DE102004022373B4

DE102004022373B4 - Mehrschichtiges übernähtes System

Info

Publication number: DE102004022373B4
Application number: DE102004022373A
Authority: DE
Inventors: Martin Krobok; Peter Bramberger; Markus Völk
Original assignee: WET Automotive Systems AG
Current assignee: Gentherm GmbH
Priority date: 2004-05-06
Filing date: 2004-05-06
Publication date: 2006-03-16
Anticipated expiration: 2024-05-07
Also published as: US20070246120A1; DE102004022373A1; WO2005108172A1

Abstract

Das mehrschichtige übernähte System umfasst wenigstens zwei voneinander isolierte flächige elektrische Leiter 3, 3'. Wenigstens in einem Übernähbereich zwischen den flächigen elektrischen Leitern 3, 3' ist eine Übernähschutzschicht 4 aus einem elastischen Material angeordnet. Das Material der Übernähschutzschicht 4 ist so gewählt, dass es beim Übernähen einen Kurzschluss zwischen den flächigen elektrischen Leitern 3, 3' verhindert.

Description

Die Erfindung betrifft ein mehrschichtiges übernähtes System mit wenigstens zwei voneinander isolierten flächigen elektrischen Leitern.

Eine Anwendung für ein derartiges System ist beispielsweise ein im Sitz eines Kraftfahrzeuges integriertes kapazitives Besetzterkennungssystem. Dieses wird aufgebaut durch zwei aus metallisiertem Gewebe gebildete flächige Leiter, welche durch ein Abstandmaterial (z.B. Gewirke oder Vliese) voneinander isoliert sind. Das Abstandsmaterial soll häufig neben der isolierenden Eigenschaft, der Sicherstellung eines Mindestabstandes zwischen den flächigen elektrischen Leitern und einer ausreichenden Flauschigkeit auch noch zur Gewährleistung eines Klimakomforts des Sitzes eine große Luftdurchlässigkeit besitzen. Dies führt zur Verwendung von hinreichend "offenen" und weichen Abstandsmaterialien, welche aber keinen ausreichenden Schutz vor Kurzschlüssen in Übernähbereichen liefern.

Ein solches Besetzerkennungssystem ist in der DE 199 56 545 C1 beschrieben und umfasst zwei flächige Elektroden, die durch ein Abstandsmedium im Abstand gehalten werden, das mindestens einen Distanzbereich und einen Knautschbereich aufweist, welcher verglichen mit dem Distanzbereich eine größere Kompressibilität besitzt.

Bei derartigen Systemen ist es häufig notwendig, dass textile Sandwichaufbauten, welche zwei oder mehrere leitfähige Schichten enthalten, miteinander übernäht werden müssen, wie es z.B. bei im Sitz eines Kraftfahrzeuges integrierten FDS-(Field-Detection-Sensor)-Matten der Fall ist. Es entsteht das Problem, dass solche Sandwichaufbauten nur in Bereichen übernäht werden können, die keine übereinanderliegenden leitfähigen Schichten aufweisen, um Kurzschlüsse zwischen den leitfähigen Materialien durch den Nähprozess zu vermeiden. Bei großflächigen mehrschichtigen Systemen ist es oft notwendig, nicht nur im Randbereich ohne leitfähige Schichten, sondern auch in übrigen Bereichen des Mehrschichtsystems zu übernähen. Dadurch bilden die flächigen elektrischen Leiter separate Bereiche in dem mehrschichtigen System, die miteinander durch Kabelbrücken elektrisch leitend verbunden werden müssen. Nachteilig ist hierbei, dass die flächigen elektrischen Leiter in ihren separaten Bereichen besonders sorgfältig platziert werden müssen und nach den Näharbeiten miteinander durch aufwendige und fehleranfällige Kontaktierungen elektrisch verbunden werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mehrschichtiges übernähtes System mit mehreren übereinander angeordneten und voneinander isolierten flächigen elektrischen Leitern zur Verfügung zu stellen, dessen Herstellung einfach ist und dabei das Risiko, dass es durch den Nähprozess zu Kurzschlüssen zwischen den leitfähigen Materialien kommt, weitgehend vermieden wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein mehrschichtiges System vorgeschlagen, in dem wenigstens in einem Übernähbereich zwischen den voneinander isolierten flächigen elektrischen Leitern eine Übernähschutzschicht aus einem elastischen Material angeordnet ist, die bei Übernähen einen Kurzschluss zwischen den flächigen elektrischen Leitern verhindert.

