CN109959474A - 具有集成感测和控制元件的多功能纺织品 - Google Patents

具有集成感测和控制元件的多功能纺织品 Download PDF

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Abstract

纺织品组件包括非导电纤维的针织或纺织的纺织品面板，并且界定第一限定区域。第一导电细丝在第一限定区域被针织或纺织到纺织品面板中，并且被布置以在第一限定区域中形成诸如传感器或开关之类的电子设备。纺织品组件可以进一步包括第三导电细丝，第三导电细丝在第二限定区域被针织或纺织到纺织品面板中。第三导电细丝被布置在第二限定区域中以形成诸如传感器或开关之类的第二电子设备。控制器可以使用来自第一电子设备和第二电子设备的信号以执行诸如生成纺织品面板的压力图之类的功能。

Description

具有集成感测和控制元件的多功能纺织品
引言
本公开总体上涉及一种织物面板组件。
织物可以由纺织或针织纤维制成，并且可以结合到各种各样的应用中。对于一些应用，希望利用织物覆盖或隐藏开关和/或传感器。诸如传感器和/或开关之类的分立电子产品也已经被放置在形成于织物底侧上的袋状物中。
发明内容
提供了一种纺织品组件。纺织品组件包括纺织品面板和第一导电细丝。纺织品面板包括非导电纤维的针织或纺织织物，并且界定第一限定区域。第一导电细丝被附接到纺织品面板，并且被布置以在第一限定区域中形成第一电子设备。第一导电细丝在第一限定区域被纺织或针织到纺织品面板中。第一电子设备可以包括但是不限于开关或传感器。
在一个实施例中，纺织品组件进一步包括被附接到纺织品面板的第二导电细丝。第二导电细丝被布置为与第一导电细丝组合以形成第一电子设备。第二导电细丝在第一限定区域被纺织或针织到纺织品面板中。
在纺织品组件的一个实施例中，第一导电细丝和第二导电细丝被布置为彼此相对以形成第一电阻传感器。在纺织品组件的另一实施例中，第一导电细丝和第二导电细丝被布置为彼此相对以形成第一电容传感器。
在纺织品组件中的一个实施例中，纺织品面板包括第二限定区域。第三导电细丝被附接到纺织品面板并且被布置以在第二限定区域中形成第二传感器或第二开关中的一个。第三导电细丝在第二限定区域被纺织或针织到纺织品面板中。纺织品组件可以进一步包括被附接到纺织品面板的第四导电细丝。第四导电细丝被布置为与第三导电细丝组合以形成第二开关的第二传感器中的一个。第四导电细丝在第二限定区域被纺织或针织到纺织品面板中。
在本公开的一个方面中，纺织品组件包括控制器，控制器被连接到第一导电细丝和第三导电细丝中的每一者。控制器是可操作的以接收来自第一导电细丝和第三导电细丝的信号，并且使用来自第一限定区域中的第一导电细丝的信号和第二限定区域中的第三导电细丝的信号来生成纺织品面板的压力图。控制器还可以与第一限定区域的第二导电元件和第二限定区域的第四导电元件连接并通信。
在本公开的一个方面，纺织品组件可以包括被附接到纺织品面板的一个电子护罩。电子护罩围绕第一限定区域用于使第一限定区域与纺织品面板的其它部分电绝缘。
在本公开的一个方面，导电细丝(包括第一导电细丝、第二导电细丝、第三导电细丝和第四导电细丝)包括银纤维、铜纤维、钢纤维、电容纤维、压电纤维或掺杂有导电填充材料的聚合物纤维中的一个。
在本公开的一个方面，纺织品面板可以包括第一层和相对的第二层。第一导电细丝被附接到第一层并且被布置用于生成磁场。电抗元件被附接到第二层，并且被设置为与第一导电细丝相对。第一导电细丝和电抗元件的电激励交替地吸引和排斥第一导电细丝和生成振动触觉信号的电抗元件。电抗元件可以包括永磁体或导电元件中的一个，该导电元件被布置用于生成磁场并且包括由更致密的纱线构成的纺织品的块或区域。
