DE112015002601T5

DE112015002601T5 - Systeme und Verfahren zum Drucken von Sensorschaltkreisen auf eine Sensormatte für ein Lenkrad

Info

Publication number: DE112015002601T5
Application number: DE112015002601.0T
Authority: DE
Inventors: Erick Staszak; Dwayne Van'tZelfde; Jason Lisseman
Original assignee: TK Holdings Inc
Current assignee: Joyson Safety Systems Acquisition LLC
Priority date: 2014-06-02
Filing date: 2015-06-02
Publication date: 2017-05-04
Also published as: WO2015187647A1; CN106414216A; US20190073058A1; US10114513B2; US11599226B2; CN106414216B; CN111422238A; US20150344060A1; US10698544B2; US20200326796A1; CN111422238B

Abstract

Hierin werden Systeme und Verfahren zum Drucken von Sensorschleifen auf eine Sensormatte zur Verwendung in einem Lenkrahmen offenbart. Zum Beispiel kann die Sensormatte ein Basissubstrat eine oder mehrere gedruckte Fühlerschleifen und ein isolierendes Material beinhalten. Die gedruckten Fühlerschleifen sind mit leitfähiger Tinte hergestellt, die auf dem Basissubstrat oder der isolierenden Schicht von einem Druckkopf angeordnet ist und daran haftet. Diese Sensormatten sind vielseitig in Bezug auf die Art des Basissubstrats und der isolierenden Materialien, die verwendet werden können, die Form der Fühlerschleifen und den Bereich, den jede Schleife belegen kann. Eine Abschirmschleife(n) kann auch neben die Fühlerschleife(n) gedruckt sein. Diese Konfiguration ermöglicht das Abschirmen für die Fühlerschleifen als Teil der Fühlermatte, was die Dicke des Lenkradrahmens und die Herstellungs- und Anbringungszeiten reduzieren kann.

Description

Aktuelle Lenkradgestaltungen können eine oder mehrere Sensormatten um einen Rand des Lenkradrahmens beinhalten, die für die Erfassung der Anwesenheit einer Fahrerhand unter Anwendung von kapazitivartigem Fühlen konfiguriert sind. Bekannte Sensormatten beinhalten eine Drahtschleife, die an ein Stoff- oder Schaumsubstrat genäht ist.
Der Lenkradrahmen ist typischerweise aus Metall gefertigt, wie zum Beispiel einer Magnesiumlegierung oder Stahl, und kann eine Interferenzquelle für das/die Signal(e) in der Fühlermatte sein.
Somit kann es zeitintensiv sein, vorhandene Sensormatten herzustellen, was das Gestalten eines Drahtstichlayouts für den Sensor und das Gestalten des Drahtstichlayouts für die Abdeckung beinhaltet, wobei sich jedes davon an separaten Matten befindet, die korrekt über die komplexe Kurvenform des Lenkradrahmens passen müssen. Außerdem muss das Muster möglicherweise abhängig davon, welche Bereiche das Fühlen bereitstellen sollen und von den Lenkradspezifikationen des Fahrzeugherstellers umgestaltet werden, was zeitaufwendig sein kann. Weiter schränken der Herstellungsprozess und die verfügbaren Materialien die Fähigkeit zur Nutzung des verfügbaren Platzes auf dem Basissubstrat ein.
Entsprechend besteht im Fach ein Bedarf an einer verbesserten Sensormatte und einem Verfahren zur Herstellung derselben.
Hierin werden Systeme und Verfahren zum Drucken von Sensorschleifen oder -schaltkreisen auf eine Sensormatte zur Verwendung in einem Lenkrad offenbart. Insbesondere beinhaltet eine Sensormatte gemäß verschiedenen Ausführungsformen ein Basissubstrat, eine oder mehrere gedruckte Fühlerschleifen und ein dielektrisches oder isolierendes Material. Die gedruckten Fühlerschleifen sind mit leitfähiger Tinte hergestellt, die auf dem Basissubstrat oder der isolierenden Schicht zum Beispiel von einem Druckkopf angeordnet wird und daran haftet. Diese Sensormatten sind vielseitig in Bezug auf die Art des verwendeten Basissubstrats und isolierenden Materials und die Form der Fühlerschleifen und den Bereich, den jede Schleife belegt. Außerdem beinhalten die Sensormatten in bestimmten Ausführungsformen eine oder mehrere gedruckte Abschirmschleifen neben den Fühlerschleifen und durch eine Schicht aus isolierendem Material von den Fühlerschleifen getrennt. Die Dicke des isolierenden Materials, das den Sensor von der Abschirmung trennt, kann basierend auf der Konfiguration des Sensor-/Abschirmlayouts spezifiziert werden. Das Erhöhen der Dicke kann helfen, Geräuscheffekte zwischen dem Sensor und der Abschirmung zu reduzieren und auch ein „effektives Kurzschließen” aufgrund von Konstruktionsvariation verhindern. Diese Konfiguration ermöglicht die Abschirmung für die Sensorschleifen als Teil der Fühlmatte, was eine unerwünschte elektrische Interferenz mit dem/den elektrischen Signal(en), die von der Sensormatte getragen werden, bewirkt durch die Nähe der Sensormatten zum Lenkradrahmen, die Dicke des Lenkradrahmens und Herstellungs- und Installationszeiten reduzieren kann.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die leitfähige Tinte Silber, Kohlenstoff, Kohlenstoffnanoröhrchen (CNT), Graphen oder Kupfer beinhalten. Außerdem kann das Basissubstrat einen Polymerschaum, einen Polymerfilm, Leder, Vinyl, Filz oder Vliesmaterial beinhalten. Die isolierenden Materialien können ein geeignetes dielektrisches oder isolierendes Material wie zum Beispiel Polyamide oder andere druckbare dielektrische Tinten beinhalten.
In einer Ausführungsform sind die eine oder mehreren Fühlerschleifen auf das Basissubstrat gedruckt. Das isolierende Material ist ein erstes isolierendes Material und eine oder mehrere Abschirmschleifen sind mit der leitfähigen Tinte auf das erste isolierende Material gedruckt. Ein zweites isolierendes Material ist über der einen oder den mehreren Abschirmschleifen angeordnet. Die eine oder mehreren Fühlerschleifen beinhalten eine erste Fühlerschleife und eine zweite Fühlerschleife und die eine oder mehreren Abschirmschleifen beinhalten eine erste Abschirmschleife und eine zweite Abschirmschleife. Die erste Abschirmschleife ist neben der ersten Fühlerschleife angeordnet und die zweite Abschirmschleife ist neben der zweiten Fühlerschleife angeordnet. Jedoch kann in einer alternativen Ausführungsform die erste Abschirmschleife neben der ersten und zweiten Fühlerschleife angeordnet sein.
Die Sensormatte kann weiter eine oder mehrere Abschirmzuführspuren beinhalten, die mit leitfähiger Tinte auf das erste isolierende Material gedruckt sind. Jede Abschirmzuführspur erstreckt sich von einer entsprechenden Abschirmschleife in Richtung eines Randes des ersten isolierenden Materials. Die Sensormatte kann auch eine oder mehrere Sensorrückführspuren beinhalten, die mit leitfähiger Tinte auf das Basissubstrat gedruckt sind. Die Sensorrückführspuren erstrecken sich von einer entsprechenden Fühlerschleife in Richtung eines Randes des Basissubstrats.
In einer alternativen Ausführungsform sind eine oder mehrere Abschirmschleifen mit leitfähiger Tinte auf ein zweites isolierendes Material gedruckt, das über dem Basissubstrat angeordnet ist. Das über den Fühlerschleifen angeordnete isolierende Material ist ein erstes isolierendes Material und ein drittes isolierendes Material ist über der einen oder den mehreren Abschirmschleifen angeordnet. Die eine oder mehreren Fühlerschleifen sind auf das dritte isolierende Material gedruckt. Außerdem beinhaltet ein System für das Handfühlen an einem Lenkrad gemäß verschiedenen Ausführungsformen eine Sensormatte, wie zum Beispiel die vorstehend beschriebenen Sensormatten, und eine elektronische Steuerungseinheit (ECU), die in Kommunikation mit der Sensormatte ist. Die ECU beinhaltet einen Prozessor und eine Stromquelle. Der Prozessor ist für den Empfang eines Signals von mindestens einer der einen oder mehreren Fühlerschleifen und für das Bestimmen einer mit dem Signal assoziierten Angabe konfiguriert.
