DE102009059114A1

DE102009059114A1 - Matte mit einem Heizelement und mindestens einer Elektrode

Info

Publication number: DE102009059114A1
Application number: DE102009059114A
Authority: DE
Inventors: Harald 64832 Dittmann; Jürgen 64850 Dreyer; Volker 71563 Entemann; Bernd 71083 Mammel; Rolf 73230 Mitschelen
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2009-12-18
Filing date: 2009-12-18
Publication date: 2011-06-22

Abstract

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Matte (10) mit einem Heizelement (11) und mindestens einer Elektrode (12, 12') zur Benutzererkennung, wobei das Heizelement und die Elektrode auf einer ersten Lage (13) angeordnet sind. Erfindungsgemäß bestehen das Heizelement und die Elektrode jeweils aus einem Draht gleichen Materials und werden mit der ersten Lage vernäht, wobei das Heizelement und die Elektrode einander nicht berühren. Das Heizelement und die erste bzw. zweite Elektrode werden in einem einzigen Arbeitsgang bzw. mit derselben Maschine auf der ersten Lage angeordnet und anschließend mit dieser vernäht.

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Matte mit einem Heizelement und mindestens einer Elektrode zur Benutzererkennung, wobei das Heizelement und die Elektrode auf einer ersten Lage angeordnet sind.
Aus dem Stand der Technik sind Fahrzeugsitze bekannt, welche einen Grundkörper und einen Sitzbezug aufweisen, wobei zwischen dem Sitzbezug und dem Grundkörper eine Matte mit einem Heizelement und mindestens einer Sensoranordnung angeordnet ist. Eine derartige Matte ist beispielsweise aus der US 2003/0141983 A1 bekannt. Das Heizelement wird zum Beheizen der Sitzfläche oder Rückenfläche des Sitzes verwendet. Die Sensoranordnung dient dazu, zu erkennen, ob der Sitz von einer Person belegt ist und somit beispielsweise das eventuell notwendige Auslösen eines Airbags eingeleitet werden kann.
Des Weiteren ist bekannt, zwischen den Sitzbezug und dem Grundkörper eine Vorrichtung zur Benutzererkennung einzubringen, welche zumindest eine Elektrode umfasst. Mithilfe einer derartigen Vorrichtung ist es möglich, nicht nur die qualitative Aussage, ob sich eine Person auf dem Sitz befindet, zu klären, sondern auch, welche Person sich auf dem Sitz niedergelassen hat. Hierbei werden zumeist Nahfeldsysteme verwendet, wobei die körpereigene Impedanz als Unterscheidungsmerkmal zwischen verschiedenen Personen dient.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Matte zu schaffen, welche in Fahrzeugsitzen Verwendung finden kann und welche zum einen einfach aufgebaut und zum anderen einfach herstellbar ist.
Die Aufgabe wird mit einem Gegenstand nach den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Weitere Ausführungsformen sind in den unter- bzw. nebengeordneten Ansprüchen aufgeführt.
Erfindungsgemäß sind sowohl das Heizelement als auch die mindestens eine Elektrode aus einem Draht gleichen Materials aufgebaut. Des Weiteren berühren das Heizelement und die Elektrode einander nicht, so dass die jeweiligen Enden des Heizelementes bzw. der mindestens einen Elektrode mit verschiedenen Spannungsquellen bzw. Schaltanordnungen verbunden werden können. Eine Kopplung zwischen dem Heizelement und der mindestens einen Elektrode findet lediglich dadurch statt, dass eine mittels eines Frequenzgenerators mit einem Signal beaufschlagte Elektrode Hochfrequenzsignale auch in das Heizelement einspeisen kann. Einer derartigen Einspeisung kann jedoch optional mittels eines Tiefpasselementes, welches zwischen das Heizelement und die mindestens eine Elektrode geschaltet ist, vorgebeugt werden.
Dadurch, dass das Heizelement und die mindestens eine Elektrode jeweils aus einem Draht desselben Materials bestehen, können sowohl das Heizelement als auch die mindestens eine Elektrode in einem Arbeitsgang, vorzugsweise mittels einer CNC-gesteuerten Drahtverlegemaschine, auf die erste Lage aufgebracht werden. Dabei werden das Heizelement und die mindestens eine Elektrode derart verlegt, dass sie zwar beispielsweise mäanderförmig verlaufen, sich jedoch nicht berühren und vorzugsweise nicht überkreuzen. Nach dem oder gleichzeitig mit dem Verlegen des Drahtes wird dieser mit der ersten Lage der Matte vernäht oder verklebt. Hierdurch werden beide Elemente kraftschlüssig mit der ersten Lage verbunden und auf dieser ortsfest fixiert, so dass die so hergestellte Matte anschließend entweder mit dem Sitzbezug oder mit dem Grundkörper eines Fahrzeugsitzes verbunden werden kann.
