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Die
Erfindung betrifft einen Gurtaufroller für einen Fahrzeugsicherheitsgurt.
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Moderne
Gurtaufroller sind neben den üblichen
gurtband- und/oder fahrzeugsensitiven Sperrfunktionen oft mit Zusatzfunktionen
ausgestattet. Eine dieser Zusatzfunktionen ist die vorsorgliche Gurtbandstraffung
in einer kritischen Situation, z. B. bei einer Vollbremsung. Bei
modernen Systemen kann die Vorstraffung eines Gurtbandes bei einem drohenden
Fahrzeugaufprall durch einen Motor, beispielsweise durch einen Elektromotor,
erfolgen.
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Nachteilig
bei solchen Elektromotoren ist, daß sich bei längeren Stehzeiten
des Motors Schmutz an den an dem Rotor angreifenden Bürsten ansetzen
kann, was die Funktionsweise des Motors beeinträchtigt, da der Strom schlecht
oder gar nicht mehr auf einen Rotor übertragen werden kann.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Gurtaufroller bereitzustellen,
dessen Funktionsweise über
die gesamte Lebensdauer eines Fahrzeuges gewährleistet ist.
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Zu
diesem Zweck sieht die Erfindung einen Gurtaufroller für einen
Fahrzeugsicherheitsgurt vor mit einer Gurtspule, einem Vorstrafferantrieb
und wenigstens einem Kraftübertragungselement,
wobei das Kraftübertragungselement
eine erste und eine zweite Stellung einnehmen kann, wobei das Kraftübertragungselement
in der ersten Stellung ist, in der kein Kraftfluß zwischen dem Vorstrafferantrieb
und der Gurtspule möglich
ist, wenn der Vorstrafferantrieb in einem ersten Motorbetriebszustand
ist, und das Kraftübertragungselement
in einer zweiten Stellung ist, in der ein Kraftfluß zwischen
dem Vorstrafferantrieb und der Gurtspule möglich ist, wenn der Vorstrafferantrieb
in einem zweiten Motorbetriebszustand ist. Dabei ist der Motor sowohl
im ersten als auch im zweiten Motorbetriebszustand in Betrieb. Erfindungsgemäß wird ein
Drehmoment des Motors erst ab einer bestimmten Schwelle auf die
Gurtspule übertragen.
Wenn kein Drehmoment zwischen dem Vorstrafferantrieb und der Gurtspule übertragen
wird, werden die sog. Bürsten,
die an dem Rotor angreifen und für
die insbesondere Kohlestifte verwendet werden, durch die Rotorbewegung
gereinigt, weshalb verhindert wird, daß sich Schmutz an bestimmten Bauteilen
eines Vorstrafferantriebs ansetzt. Insbesondere werden die Bürsten durch
die Bewegung des Rotors „abgeschabt". Ein regelmäßiges Reinigen der
Bürsten
des Motors verlängert
die Lebensdauer desselben. Wenn die Bürsten verschmutzt sind, kann der
Strom nicht mehr optimal oder schlimmstenfalls gar nicht mehr auf
den Rotor übertragen
werden, was zur Folge hätte,
daß der
Elektromotor schlecht oder gar nicht mehr läuft. Neben der Verschmutzung
der Bürsten
kann auch eine Oxidation von Kupferkontakten, an denen die Kohlestifte
angreifen, zu einer reduzierten Leistung führen. Die Oxidationsschicht
wird ebenfalls aufgrund der Bewegung des Rotors „abgeschabt".
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Vorzugsweise
liegt der erste Motorbetriebszustand vor, wenn der Vorstrafferantrieb
mit einer niedrigen Drehzahl betrieben wird, und der zweite Motorbetriebszustand,
wenn das Kraftübertragungselement
mit einer hohen Drehzahl betrieben wird. So kann der Motor bei niedriger
Drehzahl in einem Motorreinigungszyklus (z. B. Bürstenreinigungszyklus bei Bürstenmotoren)
betrieben werden, was die Lebensdauer des Motors verlängert. Erst
wenn der Vorstrafferantrieb mit einer hohen Drehzahl betrieben wird,
greift das Kraftübertragungselement
an einem Antriebsrad an, weshalb ein Kraftfluß zwischen dem Vorstrafferantrieb
und der Gurtspule möglich
ist.
