-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine gewebte Struktur zur Berührungserkennung, Beheizung und Beleuchtung, eine berührungsempfindliche Beheizungs- und Beleuchtungsvorrichtung für ein Verkleidungsteil sowie ein Innenverkleidungsteil.
-
Verkleidungsteile oder Verkleidungselemente erfüllen verschiedene Verwendungszwecke in Autos und Kraftfahrzeugen. Sie decken den Rahmen, das Dach, die Innenkomponenten oder elektrischen Installationen des Fahrzeugs ab und tragen zur Ästhetik des Innendesigns bei. Außerdem können sie funktionellen Zwecken, wie der Beleuchtung oder Beheizung des Insassenraums, der Fahrgastsicherheit und Fahrgastinformation, dienen.
-
Im Stand der Technik sind Beleuchtungs-, Beheizungs- und Anzeigevorrichtungen für Verkleidungsteile allgemein bekannt. Die Veröffentlichung
KR 2010 0102104 A offenbart eine Fahrzeuginnenraumkomponente mit einem Beleuchtungsstreifen, der zum Zeitpunkt der Beleuchtung den Status des Fahrzeugs, der Sitzbeheizung oder des Kühlbetriebs anzeigt. Nachteilig an derartigen Streifen ist, dass sie nicht ohne Weiteres einfach an unterschiedliche Formen und Größen von Innenverkleidungsteilen angepasst werden können. Die dargestellte Lösung bietet außerdem keine Möglichkeit einer unkomplizierten und schnellen Temperaturkontrolle oder einen Schutz der Insassen vor Verbrennungen an heißen, berührbaren Oberflächen. Vor allem Beifahrer können häufig die Temperaturkontrolle oder die Beleuchtungskontrolle im Fahrerraum nicht erreichen.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden und eine dünne, leichte, flexible und anpassbare gewebte Struktur zur Berührungserkennung, Beheizung und Beleuchtung, insbesondere eine Struktur für ein Innenverkleidungsteil eines Autos und Kraftfahrzeugs, bereitzustellen.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine gewebte Struktur nach Anspruch 1, eine berührungsempfindliche Beheizungs- und Beleuchtungsvorrichtung aufweisend die gewebte Struktur sowie ein Innenverkleidungsteil aufweisend die gewebte Struktur oder die berührungsempfindliche Beheizungs- und Beleuchtungsvorrichtung. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
-
Eine erfindungsgemäße gewebte Struktur umfasst zumindest eine elektrisch isolierende Faser, ein elektrisch isolierendes Garn oder ein elektrisch isolierendes Band, zumindest einen Heizdraht, zumindest eine optische Faser oder optisches Garn und zumindest einen berührungsempfindlichen Messdraht. Die gewebte Struktur kann dazu verwendet werden, eine Berührung an der Struktur selbst oder an einer Oberfläche, die von der Struktur bedeckt wird, zu erkennen. Sie bietet Mittel für eine lokale Beheizung und/oder aktive Beleuchtung. Außerdem bietet sie Möglichkeiten für ein visuelles Feedback, das für schützende Funktionen eingesetzt werden kann. In dieser Anmeldung soll jeder Werkstoff als elektrisch isolierender Werkstoff angesehen werden, der eine elektrische Leitfähigkeit von nicht mehr als 10-8 S·cm-1 bei Raumtemperatur, d.h. 20 °C, aufweist.
-
Die Fasern, Garne und Drähte haben vorzugsweise einen Querschnitt kleiner als einen Millimeter, also im Mikrometer- oder Submikrometer-Bereich, um eine dichtgewebte, gleichmäßig angeordnete Struktur mit einer erhöhten Lebensdauer und Zuverlässigkeit für die Berührungserkennung zu gewährleisten. Die gewebte Struktur besteht aus Kette und Schuss, die eine Leinwand-, Körper- oder Atlasbindung bilden können. Im Allgemeinen bestimmt die benötigte Größe der Struktur die Art der Kett- und Schussfäden. Im Gewebe sind die Drähte, Fasern oder das Garn des Schusses mehrfach über und unter die Drähte, Fasern oder das Garn der Kette geführt. Dies erfordert längere Drähte, Fasern, Garne oder Bänder für den Schuss als für die Kette. Daher befinden sich diejenigen Komponenten der gewebten Struktur, die in ihrer Länge begrenzt sind, üblicherweise in der Kette. Nichtsdestotrotz können die elektrisch isolierenden Fasern, Garne oder Bänder, die Heizdrähte, die optischen Fasern oder optischen Garne und/oder die berührungsempfindlichen Messdrähte grundsätzlich im Schuss und/oder in der Kette der gewebten Struktur verwendet werden.
