(57)【要約】  本発明は、ハウジング（３）を備え、該ハウジング内に、燃焼室（５）内に配置された火薬材料（１５）を有する燃焼室（５）と火薬材料（１５）を作動させる作動装置（１３）とが設けられており、燃焼室（５）は、少なくとも初期状態にあるときに全面が閉じている燃焼室壁（３、７、１３、１７、３３、３５）によって区画されており、燃焼室壁は、１つまたは複数の部分領域が、それぞれ１つの負荷要素（１７、３５）のそれぞれ１つの負荷面によって形成されており、負荷要素（１７、３５）の各負荷面は、火薬材料（１５）の作動後に、負荷要素（１７、３５）が運動させられる、および／または変形される、ならびに／あるいは機械的インパルスが負荷要素（１７、３５）を介して少なくとも初期状態において該負荷要素と機械的に結合された駆動対象要素（１９）または該駆動対象要素と結合された物質（２５）に伝達されるように、火薬材料によって発生されたガス圧によって衝撃付与される、火薬式駆動装置に関する。本発明によると、初期状態において火薬材料（１５）が設けられていない燃焼室（５）の残りの容積には液状、ゲル状、またはペースト状の充填材料（２１）、および／または軟質のゴム状充填材料（２１）が実質的に完全に充填されている。【選択図】図３
2017535033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
火薬式駆動装置であって、
（ａ）ハウジング（３）を備え、前記ハウジング内に、燃焼室（５）内に配置された火薬材料（１５）を有する燃焼室（５）と前記火薬材料（１５）を作動させる作動装置（１３）とが設けられており、
（ｂ）前記燃焼室（５）は、少なくとも前記火薬式駆動装置が初期状態にあるときに全面が閉じている燃焼室壁（３、７、１３、１７、３３、３５）によって区画されており、前記燃焼室壁は、１つまたは複数の部分領域が、それぞれ１つの負荷要素（１７、３５）のそれぞれ１つの負荷面によって形成されており、負荷要素（１７、３５）の各負荷面は、火薬材料（１５）の作動後に、前記負荷要素（１７、３５）が運動させられる、および／または変形される、ならびに／あるいは機械的インパルスが前記負荷要素（１７、３５）を介して少なくとも前記初期状態において該負荷要素と機械的に結合された駆動対象要素（１９）または該駆動対象要素と結合された物質（２５）に伝達されるように、前記火薬材料によって発生された圧力によって衝撃付与される、火薬式駆動装置において、
（ｃ）前記初期状態において火薬材料（１５）が設けられていない前記燃焼室（５）の残りの容積に液状、ゲル状、またはペースト状の充填材料（２１）、および／または軟質のゴム状充填材料（２１）が実質的に完全に充填されていることを特徴とする、火薬式駆動装置。
【請求項２】
前記火薬材料（１５）は、爆轟反応材料または爆燃反応材料であることを特徴とする、請求項１に記載の火薬式駆動装置。
【請求項３】
前記軟質のゴム状充填材料（２１）は、好ましくは硬さがショアＡ７０以下のシリコーンまたは生ゴムを基材として製造された材料であることを特徴とする、請求項１または２に記載の火薬式駆動装置。
【請求項４】
前記火薬材料（１５）は、衝撃波が発生するように形成されていることと、前記充填材料（２１）は、前記充填材料（２１）の衝撃波インピーダンスが前記１つまたは複数の負荷要素（１７、３５）の衝撃波インピーダンスに実質的に相当するか、あるいは所定のわずかな数値の分だけ前記衝撃波インピーダンスと異なることとを特徴とする、前記請求項のいずれか１項に記載の火薬式駆動装置。
【請求項５】
前記火薬材料（１５）の作動時に発生する前記衝撃波のエネルギーを可能な限り少ない損失で前記１つまたは複数の負荷要素（１７、３５）に伝達するために、前記充填材料（２１）の衝撃波減衰がわずかであることを特徴とする、前記請求項のいずれか１項に記載の火薬式駆動装置。
【請求項６】
前記充填材料（２１）は、例えばシリコーンオイルなどの合成油、または例えば植物油、特にひまわり油などの天然油、あるいはシリコーンオイルゲルであることを特徴とする、前記請求項のいずれか１項に記載の火薬式駆動装置。
【請求項７】
前記充填材料（２１）または該充填材料の成分に沸騰遅延があり、前記沸騰遅延のある成分は、好ましくは水であることを特徴とする、前記請求項のいずれか１項に記載の火薬式駆動装置。
【請求項８】
前記負荷要素が可動ピストン（３５）であり、該可動ピストンの移動距離が、好ましくは前記ハウジング（３）内に設けられたストッパ手段によって制限されていることを特徴とする、前記請求項のいずれか１項に記載の火薬式駆動装置。
【請求項９】
前記負荷要素がメンブレン（１７）であり、該メンブレンは、前記ハウジング（３）内で定置に保持されているか、または前記ハウジング（３）内に設けられたストッパ手段によって移動距離が制限されていることが好ましい可動ピストンに保持されていることを特徴とする、前記請求項のいずれか１項に記載の火薬式駆動装置。
【請求項１０】
（ａ）前記初期状態において、前記メンブレン（１７）は、好ましくは該メンブレン（１７）の中央領域である出力領域により、駆動対象要素（１９）、例えばプランジャに衝撃付与すること、または
（ｂ）前記初期状態において、前記メンブレン（１７）は、好ましくは前記メンブレン（１７）の中央領域である出力領域により、前記メンブレン（１７）に付着するか、または該メンブレンと結合された加速されるべき、または剥離されるべき物質（２５）、例えば薬剤物質を支持すること
を特徴とする、請求項９に記載の火薬式駆動装置。
【請求項１１】
前記駆動対象要素（１９）または前記物質（２５）は、前記燃焼室（５）の完全に外側に配置されていることと、制限要素（２３）が設けられており、該制限要素は、前記駆動対象要素（１９）のための、または前記メンブレン（１７）から剥離されるべき物質（２５）を放出するための貫通孔を有し、かつ前記出力領域の外側の領域において前記メンブレン（１７）の変形距離を制限することを特徴とする、請求項１０に記載の火薬式駆動装置。
【請求項１２】
前記駆動対象要素（１９）は、前記燃焼室（５）を貫通し、前記初期状態において、前記燃焼室（５）の前記メンブレン（１７）とは反対側の位置で、前記火薬式駆動装置（１）の前記燃焼室（５）または前記ハウジング（３）から突き出すか、または前記燃焼室または前記ハウジングと面一に終端し、好ましくは制限要素（２３）が設けられており、該制限要素は、好ましくは前記火薬材料（１５）の作動時に変形される前記メンブレン（１７）の全領域において前記メンブレン（１７）の変形を制限することを特徴とする、請求項１０に記載の火薬式駆動装置。
【請求項１３】
前記メンブレン（１７）は、多層メンブレンとして、好ましくは中間層を介して結合、例えば接着されている第１壁と第２壁とを有する２重壁メンブレンとして形成されていることを特徴とする、請求項９から１２のいずれか１項に記載の火薬式駆動装置。
