DE102018124658A1

DE102018124658A1 - Anpassungsfähige und rekonfigurierbare insassenstützstruktur

Info

Publication number: DE102018124658A1
Application number: DE102018124658.7A
Authority: DE
Inventors: Wonhee M. Kim; Amberlee S. Haselhuhn; Richard J. Skurkis; Michael J. Walker; Ian J. Sutherland; Paul W. Alexander; Nilesh D. Mankame
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2017-10-09
Filing date: 2018-10-05
Publication date: 2019-04-11
Also published as: US10688899B2; CN109624809B; US20190106030A1; CN109624809A

Abstract

Eine Insassenstützstruktur und ein Verfahren zum Anpassen einer Insassenstützstruktur. Die Insassenstützstruktur kann eine Basis und ein rekonfigurierbares Polster umfassen, das von der Basis getragen wird. Das rekonfigurierbare Polster kann eine Insassenstützfläche und eine Blase umfassen. Die Blase kann eine Außenwand beinhalten, die einen inneren Hohlraum definiert, der unter der Insassenstützfläche liegt, und zwei oder mehr überlappende Materialschichten, die in dem Hohlraum angeordnet sind. Die überlappenden Materialschichten können so angepasst sein, dass sie selektiv von einem nachgiebigen Zustand in einen starren Zustand und umgekehrt durch selektive Regelung eines Druckzustands über die Außenwand der Blase hinweg übergehen oder die Insassenstützfläche des Polsters an eine Kontur eines Körperteils eines Insassen, der von dem Polster gestützt wird, anzupassen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Insassenstützstrukturen und auf Verfahren zum Anpassen von Insassenstützstrukturen.
EINLEITUNG
Eine Stützstruktur für einen Insassen eines Fahrzeugs kann so ausgelegt sein, dass der Insasse die Stützstruktur neu positionieren kann, um den Komfort und die Nutzung des Fahrzeugs für den Insassen zu optimieren. Zum Beispiel können Fahrzeugsitze so ausgelegt sein, dass sie eine horizontale, vertikale und/oder Neigungseinstellung erlauben, um Insassen unterschiedlicher Größe, z. B. Insassen unterschiedlicher Körpergröße, aufzunehmen. Zusätzlich zum Einstellen der Position einer Insassenstützstruktur in einem Fahrzeug kann es wünschenswert sein, einen Insassen mit der Fähigkeit zu versehen, die physischen Konturen der Stützstruktur besser an die physischen Konturen des Insassen anzupassen, z. B. um den Komfort, die Funktionalität und die Sicherheit des Insassen weiter zu optimieren. Um mehrere unterschiedliche Insassen eines Fahrzeugs aufzunehmen, kann es wünschenswert sein, jedem Insassen die Fähigkeit zu geben, die physischen Konturen der Stützstruktur neu zu konfigurieren, um sich näher an ihre individuelle physische Form anzupassen.
KURZDARSTELLUNG
Eine Insassenstützstruktur kann eine Basis und ein rekonfigurierbares Polster beinhalten, das von der Basis getragen wird. Das rekonfigurierbare Polster kann angepasst sein, um ein Körperteil eines Insassen zu stützen, und kann eine Insassenstützfläche und eine Blase beinhalten. Die Blase kann eine Außenwand beinhalten, die einen inneren Hohlraum definiert, der unter der Insassenstützfläche liegt, und zwei oder mehr überlappende Materialschichten, die in dem Hohlraum angeordnet sind. Die überlappenden Materialschichten können angepasst sein, um durch selektive Regelung eines Druckzustands über die Außenwand der Blase selektiv von einem nachgiebigen Zustand in einen starren Zustand und umgekehrt überzugehen. Wenn über der Außenwand der Blase ein gleichmäßiger Druckzustand hergestellt wird, können die überlappenden Materialschichten angepasst werden, um einen nachgiebigen Zustand aufzuweisen und sich als Reaktion auf eine von einem Insassen auf die Insassenstützfläche des Polsters ausgeübte äußere Belastung zu verformen. Alternativ dazu können, wenn ein Unterdruckzustand über die Außenwand der Blase hergestellt wird, die überlappenden Materialschichten dazu angepasst werden, einen starren Zustand aufzuweisen und eine Verformung der Insassenstützfläche als Reaktion auf das Anlegen oder Entfernen einer externen Last an der Insassenstützfläche des Polsters zu verhindern. Ein selektives Überführen der überlappenden Materialschichten von einem nachgiebigen Zustand in einen starren Zustand kann ermöglichen, dass die Insassenstützfläche des Polsters rekonfiguriert wird oder an eine Kontur eines Körperteils eines Insassen angepasst wird, der von dem Polster gestützt wird.
Die überlappenden Materialschichten können innerhalb des Hohlraums positioniert sein, sodass gegenüberliegende Flächen angrenzender Materialschichten in direktem Kontakt miteinander stehen. Auch können die überlappenden Materialschichten so ausgelegt sein, dass dann, wenn ein Unterdruckzustand über die Außenwand der Blase hergestellt wird, Reibung zwischen den gegenüberliegenden Flächen der Schichten erzeugt wird, sodass ein Abscheren der Schichten verhindert wird.
Mindestens eine der überlappenden Materialschichten kann ein Verbundmaterial beinhalten, das ein Netzwerk starrer Bereiche umfasst, die durch eine oder mehrere nachgiebigere Bereiche miteinander verbunden sind. Die nachgiebigen Bereiche können ausgelegt sein, um die starren Bereiche aufeinander zu vorzuspannen und einer relativen Bewegung der starren Bereiche in Reaktion auf eine angelegte externe Last zu widerstehen. In einer Form können die starren Bereiche physikalisch voneinander durch Hohlräume getrennt sein. In einer Form kann mindestens eine der überlappenden Materialschichten auch eine kontinuierliche Schicht aus einem physikalisch und chemisch homogenen Material umfassen.
Die überlappenden Materialschichten können abwechselnde erste und zweite Schichten umfassen. In einer Form können die ersten Schichten eine andere Materialzusammensetzung oder -konfiguration als die zweiten Schichten aufweisen. Zum Beispiel können die ersten Schichten ein starres Material umfassen und die zweiten Schichten können ein nachgiebiges Material umfassen.
Die Insassenstützstruktur kann ein oder mehrere Vorspannelemente beinhalten, die zwischen der Basis und dem rekonfigurierbaren Polster angeordnet sind. Das eine oder die mehreren Vorspannelemente können ausgelegt sein, um das Polster von der Basis weg vorzuspannen und der Bewegung des Polsters in Richtung auf die Basis als Reaktion auf eine von einem Insassen auf die Insassenstützfläche des Polsters ausgeübte äußere Belastung zu widerstehen.
Die Blase kann eine Öffnung aufweisen, durch die Fluid aus dem Hohlraum entleert oder in diesen eingeführt werden kann, um einen beabsichtigten Druckzustand innerhalb des Hohlraums herzustellen.
Die Insassenstützstruktur kann eine Vakuumpumpe und ein Entleerungssystem zum selektiven Herstellen eines Unterdruckzustands innerhalb des Hohlraums beinhalten.
Das rekonfigurierbare Polster kann eine elastomeres Auflage beinhalten, das über der Blase liegt, und eine Abdeckung, die über der elastomeren Auflage liegt, und die Insassenstützfläche kann durch die Abdeckung definiert sein.
