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Die
Erfindung betrifft eine Sensoreinrichtung für einen Auslösemechanismus
gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Derartige
Sensoreinrichtungen werden üblicherweise
für Sicherheitsgurte
in Kraftfahrzeugen eingesetzt und zum Beispiel als Lage- und Beschleunigungssensoren
in Sicherheitsgurten zugeordneten Retraktoren für Gurte ausgeführt. Diese
Sensoreinrichtungen bestehen beispielsweise aus einem Sensorgehäuse und
einem Auslösehebel,
die beide zusammen die Aufnahme für eine seismische Masse bilden.
Der Auslösehebel
ist schwenkbar am Sensorgehäuse
auf einer Welle gelagert und wird bei Beschleunigungsbewegungen
des Sensorgehäuses durch
die seismische Masse ausgelenkt. Um die notwendige Sensitivität zu erhalten,
ist der Auslösehebel nicht
nur schwenkbar, sondern auch entlang der Welle verschiebbar gelagert,
damit ein notwendiges Spiel zwischen dem Auslösehebel und dem Sensorgehäuse erreicht
wird. Eine solche Sensoreinrichtung kann durch Schwingbewegungen
bzw. durch Relativbewegungen zwischen Auslösehebel und Sensorgehäuse konstruktionsbedingt
im normalen Fahrbetrieb Störgeräusche erzeugen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Sensoreinrichtung so zu
verbessern, dass schwingungsbedingte bzw. beschleunigungsbedingte
Störgeräusche vermieden
oder zumindest unter ein solches Maß gedrückt werden, dass die Störgeräusche nicht
mehr als störend
empfunden werden, ohne die notwendige Sensitivität zu beeinträchtigen.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
mit einer Sensoreinrichtung für
einen Auslösemechanismus
gemäß dem Patentanspruch
1. Die Unteransprüche
betreffen besondere Weiterbildungen dieser Erfindung.
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Der
hier beanspruchten Lösung
liegt die erfinderseitige Erkenntnis zugrunde, dass die Störgeräusche nicht
durch die Berührung
der schweren seismischen Masse mit ihrem durch Sensorgehäuse und
Auslösehebel
gebildeten Käfig
hervorgerufen werden, sondern aufgrund des vorhandenen Spiels zwischen
Sensorgehäuse
und Auslösehebel
durch Berührung
der Seitenflächen
dieser Bauteile erzeugt wird.
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Vorgeschlagen
wird deshalb, die Materialpaarung der sich berührenden Bereiche so aufeinander
abzustimmen, dass es bei Kontakt der Bereiche zu einer Geräuschdämpfung kommt,
d. h. die Materialpaarung ist auf die Geräuschreduzierung optimiert. Erfindungsgemäße Materialpaarungen
können
z.B. bekannte Kunststoffpaarungen aus Polypropylen (PP) und Polyoxymethylen
(POM) bzw. Polyamid (PA) sein, aber auch andere Materialpaarungen
wie z.B. Thermoplastische Elastomere (z.B. TEEE) oder POM mit Kautschuk,
Schaumstoff oder Kork sind denkbar.
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Die
Geräuschdämpfung kann
durch eine zusätzliche
Schicht oder durch ein zusätzliches
Bauteil erfolgen, das zwischen den betreffenden Seitenflächen des
Sensorgehäuses
und Auslösehebels
eingefügt
wird. Eine Materialpaarung mit geräuschdämpfendem Verhalten kann aber
auch durch Auswahl eines geeigneten Werkstoffes für ein bereits vorhandenes
Bauteil erreicht werden. Dies kann konstruktive Veränderungen
des betreffenden Bauteils bewirken.
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In
einer ersten Ausführungsform
der Erfindung wird eine Geräuschdämpfung durch
eine Beschichtung von zumindest einer der sich berührenden
Seiten des Auslösehebels
oder des Sensorgehäuses
erreicht. Die Beschichtung kann sowohl punktuell als auch großflächig erfolgen.
Da zwischen den sich berührenden
Bereichen erhöhte
Reibungskräfte
auftreten, kann es in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform
sinnvoll sein, bei weniger abriebfesten und zur Dämpfung bestimmten
Beschichtungen, diese Beschichtungen mit einer zusätzlichen dünnen, abriebfesten
Schicht zu versehen, ohne die Geräuschreduzierung nachteilig
zu beeinflussen.
