DE112015002408T5

DE112015002408T5 - Systeme und Verfahren zum Abschirmen eines Handsensorsystems in einem Lenkrad

Info

Publication number: DE112015002408T5
Application number: DE112015002408.5T
Authority: DE
Inventors: Dwayne Van'tZelfde; Phillip Bernard Maguire; Justin Richard McCurdy
Original assignee: TK Holdings Inc
Current assignee: Joyson Safety Systems Acquisition LLC
Priority date: 2014-05-22
Filing date: 2015-05-22
Publication date: 2017-03-09
Anticipated expiration: 2035-05-23
Also published as: US20190135326A1; CN110758542B; JP6594963B2; CN106414215B; CN110758542A; US20150336601A1; JP2017518925A; CN106414215A; WO2015179730A1; US11299191B2; DE112015002408B4; US10124823B2

Abstract

Hierin werden Systeme und Verfahren zum Abschirmen eines Handsensorsystems in einem Lenkrad offenbart. Ein beispielhaftes Handsensorsystem beinhaltet eine Sensormatte und eine Heizmatte, die zwischen der Sensormatte und einem Skelett des Lenkrads angeordnet ist. Eine Stromquelle kann selektiv einen Heizstrom an die Heizmatte bereitstellen, um das Lenkrad zu heizen, und ein Abschirmungsspannungssignal an die Heizmatte bereitstellen, um elektrische Abschirmung für die Sensormatte bereitzustellen, wenn kein Heizen erforderlich ist oder wenn das Messen gegenüber dem Heizen zu priorisieren ist. Alternativ kann das System eine Abschirmungsmatte beinhalten, die von der Heizmatte getrennt ist und zwischen der Sensormatte und der Heizmatte angeordnet ist. Um das durch individuelle Sensorrückleitungen geleitete Signal zu isolieren, kann zusätzlich eine metallische oder isolierende Hülle oder Leitung um die Drähte oder Teile davon bereitgestellt sein.

Description

Aktuelle Lenkraddesigns können eine Sensormatte beinhalten, die um einen Kranz eines Lenkrads angeordnet ist, die die Anwesenheit einer oder mehrerer Hände auf dem Lenkradkranz erkennt. Die Sensormatte ist zwischen einer äußeren Hülle des Lenkrads und einem Kranz eines Lenkradskeletts angeordnet. Das Lenkradskelett besteht typischerweise aus Metall, wie einer Magnesiumlegierung oder Stahl, und kann eine Störquelle für das/die elektrische(n) Signal(e) in der Sensormatte darstellen.
Dementsprechend besteht ein Bedarf im Stand der Technik nach verbesserten Systemen und Verfahren zum Abschirmen eines Sensorsystems in einem Lenkrad.
Hierin werden Systeme und Verfahren zum Abschirmen eines Handsensorsystems in einem Lenkrad offenbart. Gemäß verschiedenen Implementierungen beinhaltet das Handsensorsystem eine Sensormatte und eine Abschirmungsmatte, die zwischen der Sensormatte und dem Skelett des Lenkrads angeordnet ist. Eine Stromquelle ist konfiguriert, um einen Strom an die Abschirmungsmatte bereitzustellen, der Interferenz zwischen dem Lenkradskelett und der Sensormatte verhindert. Eine Heizmatte, die um das Lenkradskelett angeordnet ist, kann als die Abschirmungsmatte verwendet werden, indem sie selektiv einen Heizstrom für die Heizfunktion oder ein Spannungssignal für die Abschirmungsfunktion der Matte erzeugt, oder es können eine separate Heizmatte und Abschirmungsmatte bereitgestellt sein. Heizstrompegel, die zwischen ungefähr 4 und 8 Ampere betragen, werden erzeugt. Abschirmungsstrompegel können weniger als ungefähr 200 Mikroampere betragen. In bestimmten Implementierungen können separate Stromquellen bereitgestellt sein, um den Heizstrom zum Heizen und das Spannungssignal zum Abschirmen zu erzeugen, oder eine Stromquelle kann selektiv den Heizstrom zum Heizen und das Spannungssignal zum Abschirmen bereitstellen.
In Implementierungen, in denen die Sensormatte mehr als eine Messzone bereitstellt, kann eine Sensorrückleitung von einer Messzone zusätzlich mit (einem) Signal(en) interferieren, das/die durch eine Sensorrückleitung von einer angrenzenden Messzone geleitet wird, wenn die Sensorrückleitungen zu nah aneinander liegen. Um die durch die individuellen Sensorrückleitungen geleiteten Signale zu isolieren, kann eine metallische oder isolierende Verkleidung oder dielektrische oder isolierende Leitung um die Drähte oder einen Teil davon bereitgestellt sein. Durch ordnungsgemäßes Abschirmen der Sensormatte werden gestörte oder „kurzgeschlossene” Messungen verhindert.
Gemäß verschiedenen Implementierungen beinhaltet ein System zum Abschirmen eines Handsensorsystems in einem Lenkrad eine Sensormatte, eine Abschirmungsmatte und eine elektronische Steuereinheit. Die Sensormatte beinhaltet einen oder mehrere Messschleifen und jeder der Messschleifen definiert eine Messzone. Die Abschirmungsmatte ist zwischen einem Lenkradskelett und der Abschirmungsmatte angeordnet und beinhaltet eine oder mehrere Leiterschleife(n). Jede der Leiterschleifen definiert eine leitfähige Zone. Die elektronische Steuereinheit (ESE) steht mit der Abschirmungsmatte in Kommunikation und beinhaltet eine Stromquelle, die konfiguriert ist, um ein Spannungssignal zu erzeugen, das konfiguriert ist, um eine oder mehrere Messzonen der Sensormatte von Interferenz durch das Lenkradskelett abzuschirmen.
Das System kann außerdem eine Heizmatte beinhalten, die zwischen der Abschirmungsmatte und dem Lenkradskelett angeordnet ist. In einer Implementierung steht die Heizmatte mit der ESE in Kommunikation und die Stromquelle ist konfiguriert, um selektiv einen Heizstrom für die Heizmatte zum Heizen des Lenkrads und das Spannungssignal für die Abschirmungsmatte zum Abschirmen einer oder mehrerer Messzonen zu erzeugen. In anderen Implementierungen können erste und zweite Stromquellen bereitgestellt sein, wobei die erste Stromquelle konfiguriert ist, um den Heizstrom für die Heizmatte zu erzeugen, und die zweite Stromquelle konfiguriert ist, um das Spannungssignal für die Abschirmungsmatte zu erzeugen. Die erste und zweite Stromquelle können in einer ESE oder in separaten ESEs bereitgestellt sein.
Gemäß verschiedenen anderen Implementierungen beinhaltet ein System zum Abschirmen eines Handsensorsystems in einem Lenkrad eine Sensormatte, eine Heizmatte und eine elektronische Steuereinheit. Die Sensormatte beinhaltet einen oder mehrere Messschleifen und jeder der Messschleifen definiert eine Messzone. Die Heizmatte ist zwischen einem Lenkradskelett und der Sensormatte angeordnet und beinhaltet eine oder mehrere Leiterschleife(n). Jede der Leiterschleifen definiert eine leitfähige Zone. Die elektronische Steuereinheit steht mit der Heizmatte in Kommunikation und beinhaltet eine Stromquelle, die konfiguriert ist, um selektiv einen Heizstrom, der konfiguriert ist, um wenigstens einen Teil des Lenkrads zu heizen, und ein Spannungssignal, das konfiguriert ist, um die Sensormatte von Interferenz durch das Lenkradskelett abzuschirmen, zu erzeugen. Der Heizstrom ist stärker als ein Abschirmungsstrom.
In bestimmten Implementierungen kann/können die eine Messschleife oder die mehreren Messschleifen eine erste Messschleife und eine zweite Messschleife beinhalten. Die erste Messschleife ist in einem Abstand von der zweiten Messschleife angeordnet. Die eine oder die mehreren Leiterschleifen der Abschirmungsmatte oder kombinierten Abschirmungs-/Heizmatte kann/können eine erste Leiterschleife angrenzend an die erste Messschleife und eine zweite Leiterschleife angrenzend an die zweite Messschleife beinhalten, um einen oder mehrere Bereich(e) auf einmal selektiv abschirmen oder heizen zu können.
Gemäß bestimmten Implementierungen ist die Stromquelle konfiguriert, um den Heizstrom für die erste Leiterschleife der Heizmatte in Reaktion auf das Empfangen eines ersten Anwesenheitssignals von der ersten Messschleife zu erzeugen, das die Anwesenheit einer Hand oder eines anderen Körperteils angrenzend an die erste Messschleife angibt, oder für die zweite Leiterschleife der Heizmatte in Reaktion auf das Empfangen eines zweiten Anwesenheitssignals von der zweiten Messschleife, das die Anwesenheit einer Hand oder eines anderen Körperteils angrenzend an die zweite Messschleife angibt. Alternativ kann die Stromquelle konfiguriert sein, um den Heizstrom für wenigstens eine oder mehrere der Leiterschleifen der Heizmatte in Reaktion auf das Empfangen eines Signals für die Heizmatte zu erzeugen.
