在其覆盖物的A表面内具有导电涂覆层的车辆内部组件的制作方法

在其覆盖物的a表面内具有导电涂覆层的车辆内部组件
技术领域
1.本发明涉及具有a表面的车辆内部组件(vehicle interior assembly)。
2.背景
3.车辆内部组件通常具有覆盖物。例如，车辆座椅具有覆盖物，该覆盖物是座椅的座垫(upholstery)的外部部件。类似地，车辆方向盘具有包裹在方向盘的框架周围的覆盖物。车辆内部组件的覆盖物的“a表面”是车辆乘坐者可见并且可及的覆盖物的表面。例如，车辆座椅的覆盖物的a表面是坐在座椅上的车辆乘坐者可见并且直接接触的覆盖物的表面。类似地，车辆方向盘的覆盖物的a表面是车辆驾驶员在驾驶车辆时可见并且直接接触的覆盖物的表面。
4.概述
5.在一种变型中，车辆内部组件包括框架以及覆盖框架的覆盖物组件。覆盖物组件包括作为乙烯基树脂(vinyl)或非编织纺织品的覆盖物和在覆盖物的a表面内的导电涂覆层。
6.覆盖物组件还可以包括覆盖物上的底涂层(base coat)、彩色涂层、以及彩色涂层上的顶涂层(topcoat)，其中导电涂覆层在底涂层和彩色涂层之间。
7.导电涂覆层可以用作电阻加热器并且可连接到车辆的电源的布线(wiring)；可以用作导电触摸控制装置并且可连接到车辆的控制系统的布线；或者可以用作电致发光照明装置(electroluminescent lighting)或电致变色照明装置(electrochromic lighting)并且可连接到车辆的照明系统的布线。
8.车辆内部组件可以是车辆座椅、仪表板、控制台或方向盘。
9.导电涂覆层可以包括导电涂膜区域，该导电涂膜区域被图案化或利用导电迹线隔开，以允许覆盖物的穿孔或绗缝(quilting)。
10.导电涂覆层可以包括定位于相应的第一区和第二区的第一导电涂膜区域和第二导电涂膜区域。第一导电涂膜区域和第二导电涂膜区域分别用作第一电阻加热器和第二电阻加热器，并且可独立地连接到车辆的电源的布线。类似地，导电涂覆层可以被划分成一个或更多个区。这些分区的导电涂膜区域用作电阻加热器，并且可独立地连接到车辆的电源的布线。
11.在另一种变型中，车辆内部组件包括框架以及覆盖框架的覆盖物组件。覆盖物组件包括覆盖物、在覆盖物的a表面内的第一导电涂覆层、在覆盖物的a表面内的第二导电涂覆层、以及夹在覆盖物的a表面内的第一导电涂覆层和第二导电涂覆层之间的绝缘体。第一导电涂覆层和第二导电涂覆层中的一个用作电阻加热器并且可连接到车辆的电源的布线，以及第一导电涂覆层和第二导电涂覆层中的另一个用作电容式导电触摸控制装置并且可连接到车辆的控制系统的布线。
12.覆盖物可以是乙烯基树脂、非编织纺织品或皮革。车辆内部组件可以是车辆座椅、仪表板、控制台或方向盘。
13.在另一种变型中，车辆内部组件包括框架以及覆盖框架的覆盖物组件。覆盖物组
件包括覆盖物、在覆盖物的a表面内的导电涂覆层、以及在覆盖物的a表面内并且与导电涂覆层物理接触的正温度系数(ptc)涂覆层。导电涂覆层用作电阻加热器，电阻加热器依赖于经由ptc涂覆层从电源接收的电流的量。ptc涂覆层根据ptc涂覆层的温度来调节通过导电涂覆层从电源接收的电流的量。
14.覆盖物可以是乙烯基树脂、非编织纺织品或皮革。车辆内部组件可以是车辆座椅、控制台或方向盘。
15.在实施例中，导电涂覆层被结合在车辆内部组件的装饰材料(trimmaterial)的a表面中，以提供电阻加热和/或电容式触摸(capacitive touch)。在实施例中，装饰材料是乙烯基树脂、非编织纺织品、真皮或再生皮革(bonded leather)或聚氨酯皮革。这允许实现一致的车辆内部装配解决方案，与装饰水平无关。
