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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer elastischen Membran, die einen Hohlraum begrenzt, der zur unfallinitiierten Befüllung unter elastischer Expansion der Membran vorgesehen ist.
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Aus der
DE 195 46 143 A1 ist eine Sicherheitseinrichtung für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei der eine dehnbare Blase aus Gummi oder Latex aufgeblasen wird.
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Elastomere, insbesondere Kautschuk, weisen Wirkstoffe auf, die im Laufe der Zeit aus dem Material austreten, insbesondere ausgasen. Solche Wirkstoffe können insbesondere Riechstoffe, Allergene oder andere Schadstoffe sein. Beispielsweise emittiert Kautschuk Riechstoffe, die von vielen Personen als unangenehm empfunden werden. Solche aus einer elastischen Membran aus entsprechendem Material austretende Wirkstoffe beeinträchtigen deren Verwendung in Sicherheitseinrichtungen, insbesondere, wenn diese in räumlicher Nähe zu Personen angeordnet sind, so dass diese den austretenden Wirkstoffen in höherer Konzentration ausgesetzt sind.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Sicherheitseinrichtung zur Verfügung zu stellen.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Sicherheitseinrichtung eine elastische Membran auf, die wenigstens einen Hohlraum teilweise oder vollständig begrenzt, der zur unfallinitiierten Befüllung unter elastischer Expansion der Membran vorgesehen ist.
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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%) 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. Eine elastische Membran weist in einer bevorzugten Ausführung ein oder mehrere Elastomere auf, in einer bevorzugten Weiterbildung besteht sie aus diesem Elastomer bzw. diesen Elastomeren. Ein Elastomer kann insbesondere Natur- oder synthetischer Kautschuk, Gummi, Silikon oder ein thermoplastischer Elastomer (TPE) sein.
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Ein Hohlraum kann, wenigstens im Wesentlichen, vollständig bzw. ganz von der elastischen Membran begrenzt werden, indem diese doppelwandig bzw. schlauchartig ausgeführt ist. Dies stellt viel Expansionsmaterial zur Verfügung und kann so eine größere Expansion ermöglichen. Gleichermaßen kann ein Hohlraum auch nur teilweise von der elastischen Membran begrenzt werden, indem diese einwandig und, wenigstens im Wesentlichen fluiddicht, vorzugsweise an ihrem Rand, an einem Träger befestigt ist, der seinerseits eine Wand des Hohlraums definiert. Gegenüber einer doppelwandigen Ausführung kann dies den Bauraum reduzieren. Der Träger kann insbesondere an einem Strukturelement eines Kraftfahrzeugs befestigt sein oder ein solches bilden. Gleichermaßen kann ein Träger ein Gehäuse der Sicherheitseinrichtung oder einen Teil eines solchen Gehäuses bilden.
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Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Membran von einer, insbesondere separaten, Hülle gasdicht abgedeckt. Unter gasdicht wird verallgemeinernd insbesondere verstanden, dass die Hülle die Membran derart abdeckt, dass wenigstens ein unerwünschter Wirkstoff, der aus der Membran austritt, die Hülle, wenigstens im Wesentlichen, nicht durchdringt. Insbesondere kann die Hülle eine Barriere für diesen Wirkstoff bilden, so dass dieser, wenigstens im Wesentlichen, nicht zu einer Person, insbesondere einem Insassen eines Kraftfahrzeugs mit einer Sicherheitseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung gelangt. Unter einem Abdecken im Sinne der vorliegenden Erfindung wird insbesondere verstanden, dass die Hülle die Membran hermetisch abdeckt, entweder alleine oder zusammen mit einem Träger, an dem die Hülle gasdicht befestigt ist.
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Die separate Hülle ist vorzugsweise zur Öffnung durch die Expansion der Membran vorgesehen. Dabei kann die Hülle, wenigstens teilweise, zerstört, insbesondere zerlegt oder zerrissen, werden. Hierzu kann sie eine oder mehrere Sollöffnungsstellen aufweisen, die insbesondere durch eine Materialschwächung definiert sein können. Zusätzlich oder alternativ kann ein Loslösen der Hülle von einem Träger durch die Expansion der Membran vorgesehen sein.