Dem Gegenstand und dem Verfahren zur Herstellung ist gemein, dass bei der Entsorgung der erfindungsgemäßen Matten keine zusätzlichen Materialarten außer dem Draht, aus welchem das Heizelement und die mindestens eine Elektrode bestehen, sowie der ersten bzw. zweiten Lage selbst anfallen, wobei die Materialarten durch Auftrennen der Naht einfach voneinander getrennt werden können.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Matte eine zweite Lage auf, wobei das Heizelement und die mindestens eine Elektrode zwischen der ersten und zweiten Lage eingenäht sind. Hierzu werden die erste und zweite Lage miteinander versteppt, wobei die Steppnähte derart verlaufen, dass das Heizelement oder die mindestens eine Elektrode klar voneinander getrennt sind und auch nicht aufeinander verschoben werden können.
Besonders vorteilhaft ist die erste und/oder zweite Lage aus einem textilen Flächengebilde aus Garn oder einzelnen Fasern. Hierbei kommen Gewebe, Gewirke oder Vliese in Betracht.
Da es sich bei der ersten Lage zumeist um flächiges Textilelement aus Garn oder Fasern handelt, sind Ausstanzungen, welche zumeist wegen der von einer Folien verursachten Knistergeräusche vorgenommen werden, nicht notwendig. Von daher kann die einmal im Außenbereich zugeschnittene Matte direkt mit dem Sitzbezug oder dem Grundkörper eines Sitzes vernäht werden.
In einer weiteren Ausführungsform handelt es sich bei dem Draht um eine Kupferlitze, welche insbesondere auch für die Übertragung von Hochfrequenzsignalen geeignet ist. Zudem hat Kupfer gute Wärmeleitungseigenschaften. Hierbei bieten sich hochflexible Kupferlitzen, die aus 60 bis 100 Einzelleitungen bestehen, an. Als Draht kommt insbesondere ein mehraderiger, einzelisolierter Draht mit geringer Induktivität in Frage, da dieser bei der Signalübertragung eine geringere Dämpfung pro Meter Leitung aufweist.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Heizelement in der Ebene der ersten Lage die mindestens eine Elektrode von mindestens drei Seiten her. Durch den räumlich nah beieinander liegenden Verlauf von Heizelement und der mindestens einen Elektrode kann ein Übersprechen von der Elektrode zum Heizelement auf ein Minimum reduziert werden. Dennoch von der mindestens einen Elektrode in das Heizelement eingespeiste Hochfrequenzsignale können, wie bereits angemerkt, optional über einen Tiefpass entfernt werden.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Draht mithilfe eines vorzugsweise CNC-gestützten Nährvorgangs auf der ersten Lage angeordnet und mit dieser vernäht. Dies hat den Vorteil, dass Layoutänderungen oder eine Anpassung der Drahtlängen von Heizelement und/oder der mindestens einen Elektrode ohne zusätzlich Werkzeugkosten vorgenommen werden können.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels genauer erläutert werden. Es zeigen:
1a, b die Verwendung einer Ausführungsform einer Matte in einem Fahrzeugsitz;
2 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Matte;
3 einen Querschnitt durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Matte;
4 ein schematisches Schaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Matte.
Die 1a zeigt einen Fahrzeugsitz 1, welcher zwischen den Grundkörper und den Sitzbezug des Sitzes 1 eine Matte 10 mit einem Heizelement 11 und mindestens einer Elektrode 12 zur Benutzererkennung aufweist.
Da die Impedanz der Person P, welche sich auf dem Fahrzeugsitz 1 befindet, eine für die Person individualisierende Kenngröße ist, kann die mindestens eine Elektrode durch geeignete Zuschaltung eines Senders und eines Empfängers bzw. einer Auswerteeinheit zur Identifikation von Personen beitragen, deren Impedanzwerte in einer Speichereinheit der Vorrichtung zur Benutzererkennung gespeichert sind.
Obgleich die Matte 10 im vorliegenden Beispiel im Sitzteil des Fahrzeugsitzes 1 untergebracht ist, kann diese auch oder zusätzlich am Rückenteil des Fahrzeugsitzes angeordnet werden. Die Matte im Rückenteil erschwert allerdings die Auswertung der Benutzerunterscheidung.
In der 1b ist eine Aufsicht auf das Sitzteil des Fahrzeugsitzes 1 von oben dargestellt. Hierbei ist der Sitzbezug nicht eingezeichnet, so dass die Umrisse der Matte 10 erkennbar sind. Das Heizelement 11 ist dabei mäanderförmig auf die Sitzmatte 10 aufgebracht. Das Heizelement 11 umschließt die erste Elektrode 12 und die zweite Elektrode 12' dabei an mindestens drei Seiten, so dass die Enden der Elektroden 12, 12' das Heizelement nicht berühren und im Idealfall dieses nicht kreuzen müssen.
Eine detaillierte Ansicht einer Ausführungsform einer Matte 10 ist in der 2 dargestellt.
