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Die Erfindung betrifft einen Sensor zur Aktivierung eines fahrzeugsensitiven Sperrmechanismus eines Gurtaufrollers sowie einen Gurtaufroller.
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Sensoren zur Aktivierung eines fahrzeugsensitiven Sperrmechanismus eines Sicherheits-Gurtaufrollers sind bekannt. Im Falle einer positiven oder negativen Fahrzeugbeschleunigung und auch ab einer bestimmten Schräglage des Fahrzeugs bewegt sich ein Trägheitskörper und führt zum Verschwenken eines Sensorhebels. Dadurch wird eine Blockierklinke angehoben, wodurch auf unterschiedliche Arten ein Blockiermechanismus aktiviert werden kann, der eine Gurtspule blockieren und das Abziehen eines Gurtbandes verhindern kann.
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Um Geräuschemission, die von einem Fahrzeuginsassen als störend empfunden werden können, zu reduzieren, wird an einer Kontaktfläche des Trägheitskörpers mit einer Aufhängung üblicherweise ein Schmierstoff angeordnet. Aufgrund der häufigen Bewegung des Trägheitskörpers kann dieser jedoch über die Lebensdauer des Sensors von der vorgesehenen Position verdrängt werden.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorlegenden Erfindung, einen Sensor für ein fahrzeugsensitives Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem bereitzustellen, bei dem besonders zuverlässig und langfristig Geräuschemissionen vermieden werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Sensor zur Aktivierung eines fahrzeugsensitiven Sperrmechanismus eines Gurtaufrollers, mit einem hängend gelagerten Trägheitskörper und einem Lager, welches den Trägheitskörper trägt, wobei das Lager einen Aufnahmeraum zur Aufnahme von Schmierstoff hat. Die Aufgabe wird des Weiteren gelöst durch eine Baugruppe mit einem Gurtaufroller und mit einem entsprechend ausgebildeten Sensor.
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Durch das Vorhandensein des Aufnahmeraums kann eine ausreichend große Menge an Schmierstoff im Lager des Sensors vorgesehen sein, um Geräusche besonders zuverlässig und langfristig zu dämpfen. Insbesondere dient im Aufnahmeraum vorhandener Schmierstoff als Vorrat, der sich dann im Lager verteilen kann, wenn aufgrund häufiger Bewegung des Trägheitskörpers bereits ein Teil des Schmierstoffs aus dem Lager verdrängt wurde.
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Der Schmierstoff dient als Dämpfung für den Trägheitskörper. Zudem reduziert der Schmierstoff die Reibung zwischen dem Trägheitskörper und dem Lager, was sich vorteilhaft auf die Lebensdauer des Sensors auswirkt.
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Der Schmierstoff ist beispielsweise ein Festschmierstoff, ein Fett oder Ähnliches.
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Gemäß einer Ausführungsform weist das Lager eine Lagerschale und eine Kugel, die in der Lagerschale gehalten ist, auf. Dadurch ist der Trägheitskörper schwenkbar gelagert und kann insbesondere in alle Richtungen gleichermaßen ausschwenken.
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Der Aufnahmeraum ist beispielsweise durch eine zumindest abschnittsweise umlaufende Rille in der Lagerschale gebildet. Insbesondere ist die Rille an einer Kontaktfläche zwischen der Lagerschale und der Kugel vorgesehen, wobei die Rille beispielsweise entlang eines Äquators der Kugel verläuft. Auf diese Weise kann eine erhöhte Menge an Schmierstoff entlang des Äquators der Kugel vorhanden sein, wodurch Schmierstoff aus dem Aufnahmeraum gleichmäßig über eine Oberfläche der Kugel verteilt wird, wenn sich die Kugel im Lager bewegt.
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Vorzugsweise ist die Rille in der Lagerschale vollständig umlaufend.
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Die Lagerschale ist vorzugsweise aus zwei Schalenhälften gebildet, die insbesondere zusammengesteckt sind. Alternativ oder zusätzlich können die Lagerschalen verklebt oder verschweißt sein. Dadurch ist die Herstellung des Lagers besonders einfach.
