DE102017214740A1

DE102017214740A1 - Bewegungsenergie abbauendes Element

Info

Publication number: DE102017214740A1
Application number: DE102017214740.7A
Authority: DE
Inventors: Jens Meschke; Martin Schmücker; Thomas Wohllebe; Thomas Drescher; Eduard Seib; Thorsten Okupnik; Jürgen Cordes
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2017-08-23
Filing date: 2017-08-23
Publication date: 2019-02-28
Anticipated expiration: 2037-08-24
Also published as: DE102017214740B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bewegungsenergie abbauendes Element, bestehend aus einem umschließenden Mantel der mittels Gasdruck aus einem ersten gefalteten Zustand geringen Volumens, durch Entfalten in eine Expansionsrichtung, in einen zweiten entfalteten Zustand großen Volumens bringbar ist, wobei der Gasdruck mittels eines Gasgenerators (7, 57) erzeugbar ist, der durch ein von einer Steuereinheit (77) aufgrund eines bevorstehenden Ereignisses abgegebenen Signals auslösbar ist und das gasgefüllte Bewegungsenergie abbauende Element (1, 1.1, 51, 51.1, 76, 76.1) entgegen seiner Expansionsrichtung unter Abbau von Bewegungsenergie verformbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bewegungsenergie abbauendes Element nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem solchen Element.
In vielen technischen Bereichen besteht die Notwendigkeit, massereiche Gegenstände, die sich mit hoher Geschwindigkeit bewegen und/ oder solchen Gegenständen ausgesetzt sind, bei Kollisionen zu schützen. Eine solche Situation liegt beispielsweise bei Kraftfahrzeugen im Straßenverkehr vor. Hier gilt es vor allem, die Insassen von Kraftfahrzeugen vor den Folgen von Kollisionen zu schützen, wobei an einer Kollision beteiligte Fahrzeuge eine hohe kinetische Energie, also Bewegungsenergie, aufweisen können. Um solche hohen Bewegungsenergien bei einer Kollision abzubauen, wurden bereits früh bei Kraftfahrzeugen sogenannte „Knautschzonen“ eingeführt, die Bewegungsenergie durch Verformungsarbeit so abbauen, dass möglichst geringe Beschleunigungsänderungen für die Insassen auftreten. Derartige Knautschzonen beinhalten Bauteile zur gezielten Verformung bei Krafteinwirkung. So sind heute gebräuchliche Kraftfahrzeuge beispielsweise mit gezielt verformbaren Strukturteilen, zum Beispiel Längsträgern und/ oder mit sogenannten „Crashboxen“ ausgerüstet, wobei unter dem Begriff „Crashbox“ Bauteile verstanden werden, die vornehmlich den Zweck haben, Bewegungsenergie in Verformungsarbeit überzuführen. Da hinsichtlich des Abbaus der Bewegungsenergie gleichzeitig möglichst geringe Beschleunigungsänderungen für einen optimalen Insassenschutz unabdingbar sind, müssen für Knautschzonen möglichst große Verformungswege und damit große verformbare Strukturteile und/ oder Crashboxen vorgesehen werden. Dies wiederum beeinflusst die Gestaltungsmöglichkeiten bei einem Kraftfahrzeug negativ.
Um hinsichtlich dieser Einschränkung Abhilfe zu schaffen, wurde bereits in der DE 10 2009 059 123 A1 vorgeschlagen, Strukturbauteile oder Crashboxen eines Kraftfahrzeugs so auszubilden, dass ein darin enthaltener Hohlraum vor oder bei einer drohenden Kollision durch Gasdruck vergrößerbar, insbesondere verlängerbar ist. Hierzu ist vorgesehen, die Wandung des Strukturbauteiles oder der Crashbox von einem gefalteten ersten Zustand in einen entfalteten zweiten Zustand überzuführen, wobei in diesem zweiten Zustand auf das Bauteil einwirkende Kräfte unter Verrichtung von Verformungsarbeit, gegebenenfalls unter Konstanthaltung des Innendrucks mittels eines Überdruckventils abgebaut werden.
Nachteilig bei dieser Anordnung ist, dass das Energieaufnahmevermögen alleine von der Aufrechterhaltung eines konstanten Gasdrucks abhängt. Bricht die den Hohlraum umgebende Wandung, sinkt das Energieaufnahmevermögen schlagartig auf Null.
Weiter ist aus der FR 2 707 572 ein gesteuerter Auslöseaktuator zum Betätigen eines Elementes eines Kraftfahrzeugs bekannt, der über ein axial ausdehnbares Metallrohr verfügt, wobei mindestens ein Wandabschnitt des Auslöseaktuators eine quer zu seiner Wirkrichtung verlaufende mäanderförmige Faltung aufweist, die bei der Ausdehnung in Wirkrichtung verformbar ist. Zum Auslösen ist ein pyrotechnischer Treibsatz vorgesehen, der den Gasdruck im Metallrohr so erhöht, dass sich dieses unter Verformung der mäanderförmigen Faltung in Wirkrichtung ausdehnt. Eine Aufnahme von Bewegungsenergie entgegen der Wirkrichtung ist bei dieser Anordnung nicht beabsichtigt und wäre nur unter Inkaufnahme der vorstehend beschriebenen Nachteile möglich.
Ausgehend von dem vorstehend erwähnten Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein durch Gasdruck expandierbares Bewegungsenergie abbauendes Element zur Verfügung zu stellen, dessen Bewegungsenergieaufnahmevermögen vom zum Expandieren verwendeten Gasdruck weitgehend unabhängig ist. Weiter gehört es zur Aufgabe eine Verwendung in einem Kraftfahrzeug anzugeben.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 oder 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung geht von einem Bewegungsenergie abbauenden Element aus, das aus einem umschließenden Mantel besteht, der mittels Gasdruck aus einem ersten gefalteten Zustand geringen Volumens, durch Entfalten in eine Expansionsrichtung, in einen zweiten entfalteten Zustand großen Volumens bringbar ist, wobei der Gasdruck mittels eines Gasgenerators erzeugbar ist, der Gasgenerator durch ein von einer Steuereinheit aufgrund eines bevorstehenden Ereignisses abgegebenen Signals auslösbar ist und das gasgefüllte Bewegungsenergie abbauende Element entgegen seiner Expansionsrichtung unter Abbau von Bewegungsenergie verformbar ist.
Zur Lösung der Aufgabe wird vorgeschlagen, innerhalb des umschließenden Mantels des Bewegungsenergie abbauenden Elementes eine Stützanordnung anzuordnen, wobei diese beim Entfalten des umschließenden Mantels von einer ersten räumlichen Orientierung, in der die Stützanordnung die Größe des Bewegungsenergie abbauenden Elementes minimierend angeordnet ist, in eine zweite räumliche Orientierung bringbar ist, in der die Stützanordnung im Inneren des umschließenden Mantels entgegen der Expansionsrichtung des umschließenden Mantels abstützend wirkt. Die Stützanordnung ist dabei so ausgebildet, dass sie in ihrer zweiten Orientierung Kräfte, die entgegen der Expansionsrichtung des umschließenden Mantels auf das Bewegungsenergie abbauende Element einwirken, durch Verformung der Stützanordnung und/ oder Ableiten der Kräfte mittels der Stützanordnung in wenigstens ein Verformungselement, abbaut. Der Begriff „Verformung“ ist hier ganz allgemein zu verstehen und schließt sowohl plastische, als auch elastische Verformungen und Verformungen durch Materialbrüche ein (z.B. ein Zerbröseln der Stützanordnung).
Es ist hervorzuheben, dass die Erfindung nicht auf die Entfaltung des Bewegungsenergie abbauenden Elements mittels Gasdruck beschränkt ist. Vielmehr kann die Entfaltung des Bewegungsenergie abbauenden Elements auch durch sämtliche andere geeignete Fluide erfolgen. Alternativ zu Fluiden können auch Befüllungen oder ein loses Schüttgut für die Entfaltung des Bewegungsenergie abbauenden Elements verwendet werden. Beispielhaft kann ein Generator eine solche Befüllung, z.B. in Form kleiner Hohlkugeln oder Kunststoffkugeln, in den Mantel (bzw. Luftsack) einsprühen. Die Befüllung kann dann innerhalb des Mantels (bzw. Luftsackes) aushärten und dem Mantel eine Formstabilität verleihen. Die nachfolgenden Erfindungsaspekte sind im Hinblick auf ein einfaches Verständnis speziell anhand einer Gasdruck-Entfaltung beschrieben:
Ein Bewegungsenergie abbauendes Element der vorstehenden Art hat den Vorteil, dass seine Fähigkeit, Bewegungsenergie abzubauen, zumindest nicht vollständig vom Gasdruck im Innern der Außenhaut bzw. dessen Aufrechterhaltung abhängig ist.
Als eine erste mögliche Ausbildungsform des erfindungsgemäßen Bewegungsenergie abbauenden Elementes ist vorteilhaft vorgesehen, dass die Stützanordnung aus einer Mehrzahl von Faltstäben besteht. Zu deren platzsparender Aufnahme ist ein umschließender Mantel vorgesehen, der eine faltbare Außenhaut aufweist, die frontseitig und rückseitig gasdicht verschlossen ist. Die Außenhaut ist in ihrem ersten gefalteten Zustand geringen Volumens ziehharmonikaförmig gefaltet und im Innern der Außenhaut sind die Faltstäbe, die erste räumliche Orientierung bildend so angeordnet, dass jeweils deren einzelne Teilstäbe der ziehharmonikaförmigen Faltung folgend an der Innenseite der Außenhaut angeordnet sind. Zur Entfaltung der abstützenden Wirkung sind die einzelnen Teilstäbe eines jeden Faltstabes durch das Entfalten der Außenhaut entfaltbar und in einer Linie ausrichtbar, derart, dass die Faltstäbe in dieser zweiten räumlichen Orientierung in ihrer Längsrichtung auf sie wirkende Kräfte durch Verformung aufnehmen und/ oder in Verformungselemente ableiten. Durch die Verwendung von Faltstäben, die in die Faltung der Außenhaut integriert sind, lässt sich ein besonders platzsparender Aufbau bei gefalteter Außenhaut erreichen. Anstelle der oben erwähnten ziehharmonikaförmigen Faltung kann die Außenhaut in jeglicher anderen Art gefaltet sein, insbesondere auch vollständig zusammengefaltet sein unter Bildung zueinander parallel liegender Wände.
