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Dokumentenidentifikation DE102006022577B4 29.11.2007
Titel Frachtcontainer enthaltend ein auf einem aktiven Material basierendes lösbares Befestigungssystem
Anmelder GM Global Technology Operations, Inc., Detroit, Mich., US
Erfinder Browne, Alan L., Grosse Pointe, Mich., US;
Johnson, Nancy L., Northville, Mich., US
Vertreter Manitz, Finsterwald & Partner GbR, 80336 München
DE-Anmeldedatum 15.05.2006
DE-Aktenzeichen 102006022577
Offenlegungstag 18.01.2007
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 29.11.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.11.2007
IPC-Hauptklasse B60P 7/08(2006.01)A, F, I, 20060515, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B60P 7/10(2006.01)A, L, I, 20060515, B, H, DE   B60R 9/058(2006.01)A, L, I, 20060515, B, H, DE   

Beschreibung[de]
HINTERGRUND

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Frachtcontainer enthaltend ein auf einem aktiven Material basierendes lösbares Befestigungssystem.

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.

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. Andere Systeme verwenden schwenkbare Nadeln, welche sich zu Befestigungszwecken in einen Teppich krallen, an dem eine Fracht fixiert werden soll. Ein derartiges mechanisches Befestigungssystem wird in WO 2006/038117 A2 beschrieben. Weitere Systeme werden in DE 297 12 958 U1 und in DE 84 05 092 U1 beschrieben. Bei diesen Systemen kommen mit Klettverschlusshaken versehene Fixierklötze zum Einsatz, um damit Gegenstände auf einer Textilware wie beispielsweise einem Teppichboden zu fixieren.

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.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, eine Möglichkeit zu schaffen, welche ein leichteres Lösen eines an einer Befestigungsfläche befestigten Frachtcontainers erlaubt.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch einen Frachtcontainer mit den Merkmalen des Anspruchs 1, mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7 sowie mit einem System mit den Merkmalen des Anspruchs 11.

KURZE ZUSAMMENFASSUNG

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.

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.

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.

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 Material umfasst, 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.

Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus der Beschreibung, den Zeichnungen sowie den Unteransprüchen.

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.

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.

Geeignete Formgedächtnislegierungsmaterialien schließen Nickel-Titan basierende Legierungen, Indium-Titan basierende Legierungen, Nickel-Aluminium basierende Legierungen, Nickel-Gallium basierende Legierungen, 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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 Elektroden 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.

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 Kohlenstoffäserchen gut mit Aryl-Elastomerpolymeren zusammen, wohingegen diese mit Silikonpolymeren nicht gut zusammenarbeiten.

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.

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 Befestigungssystemsfür einen Fahrzeugträger zu minimieren.

Die vorstehend beschriebenen Einzalheiten werden durch die nachfolgenden Zeichnungen und die detaillierte Beschreibung veranschaulicht.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Nunmehr wird auf die Figuren, welche exemplarische Ausführungsformen sind und wobei gleiche Elemente gleich nummeriert sind, Bezug genommen:

Die 1 ist eine Draufsicht auf einen auf einem Fahrzeugdach angeordneten Frachtcontainer, wobei der Frachtcontainer ein auf einem aktiven Material basierendes Befestigungssystem aufweist;

die 2 ist eine Querschnittsansicht eines eingreifenden, auf einem aktiven Material basierenden Befestigungssystems für den Frachtcontainer gemäß einer Ausführungsform;

die 3 ist eine Querschnittsansicht eines gelösten bzw. ausgekoppelten, auf einem aktiven Material basierenden Befestigungssystems gemäß der 2; und

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.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG

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.

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.

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.

Durch die Verwendung des auf aktivem Material basierenden Befestigungssystemsfür 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.

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.

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 nichtaktiven 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.

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 irgendeine bestimmte Form, Größe, Konfiguration, Anzahl oder Form der Hakenelemente 30, Form des Schlaufenmaterials 26, des aktiven Materials oder dergleichen beschränkt zu sein.

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.

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.

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 angeordnet 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.

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 Scherkräften 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.

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.

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.

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.

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.

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.


Anspruch[de]
Frachtcontainer (10) umfassend:

eine Frachtcontaineroberfläche (18) umfassend ein Hakenteilstück (22) mit einem Träger (28) sowie einer Vielzahl von an dem Träger (28) angebrachten Hakenelementen (30), wobei die Vielzahl von Hakenelementen (30) ein aktives Material enthält; und