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Vorzugsweise
gelangt das Kraftübertragungselement
durch eine abrupte Beschleunigung in die zweite Stellung. Durch
eine schnelle Ansteuerung des Antriebsrades bleibt eine Scheibe
hinter der Drehung des Antriebsrades zurück und ein Kraftübertragungselement
kann aus der ersten in die zweite Stellung gelangen, in der ein
Drehmoment auf die Gurtspule übertragen
wird.
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Vorzugsweise
ist ein federelastisches Element vorgesehen, das das Kraftübertragungselement
in der ersten Stellung hält.
Sobald der Betrag der wirkenden Fliehkraft größer als der Betrag der Kraft
des federelastischen Elementes ist, das das Kraftübertragungselement
in der ersten Stellung hält, wird
das Kraftübertragungselement
von der Fliehkraft nach außen
bewegt und greift beispielsweise in eine Verzahnung ein. Über die
Kraft des federelastischen Elementes kann also der Zeitpunkt eingestellt
werden, ab der das Kraftübertragungselement
ausgesteuert wird.
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Das
federelastische Element kann auch der Rückstellung des Kraftübertragungselementes
in die erste Stellung dienen.
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Vorzugsweise
ist das Kraftübertragungselement
als Klinke ausgebildet. Die Klinke kann in eine Verzahnung eingreifen
und so einen Kraftfluß zwischen
dem Vorstrafferantrieb und der Gurtspule ermöglichen.
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Insbesondere
können
zwei Klinken vorgesehen sein, wodurch sich die übertragene Kraft verteilt.
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Vorzugsweise
weist der Vorstrafferantrieb ein Antriebsrad auf, das einen Fortsatz
hat, um den das Kraftübertragungselement
schwenkbar gelagert ist. Die Klinke ist also an das Antriebsrad
gekoppelt. Abhängig
von der Beschleunigung und/oder der Geschwindigkeit des Antriebsrades
wird die Klinke deshalb in die zweite Stellung verstellt.
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Insbesondere
ist eine Scheibe vorgesehen, die das Kraftübertragungselement in seiner
ersten Stellung aufnimmt, wobei die Scheibe hinter der Bewegung
des Antriebsrades zurückbleibt.
Vorzugsweise ist die Scheibe leichter als das Antriebsrad, weshalb
sie bei einer Beschleunigung des Antriebsrades hinter einer Drehung
desselben zurückbleibt
und die Klinke freigibt. Die Klinke kann dann aufgrund der Fliehkraft
in eine Verzahnung eingreifen und einen Kraftfluß zwischen dem Vorstrafferantrieb
und der Gurtspule ermöglichen.
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Weitere
Merkmale und Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsformen beschrieben, die
in den Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht eines Gurtaufrollers mit einem Vorstrafferantrieb
und einem Elektromotor,
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2 eine
perspektivische Ansicht eines Vorstraffers mit einem Getriebe, das
die Verbindung zu einem Gurtaufroller herstellt,
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3 schematisch
eine Seitenansicht des zwischen dem Vorstraffer und dem Gurtaufroller
verwendeten Getriebes,
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4 eine
Draufsicht auf einen Teil des erfindungsgemäßen Gurtaufrollers gemäß einer
ersten Ausführungsform,
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5 eine
Draufsicht auf einen Teil des erfindungsgemäßen Gurtaufrollers gemäß einer
zweiten Ausführungsform,
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6 eine
perspektivische Draufsicht auf einen Teil des erfindungsgemäßen Gurtaufrollers
gemäß einer
dritten Ausführungsform,
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7 eine
perspektivische Draufsicht auf einen Teil des Gurtaufrollers von 6,
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8 eine
perspektivische Draufsicht auf einen Teil des erfindungsgemäßen Gurtaufrollers
gemäß einer
vierten Ausführungsform,
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9 eine
perspektivische Draufsicht auf einen Teil des erfindungsgemäßen Gurtaufrollers
gemäß einer
fünften
Ausführungsform,
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10 eine
perspektivische Draufsicht auf einen Teil des Gurtaufrollers von 9,
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11 eine
perspektivische Draufsicht auf einen Teil des erfindungsgemäßen Gurtaufrollers
gemäß einer
sechsten Ausführungsform,
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12 eine
perspektivische Draufsicht auf einen Teil des erfindungsgemäßen Gurtaufrollers
gemäß einer
siebten Ausführungsform,
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13 eine
perspektivische Draufsicht auf einen Teil des Gurtaufrollers von 12,
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14 eine
perspektivische Draufsicht auf einen Teil des erfindungsgemäßen Gurtaufrollers
gemäß einer
achten Ausführungsform,
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15 eine
Draufsicht auf einen Teil des erfindungsgemäßen Gurtaufrollers gemäß einer
neunten Ausführungsform,
und
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16 eine
perspektivische Draufsicht auf einen Teil des erfindungsgemäßen Gurtaufroller
gemäß einer
zehnten Ausführungsform.