Ein solches mehrschichtiges übernähtes System erlaubt es, von einer aufwendigen Fertigung des Systems aus mehreren kleineren Systemen mit ihrer anschließenden Kontaktierung miteinander zu einer einfacheren Herstellung des Systems einer beliebigen vorgegebenen Größe in einem Stück überzugehen. Die erfindungsgemäße Übernähschutzschicht kann neben der Sicherstellung der Übernähbarkeit zusätzlich als elektrische Isolations- und/oder Abstandsschicht wirken.

In den abhängigen Ansprüchen 2 bis 11 sind bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen mehrschichtigen Systems angegeben.

Im folgenden werden drei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen mehrschichtigen übernähten Systems näher erläutert. Es zeigen:
1 – einen Querschnitt durch eine mehrschichtiges System mit zwei flächigen elektrischen Leitern, wobei die Schichten voneinander beabstandet dargestellt sind;
2 – eine Draufsicht auf ein mehrschichtiges System mit einer durchgehenden Übernähschutzschicht; und
3 – eine Draufsicht auf ein mehrschichtiges System mit einer stellenweise angeordneten Übernähschutzschicht.
1 zeigt einen Querschnitt einer bevorzugten Ausführungsform eines mehrschichtigen Systems 10, wobei die einzelnen Schichten voneinander beabstandet dargestellt sind. Die unterste Schicht des Systems bildet ein Trägermaterial 2, das aus einem elektrisch nicht leitenden, elastischen, glatten, zugbelastbaren und knickfesten Material besteht, z.B. aus Gewirke, Charmeuse oder Vlies.
Auf dem Trägervlies 2 ist ein flächiger elektrischer Leiter 3, der aus einem leitfähigen Gewebe, beispielsweise aus silberbeschichteten Nylon Gewirke, besteht. Auf dem elektrischen Leiter 3 befindet sich ein Abstandsmaterial 5, das z.B. aus Vlies oder Gewirke besteht und eine vorgegebene Dicke aufweist.
Über dem Abstandsmaterial 5 ist eine Übernähschutzschicht 4 angebracht, die aus Silikonkautschuk besteht. Die Übernährschutzschicht 4 kann auch aus anderen Elastomeren, aus Gummi, Silikon, Polymer-Gel und/oder Polymer-Schaum oder aus Leder bestehen. Das Material der Übernähschutzschicht 4 sorgt dafür, dass durch eine Nähnadel oder durch einen Nähfaden während des Nähprozesses mitgezogene oder herausgerissene leitfähige Faserstücke aus dem unterhalb oder oberhalb dieser Schicht angeordneten leitfähigem Gewebe des Leiters 3 bzw. 3'' abgestreift werden. Wesentlich dabei ist, dass das Material der Übernähschutzschicht 4 eine Elastizität aufweist, die gewährleistet, dass sich das Material beim Durchstechen um die Nadel schmiegt und so das Durchziehen von Materialfragmenten des leitfähigen Gewebes der flächigen elektrischen Leiter 3 und 3'' verhindert. Die Übernähschutzschicht 4 kann folgende Parameter aufweisen: ein Elastizitätsmodul zwischen 200 und 15000 N/mm², vorzugsweise zwischen 1000 und 5000 N/mm², eine Dicke zwischen 0,2 und 2 mm, vorzugsweise zwischen 0,5 und 1,5 mm, eine Reißfestigkeit zwischen 20 und 500 N/mm, vorzugsweise zwischen 50 und 100 N/mm und/oder einen Gleitreibungskoeffizient in Bezug auf das Material des Leiters (3, 3') zwischen 0,2 und 1,0, vorzugsweise zwischen 0,2 und 0,6.
Der flächige elektrische Leiter 3'' oberhalb der Übernähschutzschicht 4 besteht aus dem gleichen Material wie der obere flächige elektrische Leiter 3, kann aber auch aus einem anderen leitfähigem Gewebe aufgebaut sein.
Das mehrschichtige übernähte System wird durch eine Deckschicht 1 oberhalb des flächigen elektrischen Leiters 3'' abgeschlossen, wodurch ein ausreichender mechanischer Schutz des leitfähigen Gewebes des Leiters 3'' erreicht wird. Das Deckmaterial 1 besteht aus Gewirke. Charmeuse und Vlies können hierzu ebenfalls verwendet werden.
Das in 1 dargestellte mehrschichtige System kann auch ohne das Abstandsmaterial 5 zusammengesetzt werden, falls die Übernähschutzschicht 4 ausreichende elektrisch isolierende Eigenschaften aufweist.
2 zeigt in Draufsicht das mehrschichtige System mit einer streifenförmig ausgeführten Übernähschutzschicht 4, die sich vom linken Randbereich des Systems bis zum rechten Randbereich durchgehend erstreckt. Diese Ausführungsform ist besonders bevorzugt für den Fall, wenn eine gute Luftdurchlässigkeit des mehrschichtigen Systems gefordert ist. In diesem Fall kommt die Übernährschutzschicht 4 nur in dem Übernähbereich 6 zur Anwendung.
3 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen mehrschichtigen Systems, dessen Unterschied zu der in 2 dargestellten Ausführungsform darin besteht, dass der obere flächige Leiter 3'' in dem Übernähbereich 6 bis auf einen kleinen, die elektrische Leitfähigkeit sichernden Bereich ausgespart ist. Die Länge der streifenförmig ausgeführten Übernähschutzschicht 4 ist dementsprechend bis auf die Länge des den ausgesparten flächigen Leiter 3' überquerenden Übernähbereichs 6 reduziert. Zur Vermeidung von möglichen Kurzschlüssen zwischen den flächigen Leitern 3, 3' ist es vorteilhaft, dass die Länge der Übernähschutzschicht 4 die Länge des den flächigen Leiter 3' überquerenden Übernähbereichs 6 leicht übersteigt. Alternativ können beide flächigen Leiter 3, 3' in dem Übernähbereich 6 auf einen schmalen, die elektrische Leitfähigkeit sichernden Bereich ausgespart sein. Diese Ausführungsform erlaubt es, die kritische Übernähfläche nochmals deutlich zu reduzieren.

