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Kopfstützvorrichtung
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Kopfstützvorrichtung einer Lehne
eines Fahrzeugsitzes mit einem der Lehne zugeordneten Traggestell und mit einem
am Tragestell angelenkten Stützrahmen der in eine zurückgeklappte Stellung, in der
er sich vorzugsweise hinter der Lehne des Sitzes befindet und in eine aufgerichtete,
abstützende Stellung klappbar ist und ein den Kopf abstützendes Kissen hat.
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Kopfstützen haben sich allgemein bei unfallbedingt hohen, positiven
(Heckaufprall) oder negativen (Auffahrunfall) Beschleunigungen des Fahrzeugs als
wirksamer Schutz gegen Verletzungen der Halswirbel des Rückgrats bewährt. Zusätzlich
bieten sie aber eine angenehme Abstützung des Kopfes, was insbesondere von Passagieren
geschätzt wird, die während einer Fahrt ruhen oder schlafen möchten.
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Bei der aus der DE-OS 28 10 870 bekannten Kopfstützvorrichtung der
eingangs genannten Art, ist das Traggestell fest mit der Rücklehne eines Fahrzeugsitzes
verbunden und ragt mit zwei im wesentlichen vertikalen Holmen aus der Oberkante
der Lehne hervor. Der Stützrahmen kann um eine horizontal verlaufende Achse um dieses
Traggestell geschwenkt werden und so in eine für den Benutzer gewünschte Winkelstellung
gebracht werden. Eine weitere Kopfstützvorrichtung der eingangs genannten Art ist
aus der DE-OS 29 11 321 bekannt.
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Nachteilig bei diesen bekannten Kopfstützvorrichtungen ist jedoch,
daß sie sich im wesentlichen oberhalb der Lehne des Sitzes befinden und damit die
Sicht durch das Fahrzeug behindern. Dies gilt insbesondere für die Kopfstützvorrichtungen
der Fondsitze, die den Blick des Fahrers durch den Innenrückspiegel und das Heckfenster
stark behindern. Es sind daher bereits Vorschläge gemacht worden, die Kopfstützvorrichtung
immer dann aus dem Sichtbereich zu nehmen, sie also unterhalb der Oberkannte dsor
Lehne zu halten, wenn sie nicht benötigt wird. Bei einer aus der DE-OS 28 47 795
bekannten Kopfstützvorrichtung wird der Stützrahmen im wesentlichen vertikal und
mittels eines Motors zwischen einer abstützenden und einer eingezogenen Stellung
bewegt.
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Der Motor wird über einen das Gewicht des Fahrgastsmessenden und im
Sitz angeordneten Sensor gesteuert. Diese Vorrichtung ermöglicht zwar einen ungehinderten
Blick durch den Innenrückspiegel und das Rückfenster, sie ist jedoch außergewöhnlich
aufwendig, erfordert Eingriffe in den gesamten Sitz und ermöglicht ohne zusätzliche
Einrichtungen keine bequeme Einstellbarkeit der Kopfstütze für einen Passagier,
der ruhen oder schlafen möchte.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Kopfstützvorrichtung
der eingangs genannten Art zu vermeiden und eine Kopfstützvorrichtung zu schaffen,
die einerseits im unbenutzten Zustand sich im wesentlichen unterhalb der Oberkante
des zugehörigen Sitzes befindet und somit nicht sichtbehindernd wirkt und die andererseits
ein mehrfach abgestuftes Verstellen in eine bequeme Position in ihrer abstützenden
Stellung ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß sich die Schwenkachse des Stützrahmens
unterhalb der Oberkante des Sitzes befindet, daß zwischen dem Traggestell und dem
Stützrahmen ein Zahngesperre angeordnet ist, das ein vorzugsweise am Stützrahmen
befestigtes, sich über etwa 90 Grad erstreckendes Sperradsegment und eine vorzugsweise
dem Traggestell zugeordnete Klinke mit mindestens einem Klinken zahn aufweist und
daß das Sperradsegment sägezahnförmige Zähne hat, deren an die Klinke anlegbare
Zahnbrust bei einer Schwenkbewegung des Stützrahmens in die zurückgeklappte Stellung
die vordere Kante eines jeden Zahns ist.