【請求項１４】
前記火薬材料（１５）が爆轟反応材料であることと、前記燃焼室（５）のハウジング（３）、または前記燃焼室壁の少なくとも一部が、熱伝導の良い材料、例えば銅またはアルミニウムなどの熱伝導の良い金属からなること、あるいは前記燃焼室壁の少なくとも一部が、前記火薬式駆動装置が初期状態にあるときに固体である材料からなる充填片（３３）によって形成されており、前記固体の材料は、前記火薬材料（１５）の作動後に少なくとも部分的に液化されるか、または気体の状態に転換されることを特徴とする、前記請求項のいずれか１項に記載の火薬式駆動装置。
【請求項１５】
機能を果たし得るユニットとして、例えば、火薬式電気スイッチに、あるいは粉塵状または粉末状の物質を体の組織に無針で注入するための火薬式無針注入装置などの上位装置に組み込むか、または交換可能に設置するように形成されていることを特徴とする、前記請求項のいずれか１項に記載の火薬式駆動装置。
【請求項１６】
前記メンブレン（１７）は、出力領域を含むか、または前記出力領域内に設けられた、前記燃焼室（５）に関して内部に向けた予備成形部を有し、該予備成形部は、衝撃波を偏向するように、および／またはクリッカ効果（a leapfrog effect）を生ずるように形成されていることを特徴とする、請求項９に記載の火薬式駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部の特徴を有する火薬式駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
火薬式駆動装置は多様な目的で使用され、自動車技術において使用されるものは、例えば危険が生じた場合に自動車のバッテリもしくはアキュムレータを自動車の電気システムから迅速かつ永続的に切り離すための電気スイッチ、特に遮断スイッチの駆動装置として使用される。ヒューズとも呼ぶことができるこのような遮断スイッチは特許文献１に記載されている。その変形形態の１つにおいて、火薬材料が起動するとピストン状の要素が移動され、可動要素と定置要素との間のヒューズ区間が切断され、それによりヒューズ区間に延びる電流路が遮断される。この文献ではまだピストン状の要素の火薬式駆動装置が電気スイッチに組み込まれてはいるが、当然のことながらこのような駆動装置は独立した装置として形成されていてもよい。
【０００３】
別の用途は医療分野にある。この分野では、粉塵状または粉末状の物質、例えば薬剤を直接、すなわち担体液なしに、かつ無針で組織に注入できるように薬剤を火薬式駆動装置によって加速させることが特に知られている。この場合、粉塵状または粉末状の物質粒子が組織に直接、特に体の皮膚の上層に射ち込まれ、このことが事実上全く無痛で行われる。このような装置は、例えば特許文献２に記載されている。ここでは一変形形態において、装薬によって衝撃波がメンブレンに作用し、それによってメンブレンに付着している粉塵状または粉末状の物質に機械的インパルスが伝達される。これによって物質粒子がメンブレンから剥離され、非常に高い速度に加速される。別の変形形態において、推進装薬によってピストンが加速され、ピストンは相応に高い速度でメンブレンの裏面に衝突し、メンブレンを介して十分に大きいインパルスをメンブレンに付着する物質粒子に伝達する。
【０００４】
任意の装置に組み込まれていようと独立した装置であろうと、公知の火薬式駆動装置では、圧力または圧力衝撃（以下、衝撃波とも呼ばれる）を発生させる予定の火薬材料が燃焼室に運び込まれる。その際、燃焼室の容積は、通常、火薬材料が必要とする容積に相当する。しかしながら火薬材料の勢い（Lebhaftigkeit）もしくは焼失速度（Abbrandgeschwindigkeit）によっては、ごくわずかな量の火薬材料しか必要とされない場合、または故障時の安全性を可能な限り高めるという理由から、アセンブリに含まれる火薬材料を可能な限り少なくすべき場合によくある問題は、燃焼室を十分に小さく形成することができないということ、あるいは固体、例えばプレス加工された形態であることの多い火薬材料を、燃焼室全体を満たすために必要な許容誤差で製造できないということである。火薬材料によって使用されない燃焼室の残りの容積、およびその中に入った空気もしくはその中に入ったガスは、火薬材料の作動後に生じる圧力上昇の、特に急峻性を制限し、これに加えてメンブレンまたはピストンの本来の加速過程において失われるエネルギーを必要とし、これに加えて衝撃波を減衰させる。それにより空気またはガスで満たされた残りの容積は、火薬式駆動装置の出力要素（以下、負荷要素とも呼ばれる）への速い機械的インパルスの伝達を低下させる。
【０００５】
ここで留意されたいのは、本明細書の範囲内で、あらゆる爆燃（deflagrierend）または爆轟（detonativ）反応（例えば燃失）材料が火薬材料と呼ばれるということである。その中には、例えばテルミット混合物またはテトラセンなどの爆燃反応物質混合物も含まれる。この場合、爆燃反応材料は、圧力上昇または圧力波を発生させ、その伝播速度は当該媒質の音波速度以下である。これに対して、爆轟反応材料は、当該媒質における圧力衝撃または衝撃波と呼ばれる圧力変化を生ぜしめ、その速度は媒質中の音速よりも速い。
【０００６】
したがって、実質的に２つの異なったタイプの火薬駆動装置となる。
【０００７】
爆燃、すなわち比較的ゆっくりと反応する火薬材料が使用される場合、ミリ秒範囲の比較的ゆっくりとした圧力上昇もしくは比較的ゆっくりとした圧力変化または圧力波が生じる。この比較的「ゆっくりとした」圧力上昇が当該負荷要素に衝撃付与し、これが変形されるか、または運動させられる。負荷要素にこれらの両方の作用をもたらすことも可能である。このような比較的ゆっくりとした圧力上昇は、通常、燃焼室容積を拡大させるために利用される。例えばそれによってピストンとして形成された負荷要素を駆動することができるか、または変形可能なメンブレンとして形成された負荷要素が比較的ゆっくりと変形され、このことが燃焼室の容積の拡大につながり、したがってメンブレン表面の所望の加速にもつながる。
【０００８】
爆轟反応火薬材料が使用される場合、発生した圧力衝撃もしくはこの圧力衝撃に由来する衝撃波をとりわけ火薬式駆動装置の出力パワー（Abtriebsleistung）を生成するために利用するべきである。圧力衝撃（衝撃波）は、場合によっては燃焼室容積内のはるかにゆっくりとした付加的な圧力上昇が燃焼室容積を拡大させ得る前に負荷要素もしくはその負荷面に達する。圧力衝撃は、負荷要素を介して１つまたは複数の駆動対象要素、例えば負荷要素の表面に付着している薬物の物質粒子に機械的出力パワーを伝達するために使用することができる。このようにすることで、物質粒子が非常に短時間のうちに高い速度に加速され、最高速度に達した後に負荷要素から剥離する。この高速の物質粒子が技術的表面、組織、または皮膚に衝突すると、物質粒子はエネルギーが比較的高いために特定の深さまで進入することができる。
