Aktuator

Die Erfindung betrifft eine Sensorfläche zur Verwendung mit einer flexiblen Trägereinrichtung, eine Berührungssensorvorrichtung, die eine derartige Trägereinrichtung und eine derartige Sensorfläche aufweist und eine Vorrichtung mit einem Aktuator und mit einer derartigen Sensorfläche und/oder Berührungssensorvorrichtung.

Sensorflächen, die auf starren Trägem aufgebracht sind, sind beispielsweise in Form von Touchpads oder berührungssensitiven Beschichtungen auf Anzeigeeinrichtungen (Touchscreen) bekannt. Derartige Sensorflächen sind zwar grundsätzlich zur Steuerung, beispielsweise von Maschinen, einsetzbar, allerdings nur dann, wenn eine entsprechend starre Trägereinrichtung vorhanden ist. In einigen Geräten, beispielsweise in Mobiltelefonen, sind solche Sensorflächen auf gekrümmten Trägem bekannt.

Bedienelemente, beispielsweise von elektrisch verstellbaren Sitzeinrichtungen, weisen gewöhnlich eine Vielzahl von Schaltern auf, mittels derer verschiedene Teile der Sitzeinrichtung und/oder die gesamte Sitzeinrichtung positioniert werden können. Dabei ist es bekannt, zur einfacheren Bedienung, beispielsweise bei Kraftfahrzeugsitzen, den Bedienelementen der Schalter ertastbar die Form der einzustellenden Teile der Sitzeinrichtung zu geben, wobei die Bedienelemente in die Richtung gezogen, geneigt oder gedrückt werden, in die sich auch das zu steuernde Teil der Sitzeinrichtung bewegen soll.

Diese Bedienelemente benötigen Platz in dem Kraftfahrzeug. Darüber hinaus unterliegen die verwendeten mechanischen Schalter dem Verschleiß. Des Weiteren ist die Ausgestaltung der Bedienelemente oft nicht intuitiv und muss erst mühsam erlernt werden. Auch ist eine Bedienung mit an schwer zugänglichen Stellen angebrachten Bedienelementen, insbesondere für körperlich beeinträchtigte Personen, mit Schwierigkeiten verbunden.

Vor diesem Hintergrund löst die Erfindung die Aufgabe, eine Sensorfläche der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass sie an die Anforderungen von Fahrzeugen angepasst ist, insbesondere einen geringeren Platzbedarf aufweist, und eine vereinfachte Bedienung erlaubt.

Die Aufgabe wird durch eine Sensorfläche gemäß Patentanspruch 1 , eine Berührungssensorvorrichtung gemäß Patentanspruch 10 und eine Vorrichtung mit Aktuator gemäß Patentanspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Aufgabe wird insbesondere durch eine Sensorfläche zur Verwendung mit einer flexiblen Trägereinrichtung gelöst, wobei elektrische Eigenschaften einer Vielzahl von Abschnitten der Sensorfläche zur Erfassung wenigstens eines mechanischen oder elektrischen Umgebungsparameters durch den Umgebungsparameter beeinflussbar sind.

Dadurch, dass für die Sensorflächen keine Bedienelemente vorgesehen werden müssen, da sie beispielsweise als mechanischen Umgebungsparameter einen Druck gemessen, der auf sie ausgeübt wird, wird der Platz für die Bedienelemente eingespart.

In weiteren Ausführungsformen weist die Sensorfläche ein Gewebe auf, das eine Vielzahl von Fadeneinrichtungen aufweist, wobei wenigstens eine Fadeneinrichtung als Sensorfadeneinrichtung ausgebildet ist.

Derartige Sensorfadeneinrichtungen können sich aufgrund ihrer Flexibilität an Formänderungen der flexiblen Trägereinrichtungen, mit denen sie verbunden sind, anpassen und sind dadurch besonders einfach beispielsweise auf gewebten Trägereinrichtungen, beispielsweise auf Sitzbezügen, die ein Gewebe aufweisen, einsetzbar.

In weiteren Ausgestaltungen sind zur Bildung der Vielzahl von Abschnitten der Sensorfläche mehrere Sensorfadeneinrichtungen in dem Gewebe angeordnet.

