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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energieabsorptionsvorrichtung zum Absorbieren von Energie, insbesondere Crashenergie.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Energieabsorptionsvorrichtung bereitzustellen, mittels welcher mechanische Energie einfach und effizient absorbierbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Energieabsorptionsvorrichtung gelöst, welche eine Sägevorrichtung und ein zu zersägendes Element umfasst, das relativ zu der Sägevorrichtung längs einer Sägerichtung bewegbar festgelegt und durch Bewegen der Sägevorrichtung relativ zu dem zu zersägenden Element zersägbar ist.
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Dadurch, dass die erfindungsgemäße Energieabsorptionsvorrichtung eine Sägevorrichtung und ein zu zersägendes Element umfasst, kann auf einfache und effiziente Art und Weise Energie absorbiert werden.
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Unter einem Absorbieren von Energie ist in dieser Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen insbesondere eine Umwandlung von mechanischer Energie in andere Energieformen zu verstehen, beispielsweise durch Umformung, Verformung, etc. eines Bauteils, insbesondere des zu zersägenden Elements.
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Günstig kann es sein, wenn die Sägevorrichtung ein oder mehrere Sägeblattelemente umfasst.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass die Sägevorrichtung eine Aufnahmevorrichtung umfasst, an welcher ein oder mehrere Sägeblattelemente der Sägevorrichtung angeordnet sind.
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Vorzugsweise sind mehrere Sägeblattelemente der Sägevorrichtung gleichmäßig verteilt an der Aufnahmevorrichtung angeordnet, beispielsweise rotationssymmetrisch an der Aufnahmevorrichtung angeordnet.
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Günstig kann es sein, wenn mehrere Sägeblattelemente gleichmäßig um die Aufnahmevorrichtung herum verteilt angeordnet sind.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Sägevorrichtung eine Aufnahmevorrichtung umfasst, an welcher ein oder mehrere Sägeblattelemente der Sägevorrichtung bewegbar angeordnet sind.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass mehrere Sägeblattelemente relativ zueinander bewegbar an der Aufnahmevorrichtung angeordnet sind.
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Die Sägeblattelemente sind vorzugsweise zusammen mit der Aufnahmevorrichtung relativ zu dem zu zersägenden Element bewegbar.
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Günstig kann es sein, wenn die Aufnahmevorrichtung eine Anstellvorrichtung umfasst, mittels welcher ein Anstellwinkel eines oder mehrerer Sägeblattelemente der Sägevorrichtung veränderbar ist.
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Vorzugsweise ist ein Anstellwinkel abhängig von einer vorgegebenen, ermittelten und/oder erforderlichen Energieabsorptionsleistung veränderbar, insbesondere steuerbar und/oder regelbar.
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Vorteilhaft kann es sein, wenn die Energieabsorptionsvorrichtung eine Steuervorrichtung umfasst, mittels welcher der Anstellwinkel eines oder mehrerer Sägeblattelemente der Sägevorrichtung steuerbar und/oder regelbar ist.
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Mittels der Steuervorrichtung kann vorzugsweise ein Anstellwinkel unter Berücksichtigung eines bevorstehenden und/oder erfolgenden Unfalls eines Fahrzeugs gesteuert und/oder geregelt werden, insbesondere dann, wenn die Energieabsorptionsvorrichtung Bestandteil eines Fahrzeugs ist.
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Ferner kann mittels der Steuervorrichtung vorzugsweise ein Zustand und/oder die Art eines weiteren Fahrzeugs, auf welches das mit der Energieabsorptionsvorrichtung versehene Fahrzeug trifft, zur Wahl des Anstellwinkels berücksichtigt werden.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Aufnahmevorrichtung eine Anstellvorrichtung umfasst, mittels welcher ein Anstellwinkel eines oder mehrerer Sägeblattelemente der Sägevorrichtung unmittelbar vor und/oder während eines Energieabsorptionsvorgangs veränderbar ist.
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Das zu zersägende Element ist vorzugsweise im Wesentlichen rohrförmig ausgebildet.
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Insbesondere kann hierbei ein im Wesentlichen konstanter Innenquerschnitt und/oder ein im Wesentlichen konstanter Außenquerschnitt vorgesehen sein.
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Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass das zu zersägende Element einen längs der Sägerichtung zunehmenden oder abnehmenden Innenquerschnitt und/oder Außenquerschnitt aufweist.
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Ein im Wesentlichen rohrförmig ausgebildetes zu zersägendes Element kann beispielsweise einen kreisförmigen Querschnitt, einen ovalen Querschnitt, einen rechteckigen Querschnitt oder eine beliebige andere Querschnittsform aufweisen.
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Günstig kann es sein, wenn die Sägevorrichtung im Wesentlichen zylinderförmig oder im Wesentlichen kegelförmig ausgebildet ist. Unter "kegelförmig" ist dabei insbesondere die Form eines Vollkegels oder eines Kegelstumpfs zu verstehen.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass Sägezähne der Sägeblattelemente der Sägevorrichtung auf einer Kegelmantelfläche enden.
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Das zu zersägende Element umfasst vorzugsweise ein faserverstärktes Material oder ist aus einem faserverstärkten Material gebildet.
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Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass das zu zersägende Element ein metallisches Material umfasst oder aus einem metallischen Material gebildet ist.
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Vorzugsweise ist das zu zersägende Element aus einem oder mehreren Materialien gebildet, welche eine geringere Härte (Shore-Härte) aufweisen als die Sägezähne der Sägeblattelemente.
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Günstig kann es sein, wenn eine Dichte von im Wesentlichen senkrecht zur Sägerichtung verlaufenden Fasern des zu zersägenden Elements längs der Sägerichtung zunimmt.
