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Die Erfindung betrifft ein Gurtschloss für einen Sicherheitsgurt.
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Insbesondere bei Gurtschlössern, die an einen Gurtstraffer gekoppelt sind, besteht aufgrund der starken Beschleunigung zu Beginn oder am Ende einer Gurtstraffung, wenn große Trägheitskräfte auf die Bauteile des Gurtschlosses wirken, die Gefahr eines trägheitsbedingten, unbeabsichtigten Öffnens des Gurtschlosses. Freigabesperren, die ein solches unbeabsichtigtes Öffnen des Gurtschlosses verhindern sollen, sind in unterschiedlicher Bauform bekannt.
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So zeigt die
EP 0 557 983 A1 ein Sicherheitsgurtschloss mit einer Verriegelungssperre, bei der im Falle hoher Massekräfte ein als Verriegelungselement dienender Sperrstift sicher in einer sperrenden Position gehalten wird, indem seine Bewegungsbahn in einer Kulisse durch ein Sperrelement blockiert ist. Das Sperrelement ist ein am Gehäuse des Gurtschlosses drehbar gelagerter Schwenkkörper, der mit einem freien ersten Arm in eine Verriegelungsstellung bewegbar ist, in der er den Sperrstift gegen eine Bewegung aus der Sperrstellung sichert. Der Schwenkkörper weist einen abgewinkelten zweiten Arm zur Betätigung und Verschwenkung des Schwenkkörpers durch die Lösetaste des Gurtschlosses in eine den Sperrstift freigebende Stellung auf. Der zweite Arm ist an seinem freien Ende mit der Lösetaste über ein Schubkurbelgetriebe verbunden.
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Aus der
EP 0 823 223 A2 ist ein Gurtschloss mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt. Bei diesem Gurtschloss ist ein am Gehäuse des Gurtschlosses um eine Drehachse schwenkbar gelagerter, mehrarmiger Sperrhebel zum Verhindern des trägheitsbedingten, unbeabsichtigten Verschiebens der Lösetaste vorgesehen. Ein erster Arm des Sperrhebels ist an der Lösetaste angelenkt, während an einem zweiten Arm ein Schwenkkörper derart beweglich gelagert ist, dass er bei abrupter Geschwindigkeitsänderung in einer Bewegungsrichtung eine Trägheitskraft auf den zweiten Arm überträgt, wobei in Gegenrichtung durch eine Bewegung relativ zum zweiten Arm die Kraftübertragung vom Schwenkkörper auf den Sperrhebel unterbrochen ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Gurtschloss mit einem einfach zu integrierenden Sicherungsmechanismus zum Verhindern eines trägheitsbedingten, unbeabsichtigten Öffnens des Gurtschlosses zu schaffen, der zuverlässig funktioniert und kostengünstig herstellbar ist.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Gurtschloss mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Gurtschlosses sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Das erfindungsgemäße Gurtschloss für einen Sicherheitsgurt umfasst ein Schlossgehäuse, einen Verriegelungsmechanismus zum Verriegeln einer in das Schlossgehäuse eingeführten Steckzunge, eine Lösetaste, die in eine erste Richtung relativ zum Schlossgehäuse verschiebbar ist zum Entriegeln der Steckzunge, und einen Sicherungsmechanismus zum Verhindern eines trägheitsbedingten, unbeabsichtigten Verschiebens der Lösetaste in der ersten Richtung. Gemäß der Erfindung umfasst der Sicherungsmechanismus eine Blockiereinrichtung mit einem Medium, das in einer ersten Kammer angeordnet und über einen beweglichen, die Kammer begrenzenden Kolben kraftschlüssig an die Lösetaste gekoppelt ist, sodass eine Krafteinwirkung auf die Lösetaste in der ersten Richtung auf das Medium in der ersten Kammer übertragen wird. Das Medium ist so gewählt und die erste Kammer und/oder der Kolben sind/ist so gestaltet, dass bei Einwirkung geringer Kräfte durch die Lösetaste auf das Medium eine signifikant größere Verdrängung oder Verformung des Mediums aus bzw. in der ersten Kammer stattfindet als bei kurzzeitiger Einwirkung großer Kräfte.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass ein unbeabsichtigtes Öffnen eines Gurtschlosses dadurch verhindert werden kann, dass bei Auftreten einer kurzzeitigen starken Beschleunigung einer in der Betätigungsrichtung (erste Richtung) auf die Lösetaste wirkenden Trägheitskraft die Bewegungsbahn der Lösetaste blockiert werden soll. Dagegen soll bei manueller Betätigung der Lösetaste mit moderater, längerdauernder Krafteinwirkung keine Blockierung erfolgen. Dieses Konzept wird mit der erfindungsgemäßen Blockiereinrichtung umgesetzt. Je nach Größe und Dauer der von der Lösetaste auf das Medium übertragenen Kraft ändert sich das Volumen des aus der ersten Kammer verdrängten Mediums bzw. der Grad der Verformung des Mediums in der ersten Kammer. Im einen Fall blockiert das Medium die Bewegung der Lösetaste, im anderen Fall weicht das Medium aus bzw. es gibt nach.
