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Stand der Technik
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Es ist bereits eine Textilvorrichtung, insbesondere eine Abstandsgewirkevorrichtung, mit zumindest einer Gewirkedeckschicht, mit zumindest einer weiteren Gewirkedeckschicht, und mit zumindest einer zumindest abschnittsweise zwischen der Gewirkedeckschicht und der weiteren Gewirkedeckschicht angeordneten Verbindungsschicht, insbesondere einer Gewirkefadenschicht, die die Gewirkedeckschicht und die weitere Gewirkedeckschicht miteinander verbindet und voneinander beabstandet anordnet, vorgeschlagen worden.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung geht aus von einer Textilvorrichtung, insbesondere Abstandsgewirkevorrichtung, mit zumindest einer Gewirkedeckschicht, mit zumindest einer weiteren Gewirkedeckschicht, und mit zumindest einer zumindest abschnittsweise zwischen der Gewirkedeckschicht und der weiteren Gewirkedeckschicht angeordneten Verbindungsschicht, insbesondere einer Gewirkefadenschicht, die die Gewirkedeckschicht und die weitere Gewirkedeckschicht miteinander verbindet und voneinander beabstandet anordnet. Das textile Abstandsgebilde kann z.B. auch durch ein mehrlagiges Gestrick dargestellt sein, der Einfachheit halber wird es jedoch lediglich als Gewirke bezeichnet, umfasst dabei aber jegliches für eine entsprechende Darstellung des erfindungsgemäßen textilen Abstandsgebildes dem Fachmann als geeignet erscheinende maschen- bzw. flächenbildende Herstellungsverfahren.
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Es wird vorgeschlagen, dass die Gewirkedeckschicht und die weitere Gewirkedeckschicht jeweils zumindest eine Elektrode aufweisen, welche jeweils zumindest teilweise von einem elektrisch leitenden Garn ausgebildet sind.
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Durch diese Ausgestaltung kann eine Textilvorrichtung mit einer vorteilhaften Funktionalität bereitgestellt werden. Insbesondere kann dabei eine vorteilhaft flexible Sensoreinheit und/oder Bedieneinheit, insbesondere Touch-Bedieneinheit, bereitgestellt werden.
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Unter einer „Textilvorrichtung“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere zumindest ein, insbesondere funktionaler und/oder funktionstüchtiger, Teil eines Textilstücks verstanden werden. Insbesondere ist die Textilvorrichtung vorzugsweise zu wenigstens einem Großteil und besonders bevorzugt vollständig als ein Gewebe, Gewirke, Gestrick und/oder eine Gewebe-, Gewirke-, Gestrickstruktur oder eine sonstige, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende textile Ware ausgebildet. Insbesondere kann die Textilvorrichtung dabei auch das gesamte Textilstück umfassen. Im vorliegenden Fall ist die Textilvorrichtung zumindest zu einer Erfassung einer Krafteinwirkung und/oder einer Kraftbeaufschlagung vorgesehen. Insbesondere ist die Textilvorrichtung zu einem Einsatz in einem Drucksensor und/oder in einem Kleidungsstück, beispielsweise einem Sicherheitskleidungsstück, vorgesehen. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt. Vorteilhaft umfasst die Textilvorrichtung zumindest zwei Textillagen, insbesondere Gewirkelagen, vorteilhaft Maschenlagen und/oder Verwebungslagen. Unter dem Ausdruck „zu wenigstens einem Großteil“ sollen dabei insbesondere zumindest 55 %, vorteilhaft zumindest 65 %, vorzugsweise zumindest 75 %, besonders bevorzugt zumindest 85 % und besonders vorteilhaft zumindest 95 % verstanden werden.
