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Die Erfindung betrifft einen Gurtaufroller mit einer selbstausrichtenden fahrzeugbeschleunigungssensitiven Sensoreinrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
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Fahrzeugbeschleunigungssensitive Sensoreinrichtungen dienen im Allgemeinen dazu, den Gurtauszug eines Sicherheitsgurtes von einer Gurtwelle des Gurtaufrollers bei einem Überschreiten vorbestimmter Verzögerungs- bzw. Beschleunigungsgrenzwerte zu blockieren und den Insassen zu seiner eigenen Sicherheit zurückzuhalten. Dazu weisen die Sensoreinrichtungen unter anderem eine kugel- oder pilzförmige Trägheitsmasse auf, welche auf einer Aufstands- oder Auflagefläche gelagert ist. Das Ansprechverhalten der Sensoreinrichtung wird durch die Masse der Trägheitsmasse, durch die Form der Trägheitsmasse sowie durch die Form der Aufstandsfläche bzw. der Auflagefläche in der Sensoreinrichtung bestimmt. Für den Fall, dass die durch die Auslegung der Sensoreinrichtung vorgegebenen Verzögerungs- bzw. Beschleunigungsgrenzwerte überschritten werden, wird die Trägheitsmasse trägheitsbedingt soweit aus ihrer Ruhelage ausgelenkt, dass sie einen Blockierhebel auslenkt, der wiederum durch Einsteuern in eine Verzahnung einer Steuerscheibe eine Blockiereinrichtung des Gurtaufrollers zur Blockierung der Gurtwelle ansteuert. Auf die Blockiereinrichtung wird hier im Detail nicht näher eingegangen, da sie als im Stand der Technik hinlänglich bekannt anzusehen ist und nicht Teil dieser Erfindung ist.
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Problematisch sind solche Sensoreinrichtungen grundsätzlich dann, wenn sie in Gurtaufrollern vorgesehen werden müssen, welche in einer neigungsverstellbaren Rückenlehne angeordnet werden sollen. In diesem Fall müssen die Sensoreinrichtungen auch in verschiedenen Ausrichtungen bzw. Winkelstellungen des Gurtaufrollers funktionsfähig sein.
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Aus der
EP 1 893 455 B1 ist z.B. ein Gurtaufroller bekannt, bei dem die Sensoreinrichtung ein verschwenkbares Sensorgehäuse aufweist, in dem die Trägheitsmasse gelagert ist. Das Sensorgehäuse ist so gelagert, dass es sich bei einer Verstellung der Rückenlehne oder bei einem Umklappen der Rückenlehne selbsttätig ausrichten kann. Damit die Gurtwelle hingegen bei einem Überschreiten der vorbestimmten Grenzwerte der Fahrzeugverzögerung anschließend gemäß den gesetzlichen Anforderungen blockiert wird, wird das Sensorgehäuse während der Auszugsbewegung des Sicherheitsgurtes blockiert. Die Blockierung des Sensorgehäuses erfolgt mittels einer Blockiervorrichtung mit einem schwenkbaren Blockierhebel, welcher das Sensorgehäuse bei einer Drehung der Gurtwelle in Gurteinzugsrichtung zur Ausrichtung des Sensorgehäuses freigibt und während der Gurtauszugsbewegung durch Eingriff in eine Verzahnung des Sensorgehäuses blockiert.
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Ein Problem einer solchen selbstausrichtenden Sensoreinrichtung ist es, dass die Sensoreinrichtung aufgrund der Verschwenkbarkeit des Sensorgehäuses in Richtung der Schwenkrichtung ein anderes Ansprechverhalten als quer zu der Verschwenkbarkeit des Sensorgehäuses aufweisen kann. Dies ist dadurch begründet, da das Sensorgehäuse bei in Richtung der Verschwenkbarkeit wirkenden Beschleunigungen geringfügig mitverschwenken kann, bis es blockiert ist, so dass die Trägheitsmasse infolgedessen erst bei einer größeren Fahrzeugverzögerung soweit ausgelenkt wird, dass die Blockiereinrichtung des Gurtaufrollers angesteuert wird. Die Ansprechschwelle der Sensoreinrichtung ist dadurch in Richtung der Verschwenkbarkeit des Sensorgehäuses höher als quer zu der Richtung der Verschwenkbarkeit.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Gurtaufroller mit einer selbstausrichtenden fahrzeugbeschleunigungssensitiven Sensoreinrichtung zu schaffen, bei der der durch die Verschwenkbarkeit des Sensorgehäuses bedingte Unterschied der Ansprechschwellen der Sensoreinrichtung in Richtung der Verschwenkbarkeit und quer zu der Verschwenkbarkeit des Sensorgehäuses reduziert ist.