在本公开的一个方面，第一导电细丝可以包括压电纤维。压电纤维包括导电材料的芯、被设置为围绕芯并封装芯的压电材料的中间层、以及被设置为围绕中间层并封装中间层的导电材料的外层。
还提供了纺织品面板。纺织品面板包括第一层、第二层和中心细丝。第一层包括导电纤维并且由导电纤维形成，并且是针织织物或纺织织物。第二层被设置为与第一层相对。第二层包括导电纤维并且由导电纤维形成。第二层是针织织物或纺织织物。中心细丝包括压电材料并且由压电材料制造，并且被设置在第一层和第二层之间。
在纺织品面板的一个实施例中，中心细丝包括压电材料和导电材料的中心芯。中心芯被连接到正极电导线。第一层和第二层彼此连接并且被连接到负极电导线。
在纺织品面板的另一实施例中，中心细丝包括压电材料，第一层被连接到正极电导线，第二层被连接到负极电导线。
当结合附图时，本教导的上述特征和优点以及其它特征和优点从下面用于实施本教导的最佳模式的详细描述中变得显而易见。
附图说明
图1是使用纺织品组件作为座椅覆盖物的座椅的示意性透视图。
图2是纺织品组件的第一实施例的示意性平面图。
图3是纺织品组件的第二实施例的示意性平面视图。
图4是纺织品组件的压力图的示意性平面视图。
图5是用于纺织品组件的压电纤维导电细丝的示意性截面图。
图6是配置为用于生成触觉信号的纺织品组件的第三实施例的示意性侧视图。
图7是纺织品组件的第三实施例的示意性侧视图。
图8是纺织品组件的第四实施例的示意性侧视图。
具体实施方式
本领域普通技术人员将认识到，诸如“上面”、“下面”、“向上”、“向下”、“顶部”、“底部”等术语叙述性地用于图，并且如由附加权利要求界定的、不代表在本公开的范围上的限制。另外，本教导在本文中可以根据功能的和/或逻辑的块组件和/或各种处理步骤来描述。应当认识到的是，这样的块组件可以包括被配置以执行指定功能的多个硬件、软件和/或固件组件。
参考附图，在若干视图中中相同的数字指示相同的零件，纺织品组件在图1中总体上以20示出。纺织品组件20可以被结合到一些其它结构中。例如，纺织品组件20可以被用作座椅22的内饰覆盖物，座椅22诸如但是不限于车辆座椅22、躺椅、椅子等；或者被用作装饰覆盖物，诸如但是不限于车辆的门的装饰件、器具等。
参考图2-3，纺织品组件20包括纺织品面板24。纺织品面板24包括针织或纺织织物。纺织品面板24包括并且由非导电纤维制造。非导电纤维可以包括天然纤维或合成纤维。纺织品面板24可以使用由本领域技术人员所理解的合适的工艺来纺织或针织。用于编织或针织纺织品面板24的特定工艺，以及用于制造纺织品面板24的非导电纤维的特定性能与本公开的教导是不相关的，并且因此在本文中不被详细地描述。
纺织品面板24至少包括第一限定区域26，但是可以包括其它限定区域。例如，如图2-3所示，纺织品面板24的示例性实施例示出为具有第一限定区域26、第二限定区域28、第三限定区域30和第四限定区域32。纺织品面板24可以包括与本文示出的和描述的示例性实施例不同的多个限界区域。每个限定区域是纺织品面板24的一个地带或部位，并且可以为特定目的和特性而确定尺寸和形状。
第一导电细丝34被附接到纺织品面板24。第一导电细丝34在第一限定区域26被纺织或针织到纺织品面板24中。第一导电细丝34被布置以在第一限定区域26中形成诸如传感器或开关之类的第一电子设备36。根据第一电子设备36的预期类型/目的/功能，纺织品组件20可以进一步包括被附接到纺织品面板24的第二导电细丝38。第二导电细丝38在第一限定区域26被纺织或针织到纺织品面板24中，并且被布置为与第一导电细丝34组合以形成第一电子设备36。
