenseitig durchdringende Netzwerke
kombiniert, wobei die zwei Polymerkomponenten vernetzt sind, aber
nicht miteinander. Durch Ändern
der Temperatur verändert
das Formgedächtnispolymer
dessen Form in der Richtung einer ersten permanenten Form oder einer
zweiten permanenten Form. Jede der permanenten Formen gehört zu einer
Komponente des SMP. Die Temperaturabhängigkeit der Gesamtform wird
durch die Tatsache verursacht, dass die mechanischen Eigenschaften
einer Komponente ("Komponente
A") fast unabhängig von
der Temperatur des interessierenden Temperaturintervalls ist. Die
mechanischen Eigenschaften der anderen Komponente ("Komponente B") sind in dem interessierenden
Temperaturintervall temperaturabhängig. Gemäß einer Ausführungsform
wird die Komponente B verglichen mit Komponente A bei geringen Temperaturen
fester, wohingegen Komponente A bei hohen Temperaturen fester wird
und die aktuelle Form bestimmt. Eine Zweiweg-Gedächtnisvorrichtung kann durch
Einstellen der permanenten Form von Komponente A ("erste permanente
Form"), Verformen
der Vorrichtung zu der permanenten Form der Komponente B ("zweite permanente
Form") sowie Fixieren
der permanenten Form von Komponente B während des Anwendens einer Beanspruchung
hergestellt werden.
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Es
sollte durch den Fachmann erkannt werden, dass es möglich ist,
SMP's in vielen
unterschiedlichen Formen und Gestaltungen zu konfigurieren. Entwickeln
der Zusammensetzung und Struktur des Polymers selbst kann die Auswahl
der bestimmten Temperatur für
eine gewünschte
Anwendung erlauben. Beispielsweise kann die letzte Übergangstemperatur
abhängig
von der bestimmten Anwendung ungefähr 0°C bis ungefähr 300°C oder höher sein. Eine Temperatur zur
Formwiederherstellung (d.h. eine thermische Übergangstemperatur des weichen Segments)
kann größer als
oder gleich ungefähr –30° sein. Eine
andere Temperatur für
die Formwiederherstellung kann größer als oder gleich ungefähr 40°C sein. Eine
andere Temperatur für
die Formwiederherstellung kann größer als oder gleich ungefähr 100°C sein. Eine
andere Temperatur für
die Formwiederherstellung kann kleiner als oder gleich ungefähr 250°C sein. Noch
eine andere Temperatur für
die Formwiederherstellung kann kleiner als oder gleich ungefähr 200°C sein. Schließlich können andere Temperaturen
für die
Formwiederherstellung weniger als oder gleich ungefähr 150°C sein.
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Das
Formgedächtnispolymer
kann durch alle geeignete Mittel erhitzt werden. Beispielsweise
kann Hitze für
erhöhte
Temperaturen unter Einsatz von heißem Gas (beispielsweise Luft),
von Dampf, von heißer
Flüssigkeit
oder von elektrischem Strom bereitgestellt werden. Die Aktivierungsmittel
können beispielsweise
in Form von Wärmeleitung
von einem erhitztem Element in Kontakt mit dem Formgedächtnispolymer,
in Form von Wärmekonvektion
von einer erhitzten Leitung in Nachbarschaft zu dem thermisch aktiven
Formgedächtnispolymer,
in Form von einer heißen
Luftblasvorrichtung oder -düse,
in Form von Mikrowelleninteraktion, in Form von Widerstandserhitzen
und dergleichen vorliegen. In dem Falle eines Temperaturabfalls
kann Hitze durch Einsatz von kaltem Gas, Verdampfen eines Kühlmittels,
thermoelektrisches Abkühlen
oder einfach durch Entfernen der Wärmequelle für eine ausreichende Zeit, um
es dem Formgedächtnispolymer
zu ermöglichen, über thermodynamischen
Wärmetransfer
abzukühlen,
extrahiert werden. Die Aktivierungsmittel können beispielsweise in Form
eines Kühlraums
oder Gehäuses,
einer Kühlsonde
mit einer gekühlten
Spitze, eines Kontrollsignals zu einer thermoelektrischen Einheit,
einer Blasvorrichtung oder Düse
für kalte
Luft oder in Form von Mitteln zum Einführen eines Kühlmittels
(wie beispielsweise flüssigen
Stickstoff) zu wenigstens der Nachbarschaft des Formgedächtnispolymers
vorliegen.