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Darüber hinaus soll unter einer „Gewirkedeckschicht“ insbesondere eine Schicht, vorteilhaft der Textilvorrichtung, verstanden werden, welche insbesondere wenigstens eine Grenzfläche insbesondere zu einer Umgebung aufweist und vorzugsweise zumindest teilweise eine die Textilvorrichtung begrenzende Schicht ausbildet. Insbesondere kann die Gewirkedeckschicht dabei zumindest einen Teil wenigstens einer der Textillagen, zumindest einen Teil des Textilfadens und/oder zumindest einen Teil des Funktionselements umfassen. Bevorzugt umfassen und/oder bilden die Gewirkedeckschichten wenigstens einen Großteil eines Funktionselements der Textilvorrichtung aus. Vorzugsweise sind die Gewirkedeckschicht und die weitere Gewirkedeckschicht ferner zumindest in einem unbelasteten Zustand, insbesondere ohne äußere Krafteinwirkung, zumindest im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet und weisen insbesondere einen zumindest im Wesentlichen konstanten Abstand zueinander auf. Unter „zumindest im Wesentlichen parallel“ soll hier insbesondere eine Ausrichtung einer Richtung relativ zu einer Bezugsrichtung, insbesondere in einer Ebene, verstanden werden, wobei die Richtung gegenüber der Bezugsrichtung eine Abweichung insbesondere kleiner als 8°, vorteilhaft kleiner als 5° und besonders vorteilhaft kleiner als 2° aufweist. Ferner soll unter der Wendung „zumindest im Wesentlichen konstant“ insbesondere verstanden werden, dass ein Abstand von einem über das Objekt gemittelten Abstand um höchstens 15 %, vorzugsweise höchstens 10 % und besonders bevorzugt höchstens 5 % abweicht. Unter einer „Verbindungsschicht“ soll ferner eine Schicht, vorzugsweise eine Zwischenschicht, vorteilhaft der Textilvorrichtung, verstanden werden, welche die Gewirkedeckschicht und die weitere Gewirkedeckschicht miteinander verbindet und vorteilhaft frei von einer Grenzfläche insbesondere zu einer Umgebung ist. Insbesondere kann die Verbindungsschicht dabei zumindest einen Teil wenigstens einer der Textillagen, zumindest einen Teil des Textilfadens und/oder zumindest einen Teil des Funktionselements umfassen. Bevorzugt umfasst die Verbindungsschicht wenigstens einen Großteil des Textilfadens. Besonders bevorzugt ist die Verbindungsschicht als eine elektrisch weitestgehend isolierende und vorteilhaft isolierende Schicht ausgebildet und insbesondere dazu vorgesehen, die Gewirkedeckschicht und die weitere Gewirkedeckschicht elektrisch voneinander zu isolieren. Insbesondere ist die Verbindungsschicht zumindest im Wesentlichen von einem Monofilament gebildet. Es wird zudem vorgeschlagen, dass die Verbindungsschicht lediglich im Bereich der Elektroden zwischen der Gewirkedeckschicht und der weiteren Gewirkedeckschicht angeordnet ist.
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Die Elektroden sind vorzugsweise als Flächenelektroden ausgebildet. Die Elektroden sind zumindest im Wesentlichen deckungsgleich zueinander ausgebildet. Insbesondere überlappen sich die Elektroden zumindest teilweise und vorzugsweise vollständig. Die Elektroden sind zumindest teilweise elektrisch leitend ausgebildet. Darunter, dass die Elektroden „zumindest teilweise elektrisch leitend“ ausgebildet sind, soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass die Elektroden zumindest bereichsweise und/oder abschnittsweise einen elektrischen Strom und/oder eine elektrische Energie zwischen zumindest zwei Punkten der Gewirkedeckschicht und/oder eines Punkts der Gewirkedeckschicht und eines weiteren Objekts übertragen kann. Insbesondere können die Elektroden dabei zumindest teilweise aus einem metallischen und/oder organischen, leitenden Material bestehen. Beispielsweise können die Elektroden dabei mittels eines Bedampfungsverfahrens, eines Beschichtungsverfahrens, eines Lackierungsverfahrens und/oder eines Plattierungsverfahrens elektrisch leitend auf einer Gewirkedeckschicht ausgebildet werden. Vorzugsweise sind die Elektroden jedoch zumindest teilweise von einem elektrisch leitenden Garn ausgebildet. Unter einem „leitfähigen Garn“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Garn verstanden werden, welches zumindest teilweise und/oder vollständig aus elektrisch leitfähigen Fasern besteht. Vorzugsweise sind die Elektroden von einem in die Gewirkedeckschicht und/oder die weitere Gewirkedeckschicht eingewobenen und/oder eingestrickten elektrisch leitfähigen Garn gebildet.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Textilvorrichtung von den Elektroden ausgehenden und die Elektroden kontaktierenden Leiterbahnen aufweist, welche von dem die Elektroden bildenden elektrisch leitfähigen Garn gebildet sind. Hierdurch kann eine vorteilhaft einfache elektrische Kontaktierung der Elektroden ermöglicht werden. Insbesondere kann eine vorteilhaft einfache Verbindung mit einer Erfassungseinheit o.dgl. ermöglicht werden. Insbesondere kann die Textilvorrichtung eine Erfassungseinheit aufweisen, die dazu vorgesehen ist, eine Änderung eines Abstands zwischen der Gewirkedeckschicht und der weiteren Gewirkedeckschicht zu erfassen. Insbesondere steht die Erfassungseinheit dazu in Wirkverbindung mit den Elektroden der Textilvorrichtung. Vorteilhaft ist die Änderung des Abstands durch eine externe Krafteinwirkung und/oder eine externe Kraftbeaufschlagung bewirkt. Vorteilhaft ist die Erfassungseinheit dazu vorgesehen, ein durch die Änderung des Abstands erzeugtes und/oder bewirktes, insbesondere elektrisches, Signal, zu erfassen und vorteilhaft als Erfassungssignal bereitzustellen. Dadurch kann insbesondere eine vorteilhafte Erfassungsfunktionalität realisiert werden. Zudem kann vorteilhaft ein druckempfindliches System in der Textilvorrichtung zur Verfügung gestellt werden, welches insbesondere als Drucksensor zur Erfassung einer Krafteinwirkung auf die Textilvorrichtung und/oder als, insbesondere haptisches, Bedienelement genutzt werden kann.
