DE102008006964A1

DE102008006964A1 - Türbetätigungssysteme

Info

Publication number: DE102008006964A1
Application number: DE102008006964A
Authority: DE
Inventors: Xiujie Troy Gao; James H. White Lake Shoemaker; Paul W. Ypsilanti Alexander; Alan L. Grosse Pointe Browne; Nancy L. Northville Johnson; Nilesh D. Ann Arbor Mankame; Louise E. Bloomfield Hills Stauffer; Robert L. Macomb Vitale; Jack L. Center Line Bailey
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2007-02-01
Filing date: 2008-01-31
Publication date: 2008-09-18
Anticipated expiration: 2028-02-01
Also published as: DE102008006964B4

Abstract

Ein Türsystem umfasst ein Konstruktionselement und eine Tür, die in Bezug auf das Konstruktionselement beweglich angebracht ist, um sich zwischen einer offenen Stellung und einer geschlossenen Stellung zu bewegen. Eine Feder ist in Bezug auf das Konstruktionselement oder die Tür angebracht und ist ausreichend positioniert, um die Tür zu ihrer offenen Stellung hin vorzuspannen, wenn die Tür sich in ihrer geschlossenen Stellung befindet. Auf aktivem Material basierende Betätigungselemente können die Feder vor dem Schließen der Tür selektiv kompriTür zu minimieren.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der vorläufigen U.S.-Patentanmeldung Nr. 60/863478, eingereicht am 30. Oktober 2006, und der vorläufigen U.S.-Patentanmeldung Nr. 60/887690, eingereicht am 1. Februar 2007, welche hiermit beide in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme hierin miteingeschlossen sind.
TECHNISCHES GEBIET
Diese Erfindung betrifft Türsysteme mit Federn, um eine Tür selektiv in ihre offene oder geschlossene Stellung zu drücken.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Ein typisches Kraftfahrzeug umfasst eine Fahrzeugkarosserie, die einen Fahrgastraum definiert. Türen sind selektiv zwischen einer offenen und einer geschlossenen Stellung beweglich, um jeweils den Zugang (Einstieg und Ausstieg) zu dem Fahrgastraum zu erlauben bzw. den Zugang zu dem Fahrgastraum zu versperren, wie für den Fachmann verständlich ist. Eine Verriegelung wird typischerweise dazu verwendet, eine Tür in ihrer geschlossenen Stellung zu halten. Um eine Tür zu öffnen, muss ein Benutzer an einem Türgriff ziehen, um die Verriegelung zu lösen und die Tür manuell in die offene Stellung zu bewegen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Türsystem umfasst ein Konstruktionselement und eine Tür, die in Bezug auf das Konstruktionselement beweglich angebracht ist, um zwischen einer offenen Stellung und einer geschlossenen Stellung bewegt zu werden. Eine Feder ist in Bezug auf das Konstruktionselement oder die Tür angebracht und ist ausreichend positioniert, um die Tür zu ihrer offenen Stellung hin vorzuspannen, wenn die Tür sich in ihrer geschlossenen Stellung befindet. In beispielhaften Ausführungsformen können auf aktivem Material basierende Betätigungselemente die Feder vor dem Schließen der Tür selektiv komprimieren, um den Kraftaufwand für das Schließen der Tür zu minimieren.
Die obigen Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung erschließen sich mit größerer Deutlichkeit aus der nachfolgenden, detaillierten Beschreibung der besten Umsetzungsarten der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Querschnitt-Seitenansicht einer Tür mit einem auf aktivem Material basierenden Betätigungselement, das so ausgelegt ist, dass es Kraft von einem aktiven Material auf die Tür überträgt;
2 ist eine schematische Querschnitt-Draufsicht auf ein anderes Türsystem mit einem anderen auf aktivem Material basierenden Betätigungselement, das so ausgelegt ist, dass es Kraft von einem aktiven Material auf die Tür überträgt;
3 ist eine schematische Querschnitt-Draufsicht auf eine weitere Tür mit einem weiteren auf aktivem Material basierenden Betätigungselement, das so ausgelegt ist, dass es Kraft von einem aktiven Material auf die Tür überträgt;
4 ist eine schematische Querschnitt-Seitenansicht einer Tür mit einer Aufhaltverbindung und einer Feder, welche die Aufhaltverbindung umgibt und die Tür zu ihrer offenen Stellung hin vorspannt;
5 ist eine schematische Seitenansicht der Aufhaltverbindung aus 4;
6 ist eine schematische Seitenansicht einer alternativen Aufhaltverbindung zur Verwendung mit der Tür aus 4;
7 ist eine schematische Draufsicht einer Aufhaltverbindungsanordnung mit einer Tür in einer ersten Stellung;
8 ist eine schematische Draufsicht der Aufhaltverbindungsanordnung aus 7 mit der Tür in einer zweiten Stellung;
9 ist eine schematische Querschnitt-Draufsicht auf eine Tür mit einer Federauslegung, welche die Tür zu ihrer offenen Stellung hin vorspannt;
10 ist eine schematische Querschnitt-Draufsicht auf eine Tür mit einer anderen Federauslegung, welche die Tür zu ihrer offenen Stellung hin vorspannt, und mit einem auf aktivem Material basierenden Betätigungselement, das so ausgelegt ist, dass es die Feder selektiv komprimiert;
11 ist eine schematische Querschnitt-Draufsicht auf eine andere Tür mit einer alternativen Federauslegung zum Vorspannen der Tür und mit einem auf aktivem Material basierenden Betätigungselement, das so ausgelegt ist, dass es die Feder selektiv komprimiert;
12 ist eine schematische Querschnitt-Draufsicht auf noch eine weitere Tür mit einer weiteren alternativen Federauslegung zum Vorspannen der Tür und mit einem auf aktivem Material basierenden Betätigungselement, das so ausgelegt ist, dass es die Feder selektiv komprimiert;
13 ist eine schematische Querschnitt-Draufsicht auf noch eine weitere Tür mit noch einer weiteren Federauslegung;
14 ist eine schematische Querschnitt-Draufsicht auf die Tür aus 13 in einer teilweise offenen Stellung;
15 ist eine schematische Querschnitt-Draufsicht auf die Tür aus 13 und 14 mit einer Ausklinkvorrichtung;
16 ist eine schematische Querschnitt-Seitenansicht einer Tür in einer offenen Stellung, die noch eine weitere Federauslegung und ein weiteres auf aktivem Material basierendes Betätigungselement aufweist, das so ausgelegt ist, dass es die Feder komprimiert;
17 ist eine schematische Querschnitt-Seitenansicht der Tür aus 16 in einer geschlossenen Stellung;
18 ist eine schematische Seitenansicht eines Verriegelungssystems, das ausgelegt ist, um eine Heckklappe selektiv zu ihrer offenen Stellung hin zu drücken, und das ein auf aktiven Materialien basierendes Rückstellsystem aufweist;
19 ist eine schematische Perspektivansicht eines anderen Verriegelungssystems, das ausgelegt ist, um eine Heckklappe selektiv zu ihrer offenen Stellung hin zu drücken, und das ein auf aktiven Materialien basierendes Rückstellsystem aufweist;
20A–20D sind schematische Seitenansichten eines alternativen, auf aktiven Materialien basierenden Rückstellmechanismus zur Verwendung mit dem Verriegelungssystem aus 19;
21 ist eine schematische Perspektivansicht eines Verriegelungssystems mit einem anderen, alternativen, auf aktiven Materialien basierenden Rückstellmechanismus; und
22 ist eine schematische Abbildung einer Türverriegelung, die ein auf aktivem Material basierendes Element umfasst, um eine Tür zu ihrer offenen Stellung hin zu drücken.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In 1, auf welche nun Bezug genommen wird, umfasst eine Fahrzeugkarosserie 10, eine Scharniersäule 14, wie es sich für den Fachmann versteht. Eine Fahrzeugtür 18 ist selektiv zwischen einer offenen Stellung und einer geschlossenen Stellung beweglich. Im Spezielleren verbindet zumindest ein Scharnier (nicht gezeigt) die Scharniersäule 14 und die Tür 18, so dass die Tür 18 in Bezug auf die Scharniersäule 14 selektiv zwischen der offenen Stellung und der geschlossenen Stellung drehbar ist. Die Tür 18 umfasst ein Innenblech, von dem ein Abschnitt unter 22 gezeigt ist. Ein Türbetätigungselement 24 umfasst eine Aufhaltverbindungsanordnung 26, manchmal auch "Türanschlag" oder "Offenhalter" genannt. Die Aufhaltverbindungsanordnung 26 umfasst eine Aufhaltverbindung 30. Die Aufhaltverbindung 30 ist über einen an der Scharniersäule 14 angebrachten Winkel 34 in Bezug auf die Scharniersäule 14 schwenkbar montiert. Im Spezielleren ist die Aufhaltverbindung 30 an dem Winkel 34 um eine Achse drehbar, die im Wesentlichen parallel zu der Drehachse der Tür 18 um das Scharnier verläuft. Der hier verwendete Ausdruck "Scharniersäule" kann eine vordere Scharniersäule, eine B-Säule, usw. umfassen.
Die Aufhaltverbindung 30 erstreckt sich durch eine in dem Innenblech 22 ausgebildete Öffnung 38 hindurch in den Türhohlraum 42 hinein, welcher durch das Innenblech 22 und ein Außenblech (nicht gezeigt) definiert ist, wie es sich für den Fachmann versteht. Die Aufhaltverbindung 26 umfasst auch ein Gehäuse 46, das innerhalb des Türhohlraums 42 angeordnet und an dem Innenblech 22 angebracht ist. Das Gehäuse 46 enthält Federn (nicht gezeigt). Die Aufhaltverbindung 30 erstreckt sich durch das Gehäuse 46 hindurch und ist selektiv durch dieses hindurch beweglich. Die Aufhaltverbindung 30 definiert Rampen, Vertiefungen, usw. (in 1 nicht gezeigt), die mit den Federn in Wechselwirkung treten, um den Widerstand gegenüber einer Bewegung der Tür 18 während deren Verschwenkung zwischen der offenen Stellung und der geschlossenen Stellung zu variieren, wie es sich für den Fachmann versteht.
Ein Anschlag 50 ist an einem Ende der Aufhaltverbindung 30 angebracht, um eine übermäßige Bewegung der Aufhaltverbindung 30 in Bezug auf das Gehäuse 46 zu begrenzen. Im Spezielleren ist der Anschlag 50 größer als die Öffnung in dem Gehäuse 46, durch welches hindurch die Aufhaltverbindung 30 sich erstreckt, und verhindert daher eine Bewegung der Aufhaltverbindung 30 durch das Gehäuse 46 hindurch, indem er physisch mit dem Gehäuse 46 in Wechselwirkung tritt. Die Aufhaltverbindungsanordnung 26 umfasst auch ein L-förmiges Element 54, das angrenzend an den Anschlag 50 an der Aufhaltverbindung 30 angebracht ist. Das Türbetätigungselement 24 umfasst auch ein auf aktivem Material basierendes Element, bei dem es sich in der abgebildeten Ausführungsform um einen Draht 58 aus Formgedächtnislegierung (Shape Memory Alloy – SMA), im Folgenden kurz 'SMA-Draht' genannt, handeln kann. Der SMA-Draht 58 steht über das Element 54 mit der Aufhaltverbindung 30 in Wirkverbindung. Der SMA-Draht steht auch mit dem Gehäuse 46 in Wirkverbindung.
Eine Formgedächtnislegierung zeichnet sich durch einen kalten Zustand aus, der gegeben ist, wenn die Temperatur der Legierung unterhalb ihrer Martensitumwandlungs-Endtemperatur M_f liegt. Eine Formgedächtnislegierung zeichnet sich auch durch einen heißen Zustand aus, der gegeben ist, wenn die Temperatur der Legierung oberhalb ihrer Austenitumwandlungs-Endtemperatur A_f liegt. Ein von der Legierung gebildeter Gegenstand kann durch eine vorbestimmte Form gekennzeichnet sein. Wenn der Gegenstand im kalten Zustand pseudoplastisch verformt wird, so kann die Dehnung umgekehrt werden, indem der Gegenstand auf eine Temperatur oberhalb der Austenit-Endtemperatur A_f erwärmt wird; d. h. eine Erwärmung des Gegenstands auf mehr als seine A_f bewirkt, dass der Gegenstand wieder seine vorbestimmte Form annimmt. Auch der Elastizitätsmodul und die Formänderungsfestigkeit einer SMA-Legierung sind im kalten Zustand beträchtlich geringer als im heißen Zustand. Wie es sich für den Fachmann versteht, ist die pseudoplastische Dehnung insofern ähnlich der plastischen Dehnung, als die Dehnung auch nach Wegnahme der Spannung, welche die Dehnung verursacht hat, weiterhin bestehen bleibt. Im Gegensatz zur plastischen Verformung ist die pseudoplastische Verformung jedoch umkehrbar, wenn der Gegenstand auf seinen heißen Zustand erwärmt wird.
Der SMA-Draht 58 ist durch eine vorbestimmte Länge gekennzeichnet. Wenn die Tür 18 in ihre geschlossene Stellung bewegt wird und der SMA-Draht 58 sich in seinem kalten Zustand befindet, bewegt sich das Gehäuse 46 näher zu der Scharniersäule 14 und bewirkt eine Spannung an dem SMA-Draht 58. Die Spannung bewirkt, dass der SMA-Draht sich pseudoplastisch verformt und eine Länge, die größer als seine vorbestimmte Länge ist, d. h. einen gedehnten Zustand, annimmt. Indem bewirkt wird, dass der SMA-Draht 58 in seinen heißen Zustand eintritt, nimmt der SMA-Draht 58 wieder seinen vorbestimmten Zustand an und übt dadurch Kräfte auf das Gehäuse 46 und die Aufhaltverbindung 30 aus. Somit ändert der Draht 58 Attribute oder Merkmale, nämlich Form und Modul, in Ansprechen auf ein thermisches Aktivierungssignal.
Im Spezielleren drückt, wenn der SMA-Draht 58 von seinem gedehnten Zustand zu seiner vorbestimmten Länge zurückkehrt, der Draht 58 die Aufhaltverbindung 30 gegen die Scharniersäule 14 und drückt das Ge häuse 46 zu dem Anschlag 50 hin, wodurch die Tür 18 von ihrer geschlossenen Stellung zu ihrer offenen Stellung hin bewegt wird.
In 2, auf welche nun Bezug genommen wird und in welcher gleiche Bezugszahlen sich auf gleiche Bauteile aus 1 beziehen, ist die Fahrzeugtüranordnung 118 über ein Scharnier 62 drehbar in Bezug auf die Scharniersäule 114 angebracht. Ein Türöffnungs-Betätigungselement 120 umfasst einen Formgedächtnislegierungsdraht 158, eine Rillenscheibe 160, ein Ritzel 162 und einen Zahnbogen 164. Der Zahnbogen 164 ist in Bezug auf die Scharniersäule 114 starr angebracht. Die Rillenscheibe 160 ist starr mit dem Ritzel 162 montiert und Rillenscheibe und Ritzel sind in Bezug auf die Türanordnung 118 drehbar angeordnet, um sich zusammen um eine gemeinsame Achse zu drehen. Das Ritzel 162 steht mit dem Zahnbogen 164 ineinandergreifend in Eingriff. Der SMA-Draht 158 ist an einem Ende in Bezug auf das Innenblech 122 der Türanordnung 118 starr angeordnet, ein Segment des SMA-Drahtes 158 durchquert den Türhohlraum 142 und ein anderes Segment des SMA-Drahtes 158 ist um die Rillenscheibe 160 herum gewunden.
Der SMA-Draht 158 ist durch eine vorbestimmte Länge gekennzeichnet, und das Türöffnungs-Betätigungselement 120 ist derart ausgelegt, dass der Draht 158 die vorbestimmte Länge aufweist, wenn die Türanordnung 118 zumindest teilweise offen ist, wie in 2 gezeigt. Während die Türanordnung 118 in ihre geschlossene Stellung bewegt wird, bewirkt die Bewegung des Ritzels 162 relativ zu dem Zahnbogen 164 eine Drehung des Ritzels 162 in eine erste Richtung und dementsprechend eine Drehung der Rillenscheibe 160 in die erste Richtung. Die Drehung der Rillenscheibe 160 während die Türanordnung geschlossen wird, bewirkt eine Zugbelastung auf den SMA-Draht 158 und der SMA-Draht 158 wird dadurch pseudoplastisch auf eine Länge verformt, die länger ist als die vor bestimmte Länge. Wenn die Türanordnung 118 sich in ihrer geschlossenen Stellung befindet, ist somit der SMA-Draht 158 länger als die vorbestimmte Länge.