16.在实施例中，结合在车辆内部组件的装饰材料的a表面中的导电涂覆层可以是连续的或以连接图案优化的，以提供优化的加热区。图案可以设计成允许二次操作，包括穿孔、绗缝或专门的缝合。导电涂覆层与高清晰度设计(high-definition design)(hdd)射频焊接技术是兼容的。
17.在实施例中，在车辆内部组件的装饰材料的a表面上使用呈一图案或特定元件形状的导电涂覆层，用于电容式触摸或其他接近车辆乘坐者传感器(proximity vehicle occupant sensor)，包括在装饰材料内嵌入的控制装置。这些可以作为由绝缘体或介电涂覆层分隔的多个导电涂覆层被应用以用于附加的功能。
18.在其他实施例中，皮革覆盖物适用于车辆内部组件，诸如方向盘、控制台、内部装饰表面、车顶表面等，其通常可不具有皮革覆盖物。
19.在实施例中，导电涂层被施加到车辆内部组件(诸如方向盘、中间座椅控制台、扶手等)的皮革覆盖物上，以提供导电触摸控制功能。也就是说，导电涂层用作一个或更多个导电触摸控制装置。
20.在实施例中，导电涂层被施加到车辆内部组件(诸如方向盘、中间座椅控制台、扶手等)的皮革覆盖物上，以提供电阻加热功能。导电涂层用作具有多个(a plurality of)电阻加热元件的电阻加热器。电阻加热元件被放置在皮革覆盖物中作为聚合物膜(即，导电涂层)。
21.附图简述
22.图1图示了用于车辆内部组件的覆盖物组件的横截面透视图，覆盖物组件包括覆盖物和在覆盖物的a表面内的导电涂覆层；
23.图2a图示了具有覆盖物组件的车辆座椅的透视图，覆盖物组件的导电涂覆层用作电阻加热器；
24.图2b图示了图2a中示出的车辆座椅的覆盖物组件的一部分的放大视图；
25.图3图示了根据实施例的覆盖物组件的导电涂覆层的平面示意图；
26.图4图示了用于车辆内部组件的覆盖物组件的横截面视图，覆盖物组件包括覆盖物和在覆盖物的a表面内的多个导电涂覆层；
27.图5图示了用于车辆内部组件的覆盖物组件的工艺流程图，覆盖物组件包括覆盖物、在覆盖物的a表面内的导电涂覆层、以及在覆盖物的a表面内并且与导电涂覆层协同布置(cooperative arrangement)的正温度系数(ptc)涂覆层；以及
28.图6图示了具有覆盖物组件的车辆方向盘的透视图，覆盖物组件包括覆盖物和在覆盖物的a表面内的导电涂覆层，覆盖物组件的导电涂覆层用作导电触摸控制装置或开关。
29.详细描述
30.本文公开了本发明的详细实施例；然而，应理解，所公开的实施例仅仅是可以在各种及替代形式中实施的本发明的示例。附图不一定按比例绘制；一些特征可能被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文所公开的特定的结构细节和功能细节不应被解释为限制性的，而是仅仅作为用于教导本领域中的技术人员以各种方式实施本发明的代表性基础。
31.现在参考图1，示出了用于车辆内部组件的覆盖物组件10的横截面透视图。覆盖物组件10包括覆盖物14。例如，覆盖物14是装饰材料，诸如乙烯基树脂、非编织纺织品、真皮、再生皮革或聚氨酯皮革。覆盖物组件10还包括在覆盖物14的a表面内的导电涂覆层12。覆盖物组件10还包括底涂层16、彩色涂层18和顶涂层20。底涂层16、彩色涂层18和顶涂层20在覆盖物14的整饰面(finish side)(即，a表面)上，并且形成覆盖物组件10的整饰叠层(finishing stack)。将底涂层16直接施加在覆盖物14上，顶涂层20是整饰叠层的最外层涂层，并且彩色涂层18在底涂层16和顶涂层20之间。