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In
einer zweiten Ausführungsform
kann die Geräuschdämpfung durch
einen Abstandshalter erzielt werden, der aus einem geräuschdämpfenden Material
besteht. Üblicherweise
werden die Abstandshalter hier paarweise eingesetzt. Die Form der Abstandshalter
kann noppen-, kegel- oder
stabförmig sein
und die Abstandshalter sind zumindest mit einer Seite der sich gegenüberliegenden,
korrespondierenden Seiten des Sensorgehäuses und Auslösehebels
verbunden. In einer anderen Ausführungsform werden
die Abstandshalter auf der Welle geführt, auf der der Auslösehebel
am Sensorgehäuse
gelagert ist. Die auf der Welle geführten Abstandshalter können wiederum
quasi als Anschlagpuffer mit einer korrespondierenden Seite fest
verbunden oder als Distanzstück
in der Art einer Unterlegscheibe frei beweglich auf der Welle gelagert
sein.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten konkreten Ausgestaltung kann das bereits vorhandene
Bauteil, wie z.B. Sensorgehäuse
oder Auslösehebel,
so abgeändert
werden, dass eine Geräuschreduzierung erreicht
wird. Dies kann vorteilhafterweise in einer dritten Ausführungsform
durch Auswahl eines geeigneten Werkstoffes für ein Bauteil erfolgen, so
dass bei Kontakt der Bauteilseite des abgeänderten Bauteils mit einer
korrespondierenden Seite eine Geräuschreduzierung erreicht wird.
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Da
viele Werkstoffe mit geräuschdämpfenden
Eigenschaften geringere Festigkeiten aufweisen als die derzeit eingesetzten
Werkstoffe, wie z.B. Thermoplastische Elastomere (TEEE) oder Polyoxymethylen
(POM), ist es vorteilhaft nur Teilbereiche eines Bauteils durch
einen geräuschdämpfenden Werkstoff
zu ersetzen. Das Bauteil besteht somit aus zumindest zwei Bauteilbereichen,
von denen eine erste Bauteilkomponente ein Rumpfbauteil darstellt, das
durch eine zweite Bauteilkomponente zu einem kompletten Bauteil
ergänzt
wird. Die einzelnen Bauteilkomponenten können mechanisch z. B. über Clipsen
oder über
einen chemisch-physikalischen
Prozess wie z. B. Kleben zusammengefügt werden. Gemäß einer
weiteren bevorzugten konkreten Ausgestaltungsform kann aber auch
die Herstellung des Bauteils in einem Arbeitsprozess durch Einspritzen von
zumindest zwei Werkstoffkomponenten in eine Spritzform erfolgen.
Dadurch kann ein Mehrkomponenten-Bauteil hergestellt werden, dessen
Kern (Rumpfbauteil) aus einem Werkstoff hoher Festigkeit besteht,
an dessen Randbereiche ein Werkstoff mit besonders geräuschdämpfenden
Eigenschaften angespritzt ist.
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Diesen
Ausführungsformen
ist allen gemeinsam, dass bereits die Geräuschentstehung unterbunden
wird und in vorteilhafter Weise kann auf eine aufwändige Unterbindung
der Geräuschübertragung verzichtet
werden. Eine zusätzliche
Kapselung des Retraktors, wie sie derzeit in Kraftfahrzeugen zum Einsatz
kommt, entfällt.
Die Geräuschdämpfung ist also
kostengünstig
und platzsparend.
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Vorteilhaft
ist auch, dass die Dämpfung
mit einfachen Mitteln erzielt werden kann, ohne einen großen Eingriff
in die Konstruktion konventioneller Sensoren vorzunehmen. Dies ist
bei einem sicherheitsrelevanten Bauteil von großer Bedeutung, da hier einer
Konstruktionsänderung
immer aufwändige und
somit teure Testverfahren folgen.
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Die
Erfindung wird im Folgenden an Hand mehrerer in den Zeichnungen
dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele
näher beschrieben.
