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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist ein Staufach nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Staufächer sind
im Bereich von Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen, hinlänglich bekannt. Für gewöhnlich weisen
die Staufächer
einem zwischen einem Boden und einem verschließbaren Deckel ausgebildeten
Hohlraum auf, wobei der Deckel mit einem Mechanismus zum Öffnen und
Schließen des
Staufachs versehen ist. Weiterhin sind Arretiermechanismen bzw.
Arretiervorrichtungen bekannt, welche die Staufächer in der geschlossenen oder
geöffneten
Stellung halten oder arretieren.
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Ein
derartiges Staufach ist aus der
DE 100 48 587 A1 bekannt. Das dort offenbarte
Staufach weist einen in Kulissen geführten Deckel auf, welcher mittels
einer Arretiervorrichtung von der geschlossenen Stellung in die
geöffnete
Stellung gebracht wird. Um das Schließfach zu schließen, muss
dieses mittels mechanischen Drucks auf den Deckel wieder geschlossen
werden, wobei die Arretiervorrichtung eine Feder aufweist, welche
in der geschlossenen Stellung gespannt ist. Nur so ist es möglich, das
Staufach nach dem Betätigen
eines Push-Push-Mechanismus zum Öffnen
selbsttätig
in die geöffnete
Stellung zu überführen. Dabei
bewegt sich der Deckel nicht schlagartig, sondern langsam und gedämpft von
der geschlossenen in die geöffnete
Stellung. Weitere derartige Staufächer sind aus der
DE 200 05 552 bzw. der
DE 102 51 813 A1 bekannt.
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Eine
Gefahr geht von den Staufächern
aus, wenn diese beispielsweise im Falle eines Heck- oder Frontaufpralls
bzw. einer plötzlichen
starken Bremsung zufallen bzw. sich unkontrolliert schließen. Hierdurch
können
Verletzungen der Passagiere auftreten. Eine Maßnahme, um dies zu verhindern,
ist beispielsweise aus der
DE
100 09 291 A1 bekannt. So verfügt jenes Staufach über einen
Mechanismus, welcher den geöffneten
Deckel auch im Falle eines Aufpralls bzw. einer starken Abbremsung
in der geöffneten
Stellung hält.
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Staufächer werden
oftmals auch als Halterung von Multimediageräten, insbesondere Navigationsgeräten eingesetzt.
Dabei können
die Multimediageräte
vorzugsweise steckbar mit einer Halterung verbunden werden. Im Falle
eines Heckaufpralls kann sich das Navigationsgerät bzw. das Multimediagerät aus der
Halterung lösen
und so eine Gefahr für die
im Fahrzeug sitzenden Insassen werden.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Staufach zu schaffen, welches
dafür geeignet
ist, ein Multimediagerät
oder andere sich in einem Staufach befindliche Gegenstände daran
zu hindern, im Falle eines Aufpralls eine Gefahr für die Insassen darzustellen.
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Die
Aufgabe wird mit einem Staufach nach den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
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Das
erfindungsgemäße Staufach
verfügt über ein
mit dem Deckel in Wirkverbindung stehendes Beschleunigungselement,
welches in einer Ruhestellung einer Auslösevorrichtung unter Speicherung
von Energie gehalten ist und in einer Auslösestellung der Auslösevorrichtung
freigegeben wird, so dass die gespeicherte Energie des Beschleunigungselements
in kinetische Energie des Deckels umgesetzt und dieser von der geöffneten
Position in die geschlossene Position gebracht wird.
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Im
Normalzustand wird der Deckel des Staufachs geöffnet mittels einer Arretiervorrichtung oder
einer Führungsvorrichtung
gehalten. Wirken nun auf das Fahrzeug Beschleunigungskräfte bzw. eine
Beschleunigung, welche über
eine vorab definierte Grenze hinausgehen, wird die Auslösevorrichtung
von einer Ruhestellung in eine Auslösestellung überführt. Hierdurch wird ein Beschleunigungselement
aktiviert bzw. freigegeben, welches den Deckel von der geöffneten
Stellung in die geschlossene Stellung beschleunigt, so dass das
Staufach geschlossen ist, bevor sich im Staufach befindliche Gegenstände aus
diesem herausbewegen können.
