DE102023113882A1 - HORN MODULE AND STEERING WHEEL WITH A HORN MODULE - Google Patents
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Abstract
Ein Hupenmodul (10) in einem Lenkrad hat einen starren Grundkörper (12), eine Sensormatte (16) und eine flexible Außenhülle (14), die das Hupenmodul (10) vorderseitig nach außen abschließt, wobei die Sensormatte (16) flächig zwischen einer vorderseitigen Auflagefläche (28) des Grundkörpers (12) und einer Innenseite (34) der Außenhülle (14) angeordnet ist und einen Hupensensor (17) bildet. Die Sensormatte (16) ist so ausgelegt, dass sie eine auf die Außenhülle (14) einwirkende Betätigungskraft (FB) in ein analoges Betätigungssignal (S) umsetzt.A horn module (10) in a steering wheel has a rigid base body (12), a sensor mat (16) and a flexible outer shell (14) which closes off the horn module (10) at the front, wherein the sensor mat (16) is arranged flatly between a front support surface (28) of the base body (12) and an inner side (34) of the outer shell (14) and forms a horn sensor (17). The sensor mat (16) is designed such that it converts an actuating force (FB) acting on the outer shell (14) into an analog actuating signal (S).
Description
Die Erfindung betrifft ein Hupenmodul für ein Lenkrad sowie ein Lenkrad mit einem Hupenmodul.The invention relates to a horn module for a steering wheel and a steering wheel with a horn module.
Bei einem bekannten Hupenmodul ist ein in eine Lenkradnabe eingesetztes Gassackmodul gegen die Kraft mehrerer Federn verschieblich gelagert. Am Gassackmodul und an einem Skelett des Lenkrads sind jeweils elektrische Kontakte angeordnet. In der nicht betätigten Stellung halten die Federn die Kontakte voneinander beabstandet. Drückt jedoch der Fahrer mit einer Betätigungskraft auf eine Gassackmodulabdeckung im Nabenbereich des Lenkrads, so wird das Gassackmodul gegen die Federkraft in die Lenkradnabe hinein verschoben, und die Hupenkontakte kommen miteinander in Berührung. Hierdurch schließt sich ein elektrischer Stromkreis, was zur Aktivierung einer Hupeneinheit und der Ausgabe eines akustischen Hupsignals führt.In a known horn module, a gas bag module inserted into a steering wheel hub is mounted so that it can move against the force of several springs. Electrical contacts are arranged on the gas bag module and on a skeleton of the steering wheel. In the non-actuated position, the springs keep the contacts spaced apart from one another. However, if the driver presses an actuating force on a gas bag module cover in the hub area of the steering wheel, the gas bag module is moved into the steering wheel hub against the spring force and the horn contacts come into contact with one another. This closes an electrical circuit, which leads to the activation of a horn unit and the output of an acoustic horn signal.
Bei dieser Anordnung muss sichergestellt werden, dass das Gassackmodul ohne Verkippen geführt ist und dennoch die notwendige Betätigungskraft gering bleibt. Außerdem ist es aufwendig, die Spalte zwischen dem Gassackmodul und dem umgebenden Bereich der Lenkradnabe optisch ansprechend zu gestalten.With this arrangement, it must be ensured that the gas bag module is guided without tilting and that the necessary actuation force remains low. In addition, it is complex to make the gap between the gas bag module and the surrounding area of the steering wheel hub visually appealing.
Jedoch ist es generell wünschenswert, eine möglichst große Betätigungsfläche zum Auslösen der Hupe zur Verfügung zu haben, die sich nicht nur auf einzelne kleine Schaltflächen am Lenkrad beschränkt, sondern möglichst den gesamten Nabenbereich umfasst.However, it is generally desirable to have as large an operating surface as possible for triggering the horn, which is not limited to individual small buttons on the steering wheel, but ideally covers the entire hub area.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Hupenmodul mit einem großflächigen Hupensensor bereitzustellen, das keiner mechanischen Lagerung bedarf.The object of the invention is to provide a horn module with a large-area horn sensor that does not require mechanical bearings.
Diese Aufgabe wird durch ein Hupenmodul für ein Lenkrad gelöst, das einen starren Grundkörper, eine Sensormatte und eine flexible Außenhülle, die das Hupenmodul vorderseitig nach außen abschließt, umfasst, wobei die Sensormatte flächig zwischen einer vorderseitigen Auflagefläche des Grundkörpers und einer Innenseite der Außenhülle angeordnet ist und einen Hupensensor bildet, wobei die Sensormatte so ausgelegt ist, dass sie eine auf die Außenhülle einwirkende Betätigungskraft in ein analoges Betätigungssignal umsetzt.This object is achieved by a horn module for a steering wheel, which comprises a rigid base body, a sensor mat and a flexible outer shell which closes off the horn module at the front to the outside, wherein the sensor mat is arranged flatly between a front support surface of the base body and an inner side of the outer shell and forms a horn sensor, wherein the sensor mat is designed such that it converts an actuating force acting on the outer shell into an analog actuating signal.
Somit kann der Grundkörper unbeweglich am Lenkrad montiert werden. Externe Hupenkontakte, Federelemente und eine Bewegung des Grundkörpers sind zum Auslösen der Hupe nicht mehr erforderlich.This means that the base body can be mounted immovably on the steering wheel. External horn contacts, spring elements and movement of the base body are no longer required to trigger the horn.
Die Sensormatte erlaubt es, einen großflächigen Hupensensor bereitzustellen, der insbesondere mehr als 50 % der Fläche einer Nabe eines Lenkrads überdecken kann.The sensor mat makes it possible to provide a large-area horn sensor, which can in particular cover more than 50% of the surface of a steering wheel hub.
Die flexible Außenhülle ermöglicht dabei, das Hupenmodul so auszulegen, dass eine Betätigungskraft durch die Außenhülle direkt unterhalb der Betätigungsstelle auf die Sensormatte übertragen wird, sodass auch mit einer geringen Betätigungskraft eine genaue Erfassung einfach möglich ist und sich eine homogene Hupenauslösekraft über die gesamte Sensormatte ergibt.The flexible outer shell makes it possible to design the horn module in such a way that an actuation force is transmitted through the outer shell directly below the actuation point to the sensor mat, so that even with a low actuation force, accurate detection is easily possible and a homogeneous horn triggering force is achieved across the entire sensor mat.
Die Außenhülle bildet auch gleichzeitig eine Dekorschicht des Hupenmoduls und der Lenkradnabe im eingebauten Zustand des Hupenmoduls, wobei eine Außenseite der Außenhülle in den Fahrzeuginnenraum gerichtet ist, während die Innenseite zum Grundkörper, also zur Nabe des Lenkrads, weist.The outer shell also simultaneously forms a decorative layer of the horn module and the steering wheel hub when the horn module is installed, with an outer side of the outer shell facing the vehicle interior, while the inner side faces the base body, i.e. the hub of the steering wheel.