Aus der Kombination der Veränderung der elektrischen Eigenschaften der Sensorfadeneinrichtungen kann beispielsweise eine Position einer Veränderung eines mechanischen oder elektrischen Umgebungsparameters bestimmt werden. Dies ist besonders vorteilhaft möglich, wenn ein Netz von sich kreuzenden Sensorfadeneinrichtungen vorgesehen ist.

In weiteren Ausgestaltungen weist die Sensorfläche mit einem Gewebe der Trägereinrichtung verwobene Sensorfadeneinrichtungen auf.

Derart verwobene Sensorfadeneinrichtungen sind an das Gewebe der Trägereinrichtung anpassbar und können daher als quasi unsichtbare Sensorfläche in Stoffoberflächen aufgenommen werden.

In weiteren Ausgestaltungen weist die Sensorfläche wenigstens eine elektrische Schaltung (26) auf, die durch Drucken aus zur Bildung elektrischer Schaltungen geeigneter Tinte gewonnen ist.

Wenn die flexible Trägereinrichtung kein grobes Gewebe aufweist, beispielsweise aus Leder oder Mikrofasern, beispielsweise Alcantara, gebildet ist, dann wird durch die Verwendung von druckbarer Tinte zur Bildung der Schaltung vermieden, die flexible Trägereinrichtung durch das Auf-/ oder Einbringen der Sensorfläche zu beschädigen, wie es beim Einbringen oder Vernähen von Fasern notwendig wäre. In weiteren Ausgestaltungen weist wenigstens einer der Abschnitte der Sensorfläche eine piezoelektrische Tinte auf.

Abschnitte der Sensorfläche, die aus piezoelektrischen Elementen gebildet sind, können beispielsweise auch zur Erzeugung von Energie für eine Verarbeitung der erfassten mechanischen und elektrischen Umgebungsparameter der Sensorfläche verwendet werden. Darüber hinaus können sie auch beispielsweise als Gewichtssensoren eingesetzt werden.

In weiteren Ausgestaltungen ist wenigstens einer der Abschnitte der Sensorfläche als Energieumwandlungseinrichtung zum Umwandeln von mechanischer Energie in elektrische Energie ausgebildet.

Dadurch ist eine separate Energieversorgung nicht zwingend für die Funktion der Sensorfläche notwendig.

In weiteren Ausgestaltungen ist wenigstens einer der Abschnitte der Sensorfläche zur Erfassung ausgebildet, ob eine vorbestimmte Mindestkraft auf die Sensorfläche wirkt.

Dies ermöglicht beispielsweise eine besonders einfache Realisierung von Besetzungsdetektoren für Sitzeinrichtungen, die eine Information darüber bereitstellen, ob eine bestimmte Sitzeinrichtung durch eine Person mit einem vorbestimmten Mindestgewicht besetzt ist oder nicht.

In einigen Ausführungsformen ist wenigstens einer der Abschnitte der Sensorfläche zur Erfassung von Belastungsänderungen und/oder Vibrationen eingerichtet.

Dadurch ist es möglich, zwischen statischen Lasten, beispielsweise einem Koffer, und dynamischen Lasten, beispielsweise einer Person oder einem Tier, die sich selbstständig bewegen, zu unterscheiden.

Die Aufgabe wird darüber hinaus durch eine Berührungssensorvorrichtung, aufweisend eine flexible Trägereinrichtung, eine der oben genannten Sensorflächen und eine Verarbeitungseinrichtung gelöst, wobei die Verarbeitungseinrichtung zur Erfassung der elektrischen und/oder mechanischen Eigenschaften der Vielzahl von Abschnitten und zur Umsetzung der erfassten Eigenschaften in Sensordaten ausgebildet ist.

Dadurch ergibt sich eine besonders kompakte Ausgestaltung der Berührungssensorvorrichtung. Darüber hinaus vereinfacht die Umsetzung in Sensordaten unabhängig davon, ob diese digital oder analog vorliegen, eine weitere Verarbeitung.

In weiteren Ausgestaltungen ist die Verarbeitung zur Erkennung, anhand der Sensordaten, einer Bewegung wenigstens eines Fingers zwischen den Abschnitten der Sensorfläche ausgebildet.

Dadurch kann eine Anweisung, beispielsweise zur Einstellung einer Sitzeinrichtung, einfach mit Hilfe der Hände in die Berührungssensorvorrichtung eingegeben werden.

