JP5806728B2 - 電気機能素子を有するシート材 - Google Patents

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Description

本発明の対象は請求項１の前段に記載したシート材である。シート材は例えばセンサ手段、舵取り手段、乗り物座席用に使用することができ、ごく一般的には乗り物用に使用することができる。
電気加熱素子、電磁遮蔽体、センサ類は、近接させて位置決めするのがしばしば困難である。これは、特にステアリングホイール内等の、取付け位置が窮屈である場合に当てはまる。電気導体に電磁遮蔽体を設けることも手間がかかり、コストが高くなる。
それゆえに、簡単確実で安価な配置、特に近接した配置を可能とする技術的解決策が求められている。
そのことを背景に、請求項１に記載の特徴を有する技術的着想が提案される。その他の有利な諸構成は、残りの請求項と以下の明細書から読み取ることができる。
以下で本発明の詳細を述べる。これらの詳述は本発明を理解しやすくするためのものであるが、例示的性質を有するにすぎない。以下に述べる個々の特徴または複数の特徴が、本発明の枠内で削除し変更しまたは補足することもできるのは当然である。異なる実施形態の諸特徴は当然に相互に組合せることもできる。決定的なことは、本発明の着想が実質的に転換されていることである。ある特徴が少なくとも部分的に実現されている場合、これは、この特徴が完全にまたは実質完全に実現されてもいることを含む。「実質的」とは特に、この転換が認識可能な程度で、所望の利用を達成できることを意味する。これは特に、当該特徴が少なくとも５０％、９０％、９５％または９９％実現されていることを意味することがある。最低量が明示されている場合、この最低量を超えても当然に利用することができる。ある対象物について述べられたことは、同種の全ての他の対象物の大部分または全体に応用することもできる。別段明示されていない限り、量的範囲はそれらの近傍も含む。部材の数が少なくとも１で明示されている場合、これは特に２つ、３つまたはその他の数の部材を有する実施形態も内容としている。
座席を有する自動車を部分縦断面図で示す。 本発明に係るシート材を備えたセンサ手段、加熱手段を有するステアリングホイールの断面図である。 センサ手段、遮蔽手段を取り付けていない状態で図２のシート材を示す斜視図である。 選択的補助加熱手段の斜視図である。
図１は乗り物１０００を示す。乗り物は、例えば航空機、鉄道、船舶、またはここでのように自動車とすることができる。
乗り物１０００は、暖房すべきまたは監視すべき少なくとも１つの対象１０を有する。対象とは、疑いなく、客室利用者が触れることのあるあらゆる部材、例えば乗り物用座席、インストゥルメントパネル、アームレスト、ドアトリム、シートマット、電気毛布、乗り物天井内張り、クッション４００、表皮５００、またはここでのように舵取り手段（ステアリングデバイス）１００のことである。
対象１０は、例えばクッションフォーム製の少なくとも１つのクッション４００、例えば皮革製の少なくとも１つの表皮５００、および／または暖房すべきまたは監視すべき少なくとも１つの面を有すると好ましい。
対象１０は、少なくとも１つの加熱手段３、３’を有すると好ましい。この加熱手段は、例えば乗り物客室内の利用者が触れる面を暖房するのに役立つ。
対象１０は、少なくとも１つのセンサ手段２を有すると好ましい。このセンサ手段は例えば乗り物客室内の人体の検知、または利用者が触れる面の機械的負荷状態の検知に役立つ。
少なくとも１つの加熱手段３、３’および／または少なくとも１つのセンサ手段２が、１つのシート材（fabric：織物、編み物）３０、３１を有すると好ましい。
シート材３０、３１は、２次元において、第３次元および／またはその厚さに関してよりも本質的に大きな広がりを有する物体である。物体の例は繊維製品、フィルム、プレート、マット、ネット、３次元的に予成形された層またはこれに類似した物である。主に、シート材は弾力性に富み、および／または曲げに対して柔軟である。
シート材３０は、少なくとも１つの基材（support）４１、４１’を有する。この基材は主に平面状であり、少なくとも部分的に繊維製品、経編布、緯編布、織布、不織布、可撓性熱可塑性樹脂、通気性材料および／またはフィルムで形成されている。表皮５００または別のシート材とすることもできる。