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In einer bevorzugten Ausführung ist die Hülle flexibel ausgebildet. Dies kann insbesondere das Verstauen der Membran erleichtern und/oder den haptischen Eindruck der Sicherheitseinrichtung verbessern. Insbesondere kann die Hülle eine ein- oder mehrlagige Folie sein, wobei wenigstens eine Lage als Barriere für einen aus der Membran austretenden Wirkstoff ausgebildet sein kann.
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Gleichermaßen kann die Hülle formstabil ausgebildet sein. Insbesondere kann sie somit gleichzeitig als Träger, an dem die Membran befestigt ist, vorzugsweise als Gehäuse oder Teil eines Gehäuses fungieren, in dem die Membran aufgenommen ist.
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In einer bevorzugten Ausführung ist die Hülle an einem Träger stoffschlüssig befestigt, insbesondere durch Vulkanisieren, Kleben und/oder Schweißen. Zusätzlich oder alternativ kann sie an dem Träger auch lösbar, insbesondere durch Verschrauben, oder durch Verstemmen befestigt sein. Wie vorstehend erläutert, kann der Träger als Gehäuse oder Teil eines Gehäuses fungieren, in dem die Membran aufgenommen ist. Die Hülle kann auch als Beschichtung ausgebildet sein, die gegenüber einem oder mehreren aus der Membran austretenden Wirk-, insbesondere Allergenen, Riech- und/oder Schadstoffen, gasdicht ist.
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In einer bevorzugten Ausführung ist die Hülle zusätzlich oder alternativ an der Membran stoffschlüssig befestigt, insbesondere durch Vulkanisieren, Kleben und/oder Schweißen. Dies kann eine Relativbewegung und damit ein Scheuern zwischen Membran und Hülle verhindern.
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Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, der mit dem vorstehend erläuterten Aspekt der gasdichten Hülle kombiniert sein kann, weist die Sicherheitseinrichtung einen oder mehrere Katalysatoren zum Abbau eines oder mehrerer aus der Membran austretender Wirkstoffe auf.
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Aus der Membran austretende Wirkstoffe können insbesondere Riechstoffe, Allergene und/oder Schadstoffe sein. Durch einen geeigneten Katalysator werden diese, vorzugsweise durch Oxidation bzw. oxidative Reaktionen, ganz oder wenigstens teilweise abgebaut, vorzugsweise in Sauerstoff, Wasser und/oder andere Reaktionsprodukte.
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Ein Katalysator kann insbesondere ein oder mehrere Metalle, insbesondere wenigstens ein Edelmetall, aufweisen, vorzugsweise Silber, Gold, Platin, Eisen und/oder Titan, ein Salz und/oder Oxid hiervon, insbesondere Titanoxid TiO2.
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Zusätzlich oder alternativ zu einem oder mehreren Katalysatoren kann die Sicherheitseinrichtung einen oder mehrere Überlagerungswirkstoffe zur Wirküberlagerung eines oder mehrerer aus der Membran austretender Wirkstoffe aufweisen. Ein Überlagerungswirkstoff weist vorzugsweise wenigstens einen Duftstoff auf, vorzugsweise einen Citrus-, Tannen-, Rosen- oder anderen Duft. Insbesondere kann ein Überlagerungswirkstoff ein ätherisches Öl aufweisen bzw. sein. Unter einer Wirküberlagerung wird vorliegend insbesondere verstanden, dass der Überlagerungswirkstoff denselben Wirkmechanismus aufweist wie der aus der Membran austretende Wirkstoffe, insbesondere eine Geruchswirkung. So ermöglicht insbesondere die Überlagerung eines Geruchs der elastischen Membran mit einem Duftstoff es, die Sicherheitseinrichtung in räumlicher Nähe zu einer Person anzuordnen, insbesondere in einem Innenraum eines Kraftfahrzeugs, an einer Kleidung oder dergleichen.
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Ein oder mehrere Katalysatoren und/oder Überlagerungswirkstoffe können vorzugsweise an, insbesondere in der Membran angeordnet sein. Hierzu kann die Membran entsprechend mit dem bzw. den Katalysatoren und/oder Überlagerungswirkstoffen hergestellt, dotiert, imprägniert, beschichtet oder dergleichen werden. Zusätzlich oder alternativ können ein oder mehrere Katalysatoren und/oder Überlagerungswirkstoffe an, insbesondere in einem Träger, an dem die Membran befestigt ist, und/oder an, insbesondere in einer separaten Hülle angeordnet sein, welche die Membran gasdicht abdeckt und zur Öffnung durch die Expansion der Membran vorgesehen ist. Träger und/oder Hülle können mit dem bzw. den Katalysatoren und/oder Überlagerungswirkstoffen hergestellt, dotiert, imprägniert, beschichtet oder dergleichen werden.