Das analoge Betätigungssignal, das die Sensormatte ausgibt, wird normalerweise an eine Steuereinheit übertragen und dort ausgewertet. Erst nach dieser Signalverarbeitung wird von der Steuereinheit die Entscheidung getroffen, ein akustisches Signal auszugeben oder nicht. Im Gegensatz zu den gängigen Lösungen wird also durch den Druck auf die Sensormatte nicht direkt ein Hupenstromkreis geschlossen und ein Stromfluss veranlasst, der in einer Hupe ein akustisches Signal hervorruft. Die eigentliche Hupe befindet sich in der Regel in einem anderen Stromkreis als die Sensormatte.The analogue actuation signal that the sensor mat emits is normally transmitted to a control unit and evaluated there. Only after this signal processing does the control unit decide whether or not to emit an acoustic signal. In contrast to conventional solutions, pressing the sensor mat does not directly close a horn circuit and cause a current to flow that produces an acoustic signal in a horn. The actual horn is usually in a different circuit to the sensor mat.
Diese Anordnung hat auch den Vorteil, dass in der Steuereinheit der Wert des analogen Betätigungssignals, das von der Sensormatte geliefert wird, mit einem voreingestellten Schwellwert verglichen werden kann, der an das jeweilige Hupenmodul angepasst ist. Erst bei Überschreiten dieses Schwellwertes veranlasst die Steuereinheit das Erzeugen eines akustischen Hupsignals. Über die Wahl des Schwellwertes ist auch eine notwendige Höhe der Betätigungskraft einstellbar, ab der ein Hupsignal ausgelöst wird.This arrangement also has the advantage that the value of the analog actuation signal provided by the sensor mat can be compared in the control unit with a preset threshold value that is adapted to the respective horn module. Only when this threshold value is exceeded does the control unit initiate the generation of an acoustic horn signal. By selecting the threshold value, the necessary level of actuation force can also be set at which a horn signal is triggered.
Die Sensormatte lässt sich als in sich geschlossenes Bauteil ausbilden und muss lediglich zwischen Grundkörper und Außenhülle positioniert und über eine elektrische Leitung mit der Steuereinheit verbunden werden. Von der Sensormatte entfernte Rückstellfedern oder Hupenkontakte können bei dieser Bauart entfallen.The sensor mat can be designed as a self-contained component and only needs to be positioned between the base body and the outer shell and connected to the control unit via an electrical cable. Return springs or horn contacts removed from the sensor mat can be omitted with this design.
Vorzugsweise ist der Grundkörper Teil eines Gassackmoduls, das einen zusammengelegten Gassack aufnimmt, und bildet insbesondere eine Abdeckung des Gassackmoduls, die im eingebauten Zustand die Lenkradnabe überdeckt. Die Auflagefläche des Grundkörpers ist dann die nach außen in Richtung zum Fahrzeuginnenraum weisende Seite der Abdeckung.Preferably, the base body is part of a gas bag module that accommodates a folded gas bag and in particular forms a cover for the gas bag module that covers the steering wheel hub when installed. The support surface The surface of the base body is then the side of the cover facing outwards towards the vehicle interior.
In einer bevorzugten Variante ist die Außenhülle schalenförmig und besteht insbesondere aus einem elastischen Material. Die Außenhülle lässt sich auf diese Weise so nachgiebig gestalten, dass die Betätigungskraft nur auf dem Bereich direkt unterhalb der heruntergedrückten Stelle wirkt. Die Betätigungskraft wirkt also unmittelbar auf ein flexibel nachgiebiges Bauteil und nicht auf ein starres Element. Somit konzentriert sich die Betätigungskraft auf eine kleine Fläche, was die notwendige Höhe der Betätigungskraft reduziert.In a preferred variant, the outer shell is shell-shaped and consists in particular of an elastic material. In this way, the outer shell can be designed to be so flexible that the actuating force only acts on the area directly below the point that is pressed down. The actuating force therefore acts directly on a flexible, flexible component and not on a rigid element. The actuating force is thus concentrated on a small area, which reduces the necessary level of actuating force.
Unter einer Schalenform wird hier verstanden, dass zumindest ein Randbereich vorgesehen ist, der in einem von Null verschiedenen Winkel an einen Zentrumsabschnitt in der Mitte der Außenhülle anschließt. Der Winkel beträgt insbesondere zwischen 15° und 90°. Auch der Zentrumsabschnitt kann natürlich konvex gewölbt sein.A shell shape is understood here to mean that at least one edge region is provided which adjoins a central section in the middle of the outer shell at an angle other than zero. The angle is in particular between 15° and 90°. The central section can of course also be convexly curved.
Beispielsweise ist die Außenhülle ein Formteil, also ein dreidimensional vorgefertigtes Bauteil. Das Formteil kann insbesondere aus Silikon, Leder, Kunstleder oder Kunststoff, z.B. aus Polyurethan oder thermoplastischem Polyurethan gefertigt sein. Dieses kann gegebenenfalls als dünne, jedoch bereits vorgeformte Haut ausgebildet sein, die sich über den Grundkörper mit der bereits daran montierten Sensormatte ziehen lässt.For example, the outer shell is a molded part, i.e. a three-dimensionally prefabricated component. The molded part can be made of silicone, leather, synthetic leather or plastic, e.g. polyurethane or thermoplastic polyurethane. This can optionally be designed as a thin, but already preformed skin that can be pulled over the base body with the sensor mat already mounted on it.
Die Außenhülle kann hierzu einen radial nach innen umgebogenen Rand umfassen, der im montierten Zustand einen radial abstehenden Randbereich der Auflagefläche umgreifen kann, sodass die Sensormatte vollständig zwischen dem Grundkörper und der Außenhülle eingeschlossen ist.For this purpose, the outer shell can comprise a radially inwardly bent edge which, when mounted, can encompass a radially protruding edge region of the support surface so that the sensor mat is completely enclosed between the base body and the outer shell.
Generell wird die Außenhülle vorzugsweise in ihrer endgültigen dreidimensionalen Form gefertigt und bei der Montage am Hupenmodul nicht mehr nennenswert verformt.In general, the outer shell is preferably manufactured in its final three-dimensional shape and is no longer significantly deformed during assembly on the horn module.
Gegebenenfalls sind alle Komponenten, also Grundkörper, Sensormatte und Außenhülle, durch dünne Klebstoffschichten miteinander verbunden.If necessary, all components, i.e. base body, sensor mat and outer shell, are connected to each other by thin layers of adhesive.
Die Auflagefläche des Grundkörpers weist beispielsweise eine Vertiefung auf, in der die Sensormatte aufgenommen ist. Die Sensormatte ist so an ihren Rändern gegen Verschieben gesichert. Außerdem ergibt sich so ein gutes optisches Erscheinungsbild auch bei einer sehr dünnen Außenhülle.The support surface of the base body, for example, has a recess in which the sensor mat is accommodated. The sensor mat is thus secured at its edges against displacement. This also results in a good visual appearance even with a very thin outer shell.
