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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeugsitz, insbesondere für ein Transportfahrzeug, mit einer Sicherheitseinrichtung.
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Insbesondere bei einem Heckaufprall und bei Unfällen mit lateralen Beschleunigungskomponenten können über Fahrzeugsitze hohe Beschleunigungskräfte auf den Sitzinsassen eingetragen werden. Insbesondere bei Transportfahrzeugen wie Kleintransportern mit zum Fahrer offenem Laderaum kann neben solchen über die Fahrzeugstruktur eingeleiteten Trägheitskräften auch verrutschende Ladung von hinten die Rückenlehne beschleunigen. Aus der
DE 198 44 307 A1 ist es daher bekannt, in Fahrzeugsitzen Deformationskörper vorzusehen, deren Steifigkeit mit der Deformationsgeschwindigkeit zunimmt. Solche Deformationskörper dämpfen vom Sitz auf den Fahrer wirkende Kräfte und verteilen diese großflächiger und gleichmäßiger.
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Nachteilig bauen solche Deformationskörper jedoch sehr großvolumig, um ausreichenden, vorzugsweise plastischen Deformationsweg zur Verfügung zu stellen. Zudem ist die Deformationscharakteristik bekannter Schaumstoffe nicht optimal, sondern beispielsweise abhängig von Vorbelastungen und dergleichen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten Sitz für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Transportfahrzeug wie etwa einen Kleintransporter, zur Verfügung zu stellen.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Kraftfahrzeugsitz eine Sicherheitseinrichtung mit einem oder mehreren Expansionskörpern mit einer elastischen Membran, die wenigstens einen Hohlraum ganz oder teilweise begrenzt, und eine Füllfluidquelle zur Befüllung dieses Hohlraums unter elastischer Expansion der Membran auf, wobei ein Expansionskörper in einer Rückenlehne, einem Sitzkissen und/oder einer Kopfstütze des Sitzes angeordnet ist.
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Solche Expansionskörper, die vorzugsweise nur im Bedarfsfall gefüllt werden, belegen im unbefüllten Zustand nur geringes Stauvolumen und weise auch nur geringes Gewicht auf. Sie können sich vorteilhafterweise optimal an die jeweilige Situation, insbesondere eine Insassenkontur, anpassen, und/oder werden durch Vorbelastungen im Alltagsbetrieb nicht beeinträchtigt, insbesondere verfestigt, wie dies bei bekannten Deformationskörpern der Fall sein kann. Im Gegensatzzubekannten Luftsäcken, die sich bei Befüllung entfalten, kann durch die elastische Membran zudem eine vorteilhafte Befüllungscharakteristik für den bereits im Sitz befindlichen Insassen dargestellt werden.
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Bekannte Deformationskörper können somit entfallen oder reduziert werden. Sie können in einer bevorzugten Weiterbildung gleichwohl neben dem bzw. den Expansionskörpern vorhanden sein, insbesondere, um den Sitz zu polstern und/oder mit dem bzw. den Expansionskörpern zusammenzuwirken, insbesondere eine gezielte Kraftverteilung darzustellen. In einer bevorzugten Ausführung ist daher in einer Abstützrichtung vor, neben und/oder hinter einem Expansionskörper ein Deformationskörper aus Vollmaterial, insbesondere Schaumstoff, vorzugsweise offenporigem Schaumstoff, angeordnet. Als Deformationskörper wird im Gegensatz zu einem Expansionskörper im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere ein Körper verstanden, der nicht zur Befüllung mit einem Fluid unter Volumenvergrößerung des Körpers vorgesehen ist.
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Als Abstützrichtung wird im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere eine Richtung verstanden, in der sich Insasse und Sitz, insbesondere bei einem Crash, aneinander abstützen, insbesondere eine Oberflächennormale auf eine Kontaktfläche zwischen Insasse und Sitz. So stellt beispielsweise die Normale auf einen Lehnenspiegel bzw. die Fahrzeuglängsrichtung in Hinblick auf einen Heckaufprall eine Abstützrichtung dar, die Normale auf eine Seitenwange bzw. die Fahrzeugquerrichtung in Hinblick auf einen Unfall mit Querbeschleunigung eine andere Abstützrichtung. Ist vor und/oder hinter einem Expansionskörper ein Deformationskörper, wie er beispielsweise aus der eingangs genannten
DE 198 44 307 A1 bekannt ist, angeordnet, sind die Körper dynamisch in Reihe geschaltet, so dass ein gewünschtes dynamisches Verhalten, insbesondere eine gewünschte Kraftdissipation, -aufteilung und/oder -einleitung dargestellt werden kann. Zusätzlich oder alternativ kann ein Deformationskörper in Abstützrichtung auch neben einem Expansionskörper angeordnet und mit diesem sozusagen parallel geschaltet sein, um ein gewünschtes dynamisches Verhalten darzustellen.
