DE202018101111U1 - Kraftfahrzeugsitzsystem - Google Patents
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Abstract
Ventilanordnung (1), aufweisend eine Mehrzahl, ein fluides Medium, insbesondere Luft, durchlassende oder absperrende Magnetventile (30, 40), die mit ihrem Fluideingang (36, 46) mit einer, insbesondere gemeinsamen, Fluidbeschickungsleitung (10) verbunden oder verbindbar sind und welche einen Fluidausgang (31, 41) aufweisen, durch welchen ein über die Eingangsseite (36, 46) in das Magnetventil (30, 40) gelangendes Fluid aus dem Magnetventil (30, 40) ausströmen kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilanordnung (1) weiter mit einer Gleichspannungsquelle (70) verbunden ist, die die Ventile (30, 40) der Ventilanordnung (1) zu deren Betätigung mit Spannung versorgt, wobei die Ventile (30, 40) direkt von der Gleichspannungsquelle (70) bestromt sind.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeugsitzsystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Entsprechende Ventilanordnungen sind zum Beispiel aus
EP 3 037 703 A1 bekannt. Dort wird auf einer Leiterplatine eine Mehrzahl von Magnetventilen angeordnet, die elektrisch angesteuert werden. Die Magnetventile versorgen dabei pneumatische Blasen, die beispielsweise zur Verstellung von Kraftfahrzeugsitzen eingesetzt werden können. Entsprechende Blasen oder Hohlkörper sind mit den Ausgängen der genannten Ventile verbunden, wobei für jede Blase bei der bekannten Anordnung zwei Magnetventile erforderlich sind. Das erste Magnetventil dient ausschließlich zum Befüllen der Blase, während das zweite Magnetventil ausschließlich zum Entleeren der Blase verwendet wird. Diese Ventile müssen über eine komplexe elektronische Steuerschaltung mit einer elektronischen Pulsweitenmodulation angesteuert werden. Damit wird der Stromverbrauch und auch die Aufheizung der Ventilkörper in Grenzen gehalten und es können problemlos verschiedene Betriebszustände, insbesondere längere Haltezeiten der Ventile, koordiniert werden. - Der so aufgebaute Stand der Technik hat verschiedene Nachteile. Für den Betrieb müssen die Ventile über entsprechend aufwendige Steuergeräte mit entsprechend aufwendig gestalteter Leiterplatine angesteuert werden. Daraus ergibt sich, dass die entsprechenden Ventilanordnungen relativ teuer und hinsichtlich der elektromagnetischen Verträglichkeit anfällig sind.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ventilanordnung der eingangs genannten Art anzugeben, die gegenüber bekannten Anordnungen kompakter und günstiger ausgeführt werden kann.
- Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Ventilanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen finden sich in den Unteransprüchen.
- Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung, die eine Mehrzahl, ein fluides Medium durchlassende oder absperrende Magnetventile aufweist, die mit ihrem Fluideingang mit einer, insbesondere gemeinsamen, Fluidbeschickungsleitung verbunden oder verbindbar sind und welche einen Fluidausgang aufweisen, durch welchen ein über die Eingangsseite in das Magnetventil gelangendes Fluid aus dem Magnetventil ausströmen kann. Weiter ist die Ventilanordnung mit einer Gleichspannungsquelle verbunden, die die Ventile der Ventilanordnung zu deren Betätigung mit Spannung versorgt, wobei die Ventile direkt von der Gleichspannungsquelle bestromt sind. Bei dem Medium handelt es sich vorzugsweise um ein gasförmiges Medium, insbesondere um Luft. Bevorzugt ist die Ventilanordnung auf einem Träger angeordnet.