Das rekonfigurierbare Polster kann eine erste Blase und eine zweite Blase beinhalten. Jede der ersten und zweiten Blasen kann eine Außenwand beinhalten, die einen inneren Hohlraum definiert, der unter der Insassenstützfläche liegt, und zwei oder mehr überlappende Materialschichten, die in ihren jeweiligen Hohlräumen angeordnet sind. Die erste und die zweite Blase können einzeln oder gemeinsam durch selektive Regelung eines Druckzustands über die Außenwände der ersten und zweiten Blase hinweg von einem nachgiebigen Zustand in einen starren Zustand und umgekehrt übergehen. Ein selektives Überführen der ersten und zweiten Blase von einem nachgiebigen Zustand in einen starren Zustand kann ermöglichen, dass erste und zweite Zonen der Insassenstützfläche des Polsters rekonfiguriert werden oder an eine Kontur eines Körperteils eines Insassen angepasst werden, der von dem Polster gestützt wird.
Das rekonfigurierbare Polster kann eine Sitzlehne, eine Sitzfläche, eine Armlehne, eine Fußstütze oder eine Kopfstütze für einen Insassen eines Fahrzeugs umfassen.
Ein Sitz für einen Insassen eines Fahrzeugs kann die vorgenannte Insassenstützstruktur beinhalten. In diesem Fall kann der Sitz einen Fahrersitz, einen Beifahrersitz, einen Kindersitz oder eine Sitzerhöhung umfassen.
Verfahren zum Anpassen einer Insassenstützstruktur, wobei die Insassenstützstruktur ein rekonfigurierbares Polster umfassen kann, das eine Insassenstützfläche und eine unter der Insassenstützfläche liegende Blase aufweist. Die Blase kann eine Außenwand beinhalten, die einen inneren Hohlraum und zwei oder mehr überlappende Materialschichten definiert, die in dem Hohlraum angeordnet sind. Das Verfahren kann das Einrichten eines ersten Druckzustands über die Außenwand der Blase umfassen, sodass das Polster eine anfängliche Konfiguration aufweist. Ein erster Insasse kann in Kontakt mit der Insassenstützfläche des Polsters positioniert sein, sodass ein Körperteil des ersten Insassen gegen die Insassenstützfläche drückt und die Insassenstützfläche an eine Kontur des Körperteils des ersten Insassen anpasst. Ein zweiter Druckzustand kann über die Außenwand der Blase hinweg eingerichtet werden, während der erste Insasse in Kontakt mit der Insassenstützfläche steht, um die überlappenden Materialschichten reibschlüssig in Eingriff zu bringen und dem Polster eine vorbestimmte Steifigkeit zu verleihen. Der zweite Druckzustand kann über die Außenwand der Blase aufrechterhalten werden, sodass die Insassenstützfläche die Kontur des Körperteils des ersten Insassen behält.
Der erste Druckzustand kann über die Außenwand der Blase durch Ausgleichen des Drucks über die Außenwand der Blase hergestellt werden.
Der zweite Druckzustand kann über die Außenwand der Blase durch Einrichten eines Unterdruckzustands innerhalb des Hohlraums hergestellt werden.
Das Körperteil des Insassen kann einen Kopf, einen Rücken, eine Schulter, eine Lendengegend, ein Gesäß, ein Bein, einen Arm oder einen Fuß des Insassen umfassen.
Die Blase kann in den ersten Druckzustand zurückgeführt werden, um das Polster in seine ursprüngliche Konfiguration zurückzuführen. Dann kann ein zweiter Insasse in Kontakt mit der Insassenstützfläche des Polsters positioniert werden, sodass ein Körperteil des zweiten Insassen gegen die Insassenstützfläche drückt und die Insassenstützfläche an eine Kontur des Körperteils des zweiten Insassen anpasst. Ein zweiter Druckzustand kann über die Außenwand der Blase hinweg eingerichtet werden, während der zweite Insasse in Kontakt mit der Insassenstützfläche steht, um reibschlüssig mit den überlappenden Materialschichten in Eingriff zu treten und dem Polster eine vorbestimmte Steifigkeit zu verleihen. Der zweite Druckzustand kann über die Außenwand der Blase aufrechterhalten werden, sodass die Insassenstützfläche die Kontur des Körperteils des zweiten Insassen behält.
Figurenliste

1 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Blase in einem nachgiebigen Zustand, wobei die Blase eine Außenwand beinhaltet, die einen Hohlraum definiert, in dem mehrere dünne überlappende Materialschichten eingeschlossen sind, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung;
2 ist eine schematische Querschnittsansicht der Blase von 1 in einem starren Zustand;
3 ist eine Draufsicht auf eine dünne Materialschicht, die ein Netzwerk von starren Bereichen beinhaltet, die durch nachgiebige Bereiche miteinander verbunden sind, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung;
4 ist eine Draufsicht auf eine andere dünne Materialschicht, die ein Netzwerk von starren Bereichen beinhaltet, die durch nachgiebige Bereiche miteinander verbunden sind, gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung;
5 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Insassenstützstruktur mit einer Basis und einem rekonfigurierbaren Polster, wobei Körperteile eines Insassen auf einer Insassenstützfläche des Polsters abgestützt sind; und
6 ist eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugsitzes mit einer Sitzfläche, einer Sitzlehne und einer Kopfstütze, wobei die Sitzfläche, die Sitzlehne und die Kopfstütze jeweils eine oder mehrere Insassenstützstrukturen (gestrichelt dargestellt) umfassen können, die geregelt werden können, um von einem nachgiebigen Zustand in einen starren Zustand und umgekehrt überzugehen, um den Fahrzeugsitz an ein Körperteil eines auf dem Fahrzeugsitz sitzenden Insassen anzupassen und zu rekonfigurieren.

GENAUE BESCHREIBUNG
Die vorliegend offenbarte Insassenstützstruktur kann verwendet werden, um mehrere unterschiedliche Insassen aufzunehmen, indem ein Insasse mit der Fähigkeit versehen wird, selektiv eine physische Kontur der Stützstruktur zu rekonfigurieren und anzupassen, um sie an ihre individuelle physische Form anzupassen. Die Insassenstützstruktur beinhaltet ein anpassbares und rekonfigurierbares Polster, das von einem nachgiebigen Zustand in einen starren Zustand übergehen kann, um das Polster selektiv an eine Kontur eines durch das Polster getragenen Insassen anzupassen. So kann beispielsweise das Polster in einem nachgiebigen Zustand gehalten werden, sodass das Polster zu einem negativen Abdruck eines Körperteils eines Insassen geformt werden kann, und dann kann das Polster so geregelt werden, dass es von einem nachgiebigen Zustand in einen starren Zustand übergeht, um einen negativen Abdruck des Insassen beizubehalten. Das Polster kann in einen nachgiebigen Zustand zurückkehren, sodass das Polster rekonfiguriert und einem anderen Insassen oder einem anderen Körperteil desselben Insassen angepasst werden kann. Das Überführen des Polsters von einem nachgiebigen Zustand in einen starren Zustand kann über eine Technik erreicht werden, die als „Schichtverklemmung“ bezeichnet wird.