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Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, einen oder mehrere Katalysatoren und/oder Überlagerungswirkstoffe der Membran benachbart anzuordnen. Auch hierdurch können aus der Membran austretende Wirkstoffe effizient abgebaut bzw. überlagert werden. Insbesondere kann ein Katalysatorträger und/oder ein Überlagerungswirkstoffspeicher an, insbesondere in einem Gehäuse oder einer Hülle angeordnet sein, in dem die Membran aufgenommen ist.
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In einer bevorzugten Ausführung liegen ein oder mehrere Katalysatoren jeweils partikelförmig vor, wobei die Partikelgröße höchstens 500 nm, insbesondere höchstens 100 nm und vorzugsweise höchstens 25 nm beträgt. Solche Nanopartikel können vorteilhafterweise bei der Herstellung von Membran, Träger, insbesondere Gehäuse, und/oder Hülle beigegeben werden, sie sind gleichermaßen zur anschließenden Beschichtung geeignet.
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In einer bevorzugten Weiterbildung weist die Sicherheitseinrichtung eine Füllfluidquelle auf. Diese kann eine Steuereinrichtung aufweisen, 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 der Sicherheitseinrichtung 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. Eine Füllfluidquelle ist im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere dann zur unfallinitiierten Befüllung eingerichtet, wenn sie die Befüllung automatisch einleitet, insbesondere durchführt, sobald ein bevorstehender oder eingetretener Unfall erfasst worden ist.
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Die Füllfluidquelle kann insbesondere einen oder mehrere pyrotechnische und/oder Druckgasgeneratoren aufweisen. Diese können mit dem bzw. den Hohlräumen über eine oder mehrere Füllfluidleitungen verbunden und von diesen beabstandet sein. In einer bevorzugten Weiterbildung weist die Füllfluidquelle einen oder mehrere Mikrogasgeneratoren (MGG) auf. Diese können in einer bevorzugten Weiterbildung als bauliche Einheit mit der Membran ausgebildet und insbesondere direkt an oder sogar in einem Hohlraum angeordnet sein. In einer bevorzugten Ausführung ist die Füllfluidquelle, wenigstens teilweise, an einem Träger befestigt, an dem auch die Membran befestigt ist.
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Die 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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In einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird eine Sicherheitseinrichtung in einem Kraftfahrzeug, insbesondere einem Personenwagen, verwendet, wobei der Hohlraum zum Auffangen eines Insassens vorgesehen ist. Gleichermaßen kann die Sicherheitseinrichtung auch beispielsweise an einer Kleidung angeordnet sein, um deren Träger bei einem Unfall zu schützen.
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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 eine Sicherheitseinrichtung nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung im Querschnitt; und
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2 eine Sicherheitseinrichtung nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in 1 entsprechender Darstellung.
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1 zeigt im Querschnitt eine Sicherheitseinrichtung nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung mit einem Träger 3 aus Kunststoff, der einen offenen, U-förmigen Querschnitt aufweist. Eine Öffnung 3.3 des Trägers 3 wird durch eine elastische Membran 1 aus synthetischem oder Naturkautschuk überspannt, die an den Rändern an dem Träger 3 stoffschlüssig befestigt, beispielsweise anvulkanisiert oder geklebt, ist.
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Eine folienartige separate Hülle 2 deckt die Membran 1 hermetisch gegen die Umgebung ab. Hierzu übergreift sie die Membran 1 und ist stoffschlüssig an dem Träger 3 befestigt, beispielsweise geklebt. Zusätzlich oder alternativ kann sie auch mit der Membran 1 verklebt sein (nicht dargestellt).
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Die Hülle 2 ist als Geruchsbarriere ausgebildet, die bezüglich Riechstoffen, insbesondere einem Kautschukgeruch der Membran 1, wenigstens im Wesentlichen dicht ist. Auf diese Weise kann die Membran 1, insbesondere ohne weitere Behandlung, in einer Sicherheitseinrichtung verwendet werden, die, vorzugsweise nur oder auch, durch die Hülle 2 von einem Fahrgastinnenraum eines Kraftfahrzeugs getrennt ist.
