DE2402921A1 - Traegheitssteuerung - Google Patents

Description

Patentanwalt

Dipl.-Ing. Waiter Jackisch

Z SiJiJSg art M. Menzelstraße 40.

Art-ur Fohl A 34 O69 - sü

706I Haubersbronn

Schelmenwasenstraße 68 Den 22.1.

NACHGEREICHT I

*— ^l

Trägheitssteuerung

Die Erfindung betrifft eine beschleunigungs- und verzögerungsabhängige Schalt- bzw. Steuervorrichtung, vorzugsweise zum Einbau in Fahrzeuge, mit einer als Massenträgheitskörper wirkenden Kugel, die nach mehreren Seiten hin aus ihrer stabilen Ruhestellung bewegbar ist und mit wenigstens einem Schalt- oder Steuerelement zusammenwirkt.

Derartige Schalt- bzw. Steuervorrichtungen werden beispielsweise dazu verwendet,' die Blockierung der Spulenwelle von Sicherheitsgurt-Aufrollafcomaten einzuleiten. Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art liegt die Massekugel in der Ruhelage im Zentrum einer kegelförmigen Tragschale, wobei auf der Massekugel das als Hebel ausgebildete Steuerelement ruht. Auf dem freien Ende dieses an der Gehäusewand der Schalt- bzw. Steuervorrichtung befestigten Steuerhebels liegt ein Verriegelungsteil auf, der mif einer auf der Spulenwelle für den Sicherheitsgurt liegenden Steuerscheibe zusammenwirken kann. Bei Überschreiten eines zulässigen Verzögerungs- bzw. Beschleunigungswertes rollt die Massekugel infolge ihrer Trägheit vom Zentrum der kegelförmigen Tragschale aus die Kegelmantelfläche hinauf und hebt dabei den auf ihr ruhenden Steuerhebel an. Der Verriegelungsteil auf dem freien Ende des Steuerhebels wird entsprechend nach oben geschwenkt und gelangt mit der Steuerscheibe in Eingriff. Dabei wird er von der Steuerscheibe bei der Weiterdrehung bis

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zu einem Anschlag mitgenommen. Der Verriegelungsteil und damit die Steuerscheibe werden auf diese V/eise gegen Weiterdrehen verrjqgelt, wodurch die SpuTenwelle für den Sicherheitsgurt zwangsläufig blockiert wird.

Dfe Sicherheitsvorschriften für derartige Schalt- bzw. ■ Steuervorrichtungen fordern immer kleinere Ansprechwerte, bei denen die Blockierung der Spulenwelle eingeleitet werden soll. Daher müssen die Schalt- bzw. Steuervorrichtungen so'feinfühlig ausgebildet sein, daß sie schon bei äußerst geringen Beschleunigungs- uder Verzögerungswerten ansprechen. Bei der oben beschriebenen Vorrichtung wird der größte Teil der in der horizontalen Ebene wirksamen Beschleunigungskraft in Hubarbeit umgesetzt, so daß nur efci Bruchteil dieser Kraft für die eigentliche Steueroder Schalt aufgäbe zur Verfügung steht, wodurch die Ansprechempfindlichkeit erheblich verringert wird. Nimmt man beispielsweise an, eine Massekugel aus Stahl mit einem Durchmesser von 10 mm werde einer Beschleunigung oder einer Verzögerung von 0,5 g ausgesetzt, so ergibt sich eine Massenkraft von etwa 2p. Wird dieselbe Kugel einer Beschleunigung vonrur etwa 0,J> g ausgesetzt, so verringert sich diese Kraft auf rund 1,2 p, also fast auf die Hälfte. Hieraus ist zu ersehen, daß bei kleinen Ansprechwerten die Schalt- bzw. Steuervorrichtungen sehr genau und ansprechempfindlfch ausgebildet sein müssen.

Durch die Erfindung soll daher eine im Aufbau einfache und billig herzustellende Schalt- bzw. Steuervorrichtung geschaffen werden, die eine hohe Ansprechempfindlichkeit hat und ein hohes Maß an Sicherheit gewährleistet und salt schnell und sicher die Spulenwelle blockiert. Außerdem soll

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die Schalt- bzw. Steuergenaigkeit der Vorrichtung, da sie hauptsächlich in Kraftfahrzeuge eingebaut wird, sowohl auf Steigungs- und Gefällstrecken als auch auf waagerechter Fahrstrecke nahezu gleich groß sein.

Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Kugel in ihrer Ruhelage auf den Begrenzung^ kanten eines Ausschnittes aufliegt, die wenigstens annähernd -in . eine waagerechte Ebene übergehen, wobei der Ausschnitt mit einem die Eingriffstiefe cer Kugel bestimmenden Radius ausgebildet ist, der kleiner als derjenige der Ku-gel ist und daß der maximale Schalt- bzw. Steuerweg der Kugel so groß ist, daß ihr Shwerpunkt stets innerhalb der Begrenzungskanten liegt.

Wenn der zulässige BescMamigungs- oder Verzögerungswert überschritten wird, rollt bzw. kippt die Kugel infolge ihrer Trägheit aus der Ruhelage heraus. Die Kugel muß dabei nur einen sehr geringen, durch die Eingriffstiefe im Ausschnitt bestimmten Hubweg zurücklegen. Sie bewegt sich dann einer waagerechten Ebene zu, so daß eine hohe Ansprechempfindlichkeit sichergestellt ist, die auch den erhöhten Sicherheitsvorschriften genügt. Da der maximale Schalt- bzw. Steuerweg der Ku-gel so groß ist, daß ihr Schwerpunkt stets innerhalb der Begrenzungskanten des Ausschnittes liegt, wird erreicht, daß die Kugel aus der Aussteuerlage wieder selbsttätig in ihre Ruh-elage zurückrollt.

Um eine wirksame Übersetzung des Steuer- oder Schalthubes zu gewährleisten, ist ofindungsgemäß vorgesehen, daß das auf der Kugel ruhende Schalt- oder Steuerelement eine nach unten sin erweiternde Vertiefung aufweist. Zur Erhöhung der Steuerempfindlichkeit ist das Steuerelement dabei aus einem Werkstoff mit einem spezifischen Gewicht von 0,9 bis 2,7 g/nr, beispielsweise aus Kunststoff, hergestellt.

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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die lagerung für die Kugel durch eine vorzugsweise in Fahrzeuglängsrichtung liegende, nach o.ben offene Rinne gebildet, wobei das auf der Kugel ruhende Schaltoder Steuerelement eine nach unten offene und quer zur Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Vertiefung aufweisto Durch diese Ausbildung wird erreicht, daß der Ansprechwert in Fahrtrichtung wesentlich geringer ist als quer zur Fahrtrichtung. Dies ist7§ilem deshalb wichtig, weil viele Auffahrunfälle auf parkende oder unvermittelt anhaltende Fahrzeuge geschehen.

Um die Schalt- bzw. Steuervorrichtung auch in unterschiedliche Fahrzeugmodelle und -fabrikate einbauen zu können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die komplette Schaltbzw. Steuervorrichtung, bestehend aus den Hauptteilen Lagerstück, Kugel und Steuerelement, auf einem gehäusefesten Kalottenlager einstellbar befestigt ist.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Explosivdarstellung einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Steuervorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 5 eine zweite Ausführungsform einer Steuervorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch die Steuervorrichtung nach Fig. 3>

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Fig. 5 eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Steuervorrichturgj

Fig. 6 einen Längsschnitt durch die Steuervorrichtung nach Fig. 5*

Fig. 7 einen Schnitt durch die Kugellagerung der Steuervorrichtung nach Fig. 3»

Fig, 8 eine Explosivdarstellung der Steuervorrichtung nach Fig. 5»

Fig. 9 einen Längsschnitt durch eine auf einem Kalottenlager befestigte Steuervorrichtung, und

Fig. 10 einen Schnitt längs der Linie X-X in Fig. 9·

Nach Fig. 1 und 2 weist die erfindungsgemäße Steuervorrichtung ein Lagerstück 1, eine als Massenträgheitskörper wirkende Kugel 2 und einen Steuerhebel J> auf. Das vorzugsweise einstickig hagestellte Lagerstück 1 wird mit Schrauben 4, die durch Ausnehmungen 5 im unteren Bereich des Lagerstückes 1 vorgesehen sind, an der Gehäuseseitenwand 6 der Steuervorrichtung befestigt. Im flachen Teil 7 des Lagerstückes 1 ist ein kreisförmiger Ausschnitt 8 angeordnet, der mit Abstand von einer zum Mittelpunkt des Ausschnittes 8 konzentrisch liegenden Begrenzungswand 9 umgeben ist. Der Außendurchmesser dieser kreisförmigen V/and 9 ist dabei · geringfügig kleiner als die Breite des flachen Teiles 7 des Lagerstückes 1. Der flache Teil 7 geht in einen erhöhten, am Ende des Lagerstückes 1 vorgesehenen Teil 10 über, der an seinem oberen Ende eine nach oben offene Ausnehmung 11 aufweist. In der Unterseite 12 dieser Ausnehmung 11 liegt ein prismatischer Einschnitt IJ, der sich zwischen den beiden Seitenwänden 14, 14' erstreckt, die miteinander fluchtende Ausnehmungen 15* 15* ~~ für einen Steckbolzen 16 haben.

