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Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsgurteinrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine in einem Rahmen drehbar gelagerte Aufwickelspindel, an der ein Sicherheitsgurt mit seinem einen Ende gehalten ist, wobei die Aufwickelspindel in eine Aufwickelstellung vorgespannt ist, in der der Sicherheitsgurt auf der Aufwickelspindel aufgewickelt ist und der Sicherheitsgurt gegen die Vorspannung unter Drehung der Aufwickelspindel von dieser abgewickelt werden kann, und wobei in der Aufwickelspindel ein Torsionsstab angeordnet ist, der mit einem ersten Ende an der Aufwickelspindel befestigt ist und mit einem zweiten Ende an dem Rahmen befestigt ist.
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Derartige Sicherheitsgurteinrichtungen kommen beispielsweise in Automobilen zum Einsatz. Der Sicherheitsgurt ist an der Aufwickelspindel gehalten und wird von dieser in eine Aufwickelstellung vorgespannt. Derartige Sicherheitsgurteinrichtungen sind in der Regel weiterhin mit einem Blockier- und einem Gurtstraffersystem ausgestattet. Das Gurtstraffersystem strafft den Sicherheitsgurt im Falle eines Unfalls in die aufgewickelte Stellung. Kommt es im Zuge eines solchen Unfalls zu einer starken Belastung auf den Gurt, beispielsweise durch eine Vorverlagerung eines Fahrzeugpassagiers, wird ein Abrollen des Sicherheitsgurts von der Aufwickelspindel von dem Blockiersystem verhindert. Dadurch wird eine unkontrollierte Vorwärtsbewegung des Passagiers verhindert. Dabei wirken sehr hohe Kräfte auf die Sicherheitsgurteinrichtung, insbesondere auf die Aufwickelspindel. Solche Sicherheitsgurteinrichtungen bzw. Aufwickelspindeln sind beispielsweise aus
US 5 984 223 A und
DE 200 00 870 U1 bekannt.
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Daher ist es bekannt, in einem Hohlraum der Aufwickelspindel einen Torsionsstab vorzusehen, der mit seinem einen Ende an der Aufwickelspindel und mit seinem anderen Ende an dem Rahmen der Sicherheitsgurteinrichtung befestigt ist. Der Rahmen ist üblicherweise mit der Fahrzeugkarosserie verbunden. Im Zuge der im Crash-Fall auf die Aufwickelspindel wirkenden Kräfte kommt es zu einer Tordierung des Torsionsstabs. Hierdurch wird Energie vernichtet und der Torsionsstab bewirkt eine Dämpfung.
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Torsionsstäbe weisen in der Regel an ihren beiden Enden erhebliche Querschnittserweiterungen auf, um die im Crash-Fall auftretenden Drehmomente sicher zu übertragen. Um den Torsionsstab mit seinen Querschnitterweiterungen in den Hohlraum der üblicherweise hohlzylindrischen Aufwickelspindel einzusetzen, muss der Hohlraum eine ausreichende Größe aufweisen. Hieraus und aus dem maximalen Außenumfang der Aufwickelspindel ergibt sich das für die Kräfteübertragung zur Verfügung stehende Volumen der Spindel. Bekannte Aufwickelspindeln bestehen in der Regel aus Metall, um bei diesem Volumen den enormen Kräften im Crash-Fall standzuhalten. Aus Kosten-, Gewichts- und Herstellungsgründen wäre ein Kunststoffmaterial zwar wünschenswert. Angesichts des begrenzten Volumens wird mit Kunststoffspindeln jedoch nicht dieselbe Stabilität erreicht.
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US 2002/0 190 151 A1 beschreibt eine Spule für eine Sicherheitsgurteinrichtung mit einem Torsionsstab, der gemeinsam mit einer Halteplatte in die Spule einsetzbar ist. Der Torsionsstab ist dabei teilweise von der Halteplatte umschlossen, um eine Axialbewegung des Torsionsstabs zu verhindern.
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US 2007/0 075 173 A1 offenbart eine Sicherheitsgurteinrichtung mit einem Torsionsstab, der zumindest teilweise von einem äußeren Mantel aus Kunststoff umgeben ist und in eine Öffnung einer Spule eingesetzt wird. Der Kunststoffmantel verfügt dabei über ein Gewinde, das mit einem entsprechenden Gewinde der Spule variabel in Eingriff gebracht werden kann. So wird der Kraftfluss durch die Sicherheitsgurteinrichtung gesteuert, um die durch die Sicherheitsgurteinrichtung aufgenommene Energie mit einer einstellbaren Rate zu absorbieren.