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Der Trägheitskörper kann an der Kugel befestigt sein. Dabei kann der Trägheitskörper einteilig mit der Kugel gefertigt sein oder nachträglich an dieser befestigt sein, beispielsweise mittels eines Pins, der sowohl an der Kugel als auch an dem Trägheitskörper befestigt ist. Indem der Trägheitskörper an der Kugel befestigt ist, ist dieser zuverlässig im Lager gehalten.
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Der Trägheitskörper kann einen Metallkörper haben, durch den sich ein Einsatz aus Kunststoff erstreckt, insbesondere wobei die Kugel Bestandteil des Einsatzes ist. Das heißt, der Einsatz ist Bestandteil des Lagers. Der Metallkörper sorgt für ein ausreichend hohes Gewicht, um ein geeignetes Pendelverhalten des Trägheitskörpers zu gewährleisten. Der Einsatz aus Kunststoff sorgt wiederum für ein gutes Reibungsverhalten, insbesondere an der Kontaktfläche zwischen der Kugel und der Lagerschale.
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Beispielsweise ist der Kunststoffeinsatz in den Metallkörper eingespritzt. Auf diese Weise ist der Metallkörper verliersicher mit dem Kunststoffeinsatz verbunden.
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Gemäß einer Ausführungsform ist in der Lagerschale eine erste Öffnung vorhanden, durch die sich der Trägheitskörper erstreckt, und eine zweite Öffnung, die der ersten Öffnung gegenüberliegt, wobei die zweite Öffnung in Verbindung mit einem Schmierstoffreservoir steht. Die zweite Öffnung dient zum einen zum Einfüllen von Schmierstoff in die Lagerschale. In dem Schmierstoffreservoir, das vorzugsweise getrennt vom Aufnahmeraum ist, kann zusätzlich ein Überschuss an Schmierstoff vorhanden sein, der während des Betriebs des Sensors bei Bedarf in den Aufnahmeraum fließen kann. Zu diesem Zweck ist das Schmierstoffreservoir beispielsweise trichterförmig.
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Die zweite Öffnung ist insbesondere oberhalb der ersten Öffnung beziehungsweise oberhalb der Kugel angeordnet und steht direkt mit dem Schmierstoffreservoir in Verbindung, sodass Schmierstoff aus dem Schmierstoffreservoir aufgrund der Schwerkraft in das Lager nachfließen kann.
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An der Lagerschale kann ein Kragen angeformt sein, der zur Halterung der Lagerschale in einem Gurtaufroller ausgebildet ist. Der Kragen ist beispielsweise in eine entsprechende Führung in einem Gehäuse des Gurtaufrollers eingeschoben. Dadurch kann auf zusätzliche Befestigungselemente zur Befestigung des Sensors verzichtet werden, wodurch der Sensor besonders einfach und kostengünstig montierbar ist.
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Gemäß einer Ausführungsform hat der Sensor ein Auslöseelement, das aus einer Ruhelage durch eine Bewegung des Trägheitskörpers herausbewegt werden kann, um damit das Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem zu aktivieren, wobei der Trägheitskörper um einen ortsfesten Rotationspunkt verschwenkbar ist. Durch die schwenkbare Lagerung des Trägheitskörpers werden Anregungen in vertikaler Richtung vermieden, wodurch der Sensor im Betrieb keine störenden Geräusche verursacht.
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Das Auslöseelement ist beispielsweise ausgebildet, um eine Blockierklinke mit einer Sperrverzahnung eines Sperrmechanismus in Eingriff zu bringen. Auf diese Weise kann das Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem aktiviert werden, derart, dass eine Gurtspule blockiert wird, wenn eine Zugkraft auf ein Gurtband der Gurtspule wirkt.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den beiliegenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
- - 1 einen erfindungsgemäßen Gurtaufroller in einer Explosionsdarstellung,
- - 2 einen Teil des Gurtaufrollers in einer Seitenansicht,
- - 3 eine weitere Seitenansicht des Gurtaufrollers,
- - 4 einen Querschnitt durch den Gurtaufroller,
- - 5 eine Detailansicht aus 4,
- - 6 einen weiteren Querschnitt durch den Gurtaufroller,
- - 7 einen Teil des Sensors in einer Explosionsdarstellung,
- - 8 den Sensor in zusammengesetztem Zustand, und
- - 9 und 10 eine Schalenhälfte eines Lagers.