- Zur weiteren Einsparung des erforderlichen Bauraums, der für die Ansteuerschaltung der Magnetventile erforderlich wäre, kann auf eine solche verzichtet werden, wenn die Ansteuerung der Magnetventile in geeigneter Weise über eine Gleichspannungsquelle (zum Beispiel eine Autobatterie) erfolgt. In diesem Fall kann beispielsweise der Füllzustand der befüllten Hohlkörper über an geeigneter Stelle angebrachte Drucksensoren abgefragt werden. In einem solchen Fall ist lediglich ein Stromanschluss an der Ventilanordnung vorzusehen. Nach einer besonderen Ausführungsform ist daher vorgesehen, dass die Ventilanordnung eine Gleichspannungsquelle enthält oder eine Verbindung für eine solche Gleichspannungsquelle bereitstellt, die zur Betätigung des Magnetventils oder der Magnetventile dient. Dabei umfasst der Träger der Ventilanordnung eine Leiterplatte, auf welcher die Magnetventile angebracht und mit einem Anschluss verschaltet sind, an denen die Gleichspannungsquelle angeschlossen ist. Die erfindungsgemäße Ventilanordnung kann auf diese Weise direkt bestromt werden, ohne dass zusätzliche Schaltungen oder Bauteile vorgesehen werden müssen.
- In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das wenigstens eine Magnetventil eine Magnetspule und eine Rückholfeder auf. Durch die Verwendung eines derartigen Magnetventils wird sichergestellt, dass ein Schaltvorgang des Ventils nur durch die Bestromung der Spule erfolgt und dieser Schaltvorgang wieder rückgängig gemacht wird, sobald die Bestromung der Spule beendet wird. Bei einer derartigen Anordnung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Rückholfeder eine Spiralfeder ist. Bevorzugt ist diese aus Edelstahl gebildet.
- Von besonderem Vorteil ist, wenn die Rückholfeder eine Federkonstante von 0,2 bis 0,5 N/mm, insbesondere von 0,3 bis 0,4 N/mm, bevorzugt von 0,38 N/mm aufweist. Um eine kompakte, raumsparende Bauweise zu erhalten, hat bei einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform der Ventilanordnung die Rückholfeder im unbelasteten Zustand eine Länge von 4 bis 7 mm, insbesondere 4,4 bis 6,4 mm, bevorzugt 5,4 mm. Eine Rückholfeder mit einer solchen Federkraft ist in der Lage, das Magnetventil wieder in den Ausgangszustand zurückzuversetzen, wenn die Spule nicht mehr bestromt wird. Gleichzeitig kann die Spule, die zur Betätigung des Ventils die Federkraft überwinden muss, kompakt aufgebaut werden.
- In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Draht der Spule, der bevorzugt aus Kupfer gebildet ist, ein isolierter Draht mit einem Nenndurchmesser ohne Isolierung von 0,070 mm bis 0,170 mm, insbesondere 0,120 mm bis 0,130 mm, bevorzugt von 0,125 mm und/oder mit einem Durchmesser mit Isolierung von 0,083 mm bis 0,183 mm. Mit einem derartigen Draht kann die Spule kompakt mit einer hohen Windungszahl bewickelt werden. So hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn die Spule eine Anzahl von 1400-2400 Windungen, insbesondere 1425-2375 Windungen, bevorzugt 1900 Windungen aufweist. Bei Spulen mit einer solchen Wicklungszahl kann ein starkes Magnetfeld mit einem geringen Stromfluss erzeugt werden. In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform liegt der Widerstand der Spule bei Raumtemperatur im Bereich von 50-100 Ω, insbesondere von 60-90 Ω, bevorzugt bei 70 Ω. Somit lässt sich das Magnetventil mit einem geringen Stromfluss schalten, was selbst bei einer sehr kompakten Bauweise zu einer geringen Wärmeentwicklung bei der Betätigung der eingesetzten Schalter führt.
- Die besonders kompakte Bauweise, die mit der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Ventilanordnung zu erreichen ist, eignet sich insbesondere für die Integration einer solchen Ventilanordnung in Kraftfahrzeugsitzsystemen und lässt sich dort beispielsweise in einem Kraftfahrzeugsitz auf einfache Weise integrieren.