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Auf den Ausschnitt 8, dessen Radius r kleiner als der der Kugel 2 ist, wird die Kugel 2 aufgelegt, die auf der in einer horizontalen Ebene liegenden Begrenzungs kante 17 des Ausschnittes 8 aufliegt und mit ihrem Kalottenabschnitt

18 in den Ausschnitt 8 hineinragt. Der Schwerpunkt S¹ der Kugel.2 liegt dabei oberhalb der Mitte des Ausschnittes 8. Die Höhe H der Begrenzungswand 9 ist halb so groß wie der Durchmesser D der Kugel 2 und der Innendurchmesser D¹ der Wand 9 geringfügig kleiner als die Summe von Kugeldurchmesser D und Ausschnittsdurchmesser d.

Mit Abstand von einem Ende des einarmigen Steuerhebels 3 ist eine nach unten sich öffnende, kegelförmige Vertiefung

19 vorgesehen, deren Spitze 20 in der Einbaulage oberhalb eines unteren Teiles 21 des Steuerhebels 3 liegt. Der untere Durchmesser der kegelförmigen Vertiefung I9 ist größer als die Breite des unteren Steuerhebelteiles 21, der über ein schräg nach oben sich erstreckendes Zwishenstück 22 in einen oberen Steuerhebelteil 23 übergeht. Auf der Unterseite 24 dieses Teiles 23 ist ein nach unten gerichteter, über die ganze Breite des Steuerhebelteiles 23 sich erstrekkender Ansatz 25 ausgebildet, der in einer Schneide 26 endet. Das freie Ende des oberen Steuerhebelteiles 23 ist mit einer nach unten verlaufenden Verdickung 27 versehen.

Dieser Steuerhebel 3 wird mit seiner Schneide 26 in den prismatischen Einschnitt I3 eingesetzt und durch den Steckbolzen 16 vor Herausfallen gesichert. Die Breite des Teiles 23 und dami^äer Schneide 26 sind wenigstens geringfügig kleiner als die Breite der Ausnehmung 11 im erhöhten Teil des Lagerstückes 1, so daß keine Reibung zwishen den Seitenwänden 14, 14·¹ der Ausnehmung 11 und dem Steuerhebel 3 auftreten kann. Der Steuerhebel 3 liegt mit seiner kegelförmigen

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Vertiefung I9 an den Stellen 28, 28' mit seinem Kegelmantel auf der Kugel 2 auf. Dabei befindet sich der Schwerpunkt 8 des Steuerhebels 3, in der Senkrechten gesehen, zwischen der Schneide 2β und der Kugelanlage 28, 28', vorzugsweise in der Nähe der Schneide 2β. Dadurch wird'erreicht, daß der Steuerhebel j5 nur mit einem geringen Gewicht sicher auf der Kugel 2 aufliegt. Um eine Verfälschung des Ansprechwertes durch am Steuerhebel J3 wirksame Kräfte auszuschalten, liegen die Schneide 26, der Schwerpunkt S und die Kugelanlage 28, 28' Vorzugsweise in einer zu der Begrenzungskante 17 parallelen Ebene.

Wenn der zulässige Beschleunigungs- oder Verzögerungswert überschritten wird, kippt die Kugel 2 infolge ihrer Trägheit aus ihrer Ruhestellung heraus. Bei dieser Ausfünrungsform ist die Aussteuerung in allen in der Ebene des Lagerstückes 1 liegenden Richtungen gleich empfindlich. Da die Kugel 2 nur mit ihrem Kalottenabschnitt 18 in den Ausschnitt 8 hineinragt, muß sie nur die 'Hubarbeit verrichten, die nötig ist, um aus dem Ausschnitt 8 auf die ebene Oberseite des flachen Teiles 7 des Lagerstückes 1 zu gelangen, so daß die Ansprechempfindlichkeit dieser Steuervorrichtung sehr hoch ist. Beim Aussteuern wird der Schalthebel 3 entsprechend dem Neigungswinkel des Kegelmantels der Vertiefung I9 um die Schneide 26 nach oben geschwenkt. Die günstige Anordnung des Schwerpunktes S und die reibungsfreie Schneidenlagerung des Steuerhebels 3 ermöglichen eine exakte Aussteuerung, da auf die Kugel 2 nur ein kleiner Druck, nämlich nur ein Bruchteil eines Ponds ausgeübt wird. Der Steuerhebel J3 besteht vorzugsweise aus einem Werkstoff mit einem spezifischen Gewicht zwischen 0,9 und 2,7 g/crn^, beispielsweise aus Kunststoff, was die Empfindlichkeit der Aussteuerung noch weiter erhöht. Der nach oben geschwenkte Steuerhebel 3 wirkt mit einer Kupplungsscheibe zusammen und leitet dadurch