Claims

Mehrschichtiges übernähtes System mit wenigstens zwei voneinander isolierten flächigen elektrischen Leitern (3, 3''), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens in einem Übernähbereich (6) zwischen den flächigen elektrischen Leitern (3, 3'') eine Übernähschutzschieht (4) aus einem elastischen Material angeordnet ist, die beim Übernähen einen Kurzschluss zwischen den flächigen elektrischen Leitern (3, 3'') verhindert.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastizität, der Gleitreibungs-Koeffizient, die Textur, die Geometrie, die Dichte und/oder Reißfestigkeit des elastischen Materials so gewählt ist, dass während des Übernähens Material eines flächigen elektrischen Leiters (3, 3') beim Durchgang einer Nadel und eines Nähfadens durch die Übernähschutzschicht (4) von diesen abgestreift wird.
System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die flächigen elektrischen Leiter (3, 3'') textile Sensor-Elektroden sind.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei flächigen elektrischen Leiter (3, 3'') eine Zusatzschicht (5), insbesondere aus einem elektrischen Isoliermaterial einer vorgegebenen Dicke, angeordnet ist.
System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die flächigen elektrischen Leiter (3, 3'') durch die Übernähschutzschicht (4) oder die Zusatzschicht (5) voneinander elektrisch isoliert sind.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die unterste Schicht (2) ein Trägervlies und die oberste Schicht (1) ein Deckvlies ist.
System nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Übernähschutzschicht (4) und/oder die Zwischenschicht (5) sich im Wesentlichen über die gesamte Fläche zwischen den flächigen elektrischen Leitern (3, 3'') erstreckt, vorzugsweise noch über diese herausragt.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der flächigen Leiter (3, 3') im Übernähbereich (6) längs der Übernährichtung kürzer als an einer Stelle außerhalb des Übernähbereichts (6) ist, und dass die Übernähschutzschicht (4) nur einen Teil des Übernähbereichs (6) abdeckt, insbesondere den vom verkürzten flächigen Leiter (3, 3') überstrichenen Teil.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass in außerhalb des Übernähbereichs (6) liegenden Teilbereichen die Übernähschutzschicht (4) zwischen den flächigen elektrischen Leitern (3, 3') zumindest teilweise weggelassen ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Übernähschutzschicht (4) aufweist: ein Elastizitätsmodul zwischen 200 und 15000 N/mm², vorzugsweise zwischen 1000 und 5000 N/mm², eine Dicke zwischen 0,2 und 2 mm, vorzugsweise zwischen 0,5 und 1,5 mm, eine Reißfestigkeit zwischen 20 und 500 N/mm, vorzugsweise zwischen 50 und 100 N/mm und/oder einen Gleitreibungskoeffizient in Bezug auf das Material des Leiters (3, 3') zwischen 0,2 und 1,0, vorzugsweise zwischen 0,2 und 0,6.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Übernähschutzschicht (4) zumindest teilweise aus Leder, Gummi, Silikon, Polymer-Gel und/oder Polymer-Schaum besteht.