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Ausgehend von dem erläuterten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheitsgurteinrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, die im Vergleich zum Stand der Technik kostengünstiger und mit geringerem Gewicht ausgebildet ist und dennoch jederzeit zuverlässig die Sicherheitsanforderungen erfüllen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
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Für eine Sicherheitsgurteinrichtung der eingangs genannten Art löst die Erfindung die Aufgabe dadurch, dass der Torsionsstab in der Aufwickelspindel mit einem Kunststoffmaterial umspritzt ist, wobei zumindest das zweite Ende des Torsionsstabs von dem Kunststoffmaterial frei ist. Das zweite Ende des Torsionsstabs steht in Eingriff mit dem Rahmen bzw. dem Gehäuse der Sicherheitsgurteinrichtung. Dieser Rahmen bzw. dieses Gehäuses ist in der Regel mit der Kraftfahrzeugkarosserie verbunden. Die erfindungsgemäße Sicherheitsgurteinrichtung kann für ein Automobil vorgesehen sein und kann in an sich bekannter Weise ein Gurtstraffersystem umfassen. Weiterhin kann in ebenfalls an sich bekannter Weise eine Blockiereinrichtung vorgesehen sein, mit einer Verrastung, die bei großen Beschleunigungen, z. B. bei einem Aufprall des Automobils auf ein Hindernis oder bei großer Neigung des Automobils, den Sicherheitsgurt blockiert, sodass ein Passagier von dem Gurt zurückgehalten wird. Die Aufwickelspindel kann in ebenfalls an sich bekannter Weise hohlzylindrisch ausgebildet sein.
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An seinen Enden kann der Torsionsstab in an sich bekannter Weise Querschnittserweiterungen aufweisen. Diese stehen in Eingriff mit dem Rahmen bzw. der Aufwickelspindel. Die Querschnittserweiterungen können mit mindestens einem Vorsprung, bevorzugt mehreren Vorsprüngen, in radialer Richtung versehen sein. Die Vorsprünge dienen als Mitnehmer zur Drehmomentübertragung im Falle einer hohen Kräftebelastung auf die Sicherheitsgurteinrichtung, beispielsweise bei einem Aufprall eines Automobils auf ein Hindernis. Das erfindungsgemäße Umspritzen bzw. Umgießen des Torsionsstabs erfolgt in einem Kunststoffspritzgussverfahren. Dabei kann der Torsionsstab bis auf sein zweites Ende im Wesentlichen vollständig von Kunststoffmaterial umspritzt sein. Insbesondere kann das erste Ende des Torsionsstabs vollständig umspritzt sein. Der Torsionsstab wird von dem Kunststoffmaterial also fest umgeben. Die Aufwickelspindel kann einen Hohlraum aufweisen, der vor dem Umspritzen des Torsionsstabs größer als der Torsionsstab ist, sodass dieser auch mit großen Querschnittserweiterungen problemlos in den Hohlraum eingesetzt werden kann. Durch das anschließende Umspritzen insbesondere des ersten Endes des Torsionsstabs werden die Vorsprünge der Querschnittserweiterung optimal in die Aufwickelspindel eingebunden. Gleichzeitig wird das zur Kraftübertragung wirksame Volumen erhöht ohne dass sich Außenabmaße der Spindel unerwünscht vergrößern. Dadurch werden hohe Haltekräfte erreicht und im Crash-Fall wird eine sichere Übertragung der dabei wirkenden Drehmomente sichergestellt. Die Aufwickelspindel erreicht eine höhere Festigkeit, insbesondere bei hohen Temperaturen. Gleichzeitig besitzt die erfindungsgemäße Aufwickelspindel eine kompakte Bauform.
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Der Torsionsstab kann in an sich bekannter Weise aus einem Metallwerkstoff bestehen. Erfindungsgemäß ist es jedoch möglich, dass die Aufwickelspindel im Wesentlichen vollständig aus einem Kunststoffmaterial besteht. Ein solches Kunststoffmaterial verringert die Herstellkosten und das Gewicht der Vorrichtung. Gleichzeitig wird jederzeit der im Crash-Fall auftretenden Belastung standgehalten, wie dies auch bei konventionellen Metall-Aufwickelspindeln der Fall ist.
