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Hintergrund der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine neue Art einer explosiven
Anbringungsvorrichtung, welche geeignet ist, zum Anbringen von verschiedenen
mechanischen Komponenten benutzt zu werden, so dass die Verbindung
falls benötigt
unverzüglich
mittels einer Detonation in einer derartigen Weise getrennt werden
kann, dass die Detonation selbst kein Risiko für Unfälle für Menschen oder Tiere darstellt.
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Der
oben beschriebene explosive Bolzen ist geeignet, für derartige
Verbindungen benutzt zu werden, welche aufgrund einer Notfallsituation
schnell geöffnet
werden können
müssen.
Ein weites Gebiet einer derartigen Benutzung ist beispielsweise
das Befestigen von Fahrzeugtüren,
und die neue Vorrichtung ist zu diesem Zweck besonders nützlich.
Heutzutage sind Türangelsysteme
sowohl für
Passagierautos als auch für
Lastwagen ohne Ausnahme derart konstruiert, dass es bei einer gleichsam
schwereren Kollision ein offensichtliches Risiko ist, dass sich
die Fahrzeugtüren
verklemmen, da eine schwere Beschädigung des Autokörpers Türen ebenso
wie Türöffnungen
komprimieren wird. Zudem können
die Achsen der Angeln ihre Parallelität verlieren, und Türschlösser können beschädigt werden,
und all dies zusammengenommen kann das Öffnen der Autotüren nach
einer schweren Kollision schwieriger oder sogar unmöglich machen,
was wiederum gefährliche Situationen
verschiedener Grade für
Insassen bewirken kann. Äußere Umstände können zudem
Unfallsituationen verschlimmern. Ein derartiges Beispiel ist es,
wenn sich ein Auto überschlägt und mögliche Hindernisse
auf dem Boden wie Felsen, Gräben,
verschiedene Arten großer
Objekte etc. die Autotüren daran
hindern können,
geöffnet
zu werden. Weiterhin ist es zudem üblich, dass Insassen ihr Bewusstsein verlieren,
und es ist dann noch schwieriger für die Rettungsmannschaft, ihnen
zu helfen, aus dem Fahrzeug herauszukommen.
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Die
Explosivladung in einer explosiven Anbringungsvorrichtung muss stark
genug sein, den gewünschten
Effekt zu bewirken, die verbundenen Komponenten zu trennen, aber
dies führt
auch zu unerwünschten
Nebeneffekten. Wenn die Vorrichtung derart konstruiert wird, dass
sie vollständig
in Stücke zersprengt
wird, ist es leicht möglich,
dass als Ergebnis gefährliche
Metallsplitter vorliegen, und zudem bewirken kleine Volumina eines
geeigneten Explosivstoffs, welcher in derartigen Umständen üblicherweise
benutzt wird, beträchtliche
Kräfte
bei der Detonation, was dazu führen
kann, dass die Metallsplitter eine hohe Geschwindigkeit aufweisen,
welche daher eine große
Wahrscheinlichkeit aufweisen, durch die typischen Dünnblechmetallstrukturen
hindurch zu gehen, welche in Autokörpern üblich sind, und daher sind
die Insassen einer Gefahr ausgesetzt. Der Schockeffekt der Detonation
ist ebenso unerwünscht
und bedeutet ein Risiko zum Beispiel für beeinträchtigtes Hörvermögen für die Insassen. Weiterhin muss
die Handhabung der explosiven Komponente bezüglich Lagerung und Transport
und auch zur Zeit der Herstellung des Autos betrachtet werden, und
im Falle einer möglichen
unbeabsichtigten Detonation muss das Risiko für Personenverletzungen minimiert
werden.