Zum sicheren Entfalten der Faltstäbe sind die einzelnen Teilstäbe der Faltstäbe vorteilhaft mittels gelenkartiger Verbindungen gekoppelt. Diese Kopplung kann in einer ersten Variante vorteilhaft vorsehen, dass die gelenkartigen Verbindungen Gelenke sind, die Drehachsen aufweisen, wobei die Drehachsen jeweils die benachbarten Enden der einzelnen Teilstäbe schwenkbar verbinden und die Gelenke so ausgebildet sind, dass die Längsachsen der einzelnen Teilstäbe im entfalteten Zustand des Faltstabes miteinander fluchten.
Eine alternative Ausbildung der Kopplung der Teilstäbe sieht vorteilhaft vor, die gelenkartigen Verbindungen durch elastische Verbindungen zu realisieren, wobei die elastischen Verbindungen jeweils die benachbarten Enden der einzelnen Teilstäbe schwenkbar verbinden. Die elastischen Verbindungen sind dabei so ausgebildet, dass die Längsachsen der einzelnen Teilstäbe im entfalteten Zustand des Faltstabes miteinander fluchten.
Zur Realisierung entsprechender elastischer Verbindungen kann vorteilhaft vorgesehen sein, jeweils benachbarte Enden von Teilstäben durch unter Federwirkung stehende oder selbstfedernd ausgebildete elastisch biegbare draht- oder seilförmige Kabel zu verbinden. Dabei können die unter Federwirkung stehenden oder selbstfedernd ausgebildeten draht- oder seilförmigen Kabel jeweils zwischen zwei benachbarten Teilstäben wirken, deren Enden in Richtung ihrer Längsachsen durchsetzen und diese gegeneinander unter Spannung setzen. Ebenso ist es vorteilhaft möglich, dass die unter Federwirkung stehenden draht- oder seilförmigen Kabel jeweils zwischen den beiden Endteilstäben eines Faltstabes wirken, die Teilstäbe in ihrer Längsrichtung durchsetzen und die beiden Endteilstäbe und damit die zwischen diesen angeordneten Teilstäbe gegeneinander unter Spannung setzen.
Um eine sichere Aufnahme der Bewegungsenergie durch die Teilstäbe zu realisieren ist es von Vorteil, dass jeweils zwei benachbarte Teilstäbe im entfalteten Zustand miteinander verrasten derart, dass die gelenkartige Verbindung fixiert ist. Eine derartige Verrastung kann rein mechanisch dadurch erfolgen, dass Teile der Teilstäbe beim Entfalten der Teilstäbe miteinander geschoben werden, wodurch ein Ausknicken der Teilstäbe an den Gelenken unterbunden wird. Eine andere Möglichkeit besteht darin eine magnetische Verrastung vorzusehen, indem bewegliche Teile an benachbarten Teilstäben durch Magnetkraft ineinander geschoben werden.
Eine weitere Möglichkeit Teilstäbe beim Entfalten der Außenhaut zu einem Stützelement zu fügen besteht darin, an den benachbarten Enden von Teilstäben Magnete unterschiedlicher Polung vorzusehen, die bei Annäherung der Teilstabenden während des Entfaltungsvorganges der Außenhaut diese durch Magnetkraft zusammenführen. Bei einer solchen Ausführungsvariante kann das Entfalten zumindest teilweise oder aber vollständig magnetisch erfolgen. Hierzu können die Faltstäbe statische und/oder elektromagnetisch schaltbare Magnetelemente aufweisen, die im Bedarfsfall eine Polarität erzeugen können, wodurch sich die Stützanordnung auffaltet.
Bei Verwendung von Teilstäben als Stützelemente ist es von Vorteil, die einzelnen Teilstäbe der Faltstäbe rohrförmig auszubilden, derart, dass sich die Teilstäbe unter radialer Verformung ineinanderschieben, wenn der entfaltete Faltstab in seiner Längsrichtung über ein vorgegebenes Maß hinaus kraftbeaufschlagt ist.
Als eine zweite mögliche Ausbildungsform des erfindungsgemäßen Bewegungsenergie abbauenden Elementes kann vorteilhaft vorgesehen sein, die Stützanordnung durch eine Vielzahl geometrischer Körper zu bilden. Auch hier ist der umschließende Mantel durch eine faltbare Außenhaut gebildet, die frontseitig und rückseitig gasdicht verschlossen ist. Die geometrischen Körper sind im gefalteten Zustand der Außenhaut von der Außenhaut umschlossen und in einer ersten Orientierung so zueinander orientiert gestapelt, dass sich die größtmögliche Packungsdichte oder Raumfüllung ergibt. Weiter ist vorgesehen, den Gasstrom, den der Gasgenerator beim Entfalten der Außenhaut generiert, so zu führen, dass die in größtmöglicher Packungsdichte geordnet (d.h. regelmäßig) gestapelten geometrischen Körper durch den Gasstrom im Innern der sich entfaltenden Außenhaut eine zweite Orientierung bildend zufällig verteilt (d.h. in einer Wirrlage) werden, wobei die Packungsdichte in der zweiten Orientierung stets kleiner ist, als die größtmögliche Packungsdichte. Die geometrischen Körper ihrerseits sind so ausgebildet, dass sie sich, bei Kraftbeaufschlagung der entfalteten Außenhaut entgegen ihrer Expansionsrichtung, kraftaufnehmend plastisch oder durch Materialbrüche verformen und/oder die Kraft in Verformungselemente ableiten. Die vorstehend beschriebene Anordnung nutzt den Effekt aus, dass sich in zufälliger Orientierung zueinander angeordnete, ein Gefäß ausfüllende geometrische Körper, dann wenn das Gefäß zusammengedrückt wird ineinander verkeilen und so das Gefäß abstützen. Der besonders einfache Aufbau dieser zweiten Ausbildungsform gewährleistet eine sichere Funktion bei unterschiedlichsten Umweltbedingungen.
Alternativ dazu können sich die geometrischen Körper in der obigen zweiten Orientierung nicht zufällig (d.h. in Wirrlage), verteilen, sondern anstelle dessen eine geordnete (d.h. regelmäßige) Anordnung einnehmen, deren Packungsdichte kleiner ist als die in der ersten Orientierung eingenommene Packungsdichte. Beispielhaft sind die geometrischen Körper durch Bänder miteinander verbunden, mit deren Hilfe die geometrischen Körper nach dem Entfalten des Elements in geordneter (d.h. regelmäßiger) Orientierung bereitstellbar sind. Alternativ dazu kann ein Netz bereitgestellt sein, an dessen Netzknoten die geometrischen Körper befestigt sind. Bei einer Netzstraffung werden die am Netz befestigten geometrischen Körper geordnet positioniert.
Hinsichtlich der Form der geometrischen Körper ist es von Vorteil, diese so zu wählen, dass die geometrischen Körper in ihrer ersten Orientierung im Wesentlichen ohne Zwischenräume aneinander stapelbar sind. Auf diese Weise lässt sich eine vollständige Raumfüllung erreichen. Die geometrischen Körper können dabei gleichen oder unterschiedlichen Typs sein. Handelt es sich beispielsweise um geometrische Körper gleichen Typs, lassen sich Würfel, sechseckige Prismen, dreieckige Prismen, verdrehte Doppelkeile, Oktaederstümpfe und Rhombendodekaeder mit vollständiger Raumfüllung aneinander stapeln. Mit unterschiedlichen geometrischen Körpern lässt sich zum Beispiel eine Stapelung mit vollständiger Raumfüllung erreichen, wenn jeweils acht Tetraeder zusammen mit sechs Oktaedern im Verband entsprechend gestapelt werden oder jeweils vier Hexaederstümpfe zusammen mit einem Oktaeder, um nur einige Beispiele von vielen zu nennen. Vorteilhaft ist es, solche geometrischen Körper oder Kombinationen aus geometrischen Körpern zu wählen, die in zufälliger Anordnung zueinander ein möglichst großes Volumen beanspruchen.
Weiter ist es von Vorteil, die Oberfläche der geometrischen Körper so auszubilden, dass sie die Gleitreibung erhöhende Eigenschaften besitzen. Eine entsprechende Maßnahme kann zum Beispiel vorsehen, dass die Oberfläche eine Struktur aus Erhebungen und Vertiefungen aufweist. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Flächen der geometrischen Körper mit einer gummiartigen Schicht zu versehen. Beide Maßnahmen erhöhen die Gleitreibung, wodurch einerseits die zufällige Verteilung im Raum verbessert wird, weil in Bewegung befindliche Körper, die sich berühren, besser durcheinander gewirbelt werden und die Körper, dann wenn sie zusammengepresst werden, sich besser ineinander verkeilen. In einer Weiterbildung können die geometrischen Körper zusätzliche Hakenelemente aufweisen, um ein formschlüssiges Verhaken der geometrischen Körper zu erzielen. Die geometrischen Körper können in jeglicher zwei- oder dreidimensionalen Form realisiert werden.
Eine besonders gute und damit vorteilhafte Verteilung der geometrischen Körper im Innern der Außenhaut lässt sich dadurch erreichen, dass wenigstens ein Teil des Gasstroms, der beim Auslösen des Gasgenerators durch diesen erzeugt wird, mit Hilfe einer oder mehrerer Gaszuführungen zwischen die in der ersten Orientierung befindlichen geometrischen Körper geführt ist.