如上所述，第一导电细丝34(和第二导电细丝38，如果包括的话)可以以形成第一电子设备36(例如开关或传感器)的方式被布置在第一限定区域26中。例如，参考图2，第一导电细丝34被布置使得第一电子设备36作为自电容传感器工作。如本领域技术人员理解的那样，自电容传感器可以使用来自人的电荷作为电容传感器的一部分。当人靠近第一导电细丝34时，来自人和第一导电细丝34的电荷协作以形成电容传感器。在其它实施例中，纺织品面板24可以被配备为具有第二导电细丝38，并且使每个被布置为彼此相对使得第一电子设备36作为平行板电容传感器工作。照此，第一导电细丝34和第二导电细丝38各自形成平行板电容器的相应板。例如，第一细丝和第二细丝可以被布置在相对的层中以形成平行板电容器的相应板。
参考图3，纺织品组件20被实施为包括被布置为彼此相对的第一导电细丝34和第二导电细丝38两者，使得第一电子设备36形成电阻传感器。第一导电细丝34和第二导电细丝38可以以使得第一导电细丝34和第二导电细丝38之间的电阻响应于压力而改变的方式被布置。例如，第一导电细丝34和第二导电细丝38可以被布置以形成垫子，或者图案，该图案允许随着第一导电细丝34和第二导电细丝38当在压力下时(诸如当坐下时)被压得更靠近在一起而改变电阻。
如上所述，纺织品面板24可以包括多个限定区域。例如，图2-3所示示例性实施例包括第一限定区域26、第二限定区域28、第三限定区域30和第四限定区域32。其它实施例可以包括更多或更少的限定区域。每个限定区域可以被配备为具有一条或多条相应导电细丝，以在该相应限定区域中形成相应设备(诸如开关或传感器)。例如，参考图2，示出了第二限定区域28具有第三导电细丝40。第三导电细丝40被附接到纺织品面板24并且被布置以在第二限定区域28中形成第二电子设备52(例如传感器或开关)。第三导电细丝40在第二限定区域28被纺织或针织到纺织品面板24中。参考图3，示出了具有第四导电细丝42的第二限定区域28。第四导电细丝42被附接到纺织品面板24，并且被布置为与第三导电细丝40组合到第二限定区域28中的第二电子设备52。第四导电细丝42还在第二限定区域28被纺织或针织到纺织品面板中。虽然本文没有明确描述，但是应当理解的是，第三限定区域30和第四限定区域32将各自包括相应导电细丝以在其中形成相应设备。
为了防止相应限定区域之间的电子干扰，每个相应限定区域可以包括电子护罩44。例如，参考图2-3，示出了附接到纺织品面板24并且围绕第一限定区域26、第二限定区域28、第三限定区域30和第四限定区域32的相应电子护罩44。电子护罩44可以包括覆盖相应限定区域的绝缘覆盖物或结合到纺织品面板24中围绕相应限定区域的纤维。电子护罩44可以包括能够使得纺织品面板24中一个限定区域与另一个相邻限定区域电绝缘的材料、形状和配置。
纺织品组件20可以进一步包括控制器46。控制器46可以被称为但是不限于车辆控制器46、控制模块、控制单元、计算机等。控制器46可操作以控制纺织品组件20的操作，包括结合在其中的任何开关和/或传感器。控制器46可以包括计算机和/或处理器，并且包括需要用来管理和控制纺织品组件20的操作的软件、硬件、存储器、算法、连接、传感器等。应当理解的是，控制器46可以包括能够分析数据(来自各种传感器的)、比较数据、做出决定和执行期望任务的设备。
控制器46包括在其上记录有计算机可执行指令的有形非暂时性存储器。控制器46进一步包括可操作以执行可执行指令的处理器。控制器46可以被实施为一个或多个数字计算机或主机，每个数字计算机或主机具有一个或多个处理器、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、电可编程只读存储器(EPROM)、光驱、磁驱动器等；也可以被实施为高速时钟、模拟-数字(A/D)电路、数字-模拟(D/A)电路和任何所需的输入/输出(I/O)电路、I/O设备和通信接口，以及信号调节和缓冲电子器件。