Die Sensormatte kann an ihrer Unterseite oder ihrem Umfangsrand geeignete Befestigungselemente aufweisen, etwa Zapfen oder Durchbrüche, die formschlüssig in entsprechende Strukturen am Grundkörper eingreifen, um die Sensormatte korrekt zu positionieren und in ihrer Position zu halten.The sensor mat can have suitable fastening elements on its underside or its peripheral edge, such as pins or openings, which engage positively with corresponding structures on the base body in order to correctly position the sensor mat and hold it in its position.
In einer möglichen Variante ist die Sensormatte in sich flexibel, sodass sie sich in ihrer dreidimensionalen Form eines Bodens der Vertiefung und/oder einer Innenseite der Außenhülle anpasst.In one possible variant, the sensor mat is flexible in itself, so that its three-dimensional shape adapts to the bottom of the recess and/or the inside of the outer shell.
In einer anderen möglichen Variante ist die Sensormatte so geformt, dass ihre Unterseite in der Form eines Bodens der Vertiefung und/oder einer Innenseite der Außenhülle entspricht. In diesem Fall kann die Sensormatte auch als selbsttragendes Bauteil gestaltet sein, dessen dreidimensionale Form bereits bei der Fertigung vorgegeben ist.In another possible variant, the sensor mat is shaped so that its underside corresponds to the shape of a base of the recess and/or an inner side of the outer shell. In this case, the sensor mat can also be designed as a self-supporting component, the three-dimensional shape of which is already specified during production.
In beiden Varianten liegt die Sensormatte vorzugsweise über ihre gesamte Fläche passgenau und spielfrei sowohl am Grundkörper als auch an der Außenhülle an. Die Betätigungskraft kann somit an jeder Stelle der Sensormatte mit hoher Genauigkeit erfasst werden.In both variants, the sensor mat preferably fits snugly and without play over its entire surface on both the base body and the outer shell. The actuation force can therefore be recorded with high accuracy at any point on the sensor mat.
Abseits der Sensormatte ist eine Innenseite der Außenhülle vorzugsweise direkt mit der Auflagefläche verbunden.Away from the sensor mat, an inner side of the outer shell is preferably directly connected to the support surface.
Es ist aber auch möglich, die Sensormatte so groß zu wählen, dass sie die Auflagefläche des Grundkörpers vollständig oder praktisch vollständig abdeckt.However, it is also possible to choose a sensor mat that is large enough to completely or practically completely cover the contact surface of the base body.
Die Außenhülle und die Sensormatte sind vorzugsweise punktelastisch.The outer shell and the sensor mat are preferably point-elastic.
Die Sensormatte ist bevorzugt druckempfindlich, und die auf die Außenhülle ausgeübte Betätigungskraft wirkt auf eine Oberseite der Sensormatte ein und ruft das Betätigungssignal hervor. Die Sensormatte ist also so ausgelegt, dass eine Kraftmessung aufgrund einer definierten Verformung der Sensormatte, d.h. einer definierten Abstandsänderung innerhalb der Sensormatte, möglich ist.The sensor mat is preferably pressure-sensitive, and the actuation force exerted on the outer shell acts on an upper side of the sensor mat and causes the actuation signal. The sensor mat is therefore designed in such a way that a force measurement is possible based on a defined deformation of the sensor mat, i.e. a defined change in distance within the sensor mat.
Die Sensormatte ist vorzugsweise so ausgelegt ist, dass sich bei Einwirkung der Betätigungskraft eine Kenngröße der Sensormatte ändert, die von der Steuereinheit erfassbar ist, wobei die Kenngröße insbesondere eine kapazitive, resistive, piezoelektrische, magnetische und/oder induktive Größe ist.The sensor mat is preferably designed in such a way that when the actuating force is applied, a characteristic of the sensor mat changes, which can be detected by the control unit, wherein the characteristic is in particular a capacitive, resistive, piezoelectric, magnetic and/or inductive variable.
Die Änderung der Kenngröße korreliert insbesondere mit der Höhe der Betätigungskraft.The change in the parameter correlates particularly with the level of the actuation force.
Vorzugsweise ist die Steuereinheit mit der Sensormatte verbunden und so ausgelegt, dass sie ein mit der Höhe der veränderten Kenngröße korrelierendes Signal an ein fahrzeugseitiges Steuergerät weitergibt.Preferably, the control unit is connected to the sensor mat and designed to transmit a signal correlating with the level of the changed parameter to a vehicle-side control unit.
Beispielsweise weist die Sensormatte zwei parallel verlaufende sensitive Schichten auf, deren Abstandsänderung die Veränderung einer oder mehrerer Kenngrößen, insbesondere eine Veränderung eines fließenden elektrischen Stroms oder einer anliegenden elektrischen Spannung, zur Folge hat. Dies kann etwa durch eine Änderung des elektrischen Widerstands, einer Kapazität oder Induktivität der Sensormatte erfolgen.For example, the sensor mat has two parallel sensitive layers, the change in the distance between which results in a change in one or more parameters, in particular a change in a flowing electrical current or an applied electrical voltage. This can be done, for example, by changing the electrical resistance, capacitance or inductance of the sensor mat.
Bei den sensitiven Schichten kann es sich beispielsweise um zwei elektrisch leitfähige Schichten eines resistiven oder kapazitiven Sensors handeln.The sensitive layers can, for example, be two electrically conductive layers of a resistive or capacitive sensor.
Die Sensormatte weist beispielsweise zumindest zwei im unbetätigten Zustand durch einen Neutralabstand voneinander beabstandete sensitive Schichten auf, wobei der Neutralabstand in der gesamten Fläche der Sensormatte gleich ist. Wirkt eine Betätigungskraft auf die Sensormatte, so verformt sich die Sensormatte, und der Abstand zwischen den sensitiven Schichten verringert sich.The sensor mat has, for example, at least two sensitive layers that are spaced apart from each other by a neutral distance when not actuated, with the neutral distance being the same across the entire surface of the sensor mat. If an actuating force acts on the sensor mat, the sensor mat deforms and the distance between the sensitive layers decreases.
Die Signalstärke ist vorzugsweise abhängig vom Abstand der sensitiven Schichten, wobei die Signalstärke z.B. von der Steuereinheit auf Null eingestellt ist, wenn sich die Schichten im Neutralabstand zueinander befinden und ansteigt, je weiter sich die Schichten annähern.The signal strength is preferably dependent on the distance between the sensitive layers, whereby the signal strength is set to zero by the control unit, for example, when the layers are at a neutral distance from each other and increases the closer the layers approach.
Die Sensormatte weist vorzugsweise wenigstens eine elastisch verformbare Schicht auf, die in Kontakt mit einer elektrisch leitfähigen Schicht ist. Das Betätigungssignal entsteht vorteilhaft beim Zusammendrücken der elastisch komprimierbaren Schicht und der damit verbundenen Abstandsänderung der sensitiven Schichten.The sensor mat preferably has at least one elastically deformable layer that is in contact with an electrically conductive layer. The actuation signal is advantageously generated when the elastically compressible layer is compressed and the associated change in distance between the sensitive layers occurs.