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die Blockierung der Spulenwelle in bekannter Weise ein. Nach der Aussteuerung kehrt die Kugel 2 selbsttätig in ihre Ruhelage zurück. Di-es ist deshalb möglich, weil der maximale Schalt- bzw. Steuerweg der Kugel 2, der Begrenzungswand 9 und des Ausschnittes 8 stets innerhalb der Begrenzungskante 17 des Ausschnittes 8 liegt. Der Steuerhebel 3 schwenkt während des Zurückkehrens der Kugel 2 in die Ausgangslage nach unten und hebt dadurch die Sperrung der Spulenwelle auf.

Um das wirksame Gewicht des Steuerhebels 3 zu vermindern, kann dessen Hebelarm als genau bemessenes Gegengewicht ausgebildet sein, das dem Gewicht des entgegengesetzten, auf der Kugel 2 lagernden Hebelteiles 21 entgegenwirkt.

Mit dieser beschriebenen Anordnung der Kugel 2 ist es möglich, sowohl direkt als auch, wie oben dargestellt, indirekt die Blockierung der Spulenwelle von Sicherheitsgurt-Aufrollautomaten einzuleiten.'

In den Fig. 3 und 4 ist eine Ausflhrungsform einer Steuerbzw. Schaltvorrichtung für die Direkteinsteuerung dargestellt. Au3h hier besteht die Vorrichtung aus einem Lagerstück la, einer Kugel 2a und einem Steuerhebel Ja. als Schaltelement. Das Lagerstück la, das mit Sehrauben 4a gesondert vom Steuerhebel Ja an der Gehäuseseitenwand 6 befestigt

wird, hat einen kreisförmigen Ausschnitt 8a, der etwa in der Mitte deä Lagerstückes la angeordnet ist. Dieser Ausschnitt 8a wird mit Abstand von einer Begrenzungswand 9a umgeben, deren Innendurchmesser wiedefum^leiner als die Summe von Kugeldurchmesser und Ausschnittsdurchmesser ist.

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AiiT den Abschnitt 8a, dessen Radius r kleier als der Kugelradius ist, wird die Kugel 2a aufgesetzt, so daß sfe auf der Begrenzungskante 17a aufliegt und mit einem Kalottenabschnitt 18a in den Ausschnitt 8a eingreift. Der Schwerpunkt S¹ der Kugel 2a liegt oberhalb der Mitte des Ausschnittes 8a. Der Steuerhebel 3a ist um einen Lagerbolzen 29 schwenkbar, der oberhalb und vor dem Lagerstück la angeordnet ist. Im Bereich der Kugel 2a weist der Steuerhebel J5a eine in der Einbaulage nach unten sich öffnende, kegelförmige Vertiefung 19a auf, deren unterer Durchmesser größer als die Breite des Steuerhebels 3a ist. Um den Schwerpunkt S des Steuerhebels J5a in der Nähe des Laserbolzens 29 zu setzen, isiJ der Steuerhebel 3a an diesem Ende mit einer Verdickung 27a versehen. Dadurch kann der Auflagedruck des "Steuerhebels j5a auf die Kugel 2a in einem gewünschten Maß verringert werden, wodurch die Steuerempfindlichkeit weiter erhöht werden kann. Der Steuerhebel 3^a liegt an den Stellen 28a, 28a^! mit der Vertiefung 19a auf der Kugel 2a auf.

Die Vertiefung 19a geht in das als Verrjfeelungsglied 30 ausgebildete Ende des Steuerhebels 3a über, dessen Spitze JL nah oben gerichtet ist und einen geringen Abstand vom freien Ende der Spulenwelle 32 für das Gurtband 33 hat. Das freie Ende der Spulenwelle 32 trägt radiale Sperrzähne 34, mit denen das Verriegelungsglied 30 zusammenwirken kann.