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Unter einer Dichte von im Wesentlichen senkrecht zur Sägerichtung verlaufenden Fasern ist dabei insbesondere eine Anzahl an im Wesentlichen senkrecht zur Sägerichtung verlaufenden Fasern zu verstehen, welche bei Verschieben der Sägevorrichtung relativ zu dem zu zersägenden Element um einen vorgegebenen Weg von den Sägezähnen der Sägeblattelemente erfasst und somit zersägt werden.
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Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass eine Dichte von im Wesentlichen senkrecht zur Sägerichtung verlaufenden Fasern des zu zersägenden Elements in einer radialen Richtung nach außen hin zunimmt.
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Die Sägevorrichtung umfasst vorzugsweise ein oder mehrere Sägeblattelemente, welche eine längs der Sägerichtung variierende, insbesondere zunehmende, Sägeblattstärke aufweisen.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Sägevorrichtung zum Zersägen des zu zersägenden Elements längs der Sägerichtung in das zu zersägende Element hineinbewegbar ist.
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Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass das zu zersägende Element zum Zersägen desselben längs der Sägerichtung in die Sägevorrichtung hineinbewegbar ist.
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Vorteilhaft kann es sein, wenn die Sägevorrichtung ein oder mehrere Sägeblattelemente umfasst, welche Sägezähne umfassen, die abgeschrägte seitliche Sägezahnflanken aufweisen.
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Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass die Sägezähne an ihrem äußeren Ende abgeflacht oder spitz zulaufend ausgebildet sind.
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Ein oder mehrere Sägeblattelemente der Sägevorrichtung sind vorzugsweise um eine im Wesentlichen senkrecht zur Sägerichtung ausgerichtete Drehachse drehbar angeordnet.
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Vorteilhaft kann es sein, wenn die Sägevorrichtung eine Kippvorrichtung umfasst, mittels welcher das eine oder die mehreren Sägeblattelemente kippbar sind, insbesondere bei Überschreiten einer vorgegebenen Lastschwelle und/oder durch gezielte Steuerung und/oder Regelung mittels einer Steuervorrichtung der Energieabsorptionsvorrichtung.
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Die Energieabsorptionsvorrichtung umfasst vorzugsweise eine Betätigungsvorrichtung zur Betätigung der Kippvorrichtung.
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Günstig kann es sein, wenn die Betätigungsvorrichtung an dem zu zersägenden Element angeordnet oder ein von dem zu zersägenden Element und/oder von der Sägevorrichtung verschiedenes Element ist.
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Die Energieabsorptionsvorrichtung eignet sich insbesondere zur Verwendung in einem Fahrzeug, beispielsweise einem Kraftfahrzeug.
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Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, welches eine oder mehrere erfindungsgemäße Energieabsorptionsvorrichtungen umfasst.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Absorbieren von Energie.
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Der Erfindung liegt diesbezüglich die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, mittels welchem Energie einfach und effizient absorbierbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Absorbieren von Energie gelöst, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Zersägen eines zu zersägenden Elements mittels einer Sägevorrichtung durch Bewegen der Sägevorrichtung längs einer Sägerichtung relativ zu dem zu zersägenden Element.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere mit der erfindungsgemäßen Energieabsorptionsvorrichtung durchführbar.
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Vorzugsweise eignet sich die erfindungsgemäße Energieabsorptionsvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Das erfindungsgemäße Verfahren weist vorzugsweise ferner einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Energieabsorptionsvorrichtung beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.
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Ferner weisen die erfindungsgemäße Energieabsorptionsvorrichtung und/oder das erfindungsgemäße Verfahren zum Absorbieren von Energie vorzugsweise einzelne oder mehrere der nachfolgend beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf:
Günstig kann es sein, wenn die Energieabsorptionsvorrichtung eine Crashstruktur bildet, welche insbesondere Sägeelemente (Sägeblattelemente) umfasst.
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Die Crashstrukturen sind insbesondere faserverstärkte Kunststoff-Crashstrukturen.
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Die Energieabsorptionsvorrichtung ist vorzugsweise ein passives System.
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Günstig kann es sein, wenn bei oder nach der Absorption von Energie eine Strukturintegrität der Energieabsorptionsvorrichtung und/oder einer die Energieabsorptionsvorrichtung umfassenden Vorrichtung aufrechterhalten wird.
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Eine Aktivierung der Energieabsorptionsvorrichtung findet vorzugsweise während der Absorptionsphase statt.
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Günstig kann es sein, wenn mittels der erfindungsgemäßen Energieabsorptionsvorrichtung eine Crashperformance anpassbar oder adaptierbar ist.
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Eine Blockbildung bei Crashfällen mit hoher Intrusion kann vorzugsweise vermieden werden.
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Durch einfache Variation der Art und/oder Ausgestaltung der Sägeblattelemente kann vorzugsweise eine einfache Anpassung der Energieabsorptionsvorrichtung an vorgegebene Randbedingungen und/oder Anforderungen ermöglicht werden.
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Die Energieabsorptionsvorrichtung umfasst vorzugsweise eine Aufnahmevorrichtung zur Aufnahme eines oder mehrerer Sägeblattelemente, an welcher ein oder mehrere Sägeblattelemente lösbar, insbesondere austauschbar, festlegbar sind.
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Vorzugsweise sind Absorptionsstrukturen (zu zersägendes Element) segmentweise zerstörbar, insbesondere unter Aufrechterhaltung einer Strukturintegrität der Energieabsorptionsvorrichtung.
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Ein oder mehrere Sägeblattelemente weisen vorzugsweise eine längs der Sägerichtung variierende Höhe auf.
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Vorzugsweise weisen das eine oder die mehreren Sägeblattelemente eine entgegen der Sägerichtung ansteigende Höhe auf.
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Günstig kann es sein, wenn die Sägevorrichtung und/oder das zu zersägende Element mittels einer Führungsvorrichtung relativ zueinander geführt sind.
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Die Führungsvorrichtung kann beispielsweise ein das zu zersägende Element und/oder die Sägevorrichtung umgebendes Führungsrohr sein.
