CN109641607A - 方向盘结构组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆方向盘的方向盘结构组件，其具有用于抓握并操纵方向盘的握持区域(1)，握持区域具有外表面(10)，外表面包围握持区域(1)，并且外表面与握持区域(1)的周围环境邻接，并且方向盘结构组件具有布置在握持区域(1)中的至少一个电元件，电元件形成面式的电极设施(5、6)，以便能够检测到手接近握持区域(1)和/或手在握持区域(1)上的定位。在此，面式的电极设施(5)在至少一个部分区域(51、52、53、54；62)中具有朝向握持区域(1)的外表面(10)的在横截面中呈直线的或凹状的电极面。

Description

方向盘结构组件

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于机动车辆方向盘的方向盘结构组件。

背景技术

这种方向盘结构组件包括例如形式为方向盘轮缘和/或方向盘辐条的用于抓握并操纵方向盘的握持区域，方向盘轮缘经由方向盘辐条与方向盘毂连接，其中，握持区域具有外表面，该外表面包围握持区域并且与握持区域的周围环境邻接。当驾驶员通过抓握握持区域来实施转向运动时，或当驾驶员操作设置在握持区域上的操作元件，例如电开关时，握持区域的外表面与该驾驶员的手接触。在握持区域上设置有一个或多个用于形成面式的电极设施的电元件，借助它们能够检测到手接近握持区域并且/或者检测到手在握持区域上的定位。

在这种方向盘结构组件中，面式的电极设施或被设置成用于形成电极设施的电元件被有规律地布置在握持区域的(在横截面中是)中央区段与握持区域的在中央区段上(沿径向方向)向外联接的外区段(也形成了握持区域的外表面)之间。在此，握持区域的内区段(例如中央区段)和外区段可以分别由一个或多个部分区段或层形成。因此，握持区域的内区段(中央区段)由方向盘框架和被施装在该方向盘框架上的泡沫覆盖物形成。握持区域的外区段例如可以由另外的泡沫覆盖物和/或尤其是由木材或皮革构成的外饰面形成。

电极设施或者更准确地是被设置成用于形成电极设施的电元件在握持区域的内区段和外区段之间延伸，并且为此在在先公知的设施中例如围绕握持区域的内区段弯成角度。由于电极设施在此并不由唯一的大面积的电元件形成，而是被分成多个单个的电元件，因此尤其应当能够获知的是，驾驶员仅用一只手还是用两只手来抓握握持区域，并且/或者相应的手实际上牢牢地围握握持区域还是仅是碰触地贴靠在该握持区域上。

因此，由US 2014/0224040 A1公知的是，使用传感器垫作为电极设施，该传感器垫具有多个单个的传感器元件。

在这样的系统中，对驾驶员的手的探测尤其可以电容式地实现，也就是说通过对手与整合到方向盘结构组件的握持区域中的电极设施的电容式耦合进行评估来实现。替选和/或附加地，在此例如也可以检测到手在抓握握持区域时所引起的力作用。

发明内容

本发明所要解决的问题是，在检测各自的碰触或抓握状况方面进一步改进具有被整合到握持区域中的电极设施的方向盘结构组件。

该问题根据本发明通过提供具有权利要求1的特征的方向盘结构组件来解决。

因此，(由至少一个电元件形成的)面式的电极设施在至少一个部分区域中具有朝向握持区域的外表面的在横截面中呈直线的或凹状的电极面。

本发明基于如下认识，通过使用用于形成被用作碰触或握持传感器的电极设施的在横截面中呈直线的和/或凹状的电极面能够更好地彼此隔开在电极设施的相邻的部分区域处的在手接近时所产生的电场的取向和强度，从而能够比在先公知的电极设施更可靠地识别到不同的接触和握持状况。因为在在先公知的电极设施中，(例如由于围绕中央的方向盘区域引导的电极设施的一贯凸状的弯曲)在手接近时所产生的电场的方向和强度沿着握持区域单纯连续地改变，这就使得很难区分不同的碰触和握持状况。

电极设施围着握持区域的内区段。这可以一方面以如下方式来实现，即，电极设施完全(在360°的角度上)包围内区段。另一方面，这也可以以如下方式实现，即，电极设施仅部分地，例如在至少120°的，尤其是至少180°的，但要小于360°的角度上围着握持区域的内区段。电极设施为此例如可以在横截面中基本上呈U形实施。