Bei Überschreiten des aiässigen Beschleunigungs- oder Verzögerungswertes kippt die Kugel 2a aus ihrer Ruhelage, wobei sie nur einen geringen Betrag über die Begrenzungskante 17a angehoben wird. Dabei ist der maximale Schaltweg, der durch die Begrenzungswand 9a gegeben ist so groß, daß der Schwerpunkt S¹ der Kugel 2a in Jeder Lage innerhalb der Begrenzungskante 17a liegt. Der Steuerhebel 3a wird dabei nach oben

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geschwenkt und kommt mit den Sperrzähnen y\ in Eingriff, so daß die Spulenwelle 32 blockiert wird. Um die Ruhelage des Steuerhebels 3^{a be}i Beschleunigungen bzw, Verzögerungen beeinträchtigende Momente auszuschalten, ist wiederum der zwischen dem Lagerbolzen 29 und der Kugelanlage 28a, 28a¹ liegende Schwerpunkt S des Steuerhebels 3a, der Lagerbolzen 29 und die Kugelanlage 28a, 28a¹ in einer parallel zur Begrenzungskante 17a liegenden Ebene angeordnet. Wenn die Spannung am Gurtband 33 nachläßt, kippt die Kugel 2a, da ihr Schwerpunkt S¹ innerhalb der Bgrenzungs kante 17a liegt, selbsttätig in ihre Ruhestellung zurück.

Die Fig. 5 bis 8 zeigen eine weitere Ausführung einer Steuervorrichtung, bei der beispielsweise in Fahrtrichtung ein wesentlich geringerer Ansprechwert und damit eine höhere Steuerempfindlichkeit erreicht werden kann als in anderen Richtungen. Auf der ebenen Oberseite 35 des einstückigen Lagerstückes Ib, das mit Schrauben 4b, die durch Ausnehmungen 5b geführt werden, an der Gehäuseseitenwand 6 befestigt wird, ist eine über die ganze Breite des Lagerstückes Ib sich erstreckende Rinne 36 vorgesehen, in deren Boden eine Nut angeordnet ist. Die Breite dieser Nut 37 ist kleiner als der Durchmesser D der Kugel 2b. An einem Ende des Lagerstückes Ib sind über die Oberseite 35 hinausragende läschenförmige Seitenwände 14-b, 14b¹ angebracht, durch deren miteinander fluchtende Ausnehmungen 15b, 15b¹ ein Steekbolzen 16b gesteckt werden kann. Die Kugel 2b"liegt in der Rinne auf den Begrenzungskanten 17b, 17b¹ der Nut 37 auf, die in einer horizonalen Ebene angeordnet sind, und ragt mit ihrem Kalottenabschnitt I8b in die Nut 37. Die Rinne 36 und die Nut erstrecken sich im eigebau.ten Zustancjdn Längsrichtung und damit in Fahrtrichtung des Fahrzeuges. Die Begrenzungskanten 17b, 17b¹ , auf denen die Kugel 2b aufliegt, stabilisieren die Kugel 2b quer zur Fahrtrichtung und bilden die Ansprech-

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schwelle für das Aussteuern der Kugel 2b in dieser Richtung. Der Abstand zwischen den beiden Innenflächen 38, 38' der Rinne 36 ist so gewählt, daß der Weg für die Kugel 2b nach Verlassen aus ihrer stabilen Ruhelage derart begrenzt wird, daß ihr Schwerpunkt S¹ innerhalb den Bgrenzungskanten 17b und 17b¹ liegt. "

Der Steuerhebel 3b weist an einem Ende eine Verdickung 27b auf, in der eine Ausnehmung 39 vorgäsehen ist. Zum Einbau des Steuerhebels 3b wird der Steckbolzen 16b durch die Ausnehmungen 15b, 15b¹ in den Seitenwänden 14b, 14b' und durch die Ausnehmung 39 im Steuerhebel 3b geführt, so daß dieser spielfrei zwischen den Seitenwänden 14b, 14b¹ schwenkbar ist. Der Steuerhebel 3b liegt mit einer in Richtung auf die Kugel 2b sich erweiternden Vertiefung 19b auf der Kugel 2b auf. Diese Vatiefung 19b auf der Kugel 2b wird durch zwei im Winkel zueinandejjange ordne te und in Längsrichtung des Steuerhebels 3b sich erstreckende, gewölbte Seitenwände 40, 4O^! begrenzt, die beiderseits über die Außenkanten des Steuerhebels 3b hinaus nach unten ragen. Die durch die beiden Seitenwände 40, 4O¹ gebildete Kante 41 liegt in der Symmetrieachse des Steuerhebels 3b. Im Boden dieser Vertiefung 19b ist eine symmetrischzur.-Längsmittellinie des Steuerhebels 3b ausgebildete, konkave Rinne 42 vorgesehen, die sich parallel zu den Seitenwänden 40, 4o^T erstreckt und deren Breite kleiner ist als der Durchmesser D der Kugel 2b. In der Einbaulage erstrecken sich die Seitenwände 4o, 40' und die Rinne 42 quer zur Fahrtrichtung. Der Steuerhebel 3b liegt mit den Begrenzungskanten 43, 43' der Rinne 42 auf der Kugel 2b auf. Damit der Steuerhebel 3b nur einen geringen Druck auf die Kugel 2b ausübt, liegt sein Schwerpunkt S in der Nähe des Steckbolzens 16b.