Als vorteilhafte Anwendung ist vorgesehen, dass wenigstens eine Bewegungsenergie abbauende Element so an einem Kraftfahrzeug anzuordnen, dass, nach dem Auslösen des Bewegungsenergie abbauenden Elementes mittels der Steuereinheit aufgrund einer durch die Steuereinheit festgestellten Gefahr, sich das expandierte Bewegungsenergie abbauende Element und/ oder ein an diesem angeordnetes Bauelement, über die Kraftfahrzeugkontur hinaus erstreckt. Durch diese Maßnahme lässt sich erreichen, dass durch die Verlagerung des Bewegungsenergie abbauende Elementes in Richtung zur erkannten Gefahr hin, der Weg für den Abbau der Bewegungsenergie vergrößert wird.
Um einen wirksamen Schutz für einen Frontalaufprall eines Kraftfahrzeugs zu erreichen, ist es von Vorteil wenigstens zwei Bewegungsenergie abbauende Elemente zwischen einem Stoßfänger des Kraftfahrzeugs und der Tragstruktur des Kraftfahrzeugs anzuordnen. Mehrere Bewegungsenergie abbauende Elemente erzeugen Redundanz und eine bessere Kräfteverteilung.
In weiterer vorteilhafter Optimierung ist es von Vorteil, jeweils zwischen einem Bewegungsenergie abbauenden Element und der Tragstruktur eine Crashbox anzuordnen.
Weiter lässt sich, zum Beispiel zur besseren Integration in bestehende Karosseriekonzepte, das wenigstens eine Bewegungsenergie abbauende Element im Stoßfänger eines Kraftfahrzeugs anordnen, so dass nur dieses Bauteil angepasst werden muss, um einen erweiterten Insassenschutz zu erreichen. Beispielhaft kann das die Bewegungsenergie abbauende Element vor dem Stoßfänger angeordnet sein. Alternativ dazu kann das die Bewegungsenergie abbauende Element ohne Stoßfänger in der Fahrzeugkarosserie verbaut sein.
Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

1a - 1b Eine erste mögliche Ausbildungsform des erfindungsgemäßen Bewegungsenergie abbauenden Elementes in Prinzipdarstellung, im nicht expandierten Zustand längs und quer geschnitten dargestellt
1c - 1d Das Bewegungsenergie abbauende Element gemäß 1a - 1b im expandierten Zustand längs und quer geschnitten dargestellt
2a Eine erste Ausgestaltungsvariante eines Faltstabes in Seitenansicht, gefaltet in Teildarstellung
2b Der Faltstab gemäß 2a in Seitenansicht, entfaltet in Teildarstellung
3a Eine zweite Ausgestaltungsvariante eines Faltstabes in Seitenansicht, gefaltet in Teildarstellung
3b Der Faltstab gemäß 3a in Seitenansicht, entfaltet in Teildarstellung
4a Eine dritte Ausgestaltungsvariante eines Faltstabes in Seitenansicht, gefaltet in Teildarstellung
4b Der Faltstab gemäß 4a in Seitenansicht, entfaltet in Teildarstellung
4c Der Faltstab grob schematisch in einer weiteren Ausführungsvariante
5a - 5b Eine zweite mögliche Ausbildungsform des erfindungsgemäßen Bewegungsenergie abbauenden Elementes in Prinzipdarstellung, im nicht expandierten Zustand längs und quer geschnitten dargestellt
5c - 5d Das Bewegungsenergie abbauende Element gemäß 5a - 5b im expandierten Zustand längs und quer geschnitten dargestellt
6a - 6c Prinzipdarstellungen zur Anordnung von Bewegungsenergie abbauenden Elementen an einem Kraftfahrzeug, jeweils in Seitenansicht und Draufsicht.

Die Darstellungen in 1a und 1b zeigen eine erste mögliche Ausbildungsform eines ersten Bewegungsenergie abbauenden Elementes 1 in Prinzipdarstellung, im nicht expandierten Zustand, längs und quer geschnitten. Dabei ist in 1a der mit „Schnitt A - A“ bezeichnete Schnitt entlang der Längsachse dargestellt, während 1b den mit „Schnitt B - B“ bezeichneten Schnitt quer zur Längsachse zeigt. Die Schnittverläufe sind jeweils wechselseitig in den 1a und 1b mit den Buchstaben A - A bzw. B - B kenntlich gemacht, die Blickrichtung ergibt sich aus den in Verbindung mit den Buchstaben dargestellten Pfeilen. Wie aus der Darstellung in 1b erkennbar, ist das Bewegungsenergie abbauende Element 1 gemäß diesem Beispiel in seiner äußeren Form rotationssymmetrisch aufgebaut. Dies ist nicht zwingend. Vielmehr kann das Bewegungsenergie abbauende Element 1 im Querschnitt, neben der dargestellten Kreisform, eine beliebige Form, zum Beispiel die Form eines Quadrats , Rechtecks oder beliebigen Vielecks aufweisen.
Wie aus 1a ersichtlich, besteht das erste Bewegungsenergie abbauende Element 1 aus einem umschließenden Mantel, der eine ziehharmonikaförmig gefalteten Außenhaut 2 aufweist, die mit einer Frontplatte 3 frontseitig und einer Befestigungsplatte 4 rückseitig gasdicht verschlossen ist und so einen Innenraum 5 ausbildet. Dabei können die Frontplatte 3 und die Befestigungsplatte 4 einstückig mit der Außenhaut 2 ausgeführt sein. Die Befestigungsplatte 4 ist an einem zu schützenden Element 6 befestigt und weist, dem Innenraum 5 zugewandt, einen Gasgenerator 7 in Form eines pyrotechnischen Treibsatzes auf. In einer alternativen Ausbildungsform kann die Befestigungsplatte 4 durch einen ringförmigen Flansch ersetzt sein, der das Ende der Außenhaut, das dem zu schützenden Element zugewandt ist, umgreift und unter Zwischenlage des umgriffenen Endes der Außenhaut am zu schützenden Element 6 gasdicht befestigt ist. In diesem Fall ist der Gasgenerator 7 separat im Innenraum 5 angeordnet. Alternativ zu der in der 1a gezeigten Ziehharmonikafaltung kann das Element 1 auch ganz gefaltet sein, so dass die Stäbe parallel zueinander liegen.
Im Innenraum befinden sich gemäß der Darstellung in 1a, 1b Faltstäbe 8, die aus Teilstäben 9 und diese verbindenden, gelenkartigen Verbindungen 10 aufgebaut sind. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind nur die Faltstäbe 8 in der Zeichnung oben, in der Mitte und unten als solche dargestellt, die Übrigen in der Schnittdarstellung gemäß 1a sichtbaren Faltstäbe 8 sind lediglich durch Strichlinien angedeutet. Ebenfalls aus Gründen der besseren Übersicht sind die Teilstäbe 9 und gelenkartigen Verbindungen 10 nur bei dem in der Zeichnung unten dargestellten Faltstab 8 mit Bezugszeichen versehen, alle übrigen Faltstäbe 8 sind natürlich identisch aus Teilstäben 9 und gelenkartigen Verbindungen 10 aufgebaut. Wie aus 1a ersichtlich, enden die Faltstäbe 8 jeweils in ringförmigen Ausnehmungen 11 in der Frontplatte 3 und der Befestigungsplatte 4 und sind der ziehharmonikaförmigen gefalteten Außenhaut 2 folgend gefaltet, an dieser angeordnet. Eine Befestigung der Enden der Faltstäbe 8 in den ringförmigen Ausnehmungen 11 kann vorgesehen sein.
Gemäß 1b, die einen Schnitt entlang der Linie B - B (1a) zeigt, sind die Faltstäbe 8 im Innenraum 5 konzentrisch zur Mittelachse 12 angeordnet und mittels der Teilstäbe 9 und der diese verbindenden gelenkartigen Verbindungen 10 so gefaltet, dass sich in der Draufsicht auf die Schnittebene eine symmetrische, sternförmige Anordnung der Teilstabe 9 an der Innenseite der Außenhaut 2 ergibt. Ebenfalls erkennbar ist die ringförmige Ausnehmung 11 in der Befestigungsplatte 4, in der die Enden der Faltstäbe 8 angeordnet sind, sowie der an der Befestigungsplatte 4 angeordnete Gasgenerator 7.
Wird der Gasgenerator 7 durch in den Darstellungen nicht gezeigte Auslösemittel - zum Beispiel durch Zündkabel, die mit einer Steuereinheit verbunden sind (vgl. 6a - 6c) - aktiviert, produziert dieser auf pyrotechnischem Weg ein hohes Gasvolumen, das in den Innenraum 5 einströmt und die Außenhülle entfaltet. Beim Vorgang des Entfaltens ist die Befestigungsplatte 4 rückseitig an dem zu schützenden Element 6 abgestützt, so dass sich die Frontplatte 3 des sich entfalteten Bewegungsenergie abbauenden Elementes 1 mit hoher Geschwindigkeit von dem zu schützenden Element 6 weg bewegt, bis die Außenhaut 2 vollständig entfaltet ist. Diesen entfalteten Zustand zeigen die 1c und 1d. Da die in Verbindung mit den 1a und 1b beschriebenen Bauteile jetzt eine andere räumliche Orientierung aufweisen, sind die oben verwendeten Bezugszeichen mit einem Index „.1“ versehen, so dass der Zusammenhang erkennbar bleibt. Die Frontplatte 3 kann zur Reduzierung der Trägheit mit geringem Bauteilgewicht, jedoch mit großer Bauteilstabilität gefertigt sein, etwa als eine Hohlstruktur ggf. mit inneren Verstrebungen und/oder in Verbindung mit einer Schaumstruktur. In einer alternativen Ausführungsform kann ggf. auf die Frontplatte 3 vollständig verzichtet werden.
Auch in 1c ist ein mit „Schnitt A' - A' " bezeichneter Schnitt entlang der Längsachse dargestellt, während 1d den mit „Schnitt B' - B' “ bezeichneten Schnitt quer zur Längsachse zeigt. Die Schnittverläufe sind auch hier jeweils wechselseitig in den 1c und 1d mit den Buchstaben A' - A' bzw. B' - B' kenntlich gemacht, die Blickrichtung ergibt sich aus den in Verbindung mit den Buchstaben dargestellten Pfeilen.
