CN106536280B - 转向握柄灯条系统 - Google Patents

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Abstract

各种实现方式包括用于车辆的转向盘的灯条系统，所述灯条系统包括高强度光源、光漫射层和外部透镜。例如，在某些实现方式中，所述光漫射层设置在多个高强度发光二极管(LED)与外部透镜之间，并且所述光漫射层致使来自所述LED的光表现为跨所述透镜的长度的连续光流并且在各种环境照明条件下提供足够明亮的照明以警告驾驶员或者与其通信。在某些实现方式中，所述外部透镜被着色成在所述LED未被激活时与所述转向盘的剩余部分相融。

Description

转向握柄灯条系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2014年7月23日提交的标题为“Steering Grip Light Bar Systems”的美国临时专利申请号62/027,969的优先权，所述申请的全部内容以引用的方式并入本文。
发明背景
各种先进的驾驶员辅助系统为驾驶员结合了视觉、听觉和/或触觉警告。用于这些系统的可视界面应当最小化驾驶员对警告的反应时间和驾驶员理解并响应于警告或信息的工作量。常规的仪器面板和中控台显示器(center-stack display)要求使驾驶员的注意力离开车辆驾驶。类似地，理想化平视显示器可能抖动，并且有时使驾驶员分心。
因此，本领域需要在车辆中提供可视界面的改进的系统和方法。
发明内容
本文公开的各种实现方式包括用于车辆的转向盘(或转向握柄)的灯条系统。灯条系统包括设置在转向盘的一部分上的高强度光源和光漫射层。来自光源的光通过光漫射层被漫射，并且漫射光朝向车辆的驾驶员或操作者被发射。例如，在某些实现方式中，灯条系统包括设置在外部透镜后面的多个高强度发光二极管(LED)，并且光漫射层是设置在外部透镜的内表面与LED之间的膜。在其他实现方式中，外部透镜可靠自身或者结合一个或多个光改变膜来使光漫射。离开外部透镜的外表面的光表现为跨透镜的长度的连续光流，并且在各种环境照明条件下提供足够明亮的照明以警告驾驶员或与其通信。在某些实现方式中，外部透镜被着色成在LED未被激活时与转向盘的剩余部分相融。外部透镜和/或设置在外部透镜与LED之间的一个或多个光改变膜防止环境光进入透镜并且照亮LED或透镜后面的部件，从而减少分心并降低错误警告或无意地与驾驶员通信的可能。
具体地，根据各种实现方式，用于转向盘的灯条系统包括：至少一个发光二极管(LED)，其邻近转向盘的骨架(armature)的一部分设置；外壳，其限定光优化通道；以及光漫射层，其具有内表面和外表面。光优化通道具有邻近LED设置的近侧端部，并且光漫射层的内表面邻近光优化通道的远侧端部设置。光漫射层被配置用于在光从内表面向外表面地穿过所述层时使所述光漫射。另外，光优化通道可包括在近侧端部与远侧端部之间延伸的反射表面。在某些实现方式中，光漫射层被配置来致使从中漫射穿过的光表现为跨光漫射层的连续光流。
例如，在一些实现方式中，光漫射层可以是联接到外部透镜的内表面的膜。外部透镜的外表面面向车辆的驾驶员(或操作者)，而透镜的内表面邻近光优化通道的远侧端部。在某些实现方式中，外部透镜的外表面被配置用于与转向盘的外表皮大体上平齐地设置。灯条系统还可包括一个或多个另外的光改变膜，其设置在光优化通道的远侧端部与外部透镜的内表面之间。光改变膜可包括亮度增强膜、光漫射膜和/或光转向膜。例如，光改变膜可包括光漫射膜和亮度增强膜。光漫射膜邻近光优化通道设置，并且亮度增强膜邻近外部透镜设置。作为另一个实例，所述系统还可包括设置在亮度增强膜层与透镜之间的光转向膜。
在各种实现方式中，外部透镜可以是至少部分地半透明的和/或部分地不透明的。在其他实现方式中，外部透镜可以是至少部分地透明的。
在一些实现方式中，用于转向盘的灯条系统包括：至少一个光源，其邻近转向盘的骨架的一部分设置；以及光漫射层，其具有第一表面和第二表面。光漫射层的第一表面邻近光源设置，并且光漫射层被配置用于在光从第一表面向第二表面地从中穿过时使光漫射，使得离开第二表面的光表现为跨光漫射层的第二表面的连续光流。
在各种实现方式中，用于转向盘的灯条系统包括：至少一个光源，其邻近转向盘的骨架的一部分设置；以及光漫射层，其具有内表面和外表面。光在其从内表面向外表面地穿过光漫射层时被漫射，并且光漫射层的内表面与光源间隔开，使得在内表面与光源之间限定气隙。离开外表面的光表现为跨外表面的连续光流。
附图说明
关于以下绘图详细地描述本系统的各种实现方式。绘图仅仅是示例性的，以示出某些实现方式的结构。本文所示的某些特征可单独地或结合其他特征使用。本发明不应局限于所示实现方式。
图1是根据一种实现方式的转向盘上的灯条系统的前透视图。
图2是沿A-A线截取的图1所示的灯条系统的剖视图。
图3是根据一种实现方式的其上设置有多个发光二极管的印刷电路板的前视图。
图4是根据一种实现方式的光改变膜的分解视图。
图5A至图5D是根据另一种实现方式的用于转向盘的灯条系统的各种部件的视图。
图6是根据另一种实现方式的笔直光优化通道。
图7是根据另一种实现方式的锥形光优化通道。
图8是根据另一种实现方式的弯折光优化通道。
图9是根据另一种实现方式的转向盘上的灯条系统的前视图。
图10是根据另一种实现方式的转向盘上的灯条系统的局部分解视图。
图11是根据另一种实现方式的转向盘上的灯条系统的分解透视图。
图12是根据另一种实现方式的转向盘上的灯条系统的剖视图。
图13是图1所示的灯条系统的载体的透视图。
图14是图1所示的灯条系统的透镜的透视图。
图15至图17是示出根据各种实现方式的将灯条系统组装到转向盘的方法的流程图。
