CN109195835B - 触觉组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于车辆座椅或用于能放置在车辆座椅上的护套的触觉组件，所述触觉组件包括至少一个触觉致动器、至少两个支承层和具有至少一个腔室的基体层，其中，触觉致动器布置在第一支承层上，第一支承层布置成延伸入腔室内而不与腔室的底部接触，触觉致动器在所述腔室中布置在第一支承层上，使得该触觉致动器基本上不与腔室的侧壁或者底部接触，腔室的开口由第二支承层覆盖，本发明还涉及触觉系统和包括触觉组件或触觉系统的车辆座椅。

Description

触觉组件

技术领域

本发明涉及用于车辆座椅的触觉组件，尤其涉及触觉导航和/或警告组件，本发明还涉及触觉系统以及包括所述触觉组件或触觉系统的车辆座椅。

背景技术

用于车辆座椅的触觉组件是已知的。

US 2014/0008948公开了一种用于车辆座椅的振动警报装置。座椅包括发泡材料垫和靠近发泡材料垫表面的至少一个马达组件。马达组件包括多个传感器单元。

发泡材料垫包括预成型凹槽，振动警报装置嵌入所述预成型凹槽中。或者，传感器单元可以封装在橡胶盖板中。

DE102013211029A1涉及一种用于汽车的具有改进的致动器固定机构的报警系统。座椅包括至少两个致动器。致动器放置在壳体中，而壳体又嵌入内饰的与壳体的形状相匹配的多级腔室中。

US6744370B1涉及一种结合到用于车辆座椅的衬垫中的振动-触觉报警和按摩系统。该系统包括多个电动振动器。该系统可以放置在座椅上或结合在座椅中。

然而，没有一种已知的系统提供允许高度局部化且强烈的触觉信号的致动器布置。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的触觉组件，其尤其关于向车辆座椅的乘客提供强烈且局部受限的信号。在一个实施例中，以允许提供导航指令的方式对信号进行局部限制。优选地，触觉组件提供触觉信号，所述触觉信号以在不使用音频指令的情况下向用户提供逐向导航指令。

本发明通过提供一种触觉组件来实现所述目标，所述触觉组件用于车辆座椅或用于可放置在车辆座椅上的护套，所述触觉组件包括至少一个触觉致动器(5)、至少两个支承层和包括至少一个腔室(2)的基体层(1)，其中触觉致动器(5)布置在第一支承层(3)上，并且第一支承层(3)布置成延伸到所述腔室(2)中而不与腔室的底部(6)接触，触觉致动器(5)在腔室(2)中布置在第一支承层(3)上，使得触觉致动器(5)不与腔室的侧壁或底部(6)接触，腔室的开口(7)由第二支承层(4)覆盖。

图1提供了根据本发明的触觉组件的实施例的截面图。

腔室(2)形成为在基体层(1)中的凹部。第一支承层(3)延伸到所述腔室中。第二支承层(4)覆盖腔室的开口(7)并且放置在第一支承层上。触觉致动器(5)放置在第一支承层(3)上。腔室的底部用(6)标示。

由于本发明的触觉致动器在腔室中“悬浮”地布置在第一支承层和第二支承层之间，触觉致动器不会被形成腔室的基体材料夹紧。即使当车辆座椅被占据和压缩时，触觉致动器也不会或基本上不与腔室的底部或侧壁接触，优选地，致动器将(甚至通过第一支承层)不与腔室的底部和的侧壁接触。这避免了触觉信号在座椅的较大区域中的扩散。

