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Die
Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung,
mit mindestens einem Kontraktionsantrieb, der einen sich zwischen
zwei Endstücken
erstreckenden Kontraktionsschlauch aufweist, wobei eine Fluidbeaufschlagung
des Schlauch-Innenraumes eine Längenkontraktion
des Kontraktionsantriebes hervorruft und wobei der Kontraktionsantrieb
mit einem Druckspeicher ausgestattet ist, dem Auslösemittel
zum Freigeben einer Fluidverbindung zwischen mindestens einem mit
einem komprimierten Antriebsgas gefüllten Speicherraum des Druckspeichers
und dem Schlauch- Innenraum zugeordnet sind.
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Eine
aus der
DE 20205653
U1 bekannte Betätigungsvorrichtung
ist mit einem Kontraktionsantrieb ausgestattet, der einen sich aus
einem gummielastischen Schlauchkörper
und einer koaxial in den Schlauchkörper eingebetteten Zugfaseranordnung zusammensetzenden
Kontraktionsschlauch aufweist, der stirnseitig unter Abdichtung
an zwei Endstücken
befestigt ist. Die beiden Endstücke
sind mit Befestigungsmitteln versehen, über die ein externer Kraftabgriff
erfolgen kann. Ein im Innern des Kontraktionsantriebes angeordneter
pyrotechnischer Gasgenerator erzeugt bei seiner Zündung ein
sich in dem vom Kon traktionsschlauch umgrenzten Schlauch- Innenraum
schlagartig ausbreitendes Antriebsgas, das eine radiale Aufweitung
des Kontraktionsschlauches hervorruft, verbunden mit einer axialen
Annäherung der
beiden Schlauchendabschnitte, sodass die beiden Endstücke zueinander
gezogen werden und der Kontraktionsantrieb letztlich eine Längenkontraktion erfährt. Auf
diese Weise können
an den beiden Endstücken
fixierte beliebige Strukturen bzw. Bauteile in kürzester Zeit mit hoher Kraft
relativ zueinander bewegt werden. Ein mögliches Anwendungsfeld ist
die Automobilindustrie, wo auf diese Weise beispielsweise für den Fußgängerschutz
ein schlagartiges Anheben der Motorhaube vorgenommen werden kann,
um den zur Verfügung
stehenden Deformationsweg zu vergrößern.
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Ein
Nachteil der aus der
DE
20205653 U1 bekannten Technologie besteht darin, dass die
Erzeugung des für
die Betätigung
des Kontraktionsantriebes erforderlichen Gasvolumens mit einer starken Wärmeentwicklung
verbunden ist, wobei die hohen Temperaturen den Kontraktionsschlauch
beeinträchtigen
können,
sodass der Kontraktionsantrieb aus Sicherheitsgründen meist nur für eine einzige
Betätigung
verwendet werden kann.
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In
der
DE 199 51 603
A1 wurde bereits eine Betätigungsvorrichtung der eingangs
genannten Art vorgeschlagen, bei der das zur Fluidbeaufschlagung des
Schlauch-Innenraumes herangezogene Fluid einem Druckspeicher entnommen
wird. Der Schlauch-Innenraum ist hier ein sich zwischen zwei Kopfstü cken erstreckender
Ringraum und befindet sich radial zwischen dem Kontraktionsschlauch
und einem teleskopartigen Rohrelement. Dieses Rohrelement begrenzt
einen zum Schlauch-Innenraum
hin abgedichteten und zur Atmosphäre hin offenen Hohlraum, in
dem ein Druckluftbehälter
untergebracht ist. Der Druckluftbehälter ist über eine Pneumatikleitung unter
Zwischenschaltung eines Steuerventils an den Schlauch-Innenraum
angeschlossen. Um den Kontraktionsantrieb zu aktivieren, wird das
Ventil geöffnet.
Eine schlagartige Fluidbeaufschlagung wie im Falle der
DE 202 05 653 U1 ist dadurch
jedoch nicht möglich.
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Aus
der
DE 295 06 273
U1 ist es im Zusammenhang mit der Betätigung von Arbeitszylindern
bereits bekannt, eine spezielle Auslösevorrichtung einzusetzen.
