本申請(qǐng)要求2014年6月2日提交的標(biāo)題為“用于在方向盤的傳感器墊上印刷傳感器電路的系統(tǒng)和方法”的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)?2/006,312的優(yōu)先權(quán)，所述申請(qǐng)的內(nèi)容以引用的方式整體并入本文。

背景技術(shù)：

當(dāng)前的方向盤設(shè)計(jì)可以包括圍繞方向盤框架輪緣的一個(gè)或多個(gè)傳感器墊，其被配置成使用電容式感測來檢測駕駛員的手的存在。已知的傳感器墊包括縫合到織物或泡沫襯底的導(dǎo)線回路。

方向盤框架通常由金屬(諸如鎂合金或鋼)制成，并且可以是用于感測墊中的信號(hào)的干擾源。

因此，現(xiàn)有的傳感器墊在制造上可能是耗時(shí)的，這包括設(shè)計(jì)用于傳感器的線縫布局以及設(shè)計(jì)用于屏蔽體的線縫布局，每個(gè)布局位于單獨(dú)的墊上，這些墊必須正確地裝配在方向盤輪緣的復(fù)雜曲線形狀上。另外?？赡苄枰鶕?jù)哪些區(qū)域應(yīng)提供感測以及車輛制造商的方向盤規(guī)格來重新設(shè)計(jì)圖案，這可能是耗時(shí)的。此外，制造過程和可用材料限制了使用基層襯底上的可用空間的能力。

因此，在本領(lǐng)域中需要一種改進(jìn)的傳感器墊和其制造方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本文公開了在用于方向盤的傳感器墊上印刷傳感器回路或電路的系統(tǒng)和方法。具體來說，根據(jù)各種實(shí)施的傳感器墊包括基層襯底、一個(gè)或多個(gè)印刷感測回路以及介電或絕緣材料。印刷感測回路用導(dǎo)電油墨制成，所述導(dǎo)電油墨例如從印刷頭設(shè)置在基層襯底或絕緣層上，并且粘附到其上。這些傳感器墊相對(duì)于所使用的基層襯底和絕緣材料的類型以及感測回路的形狀和每個(gè)回路占據(jù)的面積是通用的。另外，在某些實(shí)施中，傳感器墊包括一個(gè)或多個(gè)印刷屏蔽回路，其鄰近感測回路并且通過絕緣材料層與感測回路分離?？梢曰趥鞲衅?屏蔽體布局配置來指定將傳感器與屏蔽體分離的絕緣材料的厚度。增加厚度可以有助于降低傳感器和屏蔽體之間的噪聲影響，并且也防止由于構(gòu)造變化引起的‘有效短路’。這種配置允許屏蔽作為感測墊的一部分的感測回路，這可以減少由傳感器墊接近方向盤輪緣、方向盤輪緣的厚度以及制造和安裝時(shí)間導(dǎo)致的對(duì)由傳感器墊攜帶的電信號(hào)的不必要的電干擾。

根據(jù)各種實(shí)施，導(dǎo)電油墨可以包括銀、碳、碳納米管(CNT)、石墨烯或銅。另外，基層襯底可以包括聚合物泡沫、聚合物膜、皮革、乙烯基塑料、氈或無紡材料。絕緣材料可以包括任何合適的介電或絕緣材料，諸如聚酰胺，或其他可印刷介電油墨。

在一個(gè)實(shí)施中，一個(gè)或多個(gè)感測回路印刷到基層襯底上。絕緣材料是第一絕緣材料，并且一個(gè)或多個(gè)屏蔽回路用導(dǎo)電油墨印刷到第一絕緣材料上。第二絕緣材料設(shè)置在一個(gè)或多個(gè)屏蔽回路上。一個(gè)或多個(gè)感測回路包括第一感測回路和第二感測回路，并且一個(gè)或多個(gè)屏蔽回路包括第一屏蔽回路和第二屏蔽回路。第一屏蔽回路設(shè)置成鄰近第一感測回路，并且第二屏蔽回路設(shè)置成鄰近第二感測回路。然而，在替代實(shí)施中，第一屏蔽回路可以設(shè)置成鄰近第一感測回路和第二感測回路。

傳感器墊可以進(jìn)一步包括用導(dǎo)電油墨印刷到第一絕緣材料上的一個(gè)或多個(gè)屏蔽饋電跡線。每個(gè)屏蔽饋電跡線從相應(yīng)的屏蔽回路朝向第一絕緣材料的邊緣延伸。傳感器墊也可以包括用導(dǎo)電油墨印刷到基層襯底上的一個(gè)或多個(gè)傳感器返回跡線。傳感器返回跡線從相應(yīng)的感測回路朝向基層襯底的邊緣延伸。