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1 zeigt einen Gurtaufroller 10 mit einem Sensor 12 zur Aktivierung eines fahrzeugsensitiven Sperrmechanismus 14 des Gurtaufrollers 10 in einer Explosionsdarstellung.
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Neben dem Sensor 12 und dem Sperrmechanismus 14 umfasst der Gurtaufroller 10 ein Gehäuse 16, eine Gurtspule 18, auf die ein Gurtband aufwickelbar ist, und eine Abdeckung 20, welche den Sensor 12 und den Sperrmechanismus 14 abdeckt.
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Der Sperrmechanismus 14 umfasst eine Sperrverzahnung 22, die mit der Gurtspule 18 über einen Federmechanismus gekoppelt ist, und eine Blockierklinke 24, die in die Sperrverzahnung 22 eingreifen kann, um einen Blockiermechanismus auszulösen, der eine Rotation der Gurtspule 18 blockiert.
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Der Sensor 12 umfasst einen hängend, insbesondere schwenkbar gelagerten Trägheitskörper 26, der in einem Lager 28 aufgehängt ist. Der Sensor 12 ist insbesondere als Pendelsensor ausgebildet.
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Das Lager 28 ist durch eine zweiteilige Lagerschale 30 und eine Kugel 32 gebildet, die in der Lagerschale 30 rotierbar gehalten ist. Die Kugel 32 ist mit dem Trägheitskörper 26 fest verbunden, insbesondere einteilig mit diesem geformt.
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Des Weiteren umfasst der Sensor 12 ein verstellbar gelagertes Auslöseelement 34, das mit der Blockierklinke 24 fest verbunden ist. Im Ausführungsbeispiel ist das Auslöseelement 34 mit der Blockierklinke 24 einteilig ausgebildet. Es ist jedoch auch denkbar, dass das Auslöseelement 34 relativ zur Blockierklinke 24 beweglich ist.
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Das Auslöseelement 34 ist insbesondere ein schwenkbar gelagerter Sensorhebel.
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Neben der Blockierklinke 24 ist am Auslöseelement 34 außerdem ein Flügelarm 36 vorgesehen, der ebenfalls einteilig mit dem Auslöseelement 34 geformt ist. Der Flügelarm 36 ist so ausgebildet, dass das Auslöseelement 34 ausbalanciert ist.
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2 zeigt eine Seitenansicht des Sensors 12, der in der Abdeckung 20 des Gurtaufrollers 10 vormontiert ist.
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Des Sensor 12 umfasst einen Kragen 38, der an der Lagerschale 30 geformt ist und der in eine entsprechende Aufnahme 40 in der Abdeckung 20 eingeschoben ist.
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In 2 ist der Sensor 12 in einem nicht aktivierten Zustand dargestellt, in dem der Trägheitskörper 26 nicht ausgelenkt ist. In diesem Zustand ist die Blockierklinke 24 außer Eingriff mit der Sperrverzahnung 22.
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3 zeigt ebenfalls eine Seitenansicht des Sensor 12 in der Abdeckung 20, wobei zusätzlich die Sperrverzahnung 22 des Sperrmechanismus 14 dargestellt ist.
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3 zeigt den Sensor 12 in einem aktivierten Zustand, in dem der Trägheitskörper 26 ausgelenkt ist. Im ausgelenkten Zustand des Trägheitskörpers 26 ist die Blockierklinke 24 des Auslöseelements 34 mit der Sperrverzahnung 22 in Eingriff, sodass eine Rotation der Gurtspule 18 blockiert ist.
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Um das Auslöseelement 34 verstellbar, insbesondere schwenkbar zu lagern, hat das Auslöseelement 34 eine angeformte Hülse 42, die auf einen in der Abdeckung 20 geformten Zapfen 44 aufgesteckt ist. Alternativ kann der Zapfen 44 an dem Auslöseelement 34 und die Hülse 42 an der Abdeckung 20 geformt sein.