-
Die mindestens eine elektrisch isolierende Faser oder das mindestens eine elektrisch isolierende Garn oder Band der gewebten Struktur kann aus einem einzelnen webbaren Werkstoff oder einer Kombination mehrerer webbarer Werkstoffe bestehen, beispielsweise aus Polymeren, Metallen, Kohlefaserverbundwerkstoffen, Keramiken oder Naturmaterialien wie Gummi oder Baumwolle. Wenn ein elektrisch leitfähiger Werkstoff verwendet wird, wird eine elektrisch nicht-leitfähige Isolierschicht auf die Faser, das Garn oder das Band aufgebracht.
-
Vorzugsweise ist die mindestens eine elektrisch isolierende Faser, Garn oder Band der gewebten Struktur eine Textilfaser, ein Textilgarn oder ein Textilband. Besonders bevorzugt ist die mindestens eine elektrisch isolierende Faser, Garn oder Band eine Textilfaser, ein Textilgarn oder ein Textilband für die Automobilherstellung entsprechend der regionalen und/oder nationalen Normen und Gesetzgebung für Automobilinnenausstattungen, z.B. dem U.S. Federal Motor Vehicle Safety Standard FMVSS 302 oder der europäischen Norm ISO 3795.
-
Die mindestens eine elektrisch isolierende Faser, Garn oder Band der gewebten Struktur kann eine funktionelle Beschichtung oder Bestandteile aufweisen wie reflektierende oder fluoreszierende Beschichtungen, wasserdichte und/oder schmutzabweisende Beschichtungen, Alterungs- und/oder UV-Schutz-Beschichtungen, Abnutzungs- und Abriebschutzbeschichtungen, antistatische Beschichtungen, feuerhemmende Mittel und/oder smarte mikroverkapselte Pigmente oder Farben, die z. B. ihre Farbe bei Hitze oder Berührung ändern. Die Fasern, Garne oder Bändern können außerdem Beschichtungen oder Bestandteile aufweisen, die der Struktur einen bestimmten Farb-, Glanz-, Glitzer- oder Mattierungseffekt, eine bestimmte Griffigkeit oder Haptik verleihen.
-
Generell kann die mindestens eine elektrisch isolierende Faser, Garn oder Band im Schuss und/oder der Kette der gewebten Struktur enthalten sein oder den Schuss oder die Kette bilden. Vorzugsweise bildet die mindestens eine elektrisch isolierende Faser oder das mindestens eine elektrisch isolierende Garn oder Band den Schuss und die optische Faser oder das optische Garn, der Heizdraht und/oder der berührungsempfindliche Messdraht sind in der Kette der gewebten Struktur enthalten. Somit können die anfälligen Komponenten sicher, wenn nötig mit einer Dehnungskontrolle, für den Webprozess im Webstuhl fixiert werden, während die robustere elektrisch isolierende Faser, Garn oder Band im Schuss gebogen und bewegt wird, um eine dichte Stützstruktur für die gewebte Struktur zu bilden. Falls die Kette oder der Schuss aus einer elastischen, elektrisch isolierenden Faser, Garn oder Band gebildet ist, kann eine dehnbare gewebte Struktur erhalten werden. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die gewebte Struktur als Verkleidung für ein dreidimensionales Profil verwendet wird.
-
Die von der gewebten Struktur ausgeführte Beheizung kann eine Strahlungsbeheizung, eine wärmeleitende und/oder konvektive Beheizung sei. Der mindestens eine Heizdraht der gewebten Struktur kann beispielsweise eine optische Faser sein, die ausgebildet ist, Infrarotstrahlung, typischerweise mit einer Wellenlänge zwischen 750 nm und 10 µm, zu emittieren. Eine Strahlungsbeheizung ist dann vorteilhaft, wenn eine sehr schnelle Beheizung und ein angenehmes Wärmegefühl ohne merkbare Zugluft gewünscht sind. Mit einer Strahlungsbeheizung werden nur die angestrahlten Gegenstände beheizt. Die gewebte Struktur ist für gewöhnlich so aufgebaut, dass die Heizdrähte mit anderen Drähten, Fasern, Garnen oder Bändern verwoben und teilweise von diesen bedeckt sind. Daher wird die gewebte Struktur selbst ebenfalls bis zu einem gewissen Maße von den strahlungsemittierenden Heizdrähten beheizt.