Eine vorgespannte Anstechnadel ist durch eine Kugel arretiert und
durchstößt bei Freigabe schlagartig
eine Dichtungsfolie einer Gasflasche. Auch wenn eine solche Auslösevorrichtung
an Stelle des Steuerventils bei der Vorrichtung gemäß
DE 199 51 603 A1 eingesetzt
würde,
wäre das
Ansprechverhalten noch nicht optimal.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kurzzeitige Hochkraftaktivierung
eines Kontraktionsantriebes mit optimiertem Ansprechverhalten zu
ermöglichen.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe ist vorgesehen, dass der Druckspeicher wenigstens
teilweise unmittelbar in dem zur Fluid beaufschlagung vorgesehenen Schlauch-
Innenraum angeordnet ist, wobei die Auslösemittel zum schlagartigen
Freigeben der Fluidverbindung ausgebildet sind und innerhalb des Schlauch-Innenraumes eine
direkte Verbindung zwischen diesem Schlauchinnenraum und mindestens einem
Speicherraum freigeben können.
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Somit
findet sich an Bord des Kontraktionsantriebes ein Druckspeicher,
der das für
wenigstens eine Aktivierung ausreichende Volumen an Antriebsgas
in entsprechend komprimierter Form in unmittelbarer Nähe des Schlauch-Innenraumes
bereithält,
indem er wenigstens teilweise in dem Schlauch-Innenraum angeordnet ist. Auf diese
Weise lassen sich besonders kurze Strömungswege für den Übertritt des Antriebsgases
aus dem Druckspeicher in den Schlauch-Innenraum realisieren. Ein
weiterer damit verbundener Vorteil liegt darin, dass das Totraumvolumen
des Schlauch-Innenraumes reduziert wird, sodass zur Aktivierung
des Kontraktionsantriebes eine relativ geringe Menge an Antriebsgas
ausreicht und sich eine extrem kurzzeitige Betätigung des Kontraktionsantriebes
realisieren lässt.
Soll der Kontraktionsantrieb aktiviert werden, wird durch die zweckmäßigerweise
ebenfalls an Bord des Kontraktionsantriebes vorgesehenen Auslösemittel
eine Fluidverbindung zwischen dem das komprimierte Antriebsgas enthaltenden
Speicherraum des Druckspeichers und dem Schlauch-Innenraum freigegeben,
sodass das Antriebsgas schlagartig in den Schlauch-Innenraum einströmt und in
kürzester
Zeit mit hoher Kraft die gewünschte
Längenkontraktion
des Kontraktionsantriebes her vorruft. Da das Antriebsgas nicht auf
pyrotechnischem Wege erzeugt wird, bleibt die bei der Betätigung auftretende
Wärmeentwicklung
beherrschbar, sodass der Kontraktionsantrieb in der Regel bei Bedarf
ohne Einschränkung
der Sicherheitsstandards mehrfach betrieben werden kann.
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Als
solches ist es zwar aus der
DE 10125200 A1 bereits bekannt, die Entleerung
eines Druckspeichers durch Zerstörung
eines beispielsweise als metallischer Faltenbalg ausgeführten Trennungselementes
zu bewirken. Allerdings erfolgt die Freisetzung des gespeicherten
Mediums dort nicht zur Betätigung
eines Aktors, sondern zur Entsorgung des Mediums nach Betriebsende.
Ein unmittelbares Ausstatten eines Antriebes mit einem solchen Druckspeicher
ist ebenfalls nicht vorgesehen.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Zweckmäßigerweise
ist der Druckspeicher mit einer Berstwand ausgestattet, die den
jeweiligen Speicherraum normalerweise vom Schlauch-Innenraum abschottet
und deren durch die Auslösemittel hervorrufbare
Zerstörung
die erforderliche Fluidverbindung freigibt.
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Beispielsweise
kann die Berstwand mechanisch durch einen Stößel zerstört werden, der mit ausreichender
Bewegungsenergie gegen die Berstwand gestoßen werden kann. Die hierbei
dem Stößel zugeordneten
Antriebsmittel sind zweckmäßigerweise
elektrisch aktivierbar und enthalten vorzugsweise mindestens einen
Elektromagnetantrieb.
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Auch
eine pyrotechnische Explosiveinheit kommt zur Erzeugung der erforderlichen
Zerstörungsenergie
in Frage. Da diese, anders als im Falle der
DE 20205653 U1 , nicht für die Erzeugung
des Antriebsgases als solches zuständig ist, sondern nur eine
Fluidverbindung freizugeben hat, lässt sich die freigesetzte Energie
auf einem niedrigen Pegel halten, sodass der Kontraktionsantrieb
nicht beschädigt wird
und ohne weiteres mehrfach wiederverwendet werden kann.