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Geeignete
Polymere zum Einsatz in den SMP's
schließen
Thermoplaste, Duroplaste, sich gegenseitig durchdringende Netzwerke,
sich halb durchdringende Netzwerke oder gemischte Netzwerke von
Polymeren ein. Die Polymere können
ein einzelnes Polymer oder eine Mischung von Polymeren sein. Die
Polymere können
lineare oder verzweigte thermoplastische Elastomere mit Seitenketten
oder dendritischen strukturellen Elementen sein. Geeignete Polymerkomponenten
zur Bildung eines Formgedächtnispolymer
schließen
Polyphosphazene, Polyvinylalkohole, Polyamide, Polyesteramide, Polyaminosäuren, Polyanhydride,
Polycarbonate, Polyacrylate, Polyalkylene, Polyacrylamide, Polyalkylenglykole,
Polyalkylenoxide, Polyalkylenterephthalate, Polyorthoester, Polyvinylether,
Polyvinylester, Polyvinylhalogenide, Polyester, Polylactide, Polyglykolide,
Polysiloxane, Polyurethane, Polyether, Polyetheramide, Polyetherester,
Polystyrol, Polypropylen, Polyvinylphenol, Polyvinylpyrrolidon,
chloriertes Polybutylen, Poly(octadecylvinylether)ethylenvinylacetat,
Polyethylen, Polyethylenoxid-Polyterephthalat, Polyethylen/Nylon
(Pfropfcopolymer), Polycaprolacton-Polyamid (Blockcopolymer), Poly(caprolacton)dimethacrylat-n-butylacrylat, polyedrisch
oligomeres Polynorbornylsilsesquioxan, Polyvinylchlorid, Urethan/Butadien-Copolymere,
Polyurethan Blockcopolymere, Styrolbutadien-Styrol Blockcopolymere
und dergleichen sowie Kombinationen enthaltend wenigstens eine der
vorgenannten Polymerkomponenten ein, sind aber nicht darauf beschränkt. Beispiele von
geeigneten Polyacrylaten schließen
Polymethylmethacrylat, Polyethylmethacrylat, Polybutylmethacrylat,
Polyisobutylmethacrylat, Polyhexylmethacrylat, Polyisodecylmethacrylat,
Polylaurylmethacrylat, Polyphenylmethacrylat, Polymethylacrylat, Polyisopropylacrylat,
Polyisobutylacrylat und Polyoctadecylacrylat ein. Das/die zum Bilden
der verschiedenen Segmente in den vorgenannten SMP's eingesetzten Polymer(e)
sind entweder kommerziell erhältlich
oder können
unter Einsatz von Routinechemie synthetisiert werden. Die Fachleute
können
die Polymere unter Einsatz bekannter Chemie und Verarbeitungstechniken
ohne unangemessenes Experimentieren herstellen.
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Geeignete
MR-Elastomer-Materialien schließen,
ohne darauf beschränkt
zu sein, eine elastische Polymermatrix enthaltend eine Suspension
von ferromagnetischen oder paramagnetischen Partikeln, wobei die
Partikel zuvor beschrieben worden sind, ein. Geeignete Polymermaterialien
schließen
Polyalphaolefine, natürlichen
Kautschuk, Silikon, Polybutadien, Polyethylen, Polyisopren und dergleichen
ein, ohne darauf beschränkt
zu sein.
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Elektroaktive
Polymere schließen
diejenigen Polymermaterialien ein, welche als Reaktion auf elektrische
oder mechanische Felder piezoelektrische, pyroelektrische oder elektrostriktive
Eigenschaften aufweisen. Ein Beispiel ist ein elektrostriktives
Pfropfelastomer mit einem piezoelektrischen Polyvinylidenfluorid-Trifluorethylen
Copolymer. Diese Kombination hat die Fähigkeit, eine vielfältige Menge an
ferroelektrisch-elektrostriktiven
molekularen Verbundstoffsystemen herzustellen. Diese können als piezoelektrischer
Sensor oder selbst als elektrostriktive Aktuatoren betrieben werden.