加熱手段３、センサ手段２および／または対象１０は、特に少なくとも１つの電気機能素子７０を有する。電気機能素子は例えば、基材４１、４１’の近傍、表面および／または内部に配置される電気導体または伝導ストランド６０である。好ましくは多数の電気機能素子７０もしくは伝導ストランド６０が、蛇行状に並べて配置および／または電気的に互いに並列に配置されて設けられていると好ましい。
シート材３０、３１の少なくとも１つは、少なくとも１つの縫目４０を有する。縫目とは、基材４１の製造後に基材に沿って配置され、且つ規則的間隔または不規則な間隔で基材内に少なくとも部分的に入り込む単一の糸または関連し合った糸群のことである。糸とは、モノフィラメント繊維、マルチフィラメント繊維、繊維材料、高分子材料または類似物からなるストランドのことである。
好ましくは、少なくとも１つの縫目が少なくとも１本の縫糸４２を有する。縫目が少なくとも２本の糸を有し、特に基材４１の上面に１本の上糸４３と、基材４１の下面に１本の下糸４４と、を有すると好ましい。
上糸と下糸は、大部分がシート材３０、３１の互いに異なる面に配置されている。縫目形成糸の少なくとも１本がシート材に入り込んで特にシート材を貫通することになる突刺し部５０、５０’において、上糸と下糸とが接触し合い、絡み合い、および／または支え合うことが好ましい。
好ましくは、縫目４０は少なくとも１つの付随ストランド５５を固定する。付随ストランドとは、基材４１に沿って縫目４０の曲線に少なくとも部分的に追従し、且つ少なくとも１本の縫糸によって少なくとも断続的に保持されるストランドのことである。ストランドとは、その長さがその横断面寸法を大きく上まわる縦長の形成物である。この付随ストランド５５は、基材４１を貫通するのでなく、主にまたは専ら下付随ストランド５６として基材４１の下面を延び、または上付随ストランド５７として基材の上面を延びていると好ましい。
電気機能素子７０を表す少なくとも１つの付随ストランド５５を縫目４０が固定している場合、例えばその厚さまたは剛性ゆえにそれ自身縫糸として適していない機能素子７０であっても、縫合技術的な統合が可能となる。
さまざまな種類のストランドの少なくとも１つが（すなわち少なくとも１本の上糸、少なくとも１本の下糸、少なくとも１つの上付随ストランドおよび／または１つの下付随ストランドが）、少なくとも１つの電気機能素子７０および／または少なくとも１つの導電性伝導ストランド６０を有し、または専らそれらで形成されているようにすることができる。このような伝導ストランド６０は、例えば加熱ストランド、接触化ストランド、電気ヒューズ、センサ導体、遮蔽導体および／または結合導体とすることができる。
指摘した４種類のストランドの幾つかが、少なくとも１つの機能素子７０または少なくとも１つの伝導ストランド６０を有するようにすることもできる。例えば、図３ａにおけるように上糸４３は１つのセンサ導体を有することができ、またはこのセンサ導体によって形成可能である。付属する下糸４４は、基材４１の下に配置される加熱手段３に対する遮蔽ストランドまたは加熱伝導ストランドを有することができる。結果的に得られるシート材は、遮蔽された人体検出器として、または例えば加熱手段として、また同時にセンサ手段として利用することができる。同種機能の伝導ストランドが基材４１、４１’の上にも下にも配置されている場合には、こうして利用可能な出力、例えば加熱手段の加熱出力密度が高まる。このようにして、二倍の数の加熱伝導ストランドを一作業工程で縫合することもできる。つまり、少なくとも１つの基材４１、４１’と少なくとも１つの縫目４０と少なくとも２つの電気機能素子とを有するシート材３０、３１は、少なくとも２つの電気機能素子７０がストランド状で縫目４０に一体化されているとき、一層効率的に作製することができる。
つまり、電気機能素子７０の少なくとも２つが基材４１の互いに異なる側に配置されている場合、絶縁されていない機能素子または互いに影響し合う機能素子７０は、簡単且つ確実に、近接させて並べて設けることもできる。
ある種類のストランドが異なる種類の複数のストランド、特に異なる種類の複数の伝導ストランド、または互いに異なる機能用に少なくとも一時的に利用されるストランドを有するようにすることもできる。例えば、１本の上糸は加熱のための１つの加熱伝導ストランドと、その点検のためにこれと平行に延びる１つのセンサ伝導ストランドと、を有することができる。あるいは、上付随ストランドにおける１つのセンサ伝導ストランドは、やはり上付随ストランド内に配置された１つの除負荷ストランドによって機械的負荷から保護することができる。