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Eine
weitere Möglichkeit
zur Realisierung der Auslösemittel
besteht darin, ein Abstützelement vorzusehen,
das die Berstwand normalerweise stabilisiert und durch Magnetkraft
an Ort und Stelle gehalten wird. Zum Freigeben der Fluidverbindung
kann die Magnetkraft abgeschwächt
werden, wodurch die abstützende
Wirkung verringert wird, sodass der Druck des Antriebsgases in der
Lage ist, die Berstwand zu zerstören.
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Prinzipiell
kann die Berstwand ein einstückiger
Bestandteil des Wandung des Druckspeichergehäuses sein, beispielsweise mit
einer herabgesetzten Wandstärke
und/oder mit einer Sollbruchstelle. Unter dem Gesichtspunkt der
Wiederverwertbarkeit ist es allerdings empfehlenswert, die Berstwand
als gesondertes Berstelement auszuführen, das am Druckspeichergehäuse an geordnet
ist und das sich nach der Zerstörung
ersetzen lässt,
sodass der Druckspeicher erneut verwendet werden kann.
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Ist
der Druckspeicher auswechselbar an einem der Endstücke des
Kontraktionsantriebes fixiert, kann er nach der Betätigung sehr
einfach durch einen neuen Druckspeicher ersetzt werden. Auf diese
Weise kann bei Bedarf sehr kurzfristig eine neuerliche Betriebsbereitschaft
hergestellt werden.
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Bei
Bedarf kann der Druckspeicher mehrere Speicherkammern beinhalten,
um beispielsweise eine mehrstufige Aktivierung und/oder – ohne zwischenzeitlichen
Austausch des Druckspeichers – eine
mehrmalige Aktivierung des Kontraktionsantriebes zu ermöglichen.
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Eines
der Endstücke
ist zweckmäßigerweise mit
Ablassmitteln, insbesondere einen Ablasskanal enthaltend, ausgestattet,
die ein kontrolliertes Abführen
des freigesetzten Antriebsgases nach der Aktivierung des Kontraktionsantriebes
ermöglichen. Über diese
Ablassmittel kann beispielsweise die Zeit gesteuert werden, nach
der der Vorgang des Druckabbaus beginnt. Es besteht ferner bei entsprechender
Ausgestaltung die Möglichkeit,
das für
das Abführen
des freigesetzten Antriebsgases zur Verfügung gestellte Zeitintervall
zu beeinflussen sowie bei Bedarf die Anzahl der Abführintervalle
sowie den beim Abführen
zugelassenen Volumenstrom.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In
dieser zeigen:
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1 eine
erste mögliche
Bauform der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung
in schematischer Darstellung bei deaktiviertem Kontraktionsantrieb,
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2 die
Anordnung aus 1 im aktivierten Zustand des
Kontraktionsantriebes,
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3 eine
Draufsicht auf die bei der Anordnung gemäß 1 und 2 vorgesehene
Berstwand des Druckspeichers,
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4 den
in 1 strichpunktiert markierten Ausschnitt IV in
vergrößerter Darstellung,
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5 und 6 eine
alternative Ausführungsform
der Betätigungsvorrichtung
im deaktivierten und aktivierten Zustand,
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7 eine
weitere Ausführungsform
der Betätigungsvorrichtung
in schematischer Darstellung und im deaktivierten Zustand und
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8 erneut
eine mögliche
alternative Bauform der Betätigungsvorrichtung
im deaktivierten Zustand, wobei der Druckspeicher über mehrere
Speicherkammern verfügt.
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Die
aus der Zeichnung ersichtlichen Betätigungsvorrichtungen enthalten
als Kernkomponente jeweils einen Kontraktionsantrieb 1,
der für
beliebige Anwendungen geeignet ist, bei denen wenigstens zwei Körper oder
Strukturen relativ zueinander verlagert werden sollen.
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In
bevorzugter Ausgestaltung verfügt
der Kontraktionsantrieb 1 über ein lineare Erstreckung aufweisendes,
schlauchähnlich
gestaltetes Gebilde, das als Kontraktionsschlauch 2 bezeichnet
sei. Dieser setzt sich bei den Ausführungsbeispielen aus einem
aus gummielastischem Material bestehenden Schlauchkörper 3 und
einer zu dem Schlauchkörper 3 koaxialen,
zweckmäßigerweise
zumindest partiell und insbesondere vollständig in die Wandung des Schlauchkörpers 3 eingebetteten
Zugfaseranordnung 4 zusammen. Dieser Aufbau ist in einem
in 1 etwas vergrößert gezeichneten
Ausschnitt des Kontraktionsschlauches 2 angedeutet.
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Der
Kontraktionsschlauch 2 erstreckt sich zwischen zwei einen
externen Kraftabgriff ermöglichenden
Endstücken 5a, 5b.