本发明的触觉组件可以结合到车辆座椅中，或者它可以放置在车辆座椅的上部，从而形成车辆座椅的至少部分的护套。

第一支承层可以是织物层，其包含天然和/或合成纤维或由天然和/或合成纤维组成。第二支承层可以是织物层，其包含天然和/或合成纤维或由天然和/或合成纤维组成。

下列纤维中的一种或组合可用于织物层：聚酯纤维、聚酰胺纤维或弹性纤维(例如Spandex氨纶)。

或者，所述支承层中的任一层可以由箔、膜、天然皮革或人造皮革制成。

优选地，第一支承层是可拉伸的织物层，第二支承层也是织物层或由皮革制成。

在组件中使用的支承层是织物层的情况下，所述支承层可以是针织的、编织的、织造的、非织造的、毡制的或粘合的纤网，优选地，织物层是针织的。

在一个实施例中，第一支承层具有比第二支承层更高的弹性。这意味着在本发明的组件的背景下，第一支承层不会降低第二支承层的弹性。

优选地，第一支承层在多个、优选在所有方向上具有较高的弹性，导致在多个方向上的拉伸性。

在一个实施例中，第一支承层和第二支承层的弹性组合使得触觉致动器悬浮在第一支承层和第二支承层之间。

第一支承层和第二支承层通常彼此叠置，致动器布置在两层之间。在一些实施例中，一个或多个附加层至少在一些位置中插入到第一支承层和第二支承层之间。在第一支承层和第二支承层彼此直接接触的情况下，它们可以例如使用胶而彼此连接。这具有以下优点：放置在它们之间的致动器甚至更好地固定在其位置中。

附加层也可以位于基体层和第一支承层之间或者集成在基体层中。例如，包括座椅加热装置(例如包括加热丝的垫或板)的层可以放置在基体层和第一支承层之间。

在优选的实施例中，第一支承层和/或第二支承层的至少一个区域具有至少1GPa的杨氏模量，优选至少5GPa的杨氏模量，更优选至少10GPa的杨氏模量，优选地，所述区域位于组件的覆盖或围绕腔室的开口或者至少其一部分的区域中。所述杨氏模量是指层(例如织物)而不是层中包含的纤维的模量。更优选地，具有较高杨氏模量的第一支承层和/或第二支承层的区域与腔室开口的表面面积相同并且放置在腔室开口之上。在一个实施方案中，具有至少1GPa的杨氏模量的第一和/或第二支承层的区域比腔室开口的表面面积大于最多25％，更优选地大于最多10％或比腔室开口的表面面积要小。

优选地，这些区域的杨氏模量至少是其余支承层的杨氏模量的两倍。

具有较高模量的支承层区域可以通过局部地将不同的材料结合到支承层中或通过以不同的方式(例如，不同的编织或针织图案)形成支承层而实现。

或者，杨氏模量至少为1GPa，优选地杨氏模量至少为5GPa，更优选地至少10GPa的材料可以在相应区域附接到第一支承层和/或第二支承层上。

或者，上述区域可以由密度高于其余支承层(即，支承层的不紧邻所述腔室的部分)的材料制成。

或者，上述区域也可以由具有比第二支承层的周围部分小的杨氏模量的材料构成。这可以通过用具有较小杨氏模量的织物替换这些区域中的第二支承层的部分来实现。

在车辆座椅被皮革覆盖的情况下，可以使用替代实施例。皮革通常具有约0.1-0.5GPa的杨氏模量，使得触觉信号在车辆座椅上传播。

在该实施例中，具有至少1GPa的杨氏模量的材料层放置在第一支承层和第二支承层之间，使得材料至少部分地围绕腔室的开口，例如，在腔室的开口的形状为圆形的实施例中为连续或分段的环。

优选地，在该实施例中，腔室的边缘处的基体层具有小凹槽以容纳另外的层，或者另外的层可以附接到第二支承层并且布置成延伸到腔室中。

该实施例的一个示例在图2中示出。

腔室(2)是基体层(1)中的凹槽。第一支承层(3)延伸到所述腔室中。第二支承层(4)覆盖腔室的开口(7)并且放置在第一支承层上。触觉致动器(5)放置在第一支承层(3)上。腔室的底部用(6)标示。高模量材料(8)放置在第一织物层(3)和第二支承层(4)之间并在腔室(2)的边缘处。

在该实施例中，座椅的皮革护套可以用作第二支承层(4)。

这种将具有至少1GPa的杨氏模量的材料局部地引入根据本发明的组件中的这种方式也可以用于其中第一支承层和/或第二支承层是织物层或由膜、箔或人造皮革制成。

在本发明的一个实施方案中，基体层是发泡材料层。

发泡材料可以是任何合适的发泡材料，例如聚乙烯发泡材料或聚氨酯发泡材料。发泡材料层还可包括发泡材料的组合。

组件的腔室在基体层中形成。在本说明书的上下文中，腔室的开口指向车辆座椅的与座椅的乘客接触的表面，腔室的底部与开口相对，侧壁限定了开口和底部之间的腔室形状。腔室的深度是底部和开口之间的最短距离。