在替代實(shí)施中，一個(gè)或多個(gè)屏蔽回路用導(dǎo)電油墨印刷到設(shè)置在基層襯底上的第二絕緣材料上。設(shè)置在感測回路上的絕緣材料是第一絕緣材料，并且第三絕緣材料設(shè)置在一個(gè)或多個(gè)屏蔽回路上。一個(gè)或多個(gè)感測回路印刷到第三絕緣材料上。

另外，根據(jù)各種實(shí)施，一種用于方向盤上的手感測的系統(tǒng)包括傳感器墊，諸如上述傳感器墊，以及與傳感器墊通信的電子控制單元(ECU)。ECU包括處理器和電源。處理器被配置成從一個(gè)或多個(gè)感測回路中的至少一個(gè)接收信號(hào)，并且確定與信號(hào)相關(guān)聯(lián)的指示。

在傳感器墊包括一個(gè)或多個(gè)屏蔽回路和屏蔽饋電跡線的某些實(shí)施中，系統(tǒng)包括在ECU和各自的屏蔽饋電跡線之間延伸的屏蔽饋電線。處理器被配置成指示電源經(jīng)由屏蔽饋電線和屏蔽饋電跡線通過一個(gè)或多個(gè)屏蔽回路選擇性地生成電壓信號(hào)。系統(tǒng)也可以包括在ECU和各自的傳感器返回跡線之間延伸的傳感器返回線。處理器經(jīng)由傳感器返回線和傳感器返回跡線接收從感測回路中的至少一個(gè)接收的信號(hào)。

根據(jù)其他各種實(shí)施，一種制造傳感器墊的方法包括(1)用導(dǎo)電油墨在基層襯底附近印刷一個(gè)或多個(gè)感測回路，所述基層襯底被配置成安裝在方向盤框架輪緣周圍；以及(2)在一個(gè)或多個(gè)感測回路上設(shè)置絕緣材料層。在一個(gè)實(shí)施中，印刷一個(gè)或多個(gè)感測回路包括將一個(gè)或多個(gè)感測回路印刷在基層襯底上。在這個(gè)實(shí)施中，絕緣材料是第一絕緣材料層，并且方法也包括用導(dǎo)電油墨將一個(gè)或多個(gè)屏蔽回路印刷到第一絕緣層上，以及在一個(gè)或多個(gè)屏蔽回路上設(shè)置第二絕緣材料層。

在替代實(shí)施中，絕緣材料層是第一絕緣材料層，并且方法包括用導(dǎo)電油墨將一個(gè)或多個(gè)屏蔽回路印刷到設(shè)置在基層襯底上的第二絕緣材料上，以及在一個(gè)或多個(gè)屏蔽回路上設(shè)置第三絕緣材料層。將一個(gè)或多個(gè)感測回路印刷到第三絕緣材料層上。

方法也可以包括通過設(shè)置成鄰近感測回路的屏蔽回路中的一個(gè)或多個(gè)選擇性地生成電壓信號(hào)。電壓信號(hào)足以屏蔽鄰近的感測回路免受來自金屬方向盤框架的電干擾。