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Es
gibt eine Anzahl bekannter Vorschläge für explosive Anbringungsvorrichtungen
in Form verschiedener Versionen explosiver Bolzen, welche grundsätzlich zum
Zusammenbau von Autotürenangeln
bzw. -scharnieren benutzt werden könnten, um die oben beschriebenen
Probleme bezüglich
Unfällen
zu verringern. Derartige Vorschläge
sind beispielsweise offenbart in:
DE
2514976 (welche eine Grundlage für den Oberbegriff des Anspruchs
1 bildet),
US 5,997,230 ,
US 3,754,496 ,
US 2,653,504 ,
US 3,582,017 ,
US 1,400,401 und
DE 2203470 . Diese Vorschläge sind
gleichsam dazu gedacht, hauptsächlich
in der Raumfahrttechnologie und für militärische Nutzung benutzt zu werden,
und für
diese beiden Gebiete der Benutzung liegen grundlegend andere Bedingungen
als für
Autos vor, und aus diesem Grund sind die bekannten Lösungen nicht
zum Anbringen von Autotüren
geeignet. In der Raumfahrt sind Personen nicht direkt Detonationen
von Explosivbolzen mit Metallsplittern ausgesetzt, was bei Autos
der Fall ist. Auf dem militärischen
Gebiet werden explosive Bolzen zum Beispiel in Minen und Raketen und
dergleichen benutzt, und die Situation ist gerade andersherum, da
jegliche Splitter sogar wünschenswert
sein können.
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Es
kann weiterhin festgestellt werden, dass bei den oben erwähnten Vorschlägen die
Detonation im Wesentlichen unmittelbar nach der Zündung ohne jegliche
Zeitverzögerung
vonstatten geht, und dies ist eine unmögliche Situation bezüglich dem
Anbringen von Autotüren
mit der Hilfe von Explosivbolzen. Bei einer schweren Kollision fliegen
die Autos oft mit einer Taumelbewegung durch die Luft und es ist
offensichtlich, dass ein Lösen
der Türen
in einem zu frühen
Zeitabschnitt fast eine Katastrophe sein könnte. Das Auto muss zum Halt
kommen und seine Position muss stabilisiert sein, bevor es Zeit
ist, die Türen durch
Detonation irgendeiner Art von Türangelanbringung
abzutrennen.
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Zweck und wichtigste Merkmale
der Erfindung
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Der
Zweck der Erfindung ist es, die oben beschriebenen Mängel zu
beseitigen, indem eine neue Art explosiver Anbringungsvorrichtung
bereitgestellt wird, welche zum Anbringen verschiedener mechanischer
Komponenten, zum Beispiel Fahrzeugtüren, zu benutzen ist, so dass
die Komponente, wenn Bedarf danach besteht, mittels einer Detonation
abgetrennt werden kann, ohne dass irgendein Risiko für die Insassen
verursacht wird, und von einer Art, welche auf eine derartige Weise
gebaut ist, ist, dass ein explosives Anbringungselement eine darin
angebrachte Anbringungsschraube mittels Detonation auseinander zieht,
ohne Metallsplitter oder einen starken Schockeffekt zu erzeugen,
und wobei das Anbringungselement mit einer eingebauten Verzögerungszündvorrichtung
versehen ist, welche somit geschützt
ist und hinsichtlich der Arbeitsreihenfolge unabhängig von äußeren Umständen ist.
Dies wurde dadurch erreicht, dass dem Explosivbolzen gemäß der Erfindung
die in Anspruch 1 definierten Merkmale verliehen wurden.
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Im
Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf ein in der beigefügten Zeichnung
dargestelltes Ausführungsbeispiel
weiter beschrieben.
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In 1 ist
ein Querschnitt der vorgeschlagenen explosiven Anbringungsvorrichtung
gezeigt.
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In 2 ist
perspektivisch ein Ausführungsbeispiel
eines Abschnitts der erfindungsgemäßen Anbringungsvorrichtung
in einer Explosionsansicht dargestellt.
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Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
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In 1 ist
ein Querschnitt einer explosiven Anbringungsvorrichtung (2–14)
zum Verbinden getrennter mechanischer Komponenten (1) gezeigt, wobei
die Vorrichtung eine Anbringungsschraube (2), welche mit
einer Scheibe (3) versehen ist, und ein explosives Anbringungselement
(4–14)
beinhaltet. Die Schraube (2) erstreckt sich durch die Bohrungen
in den verbundenen Komponenten (1) und ist in das explosive
Anbrin gungselement (4–14)
geschraubt, und daher sind die Komponenten (1) in üblicher
Weise zwischen dem explosiven Anbringungselement (4–14)
auf einer Seite und der Scheibe (3), welche unter dem Kopf
der Schraube (2) positioniert ist, auf der anderen Seite
zusammengeklemmt.