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Expansionskörper können an geeigneten Positionen des Fahrzeugsitzes, vorzugsweise innerhalb des Fahrzeugsitzes, angeordnet sein. Um Beschleunigungskräfte in Fahrzeuglängs- bzw. -hochrichtung aufzunehmen, können ein oder mehrere Expansionskörper insbesondere in einem Lehnen- und/oder Sitzspiegel des Sitzes angeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ können ein oder mehrere Expansionskörperinsbesondere in einer Lehnen- und/oder einer Sitzseitenwange angeordnet sein, um Beschleunigungskräfte in Fahrzeugquerrichtung aufzunehmen.
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In einer bevorzugten Ausführung sind ein oder mehrere Expansionskörper an einem Bezug des Sitzes lösbar oder unlösbar befestigt, beispielsweise mit dem Bezug vernäht, verklebt und/oder verschweißt, in entsprechende Taschen des Bezugs aufgenommen und/oder mit dem Bezug verknöpft. Zusätzlich oder alternativ können ein oder mehrere Expansionskörper an einer Polsterung des Sitzes lösbar oder unlösbar befestigt, beispielsweise in entsprechende Aussparungen der Polsterung aufgenommen sein. Als Polsterung wird vorliegend insbesondere das Material bezeichnet, das zwischen einer Sitzstruktur, beispielsweise einem Rahmen, etwa aus Metall und/oder Kunststoff, und einem Bezug, zum Beispiel aus Leder, Kunstleder und/oder Textilmaterial, angeordnet ist. In diese Polsterung kann ein Expansionskörper insbesondere eingeformt, zum Beispiel eingeschäumt, werden, so dass er in einer geschlossenen Aussparung der Polsterung aufgenommen ist. Ebenso wie bei einer Befestigung am Bezug stört ein Expansionskörper vorteilhafterweise aufgrund der Elastizität seiner Membran den Komfort nicht signifikant.
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Weiter zusätzlich oder alternativ können ein oder mehrere Expansionskörper an einer Struktur des Sitzes lösbar oder unlösbar befestigt sein. Dies kann vorteilhaft die Positioniergenauigkeit befüllter Expansionskörper und die Krafteinleitung verbessern. Wie auch bei der Befestigung am Bezug bzw. an der Polsterung kann eine lösbare Befestigung insbesondere durch Knöpfen und/oder Aufnehmen in einer offenen oder geschlossenen Aussparung bzw. Tasche, eine lösbare Befestigung insbesondere durch Vernähen, Verkleben und/oder Verschweißen, realisiert sein.
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In einer bevorzugten Ausführung weist ein Expansionskörper einen, wenigstens im Wesentlichen, U-förmigen Querschnitt auf. Dies ermöglicht es, einen Insassen schalenartig zu umschließen und so die Krafteinleitung zu optimieren.
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Wie einleitend erwähnt, kann es vorteilhaft sein, den Expansionskörper erst bei einem Crash zu befüllen, um so im Stauzustand Volumen zu sparen. In einer bevorzugten Weiterbildung ist daher eine Steuereinrichtung vorgesehen, die dazu eingerichtet ist, wenigstens einen Expansionskörper des Sitzes als Reaktion auf einen erfassten Unfall des Kraftfahrzeuges zu befüllen. Die Unfallerfassung kann insbesondere auf Basis einer erfassten Beschleunigung und/oder Deformation des Fahrzeugs und/oder auf Basis eines erfassten Abstandes des Fahrzeugs zu einem Hindernis erfolgen. Die Steuereinrichtung kann stets alle Expansionskörper parallel füllen. Gleichermaßen ist es möglich, je nach erfasstem Unfall gezielt nur einzelne Expansionskörper bzw. Hohlräume zu füllen. Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, einzelne Hohlräume bzw. Expansionskörper in einer vorgegebenen Reihenfolge zu füllen, zum Beispiel zunächst einen Expansionskörper im Lehnenspiegel und zeitlich anschließend in einer Kopfstütze und/oder Seitenwange des Sitzes.
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Unter einer Membran im Sinne der vorliegenden Erfindung wird insbesondere ein Körper verstanden, dessen Wandstärke im Verhältnis zu seiner Oberfläche in einem elastisch nicht verformten Zustand klein ist, insbesondere ein Körper, bei dem der Quotient von Wandstärke dividiert durch Oberfläche höchstens 0,05%, bevorzugt höchstens 0,01% beträgt, wie dies beispielsweise bei einer rechteckigen Platte mit 10 cm Kantenlänge und 1 mm Wandstärke der Fall ist (1/(100 × 100) = 0,01%).
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Unter einer elastischen Membran im Sinne der vorliegenden Erfindung wird insbesondere eine Membran verstanden, die elastisch stark verformbar ist, insbesondere eine Membran, deren Reißdehnung, beispielsweise im Zugversuch nach DIN 53504, wenigstens 100% und vorzugsweise wenigstens 500% beträgt und/oder deren Elastizitätsmodul bei Raumtemperatur höchstens 0,5 GPa, vorzugsweise höchstens 0,1 GPa beträgt.
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Eine elastische Membran weist in einer bevorzugten Ausführung ein oder mehrere Elastomere auf, in einer bevorzugten Weiterbildung besteht sie hieraus. Ein Elastomer kann insbesondere Natur- oder synthetischer Kautschuk, Gummi, Silikon oder ein thermoplastischer Elastomer (TPE) sein.