Das Erwärmen des SMA-Drahtes 158 auf seinen heißen Zustand, wenn die Türanordnung 118 sich in ihrer geschlossenen Stellung befindet, bewirkt, dass der SMA-Draht 158 wieder seine vorbestimmte Länge annimmt und seinen Modul erhöht, was wiederum dazu führt, dass der SMA-Draht 158 eine Kraft auf die Rillenscheibe 160 ausübt, welche die Rillenscheibe 160 und dementsprechend das Ritzel 162 dazu bringt, sich in eine der ersten Richtung entgegengesetzte, zweite Richtung zu drehen. Das Ritzel 162 übt während seiner Drehung in die zweite Richtung eine Kraft auf die Zähne des Zahnbogens 164 aus, welche eine entsprechende Gegenkraft auf die Zähne des Ritzels 162 ausübt. Die Gegenkraft auf die Zähne des Ritzels 162 führt zu einem Moment bezogen auf die Drehachse der Türanordnung 118 an dem Scharnier 62, welches die Türanordnung 118 zu ihrer offenen Stellung hin drückt.
Auf aktivem Material basierende Betätigungselemente können auch zum Schließen von Türen verwendet werden. Wenn beispielsweise der SMA-Draht 158 in der in Bezug auf die in 2 gezeigte Richtung entgegengesetzten Richtung um die Rillenscheibe 160 herum gewunden wird, dann bewirkt eine Bewegung der Türanordnung 118 zu ihrer offenen Stellung hin eine Zugbelastung auf den SMA-Draht 158 und der SMA-Draht 158 wird pseudoplastisch auf eine Länge gedehnt, die länger als seine vorbestimmte Länge ist. In einer solchen Ausführungsform wäre somit der SMA-Draht 158 länger als seine vorbestimmte Länge, wenn die Türanordnung 118 sich in ihrer offenen Stellung befindet. Demgemäß würde ein Erwärmen des SMA-Drahtes 158 auf seinen heißen Zustand zu einem Schließen der Türanordnung 118 führen.
Es sei erwähnt, dass auch andere Betätigungselemente verwendet werden können. So kann beispielsweise ein Elektromotor mit dem Ritzel 162 in Wirkverbindung gebracht werden, um das Ritzel 162 selektiv zu drehen; eine Drehung des Ritzels 162 durch den Elektromotor in eine Richtung würde bewirken, dass die Türanordnung 118 sich in ihre offene Stellung bewegt, und eine Drehung des Ritzels 162 durch den Elektromotor in die andere Richtung würde bewirken, dass die Türanordnung 118 sich in ihre geschlossene Stellung bewegt.
In 3, auf welche nun Bezug genommen wird, ist die Fahrzeugtüranordnung 218 über ein Scharnier 62 drehbar in Bezug auf die Scharniersäule 214 angebracht. Ein Türöffnungs-Betätigungselement 220 umfasst eine Viertel-Rillenscheibe 224, eine Rillenscheibe 226 und einen SMA-Draht 258.
Die Viertel-Rillenscheibe 224 ist in Bezug auf die Scharniersäule 214 starr angebracht. Die Viertel-Rillenscheibe 224 erstreckt sich von der Scharniersäule 214 durch eine in dem Innenblech 222 der Türanordnung 218 ausgebildete Öffnung 230 in den Türhohlraum 242 hinein. Die Viertel-Rillenscheibe 224 ist gekrümmt und bildet in der abgebildeten Ausführungsform einen Viertelkreis. Die Viertel-Rillenscheibe 224 definiert eine Rille 262, die in die nach innen gerichtete Richtung, d. h. zu der Fahrzeugkarosserie hin, offen ist.
Die Rillenscheibe 226 ist drehbar in Bezug auf die Türanordnung 218 angebracht, um sich um eine vertikale Achse zu drehen. Der SMA-Draht 258 ist in Bezug auf das Innenblech 222 der Türanordnung 218 angebracht, erstreckt sich über den Türhohlraum 242 hinweg, tritt mit der Rillenscheibe 226 in Eingriff, tritt mit der Viertel-Rillenscheibe 224 in der Rille 262 entlang einem Abschnitt der Länge der Viertel-Rillenscheibe in Eingriff und ist innerhalb des Türhohlraums 242 an dem Ende 266 der Viertel-Rillenscheibe 224 angebracht.
Der SMA-Draht 258 ist durch eine vorbestimmte Länge gekennzeichnet, und das Türöffnungs-Betätigungselement 220 ist derart ausgelegt, dass der Draht 258 die vorbestimmte Länge aufweist, wenn die Türanordnung 218 zumindest teilweise offen ist, wie in 3 gezeigt. Während die Türanordnung 218 in ihre geschlossene Stellung bewegt wird, bewirkt die Bewegung der Türanordnung 218 relativ zu der Viertel-Rillenscheibe 224 eine Zugbelastung auf den SMA-Draht 258, und der SMA-Draht 258 wird pseudoplastisch auf eine Länge verformt, die länger als die vorbestimmte Länge ist. Im Spezielleren bewirkt, während die Türanordnung 218 sich in ihre geschlossene Stellung bewegt, die Bewegung der Türanordnung 218 relativ zu der Viertel-Rillenscheibe 224, dass die Viertel-Rillenscheibe 224 sich weiter in den Türhohlraum hinein erstreckt, wodurch der SMA-Draht 258 pseudoplastisch verformt wird. Wenn die Türanordnung 218 sich in ihrer geschlossenen Stellung befindet, ist somit der SMA-Draht 258 länger als seine vorbestimmte Länge.
Das Erwärmen des SMA-Drahtes 258 auf seinen heißen Zustand, wenn die Türanordnung 218 sich in ihrer geschlossenen Stellung befindet, bewirkt, dass der SMA-Draht 258 wieder seine vorbestimmte Länge annimmt und seinen Modul erhöht, was wiederum dazu führt, dass der SMA-Draht 258 Kraft auf die Viertel-Rillenscheibe 224 und auf das Innenblech 222 ausübt, wodurch die Türanordnung 218 zu ihrer offenen Stellung hin gedrückt wird.
Die Erwärmung eines SMA-Drahtes erfolgt vorzugsweise durch elektrische Widerstandsheizung, d. h. durch Führen von Strom durch den SMA-Draht, um ihn in Ansprechen auf ein Türöffnungssignal, z. B. eine Funkübertragung von einem Schlüsselanhänger, auf seinen heißen Zustand zu erwärmen. In einer beispielhaften Ausführungsform ist ein Funkempfänger (nicht gezeigt) derart ausgelegt, dass er ein Signal an einen Controller (nicht gezeigt) überträgt, wenn der Funkempfänger eine Signalübertragung von einem Schlüsselanhänger empfängt. Der Controller ist entsprechend konfiguriert, um in Ansprechen auf das Signal für eine vorbestimmte Zeitspanne oder bis zum Eintreten einer vorbestimmten Veränderung bei der Länge (Längenänderung) eine elektrische Widerstandsheizung des SMA-Drahtes zu bewirken, und zu bewirken, dass eine elektrisch betätigte Verriegelung (nicht gezeigt), die mit der Tür verbunden ist, einen Schließbügel (nicht gezeigt) löst, der mit der Fahrzeugkarosserie verbunden ist. Sensoren (nicht gezeigt) wie beispielsweise Näherungssensoren können derart konfiguriert sein, dass sie die Nähe von Gegenständen zu der Tür überwachen und die Nähe von Gegenständen zu der Tür an den Controller übermitteln, so dass der Controller den Betrag der Türöffnung verändern kann, um einen Kontakt zwischen der Tür und dem Gegenstand zu vermeiden. Sensoren können auch derart konfiguriert sein, dass sie den Öffnungswinkel der Tür und den Zustand des Türöffnungs-Betätigungselements überwachen und den Öffnungswinkel der Tür und den Zustand des Türöffnungs-Betätigungselements an den Controller übermitteln. Der Controller kann beispielsweise auch so programmiert sein, dass er für den Fall, dass sich die Tür von selbst schließen sollte, z. B. wenn die Fahrzeugkarosserie sich in geneigtem Zustand befindet, den Draht erneut erwärmt. Es kann auch wünschenswert sein, Arretierstellungen eines Türanschlags hinzuzufügen bzw. zu verändern, um die Türöffnungs-Betätigungselemente anzupassen oder eine reibungskontinuierliche Arretierung zu schaffen. Es können voreingestellte/programmierbare Anschläge (Türöffnungswinkel) verwendet werden. Sensoren können auch dazu verwen det werden, die Geschwindigkeit und Nähe von Gegenständen zu überwachen, die auf die Tür auftreffen können.
In der Klasse der in 1–3 dargestellten Ausführungsformen kühlt der SMA-Draht vorzugsweise, nachdem die Tür geöffnet worden ist, rasch wieder auf seinen kalten Zustand ab, so dass der SMA-Draht während des Schließens der Tür einen geringen Dehnungswiderstand (d. h. den geringeren Modul seines kalten Zustands) aufweist, um den zum Schließen der Tür nötigen Kraftaufwand zu minimieren.
In 4, auf welche nun Bezug genommen wird, umfasst eine Fahrzeugkarosserie 310 eine Scharniersäule 314, wie es sich für den Fachmann versteht. Eine Fahrzeugtür 318 ist selektiv zwischen einer offenen Stellung und einer geschlossenen Stellung beweglich. Im Spezielleren verbindet zumindest ein Scharnier (nicht gezeigt) die Scharniersäule 314 und die Tür 318, so dass die Tür in Bezug auf die Scharniersäule 314 selektiv zwischen der offenen Stellung und der geschlossenen Stellung drehbar ist. Die Tür 318 umfasst ein Innenblech, von dem ein Abschnitt unter 322 gezeigt ist. Eine Aufhaltverbindung 326, manchmal auch "Türanschlag" oder "Offenhalter" genannt, umfasst einen Stab 330. Die Stab 330 ist über einen an der Scharniersäule 314 angebrachten Winkel 334 in Bezug auf die Scharniersäule 314 schwenkbar montiert. Im Spezielleren ist der Stab 330 an dem Winkel 334 um eine Achse drehbar, die im Wesentlichen parallel zu der Drehachse der Tür 318 um das Scharnier verläuft. Der hier verwendete Ausdruck "Scharniersäule" kann eine vordere Scharniersäule, eine B-Säule, usw. umfassen.
Der Stab 330 erstreckt sich durch eine in dem Innenblech 322 ausgebildete Öffnung 338 hindurch in den Türhohlraum 342 hinein, welcher durch das Innenblech 322 und ein Außenblech (nicht gezeigt) definiert ist, wie es sich für den Fachmann versteht. Die Aufhaltverbindung 326 umfasst auch ein Gehäuse 346, das innerhalb des Türhohlraums 342 angeordnet und an dem Innenblech 322 angebracht ist. Das Gehäuse 346 enthält zwei Federn 350. Der Stab 330 erstreckt sich durch das Gehäuse 346 hindurch und ist durch dieses hindurch selektiv zwischen den Federn 350 beweglich. Der Stab 330 definiert Rampen, Vertiefungen, usw. (in 4 nicht gezeigt), die mit den Federn 350 in Wechselwirkung treten, um den Widerstand gegenüber einer Bewegung der Tür 318 während deren Verschwenkung zwischen der offenen Stellung und der geschlossenen Stellung zu variieren, wie für den Fachmann verständlich ist.
Ein Anschlag 354 ist an einem Ende des Stabs 330 angebracht, um eine übermäßige Bewegung des Stabs 330 in Bezug auf das Gehäuse 346 zu begrenzen. Im Spezielleren ist der Anschlag 354 größer als die Öffnung in dem Gehäuse 346, durch welches hindurch der Stab 330 sich erstreckt, und verhindert daher eine Bewegung des Stabs 330 durch das Gehäuse 346 hindurch, indem er physisch mit dem Gehäuse 346 in Wechselwirkung tritt.
In 4 und 5, auf welche nun Bezug genommen wird, definiert der Stab 330 an einem Ende 362 ein Loch 358, durch welches ein Stift (nicht gezeigt) einführbar ist, um das Ende 362 schwenkbar an dem unter 334 in 4 gezeigten Winkel anzubringen. Die Flächen 366A, 366B an gegenüberliegenden Seiten des Stabs 330 definieren ein Profil, das den Kraftaufwand beeinflusst, der erforderlich ist, um die Tür 318 zwischen ihrer offenen und ihrer geschlossenen Stellung zu verschwenken. Wenn die Tür 318 in der geschlossenen Stellung ist, befindet sich das Segment 370 des Stabs 330 innerhalb des Gehäuses 346 zwischen den Federn 350. Die Segmente 374A, 374B der Flächen 366A, 366B wirken jeweils auf eine entsprechende Feder 350.
Während die Tür 318 zu der offenen Stellung hin bewegt wird, bewegt sich der Stab 330 relativ zu dem Gehäuse 346, so dass das Segment 378 des Stabs 330 sich innerhalb des Gehäuses 346 zwischen den Federn 350 befindet und die Segmente 382A, 38213 der Flächen 366A, 366B jeweils auf eine entsprechende Feder 350 wirken. Das Segment 378 ist dicker als das Segment 370, d. h. die Flächensegmente 382A, 382B sind weiter voneinander beabstandet als die Flächensegmente 374A, 374B. Demgemäß bewirkt der Stab 330, dass die Federn 350 sich komprimieren, während die Tür 318 aus ihrer geschlossenen Stellung bewegt wird.
Während die Tür 318 weiter zu der offenen Stellung hin bewegt wird, bewegt sich der Stab 330 relativ zu dem Gehäuse, so dass das Segment 386 sich innerhalb des Gehäuses 346 zwischen den Federn 350 befindet. Die Segmente 390A, 390B der Flächen 366A, 366B wirken jeweils auf eine entsprechende Feder 350. Das Segment 386 ist dünner als das Segment 378, welches sich auf einer Seite des Segments 386 befindet, und auch dünner als das Segment 394, welches sich auf der anderen Seite des Segments 386 befindet, und somit wirkt das Segment 386 als eine Arretierung; das bedeutet, dass das Bewegen der Tür 318 in beide Richtungen, wenn das Gehäuse 346 mit dem Segment 386 in Eingriff tritt, ein Komprimieren der Federn 350 und somit einen erhöhten Kraftaufwand erfordert. Das Segment 398 auf der dem Segment 386 entgegengesetzten Seite des Segments 394 ist dünner als das Segment 394 und stellt jenes Segment dar, welches innerhalb des Gehäuses 346 zwischen den Federn 350 zu liegen kommt, wenn die Tür sich in der vollständig geöffneten Stellung befindet.
Eine Feder 400 ist zwischen der Türanordnung 318 und der Scharniersäule 314 konzentrisch um den Stab 330 herum angeordnet, und wenn die Türanordnung 318 in ihrer geschlossenen Stellung ist, wird die Feder 400 von der Türanordnung 318 und der Scharniersäule 314 komprimiert. Somit drückt die Feder 400 die Türanordnung 318 zu ihrer offenen Stellung hin. Wenn eine Türverriegelung (nicht gezeigt) gelöst wird, zwingt die Feder die Tür 318 zu ihrer offenen Stellung hin.
6, in welcher gleiche Bezugszahlen sich auf gleiche Bauteile aus 4 und 5 beziehen, bildet schematisch einen alternativen Stab 330A ab, der anstelle des Stabs 330 verwendet werden kann. In 4 und 6, auf welche nun Bezug genommen wird, umfasst der Stab 330A an einem Ende einen Anschlag 354 und definiert er an dem entgegengesetzten Ende 362 ein Loch 358. Ein Stift ist durch das Loch 358 einführbar, um das Ende 362 des Arms 330A schwenkbar mit dem unter 334 gezeigten Winkel zu verbinden. Die Flächen 404A, 404B an gegenüberliegenden Seiten des Stabs 330A definieren ein Profil, das den Kraftaufwand beeinflusst, der erforderlich ist, um die Türanordnung 318 zwischen ihrer offenen und ihrer geschlossenen Stellung zu verschwenken. Wenn die Türanordnung 318 in der geschlossenen Stellung ist, befindet sich das Segment 408 des Stabs 330A innerhalb des Gehäuses 346 zwischen den Federn 350, und die Segmente 412A, 412B der Flächen 404A, 404B wirken jeweils auf eine entsprechende Feder 350. Das Segment 408 des Stabs 330A ist von ausreichender Dicke, so dass die Segmente 412A, 412B derart auf die Federn 350 einwirken, dass die Federn 350 komprimiert werden.