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Die
Anbringungsschraube (2), welche einen Teil der Vorrichtung
bildet, ist mit einem Kopf versehen, dessen Höhe entlang des Umfangs der
Schraube in derartiger Weise dimensioniert ist, dass eine imaginäre zylindrische
vertikale Oberfläche,
welche eine imaginäre
Verlängerung
der Hülloberfläche der Schraube
(2) ist, in dem Kopf der Schraube (2) im Wesentlichen
genauso groß ist
wie die kleinste transversale Oberfläche der Schraube (2),
und daher bildet diese imaginäre
Oberfläche
den schwächsten Abschnitt
in der Schraube (2). Die Scheibe (3) hat diesbezüglich eine
besondere Aufgabe neben der gewöhnlichen,
die Schraube (2) daran zu hindern, durch die Bohrungen
hindurch zu gehen, das heißt als
Scherwerkzeug zu arbeiten, und aus diesem Grund ist es nötig, dass
die Scheibe (3) aus einem härteren Material als die Schraube
(2) gefertigt ist und zudem, dass sie in geeigneter Weise
geformt ist, so dass die Bohrung der Scheibe (3) mit einer
angemessenen Toleranz hinreichend größer als der Durchmesser der
Schraube (2) ist, und weiterhin dass die Kante des Lochs
scharf ist.
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Das
explosive Anbringungselement (4–14) besteht aus einem
Zylinder (4), welcher mit einer Abdeckung (5)
ausgerüstet
ist und welcher mit einer der verbundenen Komponenten (1)
benachbart zu der Anbringungsbohrung in Eingriff steht, einem innerhalb
des Zylinders (4) angebrachten Kolben (6), welcher
mit einer Stange (7) versehen ist, welche sich parallel
zu der longitudinalen Mittelachse des Zylinders (4) erstreckt, wobei
in der Stange (7) in der longitudinalen Richtung des Zylinders
(4) ein Gewindeloch für
die Anbringungsschraube (2), eine Verriegelungsscheibe
(8) und eine Explosivladung (9), welche in dem
Zylinder (4) angebracht ist und eine Zündvorrichtung (10, 11, 12, 13)
aufweist, bereitgestellt ist.
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In
der Mitte der Abdeckung (5) ist parallel zu der longitudinalen
Mittelachse (4) ein für
die Stange (7) gedachtes Loch bereitgestellt, wobei sich
die Stange (7) eng durch das Loch erstreckt, indessen aber
so, dass die Stange (7) nicht nach außerhalb der Abdeckung (5)
herausragt. In dem Rand in der dem Zylinder (4) zugewandten
Seite ist die Abdeckung (5) mit einem Kragen versehen,
welcher zum Anbringen des Zylinders (4) mit einem Innengewinde ausgerüstet ist,
aber nicht den ganzen Weg hindurch, aber so, dass ein wesentlicher
Abstand zwischen dem Gewinde und dem Boden der Abdeckung (5) vorliegt.
Der Zylinder (4) ist an der der Abdeckung (5) zugewandten
Seite offen und er ist an der gegenüber liegenden Seite geschlossen
und an der Mündung
ist außen
ein Gewinde angebracht, welches mit dem Gewinde an der Innenseite
des Kragens der Abdeckung (5) zusammenpasst. Der Innendurchmesser des
Zylinders (4) ist wesentlich kleiner als der Innendurchmesser
in dem Kragen der Abdeckung (5), und wenn die Abdeckung
auf dem Zylinder (4) angebracht ist, wird die Zylinderkante
daher eine Schwelle in der Innenwand des abgeschlossenen Raums bilden.