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Vorzugsweise ist eine elastische Membran fluiddicht bezüglich eines Füllfluids. Wenn jedoch ein ausreichend großer Füllfluidstrom zur Verfügung steht, kann eine Membran auch eine gewisse Fluidpermeabilität aufweisen.
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Eine Membran kann ein- oder mehrlagig ausgebildet sein. Insbesondere können an einer Membran lokal Verstärkungselemente wie etwa Bänder, Flächenelemente oder Netze, vorzugsweise aus Textilmaterial, angeordnet sein, die einen größeren Elastizitätsmodul aufweisen und sich daher bei einem Befüllen weniger ausdehnen. Verstärkungselemente können insbesondere stoffschlüssig stellenweise oder im Wesentlichen mit einer kompletten Seite mit der Innen- und/oder Außenseite der Membran verbunden, beispielsweise verklebt, verschweißt, einlaminiert oder an- bzw. aufvulkanisiert sein. Die elastische Membran expandiert dann beim Befüllen im Wesentlichen gefesselt durch stellenweise mit ihr verbundene und als Fangbänder fungierende Verstärkungselemente bzw. neben den komplett mit ihr verbundenen Verstärkungselementen, so dass diese die Gestalt und Expansionscharakteristik der befüllten Membran beeinflussen.
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Die Füllfluidquelle ist zur Befüllung wenigstens eines Hohlraums wenigstens eines Expansionskörpers mit einem Füllfluid eingerichtet, insbesondere mit einem Gas, vorzugsweise mit Luft. Die Füllfluidquelle kann insbesondere einen oder mehrere pyrotechnische und/oder Druckgasgeneratoren aufweisen. Die Füllfluidquelle kann einen oder mehrere Hohlräume eines oder mehrerer Expansionskörper beliefern, sie kann zusätzlich auch einen oder mehrere weitere entfaltbare Luftsäcke beliefern. Zusätzlich oder alternativ können zwei oder mehr FUllfluidquellen zur Befüllung desselben Hohlraums vorgesehen sein.
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In einer bevorzugten Weiterbildung weist eine Füllfluidquelle einen oder mehrere Mikrogasgeneratoren (MGG) auf. Insbesondere dann kann in einer bevorzugten Weiterbildung eine Füllfluidquelle direkt an oder sogar in einem Hohlraum des Expansionskörpers angeordnet sein.
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In einer bevorzugten Ausführung ist die Füllfluidquelle mit einer Steuereinrichtung der Sicherheitseinrichtung verbunden, die dazu eingerichtet ist, auf Basis eines Aktivierungssignals, welches beispielsweise von einem oder mehreren Abstands-, Verzögerungs-, Verformungs- und/oder Kraftsensoren an die Steuereinrichtung übertragen wird, einen oder mehrere Hohlräume des Expansionskörpers oder der Expansionskörper zu befüllen. Die Steuereinrichtung kann hierzu insbesondere eine Recheneinheit zur Verarbeitung des Aktivierungssignals, eine Ventileinrichtung, um die Füllfluidquelle strömungstechnisch mit dem Hohlraum bzw. den Hohlräumen zu verbinden, und/oder eine Zündeinrichtung zur pyrotechnischen Freisetzung von Füllfluid aufweisen.
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Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weisen ein oder mehrere Expansionskörper jeweils einen Hohlraum und einen oder mehrere weitere Hohlräume auf. Dadurch wird es vorteilhaft möglich, einerseits einzelne Hohlräume geometrisch in Hinblick auf ihre Herstellung und/oder Befüllung zu optimieren. Auf der anderen Seite kann durch die Kombination von zwei oder mehr befüllbaren Hohlräumen eine gewünschte Außenkontur, insbesondere Umhüllende, des jeweiligen Expansionskörpers in einem Auslegungsfüllzustand dargestellt werden.
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Als Auslegungsfüllzustand wird vorliegend insbesondere ein Zustand bezeichnet, in dem der Expansionskörper mit dem Füllfluid bei Referenzbedingungen gefüllt ist, insbesondere bei einer Referenztemperatur, die beispielsweise –10°C, 0°C, 10°C, 20°C oder andere Normtemperaturen für den Betrieb des Kraftfahrzeugs betragen kann, mit einem Referenzfülldruck, mit einer Referenzfüllfluidmenge, bei einer Referenzmaximaldehnung, die beispielsweise 100%, 250% oder 500% betragen kann, oder dergleichen. In einem solchen Auslegungsfüllzustand nimmt der Expansionskörper eine vorgegebene Außenkontur an, die insbesondere durch die Form der elastischen Membran und in einer vorteilhaften Weiterbildung durch Verstärkungselemente vorgegeben ist.
