具有加熱元件的方向盤及使用其的故障安全裝置制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種具有加熱元件的方向盤并且涉及一種使用其的故障安全裝置。根據本發明的具有加熱元件的方向盤具有輪緣，輪緣的表面包覆有導電加熱元件。加熱元件包括：第一單元線，第一單元線的兩個末端中的每一者將正電源施加端子以及負電源施加端子串聯連接在一起；與第一單元線間隔開的第二單元線，第二單元線的兩個末端中的每一者將正電源施加端子以及負電源施加端子串聯連接在一起；以及多個單元加熱元件，多個單元加熱元件包含用于連接第一以及第二單元線的連接線，單元加熱元件并聯布置。具有上述配置的方向盤可以提供防止加熱性能退化的效果，即使是當加熱元件的一部分被短路時。
【專利說明】具有加熱元件的方向盤及使用其的故障安全裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種具有加熱元件的方向盤以及一種使用所述方向盤的故障安全裝置，在所述故障安全裝置中，即使是當包覆在輪緣的整個表面上以用于在冬天進行保暖的加熱元件的一部分中發生短路時，輪緣的散熱性能也不退化，并且如果由于對加熱元件的損害而引起加熱元件的電阻增加超過預定值，那么防止過度加熱。
【背景技術】
[0002]方向盤的輪緣(所述輪緣是方向盤的元件)一直被固持且由駕駛員操縱，并且已經在各個方面得到研宄以及發展，例如外部的美觀性、在固持上的方便性，以及功能元件的米用。
[0003]確切地說，在冬天，在駕駛的初始階段，方向盤的輪緣的溫度低于人體的溫度，從而在固持輪緣時會給駕駛員帶來不便，并且因此使得駕駛不安全。
[0004]鑒于此，已經開發了各種裝置以將方向盤的輪緣加熱至超過人體溫度的較高溫度。
[0005]作為用于加熱方向盤的輪緣的技術的實例，第1989-0020599號韓國實用新型申請案、第1992-0000945號韓國專利申請案，以及第1996-0016958號韓國實用新型申請案揭示了一種方向盤輪緣結構(見圖1)，其中加熱線3被埋入在方向盤的輪緣5中。
[0006]作為鋪設加熱線3的方式，如圖2中所圖示，絕緣涂層材料2涂覆到芯I的外側面上，并且加熱線3粘附到絕緣涂層材料2的外圓周表面上并且利用合成樹脂材料等表面處理部件4來進行表面處理。
[0007]然而，如圖3中所示，對于使用皮革101等復雜的裝飾元件的方向盤100，難以將加熱線用作加熱元件。
[0008]如圖4中所示，對于復雜的方向盤，方向盤的某一部分由發泡氨基甲酸乙酯102形成(第一模制)并且通過用天然皮革101包裹(天然皮革101的包裹)來進行表面處理，并且另一個部分利用丙稀腈-丁二稀-苯乙稀(acrylonitrile-butadiene-styrene，ABS)或軟氨基甲酸乙酯103來軟化(第二模制)并且通過液體壓力傳遞向其上施加各種圖案106，例如樹圖案、發紋、大理石圖案，及其類似者。
[0009]如圖5中所示，通過使用噴霧方法將導電涂料(所述導電涂料是加熱元件)涂覆到方向盤的表面上，并且隨后使所述導電涂料干燥以制成加熱元件，而不是將加熱線埋入輪緣中。然而，在此情況下，由于噴涂層120，在經處理凹槽105中會出現一些問題。
[0010]也就是說，由于由在經處理凹槽105的邊緣部分處的表面張力導致的導電涂料的堵塞，因此涂層120變厚(如通過A所指示)，或者由于靜電，導電涂料在邊緣部分處變薄(如通過B所指示)，從而干擾經處理凹槽105中的電流并且在后處理(例如，用皮革或其類似者包圍)期間剝落導電涂料。
[0011]當通過使用噴霧方法在經處理凹槽105中形成涂層120時，由于噴霧而出現氣泡現象，從而增加了導電缺陷率并且使涂層的厚度變得不均勻。
[0012]此外，加熱線電路的整體或部分短路可能出于各種原因在各部分中發生。此外，當在加熱元件的一部分中發生部分損害時，過電流在其中未發生損害的其它部分中流動，從而導致局部溫度增加，所述局部溫度增加會引起失火。