-
Für eine kostengünstige und einfach zu montierende Beheizungslösung ist der mindestens eine Heizdraht der gewebten Struktur vorzugsweise als elektrischer Heizdraht zum wärmeleitenden und konvektiven Beheizen ausgebildet. Derartige Drähte können unkompliziert verwebt werden, um eine dichte gewebte Struktur zu bilden. Die Drähte können im Schuss oder der Kette der gewebten Struktur verwendet werden, entweder als geradlinige Drähte oder um eine Trägerfaser oder ein Trägerdraht gewickelt. Sind die Heizdrähte um einen elastischen Träger gewickelt, können sie dehnbar sein und dazu verwendet werden, eine dehnbare gewebte Struktur bereitzustellen.
-
Aus Sicherheitsgründen kann der elektrische Heizdraht mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung ausgebildet sein. Neben der isolierenden Beschichtung können die Drähte funktionale, ästhetische und haptische Beschichtungen oder Komponenten ähnlich den für die elektrisch isolierende Faser, Garn oder Band der gewebten Struktur beschriebenen Beschichtungen und Komponenten aufweisen. Die isolierende Schicht kann aus üblichen isolierten Werkstoffen, wie beispielsweise Polyvinylchlorid, Polyethylen, oder aus Polyurethan, Polyester oder Polyimid, bestehen.
-
Die mindestens eine optische Faser oder das mindestens eine optische Garn ist typischerweise eine photonische Kristallfaser oder ein photonisches Kristallgarn. Die mindestens eine optische Faser oder das mindestens eine optische Garn der gewebten Struktur kann Licht entlang der optischen Faser oder des optischen Garns emittieren. Die optische Faser oder das optische Garn können eine konventionelle optische Faser, die Licht über interne Totalreflexion leitet, oder die photonische Kristallfaser enthalten. Letztere bietet den Vorteil, dass die Faser das Licht gleichmäßig über die Länge der Faser emittiert, ohne dafür mechanische Störungen, wie beispielsweise Oberflächenprofilierung oder Mikrokrümmung zu benötigen, wie sie für die seitliche Lichtemission in konventionellen optischen Fasern erforderlich sind. Daher sind diese Fasern hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften den konventionellen optischen Fasern überlegen.
-
Die mindestens eine optische Faser der gewebten Struktur kann aus Glas bestehen, zum Beispiel Quarz-, Fluorzirkonat-, Fluoraluminat- und Chalkogenidgläsern, oder sie kann polymerbasiert sein, beispielsweise auf Basis von Polymethylmethacrylat, Polykarbonat, Polystyrol, Polyvinylenedifluorid, Polysulfon oder Polyimid. Vorzugsweise ist die mindestens eine optische Faser oder das mindestens eine optische Garn der gewebten Struktur eine elastische optische Vollkunststoff-Faser oder ein elastisches optisches Vollkunststoff-Garn. Mit diesen Fasern oder Garnen kann eine dehnbare gewebte Struktur bereitgestellt werden. Darüber hinaus erlauben sie aufgrund ihres breiten Einkopplungswinkels für Licht eine unkomplizierte Ankopplung an eine Lichtquelle.
-
Eine spezielle Art optischer Fasern sind optische Fasergarne. Die sind Garne, die aus zwei oder mehr optischen Fasern gebildet sind. Bevorzugt enthält das optische Garn der gewebten Struktur drei optische Fasern, die jeweils Licht einer unterschiedlichen Farbe emittieren. Die erste Faser emittiert rotes Licht, die zweite Faser grünes Licht und die dritte Faser blaues Licht. Indem die von den Fasern emittierten Lichtintensitäten jeweils unabhängig voneinander kontrolliert werden, kann die tatsächlich wahrgenommene Farbe des Garns und somit die Farbe der gewebten Struktur angepasst werden. Diese Garne können ferner dazu verwendet werden, Farbmuster in der gewebten Struktur zu erzeugen, die ein visuelles Feedback bieten können, zum Beispiel in Reaktion auf die Berührung durch einen Benutzer oder eine bestimmte Temperatur, die in der gewebten Struktur erreicht ist.
