DE10324226A1

DE10324226A1 - Betätigungseinrichtung für einen Sperrmechanismus

Info

Publication number: DE10324226A1
Application number: DE10324226A
Authority: DE
Inventors: Michael Dr. Jahr; Jens Gauding; Berthold Dachrodt
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2002-09-23
Filing date: 2003-05-28
Publication date: 2004-04-01

Abstract

Betätigungseinrichtung mit einer seismischen Masse, bei der die seismische Masse gewollt bei Abbrems- oder Beschleunigungsbewegungen und bei Schieflage der Betätigungseinrichtung auslöst. Die seismische Masse löst aber nicht bei Schwingungen und Vibrationen, die auf die Betätigungseinrichtung einwirken, aus. Um dies zu erreichen, wird in einer ersten Lösungsvariante der seismischen Masse (3) eine Tilgermasse (6) zugeordnet, die durch eine Aufnahme (1, 2) gehalten wird. Die Aufnahme (1, 2) beinhaltet eine obere schwenkbar gelagerte Pfanne (1) und eine untere Pfanne (2), in deren tiefstem Punkt die seismische Masse in einer Ruheposition liegt und aus dieser heraus in eine Position überführt werden kann, in der die obere Pfanne (1) ausgelenkt wird und über einen Taster (7) einen Auslösemechanismus betätigt. In einer zweiten Erfindungsvariante liegt die seismische Masse auf einem, in die untere Pfanne (2) eingelegten, Einsatzteil (12) auf, dessen Oberfläche gegenüber der Aufnahme (1, 2) einen erhöhten Reibkoeffizienten aufweist. Die Auslösung des Mechanismus erfolgt analog zu Variante 1 über eine Überführung der seismischen Masse in eine Auslöseposition. In einer dritten Erfindungsvariante ist die seismische Masse als rotationssymmetrischer Hohlkegel (3a) ausgeführt, der eine Lagerung in seiner Spitze geodätisch oberhalb seines Schwerpunktes aufweist. Bei einem Ausschwenken des Hohlkegels (3a) aus seiner Ruhelager betätigt dieser über seine Flanken einen Auslösemechanismus, ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung mit einer seismischen Masse gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1, 18 und 24.

Eine gattungsgemäße Sperreinrichtung ist bekannt aus der DE 28 21 152 . Diese beinhaltet eine Aufwickelvorrichtung für Sicherheitsgurte mit einer durch eine seismische Masse auslösbaren, das Abwickeln des Gurtbandes verhindernden Sperrvorrichtung. Durch Sperrung der Abwickelvorrichtung ist die gesicherte Person in ihrer Bewegungsfreiheit verhältnismäßig stark eingeschränkt. Anders ausgelegte Abwickelvorrichtungen ermöglichen zwar prinzipiell eine bestimmte Bewegungsfreiheit des Gesicherten, neigen aber bei Schwingungen und Rüttelbewegungen leicht zu einer unerwünschten Arretierung des Gurtbandes. Eine solche unerwünschte Arretierung wird auch als Fehlauslösung bezeichnet. Dieses kann bei Fahrzeugen verstärkt zu Problemen führen, wenn die Betätigungseinrichtung, die wie ein Sensor wirkt, nicht wie üblich an der Fahrzeugkarosserie, sondern an einem stärker schwingenden Bauteil, wie z. B. einem Fahrzeugsitz, angebracht ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Betätigungseinrichtung so auszulegen, dass sie auch bei Applikation an einem mit Schwingungen beaufschlagten Bauteil, beispielsweise einer Rückenlehne eines Fahrzeugsitzes, zwar gewollt bei Abbrems- oder Beschleunigungsvorgängen und infolge einer Schräglage auslöst, aber bei Rüttel- und Schwingbewegungen nicht zu Fehlauslösungen neigt.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Betätigungseinrichtung gemäß den Patentansprüchen 1, 18 und/oder 24. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungsvarianten sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.