32.如所指示的，导电涂覆层12集成在覆盖物组件10的整饰叠层内(即，a表面内)。特别地，如图1示出的，导电涂覆层12被夹在底涂层16和彩色涂层18之间。彩色涂层18可以是色彩浓烈的涂层，以掩盖导电涂覆层12的外观。顶涂层20能够使与覆盖物组件10接触的使用者与流经导电涂覆层12的电流隔绝。
33.如图1中指示的，导电涂覆层12是薄膜或薄层。导电涂覆层12可以呈石墨烯/碳纳米管、银/镍、氧化铟锡等的形式。
34.如本文描述的，将呈导电涂覆层12的形式的薄层添加到如图1中示出的覆盖物组件10的整饰叠层中，使得覆盖物组件能够具有多种技术。这些技术包括：集成的触摸控制装置，其与控制特征相关；集成的电阻加热，其与舒适特征相关；以及电致发光照明装置或电致变色(颜色改变)照明装置，其与美观特征相关。随着导电涂覆层12到覆盖物组件10中的施加，覆盖物14除了用作普通的覆盖物之外还成为具有其自身附加需求水平的电气设备。
35.现在参考图2a，并且继续参考图1，示出了具有覆盖物组件10的车辆座椅30的透视图。覆盖物组件10的导电涂覆层12用作具有多个电阻加热元件的电阻加热器。导电涂层12经由诸如车辆线束的常规布线34连接到车辆控制器32。控制器32经由常规布线34将电力电信号传送到导电涂覆层12。当电力电信号在导电涂覆层12上传播时，导电涂覆层12根据欧姆定律生成热量。因此，导电涂覆层12提供表面电阻加热。
36.集成的加热器用于加热车辆座椅30的乘坐者的身体。通过将呈导电涂覆层12的形式的电阻加热元件放置在覆盖物组件10中，由于导电涂覆层12接近座椅乘坐者的身体，因此对于相同程度的加热需要相对较低的电流。这提供了更高的电加热效率，因为座椅乘坐者感受到的加热不被座椅的泡沫或层压材料(laminate)消除，否则，位于座椅的座垫内的常规加热元件会发生这种消除。以此方式，覆盖物组件10包括a表面电阻加热。
37.图2b图示了车辆座椅30的覆盖物组件10的一部分的放大视图。如图2b中示出的，被设置为覆盖物组件10的表面整饰面(即，a表面)的一部分的导电涂覆层12产生电加热效率，并且没有来自覆盖物14的绝缘损失。如图2b中示出的，覆盖物组件10包括顶涂层20上的
最终顶层22，由此，最终顶层22，而不是顶涂层20，是覆盖物组件10的整饰叠层的最外层涂层。顶涂层20具有耐用的饰面(finish)，并且为座椅乘坐者提供电绝缘屏障。覆盖物14的背面为内部座椅结构提供了电屏障和热屏障。
38.如所描述的，车辆座椅30的覆盖物组件10的导电涂覆层12满足对于装饰材料整饰系统的集成导电涂层的开发，该集成导电涂层提供高效加热以获得座椅乘坐者舒适度。利用导电元件诸如石墨、碳纳米管、或银/镍合金向聚合物基体(matrix)施加电流允许生成热量。该基体能够以特定厚度和图案被施加于覆盖物14，以优化电阻元件面积。
39.为了在覆盖物14的表面上保持有效的均匀加热，导电涂覆层12的电导必须是均匀的，以便导电涂覆层产生相同的加热效率。电导基于导电涂覆层12的膜片厚度。如果膜片厚度在某个区域中相对较厚，则电阻在该区域中将相对较低，并且因此没有足够的电流将转化为热量。如果膜片厚度在某个区域中相对较薄，则电阻在该区域中将相对较高，并且因此可以变得过热，从而可能损坏导电涂覆层12和/或覆盖层14。如果在某个区域中的膜片厚度是如此薄，以至于无法接触导电涂覆层12的导电分子(conductive molecule)，则将根本不发生电子转移，并且在该区域中将不产生热量，从而产生冷点(cold spot)。因此，导电涂覆层12的施加均匀性是重要的。
40.此外，只要电阻加热导电涂覆层是均匀的，就可以预期加热，而不管所使用的基底，只要材料是不导电的，诸如绝缘体或电介质。虽然皮革通常被认为是相对好的绝缘体，但导电涂覆层12可以被施加到呈乙烯基树脂或纺织品的形式的车辆内部覆盖物。对于具有粗糙表面形貌的表面材料，其中直接施加导电涂覆层将产生不均匀的施加，可以使用转印纸(transfer paper)来产生导电膜。然后，该膜可以与非导电层压粘合剂一起施加。
