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Title:
ELEMENT FOR CONNECTING TWO OBJECTS, ESPECIALLY PARTS OF APPLIANCES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/008813
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to a connection element (2h) for mechanically connecting two objects (8, 9). Said element consists at least partially of a memory metal and has, as a first form of embodiment (2t), an open clamp comprising two limbs (2b, 2c) having free ends and being interconnected by means of an intermediate part (2a). In the assembled state, said limbs are introduced into corresponding openings (10a, 10b) in the two objects (8, 9). In the mounted state, said limbs (2b', 2c') ensure the connection between the two objects (8, 9) with a second embodiment (2h), due to a deformation, using the memory properties thereof.

Inventors:
KAUTZ STEFAN (DE)
ZEININGER HEINZ (DE)
Application Number:
PCT/DE2002/002475
Publication Date:
January 30, 2003
Filing Date:
July 05, 2002
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
KAUTZ STEFAN (DE)
ZEININGER HEINZ (DE)
International Classes:
F16B1/00; (IPC1-7): F16B1/00
Foreign References:
DE10108956A12002-09-12
US6019860A2000-02-01
EP0326426A21989-08-02
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 012, no. 126 (M-687), 19. April 1988 (1988-04-19) & JP 62 252603 A (ISHIKAWAJIMA HARIMA HEAVY IND CO LTD), 4. November 1987 (1987-11-04)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2000, no. 07, 29. September 2000 (2000-09-29) & JP 2000 111663 A (RHYTHM WATCH CO LTD), 21. April 2000 (2000-04-21)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 018, no. 491 (M-1672), 13. September 1994 (1994-09-13) & JP 06 159331 A (HITACHI LTD), 7. Juni 1994 (1994-06-07)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1995, no. 04, 31. Mai 1995 (1995-05-31) & JP 07 004407 A (SONY CORP), 10. Januar 1995 (1995-01-10)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 008, no. 007 (C-204), 12. Januar 1984 (1984-01-12) & JP 58 174635 A (HIROYUKI KANAI), 13. Oktober 1983 (1983-10-13)
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verbindungselement (2h bis 5h) zum mechanischen Verbinden zweier Gegenstände, insbesondere zweier Geräteteile (8,9), das zumindest teilweise aus einem MemoryMetall besteht, in einem Montagezustand eine erste Gestalt (2t) hat und in einem montierten Zustand eine zweite Gestalt (2h) auf weist, die dem Element vor einer Montage unter Ausnutzung seiner MemoryEigenschaften eingeprägt wurde, wobei die erste Gestalt (2t) die einer offenen Klammer ist, welche zwei frei endende, über ein Zwischenstück (2a) mitein ander verbundene Schenkelstücke (2b, 2c) besitzt, die im Mon tagezustand in entsprechende Öffnungen (10a, 10b) in den bei den Gegenständen (8,9) einzuführen sind und die (2b, 2c) im montierten Zustand auf Grund einer Verformung unter Aus nutzung ihrer MemoryEigenschaften die Verbindung zwischen den beiden Gegenständen (8,9) gewährleisten.
2. Verbindungselement nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t durch ein MemoryMetall, das eine erste Um wandlungstemperatur (TA) aufweist, bei der sich auf Grund ei ner Temperaturerhöhung eine Hochtemperaturphase bildet und die zweite Gestalt (2h) eingenommen wird, und eine um wenigs tens 30°C, insbesondere um wenigstens 50°C, unterhalb der ersten Umwandlungstemperatur (TA) liegende weitere Umwand lungstemperatur (TM) besitzt, bei welcher bei einer Abkühlung die Umwandlung in die Tieftemperaturphase erfolgt.
3. Verbindungselement nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k. e n n z e i c h n e t, dass die erste Umwandlungs temperatur (TA) zum Übergang in die Hochtemperaturphase über 40°C, vorzugsweise über 50°C liegt, und die weitere Umwand lungstemperatur (TM) zum Übergang in die Tieftemperaturphase unter 0°C, vorzugsweise unter40°C liegt.
4. Verbindungselement nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Me moryMetall einen EinwegEffekt oder einen ZweiwegEffekt zeigt, so dass bei einer Umwandlung in eine Tieftemperatur phase in die eingeprägte erste Gestalt (2t) angenommen wird.
5. Verbindungselement nach einem der vorangehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t durch ein MemoryMetall aus ei ner TiNioder TiPdoder NiMnoder NiMnoder NiAloder CuAloder CuZnoder FeNioder FeMnLegierung, die gegebe nenfalls noch mindestens einen weiteren Legierungspartner enthält.
6. Verbindungselement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkelstücke (2b', 2c" ; 3b, 3c) in der zweiten Gestalt (2h ; 3h) sich mit ihren freien Enden aufeinander zu erstrecken (Figuren 3 und 4).
7. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass sich die Schenkelstücke in der zweiten Gestalt (4h) sich mit ihren freien Enden voneinander weg erstrecken (Figur 5).
8. Verbindungselement nach einem der vorangehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t durch eine teilweise Ausbildung aus einem NichtMemoryMetall.
9. Verbindungselement nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zumindest das Zwischen stück (3a) aus dem NichtMemoryMetall, insbesondere aus Stahl, besteht (Figur 4).
Description:
Beschreibung Element zum Verbinden zweier Gegenstände, insbesondere Gerä- teteile Die Erfindung bezieht sich auf ein Verbindungselement zum me- chanischen Verbinden zweier Gegenstände, insbesondere zweier Geräteteile.