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Ein
grundsätzlicher
Aufbau eines Gurtaufrollers 4 mit einem Vorstrafferantrieb 10 ist
in 1 gezeigt. An der bezüglich 1 linken
Seite des Gurtaufrollers 4 ist schematisch ein Blockiermechanismus 6 gezeigt,
der eine Gurtspule 8, auf die Sicherheitsgurt (n. gez.)
auf- und/oder abgewickelt werden kann, blockieren kann.
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An
der bezüglich 1 rechten
Seite des Gurtaufrollers 4 ist der schematisch gezeigte
Vorstrafferantrieb 10 mit einem Elektromotor 12 angebracht.
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Insbesondere
kann der Elektromotor 12 über ein Untersetzungsgetriebe
bestehend aus einem Ritzel 14, einem Antriebsrad 16 und
einem Abtriebsrad 18 mit einer Gurtspule 8 des
Gurtaufrollers 4 gekoppelt werden (2). Das
Abtriebsrad 18 kämmt
mit einem Rad 22, das eine Außenverzahnung 24 aufweist,
wobei das Rad 22 direkt oder über ein Zwischenteil mit der
Gurtspule 8 verbunden ist. Zwischen dem Vorstrafferantrieb 10 und
der Gurtspule 8 ist eine Kupplung vorgesehen, die dazu
dient, den Elektromotor 12 über das Rad 22 mit
der Gurtspule 8 zu koppeln.
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In
den 3 und 4 ist die Kupplung zwischen
dem Vorstrafferantrieb 10 und der Gurtspule 8 in
einer ersten Ausführungsform
gezeigt.
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Das
Antriebsrad 16, das über
das Ritzel 14 mit dem Elektromotor 12 gekoppelt
ist, weist einen axial zum Abtriebsrad 18 hin vorstehenden
Fortsatz 26 auf, an dem ein Kraftübertragungselement 28 in Form
einer Klinke schwenkbar gelagert ist. Das Kraftübertragungselement 28 kann
zwei Stellungen einnehmen, wobei es in seiner ersten Stellung in
einer Tasche 30 einer drehbar gelagerten Scheibe 32 aufgenommen
ist und in seiner zweiten Stellung (gestrichelt in 4 dargestellt)
in eine Verzahnung 36 des Abtriebsrades 18 eingreift.
Wenn das Kraftübertragungselement 28 in
der zweiten Stellung ist, kann das Drehmoment des Ritzels 14 über das
Abtriebsrad 18 auf die Gurtspule 8 übertragen
werden.
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Es
ist ein federelastisches Element 34 vorgesehen, das das
Kraftübertragungselement 28 in
seiner ersten Stellung, in der es in der Tasche 30 der Scheibe 32 liegt,
hält. Das
federelastische Element 34 ist eine Spiralfeder, die am
Mittelpunkt M des Antriebsrades 16, der Scheibe 32 und
des Abtriebsrades 18 angebracht ist.
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Im
folgenden wird auf die Funktionsweise eingegangen.
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In
der Ausgangsposition wird das Kraftübertragungselement 28 durch
das federelastische Element 34 in der Tasche 30 der
Scheibe 32 gehalten, d. h. außer Eingriff mit der Verzahnung 36 des
Abtriebsrades 18 gehalten. In diesem Fall kann sich die Gurtspule 8 frei
drehen, und der Sicherheitsgurt (nicht gezeigt) kann frei von der
Gurtspule 8 ab- bzw. aufgewickelt werden.
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Wird
der Elektromotor 12 betätigt,
dreht sich das Ritzel 14. Diese Drehung wird auf das Antriebsrad 16 übertragen,
insbesondere dreht sich das Antriebsrad 16 im Uhrzeigersinn
(vgl. Pfeil S). Dabei wird das Kraftübertragungselement 28,
das über
den Fortsatz 26 mit dem Antriebsrad 16 verbunden
ist, ebenfalls im Uhrzeigersinn gedreht.
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Wird
der Elektromotor 12 mit einer niedrigen Drehzahl betrieben
und das Antriebsrad 16 nicht stark beschleunigt, dreht
sich die Scheibe 32 zusammen mit dem Antriebsrad 16.