腔室可以具有任何形状，优选地，腔室是具有圆形或椭圆形开口及底部的圆柱形。或者，腔室可以是立方体形或锥形的，并且具有椭圆形或矩形的开口及底部。

腔室开口和腔室的形状应足够大以充裕地容纳致动器，优选地通过第一支承层使得致动器不与侧壁和/或底部接触，并向座位乘客提供足够大的触觉振动区域。

在优选的实施例中，腔室开口的表面面积在3至80cm ²之间的范围内，优选地在7至50cm²之间的范围内，更优选地在12至30cm²之间的范围内。

优选地，腔室开口的表面面积比致动器面向开口的投影表面面积大至少50％，优选地，腔室开口的表面积比致动器面向开口的投影表面面积大至少100％。

腔室的深度必须足够大以容纳触觉致动器，使得即使当组件被座椅的乘客压缩时，触觉致动器也不与腔室的底部接触。

在一个实施例中，腔室的深度在0.5到5cm的范围内，优选地在1到3cm的范围内。

优选地，腔室的深度比致动器的高度大至少50％，优选地，腔室的深度比致动器的高度大至少100％。可以根据支承层的组合弹性和发泡材料的密度来选择深度。

在组件放置于在车辆座椅上设置的衬垫或护套的实施例中，该组件包括固定装置，例如，单独的可拉伸织物层或第一和第二支承层具有足够的弹性以允许附接到车辆座椅。除了这些材料和基体层之外，该衬垫或护套可以包括另外的材料以使衬垫或护套更舒适，所述另外的材料例如是另外的发泡材料层。

优选地，用于放置在车辆座椅上的组件是可折叠的。这可以通过将组件分成单独的区段来实现。在这样的实施例中，支承层和/或基体层不必是连续的。

优选地，组件的每个区段包括至少一个致动器。

在组件结合到车辆座椅中或座椅护套下方的情况下，通常作为车辆座椅的一部分的部件可以用作根据本发明的组件的替代物。例如，触觉组件的基体层可以由座椅内饰的一部分形成，并且在内饰中切割出腔室。

例如，第二支承层可以由车辆座椅的最外面的保护层形成，或者它可以是单独的层。

或者，包括基体层和致动器的组件可以结合在覆盖座椅的织物或皮革层下方的座椅中。

在车辆座椅包括座椅加热系统的实施例中，结合到座椅中的加热垫可以用作第一织物层，并且致动器可以放置在加热垫上。

此外，在将组件结合到车辆座椅中的情况下，根据本发明的触觉组件可以被分成多个区段。在这样的实施例中，组件的任何一个或多个层可以是不连续的。

组件的触觉致动器优选地是振动马达。

触觉致动器可包括围绕马达的壳体。致动器的运动可以主要在与第二支承层的延伸方向平行或垂直的方向上。

优选地，振动马达布置成使得振动波的方向垂直于第二支承层的延伸方向。

致动器可选自偏心旋转质量(ERM)马达和线性共振致动器(LRA)。

致动器例如通过胶、缝合或搭扣紧固系统，如

附接到第一支承层以将其保持在适当的位置。

可选地，致动器也可以例如通过胶、缝合或搭扣紧固系统，附接到第二支承层。

在另一个实施例中，致动器嵌入允许适应致动器的形状的模塑组合物中。模塑组合物可以通过喷射成型施加到致动器上。可选地，在模塑期间，在仍可模塑的同时，模塑组合物可用于将致动器附接到第一支承层和/或第二支承层。

优选地，模塑组合物是热塑性树脂或热塑性弹性树脂，例如聚酰胺树脂。这些树脂可以根据需要进行热熔融和成型。

例如，通过将致动器嵌入模塑组合物中，包括致动器的振动块被扩大。而且，包括致动器的振动块的形状可以根据需要进行调整，例如，它可能为尖峰或尖钉形状。

模塑组合物还可以覆盖致动器的电缆入口点，从而提供改进的防破坏保护。

本发明的触觉组件提供触觉信号并因此向车辆座椅的乘客提供可能的指令，所述指令优选地具有导航或警报性质。

指令由软件通过控制单元提供。控制单元连接到触觉组件的至少一个致动器。对于控制单元和致动器之间、多个致动器之间、致动器和致动器驱动板之间以及致动器驱动板和控制单元电缆之间的连接，可以使用导线、线缆或可拉伸导电电路。基于导电油墨的可拉伸导电材料已在US2014/318699A1中描述。然而，也可以使用其它可拉伸的导电材料或电路(也通常称为柔性导电材料)，例如基于围绕导体的封装材料的可拉伸导电材料(例如薄的金属膜或带，特别是铜膜或铜带，或基于导电聚合物或导电胶的导体)。可拉伸导电电路可以是纺织材料的形式，并且可以直接附接到第一支承层和/或第二支承层。