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In einer bevorzugten Ausführung weisen zwei oder mehr, insbesondere alle Hohlräume eines Expansionskörpers im Auslegungsfüllzustand unterschiedliche Volumina und/oder Außenkonturen auf. Gleichermaßen können zwei oder mehr, insbesondere alle Hohlräume eines Expansionskörpers im Auslegungsfüllzustand gleiche Volumina und/oder Außenkonturen aufweisen. Bevorzugten Außenkonturen sind insbesondere geometrische Grundkörper wie Polyeder, insbesondere Quader, Zylinder, Kegel, Ellipsoide, insbesondere Kugeln, Pyramiden oder dergleichen. Durch Kombination mehrere gleicher und/oder unterschiedlicher Volumina und/oder Außenkonturen können so Expansionskörper mit verschiedensten Umhüllenden durch einfach herzustellende und/oder zu befüllende Hohlräume dargestellt werden.
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Als Umhüllende wird in fachüblicher Weise eine, insbesondere glatte, d. h. stetig gekrümmte, Fläche bezeichnet, die bei minimaler Flächengröße alle Hohlräume einschließt. Anschaulich kann eine Umhüllende etwa als über die Außenkonturen der Hohlräume gespannte Gummihaut gedacht werden. Die Umhüllende kann rein virtuell sein und so die Gesamtaußenkontur der Hohlräume mathematisch beschreiben. So weist beispielsweise ein zylindrischer Hohlraum, der außen von weiteren zylindrischen Hohlräumen geringerer Höhe umgeben ist, eine kegelförmige virtuelle Umhüllende auf.
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Gleichermaßen kann in einer bevorzugten Ausführung eine, insbesondere gefaltete, vorzugsweise textile, und/oder eine elastische Hülle vorgesehen sein, die zwei oder mehr, insbesondere alle Hohlräume, gemeinsam ganz oder teilweise umhüllt und so insbesondere eventuelle Kanten der einzelnen Hohlräume glättet. Zusätzlich oder alternativ kann der Expansionskörper eine Hülle aufweisen, die eine elastische Membran vollständig oder teilweise umschließt. Auch diese Hülle kann insbesondere gefaltet, vorzugsweise textil, und/oder elastisch, insbesondere aus Membranmaterial sein.
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In einer bevorzugten Ausführung weisen zwei oder mehr, insbesondere alle Hohlräume im Auslegungsfüllzustand unterschiedliche Fülldrücke auf. Durch unterschiedliche Fülldrücke können vorteilhaft lokal unterschiedliche Elastizitäten und Dämpfungen dargestellt werden. Insbesondere können auch drucklose bzw. Hohlräume vorgesehen sein, in denen nur Umgebungsdruck herrscht. Gleichermaßen können zwei oder mehr, insbesondere alle Hohlräume eines Expansionskörpers im Auslegungsfüllzustand gleiche Fülldrücke aufweisen, was die Auslegung und/oder Befüllung erleichtern kann.
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Der Fülldruck eines Hohlraumes im Auslegungsfüllzustand kann zum Einen durch eine Steuereinrichtung zur Einstellung des Befüllungsverhaltens beeinflusst werden. Zusätzlich oder alternativ kann der Fülldruck eines Hohlraumes im Auslegungsfüllzustand durch eine Einrichtung zur Entleerung beeinflusst werden, beispielsweise eine oder mehrere, vorzugsweise steuerbare, Entlüftungsöffnungen.
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Eine solche Einrichtung zur Einstellung des Befüllungs- und/oder Entleerungsverhaltens kann insbesondere ein oder mehrere Ventile, Drosseln oder dergleichen aufweisen, die zwischen dem Hohlraum und der Füllfluidquelle bzw. einer Füllfluidsenke, insbesondere der Umgebung, angeordnet sind. Insbesondere, wenn in einer bevorzugten Ausführung eine Fluidpassage zwischen zwei oder mehr Hohlräumen vorgesehen ist, um so die Hohlräume durch dieselbe(n) Füllfluidquelle(n) zu befüllen bzw. in dieselbe Füllfluidsenke zu entleeren, kann diese Fluidpassage durch die Steuereinrichtung veränderbar sein, etwa, indem ein Ventil – wenigstens teilweise – geöffnet bzw. geschlossen wird. In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Steuereinrichtung zur Einstellung unterschiedlicher Befüllungs- und/oder Entleerungsverhalten von zwei oder mehr Hohlräumen eingerichtet.
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Der bzw. die weiteren Hohlräume werden in einer bevorzugten Ausführung jeweils ganz oder teilweise durch eine weitere elastische Membran begrenzt. Die Membrane, die verschiedene Hohlräume begrenzen, können miteinander verbunden sein. In einer bevorzugten Weiterbildung sind zwei oder mehr, insbesondere alle Membrane, die jeweils einen Hohlraum begrenzen, miteinander lösbar oder stoffschlüssig verbunden, so dass sich ein zusammenhängender Expansionskörper mit mehreren Hohlräumen ergibt. Hierzu können die Membrane einzeln hergestellt und anschließend, insbesondere durch Knöpfen, Klammern, Kleben, Schweißen, Vulkanisieren oder dergleichen, miteinander verbunden werden. Gleichermaßen können Membrane, die verschiedene Hohlräume begrenzen, auch integral miteinander hergestellt werden, wobei diese gesamte Membran dann gedanklich in die verschiedenen, die einzelnen Hohlräume begrenzenden Membrane unterteilbar ist.