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Geeignete
Materialien zum Einsatz als elektroaktives Polymer können alle
im Wesentlichen isolierende Polymere oder Kautschuke (oder eine
Kombination hiervon) einschließen,
die sich als Antwort auf eine elektrostatische Kraft verformen,
oder, deren Verformung bei einer Veränderung im elektrischen Feld
erfolgt. Exemplarische, geeignete Materialien zur Verwendung als
vorgespanntes Polymer schließen
Silikonelastomere, Acrylelastomere, Polyurethane, thermoplastische
Elastomere, PVDF enthaltende Copolymere, Haftklebstoffe, Fluorelastomere,
Silikon- und Acrylreste enthaltende Polymere und dergleichen ein.
Silikon- und Acrylreste enthaltende Polymere können beispielsweise Silikon-
und Acrylreste enthaltende Copolymere, ein Silikonelastomer enthaltende
Polymermischungen und ein Acrylelastomer einschließen.
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Als
elektroaktives Polymer eingesetzte Materialien können auf einer oder mehreren
Materialeigenschaften, wie beispielsweise einer hohen elektrischen
Durchbruchstärke,
einem geringen Elastizitätsmodul
(für große oder
kleine Verformungen), einer hohen Dielektrizitätskonstante und dergleichen, basierend
ausgewählt
sein. Gemäß einer
Ausführungsform
wird das Polymer so ausgewählt,
dass es ein Elastizitätsmodul
von maximal ungefähr
100 MPa aufweist. Gemäß einer
anderen Ausführungsform wird
das Polymer so ausgewählt,
dass es einen maximalen Betätigungsdruck
zwischen ungefähr
0,05 MPa und ungefähr
10 MPa und vorzugsweise zwischen ungefähr 0,3 MPa und ungefähr 3 MPa
aufweist. Gemäß einer
anderen Ausführungsform
wird das Polymer so ausgewählt,
dass es eine Dielektrizitätskonstante
zwischen ungefähr
2 und ungefähr
20 und vorzugsweise zwischen ungefähr 2,5 und ungefähr 12 aufweist.
Es ist nicht beabsichtigt, dass die vorliegende Offenbarung auf
diese Bereiche beschränkt
ist. Idealerweise wären
Materialien mit einer höheren
Dielektrizitätskonstante
als den zuvor genannten Bereichen wünschenswert, wenn diese Materialien
sowohl eine hohe Dielektrizitätskonstante als
auch eine hohe dielektrische Festigkeit aufweisen würden. In
vielen Fällen
können
elektroaktive Polymere gefertigt und als dünne Filme implementiert werden.
Geeignete Dicken für
diese dünnen
Filme können
unter 50 Mikrometer sein.
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Weil
sich elektroaktive Polymere bei hohen Belastungen wölben können, sollten
sich an die Polymere befestigte Elektroden ebenfalls wölben, ohne die
mechanische oder elektrische Leistungsfähigkeit zu beeinträchtigen.
Im Allgemeinen können
für den Einsatz
geeignete Elektro den von jeder Form und aus allen Materialien sein,
vorausgesetzt, dass diese dazu fähig
sind, eine geeignete Spannung zu einem elektroaktiven Polymer zu
liefern oder eine geeignete Spannung von einem elektroaktiven Polymer
zu empfangen. Die Spannung kann entweder konstant sein oder über die
Zeit variieren. Gemäß einer
Ausführungsform
können
die Elektroden an einer Oberfläche
des Polymers anhaften. An dem Polymer anhaftende Elektroden sind
vorzugsweise nachgiebig und passen sich einer Veränderung
der Oberfläche des
Polymers an. Dementsprechend kann die vorliegende Erfindung nachgiebige
Elektroden umfassen, welche der Form eines elektroaktiven Polymers,
an das diese angeheftet sind, entsprechen. Die Elektronen können lediglich
auf einen Teilstück
des elektroaktiven Polymers aufgebracht sein und eine aktive Fläche gemäß deren
Geometrie definieren. Verschiedene für den Einsatz geeignete Elektrodenarten
gemäß der vorliegenden
Erfindung schließen
strukturierte Elektroden enthaltend metallische Spuren und Ladungsverteilungsschichten,
texturierte Elektroden mit variierenden, nicht planaren Dimensionen,
leitfähige
Schmierstoffe, wie beispielsweise Kohlenstoffschmierstoffe oder
Silberschmierstoffe, kolloidale Suspensionen, leitende Materialien
mit einem hohem Aspekt Verhältnis,
wie beispielsweise Kohlenstoffäserchen
und Kohlenstoffnanoröhrchen,
sowie Mischungen von ionisch leitfähige Materialien ein.