Als erste Lösungsvariante weist die Betätigungseinrichtung bzw. Sensoreinrichtung eine seismische Masse aus, der eine Tilgermasse zugeordnet ist. Die seismische Masse ist in einer Aufnahme angeordnet und wird aus einer Ruheposition heraus, in der die Sensoreinrichtung nicht aktiviert ist, durch Beschleunigungskräfte in eine Position bewegt, in der die Sensoreinrichtung auslöst. Die Aufnahme weist zwei zueinander parallel angeordnete Ebenen aus, wobei die obere Ebene über ein an ihrem Ende befestigtes Scharnier schwenkbar gelagert ist und wobei zumindest die untere Ebene über eine dreidimensionale Vertiefung verfügt, deren tiefster Punkt als Mittelpunktslage der seismischen Masse bezeichnet wird und die Ruhelage der seismischen Masse darstellt. Die Seitenflächen der Vertiefung können als schiefe Ebene oder konkave Flächen ausgebildet sein. Vorzugsweise ist der untere Teil der Aufnahme, auf der die seismische Masse aufliegt, als eine Pfanne bzw. Kugelkalotte ausgebildet, aus der die seismische Masse durch Roll- oder Gleitbewegungen in eine höhere Position überführt wird. Dadurch wird der obere Teil der Aufnahme angehoben und löst einen Mechanismus aus.

In einer vorteilhaften Ausführung ist die seismische Masse ein Hohlkörper, der über Gleit-, Rutsch- oder Rollbewegungen aus der Mittelpunktslage herausbewegt wird. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Hohlkörper als Hohlkugel ausgefegt, in deren Innenraum die Tilgermasse angeordnet ist.

Die Tilgermasse kann aus einer Flüssigkeit, einem Festkörper oder aus einer Kombination von einer Flüssigkeit und einem Festkörper bestehen.

Für eine als Festkörper ausgeführte Tilgermasse kann ein ein- oder mehrteiliger Aufbau vorgesehen sein. Die Geometrie der Teile kann sich von rundlichen bzw. elliptischen bis zu polyedrischen Formen erstrecken. Eine einteilige Tilgermasse kann beispielsweise als Kugel ausgebildet sein. Für mehrteilige Tilgermassen ist Sand als relativ günstiges, natürlich vorkommendes Produkt vorstellbar. Ebenso sind aber auch künstlich erzeugte Formen möglich.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung kann die Tilgermasse neben den ein- oder mehrteiligen Festkörpern eine im flüssigen Aggregatzustand vorliegende Tilgermasse beinhalten, die den Reibungskoeffizienten zwischen den festen Teilen der Tilgermasse oder der festen Tilgermasse und dem Hohlkörper so auslegt, dass für den Sensor eine optimale Auslösecharakteristik eingestellt werden kann. Außerdem kann das Dämpfungsverhalten der Tilgermasse durch Veränderung der Mengenanteile an flüssiger und fester Tilgermasse variiert werden.

Der im flüssigen Aggregatzustand vorliegende Teil der Tilgermasse kann aus einer Flüssigkeit oder einem Flüssigkeitsgemisch bestehen, das ein- oder mehrphasig ausgebildet ist. Dieser Teil der Tilgermasse kann flüssig, viskos bis gelförmig vorliegen.

Um die kinetische Energie optimal abzubauen, weist die Hohlkugel einen durch den festen Anteil der Tilgermasse herbeigeführten Füllungsgrad auf, der dem festen Teil der Tilgermasse Abroll- und/oder Fallvorgänge ermöglicht.

Der nicht von der Tilgermasse eingenommene verbleibende Hohlraum der Hohlkugel wird dann durch ein ergänzendes Medium eingenommen, das als Gas oder Gasgemisch – im allgemeinen Luft – ausgebildet ist. Der verbleibende Hohlraum kann auch als Vakuum vorliegen. Ist eine im flüssigen Aggregatzustand vorliegende Tilgermasse vorhanden, so kann diese den Hohlraum auch vollständig ausfüllen.

Gemäß einer zweiten Erfindungsvariante kann auch durch Veränderung der jeweiligen Oberfläche der seismischen Masse und des Haltebereichs der seismischen Masse oder durch Veränderung beider Oberflächen ein auf die seismische Masse dämpfender Einfluss erzielt werden. Der Haltebereich besteht aus der unteren Aufnahme oder einem zusätzlichen Einsatzteil, das in die Aufnahme eingefügt wird. Unter der seismischen Masse kann die massive Ausführung ohne Tilgermasse zum Beispiel als Kugel oder dessen Hohlkörper mit integrierter Tilgermasse verstanden werden. Die Tilgermasse kann dann zusätzlich dämpfend wirken. Durch Beschichtung der Oberfläche der seismischen Masse und/oder der Aufnahme können günstige Eigenschaften erzielt werden, die z.B. zur Veränderung des Reibkoeffizienten führen oder eine statische Aufladung des Hohlkörpers vermeiden. Eine Erhöhung des Reibkoeffizienten kann aber auch durch eine entsprechende Oberflächenbearbeitung erzeugt werden.