In annähernd allen Bereichen der Technik ist es vielfach er- forderlich, zwei Gegenstände mechanisch miteinander fest zu verbinden. Diese Gegenstände können aus gleichartigen Werk- stoffen wie Metall oder Kunststoff sein ; aber auch Verbindun- gen zwischen Gegenständen aus unterschiedlichen Materialien kommen häufig vor. Als Beispiel sei der Bereich elektroni- scher oder elektrotechnischer Geräte genannt, wo oft entweder in einem Gerät bzw. Gehäuse verschiedene Bauteile untereinan- der oder mit Gehäuseteilen verbunden werden müssen. Auch Ge- räte oder Gehäuseteile sind bisweilen miteinander mechanisch zu verbinden. Als Verbindungselemente sind untereinander Schrauben bekannt, die in die zu verbindenden Gegenstände eingeschraubt werden. Eine derartige Verbindungstechnik ist aber in mehrfacher Hinsicht aufwendig. Zum einen ist ein Ein- schrauben verhältnismäßig umständlich, zeit-und kosteninten- siv. Weiterhin müssen für eine sichere Halterung der Schrau- ben in der Regel die zu verbindenden Gegenstände hinreichend dimensioniert sein, um so zu vermeiden, dass die Schraube bei zu geringer Wandstärke nicht greift oder ausreißt. Problema- tisch ist der in Folge der verwendeten Schrauben häufig benö- tigte erhebliche Platzbedarf, der insbesondere bei hochinteg- rierten elektrischen oder elektronischen Geräten nicht zur Verfügung steht oder gegebenenfalls nur dadurch geschaffen werden kann, dass die Geräte größer als erwünscht dimensio- niert werden. Eine weitere Schwierigkeit liegt häufig in der verhältnismäßig aufwendigen Demontage, die durch ein umständ- liches Herausschrauben der Schrauben bedingt ist, sofern eine solche Demontage überhaupt möglich oder vom Aufwand her ver-

tretbar ist. Eine Demontage wird jedoch im Falle einer War- tung oder Reparatur eines Gerätes oder auch im Rahmen des Re- cyclings häufig gefordert.

Als Verschlusssysteme zum kraftschlüssigen Verbinden von Ge- häuse, Gehäuseteilen oder von Steckteilen elektronischer Bau- gruppen sind ferner auch Schnappverschlüsse bekannt, die auch aus Kunststoffmaterial bestehen können. Als entsprechende Schnappverschlüsse sind beispielsweise Kunststoffnasen be- kannt, die in Aussparungen einrasten und durch ein Zurückdrü- cken oder Herausziehen ein Öffnen oder Demontieren der ver- bundenen Gegenstände ermöglichen. Bei einem häufigen Betäti- gen sind jedoch derartige Verbindungselemente bruchanfällig.