Das Beschleunigungselement ist dabei derart angeordnet, dass es
die in ihm gespeicherte Energie direkt oder über ein weiteres mit dem Deckel
verbundenes Element an den Deckel abgeben kann und den Deckel so
in die geschlossene Stellung bewegt.
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Dabei
ist es besonders vorteilhaft, wenn das Beschleunigungselement mit
der Arretiervorrichtung verbunden ist bzw. in Wirkverbindung steht.
Hierdurch regt die mit dem Deckel verbundene Arretiervorrichtung
diesen zu einer Schließbewegung
an.
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Das
Beschleunigungselement kann unter anderem durch ein Federelement,
eine Gasladung, ein magnetisches Element oder ein elektromagnetisches
Element gegeben sein.
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Bei
einem Federelement wird dieses in gespannter, d. h. komprimierter
Form gehalten. Die dabei in dem Federelement gespeicherte Energie
beträgt
näherungsweise 12 kx2 , wobei k die Hook'sche Federkonstante und x die Auslenkung
aus der unbelasteten Ruhestellung des Federelements ist.
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Bei
einer Gasladung ist die gespeicherte Energie in dem unter Druck
gespeicherten Gas, welches in der Gasladung gehalten ist, gespeichert.
Die Gasladung wird durch die Auslösevorrichtung analog zu einer
Airbagvorrichtung gezündet,
und beschleunigt nun jedoch nicht den Gassack, sondern den Deckel
in die Schließstellung.
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Bei
einem magnetischen Element, welches beispielsweise aus zwei Permanentmagneten
besteht, wird die Energie in den Magnetfeldern gespeichert. Dabei
werden die beiden Permanentmagneten derart angeordnet, dass sie
sich gegenseitig abstoßen.
Die in dem derart resultierenden Magnetfeld gespeicherte Energie
führt dazu,
dass die beiden Magneten auseinander streben, sobald die Auslösevorrichtung
betätigt
worden ist.
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Im
Falle eines elektromagnetischen Elements können diese in der Ruhestellung
der Auslösevorrichtung
derart gepolt sein, dass sie einander anziehen. Wird die Auslösevorrichtung
in die Auslösestellung überführt, wird
eine Umpolung eines der beiden Magneten angeregt, so dass sich die
beiden Elektromagneten nunmehr abstoßen und auseinanderstreben,
wobei sich der Deckel in die Schließstellung bewegt.
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Die
Auslösevorrichtung
kann in der Ruhestellung das Beschleunigungselement unmittelbar oder
mittelbar mechanisch oder elektromagnetisch fixieren. So kann die
Auslösevorrichtung
einen Teil des Beschleunigungselements mechanisch halten. Dies bietet
sich insbesondere dann an, wenn es sich bei dem Beschleunigungselement
um ein mechanisches Bauelement handelt.
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Jedoch
muss die Auslösevorrichtung
nicht zwangsläufig
mit dem Beschleunigungselement in mechanischer Wirkverbindung stehen.
So kann die Auslösevorrichtung
auch elektromechanisch oder elektromagnetisch sein, d. h. in Form
einer Steuerung oder einer elektrisch ansteuerbaren mechanischen
Vorrichtung wie einem Schalter vorliegen.
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Um
zu verhindern, dass das Staufach bereits bei geringen Beschleunigungskräften geschlossen wird,
ist es vorteilhaft, wenn die Auslösevorrichtung derart eingestellt
ist, dass diese bei einer Beschleunigung von mehr als 3 g, vorzugsweise
mehr als 5 g, wobei g die Erdbeschleunigung ist, von der Ruhestellung
in die Auslösestellung überführt wird.