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Wie bereits erwähnt, ist das Kunststoffmaterial in einen Hohlraum der Aufwickelspindel eingespritzt. Die Aufwickelspindel kann also vorab hergestellt worden sein und kann in diesem Fall weiterhin aus einem anderen Material bestehen als der Spritzgusskunststoff.
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Gemäß einer besonders praxisgemäßen Ausgestaltung kann der Torsionsstab an seinem ersten und zweiten Ende jeweils eine sternförmige Querschnittserweiterung aufweisen. Die sternförmigen Querschnittserweiterungen gewährleisten eine besonders sichere Drehmomentübertragung. Nach einer weiteren Ausgestaltung kann die Aufwickelspindel mehrere sich ausgehend von dem umspritzten Torsionsstab in radialer Richtung erstreckende Rippen aufweisen. Dies Rippen können im Zuge des Umspritzens des Torsionsstabs erzeugt werden. Sie stellen eine hohe Biegesteifigkeit der Aufwickelspindel bereit.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Sicherheitsgurt ausgehend von seinem an der Aufwickelspindel gehaltenen Ende durch eine Austrittsöffnung aus der Aufwickelspindel austritt, und dass der Sicherheitsgurt im vollständig von der Aufwickelspindel abgewickelten Zustand zwischen seinem an der Aufwickelspindel gehaltenen Ende und der Austrittsöffnung der Aufwickelspindel flächig über mindestens eine Oberfläche verläuft. Bei dieser Ausgestaltung wird der Sicherheitsgurt also flächig über mindestens eine Oberfläche geführt. Dies bedeutet, dass der Sicherheitsgurt flächig auf dieser Oberfläche anliegt, also in flächigem Reibkontakt mit der Oberfläche steht. Die so gebildete Reibfläche ist zwischen der Verankerung des Gurtendes und der Austrittsöffnung der Aufwickelspindel vorgesehen und bildet eine Umschlingungsfläche für den Gurt. Über die Reibfläche wird die bei einer Belastung auf die Sicherheitsgurteinrichtung wirkende Kraft zum Teil aufgenommen. Dadurch verringern sich wiederum die im besonders kritischen Bereich der Verankerung des Gurtendes auf die Aufwickelspindel wirkenden Kräfte. Dies wiederum verringert die Stabilitätsanforderungen an die Aufwickelspindel weiter, sodass die Sicherheit bei der Verwendung von Kunststoff-Aufwickelspindeln weiter verbessert wird.
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Die mindestens eine Oberfläche kann eine Oberfläche der Aufwickelspindel, insbesondere der Außenfläche der Aufwickelspindel sein. Die Oberfläche kann weiterhin durch eine auf eine Außenfläche der Aufwickelspindel aufgebrachte Mantelschicht gebildet sein. Darüber hinaus kann die mindestens eine Oberfläche gekrümmt sein. Diese Ausgestaltungen zeichnen sich durch einen geringen konstruktiven Aufwand aus, da die Aufwickelspindel gegenüber bekannten Spindeln konstruktiv nur wenig verändert werden muss. Sofern eine Mantelschicht vorgesehen ist, kann diese beispielsweise aus einem Kunststoffwerkstoff bestehen, der einen besonders hohen Reibungskoeffizienten besitzt. Durch eine Krümmung der Oberfläche, beispielsweise eine kreisförmige Krümmung, kann die Reibfläche dem Verlauf des Gurtes optimal angepasst werden, sodass ein besonders großflächiger und gleichmäßiger Reibungskontakt entsteht.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung kann innerhalb der Aufwickelspindel mindestens ein Schlitz mit einer Eintrittsöffnung und der Austrittsöffnung verlaufen, wobei der Sicherheitsgurt durch den Schlitz verläuft. Der Gurt verläuft also durch die Eintrittsöffnung in den Schlitz, durch diesen hindurch und durch die Austrittsöffnung wieder aus diesem heraus. Der Schlitz kann im Wesentlichen eben ausgebildet sein oder eine Krümmung aufweisen. Nach einer weiteren diesbezüglichen Ausgestaltung kann die mindestens eine Oberfläche eine den mindestens einen Schlitz seitlich begrenzende Oberfläche sein.