图18A示出根据一种实现方式的骨架，所述骨架具有用于被接收到夹具开口中以将载体联接到骨架的突起。
图18B示出如穿过G-G线观察的图18A所示的骨架的剖视图。
图18C示出根据一种实现方式的用于联接到图18A和图18B所示的突起的载体的前透视图。
图18D示出图18C所示的载体的后透视图。
图18E示出图18C所示的载体的夹具的前视图。
图18F示出联接到图18A所示的骨架的图18C所示的载体。
图19A示出根据一种实现方式的用于将透镜与载体联接起来的推式螺母的透视图。
图19B示出图19A所示的推式螺母的侧视图。
图20示出根据一种实现方式的光改变膜分层布置。
具体实施方式
本文公开的各种实现方式包括用于车辆的转向盘(或转向握柄)的灯条系统。灯条系统包括设置在转向盘的一部分上的高强度光源和光漫射层。来自光源的光通过光漫射层被漫射，并且漫射光朝向车辆的驾驶员或操作者被发射。例如，在某些实现方式中，灯条系统包括设置在外部透镜后面的多个高强度发光二极管(LED)，并且光漫射层是设置在外部透镜的内表面与LED之间的膜。在其他实现方式中，外部透镜可靠自身或者结合光改变膜来使光漫射。离开外部透镜的外表面的光表现为跨透镜的长度的连续光流，并且在各种环境照明条件下提供足够明亮的照明以警告驾驶员或与其通信。在某些实现方式中，外部透镜被着色在LED未被激活时与转向盘的剩余部分相融。外部透镜和/或设置在外部透镜与LED之间的一个或多个光改变膜防止环境光进入透镜并且照亮LED或透镜后面的部件，从而减少分心并降低错误警告或无意地与驾驶员通信的可能。
例如，图1至图4以及图13和图14示出根据一种实现方式的灯条系统10的各个方面。如图1所示，灯条系统10设置在转向盘100的前表面101上，所述前表面101是大体上面向车辆驾驶员的表面。图2示出沿着图1中的A-A线的灯条系统10的剖视图。如图所示，灯条系统10包括：印刷电路板(PCB)20，多个发光二极管(LED)22设置在其上；载体30，其限定光优化通道32；一个或多个光改变膜50；外部透镜40；以及传热垫60，其设置在PCB 20与转向盘100的轮缘或骨架102之间。
图3示出图2所示的PCB 20的前视图，多个LED 22设置在所述PCB 20上。在此实现方式中，PCB 20是大体上弧形的，以遵循转向盘100的前表面101的一部分的形状。PCB 20可包括例如刚性、半刚性和柔性类型的PCB。具体地，PCB 20可包括柔性电路，其中LED 22安装到充当散热片的衬底材料。衬底材料可包括例如铝柔性衬底。PCB的其他类型和组合是预期的。示例性PCB 20的基板材料可由FR-4(G-10)玻璃增强环氧树脂层压板来构造。另外，至少LED 22设置在其上的PCB 20的上表面可着色或涂布成黑色或者另一种暗色，以防止可能穿过透镜40的任何环境光的反射。
如图2和图5所示，PCB 20通过载体30与骨架102之间的摩擦配合固持在适当地方。然而，在其他实现方式中，PCB 20可使用夹具、按扣、螺丝、皮带、胶水、热铆接或者任何其他合适的紧固机构来邻近转向盘100的骨架102或载体30进行固定。例如，在图5A所示的实现方式中，PCB使用螺丝来邻近骨架进行固定，而在图12所示的实现方式中，螺丝将PCB固定到外壳，所述外壳固定到骨架。因此，PCB可邻近骨架固定，或者可在邻近骨架安装之前，邻近载体或其他相邻部件固定。以下关于图15-17描述将所述灯条系统的部件组装到转向盘的各种实现方式。
图3所示的LED 22是顶部发亮的LED，但是在其他实现方式中，取决于灯条系统的预期用途和灯条系统10在转向盘100上的取向，可使用侧面发亮的LED。另外，根据各种实现方式，LED可以是单色、双色、三色或者多色LED，并且设置在PCB 20上的LED的数目可基于PCB 20的弧长、所期望的光强度、转向盘的大小和/或灯条系统的设计进行选择。例如，在某些实现方式中，对于等于转向盘轮缘的圆周的大约25％的弧长，PCB 20可包括约30至约36个LED；对于等于转向盘轮缘的圆周的大约50％的弧长，可包括约50个LED；对于小于转向盘轮缘的圆周的大约35％的弧长，可包括少于30个LED；并且对于大于转向盘轮缘的圆周的大约50％的弧长，可包括多于50个LED。例如，在某些实现方式中，根据所包括LED 22的数目和灯条系统10的预期用途，LED 22在中心上沿着PCB 20可彼此间隔开大约4mm至大约13mm。在其他实现方式中，对于等于转向盘轮缘的圆周的大约15％至大约25％的弧长，PCB 20可包括10与15个之间的LED。例如，对于等于转向盘轮缘的圆周的大约20％的弧长，PCB 20可包括11个LED。
此外，根据某些实现方式，LED 22中的一部分(诸如图3所示的LED 22a)可包括红外线LED，而LED 22中的一部分(诸如图3所示的22b)可包括可见光LED。红外线LED 22a可用来为例如照相机照亮驾驶员的面部，所述照相机是车辆的驾驶员监测系统的部分。可见光LED 22b可具有大约24,000尼特的强度。
如图3所示，PCB 20与电子控制单元(ECU)70电通信。ECU 70基于来自车辆的驾驶员协助和/或安全系统(未示出)的输入来选择性地点亮PCB 20上的LED 22。此功能性的各种实现方式在2013年10月23日提交并且在2014年4月24日作为美国专利公布号2014/0111324公布的共同未决的美国专利申请14/061,383中有所描述，所述专利申请的全文以引用的方式并入本文。