An diesen ist er mit seinen beiden Endabschnitten jeweils so be festigt,
dass der vom Kontraktionsschlauch 2 umgrenzte Schlauch-Innenraum 6 zur
Umgebung hin abgedichtet ist und dass ferner eine Zugkraftübertragung
von der Zugfaseranordnung 4 auf die Endstücke 5a, 5b möglich ist.
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Stirnseitig
ist der Schlauch-Innenraum 6 durch die beiden Endstücke 5a, 5b dicht
abgeschlossen.
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An
jedem Endstück 5a, 5b sind
nicht näher dargestellte
Befestigungsmittel vorgesehen, über
die eine Fixierung an relativ zueinander zu bewegenden Bauteilen
oder Strukturen möglich
ist, die in der Zeichnung ebenfalls nicht näher dargestellt sind. Beispielsweise
können
die Befestigungsmittel als Durchgangslöcher oder als Gewindelöcher ausgeführt sein.
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Wird
der Schlauch-Innenraum 6 mit einem unter Druck stehenden
Fluid beaufschlagt, erfährt der
Kontraktionsantrieb 1 eine Längenkontraktion, wobei die
beiden Endstücke 5a, 5b zueinander
gezogen werden. Die 1, 5, 7 und 8 zeigen
den Kontraktionsantrieb 1 jeweils in einer deaktivierten
Stellung, in der der Schlauch-Innenraum 6 noch nicht unter Überdruck
steht, sodass der Kontraktionsantrieb 1 seine Ausgangslänge einnimmt. Die 2 und 6 zeigen
exemplarisch einen aktivierten Zustand des Kontraktionsantriebes 1 mit
gegenüber
der Ausgangslänge
verkürzter
Länge.
Die Endstücke 5a, 5b sind
hier im Vergleich zur Ausgangslänge
unter einem geringeren Abstand zueinander angeordnet.
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Die
Aktivierung des Kontraktionsantriebes 1 erfolgt durch ein
in den Schlauch-Innenraum 6 eingeleitetes, unter hohem
Druck stehendes Antriebsgas. Der sich dabei im Schlauch-Innenraum
aufbauende hohe Überdruck
bewirkt eine radiale Aufweitung des Kontraktionsschlauches 2,
verbunden mit einer axialen Verkürzung,
sodass die beiden Endstücke 5a, 5b zueinander
gezogen werden und der Kontraktionsantrieb 1 letztlich
den beispielsweise aus 2 und 6 ersichtlichen
Betätigungszustand
einnimmt.
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Die
Längenkontraktion
basiert bei den Ausführungsbeispielen
maßgeblich
auf der Zugfaseranordnung 4, die sich beim Ausführungsbeispiel
aus einer Vielzahl hoch zugfester, gleichzeitig aber biegbarer Fasern
zusammensetzt, die zweckmäßigerweise eine Überkreuzkonfiguration
aufweisen, sodass sich, in radialer Richtung betrachtet – gemäß dem vergrößerten Ausschnitt
der 1 –,
eine Art Gitterstruktur ergibt. Bei der Innendruckbeaufschlagung
des Schlauchkörpers 3 verändert sich
der Gitterwinkel und folglich die Neigung zwischen den einzelnen Zugfasern,
was letztlich die gewünschte
Längenkontraktion
hervorruft. Da sich bei der Längenkontraktion die
Endstücke 5a, 5b einander
annähern,
kann auf die daran fixierten externen Komponenten und Strukturen
eine Kraft ausgeübt
werden, die eine Relativbewegung erzeugt. Hierdurch kann beispielsweise
die Motorhaube eines Kraftfahrzeuges gegenüber der restlichen Karosserie
angehoben oder eine im Fahrzeug- Innenraum
angeordnete Kopfstütze
in eine sicherheitsrelevante Position verbracht werden. Letzteres
insbesondere in Verbindung mit einer bevorstehenden oder bereits
stattgefundenen Kollision des Kraftfahrzeuges mit einem Fußgänger oder
einem anderen beliebigen Fremdkörper.
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Das
für die
Fluidbeaufschlagung des Schlauch-Innenraumes 6 vorgesehene
Antriebsgas wird in komprimierter Form in mindestens einem von einem
Druckspeicher 7 definierten Speicherraum 8 bereitgestellt.
Der Druckspeicher 7 ist unmittelbarer Bestandteil des Kontraktionsantriebes 1 und
ist zweckmäßigerweise
so in den Kontraktionsantrieb 1 integriert, dass er sich
wenigstens teilweise in dem Schlauch-Innenraum 6 befindet.