Während die Türanordnung 318 sich von ihrer geschlossenen Stellung zu der offenen Stellung hin bewegt, bewegt sich der Stab 330A in Bezug auf das Gehäuse 346, so dass das Segment 416 des Stabs 330A sich in dem Gehäuse 346 befindet, wobei die Segmente 420A, 420B der Flächen 404A, 404B jeweils auf die entsprechende Feder 350 wirken. Das Segment 416 ist ein Rampensegment, d. h. das Segment 416 wird in der von dem Seg ment 408 wegführenden Richtung zunehmend dünner. Die Segmente 420A, 420B verlaufen nicht parallel; der Abstand zwischen diesen nimmt zunehmender Entfernung von dem Stabsegment 408 ab. Demgemäß werden die Federn 350, während die Türanordnung 318 von der geschlossenen Stellung zu der offenen Stellung hin bewegt wird, weniger komprimiert, und zwar in dem Maß, in dem das Gehäuse 346 das Segment 416 überquert. Die Federn 350 wirken daher bei der Bewegung der Türanordnung 318 von der geschlossenen Stellung zu der offenen Stellung hin unterstützend, indem sie auf die Flächen 420A, 420B des Rampensegments 416 wirken. Das Segment 424 des Stabs 330A an der dem Segment 408 entgegengesetzten Seite des Rampensegments 416 ist durch parallel verlaufende Segmente 428A, 428B der Flächen 404A, 404B gekennzeichnet.
Das Segment 432 an der dem Segment 416 entgegengesetzten Seite des Segments 424 ist dicker als das Segment 424. Demgemäß leisten, während die Türanordnung 318 näher zu der offenen Stellung hin bewegt wird, so dass das Gehäuse 346 sich von dem Segment 424 zu dem Segment 432 bewegt, die Federn 350 einen Widerstand, da sie von den Flächen 404A, 404B komprimiert werden. Das Segment 436 stellt eine mittlere Arretierstellung bereit und das Segment 440 kommt innerhalb des Gehäuses zwischen den Federn 350 zu liegen, wenn die Tür sich in der vollständig geöffneten Stellung befindet.
In 7 und 8, auf welche nun Bezug genommen wird, ist eine Aufhaltverbindungsanordnung 450 schematisch abgebildet. Die Aufhaltverbindungsanordnung 450 umfasst einen ersten Winkel 454, der an einer Fahrzeugtüranordnung, wie beispielsweise der unter 318 in 4 gezeigten Türanordnung, angebracht ist. Die Aufhaltverbindungsanordnung 450 umfasst auch einen Winkel 458, der an einer Fahrzeugkarosserie-Scharniersäule, wie beispielsweise der unter 314 in 4 gezeigten Scharnier säule, angebracht ist. Der erste Winkel 454 ist an einem Scharnier 462 schwenkbar mit dem zweiten Winkel 458 verbunden; das bedeutet, dass der erste Winkel 454 in Bezug auf den zweiten Winkel 458 selektiv um das Scharnier 462 herum schwenkbar ist.
Die Aufhaltanordnung 450 umfasst auch eine Aufhaltverbindung 466, die an einem Scharnier 470 schwenkbar mit einem ersten Winkel 454 verbunden ist; das bedeutet, dass die Aufhaltverbindung 466 in Bezug auf den ersten Winkel 454 selektiv um das Scharnier 470 herum schwenkbar ist. Eine Rolle 474 ist durch einen Stift 478 drehbar in Bezug auf den zweiten Winkel 458 angebracht.
Die Aufhaltverbindung 466 umfasst eine Fläche 482, die einen Rand der Aufhaltverbindung 466 definiert. Eine Feder 486 verbindet die Aufhaltverbindung 466 und den ersten Winkel 454 miteinander und spannt die Aufhaltverbindung 466 vor, so dass die Fläche 482 sich in ständigem Kontakt mit der Rolle 474 befindet. Während die Türanordnung sich zwischen ihrer geschlossenen Stellung und ihrer vollständig geöffneten Stellung bewegt, bewegt sich die Aufhaltverbindung 466 in Bezug auf die Rolle 474, so dass die Rolle 474 die Fläche 482 überquert. Die Fläche 482 ist durch Erhöhungen und Vertiefungen gekennzeichnet, auf welche die Rolle 474 trifft, während die Türanordnung sich zwischen der offenen Stellung und der geschlossenen Stellung bewegt. Im Spezielleren definiert die Fläche eine erste Vertiefung 490, eine zweite Vertiefung 494 und eine dritte Vertiefung 498. Eine erste Erhöhung 502 trennt die erste Vertiefung 490 und die zweite Vertiefung 494. Eine zweite Erhöhung 506 trennt die zweite Vertiefung 494 und die dritte Vertiefung 498. Eine dritte Erhöhung 510 trennt die dritte Vertiefung 498 von dem Segment 514 der Fläche 482, welches in der abgebildeten Ausführungsform flach ist.
Wenn die Türanordnung sich in der geschlossenen Stellung befindet, wie in 8 gezeigt, steht die Rolle 474 an der ersten Vertiefung 490 mit der Fläche 482 in Kontakt. Wenn die Türanordnung verschwenkt wird, so bewirkt dies, dass der erste Winkel 454 sich um das Scharnier 462 dreht, wodurch bewirkt wird, dass die Aufhaltverbindung 466 sich relativ zu der Rolle 474 bewegt, so dass die Rolle 474 die Erhöhungen 502, 506 und 510 und die Vertiefungen 490, 494 und 498 überquert. Während die Rolle 474 eine der Erhöhungen 502, 506, 510 überquert, wird die Aufhaltverbindung 466 gegen die Feder 486 gezwungen, wodurch die Feder 486 komprimiert wird und der Drehbewegung der Türanordnung einen Widerstand entgegenbringt, wie es sich für den Fachmann versteht.
Die Erhöhung 502 ist verglichen mit den Erhöhungen 506, 510 relativ klein und im Spezifischeren ist das Hervortreten der Erhöhung 502 von der Vertiefung 490 geringer als das Hervortreten der anderen Erhöhungen relativ zu ihren angrenzenden Vertiefungen. Somit wird beim Bewegen der Türanordnung von einer vollständig geschlossenen Stellung, in welcher die Rolle 474 mit der Vertiefung 490 in Kontakt steht, in eine teilweise offene Stellung, in welcher die Rolle 474 mit der Vertiefung 494 in Kontakt steht, von der Feder 486 ein relativ geringer Widerstand bereitgestellt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der von der Erhöhung 502 einer Drehung der Tür entgegengebrachte Widerstand geringer als die durch komprimierte Dichtungsleisten und Türabdichtungen (nicht gezeigt) und durch die Türverriegelung (nicht gezeigt) auf die Tür wirkenden Kräfte, und daher ist die Türanordnung beim Entriegeln in der Lage, ohne Kraftaufwendung seitens des Benutzers sich in eine erste offene Stellung zu bewegen, so dass, wie in 7 gezeigt, die Rolle 474 mit der Vertiefung 494 in Kontakt tritt. Die Vertiefung 498 fungiert als eine Tür-Stellungsarretierung in mittlerer Position, und die Rolle 474 tritt mit dem Segment 514 der Fläche 482 in Kontakt, wenn die Türanordnung sich in der voll ständig geöffneten Stellung befindet. Die Aufhaltverbindung 466 kann innerhalb des Umfangs der beanspruchten Erfindung durch andere Erhöhungen und Vertiefungen gekennzeichnet sein. In der abgebildeten Ausführungsform ragt die Erhöhung 502 weiter von der Vertiefung 494 als von der Vertiefung 490 vor, und somit erfordert die Bewegung der Türanordnung von ihrer teilweise geöffneten zu ihrer geschlossenen Stellung mehr Kraftaufwand als das Bewegen der Türanordnung von ihrer geschlossenen Stellung in ihre teilweise geöffnete Stellung.
Wird die Aufhaltverbindungsanordnung 450 in Verbindung mit einer Türöffnungsvorrichtung wie etwa einer von jenen, die in 6 – 8 gezeigt sind, verwendet, so kann eine von einem SMA-Draht komprimierte Feder die Tür aus ihrer geschlossenen Stellung bewegen, so dass die Rolle mit der Vertiefung 494 in Kontakt steht; die Erhöhung 502 verhindert, dass die Tür sich in ihre geschlossene Stellung zurück bewegt.
In 9, auf welche nun Bezug genommen wird, ist eine Türanordnung 618 über ein Scharnier 62 drehbar mit einer Scharniersäule 614 einer Fahrzeugkarosserie 616 verbunden. Ein L-förmiges Element 620 ist ebenfalls um das Scharnier 62 drehbar und ist zumindest teilweise zwischen der Scharniersäule 614 und der Türanordnung 618 angeordnet. Wenn die Türanordnung 618 sich, wie in 9 gezeigt, in ihrer geschlossenen Stellung befindet, steht ein Arm 624 des Elements 620 mit der Scharniersäule 614 in Kontakt. Der andere Arm 628 des L-förmigen Elements 620 erstreckt sich durch eine in der Türanordnung 618 ausgebildete Öffnung 632 hindurch in den Türhohlraum 642 hinein. Eine Feder 636 ist zwischen der Türanordnung 618 und einem Arm 624 konzentrisch um den Arm 628 herum angeordnet, und die Feder 636 wird, wenn die Türanordnung 618 sich in ihrer geschlossenen Stellung befindet, durch die Türanordnung 618 und den Arm 624 des L-förmigen Elements 620 kompri miert. Somit drückt die Feder 636 die Türanordnung 618 zu ihrer offenen Stellung hin. Wenn die Türverriegelung 640 gelöst wird, zwingt die Feder die Tür 618 zu ihrer offenen Stellung hin. Der Arm 628 ist in Bezug auf die Türanordnung 618 durch die Öffnung 632 hindurch beweglich, um sich an die Bewegung der Tür 618 während des Öffnens anzupassen. Schließt ein Benutzer die Tür, so wird die Feder wieder komprimiert. Das Ende 644 des Arms 628 ist erweitert, um zu verhindern, dass dieser sich durch die Öffnung 632 hindurchbewegt.
In 10, auf welche nun Bezug genommen wird und in welcher gleiche Bezugszahlen sich auf gleiche Bauteile aus 9 beziehen, ist die Türanordnung 718 über das Scharnier 62 drehbar in Bezug auf die Scharniersäule 714 der Fahrzeugkarosserie 616 angebracht. Das L-förmige Element 620 ist ebenfalls um das Scharnier 62 drehbar und ist zumindest teilweise zwischen der Scharniersäule 714 und der Türanordnung 718 angeordnet. Wenn die Türanordnung 718 sich, wie in 10 gezeigt, in ihrer geschlossenen Stellung befindet, steht ein Arm 624 des Elements 620 mit der Scharniersäule 714 in Kontakt. Der andere Arm 628 des L-förmigen Elements 620 erstreckt sich durch eine in der Türanordnung 718 ausgebildete Öffnung 732 hindurch in den Türhohlraum 642 hinein. Eine Feder 636 ist konzentrisch um den Arm 628 herum angeordnet, und die Feder 636 wird, wenn die Türanordnung 718 sich in ihrer geschlossenen Stellung befindet, durch die Türanordnung 718 und den Arm 624 des L-förmigen Elements 620 komprimiert. Somit drückt die Feder 636 die Türanordnung 718 zu ihrer offenen Stellung hin. Wenn die Türverriegelung 640 gelöst wird, zwingt die Feder 636 die Türanordnung 718 zu ihrer offenen Stellung hin. Der Arm 628 ist in Bezug auf die Türanordnung 718 durch die Öffnung 732 hindurch beweglich, um sich an die Bewegung der Tür 718 während des Öffnens anzupassen.
Ein SMA-Draht 740 ist an einem Ende an dem Arm 628 angebracht und ist an dem anderen Ende an dem Innenblech 744 der Türanordnung 718 angebracht. Der Draht 740 ist durch eine vorbestimmte Länge gekennzeichnet, welche der Draht 740 in seinem heißen Zustand wieder annimmt, nachdem er pseudoplastisch verformt worden ist. Die vorbestimmte Länge ist derart, dass der Draht 740 den Arm 628 in den Türhohlraum 742 hinein zieht, wodurch die Feder 636 zwischen dem Arm 624 und der Türanordnung 718 komprimiert wird. Wenn der Draht 740 sich in seinem kalten Zustand befindet, ist sein Elastizitätsmodul oder seine Formänderungsfestigkeit ausreichend gering, dass die Feder 636, die gegen die Türanordnung 718 und den Arm 624 wirkt, zu einer Zugbelastung in dem Draht 740 führt und dadurch die Länge des Drahtes 740 in Bezug auf dessen vorbestimmte Länge erhöht.
Während des Betriebs der Türanordnung 718 wird der Draht 740 auf seinen heißen Zustand erwärmt, um die Feder 636 zu komprimieren, wodurch Energie gespeichert wird. Eine Verriegelung 748 ist mit einem Voll- oder Teil-Loch 752 in dem Arm 628 in Eingriff bringbar, um die Feder 636, nachdem der Draht 740 sich auf seinen kalten Zustand abgekühlt hat, in ihrem komprimierten Zustand zu halten. Demgemäß stellt der Draht 740 die Energie bereit, um die Feder 636 zu komprimieren, und die Feder 636 beeinflusst somit nicht den Kraftaufwand, der erforderlich ist, um die Türanordnung 718 zu schließen. Soll die Türanordnung 718 geöffnet werden, wird die Verriegelung 748 von dem Voll- oder Teil-Loch 752 gelöst und die gespeicherte Energie von der Feder 636 freigesetzt, um die Türanordnung 718 zu ihrer offenen Stellung hin zu drücken.
In 11, auf welche nun Bezug genommen wird, ist die Türanordnung 818 über das Scharnier 62 drehbar an der Scharniersäule 814 angebracht. Das Innenblech 822 der Türanordnung 818 definiert eine Öffnung 824. Eine Feder 828 ist in dem Türhohlraum 832 angeordnet und die Türstruktur definiert eine zylindrische Federführung 836 innerhalb des Hohlraums 832. Im Spezielleren definiert die Führung 836 einen im Allgemeinen zylindrischen Hohlraum 840, der die Feder 828 zumindest teilweise enthält. Der Hohlraum 840 ist an einem Ende mit der Öffnung 824 ausgerichtet, so dass die Feder 828, wie in 11 gezeigt, selektiv durch die Öffnung 824 hindurch aus dem Hohlraum 840 heraus ausdehnbar ist. Die Feder steht mit einer Wand 844 in Kontakt, die das der Öffnung 824 entgegengesetzte Ende des Hohlraums 840 definiert.
Ein SMA-Draht 848 ist in dem Türhohlraum 832 angeordnet. Ein Ende des Drahtes 848 ist an dem Innenblech 822 angebracht und das andere Ende des Drahtes 848 ist an der Feder 828 angebracht. Im Spezielleren erstreckt sich der Draht 848 von dem Türhohlraum 832 durch eine Öffnung 852 in der Wand 844 in den zylindrischen Hohlraum 840 hinein. Das Segment des Drahtes 848 in dem zylindrischen Hohlraum 840 erstreckt sich entlang der Mittellinie der Feder 828 und der Draht 848 ist an dem distalen Ende der Feder 828, d. h. an dem Ende der Feder 828, das am weitesten von der Wand 844 entfernt und in größter Nähe zu dem Fahrzeugkarosserieboden 856 bzw. dem Kippblech gelegen ist. Eine Führungs-Rillenscheibe 860 führt den Draht 848 innerhalb des Türhohlraums 832.
Der Draht 848 ist durch eine vorbestimmte Länge gekennzeichnet, welche der Draht in seinem heißen Zustand wieder annimmt, nachdem er pseudoplastisch verformt worden ist. Die vorbestimmte Länge ist derart, dass der Draht die Feder 828 so weit komprimiert, dass die Feder sich zur Gänze innerhalb des Hohlraums 840 befindet und kein Teil der Feder aus der Öffnung 824 herausragt. Wenn der Draht 848 sich in seinem kalten Zustand befindet, ist sein Modul ausreichend gering, dass die Feder 828, die gegen die Wand 844 wirkt, sich aus der in dem Innenblech 822 ausgebildeten Öffnung 824 heraus erstreckt und dadurch in pseudoplastischer Weise die Länge des Drahtes 848 in Bezug auf dessen vorbestimmte Länge erhöht.