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Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist das Medium ein Fluid, und der Kolben weist Überströmkanäle auf, durch die wenigstens ein Teil des Fluids aus der ersten Kammer in eine zweite Kammer verdrängt werden kann. Die Überströmkanäle im Kolben können so dimensioniert werden, dass bei einer vergleichsweise langsamen Verschiebung das Medium in ausreichender Menge in die zweite Kammer überströmen kann, wogegen bei einem kurzen Impuls in der Kürze der Zeit nicht genügend Fluid verdrängt werden kann, sodass eine Bewegung der Lösetaste in der Betätigungsrichtung blockiert ist.
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Vorzugsweise ist die erste Kammer in einem schlossgehäusefesten Zylinder angeordnet, wobei der Kolben mittels einer Kolbenstange gelagert ist, die an einem stirnseitigen Ende aus dem Zylinder herausgeführt ist. Solche Kolben-/Zylinder-Einheiten haben sich in anderen Einsatzgebieten bewährt und sind kostengünstig herstellbar. Unter dem Begriff „schlossgehäusefest” soll eine Montage verstanden werden, die eine Bewegung des Zylinders relativ zum Schlossgehäuse nicht zulässt.
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Die kraftschlüssige Kopplung der Lösetaste an das Medium in der ersten Kammer lässt sich in einfacher Weise dadurch erreichen, dass das aus dem Zylinder herausgeführte freie Ende der Kolbenstange in einem Halteabschnitt der Lösetaste aufgenommen ist.
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Nach einer Betätigung der Lösetaste soll diese selbsttätig wieder in ihre ausgefahrene Ausgangsposition zurückkehren. Hierfür ist eine Konstruktion vorteilhaft, bei der zwischen dem stirnseitigen Enden des Zylinders und dem Halteabschnitt der Lösetaste eine Druckfeder angeordnet ist. Die Druckfeder, die für die nötige Vorspannkraft entgegen der Betätigungsrichtung der Lösetaste sorgt, lässt sich so platzsparend in den Blockiermechanismus integrieren.
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Der erfindungsgemäße Blockiermechanismus lässt es aber auch zu, für diesen Zweck eine Druckfeder in der ersten Kammer anzuordnen. In diesem Fall stützt sich die Druckfeder einerseits am Kolben und andererseits an der Innenseite einer dem Kolben gegenüberliegenden Stirnwand der ersten Kammer ab.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht die Verwendung eines Mediums vor, das bei Einwirkung geringer Kräfte signifikant andere rheologische Eigenschaften hat als bei kurzzeitiger Einwirkung großer Kräfte. Die rheologischen Eigenschaften betreffen das Verformungs- und Fließverhalten. Hier basiert die Blockierung der Lösetaste also nicht (nur) auf einer eingeschränkten Überströmmöglichkeit für das Medium, sondern (vornehmlich) auf der signifikanten Veränderung der Materialeigenschaften des verwendeten Mediums. Sogenannte nichtnewtonsche Fluide können kurzzeitige äußere Einwirkungen elastisch abfedern, bei längerer Einwirkung aber wegfließen. Dieses viskoelastische Verhalten kann in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Aufbau des Sicherungsmechanismus besonders effektiv dazu genutzt werden, um im Falle einer kurzzeitigen starken Belastung eine sichere Blockierung der Lösetaste zu erreichen, während eine längerdauernde manuelle Betätigung der Lösetaste gestattet wird.
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Besonders bevorzugt wird die Verwendung eines Mediums, das ein dilatantes Verhalten zeigt. Dilatante Fluide sind nichtnewtonsche Fluide, deren Viskosität sich bei hohen Scherkräften erhöht, d. h. sie werden bei großer Krafteinwirkung zähflüssiger. Somit eignet sich ein solches Fluid bestens für den angestrebten Zweck des erfindungsgemäßen Sicherungsmechanismus.
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Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung wird als Medium die Verwendung eines Körpers aus einem Werkstoff vorgeschlagen, der bei geringer Belastung elastisch verformbar ist und bei hoher Belastung hart wird. Ein Körper aus einem solchen Material lässt dank der elastischen Verformbarkeit bei geringer Krafteinwirkung eine manuelle Verschiebung der Lösetaste zu. Bei großer Krafteinwirkung lässt sich der Körper dagegen nicht in ausreichendem Maße verformen, sodass die Lösetaste blockiert ist.
