CN115230800A - 带有自适应电容式触摸识别器的方向盘、相关的组件和机动车辆 - Google Patents

带有自适应电容式触摸识别器的方向盘、相关的组件和机动车辆 Download PDF

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Abstract

一种用于机动车辆的方向盘，具有：方向盘毂，配置为可拆卸地附接到机动车辆的转向轴处；固定在方向盘毂处的方向盘圈；集成在方向盘圈中的至少一个电极，用于电容式检测对方向盘圈的触碰；在电极与布置在方向盘之外的电子分析单元之间的导电连接，以便经由导电连接向电极施加测量电势以进行触碰检测并且根据相关的测量电容变化取决于至少一个预定参数来检测对方向盘圈的触碰；布置在方向盘处或其中的非易失性数据存储器，在其中相应地保存有所述参数中的至少一个参数；其中非易失性数据存储器相应地被形成或改进为被布置在方向盘之外且与电子分析单元处于数据传输连接的读取单元读取，以便将至少一个参数传输给电子分析单元。

Description

带有自适应电容式触摸识别器的方向盘、相关的组件和机动 车辆
技术领域
本发明涉及一种带有电容式触摸识别器的方向盘。
背景技术
方向盘已经发展为不再是用于进行机动车辆转向装置的手动转向输入的简单的输入设备。因此，它除了机动车辆的转向型控制之外还用于进行基于触碰的输入直至用于控制机动车辆其他部件的姿势输入。此外，方向盘被配置为用于例如在车辆行驶时、但尤其在转变为机动车辆的自主行驶状态或反向转变时监测车辆驾驶者的转向控制。从DE 102010 035 940 B4已知一种用于方向盘的手握识别***。在方向盘圈的周边周围布置有压阻层，所述压阻层在抓握方向盘时对车辆驾驶者施加的力进行响应。如果这个***例如检测到不正常、例如抽搐性的手握动作，传感器信号可以实现关闭发动机或者启动制动过程。这些受力作用的装置具有以下缺点：这些装置占据相对较大的构造空间并且因此很难实现覆盖整个方向盘圈的检测。与此相对，已经显示出，电容式识别是有利的，因为电容式识别不仅允许识别方向盘圈的表面上的触碰而且还允许在表面触碰发生之前识别对方向盘圈的接近。通过所使用的电极的简单设计可以以节省构造空间的方式进行空间分辨
Figure BDA0003608765380000011
的触碰识别。集成在方向盘中的电容式触碰识别器的另一个优点在于，在很多方向盘中设置有方向盘电加热器并且于是这个已有的电气装备还可以至少部分用于电容式触碰识别。电容式触碰识别的缺点是，出于空间原因通常将电子分析单元布置在方向盘之外并且在更换方向盘时(例如由于方向盘材料的介电常数改变)必须以复杂的方式训练对新方向盘的触碰识别才能保证可靠的触碰识别。
发明内容
在此背景下，需要一种解决方案，其中可以以简化的方式、尤其在没有多次测量过程的情况下更换带有电容式触碰识别器和外部分析单元的方向盘。这个目的通过根据权利要求1所述的方向盘实现。同样有利的组件以及对应的机动车辆分别是独立权利要求的主题。有利的设计方案分别是从属权利要求的主题。要注意的是，在权利要求书中单独详述的特征可以以任意的技术上有意义的方式彼此组合并且展现出本发明的其他设计方案。说明书尤其与附图结合地进一步详细说明本发明。
本发明涉及一种用于机动车辆的方向盘。术语机动车辆在此还应包含对机动车辆的软件辅助拟真，其中方向盘形成用于实现拟真机动车辆的虚拟转向运动的输入设备。一般而言，方向盘为机动车辆的转向装置的一部分，利用方向盘，车辆驾驶者通过旋转方向盘实现真实或虚拟机动车辆的方向改变，其方式为例如使车辆的一个或多个车轮改变其转向位置。本发明的方向盘具有方向盘毂，所述方向盘毂被配置为可拆卸地附接到所述机动车辆的转向轴处。例如在所述转向轴与所述方向盘毂之间设置螺钉连接。例如通过冲击吸收器(impact absorber)遮盖螺钉连接。根据本发明还设置有固定在所述方向盘毂处的方向盘圈。所述方向盘圈例如配置为环形的或者替代地配置为一个或多个环形段。方向盘圈例如通过一个或多个方向盘辐条固定在方向盘毂处。根据本发明，设置有被集成在所述方向盘圈中的至少一个电极，所述电极用于电容式检测对所述方向盘圈的触碰。根据本发明，在所述电极与布置在所述方向盘之外的电子分析单元之间还设置有导电连接，以便经由所述导电连接向所述电极施加测量电势以进行触碰检测并且以便根据相关的测量电容变化且取决于预定的参数来检测对所述方向盘圈的触碰。电容式触碰检测的功能例如是基于电极前方环境(活跃区域)中的电场变化。所述电子分析单元例如具有RC振荡电路。在施加测量电势期间，测量所述电极与大地电势之间的电容。替代于大地电势，还可以设置具有相关的大地电势或反电势的反电极。由于金属或非金属材料接近电极，尤其在触碰所述方向盘圈时，电容增大并且于是影响RC振荡器的振动幅值。这种变化造成连接在下游触发阶段(downstream trigger stage)“翻转”并且改变其原始状态，由此肯定地检测到触碰。所述电子分析单元的灵敏度一般可以通过选择开关距离来调节。电容式触碰检测的开关距离随着靠近的材料的介电常数和电导率并且随着靠近的物体与电极面积相比的有效面积而变化，但是在方向盘的情况下并不完全如此。而开关距离另外还取决于安装条件，即方向盘圈的围绕电极的材料，也就是说取决于方向盘圈例如是真皮、人造革、木材还是类似材料。例如，开关距离由与方向盘圈的材料的介电常数相关的参数和/或由与在方向盘圈之内的电极的几何形状和位置相关的参数来预定。
