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Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsverriegelungsvorrichtung für ein Behältnis in einem Fahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Sie ist insbesondere zum Geschlossenhalten beispielsweise eines Ablagefachs in einem Kraftwagen bei einem Unfall vorgesehen. Außer einem Kraftwagen kann das Fahrzeug allgemein ein Land-, Wasser- oder Luftfahrzeug sein. Außer ein Behältnis geschlossen zu halten ist auch denkbar, mit der Sicherheitsverriegelungsvorrichtung ein bewegliches Teil in einem Fahrzeug bei einem Unfall zu fixieren.
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Es sind mechanische Feder-Masse-Systeme als Sicherheitsverriegelungsvorrichtungen bekannt, die einen schwenkbaren Riegel mit einer von einer Schwenkachse beabstandeten Masse aufweisen, der so ausgebildet und im Fahrzeug angeordnet ist, dass die Masse den Riegel bei einem Auffahrunfall in eine verriegelnde Stellung auslenkt und der Riegel das Behältnis geschlossen hält. Eine Feder beaufschlagt den Riegel in seine Grundstellung, in der er das Behältnis nicht verriegelt. Dabei ist die Feder so ausgelegt, dass sie bei im normalen Fahrbetrieb auftretenden Beschleunigungen und Verzögerungen den Riegel gegen die Wirkung der Masse in der Grundstellung hält. Nur bei einer erheblich größeren. Beschleunigung, wie sie bei einem Unfall auftritt, lenkt die Masse den Riegel gegen die Kraft der Feder aus. Ein Beispiel einer solchen mechanischen Sicherheitsverriegelungseinrichtung offenbart das Patent
EP 1 509 663 B1 .
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Weiterhin ist denkbar, eine solche Sicherheitsverriegelungsvorrichtung mit einem elektromagnetisch betätigten Riegel auszubilden und elektronisch zu steuern. Dazu wird ein Riegel mit einem Elektromagneten betätigt, so dass er ein Behältnis geschlossen hält. Ein Steuersignal zur Betätigung des Riegels kann von einer Elektronik kommen, die in vielen modernen Kraftwagen zum Auslösen der Airbags und/oder von Gurtstraffern usw. vorhanden ist.
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Aufgabe der Erfindung ist, eine alternative Sicherheitsverriegelungsvorrichtung vorzuschlagen, um ein Behältnis in einem Fahrzeug bei einem Unfall geschlossen zu halten.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Sicherheitsverriegelungsvorrichtung weist einen Kraft- oder Momentenübertrager mit einem dilatanten Fluid auf, der ein bewegliches Teil des Behältnis gegen eine Bewegung mit hoher Geschwindigkeit sperrt. Der Kraft- oder Momentenübertrager kann wie ein linearer Dämpfer oder Rotationsdämpfer aufgebaut sein. Er greift an einem beweglichen Teil des Behältnis an oder steht jedenfalls mit ihm in Wirkverbindung, so dass er eine Bewegung des beweglichen Teils bremst oder jedenfalls bremsen kann. Das bewegliche Teil kann beispielsweise ein Deckel des Behältnis oder das Behältnis selbst sein, wenn das Behältnis zum Öffnen und Schließen beispielsweise schwenkbar oder schubladenartig beweglich ist.
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Dilatant bedeutet, dass eine Viskosität des Fluids bei hohen Scherkräften größer als bei niedrigen Scherkräften ist. Bei einer schnellen Bewegung des beweglichen Teils des Behältnis wird der Kraft- oder Momentenübertrager ebenfalls schnell bewegt, was hohe Scherkräfte in seinem Fluid zur Folge hat. Aufgrund seiner Dilatanz weist das Fluid dabei eine hohe Viskosität auf, der Kraft- oder Momentenübertrager ist dementsprechend schwergängig und dämpft bzw. bremst die Bewegung des beweglichen Teils stark. Das starke Bremen des beweglichen Teils bei einem Unfall wird hier als „Sperren” bezeichnet, das bewegliche Teil des Fachs lässt sich nicht mit hoher Geschwindigkeit bewegen. Als hohe Geschwindigkeit wird hier eine Bewegung des beweglichen Teils des Behältnis mit einer Geschwindigkeit aufgefasst, wie sie bei Beschleunigungen auftreten kann, die bei einem Unfall des Fahrzeugs wirken können, also eine Geschwindigkeit der Bewegung des beweglichen Teils, die über der Geschwindigkeit liegt, mit der das bewegliche Teil bei einem gewollten, auch schnellen Öffnen oder Schließen bewegt wird. Der Kraft- oder Momentenübertrager der erfindungsgemäßen Sicherheitsverriegelungsvorrichtung sperrt gegen eine Bewegung des beweglichen Teils mit hoher Geschwindigkeit jedenfalls in einer Öffnungsrichtung.