【發明內容】
[0013]技術問題
[0014]本發明解決了前述問題并且提供了一種具有加熱元件的方向盤以及一種使用所述方向盤的故障安全裝置，其中通過改進加熱元件所涂覆成的形狀，即使是當在加熱元件的一部分中發生損害時，也能防止散熱性能的退化并且防止由對加熱元件的損害導致的過度加熱，并且及早地檢測出損害以防止失火。
[0015]有利的作用
[0016]本發明提供了一種方向盤以及一種使用所述方向盤的故障安全裝置，其中利用加熱元件的并聯模式配置，即使是當在加熱元件的一部分中發生損害時，也可以防止散熱性能的退化，以便防止由對加熱元件的所述部分的損害導致的過度加熱，并且以便通過容易地檢測在加熱元件中的損害來防止車輛失火。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1和2是圖示了具有常規加熱線的方向盤的示意圖。
[0018]圖3和4是圖示了其中在選擇加熱線上存在困難的常規方向盤的示意圖。
[0019]圖5是用于描述當使用噴霧方法涂覆導電涂料時的問題的示意圖。
[0020]圖6是圖示了方向盤的加熱元件的布局的實例的圖式。
[0021]圖7是圖示了方向盤的加熱元件的布局的另一實例的圖式。
[0022]圖8和9是圖示了用于與本發明進行比較的方向盤的加熱元件的形狀的實例的圖式。
[0023]圖10是圖示了根據本發明的一個實施例的方向盤的加熱元件的形狀的圖式。
[0024]圖11是線性圖示了圖10的加熱元件的概念圖。
[0025]圖12至14圖示了在圖11中的加熱元件的一部分中發生損害的情況下的電流。
[0026]圖15是圖示了根據本發明的另一實施例的方向盤的加熱元件的形狀的圖式。以及
[0027]圖16是圖示了根據本發明的另一實施例的方向盤的加熱元件的形狀的圖式。
【具體實施方式】
[0028]最佳模式
[0029]根據本發明的一個方面，提供了一種具有輪緣的方向盤，所述輪緣的表面包覆有導電加熱元件，其中所述加熱元件包含并聯布置的多個單元加熱元件，所述多個單元加熱元件中的每一者包含第一單元線，所述第一單元線的兩個末端中的每一者將正電源施加端子以及負電源施加端子串聯連接在一起；與第一單元線間隔開的第二單元線，所述第二單元線的兩個末端中的每一者將正電源施加端子以及負電源施加端子串聯連接在一起；以及用于連接第一以及第二單元線的連接線。
[0030]提供了多個連接線并且所述連接線垂直連接第一以及第二單元線。
[0031]提供了多個連接線，并且所述連接線包含用于在對角線方向連接第一以及第二單元線的第一子連接線以及用于在對角線方向連接第一以及第二單元線的第二子連接線，第二子連接線與第一子連接線交叉。
[0032]以圓形形狀提供了多個連接線，并且第一以及第二單元線接觸所述圓。
[0033]根據本發明的另一方面，為具有加熱元件的方向盤提供了一種故障安全裝置，所述故障安全裝置包含根據權利要求1到4中的一項所述的方向盤以及用于控制施加到加熱元件上的電源并且感測加熱元件的電阻的微型計算機，其中如果所述微型計算機感測到由于對加熱元件的損害，加熱元件的電阻超出預定范圍，那么所述微型計算機切斷施加到加熱元件上的電源或向駕駛員傳輸警告信號。
[0034]用于實施本發明的模式
[0035]一般來說，為了通過使用公共加熱線來配置電路，可以使用其中耦合有多個加熱線的串聯連接或并聯連接。然而，對于串聯連接，如果加熱線的任何部分短路，那么整個加熱線短路，并且因此加熱線無法正常工作。因此，在大多數情況下，使用并聯電路，其中即使在一個部分中發生損害，也持續提供電力以用于散熱。
[0036]方向盤的散熱通過加熱線的電阻來進行，并且考慮到在車輛中電壓以及電流不能發生顯著變化，因此加熱線的電阻是用于確定散熱的主要因素。