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Zur Lösung der Aufgabe wird ein Gurtaufroller mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Weitere bevorzugte Weiterentwicklungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, den Figuren und der zugehörigen Beschreibung zu entnehmen.
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Gemäß dem Grundgedanken der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Auflagefläche in dem Sensorgehäuse derart geformt ist, dass die Schnittlinie zwischen der Auflagefläche und einer zu der Schwenkachse senkrechten ersten durch die Mitte der Auflagefläche verlaufenden Mittenebene bei ausgerichtetem Sensorgehäuse ausgehend von der Mitte der Auflagefläche einen flacheren Winkel zu einer Horizontalebene aufweist als die Schnittlinie zwischen der Auflagefläche und einer zu der ersten Ebene senkrechten, durch die Mitte der Auflagefläche verlaufenden zweiten Mittenebene.
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Durch die vorgeschlagene Formgebung der Auflagefläche wird die Ansprechschwelle der Sensoreinrichtung bei in Richtung der Verschwenkbarkeit des Sensorgehäuses wirkenden Verzögerungen bewusst gesenkt, da sich die Trägheitsmasse aufgrund der in Richtung der Verschwenkbarkeit flacher geformten Auflagefläche bereits bei geringeren Verzögerungswerten aus der Ruhelage herausbewegt. Damit wird das Sensorgehäuse bei in Richtung der Verschwenkbarkeit gerichteten Verzögerungen zuerst über die bekannte Blockiereinrichtung festgelegt, bevor die Sensoreinrichtung mit der dann geringeren Ansprechschwelle die Blockiereinrichtung der Gurtwelle ansteuert. In der Summe kann dadurch die Ansprechschwelle der Sensoreinrichtung durch die Formgebung der Auflagefläche soweit gesenkt werden, dass der Unterschied zwischen der Ansprechschwelle der Sensoreinrichtung bei in Richtung der Verschwenkbarkeit wirkenden Verzögerungen und der Ansprechschwelle der Sensoreinrichtung bei quer zu der Verschwenkbarkeit wirkenden Verzögerungen zumindest verringert ist. Die Stellung des ausgerichteten Sensorgehäuses soll dabei als die Stellung des Sensorgehäuses verstanden werden, welche das Sensorgehäuses im nicht blockierten Zustand ohne einwirkende Verzögerungen einnehmen würde. Das Sensorgehäuse kann dabei praktisch als ausgependelt angesehen werden, so dass die gemittelte Fläche der Auflagefläche einer Horizontalebene entspricht.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Auflagefläche mehrere Abschnitte aufweist, deren Schnittlinien zu der Horizontalebene einen unterschiedlichen Winkel aufweisen. Durch die vorgeschlagene Lösung kann die Ansprechschwelle der Sensoreinrichtung richtungsabhängig ausgelegt werden, wobei die Ansprechschwelle in der Höhe durch den Winkel der Schnittlinie der Auflagefläche zu der Horizontalebene und die Richtung, in welche die Sensoreinrichtung die jeweilige Ansprechschwelle aufweisen soll, durch die Anordnung des jeweiligen Abschnittes bestimmt werden kann.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Auflagefläche zwischen den Abschnitten in Umfangsrichtung schräg abfallende oder ansteigende Übergangsabschnitte aufweist. Schräg abfallend bedeutet, dass die Abschnitte nicht stufenartig, sondern stattdessen homogen in einem schrägen Winkel ineinander übergehen. Da die Winkelunterschiede der Schnittlinien eher gering sind und nur einige wenige Grad betragen, reicht es aus, wenn die Übergangsabschnitte ca. 1 bis 2 mm breit ausgeführt sind, und dabei um den geringfügigen Betrag der Winkeldifferenz in Umfangsrichtung ansteigen oder abfallen. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die Trägheitsmasse bei einer Auslenkung in Richtung zwischen die Abschnitte, also in Richtung des Übergangsbereichs, in der Bewegung nicht durch eine Kante behindert und möglicherweise blockiert wird.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass die Auflagefläche wenigstens in einem Abschnitt derart geformt ist, dass die Schnittlinien in verschiedenen Schnittrichtungen ausgehend von dem Mittelpunkt der Auflagefläche einen konstanten Winkel zu der Horizontalebene aufweisen. Durch die vorgeschlagene Lösung kann die Ansprechschwelle der Sensoreinrichtung für einen bestimmten Winkelbereich der einwirkenden Verzögerungen konstant, also praktisch richtungsunabhängig innerhalb des Abschnittes ausgelegt werden.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Auflagefläche wenigstens zwei in Bezug zu dem Mittelpunkt gegenüberliegend angeordnete Abschnitte aufweist, welche derart geformt sind, dass die Schnittlinien ausgehend von dem Mittelpunkt der Auflagefläche jeweils einen identischen Winkel zu der Horizontalebene aufweisen. Durch die vorgeschlagene Lösung können die Ansprechschwellen für entgegengesetzt einwirkende Verzögerungen, wie z.B. bei einem Seitenaufprall von der Fahrerseite und der Beifahrerseite, identisch ausgelegt werden. Ferner kann der Gurtaufroller dadurch sowohl für den Einbau an der Fahrerseite als auch für den Einbau an der Beifahrerseite vorgesehen sein, d.h. der Gurtaufroller kann mit dem Rahmen an der rechten Fahrzeugstruktur als auch an der linken Fahrzeugstruktur befestigt werden.