从每一单个致动器，连接件例如电缆可以部分地在第一层和第二层之间延伸，然后穿过第一支承层中的孔或狭缝进入发泡材料中的狭缝，将电缆引导到远离乘客座位表面放置的致动器驱动板(例如，在基体层的周向处)。每个致动器通常连接到单个致动器驱动板。致动器驱动板通过为总线构造的导线连接，即它们连接到公共导线。每个包括至少一个致动器和致动器驱动板的一个或多个这种总线构造连接到控制单元。致动器驱动板可以放置在基体层下边或旁边或者与致动器相邻，例如通过模塑组合物连接到致动器。

因此，在一个实施例中，根据本发明的组件另外设置有连接件，该连接件将至少一个致动器与致动器驱动器板连接，并且最终与控制单元连接，其中连接件可以是电线或可拉伸的导电电路。

控制单元可以是车辆座椅的一部分或者安装在车辆座椅附近。它可以例如放在座椅下面。

控制单元从提供信息的软件接收信号，例如，警报、导航或车辆状态信息。基于从软件输入的信号，控制单元操作至少一个致动器。

该软件可以是车载信息系统的一部分，例如，导航系统和/或车载警告系统，其处理内部信息(例如驾驶员的感知状态)或外部(例如，进行的碰撞)信息。

控制单元(无线或有线)连接到软件。在与车载信息系统的软件进行无线连接的实施例中，在触觉系统中包含能量源例如电池。

控制单元通常包括具有固件的控制硬件和用于将其与汽车的信息系统例如蓝牙模块和/或USB连接器连接的设备。

控制单元解释由软件提供的指令并激活相应的至少一个致动器。优选地，多个致动器以时空模式被激活，该时空模式向车辆座椅的乘客提供特定信息或指令，特定信息或指令例如与导航信息、车辆状态信息或警报有关。

在优选实施例中，控制单元包括开/断开关，该开/断开关布置成使得其可以在驾驶时由座椅的乘客(通常是驾驶员)操作。

因此，本发明还涉及一种触觉系统，其包括软件、控制单元和如上述任一实施例中所述的本发明的触觉组件。

优选地，本发明的触觉组件包括以立体构型放置的多个触觉致动器。优选地至少2个，更优选地至少六个触觉致动器放置在车辆座椅中或顶部。通常，触觉致动器放置在座椅的底部(或其顶部)。替代地或另外地，触觉致动器可以放置在座椅的靠背(尤其是下靠背)和/或扶手中。

在座椅的底部，通常，触觉致动器将布置成从座椅的前部延伸到座椅的背部并且大致对应于腿在座位上的位置的至少两(大致平行的)排。

根据本发明的触觉组件、触觉系统和车辆座椅可以放置在各种车辆中，所述车辆包括客车、公共汽车、货车和卡车。

根据本发明的触觉组件特别适用于特殊用途的车辆，例如救护车、消防车、警车，作为基于音频的与例如导航指示、警报和车辆状态信息有关的驾驶员信息系统的替代或补充。

特别是在压力下，在应力情况下，车辆的驾驶员可受益于接收用于导航和/或警报的触觉输入。

在下文中，进一步说明了本发明的一个实施例的非限制性示例。

示例

以下示例涉及集成到汽车座椅中的根据本发明的触觉组件。首先组装一个模块，其中包含六个振动马达及它们的硬件驱动器，随后将其安装到汽车座椅中。

通过使用支持维可牢尼龙搭扣(Velcro)的可拉伸连续织物作为第一支承层来创建该模块。除此之外，六个垂直振动的、封闭的振动马达(直径为7毫米，长度为24毫米的圆柱形马达)附接有1厘米直径的维可牢尼龙搭扣。这些维可牢尼龙搭扣使用环氧树脂附接到振动马达。振动马达布置成两列，每列有三个马达。列之间的距离大约23厘米并且每列中电机之间的距离(中心到中心)大约8厘米。