Während des Betriebs der Türanordnung 818 wird der Draht 848 auf seinen heißen Zustand erwärmt, um die Feder 828 zu komprimieren, wodurch in der Feder Energie gespeichert wird. Eine Verriegelung (nicht gezeigt) wird dazu verwendet, die Feder 828 in ihrem komprimierten Zustand zu halten, nachdem der Draht 848 sich auf seinen kalten Zustand abgekühlt hat. Soll die Türanordnung 818 geöffnet werden, wird die Verriegelung gelöst und die gespeicherte Energie von der Feder 824 freigesetzt, während die Feder 828 sich durch die Öffnung 824 hindurch erstreckt und gegenläufige Kräfte auf die Wand 844 und den Karosserieboden 856 ausübt, um die Türanordnung 844 zu ihrer offenen Stellung hin zu drücken.
In 12, auf welche nun Bezug genommen wird, ist die Türanordnung 918 über das Scharnier 62 drehbar in Bezug auf die Scharniersäule 914 angebracht. Das Türöffnungs-Betätigungselement 916 umfasst ein Viertel-Rillenscheibenelement 928, eine Feder 920 und einen SMA-Draht 922. Das Viertel-Rillenscheibenelement 928 umfasst einen Viertel-Rillenscheibenabschnitt 926 und einen Befestigungsabschnitt 930. Der Befestigungsabschnitt 930 ist in Bezug auf die Türanordnung 918, die Scharniersäule 914 und das Scharnier 62 drehbar angebracht, so dass das Viertel-Rillenscheibenelement 928 um die Drehachse der Türanordnung 918 herum selektiv drehbar ist. Der Viertel-Rillenscheibenabschnitt 926 ist im Allgemeinen horizontal ausgerichtet, gekrümmt, und bildet in der abgebildeten Ausführungsform ein Viertel eines Kreises, dessen Zentrum sich in der Drehachse der Tür befindet. Der Rillenscheibenabschnitt 926 definiert eine Rille 934, die in die nach innen gerichtete Richtung, d. h. zu der Fahrzeugkarosserie hin, offen ist. Der Rillenscheibenabschnitt 926 erstreckt sich von dem Befestigungsabschnitt außerhalb des Türhohlraums 938 durch die in dem Innenblech 942 ausgebildete Öffnung 939 in den Türhohlraum 938 hinein.
Die Feder 920 ist zwischen dem Befestigungsabschnitt 930 und einer Außenwand 940 des Innenblechs 942 der Türanordnung 918 konzentrisch um den Rillenscheibenabschnitt 926 herum angeordnet. Der SMA-Draht 922 ist an einem Ende in Bezug auf das Innenblech 942 angebracht, durchquert den Türhohlraum 938 und erstreckt sich durch die Öffnung 939 aus dem Türhohlraum 938 heraus. Außerhalb des Türhohlraums 938 erstreckt sich der SMA-Draht 922 entlang dem Rillenscheibenabschnitt 926 in der Rille 934 und ist angrenzend an den Befestigungsabschnitt 930 an dem Rillenscheibenelement 928 angebracht.
Der SMA-Draht 922 ist durch eine vorbestimmte Länge gekennzeichnet. Wenn der Draht 922 sich in seinem kalten Zustand befindet, sind sein Elastizitätsmodul und seine Formänderungsfestigkeit ausreichend gering, dass die Feder, die auf die Wand 940 der Türanordnung 918 und den Anbringungsabschnitt 926 wirkt, die Türanordnung 918 von dem Anbringungsabschnitt 926 weg drückt und dadurch den Draht 922 in Bezug auf dessen vorbestimmte Länge dehnt. Wenn der Draht 922 auf seinen heißen Zustand erwärmt wird, nimmt der Draht 922 wieder seine vorbestimmte Länge an und sein Modul erhöht sich, wodurch das Rillenscheibenelement 928 und die Türanordnung 918 zueinander gezogen werden und die Feder 920 komprimiert wird.
Somit kann, wenn die Türanordnung 918 zumindest teilweise offen ist, der Draht 922 auf seinen heißen Zustand erwärmt werden, wodurch die Feder 920 komprimiert wird. Das Rillenscheibenelement 928 dreht sich unabhängig von der Scharniersäule 914 zu der Türanordnung 918 hin und daher hat die Kompression der Feder 920 keinen Einfluss auf den Türöffnungswinkel. Die Türanordnung 918 kann anschließend manuell in ihre geschlossene Stellung verschwenkt werden, wobei das Rillenscheibenelement 928 mit der Scharniersäule 914 in Kontakt tritt. Wird die Türanordnung geöffnet (z. B. wenn ein Controller eine elektrische Verriegelung (nicht gezeigt) ansteuert, um sie zu lösen), wobei der Draht 922 sich in seinem kalten Zustand befindet, so drückt die komprimierte Feder die Türanordnung 918 zu ihrer offenen Stellung hin und dehnt den Draht 922 in Bezug auf seine vorbestimmte Länge.
In 13 und 14, auf welche nun Bezug genommen wird, ist die Türanordnung 1000 über das Scharnier 1008 drehbar in Bezug auf eine Fahrzeugkarosserie-Scharniersäule 1004 angebracht. Das Türöffnungs-Betätigungselement 1012 umfasst ein Rillenscheibenelement 1016, eine Feder 1020, und einen Draht 1024 aus Formgedächtnislegierung (SMA-Draht). Das Rillenscheibenelement 1016 ist ein im Allgemeinen L-förmiger Winkel und umfasst einen Rillenscheibenabschnitt 1028 und einen Befestigungsabschnitt 1032. Der Befestigungsabschnitt 1032 ist an dem Scharnier 1008 in Bezug auf die Türanordnung 1000 und die Scharniersäule 1004 drehbar angebracht, so dass das Rillenscheibenelement 1016 um die Drehachse der Türanordnung 1000 herum selektiv zwischen einer in 13 gezeigten ersten Stellung und einer in 14 gezeigten zweiten Stellung drehbar ist. Der Rillenscheibenabschnitt 1028 ist im Allgemeinen horizontal ausgerichtet und gekrümmt. Der Rillenscheibenabschnitt 1028 definiert eine Rille (nicht gezeigt), die in die nach innen gerichtete Richtung, d. h. zu der Fahrzeugkarosserie hin, offen ist. Der Rillenscheibenabschnitt 1028 erstreckt sich von dem Befestigungsabschnitt 1032 außerhalb des Türhohlraums 1036 durch eine in dem Innenblech 1040 der Türanordnung 1000 ausgebildete Öffnung in den Türhohlraum 1036 hinein.
Die Feder 1020 ist zwischen dem Befestigungsabschnitt 1032 und einer Außenwand 1044 des Innenblechs 1040 konzentrisch um den Rillenscheibenabschnitt 1028 herum angeordnet. Der SMA-Draht 1024 ist an einem Ende in Bezug auf das Innenblech 1040 angebracht, durchquert den Türhohlraum 1036 und erstreckt sich durch die in dem Innenblech 1040 ausgebildete Öffnung aus dem Türhohlraum 1036 heraus. Außerhalb des Türhohlraums 1036 erstreckt sich der SMA-Draht 1024 entlang dem Rillenscheibenabschnitt 1028 in der Rille und ist angrenzend an den Befestigungsabschnitt 1032 an dem Rillenscheibenelement 1016 angebracht. Alternativ dazu kann ein Nicht-SMA-Kabel oder -Draht in der Rille verwendet werden und an einem Ende an den SMA-Draht 1024 und an dem anderen Ende an das Rillenscheibenelement 1016 angebracht werden.
Der SMA-Draht 1024 ist durch eine vorbestimmte Länge gekennzeichnet. Wenn der Draht 1024 sich in seinem kalten Zustand befindet, sind sein Elastizitätsmodul und seine Formänderungsfestigkeit ausreichend gering, dass die Feder 1020, die auf die Wand 1044 und den Anbringungsabschnitt 1032 wirkt, die Türanordnung 1000 von dem Anbringungsabschnitt 1032 weg drückt und dadurch den Draht 1024 in Bezug auf dessen vorbestimmte Länge dehnt. Wenn der Draht 1024 auf seinen heißen Zustand erwärmt wird, nimmt der Draht 1024 wieder seine vorbestimmte Länge an und sein Modul erhöht sich, wodurch das Rillenscheibenelement 1016 zu der Türanordnung 1000 hin gezogen wird, so dass das Rillenscheibenelement 1016 sich in seiner ersten Stellung befindet und die Feder 1020 durch die Wand 1044 und den Befestigungsabschnitt 1032 komprimiert wird.
Das Rillenscheibenelement 1016 umfasst am Ende des Rillenscheibenabschnitts 1028 innerhalb des Türhohlraums 1036 auch einen Haken 1048. Eine Sperrklinke 1050 ist in Bezug auf das Innenblech 1040 an dem Scharnier 1054 angebracht, so dass die Sperrklinke selektiv um das Drehgelenk 1054 herum drehbar ist. Die Sperrklinke 1050 ist innerhalb des Türhohlraums 1036 angeordnet und umfasst einen Haken 1058. Der Haken 1058 ist, wie in 13 gezeigt, mit dem Haken 1048 des Rillenscheibenelements 1016 ein Eingriff bringbar, um das Rillenscheibenelement 1016 in seiner ersten Stellung zu halten. Eine Feder 1062 drückt die Sperrklinke 1050 unter Vorspannung in Eingriff mit dem Haken 1048. Die Sperrklinke 1050 ist selektiv um das Drehgelenk 1054 herum drehbar, so dass der Haken 1058 sich außer Eingriff mit dem Haken 1048 befindet, wodurch das Rillenscheibenelement 1016 aus seiner ersten Stellung gelöst wird, so dass die Feder 1020 das Rillenscheibenelement 1016 in seine zweite Stellung in Bezug auf die Türanordnung 1000 bewegen kann.
Somit kann, wenn die Türanordnung 1000 zumindest teilweise offen ist, der Draht 1024 auf seinen heißen Zustand erwärmt werden, wodurch die Feder 1020 komprimiert wird und das Rillenscheibenelement 1016 in seine erste Stellung in Bezug auf die Türanordnung 1000 bewegt wird. Das Rillenscheibenelement 1016 dreht sich unabhängig von der Scharniersäule 1004 zu der Türanordnung 1000 hin und daher hat die Kompression der Feder 1020 keinen Einfluss auf den Türöffnungswinkel. Während das Rillenscheibenelement 1016 sich zu der ersten Stellung hin bewegt, bewirkt die Feder 1062, dass der Haken 1058 der Sperrklinke 1050 mit dem Haken 1048 des Elements 1016 in Eingriff tritt. Somit verhindern, wenn die Feder sich auf ihren kalten Zustand abkühlt, die miteinander in Eingriff stehenden Haken 1048, 1058, dass die Feder 1020 sich ausdehnt und ihre gespeicherte Energie freisetzt.
Die Türanordnung 1000 kann dann manuell in ihre geschlossene Stellung verschwenkt werden. Ein Ausklinkelement 1066 steht mit der Sperrklinke 1050 in Wirkverbindung, um zu bewirken, dass die Sperrklinke 1050 sich dreht, so dass der Haken 1058 mit dem Haken 1048 außer Eingriff tritt und die Feder 1020 das Rillenscheibenelement 1016 in Kontakt mit der Scharniersäule 1004 drückt; die geringfügige Bewegung, mit welcher das Rillenscheibenelement 1016 mit der Scharniersäule 1004 in Kontakt gebracht wird, ist ausreichend, um die beiden Haken 1048, 1058 daran zu hindern, miteinander in Eingriff zu treten. Wird die Türanordnung 1000 entriegelt, so drückt die Feder 1020 die Türanordnung 1000 von dem Rillenscheibenelement 1016 und der Scharniersäule 1004 weg und zu der offenen Stellung hin.
Das Ausklinkelement 1066, z. B. ein Hebel oder ein Kabel, kann innerhalb des Umfangs der beanspruchten Erfindung auf verschiedene Weise betätigt, d. h. bewegt werden, um die Bewegung der Sperrklinke 1050 zu veranlassen. In 15, auf welche nun Bezug genommen wird und in welcher gleiche Bezugszahlen sich auf gleiche Bauteile aus 13 und 14 beziehen, wird das Element 1066 durch ein Betätigungselement 1070 betätigt. Das Betätigungselement 1070 ist in einer beispielhaften Ausführungsform dazu bestimmt, das Element 1066, bei dem es sich beispielsweise um einen Motor, einen SMA-Draht, ein Solenoid, usw. handeln kann, zu betätigen. In einer zweiten Ausführungsform ist das Betätigungselement 1070 ein Türverriegelungs-Ausklinkmechanismus, der gleichermaßen mit einer Türverriegelung, welche die Türanordnung 1000 in der geschlossenen Stellung hält, und mit dem Ausklinkelement 1066 in Wirkverbindung steht; der Türverriegelungs-Ausklinkmechanismus kann so ausgelegt sein, dass er das Element 1066 entweder gleichzeitig mit, oder geringfügig vor dem Veranlassen der Türverriegelung, die Türanord nung 1000 freizugeben, betätigt. Alternativ dazu kann der Türverriegelungs-Ausklinkmechanismus nur einen Teil seines Wegs dazu verwenden, das Element 1066 zu betätigen, nachdem die Tür 1000 zur Gänze geschlossen ist, und verwendet er einen vollständigen Weg dazu, die Türverriegelung erforderlichenfalls zu lösen. Der Türverriegelungs-Ausklinker kann sogar mehr als zwei Verriegelungen gleichzeitig oder diskret unter Verwendung unterschiedlicher Weglängen lösen. In einer dritten Ausführungsform wird eine mit dem vollständigen Schließen der Tür verbundene Bewegung dazu verwendet, das Element 1066 zu betätigen. Zum Beispiel kann die Bewegung des Drehriegels (nicht gezeigt) in der Türverriegelung von der sekundären in die primäre Stellung oder die Bewegung der Tür von der halb offenen zu der völlig geschlossenen Stellung eine Bewegung des Elements 1066 bewirken. Es kann wünschenswert sein, eine Cinch-Verriegelung zu verwenden, um einen gewissen Verfahrweg zu gewährleisten und dadurch sicherzustellen, dass die Tür vollständig geschlossen werden kann und die Federenergie freigesetzt werden kann. In einer vierten Ausführungsform wird eine Ein-/Ausklinkfunktion verwendet, wobei eine erste Betätigung des SMA-Drahtes 1024 eine Bewegung des Rillenscheibenelement 1016 in die erste Richtung bewirkt, und eine zweite Betätigung des SMA-Drahtes die Sperrklinke 1050 derart bewegt, dass das Rillenscheibenelement 1016 freigegeben wird. Es können auch andere Mechanismen zur Anwendung kommen, um das Rillenscheibenelement 1016 in der ersten Stellung zu halten; das Rillenscheibenelement 1016 kann beispielsweise eine Öffnung definieren und ein mit Federspannung versehener Stift, wie zum Beispiel der unter 748 in 10 gezeigte, kann in die Öffnung einsetzbar sein, um das Rillenscheibenelement 1016 in Position zu halten.
In 16 und 17, auf welche nun Bezug genommen wird, ist eine Türanordnung 1100 über zumindest ein Scharnier (nicht gezeigt) in Bezug auf eine Fahrzeugkarosserie-Scharniersäule 1104 drehbar angebracht und kann somit um das zumindest eine Scharnier selektiv zwischen einer offenen Stellung (gezeigt in 16) und einer geschlossenen Stellung (gezeigt in 17) verschwenkt werden. Die Türanordnung 1100 umfasst ein Innenblech 1108, das mit einem Außenblech (nicht gezeigt) zusammenwirkt, um einen Türhohlraum 1112 zu definieren. Ein Türöffnungs-Betätigungselement 1116 umfasst einen Stab 1120, der sich von vom Inneren des Türhohlraums 1112 durch eine in dem Innenblech 1108 ausgebildete Öffnung in den Raum zwischen einer Außenwand 1124 des Innenblechs 1108 und der Scharniersäule 1104 hinein erstreckt.
Das Türöffnungs-Betätigungselement 1116 umfasst weiterhin einen SMA-Draht 1128, der einen Abschnitt des Türhohlraums 1112 durchquert und der an einem Ende an dem Innenblech 1108 und an dem anderen Ende an dem Stab 1120 angebracht ist. Eine Feder 1132 umgibt zwischen der Scharniersäule 1104 und der Wand 1124 des Innenblechs 1108 den Stab 1120 konzentrisch. Das von der Wand 1124 entfernte Ende der Feder 1132 ist an dem Stab 1120 angebracht.