重新参考图2，一个或多个光改变膜50可包括一层或多层亮度增强膜、光漫射膜和/或光转向膜。所包括的膜50的类型被选择来在从LED 22发射的光穿过外部透镜40之前协助对所述光进行漫射、增强和/或重新取向或重新引导。另外，膜50可有助于防止环境光照亮系统10的内部部件。因为LED 22与透镜40之间的距离相对较短，所以膜50有助于提供灯条系统10的所期望的效果，而不会向转向盘100添加不必要的体积。这些膜可基于所期望的强度水平和效果进行选择。例如，光漫射膜使从中穿过的光漫射，这致使来自单独的LED的光表现为一个连续光流并且防止每个单独的LED出现“热斑”。亮度增强膜可用来提高穿过透镜的光的强度，使得离开透镜的光具有消费者和/或制造商所期望的强度范围。根据一些实现方式，这些亮度增强膜可用来在离开光漫射膜的光穿过外部透镜之前提高所述光的强度，或者所述亮度增强膜可用来在来自LED的光穿过外部透镜之前提高所述光的强度，这在透镜是着色的和/或是半透明的并且阻挡光的一部分穿过透镜时可以是特别有用的。另外，LED 22的强度可减小，这导致LED 22生成更少的电流和更少的热量。为了弥补来自LED22的强度的减小，可将亮度增强膜设置在LED 22与外部透镜40之间，以在光离开透镜40之前提高光的强度。
在图2和图4所示的实现方式中，膜50a是光转向膜，膜50b是亮度增强膜，并且膜50c是光漫射膜。因此，来自LED 22的光在穿过外部透镜40之前穿过光漫射膜50c，随后穿过亮度增强膜50b，并且随后穿过光转向膜50a。在某些实现方式中，膜50中的一个或多个可将光重新引导到转向盘的其中期望峰值强度的特定部分。在各种其他实现方式中，根据灯条系统10的需要，可包括两层或更多层的同一类型的膜，可省略膜50中的一个或多个，或者可省略所有膜50。例如，在图20所示的实现方式中，系统100包括邻近LED 22的光漫射膜50c和位于光漫射膜50c与外部透镜40之间的两层亮度增强膜50b。
在图2和图13所示的实现方式中，载体30可由塑料或者其他刚性材料形成并且邻近PCB 20和骨架102设置。如图13所示，载体30的长度是大体上弧形的，以遵循转向盘100的前表面101的一部分的形状。如图2所示，载体30包括：基部部分35；两个内侧壁38a、38b，其从基部部分35朝向转向盘100的前表面101延伸；以及两个外侧壁39a、39b，其从基部部分35朝向转向盘的前表面延伸并且与内侧壁38a、38b间隔开。内侧壁38a的外表面和外侧壁39a的内表面31a在其间限定外部通道37a，并且内侧壁38b的外表面与外侧壁39b的内表面31b在其间限定外部通道37b。
基部35限定LED 22可延伸穿过的弧形孔24，所述弧形孔24设置在侧壁38a、38b的内(或相对)表面之间；并且侧壁38a、38b的内表面限定光优化通道32。光优化通道32从基部35朝向外部透镜40延伸。从LED 22发射的光行进穿过光优化通道32朝向外部透镜40。光优化通道32可具有反射表面，所述反射表面使来自LED 22的光再循环并且防止所述光在到达通道32的远侧端部33之前被漫射。图2所示的通道32包括：近侧部分34a和远侧部分34c，其各自具有大体矩形横截面(如穿过垂直于转向握柄的前表面101和后表面以及转向盘100的旋转方向的平面所截取)；以及中心部分34b，其具有大体梯形横截面并且在分别为34a、34c的近侧部分与远侧部分之间延伸。近侧部分34a邻近PCB 20设置，并且远侧部分34c邻近通道32的远侧端部33设置。远侧部分34c的宽度(如在上述横截面平面中所测量)大于近侧部分34a的宽度，并且中心部分34b的宽度从近侧部分34a的远侧端部向远侧部分34c的近侧端部增大。
在其他实现方式中，光优化通道可以不同方式成形。例如，在图6所示的实现方式中，通道在其近侧端部与远侧端部之间具有大体矩形横截面。此外，在图7所示的实现方式中，通道具有在其近侧端部与远侧端部之间延伸的大体梯形横截面。此外，如图8所示的实现方式中所示，通道具有两个部分，所述两个部分各自具有相同宽度的大体矩形横截面但相对于彼此以大于0°的角度Θ取向。根据灯条系统的预期用途和所述系统在转向盘上的取向，其他实现方式可包括替代的合适形状。此外，通道一侧的高度(如在通道的近侧端部与远侧端部之间所测量)可大于通道另一侧的高度，这在将光引导朝向通道的较短侧方面可以是有用的。例如，图2和图6中的实现方式包括这种布置。然而，在其他实现方式中，诸如图7和图8所示的那些，通道每一侧的高度可大体上相同。例如，在一些实现方式中，通道每一侧的高度是大约7mm至大约10mm。
在图2所示的实现方式中，限定通道32的侧壁38a、38b的内表面可用反射材料(诸如白色涂料或金属涂料)、反射膜或者铝(或其他类型的金属)镀层涂布或处理，以便将来自LED 22的光引导朝向外部透镜40。然而，在其他实现方式中，限定光优化通道的侧壁可由其他合适的反射材料形成。
载体30可使用各种紧固机构(诸如螺丝、夹具或按扣、皮带、粘合剂或其他合适的机构)来邻近骨架102设置。在图2和图13所示的实现方式中，载体30邻近骨架102被拧紧。具体地，载体30的基部35在其每个端部处限定孔28a、28b。孔28a、28b被配置用于接收螺丝(未示出)以邻近电枢102固定载体30。图5A-5D和图18A-18F(其在以下有所描述)示出其中载体被夹到或卡扣到骨架的其他实现方式。
图18A至图18F示出载体30’的实现方式，其中使用卡扣配合布置将载体30’固定到骨架102。具体地，如图18A和图18B所示，至少一个突起105从骨架102的上表面103延伸。图18B示出如穿过G-G线截取的图18A所示的骨架102的剖视图。在图18所示的实例中，突起105设置在转向盘100上的12点钟位置处并且从骨架的上表面103向上延伸。载体30’包括从基部35’在与内侧壁37a’、37b’相反的方向上延伸的至少一个接片302。接片302设置在载体30’的外侧壁39b’的内侧并且与其间隔开。接片302限定开口305，当载体30’设置在骨架102上的意图位置中时，所述开口305接收突起105。通过将突起105接合到开口305中，可防止载体30’相对于骨架102移动。在其他实现方式(未示出)中，接片302可限定用于接收突起的凹陷，接片302可以是从基部35’延伸的内侧壁的部分，和/或开口305或凹陷可限定在外壁39b’中，这消除了对分开形成的夹具302的需要。并且，在其他实现方式中，突起可从载体的侧壁延伸并且用于接收突起的开口或凹陷可限定在骨架中。此外，在其他实现方式中，可存在多于一个突起和开口或凹陷，和/或突起可设置在转向盘100上的不同位置处。