[0037]配置本發明中使用的加熱元件，其中導電油墨被涂覆到輪緣的表面上并且具有與常用的加熱元件的物理屬性值完全不同的物理性質值(例如，較低的強度、韌性，以及耐磨性質)，因此，所述加熱元件可能容易地由于外部沖擊而導致短路。
[0038]如果配置有導電油墨的加熱元件的一部分被損害，那么過大的電流在加熱元件的未損害部分中流動，從而導致過度加熱。因此，此種過度加熱導致由聚氨酯等石化材料形成的輪緣部分的局部變形，并且此類變形可能加速對加熱元件的損害。
[0039]例如，如果在加熱元件的特定部分中發生極端損害，如圖14中所圖示，那么由于過度加熱或火花的產生可能發生失火，從而大大地威脅到駕駛車輛的安全。
[0040]為了防止由在加熱元件的一部分中發生的短路導致的散熱功能的退化，使用如圖6中所示經修改的并聯結構來布置加熱元件，并且為了減少在方向盤的輪緣的表面上的不同位置之間在散熱以及溫度上的變化，布置加熱元件，其中加熱元件的數目或位置可以進行調整，如圖7中所示。
[0041]然而，如概念地圖示了圖6和7的圖8中所示，即使當在加熱元件的電路中加熱元件的一部分被損害時，電阻的變化也是非常小的，使得根據車輛的電壓變化(除了較大損害之外)，難以檢測出對加熱元件的損害。
[0042]為了防止此問題，必需安裝用于感測溫度的溫度傳感器或用于感測加熱元件的電阻的裝置以用于方向盤的任何部分。然而，實際上難以安裝用于方向盤的任何部分的溫度傳感器并且安裝用于感測對加熱元件的特定部分的損害的電阻傳感器是不實用的或不經濟的。
[0043]借助于通過微型計算機測量加熱元件的電流以及電壓，可以預定時間間隔檢查加熱元件的電阻。在車輛的正常駕駛條件下跨越電力/電子子組合件(Electric/ElectronicSub-Assemblies, ESA)的電壓是約12V，但所述電壓可以根據情況從約6V到約24V進行變化，并且跨越方向盤的電壓在約9V到約16V的范圍內。方向盤的容許電流是10A，使得加熱元件的電阻從約1Ω到約2Ω進行變化。
[0044]因此，為了容易地檢測電阻變化，可以考慮如圖9中所圖示的加熱元件的布置，其中由于在加熱元件的一部分處的損害可以導致散熱性能的顯著退化并且因此可能難以應用所述布置。
[0045]因此，為了解決前述以及其它問題，本發明提供了一種方向盤以及一種使用所述方向盤的故障安全裝置，其中即使加熱元件20的一部分被損害，方向盤的散熱性能也不會退化，并且如果由于對加熱元件20的嚴重損害而導致加熱元件20的電阻急劇地增加，那么容易認識到此情況并且因此可以防止像失火一樣的事故。
[0046]圖10是圖示了根據本發明的一個實施例的方向盤的加熱元件20的形狀的圖式，并且圖11是線性圖示了圖10的加熱元件20的概念圖。
[0047]在具有加熱元件的方向盤中，根據其中將導電加熱元件包覆到輪緣的表面上的當前實施例，加熱元件20配置有并聯布置的多個單元加熱元件10，所述單元加熱元件10中的每一者包含第一單元線11、第二單元線12，以及連接線13。
[0048]第一單元線11的兩個末端部分都串聯連接加電源施加端子(在下文中被稱作“ +電源施加端子”)以及減電源施加端子(在下文中被稱作電源施加端子”)。
[0049]第二單元線12與第一單元線11間隔開，使得第二單元線12的兩個末端部分都串聯連接+電源施加端子以及-電源施加端子。
[0050]連接線13連接第一單元線11與第二單元線12。根據當前實施例，提供了多個連接線13。更具體來說，連接線13包含用于在對角線方向上連接第一單元線11與第二單元線12的第一子連接線131，以及與第一子連接線131交叉以在對角線方向上連接第一單元線11與第二單元線12的第二子連接線132。也就是說，一個連接線13具有“X”形狀并且多個連接線13連接第一單元線11與第二單元線12。
[0051]如圖11中所示，單元加熱元件10串聯連接+電源施加端子與-電源施加端子，并且多個單元加熱元件10并聯連接以配置加熱元件20。
