DE10232287A1

DE10232287A1 - Bauelement mit aktiv formveränderbarem Raumprofil

Info

Publication number: DE10232287A1
Application number: DE2002132287
Authority: DE
Inventors: Stefan Schulz
Original assignee: FLUIDMOTION GmbH
Current assignee: SCHULZ, STEFAN, DR., 76149 KARLSRUHE, DE
Priority date: 2002-07-16
Filing date: 2002-07-16
Publication date: 2004-02-05

Abstract

Bei einem Bauelement 1 mit aktiv formveränderbarem Raumprofil, welches eine zumindest einen Teil des Raumprofils bildende Hüllmembran 3 und eine mit dem Inneren der Hüllmembran 3 in fluiddichter Verbindung stehende druckerzeugende Fluidquelle 4 umfasst, überspannt die Hüllmembran 3 mindestens ein starres, räumlich konturiertes Bauteil 5, und die druckerzeugende Fluidquelle 4 steht mit einem Inneren 6 zwischen der Hüllmembran und dem mindestens einen starren, räumlich konturierten Bauteil 5 in fluiddichter Verbindung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bauelement mit aktiv formveränderbarem Raumprofil, welches zum Beispiel im Fahrzeugbau für Karosserie- oder Innenraumelemente eingesetzt werden kann.
Bauelemente mit aktiv formveränderbarem Raumprofil werden zum Beispiel als Airbags in Kraftfahrzeugen angewendet. Diese umfassen eine fluiddichte Hüllmembran sowie eine Überdruck erzeugende Fluidquelle, die mit dem Inneren der Hüllmembran in fluiddichter Verbindung steht. Im Ausgangszustand haben die Airbags ein relativ geringes Volumen und sind in unauffälliger Weise vor oder neben den Fahrzeuginsassen installiert. Im Falle von außerordentlichen Stoßeinwirkungen auf das Fahrzeug, zum Beispiel bei Auffahrunfällen, seitlichen Kollisionen oder dergleichen wird die Fluidquelle aktiviert, und die fluiddichte Hüllmembran des Airbags wird innerhalb kürzester Zeit zu einem relativ großen Polsterkörper mit einem vorbestimmten Raumprofil umgeformt, welcher die Körper der Fahrzeuginsassen vor dem Zusammenprall mit harten und kantigen Körpern und damit vor Verletzungen bewahren soll.
Für diesen speziellen Einsatzfall als lebensrettendes Polster ist dieses als Airbag bekannte Bauelement mit aktiv formveränderbarem Raumprofil ausgezeichnet geeignet. Es hat jedoch den Nachteil, dass es im aktivierten Zustand nur ein definiertes Raumprofil aufweist, und dass dessen Anordnung im Raum nicht definiert ist. Auch handelt es sich bei der Formveränderung des Airbag um einen irreversiblen Vorgang. Für viele Einsatzfälle, bei denen eine mehrfache und reversible Formveränderung des Bauelementes erwünscht ist, und bei welchem es auf eine definierte Anordnung des Bauelementes in einer bestimmten Lage ankommt, erweist sich dieses bekannte Bauelement mit aktiv formveränderbarem Raumprofil als ungeeignet. Zum Beispiel kann eine Veränderung der äußeren Form von Karosserieteilen von Kraftfahrzeugen mit dem Ziel der vorübergehenden Anpassung ihres aerodynamischen Verhaltens an höhere Geschwindigkeiten mit der vom Airbag bekannten Struktur eines Bauelementes mit aktiv formveränderbarem Raumprofil nicht realisiert werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Bauelement mit aktiv formveränderbarem Raumprofil zu schaffen, welches in verschiedenen Formzuständen jeweils definierte räumliche Konturen und eine stabile Lage im Raum aufweist, und bei welchem die Formveränderungen reversibel sind.
Die Aufgabe wird mit dem kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung bilden die Merkmale der Unteransprüche 2 bis 6.
Die Erfindung soll nachfolgend an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen nach den 1 bis 4 näher erläutert werden.
Die Zeichnungen zeigen:
1 ist eine geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Bauelementes mit aktiv formveränderbarem Raumprofil, bei welchem ein vorhandenes Volumen des Inneren zwischen der Hüllmembran und dem starren, räumlich konturierten Bauteil mit Fluid ausgefüllt ist;
2 ist eine geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Bauelementes, bei welchem ein vorhandenes Volumen des Inneren zwischen der Hüllmembran und dem starren, räumlich konturierten Bauteil teilweise mit Fluid und teilweise mit fluiddurchlässigem kompressiblen elastischen Material ausgefüllt ist; und
die 3 und 4 sind geschnittene Seitenansichten, bei welchen die Konturen des starren, räumlich konturierten Bauteiles unterhalb der überspannenden Hüllmembran gänzlich mit fluiddurchlässigem kompressiblen elastischen Material ausgefüllt sind.
1 zeigt in einer geschnittenen Seitenansicht ein erfindungsgemäßes Bauelement 1 mit aktiv formveränderbarem Raumprofil in vier verschiedenen Zuständen a bis d. Ein starres Bauteil 5 mit einer in der Darstellung der 1 kastenförmigen nach oben hin offenen Raumkontur, umfasst eine Grundplatte GP sowie Seitenwände SW. Der räumlich konturierte Bereich des Bauteiles 5 ist von einer Hüllmembran 3 fluiddicht überspannt. Die Hüllmembran 3 besteht aus einem elastischen Material, z. B. Gummi.