Wie hierin verwendet, werden die Begriffe „starr“ und „nachgiebig“ in einem relativen Sinn verwendet. Wenn zum Beispiel die Begriffe starr und nachgiebig verwendet werden, um die Attribute eines Materials und/oder die Bereiche eines Materials zu beschreiben, ist es beabsichtigt, dass das nachgiebige Material und/oder die nachgiebigen Bereiche in der Lage sind, sich in Reaktion auf eine aufgebrachte Kraft zu biegen und/oder zu dehnen, die geringer ist als die Kraft, die auf das starre Material und/oder die steifen Bereiche ausgeübt werden müsste, um das starre Material oder die steifen Bereiche zu biegen und/oder zu dehnen. Sowohl starre als auch nachgiebige Materialien und/oder Bereiche können nichtspröde sein und können sich als Reaktion auf eine aufgebrachte Kraft ohne Bruch oder Ermüdung biegen und/oder dehnen.
1 und 2 zeigen eine dünne Blase 10, die unter Verwendung einer Schichtverklemmungstechnik von einem nachgiebigen Zustand (1) in einen starren Zustand (2) übergehen kann. Die Blase 10 beinhaltet eine Außenwand 12, die einen inneren Hohlraum 14 definiert. Mehrere überlappende Materialschichten 16 sind innerhalb des Hohlraums 14 eingeschlossen. Die Materialschichten 16 sind innerhalb des Hohlraums 14 positioniert, sodass gegenüberliegende Flächen angrenzender Materialschichten 16 in direktem Kontakt miteinander stehen. In den 1 und 2, sind die Schichten 16 übereinander ausgerichtet. In anderen Ausführungsformen können die Schichten 16 jedoch relativ zueinander versetzt oder gestaffelt sein.
Der Hohlraum 14 steht über eine Öffnung 20 in der Wand 12 der Blase 10 in Fluidverbindung mit einem Durchgang 18. Ein Fluid (z. B. Luft) kann zu dem Hohlraum 14 über die Öffnung 20 hinzugefügt oder daraus abgelassen werden, um den Druck innerhalb des Hohlraums 14 zu erhöhen oder zu verringern. So kann beispielsweise Fluid aus dem Hohlraum 14 entleert werden, um innerhalb des Hohlraums 14 einen Unterdruckzustand herzustellen, und Fluid kann dem Hohlraum 14 hinzugefügt werden, um den Druck innerhalb des Hohlraums 14 zu erhöhen und/oder den Druck innerhalb des Hohlraums 14 mit dem Druck außerhalb des Hohlraums 14 (an einer Außenfläche der Blase 10) auszugleichen. In einer Form kann ein Vakuumpumpen- und Entleerungssystem 22 verwendet werden, um Fluid aus dem Hohlraum 14 über den Durchgang 18 zu entleeren, um einen Unterdruckzustand innerhalb des Hohlraums 14 herzustellen.
Die Blase 10 und die Schichten 16 können von einem nachgiebigen Zustand in einen starren Zustand und umgekehrt übergehen, indem ein Druckunterschied über die Außenwand 12 der Blase 10 hergestellt wird. In 1, ist der Druck innerhalb der Blase 10 (innerhalb des Hohlraums 14) im Allgemeinen gleich dem Druck außerhalb der Blase 10 (außerhalb des Hohlraums 14), und die Blase 10 befindet sich in einem nachgiebigen Zustand. Zum Beispiel kann der Druck innerhalb der Blase 10 genau derselbe wie der Druck außerhalb der Blase 10 sein, oder der Druck innerhalb der Blase 10 kann innerhalb von ± 5 % des Drucks außerhalb der Blase 10 liegen. In einer Form kann der Druck innerhalb und außerhalb der Blase 10 im Allgemeinen gleich dem Atmosphärendruck sein. In diesem nachgiebigen Zustand können sich die überlappenden Materialschichten 16 relativ zueinander bewegen (zum Beispiel durch Gleiten oder Scheren aneinander) und können sich relativ leicht als Reaktion auf eine angelegte Kraft oder externe Belastung verformen.
In 2, ist der Druck innerhalb der Blase 10 (innerhalb des Hohlraums 14) niedriger als der Druck außerhalb der Blase 10 (außerhalb des Hohlraums 14), und die Blase 10 befindet sich in einem starren Zustand. So kann beispielsweise der Druck innerhalb der Blase 10 um einen Faktor von 10 oder mehr niedriger sein als der Druck außerhalb der Blase 10. In einer Form kann der Druck innerhalb der Blase 10 niedriger als der Atmosphärendruck sein, und der Druck außerhalb der Blase 10 kann gleich dem Atmosphärendruck sein. Wie in 2, gezeigt, werden in diesem starren Zustand die überlappenden Materialschichten 16 durch die Außenwand 12 der Blase 10 gegeneinander gedrückt, was die Reibung zwischen den Schichten 16 erhöht und die Fähigkeit der Schichten 16, sich relativ zueinander zu bewegen, wesentlich verringert (beispielsweise durch Gleiten oder Scheren aneinander vorbei), sodass die Schichten 16 „verklemmt“ werden und die Steifigkeit der Schichten 16 und der Blase 10 erhöht wird. Der Grad der Steifigkeit, der den Schichten 16 und der Blase 10 verliehen wird, kann durch Steuern der Anzahl der Schichten 16, der Fläche der gegenüberliegenden Flächen der Schichten 16, der Reibungseigenschaften der Schichten 16 und/oder des Druckunterschieds über die Außenwand 12 der Blase 10 abgestimmt werden.
Wenn sich die Blase 10 in einem nachgiebigen Zustand befindet, können die Blase 10 und die Schichten 16 in eine gewünschte Konfiguration verformt oder geformt werden, beispielsweise durch Aufbringen einer externen Last. Sobald die gewünschte Konfiguration erreicht ist, kann Fluid aus dem Hohlraum 14 entleert werden, um die Blase 10 und die Schichten 16 in einen starren Zustand zu überführen und die Blase 10 und die Schichten 16 in der gewünschten Konfiguration zu „verriegeln“. Während sich die Blase 10 und die Schichten 16 in einem starren Zustand befinden, können sie die gewünschte Konfiguration beibehalten, selbst wenn die angelegte externe Last entfernt wird, solange der Druck innerhalb des Hohlraums 14 geringer ist als der Druck außerhalb der Blase 10. Fluid kann aktiv oder passiv zu dem Hohlraum 14 hinzugefügt werden, um den Druck über die Wand 12 der Blase 10 auszugleichen, um die Blase 10 und die Schichten 16 in einen nachgiebigen Zustand und in ihre ursprüngliche Konfiguration zurückzuführen.
Die Blase 10 kann eine einheitliche einteilige Konstruktion aufweisen und kann aus jedem geeigneten verformbaren, dehnbaren, elastischen, wasserdichten und luftdichten Material bestehen. So kann beispielsweise die Blase 10 geeigneter Weise aus einem Elastomer wie einem natürlichen oder synthetischen Gummi hergestellt sein.
Die überlappenden Materialschichten 16 können aus dünnen festen porösen oder nichtporösen flexiblen Materialien hergestellt sein, die ein ausreichendes Maß an Reibung zwischen den gegenüberliegenden Flächen der Materialschichten 16 erzeugen können, wenn die Schichten 16 gegeneinander komprimiert werden, sodass eine relative Bewegung zwischen den Schichten 16 (z. B. Scherung der Schichten 16) verhindert wird. Einige Beispiele geeigneter Materialien für die überlappenden Materialschichten 16 umfassen: gebundene Netzwerke aus gewebten oder nichtgewebten synthetischen oder natürlichen Fasern, porösen oder nichtporösen amorphen elastischen Polymeren (d. h. Elastomeren), z. B. natürlichen oder synthetischen Kautschuken und Thermoplasten, wie z. B. Polyurethanschaum.
