离手检测方向盘、车辆及离手检测方法与流程

1.本说明书涉及车辆技术领域，具体涉及一种离手检测方向盘、车辆及离手检测方法。


背景技术：

2.当前的方向盘设计可以包括围绕方向盘框架轮缘的一个或多个传感器垫，其被配置成使用电容式感测来检测驾驶员的手的存在。已知的传感器垫包括缝合到织物或泡沫衬底的导线回路。方向盘框架通常由金属(诸如镁合金或钢)制成，方向盘框架可以是用于感测垫中的信号的干扰源。
3.因此，现有的传感器垫在制造上是非常耗时的，现有的传感器垫的设计包括设计用于传感器的线缝布局以及设计用于屏蔽体的线缝布局，每个布局位于单独的传感器垫上，这些传感器垫必须正确地装配在方向盘轮缘的复杂曲线形状上。另外，需要根据哪些区域应提供感测以及车辆制造商的方向盘规格来重新设计图案。此外，制造过程和可用材料限制了使用基层衬底上的可用空间的能力。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本说明书实施例提供一种离手检测方向盘、车辆及离手检测方法，以达到降低传感器组件布线难度的目的。
5.本说明书实施例提供以下技术方案：一种离手检测方向盘，包括方向盘骨架、发泡层和传感器组件，传感器组件被支撑在方向盘骨架的把圈外周，传感器组件与方向盘骨架之间具有间隙，传感器组件和方向盘骨架一体发泡并形成发泡层，且传感器组件和方向盘骨架的把圈外周均置于发泡层中。
6.进一步地，传感器组件包括若干与把圈同向延伸的主干金属丝和若干用于连接主干金属丝的分支金属丝，若干主干金属丝与若干分支金属丝形成用于检测手部是否接触的电容传感面。
7.进一步地，主干金属丝有三条，每条主干金属丝均呈弧形状，三条主干金属丝分别位于把圈的顶侧、内侧和外侧，每条分支金属丝的延伸方向均穿过位于内侧的主干金属丝的圆心。
8.进一步地，传感器组件为四个，四个传感器组件分别位于把圈的左前位置、右前位置、左后位置和右后位置上。
9.进一步地，传感器组件通过支撑架支撑在方向盘骨架的把圈外周，支撑架的一端连接主干金属丝和/或所述分支金属丝，支撑架的另一端夹紧在把圈外周。
10.进一步地，支撑架包括第一支架，第一支架包括第一弹性夹紧臂和第一连接部，第一弹性夹紧臂的截面呈优弧形，第一弹性夹紧臂能够与方向盘骨架的把圈卡接，第一连接部一端与主干金属丝和/或分支金属丝连接，第一连接部另一端与第一弹性夹紧臂的外侧壁连接。
11.进一步地，支撑架还包括与第一支架相向设置的第二支架，第二支架包括第二弹性夹紧臂和第二连接部，第二弹性夹紧臂的截面呈优弧形，第二弹性夹紧臂能够与第一弹性夹紧臂卡接配合形成卡环结构，卡环结构能够与把圈外周夹紧，第二连接部一端与主干金属丝和/或分支金属丝连接，第二连接部另一端与第二弹性夹紧臂的外侧壁连接。
12.本发明还提供了一种车辆，包括车体、离手检测方向盘和控制组件，离手检测方向盘为上述的离手检测方向盘，离手检测方向盘安装在车体内，控制组件设置在车体内并与离手检测方向盘中传感器组件电连接。
13.进一步地，控制组件包括：微控制器；电容传感专用芯片，与微控制器电连接，并且电容传感专用芯片通过传感器通道保护电路与离手检测方向盘中传感器组件电连接。
14.更进一步地，本发明还提供了一种离手检测方法，应用于上述的车辆，离手检测方法包括：步骤一、电容传感专用芯片通过传感器通道保护电路采集传感器组件的电容信号；步骤二、当电容信号值发生改变时，电容传感专用芯片采集改变的电容信号并对应生成数字信号；步骤三、微控制器接收数字信号并进行处理，从而判断驾驶员的手是否持握在离手检测方向盘上。
15.与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：本发明实施例通过将传感器组件和方向盘骨架一体发泡并形成发泡层，可以将传感器组件的线束一体设置在发泡层内，从而可以克服未改进前的技术方案中布线困难的问题。
附图说明
16.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
17.图1是本发明实施例的结构示意图；
18.图2是本发明实施例的传感器组件的结构示意图；
19.图3是本发明实施例中支撑架的结构示意图；
20.图4是本发明实施例的控制组件的结构示意图。
21.图中附图标记：10、方向盘骨架；20、发泡层；30、传感器组件；31、主干金属丝；32、分支金属丝；40、支撑架；41、第一支架；411、第一弹性夹紧臂；412、第一连接部；42、第二支架；421、第二弹性夹紧臂；422、第二连接部。
具体实施方式
22.下面结合附图对本技术实施例进行详细描述。