Mit dieser Anordnung ist der Vorteil verbunden, dass das bei der
Betätigung
mit einem Antriebsgas tatsächlich
zu füllende
Volumen innerhalb des Schlauch-Innenraumes 6 verglichen
mit einem unbestückten
Schlauch-Innenraum 6 beträchtlich verringert ist, was
eine Aktivierung mit einer relativ geringen Gasmenge ermöglicht. Auf
diese Weise lässt
sich auch ein sehr gutes Ansprechverhalten erzielen.
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Bei
allen Ausführungsbeispielen
ist der Druckspeicher 7 ein längliches, patronenartig schlankes
Gebilde, das an dem einen Endstück 5a fixiert
ist und ausgehend von dort, insbesondere koaxial, in den Schlauch-Innenraum 6 hineinragt.
Der im Schlauch-Innenraum 6 liegende Längenabschnitt des Druckspeichers 7 erfordert
hierbei keine weitere Abstützung
gegenüber dem
Kontraktionsantrieb 1. Insgesamt ist die Baulänge des
Druckspeichers 7 so ausgelegt, dass seine dem anderen Endstück 5b zugewandte
Stirnfläche 12 so
weit vom betreffenden Endstück 5b beabstandet
ist, dass dieses beim Kontraktionsvorgang nicht auf den Druckspeicher 7 aufprallt.
Auch im Betätigungszustand
liegt daher zweckmäßigerweise
noch ein gewisser, zumindest minimaler axialer Abstand zwischen
dem Druckspeicher 7 und dem nicht zu Befestigungszwecken
dienenden Endstück 5b vor.
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Wie
insbesondere aus 8 hervorgeht, kann das zur Befestigung
dienende Endstück 5a über eine
axiale Durchbrechung 13 verfügen, durch die hindurch der
Druckspeicher 7 in den Kontraktionsantrieb 1 einsetzbar
ist, wobei durch die Durchbrechung 13 gleichzeitig eine
Abstützung
des zu Befestigungszwecken dienenden Fußabschnittes 14 des
Druckspeichers 7 erfolgen kann.
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Beispielsweise
kann sich die Durchbrechung 13 zum Speicherraum 8 hin
konisch verjüngen,
wobei der Fußabschnitt 14 eine
komplementäre,
kegelstumpfförmige
Gestalt hat, sodass sich im eingesetzten Zustand eine zentrierende
Wirkung ergibt (vgl. 1, 2, 5, 6 und 7).
In diesem Falle ist die Montage des Druckspeichers 7 zweckmäßigerweise
eine reine Steckmontage, wobei nicht näher dargestellte Sicherungsmittel
vorhanden sind, um den eingesteckten Fußabschnitt 14 am betreffenden
Endstück 5a zu
fixieren.
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Möglich ist
allerdings auch eine Einschraubbefestigung in der Durchbrechung 13.
In diesem Fall kann, wie dies in 8 exemplarisch
dargestellt ist, die Durchbrechung 13 zylindrisch ausgebildet
und mit einem Innengewinde versehen sein, während der ebenfalls zylindrisch
konturierte Fußabschnitt 14 über ein
Außengewinde
verfügt,
das in die Durchbrechung 13 einschraubbar ist.
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All
diese Bauformen haben gegenüber
einer prinzipiell ebenfalls möglichen
einstückigen
Realisierung eines Endstückes 5a und
des Druckspeichers 7 den Vorteil, dass der Druckspeicher 7 bei
Bedarf auswechselbar ist, ohne den Kontraktionsantrieb 1 zerlegen
zu müssen.
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Während beim
Ausführungsbeispiel
der 8 innerhalb des Druckspeichers 7 mehrere – hier:
zwei Stück – Speicherräume 8 ausgebildet
sind, verfügen
die Druckspeicher 7 bei den anderen Ausführungsbeispielen über jeweils
nur einen einzigen Speicherraum 8. Die mehreren Speicherräume 8 sind
insbesondere in axialer Richtung des Druckspeichers 7 aufeinanderfolgend
angeordnet. Bei allen Ausführungsbeispielen
ist der Druckspeicher 7 außen zweckmäßigerweise rohrförmig konturiert.