In einigen Ausführungsformen können die überlappenden Materialschichten 16 abwechselnde erste und zweite Schichten 24, 26 beinhalten, wobei die ersten Schichten 24 eine andere Materialzusammensetzung und/oder -konfiguration als die zweiten Schichten 26 aufweisen. Zum Beispiel können die ersten Schichten 24 ein starres Material umfassen und die zweiten Schichten 26 können ein nachgiebiges Material umfassen. Zusätzlich oder alternativ können die erste und die zweite Schicht 24, 26 unterschiedliche Materialzusammensetzungen aufweisen, die so konfiguriert sind, dass sie zusammenkommen, um ein geeignetes Maß an Reibung zwischen den Schichten 24, 26 bereitzustellen, beispielsweise um ein Abscheren der Schichten 24, 26 zu verhindern. In einer Form können die ersten Schichten 24 relativ glatte Oberflächen aufweisen und die zweiten Schichten 26 können relativ raue oder strukturierte Oberflächen aufweisen. In einer Form können die ersten Schichten 24 ein poröses Material umfassen und die zweiten Schichten 26 können ein nicht poröses Material umfassen. Einige Beispiele geeigneter poröser Materialien umfassen: gebundene Netzwerke aus gewebten oder nichtgewebten synthetischen oder natürlichen Fasern und elastomeren Schäumen. Einige Beispiele für geeignete nichtporöse Materialien umfassen: nicht poröse Elastomere und harte Kunststoffe.
Die erste und/oder zweite Schicht 24, 26 kann eine kontinuierliche Materialschicht oder eine diskontinuierliche Materialschicht mit einer Vielzahl von darin ausgebildeten Perforationen oder Hohlräumen umfassen. In einer Form können die erste und/oder die zweite Schicht 24, 26 eine kontinuierliche Schicht aus einem Verbundmaterial umfassen, das aus Flecken oder Bereichen verschiedener Arten von Material besteht. Zum Beispiel können die erste und/oder die zweite Schicht 24, 26 eine Vielzahl von miteinander verbundenen steifen Bereichen und nachgiebigen Bereichen umfassen. Die nachgiebigen Bereiche können die Schichten 24, 26 mit der Fähigkeit versehen, sich beim Aufbringen einer externen Last zu biegen und/oder zu dehnen, sodass die Schichten 24, 26 planar oder nicht-planar sein können und sich komplexen, gekrümmten oder nicht-planaren Oberflächen anpassen können. Die nachgiebigen Bereiche können auch ermöglichen, dass sich die starren Bereiche unabhängig voneinander bewegen, während sie in den Schichten 24, 26 physisch verbunden und an Ort und Stelle verbleiben. Wenn die Blase 10 in einem nachgiebigen Zustand ist, können die steifen Bereiche und/oder die nachgiebigen Bereiche planare Strukturen mit einer Vielzahl von verschiedenen Formen umfassen, z. B. kreisförmig, elliptisch, rechteckig, quadratisch, dreieckig, hexagonal oder unregelmäßig. Die starren Bereiche und/oder die nachgiebigen Bereiche können innerhalb der Schichten 24, 26 in einer regelmäßigen (z. B. gemusterten) oder stochastischen Weise angeordnet sein.
In einer Form können die erste und/oder die zweite Schicht 24, 26 eine kontinuierliche Materialschicht beinhalten, die mehrere starre Bereiche umfasst, die physikalisch durch eine nachgiebige Matrix miteinander verbunden sind. Die starren Bereiche können beispielsweise mit der nachgiebigen Matrix gekoppelt sein, indem sie teilweise oder vollständig physikalisch in der Matrix eingeschlossen sind oder indem sie an eine Hauptfläche der flexiblen Matrix gekoppelt sind. In einer Form können die erste und/oder die zweite Schicht 24, 26 hergestellt werden, indem eine Vielzahl von starren Elementen an einer Hauptfläche einer nachgiebigen Membran angeklebt wird. In einer anderen Form können die erste und/oder die zweite Schicht 24, 26 aus einer dünnen elastischen Polymerfolie hergestellt sein, die mehrere starre Bereiche aufweist, die physikalisch durch eine nachgiebige Matrix miteinander verbunden sind, und wobei die starren Bereiche in der Folie durch Erhöhen der Vernetzungsdichte des Polymers in diesen Bereichen ausgebildet sein können.
Unter jetziger Bezugnahme auf 3, ist eine Draufsicht auf einen Abschnitt einer dünnen Materialschicht 116 dargestellt, die in der Blase 10 von 1 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung verwendet werden kann. Wie gezeigt, beinhaltet die Schicht 116 ein Netzwerk von starren Inseln 128, die durch Hohlräume 130 voneinander getrennt sind und durch eine Vielzahl von nachgiebigen Brücken 132 miteinander verbunden sind. Die Brücken 132 können der Materialschicht 116 die Fähigkeit verleihen, sich beim Anlegen einer externen Last zu biegen und/oder zu dehnen, sodass die Schicht 116 leicht in eine gewünschte Konfiguration modelliert oder geformt werden kann. Zusätzlich können die Brücken den Inseln 128 erlauben, sich unabhängig voneinander zu bewegen, während sie physisch verbunden bleiben und innerhalb der Schicht 116 an Ort und Stelle bleiben.
Gleichzeitig können die starren Inseln 128 die Schicht 116 mit einer ausreichenden Elastizität ausstatten, sodass, wenn die Schicht 116 gegen oder zwischen einer oder mehreren anderen Materialschichten komprimiert wird, ein ausreichendes Maß an Reibung zwischen den konfrontierenden Flächen der Schichten erzeugt werden kann, um eine Bewegung der Schichten relativ zueinander zu verhindern. In einigen Ausführungsformen können die Brücken 132 dazu konfiguriert sein, die Inseln 128 zueinander vorzuspannen und einer erhöhten Trennung zwischen den Inseln 128 in Reaktion auf das Anlegen einer externen Last zu widerstehen. Jede der nachgiebigen Brücken 132 kann sich zwischen zwei der starren Inseln 128 erstrecken und kann einem geradlinigen, krummlinigen, gebogenen, welligen oder serpentinenförmigen Weg zwischen den Inseln 128 folgen.
Unter jetziger Bezugnahme auf 4, ist eine Draufsicht auf einen anderen Abschnitt einer dünnen Materialschicht 216 dargestellt, die in der Blase 10 von 1 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung verwendet werden kann. Die Schicht 216 ist in vielerlei Hinsicht der in 3, dargestellten Schicht 116 ähnlich und eine Beschreibung der gemeinsamen Merkmale darf hier nicht wiederholt werden. Wie in 4, gezeigt, beinhaltet die Schicht 216 ein Netzwerk starrer Inseln 228, die durch Hohlräume 230 voneinander getrennt und durch eine Vielzahl von nachgiebigen Brücken 232 miteinander verbunden sind. Die Brücken 232 können der Materialschicht 216 die Fähigkeit verleihen, sich beim Anlegen einer externen Last zu biegen und/oder zu dehnen, sodass die Schicht 216 leicht in eine gewünschte Konfiguration modelliert oder geformt werden kann. Gleichzeitig können die Inseln 228 die Schicht 216 mit einer ausreichenden Elastizität ausstatten, sodass, wenn die Schicht 216 gegen oder zwischen einer oder mehreren anderen Materialschichten komprimiert wird, ein ausreichendes Maß an Reibung zwischen den konfrontierenden Flächen der Schichten erzeugt werden kann, um eine Bewegung der Schichten relativ zueinander zu verhindern. Jede der nachgiebigen Brücken 232 kann sich zwischen zwei der starren Inseln 228 erstrecken und kann einem geradlinigen, krummlinigen, gebogenen, welligen oder serpentinenförmigen Weg zwischen den Inseln 228 folgen.