Zusätzlich können in den Haltebereich zur Führung der Kugel in einer vorbestimmten Laufbahn dienende Vertiefungen oder Erhöhungen eingearbeitet sein. Von konvex ausgebildeten Erhöhungen rollt die Kugel wieder in ihre vorbestimmte Laufbahn zurück.

Die Erhöhungen können aber auch als Leitblanken vorliegen. Entsprechende Vertiefungen führen die Kugel in einer festgelegten Laufbahn.

In vorteilhafter Weise sind die beiden Erfindungen auch miteinander kombinierbar.

Gemäß einer dritten Endungsvariante ist die seismische Masse ein rotationssymmetrischer Hohlkegel, der in einer Spitze gelagert ist, beispielsweise nach einem ähnlichen Prinzip wie bei einer Kompassnadel. Im weitesten Sinne liegt also eine Betätigungseinrichtung vor, bei der die Lagerung der seismischen Masse, hier bevorzugt ein Hohlkegel, geodätisch oberhalb des Schwerpunktes dieser Masse liegt.

Dieses System bleibt gegenüber Neigungen weitestgehend ortsstabil und löst durch Relativverdrehung des Hohlkegels aus, indem seine unteren Flanken den an der Aufnahme des Hohlkegels schwenkbar gelagerten Teil auslenken. Dies erfolgt indirekt über am schwenkbar gelagerten Teil befestigte Verlängerungen, die hier als Oberpfannenabschnitte bezeichnet werden. Durch die freie Wahl der Schwerpunktshöhe kann das System gegenüber translatorischen Schwingungen unempfindlicher oder empfindlicher gemacht werden, d.h., hohe Schwerpunktslage bedeutet geringe Empfindlichkeit und umgekehrt. Darüber hinaus kann bei Nulllage ein Abstand zwischen dem Hohlkegel und den Oberpfannenabschnitten vorgesehen werden, um kleinere Schwingungen ohne ein Auslösen der Betätigungseinrichtung zuzulassen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
1 Eine als Hohlkugel ausgeführte seismische Masse mit innenliegender Tilgermasse und einem in die Aufnahme eingefügten Einsatzteil.
2 In einer Spitze gelagerter rotationssymetrischer Hohlkegel.
Man erkennt in 1 eine bevorzugte Ausführung der Betätigungseinrichtung für den Anwendungsfall als Sperrvorrichtung in einem Rückhaltesystem. Die sich in einer Aufnahme, gebildet durch eine obere Pfanne 1 und eine untere Pfanne 2, befindende Hohlkugel 3 liegt in der Mittelpunktslage 4 der unteren Pfanne 2. Die obere Pfanne 1 ist in einem Scharnier 5 in vertikale Richtung schwenkbar gelagert. In die untere Pfanne 2 ist hier ein Einsatzteil 12 eingefügt, das gegenüber der unteren Pfanne 2 eine Oberfläche mit erhöhtem Reibkoeffizienten aufweist.
Die Hohlkugel 3 beinhaltet eine weitere massiv ausgeführte Kugel 6, die bewusst in einem Radienverhältnis von 1:a bezogen auf die Hohlkugel 3 ausgeführt ist, wobei a die Werte 1,1 bis 5 annehmen kann. Wird die Hohlkugel 3 aus der Mittelpunktslage 4 herausbewegt, so hebt sie aufgrund des gegenüber dem Abstand b kleineren Abstandes a die obere Pfanne 1 an, die dann ihrerseits einen Taster 7 anhebt. Dieser Taster bewegt demzufolge eine Wippe 8 so, dass ihr gegenüberliegendes Ende in einen Sperrmechanismus 9 eines nur schematisch dargestellten Gurtaufrollautomaten 10 eingreift und darüber das Gurtband 11 arretiert.
In 2 ist die seismische Masse als ein rotationssymmetrischer Hohlkegel 3a dargestellt, der durch eine Aufnahme 2a gehalten wird, an der ein oberes Teil 1a mit den daran befestigten Oberpfannenabschnitten 13a und 13b schwenkbar gelagert ist. Der rotationssymmetrische Hohlkegel 3a ist in seiner Spitze frei schwingbar aufgehängt und weist an seinen unteren Flanken einen Abstand x zu den Oberpfannenabschnitten 13a,13b auf. Bei Auslenkung des rotationssymmetrischen Hohlkegels 3a wird über einen der Oberpfannenabschnitte 13a,13b das obere Teil 1a über das Scharnier 5 ausgelenkt. Das obere Teil 1a hebt wiederum einen Taster 7a an, der eine Wippe 8 bewegt, so dass ihr gegenüberliegendes Ende in mit 1 vergleichbarer Weise einen Sperrmechanismus auslöst.