-
Der mindestens eine berührungsempfindliche Messdraht der gewebten Struktur kann ein kapazitiver, piezoresistiver, piezoelektrischer oder optischer berührungsempfindlicher Messdraht oder eine Faser sein, die Druck, Dehnung oder Deformation in der gewebten Struktur detektieren können. Insbesondere detektiert der Draht oder die Faser, ob die gewebte Struktur von einem Menschen oder Gegenstand berührt wird. Typischerweise werden für eine leicht zu bedienende berührungsempfindliche Steuerung Betätigungskräfte zwischen 0,5 N und 5 N aufgewendet. In einer bevorzugten Ausführung weist die gewebte Struktur mindestens zwei berührungsempfindliche Messdrähte auf. Mit mehr als einem berührungsempfindlichen Messdraht kann die Messgenauigkeit vorteilhaft erhöht werden und eine feiner lokalisierte Berührungserkennung erreicht werden.
-
Je nach Anwendung können die Drähte oder Fasern in der gesamten gewebten Struktur oder in einer oder mehreren bestimmten Nutzungsflächen der gewebten Struktur enthalten sein. Die Drähte und Fasern für die Beheizung und/oder die Berührungserkennung können beispielsweise im zentralen Bereich der gewebten Struktur enthalten sein, während der Randbereich für das Anbringen von Befestigungsvorrichtungen oder Kantenschonern ausgenommen ist. Vorzugsweise sind die Drähte oder Fasern gleichmäßig über den aktiven Bereich der Berührungserkennung der gewebten Struktur verteilt, um eine zuverlässige Berührungserkennung zu ermöglichen. Besonders bevorzugt verlaufen die berührungsempfindlichen Messdrähte oder Fasern für eine einfache und beschädigungsfreie Herstellung und dichte Webung parallel zueinander in separaten Kettfäden der gewebten Struktur.
-
Um eine robuste berührungsempfindliche Beheizungs- und Beleuchtungsstruktur ohne aufwendige Herstellungsschritte oder teure Elektronik zu erhalten, ist es vorteilhaft, die gewebte Struktur mit einem oder mehreren kapazitiven Messdrähten oder Fasern auszubilden. Diese Drähte oder Fasern erfordern keine zusätzliche Laminierung oder Beschichtung der gewebten Struktur oder zusätzliche Substrate, Platten oder Hilfsschichten für die Berührungserkennung. Sie verhalten sich als passive Sensoren und sind in verschiedenen Durchmessern und Konfigurationen verfügbar.
-
Für eine einfache Erkennung, ob die gewebte Struktur berührt wird oder nicht, ist keine räumlich aufgelöste Berührungserkennung nötig. Die Messung kann mit Einzelelektrodendrähten oder -fasern oder Mehrelektrodendrähten oder -fasern durchgeführt werden. Mehrelektrodendrähte oder -fasern können als einzelne Drähte oder Fasern ausgeführt sein, die zwei koaxiale Elektroden und zwischen den Elektroden ein Dielektrikum für die Messung der Kapazität zwischen den beiden Elektroden aufweisen. Die Drähte oder Fasern können auch aus miteinander verflochtenen, isolierten Einzelelektrodendrähten ausgebildet sein, welche die Kapazität zwischen den verflochtenen Einzelelektrodendrähten messen. Solche Drähte können zum Beispiel dehnbare kapazitive Flüssigmetalllegierungsdrähte sein. Üblicherweise bestehen solche Drähte aus dünnen, miteinander verflochtenen elastischen Polymerröhrchen, die mit einer Flüssigmetalllegierung, wie z.B. eutektischem Gallium oder Indium, befüllt sind.
-
Für großflächige gewebte Strukturen ist es vorteilhaft, die gewebte Struktur mit mindestens zwei kapazitiven Einzelelektrodendrähten oder -fasern zu versehen, die eingerichtet sind, die Kapazität zwischen den zwei Einzelelektrodendrähten oder -fasern zu messen. Aufgrund ihrer Biegsamkeit und verfügbaren Länge können diese Drähte einfach in der gewebten Struktur verwebt werden, wobei die textile Haptik und Flexibilität der gewebten Struktur erhalten bleiben. Somit kann eine großflächige gewebte Struktur bereitgestellt werden, die ohne Schädigungen oder permanente Verformungen in ihre Ausgangsform zurückkehren kann. Außerdem kann die Berührungserkennung mit einer schnellen Ansprechzeit und einer guten Messstabilität in einem weiten Messbereich durchgeführt werden. Typischerweise sind die Messdrähte oder -fasern als elektrisch isolierte leitfähige Polymerfasern oder Metalldrähte ausgebildet, beispielsweise als Drähte aus Kupfer, Aluminium, Gold, rostfreiem Edelstahl, Silber oder Platin.