41.现在参考图3，并且继续参考图1和图2a-2b，示出了根据实施例的覆盖物组件10的导电涂覆层12的平面示意图。如图3中示出的，导电涂覆层12包括多个导电涂膜区域40。由附图标记42指示的间距允许覆盖物14的穿孔。这使得导电涂膜由于绝缘的顶涂层而与乘坐者接触隔离。
42.参考图3，关于连续的和分区的，虽然连续导电层已经能够表明经受住用于就座表面的一般缝纫和hdd焊接，但可能有必要保持这些膜表面不受干涉，尤其是在操作可能导致表面暴露于乘坐者的情况。穿孔是这样的一个实例。因此，膜施加可以是交错的，以实现定制穿孔或绗缝。交错区，如图3中指示的加热区a和加热区b，还可以独立布线，以允许仅在特定区域加热或以不同的量加热。这将实现定制的乘坐者舒适性。如果集成到车辆信息娱乐系统中，则偏好可以作为乘坐者简档(profile)的一部分来存储。
43.现在参考图4，并且继续参考图1，示出了用于车辆内部组件的覆盖物组件50的横截面视图。其中设置有覆盖物组件50的车辆内部组件可以是车辆座椅、方向盘、门板、车顶衬里(roof liner)等等。覆盖物组件50包括覆盖物52和在覆盖物的a表面内的第一导电涂覆层54和第二导电涂覆层56。作为实例，覆盖物52是皮革，如图4中标记的。在其他实施例中，覆盖物52是某种其他类型的柔性基底，例如乙烯基树脂或非编织纺织品。
44.由于具有第一导电涂覆层54和第二导电涂覆层56，覆盖物组件50包括多个导电涂覆层。多个导电涂覆层被堆叠以将多个功能嵌入到覆盖物52上。例如，在图4中示出的实例中，第一导电涂覆层54用作电阻加热器，并且第二导电涂覆层56用作电容式导电触摸控制装置。如图4中进一步示出的，第一导电涂覆层54和第二导电涂覆层56在它们之间具有适当
的绝缘层58、60和62，以防止电弧。
45.然而，一旦分离，功能可以根据特定的需求进行定制。例如，按照图4，电容式触摸层可以施加在用于方向盘的电阻加热层上。这将使车辆操作员能够在加热的控制表面上进行控制。另一个考虑是使用导电层作为乘坐者传感器。这可以放置在车辆座椅内的电阻加热层上方。然后，在座椅的a表面材料内放置不同的导电层可以减少最终组装所需的座椅部件的数目。
46.现在参考图5，示出了用于车辆内部组件的覆盖物组件70的工艺流程图。覆盖物组件70包括覆盖物14、在覆盖物的a表面内的导电涂覆层72以及在覆盖物的a表面内的正温度系数(ptc)涂覆层74。ptc涂覆层74与导电涂覆层72协同布置(即，物理接触)，如图5中示出的。如图5中示出的，导电涂覆层72具有由附图标记72a指示的第二部分导电涂覆层，由此，导电涂覆层72在一段中实际上是两层。
47.覆盖物组件70还包括绝缘体层76，该绝缘体层76使导电涂覆层72和ptc涂覆层74绝缘。覆盖物组件70还包括温度粘合剂层(temperature adhesive layer)78。作为用于形成覆盖物组件70的工艺的一部分，覆盖物组件70最初还包括转移膜，该转移膜在形成工艺期间被剥离。
48.图5中示出的工艺流程图描绘了ptc层的a表面加热转移过程。作为该过程的一部分，例如，导电涂覆层被转移到基底涂覆的皮革阻挡物(base coated leather blocker)(在覆盖物14是皮革的情况下)。施加彩色涂层和顶涂层用于模糊和耐用性。然后，最后的部分被按尺寸修剪。