Wie aus 1c ersichtlich, ist nach dem Einströmen des mittels des Gasgenerators 7 erzeugten Gasvolumens in den Innenraum 5 (1a, 1b) die ziehharmonikaförmig gefaltete Außenhaut 2.1 nunmehr entfaltet und weiterhin mittels der Frontplatte 3.1 frontseitig und der Befestigungsplatte 4.1 rückseitig gasdicht verschlossen, so dass der nunmehr vergrößerte Innenraum 5.1 unter Druck steht. Die oben beschriebene alternative Ausbildungsform, die an Stelle der Befestigungsplatte 4.1 einen ringförmigen Flansch verwendet, gilt natürlich auch hier.
Durch den Vorgang des Entfaltens werden auch die gefalteten, an der Außenhaut 2 angeordneten Faltstäbe 8 (siehe 1) entfaltet. Der Vorgang des Entfaltens wird unten anhand von beispielhaften Ausführungsformen von Faltstäben gesondert erläutert. Wie in 1c und 1d erkennbar, sind die Faltstäbe 8.1 nunmehr entfaltet und mit Hilfe der gelenkartigen Verbindungen 10.1 in Längsrichtung ausgerichtet, so dass sich die Teilstäbe 9.1 in einer Linie aneinander reihen und mit Ihren Enden in den ringförmigen Ausnehmungen 11.1 ruhen. Von den in 1c sichtbaren Faltstäben ist aus Gründen der besseren Übersicht nur der in der Darstellung obere Faltstab 8.1 vollständig eingezeichnet und hinsichtlich seiner Einzelteile mit Bezugszeichen versehen, die übrigen Faltstäbe 8.1 sind nur durch gestrichelte Linien angedeutet. Im entfalteten Zustand der Faltstäbe 8.1 wird die Frontplatte 3.1 nicht nur mittels des Gasdrucks im Innenraum 5.1 gegen die Befestigungsplatte 4.1 abgestützt, sondern auch durch die sich zwischen der Frontplatte 3.1 und der Befestigungsplatte 4.1 erstreckenden Faltstäbe 8.1. Die Verbindung der Teilstäbe 9.1 eines jeden Faltstabes 8.1 erfolgt dabei an den Verbindungsstellen so, dass die Teilstäbe ineinander greifend einen starren Verbund bilden und insbesondere bei Längsbeaufschlagung der Faltstäbe 8.1 mit einer Kraft gemäß dem Kraftpfeil 13, an den Verbindungstellen bevorzugt nicht ausknicken. Weiter sind die Teilstäbe 9.1 so ausgeführt, dass sie sich, unter Einwirkung einer Kraft gemäß dem Kraftpfeil 13, vorzugsweise unter Verformung ineinander schieben und/ oder dass sich die einzelnen Teilstäbe 9.1 unter Verformung in Längsrichtung zusammenschieben lassen. Wird nun die Frontplatte 3.1 in Richtung auf das zu schützenden Element 6.1 mit Bewegungsenergie beaufschlagt, nehmen sowohl die Faltstäbe 8.1, als auch das unter Druck stehende Gas im Innenraum 5.1 einen Teil der Bewegungsenergie auf und führen diese in Verformungsarbeit bzw. Kompressionsarbeit über. Bricht die Außenhaut 2.1, wird die Bewegungsenergie nur durch die Verformung der Faltstäbe oder durch deren Zerstörung durch Materialbrüche abgebaut.
Selbstverständlich ist die konzentrische Anordnung der Faltstäbe 8.1 gemäß dem vorstehend beschrieben Beispiel in 1d abwandelbar. Insbesondere wenn die Außenhaut des Bewegungsenergie abbauenden Elementes eine im Querschnitt nicht rotationssymmetrische Form (z.B. eine rechteckige oder sechseckige Form) aufweist, wird man eine andere Anordnung der Faltstäbe wählen. Weiter kann die ringförmige Ausnehmung 11, 11.1, die dazu dient die Enden der Faltstäbe 8, 8.1 an der Frontplatte 3, 3.1 bzw. der Befestigungsplatte 4, 4.1 festzulegen, durch andere, gleichwertige Maßnahmen ersetzt werden. Abhängig vom Anwendungsfall ist es natürlich auch möglich die ringförmige Ausnehmung 11, 11.1 ersatzlos entfallen zu lassen.
Was die Faltstäbe selbst abgeht, sind unterschiedlichste Formen denkbar, die die Voraussetzung erfüllen, durch Einwirkung einer Kraft in Längsrichtung, unter Verformung ineinander schiebbar zu sein und/ oder unter Verformung in Längsrichtung zusammenschiebbar zu sein. Einige solcher Beispiele sind nachfolgend unter Zuhilfenahme der 2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b erläutert.
2a und 2b zeigen einen ersten Faltstab 20 in Seitenansicht und Teildarstellung, jeweils gefaltet (2a) und entfaltet (2b). Nachdem es sich in beiden Abbildungen um den gleichen Gegenstand handelt, sich aber die räumliche Anordnung der Einzelteile zueinander ändert, sind in 2b zwar die gleichen Bezugszeichen wie in 2a verwendet, jedoch um einen Index „.1“ erweitert. Der Faltstab 20 besteht, wie in 2a erkennbar, aus Teilstäben 21 die mittels Gelenken 24 verbunden und quer zur Längserstreckung des Faltstabes 20 gefaltet sind. Die Faltung des Faltstabes 20 folgt dabei der ziehharmonikaförmig gefalteten Außenhaut 22, an der die Teilstäbe 21 jeweils durch Laschen 23 so befestigt sind, dass eine Bewegung der Teilstäbe 21 in deren Längsrichtung relativ zur Außenhaut 22 möglich ist. Diese Beweglichkeit ist notwendig um Differenzen, die sich beim Entfalten durch die unterschiedlichen Faltlinien ergeben, auszugleichen. Die Teilstäbe 21 weisen an ihrem einen Ende einen pfeilspitzenähnlichen Ansatz 25 auf, während das jeweils gegenüber liegende Ende eines jeden Teilstabes 21 eine Ausnehmung 26 aufweist, die mit dem jeweils benachbarten pfeilspitzenähnlichen Ansatz 25 korrespondiert. An der Basis, dort wo die pfeilspitzenähnlichen Ansätze 25 jeweils in die Schäfte der Teilstäbe 21 übergehen, sind an den pfeilspitzenähnlichen Ansätzen 25 umlaufende Nuten 27 vorgesehen, während die Ausnehmungen 26 an ihrem jeweils dem Ende des Teilstabes zugewandten Rand einen umlaufenden Wulst 28 aufweisen. Nuten 27 und Wülste 28 korrespondieren ebenso miteinander, wie pfeilspitzenähnlichen Ansätze 25 und Ausnehmungen 26.
Zur Befestigung der Teilstäbe 21 kann zunächst die Außenhaut 22 in Längsrichtung auseinandergezogen werden, damit die Teilstäbe 21 leichtgängig durch die Laschen 23 geführt werden können. Anschließend kann die Außenhaut 22 mitsamt darin eingefädelter Teilstäbe 21 zusammengedrückt werden.
Das Überführen des gefalteten Faltstabes 20 (2a) in den entfalteten Faltstab 20.1 (2b), wird durch den sich aufbauenden Gasdruck bewerkstelligt, wie dies oben in Verbindung mit 1a - 1d beschrieben ist. Geht die Außenhaut von ihrer gefalteten Form (2a) in ihre entfaltete Form (2b) über, ergibt sich die in 2b gezeigte räumliche Ausrichtung. Die Außenhaut 22.1 ist gerade gerichtet und hat während des Entfaltens die mit ihr über die Laschen 23.1 verbundenen Teilstäbe 21.1 parallel zu sich und damit in einer Reihe ausgerichtet. Bei diesem Vorgang wurden die Teilstäbe jeweils um die Gelenke 24, 14.1 geschwenkt, so dass die miteinander korrespondierenden pfeilspitzenähnlichen Ansätze 25.1 und Ausnehmungen 26.1 sowie die Nuten 27.1 und Wülste 28.1 ineinander greifen und die Teilstäbe 21 miteinander verrasten. Es ist hierbei unterstellt, dass die Teilstäbe 21, 21.1 im Bereich der Wülste 28, 28.1 radial soweit elastisch verformbar sind, dass das Eingreifen der Wülste 28, 28.1 in die Nuten 27, 27.1 erfolgt.
In diesem entfalteten Zustand kann der Faltstab 20.1 in seiner Längsrichtung Kräfte aufnehmen. Übersteigen die in Längsrichtung wirkenden Kräfte ein durch Materialwahl und konstruktive Ausgestaltung des Faltstabes 20.1 vorgegebenes Kraftniveau, werden die Teilstäbe 21.1 unter Verformung in Längsrichtung zusammengeschoben und so die in Längsrichtung des Faltstabes 20.1 wirkenden Kräfte abgebaut. Sind die Teilstäbe abweichend von der dargestellten Ausführung rohrförmig ausgebildet, werden die Teilstäbe zusätzlich unter Verformung ineinander geschoben, wodurch ebenfalls ein Abbau der in ihrer Längsrichtung wirkenden Kräfte erfolgt.