Es zeigen:
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1 eine Sensoreinrichtung
gemäß dem Stand
der Technik,
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2 die Sensoreinrichtung
nach 1 in Seitenansicht,
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3 eine erste Ausführungsform
der Erfindung mit einer Beschichtung,
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4 eine zweite Ausführungsform
der Erfindung mit Abstandshaltern,
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5 einen Auslösehebel
mit punktförmigen Abstandshaltern
in zwei Ansichten,
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6 einen Auslösehebel
mit raupenförmigen
Abstandshaltern in zwei Ansichten,
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7 eine Teilansicht einer
Sensoreinrichtung mit einem als Unterlegscheibe ausgeführten Abstandshalter,
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8 eine vierte Ausführungsform
der Erfindung mit einem Mehrkomponenten-Bauteil in einer clipsbaren
Ausführungsform,
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9, 10 eine fünfte Ausführungsvariante mit einem Auslösehebel
aus zwei unterschiedlichen Werkstoffen, und
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11–13 eine
fünfte
Ausführungsvariante mit
einem Sensorgehäuse
aus zwei unterschiedlichen Werkstoffen.
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Eine
Sensoreinrichtung der eingangs genannten Art ist wie folgt aufgebaut:
Ein in 1 und 2 schematisch dargestelltes
Sensorgehäuse 1 enthält eine
halbschalenförmige
Aufnahme 2, in der eine als Kugel ausgebildete seismische
Masse 3 gelagert ist. Wird die seismische Masse 3 aufgrund
einer Beschleunigung oder Schräglage
des Sensorgehäuses 1 aus
ihrer Ruhelage bewegt, so lenkt die seismische Masse 3 einen
schematisch dargestellten Auslösehebel 4 aus,
der einen Sperrmechanismus S aktiviert. Der Auslösehebel 4 ist über eine
Welle 5 am Sensorgehäuse 1 beweglich
gelagert und ist aus einer halbschalenförmigen Aufnahme 6 mit
einem Auslösearm 7 gebildet,
der in den Sperrmechanismus S eingreift.
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Die
halbschalenförmige
Aufnahme 6 des Auslösehebels 4 ist
der Aufnahme 2 des Sensorgehäuses 1 gegenüberliegend
angeordnet und beide Aufnahmen 2, 6 zusammen bilden
gemeinsam einen Käfig
für die
seismische Masse 3.
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Der
Auslösehebel 4 ist
in einer ersten erfindungsgemäßen Ausführung (3) auf einer Welle 5 in
einem Ausschnitt A des Sensorgehäuses 1 gelagert,
wobei die jeweiligen Stirnseiten 8 des Auslösehebels 4 den
Innenseiten 9 des Sensorgehäuseausschnittes gegenüberliegen.
Unter den Seiten 8, 9 sind auch die sich jeweils
gegenüberliegenden
Kanten oder Flächen
zu verstehen und im Folgenden wird der Begriff Fläche einheitlich
für die
Begriffe Seite oder Kante verwendet. Der Auslösehebel 4 ist auf der
Welle 5 nicht nur schwenkbar, sondern auch verschiebbar
gelagert, um ein für
seine Beweglichkeit notwendiges Spiel zwischen dem Auslösehebel 4 und
dem Sensorgehäuse 1 zu
erreichen. Die erste Ausführung
sieht nun vor, zumindest eine Oberfläche der sich möglicherweise
bei Schwingbewegungen berührenden
Flächen 8, 9 mit
einer geräuschdämpfenden
Beschichtung 10 zu versehen. Es kann die Fläche 8 des
Auslösehebels
und/oder die Innenseite 9 des Sensorgehäuseausschnittes beschichtet
werden. Als Beschichtung ist vorzugsweise ein weicherer Kunststoff,
Schaumstoff oder gummiartiger Werkstoff einsetzbar. Die Beschichtung
kann durch übliche
Fertigungsprozesse wie beispielsweise Bekleben, Lackieren oder Bedampfen
erfolgen.
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In
einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform
(4, 5 und 6)
kommen ein oder mehrere Abstandshalter 11 zwischen dem
Auslösehebel 4 und
dem Sensorgehäuse 1 zum
Einsatz. In den 5, 6 und in den nachfolgenden
Figuren werden zur besseren Darstellung der Erfindung nur noch Ausschnitte
aus der in den 1-4 dargestellten Sensoreinrichtung
gezeigt. Im Folgenden wird der Begriff „Abstandshalter" immer im Plural verwendet, wobei
darunter auch ein einzelner Abstandshalter inbegriffen sein soll.