【０００９】
発明者は、どちらの場合も燃焼室容積が火薬材料で完全には満たされていないことが、駆動装置の機械的パワー（mechanische Leistung）に不利に作用することを認識した。爆燃反応材料を使用する場合、本来必要である（すなわち、燃焼室の残りの容積に充填されていないところがない場合）よりも多くの火薬材料が必要とされる。爆轟反応材料の場合、燃焼室の充填されていない残りの容積が、この残りの容積と負荷要素の燃焼室側の表面（負荷面）との間の材料遷移による衝撃波の減衰を引き起こし、衝撃波の反射を、そしてそれにより入力パワー（Antriebsleistung）の低減をもたらす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】国際公開第０３／０６７６２１号
【特許文献２】欧州特許発明第１５９９２４２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、本発明は、可能な限り少ない火薬材料で可能な限り高い、かつ迅速に作用する入力パワーを発生する火薬式駆動装置を提供するという課題にもとづいている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記課題を請求項１の特徴により解決する。
【００１３】
本発明は、火薬式駆動装置が初期状態にあるときに残りの容積が（特に初期状態にあるときの燃焼室内の圧力および燃焼室内の温度で）実質的に完全に液状、ゲル状、またはペースト状の充填材料および／または軟質のゴム状充填材料で満たされるならば、火薬式駆動装置が初期状態にあるとき（すなわち火薬材料の作動前）に生じ得る燃焼室の残りの容積の悪影響を低減できるか、または完全に回避できるという知見を出発点とする。充填材料によって、少なくとも１つの負荷要素を、火薬材料により放出されるエネルギーおよびこれと結び付いた燃焼室内の圧力上昇と良好に連係（Ankopplung）させることが達成される。
【００１４】
充填材料は、爆轟反応火薬材料の場合、好ましくは火薬材料の作動により発生した、当該材料中の音速よりも速い伝播速度を有する衝撃波が可能な限り減衰されることなく、かつ可能な限り少ない（特に燃焼室を区画する負荷要素の負荷面での）反射で充填材料を通って負荷要素へ伝達されるように形成されているか、もしくはそのような具合となっていなければならない。
【００１５】
これに対して、当該材料の音速よりも遅い圧力波を発生させる爆燃反応火薬材料が使用される場合、充填材料は、好ましくは、特に少なくとも１つの負荷要素の摺動および／または変形によって引き起こされる燃焼室の変形に可能な限り良好に適合することができ、そのために必要とされるエネルギーが可能な限り少なくなるように形成されているか、もしくはそのような具合となっていなければならない。
【００１６】
燃焼室の残りの容積を充填材料で満たすことによって、すなわち爆燃反応火薬材料を使用する場合、燃焼室内の反応過程によって発生したガス（焼失により反応する火薬材料の場合は高温ガス）により即座の比較的急峻な圧力上昇が生ぜしめられ、この圧力上昇によって少なくとも１つの負荷要素の負荷面への衝撃付与が達成される。駆動装置が初期状態にあるときの残りの容積には圧縮性ガスは含まれていないので、そのようなガス体積を圧縮するために必要とされるであろう、そして駆動エネルギーに変換され得ないエネルギーが奪われない。爆轟反応材料を使用する場合、負荷要素への伝達時の衝撃波のはるかに少ない減衰または反射が達成される。
【００１７】
その結果として、初期状態において燃焼室の残りの容積がガスで満たされている公知の実施形態と比べて、使用される火薬材料の量もしくは質量をはるかに低減することができる。燃焼室のジオメトリおよび／または火薬材料の、例えば火薬材料（これは、プレス加工して固体とされてもよいし、および／または外被（Huelle）によってこれと結合されていてもよい）が取り付けられた点火装置からなるデトネータのジオメトリの作成時の許容誤差は、残りの容積に液状、ゲル状、またはペースト状の充填材料、および／またはゴム状充填材料を導入することによって補償することができ、その際、公知の火薬式駆動装置の場合に生じる上述した欠点はこのことからは生じない。
【００１８】
以下において、液状、ゲル状、またはペースト状の充填材料は、火薬式駆動装置が使用可能であるべき（周囲）動作温度範囲で、およびそれによって生ぜしめられた燃焼室内の初期状態（特に圧力および温度）において液状、ゲル状、またはペースト状の粘稠性を有するあらゆる材料と解される。その場合、特に炭素系、そしてさらにケイ素系のあらゆる天然および鉱物性の油が含まれているべきである。液状の充填材料の例は、菜種油およびひまわり油、さらにトランス油、鉱物油、および種々の粘度で得られるシリコーンオイル、ここに使用可能な二酸化ケイ素、高分散性のケイ酸（HDS）、ガラス玉などの増粘剤である。当然のことながら、種々異なる出発物質を混合して充填材とすることもできる。
【００１９】
このような液状、ゲル状、またはペースト状の充填材料は一般的なニュートン挙動の材料であってもよい。しかし、非ニュートン材料が含まれていてもよいことが明らかであるべきである。例えば、火薬式駆動装置が初期状態にあるときに比較的高粘性であり、特に重力の作用だけでは流動しなくなるが、圧力上昇が作用すると突然明らかに液状化（fluessiger）または流動化（fliessfaehiger）するチキソトロピック挙動の材料を使用することができる。火薬式駆動装置が初期状態にあるときに比較的高い粘性であり、特に重力の作用だけでは流動しなくなるが、高いせん断速度が生じると突然明らかに液状化または流動化する、いわゆる構造粘性または擬塑性材料を使用することもできる。このようなチキソトロピックまたは擬塑性の材料の一般的な例は、トマトケチャップ、歯磨きペースト、多くの油脂、またはラテックス接着剤混合物である。
【００２０】
このような物質は、装置の組立て時または保管時に充填材料が燃焼室から流れ出ることを阻止するために、火薬式駆動装置が初期状態にあるときには、そのときに望ましい特性、特にそのときに望ましい（比較的高い）粘度をまだ有しているが、駆動装置の作動後にはそれによって生成された燃焼室内のより高い圧力によって駆動装置の機能のために有利な特性、特にそのときに望ましい比較的低い粘度が達成される。
【００２１】