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Jeder
Kontraktionsantrieb 1 ist mit Auslösemitteln 15 ausgestattet,
die bei Bedarf ein schlagartiges Freigeben einer Fluidverbindung
zwischen mindestens einem Speicherraum 8 des Druckspeichers 7 und
dem Schlauch-Innenraum 6 ermöglichen. Den Auslöseimpuls
liefert eine bei einigen Ausführungsbeispielen
schematisch angedeutete Steuereinrichtung 16, die einen
Bestandteil der Betätigungsvorrichtung
bildet und die anwendungsspezifisch ausgelegt sein kann. Bei dem
Ausführungsbeispiel
der 5 ist die Steuereinrichtung 16 so ausgebildet, dass
eine manuelle Aktivierung zu jedem beliebigen Zeitpunkt möglich ist.
Es ist ein manuell betätigbarer Schalter 17 vorgesehen,
der an die Auslösemittel 15 angeschlossen
ist und beispielsweise eine Tastbetätigung ermöglicht.
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Die
Steuereinrichtung 16 könnte
aber auch, wie dies in 1 angedeutet ist, über elektronische Steuerungsmittel 18 verfügen, an
die mindestens ein Sensor 22 angeschlossen ist und die
auf der Basis der Sensorbetätigung
die Aktivierung der Auslösemittel 15 steuert.
Vor allem bei einer derartigen Ausführungsform sollten die Auslösemittel 15 elektrisch betätigbar sein.
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Allen
Ausführungsbeispielen
ist gemeinsam, dass der Druckspeicher 7 eine den jeweiligen
Speicherraum 8 normalerweise vom Schlauch-Innenraum 6 fluiddicht
abtrennende Berstwand 23 aufweist, deren Zerstörung durch
die Auslösemittel 15 veranlasst werden
kann, wenn die Fluidbeaufschlagung des Schlauch-Innenraumes 6 gewünscht ist.
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Bei
den Ausführungsbeispielen
der 1 bis 6 ist die Berstwand 23 als
bevorzugt scheibenförmiges
Berstelement ausgeführt
und so am Druckspeichergehäuse 24 befestigt,
dass es eine mit dem Speicherraum 8 kommunizierende Austrittsöffnung 25 fluiddicht
verschließt.
Die Festigkeit der Berstwand 23 ist ausreichend, um dem
in dem durch sie verschlossenen Speicherraum 8 herrschenden
Innendruck zu widerstehen. Durch nutartige Vertiefungen oder eine
sonstige Strukturierung ihrer Oberfläche verfügt die Berstwand 23 allerdings über mindestens
eine Sollbruchstelle 26, die für mechanische Beanspruchungen
weniger widerstandsfähig
ist als benachbarte Bereiche.
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Bei
den Ausführungsbeispielen
ist die Austrittsöffnung 25 an
der Stirnseite des nicht befestigten Endabschnittes des Druckspeichers 7 vorgesehen und
erstreckt sich in einer zur Längsachse
des Kontraktionsantriebes 1 rechtwinkeligen Ebene.
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Die
Auslösemittel 15 enthalten
einen in koaxialer Verlängerung
der Berstwand 23 angeordneten, axial beweglichen Stößel 27,
dem elektrisch aktivierbare Antriebsmittel 28 zugeordnet
sind. Letztere bestehen bei den Ausführungsbeispielen aus einem Elektromagnetantrieb.
Der Stößel kann
hierbei mit dem beweglichen Anker verbunden sein, der bei Betätigung des
Elektromagnetantriebes eine Hubbewegung ausführt.
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Im
deaktivierten Zustand der Auslösemittel 15 ist
der Stößelkopf 32 mit
Abstand zur Berstwand 23 angeordnet. Durch Betätigung der
Antriebsmittel 28 wird der Stößel 27 zu einer axial
gerichteten Stoßbewegung
angetrieben, wobei sein Stößelkopf 32 nach
einer kurzen Wegstrecke auf die Berstwand 23 stößt und diese
aufgrund seiner Bewegungsenergie zerstört. Dadurch wird die Austrittsöffnung 25 freigegeben,
und das bis dahin im Speicherraum 8 eingeschlossene Antriebsgas
kann schlagartig in den Speicherraum 8 ausströmen, um
den Kontraktionsschlauch 2 in der geschilderten Weise zu
beaufschlagen.
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Beim
Ausführungsbeispiel
der 1 bis 4 sind die Auslösemittel 15 in
axialer Verlängerung
des Druckspeichers 7 an dem der Stirnfläche 12 gegenüberliegenden
Endstück 5b angeordnet,
wobei der Stößel 27 ausgehend
von diesem Endstück 5b zu der
stirnseitig am Druckspeicher 7 angeordneten Berstwand 23 ragt.