附圖說明

附圖中的部件不一定相對(duì)于彼此成比例。在幾個(gè)視圖中，相同的參考數(shù)字指定相應(yīng)的零件。

圖1A圖示方向盤中的各層的截面圖。

圖1B圖示具有多個(gè)區(qū)域的傳感器墊層和屏蔽墊的透視圖。

圖2圖示傳感器墊。

圖3圖示根據(jù)一個(gè)實(shí)施的傳感器墊的頂視圖。

圖4圖示圖3中的傳感器墊的截面圖。

圖5圖示使用圖3中所示的傳感器墊的方向盤系統(tǒng)的示意圖。

圖6圖示根據(jù)另一實(shí)施的傳感器墊的頂視圖。

圖7圖示圖6中的傳感器墊的截面圖。

圖8圖示根據(jù)另一實(shí)施的傳感器墊的頂視圖。

圖9圖示圖8中的傳感器墊的截面圖。

圖10圖示根據(jù)另一實(shí)施的傳感器墊層的頂視圖。

圖11圖示圖10中的傳感器墊的截面圖。

圖12圖示根據(jù)一個(gè)實(shí)施的加熱器墊層的頂視圖。

具體實(shí)施方式

本文公開了在用于方向盤的傳感器墊上印刷傳感器回路或電路的系統(tǒng)和方法。具體來說，根據(jù)各種實(shí)施的傳感器墊包括基層襯底、一個(gè)或多個(gè)印刷感測回路以及介電或絕緣材料。印刷感測回路用導(dǎo)電油墨制成，所述導(dǎo)電油墨例如從印刷頭設(shè)置在基層襯底或絕緣層上，并且粘附到其上。這些傳感器墊相對(duì)于所使用的基層襯底和絕緣材料的類型以及感測回路的形狀和每個(gè)回路占據(jù)的面積是通用的。另外，在某些實(shí)施中，傳感器墊包括用導(dǎo)電油墨制成的一個(gè)或多個(gè)印刷屏蔽回路，其鄰近感測回路并且通過絕緣材料層與感測回路分離。可以基于傳感器/屏蔽體布局配置來指定將傳感器與屏蔽體分離的絕緣材料的厚度。增加厚度可以有助于降低傳感器和屏蔽體之間的噪聲影響，并且也防止由于構(gòu)造變化引起的“有效短路”。這種配置允許屏蔽作為感測墊的一部分的感測回路，這可以減少由傳感器墊接近方向盤輪緣、方向盤輪緣的厚度以及制造和安裝時(shí)間導(dǎo)致的對(duì)由傳感器墊攜帶的電信號(hào)的不必要的電干擾。

迄今為止，由于方向盤的復(fù)雜的三維幾何形狀和在方向盤的頂表面上的可視穿透的可能性，印刷導(dǎo)電油墨沒有被用于方向盤傳感器或加熱墊。另外，當(dāng)墊被拉伸和/或緊緊地纏繞方向盤框架輪緣并且鄰近方向盤框架中的輻條時(shí)，有油墨圖案破損的擔(dān)心。然而，申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)了避免這些問題的各種解決方案。例如，根據(jù)一個(gè)實(shí)施，具有合適的伸長率和柔性特性的導(dǎo)電油墨可以印刷到充分拉伸的基層襯底上，這允許傳感器墊在方向盤框架輪緣周圍被更均勻地拉伸并且避免基層襯底的不希望的聚束。根據(jù)另一實(shí)施，聚合物泡沫層可以設(shè)置在墊和表皮之間，這防止穿透。當(dāng)可拉伸油墨和基層襯底不能用于特定的方向盤輪緣配置并且基層襯底的一些聚束是不可避免的時(shí)，這種實(shí)施可能是特別有用的。并且，根據(jù)又一實(shí)施，印刷有導(dǎo)電油墨的基層襯底可以是安裝為方向盤的最外層的皮革表皮的下側(cè)，這減輕了對(duì)于穿透的擔(dān)心并且進(jìn)一步減少在制造和安裝過程中使用的材料以及與安裝相關(guān)聯(lián)的時(shí)間和成本。下面將參照?qǐng)D3至圖11更詳細(xì)地討論這些和其他實(shí)施。

圖1A圖示方向盤輪緣感測系統(tǒng)的截面圖，方向盤輪緣感測系統(tǒng)包括傳感器墊、屏蔽墊和加熱器墊。具體來說，輪緣包括框架12、第一超模壓層(例如，泡沫)14、加熱器墊6、屏蔽墊7、傳感器墊8和外皮20。一些傳感器墊設(shè)計(jì)可以包括一個(gè)感測區(qū)或彼此間隔開的多個(gè)感測區(qū)。圖1B圖示具有多于一個(gè)感測區(qū)的傳感器墊和具有多于一個(gè)導(dǎo)電區(qū)的單獨(dú)的屏蔽墊的透視圖，所述導(dǎo)電區(qū)設(shè)置在傳感器墊和方向盤框架之間。屏蔽墊上的每個(gè)導(dǎo)電區(qū)屏蔽鄰近其的傳感器墊的部分。

具有其自己的返回跡線(或連接到其的返回線)的每個(gè)導(dǎo)線回路限定離散的感測電路或區(qū)域。圖2圖示具有這種配置的示例性傳感器墊的透視圖。從感測區(qū)延伸的傳感器返回線可以對(duì)其他感測區(qū)提供額外的電干擾源，特別是當(dāng)來自一個(gè)感測區(qū)的傳感器返回線被路由接近另一個(gè)感測區(qū)時(shí)。為了限制干擾，嘗試路由傳感器返回線以避免各個(gè)區(qū)域，但是由于傳感器墊和/或方向盤的配置的空間限制，這種配置并不總是可行的選擇。申請(qǐng)人也發(fā)現(xiàn)了用于每次選擇性地屏蔽一個(gè)或多個(gè)感測回路的系統(tǒng)和方法。

例如，圖3圖示根據(jù)各種實(shí)施的傳感器墊10的頂視圖。傳感器墊10包括基層襯底12、用導(dǎo)電油墨印刷在基層襯底12上的一個(gè)或多個(gè)感測回路14a、14b、14c，以及印刷在基層襯底12上并且分別在每個(gè)感測回路14a-14c和基層襯底12的一端18之間延伸的傳感器返回跡線16a、16b、16c。一個(gè)或多個(gè)感測回路14a、14b、14c響應(yīng)于在通常分別指定為“區(qū)域1”、“區(qū)域2”和“區(qū)域3”的區(qū)域中的輸入。概括指定每個(gè)區(qū)域的區(qū)域可以在指定區(qū)域內(nèi)具有合適的電路圖案。例如，電路圖案可以具有大體上鋸齒形布置、大體上螺旋布置、網(wǎng)格圖案布置、交叉影線布置或?qū)嵭膮^(qū)域布置。

