CN103597555A - 用于车辆的构件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于车辆的构件（B）。根据本发明，提供至少一个构件，所述构件由磁活性发泡材料、和/或能够被磁致激活的发泡材料、和/或介电弹性体形成，其中，所述构件至少部分地或完全地被横向定界，以使得所述构件能够在至少一个自由度上弹性伸展。本发明还涉及所述构件（B）的用途，用作开关元件（1）、和/或换能器（6）、和/或有源消声元件（8）、和/或能量转换元件。

Description

用于车辆的构件

技术领域

本发明涉及用于车辆的构件。本发明还涉及用于车辆的构件的用途。

背景技术

用于车辆的电气、机械和/或机电构件（比如开关、声换能器、消声元件、能量变换器或测量仪器）通常由塑料制成。

现有技术公开了用于车辆的构件，所述用于车辆的构件是磁性的或可磁致激活的、以及弹性可变形的。

在这方面，文献DE 102007022403 A1公开了一种永磁体，其包括具有北磁极和南磁极的主体，所述主体是弹性可变形的。为此目的，主体例如由发泡材料制造。永磁体例如在机动车辆中被用作压力传感器以检测占座、发出警报信号，被用作开关元件以操作空调系统等。

还已知的是，使用磁致伸缩元件以实现构件的具体移动或构件的减振。

发明内容

本发明的目的在于提供与现有技术比较而言被改进的用于车辆的构件，并且尤其具有高等级刚度和低重量、以及长使用寿命。

根据本发明，所述目的通过具有权利要求1所限定特征的构件实现。

根据本发明，用于车辆的构件具有至少一个构件部分，所述构件部分由磁活性和/或可磁致激活的发泡材料和/或介电弹性体形成，构件部分至少部分地或完全地以这样一种方式被横向定界，即所述构件部分能够在至少一个自由度上弹性伸展。

构件部分的定界有利地使得构件部分伸展的一个或多个自由度能够预先确定，以使得磁场或电磁压力中的伸展引发的改变可以是能够控制的。构件部分的伸展基于优选机械和/或电气的外部效应发生。

由于使用磁活性和/或可磁致激活的发泡材料，构件部分具有高等级刚度、低密度、良好的能量吸收性、增加的机械衰减性、良好的声音隔绝性、良好的导热和导电性、以及最佳的电磁场屏蔽性。还有当介电弹性体被使用时，也可以实现构件部分的相对轻的重量、长使用寿命以及良好的能量吸收性。优选地，藉由使用磁活性和/或可磁致激活发泡材料、或介电弹性体，可以减少对构件部分且因此构件易受磨损性。

在本发明的第一优选实施方式中，构件部分被框架定界。框架优选由机械稳定的材料形成，例如塑料和陶瓷的混合物。

在本发明的第二优选实施方式中，构件部分被至少一个相邻的附加构件定界。以这种方式，构件部分的伸展能够被符合经济效益地实现，因为不仅构件部分的定界、而且另外的应用也能够藉由附加构件被实现。

为了构件部分的最佳定界，相邻的附加构件以形状配合和/或非形状配合接合方式抵靠构件部分。

在本发明的第三优选实施方式中，构件部分藉由被布置在开口的壁中而被定界。例如是车辆的一部分的开口的壁确定开口，以使得构件部分的定界尽可能地是节省空间和符合经济效益的。

在本发明的第四优选实施方式中，构件部分藉由封装在附加材料中而被定界，附加材料具有相应强度。附加材料优选由材料粘合剂连接至构件部分，以使得构件部分的最佳定界能够被实现。

根据本发明，上述构件的用途设为，构件部分被用作开关元件、和/或声换能器、和/或有源消声元件、和/或能量转换元件。

构件适于例如作为开关元件，以用于操作车辆的空调系统、窗升降系统或座椅加热，或用于控制车辆中的娱乐媒介的音量。

作为声换能器，构件例如可以集成在车辆的声音系统中。

作为有源消声元件，空间（尤其是乘客室）中的声能能够藉由构件被有利地减少。例如，在车辆操作期间，可以以这种方式最大程度地消除烦扰车辆乘员的振动，例如车窗和/或靠背的振动。

此外，构件能够被集成为液压系统中的能量转换系统，藉由所述能量转换系统，能够放大量级或力，或藉由所述能量转换系统，直线作用能被耦合到旋转发生器中。

附图说明

基于附图更详细地说明本发明，其中：

图1示意性示出开关元件的截面代表图，

图2A示意性示出声换能器的侧视图，

图2B示意性示出根据图2A的声换能器的俯视图，

图3示意性示出具有有源消声元件的车辆座椅的侧视图，以及

图4示意性示出用于能量转换的装置的透视图。

在所有的视图中，相互对应的部分设有相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出构件B的截面代表图，其形成为开关元件1且被布置在安装件1.1中。