Als alternative Ausführungsform ist in 3a und 3b ein zweiter Faltstab 30, 30.1, ebenfalls in Seitenansicht und Teildarstellung, jeweils gefaltet (3a) und entfaltet (3b) gezeigt. Auch hier sind in 3b die gleichen Bezugszeichen wie in 3a verwendet, jedoch um einen Index „.1“ erweitert. Der Faltstab 30 besteht, wie in 3a dargestellt, aus rohrförmigen Teilstäben 31, die mittels eines biegsamen Kabels 34 verbunden und quer zur Längserstreckung des Faltstabes 30 gefaltet sind. Das biegsame Kabel 34 ist, längselastisch ausgebildet, unter Vorspannung gesetzt, durch die rohrförmigen Teilstäbe 31 geführt und in den endseitigen Teilstäben (nichtdargestellt) des Faltstabes 30 befestigt. Der Faltstab 30 folgt hinsichtlich seiner Faltung der ziehharmonikaförmig gefalteten Außenhaut 32, an der die Teilstäbe 31 jeweils durch Laschen 33 so befestigt sind, dass eine Bewegung der Teilstäbe 31 in deren Längsrichtung relativ zur Außenhaut 32 möglich ist. Diese Beweglichkeit ist notwendig um Differenzen, die sich beim Entfalten durch die unterschiedlichen Faltlinien ergeben, auszugleichen. Durch die Faltung des Faltstabes 30 ist die vorstehend erwähnte Vorspannung des biegsamen Kabels 34 verstärkt. Die Teilstäbe 31 weisen an ihrem einen Ende einen zylinderförmigen Ansatz 35 auf, während das jeweils gegenüber liegende Ende eines jeden Teilstabes 31 eine zylinderförmige Ausnehmung 36 aufweist, die mit dem jeweils benachbarten zylinderförmigen Ansatz 35 korrespondiert. An der Basis, dort wo die zylinderförmigen Ansätze 35 jeweils in die Schäfte der Teilstäbe 31 übergehen, sind an den zylinderförmigen Ansätzen 35 umlaufende Nuten 37 vorgesehen, während die zylinderförmige Ausnehmungen 36 an ihrem jeweils dem Ende des Teilstabes zugewandten Rand einen umlaufenden Wulst 38 aufweisen. Nuten 37 und Wülste 38 korrespondieren ebenso miteinander, wie zylinderförmige Ansätze 35 und zylinderförmige Ausnehmungen 36.
Das Überführen des gefalteten Faltstabes 30 (3a) in den entfalteten Faltstab 30.1 (3b), geschieht mit Hilfe des sich aufbauenden Gasdrucks, wie dies oben in Verbindung mit 1a - 1d beschrieben ist. Geht die Außenhaut von ihrer gefalteten Form (3a) in ihre entfaltete Form (3b) über, ergibt sich nach dem Entfalten die in 3b gezeigte räumliche Ausrichtung. Die Außenhaut 32.1 ist gerade gerichtet und hat während des Entfaltens die mit ihr über die Laschen 33.1 verbundenen Teilstäbe 31.1 parallel zu sich und damit in einer Reihe ausgerichtet. Beim Vorgang des Entfaltens wurden die Teilstäbe 31, die mittels des biegsamen Kabels 34 gegeneinander vorgespannt sind, aus ihrer in 3a gezeigten Position jeweils um die sie verbindenden Kabelteile geschwenkt und durch die Vorspannung des biegsamen Kabels 34 aufeinander zu gezogen, so dass die miteinander korrespondierenden zylinderförmigen Ansätze 35.1 und zylinderförmigen Ausnehmungen 36.1 sowie die Nuten 37.1 und Wülste 38.1 ineinander greifen und die Teilstäbe 31 miteinander verrasten. Auch hier ist unterstellt, dass die Teilstäbe 31, 31.1 im Bereich der Wülste 38, 38.1 radial soweit elastisch verformbar sind, dass das Eingreifen der Wülste 38, 38.1 in die Nuten 37, 37.1 erfolgt.
In diesem entfalteten Zustand kann der Faltstab 30.1 in seiner Längsrichtung Kräfte aufnehmen. Übersteigen die in Längsrichtung wirkenden Kräfte ein durch Materialwahl und konstruktive Ausgestaltung des Faltstabes 30.1 vorgegebenes Kraftniveau, werden die Teilstäbe 31.1 unter Verformung in Längsrichtung zusammengeschoben und/ oder ineinander geschoben, so dass durch die Verformungsarbeit die in ihrer Längsrichtung wirkenden Kräfte abgebaut werden.
Eine weitere alternative Ausführungsform eines Faltstabes zeigen die 4a und 4b. Dort ist ein dritter Faltstab 40, 40.1, ebenfalls in Seitenansicht und Teildarstellung, jeweils gefaltet ( 4a) und entfaltet (4b) gezeigt. Auch hier sind in 4b die gleichen Bezugszeichen wie in 4a verwendet, jedoch um einen Index „.1“ erweitert. Der Faltstab 40 besteht gemäß der Darstellung in 4a aus zylinderförmigen Teilstäben 41. Diese sind ohne eine direkte Verbindung zueinander aufzuweisen, quer zur Längserstreckung des Faltstabes 40 gefaltet. Der Faltstab 40 folgt hinsichtlich seiner Faltung der ziehharmonikaförmig gefalteten Außenhaut 42, an der die Teilstäbe 41 jeweils durch Laschen 43 so befestigt sind, dass eine Bewegung der Teilstäbe 41 in deren Längsrichtung relativ zur Außenhaut 42 möglich ist. Wie bereits oben erwähnt ist diese Beweglichkeit zum Ausgleich von Differenzen notwendig, die sich beim Entfalten durch die unterschiedlichen Faltlinien ergeben. Die Teilstäbe 41 weisen an ihrem einen Ende 47 jeweils einen zylinderförmigen ersten Magneten 45 auf, dessen Durchmesser kleiner ist als der des Teilstabes 41 und der an dem Ende 47 des Teilstabes 41, konzentrisch zu dessen Längsachse, an diesem formschlüssig befestigt ist. Am jeweils benachbarten Ende eines jeden Teilstabes 41 ist konzentrisch zu dessen Längsachse eine Bohrung 46 angeordnet. In der Bohrung 46 ist ein zweiter Magnet 48 formschlüssig befestigt, derart, dass zum Schaftende des Teilstabes 41 hin ein freier Teil 49 der Bohrung 46 verbleibt, der in seinen Abmessungen mit dem ersten Magneten 45 korrespondiert. Die jeweils einander benachbarten Enden der Magnete 45, 48 weisen gegensinnige Polarität auf. Die Teilstäbe 41 sind im Hinblick auf eine reduzierte Trägheit mit geringem Bauteilgewicht, jedoch mit großer Bauteilstabilität auszubilden, z.B. aus einem CFK-Material. Zudem sollen die Teilstäbe 41 ggf. auch durch Materialbrüche (d.h. durch ein Zerbröseln) und/oder durch plastische Verformung Energie abbauen können.
Die obigen Magnete 45, 48 können als statische und/oder elektromagnetisch schaltbare Magnetelemente realisiert sein, die im Bedarfsfall eine Polarität erzeugen können, wodurch sich die Stützanordnung auffaltet. Bei einer solchen Ausführungsvariante kann das Entfalten zumindest teilweise oder aber auch vollständig - d.h. ohne Gasdruck - rein magnetisch erfolgen.
Alternativ zu den 4a und 4b ist in der 4c eine weitere mögliche Teilstab-Geometrie angedeutet, wie sie grundsätzlich auch bei Tragstäben in einem Zelt-Aufbau angewendet wird. Demzufolge weisen die beiden Teilstäbe 41 an ihren einander zugewandten Enden jeweils Anschlußkonturen auf, die übereinandergelegt in etwa eine kreisförmige Teilstab-Querschnittskontur ergeben. In den Teilstäben 41 kann ein nicht gezeigtes elastisches Band geführt sein. In der linear ausgestreckten Lage der Teilstäbe 41 zieht das Band die Teilstäbe 41 zusammen, wobei die Teilstäbe 41 an ihren Anschlußkonturen formschlüssig gekoppelt sind. Zusätzlich können die Teilstäbe 41 auch durch Magnetkraft gekoppelt sein.
Das Überführen des gefalteten Faltstabes 40 (4a) in den entfalteten Faltstab 40.1 (4b), geschieht mit Hilfe des sich aufbauenden Gasdrucks, wie dies oben in Verbindung mit 1a - 1d beschrieben ist. Geht die Außenhaut von ihrer gefalteten Form (4a) in ihre entfaltete Form (4b) über, ergibt sich nach dem Entfalten die in 4b gezeigte räumliche Ausrichtung. Die Außenhaut 42.1 ist gerade gerichtet und hat während des Entfaltens die mit ihr über die Laschen 43.1 verbundenen Teilstäbe 41.1 parallel zu sich und damit in einer Reihe ausgerichtet. Beim Vorgang des Entfaltens werden die Teilstäbe 41 aus ihrer in 4a gezeigten Position jeweils um die Falten 44a, 44b (4a) geschwenkt, so dass die miteinander korrespondierenden ersten Magnete 45 und freien Teile 49 der Bohrungen 46 sich während des Entfaltens der Außenhaut einander annähern. Mit dieser Annäherung nähern sich auch die gegensinnigen Pole der ersten Magneten 45 und der zweiten Magneten 48 einander an, wodurch die gegenseitige Anziehungskraft ansteigt und die ersten Magnete 45 jeweils in die freien Teile 49 der Bohrungen 46 hineingezogen werden, so dass sich die in 4b gezeigte räumliche Orientierung ergibt. Die Teilstäbe 41.1 sind jetzt in einer Linie aufgereiht, die ersten und zweiten Magnete 45.1, 48.1 liegen einander unmittelbar gegenüber, und die zweiten Magnete 48 sind in den freien Teil 49.1 der Bohrungen 46 eingetaucht. Durch die Magnetkraft, die zwischen den Teilstäben 41.1 wirkt, sind die Teilstäbe magnetisch „verrastet“. In diesem entfalteten Zustand kann der Faltstab 40.1 in seiner Längsrichtung Kräfte aufnehmen. Übersteigen die in Längsrichtung wirkenden Kräfte ein durch Materialwahl und konstruktive Ausgestaltung des Faltstabes 40.1 vorgegebenes Kraftniveau, werden die Teilstäbe 41.1 unter Verformung in Längsrichtung zusammengeschoben, so dass durch die Verformungsarbeit die in ihrer Längsrichtung wirkenden Kräfte abgebaut werden.