Ein Öffnen der Verbindung, sei es aus Reparatur-oder. aus Recyclinggründen wie z. B. beim Handy, bzw. entsprechender Ge- häuse-Baugruppen-Kombinationen muss im Allgemein per Hand er- folgen. Abgesehen von dem diesbezüglichen Zeitaufwand werden dabei oft die verbundenen Gehäuseteile beschädigt. Auch be- steht die Gefahr einer Zerstörung von innen liegenden Bautei- len. So sind entsprechende innenliegende Bauteile wie z. B. elektronische Baugruppen oder Abschirmflächen im Allgemeinen über aufwendig lösbare Verbindungselemente mit einem Gehäuse verbunden. Durch eine solche Verbindungs-/Verschlusstechnik ist man aber im Design der Bauteile, der Gehäuse und/oder des entsprechenden Komplettsystems sehr eingeschränkt. In den kommenden Jahren treten außerdem Vorschriften in Kraft, die ein komplettes Zerlegen und Trennen solcher elektronischen Baugruppen und deren Gehäuse nach Werkstofftypen erforderlich machen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verbindungs- element anzugeben, das einerseits eine einfache mechanische Verbindung zwischen zwei Gegenständen oder Geräteteilen schaffen lässt und mit dem andererseits ein einfaches Öffnen der Verbindung oder eine Demontage dieser Gegenstände ermög- licht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den in Anspruch 1 an- gegebenen Maßnahmen gelöst. Dementsprechend soll das Verbin- dungselement zumindest teilweise aus einem Memory-Metall bestehen, in einem Montagezustand eine erste Gestalt haben und - in einem montierten Zustand eine zweite Gestalt aufweisen, die dem Element vor einer Montage unter Ausnutzung seiner Memory-Eigenschaften eingeprägt wurde.

Dabei soll die erste Gestalt die einer offenen Klammer sein, welche zwei frei endende, über ein Zwischenstück miteinander verbundene Schenkelstücke besitzt, die im Montagezustand in entsprechende Öffnungen in den beiden Gegenständen einzufüh- ren sind und die im montierten Zustand auf Grund einer Ver- formung unter Ausnutzung ihrer Memory-Eigenschaften die Ver- bindung zwischen den beiden Gegenständen gewährleisten.

Das erfindungsgemäße Verbindungselement besteht vorteilhaft zumindest teilweise aus einem an sich bekannten Memory- Metall, das auch als Formgedächtnis-Legierung bezeichnet wird. Ein derartiges Material hat die Eigenschaft, dass es temperaturabhängig seine Form wandeln kann. Für den erfin- dungsgemäßen Einsatzzweck bedeutet dies, dass das klammerför- mige Verbindungselement, das im Montagezustand eine erste Gestalt mit offenen Schenkelstücken aufweist, mit diesen in diese aufnehmende Öffnungen oder sonstige Ausnehmungen wie Bohrungen der zu verbindenden Gegenstände, z. B. zweier Gehäu- seschalen, eingefügt wird. Anschließend wird das Klammerele- ment erwärmt. Oberhalb einer Phasenumwandlungstemperatur wan- delt sich nämlich das Gefüge des Memory-Metalls von einer Tieftemperaturphase in eine Hochtemperaturphase (von"Marten- sit"zu"Austenit") um. Der Hochtemperaturphase ist zuvor ei- ne zweite Gestalt, die Memory-Eigenschaften ausnutzend, ein- geprägt worden. Entsprechende Metalle und deren Memory- Eigenschaften sind bekannt (vgl. z. B. beispielsweise das Buch von D. Stöckel [Hrsg.] :"Legierungen mit Formgedächtnis", Ex- pert-Verlag, Ehningen (DE), 1988, insbesondere die Seiten 64

bis 79), erläutert. Mit der Phasenumwandlung verändert sich zumindest die Form der Schenkelstücke des Klammerelementes derart, dass diese die beiden zu verbindenden Gegenstände hintergreifend oder umklammernd zusammenhalten.