Die Stange (7) ist mit einem Kragen versehen, dessen Durchmesser
wesentlich größer ist
als der Durchmesser des Lochs in der Abdeckung (5), um
zu verhindern, dass die Stange (7) durch die Abdeckung (5)
hindurch geht und zum Übertragen
der Anbringungskraft über
die Abdeckung (5) auf die miteinander verbundenen Komponenten
(1). Der Kolben (6) ist auf der Stange (7)
mittels eines Gewindelochs in dem Kolben (6) und eines
entsprechenden Gewindes an der Stange (7) angebracht. Der
Kolben (6) ist mit einer Schulter derart versehen, dass
der Außendurchmesser
des Kolbens (6) an der der Abdeckung zugewandten Seite
wesentlich kleiner ist als der Innendurchmesser des Zylinders (4),
so dass der Raum zwischen der Abdeckung (5) und dem Kolben (6)
zunimmt. Es gibt eine dünne
und stabile Verriegelungsscheibe (8) mit einem zentralen
Loch, welche in angebrachter Position zwischen den Kolben (6)
und den Kragen der Stange (7) geklemmt ist, wobei die Verriegelungsscheibe
(8) einen Außendurchmesser aufweist,
welcher im Wesentlichen ebenso groß wie der Innendurchmesser
des nicht mit einem Gewinde versehenen Teils des Kragens der Abdeckung
(5), aber wesentlich kleiner als der Innendurchmesser des
Zylinders (4) ist. Wenn die Abdeckung (5) an dem Zylinder
angebracht ist, gelangt die Verriegelungsscheibe (8) in
die Abdeckung (5), so dass ein Raum zwischen der Scheibe
(8) und dem Boden der Abdeckung (5) ausgebildet
wird, und der Kolben (6) gelangt in den Zylinder (4),
so dass die Kante des Zylinders (4) gegen die Verriegelungsscheibe
(8) gedrückt wird,
welche wiederum auf den Kragen der Stange (7) einwirkt,
so dass die Stange (7) gegen die Abdeckung (5)
gehalten wird und die Position des Kolbens (6) damit in
dem Zylinder (4) verriegelt ist, wenn die Abdeckung (5)
auf dem Zylinder (4) angebracht ist. Eine Drehung beim
Anbringen der Anbringungsschraube (2) kann beispielsweise
mittels einer Stoppschraube verhindert werden, welche durch die Wand
des Zylinders (4) angebracht ist, so dass sie gegen den
Kolben (6) gedrückt
wird, wobei in dem Kolben (6) eine entsprechende Vertiefung
ist, so dass die Stoppschraube die longitudinale mittlere Bewegung
des Kolbens nicht verhindern wird.
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Der
Zylinder (4) ist wesentlich länger als der Kolben (6),
welcher innerhalb des Zylinders (4) angeordnet ist und
derart positioniert ist, dass zwei Kammern an gegenüberliegenden Seiten
des Kolbens (6) ausgebildet sind. In einer der Kammern,
welche durch den Zylinder (4), den Kolben (6)
und die Verriegelungsscheibe (8) begrenzt ist, ist eine
hinreichend starke Explosivladung (9) angebracht, und in
der anderen Kammer, welche durch den Kolben (6) und den Zylinder
(4) begrenzt ist, ist eine Zündvorrichtung (10, 11, 12, 13)
zum Detonieren der Explosivladung (9) bereitgestellt. Die
Zündvorrichtung
(10, 11, 12, 13) besteht aus
einem in Spiralform verpackten Sprengzünder (10), welcher
mit zwei Zündzündern (11, 12) versehen
ist, von denen einer an jedem Ende angepasst ist, und einem elektrischen
Kabel, welches von außerhalb über ein
Loch in dem Boden des Zylinders (4) hineingelangt, wobei
das Kabel (13) mit dem benachbarten Zündzünder (11) verbunden
ist. Das Ende des Sprengzünders
(10), welches nicht mit dem elektrischen Kabel (13)
verbunden ist, erstreckt sich durch ein kleines Loch durch den Kolben
(6), so dass der andere Zündzünder (12) in Kontakt
mit der Explosivladung (9) in der Kammer an der gegenüberliegenden
Seite des Kolbens (6) sein wird. In der Wand des Zylinders
(4) zwischen dem Kolben (6) und dem Boden des
Zylinders ist in einer Entfernung von dem Boden des Zylinders (4),
welche zumindest so groß wie die
kleinste Höhe
des Kolbens (6) ist, eine Anzahl von Löchern (14) geeigneter
Größe, welche
in einer kreisförmigen
Reihe angeordnet sind und welche zum Druckausgleich nach einer Detonation
gedacht sind, angeordnet.