Für alle vorstehend beschriebenen Faltstäbe gilt, dass hinsichtlich des zu verwendenden Materials Stahl, Aluminium, Leichtmetalllegierungen oder Verbundstoffe wie GFK oder CFK in Frage kommen. Während Faltstäbe aus Metall Bewegungsenergie bevorzugt durch plastische Verformung abbauen, erfolgt der Energieabbau bei Faltstäben aus Verbundstoff bevorzugt indem solche Faltstäbe in kleine Teile zerbrechen. Die Verformung oder das Zerbrechen kann durch geeignete konstruktive Maßnahmen, zum Beispiel variierende Materialdicken, so gesteuert werden, dass die Verformung bzw. das Zerbrechen von der Seite der Faltstäbe her erfolgt, die dem zu schützenden Element abgewandt sind.
Eine zweite mögliche Ausbildungsform eines Bewegungsenergie abbauenden Elementes, das einen zum Beispiel nach den 1a bis 1d alternativen Aufbau zeigt, ist nachfolgend in Verbindung mit 5a bis 5d beschrieben. Auch hier handelt es sich um Prinzipdarstellungen der Anordnung, im nicht expandierten Zustand, längs und quer geschnitten. Dabei ist in 5a der mit „Schnitt C - C“ bezeichnete Schnitt entlang der Längsachse dargestellt, während 5b den mit „Schnitt D - D“ bezeichneten Schnitt quer zur Längsachse zeigt. Die Schnittverläufe sind jeweils wechselseitig in den 5a und 5b mit den Buchstaben C - C bzw. D - D kenntlich gemacht, die Blickrichtung ergibt sich aus den in Verbindung mit den Buchstaben dargestellten Pfeilen. Wie aus der Darstellung in 5b erkennbar, ist das zweite Bewegungsenergie abbauende Element 51 gemäß diesem Beispiel in seiner Querschnittsform quadratisch aufgebaut. Dies ist nicht zwingend, das Bewegungsenergie abbauende Element kann im Querschnitt, neben der dargestellten Form, eine beliebige Form, zum Beispiel die Form eines Rechtecks oder beliebigen Vielecks aufweisen.
Gemäß der Darstellung in 5a besteht das zweite Bewegungsenergie abbauende Element 51 auch hier aus einem umschließenden Mantel, der eine ziehharmonikaförmig gefalteten Außenhaut 52 aufweist, die mit einer Frontplatte 53 frontseitig und einer Befestigungsplatte 54 rückseitig gasdicht verschlossen ist und so einen Innenraum 55 ausbildet. Auch in diesem Beispiel können die Frontplatte und die Befestigungsplatte einstückig mit der Außenhaut ausgeführt sein. Die Befestigungsplatte 54 ist an einem zu schützenden Element 56 befestigt und weist, dem Innenraum 55 zugewandt, einen Gasgenerator 57 in Form eines pyrotechnischen Treibsatzes auf.
Im Innenraum 55 befinden sich gemäß der Darstellung in 5a, 5b Würfel 58, in dichter Packung um ein im Innenraum 55 angeordnetes Gasverteilungssystem gestapelt. Das Gasverteilungssystem besteht aus einer Gasverteilungskammer 59, die an der Befestigungsplatte 54 zum Innenraum hin angeordnet ist und eine Verbindung zum Gasgenerator 57 aufweist. Weiter weist die Gasverteilungskammer 59 Öffnungen zum Innenraum 55 auf, wobei eine der Öffnungen als Verteilerrohr 60 ausgeführt ist, das innerhalb des Stapels aus Würfeln 58 so angeordnet ist, dass zumindest ein Teil des vom Gasgenerator 57 erzeugten Gasstroms an unterschiedliche Stellen zwischen die gestapelten Würfel 58 führbar ist. Andere Öffnungen 61 verbinden die Gasverteilerkammer 59 mit dem freien Innenraum 55.
Gemäß 5b, die einen Schnitt entlang der Linie D - D (5a) zeigt, sind die Würfel 58 im Innenraum 55, um das mittig verlaufende Gasverteilerrohr 60 gestapelt, in dem von der gefalteten Außenhaut 52 freien Innenraum 55 angeordnet.
Wird der Gasgenerator 57 durch in den Darstellungen nicht gezeigte Auslösemittel - zum Beispiel durch Zündkabel, die mit einer Steuereinheit verbunden sind (vgl. 6a - 6c) - aktiviert, produziert dieser auf pyrotechnischem Weg ein hohes Gasvolumen, das in die Gasverteilerkammer 59 einströmt und über diese einerseits über die Öffnungen 61 in den freien Innenraum 55 und andererseits über das Verteilerrohr zwischen die Würfel 58 geführt wird. Durch diese Gasführung wird einerseits der Innenraum 55 mit Gas gefüllt, so dass die Außenhaut 52 sich entfaltet, andererseits werden durch den zwischen die Würfel 58 geführten Gasstrom diese durcheinandergewirbelt und in zufälliger Orientierung zueinander im sich durch das Entfalten vergrößernden Innenraum 55 verteilt. Das Volumen des expandierten Innenraums 55 ist dabei so gewählt, dass die im nicht expandierten Zustand des Innenraums dicht gepackten Würfel nunmehr den expandierten Innenraum 55 in lockerer Schüttung ausfüllen.
Beim Vorgang des Entfaltens ist die Befestigungsplatte 54 rückseitig an dem zu schützenden Element 56 abgestützt, so dass die Frontplatte 53 des sich entfaltenden Bewegungsenergie abbauenden Elementes 51 mit hoher Geschwindigkeit von dem zu schützenden Element 56 weg bewegt wird, bis die Außenhaut 52 vollständig entfaltet ist. Diesen entfalteten Zustand zeigen die 5c und 5d. Da die in Verbindung mit den 5a und 5b beschriebenen Bauteile jetzt eine andere räumliche Orientierung aufweisen sind die oben verwendeten Bezugszeichen mit einem Index „.1“ versehen, so dass der Zusammenhang erkennbar bleibt.
Auch in 5c ist ein mit „Schnitt C' - C' “ bezeichneter Schnitt entlang der Längsachse dargestellt, während 5d den mit „Schnitt D' - D' “ bezeichneten Schnitt quer zur Längsachse zeigt. Die Schnittverläufe sind auch hier jeweils wechselseitig in den 5c und 5d mit den Buchstaben C' - C' bzw. D' - D' kenntlich gemacht, die Blickrichtung ergibt sich aus den in Verbindung mit den Buchstaben dargestellten Pfeilen.
Wie aus 5c ersichtlich, ist nach dem Einströmen des mittels des Gasgenerators 57 erzeugten Gasvolumens in den Innenraum 55 (5a, 5b) die ziehharmonikaförmig gefaltete Außenhaut 52.1 nunmehr entfaltet und weiterhin mittels der Frontplatte 53.1 frontseitig und der Befestigungsplatte 54.1 rückseitig gasdicht verschlossen, so dass der nunmehr vergrößerte Innenraum 55.1 unter Druck steht.
Wie in 5c und 5d weiter erkennbar, sind die Würfel 58.1 nunmehr in loser Schüttung und zufälliger räumlicher Orientierung zueinander verteilt, hierdurch wird die Frontplatte 53.1 bei Kraftbeaufschlagung in Richtung auf das zu schützende Element 56.1 nicht nur mittels des Gasdrucks im Innenraum 55.1 gegen die Befestigungsplatte 54.1 abgestützt, sondern auch durch die sich zwischen der Frontplatte 53.1 und der Befestigungsplatte 54.1 befindenden Würfel 58.1. Bei Längsbeaufschlagung des Bewegungsenergie abbauenden Elementes 51.1 mit einer Kraft gemäß dem Kraftpfeil 62, die von einem mit der Frontplatte 53.1 direkt oder indirekt kollidierenden Gegenstand aufgebracht wird, werden die Würfel 58.1 von der Frontplatte 53.1 gegen die Befestigungsplatte 54.1 gedrückt, verkeilen sich und werden verformt, gleichzeitig wird das eingeschlossene Gasvolumen komprimiert. Es nehmen also sowohl die Würfel 58.1, als auch das unter Druck stehende Gas im Innenraum 55.1 einen Teil der Bewegungsenergie auf und führen diese in Verformungsarbeit bzw. Kompressionsarbeit über. Bricht die Außenhaut 52.1, wird die Bewegungsenergie nur durch die Verformung der Würfel 58.1 abgetragen.
Was das für die Würfel verwendete Material angeht, kann es sich um Stahl, Aluminium, Leichtmetalllegierungen oder Verbundstoffe wie GFK oder CFK handeln. Die Würfel liegen dabei bevorzugt als unter Kraftwirkung komprimierbare Hohlkörper, komprimierbare gasgefüllte Körper oder komprimierbare poröse Körper vor, um Bauteilgewicht zu sparen. Bei den letztgenannten kann es sich zum Beispiel um plastisch verformbare geschäumte Leichtmetall- oder Kunststoffkörper handeln.
Selbstverständlich besteht die Möglichkeit, an Stelle der im vorstehend beschriebenen Beispiel gewählten Würfelform, für die Bewegungsenergie aufnehmende Körper eine andere geometrische Form zu wählen. Zu bevorzugen sind dabei Formen, die sich im Wesentlichen ohne Zwischenräume, also bei vollständiger Raumfüllung stapeln lassen. Durch diese Maßnahme lässt sich das Volumen maximieren, das im expandierten Zustand der Außenhaut bei lockerer Schüttung der Körper von diesen ausgefüllt werden kann.