Bei dem Ausführungsbeispiel
der 5 und 6 hingegen befindet sich der
Stößel 27 innerhalb
des Speicherraumes 8, wobei sein Stößelkopf 32 zu der
dem Speicherraum 8 zugewandten Innenfläche der Berstwand 23 ragt.
Die Antriebsmittel 28 befinden sich hier beispielsweise
im Bereich des Fußabschnittes 14,
wobei sie wenigstens teilweise im Innern des Speicherraumes 8 angeordnet
sein können.
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Zum
Aktivieren des Kontraktionsantriebes 1 wird folglich die
Berstwand 23 bei den Ausführungsbeispielen der 1 bis 4 von
außen
nach innen und beim Ausführungsbeispiel
der 5 und 6 von innen nach außen durchstoßen.
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Das
Ausführungsbeispiel
der 7 ist in Bezug auf die Anordnung der Berstwand 23 am
stirnseitig offenen Druckspeichergehäuse 24 mit der Bauform
der 1 bis 6 identisch. Allerdings ist
die Berstwand 23 so ausgelegt, dass ihre Festigkeit nicht ausreicht,
um dem im verschlossenen Speicherraum 8 herrschenden Gasdruck
zu widerstehen. Zum Erhalt der gewünschten Festigkeit ist daher
axial außen auf
die Berstwand 23 ein bevorzugt scheibenförmiges Abstützelement 33 aufgesetzt,
das wenigstens partiell über
permanentmagnetische Eigenschaften verfügt und unter Zwischenschaltung
der Berstwand 23 an dem wenigstens im Bereich der Austrittsöffnung 25 ferromagnetisch
ausgebildeten Druckspeichergehäuse 24 haftet.
Die aufgrund der herrschenden Magnetkraft auf die Berstwand 23 ausgeübte Abstützkraft
reicht aus, um das Bersten bzw. Zerstören der Berstwand 23 normalerweise
zu verhindern.
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Dem
Abstützelement 33 ist
eine Schwächungseinrichtung 34 zugeordnet,
die so elektrisch ansteuerbar ist, dass sie eine Schwächung der
das Abstützelement 33 am
Druckspeichergehäuse 24 haltenden
Magnetkraft hervorruft. Beim Ausführungsbeispiel verfügt die Schwächungseinrichtung 34 über wenigstens
eine das Abstützelement 33 koaxial
umschließende
Spule 35, die derart bestrombar ist, dass das von ihr erzeugte
Magnetfeld demjenigen des Abstützelementes 33 entgegengesetzt
ist, sodass dessen Wirkung ganz oder teilweise aufgehoben und somit
die magnetische Haltekraft des Abstützelements 33 abgeschwächt wird.
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Zum
Aktivieren des Kontraktionsantriebes 1 wird durch Bestromung
der Spule 35 die auf das Abstützelement 33 einwirkende
Magnetkraft reduziert, sodass die auf die Berstwand 23 ausgeübte abstützende Wirkung
auf ein Maß verringert
ist, welches nicht mehr ausreicht, um die Berstwand 23 ausreichend
zu stabilisieren. Folglich wird die Berstwand 23 durch
den auf sie einwirkenden Innendruck des benachbarten Speicherraumes 8 zerstört.
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Die
Schwächungseinrichtung 34 ist
beim Ausführungsbeispiel
außerhalb
des Kontraktionsschlauches 2, diesen konzentrisch umschließend, angeordnet,
wobei sie zweckmäßigerweise
an einem der beiden Endstücke 5a, 5b fixiert
ist. Allerdings könnte
die Schwächungseinrichtung 34 auch
im Schlauch-Innenraum 6 angeordnet sein.
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Beim
Ausführungsbeispiel
der 8 wird die Berstwand 23 zum Freigeben
einer Fluidverbindung durch pyrotechnische Maßnahmen zerstört.
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Ein
Wandabschnitt des Druckspeichergehäuses 24 ist von einem
Ausströmkanal 36 durchsetzt,
der von einer im Speicherraum 8 angeordneten Berstwand 23 größeren Querschnitts
abgedeckt ist. Die Berstwand 23 ist zweckmäßigerweise,
wie auch bei den anderen Ausführungsbeispielen,
als scheibenförmiges
Berstelement ausgeführt.
In dem Ausströmkanal 36 sitzt
eine pyrotechnische Explosiveinheit 37, an die nach außen geführte elektrische
Leiter 38 angeschlossen sind, die eine ferngesteuerte elektrische
Zündung
ermöglichen.