Der SMA-Draht 1128 ist durch eine vorbestimmte Länge gekennzeichnet. Wenn der Draht 1128 sich in seinem kalten Zustand befindet, sind sein Elastizitätsmodul und seine Formänderungsfestigkeit ausreichend gering, dass die Feder 1132, die auf die Wand 1124 der Türanordnung 1100 und das Ende des Stabs 1120 wirkt, den Stab 1120 aus dem Türhohlraum 1112 hinaus drückt und dadurch den Draht 1128 in Bezug auf dessen vorbestimmte Länge dehnt. Wenn der Draht 1128 auf seinen heißen Zustand erwärmt wird, nimmt der Draht 1128 wieder seine vorbestimmte Länge an und sein Modul erhöht sich, wodurch der Stab 1120 in den Türhohlraum 1112 hineingezogen wird, so dass die Feder 1132 gegen die Wand 1124 komprimiert wird.
Eine Sperrklinke 1136 ist selektiv um ein Drehgelenk 1140 herum drehbar. Wenn der Draht 1128 auf seine vorbestimmte Form erwärmt wird, wird der Stab 1120 ausreichend positioniert, so dass ein Ende 1144 der Sperrklinke 1136 mit der Kerbe 1148 in dem Stab 1120 in Eingriff tritt, wodurch verhindert wird, dass die komprimierte Feder 1132 den Stab 1120 aus der in 16 gezeigten Stellung bewegt, und zwar selbst dann, wenn der Draht 1128 sich auf seinen kalten Zustand abgekühlt hat.
Die Sperrklinke 1136 ist von ausreichender Größe und derart positioniert, dass wenn sie mit der Kerbe 1148 in dem Stab 1120 in Eingriff tritt, das entgegengesetzte Ende 1150 der Sperrklinke 1136 sich näher an die Scharniersäule 1104 heran erstreckt als der Stab 1120. Somit tritt, wenn die Türanordnung 1100 in ihre geschlossene Stellung bewegt wird, wobei die Sperrklinke 1136 mit der Kerbe 1148 in Eingriff tritt, das Ende 1150 der Sperrklinke 1136 mit der Scharniersäule 1104 in Kontakt, bevor der Stab 1120 mit der Scharniersäule 1104 in Kontakt tritt. Die von der Scharniersäule 1104 auf das Ende 1150 der Sperrklinke 1136 ausgeübte Gegenkraft bewirkt, dass die Sperrklinke 1136 sich um das Drehgelenk 1140 herum außer Eingriff mit der Kerbe 1148 dreht, wie in 17 gezeigt.
In 17, auf welche nun im Spezifischen Bezug genommen wird, drückt die Feder 1132, wenn die Sperrklinke 1136 nicht mit der Kerbe 1148 in Eingriff steht und der SMA-Draht 1128 auf seinen kalten Zustand abgekühlt ist, den Stab 1120 aus dem Hohlraum 1112 hinaus bis der Stab 1120 mit der Scharniersäule 1104 in Kontakt tritt. Wird die Tür entriegelt, so wirkt die komprimierte Feder 1132 auf die Wand 1124, um die Türanordnung 1100 zu ihrer offenen Stellung hin zu drücken, wie in 16 gezeigt. Wenn die Türanordnung 1100 sich in der offenen Stellung befindet und der Draht 1128 auf seinen heißen Zustand erwärmt wird, tritt die Sperrklinke 1136 mit der Kerbe 1148 in Eingriff. Die Sperrklinke 1136 kann derart ausgelegt sein, dass die Schwerkraft die Sperrklinke 1136 mit der Kerbe 1148 in Eingriff drückt, oder es kann eine Feder (nicht gezeigt) die Sperrklinke 1136 mit der Kerbe 1148 in Eingriff bewegen.
Wenn eine Aufhaltverbindung mit den Türanordnungen aus 13–17 verwendet wird, so kann es wünschenswert sein, die Aufhaltverbindung so zu modifizieren, dass die Tendenz der Aufhaltverbindung, die Tür zu schließen, geringer ist als die Tendenz der Federn 1020, 1132, die Tür zu öffnen; dies kann durch Verändern des Profils der Aufhaltverbindung erfolgen. Die Auslegung der Sperrklinke 1136 aus 16 und 17 kann ebenfalls dazu verwendet werden, das Rillenscheibenelement 1016 aus 13–15 in seiner ersten Stellung zu halten, wodurch eine Sperrklinke 1050 ersetzt wird. Obwohl das Rillenscheibenelement 1016 in 13 – 15 und der Stab 1120 in 16 und 17 sich in Bezug auf dieselbe Achse drehen wie die jeweils entsprechenden Türanordnungen, können die Rotationsachsen der Elemente 1016, 1120 innerhalb des Umfangs der beanspruchten Erfindung in Bezug auf die Drehachse ihrer jeweiligen Türanordnungen versetzt sein.
In 18, auf welche nun Bezug genommen wird, ist eine Anordnung 1200 zum Verriegeln eines Verschlusses (nicht gezeigt), der um eine horizontale Achse drehbar ist, schematisch abgebildet. Als beispielhafte Verschlüsse, die um eine horizontale Achse drehbar sind, sind unter anderem Motorhauben, hintere Kofferraumdeckel (d. h. Kofferraumverschlüsse), Heckklappen, usw. zu nennen. Die Anordnung 1200 umfasst ein Konstruktionselement 1204, das zwei Flansche 1208, 1210 zur Anbringung des Elements 1204 in Bezug auf eine Fahrzeugkarosserie umfasst. Das Element 1204 definiert auch einen Schließbügelschlitz 1214, der an einem Ende 1218 offen ist. Das Element 1204 ist an einem hinteren Blech oder einer hinteren Wand eines Kofferraums oder eines anderen, hinteren Stauraumabteils angebracht, so dass der Schließbügelschlitz 1214 nach oben offen ist, um einen an dem Verschluss angebrachten Schließbügel (nicht gezeigt) aufzunehmen. Eine Verriegelung 1222 ist in Bezug auf das Element 1204 angebracht, so dass die Verriegelung 1222 den Schließbügel aufnimmt, wenn der Schließbügel in den Schlitz 1214 eintritt, und umfasst einen Drehriegel (nicht gezeigt), um mit dem Schließbügel in Eingriff zu treten, wie es sich für den Fachmann versteht. Somit ist der Schließbügel, wenn der Verschluss in seine geschlossene Stellung bewegt wird, durch einen Verfahrweg durch den Schlitz 1214 hindurch gekennzeichnet, dem er folgt, wobei der Schließbügel durch das offene Ende 1218 in den Schlitz 1214 eintritt und sich durch den Schlitz hindurch bewegt, bis er mit der Verriegelung 1222 in Eingriff tritt, die den Schließbügel in Eingriff nimmt, wie es sich für den Fachmann versteht.
Die Anordnung 1200 umfasst auch einen Arm 1226, der an einem Drehgelenk 1230 schwenkbar mit dem Element 1204 verbunden ist. Der Arm 1226 ist um das Drehgelenk herum zwischen einer ersten Stellung (in 18 gezeigt) und einer zweiten Stellung verschwenkbar. Wenn der Arm 1226 sich in seiner ersten Stellung befindet, kreuzt ein Abschnitt 1234 des Arms 1226 den Verfahrweg des Schließbügels durch den Schlitz 1214; wenn der Arm 1226 sich in seiner zweiten Stellung befindet, kreuzt der Arm 1226 entweder den Verfahrweg des Schließbügels nicht, oder kreuzt er den Verfahrweg des Schließbügels näher am Ende des Verfahrwegs, d. h. näher an der Position, die der Schließbügel einnimmt, wenn er vollständig mit der Verriegelung 1222 in Eingriff steht, als dies der Fall ist, wenn der Arm 1226 sich in der ersten Stellung befindet. Ein in Bezug auf das Drehgelenk 1230 auf der dem Abschnitt 1234 entgegengesetzten Seite befindlicher Abschnitt 1238 des Arms 1226 ist mit einer Feder 1242 ver bunden. Die Feder 1242 verbindet den Abschnitt 1238 und das Element 1204 miteinander.
Eine Rillenscheibe 1244 ist in Bezug auf den Arm 1226 angebracht und ist selektiv um das Drehgelenk 1230 herum drehbar. Ein SMA-Draht 1246 ist an einem Ende um die Rillenscheibe 1244 herum gewunden und ist an dem anderen Ende in Bezug auf die Fahrzeugkarosserie 1248 angebracht. Der SMA-Draht 1246 ist durch eine vorbestimmte Länge gekennzeichnet. Wenn der Draht 1246 auf seinen heißen Zustand erwärmt wird, nimmt er wieder seine vorbestimmte Länge an, d. h. seine Länge nimmt ab, wodurch bewirkt wird, dass die Rillenscheibe 1244 und dementsprechend der Arm 1226 sich (im Gegenuhrzeigersinn, wie in 10 ersichtlich) um das Drehgelenk 1230 herum in die zweite Stellung drehen, in welcher der Abschnitt 1234 des Arms 1226 sich im Wesentlichen nicht über den Schlitz 1214 erstreckt und sich im Wesentlichen nicht in dem Verfahrweg eines Schließbügels befindet, der sich während des Eingreifens in die Verriegelung 1222 durch den Schlitz 1214 hindurch bewegt. Wenn der Arm 1226 sich von seiner ersten Stellung in seine zweite Stellung dreht, dehnt er die Feder 1242; die Feder 1242 steht somit unter Spannung, wenn der Arm 1226 sich in seiner zweiten Stellung befindet, und drückt den Arm 1226 zurück in seine erste Stellung.
Demgemäß wird durch das Erwärmen des Drahtes 1246 und somit durch das Bewegen des Arms 1226 in seine zweite Stellung der Kraftaufwand verringert, der erforderlich ist, um den Verschluss in seine geschlossene Stellung zu bewegen, da der Schließbügel auf seinem Verfahrweg zu der Verriegelung 1222 nicht auf den Arm 1226 trifft oder auf seinem Verfahrweg zu der Verriegelung 1222 erst später auf den Arm 1226 trifft, und daher die Feder 1242 der Bewegung des Schließbügels über seinen Verfahrweg hinweg keinen Widerstand entgegenbringt bzw. der Bewegung des Schließbügels über einen geringeren Abschnitt seines Verfahrwegs einen Widerstand entgegenbringt, als dies der Fall ist, wenn der Arm 1226 sich in seiner ersten Stellung befindet. Nachdem der Schließbügel mit der Verriegelung 1222 in Eingriff getreten ist, kühlt der Draht 1246 auf seinen kalten Zustand ab. Wenn der Draht 1246 sich in seinem kalten Zustand befindet, ist der Modul des Drahtes 1246 ausreichend gering, dass die von der Feder 1242 auf den Arm 1226 ausgeübte Kraft ausreicht, um den Draht 1246 in pseudoplastischer Weise zu dehnen, so dass dieser länger ist als seine vorbestimmte Länge. Die Feder 1242 drängt nämlich den Arm 1226 dazu, sich von seiner zweiten Stellung in seine erste Stellung zu drehen, was wiederum dazu führt, dass die Rillenscheibe 1244 sich dreht, wodurch der Draht 1246 in pseudoplastischer Weise gedehnt wird. Die von der Feder 1242 auf den Arm 1226 ausgeübte Kraft ist ausreichend, um den Arm 1226 zu drehen, so dass der Abschnitt 1234 mit dem Schließbügel in Kontakt steht. Die Feder 1242 ist nach wie vor gespannt, wenn der Arm 1226 mit dem Schließbügel in Kontakt tritt, und spannt den Abschnitt 1234 gegen den Schließbügel hin vor, so dass wenn die Verriegelung gelöst wird, der Arm 1226 den Schließbügel, und somit den Verschluss, in die offene Stellung des Verschlusses drückt.
In 19, auf welche nun Bezug genommen wird und in welcher gleiche Bezugszahlen sich auf gleiche Bauteile aus 18 beziehen, ist eine alternative Anordnung 1200A zum Verriegeln eines Verschlusses, der um eine horizontale Achse drehbar ist, schematisch abgebildet. Ein Hebel 1256 steht durch einen Verbindungsarm 1252 mit dem Arm 1226A in Wirkverbindung. Der Verbindungsarm 1252 verbindet den Hebel 1256 mit dem Arm 1226A, damit dieser sich gemeinsam mit dem Arm 1226A um das Drehgelenk 1230 herum dreht. In der abgebildeten Ausführungsform ist der Hebel 1256 im Wesentlichen parallel zu dem Abschnitt 1238, es können jedoch innerhalb des Umfangs der beanspruchten Erfindung auch andere Auslegungen verwendet werden.
Der Draht 1246 ist an einem Ende an dem Hebel 1256 angebracht, und ein Erwärmen des Drahtes 1246 auf seinen heißen Zustand bewirkt daher, dass der Hebel 1256, und mit ihm der Arm 1226A, sich um das Drehgelenk 1230 herum von seiner zweiten Stellung in seine erste Stellung bewegt. Die Anordnung 1200A umfasst auch eine Sperrklinke 1260, die an einem Drehgelenk 1264 schwenkbar mit dem Element 1204 verbunden ist. Die Sperrklinke 1260 umfasst einen Hakenabschnitt 1268, der derart ausgelegt ist, dass er das Ende des Abschnitts 1234 in Eingriff nimmt, wenn der Arm 1226A sich in der zweiten Stellung befindet. Es sei erwähnt, dass die Sperrklinke 1260 hier gezeigt ist, wie sie mit dem Arm 1226A in Eingriff steht, wobei der Arm sich in 19 in der ersten Stellung befindet, dass die Sperrklinke 1260 jedoch vorzugsweise mit dem Arm 1226A in Eingriff tritt, wenn der Arm sich in seiner zweiten Stellung befindet.
Somit tritt, nachdem der Draht 1246 erwärmt worden ist und der Arm 1226A sich in seine zweite Stellung bewegt hat, die Sperrklinke 1260 mit dem Arm 1226A in Eingriff, um den Arm in seiner zweiten Stellung zu halten. Eine Feder (nicht gezeigt) drückt vorzugsweise die Sperrklinke 1260 unter Vorspannung mit dem Arm 1226A in Eingriff. Ein SMA-Draht 1272 ist an einem Ende an dem Element 1204 und an dem anderen Ende an der Sperrklinke 1260 angebracht. Durch Erwärmen des Drahtes 1272 wird bewirkt, dass der Draht 1272 eine Kraft auf die Sperrklinke 1260 ausübt, so dass die Sperrklinke 1260 sich um das Drehgelenk 1264 herum außer Eingriff mit dem Arm 1226A dreht, wodurch ermöglicht wird, dass die Feder 1242 den Arm 1226A zu der offenen Stellung hin und in Kontakt mit dem Schließbügel in dem Schlitz 1214 drückt.
Demgemäß kann der Draht 1246 vor der Bewegung des Verschlusses in die geschlossene Stellung erwärmt werden; die Sperrklinke 1260 hält den Arm 1226A auch nachdem der Draht 1246 sich auf seinen kalten Zustand abgekühlt hat, in seiner zweiten Stellung. Nachdem der Schließbügel mit der Verriegelung in Eingriff getreten ist, kann der Draht 1272 erwärmt werden, um den Arm 1226A aus der Sperrklinke zu lösen und mit dem Schließbügel in Eingriff zu bringen.
In einer anderen Ausführungsform (nicht gezeigt) kann auch eine ganze oder teilweise Rillenscheibe den teilweisen oder ganzen Hebel 1256 ersetzten und innerhalb der Ebene der Rückwand der Fahrzeugkarosserie gelegen sein, um einen konstanten Momentenarm zu bieten. In einer anderen Ausführungsform (nicht gezeigt) kann die Sperrklinke 1260 zwischen dem Schließbügelschlitz 1214 und der gemeinsamen Drehachse 1230 für die beiden Hebel 1226A, 1256 gelegen sein. In noch einer anderen Ausführungsform (nicht gezeigt) kann die Spannfeder 1242 auch außerhalb der Ebene der Rückwand platziert sein.
In noch einer weiteren, alternativen Ausführungsform kommt ein zwischen zwei Zuständen schaltbarer Verriegelungs-/Ausklink-Mechanismus (nicht gezeigt) ähnlich jenem, wie er in gewissen Kugelschreibern mit einziehbarer Mine verwendet wird, zum Einsatz, so dass bei einmaligem Betätigen des SMA-Drahtes 1246 die Feder 1242 gedehnt wird und in den verriegelten Zustand umgeschaltet wird; eine zweite Betätigung des SMA-Drahtes 1246 bewirkt, dass die Feder 1242 in den entriegelten Zustand umgeschaltet wird.