Zusätzlich ist die Stromquelle ferner konfiguriert, um das Abschirmungsspannungssignal für den ersten oder zweiten leitfähigen Bereich in Reaktion auf das Empfangen eines Signals (z. B. eines Außerkraftsetzungssignals) zu erzeugen, das angibt, ob das Messen in der ersten oder zweiten Messzone Priorität hat. Die elektronische Steuereinheit ist außerdem konfiguriert, um in Reaktion darauf, dass eine Temperatur einer entsprechenden Messzone eine vorgegebene Temperatur erreicht, aufzuhören, den Heizstrom für die eine oder mehreren Leiterschleife(n) der Heizmatte zu erzeugen. Zusätzlich kann die elektronische Steuereinheit konfiguriert sein, um periodisch abwechselnd den Heizstrom und das Abschirmungsspannungssignal zu erzeugen, wie ungefähr alle 10 bis ungefähr 50 Millisekunden. Die oben beschriebenen Implementierungen können außerdem eine Metallabschirmung beinhalten, die um wenigstens einen Teil eines Drahts oder mehrerer Drähte, die mit der Sensormatte verbunden sind, angeordnet ist. Die Metallabschirmung ist konfiguriert, um ein elektrisches Signal, das durch den abgeschirmten Draht von einem anderen Draht angrenzend an den abgeschirmten Draht geleitet wird, im Wesentlichen zu isolieren. Die Metallabschirmung kann sich im Wesentlichen um den gesamten Draht erstrecken, der sich von jeder Messschleife aus erstreckt. Alternativ kann sich die Metallabschirmung um den Teil des Drahts erstrecken, der sich von einer Messschleife aus erstreckt, die eine andere Messschleife kreuzt.
Außerdem kann das System eine Leitung beinhalten, die ein dielektrisches Material umfasst. Wenigstens ein Teil der Drähte, die sich von der Sensormatte aus erstrecken, sind in der Leitung angeordnet. Zum Beispiel kann die Leitung eine erste Leitung für wenigstens einen Teil des ersten Drahts und eine zweite Leitung für wenigstens einen Teil des zweiten Drahts beinhalten.
Verschiedene andere Implementierungen können Verfahren zum Abschirmen eines Handsensorsystems in einem Lenkrad beinhalten. Gemäß bestimmten Implementierungen beinhaltet das Handsensorsystem eine Abschirmungsmatte, die zwischen einem Lenkradskelett und einer Sensormatte angeordnet ist. Die Sensormatte beinhaltet eine oder mehrere Messschleife(n) und jede Messschleife definiert eine Messzone und ist konfiguriert, um Eingaben von einer daran angrenzenden Hand des Fahrers zu erkennen. Die Abschirmungsmatte beinhaltet eine oder mehrere Leiterschleife(n) und jede der Leiterschleifen definiert eine leitfähige Zone. Das Verfahren beinhaltet das Bereitstellen eines Spannungssignals an wenigstens eine oder mehrere Leiterschleife(n) der Abschirmungsmatte, um einen Teil der Sensormatte, der an die leitfähige Zone angrenzt, vom Lenkradskelett abzuschirmen. Ein Abschirmungsstrom kann geringer als ungefähr 200 Mikroampere sein. In bestimmten Implementierungen beinhaltet das Handsensorsystem ferner eine Heizmatte und die Heizmatte ist zwischen dem Skelett und der Abschirmungsmatte angeordnet. Das Verfahren beinhaltet ferner das Bereitstellen eines Heizstroms an die Heizmatte, wie zwischen ungefähr 4 und ungefähr 8 Ampere.
Gemäß anderen Implementierungen beinhaltet das Handsensorsystem eine Heizmatte zwischen einem Lenkradskelett und einer Sensormatte. Die Sensormatte beinhaltet eine oder mehrere Messschleife(n) und jede Messschleife definiert eine Messzone und ist konfiguriert, um Eingaben von einer daran angrenzenden Hand des Fahrers zu erkennen. Die Heizmatte beinhaltet eine oder mehrere Leiterschleife(n) und jede der Leiterschleifen definiert eine leitfähige Zone. Das Verfahren beinhaltet Folgendes: (1) selektives Bereitstellen eines Heizstroms an wenigstens eine der einen oder mehreren Leiterschleife(n) der Heizmatte, um die eine oder mehreren leitfähige(n) Zone(n) des Lenkrads zu heizen; und (2) selektives Bereitstellen eines Spannungssignals an wenigstens eine der einen oder mehreren Leiterschleife(n) der Heizmatte, um einen Teil der Sensormatte angrenzend an die leitfähige Zone vom Lenkradskelett abzuschirmen. Der Heizstrom ist stärker als ein Abschirmungsstrom.
Die Komponenten in den Zeichnungen sind im Verhältnis zueinander nicht zwangsläufig maßstabsgetreu. Gleiche Teile sind in den verschiedenen Ansichten mit denselben Bezugszeichen versehen.
1A zeigt eine Querschnittansicht von Schichten in einem Lenkrad gemäß einer Implementierung;
1B zeigt eine perspektivische Ansicht einer Sensormattenschicht, einer Abschirmungsmattenschicht und Heizmattenschicht gemäß der Implementierung in 1A;
1C zeigt eine schematische Darstellung des Lenkradsystems in 1A und 1B.
1D zeigt eine schematische Darstellung des Lenkradsystems in 1A und 1B gemäß einer alternativen Implementierung;
1E zeigt eine schematische Darstellung des Lenkradsystems aus 1A und 1B gemäß einer anderen Implementierung;
2 zeigt eine Querschnittansicht von Schichten in einem Lenkradkranz gemäß einer Implementierung;
3A zeigt eine Draufsicht der Heizmattenschicht in 2;
3B zeigt eine Draufsicht der Sensormattenschicht in 2;
4 zeigt eine schematische Darstellung des Lenkradsystems in 2;
5 zeigt eine Draufsicht der Sensormatte in 3B, die einen schematischen Bereich jeder Zone und die Sensorrückleitungen von jeder Schleife, die mit jeder Zone verknüpft ist, zeigt;
6A zeigt eine perspektivische Ansicht einer Leitungsabschirmung um Sensorzuleitungen und -rückleitungen für eine Sensorschleife gemäß einer Implementierung;
6B zeigt eine perspektivische Ansicht einer Leitungsabschirmung um die Sensorzuleitung und die Sensorrückleitungen für Sensorschleifen 1 bis n gemäß einer Implementierung;
7 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Metallabschirmung um eine Sensorrückleitung gemäß einer Implementierung;
8 zeigt die Metallabschirmung in 7, die an einer Sensormatte befestigt ist;
9 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Metallabschirmung um eine Sensorrückleitung mit einer Abschirmungsrückleitung gemäß einer Implementierung, die mit der Metallabschirmung verbunden ist;
10 zeigt die Metallabschirmung aus 9, wobei die Abschirmungsrückleitung an die Metallabschirmung gelötet ist;
11 zeigt eine perspektivische Ansicht der Heizmatte in 3A;
12 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Netzabschirmungsmattenschicht gemäß einer Implementierung; und
13 zeigt eine perspektivische Ansicht der Netzabschirmungsmattenschicht gemäß einer anderen Implementierung.
Hierin werden Systeme und Verfahren zum Abschirmen eines Handsensorsystems in einem Lenkrad offenbart. Gemäß verschiedenen Implementierungen beinhaltet das Handsensorsystem eine Sensormatte und eine Abschirmungsmatte, die zwischen der Sensormatte und einem Skelett des Lenkrads angeordnet ist. Eine Stromquelle stellt ein Spannungssignal an die Abschirmungsmatte bereit, um elektrische Abschirmung für die Sensormatte bereitzustellen. Interferenzen mit dem/den elektrischen Signal(en), das/die durch die Sensormatte geleitet wird/werden, können aufgrund der Nähe der Sensormatte zum Lenkradskelett auftreten, das typischerweise aus Metall besteht, und das Bereitstellen des Abschirmungsspannungssignals an die Abschirmungsmatte verhindert diese Interferenzen. Außerdem kann das System eine Heizmatte beinhalten. Die Heizmatte kann von der Abschirmungsmatte getrennt sein oder kann als kombinierte Heiz- und Abschirmungsmatte verwendet werden. Um die Heizmatte als Abschirmungsmatte zu verwenden, erzeugt die Stromquelle einen Heizstrom zum Heizen des Lenkrads oder das Abschirmungsspannungssignal zum Verwenden der Heizmatte als eine Abschirmungsmatte. Der Heizstrom ist stärker als ein Abschirmungsstrom.