Das Kraftübertragungselement 28 bleibt
in seiner ersten Stellung und gelangt nicht aus der Tasche 30,
da zum einen der Betrag der auf das Kraftübertragungselement 28 wirkenden
Fliehkraft geringer ist als der Betrag der Kraft des federelastischen
Elementes 34, das das Kraftübertragungselement 28 in
der ersten Stellung hält, und
da zum anderen die Scheibe 32 nicht hinter der Drehung
des Antriebsrades 16 zurückbleibt. Das Kraftübertragungselement 28 bleibt
in seiner ersten Stellung, weshalb das Drehmoment nicht vom Antriebsrad 16 auf
das Abtriebsrad 18 übertragen
wird. Es ist also kein Kraftfluß zwischen
dem Antriebsrad 16 und dem Abtriebsrad 18 möglich. Teile
des Elektromotors 12, insbesondere sog. Bürsten (Kohlestifte),
können
deshalb bei niedriger Drehzahl gereinigt werden, ohne daß das Drehmoment
auf die Gurtspule 8 übertragen
wird. Die Bürsten
werden insbesondere durch die Drehung des Rotors, an dem die Bürsten angreifen,
gereinigt. Dabei wird nämlich
der an den Bürsten
haftende Schmutz abgeschabt.
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Wenn
der Sicherheitsgurt hingegen vorgestrafft werden soll, wird das
Antriebsrad 16 so stark von dem Elektromotor 12 beschleunigt,
daß die Scheibe 32,
die ein geringeres Gewicht als das Antriebsrad 16 hat,
hinter der Drehung des Antriebsrades 16 zurückbleibt.
Das Kraftübertragungselement 28 gelangt
aus der Tasche 30 in die zweite Stellung, in der es in
die Verzahnung 36 des Abtriebsrades 18 eingreift,
wenn der Betrag der auf das Kraftübertragungselement 28 wirkenden
Fliehkraft größer als
der Betrag der entgegengerichteten Kraft des federelastischen Elementes 34 ist;
wenn also der Elektromotor 12 mit einer hohen Drehzahl
betrieben wird. Die Drehung des Antriebsrades 16 wird so
auf das Abtriebsrad 18 übertragen,
weshalb sich das Rad 22, das mit der Gurtspule 8 verbunden
ist, dreht und eine Gurtstraffung erfolgt.
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Wird
der Elektromotor 12 anschließend mit einer niedrigen Drehzahl
betrieben oder nicht mehr betrieben, kann das federelastische Element 34 das Kraftübertragungselement 28 zurück in die
erste Stellung ziehen. Die Gurtspule 8 kann sich deshalb wieder
frei drehen, und der Sicherheitsgurt kann von der Gurtspule 8 ab-
bzw. aufgewickelt werden.
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In 5 ist
eine zweite Ausführungsform
gezeigt. Für
die aus der ersten Ausführungsform
bekannten Bauteile werden dieselben Bezugszeichen verwendet, und
es wird insoweit auf die obigen Erläuterungen verwiesen.
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Die
in 5 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich
von der ersten Ausführungsform
darin, daß keine
Scheibe 32 vorgesehen ist. Das Kraftübertragungselement 28 wird
hier entgegen der Kraft des federelastischen Elementes 34 allein
durch Fliehkraft in die zweite Stellung bewegt, in der ein Kraftfluß zwischen
dem Antriebsrad 16 und den Abtriebsrad 18 ermöglicht ist.
Dies tritt ein, wenn der Elektromotor 12 mit einer hohen
Drehzahl betrieben wird. Die zweite Stellung ist gestrichelt dargestellt.
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Das
federelastische Element 34 beaufschlagt das Kraftübertragungselement 28 zurück in die
erste Stellung, sobald der Elektromotor 12 mit einer Drehzahl
betrieben wird, bei der der Betrag der auf das Kraftübertragungselement 28 wirkenden Fliehkraft
kleiner als der Betrag der entgegengerichteten Kraft des federelastischen
Elementes 34 ist.
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In
den 6 und 7 ist eine weitere Ausführungsform
gezeigt. Diese unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform
darin, daß zwei
Kraftübertragungselemente 28 in
Form von Klinken vorgesehen sind. Die Kraftübertragungselemente 28 sind in
zwei Taschen 30 der Scheibe 32 aufgenommen und
werden durch das federelastische Element 34, das eine Bügelfeder
ist, in ihrer ersten Stellung gehalten. Das federelastische Element 34 ist
an dem Antriebsrad 16 befestigt. Das Teil, das der Befestigung dient,
ist mit dem Bezugszeichen 40 versehen und in 7 gezeigt.