In Verbindung mit Kraftfahrzeugen sind Bewegungsenergie abbauende Elemente der vorstehend beschriebenen Art zum Insassenschutz verwendbar. Eine erste beispielhafte Verwendung zeigt 6a. Dargestellt ist eine Kraftfahrzeug 70 in stark vereinfachter Teildarstellung, dabei zeigt der obere Teil der Darstellung die Seitenansicht und der untere Teil der Darstellung die Draufsicht von oben. Das Kraftfahrzeug 70 ist dabei quasi transparent dargestellt, so dass der Blick auf die im Innern des Fahrzeugs liegenden Teile frei ist. Um dies zu verdeutlichen sind die die Kraftfahrzeugkontur 71 repräsentierenden Linien in geringerer Strichstärke dargestellt, dies gilt auch für die Darstellungen in 6b und 6c. Wie aus Draufsicht und Seitenansicht erkennbar, sind an einer Tragstruktur 72 des Kraftfahrzeugs - es kann sich dabei um Teile der Fahrzeugkarosserie oder um einen Fahrzeugrahmen handeln - in Richtung Fahrzeugfront 73 Crashboxen 74 angeordnet. Diese befinden sich, gleich beabstandet zur Fahrzeuglängsachse 75, jeweils rechts und links auf jeder Seite der Fahrzeugfront 73 in einer Höhe H, die der Höhe entspricht, in der üblicherweise ein Stoßfänger eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist. In Verlängerung zu den Crashboxen 74, in Richtung Fahrzeugfront 73 sind an diesen Bewegungsenergie abbauende Elemente 76 angeordnet, die im gefalteten Zustand (durchgezogene Linie) unmittelbar an der Fahrzeugfront 73 enden oder einen Teil der Fahrzeugfront 73 bilden.
Kommt es zu einer Annäherung der Fahrzeugfront 73 an ein Hindernis 79, sind moderne Kraftfahrzeuge mit Systemen ausgestattet, die den Zeitpunkt ermitteln, von dem an eine Kollision unvermeidlich ist. Ist dieser kritische Punkt der Annäherung erreicht, leitet die Steuereinheit 77 eines solchen modernen Fahrzeugs Notmaßnamen ein. Eine solche Notmaßname ist das Aktivieren der Bewegungsenergie abbauenden Elemente 76. Die Steuereinheit 77 löst dazu über Zündleitungen 78 die Gasgeneratoren 7, 57 (1a, 5a) aus und entfalten so die Bewegungsenergie abbauenden Elemente 76 (gestrichelte Linie) über die Fahrzeugfront 73 hinaus. Kommt es zur Kollision, nehmen zunächst die Bewegungsenergie abbauenden Elemente 76 Bewegungsenergie auf und führen diese in Verformungsarbeit über. Übersteigt die aufzunehmende Bewegungsenergie das Aufnahmevermögen der Bewegungsenergie abbauenden Elemente 76, wird diese Bewegungsenergie über die Crashboxen 74 und gegebenenfalls über verformbare Teile der Tragstruktur 72 abgebaut.
In einer Abwandlung der vorstehend beschriebenen Verwendung besteht die Möglichkeit, zusätzlich einen Stoßfänger vorzusehen. Eine solche Konstellation zeigt 6b. Da der einzige Unterschied zum vorstehend beschriebenen Beispiel in der Verwendung des erwähnten Stoßfängers 80 besteht, sind alle übrigen Zeichnungsteile und Bezugszeichen aus 6a übernommen, so dass die vorstehende Beschreibung zu 6a auch für 6b gilt. Es werden daher nachfolgend nur die Zeichnungsteile beschrieben, die sich auf den Stoßfänger 80 beziehen.
Wie in 6b sowohl in der Seitenansicht als auch in der Draufsicht erkennbar, ist an den Bewegungsenergie abbauenden Elementen 76, die Fahrzeugfront 73 nach vorne überragend, ein Stoßfänger 80 befestigt. Natürlich kann der Stoßfänger abweichend vom gezeigten Beispiel auch in die Kontur der Fahrzeugfront 73 integriert sein. Werden die Bewegungsenergie abbauenden Elementen 76 auf die in Verbindung mit 6a beschriebene Weise aktiviert, wird der Stoßfänger 80 durch das Entfalten der Bewegungsenergie abbauenden Elemente 76 mit hoher Geschwindigkeit von der Fahrzeugfront 73 weg nach vorne bewegt und bildet eine vorgelagerte Barriere, die auch schmale Hindernisse 81 überdeckt, so dass auch solche Hindernisse von den Bewegungsenergie abbauenden Elementen 76 abgefangen werden können. Aufgrund des Gewichts des Stoßfängers 80 kann es erforderlich sein, zusätzliche Teleskopführungen 82 vorzusehen, die in der Front des Kraftfahrzeugs 70 befestigt und durch die sich entfaltenden Bewegungsenergie abbauenden Elemente 76 nach vorne ausziehbar sind.
Um die zu bewegenden Massen möglichst klein zu halten, besteht die Möglichkeit, nur einen Teil des Stoßfängers mittels der Bewegungsenergie abbauenden Elemente nach vorne zu bewegen. Eine solche Anordnung ist in 6c gezeigt. Dargestellt ist auch hier eine Kraftfahrzeug 70 in stark vereinfachter Teildarstellung, dabei zeigt der obere Teil der Darstellung die Seitenansicht und der untere Teil der Darstellung die Draufsicht von oben. Da gegenüber der Darstellung gemäß 6b zwar gleiche Bauteile verwendet sind, jedoch einige konstruktive Unterschiede bestehen, sind die Bezugszeichen für die unterschiedlichen Teile mit einem Index „.1“ versehen während die übrigen Bezugszeichen übernommen wurden. Wie aus Draufsicht und Seitenansicht erkennbar, sind an einer Tragstruktur 72.1 des Kraftfahrzeugs - es kann sich dabei um Teile der Fahrzeugkarosserie oder um einen Fahrzeugrahmen handeln - in Richtung Fahrzeugfront 73 Crashboxen 74.1 angeordnet. Diese befinden sich, gleich beabstandet zur Fahrzeuglängsachse 75, jeweils rechts und links auf jeder Seite der Fahrzeugfront 73 in einer Höhe H, die der Höhe entspricht, in der üblicherweise ein Stoßfänger eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Die Crashboxen 74.1 schließen mit der Fahrzeugfront 73 ab. An dieser ist, die Fahrzeugfront nach vorne überragend, ein Stoßfänger 80.1 angeordnet. Natürlich kann der Stoßfänger abweichend vom gezeigten Beispiel auch in die Kontur der Fahrzeugfront 73 integriert sein. In dem Stoßfänger 80.1 sind, gleich beabstandet zur Fahrzeuglängsachse 75, jeweils rechts und links auf jeder Seite der Fahrzeugfront 73, Bewegungsenergie abbauende Elemente 76.1 gestellfest angeordnet. An den vorderen Enden der Bewegungsenergie abbauenden Elemente 76.1 ist eine Traverse 83 fest angeordnet, die optisch einen Teil des Stoßfängers 80.1 bildet, aber mit diesem nicht direkt verbunden ist. Die Bewegungsenergie abbauenden Elemente 76.1 befinden sich im gefalteten Zustand vollständig in dem Stoßfänger 80.1.
Für das Auslösen der Bewegungsenergie abbauenden Elemente 76.1 ist angenommen, dass das Fahrzeug über ein Pre-Crash-System der zu 6a beschriebenen Art verfügt. Ist der kritische Punkt der Annäherung erreicht, löst die Steuereinheit 77 über Zündleitungen 78 die Gasgeneratoren 7, 57 (vgl. 1a, 5a) aus und entfaltet so die Bewegungsenergie abbauenden Elemente 76.1 (gestrichelte Linie) über die Vorderfront der Stoßfänger 80.1 hinaus, wodurch auch die Traverse 83 mit hoher Geschwindigkeit nach vorne bewegt wird. Kommt es zur Kollision, nimmt zunächst die Traverse 83 und damit die Bewegungsenergie abbauenden Elemente 76.1 Bewegungsenergie auf und führen diese in Verformungsarbeit über. Übersteigt die aufzunehmende Bewegungsenergie das Aufnahmevermögen der Bewegungsenergie abbauenden Elemente 76.1, wird diese Bewegungsenergie über den Stoßfänger 80.1 auf die Crashboxen 74.1 aufgebracht und durch diese und gegebenenfalls über verformbare Teile der Tragstruktur 72.1 abgebaut.
Selbstverständlich lassen sich die vorstehend als Frontaufprallschutz beschriebenen Anordnungen auch als Heckaufprallschutz oder Seitenaufprallschutz verwenden.
Bezugszeichenliste

1, 1.1, 51, 51.1, 76, 76.1: Bewegungsenergie abbauendes Element
2, 2.1, 22, 22.1, 32, 32.1, 42, 42.1, 52, 52.1: Außenhaut
3, 3.1, 53, 53.1: Frontplatte
4, 4.1, 54, 54.1: Befestigungsplatte
5, 5.1, 55, 55.1: Innenraum
6, 6.1, 56, 56.1: zu schützendes Element
7, 57: Gasgenerator
8, 8.1, 20, 20.1, 30, 30.1
40, 40.1: Faltstab
9, 9.1, 21, 21.1, 31,31.1
41,41.1: Teilstab
10, 10.1: gelenkartige Verbindungen
11, 11.1: ringförmige Ausnehmungen
12: Mittelachse
13, 62: Kraftpfeil
23, 23.1, 33, 33.1, 43, 43.1: Lasche
24: Gelenk
25, 25.1: pfeilspitzenähnlicher Ansatz
26,26.1: Ausnehmung
27, 27.1, 37, 37.1: (umlaufende) Nut
28, 28.1, 38, 38.1: (umlaufender) Wulst
27.2: weiterer Schwenkpfeil
34: biegsames Kabel
35, 35.1: zylinderförmiger Ansatz
36, 36.1: zylinderförmige Ausnehmungen
44a, 44b: Falten
45, 45.1: erster Magnet
46, 46.1: Bohrung
47, 47.1: Ende (des Teilstabes 41, 41.1)
48, 48.1: zweiter Magnet
49, 49.1: freier Teil (der Bohrung 46, 46.1)
58, 58.1: Würfel
59, 59.1: Gasverteilungskammer
60, 60.1: Verteilerrohr Öffnungen (in der Gasverteilerkammer 59, 59.1)
70: Kraftfahrzeug
71: Kraftfahrzeugkontur
72, 72.1: Tragstruktur
73: Fahrzeugfront
74, 74.1: Crashbox
75: Fahrzeuglängsachse
77: Steuereinheit
78: Zündleitungen
79, 81: Hindernis
80, 80.1: Stoßfänger
82: Teleskopführungen
83: Traverse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009059123 A1 [0003]
FR 2707572 [0005]

Claims

Bewegungsenergie abbauendes Element, das insbesondere vor einem Kraftfahrzeug-Längsträger befestigt ist und einen umschließenden Mantel oder einen Luftsack aufweist, der mittels Gas- oder Fluiddruck aus einem ersten gefalteten Zustand geringen Volumens, durch Entfalten in eine Expansionsrichtung, in einen zweiten entfalteten Zustand großen Volumens bringbar ist, wobei der Gas- der Fluiddruck mittels eines Generators (7, 57) erzeugbar ist, der durch ein von einer Steuereinheit (77) aufgrund eines bevorstehenden Ereignisses abgegebenen Signals auslösbar ist und das gasgefüllte Bewegungsenergie abbauende Element (1, 1.1, 51, 51.1, 76, 76.1) entgegen seiner Expansionsrichtung unter Abbau von Bewegungsenergie verformbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass - innerhalb des umschließenden Mantels des Bewegungsenergie abbauenden Elementes (1, 1.1, 51, 51.1, 76, 76.1) eine Stützanordnung angeordnet ist, - die Stützanordnung beim Entfalten des umschließenden Mantels von einer ersten räumlichen Orientierung, in der die Stützanordnung die Größe des Bewegungsenergie abbauenden Elementes minimierend angeordnet ist, in eine zweite räumliche Orientierung bringbar ist, in der die Stützanordnung im Inneren des umschließenden Mantels diesen entgegen seiner Expansionsrichtung abstützend wirkt, - die Stützanordnung so ausgebildet ist, dass sie in ihrer zweiten Orientierung Kräfte, die entgegen der Expansionsrichtung des umschließenden Mantels auf das Bewegungsenergie abbauende Element (1, 1.1, 51, 51.1, 76, 76.1) einwirken, durch Verformung der Stützanordnung und/ oder Ableiten der Kräfte mittels der Stützanordnung in wenigstens ein Verformungselement abbaut.