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Diese Kopfstützvorrichtung, die sich insbesondere für Fondsitze eignet,
läßt sich in die zurückgeklappte, unauffällige Stellung bringen, wenn sie nicht
benutzt wird. Sie befindet sich dann sowohl hinter als auch unterhalb der Oberkante
der Lehne des zugehörigen Sitzes und versperrt damit den Blick des Fahrers durch
den Innenrückspiegel und nach hinten nicht. Andererseits läßt sie sich jedoch im
Bereich ihrer aufgerichteten, abstützenden Stellung innerhalb der diesem Bereich
zugeordneten Zähne des Sperradsegments gestuft in mehreren Winkelstellungen festhalten,
sodaß sich die individuell gewünschte Position des Stützrahmens vorn Passagier einstellen
läßt. Das Sperradsegment und die zugehörigen Winkel sind so ausgebildet, daß sie
auch bei unfallbedingten
Belastungen des Stützrahmens, z.B. aufgrund
eines gegen das Kissen geschleuderten Kopfes eines Passagiers, eine sichere Arretierung
des Stützrahmens gewährleisten.
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Aufgrund der drehrichtungsmäßigen Anordnung der Zähne des Sperrradsegmentes
läßt sich der Stützrahmen ohne zusätzliche Hilfsmittelausder zurückgeklappten Stellung
in die aufgerichtete, abstützende Stellung und von einer weiter hinten liegenden
Winkelposition dieser aufgerichteten Stellung in eine weiter vorn liegende Winkelposition
bringen. Aufgrund einer den Stützrahmen in die aufgerichtete Stellung drückenden
Kraft wird ein Drehmomet um die Schwenkachse des Stützrahmens erzeugt, das die Klinke
auf den flachen, der Zahnbrust benachbarten Flanken der Zähne nach außen drückt,
wobei der Stützrahmen automatisch wieder in der nächst höheren Winkelposition des
Zahngesperres arretiert wird. Die Zahnbrust bewirkt jedoch zusammen mit der Klinke
eine Sperrwirkung, wenn der Stützrahmen in die zurückgeklappte Stellung gebracht
werden soll.
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Das Zahngesperre aus Sperradsegment und Klinke kann, wie oben beschrieben,
sowohl die Arretierung der Neigungsfeinverstellung im Bereich der aufgerichteten
Stellung des Stützrahmens, als auch die .Arretierung des Stützrahmens gegen ein
Zurückschwenken bei unfalltedingter Belastung des Kissens des Stützrahmens übernehmen.
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Vorteilhaft ist jedoch, diese beiden Arretierfunktionen zu trennen,
um eine wesentlich feiner abgestufte Winkelverstellung des Stützrahmens im Bereich
der aufgerichteten Stellung zu ermöglichen. Hierzu wird die Klinke nicht mehr, wie
soeben beschrieben, ständig im Bewegungsbereich der Zähne des Sperradsegments gehalten,
wobei insbesondere eine Klinkenf eder zweckmäßig ist, sondern die Klinke befindet
sich normalerweise in einer Ruhelage, in der ihr Klinken zahn nicht in den Bewegungsbereich
der Zähne des Sperradsegmentes ragt. Erst oberhalb eines gewissen Beschleunigungswertes
wird eine Bewegung der Klinke ausgelöst, die ihren Klinkenzahn in den Eingriffsbereich
der Zähne des Sperrradsegments bringt.
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Hierzu wird vorgeschlagen, daß die Klinke um eine Klinkenachse schwenkbar
ist und mit einem massebehafteten Körper verbunden
ist, dem ein
nachgiebiges Teil, insbesondere eine Feder so zugeordnet ist, daß er bei einer unterhalb
eines Schwellwertes liegenden Beschleunigung in seiner Ruhelage bleibt, in der sein
Klinken zahn sich außerhalb des Bewegungsbereichs der Zähne des Sperradsegments
befindet und daß dieser Körper bei einer oberhalb des Schwellwertes liegenden Beschleunigung
gegen die Wirkung der Feder in eine Eingriffslage bringbar ist, in der der mit ihm
verbundene Klinkenzahn in den Bewegungsbereich der Zähne des Sperradsegmentes eingreift.
In dieser Ausführung kommt das Zahngesperre also nur bei unfallbedingten Beschleunigungen
zum Einsatz, im Normalbetrieb macht es sich dagegen nicht bemerkbar.