[0052]更具體來說，單元加熱元件10的第一單元線11以及第二單元線12通過連接線13并聯連接以形成一個單元加熱元件10。多個此類單元加熱元件10并聯布置。
[0053]將對具有如上文所描述進行構造的加熱元件的方向盤的操作以及作用進行詳細描述。參考圖12至14，將對散熱性能的變化、加熱元件20的電阻的變化，以及過度加熱的可能性進行詳細描述。
[0054]在圖12中，通過虛線指示的部分意指由于對加熱元件20的損害導致短路的部分，并且加熱元件20中的黑色線指示其中電流在加熱元件20中流動。如圖13和14中所圖示，加熱元件20中的中空線指示加熱元件20被損害并且因此電流不在對應于所述中空線的部分中流動。
[0055]參考圖12，在圖12中的單元加熱元件10的第一單元線11的最高部分以及第二單元線12的最高部分中發生短路，在安置在從上往下數第二行中的單元加熱元件10的第二單元線12的一部分中發生短路，并且在安置在從上往下數第三行中的單元加熱元件10的第一單元線11的一部分中發生短路。
[0056]在此情況下，在最高單元加熱元件10中，電流通過連接線13從+電源施加端子流到-電源施加端子，而不管第一單元線11以及第二單元線12的短路。
[0057]此外，在安置在從上往下數第二行中的單元加熱元件10以及安置在從上往下數第三行中的單元加熱元件10中，電流通過連接線13從+電源施加端子流到-電源施加端子。
[0058]因此，通過使電流能夠利用并聯安置的第一單元線11以及第二單元線12以及連接所述第一單元線11以及第二單元線12的連接線13來流動，單元加熱元件10使得加熱元件20能夠放出熱量而不使散熱性能退化，即使在第一單元線11或第二單元線12的一部分中發生損害。
[0059]也就是說，當加熱元件20的一部分短路時，在加熱元件20的電路中不存在較大的電氣問題，更不必說感測到的較大電阻變化以及散熱性能差異，使得在正常范圍中的操作是可能的。
[0060]圖13圖示了其中安置在從上往下數第二行中的單元加熱元件10導致完全短路的情況。在此情況下，發生約25%的在電阻變化以及散熱性能變化，使得異常狀態容易被檢測出。
[0061]圖14圖示了其中安置在從上往下數第二行中的單元加熱元件10以及安置在從上往下數第三行中的單元加熱元件10導致完全短路的情況。在此情況下，電流不在對應于加熱元件20的一半的部分中流動并且電流集中在加熱元件20的另一個部分上，使得電阻變化了約50%并且執行散熱功能的加熱元件20的數目減少了約50%。在此情況下，整個電路存在被過度加熱的危險。
[0062]如圖13和14中所圖示，單元加熱元件10并聯布置，使得如果單元加熱元件10被完全損害并且因此不再能起作用，那么可以容易地預測到電阻以及散熱性能變化。也就是說，如果所有單元加熱元件10連接到彼此上，那么可能不容易感測到電阻變化，但通過在單元加熱元件10之間的并聯連接，可以容易地感測到電阻變化。
[0063]圖15是圖示了根據本發明的另一實施例的方向盤的加熱元件20的形狀的圖式，并且圖16是圖示了根據本發明的另一實施例的方向盤的加熱元件20的形狀的圖式。在圖15和16中，執行與圖11的實施例中相同功能的元件將被給予與圖11中相同的參考標號并且將不再進行詳細描述。
[0064]就連接元件的形狀而言，圖15和16中圖示的實施例與圖11中圖示的實施例不同。參看圖15，提供了多個連接線13并且所述連接線13垂直連接第一單元線11以及第二單元線12。
[0065]參考圖16，提供了多個連接線13并且所述連接線13具有圓形形狀，并且第一單元線11以及第二單元線12接觸所述圓。