In den 3 und 4, sind die Inseln 128, 228 durch Hohlräume 130, 230 in den Schichten 116, 216 physikalisch voneinander getrennt. In anderen Ausführungsformen können die Schichten 116, 216 jedoch kontinuierlich und frei von Hohlräumen sein. In diesem Fall können die Inseln 128, 228 miteinander durch eine einzige nachgiebige Brücke verbunden sein, beispielsweise durch eine Platte aus nachgiebigem Material (nicht gezeigt).
Eine oder mehrere der Schichten 116, 216 können in Kombination mit einer oder mehreren unterschiedlichen Materialschichten verwendet werden, um einen Stapel von überlappenden Materialschichten (nicht gezeigt) zu erzeugen, die in eine Blase 10 zum Ausführen einer Schichtverklemmungstechnik eingebaut werden können. In einer Form kann der Stapel überlappender Materialschichten abwechselnde erste und zweite Schichten enthalten, wobei die ersten Schichten die Struktur der Materialschicht 116 aufweisen, die in 3 gezeigt ist und die zweiten Schichten umfassen kontinuierliche Schichten eines physikalisch und chemisch homogenen nachgiebigen Materials. In einer anderen Form kann der Stapel überlappender Materialschichten abwechselnde erste und zweite Schichten enthalten, wobei die ersten Schichten die Struktur der Materialschicht 216 aufweisen, die in 4 gezeigt ist und die zweiten Schichten umfassen kontinuierliche Schichten eines physikalisch und chemisch homogenen nachgiebigen Materials.
5 zeigt eine Insassenstützstruktur 300 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Die Stützstruktur 300 umfasst eine Basis 334, ein rekonfigurierbares Polster 336, das von der Basis 334 getragen wird, und optional ein oder mehrere Vorspannelemente 338, die sich zwischen dem Polster 336 und der Basis 334 erstrecken. Die Basis 334 kann ausgelegt sein, um die Stützstruktur 300 mit einer Komponente eines Fahrzeugs (nicht gezeigt) zu koppeln. Das rekonfigurierbare Polster 336 ist angepasst, um ein oder mehrere Körperteile eines Fahrzeuginsassen 340 zu stützen und beinhaltet eine Blase 310, eine über der Blase 310 liegende elastomere Auflage 342, eine über der Auflage 342 und der Blase 310 liegende Abdeckung 344 und eine Insassenstützfläche 346, die durch eine Außenfläche der Abdeckung 344 definiert ist.
Die Blase 310 erstreckt sich unter der Insassenstützfläche 346 des Polsters 336 und ist so ausgelegt, dass sie das Polster 336 selektiv von einem nachgiebigen Zustand in einen starren Zustand und umgekehrt umlenkt, um das Polster 336 an eine Kontur des Fahrzeuginsassen 340 anzupassen und anschließend das Polster 336 zu rekonfigurieren, um sich an eine andere Kontur desselben oder eines anderen Fahrzeuginsassen 340 anzupassen. Die Blase 310 ist in vielerlei Hinsicht der in 1 und 2 dargestellten Blase 10 ähnlich und kann einige oder alle der Merkmale davon verkörpern. Eine Beschreibung gemeinsamer Merkmale zwischen den Blasen 10, 310 wird hierin nicht wiederholt. Die Blase 310 umfasst eine Außenwand 312, die einen inneren Hohlraum 314 definiert, der sich unter der Insassenstützfläche 346 des Polsters 336 erstreckt. Zwei oder mehr Materialschichten 316 sind innerhalb des Hohlraums 314 eingeschlossen und sind so angeordnet, dass die Schichten 316 zumindest teilweise einander überlappen. Darüber hinaus können die überlappenden Materialschichten 316 innerhalb des Hohlraums 314 positioniert sein, sodass gegenüberliegende Flächen angrenzender Materialschichten 316 in direktem Kontakt miteinander stehen. In 5, sind die Schichten 316 übereinander ausgerichtet; in anderen Ausführungsformen können die Schichten 316 jedoch zueinander versetzt oder gestuft sein.
Der Hohlraum 314 steht über eine Öffnung 320 in der Wand 312 der Blase 310 in Fluidverbindung mit einem Durchgang 318. In der in 5, dargestellten Ausführungsform ist die Öffnung 320 in einem Seitenabschnitt der Blase 10 angeordnet. In anderen Ausführungsformen kann sich die Öffnung 320 jedoch in einer anderen geeignet verborgenen oder getrennten Position befinden. So kann beispielsweise die Öffnung 320 in einem Bodenabschnitt der Blase 310 angeordnet sein, der zu der Basis 334 weist. Ein Fluid (z. B. Luft) kann zu dem Hohlraum 314 über die Öffnung 320 hinzugefügt oder daraus abgelassen werden, um den Druck innerhalb des Hohlraums 314 zu erhöhen oder zu verringern. So kann beispielsweise Fluid aus dem Hohlraum 314 entleert werden, um innerhalb des Hohlraums 314 eine subatmosphärischen Druckumgebung herzustellen, und Fluid kann dem Hohlraum 314 hinzugefügt werden, um den Druck innerhalb des Hohlraums 314 zu erhöhen und/oder den Druck innerhalb des Hohlraums 314 mit dem Druck außerhalb des Hohlraums 314 (außerhalb der Blase 10) auszugleichen. In einer Form kann ein Vakuumpumpen- und Entleerungssystem (nicht dargestellt) verwendet werden, um Fluid aus dem Hohlraum 314 über den Durchgang 318 zu entleeren, um eine Unterdruckumgebung innerhalb des Hohlraums 314 herzustellen.
Die überlappenden Materialschichten 316 können aus dünnen festen porösen oder nichtporösen flexiblen Materialien hergestellt sein, die ein ausreichendes Maß an Reibung zwischen den gegenüberliegenden Flächen der Materialschichten 316 erzeugen können, wenn die Schichten 316 gegeneinander komprimiert werden, sodass eine relative Bewegung zwischen den Schichten 316 (z. B. Scherung der Schichten 316) verhindert wird. Die Anzahl, Größe, elastischen und Reibungseigenschaften der überlappenden Materialschichten 316 können ausgewählt werden, um dem Polster 336 ein geeignetes Maß an Steifigkeit zu verleihen, wenn sich das Polster 336 in einem starren Zustand befindet. Die überlappenden Materialschichten 316 können geeigneter Weise ein oder mehrere der gleichen Materialien wie die Schichten 16, 24, 26 enthalten.