An der Grundplatte GP ist eine Fluidquelle 4 befestigt, und diese steht mit einem Inneren 6 zwischen der Hüllmembran 3 und der räumlichen Kontur des Bauteiles 5 in fluiddichter Verbindung.
Im Ausgangszustand a, in welchem die Fluidquelle 4 nicht aktiviert ist, bildet das Raumprofil des erfindungsgemäßen Bauelementes 1 einen einfachen Quader.
Im Zustand b ist die Fluidquelle 4 aktiviert und durch den erzeugten Überdruck wird die elastische Hüllmembran 3 zu einem konvexen Gebilde aufgeformt. Eine solche Form des formveränderbaren Raumprofils des Bauteiles 1 ist z. B. geeignet, um ein nach außen vorstehendes Karosserieteil, z. B. eine Stoßstange, beispielsweise für die Zeitdauer des Einparkens voluminöser und weicher zu gestalten.
Um die Form der elastischen Hüllmembran 3 bei der Formveränderung infolge Überdruck zu begrenzen, ist es zweckmäßig, die elastische Hüllmembran mit einer die Verformung begrenzenden Komponente zu versehen, z. B. in die Gummimembran ein Gewebe einzulagern.
Im Zustand c der 1 erzeugt die Fluidquelle einen schwachen Unterdruck, der die Hüllmembran 3 teilweise in das Innere der kastenförmigen räumlichen Kontur des Bauteiles 5 hineinzieht, wodurch das Raumprofil des erfindungsgemäßen Bauelementes 1 an seiner oberen Fläche eine konvexe Gestalt annimmt.
Der unter d in 1 dargestellte Zustand tritt ein, wenn die Fluidquelle 4 einen höheren Unterdruck erzeugt, welcher die Hüllmembran 3 vollständig an das räumlich konturierte Bauteil 5 heranzieht. Das Raumprofil des Bauelementes 1 nimmt dadurch die durch das räumliche konturierte Bauteil 5 vorbestimmte Gestalt an. Mit einem solchen Zustand des Bauelementes 1 ist es z. B. möglich, an der Innenausstattung von Fahrzeugen vorübergehend Veränderungen vornehmen zu können, und beispielsweise an den Armlehnen oder oberhalb des Armaturenbrettes Ausnehmungen zum Einstellen von Flaschen oder Gläsern zu schaffen.
In 2 ist ein Bauelement 1 mit aktiv formveränderbarem Raumprofil dargestellt, bei welchem ein vorhandenes Volumen des Inneren 6 zwischen der Hüllmembran 3 und dem starren, räumlich konturierten Bauteil teilweise mit einem fluiddurchlässigen kompressiblen elastischen Material 7 ausgefüllt ist. Gegenüber dem Bauelement 1 nach 1 ist das Bauelement 1 im Ausgangszustand a, bei welchem die Fluidquelle 4 nicht aktiviert ist, formstabiler, weil die Hüllmembran 3 in diesem Zustand von dem darunter befindlichen fluiddurchlässigem kompressiblen elastischen Material 7 nach unten hin abgestützt wird.
Die Zustände b und c können z. B. verwendet werden, um Armlehnen in Ihrer Oberfläche hinsichtlich ihrer Form und Polsterwirkung zu verändern.
Im Ausführungsbeispiel nach 3 ist das räumlich konturierte Bauteil 5 lediglich eine flache Platte, welche von der Hüllmembran 3 unter Zwischenfügen eines fluiddurchlässigen kompressiblen elastischen Materials 7 überspannt wird.
Ein solches Bauelement 1, bei welchem ein Ausgangszustand a mit nicht aktivierter Fluidquelle 4 und ein Zustand b mit aktivierter Fluidquelle unterschieden wird, ist vor allem für Anwendungen interessant, in welchen in einem Zustand mit höherer Gefährdung, z. B. während der Fahrt, eine größere Polsterwirkung und z. B. während des Ein- oder Aussteigens mehr Platz erwünscht ist. Als praktische Anwendung ist z. B. während der Fahrt ein weicherer Fahrzeughimmel (mit nicht aktivierter Fluidquelle) und während des Ein- und Aussteigens ein durch Vakuumwirkung an das Fahrzeugdach zurückgezogener Himmel, der mehr Platz zum Ein- und Aussteigen bietet, erreichbar.
In 4 ist schließlich noch ein Ausführungsbeispiel für ein Bauelement 1 mit aktiv formveränderbarem Raumprofil dargestellt, bei welchem ein räumlich konturiertes Bauteil s von einer Hüllmembran 3 überspannt ist und das im Ausgangszustand a (bei nicht aktivierten Fluidquelle) vorhandene Volumen im Inneren 6 zwischen der Hüllmembran 3 und dem starren, räumlich konturierten Bauteil 5 ganz mit einem fluiddurchlässigen kompressiblen elastischen Material 7 ausgefüllt ist.
Die beiden Zustände a und b können z. B. zur Veränderung der Eigenschaften einer Stoßstange genutzt werden. Im Ausgangszustand a, d. h. mit nicht aktivierter Fluidquelle ist die Stoßstange weich und voluminös, und im Zustand b, in welchem die aktivierte Fluidquelle einen Unterdruck erzeugt, hat die Stoßstange nur einen geringen Überstand und ist bedeutend fester.
Die Darstellungen der 1 bis 4 und die anhand dieser Darstellungen gegebenen Beschreibungen von Ausführungsbeispielen dienen ausschließlich der Erläuterung der Erfindung und beschränken deren Schutzumfang in keiner Weise.
Die Erfindung ist keinesfalls nur für Fahrzeuge anwendbar.
Der Schutzumfang der Erfindung wird nur durch den Wortlaut der anliegenden Patentansprüche einschließlich der vorhandenen Äquivalente begrenzt.