充填材料は異なった材料の混合物であってもよい。特に、液状またはゲル状の材料に固形物粒子を混ぜ合わせてもよい。このようにすることでペースト状の材料を製造することができ、その流れ挙動（Fliessverhalten）は、特定の固形物粒子（例えばタルカムパウダー、ガラス玉、または高分散性のケイ素、ＨＤＳ）を混ぜ合わせることによって調整することができる。したがって、例えば比較的大きい粒子を混ぜ合わせることにより流れ挙動が向上する一方で、多数の小さい粒子を混ぜ合わせることによりペースト状の材料は、通常、粘性を帯びる。この場合、粘性を帯びる特性は、特に保管時に有利である。そのようなペースト状の充填材料は、多くの場合、上述の擬塑性特性も有している。なぜなら火薬材料の作動後に充填材料が運動させられ、特定のせん断速度以上で粒子結合が裂け（aufbrechen）、すなわち粒子と液状またはゲル状の材料との結合が失われるからである。
【００２２】
本発明の一実施形態では、軟質のゴム状充填材料は、硬さがショアＡ７０以下であることが好ましいシリコーンまたは生ゴムを基材として製造された材料であってもよい。このことによって、残りの容積が実質的に完全に満たされることを保証することができる。このような材料からなる充填体は予め作ることができ、火薬材料と一緒に圧力下で燃焼室容積内に入れることができる。
【００２３】
火薬材料が、衝撃波が生成されるように形成されている場合、すなわち爆轟反応材料が使用される場合、充填材料は、充填材料の衝撃波インピーダンスが１つまたは複数の負荷要素の衝撃波インピーダンスに実質的に相当するか、あるいは所定のわずかな数値の分しかこの衝撃波インピーダンスと違わないように形成もしくは選択されてもよい。このことによって、火薬材料の爆轟反応時に生成される衝撃波と少なくとも１つの負荷要素との最適な連係が達成される。特に、１つまたは複数の負荷面での関連する反射が回避され、すなわち、負荷面での反射率は実質的にゼロに等しいか、または所定の許容閾値未満である。
【００２４】
特に爆轟反応材料を使用する場合、衝撃波のエネルギーを１つまたは複数の負荷要素に可能な限り少ない損失で伝達することを達成するために、充填材料の音波の減衰はわずかでなければならない。
【００２５】
充填材料は、液体、特に油であってもよい。所望の特性に応じて、合成油または天然油、例えば植物油、特にひまわり油を使用することができる。天然油および植物油のなかでも、爆轟反応材料との組み合わせで、特にひまわり油がすぐれた充填材料であることがわかった。合成油ではすべての易流動性（duennfluessig）のシリコーンオイルまたはシリコーンオイルゲル（Silikonoleogele）である。
【００２６】
本発明の一実施形態では、充填材料または充填材料の成分は、火薬材料から放出されるエネルギーによって全部または一部が気化する液体であってもよい。このことによって圧力上昇もしくは圧力波発生が増強される。
【００２７】
本発明の一実施形態では、このような液体または液体の成分に沸騰遅延（Siedeverzug）があってもよい。この場合、沸騰遅延のある成分は水であることが好ましい。沸騰遅延は、火薬により生成されたエネルギーによる液体の迅速な沸点を超えた加熱によって行われ、その際、液体が破裂的に気化し得る準安定状態が達成される。このことによって圧力波発生がいちだんと増強される。
【００２８】
したがって、燃焼室を充填材料で満たすことのポジティブな副作用は、燃焼室が破裂した（Bersten）場合の外への作用も強度に制限されることである。なぜなら、燃焼室内に所望の圧力を生成するために、通常必要な火薬質量のほんのわずかな一部を使用しさえすればよく、液体は、気体媒質とは異なり燃焼室の破裂時に放出されるようなエネルギーをほとんど蓄積できないからである。
【００２９】
本発明の一実施形態では、負荷要素は、可動ピストンであってもよく、該可動ピストンの移動距離が、ハウジング内に設けられたストッパ手段によって制限されていてもよい。この実施形態では、機械的出力パワーを生成するために燃焼室内の実質的に比較的ゆっくりとした圧力上昇が利用される。なぜなら、可動ピストンは、大抵の場合、その比較的大きい質量で衝撃波にはほとんど追従できず、当該媒質中を超音速で運動することができないからである。ピストンの移動距離の制限は、ピストンが駆動装置のハウジングから出ることを阻止する。それにより、発生した高温ガスが燃焼室内にとどまり、周囲環境を危険にさらすことはあり得ない。
【００３０】
別の実施形態では、負荷要素がメンブレンであってもよく、該メンブレンは、ハウジング内で定置に保持されているか、またはハウジング内に設けられたストッパ手段によって移動距離が制限されていることが好ましい可動ピストンに保持されている。メンブレンは、爆轟反応材料により発生した衝撃波を１つまたは複数の駆動対象要素へ簡単に伝達することを可能にする。
【００３１】
メンブレンは、出力領域を有していてもよく、この出力領域は、初期状態において、加速されるべき要素、例えばプランジャに衝撃付与するメンブレンの中央領域であることが好ましい。別の実施形態では、出力領域は初期状態においてメンブレンに付着するか、または該メンブレンと結合された加速されるべき、または剥離されるべき物質、例えば固体、液状、またはゲル状の薬物を支持してもよい。
【００３２】
本発明の一実施形態では、加速されるべき要素または物質は、燃焼室の完全に外側に配置されていてもよく、制限要素が設けられていてもよく、該制限要素が、加速されるべき要素のための、またはメンブレンから剥離されるべき物質を吐出するための貫通孔を有し、かつ出力領域の外側の領域においてメンブレンの変形距離を制限する。
【００３３】
別の実施形態では、加速されるべき要素は、燃焼室を貫通してもよく、初期状態において、燃焼室のメンブレンとは反対側の位置で、火薬式駆動装置の燃焼室またはハウジングから突き出すか、または燃焼室またはハウジングと面一に終端してもよい。ここでもまた制限要素が設けられていてもよく、該制限要素は、好ましくは火薬材料の作動時に変形するメンブレンの全領域においてメンブレンの変形距離を制限する。
【００３４】
制限要素のための材料として、プラスチック、特に、例えばポリオキシメチレン（POM）などの熱可塑性プラスチックが適している。なぜなら、このようなプラスチックは低コストで加工することができ、点火後に生じるそのジオメトリに対する激しい衝撃に良好に、かつ亀裂を形成することなく耐え、それに作用する衝撃に塑性的に屈し、それによってメンブレン中の応力を最小化できるからである。
【００３５】
メンブレンは、多層メンブレンとして、中間層を介して結合されていてもよい、例えば接着されていてもよい第１壁と第２壁とを有する好ましくは２重壁メンブレンとして形成されていてもよい。このことは破裂に対するメンブレンの保護を高める。この中間層は、シール機能または滑り機能（Gleitfunktion）を果たすこともできる。
【００３６】