Des Weiteren wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung, aufweisend einen Aktuator und wenigstens eine der oben genannten Sensorflächen und/oder eine der oben genannten Berührungssensorvorrichtungen gelöst, aufweisend eine Steuereinrichtung zum Steuern des Aktuators, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, die mittels der von der Sensorfläche erfassten Veränderungen der Umgebungsparameter als Eingangsparameter eine Steuerung und/oder Regelung des wenigstens eines Aktuators zu bewirken. Dadurch wird eine möglichst einfach zu realisierende und zu bedienende Bedienungseinrichtung für den Aktuator gebildet.

In einigen Ausführungsformen ist die Vorrichtung durch eine elektrisch verstellbare Sitz- oder Liegeeinrichtung gebildet, wobei der wenigstens eine Aktuator zum Einstellen einer Position eines Teils der Sitz- oder Liegeeinrichtung angeordnet ist, und wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, aufgrund der Eingangsparameter mittels des wenigstens einen Aktuators eine Einstellung der Positionen der Teile der Sitz- oder Liegeeinrichtung zu bewirken.

Dies erlaubt eine besonders kompakte und intuitive Steuerung der Teile der verstellbaren Sitz- oder Liegeeinrichtung.

In einigen Ausführungsformen ist der Aktuator zur Bewegung der Vorrichtung angeordnet, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, aus den Eingangsparametern eine Bewegungsrichtung und/oder eine Bewegungsgeschwindigkeit mittels Steuern des Aktuators zu erreichen.

Ausführungsbeispiel

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine seitliche Ansicht einer Sitzeinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 einen schematisch dargestellten Ausschnitt einer Sensorfläche gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und Fig. 3 einen schematisch dargestellten Ausschnitt einer Trägereinrichtung mit einer Sensorfläche gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Die Figuren enthalten teilweise vereinfachte, schematische Darstellungen. Zum Teil werden für gleiche, aber gegebenenfalls nicht identische Elemente identische Bezugszeichen verwendet. Verschiedene Ansichten gleicher Elemente könnten unterschiedlich skaliert sein.

Richtungsangaben wie beispielsweise „links“, „rechts“, „oben“ und „unten“ sind mit Bezug auf die jeweilige Figur zu verstehen und können in den einzelnen Darstellungen gegenüber dem dargestellten Objekt variieren.

Die in Fig. 1 gezeigte Sitzeinrichtung 10 weist einen Kopfabschnitt 12, einen Rückenabschnitt 14 und einen Sitzflächenabschnitt 16 auf, wobei der Kopfabschnitt 12, der Rückenabschnitt 14 und der Sitzflächenabschnitt 16 relativ zueinander beweglich sind. Aktuatoren, insbesondere Elektromotoren, sind zur Einstellung einer Position zwischen den Abschnitten 12, 14, 16 angeordnet.

Zur Steuerung der Aktuatoren ist eine Sensorfläche 18 beispielsweise in einem seitlichen Bereich des Sitzflächenabschnitts 16 angeordnet. Die Sensorfläche 18 weist eine Vielzahl von Abschnitten auf, deren elektrische Eigenschaften durch einen mechanischen oder elektrischen Umgebungsparameter beeinflussbar sind. Die elektrischen Eigenschaften sind zur Erfassung des mechanischen oder elektrischen Umgebungsparameters erfassbar.

Beispielsweise können die Abschnitte druckempfindlich sein, sodass sich beispielsweise ein elektrischer Widerstand in den Abschnitten durch Druck verändert. Dadurch ist es für einen Bediener der Sitzeinrichtung 10 möglich, durch Druck, beispielsweise mit einem Finger, auf die Sensorfläche 18 Anweisungen zur Ansteuerung beispielsweise der Aktuatoren an die Sitzeinrichtung 10 und/oder eine dazu vorgesehene Steuereinrichtung zu geben.

Die Sitzeinrichtung 10 weist beispielsweise eine Verarbeitungseinrichtung auf, die beispielsweise mit der Sensorfläche 18 verbunden ist und die von der Sensorfläche 18 erfassten Umgebungsparameter erfasst und verarbeitet, beispielsweise durch eine Umsetzung in digitale Daten eines bestimmten Formats und/oder durch Erkennen von Berührungsmustern.