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Wenn
ein externes Signalsystem einen elektrischen Strom in das elektrische
Kabel (3) koppelt, wird der Sprengzünder (10) mittels
einer der Zündzünder (11),
welcher mit dem elektrischen Kabel (13) verbunden ist,
gezündet,
und um eine ausreichend lange Zeitverzögerung für die Detonation bereitzustellen,
brennt der Sprengzünder
(10) danach für eine
ausreichend lange Zeit, bevor das Feuer den anderen Zündzünder (12)
an dem gegenüberliegenden Ende
des Sprengzünders
(10) an der anderen Seite des Kolbens erreicht. Wenn dies
geschieht, zündet der
Zündzünder (12)
damit die Explosivladung (9). Der Druck, welcher als Konsequenz
der Detonation erzeugt wird, erzeugt dann Leistungseffekte, welche auf
den Kolben (6), den Zylinder (4) und die Verriegelungsscheibe
(8) wirken. Die Wand des Zylinders (4) ist derart
ausgelegt, dass sie stabil genug ist, nicht sofort auseinander zu
brechen, während
die fest angebrachte Verriegelungsscheibe (8), welche viel schwächer als
der Zylinder (4) und der Kolben (6) ist, zerbrochen
wird und der Kolben (6) damit entriegelt wird und sich
nun bewegen kann und damit den Schockeffekt über die Stange (7)
auf die Anbringungsschraube (2) übertragen kann und damit eine Zugspannung
in der Anbringungsschraube (2) und weiter eine Scherlast
auf den Kopf der Schraube (2) hervorrufen kann. Da die
verbundenen Komponenten (1) zwischen der Scheibe (3)
und dem explosiven Anbringungselement (4–14)
angeordnet sind, wird der Kopf der Schraube (2) daher mittels
der Scheibe (3) abgeschlagen. Der Druck der Detonation
treibt den Kolben (6), die Stange (7) und die
Anbringungsschraube (2) in den Zylinder (4) zu
ziehen, und die mechanische Kopplung zwischen den miteinander verbundenen
Komponenten (1) wird damit beendet. Wenn der Kolben (6)
an den Druckausgleichslöchern (14),
welche weiter weg an der Wand des Zylinders (4) liegen,
vorbei geht, werden die Sprenggase über die Löcher (14) entfernt
und der Druck in dem Zylinder (4) wird gesenkt, ohne dass
bewirkt wird, dass die Vorrichtung auseinander bricht. Die Abmessungen des
Zylinders (4), der Stange (7) und des Kolbens
(6) sind derart dimensioniert, dass die Stange (7)
innerhalb des Lochs in der Abdeckung (5) bleiben wird, wenn
der Kolben (6) in der unteren Position ist, und somit hindert
die Stange (7) die Sprenggase daran, über das große Loch in der Abdeckung (5)
entfernt zu werden und unerwünschte
Schockeffekte für
die Umgebung zu erzeugen.
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In 2 ist
ein in gewisser Weise modifiziertes Ausführungsbeispiel der Anbringungsvorrichtung gemäß der Erfindung
als Explosionsansicht dargestellt, wobei die Modifikation darin
besteht, dass die Stange (7) an der der Verriegelungsscheibe
(8) zugewandten Seite mit einem nicht runden Profil versehen wurde.
In entsprechender Weise ist die Verriegelungsscheibe mit einer nicht
runden Vertiefung versehen, welche zu dem nicht runden Profil der
Stange passt. Die Verriegelungsscheibe (8) ist weiterhin
mit in dem Umfang angeordneten Vertiefungen (15) versehen,
welche Vorsprüngen
(16) in der oberen Kante des Zylinders (4) entsprechen.
Auf diese Weise werden der Kolben und die Stange daran gehindert,
sich während
dem Anbringen der Anbringungsvorrichtung relativ zueinander zu drehen.
Die nicht runden Profile der Stange und der Verriegelungsscheibe
wurden als hexagonal gezeigt, aber es ist natürlich möglich, an andere nicht runde
Formen zu denken. Die Umfangsvertiefungen (15) der Verriegelungsscheibe
(8) können
zudem gegen Umfangsvorsprünge
ausgetauscht werden, wobei der Zylinder (4) in diesem Fall
entsprechende Vertiefungen aufweist.