Die Erfindung lässt also ein Verbinden durch einfaches Ein- führen des Verbindungselementes in dafür vorgesehene Öffnun- gen in den beiden Gegenständen und entsprechende Temperatur- erhöhung zu. Dieses Verbinden erfolgt dabei sehr schnell, einfach und mit nur geringem Aufwand, da hierfür die zu ver- bindenden Teile lediglich erwärmt werden müssen. Zur Erwär- mung dieser Teile können dies beispielsweise durch einen Wär- meofen transportiert werden ; auch kann die Erwärmung mittels eines Wärmefingers oder durch Bestromung erreicht werden. Da- mit ist auch eine automatisierbare Montage durch die selbst- justierende Eigenschaft der Memory-Metall-Klammerelemente nach der Temperaturerhöhung z. B. um 50°C möglich. Weiterhin benötigt das erfindungsgemäße Verbindungselement wesentlich weniger Platz als eine häufig beachtlich lange Verbindungs- schraube. Es kann deshalb insbesondere bei Gegenständen ein- gesetzt werden kann, bei denen es um geringe Abmessungen geht. Auch sind die Anforderungen hinsichtlich der Dimensio- nierung der Verbindungsbereiche nicht wie bei einer Schraub- verbindung ; vielmehr kann in diesen Bereichen für die Verbin- dungstechnik Material eingespart werden. Damit verbunden ist eine entsprechende Kosteneinsparung hinsichtlich des Materi- alaufwands, der Fertigungs-und Recyclingkosten.

Schließlich ist auch ein einfaches Öffnen der Verbindung oder eine einfache Demontage möglich, da das Memory-Metall bei ei- ner hinreichenden Abkühlung eine erneute Phasenänderung zeigt und von der Hochtemperaturphase in die Tieftemperaturphase übergeht. Dabei ist auszunutzen, dass die Hochtemperaturphase deutlich härter als die Niedertemperaturphase ist.

So ist Martensit beispielsweise um etwa einen Faktor 5 wei- cher als Austenit. Dies ermöglicht, die Klammerelemente im

weichen Zustand auf einfache Weise zu entfernen. So kann bei- spielsweise ein Klammerelement aus einem Memory-Metall mit Zweiweg-Effekt selbstzerlegend ohne mechanische Eingriffe z. B. bei Temperaturen unter-40°C eine beschädigungsfreie Zerlegung verbundener Gegenstände wie z. B. von Gehäuseteilen ermöglichen. Die verbundenen Gegenstände lassen sich also mü- helos mittels Abkühlens demontieren, da die mechanischen Ver- bindungen hierdurch leicht lösbar werden. So können neben den Klammerelementen wertvolle Bauelemente und unbelastete Kompo- nenten wie Kunststoffgehäuse, Joche, Anker, Bauelemente der Halbleitertechnik oder Edelmetallkontakte sehr leicht ausge- baut und für gleiche oder andere Zwecke wieder verwendet wer- den. Entsprechend ist auch ein Austausch defekter Komponenten möglich.

Ein weiterer Vorteil ist ferner die erhöhte Sicherheit im Be- trieb der verbundenen Gegenstände. Eine erfindungsgemäß er- zeugte Verbindung kann sich nämlich kaum durch Vibrationen oder andere handhabungsbedingte Krafteinwirkungen lockern.

Vielmehr ist mit den Klammerelementen eine kraftschlüssige, unter Vorspannung stehende Verbindung zu realisieren. Zudem zeigt eine solche Verbindung im Gegensatz zu vorgespannten Kunststoffen auch bei erhöhter Temperatur eine gute Alte- rungsbeständigkeit.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verbin- dungselementes gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.