Die elastisch komprimierbare Schicht liefert außerdem vorzugsweise die Rückstellkraft, um die sensitiven Schichten der Sensormatte nach Ende der Betätigungskraft wieder in ihren Neutralabstand auseinanderzudrücken.The elastically compressible layer also preferably provides the restoring force to push the sensitive layers of the sensor mat apart again to their neutral distance after the actuation force has ended.
Die starre Auflagefläche des Grundkörpers erzeugt in diesem Fall den benötigten Gegendruck, um eine reproduzierbare Verformung der Sensormatte aufgrund der Betätigungskraft und so ein präzises Auslösen des Hupensensors zu erhalten.In this case, the rigid support surface of the base body generates the required counterpressure to achieve a reproducible deformation of the sensor mat due to the actuation force and thus a precise triggering of the horn sensor.
Wenigstens eine elektrisch leitfähige Schicht und/oder die elastisch komprimierbare Schicht können strukturiert sein, d.h. in ihrer Schichtfläche unterschiedlich geformt sein oder unterschiedliche Materialien aufweisen.At least one electrically conductive layer and/or the elastically compressible layer can be structured, i.e. have different shapes in their layer surface or comprise different materials.
Die Schichten erstrecken sich alle in parallelen Schichtflächen, müssen aber in der jeweiligen Schichtfläche nicht durchgängig und auch nicht flach sein.The layers all extend in parallel layer surfaces, but do not have to be continuous or flat in the respective layer surface.
Beispielsweise kann eine elektrisch leitfähige Schicht durch eine Mäander- oder Gitterstruktur von Leitungsbahnen gebildet sein.For example, an electrically conductive layer can be formed by a meander or grid structure of conductor paths.
Eine elastisch verformbare Schicht ist z.B. strukturiert und weist voneinander beabstandete Strukturen auf, die sich senkrecht zur Schichtfläche erstrecken, oder ist aus diesen gebildet. Die Strukturen sind insbesondere als Stege oder Noppen gestaltet.An elastically deformable layer is, for example, structured and has spaced-apart structures that extend perpendicular to the layer surface, or is formed from these. The structures are designed in particular as webs or knobs.
Derartige Strukturen können auch als Abstandshalter für zwei sensitive Schichten der Sensormatte dienen und den Neutralabstand der Schichten der Sensormatte vorgeben.Such structures can also serve as spacers for two sensitive layers of the sensor mat and specify the neutral distance between the layers of the sensor mat.
Beispielsweise ist eine elektrisch leitfähige Schicht durch eine oder mehrere in der Schichtfläche mäander- oder gitterförmig verlaufende Leiterbahnen gebildet.For example, an electrically conductive layer is formed by one or more conductor tracks running in a meandering or grid-like manner in the layer surface.
Die elastisch komprimierbare Schicht kann zusätzlich zu zwei oder mehr sensitiven Schichten vorhanden sein, kann aber auch eine der sensitiven Schichten bilden.The elastically compressible layer may be present in addition to two or more sensitive layers, but may also form one of the sensitive layers.
Die elastisch komprimierbare Schicht muss nicht flächig durchgehend ausgebildet sein. Sie kann z.B. aus einem Netz von parallel zur Schichtfläche der elektrisch leitfähigen Schicht verlaufenden Stegen bestehen. Alternativ kann die elastisch komprimierbare Schicht senkrecht von einer Schichtfläche abstehende diskrete Strukturen, z.B. Stege oder Noppen, aufweisen.The elastically compressible layer does not have to be continuous across the entire surface. It can, for example, consist of a network of webs running parallel to the surface of the electrically conductive layer. Alternatively, the elastically compressible layer can have discrete structures, such as webs or knobs, that protrude perpendicularly from a layer surface.
Die elastisch verformbare Schicht ist in einer möglichen Variante als eigenständige Lage zwischen zwei benachbarten sensitiven Schichten angeordnet. In einer anderen möglichen Variante ist die elastisch verformbare Schicht an einer oder beiden der sensitiven Schichten angeformt. In diesem Fall kann die elastisch verformbare Schicht nur aus räumlich separierten Strukturen bestehen, die aus einem anderen Material bestehen als die als Träger dienende sensitive Schicht. Die sensitive Schicht kann z.B. eine leitfähige Folie sein, während die elastisch verformbare Schicht aus daran angeformten Noppen aus einem elektrisch isolierenden Elastomer besteht.In one possible variant, the elastically deformable layer is arranged as an independent layer between two adjacent sensitive layers. In another possible variant, the elastically deformable layer is molded onto one or both of the sensitive layers. In this case, the elastically deformable layer can only consist of spatially separated structures that are made of a different material than the sensitive layer that serves as the carrier. The sensitive layer can be a conductive film, for example, while the elastically deformable layer consists of knobs made of an electrically insulating elastomer molded onto it.
Strukturen können auch an sensitiven Schichten vorgesehen sein. Beispielsweise kann die elektrisch leitfähige Schicht durch eine oder mehrere mäander- oder gitterförmige Leiterbahnen gebildet sein. Es sind auch elektrisch leitfähige Noppen möglich, die sich unter anderem an einem elektrisch isolierenden Träger anformen lassen. Der Träger ist dann z.B. eine elastisch verformbare Schicht.Structures can also be provided on sensitive layers. For example, the electrically conductive layer can be formed by one or more meandering or grid-shaped conductor tracks. Electrically conductive nubs are also possible, which can be molded onto an electrically insulating carrier, for example. The carrier is then an elastically deformable layer, for example.
Bei Einwirkung einer Betätigungskraft auf die Außenseite der Außenhülle wird die elastisch komprimierbare Schicht punktuell zusammengedrückt, wobei einzelne der Strukturen komprimiert werden und sich somit lokal der Abstand zwischen den beiden Schichten reduziert.When an actuating force is applied to the outside of the outer shell, the elastically compressible layer is compressed at certain points, whereby individual structures are compressed and the distance between the two layers is thus locally reduced.
Die Sensormatte liefert also eine Änderung der gemessenen Größe durch Verformung der elastisch komprimierbaren Schicht und der daraus resultierenden Abstandsänderung der Schichten der Sensormatte, wobei sich spezifische elektrische Kenngrößen unter Einwirkung der Betätigungskraft ändern.The sensor mat therefore provides a change in the measured quantity through deformation of the elastically compressible layer and the resulting change in the distance between the layers of the sensor mat, whereby specific electrical parameters change under the influence of the actuating force.
Die Sensormatte kann nach einem beliebigen geeigneten physikalischen Prinzip ausgelegt sein. Beispielsweise ist sie als resistiver, kapazitiver oder induktiver Sensor oder einer Kombination davon ausgelegt. Es wäre auch denkbar, z.B. Dehnungsmessstreifen oder piezoelektrische Elemente in die Sensormatte zu integrieren.The sensor mat can be designed according to any suitable physical principle. For example, it is designed as a resistive, capacitive or inductive sensor or a combination of these. It would also be conceivable to integrate strain gauges or piezoelectric elements into the sensor mat.