Hierbei kann die Auslösevorrichtung
mit einer weiteren Feder in Wirkverbindung stehen, welche bei der
vorgenannten Beschleunigung komprimiert wird. Alternativ kann die
Auslösevorrichtung,
wie beispielsweise in der Druck schrift
DE 10 2005 015 559 A1 gezeigt,
ausgebildet werden.
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In
einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist die Arretiervorrichtung
mindestens ein erstes und ein zweites Teilelement auf, welche in der
Ruhestellung der Auslösevorrichtung
im Wesentlichen starr miteinander verbunden sind und in der Auslösestellung
der Auslösevorrichtung
gegeneinander bewegbar sind. Dabei kann die Auslösevorrichtung derart angeordnet
sein, dass sie eine Bewegung des ersten und zweiten Teilelements
in der Ruhestellung verhindert. In der Auslösestellung wird das erste Teilelement
freigegeben und kann sich so im Verhältnis zum zweiten Teilelement
gegen dieses bewegen. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn das
erste Teilelement im zweiten Teilelement geführt ist. Es kann jedoch auch
das zweite Teilelement im ersten Teilelement geführt sein.
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In
einer weiteren Ausführungsform
kann es sich bei dem Staufach um ein Staufach mit einem rotierend
gelagerten bewegbaren Deckel handeln. Alternativ hierzu ist auch
eine geradlinige, in einer Richtung erfolgende Bewegung denkbar.
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Weitere
Ausführungsformen
bzw. Merkmale können
den verschiedenen Ausführungsbeispielen entnommen
werden.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele genauer erläutert. Es
sei darauf hingewiesen, dass die in den verschiedenen Ausführungsbeispielen
offenbarten Merkmale miteinander kombinierbar sind. Es zeigen:
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1a eine
erste Ausführungsform
eines Staufachs in maximal geöffneter
Stellung;
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1b eine
geschlossene Stellung der ersten Ausführungsform des Staufachs;
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1c eine
geschlossene Stellung der ersten Ausführungsform des Staufachs bei
ausgelöster Auslösevorrichtung;
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2a,
b alternative Ausführungsformen
der Beschleunigungselemente und Arretierungsvorrichtung;
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3 eine
zweite Ausführungsform
eines Staufachs.
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Die 1 zeigen eine erste Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Staufachs 1.
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Dieses
umfasst einen Deckel 2, welcher um die Drehachse 20 drehbar
gelagert ist. Das Staufach umfasst ferner einen Boden 3,
wobei sich der eigentliche Hohlraum zur Aufnahme von Gegenständen zwischen
dem Deckel 2 und dem Boden 3 befindet. Das in
den 1 dargestellte Staufach 1 befindet sich
an der Oberseite einer Instrumententafel, kann jedoch beispielsweise
auch in der Mittelkonsole eines Kraftfahrzeugs für die Heckpassagiere zugänglich angeordnet
sein.
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Ferner
ist eine Arretiervorrichtung 4 vorhanden, welche ein erstes
Teilelement 41 und ein zweites Teilelement 42 umfasst.
Das erste Teilelement 41 ist dabei fest mit dem Deckel 2 verbunden.
Die Arretiervorrichtung 4, genauer das zweite Teilelement 42, weist
einen Kragen 43 auf, welcher eine Öffnung 30 im Boden 3 hintergreift,
wobei der Deckel 2 in der 1a in
seiner maximal geöffneten
Position A dargestellt ist. Unterhalb des Kragens 43 ist
als Teil des zweiten Teilelements 41 ausgebildet eine Vorrichtung 44 vorhanden,
welche ein Gegenstück
zu einem Push-Push-Mechanismus
zum Halten des Deckels 2 in der geschlossenen Stellung
ist.
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In
der in 1a gezeigten Schnittdarstellung ist
der Querschnitt des zweiten Teilelements 42 dargestellt.