一般に、メンブレンによって、駆動装置から小さい移動距離で高速の運動が解き放たれる（ausgekoppelt）か、またはインパルスが駆動対象要素に伝達され得るが、ピストンは、どちらかといえば、大抵の場合、比較的大きい移動距離でよりゆっくりとした運動を解き放つために用いられる。メンブレンが可動ピストンに設けられている場合、２つの変形形態を組み合わせることも可能である。メンブレンは、高速の運動もしくは機械的インパルスを解き放つことができ（すなわち圧力衝撃もしくは衝撃波を利用する）、ピストンは、燃焼室内に事実上常に存在する比較的ゆっくりとした圧力の発生を比較的ゆっくりとした運動を解き放つために利用することができるか、または、速い運動を解き放った後に燃焼室内の圧力を低減するために燃焼室の容積を単に拡大する。したがって、ピストンの移動自体が駆動目的に利用されない場合であってもメンブレンの過度な変形またはメンブレンの破裂さえ回避することができる。
【００３７】
爆轟反応材料を使用することができる実施形態では、燃焼室のハウジングまたは燃焼室壁の少なくとも一部が熱伝導の良い材料、例えば銅またはアルミニウムなどの熱伝導の良い金属からなってもよい。このことによって、高速で伝播する圧力衝撃が依然として良好に負荷要素に伝達されるが、そのエネルギーがこの実施形態において入力パワーに寄与しないゆっくりと上昇する圧力は低減される。なぜなら、熱エネルギーがハウジングに吸収されるか、またはハウジングを介して周囲環境へ放出されるからである。このために、燃焼室内には、燃焼室を（少なくとも部分的に）区画する相応の材料からなる充填片が設けられてもよい。さらに、燃焼室壁の少なくとも一部が、火薬式駆動装置が初期状態にあるときに、すなわち燃焼室内の圧力および温度で固体である材料からなる充填片によって形成されてもよく、固体の材料は、火薬材料の作動後に少なくとも部分的に液化されるか、または気体の状態に遷移する。このことによって、燃焼室からエネルギーが奪われ、それによって燃焼室内の圧力が低減される。
【００３８】
このような充填片は、特にドライアイスからなってもよく、燃焼室全体または燃焼室の一部を内張りするように形成されていてもよい。ドライアイスは、簡単に加工することができ、火薬式駆動装置が最終状態にあるときに燃焼室内に比較的低い圧力を生成し、その際、固体の状態への昇華およびその逆の遷移によって、約７０〜１００ｂａｒの圧力が生じる。特定の実施形態では、このような比較的低く、かつ長時間一定の圧力は、例えば、最終位置への作動後に保持されるべき可動ピストンが負荷要素として使用される場合、またはメンブレンの変形が特定の力で維持されるべき場合に望ましい。
【００３９】
本発明の一実施形態では、メンブレンは、出力領域を含むか、または出力領域内で予定された、燃焼室に関して内部に向けた予備成形部（Vorformung）を有し、該予備成形部は、衝撃波を偏向するように、および／またはクリッカ効果（Knackfroscheffekt or leapfrogging effect）を生ずるように形成されている。
【００４０】
本発明の他の実施形態は従属請求項から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】出力領域により駆動対象要素に衝撃付与するメンブレンを備えた火薬式駆動装置の第１実施形態の模式的縦断面を示し、図１ａは駆動装置の初期状態を示し、図１ｂは、火薬材料の作動後および駆動運動の終了後の状態を示す。
【図２】出力領域に粉塵状または粉末状の粒子を支持するメンブレンを備えた火薬式駆動装置の第２実施形態の模式的縦断面を示し、図２ａは駆動装置の初期状態を示し、図２ｂは、火薬材料の作動後および駆動運動の終了後の状態、ならびに粉塵状または粉末状の粒子の放出を示す。
【図３】図１による異形と類似の火薬式駆動装置の第３実施形態の模式的縦断面を示し、燃焼室容積はインサート部品によって低減されている。
【図４】ピン状の出力要素と結合された摺動可能なピストンを備えた火薬式駆動装置の第４実施形態の模式的縦断面を示し、図４ａは、駆動装置の初期状態を示し、図４ｂは、火薬材料の作動後および駆動運動の終了後の状態を示す。
【図５】燃焼室にインパルス伝達要素が設けられた図３の異形に類似の火薬式駆動装置の第５実施形態の模式的縦断面を示し、図５ａは、駆動装置の初期状態を示し、図５ｂは火薬材料の作動後および駆動運動の終了後の状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明を図に示された実施例をもとにして詳しく説明する。
【００４３】
図１は、独立し、かつ機能を果たし得る装置として形成された火薬式駆動装置１の第１実施形態を示す。当然のことながら、このような装置は、以下に記載する他のすべての実施形態でもそうであるように、例えば無針および火薬式の注入装置または電気的リミットスイッチなどの上位装置に組み込まれていてもよい。この場合、火薬式駆動装置１の１つまたは複数の要素は上位装置の対応する要素と一体化され、特に単一ピースにされていてもよい。火薬式駆動装置１は、ハウジング３を備え、ハウジング内に燃焼室５が設けられている。燃焼室５は、裏側から底要素７によって区画されている。底要素は、火薬式駆動装置１の長手軸Ａに配置された収容切欠部９を有しており、この収容切欠部に火薬ユニット１１の基部が嵌め込まれている。火薬ユニット１１は、火薬材料１５と結合された点火装置１３を備えている。少なくとも火薬材料１５は、底要素７から燃焼室５内へ突出する。
【００４４】
火薬材料１５は、爆燃反応または爆轟反応火薬物質であってもよく、この物質は、所定のジオメトリを有するか、または残りの燃焼室容積から区切られ、場合によっては可撓性の少なくとも１つの外皮を有する塊（Koerper）となるよう形成されている。例えば、火薬材料１５は、加圧して成形体とした粉末であってもよく、さらに、この粉末が可撓性の、例えばゴム状の外皮で包囲される。外皮は、火薬材料１５もしくは当該成形体を点火装置１３に結合するために用いることもできる。
【００４５】