- Die Erfindung betrifft mithin auch ein solches Kraftfahrzeugsitzsystem, welches eine oben beschriebene Ventilanordnung aufweist. Ferner weist das erfindungsgemäße Kraftfahrzeugsitzsystem wenigstens einen Kraftfahrzeugsitz mit einer der Anzahl der Fluidausgänge entsprechender Anzahl fluidbefüllbarer Blasen oder Hohlkörper auf. Diese Blasen oder Hohlkörper stehen dann mit den Fluidausgängen der Ventilanordnung in Strömungsverbindung. Das Kraftfahrzeugsitzsystem umfasst ferner ein Fluidbereitstellungssystem, bei welchem es sich beispielsweise um eine Pumpe handeln kann. Dieses Fluidbereitstellungssystem ist vorteilhafter Weise an die gemeinsame Fluidbeschickungsleitung angeschlossen. Weiter umfasst das Kraftfahrzeugsitzsystem eine Gleichspannungsquelle, die die Ventile der Ventilanordnung zu deren Betätigung mit Spannung versorgt, wobei die Ventile direkt von der Gleichspannungsquelle bestromt sind.
- In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Ventilanordnung in den Kraftfahrzeugsitz integriert. Nach außen hin sichtbar sind lediglich die Schalter bzw. Schaltelemente, mit denen die Ventilanordnung bedient wird. Damit nimmt eine erfindungsgemäße Ventilanordnung keinen Einfluss auf die Gestaltung eines Kraftfahrzeugsitzes.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand der
1 -4 näher erläutert. -
1 - zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung, -
2 - zeigt eine Schnittansicht durch ein Ventil der in1 gezeigten erfindungsgemäßen Ventilanordnung, -
3 - zeigt ein Schaltbild zur Energieversorgung einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform, -
4 - zeigt ein Schaltbild zur Energieversorgung einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform. - Die in
1 perspektivisch dargestellte Ventilanordnung1 weist wenigstens ein Ventil30 ,40 auf, im gezeigten Beispiel sind der Übersicht halber zwei Ventile dargestellt, es können aber auch nur ein oder mehr als zwei Ventile sein. Die Ventile30 ,40 werden durch eine gemeinsame Beschickungsleitung10 mit Fluid (Gas oder Luft) beschickt und sind mit der Beschickungsleitung10 über Verbindungseinrichtungen32 bzw.42 gekoppelt. Die gemeinsame Beschickungsleitung10 weist einen Eingang12 auf, der mit einer Fluidversorgungseinrichtung, beispielsweise einer Pumpe, strömungstechnisch in Verbindung steht. Die Fluidversorgungseinrichtung ist aber der besseren Übersicht halber hier nicht dargestellt. Im gezeigten Beispiel weist die gemeinsame Beschickungsleitung zudem ein Überdruckventil16 auf, damit ein voreingestellter Druck im System nicht überschritten wird. Im gezeigten Beispiel sind die einzelnen Komponenten der Ventilanordnung auf einem Träger20 angebracht, der seinerseits beispielsweise über Verbindungsabschnitte21 an einer bestimmten vorgegebenen Stelle, beispielsweise an einem Kraftfahrzeugsitz, befestigt werden kann. Die Ventile30 ,40 sind als Magnetventile ausgebildet, deren Eingangsseite (nicht gezeigt) mit der gemeinsamen Beschickungsleitung10 strömungstechnisch über ein Verbindungsstück32 ,42 gekoppelt sind und deren Ausgangsseiten31 ,41 strömungstechnisch jeweils mit einem mit Fluid zu befüllenden Hohlkörper, beispielsweise einer Blase, gekoppelt bzw. koppelbar sind. Weiter ist im gezeigten Beispiel ein elektrischer Anschluss50 vorgesehen, um die Magnetventile mit Energie zu versorgen. Erfindungsgemäß erfolgt die Energieversorgung direkt aus einer Gleichstromquelle, beispielsweise einer Autobatterie und/oder einer Lichtmaschine eines Fahrzeugs. Auf diese Weise können Platz und Kosten für aufwendige Steuerschaltungen, die dann auch auf dem Träger20 unterzubringen wären, eingespart werden. - In der Längsschnittansicht der