In bestimmten Ausführungsformen, in denen die Sensormatte eine oder mehrere Abschirmschleifen und Abschirmzuführspuren beinhaltet, beinhaltet das System Abschirmzuführdrähte, die sich zwischen der ECU und den jeweiligen Abschirmzuführspuren erstrecken. Der Prozessor ist konfiguriert, um die Stromquelle anzuweisen, selektiv ein Spannungssignal durch die eine oder mehreren Abschirmschleifen über die Abschirmzuführdrähte und die Abschirmzuführspuren zu erzeugen. Das System kann auch Sensorrückführdrähte beinhalten, die sich zwischen der ECU und den jeweiligen Sensorrückführspuren erstrecken. Das von mindestens einer der Fühlerschleifen empfangene Signal wird über den Sensorrückführdraht und die Sensorrückführspur vom Prozessor empfangen. Gemäß anderen verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet ein Verfahren zum Herstellen einer Sensormatte (1) das Drucken einer oder mehrerer Fühlerschleifen mit leitfähiger Tinte neben ein Basissubstrat, das zur Anbringung um den Lenkradrahmenrand konfiguriert ist und (2) das Anordnen einer Schicht aus isolierendem Material über der einen oder den mehreren Fühlerschleifen. In einer Ausführungsform beinhaltet das Drucken der einen oder mehreren Fühlerschleifen das Drucken der einen oder mehreren Fühlerschleifen auf das Basissubstrat. In dieser Ausführungsform ist das isolierende Material eine erste Schicht an isolierendem Material, und das Verfahren beinhaltet auch das Drucken einer oder mehrerer Abschirmschleifen mit leitfähiger Tinte auf die erste isolierende Schicht und das Anordnen einer zweiten Schicht an isolierendem Material über der einen oder den mehreren Abschirmschleifen.
In einer alternativen Ausführungsform ist die Schicht aus isolierendem Material eine erste Schicht aus isolierendem Material, und das Verfahren beinhaltet das Drucken einer oder mehrerer Abschirmschleifen mit leitfähiger Tinte auf ein zweites isolierendes Material, das auf dem Basissubstrat angeordnet ist, und das Anordnen einer dritten Schicht an isolierendem Material über der einen oder den mehreren Abschirmschleifen. Die eine oder mehreren Fühlerschleifen sind auf die dritte Schicht an isolierendem Material gedruckt.
Das Verfahren kann auch das selektive Erzeugen eines Spannungssignals durch eine oder mehrere der Abschirmschleifen, die neben den Fühlerschleifen angeordnet sind, beinhalten. Das Spannungssignal ist ausreichend, um die benachbarte Fühlerschleife vor elektrischer Interferenz von einem Metalllenkradrahmen abzuschirmen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Komponenten in den Zeichnungen sind nicht zwingend in Bezug aufeinander maßstabsgetreu. Ähnliche Bezugszeichen bezeichnen in den gesamten Ansichten entsprechende Teile.
1A stellt eine Querschnittsansicht von Schichten in einem Lenkrad dar;
1B stellt eine perspektivische Ansicht einer Sensormattenschicht mit mehreren Bereichen und einer Abschirmmatte dar;
2 stellt eine Sensormatte dar;
3 stellt eine Draufsicht einer Sensormatte gemäß einer Ausführungsform dar;
4 stellt eine Querschnittsansicht der Sensormatte in 3 dar;
5 stellt eine schematische Ansicht eines Lenkradsystems unter Verwendung der in 3 gezeigten Sensormatte dar;
6 stellt eine Draufsicht einer Sensormatte gemäß einer anderen Ausführungsform dar;
7 stellt eine Querschnittsansicht der Sensormatte in 6 dar;
8 stellt eine Draufsicht einer Sensormatte gemäß einer anderen Ausführungsform dar;
9 stellt einer Querschnittsansicht der Sensormatte in 8 dar;
10 stellt eine Draufsicht einer Sensormattenschicht gemäß einer anderen Ausführungsform dar;
11 stellt eine Querschnittsansicht der Sensormatte in 10 dar; und
12 stellt eine Draufsicht einer Heizmattenschicht gemäß einer Ausführungsform dar.
Hierin werden Systeme und Verfahren zum Drucken von Sensorschleifen oder -schaltkreisen auf eine Sensormatte zur Verwendung in einem Lenkrad offenbart. Insbesondere beinhaltet eine Sensormatte gemäß verschiedenen Ausführungsformen ein Basissubstrat, eine oder mehrere gedruckte Fühlerschleifen und ein dielektrisches oder isolierendes Material. Die gedruckten Fühlerschleifen sind mit leitfähiger Tinte hergestellt, die auf dem Basissubstrat oder der isolierenden Schicht zum Beispiel von einem Druckkopf angeordnet ist und daran haftet. Diese Sensormatten sind vielseitig in Bezug auf die Art des verwendeten Basissubstrats und isolierenden Materials und die Form der Fühlerschleifen und den Bereich, den jede Schleife belegt. Außerdem beinhalten die Sensormatten in bestimmten Ausführungsformen eine oder mehrere gedruckte Abschirmschleifen, die mit leitfähiger Tinte neben den Fühlerschleifen hergestellt und durch eine Schicht aus isolierendem Material von den Fühlerschleifen getrennt sind. Die Dicke des isolierenden Materials, das den Sensor von der Abschirmung trennt, kann basierend auf der Konfiguration des Sensor-/Abschirmlayouts spezifiziert werden. Das Erhöhen der Dicke kann helfen, Geräuscheffekte zwischen dem Sensor und der Abschirmung zu reduzieren und auch ein „effektives Kurzschließen” aufgrund von Konstruktionsvariation zu verhindern. Diese Konfiguration ermöglicht das Abschirmen für die Fühlerschleifen als Teil der Fühlermatte, was unerwünschte elektrische Interferenz mit dem/den elektrischen Signal(en), die von der Sensormatte getragen werden, bewirkt durch die Nähe der Sensormatte zum Lenkradrand, die Dicke des Lenkradrandes und die Herstellungs- und Installationszeiten reduzieren kann.
Bis jetzt sind gedruckte leitfähige Tinten aufgrund der komplexen dreidimensionalen Geometrie des Lenkrads und der Möglichkeit des visuellen Durchscheinens an der Oberfläche des Lenkrads nicht in Lenkradsensor- oder Heizmatten verwendet worden. Außerdem gibt es Bedenken, dass die Tintenmuster brechen, wenn die Matte gedehnt und/oder eng um den Lenkradrahmenrand und neben Speichen im Lenkradrand gewickelt wird. Jedoch haben Anmelder verschiedene Lösungen für die Vermeidung dieser Probleme entdeckt. Zum Beispiel können gemäß einer Ausführungsform leitfähige Tinten mit geeigneten Verlängerungs- und Flexibilitätseigenschaften auf ein ausreichend dehnbares Basissubstrat gedruckt werden, was der Sensormatte ermöglicht, gleichmäßiger um den Lenkradrahmenrand gedehnt zu werden und ein unerwünschtes Bündeln des Basissubstrats verhindert. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann eine Polymerschaumschicht zwischen der Matte und der Haut angeordnet werden, was ein Durchscheinen verhindert. Diese Ausführungsform kann besonders nützlich sein, wenn die dehnbare Tinte und das Basissubstrat nicht für die bestimmte Lenkradrandkonfiguration verwendet werden können und etwas Bündelung des Basissubstrats nicht vermeidbar ist. Und entsprechend einer noch anderen Ausführungsform kann das Basissubstrat, auf das die leitfähige Tinte gedruckt wird, die Unterseite der Lederhaut sein, die als äußerste Schicht des Lenkrads angebracht ist, was Bedenken in Bezug auf ein Durchscheinen lindert und weiter die Materialien, die im Herstellungs- und Anbringungsprozess verwendet werden, sowie die mit der Anbringung assoziierte(n) Zeit und Kosten reduziert. Diese und andere Ausführungsformen werden nachfolgend in Bezug auf die 3 bis 11 detaillierter besprochen.
1A stellt eine Querschnittsansicht eines Lenkradrahmenfühlsystems dar, das eine Sensormatte, eine Abschirmmatte und eine Heizmatte beinhaltet. Insbesondere beinhaltet der Rand einen Rahmen, eine erste übergeformte Schicht (z. B. Schaum) 14, die Heizmatte 6, die Abschirmmatte 7, die Sensormatte 8 und eine Außenhaut 20. Einige Sensormattengestaltungen können einen Fühlbereich oder mehrere Fühlbereiche, die voneinander beabstandet sind, beinhalten. 1B stellt eine perspektivische Ansicht einer Sensormatte dar, die mehr als einen Fühlbereich und eine separate Abschirmmatte mit mehr als einem leitfähigen Bereich, die zwischen der Sensormatte und dem Lenkradrahmen angeordnet ist, aufweist. Jeder leitfähige Bereich auf der Abschirmmatte schirmt den danebenliegenden Abschnitt der Sensormatte ab.