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Die
Funktionsweise unterscheidet sich nicht von der der ersten Ausführungsform.
Wiederum gelangen die Kraftübertragungselemente 28 aus
den Taschen 30 und nehmen die zweite Stellung (n. gez.) ein,
wenn der Betrag der Fliehkraft größer als der Betrag der entgegengerichteten
Kraft des federelastischen Elementes 34 ist und die Scheibe 32 aufgrund der
Beschleunigung des Antriebsrades 16 hinter der Bewegung
derselben zurückbleibt.
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In 8 ist
eine weitere Ausführungsform gezeigt.
Diese unterscheidet sich von der in den 6 und 7 gezeigten
Ausführungsform
nur darin, daß keine
Scheibe 32 vorgesehen ist und das Kraftübertragungselement 28 aufgrund
der wirkenden Fliehkraft in die zweite Stellung gelangt.
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In
den 9 und 10 ist eine weitere Ausführungsform
gezeigt. Diese unterscheidet sich von der in den 6 und 7 gezeigten
Ausführungsform
nur in der Befestigung des federelastischen Elementes 34 am
Antriebsrad 16. Das federelastische Element 34 ist
in dieser Ausführungsform um
einen Zapfen 42 gewickelt.
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Die
in 11 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich
von der in den 9 und 10 gezeigten
Ausführungsform
nur darin, daß keine
Scheibe 32 vorgesehen ist.
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In
den 12 und 13 ist
eine weitere Ausführungsform
gezeigt. Diese unterscheidet sich von der in den 9 und 10 gezeigten
Ausführungsform
darin, daß zwei
federelastische Elemente 34 vorgesehen sind, wobei jeweils
ein federelastisches Element 34 ein Kraftübertragungselement 28 in
seine erste Stellung beaufschlagt. Beide federelastischen Elemente 34 sind
jeweils um einen Zapfen 42 gewickelt (vgl. 13).
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Die
in 14 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich
von der in den 12 und 13 gezeigten
Ausführungsform
nur darin, daß keine Scheibe 32 vorgesehen
ist. Die Kraftübertragungselemente 28 gelangen
dann aufgrund der wirkenden Fliehkräfte in ihre zweite Stellung.
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In 15 ist
eine weitere Ausführungsform gezeigt.
Diese unterscheidet sich von der in 4 gezeigten
Ausführungsform
darin, daß neben
dem Fortsatz 26, an dem das Kraftübertragungselement 28 schwenkbar
gelagert ist, ein Stift 44 vorgesehen ist, der axial vom
Antriebsrad 16 weg zum Abtriebsrad 18 hin vorsteht.
Am Stift 44 stützt
sich ein Ende eines federelastischen Elementes 46 in Form
einer Spiralfeder ab. Das zweite Ende des federelastischen Elementes 46 ist
an der Scheibe 32 angebracht.
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Wenn
der Elektromotor 12 stark beschleunigt wird, bleibt die
Scheibe 32 hinter der Drehung des Antriebsrades 16 zurück. Der
Fortsatz 26 und der Stift 44 bewegen sich schneller
als die Scheibe 32. Dabei wird das federelastische Element 46 zusammengedrückt. Das
Kraftübertragungselement 28 kann
dann von der Fliehkraft an dem Stift 44 vorbei aus der
Tasche 30 zur Verzahnung 36 des Abtriebsrades 18 hin
gezogen werden.
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Sobald
die Drehzahl des Elektromotors 12 verringert wird, zieht
das federelastische Element 46 den Stift 44 zurück in die
Ausgangsstellung und das Kraftübertragungselement 28 gelangt
wieder in die Tasche 30, da die wirkende Fliehkraft in
Abhängigkeit der
Drehzahl des Elektromotors 12 abnimmt.
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In 16 ist
eine weitere Ausführungsform gezeigt.
Diese unterscheidet sich von der in 15 dargestellten
Ausführungsform
darin, daß zwei
Kraftübertragungselemente 28 vorgesehen
sind und das federelastische Element 46 an einem der Kraftübertragungselemente 28 angreift.
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Die
Funktionsweise unterscheidet sich nicht von der in 15 beschriebenen,
womit hierauf verwiesen wird.