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Die Erfindung hat den Vorteil, dass sie sich konstruktiv einfach verwirklichen lässt, es lässt sich ein vorhandener Dämpfer als Kraft- oder Momentenübertrager verwenden, der mit einem dilatanten Fluid befüllt wird. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist die Unabhängigkeit von der Schwerkraft und von einer Richtung, in der die Beschleunigung wirkt, weil die erfindungsgemäße Sicherheitsverriegelungsvorrichtung gegen eine Bewegung des beweglichen Teils des Behältnis mit hoher Geschwindigkeit sperrt. Für das Funktionieren der Sicherheitsverriegelungsvorrichtung kommt es also weder auf deren Einbaulage im Fahrzeug noch auf die Richtung der Beschleunigung des Fahrzeugs beim Unfall an, d. h. die Sicherheitsverriegelungsvorrichtung wirkt bei einem Auffahrunfall nach vorn oder von hinten ebenso wie bei einem Seitenaufprall oder einem Überschlag des Fahrzeugs. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist die Unabhängigkeit von Fremdenergie und von etwaigen sog. Crash-Sensoren, d. h. von Beschleunigungssensoren und von einer Steuer- oder Regelelektronik.
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In bevorzugter Ausgestaltung steigt eine Viskosität des dilatanten Fluids des Kraft- oder Momentenübertragers der erfindungsgemäßen Sicherheitsverriegelungsvorrichtung bei einer bestimmten Schergeschwindigkeit sprungartig an. Die Sicherheitsverriegelungsvorrichtung wird konstruktiv so ausgelegt, dass eine Schergeschwindigkeit des dilatanten Fluids bei einem gewollten Öffnen oder Schließen des beweglichen Teils unter der Schergeschwindigkeit liegt, bei der die Viskosität des dilatanten Fluids sprungartig steigt. Erst bei einer Bewegung des beweglichen Teils mit einer wesentlich höheren Geschwindigkeit, wie sie durch Beschleunigungen auftreten kann, die bei einem Unfall herrschen können, liegt die Schergeschwindigkeit des dilatanten Fluids des Kraft- oder Momentenübertragers der erfindungsgemäßen Sicherheitsverriegelungsvorrichtung über der Schergeschwindigkeit, bei der die Viskosität sprungartig steigt, so dass die Bewegung des beweglichen Teils stark gebremst und das bewegliche Teil sozusagen gegen die Bewegung gesperrt wird. Das Behältnis öffnet sich während des Unfalls nicht oder allenfalls um einen Spalt.
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Ein Beispiel einer geeigneten dilatanten Flüssigkeit offenbart die Offenlegungschrift
DE 39 17 506 A1 . Dort wird die dilatante Flüssigkeit in einem Ausgleichsgetriebe eines Kraftwagens verwendet, um gegen eine große Drehzahldifferenz zu sperren. Die dort offenbarte dilatante Flüssigkeit weist einen sprungartigen Anstieg ihrer Viskosität um den Faktor 1000 bei einer bestimmten Schwergeschwindigkeit auf. Damit lässt sich das bewegliche Teil des Behältnis gegen Öffnen quasi sperren, wenn eine bestimmte Öffnungsgeschwindigkeit überschritten wird. Der sprungartige Anstieg der Viskosität erfolgt innerhalb von etwa 10
–3 bis 10
–2 sec, der Rücksprung zur niedrigen Viskosität innerhalb von etwa 10
–2 bis 10
–1 sec. Damit lässt sich die gewünschte, schlagartige Sperrwirkung ohne weiteres erreichen und das Behältnis ist nach dem Unfall wie zuvor offenbar.