Es ist deutlich erkennbar, dass ein am unteren Ende des ersten Teilelements 41 vorhandener Stempel 41' durch eine
als Trägheitsfalle 60 ausgebildete
Auslösevorrichtung 6 gehalten
wird. In der gezeigten Darstellung ist die Auslösevorrichtung in einer Ruhestellung
R gezeigt, welche sich dadurch auszeichnet, dass der Stempel 41' durch die mit
einer Auslösefeder
versehene Trägheitsfalle
unmittelbar gehalten ist.
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Zwischen
dem oberen Ende 42' des
zweiten Teilelements 42 und dem Stempel 41' befindet sich ein
Beschleunigungselement 5, welches in dieser Ausführungsform
als Federelement ausgebildet ist. Das Federelement 50,
welche aus einem Metall oder einem Kunststoff besteht wird in der
Ruhestellung der Trägheitsfalle
im komprimierten, d. h. gegenüber
der Ruhestellung des Federelements 60 stark verkürzten Zustand
gehalten und hat dabei Energie gespeichert, welche nach dem Hook'schen Gesetz berechnet
werden kann.
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Aus
der Darstellung der 1a ist klar ersichtlich, dass
in der Ruhestellung R der Auslösevorrichtung 6 das
erste und das zweite Teilelement im Wesentlichen starr miteinander
verbunden sind. Je nach Ausführungsform
kann die die Trägheitsfalle derart
angeordnet sein, dass sie kein Spiel zwischen dem ersten und dem
zweiten Teilelement zulässt.
Zudem ist aus der Darstellung der 1 ersichtlich, dass
das erste Teilelement im zweiten Teilelement führbar ist.
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In
der 1b ist das Staufach 1 in der geschlossenen
Stellung B dargestellt. Da die Trägheitsfalle 60 weiterhin
in der Ruhestellung R ist, bewirkt ein Drücken auf die Oberseite des
Deckels 2 eine Bewegung des Deckels bzw. der Arretiervorrichtung 4 nach
unten, wobei die Vorrichtung 44 in einer Vorrichtung 7 zum
Halten der Arretiervorrichtung in der geschlossenen Position gehalten
ist. Da das erste und das zweite Teilelement starr miteinander verbunden sind,
wird die auf den Deckel aufgebrachte Kraft direkt auf das erste
und das zweite Teilelement übertragen,
wobei sich das zweite Teilelement deutlich durch die Öffnung 30 im
Boden 3 nach untern bewegt.
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In
der
1c ist das Staufach
1 wiederum in der
geschlossenen Stellung B gezeigt, wobei die Trägheitsfalle
60 nunmehr
in der Auslösestellung dargestellt
ist. Das Schließen
des Staufachs
1 bzw. das Auslösen der Auslösevorrichtung
wurde nun aufgrund einer durch einen Heckaufprall auftretenden Beschleunigungskraft α → von > 6 g bewirkt. Durch
die große
Beschleunigung α → wurde die Trägheitsfalle
60 aus
der gestrichelt eingezeichneten Ruhestellung R in die Auslösestellung
AS überführt. Hierdurch
wurde der Stempel
41' des
ersten Teilelements
41 nicht länger gehalten, so dass eine
Entspannung des Federelements
50 zur teilweisen Umwandlung
der gespeicherten Energie des Federelements in kinetische Energie
des Deckels führte
(eine vollständige
Umwandlung ist energetisch nicht möglich) und das Federelement
auf die Oberseite des Stempels
41' drückte und diesen von der geöffneten
Stellung A, wie in der
1a gezeigt, in die ge schlossene
Stellung B' überführte. Dabei
bewegt sich das erste Teilelement
41 innerhalb des zweiten
Teilelements
42 nach untern, wohingegen das zweite Teilelement
zunächst
in einer nahezu gleich bleibenden Stellung verharrt. Die gleich
bleibende Stellung des zweiten Teilelements kann beispielsweise
durch einen wie aus der
DE
100 48 587 A1 bekannten Mechanismus bewirkt werden. In
der
1c ist deutlich zu erkennen, dass sich das zweite
Teilelement
42 der Arretiervorrichtung
4 nach Beendigung
des Schließprozesses
nur um wenig nach unten bewegt hat, wobei die geringe Bewegung nach
unten letztlich nur aufgrund des zufallenden Deckels auftritt. Die
eigentliche Energieübertragung
auf den Deckel und das dementsprechende Schließen des Deckels bzw. die relative
Bewegung zwischen dem ersten und dem zweiten Teilelement kommt nur aufgrund
der sich entspannenden Feder
50 zustande.