Jede Drahtschleife mit eigener Rückführschleife (oder damit verbundenem Rückführdraht) definiert einen eigenen Fühlerschaltkreis oder -bereich. 2 stellt eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Sensormatte mit dieser Konfiguration dar. Sensorrückführdrähte, die sich von den Fühlerbereichen erstrecken, können eine zusätzliche Quelle elektrischer Interferenz für andere Fühlerbereiche darstellen, insbesondere, wenn der Sensorrückführdraht von einem Fühlerbereich in der Nähe eines anderen Fühlbereichs geführt wird. Um die Interferenz einzuschränken, werden Versuche unternommen, die Sensorrückführdrähte so zu leiten, dass die verschiedenen Bereiche umgangen werden, aber diese Konfiguration ist aufgrund räumlicher Einschränkungen auf der Sensormatte und/oder der Konfiguration des Lenkrads nicht immer eine durchführbare Option. Anmelder haben auch Systeme und Verfahren für das einzelne selektive Abschirmen einer oder mehrerer Fühlerschleifen entdeckt.
Zum Beispiel stellt 3 eine Draufsicht einer Sensormatte 10 gemäß verschiedenen Ausführungsformen dar. Die Sensormatte 10 beinhaltet ein Basissubstrat 12, eine oder mehrere Fühlerschleifen 14a, 14b, 14c, die mit leitfähiger Tinte auf das Basissubstrat 12 gedruckt sind, und eine Sensorrückführspur 16a, 16b, 16c, die auf das Basissubstrat 12 gedruckt ist und sich jeweils zwischen jeder Fühlerschleife 14a–14c und einem Ende 18 des Basissubstrats 12 erstreckt. Die eine oder mehreren Fühlerschleifen 14a, 14b, 14c reagieren auf Eingaben in den Bereichen, die im Allgemeinen jeweils als „Bereich 1”, „Bereich 2” und „Bereich 3” bezeichnet werden. Die dargestellte Fläche, die jeden Bereich bezeichnet, kann ein geeignetes Schaltkreismuster innerhalb der dargestellten Fläche aufweisen. Zum Beispiel kann das Schaltkreismuster eine im Wesentlichen zickzackförmige Anordnung, eine im Wesentlichen spiralförmige Anordnung, eine Gittermusteranordnung, eine Kreuzschraffuranordnung oder eine Festflächenanordnung aufweisen.
Außerdem kann es in anderen Ausführungsformen einen oder mehrere Bereiche geben, und diese Flächen oder Schaltkreismuster können anders geformt oder an anderen Abschnitten des Basissubstrats 12 angeordnet sein. Die Anzahl, Form und relativen Positionen der Bereiche auf dem Basissubstrat können basierend auf den Fühlerbedürfnissen für die Sensormatte 10 und der Form des Lenkrads für das bestimmte Fahrzeug bestimmt werden. Weiter können sich die Schaltkreise der leitfähigen Tinte, die die Fühlerschleifen 14a, 14b, 14c bilden, über einen Abschnitt der allgemeinen Fläche des Bereichs erstrecken, aber nicht zwingend den gesamten Bereich abdecken.
Wie in 3 dargestellt, erstrecken sich die Sensorrückführspuren 16a, 16b, 16c jeweils von einer Seite der Fühlerschleifenfläche 14a, 14b, 14c und über einen Abschnitt des Basissubstrats 12, der nicht Teil eines Fühlerbereichs ist. Entsprechend stören die jeweiligen Rückführspuren 16a, 16b, 16c keine Signale, die voneinander getragen werden. Jedoch ist dieses Layout möglicherweise nicht für alle Lenkradkonfigurationen geeignet. Wenn zum Beispiel, wie nachfolgend in Bezug auf die 8 und 9 besprochen, mehr Fühlerbereiche benötigt werden oder wenn verschiedene Eingaben von der einen oder den mehreren Fühlerflächen empfangen werden sollen, ist möglicherweise auf dem Basissubstrat nicht genügend Platz verfügbar, um die Sensorrückführspuren zu drucken, sodass sie sich nicht über eine andere Sensorrückführspur oder über eine andere Sensorfühlerfläche erstrecken.
Außerdem beinhaltet die Sensormatte 10, wie in 4 gezeigt, eine erste dielektrische oder isolierende Schicht 13, die über den Fühlerschleifen 14a–c und Sensorrückführspuren 16a–16c angeordnet ist. Eine oder mehrere Abschirmschleifen 19a, 19b und 19c sind mit leitfähiger Tinte auf die Schicht 13 gedruckt. Die Abschirmschleifen 19a–19c erstrecken sich über die jeweils von den Fühlerschleifen 14a–14c und den Sensorrückführspuren 16a–16c definierte Fläche. Eine Abschirmzuführspur 17a, 17b, 17c erstreckt sich jeweils zwischen jeder Abschirmschleife 19a, 19b, 19c und dem Ende 18 des Basissubstrats 12. Eine zweite dielektrische oder isolierende Schicht 15 ist über den Abschirmschleifen 19a–19c und den Abschirmzuführspuren 17a–17c angeordnet. Ähnlich wie die Sensorrückführspuren 16a–16c erstrecken sich die Abschirmzuführspuren 17a–17c neben den Abschirmschleifen 19a–19c, aber nicht über sie.
Das verwendete Drucksystem kann zum Beispiel Siebdruck, Tintenstrahldruck oder Tampondruck beinhalten. Die leitfähige Tinte kann leitfähige Materialien wie zum Beispiel Silber, Kohlenstoff, CNT, Graphen, Kupfer oder ein anderes geeignetes leitfähiges Material beinhalten. Zum Beispiel kann sich die leitfähige Tinte gemäß verschiedenen Ausführungsformen ohne wesentliche Eigenschaftsänderungen um ein Minimum von ungefähr 10% verlängern. In bestimmten Ausführungsformen können silber- oder kohlenstoffbasierte Tinten (z. B. Graphen) verwendet werden, da sie einer Verlängerung um mindestens 10% ohne Brechen oder wesentliche Eigenschaftsänderungen, wie zum Beispiel Widerstandsänderungen, widerstehen können. Außerdem kann die leitfähige Tinte, die zum Drucken der Fühlerschleifen verwendet wird, die gleiche leitfähige Tinte sein, die zum Drucken der Abschirmschleifen verwendet wird, oder es können unterschiedliche Tinten ausgewählt werden. Weiter kann das leitfähige Material mit Zusatzstoffen modifiziert werden, wie zum Beispiel einem Polymer wie Polyurethan, um den Widerstand zu beeinflussen.
Verwendete dielektrische Materialien können polyamidbasiertes Material oder andere geeignete isolierende Materialien beinhalten. In bestimmten Ausführungsformen kann das isolierende Material das Basissubstrat oder eine darauf und/oder über gedruckte Fühler- oder Abschirmschleifen gedruckte dielektrische Schicht sein. Außerdem kann die Dicke des isolierenden Materials basierend auf der Dichte der Schleifenkonfiguration neben dem isolierenden Material variieren. Zum Beispiel kann die Dicke von ungefähr 0,5 mm bis ungefähr 1,0 mm reichen oder kann größer als oder kleiner als diese Spanne sein. Das Erhöhen der Dicke kann helfen, Geräuscheffekte zwischen dem Sensor und der Abschirmung zu reduzieren und auch ein „effektives Kurzschließen” aufgrund von Konstruktionsvariation verhindern. Das Basissubstrat kann Filz, Leder, einen Schaum oder Film (z. B. Polyurethan, Polyethylen oder ein anderes geeignetes Polymer) oder andere geeignete Vliesmaterialien, die dazu in der Lage sind, die gedruckte leitfähige Tinte darauf zu empfangen und zu halten, beinhalten. In verschiedenen Ausführungsformen hat das Basissubstrat die Fähigkeit, sich um ungefähr 5% bis ungefähr 20% zu verlängern. Substrate mit einer geringeren Verlängerung neigen dazu, dass sie schwieriger um ein Lenkrad zu wickeln sind. Als Beispiel hat Top-Grain-Leder eine Verlängerungseigenschaft von ungefähr 13 ± 5% unter Verwendung einer Referenzkraft (z. B. ungefähr 9 kg) und hat Split-Grain-Leder eine Verlängerungseigenschaft von ungefähr 5 ± 3%.