计算机可读存储器可以包括参与提供数据或计算机可读指令的非暂时性/有形介质。存储器可以是非易失性或易失性的。非易失性介质可以包括例如光盘或磁盘以及其它持久性存储器。示例易失性介质可以包括可以构成主存储器的动态随机存取存储器(DRAM)。存储器的实施例的其它示例包括软磁碟、软盘或硬盘、磁带或其它磁介质、CD-ROM、DVD和/或其它光学介质，还有其它可能的存储器设备(诸如闪速存储器)。
控制器46被连接到纺织品面板24的相应导电细丝中的每条。例如，参考图2，控制器46被连接到第一导电细丝34和第三导电细丝40。如图3所示，控制器46被连接到第一导电细丝34、第二导电细丝38、第三导电细丝40和第四导电细丝42。控制器46可操作以从相应导电细丝接收信号和/或向相应导电细丝发送信号。控制器46可以包括可执行指令，该指令使得控制器46能够从不同的相应限定地带中的相应导电细丝接收数据或信号，并且使用该数据或信号来生成纺织品面板24的压力图48。压力图48总体上在图4中示出。例如，如果相应限定区域中的导电细丝被实施为电阻传感器，该传感器响应于所施加的压力来测量电阻的变化，则可以使用或绘制不同限定区域之间的电阻差异，以生成压力图48。参考图4，压力梯度线50指示压力。较高压力区域包括较高密度的压力梯度线50，而较低压力区域包括较低密度的压力梯度线50。
控制器46可以使用来自相应导电细丝(在它们相应限定区域中)的信号来执行期望的功能。例如，如果纺织品组件20被实施为诸如图1所示用于车辆座椅22的座椅套，并且导电细丝和控制器46被配置以生成上面描述的压力图48，然后控制器46可以根据感测到的施加到座椅22的压力启用或禁用车辆的安全气囊或其它设备。在其它实施例中，如果在它们相应限定区域中的导电细丝被实施为电开关，则按压相应限定区域可以控制控制器46以执行特定功能。例如，纺织品组件20可以实施为车辆门中的装饰面板，并且在相应限定区域中的相应导电细丝可以是控制开关。按压在相应限定区域中的一个纺织品面板24可以控制控制器46以执行特定操作，诸如升高或降低窗户、移动座椅22等。
纺织品组件20的导电细丝，即第一导电细丝34、第二导电细丝38、第三导电细丝40和第四导电细丝42，可以各自包括合适的导电纤维并由其制造。例如，导电细丝可以包括银纤维、铜纤维、钢纤维、电容性纤维、压电纤维、掺杂有导电填充材料的聚合物纤维、或能够传导电流的一些其它类型的纤维(本文没有具体提及或描述)。
例如，导电细丝的示例性实施例在图5中总体上以60示出。参考图5，导电细丝60可以包括压电纤维，该压电纤维包括导电材料的芯62。芯62的导电材料可以包括能够传导电流的材料，诸如铜、钢、金、银等。压电材料的中间层64围绕芯62设置并封装芯62。中间层64的压电材料可以包括当受到机械应力时能够产生电荷的材料。导电材料的外层66围绕中间层64设置并封装中间层64。外层66的导电材料可以包括能够传导电流的材料，诸如铜、钢、金、银等。
参考图6，纺织品组件的可替换的实施例总体上以72示出。纺织品组件72包括第一层74和相对的第二层76。第一层74和第二层76包括上述非导电材料并由上述非导电材料制造。第一导电细丝34被附接到第一层74，并且被布置用于响应于电流生成磁场。电抗元件78被附接到第二层76。电抗元件78被设置成与第一导电细丝34相对。电抗元件78可以包括但是不限于永磁体80或导电元件中的一个，该永磁体80或导电元件被布置以响应于电流生成磁场。来自电抗元件78的磁场与来自第一导电细丝34的磁场相对。第一导电细丝34以及在一些实施例中的电抗元件78的重复电激励交替地吸引和排斥第一导电细丝34和电抗元件78，在纺织品组件72中生成振动触觉信号。该触觉响应可以被用来传达消息。例如，纺织品组件72可以被实施为座椅覆盖物，并且由控制器46激活以提醒座椅22的乘客。