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In einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung umschließen ein oder mehrere Hohlräume gemeinsam und/oder jeweils wenigstens eine ein- oder beidseitig offene Aussparung wenigstens teilweise, die nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung von einer Abdeckung verschlossen sein kann. Die Abdeckung ist vorzugsweise direkt mit der Membran, insbesondere stoffschlüssig, etwa durch Verkleben, Verschweißen, Vulkanisieren oder dergleichen, oder indirekt, insbesondere über Bänder oder dergleichen, verbunden.
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Im Sinne der vorliegenden Erfindung umschließt beispielsweise ein ring- oder doughnutförmiger Hohlraum vollständig eine beidseitig offene Aussparung, ein Hohlraum mit achterförmigem Querschnitt vollständig zwei beidseitig offene Aussparungen, ein Quader mit einer sacklochartigen Tasche vollständig eine einseitig offene Aussparung und ein C-Ring-förmiger Hohlraum, d. h. mit einem kreisförmigen Querschnitt und einer Lücke in Umfangsrichtung, eine Aussparung teilweise. Ein Hohlraum umschließt eine Aussparung im Sinne der vorliegenden Erfindung wenigstens teilweise insbesondere dann, wenn der vom Hohlraum begrenzte Umfang der Aussparung wenigstens 75%, vorzugsweise wenigstens 85% ihres Gesamtumfanges begrenzt. So umschließt beispielsweise ein Kreisringsegment, welches sich über einen Winkelbereich von 315% erstreckt, d. h. eine Lücke von 45% aufweist, 87,5% der innenliegenden Aussparung (315°/360° = 87,5%). Solche Lücken im Umfang, d. h. eine nur teilweise Umschließung ist möglich, wenn die die Lücke(n) begrenzenden Stirnseiten des Hohlraumes durch die Abdeckung und/oder Haltemittel, insbesondere ein oder mehrere Bänder, Seile oder dergleichen, aneinander gefesselt sind. Dies verhindert eine übermäßige Vergrößerung der Aussparung unter Auseinanderbewegung der Hohlraumstirnseiten. In einer bevorzugten Ausführung umschließen der oder die Hohlräume die Aussparung vollständig bzw. über deren gesamten Umfang. Beispielsweise umschließen vier an ihren Enden miteinander zu einem Kreisring verbundene Hohlräume, die jeweils einen viertelkreissegmentförmigen Querschnitt aufweisen, gemeinsam die Aussparung in der Mitte des Kreisringes.
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In bevorzugter Weiterbildung verschließt eine Abdeckung die Aussparung. Hierzu kann die Abdeckung geschlossen bzw. durchgehend ausgebildet sein, insbesondere aus demselben Material wie die elastische Membran und/oder aus einem textilen Stoff. Gleichermaßen kann die Abdeckung auch eine oder mehrere Durchgangsöffnungen aufweisen und insbesondere netz- oder gitterartig ausgebildet sein, vorzugsweise wiederum aus textilem und/oder Membranmaterial. Unter einer textilen netz- bzw. gitterartigen Abdeckung wird insbesondere eine Abdeckung aus, vorzugsweise verseilten, Fäden verstanden.
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Weist die Abdeckung Membranmaterial auf, kann sie sich beim Befüllen des Hohlraums elastisch dehnen, um die sich vergrößernde Aussparung abzudecken. Ist die Abdeckung, wenigstens teilweise, aus textilem und mithin weniger elastischen Material als die Membran, kann sie sich in einer vorteilhaften Weiterbildung beim Befüllen entfalten und so der sich vergrößernden Aussparung anpassen.
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Bei einem Auffangen eines Körperteils, insbesondere Kopfes, eines Fahrzeuginsassen kann die Abdeckung in Richtung der Aussparung vorteilhafterweise um ein vorgegebenes Maß ausweichen, beispielsweise unter weiterer Dehnung einer elastischen Abdeckung, weiterer elastischer Deformation der den Hohlraum begrenzenden Membran, an der die Abdeckung befestigt ist, elastischer Deformation von Haltebändern, die Membran und Abdeckung verbinden, und/oder Verkleinerung der Aussparung, insbesondere ihres Durchmessers.
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Durch die Abdeckung einer von einem oder mehreren Hohlräumen umschlossenen Aussparung kann ein Expansionskörper zur Verfügung gestellt werden, der einerseits nur ein geringeres Befüllungsvolumen gegenüber einem Hohlraum ohne Aussparung erfordert, das durch die elastische Membran gut realisierbar ist, und andererseits mit der Abdeckung gleichwohl eine große Auffangfläche bietet.
