CN104487314A - 具有加热元件的方向盘及使用其的故障安全装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有加热元件的方向盘并且涉及一种使用其的故障安全装置。根据本发明的具有加热元件的方向盘具有轮缘，轮缘的表面包覆有导电加热元件。加热元件包括：第一单元线，第一单元线的两个末端中的每一者将正电源施加端子以及负电源施加端子串联连接在一起；与第一单元线间隔开的第二单元线，第二单元线的两个末端中的每一者将正电源施加端子以及负电源施加端子串联连接在一起；以及多个单元加热元件，多个单元加热元件包含用于连接第一以及第二单元线的连接线，单元加热元件并联布置。具有上述配置的方向盘可以提供防止加热性能退化的效果，即使是当加热元件的一部分被短路时。

Description

具有加热元件的方向盘及使用其的故障安全装置

技术领域

本发明涉及一种具有加热元件的方向盘以及一种使用所述方向盘的故障安全装置，在所述故障安全装置中，即使是当包覆在轮缘的整个表面上以用于在冬天进行保暖的加热元件的一部分中发生短路时，轮缘的散热性能也不退化，并且如果由于对加热元件的损害而引起加热元件的电阻增加超过预定值，那么防止过度加热。

背景技术

方向盘的轮缘(所述轮缘是方向盘的元件)一直被固持且由驾驶员操纵，并且已经在各个方面得到研究以及发展，例如外部的美观性、在固持上的方便性，以及功能元件的采用。

确切地说，在冬天，在驾驶的初始阶段，方向盘的轮缘的温度低于人体的温度，从而在固持轮缘时会给驾驶员带来不便，并且因此使得驾驶不安全。

鉴于此，已经开发了各种装置以将方向盘的轮缘加热至超过人体温度的较高温度。

作为用于加热方向盘的轮缘的技术的实例，第1989-0020599号韩国实用新型申请案、第1992-0000945号韩国专利申请案，以及第1996-0016958号韩国实用新型申请案揭示了一种方向盘轮缘结构(见图1)，其中加热线3被埋入在方向盘的轮缘5中。

作为铺设加热线3的方式，如图2中所图示，绝缘涂层材料2涂覆到芯1的外侧面上，并且加热线3粘附到绝缘涂层材料2的外圆周表面上并且利用合成树脂材料等表面处理部件4来进行表面处理。

然而，如图3中所示，对于使用皮革101等复杂的装饰元件的方向盘100，难以将加热线用作加热元件。

如图4中所示，对于复杂的方向盘，方向盘的某一部分由发泡氨基甲酸乙酯102形成(第一模制)并且通过用天然皮革101包裹(天然皮革101的包裹)来进行表面处理，并且另一个部分利用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(acrylonitrile-butadiene-styrene，ABS)或软氨基甲酸乙酯103来软化(第二模制)并且通过液体压力传递向其上施加各种图案106，例如树图案、发纹、大理石图案，及其类似者。

如图5中所示，通过使用喷雾方法将导电涂料(所述导电涂料是加热元件)涂覆到方向盘的表面上，并且随后使所述导电涂料干燥以制成加热元件，而不是将加热线埋入轮缘中。然而，在此情况下，由于喷涂层120，在经处理凹槽105中会出现一些问题。

也就是说，由于由在经处理凹槽105的边缘部分处的表面张力导致的导电涂料的堵塞，因此涂层120变厚(如通过A所指示)，或者由于静电，导电涂料在边缘部分处变薄(如通过B所指示)，从而干扰经处理凹槽105中的电流并且在后处理(例如，用皮革或其类似者包围)期间剥落导电涂料。

当通过使用喷雾方法在经处理凹槽105中形成涂层120时，由于喷雾而出现气泡现象，从而增加了导电缺陷率并且使涂层的厚度变得不均匀。

此外，加热线电路的整体或部分短路可能出于各种原因在各部分中发生。此外，当在加热元件的一部分中发生部分损害时，过电流在其中未发生损害的其它部分中流动，从而导致局部温度增加，所述局部温度增加会引起失火。

发明内容

技术问题

本发明解决了前述问题并且提供了一种具有加热元件的方向盘以及一种使用所述方向盘的故障安全装置，其中通过改进加热元件所涂覆成的形状，即使是当在加热元件的一部分中发生损害时，也能防止散热性能的退化并且防止由对加热元件的损害导致的过度加热，并且及早地检测出损害以防止失火。

有利的作用

本发明提供了一种方向盘以及一种使用所述方向盘的故障安全装置，其中利用加热元件的并联模式配置，即使是当在加热元件的一部分中发生损害时，也可以防止散热性能的退化，以便防止由对加热元件的所述部分的损害导致的过度加热，并且以便通过容易地检测在加热元件中的损害来防止车辆失火。