2 erkennt man beispielhaft das Magnetventil30 , dessen Fluidausgang31 in der Zeichnung auf der linken Seite abgebildet ist. Zur gemeinsamen Beschickungsleitung10 bzw. dem Kanal11 hin ist der Fluideingang36 des Magnetventils30 gerichtet. Innerhalb des Magnetventils30 befindet sich ein Sperrelement33 , welches über ein hier als Feder34 , insbesondere Druckfeder, dargestelltes Vorspannelement im nicht betätigten Zustand den Strömungsweg39` zu einer Entlüftungsleitung63 hin versperrt. Es ist also der Befüllzustand abgebildet. Man erkennt weiter, dass das Magnetventil30 auf einer elektrischen Leiterplatte2 angeordnet und mit einer entsprechenden, dort angebrachten oder aufgedruckten Verschaltung mit einem Elektroanschluss, beispielsweise dem Anschluss50 aus1 , elektrisch verbunden ist. - Auf der rechten Seite der
2 erkennt man im Querschnitt den Kanal11 , der in Strömungsverbindung mit der Eingangsseite36 des Magnetventils30 steht. Zwischen dem Kanal11 und der Eingangsseite36 ist ein Rückschlagventil35 angeordnet. Das Rückschlagventil35 hat die Aufgabe, lediglich eine Luftströmung aus dem Kanal11 in das Magnetventil30 zuzulassen und eine Strömung in der Gegenrichtung zu sperren. Grundsätzlich kommen als Rückschlagventil alle bekannten Ventilformen in Betracht. Die Eingangsseite36 des Magnetventils30 ist über ein Verbindungsstück32 mit der gemeinsamen Beschickungsleitung10 verbunden. Innerhalb des Verbindungsstücks32 ist im gezeigten Beispiel das Rückschlagventil35 angeordnet. Bevorzugt weisen alle weiteren Magnetventile (sofern in der Ventilanordnung enthalten) denselben Aufbau und dieselbe Verschaltung mit der gemeinsamen Beschickungsleitung10 unter jeweiliger Zwischenschaltung eines Rückschlagventils35 auf. Insoweit gelten die obigen Ausführungen entsprechend für das in den Zeichnungen gezeigte weitere Magnetventil40 . - Beim Befüllen eines am Fluidausgang
31 ,41 eines Magnetventils30 ,40 angeschlossenen Hohlkörpers geschieht nun folgendes: die Beschickungsleitung10 wird befüllt, sodass der Kanal11 Fluid führt. Dadurch wird das dem entsprechenden Magnetventil30 ,40 zugeordnete Rückschlagventil35 ,45 geöffnet und das Fluid kann so in den Fluideingang36 ,46 des jeweiligen Magnetventils30 ,40 einströmen. Das Fluid gelangt dann weiter durch den Bereich der Feder34 ,44 und an dem Sperrelement33 ,43 vorbei über die Passage39 zum Fluidausgang31 bzw.41 . Von dort aus wird der Hohlkörper dann mit Fluid versorgt. - Zum Entleeren eines Hohlkörpers wird das daran angeschlossene Magnetventil
30 ,40 betätigt, sodass das Sperrelement33 ,43 sich gegen die Vorspannung der Feder34 ,44 bewegt und damit eine Strömungsverbindung zwischen dem Fluidausgangs31 bzw.41 einerseits und einer weiteren Passage 39` bzw. 49' schafft, um das Fluid über eine Entlüftungsleitung63 oder einem Entlüftungsanschluss nach außen abzuleiten. -