Das Ausmaß an Verlängerung, das durch das Substrat und die Tinte ermöglicht wird, wird bei der Auswahl des Substrats, der leitfähigen Tinte und des Musters der Schleife(n) berücksichtigt, um eine Beschädigung der Tinte zu vermeiden, wenn das Substrat um das Lenkrad gedehnt wird. In bestimmten Ausführungsformen sind die leitfähige Tinte und das Basissubstrat so ausgewählt, dass die maximale Verlängerung des Basissubstrats im Wesentlichen die gleiche wie die minimale Verlängerung der leitfähigen Tinte ist. Zum Beispiel kann in einer Ausführungsform ein relativ dehnbares Vliesmaterial, wie zum Beispiel ein Vliesmaterial mit einer maximalen Verlängerung von ungefähr 10%, für ein Basissubstrat 12 ausgewählt werden, und eine graphenbasierte Tinte mit einer minimalen Verlängerung von ungefähr 10% kann für die leitfähige Tinte ausgewählt werden. Auch kann das gedruckte Muster abhängig von der um den Lenkradrahmenrand zu wickelnden Form ausgewählt sein, um die Robustheit des Wickel-, Verlängerungs- und Dehnprozesses, die für die Anwendung erforderlich ist, zu erhöhen. Als bestimmtes Beispiel können für diesen Zweck Kreuzschraffur- oder Zickzackmuster nützlich sein.
Wie in 5 gezeigt, beinhaltet das Lenkradsystem eine elektronische Steuerungseinheit 40, die einen Prozessor 41 und eine Stromquelle 42 beinhaltet. Die ECU 40 ist in elektronischer Kommunikation mit einem oder mehreren anderen Fahrzeugsystemen (nicht gezeigt) und der Sensormatte 10 über die Sensorrückkehrspuren 16a–16c jeweils für Sensorschleifen 14a–14c und die Abschirmzuführspuren 17a–17c, die jeweils mit jeder der Abschirmschleifen 19a–19c assoziiert werden.
Der Prozessor 41 ist konfiguriert, um Eingaben von einem Fahrer, wie zum Beispiel die Anwesenheit einer Hand, neben jeder Fühlerschleife 14a–14c zu erfassen. In einer Ausführungsform werden dem Prozessor 41 jeweils durch die Sensorrückführspuren 16a–16c und Sensorrückführdrähte (nicht separat gezeigt), die sich von jeder Sensorrückführspur 16a–16c zur ECU 40 erstrecken, Signale von einer oder mehreren Fühlerschleifen 14a–14c kommuniziert. Zum Beispiel kann das Signal durch kapazitätsartiges Fühlen in einer oder mehreren der Fühlerschleifen 14a–14c erzeugt und vom Prozessor 41 werden. Der Prozessor 41 kann das Signal mit einer Spanne von Signalen vergleichen, die verschiedene Eingaben angeben. Zum Beispiel können die Signale mit verschiedenen Arten von Nutzereingaben assoziiert werden, wie zum Beispiel einer Anwesenheit einer Hand, einer Berührung, einem Griff, einer Wischbewegung, einer Antippbewegung, einem doppelten Antippen, einem Antippen und Halten oder einer Kombination davon von dem vom Prozessor 41 empfangenen Signal. Der Prozessor 41 kann auch das Level an Strom und/oder Frequenz des von der Stromquelle 42 erzeugten Spannungssignals steuern und wann das Level an Strom und/oder die Frequenz des Spannungssignals erhöht oder reduziert werden soll.
Die Stromquelle 42 ist konfiguriert, um ein Spannungssignal durch die eine oder mehreren Abschirmschleifen 19a–19c über einen oder mehrere Abschirmzuführdrähte, die jeweils mit jeder der einen oder mehreren Abschirmzuführspuren 17a–17c verbunden sind, zu erzeugen. Das Spannungssignal ist konfiguriert, um die eine oder mehreren Sensorschleifen 14a, 14b, 14c, die sich neben der/den Abschirmschleife(n) 19a, 19b, 19c befinden, abzuschirmen. Das abschirmende Spannungssignal kann ein frequenzspezifisches Signal sein, um den Bereich neben den Abschirmschleifen 19a–19c abzuschirmen. Das frequenzspezifische Signal der Abschirmschleifen ist konfiguriert, um so nah wie möglich zum für die jeweiligen Fühlerschleifen 14a–14c erzeugten Kapazitätsspannungssignal zu passen.
Ein elektrischer Strom in den Abschirmschleifen kann weniger als ungefähr 200 Mikroampere betragen. In bestimmten Ausführungsformen kann der Strom ungefähr 9 bis ungefähr 11 Mikroampere betragen und in einer Ausführungsform kann der elektrische Strom ungefähr 10 Mikroampere betragen. Wenn in einem Lenkradsystem installiert, ist die Sensormatte 10 so ausgerichtet, dass die eine oder mehreren Abschirmschleifen 19a–c zwischen dem Lenkradrahmen und der einen oder den mehreren Fühlerschleifen 14a–c angeordnet sind.
Die in den 6 und 7 gezeigte Ausführungsform ist der vorstehend in Bezug auf die 3 und 4 beschriebenen Ausführungsform ähnlich, aber beinhaltet stattdessen eine Abschirmschleife 39, die direkt auf eine erste dielektrische oder isolierende Schicht 33a gedruckt ist, die auf dem Basissubstrat 32 angeordnet ist, und eine Fühlerschleife 34, die auf eine zweite dielektrische oder isolierende Schicht 33b gedruckt ist, die über der Abschirmschleife 39 angeordnet ist. Alternativ (nicht gezeigt) kann die Abschirmschleife 39 auf das Basissubstrat 32 gedruckt sein, wenn das Basissubstrat 32 ein ausreichend isolierendes Material ist. Die schraffierte Fläche stellt die allgemeine Fläche dar, von der die Fühlerschleife 34 Eingaben empfängt. Die Abschirmschleife 39 ist durch die gepunktete Fläche dargestellt. Eine dritte dielektrische oder isolierende Schicht 33c ist über der Fühlerschleife 34 angeordnet. Ähnlich wie die vorstehend beschriebene Ausführungsform in Bezug auf die 3 und 4 ist die Sensormatte 30 so ausgerichtet, dass die Abschirmschleife 39 zwischen dem Lenkradrahmen und der Fühlerschleife 34 angeordnet ist, wenn sie im Lenkradsystem installiert ist.
Die 8 und 9 zeigen eine Ausführungsform einer Sensormatte 20, die dielektrische Schichten, gedruckte Abschirmschleifen und gedruckte Fühlerschleifen beinhaltet, angeordnet in einer gestapelten und vertikal versetzten Anordnung, sodass Abschirmschleifen zwischen jeder Sensorschleife oder Sensorrückführspur bereitgestellt werden, um die Signale darin abzuschirmen. Die Sensormatte 20 beinhaltet eine erste dielektrische Schicht 23a, die direkt auf dem Basissubstrat 22 angeordnet ist. Eine erste Abschirmschleife 29a ihre Abschirmzuführspur 27a sind auf die erste dielektrische Schicht 23a gedruckt. Eine zweite dielektrische Schicht 23b ist über der ersten Abschirmschleife 29a und Spur 27a angeordnet. Eine erste Fühlerschleife 24a und ihre entsprechende Sensorrückführspur 26a sind auf die zweite dielektrische Schicht 23b über die erste Abschirmschleife 23a gedruckt. Eine dritte dielektrische Schicht 23c ist über der ersten Fühlerschleife 24a und ihrer Sensorrückführspur 26a angeordnet. Eine zweite Abschirmschleife 29b und ihre entsprechende Abschirmzuführspur 27b sind auf die dritte dielektrische Schicht 23c und neben die erste Abschirmschleife 29a gedruckt, wenn von oberhalb der Matte 20 betrachtet (siehe 8). Eine vierte dielektrische Schicht 24d ist über der zweiten Abschirmschleife 29b und ihrer Abschirmzuführspur 27b angeordnet. Eine zweite Fühlerschleife 24b und ihre Sensorrückführspur 26b sind auf die vierte dielektrische Schicht 24d über die zweite Abschirmschleife 29b gedruckt. Eine fünfte dielektrische Schicht 24e ist über der zweiten Fühlerschleife 24b und Sensorrückführspur 26b angeordnet. Eine dritte Abschirmschleife 29c und ihre Abschirmzuführspur 27c sind auf die fünfte dielektrische Schicht 24e neben der zweiten Abschirmschleife 29b wie von oberhalb der Matte 20 gesehen gedruckt. Eine sechste dielektrische Schicht 24f ist über der dritten Abschirmschleife 29c und ihrer Abschirmzuführspur 27c gedruckt. Eine dritte Fühlerschleife 24c und ihre Sensorrückführzuführung 26c sind auf die sechste dielektrische Schicht 24f über die Abschirmschleife 29c gedruckt, und eine siebte dielektrische Schicht 24g ist über der dritten Sensorschleife 24c und ihrer Sensorrückführspur 26c angeordnet.