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Das dilatante Fluid kann ein Gas sein, insbesondere ist es eine Flüssigkeit.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das dilatante Fluid eine Bewegung des beweglichen Teils mit niedriger Geschwindigkeit dämpft, vergleichbar bekannten linearen Dämpfern oder Rotationsdämpfern. Mit niedriger Geschwindigkeit ist eine Geschwindigkeit des beweglichen Teils bei einem gewollten, auch schnellen Öffnen oder Schließen gemeint.
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Die erfindungsgemäße Sicherheitsverriegelungsvorrichtung kann einen Rotationsübertrager aufweisen, d. h. einen Momentenübertrager, der wie ein bekannter Rotationsdämpfer ausgebildet sein kann und mit dem dilatanten Fluid befüllt ist. Eine andere Ausgestaltung sieht einen linearen Übertrager, d. h. einen Kraftübertrager vor, der wie ein linearer Dämpfer mit einem Zylinder und einem Kolben ausgebildet sein kann und mit dem dilatanten Fluid befüllt ist.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die drei Figuren zeigen drei Ausführungsformen erfindungsgemäßer Sicherheitsverriegelungsvorrichtungen. Die Zeichnungen sind schematisierte und vereinfachte Darstellungen zur Erläuterung und zum Verständnis der Erfindung.
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1 zeigt ein kastenförmiges, oben offenes Ablagefach 1 als Behältnis in einem im Übrigen nicht dargestellten Kraftwagen. Das Ablagefach 1 ist zum Öffnen in Richtung des Pfeils P um ein Gelenk 2 schwenkbar. Das Gelenk 2 weist eine horizontale Schwenkachse auf und ist im Bereich einer Kante am Übergang von einer Rückwand 3 zu einem Boden 4 des Ablagefachs 1 angeordnet. Das Ablagefach 1 bildet somit zugleich ein bewegliches Teil des Behältnis. An einer Seitenwand 5 ist ein Momentenübertrager 6 angebracht, der ein Zahnrad 7 aufweist, welches mit einer feststehenden Zahnstange 8 kämmt, die kreisbogenförmig um die Schwenkachse des Gelenks 2 verläuft. Der Momentenübertrager 6 wird von einem an sich bekannten Rotationsdämpfer gebildet, der jedoch anders als Rotationsdämpfer mit einer dilatanten Flüssigkeit befüllt ist. Wie ein Flüssigkeitsrotationsdämpfer dämpft der Momentenübertrager 6 eine Bewegung des Ablagefachs 1 beim Öffnen und Schließen. Gegen ein Öffnen (und Schließen) des Ablagefachs 1 mit einer hohen Geschwindigkeit sperrt der Momentenübertrager 6. Dabei bedeutet hohe Geschwindigkeit eine Bewegung des Ablagefachs 1 mit einer Geschwindigkeit aufgrund einer Beschleunigung des Kraftwagens, in den das Ablagefach 1 eingebaut ist, wie sie bei einem Unfall auftreten kann. Die hohe Geschwindigkeit ist größer als die Geschwindigkeit bei einem gewollten Öffnen oder Schließen des Ablagefachs 1 von Hand, auch wenn das Ablagefach 1 schnell geöffnet oder geschlossen wird. Die Beschleunigung des Kraftwagens bei einem Unfall kann auch eine Verzögerung des Kraftwagens sein. Das Sperren des Ablagefachs 1 gegen ein Öffnen mit hoher Geschwindigkeit ist Folge der Dilatanz der Flüssigkeit, mit der der Momentenübertrager 6 befüllt ist. Dilatanz bedeutet eine höhere Viskosität der Flüssigkeit bei höheren Scherkräften. Im Ausführungsbeispiel ist eine Flüssigkeit gewählt worden, deren Viskosität sprungartig um einen Faktor von beispielsweise 1000 steigt, wenn eine Schergeschwindigkeit der Flüssigkeit im Momentenübertrager einen bestimmten Wert überschreitet. Dieser Wert wird überschritten, wenn die Öffnungsgeschwindigkeit des Ablagefachs 1 größer als eine Öffnungsgeschwindigkeit bei einem gewollten, auch schnellen Öffnen von Hand und die kleiner als die hohe Öffnungsgeschwindigkeit des Ablagefachs 1 in Folge von Beschleunigungen des Kraftwagens, in den das Ablagefach 1 gebaut ist, bei einem Unfall ist. Der mit der dilatanten Flüssigkeit gefüllte Momentenübertrager 6 ist Teil einer erfindungsgemäßen Sicherheitsverriegelungsvorrichtung, die in geschilderter Weise ein Öffnen des Ablagefachs 1 bei einem Unfall verhindert, in dem der Momentenübertrager 6 aufgrund seiner dilatanten Flüssigkeit gegen ein Öffnen des Ablagefachs 1 mit hoher Geschwindigkeit so stark bremst, dass sich das Ablagefach 1 praktisch nicht bewegt, d. h. gegen Öffnen gesperrt ist.