图2所示的外部透镜40包括光穿过其进入和离开透镜40的远侧端部41以及朝向灯条系统10的其他部件延伸的侧部部分42a、42b。例如，如在穿过图1的A-A线截取的横截面中所观察的，透镜40是大体U形的，并且远侧端部41设置在侧部部分42a、42b之间。
在某些实现方式中，远侧端部41可以是部分地不透明的，从而遮蔽光以免从透镜40的一部分离开。与遮蔽部分类似地，透镜40的剩余部分可以是半透明的和/或着色的，以便阻挡来自LED 22的光的至少一部分并且防止环境光的至少一部分进入透镜40，从而保持透镜40后面的部件隐而不见。通过以类似方式对透镜40的各个部分进行着色，透镜表现为一个装饰件并且在美学上更令人愉快。另外，通过与转向设备类似地对透镜40进行着色，除了当光穿过透镜朝向驾驶员传递时，透镜40不会使驾驶员分心。根据某些实现方式，透镜40被配置来阻挡进入透镜的光的至少90％。此外，在一些实现方式中，透镜40和光漫射膜可一起工作以使从中穿过的光漫射，从而致使来自单独的LED的光表现为一个连续光流并且防止每个单独的LED出现“热斑”。另外，透镜40和光漫射膜可一起工作以防止环境光照亮系统的内部部件。
如图2所示，如沿着图1中的A-A线所观察的，远侧端部41的外表面41a遵循大体弓形路径，使得外表面41a遵循转向盘100的外前表面101的轮廓。这种成形还允许透镜40在LED 22未被ECU 70激发时与转向盘100相融，这对于驾驶员来说可能是美学上和人体工程学上更令人愉快的。另外，如图1所示，透镜40的远侧端部41的外表面41a的长度遵循沿着转向盘100的前表面101的长度的另一条大体弓形路径。
透镜40可由聚碳酸酯、丙烯酸树脂、穿孔铝、树脂或其他合适的材料形成。例如，在一些实现方式中，透镜40可由树脂或具有光漫射特性的其他材料形成。例如，在其中透镜由具有光漫射特性的材料形成的某些实现方式中，透镜可与或可不与光漫射膜一起使用。另外，可对透镜40、或者至少其远侧端部41的外表面41a进行染色或者涂色，以使其与转向盘色彩相匹配，诸如染成或者涂成棕色或黑色。通过使至少外部透镜40的远侧端部41的外表面41a变暗，来自LED 22的光的强度被减小到所期望的光强度水平。例如，车辆制造商或消费者可能宁愿在白天驾驶时使离开透镜40的光的光强度水平处于大约500与大约550尼特之间，并且在夜间或者低照明驾驶条件下使其处于大约5尼特至大约50尼特。根据某些实现方式，为了在暗色的或半透明的外部透镜的情况下实现所期望的光强度水平，LED 22可在相对高的强度水平下(诸如约24,000尼特)照亮，以便提供将由一个或多个光漫射膜或外部透镜40漫射的足够的光。在替代实现方式中，透镜可以是通透的，并且一个或多个光漫射膜50c可设置在外部透镜40与LED 22之间。此外，透镜40和/或光漫射膜50c可被配置来阻挡光的至少大约90％。
另外，根据某些实现方式，透镜40的一部分可被配置来遮蔽离开透镜40的光或者设定所述光的形状。例如，光阻涂料、染料或膜可设置在透镜的内表面上，以阻挡可见光穿过光阻涂料、染料或膜。例如，透镜40的光阻部分可以是黑色或棕色。此光阻部分可设置在例如PCB 20上的红外线LED 22a上方，或者沿着灯条系统的其他部分设置。
另外，在一些实现方式中，透镜40可使用模内贴标(IML)技术来形成。例如，可用遮蔽光以免穿过膜的墨来印刷膜，并且将这个膜设置在透镜模具中，之后用树脂或其他透镜形成材料来填充模具以形成透镜。当透镜形成材料凝固时，膜固化并与透镜形成材料成整体并且变成透镜40的远侧外表面。
透镜40可通过摩擦配合来邻近载体30固持在适当地方，或者透镜40可诸如使用螺丝、夹具、胶水、皮带或其他合适的紧固机构来紧固在适当地方。例如，如图2所示，透镜40的侧部部分42a、42b分别延伸到外部通道37a、37b中，并且可通过使用夹具或按扣机构来紧固在相应通道37a、37b内。具体地，如图13和图14所示，载体30还包括至少一个突起26，其从载体30的每个内侧壁38a、38b的外表面对应地延伸到通道37a、37b中。透镜40的每个侧部部分42a、42b限定至少一个凹陷或孔口49以用于当透镜40邻近载体30设置时接收相应突起26。将突起26接合到凹陷或孔口49中防止透镜40相对于载体30移动。另外，如图13所示，载体的基部35在每个端部处限定柱孔27a、27b，所述柱孔27a、27b被配置用于分别接收柱43a、43b，所述柱43a、43b邻近透镜40(沿着其长度)的每个端部从透镜40的远侧端部41向下延伸。当柱43a、43b与载体30的柱孔27a、27b对准并且与其接合时，用于将透镜40固定到载体30的突起26和凹陷或孔口49对准并且能够相接合。
在图19A和图19B所示的另一种实现方式中，一个或多个推式螺母215可用来防止柱43a、43b轴向移动远离载体30而从柱孔27a、27b移出。具体地，每个推式螺母215包括环形基部217以及轴向延伸远离基部217并且从基部217径向向内延伸的多个叶片219。每个叶片219包括与基部217一体形成的近侧端部以及轴向延伸远离基部217的远侧端部221。远侧端部221彼此分离，在径向向内的方向上朝向彼此偏置，并且限定孔口223。