Unter einem Abstandshalter ist im Sinne der Erfindung ein zusätzlicher
Körper
zu verstehen, der nicht zur eigentlichen Funktion des bzw. der Bauteile
beiträgt.
Wie aus der 4 ersichtlich, sind
die Abstandshalter 11 direkt am Lager 11b und/oder
an einer beliebigen Stelle 11a, c der einander
gegenüberliegenden
Flächen 8, 9 angebracht. Auf
den Flächen 8, 9 können die
Abstandshalter 11 auch noppen-, kegel- oder stabförmig (11a, 11c)
ausgebildet sein.
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In
den 5 und 6 sind beispielhaft die Abstandshalter 11 an
der Fläche 8 des
Auslösehebels 4 angebracht.
Nur der Vollständigkeit
halber sei erwähnt,
dass die Abstandshalter 11 wiederum die oben aufgeführten unterschiedlichen
Geometrien (11a, 11c) annehmen können. Dabei
sind die Abstandshalter 11 in vorteilhafter Weise jeweils
paarweise an den dem Sensorgehäuse
gegenüberliegenden
Seitenflächen 8 des
Auslösehebels 4 angeordnet,
damit bei Kontakt des Abstandshalters 11 mit der gegenüberliegenden
Seitenfläche 9 ein
funktionssicheres Anliegen an dieser gewährleistet ist. Durch diese
Maßnahme
wird ein Verkeilen des Auslösehebels 4 auf
der Welle unterbunden, so dass kein störendes Drehmoment am Auslösehebel 4 erzeugt wird.
Genauso können
die Abstandshalter 11 (6) aber
auch band- bzw. raupenförmig 11d ausgebildet und
in etwa mittig dem Verlauf der Seitenfläche 8 des Auslösehebels 4 folgend
auf dieser angebracht sein. Analog zur obigen Ausführung können die
Abstandshalter auch an der Innenseite 9 des Sensorgehäuseausschnittes
angebracht werden.
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Die
Abstandshalter werden aus einem geräuschdämpfenden Material durch Aufspritzen
oder Auftragen auf das Bauteil hergestellt.
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Ist
das Lager des Auslösehebels 4 als
Welle 5 ausgebildet, so können die Abstandshalter (7) scheiben- bis zylinderförmige Körper darstellen,
die wie Unterlegscheiben 12 auf die Welle 5 aufgebracht werden.
Die Abstandshalter 11 können
als selbstständige
Körper
ausgeführt
sein oder mit einer ihrer Stirnflächen mit einer Fläche 8, 9 des
Auslösehebels 4 oder
des Sensorgehäuses 1 verbunden
und somit einstückig
mit dem Auslösehebel 4 oder
dem Sensorgehäuse 1 ausgebildet
sein. Sind sie einstückig
ausgeführt,
so erfolgt ihre Aufbringung wiederum durch Aufspritzen oder Auftragen
eines geräuschdämpfenden
Materials auf das Bauteil. Sind die Abstandshalter 11 als
selbstständige
Körper
ausgeführt,
so sind diese aus einem geräuschdämpfenden
Material wie z.B. einem weichen Kunststoff, Schaumstoff oder gummiartigen
bzw. korkartigen Werkstoff hergestellt.
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In
den folgenden Ausführungsvarianten
werden unterschiedliche Werkstoffe für die Bauteile der Sensoreinrichtung
eingesetzt, insbesondere für
den Auslösehebel 4 und
das Sensorgehäuse 1.
Die Werkstoffe sind so aufeinander abgestimmt, dass es bei Kontakt
der Flächen
zu einer Geräuschdämpfung kommt,
d. h. die Materialpaarung ist auf die Geräuschreduzierung optimiert.
Materialpaarungen können
z.B. bekannte Kunststoffpaarungen aus PP und POM bzw. PA sein. Das
Bauteil aus einem anderen Werkstoff bzw. anderen Kunststoff mit
geräuschdämpfenden
Eigenschaften kann in einer dritten Ausführungsvariante ein ganzes Bauteil,
wie z.B. der Auslösehebel 4 oder
das gesamte Sensorgehäuse 1 sein.
Ebenso kann auch ein Teilbereich eines Bauteils aus einem geräuschdämpfenden
Material hergestellt sein, so dass ein Mehrkomponenten-Bauteil vorliegt.