[0066]此外，在圖15和16中圖示的實施例中，單元加熱元件10的第一單元線11以及第二單元線12串聯連接到+電源施加端子以及-電源施加端子上，并且第一單元線11以及第二單元線12通過連接線13彼此連接。此類單元加熱元件10并聯連接，由此如果在第一單元線11以及第二單元線12的各部分中發生損害，那么在不使散熱性能退化的情況下操作是可能的，并且如果單元加熱元件10被完全損害，那么可以容易地認識到電阻變化。
[0067]根據本發明的另一方面，提供了一種使用具有上述加熱元件的方向盤的故障安全
目.ο
[0068]根據本發明的故障安全裝置包含具有上述加熱元件的方向盤以及微型計算機。
[0069]微型計算機控制施加到加熱元件20上的電源并且感測加熱元件20的電阻。如果微型計算機感測到由于對加熱元件20的損害，加熱元件20的電阻超出預定范圍，那么微型計算機切斷施加到加熱元件20上的電源或向駕駛員發送警告信號。
[0070]本發明中使用的微型計算機可以是單獨地提供用于所述裝置的微型計算機或者可以以芯片形式集成到另一電子控制單元(Electronic Control Unit，E⑶)中。當將程序添加到微型計算機上時，所述微型計算機可以使用現有的中央處理器(CentralProcessing Unit，CPU)以及存儲器。微型計算機可以直接安裝到方向盤上，但也可以定位在車輛的另一部分中。
[0071]對方向盤的電源供應通過將安置在方向盤上的+電源施加端子以及-電源施加端子連接到加熱元件20上來進行。因為串聯布置的單元加熱元件10并聯布置在+電源施加端子與-電源施加端子之間，所以通過微型計算機可以容易地感測到單元加熱元件10的電阻變化。
[0072]在此情況下，微型計算機可以定期計算加熱元件20的電阻，使得如果加熱元件20的電阻超出預定值，那么微型計算機可以切斷電源、向駕駛員發送警告信號，或使得采取另一安全措施。
[0073]原則上，連接第一單元線11與第二單元線12的連接線13的形狀不受限制并且可以是不同的。
[0074]盡管已經參考本發明的示例性實施例特別地示出并且描述了本發明，但在不脫離如通過以下權利要求書界定的本發明的精神和范圍的情況下，可以在其中做出形式和細節上的各種改變。因此，本發明的大體范圍將通過所附權利要求書及其等效物來界定。
【權利要求】
1.一種具有輪緣的方向盤，所述輪緣的表面包覆有導電加熱元件， 其中所述加熱元件包括并聯布置的多個單元加熱元件，每個單元加熱元件包括: 第一單元線，所述第一單元線的兩個末端中的每一者將正電源施加端子以及負電源施加端子串聯連接在一起；與所述第一單元線間隔開的第二單元線，所述第二單元線的兩個末端中的每一者將所述正電源施加端子以及所述負電源施加端子串聯連接在一起；以及用于連接所述第一以及第二單元線的連接線。
2.根據權利要求1所述的方向盤，其中提供了多個連接線，并且所述連接線包含用于在對角線方向上連接所述第一以及第二單元線的第一子連接線以及用于在對角線方向上連接所述第一以及第二單元線的第二子連接線，所述第二子連接線與所述第一子連接線交叉。
3.根據權利要求1所述的方向盤，其中提供了多個連接線并且所述連接線垂直連接所述第一以及第二單元線。
4.根據權利要求1所述的方向盤，其中以圓形形狀提供了多個連接線，并且所述第一以及第二單元線接觸所述圓。
5.一種用于具有加熱元件的方向盤的故障安全裝置，所述故障安全裝置包括: 根據權利要求1到4中的一項所述的方向盤；以及 微型計算機，所述微型計算機用于控制施加到所述加熱元件上的電源并且感測所述加熱元件的電阻， 其中如果所述微型計算機感測到由于對所述加熱元件的損害，所述加熱元件的所述電阻超出預定范圍，那么所述微型計算機切斷施加到所述加熱元件上的電源或向駕駛員傳輸警告信號。
【文檔編號】B62D1/00GK104487314SQ201380028563
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2013年4月5日 優先權日:2012年4月6日
【發明者】曺滿鎬 申請人:和晉株式會社