Die Sperrklinke 1260 kann innerhalb des Umfangs der beanspruchten Erfindung auf verschiedene Art und Weise betätigt, d. h. bewegt werden, um die Sperrklinke 1260 mit dem Arm 1226A außer Eingriff zu bringen. In einer ersten Ausführungsform wird die Sperrklinke 1260 durch ein Betätigungselement betätigt, das dem Betätigen der Sperrklinke 1260 fest zugeordnet ist, wie etwa einen Motor, einen SMA-Draht, ein Solenoid, usw. In einer zweiten Ausführungsform wird die Sperrklinke 1260 durch einen Verriegelungs-Ausklinkmechanismus betätigt, der gleichermaßen mit der Verriegelung (gezeigt unter 1222 in 8) und mit der Sperrklinke 1260 in Wirkverbindung steht; der Verriegelungs-Ausklinkmechanismus kann so ausgelegt sein, dass er die Sperrklinke 1260 entweder gleichzeitig mit, oder geringfügig vor dem Veranlassen der Verriegelung 1222, den Schließbügel freizugeben, betätigt. Alternativ dazu kann der Verriegelungs-Ausklinkmechanismus nur einen Teil seines Wegs dazu verwenden, die Sperrklinke 1260 zu betätigen, nachdem der Verschluss zur Gänze geschlossen ist, und verwendet er einen vollständigen Weg dazu, die Verriegelung 1222 erforderlichenfalls zu lösen. Der Verriegelungs-Ausklinkmechanismus kann sogar mehr als zwei Verriegelungen gleichzeitig oder diskret unter Verwendung unterschiedlicher Weglängen lösen. In einer dritten Ausführungsform wird eine mit dem vollständigen Schließen des Verschlusses verbundene Bewegung dazu verwendet, die Sperrklinke 1260 zu betätigen. Zum Beispiel kann die Bewegung des Drehriegels (nicht gezeigt) in der Verriegelung 1222 von der sekundären in die primäre Stellung oder die Schließbewegung von der halb offenen zu der völlig geschlossenen Stellung eine Bewegung der Sperrklinke 1260 bewirken. Es kann wünschenswert sein, eine Cinch-Verriegelung zu verwenden, um einen gewissen Verfahrweg zu gewährleisten und dadurch sicherzustellen, dass der Verschluss vollständig geschlossen werden kann und die Federenergie freigesetzt werden kann.
In 20A–20D, auf welche nun Bezug genommen wird und in denen gleiche Bezugszahlen sich auf gleiche Bauteile aus 18–19 beziehen, umfasst eine Anordnung 1200B einen Arm 1226, der über das Drehgelenk 1230, wie in 19 gezeigt, an dem Element 1204 angebracht ist. Der Armabschnitt 1238 ist an einem Ende der Feder 1242 angebracht. Ein Nocken 1280 ist exzentrisch mit einem Drehgelenk 1284 zur selektiven Rotation in Bezug auf das unter 1204 in 19 gezeigte Element verbunden. Der Nocken 1280 umfasst einen Nasenabschnitt 1286. Der SMA-Draht 1288 ist an einem Ende mit dem Nocken 1280 verbunden und ist an dem anderen Ende mit dem Element 1204 oder der Rückwand verbunden. Der SMA-Draht 1292 ist an einem Ende mit dem Nocken 1280 verbunden und ist an dem anderen Ende mit dem Element 1204 verbunden.
Der Arm 1226 ist in 20A in seiner ersten Stellung gezeigt. Das Erwärmen des Drahtes 1288 auf seinen heißen Zustand bewirkt, dass der Draht 1288 sich in der Länge verkürzt, so dass der SMA-Draht 1288 eine Kraft auf den Nocken 1280 ausübt, die bewirkt, dass der Nocken 1280 sich (im Gegenuhrzeigersinn in den Figuren) um das Drehgelenk 1284 herum dreht, so dass die Nase 1286 mit dem Arm 1226 in Kontakt tritt und bewirkt, dass der Arm sich in eine in 20B gezeigte Zwischenstellung und anschließend in seine in 20C gezeigte, zweite Stellung dreht. Nachdem der Draht 1288 sich auf seinen kalten Zustand abgekühlt hat, ist der Draht 1292 auf seinen heißen Zustand erwärmbar, wodurch bewirkt wird, dass der Draht 1292 sich in der Länge verkürzt, so dass der Draht 1292 eine Kraft auf den Nocken 1280 ausübt, die bewirkt, dass der Nocken 1280 sich (im Uhrzeigersinn in den Figuren) durch die in 20D gezeigte Zwischenstellung in seine in 20A gezeigte Stellung dreht. Das Ende der Nase 1286, das mit dem Arm in Kontakt tritt, wenn der Arm 1226 sich in der zweiten Position befindet, ist flach. Der Nocken 1280 wirkt als eine Sperrvorrichtung, wenn der Arm 1226 sich in der zweiten Stellung befindet, und als ein Anschlag, wenn der Arm 1226 sich in der ersten Stellung befindet. In dieser Ausführungsform sind der Nocken 1280 und die Drähte 1288, 1292 koplanar, wodurch der benötigte Einbauraum minimiert wird. In einer alternativen Ausführungsform ist der Draht 1292 durch eine Schraubenfeder ersetzt und der Arm 1226 kreuzt nach wie vor teilweise den Verfahrweg des Schließbügels durch den Schlitz 1214 in 20C, so dass der Endweg des Verschlusses während des Schließens den Arm 1226 geringfügig an der zweiten Stellung vorbeibewegt, und daher kann der Nocken durch die Feder in die in 20A gezeigte Stellung bewegt werden.
In einer alternativen Ausführungsform ist der Nocken 1280 derart geformt, dass ein einzelner SMA-Draht die Vorrichtung zur Gänze allein betätigen könnte. Angenommen die Vorrichtung wird wie beschrieben in die in 20C gezeigte Stellung bewegt, so kann, wenn der Nocken in geeigneter Weise geformt ist und der Draht (1288) in angemessener Weise angebracht und bemessen ist, so dass noch ein Stück Weg verbleibt, so könnte er erneut aktiviert werden, um den Nocken 1280 ein Stück weiter im Gegenuhrzeigersinn zu drehen. Ist der flache Abschnitt des Nockens erst einmal überwunden, könnte die Form der Nase derart sein, dass die Federkraft ausreicht, um den Nocken in die in 20A gezeigte Stellung zurückzubringen, wodurch der Nocken 1280 im Wesentlichen in eine einzige Richtung gedreht wird, um den Arm 1226 gleichermaßen zu komprimieren und zu lösen.
In 21, auf welche nun Bezug genommen wird und in welcher gleiche Bezugszahlen sich auf gleiche Bauteile aus 18 – 20D beziehen, umfasst die Anordnung 1200C zwei SMA-Drähte 1296A, 1296B. Der Draht 1296A ist an einem Ende an dem Konstruktionselement 1204 angebracht und ist am anderen Ende an dem Arm 1226 angebracht. Der Draht 1296B ist an einem Ende an dem Konstruktionselement 1204 angebracht und ist am anderen Ende an dem Arm angebracht. Die Drähte 1296A und 1296B sind im Wesentlichen an derselben Stelle auf dem Arm 1226 an dem Arm 1226 angebracht, und sind derart an dem Konstruktionselement 1204 angebracht, dass die Drähte 1296A, 1296B einen stumpfen Winkel bilden.
In 22, auf welche nun Bezug genommen wird, ist ein Verriegelungssystem 1300 für eine Tür 1304 schematisch abgebildet. Die Tür 1304 ist in Bezug auf eine Fahrzeugkarosserie-Konstruktionselement 1308 selektiv schwenkbar. Die Verriegelung 1300 umfasst ein Element 1312, das in Bezug auf die Tür 1304 angebracht ist und in Bezug auf die Tür 1304 selektiv um seinen Mittelpunkt drehbar ist. Das Element 1312 trägt zwei Sperrklinkenzähne 1316, 1320 und einen Vorsprung 1324. Die Verriegelung umfasst ebenfalls eine Sperrklinke 1328 mit einem Vorsprung 1332. Die Verriegelung 1300 ist derart an der Tür 1304 angebracht, dass wenn die Tür 1304 geschlossen wird, der Vorsprung 1324 mit einem Schließbügel 1336, welcher an dem Fahrzeugkarosserie-Konstruktionse^lement 1308 angebracht ist, in Kontakt tritt. Der Kontakt zwischen dem Vorsprung 1324 und dem Schließbügel 1336 bewirkt eine Drehung des Elements 1312 in Bezug auf die Tür 1304.
Während sich das Element 1312 dreht, drehen sich die Zähne 1316, 1320 mit dem Vorsprung 1332 der Sperrklinke 1328 in Eingriff. Die Sperrklinke 1328 ist in Bezug auf die Tür 1304 drehbar, um ein selektives Eingreifen und Lösen der Sperrklinke 1328 und der Zähne 1316, 1320 zu erlauben. Eine Feder 1334 spannt die Sperrklinke 1328 vor, um den Eingriff zwischen der Sperrklinke 1328 und den Zähnen 1316, 1320 aufrecht zu erhalten.
Die Verriegelung 1300 umfasst eine Feder 1340 und eine SMA-Feder 1344, die so ausgelegt sind, dass sie gedehnt werden, wenn der Schließbügel 1336 das Element 1312 dreht. Wenn die Tür 1304 geschlossen wird und die SMA-Feder 1344 sich in ihrem kalten Zustand befindet, ist der Modul der Feder 1344 ausreichend gering, so dass es zu keinem übermäßigen Kraftaufwand beim Schließen der Tür kommt. Durch Anwendung eines thermischen Aktivierungssignals auf die Feder 1344, um die Feder 1344 auf ihren heißen Zustand zu erwärmen, wird die pseudoplastische Dehnung aus der Feder 1344 entfernt, und die Feder 1344 trägt somit dazu bei, die Tür 1304 in ihre offene Stellung zu bewegen, wenn die Sperrklinke 1328 gelöst wird. Die Feder 1344 bewirkt nämlich eine Drehung des Elements 1312, so dass der Vorsprung 1324 auf den Schließbügel 1336 wirkt, was wiederum eine Gegenkraft hervorruft, welche die Tür 1304 zu ihrer offenen Stellung hin drückt.
Es kann wünschenswert sein, dass ein SMA-Draht mit Elementen wie Tür-Innenblechen, usw. über eine Feder in Wirkverbindung steht, so dass die Feder die Kraft des SMA-Drahtes anpassen kann, wenn dieser wieder seine vorbestimmte Form annimmt, für den Fall, dass ein Gegenstand das Öffnen der Tür blockiert.
Die hier abgebildeten Ausführungsformen stehen mit einer Fahrzeugtür, d. h. mit einem Verschluss in Zusammenhang. Es sei jedoch angemerkt, dass innerhalb des Umfangs der beanspruchten Erfindung jedes beliebige Türsystem verwendet werden kann. Beispielsweise kann es sich innerhalb des Umfangs der beanspruchten Erfindung bei einer "Tür" um jeden beliebigen Verschluss bzw. jede beliebige Schwenkplatte handeln, wie etwa um eine Tür für ein Röst-Backrohr, eine Tür für ein Sportfahrzeug, eine Tür für einen Küchenschrank, eine Fahrzeug-Motorhaube, einen Kofferraumdeckel, eine Heckklappe, eine hintere Bordwand, eine Abdeckung, eine Tür in einem Wohn- oder Bürogebäude, usw. In ähnlicher Weise kann es sich bei einem "Konstruktionselement" innerhalb des Umfangs der Erfindung beispielsweise um eine Fahrzeugkarosserie oder ein Bauteil davon, wie etwa eine Scharniersäule, einen Schwinghebel usw., einen Türrahmen oder eine Wand eines Gebäudes, eine Struktur, die einen Küchenkasten definiert, das Gehäuse eines Toast-Röstofens usw. handeln.
Im Folgenden wird eine Anzahl beispielhafter Ausführungsformen von auf aktiven Materialien basierenden Türöffnungs-Betätigungsanordnungen beschrieben. Die hier beschriebenen auf aktivem Material basierenden Betätigungsanordnungen verwenden Drähte aus Formgedächtnislegierung. Es können jedoch auch andere aktive Materialien innerhalb des Umfangs der beanspruchten Erfindung verwendet werden. Es können beispielsweise auch andere Formgedächtnismaterialien verwendet werden. Unter Formgedächtnismaterialien, einer Klasse aktiver Materialien, die manchmal auch als intelligente Materialien bezeichnet werden, sind Materialien oder Zusammensetzungen zu verstehen, welche die Fähigkeit haben, sich an ihre ursprünglichen Form zu erinnern, die anschließend durch Anwenden oder Aussetzen eines äußeren Reizes (d. h. eines Aktivierungssignals) wieder aufgerufen werden kann. Die Verformung eines Formgedächtnismaterials in Bezug auf seinen ursprünglichen Zustand kann somit einen vorübergehenden Zustand darstellen.
Beispielhafte Formgedächtnismaterialien umfassen Formgedächtnislegierungen (SMAs), elektrochemisch aktive Polymere (EAPs) wie beispielsweise dielektrische Elastomere, piezoelektrische Polymere und Formgedächtnispolymere (SMPs), magnetische Formgedächtnislegierungen (MSMAs), Formgedächtniskeramiken (SMCs), Baroplaste, piezoelektrische Keramiken, magnetorheologische Elastomere (MR-Elastomere), ebenso Verbundstoffe aus den vorerwähnten Formgedächtnismaterialien mit Nicht-Formgedächtnismaterialien, sowie Kombinationen, die zumindest eines der vorerwähnten Formgedächtnismaterialien umfassen. Die EAPs, Piezokeramiken, Baroplaste und dergleichen können auf ähnliche Weise verwendet werden, wie die hier beschriebenen Formgedächtnislegierungen, wie für den Fachmann in Hinsicht auf diese Offenbarung leicht festzustellen ist.
In der vorliegenden Erfindung umfassen die meisten Ausführungsformen Formgedächtnisdrähte; es können jedoch Formgedächtnismaterialien und andere aktive Materialien innerhalb des Umfangs der beanspruchten Erfindung auch in einer Vielzahl anderer Formen verwendet werden, beispielsweise als Streifen, Bahnen, Platten, Schaum-, Zellen- und Gitterstrukturen, helixförmige oder rohrförmige Federn, umflochtene Kabel, Rohre, oder es können Kombinationen umfassend zumindest eine der vorerwähnten Formen auf ähnliche Weise verwendet werden, wie für den Fachmann in Hinsicht auf diese Offenbarung festzustellen ist.
Geeignete Formgedächtnislegierungen können einen Einweg-Formgedächtniseffekt, einen materialeigenen Zweiweg-Effekt oder einen äußeren Zweiweg-Formgedächtniseffekt aufweisen, und zwar abhängig von der Legierungszusammensetzung und dem bisherigen Verarbeitungsverlauf derselben. Die beiden Phasen, die bei Formgedächtnislegierungen auftreten, werden häufig als Martensitphase und Austenitphase bezeichnet. Die Martensitphase ist eine relativ weiche und leicht verformbare Phase der Formgedächtnislegierungen, die im Allgemeinen bei niedrigeren Temperaturen gegeben ist. Die Austenitphase, die stärkere Phase von Formgedächtnislegierungen, tritt bei höheren Temperaturen auf. Formgedächtnismaterialien, die aus Formgedächtnislegierungszusammensetzungen gebildet sind, welche Einweg-Formgedächtniseffekte aufweisen, bilden sich nicht automatisch zurück und bedürfen, je nach Formgedächtnismaterialentwurf, häufig einer externen mechanischen Kraft, um ihre ursprüngliche Formausrichtung zurückzuerhalten. Formgedächtnismaterialien, die einen materialeigenen Formgedächtniseffekt aufweisen, sind aus einer Formgedächtnislegierungszusammensetzung gefertigt, die automatisch wieder in ihre ursprüngliche Form zurückkehren.