另外，在其他實(shí)施中，可以有一個(gè)或多個(gè)區(qū)域，并且這些區(qū)域或電路圖案可以不同地成形或設(shè)置在基層襯底12的其他部分上。可以基于傳感器墊10的感測需要和特定車輛的方向盤的形狀來確定基層襯底上的區(qū)域的數(shù)量、形狀和相對(duì)位置。此外，構(gòu)成感測回路14a、14b、14c的導(dǎo)電油墨電路可以在所述區(qū)域的一般區(qū)域的一部分上延伸，但不一定覆蓋大體上所有的區(qū)域。

如圖3中所示，傳感器返回跡線16a、16b、16c分別從感測回路區(qū)域14a、14b、14c的一側(cè)延伸，并且在不是感測區(qū)的一部分的基層襯底12的一部分上延伸。因此，各自的返回跡線16a、16b、16c不干擾彼此攜帶的信號(hào)。然而，此布局可能不適合所有方向盤配置。例如，如下面參照?qǐng)D8和圖9所討論的，如果需要更多的感測區(qū)或如果從一個(gè)或多個(gè)感測區(qū)接收不同的輸入，則在基層襯底上可能沒有足夠的空間用于印刷傳感器返回跡線，使得所述傳感器返回跡線不在另一個(gè)傳感器返回跡線或另一個(gè)感測回路區(qū)域上延伸。

另外，如圖4中所示，傳感器墊10包括設(shè)置在感測回路14a-14c和傳感器返回跡線16a-16c上的第一介電或絕緣層13。一個(gè)或多個(gè)屏蔽回路19a、19b和19c用導(dǎo)電油墨印刷在層13上。屏蔽回路19a-19c分別在由感測回路14a-14c和傳感器返回跡線16a-16c限定的區(qū)域上延伸。屏蔽饋電跡線17a、17b、17c分別在每個(gè)屏蔽回路19a、19b、19c和基層襯底12的端部18之間延伸。第二介電或絕緣層15設(shè)置在屏蔽回路19a-19c和屏蔽饋電跡線17a-17c上。類似于傳感器返回跡線16a-16c，屏蔽饋電跡線17a-17c在屏蔽回路19a-19c附近延伸，但不在屏蔽回路19a-19c上延伸。

所使用的印刷系統(tǒng)可以包括例如絲網(wǎng)印刷、噴墨印刷或移印。導(dǎo)電油墨可以包括導(dǎo)電材料，諸如銀、碳、CNT、石墨烯、銅，或其他合適的導(dǎo)電材料。例如，根據(jù)各種實(shí)施，導(dǎo)電油墨能夠伸長最小約10％而沒有顯著的特性改變。在某些實(shí)施中，可以使用銀或碳基油墨(例如，石墨烯)，因?yàn)槠淇梢猿惺苤辽?0％的伸長率而沒有破裂或顯著的特性改變，諸如電阻的變化。另外，用于印刷感測回路的導(dǎo)電油墨可以是用于印刷屏蔽回路的相同的導(dǎo)電油墨，或可以選擇不同的油墨。此外，導(dǎo)電材料可以用添加劑(諸如聚合物(諸如聚氨酯))改性，以影響電阻。

所使用的介電材料可以包括聚酰胺基材料或其他合適的絕緣材料。在某些實(shí)施中，絕緣材料可以是基層襯底或印刷在其上和/或印刷感測或屏蔽回路上的介電層。另外，絕緣材料的厚度可以基于鄰近絕緣材料的回路配置的密度而變化。例如，厚度可以在約0.5mm至約1.0mm的范圍內(nèi)，或可以大于或小于所述范圍。增加厚度可以有助于降低傳感器和屏蔽體之間的噪聲影響，并且也防止由于構(gòu)造變化引起的‘有效短路’。基層襯底可以包括氈、皮革、泡沫或膜(例如，聚氨酯、聚乙烯或其他合適的聚合物)，或能夠在其上接收和保持印刷導(dǎo)電油墨的其他合適的無紡材料。在各種實(shí)施中，基層襯底具有在約5％至約20％之間伸長的能力。具有較低伸長率的襯底傾向于更難以纏繞方向盤。作為實(shí)例，頭層粒面皮革使用參考力(例如，約9kg)具有約13±5％的伸長特性，并且劈開粒面皮革具有約5±3％的伸長特性。