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2 zeigt ebenfalls ein Ablagefach 1 als Behältnis in einem nicht dargestellten Kraftwagen. Das Ablagefach 1 weist einen aufklappbaren, d. h. zum Öffnen nach oben schwenkbaren Deckel 9 als bewegliches Teil auf. An einer Unterseite des Deckels 9 ist ein Kraftübertrager 10 angeordnet, bei dem es sich um einen linearen Übertrager mit einem Kolben 11 handelt, der in einem Zylinder 12 verschieblich ist. Der Kraftübertrager 10 ist wie bekannte Stoßdämpfer aufgebaut, der Kolben 11 weist Drosseldurchlässe auf. Allerdings ist der Zylinder 12 mit einer dilatanten Flüssigkeit befüllt, wie sie zum Momentenübertrager 6 aus 1 beschrieben worden ist. Bei einem gewollten Öffnen und Schließen des Deckels 9 bremst der Kraftübertrager 10 die Bewegung des Deckels 9 vergleichbar einem Stoßdämpfer, d. h. die Bewegung des Deckels 9 wird gedämpft. Bei einer erheblich höheren Geschwindigkeit steigt eine vom Kraftübertrager 10 auf den Deckel 9 übertragene Kraft sprungartig um beispielsweise den Faktor 1000 an, so dass der Kraftübertrager 10 gegen eine Bewegung des Deckels 9 mit hoher Geschwindigkeit sperrt und verhindert, dass sich der Deckel 9 bei einem Unfall öffnet.
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3 zeigt ein schubladenartig verschiebbar geführtes Ablagefach 1 als Behältnis auf, das zugleich ein bewegliches Teil bildet. Eine Feder 13 schiebt das Ablagefach 1 aus einem Gehäuse 14 heraus, d. h. die Feder 13 öffnet das Ablagefach 1. Ein federbeaufschlagter Riegel 15 steht in Eingriff mit dem Ablagefach 1 und hält das Ablagefach 1 gegen die Kraft der Feder 13 in der geschlossenen, in das Gehäuse 14 eingeschobenen Stellung. Eine Entriegelung erfolgt manuell an einer Taste 16 über einen Stößel 17, der mit einer Schrägfläche den Riegel 15 außer Eingriff vom Ablagefach 1 bringt. Der Riegel 15 ist mit einem linearen Kraftübertrager 10 verbunden, der einen Kolben 11 und einen Zylinder 12 aufweist und der anhand 2 beschrieben worden ist. Der Kraftübertrager 10 ist mit einer dilatanten Flüssigkeit befüllt. Er sperrt den Riegel 15 gegen eine Bewegung mit hoher Geschwindigkeit und hält den Riegel 15 dadurch bei einem Unfall in Eingriff mit dem Ablagefach 1, das dadurch bei einem Unfall geschlossen gehalten wird.
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Bezugszeichenliste
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- P
- Öffnungsrichtung
- 1
- Ablagefach
- 2
- Gelenk
- 3
- Rückwand
- 4
- Boden
- 5
- Seitenwand
- 6
- Momentenübertrager
- 7
- Zahnrad
- 8
- Zahnstange
- 9
- Deckel
- 10
- Kraftübertrager
- 11
- Kolben
- 12
- Zylinder
- 13
- Feder
- 14
- Gehäuse
- 15
- Riegel
- 16
- Taste
- 17
- Stößel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1509663 B1 [0002]
- DE 3917506 A1 [0009]