Bewegungsenergie abbauendes Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - die Stützanordnung aus einer Mehrzahl von Faltstäben (8, 8.1, 20, 20.1, 30, 30.1, 40, 40.1) besteht und insbesondere aus einem leichten sowie festen Werkstoff, insbesondere CFK oder Aluminium, hergestellt ist, - der umschließende Mantel eine faltbare Außenhaut (2, 2.1, 22, 22.1, 32, 32.1, 42, 42.1) aufweist, die frontseitig und rückseitig gasdicht verschlossen ist, - die Außenhaut (2, 2.1, 22, 22.1, 32, 32.1, 42, 42.1) in einem ersten gefalteten Zustand geringen Volumens ziehharmonikaförmig oder vollständig zusammengefaltet ist, - im Innern der Außenhaut (2, 2.1, 22, 22.1, 32, 32.1, 42, 42.1) die Faltstäbe (8, 8.1, 20, 20.1, 30, 30.1, 40, 40.1) die erste räumliche Orientierung bildend so angeordnet sind, dass jeweils deren einzelne Teilstäbe (9, 9.1, 21, 21.1, 31, 31.1, 41, 41.1) der ziehharmonikaförmigen Faltung folgend an der Innenseite der Außenhaut (2, 2.1, 22, 22.1, 32, 32.1, 42, 42.1) angeordnet sind, - die einzelnen Teilstäbe (9, 9.1, 21, 21.1, 31, 31.1, 41, 41.1) eines jeden Faltstabes (8, 8.1, 20, 20.1, 30, 30.1, 40, 40.1) durch das Entfalten der Außenhaut (2, 2.1, 22, 22.1, 32, 32.1, 42, 42.1) entfaltbar und in einer Linie ausrichtbar sind, derart, dass die Faltstäbe (8, 8.1, 20, 20.1, 30, 30.1, 40, 40.1) in dieser zweiten räumlichen Orientierung in ihrer Längsrichtung auf sie wirkende Kräfte durch Verformung aufnehmen und/ oder in wenigstens ein Verformungselemente ableiten.
Bewegungsenergie abbauendes Element nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Teilstäbe (9, 9.1, 21, 21.1, 31, 31.1, 41, 41.1) der Faltstäbe (8, 8.1, 20, 20.1, 30, 30.1, 40, 40.1) mittels gelenkartiger Verbindungen (10, 10.1) gekoppelt sind, und dass insbesondere die gelenkartigen Verbindungen (10, 10.1) Gelenke (24, 24.1) sind, die Drehachsen aufweisen, wobei die Drehachsen jeweils an benachbarten Enden der einzelnen Teilstäbe (21, 21.1) angeordnet sind und die Gelenke (24, 24.1) so ausgebildet sind, dass die Längsachsen der einzelnen Teilstäbe (21, 21.1) im entfalteten Zustand des Faltstabes (20, 20.1) miteinander fluchten.
Bewegungsenergie abbauendes Element nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die gelenkartigen Verbindungen durch elastische Verbindungen und/oder durch Bänder gebildet sind, wobei die elastischen Verbindungen bzw. Bänder jeweils die benachbarten Enden der einzelnen Teilstäbe (31, 31.1) schwenkbar verbinden und die elastischen Verbindungen bzw. Bänder so ausgebildet sind, dass die Längsachsen der einzelnen Teilstäbe (21, 21.1) im entfalteten Zustand des Faltstabes (20, 20.1) miteinander fluchten, und dass insbesondere die elastischen Verbindungen durch wenigstens ein unter Federwirkung stehendes oder selbstfedernd ausgebildetes elastisch biegbares draht- oder seilförmiges Kabel (34, 34.1) gebildet sind, und dass insbesondere das wenigstens eine unter Federwirkung stehende oder selbstfedernd ausgebildete draht- oder seilförmige Kabel (34, 34.1) jeweils zwischen zwei benachbarten Teilstäben (31, 31.1) wirkt, deren Enden in Richtung ihrer Längsachsen durchsetzt und diese gegeneinander unter Spannung setzt.
Bewegungsenergie abbauendes Element nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine unter Federwirkung stehende oder selbstfedernd ausgebildete draht- oder seilförmige Kabel (34, 34.1) jeweils zwischen den beiden Endteilstäben eines Faltstabes (30, 30.1) wirkt, die Teilstäbe (31, 31.1) in ihrer Längsrichtung durchsetzt und die beiden Endteilstäbe und damit die zwischen diesen liegenden Teilstäbe (31, 31.1) gegeneinander unter Spannung setzt.
Bewegungsenergie abbauendes Element nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei benachbarte Teilstäbe (9, 9.1, 21, 21.1, 31, 31.1, 41, 41.1) im entfalteten Zustand miteinander verrasten derart, dass die Faltstäbe (8, 8.1, 20, 20.1, 30, 30.1, 40, 40.1) im entfalteten Zustand jeweils einen starren Verbund ausbilden .
Bewegungsenergie abbauendes Element nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an benachbarten Enden von Teilstäben (41, 41.1) Magnete (45, 45.1, 48, 48.1) unterschiedlicher Polung angeordnet sind und die Teilstäbe (41, 41.1) an der Außenhaut (42, 42.1) so angeordnet sind, dass sich benachbarte Enden von Teilstäben (41, 41.1) bei der Entfaltung der Außenhaut (42, 42.1) einander annähern und dass, bei Annäherung der benachbarten Teilstabenden während des Entfaltvorganges der Außenhaut (42, 42.1), die benachbarten Teilstabenden durch die Kraftwirkung der sich annähernden Magnete (45, 45.1, 48, 48.1) zusammenführbar sind.
Bewegungsenergie abbauendes Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - die Stützanordnung durch eine Vielzahl geometrischer Körper gebildet ist, - der umschließende Mantel eine faltbare Außenhaut (52, 52.1) aufweist, die frontseitig und rückseitig gasdicht verschlossen ist, - die geometrischen Körper, im gefalteten Zustand der Außenhaut (52, 52.1) von der Außenhaut (52, 52.1) umschlossen, in einer ersten Orientierung so zueinander orientiert gestapelt sind, dass sich die größtmögliche Packungsdichte ergibt, - der Gasstrom, den der Gasgenerator (57) beim Entfalten der Außenhaut (52, 52.1) generiert, so geführt ist, dass die in größtmöglicher Packungsdichte gestapelten geometrischen Körper durch den Gasstrom im Innern der entfaltenden Außenhaut (52, 52.1) eine zweite Orientierung bildend zufällig verteilt werden, wobei die Packungsdichte in der zweiten Orientierung stets kleiner ist als die größtmögliche Packungsdichte, - bei Kraftbeaufschlagung der entfalteten Außenhaut (52.1) entgegen ihrer Expansionsrichtung, die in der Außenhaut (52, 52.1) zufällig verteilten geometrischen Körper kraftaufnehmend verformbar sind und/ oder die Kraft in wenigstens ein Verformungselement ableiten, und dass insbesondere die Form der geometrischen Körper so gewählt ist, dass diese im Wesentlichen ohne Zwischenräume aneinander stapelbar sind, und/oder dass die Oberfläche der geometrischen Körper die Gleitreibung erhöhende Eigenschaften besitzt.
Bewegungsenergie abbauendes Element nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil des beim Auslösen des Gasgenerators durch diesen erzeugten Gasstroms mittels einer Gaszuführung so zwischen die in der ersten Orientierung befindlichen geometrischen Körper geführt ist, dass sich diese durch den Gasstrom im Innern der sich entfaltenden Außenhaut (52, 52.1) die zweite Orientierung bildend zufällig verteilen.
Kraftfahrzeug mit wenigstens einem Bewegungsenergie abbauenden Element nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Bewegungsenergie abbauende Element (76, 76.1) so an dem Kraftfahrzeug (70) angeordnet ist, dass nach dem Auslösen des Bewegungsenergie abbauenden Elementes (76. 76.1) mittels der Steuereinheit (77) aufgrund einer durch die Steuereinheit (77) festgestellten Gefahr, sich das Bewegungsenergie abbauende Element (76. 76.1) und/ oder ein an diesem angeordnetes Bauelement, über die Kraftfahrzeugkontur (71) hinaus erstreckt.