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Das Führungsrohr kann beispielsweise ein deformierbares Rohr sein, welches insbesondere nach dem Zersägen des zu zersägenden Elements deformiert wird. Die Deformation des Führungsrohrs bildet somit eine zweite Phase des Versagens der Energieabsorptionsvorrichtung, welche insbesondere nach der die erste Phase des Versagens bildenden Energieabsorption durch Zersägen des zu zersägenden Elements erfolgt.
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Bei einer alternativen Ausführungsform einer Energieabsorptionsvorrichtung kann vorgesehen sein, dass im Wesentlichen unabhängig von einem Umfang und/oder einer Länge des zu zersägenden Elements und/oder der Sägevorrichtung eine lokale Triggerung möglich ist, insbesondere zur Freischaltung von unabhängigen Crushingzonen.
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Vorzugsweise umfasst die Energieabsorptionsvorrichtung ein oder mehrere Sägeelemente, welche spiralförmig an einer Aufnahmevorrichtung der Sägevorrichtung angeordnet sind.
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Die Sägevorrichtung kann beispielsweise Stahlsägeblattelemente umfassen. Das zu zersägende Element kann beispielsweise aus einem Aluminiumrohr gebildet sein oder ein Aluminiumrohr umfassen.
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Durch Variation einer Schnitttiefe kann vorzugsweise ein Kraftniveau gesteuert werden. Insbesondere kann vorzugsweise ein zunehmendes Kraftniveau ermöglicht werden.
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Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass ein langsamer Versagensbeginn (zunächst geringes Kraftniveau) zur Ermöglichung von geringen Innenraumverzögerungen in einem Innenraum eines Fahrzeugs realisiert wird.
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Durch Schränkung der Sägezähne kann vorzugsweise eine Schnittbreite und/oder eine Energieabsorptionsleistung beeinflusst werden.
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Mittels drehbar gelagerter Sägeblattelemente und einem Drehinitiator (Betätigungsvorrichtung) kann vorzugsweise eine zusätzliche Energieabsorptionsleistung (Notfallreserve) bereitgestellt werden, wenn ein schwerer Crashverlauf zu erwarten ist.
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Ein Betätigungselement einer Betätigungsvorrichtung kann beispielsweise ein Kippelement (Drehinitiator) betätigen, welches wiederum auf ein oder mehrere Sägeblattelemente wirkt und dabei einen Anstellwinkel vergrößert.
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Günstig kann es sein, wenn eine Anstellvorrichtung zum Verändern eines Anstellwinkels eines oder mehrerer Sägeblattelemente eine Gasgeneratorvorrichtung und/oder eine mechanische Spreizvorrichtung umfasst.
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Die erfindungsgemäße Energieabsorptionsvorrichtung eignet sich insbesondere zur Verwendung in Straßenfahrzeugen, Schienenfahrzeugen und/oder im Maschinenbau.
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Vorteilhaft kann es sein, wenn die Energieabsorptionsvorrichtung eine Betätigungsvorrichtung umfasst, welche eine kraftabhängige und/oder geschwindigkeitsabhängige Anstellung eines oder mehrerer Sägeblattelemente ermöglicht.
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Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Betätigungsvorrichtung ein als Kolben ausgebildetes Betätigungselement und ein als Kolbenaufnahme ausgebildetes Betätigungselement umfasst. Mittels der Betätigungsvorrichtung ist dabei insbesondere eine mechanische Spreizvorrichtung zum Anstellen eines oder mehrerer Sägeblattelemente betätigbar.
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Die Kolbenaufnahme ist beispielsweise mit einem Fluid, vorzugsweise einem nicht-Newtonschen Fluid, insbesondere einem anti-thixotropen und/oder rheopexen Fluid, gefüllt. Der Kolben ist vorzugsweise relativ zu der Kolbenaufnahme bewegbar, insbesondere in die Kolbenaufnahme einführbar.
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Günstig kann es sein, wenn mittels des Kolbens das in der Kolbenaufnahme angeordnete Fluid, vorzugsweise das nicht-Newtonsche Fluid, insbesondere das anti-thixotrope und/oder rheopexe Fluid, verdrängbar ist.
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Durch eine Bewegung des Kolbenelements relativ zu der Kolbenaufnahme ist vorzugsweise kraftabhängig und/oder geschwindigkeitsabhängig ein Spreizelement der mechanischen Spreizvorrichtung bewegbar, um letztlich kraftabhängig und/oder geschwindigkeitsabhängig das eine oder die mehreren Sägeblattelemente anzustellen, das heißt einen Anstellwinkel des einen oder der mehreren Sägeblattelemente zu vergrößern.
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Der Vorteil einer kraftabhängigen und/oder geschwindigkeitsabhängigen Anstellung des einen oder der mehreren Sägeblattelemente liegt insbesondere darin, das bei geringen Kollisionsgeschwindigkeiten, bei welchen auch keine allzu hohe Energieaufnahme zu erwarten ist, eine geringe Anstellung der Sägeblattelemente erfolgt.
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Ein mit der Struktur (insbesondere dem zu zersägenden Element) verbundener mechanischer Auslöser (insbesondere der Kolben) würde in diesem Fall aufgrund der geringeren Geschwindigkeit langsam durch das Fluid gleiten und somit eine geringe oder gar keine Anstellung der Sägeblattelemente bewirken.
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Bei einer höheren Geschwindigkeit würde das Fluid jedoch weniger einfach durchdrungen werden, so dass es zu einem Auslösen des Anstellmechanismus der Sägeblattelemente kommt, indem ein mechanischer Impuls über den Kolben und die Kolbenaufnahme auf das Spreizelement übertragen wird.
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Vorzugsweise ermöglicht die Energieabsorptionsvorrichtung somit eine selbstregelnde Anpassung an die Schwere eines Unfalls oder einer sonstigen Energieeinleitung oder Krafteinleitung.