-
Bevorzugt ist der Abstand zwischen den Paaren von Einzelelektrodendrähten oder -fasern äquidistant in der gewebten Struktur und den Drähten oder Fasern. Die Drähte oder Fasern können beispielsweise in eine Richtung parallel zueinander in separaten Kettfäden der gewebten Struktur verlaufen. Der Abstand zwischen den beiden Drähten oder Fasern ist typischerweise geringer als 1 cm. Der Abstand hängt von der Flexibilität der gewebten Struktur, den Durchmessern der kapazitiven Drähte oder Fasern und der Anregungsspannung ab. Für eine großflächige gewebte Messstruktur werden die Drähte oder Fasern vorzugsweise durch mehr als einen Kettfaden geführt, wobei die mindestens zwei Drähte oder Fasern alternierend in der gewebten Struktur verwebt sind. Besonders bevorzugt sind die mindestens zwei Drähte oder Fasern in gleichmäßigen Abständen zueinander in der gewebten Struktur angeordnet, sodass eine großflächige Messung mit sehr hoher Zuverlässigkeit erreicht werden kann.
-
Zusätzlich zu den elektrisch isolierenden, heizenden, optischen und berührungsempfindlichen Drähten, Fasern, Garnen oder Bändern kann die gewebte Struktur Elemente aufweisen, die die Handhabung und weitere Verarbeitung der gewebten Struktur unterstützen. Die Ränder der gewebten Struktur können beispielsweise mit Bindefäden, -drähten oder -bändern verstärkt sein. Des Weiteren kann die gewebte Struktur Halte- und Verbindungselemente aufweisen, die die Handhabung, das Bündeln und die Verbindung der Drähte, Fasern, Garne oder Bänder, z.B. mit Drähten, Fasern, Garnen oder Bändern einer anderen gewebten Struktur, einer Energiequelle und/oder einer Lichtquelle und/oder einem Kontrollsystem für die Signalerkennung, begünstigen.
-
Eine berührungsempfindliche Beheizungs- und Beleuchtungsvorrichtung weist mindestens eine gewebte Struktur mit den oben beschriebenen Eigenschaften, mindestens eine Lichtquelle für die Emission von Licht in die mindestens eine optische Faser oder optisches Garn der gewebten Struktur sowie eine Kontrolleinheit auf. Die Vorrichtung kann für eine kontrollierte visuelle Signalgebung und/oder eine kontrollierte Beheizung und/oder eine Beleuchtung der gewebten Struktur genutzt werden. Darüber hinaus ermöglicht sie weitere Energiespar- oder Sicherheitsfunktionen, zum Beispiel die Aktivierung oder Deaktivierung der Beleuchtung oder Beheizung nach einer bestimmten Zeitdauer.
-
Die Kontrolleinheit der Vorrichtung kann eingerichtet sein, die Hitze des mindestens einen Heizdrahtes und die Lichtausstrahlung der mindestens einen optischen Faser oder optischen Garns der gewebten Struktur unabhängig voneinander einzustellen. Die Lichtausstrahlung kann mit konstanter Intensität erfolgen oder zeitlich variabel, zum Beispiel als Blinklicht. Die Lichtquelle der Vorrichtung kann eine Lichtquelle mit weißem oder farbigem Licht sein, insbesondere eine monochromatische Lichtquelle. Die Lichtausstrahlung kann sich farblich ändern. Um eine im Vergleich zu Lasern oder Glühlampen kostengünstige und platzsparende Lichtquelle bereitzustellen, kann die Lichtquelle vorzugsweise mindestens eine helle Leuchtdiode aufweisen.
-
In einer Ausführung kann die berührungsempfindliche Beheizungs- und Beleuchtungsvorrichtung des Weiteren mindestens einen Temperatursensor aufweisen, um die Temperatur der gewebten Struktur der Vorrichtung zu messen, die typischerweise von -40 °C bis 120 °C reichen kann. Der Temperatursensor könnte zum Beispiel ein Widerstandsthermometer, ein Thermistor, ein Thermoelement, ein integrierter Halbleiter-Temperatursensor oder ein Temperatursensor- oder -sensorarray basierend auf optischen Fasern sein.
-
Der mindestens eine Temperatursensor kann an der Oberfläche der gewebten Struktur angebracht sein oder in der gewebten Struktur der Vorrichtung enthalten sein. Vorzugsweise ist für eine einfache Handhabung, lange Lebensdauer und Kosteneffizienz der Vorrichtung mindestens ein umflochtenes oder emailliertes metallisches Widerstandsthermometer mit einem Durchmesser zwischen 30 µm und 300 µm mit der gewebten Struktur verwebt und wird als Temperatursensor genutzt.