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Bei einem Unfall befüllt ein Gasgenerator 4 einen teilweise durch die Membran 1, teilweise durch den Träger 3 definierten Hohlraum, wodurch die Membran 1 elastisch expandiert und ein Prallkissen zum Auffangen eines Passagiers bildet. Dabei zerreißt die Membran 1 die folienartige Hülle 2.
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2 zeigt in 1 entsprechender Darstellung eine Sicherheitseinrichtung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung. Mit der vorstehend beschriebenen Ausführung übereinstimmende Elemente sind durch identische Bezugszeichen bezeichnet, so dass nachfolgend nur auf die Unterschiede zur Ausführung nach 1 eingegangen wird.
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Bei der Ausführung nach 2 begrenzt die schlauchartige Membran 1' den Hohlraum vollständig, d. h. ohne den Träger, und ist hierzu doppelwandig ausgebildet und mit dem Gasgenerator 4 verbunden. Mit einer Außenseite ist die Membran 1' an einem Strukturelement 3.2 des Kraftfahrzeugs stoffschlüssig befestigt, beispielsweise angeklebt, das einen Träger für die Membran 1' bildet.
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Zusätzlich zu der Hülle 2 ist die Membran von einem Gehäusedeckel 3.1 aus Kunststoff abgedeckt, welcher an dem Strukturelement 3.2 vorzugsweise gasdicht befestigt, beispielsweise angeklebt oder -schweißt, und selber gasdicht ausgebildet ist. In diesem Fall kann die Hülle 2 entfallen. Vorteilhaft wird so die Abdeckfunktion gegen aus der Membran 1' austretende Wirk-, insbesondere Schad- und/oder Riechstoffe, in den Gehäusedeckel 3.1 integriert, der somit als formstabile Hülle im Sinne der vorliegenden Erfindung fungiert. Gleichermaßen kann der Gehäusedeckel 3.1 selbst und/oder seine Befestigung an dem Strukturelement 3.2 nicht gasdicht und somit einfacher ausgebildet sein und aus der Membran 1' austretende Wirkstoffe durch die flexible, folienartige Hülle 2 zurückgehalten werden. Die gasdichte Hülle 2 kann auch, wie im Ausführungsbeispiel der 2, zusätzlich zu einem gasdichten Gehäusedeckel 3.1, der auch gasdicht an dem Strukturelement 3.2 befestigt ist, vorgesehen sein, um eine zweite Barriere zu bilden und/oder aus der Membran 1' austretende Wirkstoffe auch bei einem Öffnen des Gehäusedeckels 3.1 zurückzuhalten. Allgemein kann vorteilhaft eine, insbesondere folienartige, Hülle 2 und eine weitere, insbesondere formsteife, Hülle wie hier in Form des Gehäusedeckels 3.1, auch gasdicht gegenüber unterschiedlichen aus der Membran 1' austretenden Wirkstoffen sein, beispielsweise durch entsprechende Materialien, Beschichtungen oder dergleichen.
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Zusätzlich oder alternativ zu der vorstehend beschriebenen hermetischen Abdeckung der Membran durch eine oder mehrere Hüllen 2, 3.1 kann, wie in 2 dargestellt, ein Katalysator und/oder Duftstoffspeicher 5 auf der der Membran 1' zugewandten Oberfläche des Gehäusedeckels 3.1 angeordnet sein. Durch einen Katalysator können, insbesondere, wenn der Gehäusedeckel 3.1 keine Barrierefunktion aufweist und keine Hülle 2 vorgesehen ist, Wirkstoffe, insbesondere ein Elastomergeruch der Membran 1' abgebaut und so neutralisiert werden. Gleichermaßen kann durch einen Duftstoffspeicher, der Duftstoffe ausströmt, ein Elastomergeruch der Membran 1' überlagert und so olfaktorisch weitgehend neutralisiert werden.
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Zusätzlich oder alternativ kann ein Katalysator und/oder Duftstoffspeicher auch auf dem Träger 3 (1) bzw. 3.2 (2) angeordnet sein, an dem die Membran 1 (1) bzw. 1' (2) befestigt ist.
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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' | elastische Membran |
| 2 | flexible Hülle |
| 3 | Träger |
| 3.1 | Gehäusedeckel (formstabile Hülle) |
| 3.2 | Strukturelement (Träger) |
| 3.3 | Öffnung |
| 4 | Gasgenerator |
| 5 | Katalysator und/oder Duftstoff(speicher) |
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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