In einigen Ausführungsformen können die Materialschichten 316 abwechselnde erste und zweite Schichten beinhalten, wobei die ersten Schichten eine andere Materialzusammensetzung und/oder -konfiguration als die zweiten Schichten aufweisen. Zum Beispiel können die ersten Schichten ein starres Material umfassen und die zweiten Schichten können ein nachgiebiges Material umfassen. Zusätzlich oder alternativ können die erste und die zweite Schicht unterschiedliche Materialzusammensetzungen aufweisen, die so konfiguriert sind, dass sie zusammenkommen, um eine geeignete Menge an Reibung zwischen den Schichten 316 bereitzustellen, beispielsweise um ein Abscheren der Schichten 316 zu verhindern. In einer Form können die ersten Schichten relativ glatte Oberflächen aufweisen und die zweiten Schichten können relativ raue oder strukturierte Oberflächen aufweisen. In einer Form können die ersten Schichten ein poröses Material umfassen und die zweiten Schichten können ein nicht poröses Material umfassen. Die ersten und/oder zweiten Schichten können eine kontinuierliche Materialschicht oder eine diskontinuierliche Materialschicht mit einer Vielzahl von darin ausgebildeten Perforationen oder Hohlräumen umfassen. In einigen Ausführungsformen können die Materialschichten 316 abwechselnde erste und zweite Schichten umfassen, wobei die ersten Schichten kontinuierliche oder diskontinuierliche Schichten eines Verbundmaterials umfassen und die zweiten Schichten kontinuierliche Schichten eines physikalisch und chemisch homogenen Materials umfassen. In einigen Ausführungsformen können die Schichten 316 so ausgelegt sein, dass sich bestimmte Bereiche einer oder mehrerer der Schichten 316, wenn sie sich in einem starren Zustand befinden, vorzugsweise bei einer niedrigeren angelegten externen Last als andere Bereiche verformen.
In einigen Ausführungsformen können eine oder mehrere der Schichten 316 eine kontinuierliche Schicht eines Verbundmaterials umfassen, das aus Flecken oder Bereichen verschiedener Arten von Material besteht. Zum Beispiel können eine oder mehrere der Schichten 316 ein Verbundmaterial sein, das eine Vielzahl von physikalisch miteinander verbundenen steifen Bereichen und nachgiebigen Bereichen umfasst. Die nachgiebigen Bereiche können die Schichten 316 mit der Fähigkeit versehen, sich beim Aufbringen einer externen Last zu biegen und/oder zu dehnen, sodass die Schichten 316 planar oder nicht-planar sein können und sich komplexen, gekrümmten oder nicht-planaren Oberflächen anpassen können. Die nachgiebigen Bereiche können ermöglichen, dass sich die starren Bereiche unabhängig voneinander bewegen, während sie in den Schichten 316 physisch verbunden und an Ort und Stelle verbleiben. Wenn die Blase 310 in einem nachgiebigen Zustand ist, können die steifen Bereiche und/oder die nachgiebigen Bereiche planare Strukturen mit einer Vielzahl von verschiedenen Formen umfassen, z. B. kreisförmig, elliptisch, rechteckig, quadratisch, dreieckig, hexagonal oder unregelmäßig. Die starren Bereiche und/oder die nachgiebigen Bereiche können innerhalb der Schichten 316 in einer regelmäßigen (z. B. gemusterten) oder stochastischen Weise angeordnet sein.
In einer Form können eine oder mehrere der Schichten 316 eine kontinuierliche Schicht eines Verbundmaterials beinhalten, das eine Vielzahl von starren Bereichen umfasst, die physikalisch durch eine nachgiebige Matrix miteinander verbunden sind. Die starren Bereiche können beispielsweise mit der nachgiebigen Matrix gekoppelt sein, indem sie teilweise oder vollständig physikalisch in der Matrix eingeschlossen sind oder indem sie an eine Hauptfläche der flexiblen Matrix gekoppelt sind. In einer Form können eine oder mehrere der Schichten 316 geformt werden, indem eine Vielzahl von starren Elementen an einer Hauptfläche einer nachgiebigen Membran angeklebt wird. In einer anderen Form können eine oder mehrere der Schichten 316 aus einer dünnen elastischen Polymerfolie hergestellt sein, die mehrere starre Bereiche aufweist, die physikalisch durch eine nachgiebige Matrix miteinander verbunden sind, und wobei die starren Bereiche in der Folie durch Erhöhen der Vernetzungsdichte des Polymers in diesen Bereichen ausgebildet sein können.
Wie die in 3 und 4, dargestellten Materialschichten 116, 216, können die eine oder mehrere der Materialschichten 316 ein Verbundmaterial umfassen, das ein Netzwerk aus starren Regionen (oder Inseln) umfasst, die durch eine oder mehrere nachgiebige Regionen (oder Brücken) miteinander verbunden sind. In einer Form können eine oder mehrere der Materialschichten 316 ein Netzwerk von starren Inseln umfassen, die durch Hohlräume voneinander getrennt sind und durch eine Vielzahl von nachgiebigen Brücken miteinander verbunden sind. Beispielsweise können eine oder mehrere der Materialschichten 316 aus der Materialschicht 116 oder der Materialschicht 216 bestehen, die in 3 und 4 gezeigt sind.
Die elastomere Auflage 342 erstreckt sich über die Blase 310 und ist zwischen der Blase 310 und der Abdeckung 344 gekoppelt. Die Auflage 342 kann ausgelegt sein, um den Insassen 340 zu stützen und um dem Insassen 340, der auf dem Polster 336 gestützt wird, ein weiches angenehmes Gefühl zu geben. Einige Beispiele für geeignete Materialien für die elastomere Auflage 342 beinhalten Polyurethanschaum.
Die Abdeckung 344 ist mit der Auflage 342 gekoppelt und kann so gestaltet sein, dass sie die elastomere Auflage 342 und die Blase 310 bedeckt, um die Auflage 342 und die Blase 310 zu schützen und/oder um dem Polster 336 ein wünschenswertes Aussehen und Gefühl zu verleihen. Einige Beispiele für geeignete Materialien für die Abdeckung 344 umfassen Vinyl, gewebtes oder nichtgewebtes Gewebe (z. B. Baumwolle, Polyester oder Nylon), Leder oder eine Kombination davon. In einer Form kann die Abdeckung 344 eine Gewebeschicht beinhalten, die auf einer oder beiden Seiten mit einer Schicht aus einem Elastomer (z. B. Neopren oder Silikon) beschichtet ist.
Das eine oder die mehreren Vorspannelemente 338 sind ausgelegt, um das Polster 336 in einer von der Basis 334 weg weisenden Richtung vorzuspannen und einer Bewegung des Polsters 336 in einer Richtung auf die Basis 334 in Reaktion auf eine von dem Insassen 340 auf die Insassenstützfläche 346 des Polsters 336 ausgeübten äußeren Belastung zu widerstehen. Zusätzlich können das eine oder die mehreren Vorspannelemente 338 ausgelegt sein, um der Insassenstützfläche 346 des Polsters 336 eine gewünschte Kontur bereitzustellen, wenn der Insasse 340 auf dem Polster 336 gestützt ist und nicht gestützt wird. Das eine oder die mehreren Vorspannelemente 338 können auch ausgelegt sein, um zu helfen, den Insassen 340 an einer gewünschten Position und in einer gewünschten Ausrichtung auf dem Polster 336 zu positionieren. Somit können das eine oder die mehreren Vorspannelemente 338 gesteuert werden, um zu helfen, das Gewicht des Insassen 340 gleichmäßig auf der Insassenstützfläche 346 des Polsters 336 zu verteilen. Einige Beispiele geeigneter Vorspannelemente 338 zur Verwendung in der Stützstruktur 300 beinhalten Federn, expandierbare (z. B. aufblasbare) Behälter oder eine Kombination davon.