23.以下通过特定的具体实例说明本技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本技术的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。本技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下
所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
24.要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本技术，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目和方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
25.还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本技术的基本构想，图式中仅显示与本技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
26.另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。
27.如图1至图3所示，本发明实施例提供了一种离手检测方向盘，包括方向盘骨架10、发泡层20和传感器组件30，传感器组件30被支撑在方向盘骨架10的把圈外周，传感器组件30与方向盘骨架10之间具有间隙，传感器组件30和方向盘骨架10一体发泡并形成发泡层20，且传感器组件30和方向盘骨架10的把圈外周均置于发泡层20中。
28.本发明实施例通过将传感器组件30和方向盘骨架10一体发泡并形成发泡层20，可以将传感器组件30的线束一体设置在发泡层20内，从而可以克服未改进前的技术方案中布线困难这一难题。
29.如图2所示，本发明实施例中，传感器组件30包括若干与把圈同向延伸的主干金属丝31和若干用于连接主干金属丝的分支金属丝32，若干主干金属丝31与若干分支金属丝32形成用于检测手部是否接触的电容传感面，该电容传感面能够传导周期性的电压信号，形成由把圈向外的辐射的电场，当人手抓握把圈的时候会改变电场分布，从而实现离手检测的目的。
30.本发明实施例通过若干主干金属丝31与若干分支金属丝32形成的网格结构替代传统的方向盘传感器垫，同时通过检查网格结构与外界形式的电容变化来实现离手检测的目的。
31.本实施例中若干主干金属丝31与若干分支金属丝32形成蛇骨状结构，即若干主干金属丝31平行排布且形成具有开口的弧形结构，上述若干分支金属丝32沿主干金属丝31的延伸方向间隔布置，以用于将若干主干金属丝31连接固定。
32.优选地，主干金属丝和分支金属丝均采用具有较高的刚性，使在安装布置和发泡过程中不易变形，保证电容传感面的稳定性。
33.如图2所示，主干金属丝31有三条，每条主干金属丝31均呈弧形状(优选实施例为半圆状)，三条主干金属丝31分别位于把圈的顶侧、内侧和外侧，且位于顶侧的金属丝与每条分支金属丝32的中部对应固定连接，位于内侧和外侧的两条主干金属丝31分别与每条分支金属丝32的两端对应固定连接。
34.当然，本实施例并不限于上述结构，例如根据不同需要可以考虑增加或者减少主
干金属丝31的数量。或者根据不同需要改变主干金属丝31和分支金属丝32的形状结构，此处不再进行一一对应说明，但上述实施例均应该在本技术的保护范围内。
35.优选地，每条分支金属丝32的延伸方向(延伸面)均穿过位于内侧的主干金属丝31的圆心。本实施例中三条主干金属丝31的圆心均相同，且为把圈的圆心。本发明实施例可以使传感器组件30均匀地分布在把圈上，从而达到提高检测精度的目的。
36.在本发明的一种实施例中，上述传感器组件30为两个，每个传感器组件30均呈整圆形结构，两个传感器组件30能够完全包覆把圈的外周，以实现把圈的全面覆盖的目的，从而提高离手检测的准确性。
37.在本发明的另一种实施例中传感器组件30为四个，四个传感器组件30均呈半圆形结构，四个传感器组件30分别位于把圈的左前位置、右前位置、左后位置和右后位置上。
38.在本发明的第三种实施例中，传感器组件30为三个，可以采用整圆和半圆形结构的混合使用方式，以能够全面覆盖把圈为目的。
39.优选地，上述传感器组件30可以为多个，沿把圈的圆周方向依次设置，以完全覆盖把圈整个圆周。
40.需要说明的是，上述传感器组件30之间彼此绝缘，以避免产生相互干扰，从而使本装置能够正常运行。同时每个传感器组件30均通过延伸结构延伸到方向盘中间的安装气囊的腔中，可以和控制组件相连接。