-
Die Kontrolleinheit der Vorrichtung kann außerdem dazu ausgestaltet sein, die Lichtemission bzw. Lichtausstrahlung der optischen Faser oder optischen Garns und/oder die Hitzeabgabe des Heizdrahtes abhängig vom gemessenen Signal des mindestens einen berührungsempfindlichen Messdrahtes in der gewebten Struktur und/oder abhängig von der gemessenen Temperatur des Temperatursensors zu kontrollieren. Somit stellt die Vorrichtung Mittel für eine lokale berührungsempfindliche Kontrolle der Beheizung und/oder Beleuchtung bereit.
-
In einer weiteren Ausführung sind die Kontrolleinheit und die mindestens eine Lichtquelle der Vorrichtung ausgebildet, die Farbe des von der mindestens einen optischen Faser oder dem mindestens einen optischen Garn emittierten Lichtes in Abhängigkeit vom gemessenen Signal des Messdrahtes oder der Messdrähte und/oder der gemessen Temperatur des Temperatursensors oder eines der Temperatursensoren zu verändern. Der Farbwechsel kann beispielsweise durch wellenlängenselektives Filtern von polychromatischem Licht erreicht werden oder indem verschiedene monochromatische Lichtquellen breitgestellt werden, die austauschbar verwendet werden können.
-
Die berührungsempfindliche Beheizungs- und Beleuchtungsvorrichtung kann zusätzlich Mittel für ein akustisches oder haptisches Feedback bereitstellen, zum Beispiel haptische Treiber und Aktuatoren, die dazu verwendet werden können, die Benutzerkontrolle der Heizung oder der Beleuchtung oder die Sicherheitsfunktionen der Vorrichtung zu unterstützen. Die Vorrichtung kann außerdem Komponenten aufweisen, die die Handhabung und Befestigung der Vorrichtung unterstützen, wie zum Beispiel eine Stützstruktur und/oder einen Rahmen für die gewebte Struktur.
-
Ein Innenverkleidungsteil für eine berührungsempfindliche Beheizung und Beleuchtung weist mindestens eine erfindungsgemäße gewebte Struktur und/oder erfindungsgemäße berührungsempfindliche Beheizungs- und Beleuchtungsvorrichtung auf. Das Innenverkleidungsteil wird typischerweise im Inneren eines Fahrzeuges, zum Beispiel eines Autos bereitgestellt, insbesondere in einem Personenkraftwagen, Lieferwagen oder Lastkraftwagen.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend anhand der 1 bis 4 erläutert.
-
Dabei zeigen:
- 1: eine schematische Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer gewebten Struktur;
- 2: eine schematische Draufsicht eines Ausführungsbeispiels einer gewebten Struktur;
- 3: schematisch ein Ausführungsbeispiel einer berührungsempfindlichen Beheizungs- und Beleuchtungsvorrichtung und
- 4: schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Verkleidungsteils.
-
1 zeigt in einer schematischen Schnittansicht ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen gewebten Struktur 1 aufweisend eine elektrisch isolierende Faser 2, vier Heizdrähte 3, fünf optische Fasern 4 und vier berührungsempfindliche Messdrähte 5. Die elektrisch isolierte Faser, das elektrisch isolierende Garn oder Band 2 kann aus einem einzelnen webbaren Material oder aus einer Kombination webbarer Materialien gefertigt sein. Sie können mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung versehen sein und/oder andere funktionale oder ästhetische Beschichtungen oder Komponenten aufweisen. Üblicherweise sind die elektrisch isolierenden Fasern, Garne oder Bänder 2 textile Fasern, Garne oder Bänder, zum Beispiel Textilfasern, Textilgarne oder Textilbänder für die Automobilherstellung. Die Heizdrähte 3 der gewebten Struktur 1 können für eine Strahlungsbeheizung und/oder eine wärmeleitende und konvektive Beheizung ausgebildet sein. Im dargestellten Beispiel sind diese Heizdrähte optische Heizfasern, aber anstelle dieser oder zusätzlich zu diesen können in weiteren Ausführungsformen auch elektrische Heizdrähte, die mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung und/oder anderen funktionalen oder ästhetischen Beschichtungen oder Komponenten versehen sind, verwendet werden. Die lichtemittierenden optischen Fasern oder Fasergarne 4 können konventionelle optische Fasern oder photonische Kristallfasern aufweisen. Die berührungsempfindlichen Messdrähte 5 können im Allgemeinen kapazitive, piezoresistive, piezoelektrische oder optische berührungsempfindliche Messdrähte oder Fasern sein, aber im Ausführungsbeispiel, das in 1 gezeigt ist, werden kapazitive Messdrähte 5 verwendet.