當(dāng)選擇襯底、導(dǎo)電油墨和回路的圖案時(shí)，考慮襯底和油墨所允許的拉伸量，以防止當(dāng)襯底被圍繞方向盤拉伸時(shí)損壞油墨。在某些實(shí)施中，選擇導(dǎo)電油墨和基層襯底，使得基層襯底的最大伸長率與導(dǎo)電油墨的最小伸長率大體上相同。例如，在一個(gè)實(shí)施中，可以選擇相對(duì)可拉伸的無紡材料，諸如具有約10％的最大伸長率的無紡材料用于基層襯底12，并且可以選擇具有約10％的最小伸長率的石墨烯基油墨用于導(dǎo)電油墨。此外，根據(jù)纏繞方向盤框架輪緣的形狀，可以選擇印刷圖案來增加應(yīng)用所需的纏繞、伸長和拉伸過程的穩(wěn)健性。作為特定實(shí)例，交叉影線或鋸齒形圖案可以用于此目的。

如圖5中所示，方向盤系統(tǒng)包括電子控制單元40，其包括處理器41和電源42。ECU 40經(jīng)由分別用于傳感器回路14a-14c的傳感器返回跡線16a-16c，以及分別與屏蔽回路19a-19c中的每個(gè)相關(guān)聯(lián)的屏蔽饋電跡線17a-17c，與一個(gè)或多個(gè)其他車輛系統(tǒng)(未示出)和傳感器墊10進(jìn)行電子通信。

處理器41被配置成檢測來自鄰近每個(gè)感測回路14a-14c的駕駛員的輸入，諸如手的存在。在一個(gè)實(shí)施中，來自一個(gè)或多個(gè)感測回路14a-14c的信號(hào)分別通過傳感器返回跡線16a-16c，以及從每個(gè)傳感器返回跡線16a-16c延伸到ECU 40的傳感器返回線(未單獨(dú)示出)傳達(dá)給處理器41。例如，信號(hào)可以通過在感測回路14a-14c中的一個(gè)或多個(gè)中的電容式感測來生成并且由處理器41接收。處理器41可以將所述信號(hào)與指示各種輸入的信號(hào)的范圍進(jìn)行比較。例如，信號(hào)可以與來自由處理器41接收的信號(hào)的各種類型的用戶輸入相關(guān)聯(lián)，諸如，手的存在、觸摸、握持、滑動(dòng)動(dòng)作、輕敲動(dòng)作、雙擊、輕敲并保持，或其組合。當(dāng)電壓信號(hào)的電流電平和/或頻率可以增加或減小時(shí)，處理器41也可以控制由電源42生成的電壓信號(hào)的電流電平和/或頻率。

電源42被配置成經(jīng)由分別連接到一個(gè)或多個(gè)屏蔽饋電跡線17a-17c中的每個(gè)的一個(gè)或多個(gè)屏蔽饋電線，通過一個(gè)或多個(gè)屏蔽回路19a-19c來生成電壓信號(hào)。電壓信號(hào)被配置成屏蔽鄰近屏蔽回路19a、19b、19c的一個(gè)或多個(gè)傳感器回路14a、14b、14c。屏蔽電壓信號(hào)可以是用于屏蔽鄰近屏蔽回路19a-19c的區(qū)域的頻率特定信號(hào)。屏蔽回路的頻率特定信號(hào)被配置成盡可能接近地匹配針對(duì)各自的感測回路14a-14c生成的電容電壓信號(hào)。

屏蔽回路中的電流可以小于約200微安。在某些實(shí)施中，電流可以在約9微安和約11微安之間，并且在一個(gè)實(shí)施中，電流可以是約10微安。

當(dāng)安裝在方向盤系統(tǒng)中時(shí)，傳感器墊10被定向成使得一個(gè)或多個(gè)屏蔽回路19a-19c設(shè)置在方向盤框架和一個(gè)或多個(gè)感測回路14a-14c之間。

圖6和圖7中所示的實(shí)施類似于上面參照?qǐng)D3和圖4所述的實(shí)施，而是包括屏蔽回路39，其直接印刷到設(shè)置在基層襯底32上的第一介電或絕緣層33a上；以及感測回路34，其印刷到設(shè)置在屏蔽回路39上的第二介電或絕緣層33b上?；蛘?未示出)，如果基層襯底32是足夠的絕緣材料，則屏蔽回路39可以印刷到基層襯底32上。陰影區(qū)域描繪了感測回路34從中接收輸入的一般區(qū)域。屏蔽回路39由虛線區(qū)域描繪。第三介電或絕緣層33c設(shè)置在感測回路34上。類似于上面參照?qǐng)D3和圖4所述的實(shí)施，當(dāng)安裝在方向盤系統(tǒng)中時(shí)，傳感器墊30被定向成使得屏蔽回路39設(shè)置在方向盤框架和感測回路34之間。