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Ein Spreizelement ist beispielsweise ein konisches oder zylindrisches Element, welches zum Spreizen der Sägeblattelemente insbesondere auf ein oder mehrere Hebelelemente einwirkt.
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Weitere bevorzugte Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.
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In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine schematische Draufsicht auf eine Vorderseite einer Sägevorrichtung einer ersten Ausführungsform einer Energieabsorptionsvorrichtung, bei welcher acht Sägeblattelemente an einem als Rohrelement ausgebildeten Grundkörper angeordnet sind;
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2 einen schematischen Schnitt durch die Sägevorrichtung aus 1 längs der Linie 2-2 sowie das zugehörige zu zersägende Element der Energieabsorptionsvorrichtung aus 1;
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3 eine schematische Draufsicht von vorne auf eine alternative Ausgestaltung der Sägeblattelemente, wobei die Sägeblattelemente schräge seitliche Sägezahnflanken aufweisen und wobei äußere Enden der Sägeblattelemente abgeflacht ausgebildet sind;
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4 eine der 3 entsprechende schematische Darstellung einer weiteren alternativen Ausführungsform der Sägeblattelemente, welche schräge seitliche Sägezahnflanken aufweisen, wobei die äußeren Enden der Sägezähne spitz zulaufend ausgebildet sind;
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5 eine der 2 entsprechende Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Energieabsorptionsvorrichtung bei welcher ein aus einem faserverstärkten Material gebildetes zu zersägendes Element vorgesehen ist;
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6 eine schematische perspektivische Darstellung einer dritten Ausführungsform einer Energieabsorptionsvorrichtung, bei welcher ein zu zersägendes Element vorgesehen ist, welches zum Absorbieren von Energie auf die Sägevorrichtung aufgeschoben wird;
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7 eine der 6 entsprechende schematische perspektivische Darstellung einer vierten Ausführungsform einer Energieabsorptionsvorrichtung, bei welcher eine Sägevorrichtung vorgesehen ist, welche zur Absorption von Energie in das zu zersägende Element hineinschiebbar ist;
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8 eine schematische Seitenansicht eines Sägeblattelements einer fünften Ausführungsform einer Energieabsorptionsvorrichtung, wobei eine Kippvorrichtung zum Kippen oder Drehen des Sägeblattelements um eine senkrecht zur Sägerichtung ausgerichtete Drehachse vorgesehen ist;
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9 eine der 8 entsprechende schematische Darstellung einer sechsten Ausführungsform einer Energieabsorptionsvorrichtung, bei welcher eine Betätigungsvorrichtung zum Betätigen der Kippvorrichtung vorgesehen ist;
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10 eine der 2 entsprechende schematische Darstellung einer siebten Ausführungsform einer Energieabsorptionsvorrichtung, bei welcher eine Anstellvorrichtung zum Verändern eines Anstellwinkels mehrerer Sägeblattelemente vorgesehen ist, wobei die Anstellvorrichtung einen Gasgenerator zum Verändern des Anstellwinkels umfasst;
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11 eine vergrößerte Darstellung eines Sägeblattelements der Energieabsorptionsvorrichtung aus 10, wobei das Sägeblattelement in einer stärker angestellten Stellung vorliegt;
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12 eine vergrößerte Darstellung einer alternativen Ausführungsform einer Anstellvorrichtung, bei welcher anstelle des Gasgenerators eine mechanische Spreizvorrichtung vorgesehen ist; und
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13 eine der 2 entsprechende schematische Darstellung einer achten Ausführungsform einer Energieabsorptionsvorrichtung, bei welcher eine kraft- und/oder geschwindigkeitsabhängige Anstellung der Sägeblattelemente vorgesehen ist.
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Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in sämtlichen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Eine in den 1 und 2 dargestellte erste Ausführungsform einer als Ganzes mit 100 bezeichneten Energieabsorptionsvorrichtung findet beispielsweise bei Straßenfahrzeugen, Schienenfahrzeugen oder im Maschinenbau Anwendung und dient der Absorption von eingeleiteter mechanischer Energie.
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Die Energieabsorptionsvorrichtung 100 umfasst eine Sägevorrichtung 102, mittels welcher ein zu zersägendes Element 104 der Energieabsorptionsvorrichtung 100 zersägbar ist.
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Die Sägevorrichtung 102 und das zu zersägende Element 104 sind hierzu in einer Sägerichtung 106 relativ zueinander bewegbar.
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Parallel zur Sägerichtung 106 verläuft somit eine Krafteinleitungsrichtung 108, in welcher eine Kraft in die Energieabsorptionsvorrichtung 100 vorzugsweise eingeleitet wird, um Energie zu absorbieren.
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Das zu zersägende Element 104 ist beispielsweise als ein rohrförmiges Element ausgebildet.
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Die Sägevorrichtung 102 ist vorzugsweise in das zu zersägende Element 104 hineinbewegbar.
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Die Sägevorrichtung 102 umfasst mehrere Sägeblattelemente 110, welche an einem Grundkörper 112 der Sägevorrichtung 102 angeordnet sind.
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Mittels der Sägeblattelemente 110 ist das zu zersägende Element 104 zersägbar.
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Der Grundkörper 112 bildet eine Aufnahmevorrichtung 114 für die Sägeblattelemente 110.
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Der Grundkörper 112 ist beispielsweise als ein rohrförmiges Element ausgebildet.
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An einer Außenseite 116 des Grundkörpers 112 sind vorzugsweise die Sägeblattelemente 110 angeordnet.
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Insbesondere sind die Sägeblattelemente 110 vorzugsweise lösbar und austauschbar an dem Grundkörper 112 der Sägevorrichtung 102 festlegbar oder festgelegt.
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Der Grundkörper 112 ist beispielsweise als ein rohrförmiges Element mit im Wesentlichen kreisförmigem Querschnitt ausgebildet.
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Eine Mittelachse 118 des Grundkörpers 112 bildet somit vorzugsweise eine Symmetrieachse 120 des Grundkörpers 112.