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Zudem wird vorgeschlagen, dass die Textilvorrichtung eine Mehrzahl von elektrisch voneinander getrennten Elektrodenpaaren aufweist. Hierdurch kann insbesondere eine vorteilhaft einfache, kostengünstige und/oder exakte ortsaufgelöste Druckerfassung erreicht werden. Insbesondere bilden die Elektrodenpaare zur Bereitstellung einer ortsaufgelösten Druckerfassung mehrere voneinander getrennte, insbesondere elektrisch, leitende Bereiche aus. Vorteilhaft sind die leitenden Bereiche dabei jeweils elektrisch voneinander isoliert. Darüber hinaus sind die leitenden Bereiche vorteilhaft als flächige Bereiche ausgebildet. Unter einer „ortsaufgelösten Druckerfassung“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass die Erfassungseinheit dazu vorgesehen ist, eine, insbesondere absolute und/oder relative, Position einer, insbesondere äußeren, Kraftbeaufschlagung zumindest näherungsweise zu erfassen. Hierdurch kann insbesondere eine vorteilhafte Funktionalität und/oder Funktionsvielfalt erreicht werden.
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Bevorzugt sind die Gewirkedeckschicht und die weitere Gewirkedeckschicht ferner zu einer Druckerfassung vorgesehen. Unter dem Ausdruck „Druckerfassung“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass, insbesondere mittels der Erfassungseinheit, eine Größe einer Krafteinwirkung auf zumindest eine Gewirkedeckschicht der Gewirkedeckschichten erfasst wird. Insbesondere bewirkt dabei eine Krafteinwirkung auf zumindest eine Gewirkedeckschicht der Gewirkedeckschichten eine Änderung des Abstands zwischen den Gewirkedeckschichten, woraus die Erfassungseinheit insbesondere ein mit der Größe der Krafteinwirkung korreliertes Signal zur Erfassung des Drucks erfassen kann. Dadurch kann insbesondere eine vorteilhaft druckempfindliche Textilvorrichtung zur Verfügung gestellt werden.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Gewirkedeckschicht und die weitere Gewirkedeckschicht zumindest teilweise bandförmig ausgebildet sind. Alternativ oder zusätzlich wird vorgeschlagen, dass die Gewirkedeckschicht und die weitere Gewirkedeckschicht zumindest teilweise schlauchförmig ausgebildet sind. Hierdurch kann eine vorteilhaft einfache Anpassung der Textilvorrichtung an verschiedene Einsatzzwecke erreicht werden.
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Zudem wird ein Verfahren zur Herstellung einer Textilvorrichtung, insbesondere der bereits zuvor genannten Textilvorrichtung, vorgeschlagen, wobei in zumindest einem Verfahrensschritt in die Gewirkedeckschicht und in die weitere Gewirkedeckschicht jeweils zumindest eine Elektrode eingebracht wird, welche jeweils zumindest teilweise von einem elektrisch leitenden Garn ausgebildet werden. Vorzugsweise werden die Elektroden mittels eines elektrisch leitfähigen Garns in die Gewirkedeckschicht und/oder die weitere Gewirkedeckschicht eingewoben und/oder eingestrickt und/oder durch andere dem Fachmann als sinnvoll erscheinende textile Verfahren eingebracht. Insbesondere können die Elektroden durch Verwendung zumindest eines elektrisch leitenden weiteren Textilfadens, wie beispielsweise eines leitfähigen Garns und/oder einer metallischen Litze, zumindest teilweise elektrisch leitend ausgebildet werden. Hierdurch kann insbesondere eine vorteilhafte Funktionalität erreicht werden. Insbesondere kann dabei eine vorteilhaft flexible Sensoreinheit und/oder Bedieneinheit, insbesondere Touch-Bedieneinheit bereitgestellt werden.