圖8和圖9圖示傳感器墊20的實(shí)施，傳感器墊20包括以堆疊和垂直偏移布置設(shè)置的介電層、印刷屏蔽回路和印刷感測回路，使得屏蔽回路提供在每個(gè)傳感器回路或傳感器返回跡線之間來屏蔽其中的信號(hào)。傳感器墊20包括直接設(shè)置在基層襯底22上的第一介電層23a。第一屏蔽回路29a和其屏蔽饋電跡線27a印刷在第一介電層23a上。第二介電層23b設(shè)置在第一屏蔽回路29a和跡線27a上。第一感測回路24a和其相應(yīng)的傳感器返回跡線26a印刷在第一屏蔽回路23a上方的第二介電層23b上。第三介電層23c設(shè)置在第一感測回路24a和其傳感器返回跡線26a上。當(dāng)從墊20的頂部觀察時(shí)，第二屏蔽回路29b和其相應(yīng)的屏蔽饋電跡線27b印刷在第三介電層23c上并緊鄰第一屏蔽回路29a(參見圖8)。第四介電層24d設(shè)置在第二屏蔽回路29b和其屏蔽饋電跡線27b上。第二感測回路24b和其傳感器返回跡線26b印刷在第二屏蔽回路29b上方的第四介電層24d上。第五介電層24e設(shè)置在第二感測回路24b和傳感器返回跡線26b上。當(dāng)從墊20的頂部觀察時(shí)，第三屏蔽回路29c和其屏蔽饋電跡線27c印刷在緊鄰第二屏蔽回路29b的第五介電層24e上。第六介電層24f設(shè)置在第三屏蔽回路29c和其屏蔽饋電跡線27c上。第三感測回路24c和其傳感器返回饋源26c印刷在屏蔽回路29c上方的第六介電層24f上，并且第七介電層24g設(shè)置在第三感測回路24c和其傳感器返回跡線26c上。

具有屏蔽回路29a-29c的多個(gè)單獨(dú)的電路允許屏蔽回路29a-29c選擇性地屏蔽一個(gè)或多個(gè)感測區(qū)。屏蔽回路29a-29c接收電壓信號(hào)，其防止方向盤框架干擾各自的感測回路24a、24b、24c和傳感器返回跡線26a、26b、26c中的信號(hào)。在其他實(shí)施(未示出)中，可能有屏蔽回路和感測回路的其他組合。

圖10和圖11圖示包括傳感器返回線56a-56c的替代實(shí)施，傳感器返回線56a-56c分別連接到感測回路54a-54c，并且向上延伸穿過設(shè)置在感測回路54a-54c上方的絕緣材料53a。具體來說，傳感器墊50包括屏蔽回路59a-59c和屏蔽饋電跡線57a-57c，屏蔽饋電跡線57a-57c從印刷在基層襯底22上的各自的回路59a-59c延伸。在這個(gè)實(shí)施中，基層襯底22充當(dāng)絕緣層。第一介電或絕緣層55設(shè)置在屏蔽回路59a-59c和跡線57a-57c上。感測回路54a-54c印刷在第一絕緣層55上。傳感器返回線56a、56b、56c直接或經(jīng)由傳感器返回跡線(未示出)分別連接到感測回路54a、54b、54c。第二介電或絕緣層53a設(shè)置在感測回路54a-54c上，并且傳感器返回線56a-56c延伸穿過并放置在第二絕緣層53a上。第三介電或絕緣層53b設(shè)置在傳感器返回線56a-56c上。

在替代實(shí)施(未示出)中，傳感器返回線可以直接連接到印刷傳感器回路。另外，傳感器返回線可以設(shè)置在與其他傳感器返回線不同的介電或絕緣層中。此外，屏蔽饋電線可以連接到印刷屏蔽饋電跡線或直接連接到屏蔽回路。屏蔽饋電線也可以設(shè)置在與屏蔽回路和其他屏蔽饋電線分離的一個(gè)或多個(gè)介電或絕緣層中。

具有由印刷導(dǎo)電油墨區(qū)域限定的傳感器回路，以及視情況具有由印刷導(dǎo)電油墨區(qū)域限定的屏蔽回路的傳感器墊允許制造商對(duì)于可以使用的襯底的類型的更多的靈活性，可以減小方向盤輪緣的厚度，可以較少耗時(shí)地制造和安裝，并且允許在感測回路的形狀和感測回路的數(shù)量方面的一定程度的自動(dòng)化和定制，這不容易用當(dāng)前的傳感器墊來實(shí)現(xiàn)。例如，待印刷的感測回路的圖案可以在多個(gè)襯底上重復(fù)，或其可以根據(jù)襯底的尺寸和車輛制造的需要而放大或縮小。根據(jù)某些實(shí)施，這種技術(shù)允許從常見的陳舊印刷圖案調(diào)整定制圖案，這減少了設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的時(shí)間，并且提高了產(chǎn)品生產(chǎn)的可靠性。