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Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung werden ein oder mehrere Hohlräume jeweils teilweise von einem Stoff begrenzt, der sich bei Befüllung entfaltet. Nach diesem Aspekt wird also die Vergrößerung des Hohlraumes beim Befüllen durch Kombination der elastischen Expansion der Membran und der Entfaltung eines demgegenüber weniger elastischen Stoffes dargestellt. Hierdurch kann insbesondere die Gestalt und Expansionscharakteristik beeinflusst werden, es können auch gegenüber Expansionskörpern, deren Hohlräume sich nur durch Expansion einer elastischen Membran vergrößern, größere Befüllungsvolumina realisiert werden.
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Unter einem Stoff wird vorliegend ein ein- oder mehrlagiges Gewebe verstanden, wie es beispielsweise von herkömmlichen Airbags mit sich entfaltenden Luftsäcken bekannt ist. Der Stoff kann mit der elastischen Membran insbesondere stoffschlüssig verbunden, vorzugsweise verklebt, verschweißt oder anvulkanisiert sein.
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In einer bevorzugten Weiterbildung ist eine Be- und/oder eine Entlüftungsöffnung in dem Stoff angeordnet. Auf diese Weise kann die Belastung, die am Umfang einer solchen Öffnung auftritt, über den hierfür besser geeigneten Stoff in den Expansionskörper eingetragen werden.
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In einer bevorzugten Ausführung umschließt die Membran den Hohlraum allseitig. Hierunter wird vorliegend insbesondere verstanden, dass der gesamte Hohlraum, abgesehen gegebenenfalls von einer oder mehreren Be- und/oder Entlüftungsöffnungen, nur durch die Membran definiert wird. In einer bevorzugten Weiterbildung kann die Membran hierzu sackartig ausgebildet sein, wobei eine Öffnung des Sackes klemm- oder stoffschlüssig verschlossen wird. Unter sackartig wird vorliegend insbesondere eine Gestalt verstanden, die – unabhängig von ihren Rändern, allseitig geschlossen ist bis auf eventuelle Be- und/oder Entlüftungsöffnungen sowie wenigstens eine Öffnung, die sich aufgrund der Herstellung, beispielsweise einem Blasformen der Membran, ergibt und/oder dem Einbringen insbesondere einer Füllfluidquelle in den Hohlraum dient.
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Eine solche Öffnung wird vorzugsweise stoffschlüssig, beispielsweise durch Verkleben, Verschweißen, Vulkanisieren oder dergleichen verschlossen, vorzugsweise, nachdem die Füllfluidquelle in dem Hohlraum angeordnet worden ist.
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Gleichermaßen kann eine solche Öffnung auch klemmschlüssig, insbesondere lösbar, verschlossen werden, indem einander zugewandte innere Oberflächenbereiche der Membran gegeneinander gepresst werden. Hierzu kann ein, insbesondere flächiges, Befestigungsmittel, etwa in Form einer Klemmleiste, vorgesehen sein, welches die Membran von außen gegen ein Widerlager presst und hierzu mit dem Widerlager, etwa einer Gegenleiste, verbunden wird, insbesondere lösbar durch Schrauben, oder unlösbar, insbesondere durch Nieten. Dieses Befestigungsmittel verbindet in einer bevorzugten Weiterbildung den Expansionskörper mit einer Kopfstützenstruktur, indem zum Beispiel ein Rand der Membran zwischen einer Klemmleiste und einer Kopfstützenstruktur geklemmt wird, so dass die Klemmleiste zum Einen die Membran an der Kopfstütze festlegt und zum Anderen eine Öffnung verschließt, durch die beispielsweise vorher ein Gasgenerator in den Hohlraum eingebracht worden ist.
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Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die elastische Membran an einem Träger, der den Hohlraum mit begrenzt, lösbar, durch Um- oder Urformen des Trägers und/oder der Membran und/oder stoffschlüssig, insbesondere durch Vulkanisieren, Kleben und/oder Schweißen an dem Träger befestigt.
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Der Träger kann insbesondere ein Flansch eines Gasgenerators der Füllfluidquelle, ein Expansionskörpergehäuse, in dem der nicht befüllte Expansionskörper und vorzugsweise auch der Gasgenerator angeordnet ist, oder eine Expansionskörperabdeckung bilden, die dazu vorgesehen ist, von dem expandierenden Expansionskörper weggeklappt und/oder zerstört zu werden. Gleichermaßen kann der Träger ein Element der Sitzstruktur sein. Vorzugsweise dient der Träger zur Fixierung des expandierenden Expansionskörpers am Fahrzeug, er kann zusätzlich mittels der Befestigungskontur lokal die Form des Expansionskörpers im befüllten Zustand vorgeben.
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Insbesondere hierzu kann der Träger rahmenartig ausgebildet sein. Gleichermaßen kann der Träger auch als ebene oder gekrümmte Platte ausgebildet sein. In einer bevorzugten Weiterbildung ist wenigstens eine Be- und/oder wenigstens eine Entlüftungsöffnung in dem Trägerangeordnet. Auf diese Weise kann die Belastung, die am Umfang einer solchen Öffnung auftritt, über den hierfür besser geeigneten Träger aufgenommen werden.