1A zeigt einen Querschnitt eines Lenkradkranzes, der ein Skelett 12, eine umspritzte Schicht 14 um das Skelett 12, eine Heizmattenschicht 6 um die umspritzte Schicht 14, eine Abschirmungsmattenschicht 7 um die Heizmattenschicht 6, eine Sensormattenschicht 8 um die Abschirmungsmattenschicht 7 und eine Hülle 20 um die Sensormatte 8 beinhaltet. Das Skelett 12 besteht typischerweise aus Magnesiumlegierung, Aluminiumlegierung, Stahl oder einer Kombination davon, kann jedoch aus (einem) anderen geeigneten steifen Material(ien) bestehen. Die umspritzte Schicht 14 besteht zum Beispiel aus einem Polyurethanschaum oder thermoplastischen Elastomerschaum. Die äußere Hülle 20 besteht typischerweise aus Leder oder Vinyl, könnte jedoch auch Holz, Carbonfaser, Kunststoff, Polyurethanschaum, Textilien oder einem beliebigen anderen geeigneten Material bestehen. Dadurch, dass die Abschirmungsmattenschicht 7 direkt angrenzend an die Sensormattenschicht 8 angeordnet ist, wird die durch Wärmeausdehnung und -kontraktion bedingte Abstandfluktuation zwischen den zwei Schichten minimiert. Zudem wird der Abstand zwischen diesen Schichten durch den Druck der äußeren Hülle 20, die die Schichten zusammendrückt, weiter minimiert.
1B zeigt eine perspektivische Ansicht der Sensormatte 8, Abschirmungsmatte 7 und Heizmatte 6 in 1A. Die Sensormatte 8 kann eine oder mehrere Messzonen, wie die Messzonen 24a, 24b, 24c, beinhalten, die zum Beispiel als Zone 1–3 bezeichnet werden, die getrennt und voneinander beabstandet sind, wie die Sensormatten, die in US-Patentanmeldung Nr. 14/178,578 mit dem Titel „Steering Wheel Hand Detection Systems”, angemeldet am 12. Februar 2014, beschrieben sind, die hierin durch Verweis in ihrer Gesamtheit eingeschlossen ist. Zudem können die Abschirmungsmatte 7 und die Heizmatte 6 eine oder mehrere leitfähige Zonen, wie die leitfähigen Zonen 54a, 54b, 54c bzw. 52a, 52b, 52c, die den Messzonen auf der Sensormatte entsprechen und selektives Abschirmen und Heizen von Zonen ermöglichen.
Eine elektronische Steuereinheit (ESE) 30, die in 1C dargestellt ist, steht mit der Heizmatte 6, der Sensormatte 8, der Abschirmungsmatte 7 und einem oder mehreren anderen Fahrzeugsystemen (nicht dargestellt) in elektronischer Kommunikation. Insbesondere können sich Sensorrückleitungen 34a–34c zwischen der ESE 30 bzw. jeder Messschleife 24a–24c erstrecken und leitfähige Zuleitungen 56a–56c und 58a–58c erstrecken sich zwischen der ESE 30 und jeder Leiterschleife 52a–52c und 54a–54c für die Heizmatte 6 bzw. die Abschirmungsmatte 7. Die ESE 30 beinhaltet einen Prozessor 31 und eine Stromquelle 32.
Der Prozessor 31 ist konfiguriert, um eine Eingabe von einem Fahrer, wie eine Anwesenheit einer Hand, angrenzend an jede Messschleife 24a–24c zu erkennen. In einer Implementierung wird ein elektrisches Signal von einer oder mehreren Messschleifen 24a–24c an den Prozessor 31 kommuniziert und der Prozessor 31 bestimmt, ob das Signal eine Eingabe vom Fahrer anzeigt. Zum Beispiel kann das Signal durch Kapazitätsmessung erzeugt werden und der Prozessor 31 kann das erzeugte Signal mit einem Bereich an Signalen vergleichen, die die Anwesenheit der Hand des Fahrers oder eines anderen Körperteils des Fahrers angeben.
Zusätzlich dazu, dass sie konfiguriert sind, um die Anwesenheit einer Hand oder anderer Körperteile des Fahrers zu erkennen, können die Messschleifen 24a, 24b, 24c und der Prozessor 31 außerdem konfiguriert sein, um verschiedene Arten von Benutzereingabe in jeweiligen entsprechenden Messzonen zu erkennen, wie Greifen, Wischbewegung, Klopfbewegung usw., aus Signalen, die von der Sensormatte empfangen wurden. Durch Verwendung einer Sensormatte mit mehreren Zonen mit den Messschleifen in spezifischen Bereichen kann die Sensormatte konfiguriert sein, um zu erkennen, wenn keine Hand, eine Hand oder beide Hände auf dem Lenkrad sind und/oder wenn ein Knie das Lenkrad berührt.
Die Stromquelle 32 ist konfiguriert, um selektiv einen elektrischen Strom durch eine oder mehrere Leiterschleifen 52a–52c der Heizmatte 6 zu erzeugen, um wenigstens einen Teil der äußeren Hülle 20 zu heizen, und ein Spannungssignal durch eine oder mehrere Leiterschleifen 54a–54c der Abschirmungsmatte 7 zu erzeugen, um wenigstens einen Teil der Sensormatte 8 von Interferenzen durch das Lenkradskelett 12 abzuschirmen. Der Heizstrom ist stärker als ein Abschirmungsstrom. Zum Beispiel beträgt der Heizstrom ungefähr 4 bis ungefähr 8 Ampere, was ausreichend ist, um Hitze zum Heizen der Hülle 20 des Lenkrads zu erzeugen, und der Abschirmungsstrom ist geringer als ungefähr 200 Mikroampere, was ausreichend ist, um die Sensormatte 8 vom Lenkradskelett 12 abzuschirmen, gemäß einigen Implementierungen. In bestimmten Implementierungen kann der Abschirmungsstrom zum Beispiel zwischen ungefähr 9 bis ungefähr 11 Mikroampere betragen. In einer bestimmten Ausführungsform kann der Heizstrom ungefähr 7 Ampere und der Abschirmungsstrom ungefähr 10 Mikroampere betragen. Diese elektrischen Stromwerte können pro Zone oder pro Kanal gelten und werden gemäß bestimmten Implementierungen in die ESE 30 eingegeben.
In einer Implementierung (nicht dargestellt) kann die ESE 30 wenigstens eine erste Schaltung und eine zweite Schaltung zwischen der Stromquelle 32 und den Leiterschleifen 52a–52c bzw. 54a–54c beinhalten. Die erste Schaltung erhält den Heizstrom, bei dem es sich um einen einfachen resistiven Strom handelt, um den Bereich angrenzend an die Leiterschleifen 52a–52c zu heizen. Die zweite Schaltung erhält den Abschirmungsstrom, bei dem es sich zum Beispiel um ein frequenzspezifisches Signal handeln kann, um den Bereich angrenzend an die Leiterschleifen 54a–54c abzuschirmen. Das frequenzspezifische Signal der zweiten Schaltung ist konfiguriert, um so genau wie möglich dem für die Messmatte erzeugten Kapazitätsspannungssignal zu entsprechen.
Die Stärke des Heizstroms oder des Abschirmungsspannungssignals, der/das durch die Stromquelle 32 erzeugt werden soll, wenn der Heizstrom oder das Abschirmungsspannungssignal erzeugt wird, wird gemäß einer Implementierung durch den Prozessor 31 gesteuert. Zum Beispiel kann der Prozessor 31 in verschiedenen Implementierungen konfiguriert sein, um die Stromquelle 32 anzuweisen, den Heizstrom in einer oder mehreren Leiterschleifen 52a–52c in Reaktion auf das Empfangen einer Eingabe von einer Schaltfläche, einem Schalter oder einem anderen geeigneten Eingabemechanismus, der auf dem Lenkrad oder anderswo in dem Fahrzeug angeordnet ist, zu erzeugen. In einer anderen Implementierung kann der Prozessor 31 konfiguriert sein, um den Heizstrom in Reaktion auf das Empfangen einer Eingabe von einer oder mehreren Messschleifen 24a–24c zu erzeugen. Zum Beispiel kann der Prozessor 31 in einer bestimmten Implementierung ferner konfiguriert sein, um die Stromquelle 32 anzuweisen, den Heizstrom für (eine) Leiterschleife(n) 52a–52c zu erzeugen, die sich angrenzend an die jeweiligen Messschleifen 24a–24c befindet, die die Anwesenheit der Hand/Hände des Fahrers erkennen. Diese Konfigurierung ermöglicht es dem System, Energie zu sparen, indem nur jene Abschnitte des Lenkradkranzes geheizt werden, für die die Anwesenheit der Hand des Fahrers erkannt wurde. Wenn der Prozessor 31 zum Beispiel die Anwesenheit der Hand des Fahrers angrenzend an die Messschleife 24a erkennt, kann der Prozessor 31 den Heizstrom durch die Leiterschleife 52a erzeugen, die sich angrenzend an die Messschleife 24a befindet, um den Abschnitt des Lenkrads unter der Hand des Fahrers zu heizen.