载体30的基部35的下表面35a邻近每个柱孔27a、27b限定狭槽230。推式螺母215的基部217可滑动地接合到狭槽230中，使得推式螺母215的孔口223与相应柱孔27a、27b轴向对准并且远侧端部221延伸远离下表面35a。透镜40的相应柱43a、43b穿过柱孔27a、27b并且随后穿过邻近柱孔27a、27b的相应推式螺母215的孔口223而接合。径向向内偏置的叶片219防止柱43a、43b在远离载体30的方向上被拉出柱孔27a、27b。
可替代地，突起可从透镜40的侧部部分42a、42b的内表面或外表面延伸，并且载体30的外部通道37a、37b内的对应表面可限定配置用于接收突起的凹陷或孔口。并且在又一个替代实现方式(未示出)中，一个或多个支腿从透镜的侧部部分的下边缘延伸，并且每个支腿包括向外(或向内)朝向载体30的侧壁38a、38b或者39a、39b延伸的突起。载体30邻近每个外部通道37a、37b在基部35中限定对应孔口或凹陷以用于接收每个突起。
替代或除了以上提及的紧固方法中的一种或多种，侧部部分42a、42b可通过邻近侧部部分42a、42b将转向盘100的外表皮的边缘卷到通道37a、37b中以借助于摩擦配合来固持在通道37a、37b中。
传热垫60设置在PCB 20与转向盘骨架102之间并且被配置用于使由PCB 20上的LED 22生成的热量驱散到骨架102，所述传热垫60由金属材料制成并且充当散热片。在图2所示的实现方式中，传热垫60与载体30分离，并且可由导热树脂、导热环氧树脂、导热聚合物、导热硅树脂、导热粘合剂、热垫、石墨膜和/或金属形成。可替代地(未示出)，传热垫可一体形成在聚合物泡沫模制层的设置在骨架与PCB之间的至少一部分中。在这种实现方式中，聚合物泡沫模制层的设置在PCB 20与骨架102之间的至少一部分包含聚合物泡沫模制层内的导热材料(诸如以上提及的材料)或者其他合适的导热材料，并且所述材料将来自PCB 20的热量驱散到骨架102。另外，在某些实现方式中，传热垫60是可压缩的，这允许将灯条系统10组装到骨架102上期间的更大的机械建造公差。
图5A示出灯条系统70的另一种实现方式，其中载体80邻近骨架202进行夹持或卡扣。图5B和图5C示出如分别在图5D所示的C方向和D方向上观察的转向盘200的骨架202的每一侧的侧视图。载体80和骨架202可夹持在一起以将载体80邻近骨架202进行固定。具体地，骨架202包括大体上面向转向盘200的前部方向的中心安装表面203以及远离安装表面203朝向转向盘200的后表面(或者在远离驾驶员或操作者的方向上)延伸的侧表面204、205。传热垫75和具有LED 93的PCB 92邻近中心安装表面203设置。
载体80包括基部85，所述基部85包括邻近聚合物泡沫模制层95和PCB 92设置的下表面85a以及从基部85朝向转向盘200的前表面延伸的外侧壁84a、84b。外侧壁84a、84b的外表面遵循转向盘200的轮廓，使得转向盘200的外蒙皮(或外表皮)可包裹在外侧壁84a、84b的外表面周围。内侧壁82a、82b从基部85延伸，并且设置在外侧壁84a、84b的内侧且与其间隔开。内侧壁82a、82b的内表面限定光优化通道，并且内侧壁82a、82b的外表面和外侧壁84a、84b的内表面限定平行的外部通道。透镜40的侧部部分42a、42b和表皮的每个边缘可卷到相应外部通道内以相对于转向盘200固定表皮和透镜40。
骨架202的每个侧表面204、205限定至少一个凹陷206，并且凹陷206沿着每个侧表面204、205的长度轴向地间隔开，如图5B和图5C所示。另外，如图5B和图5C所示，限定在侧表面204上的凹陷206沿着在转向盘200的旋转轴线的平面中、遵循转向盘200的形状的圆弧E不与侧表面205上的凹陷206对准，如图5B至图5D所示。因此，因为图5A所示的横截面是穿过图5B至图5D所示的B-B线截取的，所以图5A仅示出侧表面205上的凹陷206。然而，在其他实现方式中，骨架的每个侧表面上的凹陷可沿着在转向盘的旋转轴线的平面中、遵循转向盘的形状的圆弧对准，或者凹陷可包括沿着骨架的每个侧表面的一部分的一个连续凹陷。
至少一个支腿86从载体80的下表面85a的每一侧在远离转向盘200的前表面的方向上延伸。每个支腿86的内表面邻近骨架的相应侧表面204、205设置并且朝向所述相应侧表面204、205偏置，并且每个支腿86的远侧端部限定突起88，所述突起88向内朝向相应侧表面204、205延伸并且当载体80的基部85的下表面85a邻近聚合物泡沫模制层95和PCB 92设置时接合凹陷206。
另外，其他实现方式可包括夹具机构(未示出)，其中骨架的一个或多个侧表面各自限定从相应侧表面向外延伸的一个或多个突起，并且载体的支腿限定一个或多个凹陷，所述一个或多个凹陷被配置用于在载体邻近骨架设置时接收突起。此外，在其他替代实现方式中，可使用用于邻近骨架或聚合物泡沫模制层固定载体的其他紧固机构，诸如其他类型的夹具机构、按扣、螺丝、皮带、粘合剂和/或热铆接。在上述实现方式中，PCB邻近传热垫设置，所述传热垫直接地邻近转向盘的骨架设置。
在其他各种实现方式中，限定光优化通道的载体可与限定外侧壁的外壳分开形成。例如，图11示出根据一种这样的实现方式的灯条系统150。具体地，外壳157和载体161可由塑料或其他刚性材料分开形成。PCB 159和限定光优化通道的载体161设置在分开形成的外壳157内，并且外壳157邻近骨架155设置。骨架155可类似于上述实现方式，并且包括面向转向盘的前表面的方向的安装表面165以及从安装表面165在远离转向盘的前表面的方向上延伸的侧壁166、167。外壳157包括邻近安装表面165设置的基部168以及从基部168朝向转向盘的前表面延伸的侧壁169、170。侧壁169、170的外表面是弓形的，以遵循转向盘的前表面的轮廓，并且表皮可包裹在侧壁169、170的外表面周围。侧壁169、170的内表面和外壳157的基部168限定大体U形通道。