Die Matte 10 umfasst ein Heizelement 11 und eine erste Elektrode 12 bzw. zweite Elektrode 12', welche auf einer ersten Lage 13 angeordnet sind. Das Heizelement 11 und die Elektroden 12 und 12' bestehen aus einem feinen Kupferdraht, welcher mittels eines CNC-gesteuerten Prozesses auf der ersten Lage 13 verlegt wurde. Die erste Lage 13 besteht aus einem Vliesstoff, welcher aus einzelnen Fasern mittels Vernadelung hervorgegangen ist. Anstelle eines Vliesstoffes ist ebenso ein gewebter Stoff oder ein Stoffgewirke denkbar. Nach dem Aufbringen oder zeitgleich mit dem Aufbringen des Heizelementes 11 der ersten und zweiten Elektrode 12 und 12' werden diese ebenfalls in einem CNC-gesteuerten Nähvorgang mit der ersten Lage 13 vernäht.
Das Heizelement 11 besteht ebenso wie die Elektroden 12, 12' aus jeweils einem einzigen Drahtstück, welches in den Heizelementenden 14 mündet. Das Heizelement 11 ist mäanderförmig verlegt, um eine möglichst große Fläche der ersten Lage 13 zu überdecken und somit eine gleichmäßige Erwärmung eines etwaigen Sitzes zu ermöglichen. Die erste Elektrode 12 und die zweite Elektrode 12' sind derart verlegt, dass diese auf mindestens drei Seiten von dem Heizelement 11 umgeben sind.
Das Heizelement 11 wird mit einer Naht 110, welche beispielsweise eine Zickzacknaht sein kann, vernäht. Somit ist das Heizelement 11 auf der ersten Lage 13 fixiert. Analog hierzu wird die erste bzw. zweite Elektrode 12 bzw. 12' mittels einer Naht 120 mit der ersten Lage 13 verbunden.
Durch das mäanderartige Ineinandergreifen der Elektroden 12 bzw. 12' in die Mäanderschlaufen des Heizelementes 11 wird ein Übersprechen oder ein Einspeisen einer Hochfrequenzwelle in das Heizelement bereits verringert.
In der 3 ist ein Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Matte dargestellt. Die dort dargestellte Matte 10 umfasst eine erste Lage Vliesstoff 13 und eine zweite Lage Vliesstoff 13', zwischen welchen das Heizelement 11 und die erste und zweite Elektrode 12 bzw. 12' angeordnet sind. Für eine in der Ebene verlaufende geometrische Anordnung des Heizelementes, der ersten und zweiten Elektrode wird beispielhaft auf die 2 verwiesen. Das Heizelement 11 und die erste und zweite Elektrode 12, 12' sind aus einem mehraderigen einzelisolierten Kupferdraht aufgebaut. Zwischen der ersten und der zweiten Lage 13 bzw. 13' verlaufen Steppnähte 110 und 120, welche das Heizelement 11 und die Elektroden 12 bzw. 12' örtlich jeweils fixieren, so dass diese nicht derart verrutschen können, dass sie einander berühren. Die Steppnaht ist hierbei eine besonders einfache Möglichkeit, das Heizelement bzw. die mindestens eine Elektrode mit der ersten Lage zu vernähen.
Eine Anordnung zur weiteren Entkopplung zwischen dem Heizelement 11 und der ersten bzw. zweiten Elektrode 12 bzw. 12' ist in der 4 dargestellt. Die erste Elektrode 12 ist an ihrem Ende 15 mit einer Sendeeinheit 16 verbunden. Ein Teil der Sendeeinheit ist ein Hochfrequenzgenerator, welcher eine elektromagnetische Welle 100 generieren und über die Elektrode 12 emittieren kann. Diese elektromagnetische Welle 100 wird von der zweiten Elektrode 12' über ein an dem Ende 15' der zweiten Elektrode 12' angeordnetes Empfangsgerät 16' empfangen. Um eine Interferenz zwischen dem durch die zweite Elektrode 12' empfangenen Signal und einem in das Heizelement 11, welches mit einem getakteten Gleichstrom (Rechtecksignal) betrieben wird, eingespeisten Signal einzuschränken, werden die Enden 14 des Heizelementes 11 mittels eines Hochfrequenz-Tiefpasses 17 mit dem Empfangsgerät 16' verbunden. Der Hochfrequenz-Tiefpass umfasst dabei jeweils einen Kondensator, wie im Schaltbild der 4 dargestellt. Mithilfe der Kondensatoren ist es möglich, die hochfrequenten Anteile, welche mittels der elektromagnetischen Welle 100 in das Heizelement 11 induziert wurden, herauszufiltern.
Die Sendeeinheit 16, die Empfangseinheit 16' als auch der Hochfrequenz-Tiefpass 17 können entweder auf der ersten Lage angeordnet oder außerhalb dieser mit den Enden des Heizelementes bzw. der Elektroden verbunden werden.
Entgegen den hier gezeigten Beispielen kann die Vorrichtung zur Benutzererkennung, welche ein Sendegerät, ein Empfangsgerät und mindestens eine Elektrode aufweist, auch mit lediglich einer einzigen Elektrode implementiert werden. Hierzu werden die Sende- und Empfangseinheit über einen Schalter abwechselnd mit der Elektrode verbunden, so dass diese abwechselnd als Sende- und Empfangselektrode dienen kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2003/0141983 A1 [0002]