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Ein
Mehrkomponenten-Bauteil kann in einer vierten Ausführungsvariante
als Bauteil ausgeführt sein,
in dessen Basis-Bauteil ein weiteres Aufbau-Bauteil eingeclipst
wird. Dieses kann z.B. ein Aufbau-Bauteil 13 (8) sein, das in Form einer Halterung
für die
Welle 5 in das Sensorgehäuse 1 (Basis-Bauteil)
eingeclipst wird. Das eingeclipste Aufbau-Bauteil ist dann so ausgeführt, dass
die jeweilige Fläche
des eingeclipsten Aufbau-Bauteils bei Schwingbewegungen des Sensorgehäuses mit
einer Fläche 8 des
Auslösehebels 4 und/oder
einer Fläche 9 des
Sensorgehäuses 1 Kontakt
haben kann, aber ein direkter Kontakt der Flächen des Auslösehebels 4 und
des Sensorgehäuses 1 vermieden
wird.
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Denkbar
ist auch, in einer fünften
Ausführungsvariante
ein Bauteil selbst aus zumindest zwei Komponenten mit zumindest
einer geräuschdämpfenden
Komponente herzustellen. Unter Umgehung eines zusätzlichen
Bauteils und ohne zusätzliches Anbringen
von Abstandshaltern kann so die notwendige Geräuschdämpfung erreicht werden, ohne
die an diesem Bauteil geforderten Festigkeitswerte zu vernachlässigen.
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In
den 9 und 10 ist eine weitere Ausführungsform
eines Auslösehebels 4 dargestellt,
der in einer Sensoreinrichtung gemäß den 1 und 2 Verwendung
finden kann. Der auf der Welle 5 gelagerte zweite Bereich
des Auslösehebels 4,
der den Flächen 9 des
Sensorgehäuses 1 gegenüberliegt,
ist aus einer geräuschdämpfenden
Komponente 14 hergestellt. Der zweite Bereich des Auslösehebels 4 kann
entweder vollständig
aus dieser geräuschdämpfenden
Komponente 14 bestehen (9),
oder er kann noch einen Kern aus der ersten Komponente 15 besitzen,
die mit der geräuschdämpfenden
Komponente 14 umspritzt bzw. ummantelt wurde (10).
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Umgekehrt
zu den 9 und 10 wird in den 11 bis 13 das Sensorgehäuse mehrkomponentig ausgeführt. Diese
Figuren zeigen zur besseren Darstellung der Erfindung nur noch Ausschnitte
aus der in den 1-4 dargestellten Sensoreinrichtung.
Dabei kann der Anteil der geräuschdämpfenden
Komponente 14 in einem großen Bereich variieren. So kann
ein Teilbereich unterschiedlicher Dicke und Geometrie der betroffenen
Fläche 9 des
Sensorgehäuses 1 in
der geräuschdämpfenden
Komponente 14 ausgeführt
sein, wie dies in den 11 und 12 beispielhaft dargestellt
wird. Ebenso kann aber auch wie in 13 dargestellt
ein ganzer Bauteilbereich des Sensorgehäuses 1 aus der geräuschdämpfenden Komponente
hergestellt werden.
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Die
Mehrkomponenten-Bauteile können
kostengünstig
in einem Prozess hergestellt werden. Dazu werden die Komponenten
nahezu zeitgleich in bekannten Verfahren in das Werkzeug eingespritzt.
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Die
oben genannten Ausführungen
bieten den Vorteil, dass sie bei einer abgeänderten Lagerung des Auslösehebels
bzw. bei einem anders konzipierten Sensorgehäuse leicht entsprechend angepasst
werden können.
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- 1
- Sensorgehäuse
- 2
- Aufnahme
- 3
- Seismische
Masse
- 4
- Auslösehebel
- 5
- Welle
- 6
- Aufnahme
- 7
- Auslösearm
- 8
- Stirnseite/Fläche Auslösehebel
- 9
- Innenseite/Fläche Sensorgehäuse
- 10
- Beschichtung
- 11
- Abstandshalter
- 12
- Unterlegscheibe
- 13
- Aufbau-Bauteil
- 14
- Geräuschdämpfende
Komponente
- 15
- Erste
Komponente
- S
- Sperrmechanismus