开关元件1例如是按钮且被用于以高精度控制仪器。

例如，开关元件1可以被用于控制车辆的空调系统、窗升降系统或座椅加热，或被用于控制车辆中的娱乐媒介的音量。

开关元件1包括由磁活性和/或可磁致激活以及可压缩的发泡材料形成的、具有可磁致激活表面2.1的元件2。元件2在后文中被称为磁性泡沫材料体2。

使用磁性泡沫材料体2是尤其有利的，因为发泡材料具有非常好的可逆变形特性。发泡材料例如由丁苯橡胶或乙烯-醋酸乙烯形成，并且具有任何期望的孔尺寸。

磁性颗粒被布置在发泡材料中，布置方式优选是均匀的。磁性颗粒优选是铁磁性颗粒（例如锶铁氧体颗粒）、并且具有处于较低微米数量级（0.1-10微米）的颗粒直径，以使得发泡材料在其结构方面不会被明显影响。

与磁性泡沫材料体2相比较而言，可磁致激活表面2.1具有浓度增加的铁磁性颗粒。

磁性泡沫材料体2在横向定向x上的伸展藉由安装件1.1限制，为此目的所述安装件优选由相应强度的材料形成。

磁性泡沫材料体2具有磁场，所述磁场的场强能够例如被在可磁致激活表面2.1上的外部机械压力效应改变。磁性场强的量级能够藉由布置在开关元件1中的传感器3感应。

相对于由箭头代表的开关元件1的纵向定向y，传感器3被布置在磁性泡沫材料体2的下面。

由传感器3感应的磁场场强的改变以电信号的形式传递到并非代表待控制仪器的控制装置，所述控制装置相应地评估电信号。

此外，电信号被传递到致动单元5，所述致动单元在开关元件1的竖直定向z上被布置在传感器3的下游。

依据电信号，致动单元5例如藉由线圈产生振动，所述振动能够以触觉和/或触感为基础被感应。例如，所述仪器的使用者接收这样的反馈，即开关元件1的致动已经被感应到。

开关元件1因此使得意图被控制的仪器可以被快速控制并且具有长的使用寿命，因为材料变形由于磁性泡沫材料体2的材料特性而被最大程度地避免。

此外，使用磁性泡沫材料体2使得开关元件1可以在大的温度范围内被使用，例如从-40摄氏度到+85摄氏度。

此外，外部干扰、由开关元件1引起的干扰、对电磁兼容性的可能影响、还有仪器中的其它磁性材料的影响、以及由空气湿度引起的对开关元件1的影响被抵消。

图2A和2B示出构件B，其形成为声换能器6，所述声换能器6由图2A中的侧视图和图2B中的俯视图表示。

声换能器6具有介电弹性体6.1，所述介电弹性体优选被预伸展且形成为兼容的静电电容器。例如，介电弹性体由硅树脂或丙烯酸构成。介电弹性体还以低重量和高弹性能量密度为特征。

此外，介电弹性体6.1被布置在两个可伸展的电极6.2、6.3之间、尤其在正电极6.2和负电极6.3之间，并且完全被框架6.4围绕。

声音转换器6可以例如被用作声音系统（顶置集成的声音系统）。为此目的，电极6.2、6.3电连接至未表示的音频放大单元。

如果电压被施加至电极6.2、6.3，那么它们会由于产生的静电压力而彼此吸引。因此，介电弹性体6.1在其体积方面被压缩并且侧向伸展，由此产生电磁压力。在本示例性实施方式中，介电弹性体6.1在声换能器6的竖直定向z上的伸展被限制。在替代性实施方式中，介电弹性体6.1的伸展也可以沿声换能器6的横向定向x或纵向定向y，为此目的，框架6.4必须相应地布置。

所施加电压的连续改变的效果在于，由介电弹性体6.1产生的电磁压力与电压成比例地改变。电磁压力的连续改变导致介电弹性体6.1的振动。

为了产生尽可能最大频率范围的待产生的振动，介电弹性体6.1可以由不同体积的材料形成。

替换性地，也可以以较小体积制造介电弹性体6.1，使得非常小的电压可以被施加。

为了抵消声换能器6上的热影响和/或空气湿度影响，介电弹性体6.1可以设有相应的涂层。

此外，由外部干扰信号引起的对介电弹性体6.1的影响可以藉由布置在介电弹性体6.1上的电屏蔽元件抵消。

藉由介电弹性体6.1，可以使用最大程度地平坦成形的声换能器6，因为不需要安装集成的振动发生器。

此外，由于其高能量密度、低成本和广泛用途，声换能器6为新技术提供大量的应用。例如，声换能器6能够被用在触觉反馈装置、泵、人工肌肉、阀或扩音器中。

图3示意性示出具有构件B的车辆座椅7的侧视图，所述构件形成为有源消声元件8。

车辆座椅7包括头枕7.1、背靠7.2和座椅部分7.3。

有源消声元件8包括磁性泡沫材料体2，所述磁性泡沫材料体形成传感器3和致动单元5。

磁性泡沫材料体2由机械振动、尤其声音引发振荡，由此产生相应的机械反向振荡，以使得藉由相消干扰，机械振荡和反向振荡的合成量级、即空间中的声能被减小。有源消声元件8的伸展尤其在有源消声元件8的纵向定向y上由于车辆座椅7的背靠7.2中或靠背上的布置方式被限制。替换性地或此外，有源消声元件8的伸展也可以在竖直定向z或横向定向x上例如由被封装在具有相应强度的其它材料中的磁性泡沫材料体2限制。