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Sicherheitsgurt im vollständig von der Aufwickelspindel abgewickelten Zustand ausgehend von seinem an der Aufwickelspindel gehaltenen Ende zunächst durch einen ersten Schlitz in der Aufwickelspindel verläuft, anschließend über die mindestens eine Oberfläche verläuft und weiter anschließend durch einen zweiten Schlitz in der Aufwickelspindel verläuft. Danach verlauft der Gurt durch die insbesondere durch den zweiten Schlitz gebildete Austrittsöffnung aus der Spindel heraus. Der Sicherheitsgurt tritt also aus dem ersten Schlitz aus, verläuft weiter über die beispielsweise gekrümmte äußere Oberfläche der Aufwickelspindel und tritt anschließend in den zweiten Schlitz ein. Bei seinem Austritt aus dem ersten Schlitz und bei seinem Eintritt in den zweiten Schlitz kann der Gurt jeweils umgelenkt werden, z. B. um mehr als 60°, insbesondere um etwa 90°. Der erste und zweite Schlitz können parallel zueinander verlaufen. Dadurch wird eine besonders gleichmäßige Belastung der Aufwickelspindel erreicht.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung kann der Sicherheitsgurt im vollständig von der Aufwickelspindel abgewickelten Zustand ausgehend von seinem an der Aufwickelspindel gehaltenen Ende zunächst über die mindestens eine Oberfläche verlaufen und anschließend durch mindestens einen Schlitz in der Aufwickelspindel verlaufen. Danach verläuft der Gurt durch die Austrittsöffnung, die wiederum durch den Schlitz gebildet sein kann, aus der Aufwickelspindel heraus. Dieser Schlitz kann bei dieser Ausgestaltung der einzige Schlitz der Aufwickelspindel sein. Der Gurt verläuft ausgehend von seiner Verankerung also zunächst über die Reibfläche und anschließend durch den Schlitz.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung kann der Sicherheitsgurt an seinem an der Aufwickelspindel gehaltenen Ende eine Schlaufe besitzen, durch die ein Bolzen geführt ist, der an einer Aufnahme der Aufwickelspindel gehalten ist.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert werden. Es zeigen schematisch:
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1 eine erfindungsgemäß Sicherheitsgurteinrichtung in einer ersten perspektivischen Ansicht,
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2 die Sicherheitsgurteinrichtung aus 1 in einer zweiten perspektivischen Ansicht,
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3 einen Torsionsstab einer erfindungsgemäßen Sicherheitsgurteinrichtung in einer perspektivischen Ansicht,
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4 die Sicherheitsgurteinrichtung aus 1 in einer perspektivischen Querschnittsansicht,
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5 die Sicherheitsgurteinrichtung aus 1 in einer Seitenansicht,
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6 die Sicherheitsgurteinrichtung aus 1 in einer längs geschnittenen Ansicht,
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7 die Sicherheitsgurteinrichtung aus 1 in einer stirnseitigen Ansicht und
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8 die Sicherheitsgurteinrichtung aus 1 in einer Querschnittsansicht entlang der Linie 8-8 in 6.
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Soweit nichts anderes angegeben ist, bezeichnen in den Figuren gleiche Bezugszeichen gleiche Gegenstände. Die erfindungsgemäße Sicherheitsgurteinrichtung ist für ein Automobil vorgesehen und umfasst eine in einem nicht näher dargestellten Rahmen bzw. Gehäuse drehbar gelagerte Aufwickelspindel 10. In dem gezeigten Beispiel besitzt die Aufwickelspindel 10 eine hohlzylindrische Grundform. An der Aufwickelspindel 10 ist ein Sicherheitsgurt 12 mit seinem einen Ende gehalten. Insbesondere in der perspektivischen Querschnittsansicht in 4 ist zu erkennen, dass der Sicherheitsgurt 12 an seinem an der Aufwickelspindel 10 gehaltenen Ende eine Schlaufe 14 besitzt, durch die ein Bolzen 16 geführt ist, der in einer korrespondierenden Aufnahme 18 der Aufwickelspindel 10 gehalten ist. Die Sicherheitsgurteinrichtung umfasst außerdem eine an sich bekannte Blockiereinrichtung mit einer Verrastung, die bei großer Beschleunigung, z. B. einem Aufprall des Automobils auf ein Hindernis oder bei großer Neigung des Automobils, den Sicherheitsgurt 12 blockiert, sodass ein Passagier von dem Gurt zurückgehalten wird. Die Aufwickelspindel ist in eine Aufwickelstellung vorgespannt, in der der Sicherheitsgurt 12 auf der Aufwickelspindel 10 aufgewickelt ist. Der Gurt 12 kann gegen diese Vorspannung unter Drehung der Aufwickelspindel 10 von dieser abgewickelt werden.