为了邻近骨架155固定外壳157，外壳157的基部168限定一个或多个孔口172，所述一个或多个孔口172被配置用于接收从中穿过的螺丝174。穿过骨架155的安装表面165限定的一个或多个孔口175与孔口172对准，使得螺丝174可穿过孔口172、175接合以将外壳157固定到骨架155。然而，在其他实现方式中，可使用摩擦配合或者其他合适的紧固机构(例如像夹具机构(诸如以上关于图5A-5D所描述)、皮带、粘合剂和/或热铆接)来邻近骨架155固定外壳157。
载体161包括：基部176；一个或多个支腿177，其从基部176的下表面176a在朝向外壳157(或者远离转向盘的上表面)的方向上延伸；以及侧壁178、179，其从基部176的上表面176b在朝向转向盘的前表面的方向上延伸。侧壁178、179设置在基部176的相应侧边缘180、181的内侧。基部176还限定孔口183，设置在PCB 159上的LED 182穿过孔口183延伸。基部176和侧壁178、179各自的内表面184a、184b限定光优化通道，来自LED 182的光穿过所述光优化通道朝向透镜163行进。
载体161和PCB 159设置在外壳157的U形通道内，使得PCB 159设置在外壳的基部168与载体161的基部176的下表面176a之间。为了邻近外壳157固定载体161，载体161的支腿177被夹到或卡扣到外壳157的一部分中。在图11所示的实现方式中，支腿177包括向内弯折的远侧端部186。外壳157的基部168限定凹陷或孔口185，支腿177的远侧端部186可穿过凹陷或孔口185延伸并且接合外壳157以防止载体161相对于外壳157移动。然而，在其他实现方式中，远侧端部可向外弯折或者可限定配置用于接合凹陷或孔口的突起。并且，在其他实现方式(未示出)中，外壳157的侧壁169、170可限定凹陷或孔口。此外，在其他实现方式中，由外壳157的侧壁169、170的内表面限定的突起可延伸到U形通道中，并且这些突起被配置来邻近边缘180、181接合载体161的基部176的上表面176b。
PCB 159邻近外壳157的基部168设置在侧壁169、170的内表面之间。PCB 159通过摩擦配合固持在外壳157的基部168与载体161的基部176的下表面176a之间。然而，在其他实现方式中，可使用其他紧固机构、诸如以上描述的那些。
另外，当载体设置在外壳157的U形通道内时，载体161的侧壁179的外表面和外壳157的外壁169的内表面限定第一外部通道，并且载体161的侧壁178的外表面和外壳157的外壁170的内表面限定第二外部通道。外部通道被配置用于接收转向盘的表皮和透镜163的侧部部分，诸如以上关于图2所描述。
图12是灯条系统300的另一种实现方式的剖视图，所述剖视图类似于图2和图5A所示的视图。系统300包括与图11所示的系统150类似的部件，但是载体261被配置来夹到或卡扣到PCB 259，并且PCB 259被旋拧到外壳257的基部268的上表面268b上。外壳257可使用任何合适的紧固机构(诸如以上所描述的那些)来将固定到骨架(未示出)，或者外壳257可包括一个或多个锚定表面(未示出)，所述一个或多个锚定表面延伸到聚合物泡沫模制层中并且由聚合物泡沫模制层固定以防相对于骨架移动。基部268以及侧壁269、270的从外壳257的基部268延伸的一部分限定两个大体平行的通道275、276，通道275、276相对于外壳257的基部268的上表面268a凹陷。支腿277从载体261的基部278的下表面278a延伸，并且每个支腿277的远侧端部287向内弯折并且被配置用于接合PCB 259的下表面290。在此实现方式中，PCB 259由螺丝280或者其他合适的紧固机构(诸如上述紧固机构)来固定到外壳257的基部268。由外壳257限定的平行通道275、276允许每个支腿277的远侧端部287延伸到PCB259的下表面290下方并且与其接合。另外，图12所示的实现方式包括装饰环，所述装饰环设置在透镜263的侧部部分与表皮之间，以固定透镜263和表皮并且在转向盘的前表面上提供修饰性特征。然而，在其他实现方式中，可不包括装饰环。
根据各种实现方式，光漫射层和光优化通道允许使用较少的LED来实现所期望的照明效果，这减少了灯条系统所使用的功率量并且减少灯条系统所生成的热量。
上述实现方式包括一个PCB和一个透镜。然而，在替代实现方式中，诸如图9所示，系统可包括沿着转向盘的前表面彼此间隔开的两个或更多个PCB和/或两个或更多个外部透镜。在一个替代实现方式中，诸如图9所示，系统包括设置在转向盘框架位于1点钟与3点钟之间的第一部分上的第一PCB和邻近第一PCB设置的第一透镜，以及设置在转向盘的位于9点钟与11点钟之间的第二部分上的第二PCB和邻近第二PCB设置的第二透镜。在另一个替代实现方式中，诸如图10所示，系统包括以端对端关系沿着转向盘100的长度布置的两个PCB 220a、220b，以及在设置在PCB 220a、220b上的LED 222上方延伸的一个透镜240。
此外，各种实现方式可包括其他类型的光源。例如，根据一些实现方式，其他类型的光源可包括激光二极管、电致发光、有机发光二极管(OLED)和发光电容器。另外，各种实现方式可基于灯条系统在转向盘上的所期望取向、操作者的头部相对于转向盘的预期位置以及灯条系统的预期用途而包括上述各种类型的光源、光优化通道和光漫射层的组合。例如，透镜可相对于与转向盘的前表面相切的平面成角度以引导光，光引导膜可用来在特定方向上引导光，和/或光优化通道可被成形来在特定方向上引导光。