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Sinnvollerweise solle sichergestellt sein, dass in der ersten Kammer ein ausreichender Raum vorgesehen ist, der eine elastische Verformung bei einer Krafteinwirkung auf das Medium zulässt. Ansonsten müsste gewährleistet sein, dass der Körper bei seiner Verformung angrenzende Bauteile verschieben kann.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine Explosionsansicht eines erfindungsgemäßen Gurtschlosses;
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2 eine perspektivische Ansicht des Gurtschlosses im Normalzustand;
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3 eine Seitenansicht des Gurtschlosses im Normalzustand;
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4 eine gegenüber der Ansicht in der 3 um 90° gedrehte Seitenansicht des Gurtschlosses im Normalzustand;
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5 eine perspektivische Ansicht des Gurtschlosses bei gedrückter Lösetaste; und
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6 eine gegenüber der Ansicht in der 3 um 90° gedrehte Seitenansicht des Gurtschlosses bei gedrückter Lösetaste;
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In den Figuren ist ein Gurtschloss 10 für ein Sicherheitsgurtsystem dargestellt, das über ein nicht gezeigtes Beschlagteil, entweder direkt oder mit einem am Beschlagteil angeschlossenen Gurtstraffer, fahrzeugfest befestigt ist. Die Gehäuseschalen 12, 14 sind in den 2 bis 6 weggelassen, um den Blick auf die inneren Bauteile des Gurtschlosses 10 freizugeben. Von den in 1 gezeigten Bauteilen wird nachfolgend nur auf die für die Erfindung relevanten Bauteile eingegangen, da der grundsätzliche Aufbau und die grundsätzliche Funktionsweise eines Gurtschlosses als bekannt vorausgesetzt werden.
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An einem lasttragenden Schlossgehäuse 16 ist eine Rastnockenführung 18 fest montiert. Zwei Druckfedern 20 spannen eine schlittenartig ausgebildete und relativ zum Schlossgehäuse 16 nur in den Richtungen A und B verschiebbare Lösetaste 22 in der zweiten Richtung B (Schließrichtung) vor, die der ersten Richtung A (Betätigungsrichtung) entgegengesetzt ist. Die beiden Druckfedern 20 sind Teil eines Sicherungsmechanismus, dessen Aufbau nachfolgend beschrieben wird.
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Zwei Zylinder 24, von denen in den Figuren einer jeweils im Schnitt dargestellt ist, sind an der schlossgehäusefesten Rastnockenführung 18 gehalten. In den Zylindern 24 ist jeweils ein linear in den Richtungen A und B verschiebbarerer Kolben 26 aufgenommen. Wie am besten in 4 zu erkennen ist, unterteilt der Kolben 26 den Innenraum des Zylinders 24 in eine erste Kammer 28 und eine zweite Kammer 30.
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Der Kolben 26 ist mittels einer Kolbenstange 32 gelagert, die an einem stirnseitigen Ende 34 aus dem Zylinder 24 herausgeführt ist. Das freie Ende 36 der Kolbenstange 32 ist verbreitert und in einem Halteabschnitt 38 der Lösetaste 22 aufgenommen. Zwischen den stirnseitigen Enden 34 der Zylinder 24 und den Halteabschnitten 38 der Lösetaste 22 sind die Druckfedern 20 angeordnet. Die Druckfedern 20 sorgen im unbelasteten Normalzustand des Gurtschlosses 10 dafür, dass sich die Lösetaste 22 in einer in der zweiten Richtung B ausgefahrenen Position befindet.
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Gemäß einer ersten Ausführungsform des Gurtschlosses ist der Innenraum jedes Zylinders 24 mit einem Medium, genauer gesagt einem Fluid gefüllt. Der Kolben 26 weist eine oder mehrere Überströmkanäle 40 auf, die eine Strömungsverbindung zwischen der ersten Kammer 28 und der zweiten Kammer 30 herstellen. Die Größe der Überströmkanäle 40, insbesondere deren Strömungsquerschnitte, und die Viskosität des Fluids sind aufeinander abgestimmt, wie aus den nachfolgenden Erläuterungen hervorgeht.