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4 zeigt einen Schnitt durch den Gurtaufroller 10, wobei der Schnitt durch die Mitte des Trägheitskörpers 26 verläuft. 5 zeigt eine Detailansicht des Schnitts aus 4 im Bereich des Trägheitskörpers 26.
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Aus den 4 und 5 werden der Aufbau sowie die Lagerung des Trägheitskörpers 26 deutlich.
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Um den Trägheitskörper 26 hängend zu lagern, ist die Kugel 32 in der zweiteiligen Lagerschale 30 aufgenommen, derart, dass die Lagerschale 30 die Kugel 32 entlang ihres Äquators umgreift.
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Der Trägheitskörper 26 ist somit um einen ortsfesten Rotationspunkt verschwenkbar.
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Aus der Querschnittsdarstellung ist außerdem ersichtlich, dass der Trägheitskörper 26 einen Metallkörper 46 hat, durch den sich ein Einsatz 48 aus Kunststoff erstreckt. Der Einsatz 48 erstreckt sich insbesondere bis zu einer Unterseite 50 des Trägheitskörpers 26 und bildet die Unterseite 50 aus. Die Kugel 32 ist ebenfalls aus Kunststoff und einteilig mit dem Einsatz 48 ausgebildet.
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Somit sind die Kontaktflächen des Trägheitskörpers 26 beziehungsweise der Kugel 32, die mit anderen, umliegenden Bauteilen in Kontakt sind, aus Kunststoff gebildet.
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An dem Ende 52, mit dem das Auslöseelement 34 mit dem Trägheitskörper 26 in Kontakt ist, ist das Auslöseelement 34 halbkugelförmig.
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Das Auslöseelement 34 liegt insbesondere an der Unterseite 50 des Trägheitskörpers 26 an.
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In der Querschnittsdarstellung ist zudem zu sehen, dass an der Unterseite 50 des Trägheitskörpers 26 eine Vertiefung 54 ausgebildet ist, in die das Auslöseelement 34 hineinragt, insbesondere das halbkugelförmige Ende des Auslöseelements 34.
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Genauer gesagt hat der Trägheitskörper 26 an seiner Unterseite 50 eine in einem Längsschnitt durch die Mitte des Trägheitskörpers 26 betrachtet wellenförmige Geometrie, wobei im Zentrum der Unterseite 50, insbesondere im Zentrum der Vertiefung 54, eine Erhebung 56 ist.
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Wenn der Sensor 12 nicht aktiviert ist, liegt das Auslöseelement 34 mit seinem Ende 52 im Zentrum der Vertiefung 54 an der Erhebung 56 an.
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Eine Außenfläche der Erhebung 56 verläuft konzentrisch um einen Mittelpunkt M der Kugel 32, wobei der Mittelpunkt M auch einem Rotationspunkt entspricht, um den der Trägheitskörper 26 verschwenkt werden kann.
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Wenn der Trägheitskörper 26 ausgelenkt ist, wie in 6 zu sehen, kann das Auslöseelement 34 um einen Rotationspunkt R verschwenkt sein.
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Um eine Reibung im Lager 28 zu reduzieren, ist in der Lagerschale 30 ein Schmierstoff vorhanden, der in den Figuren der Einfachheit halber nicht dargestellt ist.
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Um den Schmierstoff aufzunehmen, hat das Lager einen Aufnahmeraum 58. Der Aufnahmeraum 58 ist insbesondere durch einen umlaufende Rille 60 in der Lagerschale 30 gebildet. Die Rille 60 verläuft insbesondere entlang des Äquators der Kugel 32.
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Die Lagerschale 30 hat zwei Öffnungen, insbesondere eine erste Öffnung 62, durch die sich der Trägheitskörper 26 erstreckt, und eine zweite Öffnung 64, die der ersten Öffnung 62 gegenüberliegt.
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Die zweite Öffnung 64 steht in Verbindung mit einem Schmierstoffreservoir 66, das in dem Lager 28 gebildet ist.
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Über die zweite Öffnung 64 kann nach der Montage des Sensors 12 Schmierstoff in den Aufnahmeraum 58 gefüllt werden, insbesondere mittels einer Düse.
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In dem Schmierstoffreservoir 66 kann ein Überschuss an Schmierstoff vorhanden sein, der bei Bedarf in den Aufnahmeraum 58 nachfließt.