In einigen Ausführungsformen können das eine oder die mehreren Vorspannelemente 338 rekonfigurierbar sein und können angepasst sein, um die Größe und/oder Form als Reaktion auf einen Fahrzeugbefehl zu ändern, der durch den Insassen 340 initiiert werden kann. Beispielsweise, wie in 5, gezeigt, können die eine oder die mehreren Vorspannelemente 338 anfänglich eine erste Größe und Form aufweisen, können jedoch in Reaktion auf einen Fahrzeugbefehl in Größe zunehmen. Die Fähigkeit der Vorspannelemente 338, einzeln oder gemeinsam Größe und/oder Form zu ändern, kann dem Insassen 340 ermöglichen, die Kontur, Ausrichtung und/oder Höhe der Insassenstützfläche 346 des Polsters 336 anzupassen oder maßzuschneidern, um die Passform, die Unterstützung und/oder den Komfort des Polsters 336 für den Insassen 340 zu verbessern.
Das Polster 336 kann so geregelt werden, dass es sich an eine Kontur des Fahrzeuginsassen 340 anpasst und sich anschließend wieder an eine andere Kontur desselben oder eines anderen Fahrzeuginsassen 340 anpasst, indem ein Druckzustand über die Außenwand 312 der Blase 310 selektiv geregelt wird. Anfänglich kann der Druck innerhalb der Blase 310 (innerhalb des Hohlraums 314) sogesteuert werden, dass er im Wesentlichen derselbe ist wie der Druck außerhalb der Blase 310 (außerhalb des Hohlraums 314), beispielsweise indem dem Druck innerhalb der Blase 310 ermöglicht wird, sich mit dem Druck außerhalb der Blase 310 ausgleichen. Wenn ein allgemein gleicher Druckzustand über die Außenwand 312 der Blase 310 hergestellt wird (d. h. wenn der Druck innerhalb der Blase 310 im Wesentlichen derselbe wie der Druck außerhalb der Blase 310 ist), ist die Blase 310 in einem nachgiebigen Zustand und das Polster 336 (einschließlich der Blase 310, der Auflage 342 und der Abdeckung 344) kann verformt oder in eine gewünschte Auslegung geformt werden, beispielsweise durch Aufbringen einer externen Last. Somit kann der Insasse 340 auf der Insassenstützfläche 346 des Polsters 336 positioniert sein (zum Beispiel indem er darauf sitzt), sodass ein Körperteil des Insassen 340 gegen die Insassenstützfläche 346 drückt und eine ausreichende Kraft auf diese ausübt, um das Polster 336 zu verformen und die Insassenstützfläche 346 des Polsters 336 an eine Kontur des Körperteils des Insassen 340 anzupassen.
Während der Insasse 340 auf der Insassenstützfläche 346 des Polsters 336 positioniert ist, kann ein Druckunterschied über die Außenwand 312 der Blase 310 eingerichtet sein, sodass der Druck innerhalb der Blase 310 geringer ist als der Druck außerhalb der Blase 310. Der Druck innerhalb der Blase 310 (innerhalb des Hohlraums 314) kann beispielsweise durch Entleeren von Fluid (z. B. Luft) aus dem Hohlraum 314 über die Öffnung 320 in der Wand 312 der Blase 310 verringert werden. Wenn sich ein Unterdruckzustand über der Blase 310 einstellt (d. h. wenn der Druck innerhalb der Blase 310 geringer ist als der Druck außerhalb der Blase 310), befindet sich die Blase 310 in einem starren Zustand und das Polster 336 (einschließlich der Blase 310, Auflage 342 und der Abdeckung 344) kann nicht einfach als Reaktion auf eine angelegte äußere Belastung auf die Insassenstützfläche 346 verformt werden. Wenn sich die Blase 310 in einem starren Zustand befindet, ändert sich außerdem das Polster 336 nicht in seiner Form oder kehrt zu einer Ausgangskonfiguration zurück, selbst wenn eine zuvor aufgebrachte externe Last entfernt wird. Nachdem die Blase 310 ausreichend von einem nachgiebigen Zustand in einen starren Zustand übergegangen ist, kann sich der Insasse 340 als solcher von der Insassenstützfläche 346 des Polsters 336 wegbewegen, und die Insassenstützfläche 346 behält eine starre Kontur des Körperteils des Insasse 340.
Der Insassenstützfläche 346 des Polsters 336 kann ermöglicht werden, zu ihrer anfänglichen Konfiguration zurückzukehren, indem ermöglicht wird, dass der Druck innerhalb der Blase 310 sich mit dem Druck außerhalb der Blase 310 ausgleicht. Danach kann die Insassenstützfläche 346 des Polsters 336 zu einer anderen Kontur des gleichen oder eines unterschiedlichen Insassen 340 rekonfiguriert werden, indem derselbe oder ein anderer Insasse 340 auf der Insassenstützfläche 346 des Polsters 336 so positioniert wird, dass ein Körperteil von dem Insasse 340 dagegen drückt und eine Kraft auf die Insassenstützfläche 346 ausübt, die ausreicht, um das Polster 336 zu verformen und die Insassenstützfläche 346 des Polsters 336 an die Kontur des Körperteils des Insassen 340 anzupassen.
Dementsprechend kann die vorliegend offenbarte Fahrzeuginsassenstützstruktur 300 verwendet werden, um eine oder mehrere Stützstrukturen eines Fahrzeugs zu personalisieren oder anzupassen, um Passform, Unterstützung, Gewichtsverteilung, Komfort und/oder Sicherheit desselben Insassen 340 oder eines anderen Insassen des Fahrzeugs zu optimieren.
6 zeigt eine exemplarische Ausführungsform eines Sitzes 400 für einen Insassen eines Fahrzeugs (nicht gezeigt) gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Beispielsweise kann der Sitz 400 einen Fahrersitz, einen Beifahrersitz, einen Kindersitz oder eine Sitzerhöhung umfassen. Der Sitz 400 beinhaltet eine Sitzfläche 450, die ein Paar seitlicher Sitzflächenpolster 452, eine Sitzlehne 454 mit einem Paar seitlicher Sitzlehnenpolster 456 und eine Kopfstütze 458 umfasst. Die Fahrzeuginsassenstützstruktur 300, die die Blase 310 (und optional die Basis 334, das eine oder die mehreren Vorspannelemente 338, die elastomere Auflage 342 und die Abdeckung 344) beinhaltet, kann in einer oder mehreren Zonen des Sitzes 400 enthalten oder integriert sein. Zum Beispiel können eine oder mehrere Blasen 310' in der Sitzfläche 450 und/oder einer oder beiden der seitlichen Sitzflächenpolster 452 enthalten oder integriert sein. Zusätzlich oder alternativ können eine oder mehrere Blasen 310" in der Sitzlehne 454 und/oder einer oder beiden der seitlichen Sitzlehnenpolster 456 enthalten oder in diese integriert sein. Zusätzlich oder alternativ können eine oder mehrere Blasen 310"' in der Kopfstütze 458 enthalten oder in diese integriert sein. Das Einbringen oder Integrieren einer oder mehrerer der Blasen 310', 310", 310"' in den Sitz 400 kann ermöglichen, dass sich eine oder mehrere Zonen des Sitzes 400 individuell oder kollektiv einem Körperteil eines auf dem Sitz 400 sitzenden Insassen anpassen durch Regeln der Blasen 310 zum selektiven Übergang von einem nachgiebigen Zustand in einen starren Zustand und umgekehrt durch selektive Regelung eines Druckzustandes über die Außenwände der Blasen 310', 310", 310"', wie ausführlicher oben in Bezug auf die 1, 2 und 5 erörtert wurde. In Ausführungsformen, in denen der Sitz 400 einen Kindersitz oder eine Sitzerhöhung umfasst, können die Blasen 310', 310" und/oder 310"' ermöglichen, dass verschiedene Zonen des Sitzes 400 einzeln oder gemeinsam periodisch rekonfiguriert werden, um sich einem Körperteil eines Insassen, der auf dem Sitz 400 sitzt, anzupassen, sodass der Sitz 400 maßgeschneidert werden kann, um sich an die Sicherheit und den Komfort des Insassen anzupassen, den Insassen zu stützen und/oder diese beizubehalten, wenn der Insasse wächst. Obwohl in den Zeichnungen nicht gezeigt, kann die Fahrzeuginsassenstützstruktur 300, die die Blase 310 (und optional die Basis 334, das eine oder die mehreren Vorspannelemente 338, die elastomere Auflage 342 und die Abdeckung 344) beinhaltet, zusätzlich oder alternativ in einer oder mehreren anderen Stützstrukturen eines Fahrzeugs enthalten sein, beispielsweise in einer Armlehne oder Fußstütze für einen Insassen des Fahrzeugs.