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Der Sicherheitsgurt 12 ist wie insbesondere in den 4 und 6 zu erkennen, durch zwei im Wesentlichen ebene und parallel zueinander durch die Aufwickelspindel 10 verlaufende Schlitze 20, 22 geführt. An dem in 4 unteren Ende des Schlitzes 20 besitzt dieser eine Verengung, sodass der Bolzen 16 nicht durch den Schlitz nach oben gezogen werden kann. Dadurch ist der Sicherheitsgurt 12 in der Öffnung des Schlitzes 20 gegen eine Bewegung in 4 nach oben verankert.
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Wie ebenfalls beispielsweise in 4 zu erkennen, verläuft der Sicherheitsgurt 12 ausgehend von seiner Verankerung an dem Bolzen 16 durch den ersten Schlitz 20 und durch eine obere Austrittsöffnung des Schlitzes 20 heraus und wird anschließend um etwa 90° umgelenkt. Danach verläuft der Sicherheitsgurt 12 über eine obere gekrümmte Außenfläche 24 der Aufwickelspindel 10. Dabei wird der Sicherheitsgurt 12 über etwa 1/8 des Umfangs der Aufwickelspindel 10 geführt. Anschließend wird der Sicherheitsgurt 12 durch eine obere Eintrittsöffnung des Schlitzes 22 hindurch in diesen hinein und durch diesen hindurch zu einer unteren Austrittsöffnung und aus dieser heraus geführt, wie insbesondere in 4 zu erkennen. Zum Eintritt in den zweiten Schlitz 22 wird der Sicherheitsgurt 12 wiederum um etwa 90° umgelenkt. In dem in den Figuren dargestellten, vollständig abgewickelten Zustand des Sicherheitsgurts 12 liegt dieser flächig auf der Außenfläche 24 der Aufwickelspindel 10 an. Im Falle einer hohen Kraftbelastung wird durch die Reibfläche 24 ein Teil der Kraft aufgenommen, sodass die auf die Aufwickelspindel 10 und insbesondere die Verankerung an dem Bolzen 16 wirkenden Kraft entsprechend verringert ist.
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Darüber hinaus ist innerhalb der Aufwickelspindel 10 ein Torsionsstab 26 angeordnet, der beispielsweise in 3 gezeigt ist. Während der Torsionsstab 26 aus einem Metallwerkstoff besteht, besteht die Aufwickelspindel 10 in dem gezeigten Beispiel aus einem Kunststoffmaterial. Der Torsionsstab 26 besitzt an seinen beiden stirnseitigen Enden jeweils eine sternförmige Querschnittserweiterung 28, 30. Der Torsionsstab 26 ist zur Montage in einen in den Figuren nicht mehr zu erkennenden Hohlraum der Aufwickelspindel 10 eingesetzt worden. Anschließend ist der Hohlraum in einem Kunststoffspritzgussverfahren mit einem Kunststoffmaterial aufgefüllt worden. Dabei wurde der Torsionsstab 26 bis auf sein zweites Ende und seine Querschnittserweiterung 30 vollständig in die Aufwickelspindel 10 eingegossen. Wie in 4 zu erkennen, sind im Rahmen des Kunststoffspritzgussverfahrens mehrere in radialer Richtung ausgebildete Rippen 32 geformt worden. In 8 ist eine Querschnittsansicht entlang der Line 8-8 aus 6 gezeigt. Aus den 6 und 8 ist erkennbar, dass das erste Ende des Torsionsstabs 26 mit der Querschnittserweiterung 28 vollständig in die Aufwickelspindel 10 eingegossen ist. Dadurch kommt es zu einer optimalen Kraftübertragung zwischen der Spindel 10 und dem Torsionsstab 26.
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Die erfindungsgemäße Sicherheitsgurteinrichtung erfüllt bei einer Herstellung der Aufwickelspindel 10 aus einem Kunststoffmaterial jederzeit die Sicherheitsanforderungen in zuverlässiger Weise.