In einer anderen Implementierung oder zusätzlich zu der oben beschriebenen Implementierung kann der Prozessor 31 konfiguriert sein, um die Stromquelle 32 anzuweisen, den Heizstrom zu erzeugen, bis das Lenkrad eine vorgegebene Temperatur erreicht oder ein Außerkraftsetzungssignal von einem anderen Fahrzeugsystem empfangen wird, das angibt, dass das Messen in einer oder mehreren Zonen gegenüber dem Heizen Priorität hat, je nachdem, was früher eintritt. Insbesondere kann der Prozessor 31 ein Temperatursignal von einem oder mehreren Temperatursensoren im Lenkrad empfangen und anhand des Temperatursignals bestimmen, ob die vorgegebene Temperatur erreicht wurde. Zum Beispiel kann ein typischer Heizreglerbereich von ungefähr 30°C bis ungefähr 42°C betragen. Die Temperatur wird gemäß bestimmten Implementierungen typischerweise unter Verwendung eines Thermistors oder mehrerer Thermistoren erkannt, wie eines Thermistors mit negativem Temperaturkoeffizienten (NTK). Der Thermistor stellt eine Rückmeldung an den Prozessor 31 bereit und der Prozessor 31 verwendet die Temperaturrückmeldung, um die Zieltemperatur auf dem Lenkrad zu steuern.
Zudem kann das Außerkraftsetzungssignal dem Prozessor 31 mitteilen, dass ein anderes System elektrische Betriebsmittel erhalten sollte, die andernfalls der Heizmatte 6 für die Heizfunktion zugewiesen werden würden, oder dass die Eingabe von der Sensormatte 8 dem Heizen gegenüber Priorität hat.
In einer anderen Implementierung der zusätzlich zu der oben beschriebenen Implementierung kann der Prozessor 31 konfiguriert sein, um die Stromquelle 32 anzuweisen, periodisch zwischen dem Erzeugen des Heizstroms und des Abschirmungsspannungssignals zu wechseln, wie ungefähr alle 10 bis 50 Millisekunden. In einer anderen Implementierung kann der Zeitraum zwischen ungefähr 10 bis ungefähr 100 Millisekunden betragen. Der Wechselzeitraum kann zum Beispiel basierend auf der Geschwindigkeit des Prozessors 31, der Außen- oder Innentemperatur oder der Präferenzen des Fahrers eingestellt sein. Zudem kann die Innentemperaturüberwachung die zeitliche Abstimmung beeinflussen, zum Beispiel um ein Überhitzen der Steuerung selbst zu verhindern. Oder, wenn ein spezifischer Fehlerzustand erkannt wird und die ESE 30 die Handhabung dieses Fehlerzustands priorisieren muss, kann die zeitliche Abstimmung beeinflusst werden.
In der alternativen in 1D dargestellten Implementierung ist eine erste Stromquelle 62A zum Erzeugen eines Heizstroms für die Heizmatte 6 bereitgestellt und eine zweite Stromquelle 62B ist zum Erzeugen eines Abschirmungsspannungssignals für die Abschirmungsmatte 7 bereitgestellt. Die erste 62A und zweite Stromquelle 62B sind in 1D als in zwei getrennten ESEs 60A bzw. 60B angeordnet dargestellt, können alternativ jedoch in einer ESE 60 enthalten sein, wie in 1E dargestellt. Diese Implementierungen ermöglichen es dem System, zum Beispiel wenn gewünscht kontinuierliches Abschirmen und Heizen bereitzustellen. Zudem kann die ESE 60A oder 60 eine erste Schaltung zum Erhalten des Heizstroms von der Stromquelle 62A beinhalten, bei dem es sich um einen einfachen resistiven Strom handelt, um den Bereich angrenzend an die Leiterschleifen der Heizmatte 6 zu heizen. Und die ESE 60B oder 60 kann eine zweite Schaltung zum Erhalten des Abschirmungsspannungssignals von der Stromquelle 62B beinhalten, bei dem es sich um ein frequenzspezifisches Signal handelt, zum Beispiel um den Bereich angrenzend an die Leiterschleifen der Abschirmungsmatte 7 abzuschirmen.
In Sensormatten, die mehrere Zonen aufweisen, können Signale, die durch mit jeder Messzone verknüpfte Sensorrückleitungen geleitet werden, Störungen in den Messschleifen oder Sensorrückleitungen, die mit angrenzenden Zonen verknüpft sind, erzeugen, wenn die Drähte zu nah aneinander sind. Diese Störung verringert die Fähigkeit der Sensormatte, die Anwesenheit einer Hand angrenzend an eine oder mehrere Messzonen zu erkennen. Zusätzlich kann Übersprechen von einer Sensorrückleitung von einer Zone, die eine andere Zone kreuzt, zum unbeabsichtigten Erkennen von einer anderen Zone führen. Dementsprechend stellen verschiedene hierin beschriebene Implementierungen, wie die mit Verweis auf 5–10 beschriebenen Implementierungen Abschirmung um wenigstens einen Teil der Sensorrückleitungen bereit, die angrenzend an eine andere Sensorzone oder Sensorrückleitung angeordnet sein können, um das/die Signal(e) zu isolieren, das/die durch die Sensorrückleitung(en) geleitet wird/werden.
Wie oben erwähnt, kann die Heizmatte gemäß verschiedenen Implementierungen konfiguriert sein, um als eine Heizmatte und eine Abschirmungsmatte zu dienen. 2 zeigt eine Querschnittansicht eines Lenkradkranzes gemäß einer derartigen Implementierung. Der Lenkradkranz beinhaltet ein Lenkradskelett 12, eine umspritzte Schicht 14, die um das Lenkradskelett 12 angeordnet ist, eine Heizmatte 16, die um die umspritzte Schicht 14 angeordnet ist, eine Sensormatte 18, die um die Heizmatte 16 angeordnet ist, und eine äußere Hülle 20, die über der Sensormatte 18 angeordnet ist.
3A zeigt die Heizmatte 16 gemäß einer Implementierung. Die Heizmatte 16 beinhaltet eine oder mehrere Leiterschleifen, wie die Leiterschleifen 22a, 22b, 22c, und jede Schleife 22a, 22b, 22c definiert eine leitfähige Zone. Die Leiterschleifen 22a, 22b, 22c sind in Abständen auf der Oberfläche der Heizmatte 16 angeordnet.
3B zeigt die Sensormatte 18 gemäß einer Implementierung. Die Sensormatte 18 beinhaltet eine oder mehrere Messschleifen, wie die Messschleifen 24a, 24b, 24c, und jede Messschleife 24a, 24b, 24c definiert eine Messzone, wie die Zonen 1, 2 und 3 in 1B und 5. Die Messschleifen 24a, 24b, 24c sind in Abständen voneinander auf der Oberfläche der Sensormatte 18 angeordnet. Wie in 3B dargestellt, können die Messschleifen 24a–24c kapazitive Sensoren sein. Zusätzlich kann die Sensormatte 18 in anderen Implementierungen einen oder mehrere biometrische Sensoren (die z. B. Temperatur, Puls usw. erkennen) oder eine andere geeignete Art von Sensor beinhalten.
Ferner können biometrische Sensoren im Fahrzeug angeordnet sein, um in Verbindung mit der Handerkennung durch das Lenkrad unter Verwendung von nicht biometrischen Sensoren zu arbeiten. Diese biometrischen Sensoren können auf dem Lenkrad oder anderswo im Fahrzeug angeordnet sein. Beispiele dieser biometrischen Sensoren können Retinaerkennung, Pulsüberwachung, Erregungszustandsüberwachung und Fahrererkennung (z. B. in einem Fahrzeugsitz) beinhalten.
Wie in 4 dargestellt, steht die ESE 30 mit der Heizmatte 16, der Sensormatte 18 und einem oder mehreren anderen Fahrzeugsystemen (nicht dargestellt) in elektronischer Kommunikation. Insbesondere erstrecken sich die Sensorrückleitungen 34a–34c zwischen der ESE 30 und jeder Messschleife 24a–24c und leitfähige Drähte 36a–36c von der Heizmatte 16 erstrecken sich zwischen der ESE 30 und der Leiterschleife 22a-22c.
Die Stromquelle 32 ist konfiguriert, um selektiv einen Heizstrom durch eine oder mehrere Leiterschleifen 22a–22c zum Heizen wenigstens eines Teils der äußeren Hülle 20 und ein Abschirmungsspannungssignal durch eine oder mehrere Leiterschleifen 22a–22c zum Abschirmen wenigstens eines Teils der Sensormatte 18 von Interferenzen durch das Lenkradskelett 12 zu erzeugen. Der Heizstrom ist stärker als ein Abschirmungsstrom. Zum Beispiel beträgt der Heizstrom ungefähr 4 bis ungefähr 8 Ampere, was ausreichend ist, um Wärme für das Heizen der Hülle 20 des Lenkradkranzes zu erzeugen, und der Abschirmungsstrom beträgt weniger als ungefähr 200 Mikroampere, was ausreichend ist, um die Sensormatte 18 vom Lenkradskelett 12 abzuschirmen. In einer bestimmten Implementierung kann der Heizstrom ungefähr 7 Ampere betragen und der Abschirmungsstrom kann zwischen ungefähr 9 und ungefähr 11 Mikroampere betragen. Und in einer spezifischen Implementierung kann der Abschirmungsstrom ungefähr 10 Mikroampere betragen. Diese elektrischen Stromwerte können pro Zone oder pro Kanal gelten und werden gemäß bestimmten Implementierungen in die ESE 30 eingegeben. Verschiedene Implementierungen davon, wie der Prozessor 31 bestimmt, welcher Strompegel an die Leiterschleifen 22a–22c bereitzustellen ist, sind oben mit Verweis auf 1C beschrieben. Zusätzlich kann die ESE 30 in einer alternativen Implementierung (nicht dargestellt) getrennte erste und zweite Stromquellen beinhalten, wobei die erste Stromquelle konfiguriert ist, um ein Abschirmungsspannungssignal zu erzeugen und die zweite Stromquelle konfiguriert ist, um einen Heizstrom zu erzeugen. Ferner kann die ESE 30 eine erste Schaltung beinhalten, um den Heizstrom von der Stromquelle 32 zu empfangen, bei dem es sich um einen resistiven Strom handelt, um den Bereich angrenzend an die Leiterschleifen 22a–22c zu heizen. Außerdem kann die ESE 30 eine zweite Schaltung zum Empfangen des Abschirmungsspannungssignals von der Stromquelle 32 beinhalten, bei dem es sich zum Beispiel um ein frequenzspezifisches Signal handeln kann, um den Bereich angrenzend an die Leiterschleifen 22a–22c abzuschirmen.