3 zeigt eine erfindungsgemäße Ventilanordnung1 mit zwei Magnetventilen30 ,40 zum Befüllen/Entleeren von Hohlkörpern61 ,62 . Die Ventilanordnung1 ist auf einer Leiterplatte2 angebracht und ist über einen Anschluss50 mit einer Gleichspannungsquelle70 und einer Schalteranordnung80 verbunden. Über die Steuerleitungen81 ,82 werden Signale von der Schalteranordnung80 auf die Stromzuleitung71 gegeben. Sobald und solange ein Steuersignal auf die Stromzuleitung71 gegeben wird, wird der SchalterS1 geschlossen und versorgt die Ventilanordnung1 mit Strom. Das Schaltsteuerelement90 filtert das Steuersignal heraus und schaltet entsprechend dem gegebenen Signal einen der (oder beide) SchalterS2 ,S3 und versorgt das/die entsprechende/n Ventil/e30 ,40 über die Zuleitungen71' ,71" mit Schaltstrom. Über diese Ventilanordnung1 können dann die Hohlkörper61 ,62 gezielt befüllt bzw. entleert werden. Werden keine Steuersignale mehr über die Leitungen81 und/oder82 gesendet, wird der SchalterS1 wieder geöffnet und die Ventile kehren wieder in den Ruhezustand zurück. - Eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung
1 zeigt die4 . Die Ventilanordnung1 hat die gleiche Aufgabe wie die in3 gezeigte Anordnung. Hier ist die Schalteranordnung über einer Reihe von Steuerleitungen81 -85 mit dem Anschluss50 verbunden. Die Steuerleitungen81 -85 sind am Anschluss50 mit entsprechenden Stromzuleitungen71 -75 gekoppelt. Zum einen ist es möglich, die Gleichspannung direkt an der Schalteranordnung80 auf die entsprechende Steuerleitung81 -85 zu leiten, wobei dann die Steuerleitungen81 -85 am Anschluss50 lediglich mit den Stromzuleitungen71 -75 verbunden werden; zum anderen können die Steuersignale durch die Steuerleitungen81 -85 zum Anschluss50 geleitet werden, wo sie entsprechend den Gleichstrom auf die entsprechenden Stromzuleitungen71 -75 leiten. Über eine Diodenbrückenanordnung100 werden über die Stromzuleitungen71' ,72" die entsprechenden Ventile30 ,40 zum Befüllen und/oder Entleeren betätigt. - Mit einer erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung
1 ist es möglich, Ventile30 ,40 , beispielsweise zum Befüllen und Entleeren von Hohlkörpern61 ,62 zu steuern, ohne eine Steuereinheit einzusetzen. Damit kann diese Ventilanordnung kompakt gebaut werden und so beispielsweise leichter in ein Kraftfahrzeugsitzsystem integriert werden. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Ventilanordnung
- 2
- Leiterpatte
- 10
- Fluidbeschickungsleitung
- 11
- Kanal
- 12
- Eingang
- 16
- Überdruckventil
- 20
- Träger
- 21
- Verbindungsabschnitt
- 30
- Magnetventil
- 31
- Fluidausgang
- 32
- Verbindungsstück
- 33
- Sperrelement
- 34
- Rückholfeder
- 35
- Rückschlagventil
- 36
- Eingangsseite
- 38
- Spule
- 39, 39'
- Strömungsweg
- 40
- Magnetventil
- 41
- Fluidausgang
- 42
- Verbindungsstück
- 46
- Eingangsseite
- 50
- Anschluss
- 61, 62
- Hohlkörper
- 63
- Entlüftungsleitung
- 70
- Gleichspannungsquelle
- 71, 71', 71"
- Stromzuleitung
- 72 - 75
- Stromzuleitung
- 80
- Schalteranordnung
- 81 - 85
- Steuerleitung
- 90
- Schaltsteuerelement
- 100
- Diodenbrückenanordnung
- S1, S2, S3
- Schalter
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
-
- EP 3037703 A1 [0002]
Claims (12)
- Ventilanordnung (1), aufweisend eine Mehrzahl, ein fluides Medium, insbesondere Luft, durchlassende oder absperrende Magnetventile (30, 40), die mit ihrem Fluideingang (36, 46) mit einer, insbesondere gemeinsamen, Fluidbeschickungsleitung (10) verbunden oder verbindbar sind und welche einen Fluidausgang (31, 41) aufweisen, durch welchen ein über die Eingangsseite (36, 46) in das Magnetventil (30, 40) gelangendes Fluid aus dem Magnetventil (30, 40) ausströmen kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilanordnung (1) weiter mit einer Gleichspannungsquelle (70) verbunden ist, die die Ventile (30, 40) der Ventilanordnung (1) zu deren Betätigung mit Spannung versorgt, wobei die Ventile (30, 40) direkt von der Gleichspannungsquelle (70) bestromt sind.