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Für Elektroden
gemäß der vorliegenden
Erfindung eingesetzte Materialien können variieren. Geeignete,
in einer Elektrode eingesetzte Materialien können Graphit, Ruß, kolloidale
Suspensionen, dünne
Metalle einschließlich
Silber und Gold, silbergefüllte
und kohlenstoffgefüllte
Gele und Polymere sowie ionische oder elektrisch leitfähige Polymere
einschließen.
Es sollte verstanden werden, dass gewisse Elektrodenmaterialien
mit bestimmten Polymeren gut zusammenarbeiten können und mit anderen nicht zusammenarbeiten
können.
Beispielsweise arbeiten Kohlenstoffäser chen gut mit Aryl-Elastomerpolymeren
zusammen, wohingegen diese mit Silikonpolymeren nicht gut zusammenarbeiten.
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Vorteilhafterweise
werden die lösbaren
Befestigungssysteme für
Fahrzeugträger
eingesetzt, um den Eingriff unter kontrollierten Bedingungen freizusetzen
und/oder zu trennen. Beispielsweise können die lösbaren Befestigungen für Fahrzeugträger eingesetzt
werden, um zwei Fahrzeugträger
oder einen Fahrzeugträger
an einem Fahrzeug lösbar
anzubringen. Gleichermaßen
können
die lösbaren
Befestigungssysteme so konfiguriert werden, dass eine relative Erleichterung
beim Positionieren der unterschiedlichen Träger erreicht wird. Beispielsweise kann
ein kastenförmig
geformter Träger
zum Tragen von Lebensmitteln oder anderen Objekten eingesetzt werden
und mit dem lösbaren
Befestigungssystem konfiguriert werden. Das Bodenteilstück des Kastens kann
mit einem aus der aus Haken- und Schlaufenteilstücken (oder Verbundstoff von
sowohl Haken als auch Schlaufen wie in der 4 gezeigt)
bestehenden Gruppe ausgewählten
Teilstück
ausgestattet sein und eine Bodenoberfläche in dem Fahrzeug kann mit
dem anderen ausgestattet sein. Selektive Aktivierung und Deaktivierung
kann eingesetzt werden, um den Kasten leicht zu repositionieren.
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Es
sollte ebenfalls beachtet werden, dass die lösbaren Befestigungssysteme
für Fahrzeugträger so konfiguriert
sein könnten,
dass eine Energiequelle nicht benötigt wird, um das Eingreifen
der Verbindung aufrechtzuerhalten. Thermische Aktivierung von einem
Aktivierungssignal kann eingesetzt werden, um Trennung zu bewirken,
um dadurch die Einwirkung von Energiequellen während dem Einsatz des lösbaren Befestigungssystems
für einen
Fahrzeugträger zu
minimieren.
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Während die
vorliegende Erfindung mit Bezug zu einer exemplarischen Ausführungsform
beschrieben worden ist, sollte von den Fachleuten verstanden werden,
dass unterschiedliche Veränderungen
vorgenommen werden können
und Elemente mit Äquivalenten
hiervon ersetzt werden können,
ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Des
Weiteren können
viele Modifikationen durchgeführt
werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material
auf die Lehre der vorliegenden Erfindung anzupassen, ohne den Schutzbereich
derselben wesentlich zu verlassen. Daher ist es nicht beabsichtigt,
dass die vorliegende Erfindung auf eine bestimmte Ausführungsform,
welche als beste Ausführungsform
zum Ausführen
der vorliegenden Erfindung offenbart wurde, zu beschränken, sondern
dass die Erfindung alle Ausführungsformen, welche
in den Schutzbereich der beigefügten
Patentansprüche
fallen, einschließt.