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Die Textilvorrichtung und das Verfahren zur Herstellung einer Textilvorrichtung sollen hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann die Textilvorrichtung zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.
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Figurenliste
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es zeigen:
- 1 eine Textilvorrichtung mit zwei bandförmig ausgebildeten Gewirkedeckschichten und
- 2 eine Textilvorrichtung mit zwei schlauchförmig ausgebildeten Gewirkedeckschichten.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt eine perspektivische Schnittdarstellung einer Textilvorrichtung 10a. Die Textilvorrichtung 10a umfasst eine Gewirkedeckschicht 12a und eine weitere Gewirkedeckschicht 14a. Ferner umfasst die Textilvorrichtung 10a eine zwischen der Gewirkedeckschicht 12a und der weiteren Gewirkedeckschicht 14a angeordneten Verbindungsschicht 16a. Die Verbindungsschicht 16a ist dazu vorgesehen, die Gewirkedeckschicht 12a und die weitere Gewirkedeckschicht 14a miteinander zu verbinden und voneinander beabstandet anzuordnen. Die Gewirkedeckschicht 12a und die weitere Gewirkedeckschicht 14a sind zumindest teilweise bandförmig ausgebildet, wodurch sich eine bandförmige Ausgestaltung der gesamten Textilvorrichtung 10a ergibt.
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Die Gewirkedeckschicht 12a umfasst eine Textillage 28a. Die Textillage 28a ist als Maschenlage und/oder als Verwebungslage ausgebildet. Die Gewirkedeckschicht 12a umfasst ferner zumindest eine Elektrode 18a. Die Elektrode 18a ist zumindest teilweise von einem elektrisch leitenden Garn ausgebildet. Die Elektrode 18a ist in und/oder auf der Textillage 28a angeordnet. Vorzugsweise ist die Elektrode 18a von einem in die Gewirkedeckschicht 12a eingewobenen und/oder eingestrickten elektrisch leitfähigen Garn gebildet. Die weitere Gewirkedeckschicht 14a ist zumindest im Wesentlichen identisch zu der Gewirkedeckschicht 12a ausgebildet. Die weitere Gewirkedeckschicht 14a umfasst eine weitere Textillage 30a. Die weitere Textillage 30a ist als Maschenlage und/oder als Verwebungslage ausgebildet. Die weitere Gewirkedeckschicht 14a umfasst ferner zumindest eine zu der Elektrode 18a korrespondierende weitere Elektrode 20a. Die weitere Elektrode 20a ist zumindest teilweise von einem elektrisch leitenden Garn ausgebildet. Die weitere Elektrode 20a ist in und/oder auf der Textillage 30a angeordnet. Vorzugsweise ist die weitere Elektrode 20a von einem in die weitere Gewirkedeckschicht 14a eingewobenen und/oder eingestrickten elektrisch leitfähigen Garn gebildet. Die Textilvorrichtung 10a weist beispielhaft zwei elektrisch voneinander getrennte Elektrodenpaare 24a, 26a auf.