-
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die berührungsempfindlichen Messdrähte äquidistant zueinander angeordnet, um einen einheitlichen Erkennungsbereich bereitzustellen. Dennoch kann für bestimmte Anwendungen ein ungleichmäßiger Abstand zwischen den berührungsempfindlichen Messdrähten nützlich sein und auch erreicht werden. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel verlaufen die Heizdrähte 3, die optischen Fasern 4 und die berührungsempfindlichen Messdrähte 5 in derselben Richtung senkrecht zur Richtung der elektrisch isolierenden Faser. Allerdings kann es abhängig von der Verwendung der gewebten Struktur 1 und den Abmaßen und der Belastbarkeit der Drähte, Fasern, Garne und/oder Bänder notwendig sein, die Drähte, Fasern, Garne und/oder Bänder in unterschiedlichen Richtungen zueinander, in der Kette und/oder dem Schuss der gewebten Struktur 1 bereitzustellen. Des Weiteren kann es notwendig sein, die Heizdrähte 3, die optischen Fasern oder optischen Garne 4 und/oder die berührungsempfindlichen Messdrähte 5 nur in ausgewählten Bereichen der gewebten Struktur 1 bereitzustellen und zum Beispiel Bereiche auszuschließen, in denen Befestigungen oder schützende Elemente angewendet werden müssen.
-
2 stellt eine schematische Draufsicht eines Ausführungsbeispiels der gewebten Struktur 1 mit zwei berührungsempfindlichen Messdrähten 5 dar. Wiederkehrende Merkmale sind in dieser Figur und in den weiteren Figuren jeweils mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Ausführungsbeispiel der 2 ist die elektrisch isolierende Faser im Schuss der gewebten Struktur 1. Der Heizdraht 3, die optischen Fasern 4 und die berührungsempfindlichen Sensoren 5 befinden sich in der Kette der gewebten Struktur 1. Allgemein kann die elektrisch isolierende Faser 2 in eine andere Richtung als die Heizdrähte 3, die optischen Fasern 4 und die berührungsempfindlichen Messdrähte 5 weisen. Vorzugsweise ist der Winkel zwischen den Richtungen dieser Drähte 90°, wie in 2 dargestellt. Die elektrisch isolierenden Fasern 2 sind transparente Polymerfasern, um die Gleichmäßigkeit der Beleuchtung der gewebten Struktur 1 zu verbessern. Der Heizdraht 3 ist ein isolierter Metallfilament-Heizdraht. Die optischen Fasern 4 sind polymethylmethacrylatbasierte optische Fasern mit einer Beschichtung, um Licht entlang der Länge der Fasern freizusetzen. Die berührungsempfindlichen Messdrähte 5 sind zueinander äquidistante kapazitive Einzelelektrodendrähte, die in gleichmäßigen Abständen in der gewebten Struktur angeordnet sind. Sie verlaufen parallel zueinander in verschiedenen Strängen der Kette der gewebten Struktur 1. Die Fasern und Drähte sind für eine einfache Handhabung und Befestigung der gewebten Struktur an Klammern 6 befestigt. In 2 erfolgt die Beheizung mit einem einzelnen Draht. In anderen Ausführungsformen kann die Beheizung mit mehreren parallel verlaufenden Drähten erfolgen, deren Enden an eine Spannungsquelle angeschlossen sind, um eine Spannung an jedem Draht anzulegen.
-
3 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer berührungsempfindlichen Beheizungs- und Beleuchtungsvorrichtung 7. Die Beheizungs- und Beleuchtungsvorrichtung 7 weist eine gewebte Struktur 1, eine Lichtquelle 8, eine Kontrolleinheit 9 und einen optionalen Temperatursensor 10 für die Messung der Temperatur der gewebten Struktur 1 auf. Der Temperatursensor 10 ist ein elektrisch isoliertes Metallfilament-Widerstandsthermometer; alternativ können auch andere Temperatursensoren verwendet werden. Die Lichtquelle 8 ist eine dimmbare, trichromatische Leuchtdioden-Lampe, die die Farbe des emittierten Lichtes im sichtbaren Bereich ändern kann. Alternativ können auch andere Lichtquellen, zum Beispiel Glühlampen oder Laser verwendet werden.