eine mit der Vielzahl von Hakenelementen (30) verbundene Aktivierungsvorrichtung (32), wobei die Aktivierungsvorrichtung (32) so betrieben werden kann, dass ein Aktivierungssignal zu der Vielzahl von Hakenelementen (30) 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 Hakenteilstück (22) in ein Schlaufenteilstück (20) eingreift.
Frachtcontainer (10) nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Hakenelementen (30) in einer solchen Menge über den Hakenträger (28) verteilt ist, dass eine sichere Befestigung und nach dem Aktivierungssignal eine Freisetzung bewirkt wird. Frachtcontainer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vielzahl von Hakenelementen (30) in Abwesenheit eines Aktivierungssignals eine aus der aus einer J-förmigen Ausrichtung, einer Pilsform, einer Knotenform, einer vielzackenförmigen Ankerform, einer T-Form, einer Spiralform oder Kombinationen umfassend wenigstens eine vorgenannten Formen bestehenden Gruppe ausgewählte Formorientierung aufweist. Frachtcontainer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das aktive Material eine Formgedächtnislegierung, ein Formgedächtnispolymer, eine ferromagnetische Formgedächtnislegierung, ein elektroaktives Polymer oder ein magnetorheologisches Elastomer oder Kombinationen der Vorstehenden oder Kombinationen der Vorstehenden mit einem nicht aktiven Material enthält. Frachtcontainer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Aktivierungssignal ein Wärmesignal, ein magnetisches Signal, ein elektromagnetisches Signal, ein elektrisches Signal oder Kombinationen enthaltend wenigstens eines der vorgehenden Signale enthält. Frachtcontainer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Schlaufenteilstück (20) einen Träger (24) und ein auf dem Träger (24) angeordnetes Schlaufenmaterial (26) umfasst, wobei das Schlaufenteilstück (20) für das Befestigen an einer Kontaktoberfläche (34), an der der Frachtcontainer (10) lösbar befestigt ist, angepasst ist. Verfahren zum Befestigen eines Frachtcontainers (10) an einem Fahrzeug (14) und zum Lösen eines Frachtcontainers (10) von einem Fahrzeug (14), wobei das Verfahren umfasst:

Bereitstellen eines Fahrzeugs (14) mit einer Kontaktoberfläche (34), wobei die Kontaktoberfläche (34) ein Schlaufenmaterial (26) umfasst;

Kontaktieren des Frachtcontainers (10) mit der Kontaktoberfläche (34), wobei der Frachtcontainer (10) eine Vielzahl von aus einem aktiven Material gebildeten Hakenelementen (30) umfasst, wobei das Kontaktieren des Frachtcontainers (10) das Verpressen der Vielzahl von Hakenelementen (30) an das Schlaufenmaterial (26) umfasst, um einen lösbaren Eingriff zu bilden;

Einführen eines Aktivierungssignals zu der Vielzahl von Hakenelementen (30), wobei das Aktivierungssignal wirksam ist, um an der Vielzahl von Hakenelementen (30) die Formorientierung, das Biegemodul oder eine Kombination hiervon zu verändern, um dadurch die Scher- und/oder die Abzugskräfte des lösbaren Eingriffs zu verringern.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das aktive Material eine Formgedächtnislegierung, ein Formgedächtnispolymer, eine ferromagnetische Formgedächtnislegierung, ein elektroaktives Polymer oder ein magnetorheologisches Elastomer oder Kombinationen der Vorstehenden oder Kombinationen der Vorstehenden mit einem nichtaktiven Material umfasst. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei das Aktivierungssignal ein Wärmesignal, ein magnetisches Signal, ein elektromagnetisches Signal, ein elektrisches Signal oder Kombinationen umfassend wenigstens eines der vorgenannten Signale umfasst. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Kontaktoberfläche (34) eine Ladefläche, ein Dachoberteil, ein Kofferraumbett, einen weiteren Frachtcontainer, eine innere Oberfläche oder ein Gestellsystem umfasst. System zum Befestigen eines Frachtcontainers (10) an einem Fahrzeugs (14), umfassend:

das Fahrzeug (14) umfassend eine Kontaktoberfläche (34) mit einem darauf angeordneten ersten eingreifbaren Teilstück, wobei das erste eingreifbare Teilstück eine Vielzahl von Hakenelementen (30) oder ein Schlaufenmaterial (26) oder einen Verbundstoff der Hakenelemente (30) und des Schlaufenmaterials (26) umfasst, wobei die Vielzahl von Hakenelementen (30) ein aktives Material enthält;

den Frachtcontainer (10) umfassend eine Oberfläche (18) mit einem zweiten eingreifbaren Teilstück, wobei das zweite eingreifbare Teilstück eine Vielzahl von Hakenelementen (30) oder ein Schlaufenmaterial (26) oder einen Verbundstoff der Hakenelemente (30) und des Schlaufenmaterials (26) umfasst; und

eine mit der Vielzahl von Hakenelementen (30) verbundene Aktivierungsvorrichtung (32), wobei die Aktivierungsvorrichtung (32) so betrieben werden kann, dass ein Aktivierungssignal zu der Vielzahl von Hakenelementen geliefert 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 Teilstück in das zweite eingreifbare Teilstück eingreift.
System nach Anspruch 11, wobei das aktive Material eine Formgedächtnislegierung, ein Formgedächtnispolymer, eine ferromagnetische Formgedächtnislegierung, ein elektroaktives Polymer oder ein magnetorheologisches Elastomer oder Kombinationen der Vorstehenden oder Kombinationen der Vorstehenden mit einem nicht aktiven Material enthält. System nach Anspruch 11 oder 12, wobei das Aktivierungssignal ein Wärmesignal, ein magnetisches Signal, ein elektromagnetisches Signal, ein elektrisches Signal oder Kombinationen umfassend wenigstens eines der vorgehenden Signale umfasst. System nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei sich die Formorientierung der Vielzahl von Hakenelementen (30) nach Erhalt des Aktivierungssignals von einer invertierten J-förmigen Orientierung zu einer im Wesentlichen gerade gebogenen Formorientierung ändert. System nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei das Schlaufenmaterial (26) eine derart angepasste Form aufweist, dass dieses in die Hakenelemente (30) eingreift, wenn die Hakenelemente (30) in nicht angetriebenen Zustand in einen gegenüberliegenden Eingriff verpresst werden.






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