さらに、複数種類のストランドが１つの同種の機能を有し、または同種機能の伝導ストランド６０を有するようにしてもよい。これは特に、それぞれ基材の同じ側に配置される縫糸と付随ストランドとに該当する。例えば基材４１’の下糸と、これによって保持される下付随ストランドとがいずれも加熱ストランドである場合、結果として生じる構造体が絶縁されて互いに導電結合されていないときには特に、この構造体の電流容量と故障許容性が高まる。
好ましくは、縫目の少なくとも１本の糸とこの糸によって固定される付随ストランド５５は、少なくとも一時的に互いに異なる電気的機能を有する。例えば、付随ストランドは加熱ストランドとすることができ、これを担持するその縫糸は接地された電気的遮蔽伝導ストランドとすることができる。
所要の電気機能素子７０のすべてを配置するのに利用可能な面積が十分でない場合、または２を超える数の平面が必要な場合、複数の基材４１、４１’を上下に配置して利用することもできる。基材同士の結合は、例えば接着剤層８０のような、相応する結合縫目を介して行うことができ、またはまったく行わないとすることができる。
伝導ストランドは主に金属素線またはその他の導電性素線を有し、またはそれらによって形成されている。しかし、モノフィラメントまたは別の構造体を利用することもできる。
特に好ましい一実施形態において、２つの基材４１、４１’は上下に少なくとも部分的に重ねて配置されている。各基材によって担持される少なくとも１つの縫目がそれぞれ上糸と下糸とを有する。各糸に１つの付随ストランドが関連付けられている。外側の上付随ストランドは加熱ストランドとして役立ち、その下にある下付随ストランドは遮蔽体として役立つ。別の基材上に配置される下付随ストランドはセンサとして役立つ。第４のストランドは付加的機能用に、または上記機能を補強するために利用可能である。
本発明によれば、作製時間の劇的な短縮が可能となり、高価で且つ環境負荷となる繊維の金属化を代替でき、貼合せ過程が不要となる。それに加えて、この製品はそのさまざまな平面で、ごく柔軟に利用可能である。第１の作動状態において、上記諸機能は簡単に、例えば接続や端子の取換えによって、別の機能素子または別の平面に電気的に割り当てることができる。
すなわち、例えば少なくとも１つの電気機能素子７０は、第１動作状態のとき第１の電気的機能を果たし、他の動作状態のときには、第１機能と比べて物理的に異なる種類の第２の電気的機能を、例えば加熱機能とセンサ機能との間の周期的切替によって実施する。
少なくとも１つの他の電気機能素子７０’が切られている間に少なくとも１つの電気機能素子７０が作動中であるようにすることもできる。
シート材もしくはこれで製造される加熱手段、センサ手段および／または舵取り手段は例えば、加熱伝導ストランドが加熱段階で暖房されるように作動させることができる。検出段階のとき加熱電流は切っておくことができ、それに代えて、この段階のとき平行して延びるセンサストランドを望ましくない電磁放射から保護するために、アースまたは別の電位を印加しておくことができる。これは、運転者が両手でステアリングハンドルを握っているか否かをセンサが検知すべきとき、特に重要となる。このことは、一方では大きな安全技術上の重要性から生じ、他方では人間の全身と比較して両手が有する比較的僅かな質量から生じる。加熱機能とセンサ機能は同じストランドによって引き受けることができ、または互いに異なるストランドに割り当てておくことができる。
付加的にまたは選択的に、少なくとも１つの基材がやはり電気的または電磁的に有効な構成要素、例えばフェライトを有すると有利な場合がある。この結果、付加的遮蔽材料と他の貼合せ過程を避けることができる。
本発明に係るシート材は、ステアリングホイールの表皮と担持構造体との間または表皮とクッションとの間に配置されることが好ましい。このようなステアリングホイールは暖房可能である。さらに、利用者が両手でステアリングホイールを握っているか否かが検知可能である。このことは、運転者と、自動操縦装置または駐車支援装置との間での制御に適用する上で重要である。
本発明は、以下の特徴を有する。