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Der
Unterschied zwischen den geschlossenen Stellungen B und B' besteht darin, dass
in der geschlossenen Stellung B die Auslösevorrichtung in der Ruhestellung
R, d. h. das erste und zweite Teilelement im Wesentlichen starr
miteinander verbunden sind, und die Auslösevorrichtung in der Position
B' in der Auslösestellung
AS vorliegt, d. h. das erste und zweite Teilelement gegeneinander
bewegbar sind und durch das Beschleunigungselement 5 gegeneinander
beschleunigt werden. Da sich das zweite Teilelement 42 aufgrund
des Kragens 43 nicht nach oben bewegen kann, wird der Deckel 2 nach
untern gezogen.
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Allgemein
vergehen zwischen dem Betätigen
der Auslösevorrichtung 6 und
der damit verbundenen Überführung von
der Ruhestellung R in die Auslösestellung
AS nur wenige μsec
bzw. msec, vorzugsweise weniger als 100 msec, besonders vorzugsweise
weniger als 50 msec. Der dadurch ausgelöste Schließprozess führt dazu, dass ein in der maximal
geöffneten
Position gehaltener Deckel aufgrund der vom Beschleunigungselement
abgegebenen Energie innerhalb von weniger als 200 msec, vorzugsweise
weniger als 100 msec in die geschlossene Stellung überführt wird.
Möglicherweise
kann der Deckel auch lediglich in eine leicht geöffnete Stellung überführt werden,
wobei die leicht geöffnete Stellung
derart gewählt
wird, dass zwar ein menschlicher Finger von etwa 2 cm Dicke nicht
eingeklemmt wird, gleichzeitig jedoch ein sich im Staufach befindlicher
Gegenstand aus diesem nicht entweichen kann.
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Obgleich
die in den 1 eingezeichnete Auslösevorrichtung 6 eine
Trägheitsfalle 60 ist,
welche mit einem mechanischen Federelement ausgelöst wird,
ist es auch denkbar, ein piezoelektrisches Bauelement als Auslösevorrichtung
zu verwenden, welches beim Auftreten entsprechender zur Schließung des
Deckels führender
Beschleunigungen einen Stromkreis schließt, so dass die Auslösevorrichtung
mithilfe eines Motors von der Ruhestellung R in die Auslösestellung
AS überführt wird.
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In
den 2 sind alternative Ausführungsformen
der Arretiervorrichtungen bzw. der Beschleunigungselemente gezeigt.
So zeigt die 2a eine Arretiervorrichtung 4', welche aus
einem ersten Teilelement 41 und einem zweiten Teilelement 45 besteht.
Die hier gezeigte Auslösevorrichtung 6' ist wiederum
eine Trägheitsfalle 60,
welche jedoch teilweise von der Außenseite des zweiten Teilelements 45 zugänglich ist.
Hierdurch kann eine einmal ausgelöste Trägheitsfalle von der Auslösestellung
AS wieder in die Ruhe stellung R bewegt werden, ohne das zweite Teilelement 45 öffnen zu
müssen.