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Der Träger definiert lokal mit seinem an die Befestigungskontur angrenzenden Bereich zusammen mit der elastischen Membran den bzw. die Hohlräume. Hierzu ist der Träger vorzugsweise aus einem, insbesondere thermoplastischen, Kunststoff und/oder einem Metall hergestellt und füllfluiddicht ausgebildet. Wenn ein ausreichend großer Füllfluidstrom zur Verfügung steht, kann der Träger auch eine gewisse Fluidpermeabilität aufweisen.
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In einer bevorzugten Ausführung wird die Membran an dem Träger klemmschlüssig, insbesondere durch Verschrauben oder Falzen, befestigt. Die Membran kann, insbesondere durch Verschrauben, lösbar an dem Träger befestigt werden. Dies kann vorteilhafterweise eine einfache Montage und insbesondere einen Ersatz einer beschädigten oder benutzten Membran ermöglichen. Um eine ausreichend fluiddichte Befestigung zwischen Membran und Träger zu erreichen, können in einer bevorzugten Weiterbildung Schrauben so dicht nebeneinander angeordnet sein, dass die durch sie bewirkten lokalen Anpressungen der Membran ineinander übergehen, d. h. die Membran längs der gesamten Befestigungskontur gegen den Träge gepresst und so reibschlüssig an diesem gehalten wird. Zusätzlich oder alternativ kann auf der dem Träger abgewandten Oberfläche der Membran ein Stützelement, beispielsweise in Form einzelner Unterlegscheiben oder eines, insbesondere rahmenartigen, Flansches mit Bohrungen für mehrere Schrauben, angeordnet sein, welches die von den Schrauben aufgeprägte Normalkraft großflächiger in die Membran einleitet.
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Die Membran kann insbesondere durch Falzen des Trägers an diesem befestigt werden. Hierzu kann dieser entsprechend plastisch umgeformt werden, worunter insbesondere ein Bördeln, Taumeln, Verstemmen und dergleichen verstanden wird. Unter einem Falzen des Trägers wird insbesondere die Ausbildung eines Abstandes zwischen zwei einander gegenüberliegenden, zusammenhängenden Oberflächen des Trägers verstanden, in dem ein Rand der Membran klemm- und/oder stoffschlüssig gehalten wird. Dabei kann zunächst die Membran auf einer der Oberflächen platziert und anschließend der Träger plastisch umgeformt werden. Gleichermaßen kann zunächst der Träger entsprechend umgeformt oder auch, insbesondere aus Kunststoff, mit dem Abstand urgeformt und anschließend der Rand der Membran in diesen eingeführt werden, wobei dieser in einer bevorzugten Weiterbildung im undeformierten Zustand eine größere Wandstärke als der Abstand aufweist, unter elastischer Deformation in den Abstand eingeführt wird und dort nur teilweise entspannt, so dass er zwischen den Oberflächen des Trägers reibschlüssig geklemmt ist. Zusätzlich oder alternativ kann die Membran auch stoffschlüssig mit einer oder beiden Oberflächen des Trägers verbunden, insbesondere verklebt werden.
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Die Membran kann insbesondere an dem Träger befestigt werden, indem ein Rand von einem von der Membran und dem Träger in einer Nut von dem anderen von dem Träger und der Membran befestigt wird. Hierzu kann zunächst die Nut hergestellt und dann der Rand in ihr urgeformt werden. Gleichermaßen kann zunächst der Rand hergestellt und beim Urformen des anderen von dem Träger und der Membran von diesem teilweise umschlossen werden, so dass sich die Nut ausbildet. Insbesondere kann die Membran an ihrem Rand mit den Träger bildendem Kunststoff umspritzt werden. Nut bzw. Rand können in einer bevorzugten Weiterbildung einen schmäleren Stegbereich aufweisen, der in einen demgegenüber breiteren Bereich übergeht, welcher einem Herausziehen des Randes aus der Nut formschlüssig entgegenwirkt.
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Zusätzlich oder alternativ kann die Membran an dem Träger befestigt werden, indem ein oder mehrere Vorsprünge von einem von der Membran und dem Träger in Aussparungen in dem anderen von dem Träger und der Membran befestigt werden. Dabei können zunächst die Vorsprünge und die Aussparungen hergestellt und dann die Vorsprünge unter elastischer Deformation von Vorsprung und/oder Aussparung in die Aussparungen eingeführt werden. Gleichermaßen ist es möglich, die Aussparungen um die Vorsprünge urzuformen oder umgekehrt die Vorsprünge in den Aussparungen urzuformen. Ein Vorsprung kann einen schmäleren Stegbereich aufweisen, der in einen demgegenüber breiteren Bereich übergeht, welcher einem Herausziehen des Vorsprungs aus der Aussparung formschlüssig entgegenwirkt. Zusätzlich oder alternativ können Rand und Nut bzw. Aussparungen und Vorsprünge reib- und/oder stoffschlüssig aneinander befestigt, insbesondere miteinander verklebt werden.
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In einer bevorzugten Ausführung wird die Membran an dem Träger durch Vulkanisieren befestigt. Dies kann insbesondere mit einem der vorgenannten formschlüssigen Befestigungen kombiniert sein. Gleichermaßen kann die Membran auch an den Träger aufvulkanisiert werden und so an ihm haften, ohne dass hierbei ein gesonderter Klebstoff erforderlich ist.