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Insbesondere kann die Auflagefläche wenigstens zwei Paare von gegenüberliegend angeordneten Abschnitten aufweisen, und die gegenüberliegenden Abschnitte derart geformt sein, dass die Schnittlinien der gegenüberliegenden Abschnitte in verschiedenen Schnittrichtungen ausgehend von dem Mittelpunkt der Auflagefläche einen konstanten und identischen Winkel zu der Horizontalebene aufweisen.
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Ferner hat sich durch aufwendige Versuche und Berechnungen herausgestellt, dass die Ansprechschwelle in Richtung der Schwenkbewegung des Sensorgehäuses ausreichend gesenkt werden kann, wenn die Auflagefläche derart geformt ist, dass die Schnittlinie der ersten Mittenebene und der Auflagefläche einen Winkel von 14 bis 15 Grad zu der Horizontalebene aufweist.
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Ferner können die Ansprechschwellen der Sensoreinrichtung quer zu der Schwenkrichtung an die Ansprechschwelle in Richtung der Schwenkbewegung mit einer möglichst geringen Differenz ausgelegt werden, wenn die Auflagefläche derart geformt ist, dass die Schnittlinie der zweiten Mittenebene und der Auflagefläche einen Winkel von 15 bis 17 Grad zu der Horizontalebene aufweist. In Versuchen hat sich dabei herausgestellt, dass der erfindungsgemäße Erfolg sowohl durch einen Winkelbereich von 15 bis 16 Grad als auch durch einen Winkelbereich von 16 bis 17 Grad erzielt werden kann.
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Dadurch ergibt sich eine Winkeldifferenz ca. 2 bis 3 Grad in den Abschnitten der Auflagefläche, welche ausreicht, um die Ansprechschwelle der Sensoreinrichtung in Richtung der Verschwenkbarkeit zur Kompensation des eingangs beschriebenen Nachteils soweit zu senken, dass im Ergebnis wenigstens nahezu gleiche Ansprechschwellen in Richtung der Verschwenkbarkeit und quer zu der Verschwenkbarkeit des Sensorgehäuses verwirklicht werden können.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt:
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1: ein erfindungsgemäß ausgebildetes Sensorgehäuse;
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2: einen Gurtaufroller mit einer selbstausrichtenden fahrzeugbeschleunigungssensitiven Sensoreinrichtung;
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3: das Sensorgehäuse mit verschiedenen eingezeichneten Mittenebenen; und
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4: verschiedene Schnittlinien der Abschnitte der Auflagefläche mit eingezeichneten Winkeln zu einer Horizontalebene.
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In den 1 und 2 sind ein Gurtaufroller beispielhaft mit einer selbstausrichtenden fahrzeugbeschleunigungssensitiven Sensoreinrichtung 18 und ein Sensorgehäuse 1 der Sensoreinrichtung 18 zu erkennen. In der 2 ist die Sensoreinrichtung 18 gerade festgelegt, während ein Sicherheitsgurt 16 von einer Gurtwelle des Gurtaufrollers abgezogen wird.