供电线缆从每个振动马达到每个匹配的驱动器硬件印刷电路板(一个振动马达一个驱动器硬件印刷电路板)以缠绕模式延伸。因此，驱动器硬件印刷电路板是单个致动器驱动板。它们用维可牢尼龙搭扣附接到第一个支承层上，并位于最终组件的靠背下方。从驱动板开始，电缆延伸到封闭的控制模块板(控制单元)。第二支承层缝合到第一支承层上，并由可拉伸的薄织物构成。

为了将模块集成到汽车座椅中，将护套从汽车座垫上移除。模块的第二支承层用喷胶胶粘到护套内部。在汽车座椅发泡材料中切出与振动马达的位置相匹配的6个圆柱形孔。孔的直径为5厘米，深度为2厘米。振动马达布置成使得它们的最小尺寸(7mm)延伸到所述孔中。包括模块的护套被放回并固定到汽车座垫上。连接到驱动器硬件印刷电路板的控制模块通过系带附接到汽车座椅托架。

Claims (19)

1.用于车辆座椅或用于能放置在车辆座椅上的护套的触觉组件，所述触觉组件包括至少一个触觉致动器(5)、至少两个支承层(3，4)和具有至少一个腔室(2)的基体层(1)，其特征在于，该触觉致动器布置在第一支承层(3)上，并且第一支承层布置成延伸入所述腔室中而不与该腔室的底部(6)接触，并且所述触觉致动器在所述腔室(2)中布置在第一支承层(3)上，使得所述触觉致动器不与所述腔室的侧壁或底部(6)接触，并且该腔室的开口(7)由第二支承层(4)覆盖。

2.根据权利要求1所述的触觉组件，其中，所述第一支承层(3)具有比所述第二支承层(4)更高的弹性。

3.根据权利要求1或2所述的触觉组件，其中，所述第一支承层(3)和/或所述第二支承层的至少一个区域具有至少1GPa的杨氏模量。

4.根据权利要求1或2所述的触觉组件，其中，所述基体层(1)为发泡材料层。

5.根据权利要求1或2所述的触觉组件，其中，所述腔室的开口(7)的表面面积在3cm²至80cm²的范围内。

6.根据权利要求1或2所述的触觉组件，其中，所述腔室(2)的深度在0.5cm至5cm的范围内。

7.根据权利要求1或2所述的触觉组件，其中，所述触觉组件还设有将触觉致动器与控制单元连接的连接件。

8.根据权利要求1或2所述的触觉组件，其中，该触觉组件向车辆座椅的乘客传送导航和/或警告指令。

9.根据权利要求1所述的触觉组件，其中，所述第一支承层和所述第二支承层彼此独立地选自织物、箔、膜和皮革。

10.根据权利要求1所述的触觉组件，其中，所述触觉致动器既不直接地，也不通过所述第一支承层与所述腔室的侧壁或底部(6)接触，该触觉致动器不会被所述基体层的材料夹紧。

11.根据权利要求1所述的触觉组件，其中，所述第一支承层和所述第二支承层在所述基体层的表面的至少部分上延伸，所述基体层围绕所述腔室的开口。

12.根据权利要求3所述的触觉组件，其中，所述区域位于覆盖或围绕所述腔室的开口(7)的区域中。

13.根据权利要求4所述的触觉组件，其中，所述发泡材料层为聚乙烯发泡材料层。

14.根据权利要求5所述的触觉组件，其中，所述腔室的开口(7)的表面面积在7cm²至50cm²的范围内。

15.根据权利要求14所述的触觉组件，其中，所述腔室的开口(7)的表面面积在12cm²至30cm²的范围内。

16.根据权利要求6所述的触觉组件，其中，所述腔室(2)的深度在1cm至3cm的范围内。

17.一种触觉系统，其包括软件、控制单元和根据权利要求1至16中任一项所述的触觉组件。

18.一种车辆座椅或车辆座椅护套，其包括根据权利要求1-16中任一项所述的触觉组件或根据权利要求17所述的触觉系统。

19.根据权利要求18所述的车辆座椅或车辆座椅护套，其中，所述触觉组件布置在所述车辆座椅的底部和/或背部处或所述车辆座椅的底部和/或背部中或者所述车辆座椅护套中。

Images