因此，在车辆操作期间，可以最大程度地消除对车辆乘员而言令人烦扰的例如车窗和/或靠背7.2的振动。

此外，这种有源消声元件8具有高能效。

图4示出构件B，其形成为用于能量转换的装置9，并且包括两个立方形的磁性泡沫材料体2和输出元件10，所述输出元件形成为用于输出电信号的板。

磁性泡沫材料体2在这种情况下相对于彼此分别相反于输出元件10的平面侧地布置，磁性泡沫材料体2在装置9的竖直定向z上的伸展被输出元件10限制。

磁性泡沫材料体2被分别表示为双侧箭头的外部效应11压缩，所述外部效应比如为机械压力。

磁性泡沫材料体2的压缩导致磁性泡沫材料体2的磁场中的电荷移动。因为外部效应相对于磁性泡沫材料体2的磁场垂直地作用，洛伦兹力作用于磁性泡沫材料体2的移动电荷，并且因此使它们运动。这种电荷转移导致电位差，并且产生由双侧箭头表示的电压12，所述电压藉由输出元件10输出至例如没有被表示的电机。

根据应用情况，电压12输出可以藉由附加构件被放大或被衰减。

磁性泡沫材料体2在装置9中用作有源元件，并且由于它们已经描述的良好材料特性，使得可以以简单和低成本的方式将动能转换成电能。

此外，可以使装置9扩展。例如，液压系统可以被集成到装置9中，藉由所述液压系统，力的量级能够被放大、或由于直线作用耦合到旋转发生器中。

以下讨论没有再具体表示的磁性泡沫材料体2的另外的应用实施例。

为了产生能够基于触觉被感应的信号，可以使用与线圈结合的磁性泡沫材料体2，如在图1中已经描述的。

为此目的，至少一个磁性泡沫材料体2和至少一个线圈被布置在例如车辆的座位泡沫材料垫、门饰板、仪表板和/或车顶内衬中。

磁性泡沫材料体2藉由外部压力效应而被压缩，由此改变磁性泡沫材料体2的磁场的场强。由此，具有相应频率的振动由被电流流过的线圈产生，并且能够基于触觉被感应。

例如，磁性泡沫材料体2可以被用在车辆的座椅部分7.3和/或背靠7.2中，以按摩车辆乘员。

以这种方式，通过控制磁性泡沫材料体2的磁场可以产生不同量级和频率的振动，以从触觉上感应信号（例如警告信号）。

使用磁性泡沫材料体2以产生能够基于触觉被感应的信号优于使用需要明显更低电压的电活性聚合物，优选在12伏特的范围内。

此外，比较于信号的产生、即现有技术中能够基于触觉被感应的信号，使用磁性泡沫材料体2以产生能够基于触觉被感应的信号使得重量可以减小并且附加构件部分可以减少。

另外的应用实施例是，在车辆碰撞期间，使用车辆座椅7的头枕7.1中的磁性泡沫材料体2以减小伤害。

在这种情况下，可以藉由磁性泡沫材料体2的可控场强以减小车辆乘员的头和头枕7.1之间的距离，以降低车辆碰撞导致车辆乘员受伤的危险。

因此，可以使用具有低重量和很少构件的有源头枕7.1，以保护车辆中的车辆乘员。

此外，可以将磁性泡沫材料体2应用于具有力反馈的人机界面或用于传感器定向。

附图标记列表

1 开关元件

1.1 安装件

2 元件，磁性泡沫材料体

2.1 可磁致激活表面

3 传感器

5 致动单元

6 声换能器

6.1 介电弹性体

6.2 正电极

6.3 负电极

6.4 框架

7 车辆座椅

7.1 头枕

7.2 靠背

7.3 座椅部分

8 有源消声元件

9 装置

10 输出元件

11 外部效应

12 电压

B 构件

x 横向定向

y 纵向定向

z 竖直定向

Claims (7)

1.一种用于车辆的构件（B），其特征在于，包括至少一个构件部分，所述构件部分由磁活性和/或可磁致激活发泡材料、和/或介电弹性体（6.1）形成，所述构件部分至少部分地或完全地以这样一种方式被横向定界，即所述构件部分能够以至少一个自由度弹性伸展。

2.如权利要求1所述的构件（B），其特征在于，所述构件部分由框架（6.4）定界。

3.如权利要求1所述的构件（B），其特征在于，所述构件部分由至少一个相邻的附加构件（B）定界。

4.如权利要求3所述的构件（B），其特征在于，所述至少一个相邻的附加构件以形状配合和/或非形状配合的接合方式抵靠所述构件部分。

5.如权利要求1所述的构件（B），其特征在于，所述构件部分藉由被布置在开口的壁中而被定界。

6.如权利要求1所述的构件（B），其特征在于，所述构件部分藉由被封装在附加材料中而被定界，附加材料具有相应强度。

7.一种如权利要求1至6所述的构件（B）的用途，所述构件被用作开关元件（1）、和/或声换能器（6）、和/或有源消声元件（8）、和/或能量转换元件。

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