在使用膜基層襯底的某些實(shí)施中，傳感器墊20、30、50的總厚度可以在約60微米和約185微米之間。例如，傳感器層、用于傳感器層的介電層、屏蔽層和用于屏蔽層的介電層各自可以是約10微米厚，并且膜襯底可以是約20微米厚，從而產(chǎn)生具有約60微米的總厚度的墊。在另一實(shí)施中，傳感器層和屏蔽層各自可以是約20微米厚，用于傳感器的介電層和屏蔽層各自可以是約10微米厚，并且膜襯底可以是約125微米，從而產(chǎn)生具有約185微米的總厚度的墊。在其他實(shí)施中，可以使用泡沫或織物襯底。在這些實(shí)施中，泡沫襯底可以具有高達(dá)約1.5mm的厚度，并且織物襯底可以具有高達(dá)約1mm的厚度。

在各種實(shí)施中，傳感器回路可以印刷在已經(jīng)是方向盤組件的一部分的材料上，這可以減小方向盤輪緣的總厚度和在輪緣中使用的材料。例如，傳感器回路可以印刷在例如構(gòu)成方向盤輪緣的外層的皮革或乙烯基塑料表皮的背面上。或者，作為另一實(shí)例，傳感器回路可以印刷在包括在輪緣中的超模壓聚合物泡沫層的表面上。在其他實(shí)施中，傳感器墊可以單獨(dú)制造并通過將墊粘合或以其他方式粘附到外表皮的內(nèi)表面上來安裝，這可以減少將材料安裝在方向盤輪緣中的時(shí)間，并且可以增加沿著方向盤輪緣的一個(gè)或多個(gè)感測區(qū)的位置的準(zhǔn)確度。

另外，這種技術(shù)可以應(yīng)用于制造用于方向盤的加熱器墊。例如，圖12圖示通過將導(dǎo)電油墨印刷到基層襯底上制造的加熱器墊70的一個(gè)實(shí)施。加熱器墊70包括各自由導(dǎo)電回路限定的一個(gè)或多個(gè)加熱區(qū)71a、71b，并且供電線73a、73b和返回線74a、74b分別在每個(gè)導(dǎo)電回路71a、71b和電源75之間延伸。如圖所示，至少部分地選擇用于每個(gè)加熱區(qū)71a、71b的油墨圖案以提供對(duì)加熱器墊70的更均勻的加熱。具體來說，區(qū)域71a、71b的第一部分76a、76b分別鄰近供電線73a、73b連接到每個(gè)區(qū)域的導(dǎo)電供電跡線的位置，并且每個(gè)區(qū)域71a、71b的第二部分77a、77b分別被設(shè)置為更遠(yuǎn)離連接。每個(gè)部分76a、76b的厚度小于每個(gè)部分77a、77b的厚度，以便為從每個(gè)供電線73a、73b分別流入每個(gè)回路71a、71b的電流提供更大的電阻，這迫使更多的電流朝向每個(gè)導(dǎo)電回路的遠(yuǎn)端部分并且提供每個(gè)區(qū)域的更均勻的加熱。導(dǎo)電油墨被介電層(未示出)覆蓋。

電源75可以是與感測/屏蔽墊通信的同一ECU(諸如圖5中所示的ECU 40)的一部分，或電源75可以是單獨(dú)的ECU的一部分。在這些實(shí)施中，電源75可以向加熱器墊70提供加熱電流，直到方向盤達(dá)到預(yù)定溫度或直到電源75以其他方式被指示停止為加熱器墊70生成電流。

另外，根據(jù)一些實(shí)施，電源75可以是用于生成屏蔽層的電壓信號(hào)的相同電源。在這種實(shí)施中，電源被配置成選擇性地生成屏蔽層的電壓信號(hào)和加熱器層的加熱電流。電壓信號(hào)可以被配置成盡可能接近地匹配感測回路的電壓信號(hào)，并且屏蔽電流可以小于約200微安。加熱電流可以在約4安培和約8安培之間。例如，電源可以被配置成響應(yīng)于接收到加熱器的“接通”信號(hào)而生成加熱器層的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電回路的加熱電流。接通信號(hào)可以從來自一個(gè)或多個(gè)感測回路的存在信號(hào)被接收，所述存在信號(hào)指示鄰近一個(gè)或多個(gè)感測回路的手的存在，或可以從車輛中的按鈕或其他輸入設(shè)備被接收。另外，電源可以被配置成響應(yīng)于接收到信號(hào)(例如，覆蓋信號(hào))而生成屏蔽層的一個(gè)導(dǎo)電區(qū)的屏蔽電壓信號(hào)，所述信號(hào)指示分別在一個(gè)或多個(gè)感測區(qū)中的感測優(yōu)先于加熱。電源也可以被配置成響應(yīng)于各自的感測區(qū)的溫度達(dá)到設(shè)置溫度而停止生成加熱器層的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電回路的加熱電流。另外，電源可以被配置成周期性地(諸如每隔約10毫秒至約50毫秒)交替生成加熱電流和屏蔽電壓信號(hào)。在其他實(shí)施中，所述周期可以是每隔約10毫秒至約100毫秒。