5 zeigt eine schematische Draufsicht der Sensormatte 18, die einen Pfad jeder der drei Sensorrückleitungen 34a, 34b, 34c zeigt, die sich von den jeweiligen Messschleifen 24a, 24b, 24c aus erstrecken. Wie dargestellt, erstreckt sich die Sensorrückleitung 34a über einen Teil der Messschleife 24b, was eine Quelle für Interferenzen für die Messschleife 24b sein kann. Um das Signal, das durch die Sensorrückleitungen geleitet wird, voneinander zu isolieren und gleichzeitig ein effizientes Leiten von Drähten entlang der Sensormatte 18 zu ermöglichen, können eine oder mehrere der Sensorrückleitungen 34a–34c, die sich zwischen der ESE 30 und den Messschleifen 24a–24c erstrecken, eine Abschirmung um wenigstens einen Teil der Sensorrückleitung 34a–34c beinhalten. 6A–10 zeigen verschiedene Implementierungen der Drahtabschirmung. Das Bezugszeichen 34 wird in diesen Abbildungen allgemein verwendet, um auf jede Sensorrückleitung zu verweisen, die sich von der Sensormatte 18 erstreckt.
Insbesondere zeigen 6A und 6B eine Leitung 38, die ein dielektrisches Material beinhaltet. Zum Beispiel kann das Material Nylon, PVC, Polypropylen oder ein metallisches Material beinhalten. Wenigstens ein Teil der wenigstens einen Sensorrückleitung 34 ist in der Leitung 38 angeordnet. Zum Beispiel kann die Leitung 38 zwischen einer bestimmten Sensorrückleitung 34 und einem Teil einer angrenzenden Messschleife angeordnet sein, für die die Sensorrückleitung 34 Interferenzen verursachen kann, wie in dem Bereich möglicher Interferenz in 5. Alternativ kann die Leitung 38 um den Abschnitt der Sensorrückleitung 34 in der Nähe der Verbindung des Drahts mit der Sensormatte 18 um den Abschnitt der Sensorrückleitung 34 in der Nähe der Verbindung des Drahts mit der ESE 30 oder um die gesamte oder den Großteil der Sensorrückleitung 34 angeordnet sein. Eine Leitung kann einen Satz an Drähten beinhalten, die mit jeder Zone verbunden sind, oder Sätze an Drähten, die mit mehreren Zonen verknüpft sind. 6A zeigt die Leitung 38 mit zwei Drähten, die mit einer einzigen Zone verknüpft sind, durch die sie sich erstrecken – eine Sensorrückleitung 34, die ein Signal von der einzelnen Zone leitet und eine zweite Sensorrückleitung, die ein Signal zu der Zone leitet. 6B zeigt die Leitung 38 mit mehr als einem Satz an Drähten, die sich dadurch erstrecken, wobei jeder Satz aus zwei Drähten mit Zonen 1 bis n verknüpft ist und eine Sensorzuleitung und eine Sensorrückleitung beinhaltet.
7 und 8 zeigen eine Metallabschirmung 37 um einen Teil der Sensorrückleitung 34. Die Metallabschirmung 37 ist konfiguriert, um im Wesentlichen ein elektrisches Signal, das durch den abgeschirmten Draht geleitet wird, zu isolieren. Zum Beispiel kann die Metallabschirmung 37 eine metallische geflochtene Leitung sein. Zum Beispiel kann das Material Nylon, PVC, Polypropylen oder ein metallisches Material beinhalten. Wie in 7 dargestellt, umgibt eine isolierende Schicht die Sensorrückleitung 34 und die Metallabschirmung 37 umgibt die isolierende Schicht. Eine Schutzummantelung kann um die Metallabschirmung 37 angeordnet sein. Die Schutzummantelung kann eine dünne Schicht eines dielektrischen Materials beinhalten, wie ein Polyamid, Silikonkautschuk und Polyester. In anderen Implementierungen kann eine andere leitfähige Schicht statt des metallischen Geflechts in 7 und 8 verwendet werden. Die Schutzummantelung kann eine dünne Schicht eines dielektrischen Materials beinhalten, wie ein Polyamid, Silikonkautschuk und Polyester.
9 und 10 zeigen eine andere Implementierung, in der eine Abschirmungsrückleitung 40 mit der Metallabschirmung 37 verbunden ist, um die Sensorrückleitung 34 weiter vor Interferenzen zu schützen. Die Abschirmungsrückleitung 40 in 10 ist an die Metallabschirmung 37 gelötet, es können jedoch andere geeignete Verfahren zur Befestigung der Abschirmungsrückleitung 40 an der Metallabschirmung 37 verwendet werden, wie zum Beispiel Bördeln. Die Abschirmungsrückleitung 40 ist mit der ESE 30 verbunden und die Stromquelle 32 erzeugt einen Strom durch den Abschirmungsdraht 40, der eine erwünschte Referenz für das Verhindern von Interferenzen bereitstellt.
Zudem können die Metallabschirmung 37 in 7 oder 9 und die Leitung 38 in 6A oder 6B separate oder in Kombination verwendet werden, um ausreichende Abschirmung für die Sensorrückleitungen 34 bereitzustellen, die sich zwischen jeder Messschleife 24 und der ESE 30 erstrecken.
In der Implementierung in 5 kann die Metallabschirmung 37 um den Abschnitt der Sensorrückleitung 34a angeordnet sein, der sich von der Sensorschleife 24a erstreckt, die sich über die Messschleife 24b erstreckt, um die zwei Messzonen voneinander zu isolieren. In der Implementierung in 8 ist die Metallabschirmung 37 jedoch im Wesentlichen um die gesamte Sensorrückleitung 34 angeordnet.
Die Abschirmungsmattenschicht 7, die oben mit Verweis auf 1B und 3B beschrieben ist, kann einen oder mehrere leitfähige Drähte beinhalten, die auf eine Trägerschicht genäht sind. In alternativen Implementierungen kann/können der leitfähige Draht/die leitfähigen Drähte auf der Abschirmungsmattenschicht jedoch anders auf der Trägerschicht angeordnet und/oder befestigt sein. Zum Beispiel können alternative Implementierungen einer Abschirmungsmattenschicht ein gestricktes Metallgewebe beinhalten, das eine Netzabschirmungsmattenschicht bildet. Zum Beispiel zeigt 12 eine Implementierung einer gestrickten Metallnetzschicht, in der Metallfäden 71 in einem Durchschussmuster verstrickt und auf einer Trägerschicht 76 angeordnet sind, um eine Netzabschirmungsmattenschicht 70 zu bilden. 13 zeigt eine andere Implementierung einer gestrickten Metallnetzschicht, in der Metallfäden 81 in einem Kettengewirkemuster verstrickt und auf der Trägerschicht 86 angeordnet sind, um eine Netzabschirmungsmattenschicht 80 zu bilden. Die Strickmuster in 12 und 13 ermöglichen, dass die Netzabschirmungsmattenschicht 70, 80 Kontakt behalten, wenn sie gedehnt werden, wodurch die elektrische Leitfähigkeit durch die Netzschicht 70, 80 beibehalten wird, nachdem die Schicht 70, 80 am Lenkradkranz befestigt wurde. Diese Strickmuster sind beispielhafter Natur und andere geeignete Strickmuster können in anderen Implementierungen verwendet werden.
In den beispielhaften Schichten 70, 80 in 12 und 13 beträgt der Abstand zwischen angrenzenden Maschenreihen und -stäbchen zwischen ungefähr 1 Thou und ungefähr 4 Thou. In bestimmten Implementierungen beträgt der Abstand angrenzender Reihen und Stäbchen ungefähr 2 Thou. Zum Beispiel kann das Gewebe 25 bis 29 Reihen je Längenzoll beinhalten und 14 bis 15 Öffnungen je Breitenzoll aufweisen. Zusätzlich können die Fäden ein beliebiges geeignetes leitfähiges Material umfassen, wie zum Beispiel MONEL oder Kupfer. In einer Implementierung sind die Fäden MONEL 400-Draht.