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Das
in der 2a beispielhaft angeordnete Beschleunigungselement 5' besteht aus
zwei Permanentmagneten 51a, b. Diese sind dabei derart
angeordnet, dass sich ihre Nordpole gegenüberliegen, d. h. die beiden
Permanentmagneten eine Tendenz zeigen, auseinanderzudriften. Dabei
ist der obere Permanentmagnet 51a mechanisch fest mit dem
zweiten Teilelement 45, der untere Magnet 51b mechanisch fest
mit dem ersten Teilelement 41 verbunden. Wird nun die Trägheitsfalle 60 aufgrund
einer wirkenden Beschleunigung ausgelöst, streben die Permanentmagneten 51a und 51b auseinander,
und der mit dem ersten Teilelement 41 unmittelbar verbundene Deckel 2 wird
geschlossen.
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Eine
weitere Ausführungsvariante
findet sich in der 2b. Die Auslösevorrichtung 6'' ist hierbei eine elektronische
Schaltung 61. Das Beschleunigungselement 5'' weist zwei Elektromagneten 52a und 52b auf,
wobei der erste Elektromagnet 52a mit dem zweiten Teilelement 46 und
der zweite Elektromagnet 52b mit dem ersten Teilelement 41 fest
verbunden ist. In der Ruhestellung ist die elektronische Schaltung 61 derart
geschaltet, dass sich die beiden Elektromagneten 52a bzw. 52b gegenseitig
anziehen. Wird nun eine entsprechende zur Schließung des Deckels führende Beschleunigung
gemessen, wird die Schaltung derart angesteuert, dass einer der beiden
Elektromagneten umgepolt wird, so dass diese auseinanderstreben.
Bei der vorliegenden Kombination von Auslösevorrichtung und Beschleunigungselement
wird das Beschleunigungselement in der Ruhestellung elektromagnetisch
fixiert. Ein mechanisches Halten des Stempels 41' wie in den
vorhergehenden Ausführungsbeispielen
ist nicht nötig.
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Eine
zweite Ausführungsform
des Staufachs ist in der 3 gezeigt. Das Staufach 1' stimmt in vielen
Elementen mit dem Staufach 1 aus den 1 überein.
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Zusätzlich weist
das Staufach 1' eine
Halterung 8 auf, welche in einer Kulisse 80 des
Bodens 3 geführt
wird. An der Halterung befindet sich ein Steckelement 81,
an welchem ein Multimediagerät, vorliegend
ein Navigationsgerät 9,
befestigt werden kann. Treten nun entsprechende Beschleunigungen auf,
wird die Trägheitsfalle 60 ausgelöst, und
das erste Teilelement 41 bewegt sich nach unten, wobei
das erste Teilelement 41 innerhalb des zweiten Teilelements 45 geführt ist.
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Weiterhin
zeigt die 3 einen Push-Push-Mechanismus 10', welcher als
Standard-Herzkurven-Push-Push-Mechanismus
ausgebildet ist.
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Das
in dieser Erfindung offenbarte Staufach kann aus verschiedensten
Materialien gefertigt werden. Die Materialien umfassen dabei Metalle
und Kunststoffe, insbesondere faserverstärkte Kunststoffe oder abriebfeste
Kunststoffe wie POM.
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Obgleich
in den Ausführungsbeispielen
lediglich ein Arretierungsmechanismus mit zwei Teilelementen beschrieben
wurde ist es auch möglich
einen Arretiermechanismus mit nur einem Element zu verwenden. In
jenem Falle kann das Beschleunigungselement und die Auslösevorrichtung
im Bereich der Verbindung 21 zwischen der Drehachse und
dem Deckel angeordnet sein, wobei das ausgelöste Beschleunigungselement
sich auf der Unterseite des Trägers 11 abstützt und
auf die Verbindung 21 wirkt. Allerdings müssen die
Beschleunigungselemente aufgrund des kürzeren Hebels größere Energien
speichern um den Deckel vollständig
und schnell genug zu schließen.