附图说明

图1和2是图示了具有常规加热线的方向盘的示意图。

图3和4是图示了其中在选择加热线上存在困难的常规方向盘的示意图。

图5是用于描述当使用喷雾方法涂覆导电涂料时的问题的示意图。

图6是图示了方向盘的加热元件的布局的实例的图式。

图7是图示了方向盘的加热元件的布局的另一实例的图式。

图8和9是图示了用于与本发明进行比较的方向盘的加热元件的形状的实例的图式。

图10是图示了根据本发明的一个实施例的方向盘的加热元件的形状的图式。

图11是线性图示了图10的加热元件的概念图。

图12至14图示了在图11中的加热元件的一部分中发生损害的情况下的电流。

图15是图示了根据本发明的另一实施例的方向盘的加热元件的形状的图式。以及

图16是图示了根据本发明的另一实施例的方向盘的加热元件的形状的图式。

具体实施方式

最佳模式

根据本发明的一个方面，提供了一种具有轮缘的方向盘，所述轮缘的表面包覆有导电加热元件，其中所述加热元件包含并联布置的多个单元加热元件，所述多个单元加热元件中的每一者包含第一单元线，所述第一单元线的两个末端中的每一者将正电源施加端子以及负电源施加端子串联连接在一起；与第一单元线间隔开的第二单元线，所述第二单元线的两个末端中的每一者将正电源施加端子以及负电源施加端子串联连接在一起；以及用于连接第一以及第二单元线的连接线。

提供了多个连接线并且所述连接线垂直连接第一以及第二单元线。

提供了多个连接线，并且所述连接线包含用于在对角线方向连接第一以及第二单元线的第一子连接线以及用于在对角线方向连接第一以及第二单元线的第二子连接线，第二子连接线与第一子连接线交叉。

以圆形形状提供了多个连接线，并且第一以及第二单元线接触所述圆。

根据本发明的另一方面，为具有加热元件的方向盘提供了一种故障安全装置，所述故障安全装置包含根据权利要求1到4中的一项所述的方向盘以及用于控制施加到加热元件上的电源并且感测加热元件的电阻的微型计算机，其中如果所述微型计算机感测到由于对加热元件的损害，加热元件的电阻超出预定范围，那么所述微型计算机切断施加到加热元件上的电源或向驾驶员传输警告信号。

用于实施本发明的模式

一般来说，为了通过使用公共加热线来配置电路，可以使用其中耦合有多个加热线的串联连接或并联连接。然而，对于串联连接，如果加热线的任何部分短路，那么整个加热线短路，并且因此加热线无法正常工作。因此，在大多数情况下，使用并联电路，其中即使在一个部分中发生损害，也持续提供电力以用于散热。

方向盘的散热通过加热线的电阻来进行，并且考虑到在车辆中电压以及电流不能发生显著变化，因此加热线的电阻是用于确定散热的主要因素。

配置本发明中使用的加热元件，其中导电油墨被涂覆到轮缘的表面上并且具有与常用的加热元件的物理属性值完全不同的物理性质值(例如，较低的强度、韧性，以及耐磨性质)，因此，所述加热元件可能容易地由于外部冲击而导致短路。

如果配置有导电油墨的加热元件的一部分被损害，那么过大的电流在加热元件的未损害部分中流动，从而导致过度加热。因此，此种过度加热导致由聚氨酯等石化材料形成的轮缘部分的局部变形，并且此类变形可能加速对加热元件的损害。

例如，如果在加热元件的特定部分中发生极端损害，如图14中所图示，那么由于过度加热或火花的产生可能发生失火，从而大大地威胁到驾驶车辆的安全。

为了防止由在加热元件的一部分中发生的短路导致的散热功能的退化，使用如图6中所示经修改的并联结构来布置加热元件，并且为了减少在方向盘的轮缘的表面上的不同位置之间在散热以及温度上的变化，布置加热元件，其中加热元件的数目或位置可以进行调整，如图7中所示。

然而，如概念地图示了图6和7的图8中所示，即使当在加热元件的电路中加热元件的一部分被损害时，电阻的变化也是非常小的，使得根据车辆的电压变化(除了较大损害之外)，难以检测出对加热元件的损害。

为了防止此问题，必需安装用于感测温度的温度传感器或用于感测加热元件的电阻的装置以用于方向盘的任何部分。然而，实际上难以安装用于方向盘的任何部分的温度传感器并且安装用于感测对加热元件的特定部分的损害的电阻传感器是不实用的或不经济的。