Die obige Beschreibung der bevorzugten exemplarischen Ausführungsformen, Aspekte und speziellen Beispiele weisen lediglich einen beschreibenden Charakter auf; sie sind nicht dazu gedacht, um den Umfang der folgenden Ansprüche begrenzen. Jeder der in den beigefügten Patentansprüchen verwendeten Begriffe sollte in seiner gewöhnlichen und allgemeinen Bedeutung verstanden werden, soweit nicht ausdrücklich und eindeutig in der Spezifikation anders angegeben.

Claims

Insassenstützstruktur, umfassend: eine Basis; und ein rekonfigurierbares Polster, das von der Basis getragen wird und angepasst ist, um ein Körperteil eines Insassen zu stützen, wobei das rekonfigurierbare Polster eine Insassenstützfläche und eine Blase mit einer Außenwand beinhaltet, die einen inneren Hohlraum unter der Insassenstützfläche und zwei oder mehr in dem Hohlraum angeordnete überlappende Materialschichten definiert, wobei die überlappenden Materialschichten so ausgebildet sind, dass sie selektiv von einem nachgiebigen Zustand in einen starren Zustand und umgekehrt durch selektive Regelung eines Druckzustands über die Außenwand der Blase hinweg übergehen oder die Insassenstützfläche des Polsters an eine Kontur eines Körperteils eines Insassen, der von dem Polster gestützt wird, anzupassen, wobei, wenn ein Zustand gleichen Drucks über die Außenwand der Blase hergestellt wird, die überlappenden Materialschichten angepasst sind, um einen nachgiebigen Zustand aufzuweisen und sich als Reaktion auf eine von einem Insassen auf die Insassenstützfläche des Polsters ausgeübte äußere Belastung zu verformen, und worin, wenn ein Unterdruckzustand über die Außenwand der Blase hergestellt wird, die überlappenden Materialschichten angepasst sind, einen starren Zustand aufzuweisen und eine Verformung der Insassenstützfläche als Reaktion auf das Anlegen oder Entfernen einer externen Last an der Insassenstützfläche des Polsters zu verhindern.
Stützstruktur nach Anspruch 1, worin die überlappenden Materialschichten innerhalb des Hohlraums positioniert sind, sodass sich gegenüberliegende Flächen angrenzender Materialschichten in direktem Kontakt miteinander befinden, und wobei die überlappenden Materialschichten so ausgelegt sind, dass, wenn ein Unterdruckzustand über der Außenwand der Blase hergestellt wird, Reibung zwischen den gegenüberliegenden Flächen der Schichten erzeugt, sodass ein Abscheren der Schichten verhindert wird.
Stützstruktur nach Anspruch 1, worin mindestens eine der überlappenden Materialschichten ein Verbundmaterial umfasst, das ein Netzwerk starrer Bereiche beinhaltet, die durch einen oder mehrere nachgiebige Bereiche physikalisch miteinander verbunden sind, und wobei die nachgiebigen Bereiche ausgelegt sind, um die starren Bereiche aufeinander zu vorzuspannen und einer relativen Bewegung der starren Bereiche in Reaktion auf eine angelegte externe Last zu widerstehen.
Stützstruktur nach Anspruch 3, worin mindestens eine der überlappenden Materialschichten eine kontinuierliche Schicht aus einem physikalisch und chemisch homogenen Material umfasst.
Stützstruktur nach Anspruch 1, worin die überlappenden Materialschichten abwechselnde erste und zweite Schichten beinhalten, und worin die ersten Schichten eine andere Materialzusammensetzung oder -konfiguration als die zweiten Schichten aufweisen.
Stützstruktur nach Anspruch 1, umfassend ein oder mehrere Vorspannelemente, die zwischen der Basis und dem rekonfigurierbaren Polster angeordnet sind, wobei das eine oder die mehreren Vorspannelemente dazu konfiguriert sind, das Polster von der Basis weg vorzuspannen und der Bewegung des Polsters in Richtung der Basis in Reaktion auf eine von einem Insassen auf die Insassenstützfläche des Polsters aufgebrachte externe Last zu widerstehen.
Stützstruktur nach Anspruch 1, einschließlich einer Vakuumpumpe und eines Entleerungssystems zum selektiven Herstellen eines Unterdruckzustands innerhalb des Hohlraums.
Stützstruktur nach Anspruch 1, wobei das rekonfigurierbare Polster eine elastomere Auflage umfasst, die über der Blase liegt, und eine Abdeckung, die über der elastomeren Auflage liegt, und wobei die Insassenstützfläche durch die Abdeckung definiert ist.
Stützstruktur nach Anspruch 1, wobei das rekonfigurierbare Polster eine Sitzlehne, eine Sitzfläche, eine Armlehne, eine Fußstütze oder eine Kopfstütze für einen Insassen eines Fahrzeugs umfasst.
Verfahren zum Anpassen einer Insassenstützstruktur, die ein rekonfigurierbares Polster mit einer Insassenstützfläche und einer unter der Insassenstützfläche liegenden Blase umfasst, die eine Außenwand aufweist, die einen Innenhohlraum und zwei oder mehr in dem Hohlraum angeordnete überlappende Materialschichten definiert, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: (a) Einrichten eines ersten Druckzustands über die Außenwand der Blase, sodass das Polster eine anfängliche Konfiguration aufweist; (b) Positionieren eines ersten Insassen in Kontakt mit der Insassenstützfläche des Polsters, sodass ein Körperteil des ersten Insassen gegen die Insassenstützfläche drückt und die Insassenstützfläche an eine Kontur des Körperteils des ersten Insassen anpasst; (c) Einrichten eines zweiten Druckzustands über die Außenwand der Blase, während der erste Insasse in Kontakt mit der Insassenstützfläche ist, um reibschlüssig mit den überlappenden Materialschichten in Eingriff zu kommen und dem Polster eine vorbestimmte Steifigkeit zu verleihen; und (d) Aufrechterhalten des zweiten Druckzustands über die Außenwand der Blase, sodass die Insassenstützfläche die Kontur des Körperteils des ersten Insassen behält.