Claims

Matte (10) mit einem Heizelement (11) und mindestens einer Elektrode (12, 12') zur Benutzererkennung, wobei das Heizelement und die Elektrode auf einer ersten Lage (13) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement und die Elektrode jeweils aus einem Draht gleichen Materials bestehen und mit der ersten Lage vernäht sind, wobei das Heizelement und die Elektrode einander nicht berühren.
Matte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Elektroden (12, 12') zur Benutzererkennung auf dem Träger angeordnet sind.
Matte nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Lage (13, 13') vorhanden ist, wobei das Heizelement und die mindestens eine Elektrode zwischen der ersten und zweiten Lage eingenäht sind.
Matte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder zweite Lage aus einem textilen Flächengebilde aus Garn oder einzelnen Fasern besteht.
Matte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement und die mindestens eine Elektrode über einen HF-Tiefpass (17) miteinander verbunden sind.
Matte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht eine hochflexible Kupferlitze ist, die aus 60 bis 100 Einzelleitungen bestehen kann.
Verfahren zur Herstellung einer Matte nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement und die mindestens eine Elektrode im selben Arbeitsgang auf dem flächigen Träger ausgerichtet und anschließend gleichzeitig mit der ersten Lage vernäht werden.
Verwendung einer Matte nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in einem Fahrzeugsitz.