-
Die Kontrolleinheit 9 der Vorrichtung 7 ist ausgebildet, die Heizung des Heizdrahtes 3 und die Lichtemission der optischen Fasern 4 der gewebten Struktur 1 unabhängig voneinander einzustellen. Sie kontrolliert die Intensität des von den optischen Fasern 4 emittierten Lichtes in Abhängigkeit vom gemessenen Signal der berührungsempfindlichen Messdrähte 5. Die Kontrolleinheit 9 kontrolliert außerdem die Hitze der Heizdrähte 3 und die Farbe des von den optischen Fasern 4 emittierten Lichtes in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur des Temperatursensors 10.
-
Die Kontrolleinheit 9 könnte alternativ ausgebildet sein, die Hitze des Heizdrahtes 3 und/oder die Farbe des von den optischen Fasern 4 emittierten Lichtes in Abhängigkeit vom gemessenen Signal der berührungsempfindlichen Messdrähte 5 zu kontrollieren und/oder die Intensität des von den optischen Fasern 4 emittierten Lichtes in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur des Temperatursensors 10 zu messen. Des Weiteren könnten sowohl das gemessene Signal der berührungsempfindlichen Messdrähte 5 als auch die gemessene Temperatur des Temperatursensors 10 verwendet werden, um die Hitze des Heizdrahtes 3 und/oder die Intensität und/oder die Farbe des von den optischen Fasern 4 emittierten Lichtes zu kontrollieren.
-
In dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel werden mehrere kurze optische Fasern 4, die eine Länge haben, die ungefähr der Länge oder Breite der Vorrichtung entsprechen, parallel zueinander verwendet anstelle eines langen Drahtes, um eine gleichmäßige Beleuchtung der gewebten Struktur 1 sicherzustellen. Für eine einfache Handhabung ist ein Ende jeder Faser 4 mit einer einzigen Lichtquelle 8 verbunden und das andere Ende ist mit einer reflektierenden Beschichtung versehen. Dies bringt den Vorteil, dass die Fasern 4 näher zueinander angeordnet werden können, ohne enge Biegungen an den Rändern der gewebten Struktur 1, die eine ungleichmäßige Beleuchtung an den Rändern verursachen können. Nichtsdestoweniger können die optischen Fasern 4 auch gebogen, zurück zur selben Lichtquelle geführt und beidseitig mit dieser verbunden werden, sodass ein Webkante gebildet wird. Alternativ kann die reflektierende Beschichtung entfallen und die Fasern 4 können stattdessen mit einer zweiten Lichtquelle verbunden werden. Außerdem könnten die optischen Fasern 4 in unterschiedliche Richtung zueinander orientiert sein und/oder einige oder jede der Fasern kann mit separaten Lichtquellen verbunden sein, um spezifische Lichteffekte, insbesondere verschiedene Farben oder zeitabhängige Beleuchtungsmuster, zu erreichen.
-
In 4 ist ein Ausführungsbeispiel eines Innenverkleidungsteils 11 gezeigt. Das Verkleidungsteil 11 bedeckt die Innenseite einer Autotür. Im Ausführungsbeispiel kann die Beleuchtung mit einer kurzen Berührung der gewebten Struktur 1 des Verkleidungsteils 11, zum Beispiel für 2 bis 5 Sekunden, aktiviert und deaktiviert werden. Die Beleuchtung kann nur eine dekorative Funktion erfüllen oder sie kann hilfreich sein, wenn der Fahrgast etwas auf dem Boden sucht oder das Fahrzeug in der Dunkelheit auf unbekanntem Untergrund verlassen muss. Die Beheizung der gewebten Struktur 1 des Verkleidungsteils 11 wird bei einem längeren Kontakt der gewebten Struktur von beispielsweise 2 bis 3 Minuten deaktiviert, wie es geschehen würde, wenn ein Fahrgast eingeschlafen ist und sich gegen das Verkleidungsteil 11 lehnt, oder ein Gepäckstück verrutscht ist und das Verkleidungsteil 11 berührt. Dadurch werden eine unnötige Wärmeabgabe sowie das Überhitzen von Gegenständen, die in Kontakt mit dem Verkleidungsteil 11 sind, vermieden, um eine energieeffiziente und sicherer Beheizung bereitzustellen. Die Kontaktzeit, die für die schützende Deaktivierung der Beheizung benötigt wird, kann von der Temperatur der gewebten Struktur 1 des Verkleidungsteils 11 abhängen.
-
Merkmale der Ausführungsbeispiele die lediglich in den Ausführungsbeispielen offenbart sind können grundsätzlich miteinander kombiniert werden und können auch unabhängig voneinander beansprucht werden.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