燃焼室５の前端領域は、少なくとも長手軸Ａに関して中心の領域が軸方向に可塑的および／または弾性的に変形可能であるメンブレン１７によって区画されている。メンブレン１７は、火薬ユニット１１の作動前の火薬式駆動装置１の初期状態を示した図１ａのように、燃焼室５に関して内部に向いた中心形態を有し得る。この中心形態は予備成形部と呼ばれ、メンブレン１７の材料に応じて、最初は平らなメンブレンが冷間変形または熱間変形されることによってできる。メンブレン１７の出力領域を含んでもよいし、出力領域内で予定されていてもよいこの予備成形部は、火薬ユニット１１を作動させた場合に、駆動されるべき、もしくは加速されるべき要素１９に伝達されるべきインパルス、もしくは伝達されるべきエネルギーの増強に寄与し得る。メンブレン１７に予め型付け（Vorpraegung）することにより、燃焼室５内の圧力が上昇した場合に、メンブレンの変形が初めのうちは妨害され、次いで「クリッカ（Knackfrosch）」の仕方で火薬式駆動装置１の初期状態に与えられている安定状態から別の安定状態または不安定状態へ急変し得る。しかし、そうでなくても火薬ユニット１１を作動させるとメンブレン１７が最終状態に変形されるので（図１ｂ）、この第２状態はあまり重要でない。メンブレン１７のこのような予備成形部は、メンブレンの出力領域への衝撃波の偏向（Ablenkung）もしくは集束（以下、衝撃波の偏向と呼ぶ）をももたらし得る。クリッカ効果（Knackfroscheffekt or leapfrogging effect）または衝撃波の集束によって、出力領域においてメンブレンが達成可能な表面波速度の約１０〜２０パーセントの追加的上昇が測定技術的に実証できた。
【００４６】
火薬材料１５もしくは点火装置１３、すなわち火薬ユニット１１の燃焼室内に突出する部分によって使用されない燃焼室５の残りの容積は、実質的に完全に充填材料２１で満たされる。充填材料は液状であってもよいしゲル状であってもよい。軟質のゴム状充填材料、またはこのような軟質のゴム状充填材料と液状またはゲル状の充填材料との組み合わせも可能である。しかしいずれの場合も、燃焼室５の残りの容積が実質的に完全に満たされていることが保証されなければならない。
【００４７】
火薬式駆動装置１を図１に示した初期状態から作動させると、点火装置１３によって火薬材料１５の反応過程が開始される。これは、例えば電気端子１３ａを介して相応に制御され得る電気的点火装置であってもよい。このような点火装置は多様な形態で知られているのでここで詳しく説明する必要はない。当然のことながら、電気的に制御可能な点火装置の代わりに他の点火装置、例えば震動（Erschuetterung）、すなわち機械的加速によって起動可能である別の点火装置を使用することも可能である。
【００４８】
火薬材料１５の反応によって、火薬式駆動装置１は図１ｂに示された最終状態に遷移される。この場合、長手軸Ａに関して中央のメンブレン１７の出力領域において出力パワーの発生につながる実質的に２つの異なったメカニズムが決定される。
【００４９】
燃焼室５内でガス圧を生成する爆燃反応火薬材料１５を使用することができ、充填材料２１中での圧力の上昇は音速よりも遅い。この場合、メンブレンは図１ｂに相当する初期状態に達するまで変形される。
【００５０】
その一方で、先ず、充填材料２１中で充填材料２１中での音速よりも速く伝播する衝撃波を燃焼室５内で生成する爆轟反応火薬材料１５を使用することができる。衝撃波は、先ずメンブレン１７に伝達され、このメンブレンから、初期状態においてメンブレン１７の出力領域に当接している駆動対象要素１９へ伝達される。このことは駆動対象要素１９への高インパルスの伝達をもたらし、次いで、この要素が相応の運動エネルギーでメンブレン表面から発射される（図１ｂを参照）。
【００５１】
それに加えて、爆轟反応火薬材料１５が燃焼室５１７内の圧力をゆっくりと上昇させ、それによりこの場合もメンブレンの変形が生じる。しかしメンブレンの変形は、メンブレン１９の出力領域に衝突する衝撃波のエネルギーが駆動対象要素１９に伝達された後に初めて生ぜしめられる。
【００５２】
図１に示された火薬式駆動装置１の実施形態では、図１ｂに示された最終状態におけるメンブレン１７の変形を制限するために、同様にハウジング３内で長手軸Ａに対して同軸に保持されている環状の制限要素２３が使用されている。このために、ハウジングは、その正面側に、環状の制限要素２３の表側で径方向内側へ向かって取り囲む縁折曲げ部（Umboerdelung）を有していてもよい。
【００５３】
ハウジング３内の底要素７１７の保持を同様に行うことができる。このために、ハウジングは、その後方または底側に同様に径方向内側へ向けられた底壁を有していてもよい。底要素７は、軸方向でこの底壁の内面に対して支持されている。
【００５４】
したがって、火薬式駆動装置１を組み付けるためには、先ず、すでに火薬ユニット１１が内設されている底要素７を、この底要素７の背面（Unterseite）または裏面がハウジング３の底壁に当接するまでハウジングに押し込むことができる。続いて充填材料２１を導入することができる。最後に、今のところまだ前方へ開いている円筒状のハウジング３にメンブレン１７および制限要素２３を挿入することができ、その際、メンブレンの内面が充填材料上に載る。続いて、制限要素がハウジング内に確実に保持され、メンブレンが所定の力で充填材料２１に押し付けられるように、円筒状のハウジング壁の縁を機械的に折り曲げてもよい。このようにすることで、燃焼室内に充填材料２１が充填されない空洞が生じるのを回避することができる。
【００５５】
火薬材料１５の反応時に、火薬材料１５の反応過程のみから生じるガス圧の発生と並んで、反応過程で放出されるエネルギーによって充填材料２１の少なくとも一部が気体の状態に変換されることにより付加的なガス圧も発生し得る。このようにすることで、初期状態においてガスが充填されているだけの燃焼室と比べて火薬材料の質量を低減することができる。さらに、このことによって、より急峻な圧力の上昇を達成することができ、それにより、メンブレンをより速く、すなわちより大きい加速度でその初期状態から最終状態へ遷移させることができる。駆動対象要素１９を実質的にメンブレン１７の変形運動の利用だけで加速させる場合、充填材料２１を気体の状態へさらに変換することが有利である。この要求を考慮して充填材料２１を相応に選択してもよい。
【００５６】
このために、特に合成油または天然油、特に植物油などの液体が考えられる。
【００５７】
これに対して、駆動対象要素１９に衝撃波のエネルギーを伝達する場合には、充填材料２１を気体の状態へ変換することはむしろ望ましくない。なぜなら、衝撃波のエネルギーは、燃焼室５内に高温ガスが発生することによってもたらされるメンブレンのゆっくりとした変形の時点よりも前の時点に駆動対象要素１９に伝達されるからである。
【００５８】
メンブレン１７の出力領域から１つまたは複数の駆動対象要素１９を発射したい場合、爆轟反応火薬材料１５の使用は、１つまたは複数の駆動対象要素１９が比較的小さい質量を有しており、かつ可能な限り高速で発射されるべきである場合に特に使用される。
【００５９】
これに対して、爆燃反応火薬材料１５は、１つまたは複数の駆動対象要素１９が比較的大きい質量を有するか、または比較的低速でメンブレン１７の表面から発射されるべき場合に使用される。
【００６０】
さらに、最後に述べた運動メカニズムは、とりわけ駆動対象要素１９がメンブレン１７と堅固に結合されており、別の要素または別の装置に衝撃付与するために用いられる場合に用いられる。