根据本发明，还设置有布置在所述方向盘处或其中的非易失性数据存储器，在所述数据存储器中相应地保存有所述参数中的至少一个参数、例如与方向盘圈材料的介电常数相关的参数。根据本发明，所述非易失性数据存储器被布置在所述方向盘之外且与所述电子分析单元处于数据传输连接的读取单元读取，以便将所述至少一个参数传输给所述电子分析单元，使得所述电子分析单元例如在读取之后的分析步骤中可以借助于所存储且读取的参数适配地进行检测。所述读取单元、数据存储器和电子分析单元例如经由配置为总线***(如CAN-BUS)的数据连接来通信。
至少所述电极和所述数据存储器优选布置在一个共用的基底上。所述基底优选为薄膜或织物。
所述电极优选由方向盘加热器的加热导线形成。加热器的工作例如通过对加热导线施加经脉冲宽度调制的加热电流来进行，而触碰检测相应地在这种施加的空置时间中进行。
所述读取单元和所述非易失性数据存储器例如通过数据线连接。然而，优选的是无线读取数据存储器，其中设置有在方向盘处或其中布置的应答器，所述应答器与所述数据存储器导电连接并且其中所述应答器与所述读取单元无线通信。例如，应答器与读取单元之间的无线通信以有源或无源实施方案利用射频标识(RFID)技术、利用近场通信(NFC)技术、
Figure BDA0003608765380000021
Figure BDA0003608765380000031
技术或WiFi技术。所述应答器优选也布置在上述基底上。
优选所述应答器以及所述非易失性数据存储器都整合到所述方向盘圈中。
本发明还涉及一种组件，所述组件由在上述设计方案之一中的方向盘和布置在所述方向盘之外的电子分析单元以及布置在所述方向盘之外的读取单元组成。所述电子分析单元和所述读取单元例如布置在机动车辆的转向柱饰板之后或者仪表板或中控台的挡板之后。
本发明还涉及一种具有上述组件的机动车辆或者所述组件在机动车辆中的用途。
附图说明
参考以下附图详细阐述本发明。附图在此应理解为仅是示例性的并且仅形成一个优选的实施例。在附图中：
图1示出本发明组件的实施例的示意图。
具体实施方式
图1示出本发明组件的一个实施例。本发明的组件包括方向盘1以及布置在方向盘1之外的读取单元7和布置在方向盘1之外的电子分析单元6。读取单元7与分析电子单元6处于数据传输连接。在图1中，另外还设置有未详细标示的数据线。但是这种传输也可以被配置为无线的。
方向盘1具有方向盘毂3，所述方向盘毂用于将方向盘1可拆卸地附接到未进一步展示的机动车辆的转向轴12处。方向盘1还具有环形的方向盘圈2，所述方向盘圈经由多个辐条11支撑在方向盘毂3处。方向盘圈2的表面用作由机动车辆驾驶者(也简称为驾驶员)进行转向输入的抓握面。在方向盘圈2的表面下方并且因此在方向盘圈2中集成地布置有电极4，所述电极4在与方向盘1的旋转方向对应的周向上沿着方向盘圈2延伸。电极4经由导电连接5被电子电子分析单元6施加测量电势。导电连接5例如包含设置在方向盘毂3的区域中的环路接触件。
在此实施例中，电极4由未展示的方向盘加热器的加热导线形成，所述方向盘加热器对加热导线施加经脉冲宽度调制的加热电流，而在加热电流的空置时间中电极4可供用于触碰检测。由此，根据相关的测量电容变化并且取决于预定的参数，由电子分析单元6检测对方向盘圈2的触碰。电容式触碰检测的功能例如是基于电极4前方环境中、更准确地说在方向盘圈2的表面的区域中的电场变化。电子分析单元6例如具有RC振荡电路。在施加测量电势期间，测量电极4与大地电势之间的电容。替代于大地电势，替代地还可以设置具有相关大地电势或反电势的反电极。由于驾驶员的手接近电极4，尤其在触碰方向盘圈2时，电容增大并且于是影响RC振荡器的振动幅值。这种变化造成与电子分析单元6相关的下游触发阶段“翻转”并且改变其原始状态，由此肯定地检测到触碰。电子分析单元6的灵敏度一般可以通过选择开关距离来调节。电容式触碰检测的开关距离随着靠近的材料的介电常数和电导率并且随着靠近的物体与电极面积相比的有效面积而变化，但是在方向盘的情况下并不完全如此。而开关距离另外还取决于安装条件，即方向盘圈2的围绕电极4的材料，也就是说取决于方向盘圈例如是真皮、人造革、木材还是类似材料。例如，开关距离由与方向盘圈2的材料的介电常数相关的参数和/或由与在方向盘圈2之内的电极的几何形状和位置相关的参数来预定。
因此，根据本发明还设置有布置在方向盘1处或其中、在此同样布置在方向盘圈2中的非易失性数据存储器10，在所述数据存储器中相应地保存有这些参数中的至少一个参数、例如与方向盘圈材料的介电常数相关的参数。这个非易失性数据存储器10被布置在方向盘1之外且与电子分析单元6处于数据传输连接的读取单元7读取，以便将所述至少一个参数传输给电子分析单元6，使得电子分析单元例如在读取之后的分析步骤中可以借助于所存储且读取的参数适配地进行检测。在这个实施例中提出，借助于布置在方向盘1处或其中的应答器9来无线读取非易失性数据存储器10，所述应答器与非易失性数据存储器10导电连接并且其中应答器9与读取单元7无线通信。例如，应答器9与读取单元7之间的无线通信以有源或无源实施方案利用射频标识(RFID)技术、利用近场通信(NFC)技术、
Figure BDA0003608765380000041
技术或WiFi技术。电极4、非易失性存储器10以及应答器9例如被布置在共用的、在图1中未示出的基底上。