Ferner kann der Durchmesser der Fäden gemäß einigen Implementierungen derart ausgewählt sein, dass er eine Dicke des Gewebes von zwischen ungefähr 0,002 und ungefähr 0,005 Zoll bereitstellt. Zum Beispiel kann der Durchmesser der Fäden ungefähr 0,0035 Zoll sein. Die in 12 und 13 dargestellten Strickgewebe sind nicht mit dielektrischem Material beschichtet, aber in anderen Implementierungen kann das Strickgewebe mit einem geeigneten dielektrischen Material beschichtet sein.
Die Trägerschichten 76, 86 können zum Beispiel ein Schaumstoffmaterial oder ein geeignetes anderes Material beinhalten. Die Dicke der Trägerschicht 76, 86 kann zwischen ungefähr 1 Thou und ungefähr 4 Thou dick sein. Zum Beispiel ist die Trägerschicht 76, 86 in bestimmten Implementierungen ungefähr 2 Thou dick.
In einigen Implementierungen kann das Strickgewebe zum Beispiel unter Verwendung von Dispersionsklebstoffen oder einer beliebigen anderen geeigneten Art von Klebstoff an die Trägerschicht 76, 86 geklebt sein. Alternativ (nicht dargestellt) kann das Strickgewebe auf die Trägerschicht 76, 86 genäht oder unter Verwendung eines beliebigen geeigneten Befestigungsmechanismus befestigt sein.
Das Strickgewebe kann sich gemäß bestimmten Implementierungen ungefähr 10% bis ungefähr 15% entlang der Achse A-A oder Achse B-B dehnen, ohne die leitfähigen Eigenschaften des Strickgewebes zu beeinträchtigen. Für die in 12 dargestellte Implementierung erstreckt sich die Achse A-A parallel zu den langen Kanten 77 der Trägerschicht 76 und die Achse B-B erstreckt sich lotrecht zur Achse A-A und parallel zu den kurzen Kanten 78 der Trägerschicht 76. Das gestrickte Metallgewebe ist derart auf der Trägerschicht 76 angeordnet, dass sich die A-A-Achse durch einen obersten Punkt 91 auf einer ersten Schleife L1 in einer ersten Reihe C1 und einem ersten Stäbchen W1 und einen obersten Punkt 92 einer zweiten Schleife 12 in einer zweiten Reihe C2 und einem zweiten Stäbchen W2 erstreckt, wobei sich die erste Reihe C1 unter und angrenzend an die zweiten Reihe C2 befindet und sich das erste Stäbchen W1 links von und angrenzend an das zweite Stäbchen W2 befindet. Die Achse B-B erstreckt sich durch den obersten Punkt 92 der zweiten Schleife 12 in der zweiten Reihe C2 und einen obersten Punkt 93 einer dritten Schleife L3 im ersten Stäbchen W1 und eine dritte Reihe C3, die sich oberhalb von und angrenzend an die zweite Reihe C2 befindet.
In der Implementierung in 13 ist das Gewebe derart ausgerichtet, dass sich die Achse A-A durch einen unteren rechten Kontaktpunkt 95 und einen oberen linken Kontaktpunkt 96 erstreckt, die durch die überlappenden Fäden C1, W1 gebildet werden. Die Achse B-B erstreckt sich durch einen unteren linken Kontaktpunkt 97 und einen oberen rechten Kontaktpunkt 98, die durch die überlappenden Fäden C1, W1 gebildet werden.
Während der Montage der Netzabschirmungsmattenschicht 70, 80 auf dem Lenkradkranz wird die Abschirmungsmattenschicht 70, 80 entlang der A-A-Achse und der B-B-Achse gedehnt. Diese Anordnung der Netzschicht verbessert den Kontakt zwischen den angrenzenden Schleifen.
Andere Implementierungen (nicht dargestellt) können eine Netzabschirmungsmattenschicht beinhalten, die Metallstreifen beinhaltet, die zusammengeschweißt sind, um das Netzmaterial zu bilden. In bestimmten Implementierungen können die Metallstreifen mit einem dielektrischen Material beschichtet sein. Das geschweißte Netz kann eine Dehnbarkeit aufweisen, die gemäß einigen Implementierungen zwischen ungefähr 5% und ungefähr 10% beträgt.
In bestimmten Implementierungen kann die Netzabschirmungsmattenschicht 70, 80 einen Netzschichtbereich beinhalten, der eine leitfähige Zone angrenzend an den Netzschichtbereich bereitstellt. In anderen Implementierungen (nicht dargestellt) kann die Netzabschirmungsschicht 70, 80 eine Vielzahl von separaten Netzschichtbereichen umfassen, die auf der Trägerschicht 76, 86 in einem Abstand angeordnet und voneinander getrennt, jedoch elektrisch verbunden sind, um eine leitfähige Zone angrenzend an die Vielzahl von Netzschichtbereichen bereitzustellen. Eine derartige Implementierung stellt gezielte Abschirmung eines bestimmten Bereichs des Lenkrads bereit und verringert die Menge an Netzschicht, die für die Netzabschirmungsmattenschicht 70, 80 verwendet wird. In einer anderen Implementierung (nicht dargestellt) kann die Vielzahl von getrennten Netzschichtbereichen nicht elektrisch verbunden sein und stattdessen separat mit der Stromquelle verbunden sein, um separate leitfähige Zonen bereitzustellen, die separat aktiviert werden können.
Außer es ist anderweitig definiert, weisen alle hierin verwendeten technischen und wissenschaftlichen Bezeichnungen die gleiche Bedeutung auf wie allgemein durch Fachleute auf dem Gebiet verstanden wird. Verfahren und Materialien, die den hierin beschriebenen ähneln oder entsprechen, können in der Umsetzung oder Prüfung der vorliegenden Offenbarung verwendet werden. Im in den beigefügten Ansprüchen definierten Sinne beinhalten die Singularformen „ein”, „eine”, „der/die/das” Pluralreferenzen, außer deutlich anderweitig durch den Kontext vorgegeben. Die Bezeichnung „umfassend” und Variationen davon sind im hierin verwendeten Sinne synonym mit der Bezeichnung „beinhaltend” und Variationen davon und sind offene, nicht einschränkende Bezeichnungen. Während Implementierung für Lenkradhanderkennungssysteme beschrieben werden, ist es für Fachleute offensichtlich, dass die Implementierungen nicht darauf eingeschränkt sind.
Im hierin verwendeten Sinne sollen die Bezeichnungen „annähernd”, „ungefähr”, „im Wesentlichen” und ähnliche Bezeichnungen eine weit gefasste Bedeutung aufweisen, die dem akzeptierten Gebrauch durch Fachleute auf dem Gebiet entspricht, auf das sich diese Offenbarung bezieht. Es versteht sich für Fachleute, die diese Offenbarung lesen, dass diese Bezeichnungen eine Beschreibung bestimmter beschriebener und beanspruchter Merkmale erlauben, ohne den Umfang dieser Merkmale auf die genauen bereitgestellten numerischen Bereiche einzuschränken. Dementsprechend sollten diese Bezeichnungen so ausgelegt werden, dass sie angeben, dass unwesentliche oder unbedeutende Modifikationen oder Veränderungen des beschriebenen und beanspruchten Gegenstandes als in den Umfang der Erfindung, wie er in den beigefügten Ansprüchen rezitiert ist, fallen.
Es gilt zu beachten, dass die Bezeichnung „beispielhaft” hierin verwendet wird, um verschiedene Ausführungsformen zu beschreiben, angeben soll, dass derartige Ausführungsformen mögliche Beispiele, Repräsentationen und/oder Darstellungen möglicher Ausführungsformen sind (und eine derartige Bezeichnung soll nicht angeben, dass derartige Ausführungsformen zwangsläufig außergewöhnliche oder superlative Beispiele sind).
Die Bezeichnungen „gekoppelt”, „verbunden” und dergleichen bedeuten im hierin verwendeten Sinne das direkte oder indirekte Verbinden von zwei Elementen miteinander. Derartiges Verbinden kann stationär (z. B. permanent) oder beweglich (z. B. entfernbar oder trennbar) sein. Derartiges Verbinden kann mit den zwei Elementen oder den zwei Elementen und beliebigen zusätzlichen Zwischenelementen erzielt werden, die einteilig als ein einziger Körper miteinander oder mit den zwei Elementen oder den zwei Elementen und beliebigen zusätzlichen Zwischenelementen, die aneinander befestigt sind, ausgebildet sind.
Verweise hierin auf die Positionen von Elementen (z. B. „oben”, „unten”, „über”, „unter” usw.) werden lediglich verwendet, um die Ausrichtung von verschiedenen Elementen in den Abbildungen zu beschreiben. Es gilt zu beachten, dass die Ausrichtung verschiedener Elemente gemäß anderen beispielhaften Ausführungsformen abweichen kann und dass derartige Variationen durch die vorliegenden Offenbarung eingeschlossen sind.