So kann insbesondere das Verbindungselement zumindest teil- weise aus einem Memory-Metall bestehen, das eine erste Um- wandlungstemperatur aufweist, bei der sich auf Grund einer Temperaturerhöhung eine Hochtemperaturphase bildet und die zweite Gestalt angenommen wird, und eine um wenigstens 30°C, insbesondere um wenigstens 50°C unterhalb der ersten Umwand- lungstemperatur liegende weitere Umwandlungstemperatur, bei welcher bei einer Abkühlung die Umwandlung in die Tieftempe- raturphase erfolgt. Vorzugsweise liegt die erste Umwandlungs-

temperatur zum Übergang in die Hochtemperaturphase über 40°C, insbesondere über 50°C, und liegt die weitere Umwandlungstem- peratur zum Übergang in die Tieftemperaturphase unter 0°C, insbesondere unter-40°C. Die unterschiedlichen Umwandlungs- temperaturen liegen also möglichst weit auseinander. Damit ist zu vermeiden, dass etwaige Temperaturschwankungen sich in irgendeiner Form auf die Festigkeit der Verbindung auswirken können.

Das Memory-Metall kann dabei auch einen Einweg-Effekt (vgl. z. B. das genannte Buch von D. Stöckel, Seiten 64 bis 71) zei- gen. Bei dieser Ausführungsform nimmt das Klammerelement bei einer Temperaturerhöhung die zweite Gestalt an. Bei einer Temperaturerniedrigung unter die zweite Phasenbildungstempe- ratur tritt lediglich eine Phasenumwandlung in die Tieftempe- raturphase ein ; die zweite Gestalt bleibt jedoch hierbei er- halten. Das Material wird also lediglich weich, behält aber seine formwandlungsbedingte Form. Eine einfache Demontage ist auf Grund der Weichheit des Materials trotz allem möglich.

Gemäß einer Alternative kann ein Memory-Metall mit einem Zweiweg-Effekt vorgesehen sein, so dass bei einer Umwandlung in eine Tieftemperaturphase die eingeprägte erste Gestalt eingenommen wird. Bei dieser Alternative wandelt sich das Klammerelement zwischen den beiden eingeprägten Formen. D. h., im Falle einer Abkühlung zur Demontage nimmt das Klammerele- ment wieder seine ursprüngliche offene Montageform ein. Die mechanische Verbindung kann dann sehr einfach gelöst werden.

Als Memory-Metalle kommen vorzugsweise TiNi-oder TiPd-oder NiMn-oder NiAl-oder CuAl-oder CuZn-oder FeNi-oder FeMn- Legierungen in Frage, die gegebenenfalls noch mindestens ei- nen weiteren Legierungspartner enthalten können.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verbindungselementes gehen aus den vorstehend nicht angespro- chenen Unteransprüchen hervor.

Einzelheiten erfindungsgemäßer Verbindungselemente ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Dabei zeigen deren Figur 1 in Diagrammen temperaturabhängige Eigenschaf- ten eines Memory-Metalls, deren Figuren 2 und 3 eine Tieftemperaturform bzw. eine Hoch- temperaturform eines Klammerelementes, deren Figuren 4 bis 6 weitere Ausführungsformen von Klammer- elementen und deren Figur 7 ein Klammerelement gemäß Figur 3 im montierten Zustand zum Verbinden zweier Gehäusehälften.

Dabei sind in den Figuren sich entsprechende Teile mit den- selben Bezugszeichen versehen.

Mit einem erfindungsgemäßen Verbindungselement lassen sich zwei Gegenstände oder Geräteteile, beispielsweise zwei Gehäu- sehälften mechanisch verbinden. Die Verbindungselemente sol- len dabei in unmontiertem Zustand, dem sogenannten Montagezu- stand, eine erste Gestalt haben. Damit diese Elemente wieder verwertbar, selbstjustierend, selbstdemontierend, montage- freundlich, verschleißarm, korrosionsbeständig sind, muss hierzu eine an sich bekannte Memory-Metalllegierung vorgese- hen werden. Hierfür geeignete Legierungen sind insbesondere TiNi-, TiPd-, NiMn-, NiAl-, CuAl-, oder CuZn-, FeNi-oder FeMn-Legierungen, die gegebenenfalls noch mindestens einen weiteren Legierungspartner enthalten können (vgl. auch das genannte Buch von D. Stöckel, Seiten 15 und 75). Als ein kon- kretes Ausführungsbeispiel sei die Legierung NiTiNbl3 ausge- wählt.