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Die Sensoreinrichtung 18 umfasst einen feststehenden, an dem Gurtaufroller gehaltenen Rahmen, in dem das Sensorgehäuse 1 schwenkbar um eine Schwenkachse S gelagert ist. Das Sensorgehäuse 1 umfasst ferner eine Verzahnung 4, in welche ein Blockierhebel 19 einer durch die Drehrichtung der Gurtwelle gesteuerten Blockiereinrichtung 17 zur Festlegung des Sensorgehäuses 1 einsteuert. Das Sensorgehäuse 1 wird freigegeben, wenn der Sicherheitsgurt auf der Gurtwelle aufgerollt wird, und der Blockierhebel 19 angehoben wird und dadurch außer Eingriff der Verzahnung 4 gelangt. Das Sensorgehäuse 1 richtet sich dann selbsttätig aus, so dass es anschließend eine von der Neigung des Gurtaufrollers unabhängige, optimale Ausrichtung zur Ansteuerung einer nicht dargestellten Blockiereinrichtung der Gurtwelle gemäß den gesetzlichen Anforderungen aufweist.
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In dem Sensorgehäuse 1 ist eine kugelförmige Trägheitsmasse 20 auf einer konischen Auflagefläche 5 gelagert, welche bei einer Auslenkung aus der Ruhelage einen nicht dargestellten Blockierhebel zur Ansteuerung der Blockiereinrichtung der Gurtwelle anhebt.
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Soweit entspricht der Gurtaufroller mit der selbstausrichtenden Sensoreinrichtung dem Stand der Technik.
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In der 1 ist das erfindungsgemäß weiterentwickelte Sensorgehäuse 1 der Sensoreinrichtung 18 näher dargestellt. Das Sensorgehäuse 1 weist an seiner Außenseite zwei Lagerstifte 2 und 3 auf, mit denen das Sensorgehäuse 1 schwenkbar in dem Rahmen der Sensoreinrichtung 18 gelagert ist. Ferner ist an dem Sensorgehäuse 1 eine an die spezielle Ausgestaltung der Blockiereinrichtung 17 angepasste Verzahnung 4 vorgesehen, ohne dass dies zu einer Änderung des anhand des Ausführungsbeispiels der 2 erläuterten Funktionsprinzips führt.
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Das weiterentwickelte Sensorgehäuse 1 weist eine Auflagefläche 5 auf, welche vier Abschnitte 6, 7, 8 und 9 umfasst, zwischen denen vier Übergangsabschnitte 10, 11, 12 und 13 vorgesehen sind. Die Abschnitte 8 und 9 sind in Bezug zu der Mitte der Auflagefläche 5 gegenüberliegend angeordnet und erstrecken sich von der Mitte der Auflagefläche 5 in Richtung der Schwenkrichtung des Sensorgehäuses 1. Für den Normalfall, dass der Gurtaufroller in eine neigungsverstellbare Rückenlehne eines nicht drehbar in einem Kraftfahrzeug montierten Sitzes eingebaut wird, und die Rückenlehne um eine senkrecht zur Fahrtrichtung ausgerichtete Schwenkachse neigungsverstellbar ist, würde der Gurtaufroller so an der Rückenlehne montiert werden, dass die Schwenkachse S ebenfalls senkrecht zur Fahrtrichtung ausgerichtet ist. In diesem Fall würden sich die Abschnitte 8 und 9 ausgehend von der Mitte der Auflagefläche 5 in Fahrtrichtung und entgegen der Fahrtrichtung erstrecken. In derselben Ausrichtung des Sensorgehäuses 1 erstrecken sich in Fahrtrichtung rechts und links von der Mitte der Auflagefläche 5 zwei weitere Abschnitte 6 und 7. In der Mitte der Auflagefläche 5 ist eine zentrale Öffnung 14 vorgesehen, um welche eine Mehrzahl von V-förmigen weiteren Öffnungen 15 vorgesehen sind. Die Öffnungen 14 und 15 dienen dazu, dass versehentlich eingetretener Schmutz herausfallen kann, so dass die Bewegung der Trägheitsmasse 20 auf der Auflagefläche 5 nicht gestört wird.
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Die Formgebung der erfindungsgemäß weiterentwickelten Auflagefläche 5 des Sensorgehäuses 1 wird anhand der in der 3 gezeigten Darstellung näher erläutert. Es ist eine erste Mittenebene E1 zu erkennen, welche senkrecht zu der Schwenkachse S ausgerichtet ist und durch die Mitte der Auflagefläche 5 verläuft. Die erste Mittenebene E1 wird in der Darstellung durch ein Netz aus senkrechten Gitterlinien B und horizontalen Gitterlinien A aufgespannt, welche jeweils einen rechten Winkel zu der Schwenkachse S einschließen. Ferner ist eine zweite Mittenebene E2 zu erkennen, welche senkrecht zu der ersten Mittenebene E1 ausgerichtet ist und ebenfalls durch die Mitte der Auflagefläche 5 verläuft. Die zweite Mittenebene E2 wird durch zu der Schwenkachse S senkrechte Gitterlinien D und parallel zu der Schwenkachse S verlaufende Gitterlinien C aufgespannt. Die senkrechten Gitterlinien B und D der ersten und zweiten Mittenebene E1 und E2 verlaufen damit parallel zueinander, während die Gitterlinien C und A eine horizontale Ebene aufspannen.