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Die Kugel 2b, die durch die Begrenzungskanten 17b, 17b¹ der Nut yj quer zur Fahrtrichtung stabilisiert ist, wird durch die Begrenzungskanten 43., 43' der Rinne 42 in Fahrtrichtung stabilisiert. Au? diese Weise wird die Kugel 2b schneidenartig gehalten, so daß eine hohe Empfindlichkeit gewährleistet ist. Gleichzeitig können durch diese Lagerung Einbautoleranzen in Quer- und Längsrichtung voll auskompensiert werden.

Wird nun auf das Fahrzeug eine Verzögerungs- oder Beschleunigungskraft ausgeübt, die den Grenzwert übersteigt, so wird die Kugel 2b in Längsrichtung des Fahrzeuges in der Rinne J>6 bewegt. Da sich die Rinne 36 in Fahrtrichtung erstreckt, wird keine Energie für eine Hubarbeit der Kugel 2b benötigt, so daß in dieser Richtung ein sehr kleiner Ansprechwert eingestellt werden kann. Der leichte Steuerhebel 35b, der aus Kunststoff mit sehr geringem spezifischem Gewacht bestehen kann, wird bei der Bewegung der Kugel 2b infolge der Seitenwände 40, 4o' der Vertiefung 19b, die sehr stark geneigt sein können, auf"kürzestem Kugelweg nach oben geschwenkt. Auch bei dieser Ausführungsform ist zur Vermeidung von zusätzlichen Momenten vorgesehen, daß der Schwerpunkt S des Steuerhebels 3b, der Steckbolzen 16b und die Begrenzungskanten 43, 43¹ der Rinne 42 in einer parallel zu den Begrenzungskanten 17b; 17b¹ der Nut 37 sich erstrekkenden Ebene liegen. Wirkt auf das Fahrzeug eine Verzögerungs- oder Beschleunigungskraft, die den Grenzwert—· überschreitet, quer zur Fahrtrichtung, so kippt die Kugel 2b aus der Ruhelage um die Begrenzungskanten 17b bzw. 17b^T heraus und schwenkt über die geneigten Seitenwände 40 und 40' den Steuerhebel 3b nach oben. Hierbei bewegt sich die Kugel 2b innerhalb der Nut 42.

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Der nach oben geschwenkte Steuerhebel yo, der an seinem vom Steckbolzen 16b abgewandten Ende klinkenartig ausgebildet ist, kommt mit einer am Umfang verzahnten Kupplungsscheibe 44 in Wirkverbindung und hält diese an, so .daß bei weiterem Gurtbandabzug eine Relativdrehung zwischen Kupplungsscheibe 44 und Spilenwelle j52 eintritt, die die Sperrung herbeiführt.

Bei in Fahrtrichtung wirkender Verzögerungs- bzw. Beschleunigungskraft bleibt die Kugel 2b bei der Aussteuerung in der waagerechten Ebene. Daher bedarf es äußrer Kräfte, um sie wieder indhre Ausgangslage zurückzubringen. Da die Spulenwelle ]52 unter der Kraft einer spiralförmigen Rückholfeder steht, die dazu führt, daß der Gurt bei Entlastung wieder aufgerollt wird, wird bewirkt, daß die Zänrücken 44* der Umfangsverzahnung an der Kupplungsscheibe 44 automatisch auf den klinkenartigen Rücken J5b' des Steuerhebels j5b drücken urd somit eine Komponente in Richtung der Kugelausgangslage wirkt und diese zurückbringt.

Wirkt die Verzögerungs- bzw. Beschleunigungskraft, quer zur Fahrtrichtung, so kippt die Kugel 2b nach Ende des Steuervorganges selbsttätig in ihre Ausgangs lage zurück, -da der S/werpunkt S^! der Kugel 2b immer innerhalb der Begrenzungskanten 17B, 17b¹ der Nut 37 liegt.

Mit dieser Ausführungsform ist eine hochempfindliche Steuerung möglich. Vor allem in Fahrtrichtung des Fahrzeuges kann der Ansprechwert extrem klein gehalten werden, da die Kugel 2b in dieser Richtung während ihrer Aussteuerung keinerlei Hubarbeit verrichten muß.