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Die Winkelfeineinstellung insbesondere im Bereich der aufgerichteten,
abstützenden Stellung des Stützrahmens wird vorugsweise mittels einer Klemmvorrichtung
erreicht, die zwischen Traggestell und Stützrahmen angeordnet ist. Sie ist so ausgelegt,
daß bei kleineren, auf das Kissen ausgeübten Drehmomenten, also beispielsweise dem
von einem sich entspannt gegen das Kissen abstützenden Kopf ausgeübten Drehmoment,
eine Veränderung der Winkellage des Stützrahmens nicht möglich ist. Ubersteigt das
Drehmoment, das auf den Stützrahmen einwirkt, jedoch einen gewissen Wert, so ist
eine änderung der Winkelstellung des Stützrahmens in beiden Drehrichtungen um die
Schwenkachse des Stützrahmens möglich. Die Klemmvorrichtung hält den Stützrahmen
dann in der neuen Winkelstellung fest, bis erneut ein hohes Drehmoment angreift.
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Diese so ausgebildete Kopfstützvorrichtung ermöglicht eine fein dosierte
Einstellung der Winkellage des Stützrahmens und zugleich eine sichere Abstützung
des Kopfes bei unfallbedingten Beschleunigungen des Fahrzeugs. Dabei ergänzen sich
die Klemmvorrichtung und das Zahngesperre hinsichtlich der Arrettierung des Stützrahmens
bei unfallbedingten Beschleunigungen des Fahrzeugs.
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Da die Klemmvorrichtung stets ein Bremsmoment des Stützrahmens um
seine Schwenkachse bewirkt und erst oberhalb eines gewissen Drehmoments überwunden
wird, bleibt der durch die Klemmvorrichtung gehaltene Stützrahmen in der allerersten
Phase eines Unfalls zunächst in seiner bisherigen Winkelstellung. Aber auch im weiteren
Verlauf des Unfalls, bei.höheren Beschleunigungswerten, bremst die
Klemmvorrichtung
die Bewegung des Stützrahmens, die durch die Trägheit des Stützrahmens selbst und
insbesondere durch einen den Stützrahmen belastenden Kopf eines Passagiers erzwungen
wird.
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Insgesamt ermöglicht die Klemmvorrichtung eine Zeitverzögerung und
eine Bewegungsdämpfung. Dadurch bleibt ausreichend Zeit für die beschleunigungsbedingt
einfallende Klinke, um den Stützrahmen praktisch noch in der Stellung zu arretieren,
in der er vor dem Unfall stand.
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Die Klemmvorrichtung bewirkt vorzugsweise einen gewissen Formschluß
zwischen ihren beiden Klemmbereichen. Vorzugsweise hat die Klemmvorrichtung einen
am Traggestell angeordneten und zentrisch zur Schwenkachse verlaufenden Zahnbogen
mit im wesentlichen symmetrischen, flachen und radial verlaufenden Zähnen und ein
durch eine Feder belastetes und am Stützrahmen angeordnetes Klemmteil. Das Klemmteil
greift mit mehreren Feststellzähnen zwischen die Zähne des Zahnbogens, unterstützt
durch eine Feder. Die jeweilige Einraststellung der Feststellzähne zwischen die
Zähne des Zahnbogens legt eine Winkelposition fest, da die Zähne relativ klein sein
können, liegen diese Winkelpositionen eng nebeneinander, Die Kopfstützvorrichtung
der oben beschriebenen Art läßt sich als ein kompaktes, vormontierbares Teil ausbilden,
das sich einfach an einer Lehne eines Sitzes oder einem dahinter befindlichen Teil
des Fahrzeugs montieren läßt.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den übrigen
Ansprüchen und der nun folgenden Beschreibung dreier bevorzugter Ausführungsbeispiele,
die, ohne in irgend einer Form einschränkend zu wirken, der Erläuterung der erfindung
dienen und in der Zeichnung dargestellt sind.