Bei einem rein kapazitiven Sensor ist z.B. die elastisch komprimierbare Schicht elektrisch isolierend und flächig durchgehend und sorgt auch dafür, dass zwei elektrisch leitfähige sensitive Schichten stets räumlich getrennt voneinander bleiben.In a purely capacitive sensor, for example, the elastically compressible layer is electrically insulating and continuous over its entire surface and also ensures that two electrically conductive sensitive layers always remain spatially separated from one another.
Ist beispielsweise die elastisch komprimierbare Schicht punktuell unterbrochen, ist auch ein kapazitiv-resistiver Sensor realisierbar.If, for example, the elastically compressible layer is interrupted at certain points, a capacitive-resistive sensor can also be realized.
Bei einem resistiven Sensor kann hingegen die elastisch komprimierbare Schicht z.B. ein Gitter von Stegen oder Noppen sein, sodass zwei elektrisch leitfähige sensitive Schichten bei Krafteinwirkung miteinander in verstärkten Kontakt kommen können. Hier könnte auch die elastisch komprimierbare Schicht elektrisch leitfähig sein und gleichzeitig eine der sensitiven Schichten bilden.In a resistive sensor, however, the elastically compressible layer can be a grid of bars or knobs, for example, so that two electrically conductive sensitive layers can come into increased contact with each other when force is applied. Here, the elastically compressible layer could also be electrically conductive and at the same time form one of the sensitive layers.
Die elastisch komprimierbare Schicht kann also je nach Anforderungen elektrisch leitfähig oder elektrisch isolierend sein.The elastically compressible layer can therefore be electrically conductive or electrically insulating, depending on requirements.
Die Strukturierung der einzelnen Schichten kann über die Fläche der Sensormatte variieren, um beispielsweise Zonen zu schaffen, die empfindlicher für eine Betätigungskraft sind oder eine höhere oder geringere Auflösung zur Erfassung der Betätigungskraft aufweisen.The structuring of the individual layers can vary across the surface of the sensor mat, for example to create zones that are more sensitive to an actuation force or have a higher or lower resolution for detecting the actuation force.
Generell ist es möglich, die Schichten der Sensormatte oder auch einzelne Bereiche einer Schicht aus unterschiedlichen Materialien und mit unterschiedlichen elektrischen und mechanischen Eigenschaften zu verwenden. Insbesondere können einzelne Schichten elektrisch leitfähig, elektrisch isolierend, starr, elastisch, mit magnetischen oder elektrisch leitfähigen Partikeln gefüllt, strukturiert, glatt oder klebend sein. Es ist auch möglich, z.B. auf eine Schicht aus einem elektrisch isolierenden Material eine oder mehrere elektrisch leitfähige Leiterbahnen aufzubringen oder eine Vielzahl räumlich getrennter elektrisch leitfähiger Noppen. Andererseits ist es möglich, an einer elektrisch leitfähigen Schicht elastisch verformbare, elektrisch isolierende Strukturen anzuformen. Generell können sämtliche Schichten der Sensormatte separate Bauteile bilden oder einzelne oder alle Schichten zusammenhängend gefertigt sein. So lässt sich eine Sensormatte schaffen, deren Eigenschaften sehr flexibel auf die jeweilige Anforderung anpassbar sind.In general, it is possible to use the layers of the sensor mat or individual areas of a layer made of different materials and with different electrical and mechanical properties. In particular, individual layers can be electrically conductive, electrically insulating, rigid, elastic, filled with magnetic or electrically conductive particles, structured, smooth or adhesive. It is also possible, for example, to apply one or more electrically conductive tracks or a large number of spatially separated electrically conductive knobs to a layer made of an electrically insulating material. On the other hand, it is possible to form elastically deformable, electrically insulating structures on an electrically conductive layer. In general, all layers of the sensor mat can form separate components or individual or all layers can be manufactured together. In this way, a sensor mat can be created whose properties can be adapted very flexibly to the respective requirements.
Gegebenenfalls wäre auch eine Kombination derartiger Schichten mit einem Näherungssensor oder Berührungssensor als weitere Sensorschicht in der Sensormatte denkbar. Hierzu ist beispielsweise ein elektrisch leitfähiges Material auf eine isolierende Schicht der Sensormatte aufgebracht und mit der Steuereinheit verbunden. Möglich wäre es auch, ein derartiges Material in Form von diskreten Leiterbahnen zu strukturieren. Eine Annäherung eines elektrisch leitenden Objekts, zum Beispiel der Hand des Fahrers, oder eine Berührung der Außenhülle führt zu einer Änderung der Kapazität, welche von der Steuereinheit erfasst und ausgewertet werden kann. Hiermit ließen sich beispielsweise weitere Steuerfunktionen im Fahrzeug in das Hupenmodul integrieren.If necessary, a combination of such layers with a proximity sensor or touch sensor as an additional sensor layer in the sensor mat would also be conceivable. For example, an electrically conductive material is applied to an insulating layer of the sensor mat and connected to the control unit. It would also be possible to structure such a material in the form of discrete conductor tracks. The approach of an electrically conductive object, such as the driver's hand, or a touch of the outer shell leads to a change in the capacitance, which can be recorded and evaluated by the control unit. This could, for example, be used to integrate additional control functions in the vehicle into the horn module.
Vorteilhaft liegt die Sensormatte spannungsfrei zwischen dem Grundkörper und der Außenhülle. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass ein Neutralabstand zwischen zwei parallelen sensitiven Schichten der Sensormatte auch bei einer gekrümmten Auflagefläche über die gesamte Fläche der Sensormatte für alle praktischen Belange identisch ist. Somit ist eine zum Auslösen eines Hupsignals erforderliche Betätigungskraft über die gesamte Fläche der Sensormatte gleich.The sensor mat is advantageously located between the base body and the outer shell without any tension. This ensures that a neutral distance between two parallel sensitive layers of the sensor mat is identical for all practical purposes across the entire surface of the sensor mat, even with a curved contact surface. This means that the actuation force required to trigger a horn signal is the same across the entire surface of the sensor mat.
Unter einer spannungsfreien Anordnung wird hier insbesondere verstanden, dass durch die an der Sensormatte anliegenden Bauteile keine nennenswerte dauerhafte Verformung der Sensormatte bei deren Montage erzeugt wird.A stress-free arrangement is understood here in particular to mean that the components adjacent to the sensor mat do not cause any significant permanent deformation of the sensor mat during its assembly.
Wenn die Auflagefläche gekrümmt ist, ist dieses Ziel insbesondere mit einer gekrümmt, insbesondere schalenförmig vorgefertigten Sensormatte zu erreichen, deren Krümmung möglichst exakt der Krümmung der Auflagefläche entspricht.If the support surface is curved, this goal can be achieved in particular with a curved, particularly shell-shaped prefabricated sensor mat, the curvature of which corresponds as closely as possible to the curvature of the support surface.