Eigenschaften dieser Legierung bzw. eines mit dieser Legie- rung erstellten Verbindungselementes lassen sich den Diagram- men der Figur 1 entnehmen. Dabei sind in den Diagrammen in Ordinatenrichtung jeweils in willkürlichen Einheiten die me- chanische Spannung, die mechanische Dehnung s und der Mar- tensit-Anteil A in Abhängigkeit von der angelegten, in Ab-

szissenrichtung aufgetragenen Temperatur T angegeben. Der un- tere Teil des Diagramms zeigt den Verlauf der inneren mecha- nischen Spannungen in einem erfindungsgemäßen Verbindungsele- ment über die Temperatur. Dargestellt ist der Verlauf für ein Verbindungselement mit einem Memory-Metall, das eine erste Umwandlungstemperatur TA von 50°C besitzt, bei der die Bil- dung der Austenit-Phase (Hochtemperaturphase) bei einer Tem- peraturerhöhung einsetzt, und einer zweiten Umwandlungstempe- ratur (TM) von ca.-40°C, bei der bei einer Abkühlung die Bildung der Martensit-Phase (= Tieftemperaturphase) einsetzt.

Ersichtlich nimmt die inhärente Spannung mit Einsetzen der Austenit-Phasenbildung deutlich zu. Wird nun abgekühlt,. so bleibt die Spannung bis zur zweiten Umwandlungstemperatur TM von etwa-40°C weitgehend erhalten und bricht erst danach verhältnismäßig rasch ab, da dann in verstärktem Maß die Mar- tensit-Bildung einsetzt und das Material weicher wird, wobei Spannungen abgebaut werden.

Einen entsprechenden Hystereseverlauf zeigt in dem Diagramm die obere Kurve des Martensit-Anteils A. Wird das Verbin- dungselement bei Raumtemperatur eingesetzt und anschließend über 50°C erwärmt, so setzt ersichtlich eine starke Austenit- bildung ein, wobei der Martensit-Anteil entsprechend abnimmt.

Das Material wird insgesamt sehr hart und der Übergang in die zweite gekrümmte Gestalt (= Hochtemperaturform) beginnt. Die- ser harte Zustand und damit der hohe Austenit-Anteil bei gleichzeitig minimalem Martensit-Anteil bleibt einer nachfol- genden Abkühlung solange erhalten, bis die zweite Phasenbil- dungstemperatur TM von-40°C erreicht bzw. unterschritten wird. Der Martensit-Anteil steigt dann auf Grund eines Absin- kens des Austenit-Anteils, d. h., das Material wird weich.

Wird eine Legierung mit einem Zweiweg-Effekt verwendet, so setzt gleichzeitig eine erneute Formwandlung ein.

Die mittlere Kurve zwischen der der inhärenten Spannungen o und der des Martensit-Anteils A gibt das entsprechende tempe-

raturabhängige Dehnungsverhalten s des Verbindungselementes wieder.

Wie aus dem Verlauf der gezeigten drei Kurven ersichtlich ist, ergibt sich ein hystereseartiges Verhalten, welches es ermöglicht, dass ein erfindungsgemäßes Verbindungselement be- liebig oft verwendet werden kann, da die Hysterese ohne sich auf die mechanische Verbindung nachteilig auswirkende Alte- rungseffekte beliebig oft mittels Temperaturänderungen durch- fahren werden kann. Das Material hat also eine sehr breite Hysterese. Je nach Herstellungsprozess lassen sich auch ande- re Hysteresebreiten, beispielsweise zwischen-150°C und +150°C, ermöglichen.