以上描述了灯条系统的各个部件的各种配置以及组装部件的子集的方法。图15至图17示出将灯条系统组装到转向盘的方法的各种实现方式。关于这些方法所描述的步骤意图涵盖上述部件和子组件机构的各种组合。
具体地，图15示出根据一种实现方式的将转向盘与灯条系统组装起来的方法1500。在步骤1501处，将传热垫固定到转向盘的骨架，并且在步骤1502中，将PCB固定到垫和骨架。在步骤1503中，将垫、PCB和骨架插入到聚合物泡沫模制工具中，以至少在骨架未被PCB和传热垫覆盖的部分之上形成聚合物泡沫模制层。在步骤1504中，邻近骨架固定载体，使得由载体限定的光优化通道邻近设置在PCB上的LED。在步骤1505中，邻近载体固定透镜。
图16示出根据一种实现方式的将灯条系统组装到转向盘的方法1600。在步骤1601中，将骨架插入到聚合物泡沫模制工具中以在骨架之上形成聚合物泡沫模制层。接着在步骤1602处，将传热垫固定到骨架。在步骤1603中，将PCB固定到载体，并且在步骤1604中，将载体固定到骨架，使得PCB邻近传热垫。在步骤1605中，将透镜固定到载体。在替代实现方式中，如果泡沫模制层的将要设置在PCB与骨架之间的至少一部分在其内包含导热材料，那么步骤1602可能不是必须的。
图17示出根据一种实现方式的将灯条系统组装到转向盘的方法1700。在步骤1701处，将传热垫固定到骨架，并且在步骤1702中，将PCB固定到载体。在步骤1703中，将载体固定到骨架，使得PCB邻近传热垫。在步骤1704中，将载体、垫、PCB和骨架插入到聚合物泡沫模制工具中，以在骨架和载体之上形成聚合物泡沫模制层。在步骤1705中，邻近载体固定透镜。
应理解，在以上关于图15-17所描述的实现方式中，载体可包括具有一体形成的外壳(诸如图2-5D和图13所示)的载体，或与外壳分开形成的载体(诸如图11-12所示)。对于其中载体与外壳分开形成的实现方式，以上方法可包括诸如在步骤1504、1604和1703之前将外壳固定到骨架的步骤(未示出)以及诸如在步骤1504、1604和1703中将载体固定到外壳的步骤(未示出)。
虽然先前描述和绘图表示本发明的优选实现方式，但将理解，在不脱离如所附权利要求书中所限定的本发明的精神和范围的情况下，可在其中做出各种添加、修改、组合和/或替代。具体地，本领域的技术人员将会清楚，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以其他特定形式、结构、布置、比例并且用其他元件、材料和部件来体现。本领域的技术人员将会了解，在不脱离本发明的原理的情况下，本发明可与本发明的以及以其他方式用于实践本发明的结构、布置、比例、材料和部件的许多修改一起使用，所述修改尤其适于特定的环境和操作要求。另外，本文所描述的特征可单独地或结合其他特征使用。因此，本发明所公开的实现方式在所有方面均被视为说明性而不是限制性的，本发明的范围由所附权利要求书指示且不限于先前描述。
本领域的技术人员将会了解，在不脱离本发明的广泛发明概念的情况下，可对上述实现方式做出改变。因此，应理解，本发明不限于所公开的具体实现方式，而是意图涵盖如由所附权利要求书限定的本发明的精神和范围内的修改。

Claims (43)

1.一种用于转向盘的灯条系统，其包括：
至少一个光源，其邻近转向盘的骨架的一部分设置；
载体，其限定光优化通道，所述光优化通道具有邻近所述光源设置的近侧端部；以及
光漫射层，其具有内表面和外表面，所述光漫射层的所述内表面邻近所述光优化通道的远侧端部设置，并且所述光漫射层被配置用于在光从所述内表面向所述外表面地从中穿过时使所述光漫射。
2.如权利要求1所述的灯条系统，其中所述光漫射层被配置来致使从中漫射穿过的所述光表现为跨所述光漫射层的连续光流。
3.如权利要求1所述的灯条系统，其中所述光漫射层包括光漫射膜。
4.如权利要求1所述的灯条系统，其中所述光漫射层包括外部透镜。
5.如权利要求1所述的灯条系统，其还包括外部透镜，所述外部透镜的外表面面向驾驶员，而所述外部透镜的内表面面向所述光漫射层。
6.如权利要求5所述的灯条系统，其中所述光漫射层设置在所述外部透镜的所述内表面上。
7.如权利要求5所述的灯条系统，其中所述光漫射层是光漫射膜，并且所述系统还包括设置在所述光优化通道的所述远侧端部与所述外部透镜的所述内表面之间的一个或多个附加的光改变膜。
8.如权利要求7所述的灯条系统，其中所述一个或多个附加的光改变膜选自由以下各项组成的组：亮度增强膜、光漫射膜和光转向膜。
9.如权利要求8所述的灯条系统，其中所述一个或多个附加的光改变膜包括亮度增强膜，所述光漫射膜邻近所述光优化通道设置并且所述亮度增强膜设置在所述光漫射膜与所述外部透镜之间。
10.如权利要求9所述的灯条系统，其中所述一个或多个附加的光改变膜还包括光转向膜，所述光转向膜设置在所述亮度增强膜与所述外部透镜之间。
11.如权利要求9所述的灯条系统，其中所述亮度增强膜是第一亮度增强膜，并且所述一个或多个附加的光改变膜还包括邻近所述第一亮度增强膜设置的第二亮度增强膜。
12.如权利要求5所述的灯条系统，其中所述外部透镜的所述外表面能与所述转向盘的外表皮平齐的关系来设置。
13.如权利要求12所述的灯条系统，其中所述外部透镜还包括从所述外部透镜的所述内表面朝向所述转向盘的所述骨架延伸的侧部部分，所述侧部部分被配置用于邻近所述骨架固定所述外部透镜。
14.如权利要求1所述的灯条系统，其中所述光漫射层包括至少一个光漫射膜，并且所述系统还包括外部透镜，其中所述光漫射膜设置在所述光优化通道的所述远侧端部与所述外部透镜的内表面之间。