【００６１】
図２に示された火薬式駆動装置１の別の実施形態は、以下に説明する特徴の点でのみ図１に示された実施形態と異なる。したがって、図１における実施形態と一致する特徴を改めて説明する必要はない。
【００６２】
図２に示された実施形態では、駆動対象要素１９の代わりに粉末状または粉塵状の物質２５を固定するために用いられる付着層２７がメンブレン１７の中央の出力領域に設けられている。図２ａにおいて、粉末状または粉塵状の物質を表すために３つの粒子のみを特大の大きさで示す。付着層は、例えば接着層であってもよいし、乾燥させた糖液であってもよい。粉末状または粉塵状の物質２５は、ヒトまたは動物の組織に注入される医薬品であってもよい。
【００６３】
このような実施形態では、上述の説明に従って、主に、爆轟反応火薬材料１５が使用される。なぜなら、物質２５の粉末状または粉塵状の粒子を可能な限り高速に加速させ、それにより注入が行われる組織の表面の十分に深いところまで進入させなければならないからである。
【００６４】
図２ｂは、火薬式駆動装置１の最終状態と、すでにメンブレン１７の表面から発射された物質２５の粉末状または粉塵状の物質粒子を示す。付着層２７の部分もメンブレン表面から剥離し得るので、付着層は、組織への注入時に相応に中性的に（neutral）挙動するか、または少なくとも不利な結果をもたらさない材料または物質からなるとよい。
【００６５】
メンブレン１７は、図１および図２に示されるように多層に形成されていてもよい。特に、第１層と第２層とを結合層を介して結合して全メンブレン１７とされてもよい。このことによりメンブレンが破裂する確率が劇的に減少する。なぜなら、第２層がなければ当該層の破壊につながるというような欠陥のある脆弱箇所が２つのメンブレン層の同じ箇所にあるということは先ずないと考えられるからである。これに加えて、結合層によって付加的安定性を達成することができる。
【００６６】
図２に示された火薬式駆動装置１は、初期状態（図２ａ）においてメンブレン３１により閉鎖されているガス流出開口部２９を底要素７にさらに有している。この場合、メンブレン３１は、燃焼室５内のガス圧が超過すると破壊されるような具合となっている。
【００６７】
図２に示された実施形態では、爆轟反応火薬材料１５により生成された衝撃波は物質２５の物質粒子を加速させるために利用されるのであって、燃焼室５内で（比較的ゆっくりと）上昇するガス圧にもとづいてメンブレン１７が比較的ゆっくりと変形するのではないので、この場合、燃焼室５内に生じるガス圧が比較的小さい最大値に制限されるならば、メンブレン１７をより薄く形成することができる。この最大値は、ガス流出開口部２９のジオメトリとメンブレン３１が破壊されるガス圧とによって決まる。
【００６８】
図１および図２から見て取れるように、制限要素２３には、メンブレン１７の変形を制限すること、および当該メンブレン領域が制限要素２３の内壁に当接するほどメンブレン１７の変形が進むと直ちに、出力領域を包囲する環状領域においてメンブレンを支持すること、という役割が与えられている。
【００６９】
図３に示された火薬式駆動装置１の別の実施形態は、図１に示された実施形態とほとんど合致する。この実施形態は、環状の充填片３３によって燃焼室５の容積が縮小されているという点でのみ区別される。その場合、充填片３３のジオメトリは、燃焼室５が可能な限り小さく抑えられるように選択されてもよい。しかし燃焼室５の前領域は、（長手軸Ａに対して垂直の）横断面が少なくとも、衝撃波のエネルギーの伝達に寄与するか、もしくはその変形が少なくとも１つの駆動対象要素１９へのエネルギーの伝達をもたらすメンブレンの出力領域と同じ大きさの横断面であるような具合となっていなければならない。
【００７０】
上述したように、充填片３３は、駆動装置１が初期状態にあるときに固体であり、火薬材料の作動後の燃焼室内の圧力および温度の上昇によって液体または気体の状態に遷移する材料からなってもよい。特に、充填片３３は、簡単に加工することができ、駆動装置が最終状態にあるときに（閉じた）燃焼室内で一定の圧力を生成し、メンブレン１７にこの圧力を不断に加えるドライアイスからなってもよい。このことによって、メンブレンと結合されているか、または不断に加圧される駆動対象要素をその最終位置に保持することができる。
【００７１】
ここで述べておきたいのは、当然のことながら図１、図３、図４に示されるように燃焼室に関してメンブレン１７の外に向いた側から駆動対象要素１９に衝撃付与できるか、もしくは駆動対象要素をこの側に結合できるというだけではないということである。むしろ、駆動対象要素１９は、燃焼室５に関してメンブレンの内側から衝撃付与されてもよいし、この内側に結合されていてもよい。この場合、駆動対象要素１９は燃焼室を通り抜け、端領域が燃焼室から、場合によっては当該火薬式駆動装置１のハウジング３から突出してもよい。この場合、駆動対象要素１９は、メンブレンと結合されるか、またはメンブレンと単一ピースに形成されていることが好ましい。駆動対象要素１９が燃焼室から外へ出る、例えば底部の対応する開口部を通って底部７から突出する箇所で、駆動対象要素１９は、燃焼室の内部もしくは底部７の貫通開口部に対してシール手段により密封されていてもよい。しかし、燃焼室５の内部にゲル状、ペースト状、またはゴム状の充填材料が使用されている場合、密封されていない流出開口部から、例えば駆動対象要素を包囲する環状領域からの高温ガスがハウジング３または底部７から流出することが当該用途において許容できる場合には密封を省略することができる。
【００７２】
しかし、密封されないままの流出開口部は、燃焼室の内部においてメンブレンを変形させるために十分な圧力の上昇が可能な大きさであることしか許されない。この実施形態では、制限要素２３は、最終状態においてメンブレンの外面全体を支持するように形成されていてもよい。この場合、駆動対象要素が制限要素２３を貫通しないからである。
【００７３】
この実施形態では、当然のことながら火薬ユニット１１が火薬式駆動装置１の軸Ａに軸方向に設けられていなくてもよい。しかし火薬材料１５もしくは点火装置１３の位置は決定的に重要でないので、この実施形態では、火薬ユニット１１はハウジング３の側方から燃焼室内に突出することができる。その際、どんな場合でも火薬材料１５もしくは火薬ユニット１１全体は、この火薬ユニットが燃焼室５を貫通する駆動対象要素１９の運動を妨げないように設けられていなければならない。
【００７４】