Mehrere separate Schaltkreise an Abschirmschleifen 29a–29c ermöglichen den Abschirmschleifen 29a–29c, einen oder mehrere Fühlerbereiche selektiv abzuschirmen. Die Abschirmschleifen 29a–c empfangen Spannungssignale, die verhindern, dass der Lenkradrahmen die Signale in den jeweiligen Fühlerschleifen 24a, 24b, 24c und den Sensorrückführspuren 26a, 26b, 26c stört. In anderen Ausführungsformen (nicht gezeigt) kann es andere Kombinationen an Abschirmschleifen und Fühlerschleifen geben.
Die 10 und 11 stellen eine alternative Ausführungsform dar, die die Sensorrückführdrähte 56a–56c beinhaltet, die jeweils mit den Fühlerschleifen 54a–54c verbunden sind und sich nach oben durch isolierendes Material 53a erstrecken, das über den Fühlerschleifen 54a–54c angeordnet ist. Insbesondere beinhaltet die Sensormatte 50 die Abschirmschleifen 59a–59c und Abschirmzuführspuren 57a–57c, die sich von den jeweiligen Schleifen 59a–59c erstrecken, die auf das Basissubstrat 22 gedruckt sind. In dieser Ausführungsform agiert das Basissubstrat 22 als isolierende Schicht. Eine erste dielektrische oder isolierende Schicht 55 ist auf den Abschirmschleifen 59a–59c und Spuren 57a–57c angeordnet. Die Fühlerschleifen 54a–54c sind auf die erste isolierende Schicht 55 gedruckt. Die Sensorrückführdrähte 56a, 56b, 56c sind direkt oder über Sensorrückführspuren (nicht gezeigt) jeweils mit den Fühlerschleifen 54a, 54b, 54c verbunden. Eine zweite dielektrische oder isolierende Schicht 53a ist über den Fühlerschleifen 54a–54c angeordnet, und die Sensorrückführdrähte 56a–56c erstrecken sich durch die zweite isolierende Schicht 53a und sind darüber gelegt. Eine dritte dielektrische oder isolierende Schicht 53b ist über den Sensorrückführdrähten 56a–56c angeordnet.
In alternativen Ausführungsformen (nicht gezeigt) können Sensorrückführdrähte direkt mit gedruckten Sensorschleifen verbunden sein. Außerdem können die Sensorrückführdrähte in anderen dielektrischen oder isolierenden Schichten als andere Sensorrückführdrähte angeordnet sein. Weiter können Abschirmzuführdrähte mit den gedruckten Abschirmzuführspuren verbunden oder direkt mit den Abschirmschleifen verbunden sein. Die Abschirmzuführdrähte können auch in einer oder mehreren dielektrischen oder isolierenden Schichten, die von den Abschirmschleifen und anderen Abschirmzuführdrähten getrennt sind, angeordnet sein.
Sensormatten mit Sensorschleifen, die durch eine Fläche an gedruckter leitfähiger Tinte definiert sind und optional Abschirmschleifen, die durch eine Fläche an gedruckter leitfähiger Tinte definiert sind, ermöglichen Herstellern mehr Flexibilität mit der Art an Substraten, die verwendet werden können, die Dicke des Lenkradrahmens reduzieren können, weniger zeitaufwendig in der Herstellung und Anbringung sein können, und ein gewisses Level an Automatisierung und Individualisierung in Bezug auf die Form der Fühlerschleifen und die Anzahl der Fühlerschleifen ermöglichen, was mit den aktuellen Sensormatten nicht so einfach zu erreichen ist. Zum Beispiel kann das zu druckende Muster an Fühlerschleifen an mehreren Substraten wiederholt werden, oder es kann abhängig von der Größe der Substrate und Bedürfnisse der Fahrzeugherstellung nach oben oder unten skaliert werden. Gemäß bestimmten Ausführungsformen ermöglicht diese Technologie die Abstimmung von individuellen Mustern aus Stammdruckmustern, wodurch sich die Zeit für die Gestaltung und Produktion reduziert und die Zuverlässigkeit der Produktion des Produktes erhöht.
In bestimmten Ausführungsformen, in denen ein Filmbasissubstrat verwendet wird, kann die Gesamtdicke der Sensormatte 20, 30, 50 zwischen ungefähr 60 und ungefähr 185 Mikrometern liegen. Zum Beispiel können die Sensorschicht, die dielektrische Schicht für die Sensorschicht, die Abschirmschicht und die dielektrische Schicht für die Abschirmschicht jeweils ungefähr 10 Mikrometer dick sein und das Filmsubstrat kann ungefähr 20 Mikrometer dick sein, was zu einer Matte führt, die eine Gesamtdicke von ungefähr 60 Mikrometern aufweist. In einer anderen Ausführungsform können die Sensorschicht und die Abschirmschicht jeweils ungefähr 20 Mikrometer dick sein, die dielektrischen Schichten für die Sensor- und Abschirmschicht können jeweils ungefähr 10 Mikrometer dick sein, und das Filmsubstrat kann ungefähr 125 Mikrometer dick sein, was zu einer Matte mit einer Gesamtdicke von ungefähr 185 Mikrometern führt. In anderen Ausführungsformen kann ein Schaum- oder ein Stoffsubstrat verwendet werden. In solchen Ausführungsformen kann das Schaumsubstrat eine Dicke von bis zu ungefähr 1,5 mm aufweisen und kann das Stoffsubstrat eine Dicke von bis zu ungefähr 1 mm aufweisen.
In verschiedenen Ausführungsformen können die Sensorschleifen auf Materialien gedruckt werden, die bereits ein Teil der Lenkradanordnung sind, was die Gesamtdicke des Lenkradrandes und der im Rand verwendeten Materialien reduzieren kann. Zum Beispiel können die Sensorschleifen auf die Rückseite der Leder- oder Vinylhaut gedruckt werden, die zum Beispiel die Außenschicht des Lenkradrandes bildet. Oder die Sensorschleifen können als ein weiteres Beispiel auf eine Oberfläche einer überformten Polymerschaumschicht, die im Rand enthalten ist, gedruckt sein. In anderen Ausführungsformen können Sensormatten separat hergestellt und durch Ankleben oder anderweitiges Anhaften der Matten an die Innenfläche der Außenhaut angebracht werden, wodurch sich die Zeit für die Anbringung der Materialien im Lenkradrahmen reduzieren kann und die Genauigkeit der Stelle des einen oder der mehreren Fühlerbereiche entlang des Lenkradrandes erhöhen kann.
Außerdem kann diese Technologie auf die Herstellung von Heizmatten zur Verwendung in Lenkrädern angewandt werden. Zum Beispiel stellt 12 eine Ausführungsform einer Heizmatte 70 dar, die durch Drucken von leitfähiger Tinte auf ein Basissubstrat hergestellt wurde. Die Heizmatte 70 beinhaltet einen oder mehrere Heizbereiche 71a, 71b, die jeweils durch eine leitfähige Schleife definiert sind, und Versorgungs- 73a, 73b und Rückführdrähte 74a, 74b erstrecken sich jeweils zwischen jeder leitfähigen Schleife 71a, 71b und der Stromquelle 75. Wie gezeigt ist das Muster der Tinte für jeden der Heizbereiche 71a, 71b zumindest teilweise ausgewählt, um ein gleichmäßigeres Heizen der Heizmatte 70 bereitzustellen. Insbesondere befinden sich ein erster Abschnitt 76a, 76b jeweils der Bereiche 71a, 71b neben der Stelle, an der sich die Versorgungsdrähte 73a, 73b mit der leitfähigen Versorgungsspur jedes Bereichs verbinden, und ein zweiter Abschnitt 77a, 77b jedes jeweiligen Bereichs 71a, 71b ist weiter weg von der Verbindung angeordnet. Die Dicke jedes Abschnitts 76a, 76b ist geringer als die Dicke jedes Abschnitts 77a, 77b, um einen größeren Widerstand für den Strom, der von jedem Versorgungsdraht 73a, 73b jeweils in jede Schleife 71a, 71b fließt, bereitzustellen, wodurch mehr Strom in Richtung eines distalen Abschnitts jeder leitfähigen Schleife gedrängt wird und ein gleichmäßigeres Heizen jedes Bereichs bereitgestellt wird. Die leitfähige Tinte wird von einer dielektrischen Schicht (nicht gezeigt) bedeckt.