借助于通过微型计算机测量加热元件的电流以及电压，可以预定时间间隔检查加热元件的电阻。在车辆的正常驾驶条件下跨越电力/电子子组合件(Electric/Electronic Sub-Assemblies，ESA)的电压是约12V，但所述电压可以根据情况从约6V到约24V进行变化，并且跨越方向盘的电压在约9V到约16V的范围内。方向盘的容许电流是10A，使得加热元件的电阻从约1Ω到约2Ω进行变化。

因此，为了容易地检测电阻变化，可以考虑如图9中所图示的加热元件的布置，其中由于在加热元件的一部分处的损害可以导致散热性能的显著退化并且因此可能难以应用所述布置。

因此，为了解决前述以及其它问题，本发明提供了一种方向盘以及一种使用所述方向盘的故障安全装置，其中即使加热元件20的一部分被损害，方向盘的散热性能也不会退化，并且如果由于对加热元件20的严重损害而导致加热元件20的电阻急剧地增加，那么容易认识到此情况并且因此可以防止像失火一样的事故。

图10是图示了根据本发明的一个实施例的方向盘的加热元件20的形状的图式，并且图11是线性图示了图10的加热元件20的概念图。

在具有加热元件的方向盘中，根据其中将导电加热元件包覆到轮缘的表面上的当前实施例，加热元件20配置有并联布置的多个单元加热元件10，所述单元加热元件10中的每一者包含第一单元线11、第二单元线12，以及连接线13。

第一单元线11的两个末端部分都串联连接加电源施加端子(在下文中被称作“+电源施加端子”)以及减电源施加端子(在下文中被称作“-电源施加端子”)。

第二单元线12与第一单元线11间隔开，使得第二单元线12的两个末端部分都串联连接+电源施加端子以及-电源施加端子。

连接线13连接第一单元线11与第二单元线12。根据当前实施例，提供了多个连接线13。更具体来说，连接线13包含用于在对角线方向上连接第一单元线11与第二单元线12的第一子连接线131，以及与第一子连接线131交叉以在对角线方向上连接第一单元线11与第二单元线12的第二子连接线132。也就是说，一个连接线13具有“x”形状并且多个连接线13连接第一单元线11与第二单元线12。

如图11中所示，单元加热元件10串联连接+电源施加端子与-电源施加端子，并且多个单元加热元件10并联连接以配置加热元件20。

更具体来说，单元加热元件10的第一单元线11以及第二单元线12通过连接线13并联连接以形成一个单元加热元件10。多个此类单元加热元件10并联布置。

将对具有如上文所描述进行构造的加热元件的方向盘的操作以及作用进行详细描述。参考图12至14，将对散热性能的变化、加热元件20的电阻的变化，以及过度加热的可能性进行详细描述。

在图12中，通过虚线指示的部分意指由于对加热元件20的损害导致短路的部分，并且加热元件20中的黑色线指示其中电流在加热元件20中流动。如图13和14中所图示，加热元件20中的中空线指示加热元件20被损害并且因此电流不在对应于所述中空线的部分中流动。

参考图12，在图12中的单元加热元件10的第一单元线11的最高部分以及第二单元线12的最高部分中发生短路，在安置在从上往下数第二行中的单元加热元件10的第二单元线12的一部分中发生短路，并且在安置在从上往下数第三行中的单元加热元件10的第一单元线11的一部分中发生短路。

在此情况下，在最高单元加热元件10中，电流通过连接线13从+电源施加端子流到-电源施加端子，而不管第一单元线11以及第二单元线12的短路。

此外，在安置在从上往下数第二行中的单元加热元件10以及安置在从上往下数第三行中的单元加热元件10中，电流通过连接线13从+电源施加端子流到-电源施加端子。

因此，通过使电流能够利用并联安置的第一单元线11以及第二单元线12以及连接所述第一单元线11以及第二单元线12的连接线13来流动，单元加热元件10使得加热元件20能够放出热量而不使散热性能退化，即使在第一单元线11或第二单元线12的一部分中发生损害。

也就是说，当加热元件20的一部分短路时，在加热元件20的电路中不存在较大的电气问题，更不必说感测到的较大电阻变化以及散热性能差异，使得在正常范围中的操作是可能的。

图13图示了其中安置在从上往下数第二行中的单元加热元件10导致完全短路的情况。在此情况下，发生约25％的在电阻变化以及散热性能变化，使得异常状态容易被检测出。

图14图示了其中安置在从上往下数第二行中的单元加热元件10以及安置在从上往下数第三行中的单元加热元件10导致完全短路的情况。在此情况下，电流不在对应于加热元件20的一半的部分中流动并且电流集中在加热元件20的另一个部分上，使得电阻变化了约50％并且执行散热功能的加热元件20的数目减少了约50％。在此情况下，整个电路存在被过度加热的危险。