- Ventilanordnung (1) nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sie auf einem Träger (20) angeordnet ist. - Ventilanordnung (1) nach
Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (20) eine Leiterplatte (2) umfasst, auf welcher die Magnetventile (30, 40) angebracht und mit einem Anschluss (50) verschaltet sind, an welchen die Gleichspannungsquelle (70) angeschlossen ist. - Ventilanordnung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Magnetventile (30, 40) eine Magnetspule (38) und eine Rückholfeder (34) aufweist.
- Ventilanordnung (1) nach
Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, dass die Rückholfeder (34) eine, insbesondere aus Edelstahl gebildete, Spiralfeder ist. - Ventilanordnung (1) nach
Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, dass die Rückholfeder (34) eine Federkonstante von 0,2 bis 0,5 N/mm, insbesondere von 0,3 bis 0,4 N/mm, bevorzugt von 0,38 N/mm aufweist. - Ventilanordnung (1) nach
Anspruch 5 oder6 , dadurch gekennzeichnet, dass die Rückholfeder (34) im unbelasteten Zustand eine Länge von 4 bis 7 mm, insbesondere 4,4 bis 6,4 mm, bevorzugt 5,4 mm hat. - Ventilanordnung (1) nach einem der
Ansprüche 4 bis7 , dadurch gekennzeichnet, dass der, insbesondere aus Kupfer gebildete, Draht der Spule (38) ein isolierter Draht mit einem Nenndurchmesser ohne Isolierung von 0,070 mm bis 0,170 mm, insbesondere 0,120 mm bis 0,130 mm, bevorzugt von 0,125 mm und/oder mit einem Durchmesser mit Isolierung von 0,083 mm bis 0,183mm ist. - Ventilanordnung (1) nach einem der
Ansprüche 4 bis8 , dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (38) eine Anzahl von 1400 bis 2400 Windungen, insbesondere 1425 bis 2375 Windungen, bevorzugt 1900 Windungen aufweist. - Ventilanordnung (1) nach einem der
Ansprüche 4 bis9 , dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstand der Spule (38) bei Raumtemperatur im Bereich von 50 - 100 Ω, insbesondere von 60 - 90 Ω, bevorzugt bei 70 Ω liegt. - Kraftfahrzeugsitzsystem, aufweisend: i) eine Ventilanordnung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, ii) einen Kraftfahrzeugsitz mit einer der Anzahl der Fluidausgänge entsprechender Anzahl fluidbefüllbarer Blasen, welche mit den Fluidausgängen (31, 41) der Ventilanordnung (1) in Strömungsverbindung stehen, sowie iii) ein Fluidbereitstellungssystem, insbesondere eine Pumpe, welches an die Fluidbeschickungsleitung (10) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeugsitzsystem weiter eine Gleichspannungsquelle (70) umfasst, die die Ventile (30, 40) der Ventilanordnung (1) zu deren Betätigung mit Spannung versorgt, wobei die Ventile (30, 40) direkt von der Gleichspannungsquelle (70) bestromt sind.
- Kraftfahrzeugsitzsystem nach
Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilanordnung (1) in den Kraftfahrzeugsitz integriert ist.
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