Um eine ungewollte Verformung der Sensormatte durch die Außenhülle zu vermeiden, sollte in diesem Fall natürlich eine Innenseite der Außenhülle so dreidimensional geformt sein, dass sie der Krümmung der Sensormatte entspricht.In order to avoid unwanted deformation of the sensor mat by the outer shell, in this case the inner side of the outer shell should of course be shaped three-dimensionally so that it corresponds to the curvature of the sensor mat.
Beispielsweise sind die Sensormatte, die Außenhülle und die Auflagefläche in ihrer dreidimensionalen Form und in ihrer Größe so aufeinander abgestimmt, dass die Auflagefläche und die Sensormatte sowie die Sensormatte und die Außenhülle jeweils flächig und spannungsfrei aneinander angrenzen.For example, the sensor mat, the outer shell and the support surface are coordinated in their three-dimensional shape and size in such a way that the support surface and the sensor mat as well as the sensor mat and the outer shell each adjoin one another flatly and without tension.
Es ist möglich, die Sensormatte, den Grundköper und die Außenhülle jeweils al separate Bauteile zu fertigen und das Hupenmodul daraus zusammenzusetzen. Es ist aber auch denkbar, die Sensormatte aufbauend auf der Auflagefläche des Grundkörpers oder der Innenseite der Außenhülle zu fertigen, z.B. in einem Mehrkomponenten-Spritzgussverfahren und/oder einem Lackierverfahren. In diesem Fall ist eine gegebenenfalls vorhandene Krümmung der Auflagefläche oder der Außenhülle einfach auf die Sensormatte übertragbar.It is possible to manufacture the sensor mat, the base body and the outer shell as separate components and to assemble the horn module from them. It is also conceivable to manufacture the sensor mat based on the support surface of the base body or the inside of the outer shell, e.g. in a multi-component injection molding process and/or a painting process. In this case, any curvature of the support surface or the outer shell can easily be transferred to the sensor mat.
Vorzugsweise weisen der Grundkörper, die Sensormatte und die Außenhülle jeweils eine vorgegebene Schwächungszone auf, an der das Hupenmodul kontrolliert geöffnet wird, um den im Gassackmodul aufgenommenen Gassack austreten zu lassen.Preferably, the base body, the sensor mat and the outer shell each have a predetermined weakening zone at which the horn module is opened in a controlled manner in order to allow the gas bag accommodated in the gas bag module to escape.
Die oben genannte Aufgabe wird auch mit einem Lenkrad mit einem Hupenmodul, wie es oben beschrieben wurde, gelöst, bei dem der Grundkörper eine Abdeckung eines Gassackmoduls umfasst und das Hupenmodul unbeweglich im Lenkrad aufgenommen ist. Separate Federelemente sowie die bewegliche Anordnung des Gassackmoduls entfallen bei dieser Anordnung.The above-mentioned task is also solved with a steering wheel with a horn module, as described above, in which the base body comprises a cover of a gas bag module and the horn module is immovably accommodated in the steering wheel. Separate spring elements and the movable arrangement of the gas bag module are omitted in this arrangement.
Es ist auch möglich, mehrere Sensormatten nebeneinander anzuordnen, die sich gegebenenfalls in ihren Eigenschaften unterscheiden.It is also possible to arrange several sensor mats next to each other, which may differ in their properties.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beigefügten Figuren näher beschrieben. In den Figuren zeigen:
- -
1 eine schematische geschnittene Ansicht eines erfindungsgemäßen Hupenmoduls; - -
2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Lenkrads mit einem erfindungsgemäßen Hupenmodul; - -
3 eine schematische Darstellung der Komponenten des Hupenmoduls aus1 mit einer Sensormatte nach einer ersten Variante; - -
4 und5 schematische Darstellungen von einzelnen Schichten der Sensormatte des Hupenmoduls aus3 ; - -
6 eine schematische Darstellung der Komponenten des Hupenmoduls aus1 mit einer Sensormatte nach einer zweiten Variante; - -
7 bis 9 die einzelnen Schichten der Sensormatte des Hupenmoduls aus6 ; und - -
10 bis 13 schematische Schnittansichten des Hupenmoduls aus1 mit Sensormatten nach verschiedenen Varianten.
- -
1 a schematic sectional view of a horn module according to the invention; - -
2 a schematic representation of a steering wheel according to the invention with a horn module according to the invention; - -
3 a schematic representation of the components of the horn module from1 with a sensor mat according to a first variant; - -
4 and5 schematic representations of individual layers of the sensor mat of the horn module from3 ; - -
6 a schematic representation of the components of the horn module from1 with a sensor mat according to a second variant; - -
7 to 9 the individual layers of the sensor mat of the horn module6 ; and - -
10 to 13 schematic sectional views of the horn module from1 with sensor mats in different variants.
Das Hupenmodul 10 umfasst einen Grundkörper 12, eine Außenhülle 14 sowie eine Sensormatte 16, die zwischen dem Grundkörper 12 und der Außenhülle 14 angeordnet ist.The
Der Grundkörper 12 ist hier einstückig mit einer Aufnahme eines nicht näher gezeigten Gassackmoduls 18 verbunden, in der ein zusammengelegter Gassack aufgenommen ist. Der Grundkörper 12 bildet eine Abdeckung der Aufnahme zum Fahrzeuginnenraum hin.The
Die Außenhülle 14 schließt das Hupenmodul 10 vorderseitig nach außen zu einem Fahrzeuginnenraum hin ab.The
Die Sensormatte 16 ist ein flächiger Druck- bzw. Kraftsensor und bildet einen Hupensensor 17 des Hupenmoduls 10 und erzeugt bei Einwirkung einer Betätigungskraft FB auf eine Vorderseite 20 der Außenhülle 14 ein analoges Betätigungssignal S. In diesem Beispiel korreliert die Stärke des Betätigungssignals S mit der Höhe der Betätigungskraft FB.The
Wie in den
Stellt die Steuereinheit 24 fest, dass das Betätigungssignal S einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, der zum Auslösen eines akustischen Hupsignals vorgegeben ist, so erzeugt sie ein weiteres Signal H, das ein fahrzeugseitiges Steuergerät 26, z.B. eine Hupeneinheit des Fahrzeugs, dazu veranlasst, ein akustisches Hupsignal auszugeben. Das Signal H besteht optional darin, dass die Steuereinheit 24 das Schließen eines Hupenstromkreises veranlasst. In jedem Fall ist die Leitung 22 nicht direkt mit der Hupeneinheit, sondern lediglich mit der Steuereinheit 24 verbunden und somit nicht Teil eines Hupenstromkreises.If the