参考图7-8，纺织品组件的一个实施例总体上以90示出。纺织品组件90包括导电纤维的第一层92。第一层92是针织或纺织织物的一个。第一层92的导电纤维可以包括但是不限于钢纤维、铜纤维、银纤维、金纤维等。纺织品组件90进一步包括导电纤维的第二层94。第二层94被设置成与第一层92相对。第二层94也是针织或纺织织物。第二层94的导电纤维可以包括但不限于钢纤维、铜纤维、银纤维、金纤维等。压电材料的中心细丝96被设置在第一层92和第二层94之间。压电材料可以包括能够响应于机械应力产生电流的材料。
参考图7，第一层92被连接到正极电导线98，并且第二层94被连接到负极电导线100。中心细丝96被设置在第一层92和第二层94之间。参考图8，中心细丝96包括导电材料的中心芯102。中心芯102的导电材料可以包括但是不限于钢纤维、铜纤维、银纤维、金纤维等。中心芯102被连接到正极电导线98。第一层92和第二层94通过线104彼此连接，并且每个都被连接到负极电导线100。
具体实施方式和附图支持和描述本公开，但是本公开的范围仅由权利要求界定。虽然已经详细描述了用于实施要求的教导的一些最佳模式和其它实施例，但是为了实践权利要求书中界定的本公开，可以存在各种可替换的设计和实施例。

Claims (10)

1.一种纺织品组件，包括：
纺织品面板，包括由非导电纤维形成的针织或纺织织物，其中所述纺织品面板包括第一限定区域；
第一导电细丝，附接到所述纺织品面板并被布置以在所述第一限定区域中形成第一电子设备；以及
其中所述第一导电细丝在所述第一限定区域被纺织或针织到所述纺织品面板中。
2.如权利要求1所述的纺织品组件，进一步包括第二导电细丝，所述第二导电细丝被附接到所述纺织品面板并且被布置为与所述第一导电细丝组合以形成所述第一电子设备。
3.如权利要求2所述的纺织品组件，其中所述第二导电细丝在所述第一限定区域被纺织或针织到所述纺织品面板中。
4.如权利要求3所述的纺织品组件，其中所述第一导电细丝和所述第二导电细丝被布置为彼此相对以形成第一电阻传感器。
5.如权利要求3所述的纺织品组件，其中所述第一导电细丝和所述第二导电细丝被布置为彼此相对以形成第一电容传感器。
6.如权利要求1所述的纺织品组件，其中所述纺织品面板包括第二限定区域。
7.如权利要求6所述的纺织品组件，进一步包括第三导电细丝，所述第三导电细丝被附接到所述纺织品面板并被布置以在所述第二限定区域中形成第二电子设备，其中所述第三导电细丝在所述第二限定区域被纺织或针织到所述纺织品面板中。
8.如权利要求7所述的纺织品组件，进一步包括控制器，所述控制器被连接到所述第一导电细丝和所述第三导电细丝中的每一者，其中所述控制器可操作以接收来自所述第一导电细丝和所述第三导电细丝的信号并且使用来自在所述第一限定区域中的所述第一导电细丝和在所述第二限定区域中的所述第三导电细丝的所述信号来生成所述纺织品面板的压力图。
9.如权利要求1所述的纺织品组件，进一步包括电子护罩，所述电子护罩被附接到所述纺织品面板并且围绕所述第一限定区域。
10.如权利要求1所述的纺织品组件，其中所述第一导电细丝包括银纤维、铜纤维、钢纤维、电容纤维、压电纤维或掺杂有导电填充材料的聚合物纤维中的一个。
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