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In dieser zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht einer Prinzipdarstellung
einer Kopfstützvorrichtung nach der Erfindung, Fig. 2 eine Darstellung entsprechend
Fig. 1, jedoch ohne Kissen, einer Kopfstützvorrichtung mit einer in einer LAngsführung
geführten Klinke,
Fig. 3 eine Darstellung entsprechend Fig. 1 mit
einem beschleunigungsbedingt eingreifenden Zahngesperre und einer Klemmvorrichtung,
und Fig. 4 ein Schnitt entlang der Schnittlinie IV-IV in Figur 3, insbesondere durch
die Klemmvorrichtung.
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Die Kopfstützvorrichtung nach den Figuren wird an einer Lehne eines
Fahrzeugsitzes, z.B. dem Lehnenträger, oder, insbesondere bei Fondsitzen, am hinter
der Lehne befindlichen Blech der Karosserie befestigt. Sie hat ein Traggestell 20,
das sich an diesen Stellen befestigen läßt und das mit einem Stützrahmen 21 über
eine Schwenkachse 22 gelenkverbunden ist. Der Stützrahmen 21 selbst setzt sich aus
einem Rahmen 23 und einem Kissen 24 zusammen.
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In der montierten Position im Bereich einer Lehne befindet sich die
Schwenkachse 22 der Kopfstützvorrichtung nach den Figuren unterhalb der Oberkante
dieser Lehne. Weiterhin gehört zum Rahmen 23 des Stützrahmens 21 ein Sperradsegment,
das starr mit dem Stützrahmen 21 verbunden ist und sich auf der dem Kissen 24 gegenüberliegenden
Seite der Schwenkachse 22 befindet. Dieses Sperradsegment 25 hat sägezahnförmige
Zähne 26, deren steilere Flanke, die Zahnbrust 27, bei einer Schwenkbewegung des
Stützrahmens 21 in die zurückgeklappte Stellung nach vorn weist.
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Die Zahn brust ist in einem gewissen Winkel zur Radialen angestellt,
ihre Verlängerung schneidet die Verlängerung der flachen Flanke 28 der Zähne 26
auf der selben Seite der Schwenkachse 22.
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Am Traggestell 20 ist eine Klinke 29 vorgesehen, sie hat im Ausführungsbeispiel
nach den Figuren 1 und 2 einen Klinkenzahn 30, der in seiner Form wie üblich den
Zähnen 26 des Sperradsegments 25 angepaßt ist. Im Ausführungsbeispiel nach Figur
1 ist die Klinke 29 um eine Klinkenachse 31 schwenkbar, die auf einer Tangente an
den Eingriffsbereich von Klinkenzahn 30 und zugehörigen Zähnen 26 liegt. Weiterhin
wird die Klinke 29 durch eine Klinkenfeder 32 in Eingriff gehalten. Mit der Klinke
29 ist ein Lösehebel 33 starr verbunden, der ebenfalls um die Klinkenachse 31 schwenkbar
ist und es gestattet, den Klinkenzahn 30
außer Eingriff mit den
Zähnen 26 zu bringen, wenn der Lösehebel 33 betätigt wird.
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Im Ausführungsbeispiel nach Figur 2 ist die Klinke 29 in einer Längsführung,
die als quadratische Büchse 34, ausgebildet ist, im wesentlichen radial geführt.
Die Klinkenf eder 32 ist als eine Druckschraubenfeder zwischen dem, dem Klinkenzahn
abgewandten Ende der Klinke und dem unteren Ende der Büchse 34 angeordnet. Diese
Klinke 29 wird über ein geeignetes Gestänge, das als Lösehebel 33 dient, außer Eingriff
mit den Zähnen 26 gebracht, wie dies im Ausführungsbeispiel nach Figur 1 bereits
beschrieben wurde.
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Aufgrund des Bogenwinkels von etwa 90 Grad des Sperradsegments 25
kann der Stützrahmen 21 in eine zurückgeklappte Stellung und eine relativ weit nach
vorn geneigte, aufgerichtete Stellung, sowie in eine Vielzahl von Zwischenstellungen
zwischen diesen beiden Positionen gebracht werden.
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Im Gegensatz zu den beiden bisher besprochenen Ausführungsbeispielen
befindet sich die Klinke 29 im Ausführungsbeispiel nach den Figuren 3 und 4 normalerweise
außer Eingriff mit den Zähnen 26 des Sperradsegments 25. Ein Eingriff findet nur
dann statt, wenn das Traggestell 20 ausreichend stark nach rechts oder nach links
beschleunigt wird.