Der Grundkörper 12 weist eine vorderseitige Auflagefläche 28 auf, die konvex gekrümmt ist und die einen Zentrumsabschnitt 30 sowie einen umlaufend daran anschließenden Randabschnitt 32 aufweist, der hier in einem Winkel von etwa 15" bis 90° nach unten vom Zentrumsabschnitt 30 absteht.The
Der Grundkörper 12 besteht aus einem geeigneten starren Kunststoff. Die Auflagefläche 28 ist hier so gestaltet, dass sie bei Einwirkung der Betätigungskraft FB auf die Vorderseite 20 der Außenhülle 14 nicht nachgibt.The
In der Auflagefläche 28 ist eine Vertiefung 33 ausgebildet, die an die Abmessungen der Sensormatte 16 so angepasst ist, dass die in die Vertiefung 33 eingelegte Sensormatte 16 an ihrem Umfangsrand bündig mit der sie umgebenden restlichen Auflagefläche 28 abschließt (siehe
Eine Unterseite 36 der Sensormatte 16 weist exakt die Form des Bodens 35 der Vertiefung 33 auf (oder gegebenenfalls um die Maße einer Klebstoffschicht 37 zwischen dem Boden 35 und der Unterseite 36 der Sensormatte 16 größere Abmessungen, wie in
Die Sensormatte 16 ist z.B. so flexibel, dass sie ihre Form einer Wölbung des Bodens 35 und der Innenseite 34 der Außenhülle 14 anpasst. In einer anderen Variante ist die Sensormatte 16 in einer solchen dreidimensionalen Form vorgefertigt, dass sie passgenau in die Vertiefung 33 einlegbar ist und die Außenhülle 14 spielfrei an der Oberseite 38 der Sensormatte 16 anliegt.The
Die Außenhülle 14 ist in diesem Beispiel ein flexibles und elastisches Silikon-Formteil, dass optional als dünne Haut gefertigt ist.In this example, the
Ein Randbereich 39 der Außenhülle 14 ist hier gewölbt oder radial nach innen umgeschlagen, sodass er einen Anlagebereich 40 an einer Unterseite des Grundkörpers 12 umgreift, sodass die Außenhülle 14 die Sensormatte 16 und die Auflagefläche 28 des Grundkörpers 12 vollständig überdeckt (siehe
Jede dieser Komponenten, also sowohl der Grundkörper 12 als auch die Sensormatte 16 und Außenhülle 14, weisen jeweils eine Schwächungszone 41 auf, an der sich die jeweilige Komponente öffnet, wenn der Gassack aus dem unterhalb der Auflagefläche 28 des Grundkörpers 12 angeordneten Gassackmodul 18 austritt.Each of these components, i.e. the
Die Sensormatte 16 kann nach einem beliebigen geeigneten physikalischen Prinzip ausgelegt sein. Beispielsweise kommen resistive, kapazitive oder induktive Sensoren infrage, die auch miteinander kombiniert sein können.The
Die
Die Sensormatte 16 umfasst eine sensitive, elektrisch leitfähige Schicht 42 sowie eine sensitive elastisch komprimierbare Schicht 44, die ebenfalls zumindest abschnittsweise elektrisch leitfähig ist. Beide Schichten 42, 44 sind mit ihren Schichtflächen E parallel zueinander angeordnet und erstrecken sich über die gesamte Fläche der Sensormatte 16.The
Die Schicht 42 weist hier zwei kammförmige, ineinander verschränkte, elektrisch separierte Leiterbahnen 46 auf, wobei in Kombination mit der Schicht 44 ein Stromfluss zwischen den beiden Leiterbahnen 46 als Maß des elektrischen Widerstands zwischen den Leiterbahnen 46 von der Steuereinheit 24 erfasst und ausgewertet wird.The
Die elastisch komprimierbare Schicht 44 weist eine Vielzahl von elektrisch leitfähigen Noppen 48 auf, die von der Schichtfläche E in Richtung zur Schicht 42 abstehen (siehe
Die elastisch verformbare Schicht 50 (bzw. die Schicht 44 in
Außerdem liefert die elastisch verformbare Schicht 50 (bzw. die Schicht 44 in
Wird nun die Schicht 44 durch eine punktuelle Krafteinwirkung mit der Betätigungskraft FB in Richtung zur Auflagefläche 28 des Grundkörpers 12 hinuntergedrückt, so wird an dieser Stelle der Abstand zwischen den beiden Schichten 42, 44 reduziert, und einige der Noppen 48 kommen in Kontakt mit der Schicht 42. Hierdurch werden elektrische Kontaktstellen zwischen den Leiterbahnen 46 gebildet und die Leitfähigkeit zwischen den beiden Leiterbahnen 46 erhöht. Wirkt eine höhere Betätigungskraft FB, so werden mehr Noppen 48 der in Kontakt mit der Schicht 42 gebracht, was die Leitfähigkeit weiter erhöht. Somit verändert sich der elektrische Widerstand der Sensormatte 16 als Kenngröße in Abhängigkeit von der Betätigungskraft FB.Dies spiegelt sich im Betätigungssignal S wieder und wird von der Steuereinheit 24 ausgewertet.If the
Selbstverständlich könnte ein resistiver Sensor mit wenigstens einer elektrisch leitfähigen Schicht 42 und wenigstens einer elastisch komprimierbaren Schicht 44 auch auf jede andere geeignete Weise ausgebildet sein.Of course, a resistive sensor with at least one electrically
Zwischen der Auflagefläche 28 und der Unterseite 36 der Sensormatte 16 sowie zwischen der Oberseite 38 der Sensormatte 16 und der Innenseite 34 der Außenhülle 14 ist hier jeweils eine Klebstoffschicht 37 angedeutet (siehe
Die Schichtflächen E der einzelnen Schichten 42, 44 erstrecken sich in etwa senkrecht zur Betätigungskraft FB (die Richtung der Schichtfläche E ist in
Die Sensormatte 16 weist drei Schichten 42, 44, 52 auf, die direkt übereinanderliegend angeordnet sind. Die Schicht 44 liegt zwischen den Schichten 42, 52 und ist als strukturierte, elastisch komprimierbare, elektrisch isolierende Schicht ausgebildet.The
Die Schicht 42 weist wie im vorherigen Beispiel elektrisch getrennte, ineinander verschränkte Leiterbahnen 46 auf. Hier sind z.B. zwei Paare von Leiterbahnen 46 nebeneinander angeordnet (siehe auch
Auf der Fläche der Schicht 44 sind wie im vorherigen Beispiel eine Vielzahl von einzelnen Noppen 48 (oder Stege oder ein Gitternetz mit passenden Öffnungen) angeordnet, die von der Schichtfläche E abstehen und die Schichten 42, 44 in einem definierten Neutralabstand d halten, wenn keine Betätigungskraft FB auf die Außenhülle 14 einwirkt.As in the previous example, a plurality of individual studs 48 (or webs or a grid with suitable openings) are arranged on the surface of the
Hier ist die Fläche der Schicht 44 elektrisch isolierend und besteht aus einem Elastomer. Die Noppen 48 liegen hier direkt auf der Schicht 42 auf.Here, the surface of
Zusätzlich ist auf der der Schicht 42 entgegengesetzten Seite der Schicht 44 eine weitere Schicht 52 angeordnet. Die Schicht 52 ist durchgehend elektrisch leitfähig, beispielsweise eine dünne Folie oder eine Beschichtung auf der Schicht 44 (gegebenenfalls auch auf der Innenseite 34 der Außenhülle 14).In addition, a