図４に示された火薬式駆動ユニット１の実施形態は、とりわけ１つまたは複数の駆動対象要素１９もしくは表面に付着する物質粒子にエネルギーを伝達するメンブレンの代わりに、燃焼室５を区画する摺動可能なピストン３５を有する（図４ａ）という点で先に説明した実施形態と区別される。この場合、ハウジング３の前面は、火薬ユニット１の長手軸Ａに比較的小さい貫通開口部のみが設けられ、駆動対象要素１９がこの貫通開口部から突出するように形成されている。駆動対象要素１９は、図示される事例でのようにピストン３５と結合されていてもよい。
【００７５】
その他の点で、図４に示される火薬技術式駆動ユニットは、図１に示された実施形態と、特に、ハウジングと底部と火薬ユニットに関して同じ特徴を有している。
【００７６】
ピストン３５は、その初期位置において、例えばハウジング３の内壁および／またはピストン３５の外壁に設けられている係止手段によってハウジング３内に固定されていてもよい。この係止手段もしくは固定手段は、ハウジング３の前側の方向の限界圧力が超過したときに初めてピストン３５が加速されることをもたらす。
【００７７】
この実施形態では、爆燃反応火薬材料１５が使用されることが好ましい。なぜなら、ピストン３５は、その慣性質量により、衝撃波だけではほとんど運動し得ないからである。むしろそのためには燃焼室の容積内で上昇するガス圧が必要となる。
【００７８】
図４に示されるように、ピストン３５の外周は、周囲を取り囲む比較的薄いピストンの壁領域に、燃焼室５内で上昇するガス圧によって径方向に加圧できることによってシール作用を達成することができる。このようにして、周囲を取り囲む比較的薄い壁を径方向にハウジング３の内壁に押し付けることが達成される。このことにより、ピストン３５が軸Ａの方向に移動する間も燃焼室５内にガス圧が上昇すると所望のシール作用が生じる。
【００７９】
図４ｂから見て取れるように、図４に示された実施形態では駆動対象要素１９がピストン３５と堅固に結合されている。それにより別の要素または別の装置に衝撃付与するための出力要素として要素１９を用いることができる。しかし当然のことながら、駆動対象要素１９がピストン３５と結合されていなくてもよい。この場合、初期状態ですでにピストン３５によって加圧されていてもよい。その際、要素１９の固定は、ハウジング３の貫通開口部を相応に形成することによって行うことができる。しかし、要素１９は、初期状態においてピストン３５によって加圧されなくてもよく、ハウジング３の貫通開口部に固定されているだけでもよい。この場合、ピストン３５は、先ず、駆動対象要素１９にある程度の速度で衝突し、要素１９に機械的インパルスを伝達し、それによりこの要素が軸Ａの方向に加速および発射される。
【００８０】
図４に示された実施形態でも、一変形形態において駆動対象要素１９が燃焼室５を貫通してもよい。この変形形態に関しては上述の説明を参照されたい。
【００８１】
図５に示された火薬式駆動装置１の実施形態は図２と図３の実施形態を組み合わせたものである。ここでもメンブレンが使用され、メンブレン１７の出力領域の外側表面に粉末状または粉塵状の物質２５が置かれている。ここではメンブレン１７の表面に粉末状または粉塵状の物質２５を設けるために、単なる粘着でも十分であり得ることを示すために付着層が省略された。しかし、当然のことながら、ここでも例えば油または糖液などの付着層が使用されてもよい。その他の点では、図５の実施形態は図２の実施形態に略相当するが、燃焼室内には図３による実施形態に相当する充填片３３が設けられている。
【００８２】
しかしこれに加えて図５の実施形態の動作原理は、軸Ａにおいて火薬材料１５の直前にインパルス伝達要素３７が設けられているという点で、爆轟反応火薬材料１５が使用されている上記の各実施形態とは区別される。このインパルス伝達要素３７は、材料に関して、およびその質量とそのジオメトリとに関して、発生した圧力衝撃もしくは発生した圧力波によってインパルス伝達要素３７が極めて短時間のうちにいわば衝撃波の最前線（Front）に乗るような速度に加速され得るような具合となっている。このことによって、インパルス伝達要素が衝撃波の最前線と事実上一緒にメンブレン１７の内壁に向かって発射されることが達成される。それによって、衝撃波に含まれるエネルギーが出力領域におけるメンブレン１７の非常に速い変形によるインパルスを伝達するために利用されるだけでなく、インパルス伝達要素３７の機械的インパルスも、その少なくとも一部をメンブレン１７に、そしてメンブレン１７を介して物質２５の粒子に伝達するために利用される。
【００８３】
メンブレン１７もしくはインパルス伝達要素３７の最終位置が図５ｂに示されている。この最終位置においてもまた（避けられない、かつ物質粒子の加速に寄与しない）メンブレン１７の変形が見て取れる。
【００８４】
図３および図５による実施形態では、充填片３３は、メンブレン１７の環状の縁領域を固定するためにも用いられ、その際、この縁領域が充填片３３と制限要素２３との間に挟まれる。しかし、当然のことながら、メンブレン１７は当該縁領域と、さらに充填片３３と、または制限要素２３と結合されていてもよい。
【００８５】
充填片は、そのジオメトリに関して、燃焼室容積が可能な限り大幅に縮小されるだけでなく、火薬ユニット１１により生成される衝撃波をメンブレンの出力領域に集束させるように形成されていてもよい。このために、充填片３３の軸方向の貫通孔を、例えばメンブレンの方向に円錐状に拡径するように形成してもよいかもしれない。
【００８６】
当然のことながら、上述した実施形態は、一実施形態の特定の特徴を他の実施形態の特徴と有意義である範囲で組み合わせることにより別の変形形態に変化させることもできる。
【００８７】
火薬式駆動ユニットのすべての実施形態が、例えば無針注入装置または電気スイッチまたはそれに類するものなどの上位装置に組み込まれてもよいし、独立したユニットとして形成されていてもよい。
【符号の説明】
【００８８】
１  火薬式駆動装置
３  ハウジング
５  燃焼室
７  底要素
９  収容切欠部
１１  火薬ユニット
１３  点火装置
１３ａ  電気端子
１５  火薬材料
１７  メンブレン
１９  駆動対象要素
２１  充填材料
２３  制限要素
２５  粉末状または粉塵状の物質
２７  付着層
２９  ガス流出開口部
３１  メンブレン
３３  充填片
３５  ピストン
３７  インパルス伝達要素
Ａ  長手軸
【図１】
2017535033.tif 000003
【図２】
2017535033.tif 000004
【図３】
2017535033.tif 000005
【図４】
2017535033.tif 000006
【図５】
2017535033.tif 000007
【国際調査報告】
2017535033.tif 000008
2017535033.tif 000009
2017535033.tif 000010
2017535033.tif 000011
2017535033.tif 000012
2017535033.tif 000013