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In 7 sind das Lager 28 und der Trägheitskörper 26 in einer Explosionsdarstellung gezeigt. Aus 7 ist ersichtlich, dass die Lagerschale 30 zweiteilig aus zwei Schalenhälften 68, 70 gebildet ist, wobei die beiden Schalenhälften 68, 70 zur Bildung des Lagers 28 zusammengesteckt sind.
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Die beiden Schalenhälften 68, 70 können identisch ausgebildet sein.
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8 zeigt das Lager 28 mit dem darin aufgehängten Trägheitskörper 26 in zusammengesetztem Zustand.
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In den 9 und 10 ist eine Schalenhälfte 68, 70 des Lagers 28 in unterschiedlichen Ansichten gezeigt. In diesen Figuren ist erkennbar, dass die Lagerung des Pendels in diesem Ausführungsbeispiel im Wesentlichen punktuell erfolgt. Dazu sind in den Schalenhälften 68, 70 je zwei Vorsprünge 74 ausgebildet, die in Form von Kugelabschnitten ausgebildet sind. Auf diesen Vorsprüngen 74 liegt die Kugel 32 auf. In diesem Ausführungsbeispiel sind insgesamt vier Vorsprünge 74 für die Lagerung der Kugel vorgesehen, bei abweichender Ausbildung der Lagerschalen, insbesondere bei nicht gespiegelter Ausführung dienen idealerweise drei gleichmäßig verteilte Vorsprünge für die Lagerung der Kugel. Abweichend davon ist jedoch auch die Lagerung über mehr als vier Vorsprünge möglich oder abweichend davon eine ringförmige oder flächige Lagerung über die Kugelfläche.m Folgenden wird die Funktionsweise des Sensors 12 beschrieben.
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Wenn ein Fahrzeug, in dem der Sensor 12 eingebaut ist, beschleunigt wird, wird der Trägheitskörper 26 ausgelenkt, wie in es in den 3 und 6 dargestellt ist.
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Je nachdem, wie hoch die Beschleunigungskräfte sind, die auf den Trägheitskörper 26 wirken, schwenkt der Trägheitskörper 26 mehr oder weniger aus. In den 3 und 6 ist der Trägheitskörper 26 in einer maximal ausgelenkten Position dargestellt.
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Eine Aktivierung des Sperrmechanismus 14 des Gurtaufrollers 10 findet vorzugsweise erst dann statt, wenn eine annähernd maximale Auslenkung des Trägheitskörpers 26 erreicht ist. Bei geringeren Beschleunigungen ist eine Aktivierung des Sperrmechanismus 14 meist nicht gewünscht.
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Dieses Aktivierungsverhalten wird durch die bereits wellenförmige Geometrie an der Unterseite des Trägheitskörpers 26 erreicht.
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Indem die Außenfläche der Erhebung 56 konzentrisch zum Mittelpunkt M der Kugel 32 ist, bewegt sich der Trägheitskörper 26 bei einer Aktivierung zunächst relativ zum Auslöseelement 34, ohne dieses auszulenken. Beispielsweise kann der Trägheitskörper 26 um bis zu 11° ausgelenkt werden, ohne dass sich das Auslöseelement 34 bewegt.
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Erst bei höheren Auslenkungen bewegt der Trägheitskörper 26 das Auslöseelement 34 aus seiner Ruhelage heraus und bewirkt ein Verschwenken des Auslöseelements 34 um den Rotationspunkt R.
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Durch das Verschwenken des Auslöseelements 34 kommt die Blockierklinke 24 in Eingriff mit der Sperrverzahnung 22 des Sperrmechanismus 14 (siehe 3), wodurch ein Blockiermechanismus ausgelöst wird. Insbesondere wird eine weitere Sperrklinke ausgefahren, die in den Figuren nicht sichtbar ist, wodurch eine an einer Seite der Gurtspule 18 geformte Außenverzahnung mit einer Verzahnung 72 (siehe 1) im Gehäuse 16 in Eingriff gebracht wird, sodass eine Rotation der Gurtspule 18 blockiert ist. Auf diese Weise wird ein Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem aktiviert.