Die Schicht 44 isoliert die Schichten 42, 52 elektrisch gegeneinander und erlaubt gleichzeitig eine Annäherung der Schicht 52 an die Schicht 42 bei Einwirken einer Betätigungskraft FB, indem sie komprimiert wird. Diese Abstandsänderung zwischen den sensitiven Schichten 42, 52 führt zu einer Ladungsverschiebung in den Schichten 42, 52, was als kapazitives Signal von der Steuereinheit 24 detektiert und ausgewertet wird.The
Außerdem werden beim Herunterdrücken der Außenhülle 14 ein oder mehrere der Noppen 48 verformt und kommen dabei in Kontakt mit zwei benachbarten Leiterbahnen 46 der Schicht 42 und erhöhen so die Leitfähigkeit der Schicht 42, was eine Widerstandsänderung zur Folge hat. Diese wird ebenfalls von der Steuereinheit 24 detektiert und ausgewertet.In addition, when the
Es ist auch denkbar, mehrere derartige oder auch unterschiedliche Schichtaufbauten übereinander anzuordnen, um beispielsweise eine Empfindlichkeit der Sensormatte 16 zu erhöhen. Dies ist in den
Die
Im Beispiel der
Bei dem gezeigten Aufbau umgeben die elastisch komprimierbare Schicht 44 und die äußere elektrisch leitfähige Schicht 52 die elektrisch leitfähige Schicht 42 auf beiden Seiten der Schicht 42, sodass sich ein gedoppelter Schichtaufbau ergibt.In the structure shown, the elastically
Wirkt eine Betätigungskraft FB auf die Außenhülle 14, so wird die Schicht 44 komprimiert, und der Abstand zwischen den Schichten 42, 52, die auf unterschiedlichen elektrischen Potentialen liegen, verringert sich, was wiederum eine Änderung der Kapazität zur Folge hat, was als Spannungsänderungen von der Steuereinheit 24 detektiert und ausgewertet werden kann. Die Schicht 44 verhindert dabei eine Berührung der beiden sensitiven Schichten 42, 52.If an actuating force F B acts on the
Werden z.B. in der elastisch komprimierbaren Schicht 44 Durchbrüche eingebaut, so besteht die Möglichkeit, dass sich bei Krafteinwirkung die elektrisch leitenden Schichten 42, 52 berühren. Es lässt sich dann neben der kapazitiven Änderung auch eine Änderung des elektrischen Widerstands messen. Dieser Effekt ist noch verstärkbar, indem eine der beiden elektrisch leitenden Schichten 42, 52, mit einem elektrisch widerstandsbehafteten Material beschichtet wird wie z.B. Kohlenstoff.If, for example, openings are built into the elastically
Im Beispiel der
Bei Einwirken einer Betätigungskraft FB werden die Noppen 54 verformt und die beiden Schichten 42, 52 nähern sich einander an, was eine Änderung im Betätigungssignal S verursacht.When an actuating force F B is applied, the knobs 54 are deformed and the two
Die Schichten 42, 52 sind durch dünne, dazwischen angeordnete, elektrisch isolierende Schichten 56 gegeneinander isoliert.The
Generell kann die Sensormatte 16 aus einer beliebigen Anzahl geeigneter Schichten aufgebaut sein, die jeweils geeignete elektrische und mechanische Eigenschaften aufweisen. Es sind flache, strukturierte, elektrisch leitfähige, elektrisch isolierende, elastische oder starre Schichten denkbar, wobei auch nur Teile einer Schicht, beispielsweise geeignete Strukturen eine entsprechende Eigenschaft aufweisen können. Die Eigenschaften einer Schicht können auch über deren Fläche variieren, sodass die Sensormatte16 beispielsweise in ihrer Fläche unterschiedlich sensitive Zonen aufweist.In general, the
Der Aufbau der Sensormatte 16 ist optional für die unterschiedlichen Messprinzipien ähnlich: wenigstens eine elektrisch leitfähige Schicht sowie wenigstens eine elastische verformbare Schicht liegen senkrecht zur Richtung der Betätigungskraft FB übereinander, wobei die elastische verformbare Schicht in der unbeaufschlagten Stellung den Neutralabstand d definiert und in der kraftbeaufschlagten Stellung eine Rückstellkraft in die unbeaufschlagte Stellung erzeugt.The structure of the
Bei der Fertigung des Hupenmoduls 10 ist es möglich, sämtliche Komponenten separat voneinander herzustellen, also den Grundkörper 12, die Außenhülle 14 und die Sensormatte 16. Die Sensormatte 16 wird in die Vertiefung 33 eingelegt, und die Außenhülle 14 wird über die Anlagefläche 28 und die Sensormatte 16 gezogen, sodass der Randbereich 39 den Anlagebereich 40 am Grundkörper 12 umgreift (siehe
Es ist aber auch möglich, alle oder einige dieser Bauteile aufeinander aufbauend beispielsweise an der Grundplatte 12 oder an der Innenseite 34 der Außenhülle 14 anzuformen. Dies kann beispielsweise in einem Mehrkomponenten-Spritzgussverfahren erfolgen, oder auch in geeigneten Lackiererverfahren. Insbesondere Strukturen wie Stege oder Noppen sind optional in einem Mehrkomponenten-Spritzgussverfahren gefertigt, wobei auch die Strukturen, die aus einem anderen Material als die Schicht bestehen können, an diese angeformt sind. Leiterbahnen 46 sind beispielsweise direkt auf der Auflagefläche 28 des Grundkörpers oder der Innenseite 34 der Außenhülle 14 durch eine Maskierung in einem Lackierverfahren aufgebracht.However, it is also possible to mold all or some of these components on top of each other, for example on the
Die Auswahl, welche der Komponenten separat hergestellt und welche an bestehende Komponenten angeformt werden, liegt im Ermessen des Fachmanns.The selection of which components are manufactured separately and which are molded onto existing components is at the discretion of the specialist.
Sämtliche Merkmale der einzelnen Ausführungsformen und Varianten lassen sich im Ermessen des Fachmanns frei gegeneinander austauschen oder miteinander kombinieren. Dies gilt insbesondere für die Details der unterschiedlichen Sensormatten 16, z.B. hinsichtlich der Strukturierung, des Materials, der Anzahl und/oder der Ausbildung der einzelnen Schichten.All features of the individual embodiments and variants can be freely exchanged or combined with one another at the discretion of the person skilled in the art. This applies in particular to the details of the
Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind nicht immer alle identischen Komponenten mit Bezugszeichen versehen.For reasons of clarity, not all identical components are always provided with reference symbols.
Gleiche Bezugszeichen benennen in unterschiedlichen Ausführungsformen identische oder im Wesentlichen identische oder gleichwirkende Komponenten und Bauteile.The same reference symbols designate identical or essentially identical or equivalent components and parts in different embodiments.
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WO2024245781A1 (en) | 2024-12-05 |
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