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Die Verbindungsschicht 16a ist als Gewirkefadenschicht, im vorliegenden Fall insbesondere als Polfadenschicht, ausgebildet. Die Verbindungsschicht 16a ist als Zwischenschicht ausgebildet. Die Verbindungsschicht 16a schließt unmittelbar an die Gewirkedeckschicht 12a und die weitere Gewirkedeckschicht 14a an. Die Verbindungsschicht 16a kontaktiert die Gewirkedeckschicht 12a und die weitere Gewirkedeckschicht 14a dabei unmittelbar. Die Verbindungsschicht 16a beabstandet die Gewirkedeckschicht 12a und die weitere Gewirkedeckschicht 14a voneinander. Die Verbindungsschicht 16a ist ferner als eine elektrisch weitestgehend isolierende und vorteilhaft isolierende Schicht ausgebildet. Die Verbindungsschicht 16a umfasst einen Textilfaden 32a. Der Textilfaden 32a ist aus einem Polymergarn ausgebildet. Ein Material des Textilfadens 32a dient dabei insbesondere zur Einstellung einer Isolationswirkung der Verbindungsschicht 16a. Es sind alternative auch von Polymergarn verschiedene, elektrisch isolierende Materialien für die Ausbildung eines Textilfadens denkbar. Der Textilfaden 32a verbindet im vorliegenden Fall die Textillage 28a mit der weiteren Textillage 30a. Der Textilfaden 32a ist zwischen der Textillage 30a und der weiteren Textillage 30a hin- und hergelegt. Der Textilfaden 32a ist dabei nahezu kreuzförmig mit einem Kreuzungswinkel von nahezu 45° angeordnet. Durch einen Winkel mit einem von 45° abweichenden Betrag sind Textilvorrichtungen mit unterschiedlichen Stauchungs-/ Dämpfungs-/ Kompressions- und Flexibilitätseigenschaften herstellbar, wodurch insbesondere verschiedene Flexibilitäts- und elastische Eigenschaften definiert werden können. Die Verbindungsschicht 16a ist vorzugsweise lediglich im Bereich der Elektroden 18a, 20a zwischen der Gewirkedeckschicht 12a und der weiteren Gewirkedeckschicht 14a angeordnet. Die Gewirkedeckschicht 14a und die weitere Gewirkedeckschicht 14a sind in einem unbelasteten Zustand, insbesondere ohne eine äußere Krafteinwirkung, über die gesamte Fläche der Textilvorrichtung 10a im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet und weisen einen im Wesentlichen konstanten Abstand zueinander auf. Demzufolge weisen auch die Elektroden 18a, 20a einen im Wesentlichen konstanten Abstand zueinander auf.
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Die Gewirkedeckschicht 12a und die weitere Gewirkedeckschicht 14a sind zu einer ortsaufgelösten Druckerfassung vorgesehen. Bei einer äußeren Krafteinwirkung auf die Gewirkedeckschicht 12a im Bereich der Elektrode 18a wird die Gewirkedeckschicht 12a in einem Bereich der einwirkenden Kraft in Richtung der weiteren Gewirkedeckschicht 14a verschoben, was insbesondere zu einem veränderten Abstand zwischen den Elektroden 18a, 20a führt und in einem erfassbaren Signal resultiert. Die Textilvorrichtung 10a weist von den Elektroden 18a, 20a ausgehende und die Elektroden 18a, 20a kontaktierenden Leiterbahnen 22a auf, welche von dem die Elektroden 18a, 20a bildenden elektrisch leitfähigen Garn gebildet sind. Mittels der Leiterbahnen 22a kann das Signal von den Elektroden 18a, 20a abgegriffen werden. Zur Erfassung des Signals kann die Textilvorrichtung 10a eine hier nicht dargestellte Erfassungseinheit aufweisen, welche mit den Leiterbahnen 22a verbunden ist. Die Erfassungseinheit ist dazu vorgesehen, eine Änderung eines Abstands zwischen den Elektroden 18a, 20a beispielsweise kapazitiv zu erfassen und insbesondere ein mit der Abstandsänderung korreliertes Erfassungssignal bereitzustellen.
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In 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen und die Zeichnungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der 1, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in 1 nachgestellt. In dem Ausführungsbeispiel der 2 ist der Buchstabe a durch den Buchstaben b ersetzt.
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2 zeigt eine Schnittdarstellung einer alternativ ausgebildeten Textilvorrichtung 10b. Die Textilvorrichtung 10b umfasst eine Gewirkedeckschicht 12b und eine weitere Gewirkedeckschicht 14b. Ferner umfasst die Textilvorrichtung 10b eine zwischen der Gewirkedeckschicht 12b und der weiteren Gewirkedeckschicht 14b angeordnete Verbindungsschicht 16b. Die Verbindungsschicht 16b ist dazu vorgesehen, die Gewirkedeckschicht 12b und die weitere Gewirkedeckschicht 14b miteinander zu verbinden und voneinander beabstandet anzuordnen. Die Gewirkedeckschicht 12b und die weitere Gewirkedeckschicht 14b sind zumindest teileweise schlauchförmig ausgebildet, wodurch sich eine schlauchförmige Ausgestaltung der gesamten Textilvorrichtung 10b ergibt.