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In einer vorteilhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung weist wenigstens ein Hohlraum eine oder mehrere Entlüftungsöffnungen auf. Durch deren Größe und/oder Anordnung kann eine gewünschte Charakteristik, insbesondere Befüllungskinematik, Steifigkeit und/oder Dämpfung, des Expansionskörpers vorgegeben werden.
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Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:
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1 einen Fahrzeugsitz nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in perspektivischer Darstellung;
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2A einen Schnitt längs der Linie II-II in 1 durch den Sitz bei unbefüllten Expansionskörpern;
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3A einen Schnitt längs der Linie III-III in 1 durch den Sitz bei unbefüllten Expansionskörpern;
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4A einen Schnitt längs der Linie IV-IV einen Schnitt längs der Linie II-II in 1 durch den Sitz bei unbefüllten Expansionskörpern; in 1 durch den Sitz bei unbefüllten Expansionskörpern; und
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2B–4B Schnitte entsprechend 2A, 3A bzw. 4A bei befüllten Expansionskörpern.
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1 zeigt in perspektivischer Ansicht einen Fahrersitz eines Kleintransporters mit einem Sitzkissen 1.1, einer Rückenlehne 1.2 und einer Kopfstütze 1.3. Diese Elemente weisen jeweils eine rahmenartige Struktur aus Metall und/oder Kunststoff, eine Polsterung aus Schaumstoff sowie einen Bezug aus Leder, Kunstleder und/oder Textilmaterial auf, sind in den Figuren jedoch nur schematisch durch strichlierte Außenkonturen angedeutet. Man erkennt zudem, dass Sitzkissen 1.1 und Rückenlehne 1.2 neben einem Sitz- bzw. Lehnenspiegel jeweils Seitenwangen aufweisen.
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Wie insbesondere aus den Schnittdarstellungen der 2 bis 4 erkennbar, ist im Sitzkissen 1.1, der Rückenlehne 1.2 sowie der Kopfstütze 1.3 jeweils ein Expansionskörper 2, 3 bzw. 4 aus einer elastischen Membran aus Natur- oder synthetischem Kautschuk integriert. Hierzu sind beispielsweise in der Polsterung entsprechende Aussparungen freigelassen, in die die Expansionskörper 2, 3 bzw. 4 eingelegt werden, bevor der Bezug auf der Polsterung angeordnet wird. Gleichermaßen ist es möglich, einen oder mehrere Expansionskörper beim Urformen der Polsterung einzuschäumen und/oder an der jeweiligen Struktur zu befestigen, beispielsweise einen Rand einer sackartigen Membran an der Struktur anzuvulkanisieren oder zu klemmen. In einer anderen Ausführung können ein oder mehrere Expansionskörper auch sitzinnenseitig mit dem Bezug vernähnt oder in Innentaschen des Bezugs eingeschoben werden.
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In oder an den jeweiligen Expansionskörpern ist jeweils ein Mikrogasgenerator (nicht dargestellt) angeordnet und mit einer Steuereinrichtung (nicht dargestellt) signalverbunden. Erfasst diese einen Unfall des Fahrzeugs, aktiviert sie die Mikrogasgeneratoren, die die Hohlräume der Expansionskörper mit Füllfluid füllen, so dass die Expansionskörper 2', 3', 4' sich unter elastischer Dehnung der elastischen Membran ausdehnen, wie die Figurenfolge 2A → 2B, 3A → 3B bzw. 4A → 4B zeigt. Dabei expandiert der jeweilige Expansionskörper 2, 3, 4 aus dem unbefüllten Zustand, in dem die ungedehnte Membran wenig Stauraum beansprucht, in einen befüllten Zustand (in den Figuren gekennzeichnet durch einen Apostroph'), in dem die Expansionskörper 2 und 3 über das jeweilige Sitzelement des Insassen schalenartig umschließt und so Intrusionskräfte großflächig verteilt. Hierzu weisen diese in einem Auslegungsfüllzustand einen U-förmigen Querschnitt auf.
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In den Figuren nicht näher dargestellt, können Entlüftungsöffnungen in den Membranen vorgesehen sein, um eine Dämpfungscharakteristik der Expansionskörper einzustellen. Zusätzlich oder alternativ können, wie vorstehend erläutert, Expansionskörper mehrere Hohlräume aufweisen, um beispielsweise die Belastung einer Wirbelsäule eines Insassen zu reduzieren und Kräfte gleichmäßiger auf diese und/oder benachbarte Strukturen, insbesondere Rippen, Becken und dergleichen, zu verteilen.
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Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt. Bezugszeichenliste
| 1.1 | Sitzkissen |
| 1.2 | Rückenlehne |
| 1.3 | Kopfstütze |
| 2, 3, 4 | Expansionskörper (unbefüllt) |
| 2', 3', 4' | Expansionskörper (befüllt) |
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19844307 A1 [0002, 0009]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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