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Die Sägeblattelemente 110 ragen von der Außenseite 116 des Grundkörpers 112 vorzugsweise in einer radialen Richtung 122 nach außen gerichtet von dem Grundkörper 112 weg.
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Ein bezüglich der radialen Richtung 122 äußeres Ende 124 der Sägeblattelemente 110 ist mit Sägezähnen 126 versehen.
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Wie insbesondere 2 zu entnehmen ist, verlaufen die radial äußeren Enden 124 eines jeden Sägeblattelements 110 und somit die Sägezähne 126 schräg zur Mittelachse 118.
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Insbesondere schließen die radial äußeren Enden 124 der Sägeblattelemente 110 mit der Mittelachse 118 einen Winkel α (Alpha) von ungefähr 5°, 10° oder 20° ein.
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Bei der in den 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform der Energieabsorptionsvorrichtung 100 ist vorgesehen, dass die Sägeblattelemente 110 in radialer Richtung 122 und parallel zur Mittelachse 118 eine im Wesentlichen konstante Sägeblattstärke S aufweisen.
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Die vorstehend beschriebene Energieabsorptionsvorrichtung 100 funktioniert wie folgt:
Im Ausgangszustand der Energieabsorptionsvorrichtung 100 sind die Sägevorrichtung 102 und das zu zersägende Element 104 beabstandet voneinander angeordnet oder lediglich aneinander angelegt.
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Durch eine Beaufschlagung der Energieabsorptionsvorrichtung 100 mit einer Kraft und somit durch die Einleitung von mechanischer Energie wird die Sägevorrichtung 102 relativ zu dem zu zersägenden Element 104 bewegt.
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Insbesondere wird die Sägevorrichtung 102 in der Sägerichtung 106 in das zu zersägende Element 104 hineinbewegt.
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Die Sägezähne 126 der Sägeblattelemente 110 der Sägevorrichtung 102 gelangen dabei mit dem zu zersägenden Element 104 in Eingriff und zersägen das zu zersägende Element 104.
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Aufgrund dieses Zersägevorganges wird die eingeleitete mechanische Energie umgewandelt, nämlich durch Umformen und Zerstören des zu zersägenden Elements 104.
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In 3 ist eine alternative Ausgestaltung eines Sägeblattelements 110 dargestellt, welche anstelle der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform eines Sägeblattelements 110 verwendet werden kann.
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Gemäß der in 3 dargestellten alternativen Ausführungsform des Sägeblattelements 110 umfasst das Sägeblattelement 110 schräg verlaufende seitliche Sägezahnflanken 128.
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In radialer Richtung 122 nach außen hin und somit in Richtung des radial äußeren Endes 124 ist das Sägeblattelement 110 folglich verjüngend ausgebildet.
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Das radial äußere Ende 124 selbst ist bei der in 3 dargestellten Ausführungsform abgeflacht ausgebildet.
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Eine in 4 dargestellte weitere alternative Ausführungsform eines Sägeblattelements 110 unterscheidet sich von der in 3 dargestellten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass das Sägeblattelement 110 vollständig angespitzt ausgebildet ist. Das radial äußere Ende 124 ist somit nicht abgeflacht ausgebildet. Vielmehr treffen sich die beiden Sägezahnflanken 128 an dem radial äußeren Ende 124.
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Im Übrigen stimmt die in 4 dargestellte Ausführungsform des Sägeblattelements 110 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in 3 dargestellten Ausführungsform überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
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Auch die in 4 dargestellte Ausführungsform eines Sägeblattelements 110 eignet sich insbesondere zur Verwendung anstelle der Sägeblattelemente 110 der in den 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform der Energieabsorptionsvorrichtung 100.
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Eine in 5 dargestellte zweite Ausführungsform einer Energieabsorptionsvorrichtung 100 unterscheidet sich von der in den 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass das zu zersägende Element 104 aus einem faserverstärkten Material gebildet ist.
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Das zu zersägende Element 104 umfasst hierbei insbesondere längs der Sägerichtung 106 verlaufende Fasern 130l und quer zur Sägerichtung 106 verlaufende Fasern 130q.
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Die quer zur Sägerichtung 106 verlaufenden Fasern 130q sind insbesondere im Wesentlichen senkrecht zur Sägerichtung 106 ausgerichtet.
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Insbesondere verlaufen diese Fasern 130q vorzugsweise in Umfangsrichtung um die Symmetrieachse 120 der Sägevorrichtung 102.
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Mittels der Sägezähne 126 des Sägeblattelements 110 der Sägevorrichtung 102 ist auch bei der in 5 dargestellten zweiten Ausführungsform der Energieabsorptionsvorrichtung 100 das zu zersägende Element 104 zersägbar.
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Insbesondere sind mittels der Sägezähne 126 die quer zur Sägerichtung 106 verlaufenden Fasern 130q durchtrennbar, wodurch letztlich eingeleitete mechanische Energie absorbierbar ist.
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Eine Dichte der quer zur Sägerichtung 106 verlaufenden Fasern 130q in dem zu zersägenden Element 104 kann beispielsweise homogen längs der Sägerichtung 106 sein.
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Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Dichte der quer zur Sägerichtung 106 verlaufenden Fasern 130q in dem zu zersägenden Element 104 längs der Sägerichtung 106 zunimmt. Auf diese Weise kann ein im Laufe der Energieabsorption ansteigendes Kraftniveau erzielt werden.
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Wie 5 ferner zu entnehmen ist, kann die Energieabsorptionsvorrichtung 100 beispielsweise ein Führungsrohr 132 umfassen, mittels welchem die Sägevorrichtung 102 relativ zu dem zu zersägenden Element 104 führbar ist.
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Das Führungsrohr 132 kann ein zusätzlich zu dem zu zersägenden Element 104 vorgesehenes und/oder an dem zu zersägenden Element 104 angeordnetes Element sein.