Figur 2 zeigt eine Tieftemperaturform eines Klammerelementes 2t-Index"t"weist auf die Tieftemperaturform-aus einem entsprechenden Material. Gezeigt ist das Element in seiner offenen, ersten Gestalt. Es weist zwei frei endende, über ein Zwischenstück 2a miteinander verbundene Schenkel-oder Sei- tenteile 2b und 2c auf. Bei einer kurzzeitigen Unterschrei- tung einer Temperatur Tu von-40°C tritt eine Martensit- Umwandlung auf, und es ergibt sich die gezeigte offene Klam- merform. Diese Form bleibt dann bis +50°C erhalten. Erst bei einem Überschreiten dieser Temperatur TA tritt eine Krümmung zumindest der Schenkelstücke 2b und 2c ein, wobei die in Fi- gur 3 (etwas schematisiert) gezeigte Hochtemperaturform ange- nommen wird. Bei einer kurzen Überschreitung dieser Tempera- tur TA tritt nämlich die Austenit-Wandlung ein. Diese Form bleibt dann bis-40°C, der Temperatur TM der Martensit- Umwandlung erhalten. Die maximale Temperatur, der das Element ausgesetzt werden kann, liegt z. B. bei etwa 350°C. In der Fi- gur sind das Klammerelement in seiner Hochtemperaturform mit 2h-Index"h"weist auf die Hochtemperaturform-und dessen gekrümmte Schenkelstücke mit 2b bzw. 2c bezeichnet.

Wird das Memory-Metall-Klammerelement mit den obengenannten Eigenschaften also über 50°C erhitzt, nimmt es eine ihm vor-

her aufgeprägte Hochtemperaturform, vorzugsweise die Klammer- form ein. Besitzt das Material den sogenannten Zweiweg-Effekt (vgl. das genannte Buch von D. Stöckel, Seiten 64 bis 71), wird sich die Klammer bei Unterschreiten von-40°C wieder aufbiegen, da sie bei diesen Temperaturen eine weitere, ihr aufgeprägte Tieftemperaturform 2t mit der beispielsweise ge- streckten Form ihrer Schenkelstücke 2b und 2c einnimmt. Be- sitzt das Memory-Metall nur einen Einweg-Effekt, so wird das Material nur bei Überschreiten der oberen Temperaturmarke die ihr aufgeprägte Klammerform annehmen, nicht jedoch eine wei- tere Form bei Unterschreiten der Martensit-Starttemperatur.

Eine wesentliche Besonderheit stellt dabei jedoch das mecha- nische Verhalten des Memory-Metall-Klammerelementes bei un- terschiedlichen Temperaturen dar. Während nach Überschreiten der Austenit-Temperatur ein sehr fester Zustand eingenommen wird, die sogenannte Austenit-Phase, wird nach Unterschreiten der Martensit-Bildungstemperatur Tu von-40° mit der Marten- sit-Phase ein mechanischer Zustand eingestellt, der deutlich weicher, beispielsweise um einen Faktor 3 bis 5, weicher als die Hochtemperaturphase ist. Dadurch ist das Klammerelement, welches nicht dem Zweiweg-Effekt gehorcht, trotzdem im Mar- tensit-Zustand sehr leicht zu entfernen und durch Temperatur- erhöhung wieder in den sehr festen Zustand überführbar. Dabei behält die Hochtemperaturform ihre mechanischen Eigenschaften bis zu sehr hohen Temperaturen von beispielsweise 350°C bei.

Daraus ergibt sich beispielsweise die Möglichkeit einer de- zentralen Montage in sogenannten aktiven Zonen hoher Tempera- turen, ohne das Kriechverformungen von Sicherheitsverschlüs- sen der zu verbindenden Teile zu befürchten sind. Entspre- chende Klammerelemente ermöglichen eine sehr hohe Anzahl von alterungsfreien Verformungszyklen in der Größenordnung von beispielsweise 10000.

Entsprechende Klammerelemente unter Verwendung von Memory- Metall zeigen hervorragende Korrosionsbeständigkeit und sind deshalb z. B. auch für die Automobilindustrie interessant.

Darüber hinaus ist für sie die Möglichkeit gegeben, den Auf-

bau und die Form der Klammer in Abhängigkeit für den Verwen- dungszweck zu variieren. Die Figuren 4 bis 6 zeigen solche Variationsmöglichkeiten. So zeigt Figur 4 einen Verbundaufbau eines Klammerelementes 3h in seiner Hochtemperaturform. Sein Zwischenstück 3a besteht dabei aus kostengünstigem Stahl-in der Figur durch stärkere Schwärzung angedeutet-und zeigt so- mit im Wesentlichen keine temperaturabhängige Verformung.

