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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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Aus der
DE 91 10 281 U1 ist ein gattungsgemäßer geräuschgedämpfter Sensor für einen Sicherheitsgurtaufroller bekannt. Aus der
EP 0 795 447 A2 sind Verbesserungen an mit einer Notblockiervorrichtung ausgerüsteten Sicherheitsgurten für Fahrzeuginsassen bekannt. Aus der
DE 42 39 651 A1 ist eine Vorrichtung zur Verrastung eines Sicherheitsgurtes bekannt. Aus der
WO 00/ 44 596 A1 ist ein Sicherheitsgurtaufroller bekannt. Aus der
EP 0 904 922 A2 ist eine Spritzgießvorrichtung zum Formen eines Mehrschichtgegenstandes und ein Verfahren zum Spritzgießen eines Mehrschichtgegenstandes bekannt.
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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 in einer nicht von der Erfindung umfassten Vergleichsform 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 nicht von der Erfindung umfassten Vergleichsform 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 nicht von der Erfindung umfassten Vergleichsform 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 nicht von der Erfindung umfassten Vergleichsform kann das bereits vorhandene Bauteil, wie z.B. Sensorgehäuse oder Auslösehebel, so abgeändert werden, dass eine Geräuschreduzierung erreicht wird. Dies kann vorteilhafterweise in einer 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 sind mechanisch z. B. über Clipsen physikalischen Prozess wie z. B. Kleben zusammengefügt. 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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Mittels dieser Ausführungsform wird die Geräuschentstehung unterbunden und wird in vorteilhafter Weise auf eine aufwändige Unterbindung der Geräuschübertragung verzichtet. 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:
- 1 eine Sensoreinrichtung gemäß dem Stand der Technik,
- 2 die Sensoreinrichtung nach 1 in Seitenansicht,
- 3 eine nicht von der Erfindung umfasste Vergleichsform mit einer Beschichtung,
- 4 eine nicht von der Erfindung umfasste Vergleichsform mit Abstandshaltern,
- 5 einen Auslösehebel mit punktförmigen Abstandshaltern in zwei Ansichten,
- 6 einen Auslösehebel mit raupenförmigen Abstandshaltern in zwei Ansichten,
- 7 eine Teilansicht einer Sensoreinrichtung mit einem als Unterlegscheibe ausgeführten Abstandshalter,
- 8 eine Ausführungsform der Erfindung mit einem Mehrkomponenten-Bauteil in einer clipsbaren Ausführungsform,
- 9,10 eine nicht von der Erfindung umfasste Vergleichsform mit einem Auslösehebel aus zwei unterschiedlichen Werkstoffen, und
- 11-13 eine nicht von der Erfindung umfasste Vergleichsform 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 nicht von der Erfindung umfassten Vergleichsform ( 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 nicht von der Erfindung umfassten Vergleichsform (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 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 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 nicht von der Erfindung umfassten Vergleichsform 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 Vergleichsform 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 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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Bezugszeichenliste
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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