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Im normalen Zustand des Gurtschlosses 10, der in den 2 bis 4 dargestellt ist, ist die Lösetaste 22 nicht gedrückt und befindet sich relativ zum Schlossgehäuse 16 in der in der zweiten Richtung B ausgefahrenen Position. Durch Drücken der Lösetaste 22 in der ersten Richtung A gegen die Vorspannkraft der Druckfedern 20 kann eine in das Gurtschloss 10 eingesteckte und durch einen Verriegelungsmechanismus, hier ein Rastnockenmechanismus, verriegelte Steckzunge eines Sicherheitsgurts (nicht gezeigt) entriegelt werden. Auf den Verriegelungsmechanismus selbst wird nicht näher eingegangen, da dessen konkrete Ausgestaltung für die Erfindung nicht relevant ist.
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Der Zustand des Gurtschlosses 10 bei gedrückter Lösetaste 22 ist in den 5 und 6 dargestellt. Durch die Verschiebung der Lösetaste 22 relativ zum Schlossgehäuse 16 in der ersten Richtung A wird der Kolben 26 mitverschoben, sodass sich das Volumen der ersten Kammer 28 verkleinert, während sich das Volumen der zweiten Kammer 30 in gleichem Maße vergrößert. Dies ist möglich, weil Fluid aus der ersten Kammer 28 durch die Überströmkanäle 40 in die zweite Kammer 30 verdrängt werden kann. Der Widerstand, der einer normalen manuellen Betätigung der Lösetaste 22 durch diesen Überströmvorgang entgegengesetzt wird, ist im Wesentlichen vernachlässigbar und beeinträchtigt somit nicht den üblichen Gebrauch des Gurtschlosses 10.
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Nach dem Loslassen der Lösetaste 22 sorgen die Druckfedern 20 dafür, dass die Lösetaste 22 wieder in ihre Ausgangsposition zurückkehrt. Dabei wird in umgekehrter Weise Fluid aus der zweiten Kammer 30 durch die Überströmkanäle 40 zurück in die erste Kammer 28 verdrängt.
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Ausgehend vom Normalzustand des Gurtschlosses 10 mit eingesteckter Steckzunge und nicht gedrückter Lösetaste 22 soll nun der Fall einer starken Beschleunigung des Gurtschlosses 10 in der zweiten Richtung B betrachtet werden, wie er insbesondere beim Abbremsen des Gurtschlosses 10 am Ende eines Gurtstraffvorgangs oder infolge eines harten Stoßes auf den Fahrzeugboden, der sich auf das Gurtschloss 10 überträgt, auftreten kann. In diesem Fall wirken auf alle Bauteile des Gurtschlosses 10 grolle Trägheitskräfte in der ersten Richtung A. Eine ausgeprägte Bewegung der Lösetaste 22 in dieser Richtung, die eine Entriegelung der Steckzunge zur Folge haben könnte, ist aber unterbunden, wie nachfolgend erläutert wird.
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In den oben geschilderten Fällen ist die starke Beschleunigung in der zweiten Richtung B nur von kurzer Dauer, d. h. schon nach einigen Millisekunden wirken keine großen Trägheitskräfte mehr auf die Bauteile. In dieser kurzen Zeit kann aufgrund der entsprechend klein gewählten Strömungsquerschnitte der Überströmkanäle 40 aber nur sehr wenig oder gar kein Fluid von der ersten Kammer 28 in die zweite Kammer 30 überströmen. Dementsprechend können sich die Kolben 26 trotz der hohen Trägheitskräfte, die zum einen direkt auf die Kolben 26 wirken und zum anderen von der Lösetaste 22 über die Kolbenstangen 32 auf die Kolben 26 übertragen werden, nur sehr langsam in der ersten Richtung A bewegen. Die Zeitspanne, die die Lösetaste 22 unter diesen Umständen bis zum Erreichen einer kritischen Position benötigen würde, bei der eine Entriegelung der Steckzunge zu befürchten wäre, ist jedenfalls viel länger als die Zeitspanne, in der bei einem Abbremsen des Gurtschlosses 10 am Ende eines Gurtstraffvorgangs oder bei einem harten Stoß eine starke Beschleunigung in der zweiten Richtung B wirkt. Somit ist die Lösetaste 22 blockiert, und das Gurtschloss 10 wird sicher im verriegelten Zustand gehalten.
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Im Falle einer starken Beschleunigung in der ersten Richtung A, wie sie insbesondere zu Beginn eines Gurtstraffprozesses auftreten kann, wirkt auf die Lösetaste 22 eine Trägheitskraft in der Richtung B, die der Schließrichtung entspricht. Da keine Kopplung der Lösetaste 22 mit einem Bauteil vorgesehen ist, das dieser Trägheitskraft eine umgelenkte Trägheitskraft in der ersten Richtung A entgegensetzen könnte, ist auch in diesem Fall ein unbeabsichtigtes Verschieben der Lösetaste 22 in der Betätigungsrichtung ausgeschlossen.