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Zum
Aktivieren des Kontraktionsantriebes 1 wird durch elektrische
Zündung
eine Explosion der Explosiveinheit 37 hervorgerufen, wobei
die freigesetzte Energie eine Zerstörung der benachbarten Berstwand 23 verursacht,
sodass das im benachbarten Speicherraum 8 eingeschlossene
Antriebsgas durch den freigegebenen Ausströmkanal 36 hindurch in
den Schlauch-Innenraum 6 überströmen kann.
Die Explosiveinheit muss nicht notwendigerweise in dem Ausströmkanal 36 sitzen,
sondern kann auch an anderer Stelle in der Nähe der Berstwand platziert
sein.
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Es
versteht sich, dass sich mit Hilfe pyrotechnischer Maßnahmen
auch auf andere als die abgebildete Weise ein Fluiddurchgang für das eingesperrte Antriebsgas
freisprengen lässt.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
sind zwei Speicherräume 8 vorgesehen.
Indem die beiden Explosiveinheiten 37 selektiv auslösbar sind,
kann bei Bedarf eine mehrstufige oder mehrfache Aktivierung des
Kontraktionsantriebes 1 vorgenommen werden. Da bei wird
zunächst
die Verbindung zwischen dem dem freien Endbereich des Druckspeichers 7 zugeordneten
vorderen Speicherraum 8 und dem Schlauch-Innenraum 6 freigegeben.
Anschließend erfolgt
das Freigeben des mit dem axial benachbarten Speicherraumes 8 kommunizierenden
Ausströmkanals 36,
wobei das ausströmende
Gas durch den vorderen Speicherraum 8 hindurch in den Schlauch-Innenraum 6 gelangen
kann.
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Es
versteht sich, dass die Ausströmkanäle 36 auch
so, insbesondere seitlich, angeordnet werden können, dass jeder Speicherraum 8 direkt
mit dem Schlauch-Innenraum 6 in Verbindung setzbar ist.
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Bei
einer Mehrfachanordnung von Speicherräumen 8 können bei
Bedarf jeweils nur ein einzelner oder gleichzeitig mehrere oder
sämtliche
Speicherräume 8 mit
dem Schlauch-Innenraum 6 fluidisch verbunden werden. Die
Art der Betätigung
kann insbesondere durch eine entsprechend ausgelegte Steuereinrichtung 16 beeinflusst
werden.
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Es
ist von Vorteil, wenn der Kontraktionsantrieb 1 über Ablassmittel 42 verfügt, die
nach der Aktivierung des Kontraktionsantriebes 1 ein kontrolliertes
Abführen
des im Schlauch-Innenraum 6 freigesetzten
Antriebsgases zur Umgebung ermöglichen, sodass
der Kontraktionsantrieb 1 wieder in die anfängliche
Strecklage zurückkehren
kann.
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Bei
dem konstruktiv sehr einfachen Ausführungsbeispiel der 8 bestehen
die Ablassmittel 42 aus einem das eine Endstück 5b durchsetzenden
Ablasskanal 43, der als Drosselkanal ausgeführt ist,
indem er von Hause aus einen sehr geringen Strömungsquerschnitt aufweist oder
indem in seinem Verlauf eine Drosselstelle 44 vorgesehen
ist. Bei der schlagartigen Gasexpansion im Innern des Schlauch-Innenraumes 6 ist
der Ablasskanal 43 aufgrund des geringen Strömungsquerschnittes
praktisch wirkungslos, sodass dadurch der Kontraktionsvorgang nicht
beeinträchtigt
wird. Anschließend
jedoch kann das Antriebsgas allmählich über den
Ablasskanal 43 zur Umgebung ausströmen.
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Es
versteht sich, dass die Ablassmittel 42 auch so ausgebildet
sein können,
dass sie eine individuelle Kontrolle der Gasabführung ermöglichen. Auf diese Weise kann
man beispielsweise den Zeitraum vorgeben, der nach der Aktivierung
des Kontraktionsantriebes verstreicht, bis das Gas aus dem Schlauch-Innenraum 6 entweichen
kann. Auch kann das für
den Abströmvorgang
zur Verfügung
stehende Zeitintervall variiert werden, wie auch die Anzahl der Zeitintervalle
und/oder die Strömungsrate
des Abströmvorganges.
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Die
lösbare
Fixierung des Druckspeichers 7 hat bei allen Ausführungsbeispielen
den Vorteil, dass der Druckspeicher 7 nach Ausgebrauch
durch einen funktionsfähigen
neuen Druckspeicher ersetzt werden kann, ohne die anderen Komponenten
des Kon traktionsantriebes 1 auswechseln zu müssen. Dies ermöglicht einen
kostengünstigen
Mehrfachbetrieb.