41.本实施例中传感器组件30还包括传感单元，设置上述网格结构的外轮廓面。
42.如图3所示，本发明实施例中离手检测方向盘还包括支撑架40，传感器组件30通过支撑架40支撑在方向盘骨架10的把圈外周，支撑架40的一端连接主干金属丝和/或所述分支金属丝，支撑架40的另一端夹紧在把圈外周。
43.本发明实施例中该支撑架40采用绝缘材质制成，例如塑料，采用该支撑架40将传感器组件30固定在方向盘骨架10上可以有效将传感器组件30方向盘骨架10有效间隔设置，以起到绝缘的目的。
44.本实施例中，所有的分支金属丝32距离方向盘骨架10的间隙距离至少为2mm，以确保传感器组件30的金属部分不与骨架接触。
45.具体地，支撑架40包括第一支架41和第二支架42。第一支架41包括第一弹性夹紧臂411和第一连接部412，第一弹性夹紧臂411的截面呈优弧形，第一弹性夹紧臂411能够与方向盘骨架10的把圈卡接，第一连接部412一端与主干金属丝和/或分支金属丝连接，第一连接部412另一端与第一弹性夹紧臂411的外侧壁连接；第二支架42包括第二弹性夹紧臂421和第二连接部422，第二弹性夹紧臂421的截面呈优弧形，第二弹性夹紧臂421能够与第一弹性夹紧臂411卡接配合形成卡环结构，卡环结构能够与把圈外周夹紧，第二连接部422一端与主干金属丝和/或所述分支金属丝连接，第二连接部422另一端与第二弹性夹紧臂421的外侧壁连接。
46.本实施例中，上述第一弹性夹紧臂411的开口和第二弹性夹紧臂421的开口相向设置，以在装配时使把圈被夹持在第一弹性夹紧臂411内，同时使第一弹性夹紧臂411被夹持在第二弹性夹紧臂421内，以形成上述卡环结构。
47.使第一弹性夹紧臂411的开口和第二弹性夹紧臂421的开口相向设置可以避免把圈脱出，从而增加本发明实施例的装配稳定性。
48.当然，本实施例并不限于上述结构，例如上述第一弹性夹紧臂411和第二弹性夹紧臂421也可以采用其他结构形式，只要能够与方向盘骨架10的把圈固定即可。
49.需要说明的是，本实施例在发泡层20的轮廓表面进行卷皮包覆，以提升驾驶员的持握手感，同时该卷皮还具有防滑层，可以有效防止打滑。
50.本发明实施例还提供了一种车辆，包括车体、离手检测方向盘和控制组件，离手检测方向盘为上述的离手检测方向盘，离手检测方向盘安装在车体内，控制组件设置在车体内并与离手检测方向盘中传感器组件30电连接。
51.通过上述控制组件可以实现传感器组件30的电容变化检测，从而根据改变量分析出驾驶员的手掌是否离开方向盘，当发现驾驶员手掌离开时，控制组件可以发出警示控制信号，用于作用在声光发生装置上，以达到提醒的目的。
52.如图4所示，控制组件包括微控制器和电容传感专用芯片。电容传感专用芯片与微控制器电连接，并且电容传感专用芯片通过传感器通道保护电路与离手检测方向盘中传感器组件30电连接。
53.工作时，由电容传感专用芯片(电容传感asic)采集传感器组件30的电容信号，当方向盘被驾驶员的手持握时，电容的信号就会发生变化进而可以感知方向盘上是否有手握。电容传感专用芯片通过传感器通道保护电路采集传感器组件30上的信号，当传感器组件30的电容发生变化时，电容传感专用芯片将相应的变化转换成数字信号，微控制器通过读取电容传感专用芯片寄存器来获取电容的信号，进行数据处理后来判断是否方向盘是否离手。
54.进一步地，本实施例中微控制器与系统基础芯片连接，该微控制器通过系统基础芯片与车辆声光发生装置连接，用于当方向盘离手时向车辆的声光发生装置发出警示控制信号。
55.优选地，本发明还提供了一种离手检测方法，应用于上述的车辆，离手检测方法包括：
56.步骤一、电容传感专用芯片通过传感器通道保护电路采集传感器组件30的电容信号；
57.步骤二、当电容信号值发生改变时，电容传感专用芯片采集改变的电容信号并对应生成数字信号；
58.步骤三、微控制器接收数字信号并进行处理，从而判断驾驶员的手是否持握在离手检测方向盘上。通过上述离手检测方法可以实现驾驶员的手掌是否持握在方向盘上，当未持握时发出对应的警示提示，以达到提高驾驶安全性的目的。
59.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例侧重说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于后面说明的方法实施例而言，由于其与系统是对应的，描述比较简单，相关之处参见系统实施例的部分说明即可。
60.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。