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Im Ausführungsbeispiel nach den Figuren 3 und 4 hat die Klinke 29
zwei Klinkenzähne 30, die beidseits der Klinkenachse 31 angeordnet sind. Auf einem
hierzu rechtwinkligen Arm ist die Klinke 29 mit einem massebehafteten Körper 35
verbunden. Dieser hat eine untere Abplattung 36, an der eine Feder 37 anliegt, deren
Kraftrichtung radial zur Klinkenachse verläuft und somit die Einheit aus Klinke
29 und Körper 35 in der in Figur 3 gezeigten Ruhelage hält. Bei Beschleunigungen
oberhalb von zwei g sind die Massenkräfte des Körpers 35 jedoch größer als die Rückhaltekraft
der Feder 37, sodaß der Körper 35 und mit ihm die Klinke 29 nach rechts (Pfeil 38)
bei positiven Beschleunigungen und nach links (Pfeil 39) bei negativen Beschleunigungen
ausschlägt.
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Dadurch kommt jeweils ein Klinkenzahn 30 in Eingriff mit. den
Zähnen
26 und verhindert eine Schwenkbewegung des Stützrahmens 21 um seine Schwenkachse
22.
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Weiterhin hat die Kopfstützvorrichtung im Ausführungsbeispiel nach
den Figuren 3 und 4 eine Klemmvorrichtung 40, die sich aus einem am Traggestell
20 und zentrisch zur Schwenkachse 22 verlaufenden Zahnbogen 41 mit im wesentlichen
symmetrischen, flachen und radial verlaufenden Zähnen 42 und einem Klemmteil 43
zusammensetzt, welches mit Feststellzähnen 44 zwischen die Zähne 42 greift und in
dieser Stellung durch eine Feder 45 gehalten wird.
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Der Eingriffswinkel der Zähne 42 mit den Feststellzähnen 44 ist größer
als der Reibwinkel der für diese Zähne 42, 44 verwendeten Materialien, so daß bei
einem ausreichend hohen Drehmoment am Stützrahmen 21 die Klemmteile 43 nach außen
gedrückt werden und in die nächstfolgende Zahnlücke einrasten.
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Die Klemmteile 43 sind in einer Längsführung 46 geführt, ihre Anordnung
entspricht damit der Anordnung der Klinke 29 im Ausführungsbeispiel nach Figur 2.
Wie aus Figur 4 ersichtlich ist, befinden sich jedoch zwei Klemmteile 43 auf gegenüberliegenden
Flächen des Sperradsegmentes 25, wodurch ein Kippen des Stützrahmens 21 um seine
Schwenkachse 22 verhindert wird.
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Um das Hochschwenken des Stützrahmens in seine aufgerichtete Stellung
zu vereinfachen, kann in den Ausführungsbeispielen nach Figur 1 und 2 eine Auf stellfeder
47 vorgesehen sein, die als Schraubendrehfeder ausgebildet ist und den Stützrahmen
21 weiter in die aufgerichtete Stellung vorbelastet. Das aufgrund der Aufstcllfeder
47 ausgeübte Drehmoment ist jedoch nicht groß genug, um den Klinken zahn 30 entlang
der flachen Flanke 28 des Zahns 26 und gegen die Wirkung der Klinkenfeder 32 abzuheben.
Vielmehr bleibt die in Figur 1 oder in Figur 2 gezeigte Arretierung des Zahngesperres
25, 29 erhalten.
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Gegebenenfalls kann es jedoch von Vorteil sein, zwischen Traggestell
20 und Stützrahmen 21 Dämpfungsmittel, wie z.B. eine Zylinder/Kolbeneinheit mit
kleiner Durchlaßöffnung im Kolben, anzuordnen,um zu verhindern, daß der Stützrahmen
21 unter der
Wirkung der Aufstellfeder 47 zu rasch in die aufgerichtete
Stellung schwenkt, wenn der Lösehebel 33 betätigt ist. Dabei ist jedoch eine Abstimmung
dieser Dämpfungsmittel und der Wirkung der Aufstellfeder 47 notwendig: Einerseits
soll die Aufstellfeder 47 bei einem Unfall den Stützrahmen 21 möglichst rasch hochschwenken,
andererseits aber eine bequeme Einstellbarkeit zulassen. Wenn die Kopfstützvorrichtung
nur für Fondsitze ausgelegt ist, kann das Hochschwenken langsamer erfolgen, wenn
sich hinter dem Fondsitz eine Hutablage befindet, die ein Abknicken der Halswirbelsäule
begrenzte denn bei einem Frontalunfall steht - wie oben ausgeführt wurde - ausreichend
Zeit für das Aufschwenken zur Verfügung. Wird die Kopfstützvorrichtung jedoch für
Frontsitze ausgelegt, so muß ein rasches Hochschwenken möglich sein, um die Folgen
eines Heckaufpralls zu mindern.