Es ist wichtig, zu beachten, dass der Aufbau und die Anordnung des Messsystems für ein Lenkrad wie in den verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen dargestellt nur beispielhafter Natur sind. Wenngleich nur einige wenige Ausführungsformen in dieser Offenbarung ausführlich beschrieben wurden, ist es für Fachleute bei Betrachtung dieser Offenbarung offensichtlich, dass viele Modifikationen (z. B. Variationen der Größe, Abmessungen, Strukturen, Formen und Proportionen der verschiedenen Elemente, Werte von Parametern, Montage- oder Schichtanordnungen, Verwendung von Materialien, Farben, Ausrichtungen usw.) möglich sind, ohne maßgeblich von den neuartigen Lehren und Vorteilen des hierin beschriebenen Gegenstands abzuweichen. Zum Beispiel können Elemente, die als einteilig gebildet dargestellt sind, aus mehreren Teilen oder Elementen konstruiert sein, die Position von Elementen kann vertauscht oder anderweitig abweichend sein und die Art oder Anzahl von diskreten Elementen oder Positionen kann verändert oder variiert sein. Die Reihenfolge oder Abfolge jedes der Prozess- oder Verfahrensschritte können gemäß alternativen Ausführungsformen variiert oder neu geordnet werden. Andere Ersetzungen, Modifikationen, Veränderungen und Weglassungen können am Aufbau, den Betriebsbedingungen und der Anordnung der verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Ausführungsformen abzuweichen.
Wenngleich der Gegenstand der Erfindung in für strukturelle Merkmale und/oder methodologische Handlungen spezifischer Ausdrucksweise beschrieben wurde, versteht es sich, dass der in den beigefügten Ansprüchen definierte Gegenstand nicht zwangsläufig auf die spezifischen oben beschriebenen Merkmale oder Handlungen beschränkt ist. Stattdessen sind die oben beschriebenen spezifischen Merkmale und Handlungen als Beispielformen der Implementierung der Ansprüche offenbart.
Bezugszeichenliste

6, 16: Heizmatte
7: Abschirmungsmatte
8, 18: Sensormatte
12: Lenkradskelett
14: umspritzte Schicht
18: Sensormatte
20: Hülle
24a, 24b, 24c: Messzone
54a, 54b, 54c: leitfähige Zone
30: elektronische Steuereinheit
31: Prozessor
32: Stromquelle
34, 34a, 34n: Sensorrückleitung
37: Metallabschirmung (37)
38: Leitung (38)
40: Abschirmungsrückleitung
52a, 52b, 52c: Leiterschleifen
54a–54c: Leiterschleifen
60A: erste elektronische Steuereinheit
60B: zweite elektronische Steuereinheit
62A: erste Stromquelle
62B: zweite Stromquelle
71: Metallfäden
70, 80: Netzabschirmungsmattenschicht
76, 86: Trägerschicht
L1: erste Schleife
L2: zweite Schleife
C1: erste Reihe
C2: zweite Reihe
C3: dritte Reihe
W1: erstes Stäbchen
W2: zweites Stäbchen
91, 92, 93: oberster Punkt
98: Kontaktpunkt

Claims

Verfahren zum Abschirmen eines Handsensorsystems in einem Lenkrad, wobei das Handsensorsystem eine Heizmatte (6, 16) zwischen einem Lenkradskelett (12) und einer Sensormatte (8, 18) beinhaltet, wobei die Sensormatte (8, 18) eine oder mehrere Messschleifen umfasst, wobei jede der Messschleifen eine Messzone (24a, 24b, 24c) definiert und konfiguriert ist, um eine Eingabe von einer daran angrenzenden Hand eines Fahrers zu erkennen, und die Heizmatte (6, 16) eine oder mehrere Leiterschleifen (52a, 52b, 52c) umfasst, wobei jede Leiterschleife eine leitfähige Zone (54a, 54b, 54c) definiert, das Verfahren umfassend: selektives Bereitstellen eines elektrischen Stroms an wenigstens eine der einen oder mehreren Leiterschleifen (52a, 52b, 52c) der Heizmatte (6, 16), um wenigstens eine der einen oder mehreren leitfähigen Zonen (54a, 54b, 54c) des Lenkrads zu heizen; und selektives Bereitstellen eines Spannungssignals an wenigstens eine der einen oder mehreren Leiterschleifen (52a, 52b, 52c) der Heizmatte (6, 16), um einen Teil der Sensormatte (8, 18), der an die leitfähige Zone (54a, 54b, 54c) angrenzt, von dem Lenkradskelett (12) abzuschirmen, wobei ein elektrischer Abschirmungsstrom geringer ist als der Heizstrom.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei: die Sensormatte (8, 18) eine erste Messzone (24a) und eine zweite Messzone (24b) umfasst, die Heizmatte (6, 16) eine erste leitfähige Zone (54a), die an die erste Messzone (24a) angrenzt, und eine zweite leitfähige Zone (54b), die an die zweite Messzone (24b) angrenzt, umfasst, und das selektive Bereitstellen des Heizstroms ferner Folgendes umfasst: Bereitstellen des Heizstroms an die erste leitfähige Zone (54a) in Reaktion auf das Empfangen eines ersten Signals von der ersten Messzone (24a), das die Anwesenheit einer Hand angrenzend an die erste Messzone (24a) angibt, und Bereitstellen des Heizstroms an die zweite leitfähige Zone (54b) in Reaktion auf das Empfangen eines zweiten Signals von der zweiten Messzone (24b), das die Anwesenheit einer Hand angrenzend an die zweite Messzone (24b) angibt.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das selektive Bereitstellen des Abschirmungsspannungssignals das Bereitstellen des Abschirmungsspannungssignals an die erste oder zweite leitfähige Zone (54b) in Reaktion auf das Empfangen eines Außerkraftsetzungssignals, dass das Messen in der ersten bzw. zweiten Messzone (24b) dem Heizen gegenüber Priorität hat, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das selektive Bereitstellen des Abschirmungsspannungssignals das Bereitstellen des Abschirmungsspannungssignals an die erste oder zweite leitfähige Zone (54b) in Reaktion auf das Empfangen eines Temperatursignals, das angibt, dass die erste bzw. zweite Messzone (24b) eine vorgegebene Temperatur erreicht hat, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das selektive Bereitstellen des Heizstroms und das selektive Bereitstellen des Abschirmungsspannungssignals ferner das abwechselnde periodische Erzeugen des Heizstroms und des Abschirmungsspannungssignals umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Erzeugen des Heizstroms abwechselnd mit dem Abschirmungsspannungssignal ungefähr alle 10 bis ungefähr 50 Millisekunden stattfindet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Heizstrom zwischen ungefähr 4 und ungefähr 8 Ampere beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Abschirmungsstrom weniger als ungefähr 200 Mikroampere beträgt.
System zum Abschirmen eines Handsensorsystems in einem Lenkrad, das Folgendes umfasst: eine Sensormatte (8, 18), die eine oder mehrere Messschleifen umfasst, wobei jede der Messschleifen eine Messzone (24a, 24b, 24c) definiert; eine Heizmatte (6, 16), die zwischen einem Lenkradskelett (12) und der Sensormatte (8, 18) angeordnet ist, wobei die Heizmatte (6, 16) eine oder mehrere Leiterschleifen (52a, 52b, 52c) umfasst, wobei jede der Leiterschleifen (52a, 52b, 52c) eine leitfähige Zone (54a, 54b, 54c) definiert; und eine elektronische Steuereinheit (30), die mit der Heizmatte (6, 16) in Kommunikation steht, wobei die elektronische Steuereinheit (30) eine Stromquelle (32) umfasst, die konfiguriert ist, um selektiv einen elektrischen Strom, der konfiguriert ist, um wenigstens einen Teil des Lenkrads zu heizen, und ein Spannungssignal, das konfiguriert ist, um die Sensormatte (8, 18) von Interferenzen durch das Lenkradskelett (12) abzuschirmen, zu erzeugen, wobei der elektrische Strom zum Heizen höher ist als der elektrische Strom zum Abschirmen.
System nach Anspruch 9, wobei: die eine oder mehreren Messschleifen eine erste Messschleife und eine zweite Messschleife umfassen, wobei die erste Messschleife in einem Abstand von der zweiten Messschleife angeordnet ist, die eine oder mehreren Leiterschleifen (52a, 52b, 52c) eine erste Leiterschleife (52a) angrenzend an die erste Messschleife und eine zweite Leiterschleife (52b) angrenzend an die zweite Messschleife umfassen, die Stromquelle (32) konfiguriert ist, um den Heizstrom für die erste Leiterschleife (52a) der Heizmatte (6, 16) in Reaktion auf das Empfangen eines ersten Anwesenheitssignals von der ersten Messschleife zu erzeugen, das die Anwesenheit einer Hand angrenzend an die erste Messschleife angibt, und die Stromquelle (32) konfiguriert ist, um den Heizstrom für die zweite Leiterschleife (52b) der Heizmatte (6, 16) in Reaktion auf das Empfangen eines zweiten Anwesenheitssignals von der zweiten Messschleife zu erzeugen, das die Anwesenheit einer Hand angrenzend an die zweite Messschleife angibt.
System nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Stromquelle (32) ferner konfiguriert ist, um das Abschirmungsspannungssignal in Reaktion auf das Empfangen eines Außerkraftsetzungssignals zu erzeugen, das angibt, dass das Messen gegenüber dem Heizen Priorität hat.
System gemäß Anspruch 9, wobei die Stromquelle (32) ferner konfiguriert ist, um das Abschirmungsspannungssignal in Reaktion darauf, dass eine Temperatur der Sensormatte (8, 18) eine vorgegebene Temperatur erreicht, zu erzeugen.
System nach Anspruch 9, wobei die Stromquelle (32) konfiguriert ist, um abwechselnd periodisch den Heizstrom und das Abschirmungsspannungssignal zu erzeugen.
System nach Anspruch 13, wobei die Stromquelle (32) konfiguriert ist, um abwechselnd den Heizstrom für ungefähr 10 bis ungefähr 50 Millisekunden und das Abschirmungsspannungssignal für ungefähr 10 bis ungefähr 50 Millisekunden zu erzeugen.
System nach Anspruch 9, wobei der Heizstrom zwischen ungefähr 4 Ampere und ungefähr 8 Ampere beträgt.
System nach Anspruch 9, wobei der Strom für das Abschirmungsspannungssignal geringer als ungefähr 200 Mikroampere ist.
System nach Anspruch 9, das ferner eine Metallabschirmung (37) umfasst, die um wenigstens einen Teil eines oder mehrerer Drähte, die mit der Sensormatte (8, 18) verbunden sind, angeordnet ist, wobei die Metallabschirmung (37) konfiguriert ist, um im Wesentlichen ein elektrisches Signal, das von dem abgeschirmten Draht getragen wird, von einem anderen leitfähigen Element angrenzend an den abgeschirmten Draht zu isolieren.
System nach Anspruch 17, wobei: die eine oder mehreren Messschleifen eine erste Messschleife und eine zweite Messschleife umfasst bzw. umfassen, sich ein erster Draht von der ersten Messschleife erstreckt und sich ein zweiter Draht von der zweiten Messschleife erstreckt und ein Teil des zweiten Drahts die erste Messschleife kreuzt; und sich die Metallabschirmung (37) um wenigstens den Teil des zweiten Drahts erstreckt, der die erste Messschleife kreuzt.
System nach Anspruch 18, wobei sich die Metallabschirmung (37) um im Wesentlichen den gesamten zweiten Draht erstreckt, der sich von der zweiten Messschleife aus erstreckt.
System nach Anspruch 19, das ferner eine Leitung (38) umfasst, die ein dielektrisches Material umfasst, wobei wenigstens ein Teil der ersten oder zweiten Drähte in der Leitung (38) angeordnet ist.
System nach Anspruch 20, wobei die Leitung (38) eine erste Leitung (38) für wenigstens einen Teil des ersten Drahts und eine zweite Leitung (38) für wenigstens einen Teil des zweiten Drahts umfasst.
System nach Anspruch 9, das ferner eine Leitung (38) umfasst, die dielektrisches Material umfasst, wobei wenigstens ein Teil des einen oder der mehreren Drähte, die mit jeder Messschleife verbunden sind, in der Leitung (38) angeordnet ist.
System zum Abschirmen eines Handsensorsystems in einem Lenkrad, das Folgendes umfasst: eine Sensormatte (8, 18), die eine oder mehrere Messschleifen umfasst und wobei jede der Messschleifen eine Messzone (24a, 24b, 24c) definiert; eine Abschirmungsmatte (7), die zwischen einem Lenkradskelett (12) und der Sensormatte (8, 18) angeordnet ist, wobei die Abschirmungsmatte (7) eine oder mehrere Leiterschleifen (52a, 52b, 52c) umfasst, wobei jede der Leiterschleifen (52a, 52b, 52c) eine leitfähige Zone (54a, 54b, 54c) definiert, und eine elektronische Steuereinheit (30), wobei die elektronische Steuereinheit (30) mit der Abschirmungsmatte (7) in Kommunikation steht und eine Stromquelle (32) umfasst, die konfiguriert ist, um ein Spannungssignal zu erzeugen, das konfiguriert ist, um ein Signal, das durch die Sensormatte (8, 18) verläuft, von Interferenz durch das Lenkradskelett (12) abzuschirmen.
System nach Anspruch 23, wobei ein elektrischer Strom zum Abschirmen weniger als ungefähr 200 Mikroampere betragen kann.
System nach Anspruch 24, wobei der elektrische Strom ungefähr 10 Mikroampere beträgt.
System nach Anspruch 23, das ferner eine Heizmatte (6, 16) umfasst, die zwischen der Abschirmungsmatte (7) und dem Lenkradskelett (12) angeordnet ist.
System nach Anspruch 26, wobei die Heizmatte (6, 16) mit der elektronischen Steuereinheit in Kommunikation steht und die Stromquelle (32) konfiguriert ist, um einen Heizstrom selektiv zu erzeugen, der konfiguriert ist, um das Lenkrad zu heizen.
System nach Anspruch 27, wobei der Heizstrom, der erzeugt wird, zwischen ungefähr 4 Ampere und ungefähr 8 Ampere beträgt.
System nach Anspruch 28, wobei der Heizstrom ungefähr 7 Ampere beträgt.
System nach Anspruch 26, wobei die elektronische Steuereinheit (30) eine erste elektronische Steuereinheit (60A) ist, die Stromquelle (32) ein erster Stromgenerator ist und die Heizmatte (6, 16) mit einer zweiten elektronischen Steuereinheit in Kommunikation steht, die eine zweite Stromquelle (62B) umfasst, die konfiguriert ist, um einen Heizstrom zu erzeugen, der konfiguriert ist, um das Lenkrad zu heizen.
System nach Anspruch 30, wobei der Heizstrom, der erzeugt wird, zwischen ungefähr 4 Ampere und ungefähr 8 Ampere beträgt.
System nach Anspruch 31, wobei der Heizstrom ungefähr 7 Ampere beträgt.
System nach Anspruch 26, wobei: die Stromquelle (32) eine erste Stromquelle (62A) ist und die elektronische Steuereinheit (30) ferner eine zweite Stromquelle (62B) umfasst, die konfiguriert ist, um einen Heizstrom zu erzeugen, und die Heizmatte (6, 16) mit der elektronischen Steuereinheit in Kommunikation steht und der Heizstrom konfiguriert ist, um das Lenkrad zu heizen.
System nach Anspruch 26, wobei: die Stromquelle (32) eine erste Stromquelle (62A) ist und die elektronische Steuereinheit (30) eine erste elektronische Steuereinheit (60A) ist, das System ferner eine zweite elektronische Steuereinheit (60B) umfasst, wobei die zweite elektronische Steuereinheit (60B) eine zweite Stromquelle (62B) umfasst, die konfiguriert ist, um einen Heizstrom zu erzeugen, wobei die Heizmatte (6, 16) mit der zweiten elektronischen Steuereinheit in Kommunikation steht und der Heizstrom konfiguriert ist, um das Lenkrad zu heizen.
Verfahren zum Abschirmen eines Handsensorsystems in einem Lenkrad, umfassend: Bereitstellen eines Handsensorsystems, das eine Sensormatte (8, 18), ein Lenkradskelett (12) und eine Abschirmungsmatte (7), die zwischen dem Lenkradskelett (12) und der Sensormatte (8, 18) angeordnet ist, umfasst, wobei die Sensormatte (8, 18) eine oder mehrere Messschleifen umfasst und jede Messschleife eine Messzone (24a, 24b, 24c) definiert und konfiguriert ist, um eine Eingabe vom daran angrenzenden Körper eines Fahrers zu erkennen, und die Abschirmungsmatte (7) eine oder mehrere Leiterschleifen (52a, 52b, 52c) umfasst, wobei jede der Leiterschleifen (52a, 52b, 52c) eine leitfähige Zone (54a, 54b, 54c) definiert; und Bereitstellen eines Spannungssignals an wenigstens eine der einen oder mehreren Leiterschleifen (52a, 52b, 52c) der Abschirmungsmatte (7), um einen Teil der Sensormatte (8, 18) angrenzend an die leitfähige Zone (54a, 54b, 54c) vom Lenkradskelett (12) abzuschirmen.
Verfahren nach Anspruch 35, wobei ein elektrischer Strom für das Abschirmungsspannungssignal weniger als ungefähr 200 Mikroampere beträgt.
Verfahren nach Anspruch 35, wobei das Handsensorsystem ferner eine Heizmatte (6, 16) beinhaltet, die zwischen dem Skelett und der Abschirmungsmatte (7) angeordnet ist, und das Verfahren ferner das Bereitstellen eines Heizstroms an die Heizmatte (6, 16) umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 37, wobei der Abschirmungsstrom weniger als ungefähr 200 Mikroampere beträgt und der Heizstrom zwischen ungefähr 4 und ungefähr 8 Ampere beträgt.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Stromquelle (32) konfiguriert ist, um den Heizstrom für wenigstens eine der einen oder mehreren Leiterschleifen (52a, 52b, 52c) der Heizmatte (6, 16) in Reaktion auf das Empfangen eines Einschaltsignals für die Heizmatte (6, 16) zu erzeugen.