Seine beiden Seitenteile 3b und 3c hingegen sind aus Memory- Metall und zeigen je nach Temperaturanwendung eine Austenit- oder Martensit-Umwandlung.

Im Gegensatz zu den Ausführungsformen von Klammerelementen 2t bzw. 2h oder 3h nach den Figuren 2 bis 4, bei denen eine sich schließende Hochtemperaturform angenommen wurde, ist gemäß Figur 5 selbstverständlich auch eine sich öffnende, nach au- ßen aufbiegende Gestalt eines Klammerelementes 4h möglich.

Die gezeigte Gestalt ist wiederum die eingeprägte Hochtempe- raturform, die nach einem kurzzeitigen Überschreiten der Austenit-Umwandlungstemperatur eingenommen wird.

Das in Figur 6 dargestellte Klammerelement 5h setzt sich aus mehreren Schenkel-und Zwischenstücken zusammen, die in ihrer Hochtemperaturform untereinander auch von 90° verschiedene Winkel einschließen können.

Wesentlich bei allen diesen Elementen ist, dass sie in einem montierten Zustand eine vor der Montage unter Ausnutzung ih- rer Memory-Eigenschaften eingeprägte zweite Gestalt (= Hoch- temperaturform) einnehmen, die eine Klammerfunktion zwischen zwei zu verbindenden Gegenständen und so einen Kraftschluss zwischen den beiden Gegenständen gewährleisten. Ein entspre- chendes Ausführungsbeispiel geht aus Figur 7 hervor. Hier dient das Klammerelement 2t bzw. 2h nach den Figuren 2 und 3 zum Verbinden bzw. Verklammern von zwei Gehäusehälften 8 und 9 oder auch anderen Geräteteilen. In diesen Gehäusehälften ist jeweils eine Öffnung 10a bzw. 10b vorgesehen, in welche die freien Schenkelstücke 2b bzw. 2c in der ersten, offenen

Gestalt (= Tieftemperaturform 2t) eingesteckt werden. Die entsprechende Montageform ist in der Figur gestrichelt ange- deutet. Nach dem durch einen Doppelpfeil 11 angedeuteten Ein- führen dieser Schenkelstücke erfolgt eine kurze Erhitzung ü- ber die Temperatur TA der Austenit-Umwandlung, beispielsweise über 50°C, wobei sich die Schenkelstücke 2b und 2c beispiels- weise nach innen krümmen, indem sie ihre vorher bei wesent- lich höherer Temperatur eingeprägte Hochtemperaturform 2b bzw. 2c gemäß Figur 3 einnehmen. Durch diese Krümmung wird die kraftschlüssige Verbindung zwischen den Gehäusehälften 8 und 9 geschaffen. Vorteilhaft kann durch ein kurzes Unter- schreiten der Martensit-Umwandlungstemperatur TM von bei- spielsweise-40°C die erste Gestalt 2t des Montagezustandes wieder hergestellt werden, so dass eine leichte Demontagemög- lichkeit geschaffen ist. Die Demontage-bzw. Montagerichtung ist in der Figur durch den Doppelpfeil 11 veranschaulicht.

Die Darstellung der Klammerelemente gemäß den Figuren 2 bis 7 ist in der Zeichnung stark vereinfacht bzw. idealisiert. Im Allgemeinen werden die in die Öffnungen einzuführenden freien Schenkelstücke 2b und 2c bzw. ihre entsprechenden Schenkel- stücke gemäß den Ausführungsformen nach den Figuren 5 und 6 nicht exakt Winkel von 90° bezüglich eines sie verbindenden Zwischenstücks einschließen. Wesentlich dabei ist lediglich, dass durch eine Krümmung dieser Schenkelstücke in der Hoch- temperaturform dem Klammerelement eine kraftschlüssige Ver- klammerung zwischen den zu verbindenden Gegenständen gewähr- leistet ist.