In einigen Ausführungsformen weisen die Abschnitte piezoelektrische Eigenschaften auf und können somit als Energiegewinnungseinrichtung verwendet werden. Aus Vibrationen der Sitzeinrichtung 10, die beispielsweise durch die Bewegung eines Fahrzeugs während der Fahrt oder durch einen Motor entstehen, kann so ausreichend Energie gewonnen werden, um beispielsweise die Verarbeitungseinrichtung zu betreiben. In einigen Ausführungsformen ist eine wiederaufladbare Batterie vorgesehen, um die gewonnene Energie zu speichern.

Die Sensorfläche 18 weist mehrere Fadeneinrichtungen 22 auf. Die elektrischen Eigenschaften einiger Fadeneinrichtungen 22 sind durch einen mechanischen oder elektrischen Umgebungsparameter beeinflussbar, so dass sie Sensorfadeneinrichtungen 20 bilden. Die Sensorfadeneinrichtungen 20 sind beispielsweise teilweise voneinander beabstandet und/oder beispielsweise teilweise senkrecht zueinander angeordnet, um die Vielzahl von Abschnitten zu bilden.

Der Sitzflächenabschnitt 16 einer Sitzeinrichtung 10 kann beispielsweise von einem Polstermaterial umhüllt sein. Dieses Polstermaterial kann eine Außenschicht, beispielsweise aus Gewebe, insbesondere Textilien, aufweisen. Des Weiteren kann das Polstermaterial beispielsweise auch eine Außenschicht aus einem anderen geeigneten Material, beispielsweise Leder, Mikrofaser oder geschäumten oder ungeschäumten Kunststoffen aufweisen. Es ist ebenso möglich, dass die Außenschicht aus einer Kombination mehrerer Materialien aufgebaut ist. Die Außenschicht kann beispielsweise ein flexibles Trägermaterial zur Befestigung und/oder Aufnahme der Sensorfläche 18 bilden.

Die Verwendung von Sensorfadeneinrichtungen 20 in der Sensorfläche 18 ist insbesondere dann vorteilhaft umsetzbar, wenn die flexible Trägereinrichtung ein Gewebe aufweist. Denn dann können die Sensorfadeneinrichtungen 20 im besten Fall optisch dem Gewebe angepasst werden, so dass die Sensorfläche 18 quasi unsichtbar ist. Da ein Gewebe auch im weitesten Sinne aus Fäden aufgebaut ist, können in weiteren Ausführungsformen beispielsweise auch einzelne Fäden des Gewebes durch Sensorfadeneinrichtungen 20 ersetzt werden.

Sensorfadeneinrichtungen 20 können beispielsweise durch Beschichtung eines Trägerfadens gebildet werden. Darüber hinaus ist es beispielsweise möglich, Sensorfadeneinrichtungen 20 aus Nanoröhrchen, insbesondere Kunststoff-Nanoröhrchen herzustellen. Der Trägerfaden und/oder die Nanoröhrchen können dabei beispielsweise piezoelektrische und/oder piezoresistive Eigenschaften sowie Leitfähigkeit aufweisen.

Ein Beispiel für eine in ein Gewebe einer Trägereinrichtung eingewebte Sensorfadeneinrichtung 20 ist in Fig. 2 gezeigt. Die Sensorfadeneinrichtung 20 wird genauso wie eine gewöhnliche Fadeneinrichtung 22 in dem Gewebe verwendet.

Um eine Position der Sensoreinrichtung 18 zu kennzeichnen ist es in weiteren Ausführungsformen möglich, die Trägereinrichtung beispielsweise mit Oberflächenstrukturen zu versehen, die beispielsweise mittels eines Fingers ertastet werden können. In weiteren Ausführungsformen ist es zu demselben Zweck auch möglich, die Trägereinrichtung dicker oder dünner auszugestalten. Eine Sensoreinrichtung 18 beispielsweise zur Benutzung mit Trägereinrichtungen, die nicht als Gewebe aufgebaut sind, ist beispielsweise in Fig. 3 gezeigt. Auf einer flexiblen Trägereinrichtung aus Kunstleder 24 ist eine elektrische Schaltung 26 aufgedruckt. Die elektrische Schaltung 26 ist mittels verschiedener Verfahren und Tinten auf eine Oberfläche des Kunstleder 24 aufgebracht. Neben einer Vielzahl von Abschnitten, die beispielsweise berührungssensitiv sind, kann in diesem Fall beispielsweise ein Teil einer Verarbeitungseinrichtung, die zur Erfassung der elektrischen und/oder mechanischen Eigenschaften der Vielzahl von Abschnitten und zur Umsetzung der erfassten Eigenschaften in Sensordaten ausgebildet ist, mit als gedruckte Schaltung ausgeführt werden.