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Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Führungsrohr 132 durch geeignete Ausgestaltung des zu zersägenden Elements 104 als Bestandteil des zu zersägenden Elements 104 ausgebildet ist.
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Bei der in 5 dargestellten zweiten Ausführungsform der Energieabsorptionsvorrichtung 100 erfolgt die Energieabsorption einerseits entsprechend der in den 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform der Energieabsorptionsvorrichtung 100, das heißt durch Zersägen des zu zersägenden Elements 104 mittels der Sägevorrichtung 102.
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Das Führungsrohr 132 kann eine zusätzliche Energieabsorptionsmöglichkeit bieten.
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Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass das Führungsrohr 132 eine zweite Phase des Versagens der Energieabsorptionsvorrichtung 100 ermöglicht, beispielsweise durch Energieabsorption durch Umformung, insbesondere Stauchen, des Führungsrohrs 132.
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Im Übrigen stimmt die in 5 dargestellte zweite Ausführungsform einer Energieabsorptionsvorrichtung 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
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Eine in 6 dargestellte dritte Ausführungsform einer Energieabsorptionsvorrichtung 100 unterscheidet sich von der in den 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass der Grundkörper 112 und das zu zersägende Element 104 jeweils als konusförmige Elemente ausgebildet sind.
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Das zu zersägende Element 104 ist vorzugsweise hohl ausgebildet und zur Energieabsorption längs der Sägerichtung 106 auf die Sägevorrichtung 102 aufschiebbar.
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Im Übrigen stimmt die in 6 dargestellte dritte Ausführungsform der Energieabsorptionsvorrichtung 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
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Eine in 7 dargestellte vierte Ausführungsform einer Energieabsorptionsvorrichtung 100 unterscheidet sich von der in 6 dargestellten dritten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass nicht das zu zersägende Element 106 auf die Sägevorrichtung 102 aufgeschoben wird, sondern dass die Sägevorrichtung 102 in das zu zersägende Element 104 hineingeschoben wird.
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Im Übrigen stimmt die in 7 dargestellte vierte Ausführungsform der Energieabsorptionsvorrichtung 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in 6 dargestellten dritten Ausführungsform überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
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Eine in 8 dargestellte fünfte Ausführungsform einer Energieabsorptionsvorrichtung 100 unterscheidet sich von der in den 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass ein oder mehrere kippbare oder drehbare Sägeblattelemente 110 vorgesehen sind.
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Insbesondere ist ein Kippen oder Drehen um eine senkrecht zur radialen Richtung 122 und senkrecht zur Symmetrieachse 120 ausgerichtete Drehachse 134 vorgesehen.
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Die Drehachse 134 verläuft insbesondere im Wesentlichen mittig durch das jeweilige Sägeblattelement 110.
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Zum Kippen oder Drehen des Sägeblattelements 110 umfasst die Energieabsorptionsvorrichtung 100 gemäß der in 8 dargestellten fünften Ausführungsform eine Kippvorrichtung 136.
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Das Sägeblattelement 110 umfasst vorzugsweise einen bezüglich der Sägerichtung 106 vorne liegenden schrägen Bereich 138, einen sich an den schrägen Bereich 138 anschließenden flachen Bereich 140 und einen sich an den flachen Bereich 140 anschließenden Reservebereich 142.
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Der schräge Bereich 138 ist insbesondere ein Bereich, an welchem die Sägezähne 126 auf einer schräg zur Sägerichtung 106 verlaufenden Ebene oder Gerade enden.
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Der flache Bereich 140 ist insbesondere ein Bereich, in welchem die Enden der Sägezähne 126 in einer parallel zur Sägerichtung 106 verlaufenden Ebene oder Gerade enden.
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Der Reservebereich 142 ist vorzugsweise ein Bereich, in welchem die Enden der Sägezähne 126 vorzugsweise in einer parallel zur Sägerichtung 106 verlaufenden Ebene oder Gerade enden.
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Die vorstehend genannten Angaben betreffend die Orientierung relativ zur Sägerichtung 106 treffen vorzugsweise auf das Sägeblattelement 110 in einem Ausgangszustand zu.
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In diesem Ausgangszustand ist die Energieabsorptionsvorrichtung 100 vorzugsweise zur Absorption von eingeleiteter mechanischer Energie in einem vorgegebenen beschränkten Umfang geeignet.
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Insbesondere ist dabei ein zu zersägendes Element 104 mittels des schrägen Bereichs 138 und/oder mittels des flachen Bereichs 140 zersägbar.
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Aufgrund des schrägen Bereichs 138 ist dabei vorzugsweise ein zunächst ansteigendes Kraftniveau beim Zersägevorgang erhältlich.
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Der flache Bereich 140 ermöglicht ein konstantes Kraftniveau beim Zersägen des zu zersägenden Elements 104.
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Für den Fall, dass die eingeleitete und somit zu absorbierende Energie eine vorgegebene Schwelle übersteigt, kann mittels der Kippvorrichtung 136 eine Ausrichtung des Sägeblattelements 110 beeinflusst werden.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Sägeblattelement 110 um die Drehachse 134 gekippt wird.
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Der Reservebereich 142 des Sägeblattelements 110 wird dabei vorzugsweise in radialer Richtung 122 nach außen bewegt, so dass eine weitere Energieaufnahme durch tieferes Zersägen des zu zersägenden Elements 104 mittels des Reservebereichs 142 des Sägeblattelements 110 möglich ist.
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Im Übrigen stimmt die in 8 dargestellte fünfte Ausführungsform der Energieabsorptionsvorrichtung 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
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Eine in 9 dargestellte sechste Ausführungsform einer Energieabsorptionsvorrichtung 100 unterscheidet sich von der in 8 dargestellten fünften Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass die Kippvorrichtung 136 eine Betätigungsvorrichtung 144 umfasst.