［１］ 少なくとも１つの基材（４１、４１’）と、少なくとも２つの電気機能素子（７０）と、少なくとも１つの縫目（４０）と、を有するシート材であって、前記電気機能素子（７０）の少なくとも２つが、ストランド状であり、前記縫目（４０）に一体化されていることを特徴とするシート材（３０、３１）。
［２］ 前記電気機能素子（７０）の少なくとも１つが、付随ストランド（５５）として前記縫目（４０）によって固定されていることを特徴とする上記［１］記載のシート材（３０、３１）。
［３］ 前記電気機能素子（７０）の少なくとも２つが、前記基材（４１）の互いに異なる側に配置されていることを特徴とする上記［１］記載のシート材（３０、３１）。
［４］ 上記［１］〜［３］のいずれか記載の少なくとも１つのシート材（３０、３１）を有することを特徴とする加熱手段（３、３’）。
［５］ 上記［１］〜［３］のいずれか記載の少なくとも１つのシート材（３０、３１）を有することを特徴とするセンサ手段（２）。
［６］ 上記［１］〜［３］のいずれか記載の少なくとも１つのシート材（３０、３１）を有することを特徴とする舵取り手段（１００）。
［７］ 上記［１］〜［３］のいずれか記載の少なくとも１つのシート材（３０、３１）を有することを特徴とする乗り物座席。
［８］ 上記［１］〜［３］のいずれか記載の少なくとも１つのシート材（３０、３１）を有することを特徴とする乗り物（１０００）。
［９］ 上記［１］記載の少なくとも１つのシート材（３０、３１）を利用する方法であって、少なくとも１つの電気機能素子（７０）が、少なくとも１つの他の電気機能素子（７０’）が切られている間に、作動していることを特徴とする方法。
［１０］ 上記［１］記載の少なくとも１つのシート材（３０、３１）を利用する方法であって、少なくとも１つの電気機能素子（７０）は、第１の作動状態のとき第１の電気的機能を果たし、他の動作状態のとき前記第１の機能と比べて物理的に異なる種類の第２の電気的機能を実施することを特徴とする方法。
２ センサ手段
３、３’ 加熱手段
１０ 対象
３０、３１’ シート材
４０ 縫目
４１、４１’ 基材
４２ 縫糸
４３ 上糸
４４ 下糸
５０、５０’ 突刺し部
５５ 付随ストランド
５６ 下付随ストランド
５７ 上付随ストランド
６０ 伝導ストランド
７０、７０’ 電気機能素子
８０ 接着剤層
１００ 舵取り手段
４００ クッション
５００ 表皮
１０００ 乗り物

Claims (8)

  1. 少なくとも１つの基材（４１、４１’）と、少なくとも２つの電気機能素子（７０）と、少なくとも１つの縫目（４０）と、を有するシート材であって、
    前記縫目（４０）は、前記基材（４１、４１’）の上面に上糸（４３）と、前記基材（４１、４１’）の下面に下糸（４４）と、を有し、
    前記電気機能素子（７０）の少なくとも２つが、ストランド状であり、前記縫目（４０）に一体化され、前記基材（４１、４１’）の互いに異なる側に配置されており 、
    前記電気機能素子（７０）の少なくとも１つが、付随ストランド（５５）として前記縫目（４０）によって固定されている ことを特徴とするシート材（３０、３１）。
  2. 請求項１記載の少なくとも１つのシート材（３０、３１）を有することを特徴とする加熱手段（３、３’）。
  3. 請求項１記載の少なくとも１つのシート材（３０、３１）を有することを特徴とするセンサ手段（２）。
  4. 請求項１記載の少なくとも１つのシート材（３０、３１）を有することを特徴とする舵取り手段（１００）。
  5. 請求項１記載の少なくとも１つのシート材（３０、３１）を有することを特徴とする乗り物座席。
  6. 請求項１記載の少なくとも１つのシート材（３０、３１）を有することを特徴とする乗り物（１０００）。
  7. 請求項１記載の少なくとも１つのシート材（３０、３１）を利用する方法であって、
    少なくとも１つの電気機能素子（７０）が、少なくとも１つの他の電気機能素子（７０’）が切られている間に、作動していることを特徴とする方法。
  8. 請求項１記載の少なくとも１つのシート材（３０、３１）を利用する方法であって、
    少なくとも１つの電気機能素子（７０）は、第１の作動状態のとき第１の電気的機能を果たし、他の動作状態のとき前記第１の機能と比べて物理的に異なる種類の第２の電気的機能を実施することを特徴とする方法。
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