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Eine Lösung besteht nun darin, daß die Dämpfungsmittel mit dem Lösehebel
33 verbunden sind und nur dann ihre Wirkung entfalten, wenn der Lösehebel 33 betätigt
ist. Bei einer anderen Lösung sind die Dämpfungsmittel nur im Winkelbereich des
aufgerichteten Stützrahmens 21 vorgesehen. Sie sind z.B. ähnlich der in Fig. 4 gezeigten
Klemmvorrichtung ausgebildet, bei der jedoch im unteren, der zurückgeklappten Stellung
entsprechenden Winkelbereich keine Zähne 42 vorgesehen sind, der Zahnbogen 41 sich
also nur im Winkelbereich der aufgerichteten Stellung erstreckt. Schließlich kann
die Aufstellfeder als eine entsprechend eingestellte oder einstellbare Gasfeder
ausgeführt sein.
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In einer anderen Lösung der auf Seite 6 genannten Aufgabe schlägt
die Erfindung entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 14 vor, daß das Steuerventil
der als Gasdruckfeder ausgebildeten Aufstellfeder 47 die Arretierung des Stützrahmens
21 übernimmt. Hierzu ist dieses Steuerventileinerseits durch einen beschleunigungsbedingt
auslenkbaren Körper entsprechend dem massebehafteten Körper 35 und andererseits
auch über den Lösehebel 33 betätigbar. Dabei wirkt sich die Ventilsteuerung durch
den auslenkbaren Körper nur im unteren Winkelbereich des Stützrahmens
21
aus. Dieser Körper betätigt das Steuerventil also nur dann, wenn der Stützrahmen
21 flacher als ca. 45 Grad zur Vertikalen geneigt steht und gibt das Steuerventil
oberhalb dieses Winkelbereichs frei, so daß der Stützrahmen 21 selbsttätig über
das Steuerventil arretiert wird. Da die Gas feder 47 mit dem Stützrahmen 21 schwenkt,
nimmt sie bei Betätigung des Steuerventils eine definite Winkellage bei einer bestimmten
Neigung des Stützrahmens 21 ein, so daß eine Zuordnung der Winkelstellung des Stützrahmens
21 und des auslenkbaren Körpers keine Probleme aufwirft.
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Wird die Gasfeder 47 andererseits mittels des Lösehebels 33 entarretiert,
so kann sie in jeder beliebigen Winkelstellung des Stützrahmens 21 wieder arretiert
werden. Im Gegensatz zu den oben beschriebenen Ausführungen wird also eine stufenlose
Einstellung des Stützrahmens 21 ermöglicht.
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Anstelle eines auslenkbaren Körpers kann dieser auch auf eine andere
Art als über eine Schwenkachse mit der Kopfstützvorrichtung, insbesondere dem Traggestell
20 verbunden sein.
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Weiterhin kann die hier mechanisch ausgebildete, beschleunigungsabhängige
Auslösung des Steuerventils (oder des Stützrahmens 21) auch durch eine elektrische
Einrichtung mit Beschleunigungsgeber, Meßwerterfassung und elektromechanischer Auslösung
ersetzt werden. Entscheidend ist lediglich, daß dieselben Kriterien für diesen Körper
bzw. sein elektrotechnisches Äquivalent gelten, wie sie in Anspruch 9 für den massebehafteten
Körper 35 und die Feder 37 aufgestellt wurden. Weiterhin ist eine Wirkung bei positiven
und negativen Beschleunigungen entsprechend Anspruch 10 und eine Totpunktwirkung
entsprechend Anspruch 11 von Vorteil.
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