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Für den Fall, dass das Sensorgehäuse 1 ausgerichtet ist, d.h. das Sensorgehäuse 1 hat unter der einwirkenden Schwerkraft eine Ausrichtung eingenommen, aus der es sich im nicht festgelegten Zustand ohne äußere Krafteinwirkung nicht mehr selbsttätig herausbewegen würde, sind die Abschnitte 6, 7, 8 und 9 symmetrisch zu einer mittigen senkrechten Symmetrielinie, wie z.B. den senkrechten Gitterlinien D, ausgerichtet. Die Abschnitte 8 und 9 der Auflagefläche 5 schneiden die Schwenkebene des Sensorgehäuses 1 und weisen eine identische Ausrichtung zu einer Horizontalebene H auf, was anhand der in der 4 zu erkennenden Schnittlinien der ersten Mittenebene E1 mit den Abschnitten 8 und 9 zu erkennen ist. Die Schwenkebene des Sensorgehäuses 1 entspricht der ersten Mittenebene E1. Die gegenüberliegenden Abschnitte 8 und 9 weisen jeweils einen identischen Winkel W1 und W3 von 14,5 Grad zu der Horizontalebene H auf. Ferner sind die zur Verbesserung des Verständnisses der Erfindung und der Anschaulichkeit in die Darstellungsebene hinein gedrehten Schnittlinien der gegenüberliegenden Abschnitte 6 und 7 mit der zweiten Mittenebene E2 zu erkennen. Die gegenüberliegenden Abschnitte 6 und 7 sind so geformt, dass sie jeweils in einem identischen Winkel W2 und W4 von 16,5 Grad zu der Horizontalebene H angestellt sind.
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Die Abschnitte 6, 7, 8 und 9 sind kreissegmentförmig in Form von Tortenstücken ausgebildet und erstrecken sich in Umfangsrichtung über einen Kreisbogen von ca. 45 bis 75 Grad. Die Abschnitte 6, 7, 8 und 9 liegen dadurch nicht unmittelbar aneinander an, so dass sich keine sprungartigen Stufen ergeben. Die Abschnitte 6, 7, 8 und 9 sind stattdessen durch Übergangsabschnitte 10, 11, 12 und 13 miteinander verbunden, welche aufgrund der unterschiedlichen Winkel W1, W3 und W2, W4 der Abschnitte 6, 7, 8 und 9 in Umfangsrichtung leicht ansteigen oder abfallen.
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Die Schnittlinien der Abschnitte 8 und 9 der Auflagefläche 5 und der ersten Mittenebene E1 verlaufen damit jeweils in einem flacheren Winkel W1 und W3 von 14,5 Grad zu der Horizontalebene H als die Schnittlinien der Abschnitte 6 und 7 mit der zweiten Mittenebene E2, welche jeweils in einem Winkel W2 und W4 von 16,5 Grad zu der Horizontalebene H verlaufen. Dadurch sind die Ansprechschwellen der Sensoreinrichtung 18 bei ausgerichtetem und festgelegtem Sensorgehäuse 1 bei in Richtung der Schwenkbeweglichkeit einwirkenden Verzögerungen kleiner als bei quer zu der Schwenkbeweglichkeit einwirkenden Verzögerungen. Im Ergebnis kann dadurch die eingangs beschriebene Differenz der Ansprechschwellen bedingt durch den Einfluss der Schwenkbeweglichkeit des Sensorgehäuses 1 zumindest verringert und im Idealfall sogar kompensiert werden.
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Durch die Übergangsabschnitte 10, 11, 12 und 13 ergibt sich insgesamt eine Auflagefläche 5 mit sehr geringen Kanten oder Stufen, welche aufgrund ihrer Größenordnung keinen nennenswerten Einfluss auf die Ansprechschwellen und das Bewegungsverhalten der Trägheitsmasse 20 bei den wirkenden Verzögerungen und Beschleunigungen haben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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