Die Stromquelle 75 kann ein Teil der gleichen ECU sein, wie zum Beispiel die ECU 40, die in 5 gezeigt wird, in Kommunikation mit der Fühler-/Abschirmmatte, oder sie kann Teil einer separaten ECU sein. In solchen Ausführungsformen kann die Stromquelle 75 Heizstrom für die Heizmatte 70 bereitstellen, bis das Lenkrad eine zuvor festgelegte Temperatur erreicht oder bis die Stromquelle 75 anderweitig angewiesen wird, das Erzeugen von Strom für die Heizmatte 70 zu beenden.
Außerdem kann die Stromquelle 75 gemäß einigen Ausführungsformen die gleiche Stromquelle sein, die verwendet wird, um das Spannungssignal für die Abschirmschicht zu erzeugen. In einer solchen Ausführungsform ist die Stromquelle konfiguriert, um selektiv ein Spannungssignal für die Abschirmschicht und einen Heizstrom für die Heizschicht zu erzeugen. Das Spannungssignal kann so konfiguriert sein, dass es so nah wie möglich zum Spannungssignal der Fühlerschleifen passt und ein Abschirmstrom kann weniger als ungefähr 200 Mikroampere betragen. Der Heizstrom kann ungefähr 4 bis ungefähr 8 Ampere betragen. Zum Beispiel kann die Stromquelle konfiguriert sein, um den Heizstrom für eine oder mehrere leitfähige Schleifen der Heizschicht als Reaktion auf den Empfang eines „Ein”-Signals für den Heizer zu erzeugen. Das Ein-Signal kann von einem Anwesenheitssignal von der einen oder den mehreren Fühlerschleifen empfangen werden, das die Anwesenheit einer Hand neben der einen oder den mehreren Fühlerschleifen angibt oder kann von einem Knopf oder einem anderen Eingabegerät im Fahrzeug empfangen werden. Außerdem kann die Stromquelle konfiguriert sein, um das Abschirmspannungssignal für einen der leitfähigen Bereiche der Abschirmschicht als Reaktion auf den Empfang eines Signals (z. B. eines Überschreibsignals) zu erzeugen, das angibt, dass das Fühlen in jeweils einem oder mehreren Fühlerbereichen Priorität vor dem Heizen hat. Die Stromquelle kann auch konfiguriert sein, um das Erzeugen des Heizstroms für die eine oder mehreren leitfähigen Schleifen der Heizschicht als Reaktion auf eine Temperatur eines jeweiligen Fühlerbereichs, die eine festgelegte Temperatur erreicht, zu beenden. Außerdem kann die Stromquelle konfiguriert sein, um alternativ in regelmäßigen Abständen den Heizstrom und das Abschirmspannungssignal zu erzeugen, wie zum Beispiel ungefähr alle 10 bis ungefähr alle 50 Millisekunden. In anderen Ausführungsformen kann der Zeitraum ungefähr alle 10 bis ungefähr alle 100 Millisekunden sein.
Weiter kann in bestimmten Ausführungsformen (nicht gezeigt) eine zusätzliche Schicht an leitfähigen Bereichen zum Heizen des Lenkrads neben das gleiche Basissubstrat wie die Fühler- und Abschirmschichten gedruckt sein und ist durch ein dielektrisches Material von der Abschirm- oder Fühlerschicht getrennt.
Sofern nicht anderweitig definiert, haben alle hierin verwendeten technischen und wissenschaftlichen Begriffe die gleiche Bedeutung wie von einem Fachmann im Allgemeinen verstanden. Verfahren und Materialien, die den hierin beschriebenen ähnlich oder äquivalent sind, können in der Praxis oder beim Testen der vorliegenden Offenbarung verwendet werden. Wie in der Patentschrift und in den angehängten Ansprüchen verwendet, beinhalten die Singularformen „ein”, „eine”, „der/die/das” Pluralreferenten, sofern der Kontext nicht eindeutig etwas anderes vorgibt. Der Begriff „umfassend” und Variationen davon wie hierin verwendet werden synonym mit dem Begriff „beinhaltend” und Variationen davon verwendet und sind offene, nicht einschränkende Begriffe. Während Ausführungsformen für Lenkradhanderfassungssysteme beschrieben werden, ist für einen Fachmann offensichtlich, dass die Ausführungsformen nicht darauf beschränkt sind.
Wie hierin verwendet, sollen die Begriffe „annähernd”, „ungefähr”, „im Wesentlichen” und ähnliche Begriffe eine breite Bedeutung im Einklang mit dem allgemeinen und akzeptierten Gebrauch von einem Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich der Gegenstand dieser Offenbarung bezieht, haben. Ein Fachmann, der diese Offenbarung liest, sollte erkennen, dass diese Begriffe dazu dienen, eine Beschreibung bestimmter beschriebener und beanspruchter Merkmale zu ermöglichen, ohne den Umfang dieser Merkmale auf die genauen bereitgestellten numerischen Spannen zu beschränken. Entsprechend sollten diese Begriffe so interpretiert werden, dass sie angeben, dass unwesentliche oder inkonsequente Modifikationen oder Veränderungen des beschriebenen und beanspruchten Gegenstands als im Umfang der Erfindung wie in den angehängten Ansprüchen genannt betrachtet werden.
Es ist anzumerken, dass der Begriff „beispielhaft” wie hierin verwendet, um verschiedene Ausführungsformen zu beschreiben, angeben soll, dass solche Ausführungsformen mögliche Beispiele, Darstellungen und/oder Illustrationen möglicher Ausführungsformen sind (und ein solcher Begriff nicht konnotieren soll, dass solche Ausführungsformen zwingend außergewöhnliche oder ausgezeichnete Beispiele sind).
Die Begriffe „gekoppelt”, „verbunden” und ähnliches wie hierin verwendet bedeuten die direkte oder indirekte Verbindung zweier Elemente miteinander. Eine solche Verbindung kann stationär (z. B. permanent) oder bewegbar (z. B. entfernbar oder lösbar) sein. Eine solche Verbindung kann mit den zwei Elementen oder den zwei Elementen und zusätzlichen Zwischenelementen, die integral als einzelner Einheitskörper miteinander oder mit den zwei Elementen gebildet sind oder den zwei Elementen und zusätzlichen Zwischenelementen, die aneinander befestigt sind, erreicht werden. Verweise hierin auf die Positionen von Elementen (z. B. „Oberseite”, „Unterseite”, „oben”, „unten” usw.) werden lediglich verwendet, um die Ausrichtung verschiedener Elemente in den FIGUREN zu beschreiben. Es ist anzumerken, dass die Ausrichtung verschiedener Elemente entsprechend anderer beispielhafter Ausführungsformen abweichen kann, und dass solche Variationen von der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen sein sollen.
Es ist wichtig anzumerken, dass die Konstruktion und Anordnung des Fühlersystems für ein Lenkrad wie in den verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen lediglich beispielhaft ist. Obwohl für diese Offenbarung nur ein paar Ausführungsformen detailliert beschrieben worden sind, erkennt ein Fachmann, der diese Offenbarung liest, dass viele Modifikationen möglich sind (z. B. Variationen in der Größe, den Abmessungen, den Strukturen, den Formen und den Proportionen der verschiedenen Elemente, Werten von Parametern, Anbringungs- oder Schichtanordnungen, Verwendung von Materialien, Farben, Ausrichtungen usw.), ohne wesentlich von den neuen Lehren und Vorteilen des hierin beschriebenen Gegenstands abzuweichen. Zum Beispiel können Elemente, die als integral gebildet gezeigt werden, aus mehreren Teilen oder Elementen gebaut sein, die Position von Elementen kann umgekehrt oder anderweitig variiert sein, und die Art oder Anzahl an einzelnen Elementen oder Positionen kann geändert oder variiert sein. Die Reihenfolge oder Sequenz eines Prozess- oder Verfahrensschrittes können gemäß alternativen Ausführungsformen variiert oder neu sequenziert werden. Andere Substitutionen, Modifikationen, Änderungen und Auslassungen können ebenfalls an der Gestaltung, den Betriebsbedingungen und der Anordnung der verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Ausführungsformen abzuweichen.