49.众所周知，一旦ptc涂覆层74的温度升高超过某个温度，ptc涂覆层74的电阻显著增加。该某个温度是居里温度或开关温度。因此，可以为特定的限制性(开关)温度配制ptc涂覆层74。也就是说，ptc涂覆层74可以被配制(i)以便当ptc涂覆层74的温度升高超过某个温度时切换到相对高的电阻(即，切断)，以及(ii)以便当ptc涂覆层74的温度降低超过某个温度时切换到相对低的电阻(即，接通)。
50.因此，ptc涂覆层74用作开关，该开关可以被接通以使由电源提供的电通过，或者可以被断开以阻止由电源提供的电通过。由于ptc涂覆层74与导电涂覆层72物理接触，所以ptc涂覆层用作用于导电涂覆层的开关。也就是说，当ptc涂覆层74的温度降低超过开关温度时，来自电源的电通过ptc涂覆层74并且到达导电涂覆层72，从而使导电涂覆层72被加热。类似地，当ptc涂覆层74的温度升高超过开关温度时，来自电源的电不从ptc涂覆层74通过到达导电涂覆层72，从而使导电涂覆层72被冷却。以此方式，导电涂覆层72的温度，以及由此由导电涂覆层72产生的热量，被调节到期望的设定。
51.其中设置有覆盖物组件70的车辆内部组件可以是车辆座椅、方向盘、门板、车顶衬里等等。覆盖物组件70以及本文描述的其他覆盖物组件的优点可以包括：对乘坐者的快速加热(例如，车辆座椅在离开车道之前被加热)；由于接近度而导致能量消耗较低(没有绝缘泡沫、衬垫或表面材料)；结合到皮革装饰座椅结构；以及电动车辆的理想(增加车辆可行驶里程(vehicle range))。
52.现在参考图6，并且继续参考图1，示出了具有覆盖物组件10的车辆方向盘的透视图。覆盖物组件10的导电涂覆层12用作导电触摸控制装置或开关。(当然，如关于图4描述的，覆盖物组件10可以包括叠层中的附加导电层，用于用作电阻加热器。)
53.导电涂覆层12例如包括第一导电涂层部分12a和第二导电涂层部分12b。导电涂层部分12a和12b位于方向盘80的相应位置。导电涂层部分12a和12b分别连接到在整个转向系统中延伸的常规布线82。导电涂层部分12a和12b经由常规布线82连接到车辆控制器84。
54.常规的车辆方向盘可以包括用于诸如巡航控制、灯光、音频系统等功能的内置控制按钮。在操作中，用户按压控制按钮以实现相应的功能。与常规车辆方向盘不同，方向盘80包括覆盖物组件10来代替至少一些内置控制按钮。如所描述的，覆盖物组件10包括覆盖物14以及具有导电涂层部分12a和12b的导电涂覆层12。导电涂层部分12a和12b用作导电触摸控制装置或开关。例如，导电涂层部分12a用作实现第一功能的第一触摸控制装置，并且导电涂层部分12b用作实现第二功能的第二触摸控制装置。
55.在操作中，用户按压导电涂层部分12a(或12b)以实现相应的功能。当用户按压导电涂层部分12a(或12b)时，将控制电信号从导电涂层部分12a传送到车辆控制器84。车辆控制器84继而实现相应的功能。
56.在实施例中，导电涂覆层通过以下方式施加到覆盖物上：丝网印刷(screen print)；数字印刷、挤压、或机器人技术；轧制(roll)、喷涂(spray)或幕涂(curtain)和激光蚀刻；压凹(deboss)和轧制。在轧制、喷涂或幕涂和激光蚀刻技术中，导电涂覆层被施加在整个原皮(hide)上，并且根据需要蚀刻元素。压凹和轧制技术直接将纹理合并为设计元素的一部分。
57.如所描述的，在实施例中，a表面内的一个或更多个导电涂覆层被用于乙烯基树脂和非编织纺织品应用中。导电涂覆层还可以以图案施加，以优化加热性能或提供分层的气候控制舒适度。
58.尽管上文描述了示例性的实施例，但并不意图这些实施例描述本发明的所有可能的形式。更确切地，在说明书中所使用的词是描述而非限制的词，并且应理解，可以做出多种变化而不偏离本发明的精神和范围。另外，多种实现的实施例的特征可以被组合以形成本发明的另外的实施例。