15.如权利要求14所述的灯条系统，其中所述外部透镜的至少一部分是不透明的。
16.如权利要求14所述的灯条系统，其中所述外部透镜的至少一部分是半透明的。
17.如权利要求16所述的灯条系统，其中所述外部透镜是黑色的。
18.如权利要求1所述的灯条系统，其中所述光优化通道包括邻近所述通道的所述近侧端部的近侧部分、邻近所述通道的所述远侧端部的远侧部分、以及设置在所述近侧部分与所述远侧部分之间的中心部分，其中所述近侧部分和所述远侧部分各自具有穿过垂直于所述转向盘的轮缘的前表面和后表面以及所述转向盘的旋转方向的平面截取的大体矩形横截面，并且所述中心部分具有大体梯形横截面，并且所述近侧部分的宽度小于所述远侧部分的宽度，并且所述中心部分通道的远侧端部大于所述中心部分的近侧端部的宽度。
19.如权利要求1所述的灯条系统，其中由所述载体限定的所述光优化通道具有穿过延伸穿过所述转向盘的轮缘的前表面和后表面以及所述转向盘的旋转方向的平面截取的大体矩形横截面形状，使得所述通道的所述近侧端部的宽度与所述通道的所述远侧端部的宽度大体相同。
20.如权利要求1所述的灯条系统，其中由所述载体限定的所述光优化通道的至少一部分具有穿过延伸穿过所述转向盘的轮缘的前表面和后表面以及所述转向盘的旋转方向的平面截取的大体梯形横截面形状，使得所述通道的所述近侧端部的宽度小于所述通道的所述远侧端部的宽度。
21.如权利要求1所述的灯条系统，其中由所述载体限定的所述光优化通道包括在所述通道的近侧端部与远侧端部之间大体平行的壁，并且所述通道包括在所述近侧端部与所述远侧端部之间的具有大于0°的角的弯折。
22.如权利要求1所述的灯条系统，其中所述光优化通道由白色材料涂布或模制。
23.如权利要求1所述的灯条系统，其中所述光优化通道是白色的。
24.如权利要求1所述的灯条系统，其中所述光源包括一个或多个发光二极管(LED)，并且所述LED在中心上彼此间隔4mm与13mm之间。
25.如权利要求1所述的灯条系统，其中所述光源包括一个或多个发光二极管(LED)，并且所述LED具有50尼特与24，000尼特之间的强度。
26.如权利要求25所述的灯条系统，其中从所述光漫射层发射的光具有5至550尼特的强度。
27.如权利要求25所述的灯条系统，其中所述光漫射层包括第一部分和第二部分，从所述第一部分发射的所述光具有至少500尼特的强度，并且所述第二部分被配置来阻挡所有可见光穿过所述第二部分被发射。
28.如权利要求4所述的灯条系统，其中所述外部透镜和所述光漫射层一起工作以防止环境光照亮系统的内部部件。
29.如权利要求1所述的灯条系统，其中所述光源包括一个或多个发光二极管(LED)，并且所述至少一个LED包括一个或多个可见光LED和一个或多个红外光LED。
30.如权利要求29所述的灯条系统，其中所述可见光LED邻近所述系统的印刷电路板(PCB)的中心部分设置，并且所述红外光LED邻近所述PCB的每个端部设置。
31.如权利要求1所述的灯条系统，其中限定所述光优化通道的所述载体的侧壁的内表面包括反射涂层。
32.如权利要求1所述的灯条系统，其中泡沫模制层设置在所述转向盘的骨架和所述载体的至少一部分周围。
33.如权利要求1所述的灯条系统，其中所述载体与设置在骨架周围的泡沫模制层分开形成并且通过一个或多个紧固件邻近所述骨架设置。
34.如权利要求33所述的灯条系统，其中所述一个或多个紧固件包括夹具。
35.如权利要求1所述的灯条系统，其中所述光源包括至少一个发光二极管(LED)，并且所述系统还包括印刷电路板(PCB)，所述至少一个LED设置在所述PCB上。
36.如权利要求35所述的灯条系统，其还包括设置在所述PCB与转向盘骨架之间的传热垫，所述传热垫被配置用于将来自所述PCB的热量驱散到所述转向盘骨架。
37.如权利要求36所述的灯条系统，其中所述传热垫是可压缩垫。
38.如权利要求35所述的灯条系统，其中所述PCB是黑色的。
39.如权利要求1所述的灯条系统，其中所述光源包括至少一个发光二极管(LED)，并且所述系统还包括印刷电路板(PCB)，所述至少一个LED设置在所述PCB上，并且其中泡沫模制层设置在所述转向盘的骨架周围并且所述泡沫模制层的一部分包含将来自所述PCB的热量传导至所述转向盘骨架的至少一种导热材料。
40.如权利要求1所述的灯条系统，其中所述光源包括至少一个发光二极管(LED)，并且所述系统还包括第一印刷电路板(PCB)和第二PCB，第一组LED中的一个或多个设置在所述第一PCB上，第二组LED中的一个或多个设置在所述第二PCB上，所述第一PCB和所述第二PCB邻近所述光优化通道的所述近侧端部设置。
41.如权利要求1所述的灯条系统，其中所述光源包括至少一个发光二极管(LED)，并且所述系统还包括第一印刷电路板(PCB)和第二PCB以及外壳，第一组LED中的一个或多个设置在所述第一PCB上，第二组LED中的一个或多个设置在所述第二PCB上，所述第一PCB邻近转向盘骨架的第一部分设置并且所述第二PCB邻近所述骨架的第二部分设置，所述外壳限定邻近所述第一PCB的第一光优化通道和邻近所述第二PCB的第二光优化通道，所述光漫射层包括邻近所述第一光优化通道的第一光漫射层和邻近所述第二光优化通道的第二光漫射层，并且所述骨架的所述第一部分和所述第二部分彼此间隔开。
42.如权利要求41所述的灯条系统，其中所述骨架的所述第一部分邻近所述转向盘的前表面设置在9点钟与11点钟之间，并且所述骨架的所述第二部分邻近所述转向盘的所述前表面设置在1点钟与3点钟之间。
43.如权利要求1所述的灯条系统，其中所述光优化通道包括在所述近侧端部与所述远侧端部之间延伸的反射表面。
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