Obwohl der Gegenstand in Sprache beschrieben worden ist, die für strukturelle Merkmale und/oder methodologische Handlungen spezifisch ist, ist anzumerken, dass der in den angehängten Ansprüchen definierte Gegenstand nicht zwingend auf die vorstehend beschriebenen spezifischen Merkmale oder Handlungen beschränkt ist. Vielmehr werden die vorstehend beschriebenen spezifischen Merkmale und Handlungen als Beispielformen zum Ausführen der Ansprüche offenbart.
Bezugszeichenliste

a, b, c, d usw.: erste, zweite, dritte, vierte usw.
6, 16: Heizmatte
7: Abschirmmatte
8, 10, 20, 30: Sensormatte
12: Rahmen
12, 22, 32: Basissubstrat
13, 15, 15a, 15b, 15c: isolierende Schicht
14, 14a, 14b, 14c: Fühlerschleifen
16a, 16b, 16c, 26, 26a, 26b, 26c: Sensorrückführspur
17a, 17b, 17c, 27, 27a, 27b, 27c: Abschirmzuführspur
18: Ende
19a, 19b, 19c: Abschirmschleifen
33a, 33b: isolierende Schicht
34, 34a, 34b, 34c: Fühlerschleife
39: Abschirmschleife
40: Steuerungseinheit
41: Prozessor
42: Stromquelle
23, 23a, 23b, 23c: dielektrische Schicht
24, 24a, 24b, 24c, 24d, 24e, 24f: Fühlerschleifen
29, 29a, 29b, 29c: Abschirmschleife
54a, 54b, 54c: Fühlerschleifen
53, 53a, 53b, 53c, 55: isolierende Schicht/isolierendes Material
57a, 57b, 57c: Abschirmzuführspuren
56a, 56b, 56c: Sensorrückführdrähte
70: Heizmatte
71a, 71b: leitfähigen Schleife/Heizbereiche
73a, 73b: Versorgungsdrähte
74a, 74b: Rückführdrähte
75: Stromquelle
76a, 76b: Abschnitt
77a, 77b: zweiter Abschnitt

Claims

Sensormatte (8, 10, 20), die für die Anordnung um einen Lenkradrahmen herum konfiguriert ist, wobei die Sensormatte (8, 10, 20) Folgendes umfasst: ein Basissubstrat (12, 22), das für die Anbringung um zumindest einen Teil eines Lenkradrahmenrandes konfiguriert ist; eine oder mehrere Fühlerschleifen (34), die mit einer leitfähigen Tinte neben einen oder mehrere Bereiche des Basissubstrats (12, 22) gedruckt sind; und ein isolierendes Material (53), das jede der einen oder mehreren Fühlerschleifen (14, 34) überlagert.
Sensormatte (8, 10, 20) nach Anspruch 1, wobei die eine oder mehreren Fühlerschleifen (14, 34) auf das Basissubstrat (12, 22) gedruckt sind.
Sensormatte (8, 10, 20) nach Anspruch 2, wobei das isolierende Material ein erstes isolierendes Material (53a) ist und die Sensormatte (8, 10, 20) weiter Folgendes umfasst: eine oder mehrere Abschirmschleifen (29), die mit der leitfähigen Tinte auf das erste isolierende Material (53a) gedruckt sind, und ein zweites isolierendes Material (53b), das über der einen oder den mehreren Abschirmschleifen (29) angeordnet ist.
Sensormatte (8, 10, 20) nach Anspruch 3, wobei: die eine oder mehreren Fühlerschleifen (14, 34) eine erste Fühlerschleife (34a) und eine zweite Fühlerschleife (34b) umfassen und die eine oder mehreren Abschirmschleifen (29) eine erste Abschirmschleife (29a) und eine zweite Abschirmschleife (29b) umfassen und die erste Abschirmschleife (29a) neben der ersten Fühlerschleife (34a) angeordnet ist und die zweite Abschirmschleife (29b) neben der zweiten Fühlerschleife (34b) angeordnet ist.
Sensormatte (8, 10, 20) nach Anspruch 3, wobei: die eine oder mehreren Fühlerschleifen (14, 34) eine erste Fühlerschleife (34a) und eine zweite Fühlerschleife (34b) umfassen und die eine oder mehreren Abschirmschleifen (29) eine erste Abschirmschleife (29a) umfassen, und die erste Abschirmschleife (29a) neben der ersten und zweiten Fühlerschleife (34a, 34b) angeordnet ist.
Sensormatte (8, 10, 20) nach Anspruch 3, weiter umfassend eine oder mehrere Abschirmzuführspuren, die mit leitfähiger Tinte auf das erste isolierende Material (53a) gedruckt sind, wobei sich jede Abschirmzuführspur von einer entsprechenden Abschirmschleife (29) in Richtung eines Randes des ersten isolierenden Materials (53) erstreckt.
Sensormatte (8, 10, 20) nach Anspruch 2, weiter umfassend eine oder mehrere Sensorrückführspuren, die mit leitfähiger Tinte auf das Basissubstrat (12, 22) gedruckt sind und sich von einer entsprechenden Fühlerschleife (14, 34) in Richtung eines Randes des Basissubstrats (12, 22) erstrecken.
Sensormatte (8, 10, 20) nach Anspruch 1, wobei das isolierende Material (53) ein erstes isolierendes Material (53a) ist und die Sensormatte (8, 10, 20) weiter eine oder mehrere Abschirmschleifen (29) umfasst, die mit leitfähiger Tinte auf ein zweites isolierendes Material (53b) gedruckt sind, das auf dem Basissubstrat (12, 22) angeordnet ist, wobei ein drittes isolierendes Material (53c) über der einen oder den mehreren Abschirmschleifen (29) angeordnet ist und die eine oder mehreren Fühlerschleifen (14, 34) auf das dritte isolierende Material (53c) gedruckt sind.
Sensormatte (8, 10, 20) nach Anspruch 1, wobei die leitfähige Tinte eines oder mehrere des Folgenden umfasst: Silber, Kohlenstoff, Kohlenstoffnanoröhrchen, Graphen, Zink, Nickel, Zinn oder Kupfer.
Sensormatte (8, 10, 20) nach Anspruch 9, wobei die leitfähige Tinte weiter einen Polymerzusatzstoff beinhaltet, um einen Widerstand der Tinte zu beeinflussen.
Sensormatte (8, 10, 20) nach Anspruch 1, 9 oder 10, wobei die leitfähige Tinte dazu in der Lage ist, einer Verlängerung von bis zu ungefähr 10% zu widerstehen.
Sensormatte (8, 10, 20) nach Anspruch 11, wobei das Basissubstrat (12, 22) dazu in der Lage ist, sich um mindestens ungefähr 20% zu verlängern.
Sensormatte (8, 10, 20) nach Anspruch 11 oder 12, wobei die leitfähige Tinte in einem Kreuzschraffur- oder Zickzackmuster gedruckt ist.
Sensormatte (8, 10, 20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Basissubstrat (12, 22) einen Polymerfilm umfasst und eine Gesamtdicke der Sensormatte (8, 10, 20) zwischen ungefähr 60 Mikrometern und ungefähr 185 Mikrometern liegt.
Sensormatte (8, 10, 20) nach einem der Ansprüche 1–10, wobei das Basissubstrat (12, 22) eine Unterseite einer Lederhaut ist, die zur Anbringung um zumindest einen Teil des Lenkradrahmenrandes konfiguriert ist, und eine gegenüberliegende Seite der Unterseite der Lederhaut eine äußerste Schicht um den Lenkradrahmenrand ist.
Sensormatte (8, 10, 20) nach Anspruch 1, wobei die Tinte neben dem Basissubstrat (12, 22) in einem Muster gedruckt ist, das aus einem oder mehreren der folgenden ausgewählt ist: Kreuzschraffur, Zickzack, Gitter, Spirale oder fester Bereich.
Sensormatte (8, 10, 20) nach Anspruch 1, wobei das Basissubstrat (12, 22) eines des Folgenden beinhaltet: einen Polymerschaum, einen Polymerfilm, Leder, Vinyl, Filz oder Vliesmaterial.