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Mittels der Betätigungsvorrichtung 144 ist insbesondere das Sägeblattelement 110 in eine vorgegebene und/oder gewünschte Kippstellung oder Drehstellung bringbar.
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Die Betätigungsvorrichtung 144 umfasst ein Betätigungselement 146 und ein Kippelement 148.
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Das Betätigungselement 146 ist beispielsweise als ein Aktivierungsdorn ausgebildet.
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Das Kippelement 148 ist beispielsweise als ein Drehinitiator ausgebildet.
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Mittels des Betätigungselements 146, welches beispielsweise als rohrförmige Hülse ausgebildet und koaxial zur Mittelachse 118 der Sägevorrichtung 102 angeordnet ist, kann vorzugsweise auf das Kippelement 148 eingewirkt werden.
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Das Kippelement 148 und/oder das Betätigungselement 146 umfassen vorzugsweise eine oder mehrere Schrägflächen 150, welche insbesondere schräg zur Sägerichtung 106 verlaufen.
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Durch Bewegung des Betätigungselements 146 relativ zu dem Kippelement 148 kann somit eine Umlenkung der Bewegungsrichtung erzielt werden.
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Insbesondere kann mittels des Betätigungselements 146 bei einem Verschieben desselben entgegen der Sägerichtung 106 das Kippelement 148 in radialer Richtung 122 nach außen bewegt werden.
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Das Kippelement 148 wirkt dabei vorzugsweise auf das Sägeblattelement 110, um dieses letztlich zu drehen oder zu kippen.
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Insbesondere kann mittels der Betätigungsvorrichtung 144 ein Reservebereich 142 des Sägeblattelements 110 in radialer Richtung 122 nach außen bewegt werden, um letztlich ein tieferes Zersägen des zu zersägenden Elements 104 und somit eine größere Energieabsorption zu ermöglichen.
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Im Übrigen stimmt die in 9 dargestellte sechste Ausführungsform der Energieabsorptionsvorrichtung 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in 8 dargestellten fünften Ausführungsform überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
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Eine in den 10 und 11 dargestellte siebte Ausführungsform einer Energieabsorptionsvorrichtung 100 unterscheidet sich von der in den 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass die Sägeblattelemente 110 an einem bezüglich der Sägerichtung 106 vorderen Ende 152 drehbar an dem Grundkörper 112 angeordnet sind.
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Eine Drehachse 134 ist dabei senkrecht zur radialen Richtung 122 und senkrecht zur Symmetrieachse 120 ausgerichtet.
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An einem bezüglich der Sägerichtung 106 hinteren Ende 154 eines jeden Sägeblattelements 110 sind die Sägeblattelemente 110 vorzugsweise mittels einer Anstellvorrichtung 156 der Energieabsorptionsvorrichtung 100 bewegbar an dem Grundkörper 112 der Energieabsorptionsvorrichtung 100 angeordnet.
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Mittels der Anstellvorrichtung 156 sind somit insbesondere die hinteren Enden 154 der Sägeblattelemente 110 in radialer Richtung 122 nach außen bewegbar.
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Wie insbesondere 11 zu entnehmen ist, kann dabei ein Anstellwinkel β (Beta) der Sägeblattelemente 110 vergrößert werden.
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Ferner kann hierdurch ein Winkel α (Alpha), welchen die radial äußeren Enden 124 der Sägeblattelemente 110 mit der Mittelachse 118 einschließen, beeinflusst werden.
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Mittels der Anstellvorrichtung 156 kann somit insbesondere verändert werden, in welchem Winkel die Sägeblattelemente 110 auf das zu zersägende Element 104 treffen.
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Bei der in den 10 und 11 dargestellten siebten Ausführungsform der Energieabsorptionsvorrichtung 100 umfasst die Anstellvorrichtung 156 einen Gasgenerator 158.
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Mittels des Gasgenerators 158 kann vorzugsweise einfach und schnell eine Kraft auf die hinteren Enden 154 der Sägeblattelemente 110 ausgeübt werden, um diese in radialer Richtung 122 nach außen zu bewegen.
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Die Betätigung der Anstellvorrichtung 156 und somit insbesondere die Betätigung des Gasgenerators 158 wird vorzugsweise davon abhängig gemacht, in welchem Umfang mittels der Energieabsorptionsvorrichtung 100 Energie absorbiert werden soll.
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Beispielsweise dann, wenn mittels einer (nicht dargestellten) Detektionsvorrichtung der Energieabsorptionsvorrichtung 100 eine bevorstehende oder bereits erfolgende Einleitung von großen Mengen mechanischer Energie (große eingeleitete Kräfte) detektiert wird, kann durch das Anstellen der Sägeblattelemente 110 eine Energieabsorptionsleistung der Energieabsorptionsvorrichtung 100 gezielt erhöht werden.
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Im Übrigen stimmt die in den 10 und 11 dargestellte siebte Ausführungsform einer Energieabsorptionsvorrichtung 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
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In 12 ist eine alternative Ausgestaltung einer Anstellvorrichtung 156 dargestellt, welche anstelle der Anstellvorrichtung 156 der in den 10 und 11 dargestellten siebten Ausführungsform der Energieabsorptionsvorrichtung 100 Verwendung finden kann.
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Die Anstellvorrichtung 156 gemäß der in 12 dargestellten Ausführungsform umfasst eine mechanische Spreizvorrichtung 160, welche beispielsweise über Hebelelemente 162 auf die hinteren Enden 154 der Sägeblattelemente 110 wirkt, um diese in radialer Richtung 122 nach außen zu bewegen.
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Die mechanische Spreizvorrichtung 160 kann hierzu beispielsweise ein konisches Element 164 umfassen, welches entgegen der Sägerichtung 106 zwischen die Hebelelemente 162 einbringbar ist, um diese in radialer Richtung 122 nach außen zu bewegen.