Die Temperatur, bei welcher die Formgedächtnislegierung bei der Erwärmung wieder zu ihrer Hochtemperaturform zurückfindet, kann durch geringfügige Änderungen bei der Legierungszusammensetzung und durch Wärmebehandlung angepasst werden. Bei Nickel-Titan-Formgedächtnislegierungen kann sie beispielsweise von ungefähr 100°C auf unter ungefähr –100°C verändert werden. Der Formrückbildungsprozess tritt über einen Bereich von einigen Graden auf und Beginn bzw. Ende der Umwandlung können je nach gewünschter Anwendung und Legierungszusammensetzung auf wenige Grade genau gesteuert werden. Die mechanischen Eigenschaften der Formgedächtnislegierung können sich über den Temperaturbereich hinweg, in dem sich ihre Umwandlung vollzieht, stark verändern, wodurch typischerweise dem Formgedächtnismaterial Formgedächtniseffekte sowie eine hohe Dämpfungsfähigkeit verliehen werden. Die materialeigene, hohe Dämpfungsfähigkeit der Formgedächtnislegierungen kann dazu verwendet werden, deren energieabsorbierende Eigenschaften weiter zu erhöhen.
Als geeignete Formgedächtnislegierungsmaterialien sind, ohne Anspruch auf Vollständigkeit, Nickel-Titanlegierungen, Indium-Titanlegierungen, Nickel-Aluminiumlegierungen, Nickel-Galliumlegierungen, Kupferlegierungen (z. B. Kupfer-Zinklegierungen, Kupfer-Aluminiumlegierungen, Kupfer-Gold- und Kupfer-Zinnlegierungen), Gold-Cadmiumlegierungen, Silber-Cadmiumlegierungen, Indium-Cadmiumlegierungen, Mangan-Kupferlegierungen, Eisen-Platinlegierungen, Eisen-Palladiumlegierungen und dergleichen zu nennen. Bei den Legierungen kann es sich um binäre, ternäre Legierungen oder um Legierungen höherer Ordnung handeln, solange die Legierungszusammensetzung einen Formgedächtniseffekt, d. h. eine Ver änderung in der Formausrichtung, der Dämpfungsfähigkeit und dergleichen, aufweist.
Als weitere geeignete aktive Materialien sind Formgedächtnispolymere zu nennen. Im Verhalten einer Formgedächtnislegierung ähnlich, erfährt auch das Formgedächtnispolymer eine Veränderung in der Formausrichtung, wenn eine Temperaturerhöhung eintritt, die sich über seinen Übergangstemperaturbereich hinweg erstreckt. Im Unterschied zu den SMAs führt hier das Erhöhen der Temperatur über seine Übergangstemperatur hinweg zu einem bedeutenden Abfall des Moduls. Während SMAs sich besser für Betätigungselemente eignen, sind SMPs besser als "Umkehr"-Betätigungselemente geeignet. Insofern als nämlich beim Erwärmen des SMP über dessen Übergangstemperatur hinaus ein bedeutender Abfall des Moduls erfolgt, kann es dabei zu einer Freisetzung von gespeicherter Energie kommen, die von dem SMP in dessen Form mit niedriger Temperatur und hohem Modul blockiert ist. Um die permanente Form des Formgedächtnispolymers festzulegen, muss das Polymer sich ungefähr auf oder über dem Tg oder Schmelzpunkt des harten Segments des Polymers befinden. "Segment" bezieht sich auf einen Polymerblock bzw. eine Polymersequenz, der/die einen Bestandteil des Formgedächtnispolymers bildet. Die Ausbildung der Formgedächtnispolymere erfolgt bei der Temperatur mit einer aufgewendeten Kraft, gefolgt von einem Abkühlen, um die permanente Form festzulegen. Die Temperatur, die erforderlich ist, um die permanente Form festzulegen, liegt vorzugsweise bei 100°C bis 300°C. Das Festlegen der temporären Form des Formgedächtnispolymers macht es erforderlich, dass das Formgedächtnispolymermaterial auf eine Temperatur gebracht wird, die dem Tg bzw. der Übergangstemperatur des weichen Segments entspricht oder darüber liegt, die jedoch unterhalb des Tg bzw. des Schmelzpunktes des harten Segments liegt. Bei der Übergangstemperatur des weichen Segments (auch "erste Übergangstemperatur" ge nannt) wird die temporäre Form des Formgedächtnispolymers festgelegt, worauf ein Abkühlen des Formgedächtnispolymers folgt, um die temporäre Form einzuschließen. Die temporäre Form wird beibehalten, solange es unterhalb der Übergangstemperatur des weichen Segments bleibt. Die permanente Form wird wiedererlangt, wenn die Formgedächtnispolymerfasern erneut auf die bzw. über die Übergangstemperatur des weichen Segments hinaus erwärmt werden. Durch Wiederholen der Schritte des Erwärmens, des Formens und des Abkühlens kann erneut die temporäre Form herbeigeführt werden. Die Übergangstemperatur des weichen Segments für eine bestimmte Anwendung kann durch Modifizieren der Struktur und der Zusammensetzung des Polymers gewählt werden. Die Übergangstemperaturen des weichen Segments variieren in einem Bereich von ungefähr –63°C bis ungefähr 120°C.
Formgedächtnispolymere können mehr als nur zwei Übergangstemperaturen umfassen. Eine Formgedächtnispolymerzusammensetzung, die ein hartes Segment und zwei weiche Segmente umfasst, kann drei Übergangstemperaturen aufweisen: die höchste Übergangstemperatur für das harte Segment und eine Übergangstemperatur für jedes weiche Segment.
Die meisten Formgedächtnispolymere weisen einen "Einweg"-Effekt auf, wobei das Formgedächtnispolymer eine einzige permanente Form aufweist. Beim Erwärmen des Formgedächtnispolymers auf eine höhere Temperatur als die erste Übergangstemperatur wird die permanente Form erreicht und die Form bildet sich ohne Aufwendung äußerer Kräfte nicht wieder auf die temporäre Form zurück. Als Alternative dazu können bestimmte Formgedächtnispolymerzusammensetzungen so aufbereitet werden, dass sie einen "Zweiweg"-Effekt aufweisen. Diese Systeme bestehen aus zumindest zwei Polymerbestandteilen. Ein Bestandteil könnte zum Beispiel ein erstes vernetztes Polymer sein, während der andere Bestand teil ein anderes vernetztes Polymer ist. Die Bestandteile werden durch Schichttechniken kombiniert oder stellen einander wechselseitig durchdringende Netze dar, wobei zwei Bestandteile vernetzt sind, jedoch nicht miteinander. Durch Verändern der Temperatur verändert das Formgedächtnispolymer seine Form, und zwar in Richtung von der ersten permanenten Form zu der zweiten permanenten Form. Eine jede der permanenten Formen gehört zu einem Bestandteil des Formgedächtnispolymers. Die beiden permanenten Formen befinden sich stets im Gleichgewicht zwischen beiden Formen. Die Temperaturabhängigkeit der Form ist durch die Tatsache bedingt, dass die mechanischen Eigenschaften eines Bestandteils ("Bestandteil A") nahezu unabhängig von der Temperatur innerhalb des relevanten Temperaturintervalls sind. Die mechanischen Eigenschaften des anderen Bestandteils ("Bestandteil B") sind temperaturabhängig. In einer Ausführungsform wird der Bestandteil B bei niedrigen Temperaturen im Vergleich zu dem Bestandteil A stärker, während der Bestandteil A bei hohen Temperaturen stärker ist und die tatsächliche Form bestimmt. Eine Zweiweg-Gedächtnisvorrichtung kann aufbereitet werden, indem die permanente Form des Bestandteils A festgelegt wird ("erste permanente Form"); die Vorrichtung in die permanente Form des Bestandteils B (zweite permanent Form") gebracht wird und die permanente Form des Bestandteils B fixiert wird, während eine Spannung auf den Bestandteil ausgeübt wird.
Ähnlich den Formgedächtnislegierungen können auch die Formgedächtnispolymere in zahlreichen verschiedenen Formen und Gestalten ausgelegt sein. Die für die Wiedererlangung der permanenten Form nötige Temperatur kann auf jede beliebige Temperatur zwischen ungefähr –63°C und ungefähr 120°C oder darüber festgelegt werden. Bereits beim Entwurf der Zusammensetzung und Struktur des Polymers selbst kann die Auswahl einer bestimmten Temperatur für eine gewünschte Anwendung berück sichtigt werden. Eine bevorzugte Temperatur für die Formrückbildung liegt bei größer oder gleich ungefähr –30°C, mehr bevorzugt bei größer oder gleich ungefähr 0°C, und am meisten bevorzugt bei größer oder gleich ungefähr 50°C. Weiterhin liegt eine bevorzugte Temperatur für die Formrückbildung bei kleiner oder gleich ungefähr 120°C, mehr bevorzugt bei kleiner oder gleich 90°C, und am meisten bevorzugt bei kleiner oder gleich ungefähr 70°C.
Geeignete Formgedächtnispolymere umfassen Thermoplaste, Duroplaste, interpenetrierende Netzwerke, semi-interpenetrierende Netzwerke, oder gemischte Netzwerke. Bei dem Polymer kann es sich um ein einzelnes Polymer oder um eine Mischung von Polymeren handeln. Bei den Polymeren kann es sich um lineare oder verzweigte thermoplastische Elastomere mit Seitenketten oder dendritischen Strukturelementen handeln. Geeignete Polymerbestandteile zur Bildung eines Formgedächtnispolymers umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt, Polyphosphazene, Polyvinylalkohole, Polyamide, Polyesteramide, Poly(Aminosäure)n, Polyanhydride, Polycarbonate, Polyacrylate, Polyalkylene, Polyacrylamide, Polyalkylenglykole, Polyalkylenoxide, Polyalkylenterephthalate, Polyorthoester, Polyvinylether, Polyvinylester, Polyvinylhalide, Polyester, Polylactide, Polyglykolide, Polysiloxane, Polyurethane, Polyether, Polyetheramide, Polyetherester und deren Copolymere. Beispiele für geeignete Polyacrylate sind Polymethylmethacrylat, Polyethylmethacrylat, Polybutylmethacrylat, Polyisobutylmethacrylat, Polyhexylmethacrylat, Polyisodecylmethacrylat, Polylaurylmethacrylat, Polyphenylmethacrylat, Polymethylacrylat, Polyisopropylacrylat, Polyisobutylacrylat und Polyoctadecylacrylat. Beispiele für weitere geeignete Polymere umfassen Polystyrol, Polypropylen, Polyvinylphenol, Polyvinylpyrrolidon, chloriertes Polybutylen, Polyoctadecylvinylether, Ethylenvinylacetat, Polyethylen, Poly(ethylenoxid)-poly(ethylenterephthalat), Polylethylen/Nylon(Pfropfpolymer), Polycaprolactone-Polyamid(Block-Copolymer), Poly caprolactondimethacrylat-n-butylacrylat, polyhedrales, oligomeres Polynorbornylsilsequioxan, Polyvinylchlorid, Urethan/Butadien-Copolymere, Polyurethan-Block-Copolymere, Styrol-Butadienstyrol-Copolymere und dergleichen.
Das Formgedächtnispolymer bzw. die Formgedächtnislegierung kann durch jedes beliebige geeignete Mittel aktiviert werden, vorzugsweise durch ein Mittel, durch welches das Material einer Temperaturveränderung nach oben oder nach unten über eine Übergangstemperatur hinweg unterworfen wird. Zur Temperaturerhöhung kann eine Wärmezufuhr unter Verwendung von heißem Gas (z. B. Luft), Dampf, heißer Flüssigkeit oder elektrischem Strom erfolgen. Das Aktivierungsmittel kann beispielsweise in Form einer Wärmeleitung durch ein mit dem Formgedächtnismaterial in Kontakt befindliches, erwärmtes Element, durch Wärmekonvektion aus einer erwärmten Leitung in der Nähe des thermisch aktiven Formgedächtnismaterials, ein Heißluftgebläse bzw. eine Heißluftdüse, durch Mikrowelleninteraktion, Widerstandsheizung und dergleichen vorliegen. Im Fall einer Temperaturverringerung kann eine Wärmeabfuhr durch den Einsatz von kaltem Gas, oder durch Verdampfen eines Kühlmittels erfolgen. Das Aktivierungsmittel kann beispielsweise in Form eines Kühlraums oder -gehäuses vorliegen, wobei eine Kühlsonde eine gekühlte Spitze, ein Steuersignal für eine thermoelektrische Einheit, ein Kaltluftgebläse bzw. eine Kaltluftdüse oder ein Mittel aufweist, um Kühlmittel (wie beispielsweise flüssigen Stickstoff) zumindest in die Nähe des Formgedächtnismaterials zu führen.
Geeignete magnetische Materialien umfassen, ohne Anspruch auf Vollständigkeit, Weich- oder Hartmagnete; Hämatit; Magnetit; magnetisches Material auf der Grundlage von Eisen, Nickel und Cobalt, Legierungen aus diesen oder Kombinationen, die zumindest eines von diesen umfassen, und dergleichen zu nennen. Legierungen aus Eisen, Nickel und/oder Cobalt können Aluminium, Silicon, Cobalt, Nickel, Vanadium, Molybden, Chrom, Wolfram, Mangan und/oder Kupfer umfassen.
Geeignete MR-Elastomermaterialien umfassen, ohne Anspruch auf Vollständigkeit, eine elastische, polymere Matrix zu nennen, die eine Suspension aus ferromagnetischen oder paramagnetischen Partikeln umfasst, wobei die Partikel weiter oben beschrieben sind. Als geeignete polymere Matrices sind, ohne Anspruch auf Vollständigkeit, Poly-alpha-olefine, Naturkautschuk, Silicon, Polybutadien, Polyethylen, Polyisopren und dergleichen.
Elektroaktive Polymere umfassen jene Polymermaterialien, die in Ansprechen auf elektrische oder mechanische Felder piezoelektrische, pyroelektrische oder elektrostriktive Eigenschaften an den Tag legen. Die Materialien verwenden im Allgemeinen nachgiebige Elektroden, die es Polymerschichten ermöglichen, sich in Ansprechen auf angelegte elektrische Felder oder aufgewendete mechanische Belastungen jeweils in der gleichen Ebene auszudehnen bzw. zusammenzuziehen. Ein Beispiel dafür ist ein elektrostriktives Propfelastomer mit einem piezoelektrischen Polyvinylidenfluorid-Trifluoretyhlen-Copolymer. Diese Kombination hat die Fähigkeit, eine variable Menge von ferroelektrisch-elektrostriktiven, molekularen Verbundsystemen zu erzeugen. Diese können als ein piezoelektrischer Sensor oder sogar als elektrostriktives Betätigungselement betrieben werden. Bei der Aktivierung eines EAP-basierten Dämpfungsglieds wird ein elektrisches Signal verwendet, um eine Veränderung in der Formausrichtung zu bewirken, die ausreichend ist, um eine Längenänderung herbeizuführen. Durch die Umkehrung der Polarität der an das EAP angelegten Spannung kann ein umkehrbarer Schließmechanismus geschaffen werden.
Als zur Verwendung als elektroaktives Polymer geeignete Materialien können unter anderem jedes beliebige, im Wesentlichen isolierende Polymer bzw. jeder Kautschuk (oder Kombinationen daraus) verwendet werden, das/der sich in Ansprechen auf eine elektrostatische Kraft verformt oder dessen Verformung sich in einer Veränderung des elektrischen Feldes auswirkt. Als beispielhafte Materialien, die sich zur Verwendung als vorgedehnte Polymere eignen, sind unter anderem Silicon-Elastomere, Acrylelastomere, Polyurethane, thermoplastische Elastomere, Copolymere umfassend PVDF, Haftklebstoffe, Fluorelastomere, Polymere umfassend Silicon- und Akrylanteile, und dergleichen zu nennen. Polymere umfassend Silicon- und Acrylanteile umfassen beispielsweise Copolymere umfassend Silicon- und Acrylanteile, Polymermischungen umfassend ein Siliconelastomer und ein Acrylelastomer.
Materialien, die als elektroaktive Polymere verwendet werden, können auf der Grundlage einer oder mehrerer Eigenschaften, wie beispielsweise einer hohen elektrischen Durchschlagfestigkeit, eines niedrigen Elastizitätsmoduls (für große und kleine Verformungen), einer hohen Dielektrizitätskonstante und dergleichen ausgewählt werden. In einer Ausführungsform ist das Polymer derart ausgewählt, dass es einen Elastizitätsmodul von höchstens ungefähr 100 MPa aufweist. In einer anderen Ausführungsform ist das Polymer derart 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. In einer anderen Ausführungsform ist das Polymer derart ausgewählt, dass es eine Dielektrizitätskonstante zwischen ungefähr 2 und ungefähr 20, und vorzugsweise zwischen ungefähr 2,5 und ungefähr 12 aufweist. Die vorliegende Erfindung soll nicht auf diese Bereiche beschränkt sein. Idealerweise wären Materialien mit einer höheren Dielektrizitätskonstante als die oben angegebenen Bereiche wünschenswert, wenn die Materialien gleichermaßen eine hohe Dielektrizitätskonstante und eine hohe Durchschlagfestigkeit hätten. In vielen Fällen können elektroaktive Polymere als dünne Filme gefertigt und realisiert sein. Für diese dünnen Filme geeignete Dicken können bei unter 50 Mikrometer liegen.