Dadurch können an der Vielzahl von Abschnitten erfasste Eigenschaften unmittelbar als Sensordaten beispielsweise von einer Fahrzeugelektronik oder einer Sitzsteuerung aufgenommen werden. In weiteren Ausgestaltungen können auch sonstige Umsetzungs-, Verarbeitungs- und/oder Verstärkereinrichtungen als gedruckte Schaltungen zusammen mit der Sensoreinrichtung 18 in der elektrischen Schaltung 26 ausgeführt sein.

In weiteren Ausführungsformen kann die Verarbeitungseinrichtung beispielsweise als herkömmliche Schaltung ausgestaltet sein, die lediglich über Verbindungsleitungen mit der Sensoreinrichtung 18 verbunden ist.

In weiteren Ausführungsformen weist wenigstens einer der Abschnitte der Sensoreinrichtung 18 eine piezoelektrische Tinte auf. Diese kann beispielsweise besonders sparsame Abschnitte der Sensoreinrichtung 18 bilden oder zur Energiegewinnung eingesetzt werden. In weiteren Ausführungsformen ist die Sensorfläche 18 dazu eingerichtet und angeordnet, einen Belegungsstatus eines Sitzplatzes zu erfassen. In diesem Fall wird also durch die Sensorfläche 18 beispielsweise erkannt, ob eine Person auf ihr sitzt oder nicht. In weiteren Ausführungsformen können derartige Informationen von einer Vielzahl von Sensoreinrichtungen 18 auf einer Vielzahl von Sitzeinrichtungen 10 beispielsweise dazu verwendet werden, Echtzeitbelegungspläne, beispielsweise von Personen befördernden Schienenfahrzeugen zu erstellen. Zu diesem Zweck werden die von den Sensorflächen 18 erfassten Sensordaten an eine Verarbeitungseinrichtung weitergegeben.

In einigen Ausführungsformen erstreckt sich die Sensorfläche 18 beispielsweise über mehr als 80%, mehr als 90% oder mehr als 95% einer Sitzfläche des Sitzplatzes. In einigen Ausführungsformen ist die Steuerungseinrichtung beispielsweise dazu eingerichtet, von der Sensorfläche 18 bereitgestellte Vibrationsdaten zu verarbeiten. Die Steuerungseinrichtung kann dazu eingerichtet sein, die Vibrationsdaten zur Erkennung von Eigenschaften einer auf der Sensorfläche 18 angeordneten Last zu verarbeiten. Beispielsweise kann aufgrund der von der Aktivität einer Person erzeugten Vibrationen ermittelt werden, ob die Person nervös ist oder schläft. Insbesondere in Fahrzeugen kann dadurch eine Ermüdungserkennung umgesetzt werden.

In einigen Ausführungsformen, in denen die Sensorfläche 18 beispielsweise piezoelektrische Sensorfäden aufweist, kann beispielsweise vorgesehen sein, durch Einleitung elektrischer Energie in die Sensorfläche 18 Vibrationen in der Sensorfläche zu erzeugen, beispielsweise um einen Fahrer eines Fahrzeugs zu alarmieren, bei dem durch die Sensorfläche 18 Ermüdungserscheinungen erkannt wurden.

In weiteren Ausführungsformen sind die Abschnitte beispielsweise zur Erfassung von dynamischen Parametern, statischen Parametern, Druck, Dehnung, Temperatur, Vibration und/oder Berührung ausgebildet. Titel: Sensorfläche, Berührungssensorvorrichtung und Vorrichtung mit Aktuator

Bezugszeichenliste

10 Sitzeinrichtung

12 Kopfabschnitt

14 Rückenabschnitt

16 Sitzflächenabschnitt

18 Sensorfläche

20 Sensorfadeneinrichtung

22 Fadeneinrichtung

24 Kunstleder (Trägereinrichtung)

26 elektrische Schaltung