Claims

Betätigungseinrichtung für einen Sperrmechanismus (9) mit einer seismischen Masse (3,6), die in einer Aufnahme (1,2) aus einer Ruheposition heraus, in der der Sperrmechanismus (9) unwirksam ist, in eine die Aktivierung des Sperrmechanismus (9) bewirkende Sperrposition bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der seismischen Masse (3) eine Tilgermasse (6) zugeordnet ist.
Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die seismische Masse (3) aus einem Hohlkörper gebildet ist, in dessen Innenraum die Tilgermasse (6) angeordnet ist.
Betätigungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper nur teilweise von der Tilgermasse (6) gefüllt ist.
Betätigungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der nicht durch die Tilgermasse (6) eingenommene, verbleibende Hohlraum des Hohlkörpers durch ein ergänzendes Medium eingenommen wird, das als Gas oder Gasgemisch ausgebildet ist.
Betätigungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der nicht durch die Tilgermasse (6) eingenommene, verbleibende Hohlraum des Hohlkörpers als Vakuum ausgeführt ist.
Betätigungseinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper als Hohlkugel (3) ausgebildet ist.
Betätigungseinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Tilgermasse (6) in einem festen Aggregatzustand vorliegt.
Betätigungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Tilgermasse mehrteilig ist.
Betätigungseinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Tilgermasse (6) oder die Teile der Tilgermasse eine abgerundete äußere Form aufweisen.
Betätigungseinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Tilgermasse oder die Teile der Tilgermasse eine polyedrische äußere Form aufweisen.
Betätigungseinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Tilgermasse aus einem Stoff im festen und einem Stoff im flüssigen Aggregatzustand zusammengesetzt ist.
Betätigungseinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Tilgermasse in einem zumindest flüssigen Aggregatzustand vorliegt.
Betätigungseinrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die im flüssigen Aggregatzustand vorliegende Tilgermasse mehrphasig ist.
Betätigungseinrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die im flüssigen Aggregatzustand vorliegende Tilgermasse als Flüssigkeitsgemisch vorliegt.
Betätigungseinrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die im flüssigen Aggregatzustand vorliegende Tilgermasse den Hohlraum des Hohlkörpers vollständig ausfüllt.
Betätigungseinrichtung für einen Sperrmechanismus (9) mit einer seismischen Masse (3,6), die in einer Aufnahme (1,2) aus einer Ruheposition heraus, in der der Sperrmechanismus (9) unwirksam ist, in eine die Aktivierung des Sperrmechanismus (9) bewirkende Sperrposition bewegbar ist insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein die seismische Masse (3,6) in der Ruheposition aufnehmender Haltebereich gegenüber übrigen Oberflächenteilen der Aufnahme (1,2) eine Oberfläche mit einem erhöhten Reibkoeffizienten hat.
Betätigungseinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die seismische Masse eine Kugel ist.
Betätigungseinrichtung nach Anspruch 2 und/oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die seismische Masse beschichtet ist.
Betätigungseinrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltebereich nach Art einer Kugelkalotte gebildet ist.
Betätigungseinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltebereich durch ein Einsatzteil (12) gebildet ist.
Betätigungseinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltebereich mit einer reibungserhöhenden Beschichtung versehen ist.
Betätigungseinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltebereich eine den Reibkoeffizienten erhöhende Oberflächenbearbeitung aufweist.
Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1 und/oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltebereich zur Führung der Kugel dienende Vertiefungen oder Erhöhungen aufweist.
Betätigungseinrichtung für einen Sperrmechanismus mit einer seismischen Masse, die in einer Aufnahme aus einer Ruheposition heraus, in der der Sperrmechanismus unwirksam ist, in eine die Aktivierung des Sperrmechanismus bewirkende Sperrposition bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die seismische Masse eine Lagerung in der Aufnahme (2a) aufweist, deren geodätische Höhe oberhalb des Schwerpunktes der seismischen Masse liegt.
Betätigungseinrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die seismische Masse nach Art eines Hohlkegels (3a), insbesondere hutförmig ausgebildet ist.
Betätigungseinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung in einem Rückhaltesystem eingesetzt wird.