Da elektroaktive Polymere sich bei hohen Dehnungen abgelenkt werden können, sollten die an den Polymeren angebrachten Elektroden sich ebenfalls ohne mechanische oder elektrische Leistungseinbußen ablenken lassen. Im Allgemeinen können für den Gebrauch geeignete Elektroden in Bezug auf Form und Material beliebig ausgebildet sein, vorausgesetzt sie sind in der Lage, einem elektroaktiven Polymer eine geeignete Spannung zuzuführen, bzw. von diesem eine geeignete Spannung zu empfangen. Die Spannung kann entweder konstant oder über die Zeit hinweg variierend sein. In einer Ausführungsform haften die Elektroden auf einer Oberfläche des Polymers. Die auf dem Polymer haftenden Elektroden sind vorzugsweise nachgiebig und passen sich der sich ändernden Form des Polymers an. Dementsprechend kann die vorliegende Erfindung nachgiebige Elektroden umfassen, die sich der Form eines elektroaktiven Polymers, an welchem sie angebracht sind, anpassen. Die Elektroden können nur auf einem Abschnitt eines elektroaktiven Polymers aufgebracht sein und gemäß ihrer Geometrie einen aktiven Bereich definieren. Für die Verwendung mit der vorliegenden Erfindung geeignet sind verschiedene Arten von Elektroden, unter anderem strukturierte Elektroden umfassend Metallbahnen und Ladungsverteilungsschichten, texturierte Elektroden umfassend veränderliche, nichtplanare Dimensionen, leitfähige Fette wie beispielsweise Kohlenstofffette oder Silberfette, Kolloidsuspensionen, leitfähige Materialien mit großem Seitenverhältnis wie beispielsweise Kohlenstofffibrillen und Kohlenstoff-Nanoröhren, sowie Mischungen aus innenleitfähigen Materialien.
Die für Elektroden gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendeten Materialien können variieren. Als geeignete, in einer Elektrode verwendete Materialien können unter anderem Graphit, Ruß, Kolloidsuspensionen, dünne Metalle einschließlich Silber und Gold, silbergefüllte und kohlenstoffgefüllte Gele und Polymere, sowie innenleitfähige oder elektronisch leitfähige Polymere genannt werden. Es versteht sich, dass gewisse Elektrodenmaterialien gut mit bestimmten Polymeren funktionieren und unter Umständen nicht so gut mit anderen funktionieren. So funktionieren etwa Kohlenstofffibrillen gut mit Acrylelastomerpolymeren, jedoch nicht so gut mit Siliconpolymeren.
Das aktive Material kann auch ein piezoelektrisches Material umfassen. In gewissen Ausführungsformen kann das piezoelektrische Material auch als Betätigungselement ausgelegt sein, das einen raschen Einsatz erlaubt. Der hier verwendete Begriff "piezoelektrisch" soll ein Material beschreiben, das sich mechanisch verformt (die Form ändert) wenn ein Spannungspotential daran angelegt wird, oder in umgekehrter Weise eine elektrische Ladung erzeugt, wenn es mechanisch verformt wird. Beim Einsatz des piezoelektrischen Materials wird ein elektrisches Signal zur Aktivierung verwendet. Nach der Aktivierung kann das piezoelektrische Material eine Längenänderung in dem angeregten Zustand bewirken. Bei Aussetzen des Aktivierungssignals bilden sich die Streifen wieder in ihre ursprüngliche Formausrichtung, z. B. eine gerade Formausrichtung, zurück.
Vorzugsweise ist ein piezoelektrisches Material auf Streifen eines flexiblen Metalls oder einer Keramikschicht angeordnet. Die Streifen können unimorph oder bimorph sein. Vorzugsweise sind die Streifen bimorph, da Bimorphe im Allgemeinen eine größere Längenänderung aufweisen als Unimorphe.
Bei einer Art von Unimorph handelt es sich um eine Struktur, die aus einem einzigen piezoelektrischen Element besteht, das extern an eine flexible Metallfolie bzw. einen flexiblen Metallstreifen gebunden ist, welche(r) von dem piezoelektrischen Element angeregt wird, wenn dieses mit wechselnder Spannung aktiviert wird, und dies führt zu einer axialen Verbeulung oder Ablenkung, da sie/er der Bewegung des piezoelektrischen Elements Widerstand entgegenbringt. Bei der Bewegung des Betätigungselements für ein Unimorph kann es sich um eine Kontraktion oder eine Expansion handeln. Unimorphe können eine Dehnung von bis zu ungefähr 10% aufweisen, können jedoch im Allgemeinen nur geringe Belastungen relativ zu den allgemeinen Abmessungen der Unimorphstruktur vertragen.
Im Gegensatz zu der unimorphen piezoelektrischen Vorrichtung umfasst eine bimorphe Vorrichtung eine flexible Metall-Zwischenfolie, die zwischen zwei piezoelektrischen Elementen angeordnet ist. Bimorphe weisen deswegen eine größere Längenänderung auf, weil bei angelegter Spannung ein keramisches Element sich zusammenzieht, während das andere sich ausdehnt. Bimorphe können Dehnungen von bis zu ungefähr 20% aufweisen, können jedoch ähnlich den Unimorphen im Allgemeinen keine hohen Belastungen relativ zu den allgemeinen Abmessungen der Unimorphstruktur vertragen.
Geeignete piezoelektrische Materialien umfassen anorganische Verbindungen, organische Verbindungen und Metalle. In Bezug auf organische Materialien kommen alle polymeren Materialien mit nicht-zentralsymmetrischer Struktur und großer/n Dipolmomentgruppe(n) an der Hauptkette oder an der Seitenkette oder an beiden Ketten innerhalb der Moleküle als für den piezoelektrischen Film geeignete Materialien in Frage. Beispiele für geeignete Polymere umfassen, ohne Anspruch auf Vollständig keit, Polynatrium 4-styrolsulfonat ("PSS"), Poly S-119 (Polyvinylamin)-Hauptketten Azochromophor) und deren Derivate; Polyfluorkohlenwasserstoffe, umfassend Polyvinylidenfluorid (("PVDF"), dessen Copolymer Vinilydenfluorid ("VDF"), Trifluoroethylen (TrFE) und deren Derivate; Polychlor-Kohlenwasserstoffe, umfassend Polyvinylchlorid ("PVC"), Polyvinylidenchlorid ("PVDC") und deren Derivate; Polyacrylnitrile ("PAN") und deren Derivate; Polycarbonsäuren, umfassend Polymethacrylsäure ("PMA") und deren Derivate; Polyharnstoffe und deren Derivate; Polyurethane ("PU") und deren Derivate; Bio-Polymermoleküle, wie beispielsweise Poly-L-Milchsäuren, und deren Derivate, und Membranproteine, sowie Phosphat-Biomoleküle; Polyaniline und deren Derivate, sowie sämtliche Derivate von Tetraminen; Polyimide, einschließlich Kapton-Moleküle und Polyetherimide ("PEI") und deren Derivate; sämtliche der Membranpolymere; Poly(N-vinylpyrrolidon) ("PVP")-Homopolymer, und dessen Derivate, und Zufalls-PVP-Co-Vinylacetat ("PVAc")-Copolymere; und sämtliche der aromatischen Polymere mit Dipolmomentgruppen in der Hauptkette oder den Seitenketten oder gleichermaßen in der Hauptkette und den Seitenketten, sowie Mischungen davon.
Weitere mögliche piezoelektrische Materialien können Pt, Pd, Ni, Ti, Cr, Fe, Ag, Au, Cu und Metalllegierungen sowie Mischungen daraus umfassen. Außerdem können zu diesen piezoelektrischen Materialien beispielsweise Metalloxid, wie etwa SiO2, Al2O3, ZrO2, TiO2, SrTiO3, PbTiO3, BaTiO3, FeO3, Fe3O4, ZnO und Mischungen daraus; sowie Verbindungen der Gruppe VIA und IIB, wie etwa CdSe, CdS, GaAs, AgCaSe 2, ZnSe, GaP, InP, ZnS und Mischungen daraus gezählt werden. Geeignete aktive Materialien umfassen, ohne Anspruch auf Vollständigkeit, Formgedächtnislegierungen (SMA), ferromagnetische SMAs, piezoelektrische Materialien, elektroaktive Polymere (EAP) und magnetorheologische Elastomere (MR).
Als von einer Aktivierungsvorrichtung (nicht gezeigt) bereitgestelltes, mögliches Aktivierungssignal sind unter anderem ein Wärmesignal, ein magnetisches Signal, ein elektrisches Signal, ein pneumatisches Signal, ein mechanisches Signal und dergleichen, sowie Kombinationen daraus zu nennen, die zumindest eines der zuvor erwähnten Signale umfassen, wobei das konkrete Aktivierungssignal jeweils von den Materialien und/oder der Auslegung des aktiven Materials abhängig ist. So kann etwa ein magnetisches und/oder ein elektrisches Signal angewendet werden, um die Eigenschaft des aus magnetostriktiven Materialien gefertigten, aktiven Materials zu verändern. Ein Wärmesignal kann angewendet werden, um die Eigenschaft des aus Formgedächtnislegierungen und/oder Formgedächtnispolymeren gefertigten, aktiven Materials zu verändern. Ein elektrisches Signal kann angewendet werden, um die Eigenschaft des aus elektroaktiven Materialien, Piezoelektrika, elektrostatischen Materialien und/oder Innenpolymer-Metall-Verbundmaterialien gefertigten, aktiven Materials zu verändern.
Es sind hier zwar die besten Umsetzungsarten der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben, für den Fachmann auf dem Gebiet, zu welchem diese Erfindung gehört, sind jedoch verschiedene alternative Entwürfe und Ausführungsformen für die Umsetzung der Erfindung im Umfang der beigefügten Patentansprüche erkenntlich.

Claims

Türsystem umfassend: ein Konstruktionselement; eine Tür, die in Bezug auf das Konstruktionselement beweglich angebracht ist, um sich zwischen einer offenen Stellung und einer geschlossenen Stellung zu bewegen; und eine Feder, die in Bezug auf das Konstruktionselement oder die Tür angebracht ist und ausreichend positioniert ist, um die Tür zu ihrer offenen Stellung hin vorzuspannen, wenn die Tür sich in ihrer geschlossenen Stellung befindet.
Türsystem nach Anspruch 1, weiterhin umfassend eine Aufhaltverbindungsanordnung mit einem Gehäuse und einer mit dem Gehäuse in Wirkverbindung stehenden Aufhaltverbindung; wobei das Gehäuse in Bezug auf die Tür angebracht ist und die Aufhaltverbindung in Bezug auf das Konstruktionselement angebracht ist; und wobei die Feder die Aufhaltverbindung umgibt.
Türsystem nach Anspruch 1, wobei die Tür einen Türhohlraum und eine Öffnung definiert; wobei das Türsystem weiterhin einen im Allgemeinen L-förmigen Winkel mit einem ersten Armabschnitt und einem zweiten Armabschnitt aufweist, wobei der Winkel schwenkbar in Bezug auf die Tür und das Konstruktionselement angebracht ist; wobei der erste Armabschnitt sich durch die Öffnung hindurch in den Türhohlraum hinein erstreckt; und die Feder den ersten Armabschnitt außerhalb des Türhohlraums umgibt.
Türsystem nach Anspruch 3, wobei die Feder die Tür und den zweiten Armabschnitt auseinander drückt, wenn die Tür sich in der geschlossenen Stellung befindet.
Türsystem nach Anspruch 3, welches weiterhin ein Betätigungselement umfasst, das ein aktives Material aufweist, welches derart ausgelegt ist, dass es in Ansprechen auf ein Aktivierungssignal eine Veränderung in zumindest einem Merkmal erfährt; wobei das aktive Material mit der Tür und dem Winkel in Wirkverbindung steht, so dass die Veränderung in zumindest einem Merkmal bewirkt, dass der Winkel sich relativ zu der Tür in eine Stellung bewegt, in welcher die Feder komprimiert ist.
Türsystem nach Anspruch 5, welches weiterhin eine Verriegelung umfasst, die so ausgelegt ist, dass sie den Winkel lösbar in der Stellung hält, in welcher die Feder komprimiert ist.
Türsystem nach Anspruch 5, wobei der Winkel innerhalb des Türblechs einen Haken aufweist; und wobei das Türsystem weiterhin eine Sperrklinke umfasst, die derart ausgelegt ist, dass sie den Haken selektiv in Eingriff nimmt, um den Winkel lösbar in der Stellung zu halten, in welcher die Feder komprimiert ist.
Türsystem nach Anspruch 1, welches weiterhin ein Betätigungselement umfasst, das ein aktives Material aufweist, welches derart ausgelegt ist, dass es in Ansprechen auf ein Aktivierungssignal eine Veränderung in zumindest einem Merkmal erfährt; wobei das aktive Material mit der Feder in Wirkverbindung steht, um die Feder selektiv zu komprimieren.
Türsystem nach Anspruch 8, welches weiterhin ein Verriegelungselement umfasst, das derart ausgelegt ist, dass es die Kompression der Feder lösbar aufrechterhält.
Türsystem nach Anspruch 9, wobei es sich bei dem Verriegelungselement um einen Stift handelt.
Türsystem nach Anspruch 9, wobei es sich bei dem Verriegelungselement um eine Sperrklinke handelt.
Türsystem nach Anspruch 9, welches weiterhin ein Ausklink-Betätigungselement umfasst, um das Verriegelungselement selektiv zu bewegen und dadurch die Ausdehnung der Feder zu ermöglichen.
Türsystem nach Anspruch 12, welches weiterhin eine Verriegelung umfasst, die derart ausgelegt ist, dass sie die Tür lösbar in der geschlossenen Stellung hält; und wobei das Ausklink-Betätigungselement derart ausgelegt ist, dass es die Verriegelung selektiv außer Eingriff bringt.
Türsystem nach Anspruch 1, wobei das Konstruktionselement einen Schlitz mit einem offenen Ende zur Aufnahme eines Schließbügels definiert; wobei das Türsystem weiterhin einen drehbaren Arm umfasst, der so ausgelegt ist, dass er den Schlitz kreuzt; und wobei die Feder den Arm in Richtung des offenen Endes des Schlitzes hin vorspannt.
Türsystem nach Anspruch 14, welches weiterhin ein Betätigungselement umfasst, das ein aktives Material aufweist, welches derart ausgelegt ist, dass es in Ansprechen auf ein Aktivierungssignal eine Veränderung in zumindest einem Merkmal erfährt; wobei das aktive Material mit dem Arm in Wirkverbindung steht, so dass die Veränderung in zumindest einem Merkmal bewirkt, dass der Arm sich in Richtung weg von dem offenen Ende des Schlitzes bewegt.
Türsystem nach Anspruch 15, wobei das Betätigungselement weiterhin einen Nocken aufweist; und wobei das aktive Material über den Nocken mit dem Arm verbunden ist.
Türsystem nach Anspruch 1, welches weiterhin eine in Bezug auf die Tür angebrachte Verriegelung umfasst; wobei ein Schließbügel in Bezug auf das Konstruktionselement angebracht ist und mit der Verriegelung in Eingriff bringbar ist; und wobei die Feder aus einem Formgedächtnismaterial besteht, das verformt ist, wenn der Schließbügel mit der Verriegelung in Eingriff steht.
Türsystem nach Anspruch 1, wobei die Feder ein Formgedächtnismaterial umfasst.
Fahrzeug umfassend: eine Fahrzeugkarosserie; eine Tür, die in Bezug auf die Fahrzeugkarosserie beweglich angebracht ist, um sich zwischen einer offenen Stellung und einer geschlossenen Stellung zu bewegen; und eine Feder, die in Bezug auf die Fahrzeugkarosserie oder die Tür angebracht ist und ausreichend positioniert ist, um die Tür zu ihrer offenen Stellung hin vorzuspannen, wenn die Tür sich in ihrer geschlossenen Stellung befindet.
Fahrzeug nach Anspruch 19, welches weiterhin ein Betätigungselement umfasst, das ein aktives Material aufweist, welches derart ausgelegt ist, dass es in Ansprechen auf ein Aktivierungssignal eine Veränderung in zumindest einem Merkmal erfährt; wobei das aktive Material mit der Feder in Wirkverbindung steht, um die Feder selektiv zu komprimieren.