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Bei der in den Fig. 9 und 10 dargestellten Ausführungsfonn ist an der Gehäuseseitenwand 6 ein Kalottenlager mit Schrauben 46 befestigt, dessen Oberseite 47 konkav gekrümmt ist. Das Lagerstück Ic ist so ausgebildet, daß seine Unterkante 48 auf dem gleichen Kreisbogen liegt'wie die Oberkante 45a des Kalottenlagers 45. Die Unterseite des Lagerstückes Ic ist konvex gekrümmt, wobei der Krümmungsradius R^f gleich dem der Oberseite 47 des Kalottenlagers 45 ist ^ Auf der Oberseite 50 des lagerstückes Ic ist eine kreisförmige Vertiefung 51 vorgesehen, deren ebener Boden 52 gegenüber der Oberseite 50 des Lagerstückes Ie nach unten versetzt ist. Die Vertiefung 51 wird von einer Begrenzungswand 9c umgeben, deren Höhe vorzugsweise dem halten Kugeldurchmesser entspricht. Im Boden 52 der Vertiefung 51 ist ein kreisförmiger Aussdnitt 8c vorgesehen, dessen Radius kleiner als der Kugelradius ist. Der Innendurchmesser der Wand 9c ist etwas kleiner aus die Summe von Kugeldurchmesser und Ausschnittsdurchmesser. Die Kugel 2c liegt auf der Begrenzungskante 17c des Ausschnittes 8c auf und ragt mit einem Kalottenabschnitt 18c in den Ausschnitt 8c. Auf der Kugel 2c ruht der Steuerhebel ^e mit einer kegelförmigen Vertiefung 19c. Er ist um den Steckbolzen 16c schwenkbar zwischen den.Seitenwänden He, I4c^f des Lagerstückes Ic angeordnet. Der Steckbolzen I6e, aer Schwerpunkt S des Steuerhebeln j5c, der in der Nähe des Steckbolzens 16 zwischen diesem und den Kugelanlagen 28c, 28c^l am Kegelmantel der Vertiefung 19c liegt, und die Kugelanlagestellen 28c, 28c¹ liegen wiederum in einer zu der Begrenzungskante 17c parallelen Ebene.

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Der Mittelpunkt M des Kalottenlagers 45 wird etwa in der äußeren Spitze 55 des Steuerhebels ^c vorgesehen. Aif diese Weise ist es möglich, für alle Einsatzfälle Automaten gleicher Bauart herzustellen und diese lediglich M der Montage zu justieren. Für die Fertigung ist dies von großem Vorteil, da Werkzeuge und Vorrichtungen eingespart werden können. Das Lagerstück Ic mit der Kugel 2c und dem Steuerhebel Jc wird auf dem gehäusefesten Kalottenlager in die richtige Lage einjustiert und dann mit dem Kalottenlager 45 vorzugsweise verklebt oder verschweißt.

Die erfindungsgemäßen Ausführungsformen einer Schalt- bzw. Steuervorrichtung sind äußerst einfach im Aufbau, haben eine hohe Ansprechempfindlicneit und gewährleisten daher ein hohes Maß an Sicherheit.

Steuert man damit beispielsweise Sicherheitsgurtaufroll-Automaten, so erfolgt im Gefahrensfalle eine schnelle und zuverlässige Blockierung der Spulenwelle.

Weiterhin ist denkbar, entsprechend den beschriebenen Ausführungsformen das Auskippen der Masse-Kugel beispielsweise direkt oder indirekt zur Lösung einer elektrischen Impulsschaltaufgabe zu verwenden.

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Claims (19)

Patentanwalt g-VJaiiar .l E »iüttgs. r Jt ti. MejKeöätais« .4Q - 16 - Art-ur Fi3hl A 34 069 - sü 706I Haubersbronn Schelmenwasenstr. 68 Den 22.1.1974 ANSPRÜCHE :

1. Beschleunigungs- und verzögerungsabhängige Schalt- bzw. Steuervorrichtung, vorzugsweise zum Einbau in Fahrzeuge, mit einer als Massenträgheitskörper wirkenden Kugel, die nach mehreren Seiten hin aus ihrer stabilen Ruhestellung bewegbar ist und mit wenigstens einem Schaltoder Steuerelement zusammenarbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel (2, 2a, 2b, 2c) in ihrer Ruhelage auf den Begrenzungskanten (17, 17a, 17b, 17b¹,17c) eines Ausschnittes (8, 8a, 37* 8c) äμfliegt, die wenigstens annähernd in eine waagerechte Ebene übergehen, wobei der Ausschnitt (8, 8a, 37, 8c) mit -einem die Eingriffstiefe der Kugel (2, 2a, 2b, 2c) bestimmenden.Radius (r) ausgebildet ist," der kleiner als derjenige der Kugel (2, 2a, 2b, 2c) ist und daß der nscimale Schalt- bzw, Steuerweg der Kugel (2, 2a, 2b, 2c) so groß ist, daß ihr Schwerpunkt (S¹) stets innerhalb der Begrenzungskanten (I7, 17a, 17b, 17b¹, 17c) liegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das auf derKugel (2, 2a, 2b, 2c) ruhende Schalt- oder Steuerelement (3*'3^a* y&t 3°) eine nach unten sich erweiternde Vertiefung (I9, 19a, 19b, 19c) aufweist.

3· Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwerpunkt (S) am Schalt- oder Steuerelement (3, 3a, 3b, 3c) so vorgesehen ist, daß er a&sehen Drehpunkt (26, 29, 16b, 16c) und Kugelanlage (28, 28', 28a, 28a¹, 43, 43', 28c, 28c¹) liegt. " -

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4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagekraft, die auf die Kugel (2, 2a, 2b, 2c) wirkt, sehr klein, vorzugsweise "ein Bruchteil eines Ponds, ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwerpunkt (S) des Schaltoder Steuerhebels (3, 3a, 3b, 3c)>der Drehpunkt (26, 29, 16b, 16c) sowie die Kugelanlage (28, 28¹, 28a, 28a^!, 43, 43', 28c, 28c¹) vorzugsweise'in einer Ebene liegen, die etwa parallel"zu den Begrenzungskanten (17, 17a, 17b, 17b», 17c) verläuft.

6. Vorriehtungnach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerhebel (3, 3a, 3b, 3c) aus einem Werkstoff mit einem spezifischen Gewicht von 0,9 bis 2, 7 g/cnr, beispielsweise aus Kunststoff, hergestellt ist.

7. Vorrichtung nach einem der vahergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung für die Kugel (2b) durch eine vorzugsweise in Fahrzeuglängsrichtung liegende, nach oben offene Rinne (36) gebildet ist und daß das auf der Kugel (2b) ruhende Schalt- oder Steuerelement (3b) eine nach'unten offene und quer zur Fahrzeuglängsrichtung verüaifende Vertiefung (19b) aufweist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch geleinzeichnet, daß die Rinne (36) im Boden eine Längsnut (37) aufweist, deren Breite kleiner als der Durchmesser (D) der Kugel (2b) ist.

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9· Vorriehtunghaeh einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rinne (36) rechteckförraig ausgebildet ist.

10.Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (19t>) des Schalt- oder Steuerhebels (3b) prismatisch ausgebildet ist und vorzugsweise eine Rinne (42) aufweist, die schmäler als der Durchmesser (D) derKugel (2b) ist.

11· Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalt- oder Steuerhebel (3* 3a, yoy 3c) als einarmiger Hebel ausgeführt ist.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansp rüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerhebel (3) mittels einer Schneide (26) gelagert ist.

13· Vorrichtung nach einem' der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Massekugel (2, 2a, 2b, 2c) der Schalt- oder Steuerhebel (3a bzw. 3, '3b, 3c) direkt bzw. indirekt die Blockierung der Spulenwelle (32) von SJbherheitsgurt-Aufrollautomaten eingeleitet ist.'

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Weg für die Kugel (2, 2a, 2b, 2c) in der waagerechten Ebene durch ^grenzungs'f lachen (9, 9a, 9c, 38, 38^! und 40, W ) am Lagerstück (1, la, Ib, Ic) oder am Schalt- oder Steuerhebel (Ib) begrenzt ist,

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15. Vorrichtungnach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsflächen (9* 9a, 9c, 38, 38¹) eine Höhe/naben, die vorzugsweise dem halben Kügeldurchmesser entspricht und einen Durchmesser (D') .bzw- Abstand aufweisen, der goingfügig kleiner als die Summe von KugeldurchmesserH (D) und Ausschnittsdurchmesser (d) ist.

16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g&ennzeichnet, daß die ganze Steuervorrichtung, bestehend aus den Haupt teilen Lagerstück (Ic), Kugel (2c) und Steuerhebel (3c) auf einem gehäusefesten Kalottenlager (45) einstellbar befestigt ist.

17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g4cennzeichnet, daß der Mittelpunkt (M) des Kalottenlagers (45) etwa mit der äußeren Spitze'(53) des Steuerhebels (j5c) zusammenfällt.

18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, . · dadurch gekennzeichnet, daß die ganze Steuervorricfcfei-ng mit dem Kalottenlager (45) vorzugsweise durch Kleben oder Schweißen fest verbunden ist. '

19. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,daß die Massekugel beim Auskippen als Schaltelement eines elektrisch wirkenden Steuerteiles vorgesehen ist.

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