此外，在某些實(shí)施(未示出)中，用于加熱方向盤的導(dǎo)電區(qū)的附加層可以印刷在與感測層和屏蔽層相同的基層襯底附近，并且通過介電材料與屏蔽或感測層分離。

除非另有定義，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通常理解的相同的含義。類似于或等效于本文所述的那些的方法和材料可以用于本公開的實(shí)踐或測試。除非上下文另有明確規(guī)定，否則在說明書和所附權(quán)利要求中使用的單數(shù)形式“一”、“所述”包括復(fù)數(shù)指示物。本文使用的術(shù)語“包含”和其變體與術(shù)語“包括”和其變體同義使用，并且是開放的、非限制性的術(shù)語。盡管將描述用于方向盤手檢測系統(tǒng)的實(shí)施，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見的是，實(shí)施不限于此。

本文所使用的術(shù)語“近似地”、“大約”、“大體上”和類似術(shù)語旨在具有與本公開的主題所屬的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的共同和公認(rèn)用法一致的寬泛含義。審閱本公開的本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些術(shù)語旨在允許所描述和要求保護(hù)的某些特征的描述，而不將這些特征的范圍限制到所提供的精確數(shù)值范圍。因此，這些術(shù)語應(yīng)當(dāng)被解釋為指示所描述和要求保護(hù)的主題的非實(shí)質(zhì)性或無關(guān)緊要的修改或改變被認(rèn)為是在所附權(quán)利要求中所述的本發(fā)明的范圍內(nèi)。

應(yīng)注意，本文中用于描述各種實(shí)施方案的術(shù)語“示例性”旨在指示這些實(shí)施方案是可能的實(shí)施方案的可能的實(shí)例、表示和/或圖示(并且這種術(shù)語并不旨在意味著這些實(shí)施方案必須是特殊的或最高級(jí)的實(shí)例)。

本文所使用的術(shù)語“耦接”、“連接”等意味著兩個(gè)構(gòu)件直接或間接地彼此接合。這種接合可以是固定的(例如，永久的)或可移動(dòng)的(例如，可移除的或可釋放的)。這種接合可以通過兩個(gè)構(gòu)件或兩個(gè)構(gòu)件和任何附加的中間構(gòu)件彼此一體地形成為單個(gè)整體，或者通過兩個(gè)構(gòu)件或兩個(gè)構(gòu)件和任何附加的中間構(gòu)件彼此附接來實(shí)現(xiàn)。

本文中對(duì)元件的位置(例如，“頂部”、“底部”、“上方”、“下方”等)的引用僅用于描述圖中各種元件的定向。應(yīng)注意，各種元件的定向可以根據(jù)其他示例性實(shí)施方案而不同，并且這些變化旨在被本公開所涵蓋。

重要的是應(yīng)注意，各種示例性實(shí)施方案中所示的用于方向盤的感測系統(tǒng)的構(gòu)造和布置僅是說明性的。盡管在本公開中僅詳細(xì)描述了幾個(gè)實(shí)施方案，但是審閱本公開的本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易地了解，許多修改是可能的(例如，各種元件的大小、尺寸、結(jié)構(gòu)、形狀和比例的變化、參數(shù)值、安裝或分層布置、材料的使用、顏色、定向等)，而不實(shí)質(zhì)上脫離本文所述的主題的新穎教導(dǎo)和優(yōu)點(diǎn)。例如，示出為一體形成的元件可以由多個(gè)零件或元件構(gòu)成，元件的位置可以顛倒或以其他方式改變，并且離散元件或位置的性質(zhì)或數(shù)量可以變更或改變。根據(jù)替代實(shí)施方案，任何過程或方法步驟的次序或順序可以改變或重新排序。在不脫離本實(shí)施方案的范圍的情況下，也可以對(duì)各種示例性實(shí)施方案的設(shè)計(jì)、操作條件和布置進(jìn)行其他替換、修改、改變和省略。

盡管已經(jīng)用特定于結(jié)構(gòu)特征和/或方法動(dòng)作的語言描述了主題，但是應(yīng)當(dāng)理解，所附權(quán)利要求中定義的主題不一定限于上述具體特征或動(dòng)作。相反，上述具體特征和動(dòng)作被公開為實(shí)施權(quán)利要求的示例性形式。