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Gemäß einer zweiten Ausführungsform des Gurtschlosses 10 sind die Druckfedern 20 nicht wie bei der ersten Ausführungsform zwischen den stirnseitigen Enden 34 der Zylinder 24 und den Halteabschnitten 38 der Lösetaste 22 angeordnet, sondern in den ersten Kammern 28. Die Druckfedern 20 stützen sich in diesem Fall einerseits am Kolben 26 und andererseits an der Innenseite der dem Kolben 26 gegenüberliegenden Stirnwand der ersten Kammer 28 ab. Der übrige Aufbau und die Funktion des Gurtschlosses 10, insbesondere des Sicherungsmechanismus, entsprechen denen der ersten Ausführungsform.
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Bei einer dritten Ausführungsform des Gurtschlosses 10 wird als Medium in den Zylindern 24 ein Fluid mit besonderen rheologischen Eigenschaften eingesetzt. Ansonsten ist der mechanische Aufbau identisch zu dem der ersten oder der zweiten Ausführungsform.
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Als Medium kann beispielsweise ein sogenanntes nichtnewtonsches Fluid verwendet werden, das sich dilatant verhält. Ein dilatantes Fluid zeigt bei hohen Scherkräften eine höhere Viskosität, wird also bei hoher Krafteinwirkung zähflüssiger.
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Wenn bei Verwendung eines solchen Fluids die Lösetaste 22 manuell betätigt wird, wirken nur verhältnismäßig geringe Kräfte, und das Fluid bleibt niedrigviskos. Das Fluid kann durch die Überströmkanäle 40 im Kolben 26 von der ersten Kammer 28 in die zweite Kammer 30 des Zylinders 24 verdrängt werden, sodass eine Verschiebung der Lösetaste in der ersten Richtung A möglich ist.
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Dagegen wirken im Falle eines heftigen Stoßes oder einer starken Beschleunigung oder Verzögerung zu Beginn bzw. am Ende eines Gurtstraffvorgangs, die grundsätzlich zu einer Bewegung der Lösetaste 22 relativ zum Schlossgehäuse 16 führen können, viel höhere Kräfte auf das Fluid, insbesondere durch die von der Lösetaste 22 über die Kolbenstangen 32 und die Kolben 26 auf das Fluid in der ersten Kammer 28 übertragenen Kräfte. Das Fluid wird unter diesen Umständen hochviskos und kann nur viel langsamer oder gar nicht mehr durch die Überströmkanäle 40 strömen. Die Lösetaste 22 ist somit blockiert.
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Es leuchtet ein, dass bei Verwendung eines Fluids mit einem solchen Verhalten die Überströmkanäle 40 im Kolben 26 größer dimensioniert werden können als bei Verwendung eines Fluids mit konstant niedriger Viskosität.
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Eine vierte Ausführungsform des Gurtschlosses 10 unterscheidet sich vom Aufbau der ersten oder der zweiten Ausführungsform dadurch, dass gar keine Überströmkanäle im Kolben 26 vorgesehen sind. Als Medium wird hier ein Körper aus einem Werkstoff eingesetzt, der bei moderater Belastung leicht verformbar ist, bei hoher Belastung jedoch spontan hart wird. Ein solcher Körper ist nur in der ersten Kammer 28 des Zylinders 24 vorhanden, die zweite Kammer 30 ist also leer. Außerdem ist die Anordnung des Körpers in der ersten Kammer 28 so zu wählen, dass ausreichend Raum für eine elastische Verformung des Körpers verbleibt.
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Bei einer manuellen Betätigung der Lösetaste 22 lässt sich der Körper durch die Einwirkung des Kolbens 26 elastisch verformen, sodass eine Verschiebung der Lösetaste 22 in der ersten Richtung A möglich ist. Wirken dagegen bei einer Gurtstraffung oder bei einem Stoß hohe Kräfte auf den Körper, wird dieser hart und blockiert eine Bewegung der Lösetaste 22 in der ersten Richtung A.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Gurtschloss
- 12
- Gehäuseschale
- 14
- Gehäuseschale
- 16
- Schlossgehäuse
- 18
- Rastnockenführung
- 20
- Druckfedern
- 22
- Lösetaste
- 24
- Zylinder
- 26
- Kolben
- 28
- erste Kammer
- 30
- zweite Kammer
- 32
- Kolbenstange
- 34
- stirnseitiges Zylinderende
- 36
- freies Kolbenstangenende
- 38
- Halteabschnitt
- 40
- Überströmkanäle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0557983 A1 [0003]
- EP 0823223 A2 [0004]