Claims

Bauelement (1) mit aktiv formveränderbarem Raumprofil, welches eine zumindest einen Teil des Raumprofils bildende Hüllmembran (3) und eine mit dem Inneren der Hüllmembran (3) in fluiddichter Verbindung stehende druckerzeugende Fluidquelle (4) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Hüllmembran (3) außerdem mindestens ein starres, räumlich konturiertes Bauteil (5) überspannt und die druckerzeugende Fluidquelle (4) mit einem Inneren (6) zwischen der Hüllmembran und dem mindestens einen starren, räumlich konturierten Bauteil (5) in fluiddichter Verbindung steht.
Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die druckerzeugende Fluidquelle (4) Über- und/oder Unterdruck erzeugt.
Bauelement nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hüllmembran (3) elastisch ist.
Bauelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Hüllmembran (3) mit einer die Verformung begrenzenden Komponente versehen ist.
Bauelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein vorhandenes Volumen des Inneren (6) zwischen der Hüllmembran (3) und dem mindestens einen starren, räumlich konturierten Bauteil (5) mit Fluid ausgefüllt ist.
Bauelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein vorhandenes Volumen des Inneren (6) zwischen der Hüllmembran (3) und dem starren, räumlich konturierten Bauteil (5) ganz oder teilweise mit einem fluiddurchlässigen kompressiblen elastischen Material (7) ausgefüllt ist.