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Eine in 13 dargestellte achte Ausführungsform einer Energieabsorptionsvorrichtung 100 unterscheidet sich von der in den 10 und 11 dargestellten siebten Ausführungsform einschließlich der Alternative in 12 im Wesentlichen dadurch, dass die Betätigungsvorrichtung 144 zwei Betätigungselemente 146 umfasst, mittels welchen eine mechanische Spreizvorrichtung 160 zum Anstellen der Sägeblattelemente 110 betätigbar ist.
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Ein Betätigungselement 146 ist beispielsweise als ein Kolben 166 ausgebildet.
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Das weitere Betätigungselement 146 ist beispielsweise als ein Behälter 168 ausgebildet.
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Der Behälter 168 ist insbesondere eine Kolbenaufnahme 170 zur Aufnahme des Kolbens 166.
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Der Kolben 166 ist relativ zu der Kolbenaufnahme 170 bewegbar.
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Die Kolbenaufnahme 170 ist vorzugsweise mit einem Fluid, insbesondere einem nicht-Newtonschen Fluid, gefüllt. Eine Relativbewegung des Kolbens 166 relativ zu der Kolbenaufnahme 170 kann hierdurch gezielt beeinflusst werden.
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Der Kolben 166 ist insbesondere unbeweglich an dem zu zersägenden Element 104 festgelegt.
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Die Kolbenaufnahme 170 ist vorzugsweise unbeweglich an dem konischen Element 164 der mechanischen Spreizvorrichtung 160 festgelegt.
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Durch eine Bewegung des zu zersägenden Elements 104 relativ zu der Sägevorrichtung 102 bzw. durch eine Bewegung der Sägevorrichtung 102 relativ zu dem zu zersägenden Element 104 wird der Kolben 166 relativ zu der Kolbenaufnahme 170 bewegt. Insbesondere ist der Kolben 166 bei einer Krafteinleitung in die Energieabsorptionsvorrichtung 100 in die Kolbenaufnahme 170 hineinbewegbar.
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Das in der Kolbenaufnahme 170 angeordnete Fluid wird dabei verdrängt, woraus eine Kraftübertragung von dem Kolben 166 auf die Kolbenaufnahme 170 resultiert.
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Insbesondere durch die Wahl des in der Kolbenaufnahme 170 angeordneten Fluids kann beeinflusst werden, in welchem Maße die Bewegung des Kolbens 166 zu einer Bewegung der Kolbenaufnahme 170 und letztlich zu einer Bewegung des konischen Elements 164 führt.
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Insbesondere kann durch die Auswahl eines nicht-Newtonschen Fluids ermöglicht werden, dass die Impulsübertragung von dem Kolben 166 auf die Kolbenaufnahme 170 kraftabhängig und/oder geschwindigkeitsabhängig erfolgt.
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Diese kraftabhängige und/oder geschwindigkeitsabhängige Impulsübertragung bzw. Geschwindigkeitsübertragung führt letztlich zu einer unterschiedlich starken Bewegung des konischen Elements 164 relativ zu den Hebelelementen 162 der mechanischen Spreizvorrichtung 160. Somit kann kraftabhängig und/oder geschwindigkeitsabhängig eine unterschiedliche Anstellung der Sägeblattelemente 110 realisiert werden.
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Der Kolben 166 und die Kolbenaufnahme 170 können in der vorstehend beschriebenen Art und Weise angeordnet sein. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Kolbenaufnahme 170 fest mit dem zu zersägenden Element 104 verbunden ist, während der Kolben 166 fest mit dem konischen Element 164 der mechanischen Spreizvorrichtung 160 verbunden ist.
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Im Übrigen stimmt die in 13 dargestellte achte Ausführungsform einer Energieabsorptionsvorrichtung 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den 10 und 11 dargestellten siebten Ausführungsform und der in 12 dargestellten alternativen Ausführungsform einer Anstellvorrichtung überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
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Bei weiteren (nicht dargestellten) Ausführungsformen von Energieabsorptionsvorrichtungen 100 können einzelne oder mehrere Merkmale und/oder Vorteile der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beliebig miteinander kombiniert sein.
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Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die in den 10 und 11 dargestellte siebte Ausführungsform der Energieabsorptionsvorrichtung 100 Sägeblattelemente 110 umfasst, welche schräge seitliche Sägezahnflanken 128 gemäß den 3 oder 4 aufweisen.
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Dadurch, dass bei sämtlichen Energieabsorptionsvorrichtungen 100 eine Sägevorrichtung 102 zum Zersägen eines zu zersägenden Elements 104 vorgesehen ist, ist eine einfache und effiziente Energieabsorption möglich.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Energieabsorptionsvorrichtung
- 102
- Sägevorrichtung
- 104
- zu zersägendes Element
- 106
- Sägerichtung
- 108
- Krafteinleitungsrichtung
- 110
- Sägeblattelement
- 112
- Grundkörper
- 114
- Aufnahmevorrichtung
- 116
- Außenseite
- 118
- Mittelachse
- 120
- Symmetrieachse
- 122
- radiale Richtung
- 124
- radial äußeres Ende
- 126
- Sägezahn
- 128
- Sägezahnflanke
- 130l
- längs der Sägerichtung verlaufende Faser
- 130q
- quer zur Sägerichtung verlaufende Faser
- 132
- Führungsrohr
- 134
- Drehachse
- 136
- Kippvorrichtung
- 138
- schräger Bereich
- 140
- flacher Bereich
- 142
- Reservebereich
- 144
- Betätigungsvorrichtung
- 146
- Betätigungselement
- 148
- Kippelement
- 150
- Schrägfläche
- 152
- vorderes Ende
- 154
- hinteres Ende
- 156
- Anstellvorrichtung
- 158
- Gasgenerator
- 160
- mechanische Spreizvorrichtung
- 162
- Hebelelement
- 164
- konisches Element
- 166
- Kolben
- 168
- Behälter
- 170
- Kolbenaufnahme
- S
- Sägeblattstärke
- α
- Winkel
- β
- Anstellwinkel