如图13和14中所图示，单元加热元件10并联布置，使得如果单元加热元件10被完全损害并且因此不再能起作用，那么可以容易地预测到电阻以及散热性能变化。也就是说，如果所有单元加热元件10连接到彼此上，那么可能不容易感测到电阻变化，但通过在单元加热元件10之间的并联连接，可以容易地感测到电阻变化。

图15是图示了根据本发明的另一实施例的方向盘的加热元件20的形状的图式，并且图16是图示了根据本发明的另一实施例的方向盘的加热元件20的形状的图式。在图15和16中，执行与图11的实施例中相同功能的元件将被给予与图11中相同的参考标号并且将不再进行详细描述。

就连接元件的形状而言，图15和16中图示的实施例与图11中图示的实施例不同。参看图15，提供了多个连接线13并且所述连接线13垂直连接第一单元线11以及第二单元线12。

参考图16，提供了多个连接线13并且所述连接线13具有圆形形状，并且第一单元线11以及第二单元线12接触所述圆。

此外，在图15和16中图示的实施例中，单元加热元件10的第一单元线11以及第二单元线12串联连接到+电源施加端子以及-电源施加端子上，并且第一单元线11以及第二单元线12通过连接线13彼此连接。此类单元加热元件10并联连接，由此如果在第一单元线11以及第二单元线12的各部分中发生损害，那么在不使散热性能退化的情况下操作是可能的，并且如果单元加热元件10被完全损害，那么可以容易地认识到电阻变化。

根据本发明的另一方面，提供了一种使用具有上述加热元件的方向盘的故障安全装置。

根据本发明的故障安全装置包含具有上述加热元件的方向盘以及微型计算机。

微型计算机控制施加到加热元件20上的电源并且感测加热元件20的电阻。如果微型计算机感测到由于对加热元件20的损害，加热元件20的电阻超出预定范围，那么微型计算机切断施加到加热元件20上的电源或向驾驶员发送警告信号。

本发明中使用的微型计算机可以是单独地提供用于所述装置的微型计算机或者可以以芯片形式集成到另一电子控制单元(Electronic Control Unit，ECU)中。当将程序添加到微型计算机上时，所述微型计算机可以使用现有的中央处理器(Central Processing Unit，CPU)以及存储器。微型计算机可以直接安装到方向盘上，但也可以定位在车辆的另一部分中。

对方向盘的电源供应通过将安置在方向盘上的+电源施加端子以及-电源施加端子连接到加热元件20上来进行。因为串联布置的单元加热元件10并联布置在+电源施加端子与-电源施加端子之间，所以通过微型计算机可以容易地感测到单元加热元件10的电阻变化。

在此情况下，微型计算机可以定期计算加热元件20的电阻，使得如果加热元件20的电阻超出预定值，那么微型计算机可以切断电源、向驾驶员发送警告信号，或使得采取另一安全措施。

原则上，连接第一单元线11与第二单元线12的连接线13的形状不受限制并且可以是不同的。

尽管已经参考本发明的示例性实施例特别地示出并且描述了本发明，但在不脱离如通过以下权利要求书界定的本发明的精神和范围的情况下，可以在其中做出形式和细节上的各种改变。因此，本发明的大体范围将通过所附权利要求书及其等效物来界定。

Claims (5)

1.一种具有轮缘的方向盘，所述轮缘的表面包覆有导电加热元件，

其中所述加热元件包括并联布置的多个单元加热元件，每个单元加热元件包括：

第一单元线，所述第一单元线的两个末端中的每一者将正电源施加端子以及负电源施加端子串联连接在一起；与所述第一单元线间隔开的第二单元线，所述第二单元线的两个末端中的每一者将所述正电源施加端子以及所述负电源施加端子串联连接在一起；以及用于连接所述第一以及第二单元线的连接线。

2.根据权利要求1所述的方向盘，其中提供了多个连接线，并且所述连接线包含用于在对角线方向上连接所述第一以及第二单元线的第一子连接线以及用于在对角线方向上连接所述第一以及第二单元线的第二子连接线，所述第二子连接线与所述第一子连接线交叉。

3.根据权利要求1所述的方向盘，其中提供了多个连接线并且所述连接线垂直连接所述第一以及第二单元线。

4.根据权利要求1所述的方向盘，其中以圆形形状提供了多个连接线，并且所述第一以及第二单元线接触所述圆。

5.一种用于具有加热元件的方向盘的故障安全装置，所述故障安全装置包括：

根据权利要求1到4中的一项所述的方向盘；以及

微型计算机，所述微型计算机用于控制施加到所述加热元件上的电源并且感测所述加热元件的电阻，

其中如果所述微型计算机感测到由于对所述加热元件的损害，所述加热元件的所述电阻超出预定范围，那么所述微型计算机切断施加到所述加热元件上的电源或向驾驶员传输警告信号。