System für die Handfühlung in einem Lenkrad, umfassend: eine Sensormatte (8, 10, 20), umfassend: ein Basissubstrat (12, 22), das für die Anbringung um zumindest einen Teil eines Lenkradrahmenrandes konfiguriert ist; eine oder mehrere Fühlerschleifen (34), die mit einer leitfähigen Tinte neben einen oder mehrere Bereiche des Basissubstrats (12, 22) gedruckt sind; und ein isolierendes Material (53), das jede der einen oder mehreren Fühlerschleifen (14, 34) überlagert; und eine elektronische Steuerungseinheit in Kommunikation mit der Sensormatte (8, 10, 20), wobei die elektronische Steuerungseinheit Folgendes umfasst: einen Prozessor, und eine Stromquelle, wobei der Prozessor für das Empfangen eines Signals von zumindest einer von der einen oder den mehreren Fühlerschlaufen und das Bestimmen einer mit dem Signal assoziierten Angabe konfiguriert ist.
System nach Anspruch 18, wobei die Angabe aus einem des Folgenden ausgewählt ist: einer Berührung, einem Antippen, Halten, Wischen oder einer Kombination davon.
System nach Anspruch 18, wobei die eine oder mehreren Fühlerschleifen (14, 34) auf das Basissubstrat (12, 22) gedruckt sind.
System nach Anspruch 18, wobei das isolierende Material (53) ein erstes isolierendes Material (53a) ist und die Sensormatte (8, 10, 20) weiter eine oder mehrere Abschirmschleifen (29) umfasst, die mit leitfähiger Tinte auf ein zweites isolierendes Material (53b) gedruckt sind, das auf dem Basissubstrat (12, 22) angeordnet ist, wobei ein drittes isolierendes Material (53c) über der einen oder den mehreren Abschirmschleifen (29) angeordnet ist und die eine oder mehreren Fühlerschleifen (14, 34) auf das dritte isolierende Material (53) gedruckt sind.
System nach Anspruch 18, weiter umfassend eine oder mehrere Abschirmschleifen (29) und eine entsprechende Abschirmzuführspur, die mit leitfähiger Tinte neben das Basissubstrat (12, 22) gedruckt sind, wobei sich jede Abschirmzuführspur von einer entsprechenden Abschirmschleife (29) in Richtung eines Randes des Basissubstrats (12, 22) erstreckt.
System nach Anspruch 22, weiter umfassend einen Abschirmzuführdraht, der mit jeder Abschirmzuführspur verbunden ist, wobei sich der Abschirmzuführdraht zwischen der jeweiligen Abschirmzuführspur und der elektronischen Steuerungseinheit erstreckt, wobei der Prozessor konfiguriert ist, um die Stromquelle anzuweisen, über die Abschirmzuführdrähte und die Abschirmzuführspuren selektiv ein Spannungssignal durch die eine oder mehreren Abschirmschleifen (29) zu erzeugen.
System nach Anspruch 18, weiter umfassend eine oder mehrere Abschirmschleifen (29), die mit leitfähiger Tinte neben das Basissubstrat (12, 22) gedruckt sind und einen entsprechenden Abschirmzuführdraht, der mit jeder Abschirmschleife (29) verbunden ist, wobei sich der Abschirmzuführdraht zwischen der jeweiligen Abschirmschleife (29a) und der elektronischen Steuerungseinheit erstreckt, wobei der Prozessor konfiguriert ist, um die Stromquelle anzuweisen, über die Abschirmzuführdrähte selektiv ein Spannungssignal durch die eine oder mehreren Abschirmschleifen (29) zu erzeugen.
System nach Anspruch 18, weiter umfassend eine oder mehrere Sensorrückführspuren, die mit leitfähiger Tinte neben das Basissubstrat (12, 22) gedruckt sind, wobei jede Sensorrückführspur einer der einen oder mehreren Fühlerschleifen (14, 34) entspricht und sich von der jeweiligen Sensorschleife in Richtung eines Randes des Basissubstrats (12, 22) erstreckt.
System nach Anspruch 25, weiter umfassend einen Sensorrückführdraht, der sich zwischen jeder Sensorrückführspur und der elektronischen Steuerungseinheit erstreckt, wobei das von mindestens einer der Sensorschleifen empfangene Signal über den Sensorrückführdraht und die Sensorspur vom Prozessor empfangen wird.
System nach Anspruch 18, weiter umfassend einen Sensorrückführdraht, der sich zwischen jeder Fühlerschleife (14, 34) und der elektronischen Steuerungseinheit erstreckt, wobei das von mindestens einer der Fühlerschleifen (14, 34) empfangene Signal über den Sensorrückführdraht vom Prozessor empfangen wird.
System nach Anspruch 18, wobei das Basissubstrat (12, 22) eine Lederhaut ist und die Fühlerschleifen (14, 34) neben eine Unterseite der Lederhaut gedruckt sind, wobei die Lederhaut für die Anbringung um den Lenkradrahmenrand konfiguriert ist und eine Außenseite der Lederhaut gegenüber der Unterseite eine äußerste Schicht des Lenkradrahmenrandes ist.
System nach Anspruch 18, wobei ein Polymerschaummaterial zwischen mindestens einem Abschnitt des Basissubstrats (12, 22) und einer um den Lenkradrahmenrand angeordneten äußersten Haut angeordnet ist.
System nach Anspruch 18, wobei ein Polymerschaummaterial zwischen mindestens einem Abschnitt des Basissubstrats (12, 22) und dem Lenkradrahmenrand angeordnet ist.
Verfahren zum Herstellen einer Sensormatte (8, 10, 20) für die Verwendung in einem Lenkrad, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Drucken einer oder mehrerer Fühlerschleifen (14, 34) neben ein Basissubstrat (12, 22) mit leitfähiger Tinte, wobei das Basissubstrat (12, 22) für die Anbringung über einem Lenkradrahmenrand konfiguriert ist; und Anordnen einer Schicht an isolierendem Material (53) über der einen oder den mehreren Fühlerschleifen (34).
Verfahren nach Anspruch 31, wobei das Drucken der einen oder mehreren Fühlerschleifen (14, 34) das Drucken der einen oder mehreren Fühlerschleifen (14, 34) an dem Basissubstrat (12, 22) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 32, wobei die Schicht aus isolierendem Material (53) eine erste Schicht aus isolierendem Material (53) ist und das Verfahren weiter das Drucken einer oder mehrerer Abschirmschleifen (29) mit leitfähiger Tinte auf die erste isolierende Schicht (15a) und das Anordnen einer zweiten Schicht an isolierendem Material (53) über der einen oder mehreren Abschirmschleifen (29) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 31, wobei die Schicht aus isolierendem Material (53) eine erste Schicht aus isolierendem Material (53) ist und das Verfahren weiter das Drucken einer oder mehrerer Abschirmschleifen (29) mit leitfähiger Tinte auf eine zweite Schicht an isolierendem Material (53), die auf dem Basissubstrat (12, 22) angeordnet ist, und das Anordnen einer dritten Schicht an isolierendem Material (53) über der einen oder mehreren Abschirmschleifen (29) umfasst, und wobei das Drucken der einen oder mehreren Fühlerschleifen (14, 34) das Drucken der einen oder mehreren Fühlerschleifen (14, 34) auf der dritten Schicht an isolierendem Material (53) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 33, wobei die eine oder mehreren Abschirmschleifen (29) eine erste Abschirmschleife (29a) umfassen und die eine oder mehreren Fühlerschleifen (14, 34) eine erste Fühlerschleife (34a) und eine zweite Fühlerschleife, die voneinander beabstandet sind, umfassen, wobei die erste Abschirmschleife (29a) neben der ersten und zweiten Fühlerschleife (34a, 34b) angeordnet ist und wobei das Verfahren weiter das Erzeugen eines Spannungssignals durch die erste Abschirmschleife (29a) umfasst, wobei das Spannungssignal ausreichend ist, um die erste und zweite Fühlerschleife (34a, 34b) von elektrischer Interferenz von einem Metalllenkradrahmen abzuschirmen.
Verfahren nach Anspruch 33, wobei die eine oder mehreren Abschirmschleifen (29) eine erste Abschirmschleife (29a) und eine zweite Abschirmschleife (29b) umfassen und die eine oder mehreren Fühlerschleifen (14, 34) eine erste Fühlerschleife (34a) und eine zweite Fühlerschleife, die voneinander beabstandet sind, umfassen, wobei die erste Abschirmschleife (29a) neben der ersten Fühlerschleife (34a) angeordnet ist und die zweite Abschirmschleife (29b) neben der zweiten Fühlerschleife (34b) angeordnet ist, und das Verfahren weiter das selektive Erzeugen eines Spannungssignals durch die erste Abschirmschleife (29a) oder die zweite Abschirmschleife (29b) umfasst, wobei das Spannungssignal ausreichend ist, um die erste oder zweite Fühlerschleife (34a, 34b) von elektrischer Interferenz von einem Metalllenkradrahmen abzuschirmen.