Claims (9)

1.一种用于机动车辆的方向盘(1)，包括：
方向盘毂(3)，所述方向盘毂被配置为可拆卸地附接到所述机动车辆的转向轴(12)处；
固定在所述方向盘毂(3)处的方向盘圈(2)；
集成在所述方向盘圈(2)中的至少一个电极(4)，用于电容式检测对所述方向盘圈(2)的触碰；
在所述电极(4)与布置在所述方向盘(1)之外的电子分析单元(6)之间的导电连接(5)，以便经由所述导电连接(5)向所述电极(4)施加测量电势以进行触碰检测并且以便根据相关的测量电容变化取决于至少一个预定的参数来检测对所述方向盘圈(2)的触碰；
布置在所述方向盘(1)处或其中的非易失性数据存储器(10)，在所述数据存储器中相应地保存有所述参数中的至少一个参数；布置在所述方向盘(1)之外且与所述电子分析单元(6)处于数据传输连接的读取单元(7)，所述读取单元(7)被配置为用于读取所述非易失性数据存储器(10)并且将所述至少一个参数传输给所述电子分析单元(6)。
2.根据权利要求1所述的方向盘(1)，其中所述电极(4)和所述数据存储器(10)被布置在共用的基底上。
3.根据前一权利要求所述的方向盘(1)，其中所述基底为箔或织物所述基底是薄膜或织物。
4.根据前述权利要求之一所述的方向盘(1)，其中电极(4)由方向盘加热器的加热导线形成。
5.根据前述权利要求之一所述的方向盘(1)，其中所述数据存储器(10)经由布置在所述方向盘处的应答器(9)被所述读取单元(7)无线地读取。
6.根据前一权利要求所述的方向盘(1)，其中所述应答器(9)还被布置在所述基底上。
7.根据前两项权利要求之一所述的方向盘(1)，其中所述应答器(9)和所述非易失性数据存储器(10)被布置在所述方向盘圈(2)中。
8.一种组件，所述组件由根据前述权利要求之一所述的方向盘(1)和布置在所述方向盘(1)之外的电子分析单元(6)以及布置在所述方向盘(1)之外的读取单元(7)组成。
9.一种机动车辆，所述机动车辆包括根据前一权利要求所述的组件。
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PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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Inventor after: M. Schneider

Inventor after: L. Debrich

Inventor before: M. Schneider

Inventor before: 50. Debricht

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