电极设施可以具有至少两个相互成角度的部分区域。这尤其意味着，一个部分区域至与之成角度的另一区域的过渡部处存在不连续性，在该不连续性下，各部分区域的面法线的方向在从一个部分区域过渡成另一部分区域时经历了不连续的改变，也就是说有跃变的改变。

电极设施的相互成角度的面式的部分区域可以在过渡部处碰触。另一方面，它们在那里也可以相互间隔开。

电极设施的各个部分区域可以在它们的朝向握持区域的外表面的侧上在横截面中分别直线地、凹状地或凸状地成形。在此，电极设施在横截面中观察也可以仅仅具有直线的部分区域或也可以仅仅具有凸状的部分区域，以及可以具有直线的、凹状的和凸状的部分区域的组合。但是，它在横截面中并不应仅仅由凸状成形的部分区域构成。

具体地，沿着握持区域的周向可以相互交替地布置有电极设施的(在横截面中观察)凸状地成形和凹状地成形的部分区域，或者可以沿着周向依次交替地布置有电极设施的凸状成形的和在横截面中呈直线的部分区域。在横截面中呈直线的以及凹状成形的部分区域的交替的布置也是可行的。最后，也可以既设置有在横截面上呈直线的部分区域又设置有凹状成形和凸状成形的部分区域。

电极设施的各部分区域的(例如在横截面中呈直线的、凹状的或凸状的)形状有利地与握持区域的内区段的所属的表面区域、也就是说外轮廓相对应，在这些表面区域上安置有电极设施的相应的部分区域。因此，为了施装电极设施的在横截面中呈直线的部分区域，在握持区域的内区段上设置有横截面中呈直线的表面区域等。

为了改善灵敏度，还可以在握持区域中(分别在方向盘框架与握持区域的外表面之间)布置有两个或更多个电极设施。

附图说明

在结合附图的实施例的以下描述中，本发明的另外的细节和优点将变得显而易见。其中：

图1示出穿过具有电极设施的方向盘结构组件的握持区域的横截面；

图1A示出图1的截段；

图2示出图1中所示类型的电极设施的示意图，其具有在手接近电极设施时产生的电场的场线；

图3示出图2的设施的修改的示意图；

图4示出图1的电极设施的改进方案的示意图；

图5a示出图1的电极设施的第二改进方案的示意性的局部图；

图5b示出图1的电极设施的第二改进方案的示意性的局部图；

图6示出机动车辆方向盘的示意图。

具体实施方式

图6中示出了用于机动车的方向盘L，其以公知的方式具有沿着延伸方向E呈环形地、例如呈圆环形地延伸的方向盘轮缘K。该方向盘轮缘形成用于抓握并操纵方向盘L的握持区域，以便以此在机动车中实施转向运动，或者以便操作设置在方向盘轮缘K上的例如形式为电开关的操作元件。在此，握持区域的周向方向U，即握持区域在横截面中所环绕的那个方向垂直于延伸方向E地延伸。

方向盘L还具有形式为毂N的中央的区域，方向盘L经由该中央的区域能够与机动车的转向系统连接，以便实现在方向盘L上实施的转向运动。方向盘轮缘K经由辐条S与中央的方向盘区域连接，这些辐条同样形成握持区域的一部分，并且例如可以具有操作元件。

图6的方向盘结构组件仅被理解为示例性的。因此，例如方向盘轮缘K无需不中断地沿着延伸方向E环绕，而是例如可以由两个(或更多个)轮缘区段构成，这些轮缘区段沿着方向盘轮缘的延伸方向E彼此间隔开。

图1示出了穿过图6中所示的类型的方向盘L的握持区域(例如穿过方向盘轮缘K)的横截面，其中，在图1中以及在随后的图2和3中的握持区域分别以附图标记“1”标注。

握持区域1包括方向盘框架2以及围着框架2的例如形式为框架2的泡沫覆盖物的层3，作为中央区段2、3。握持区域1的该中央区段2、3在图1A中再次被单独示出。

结合图1A清楚可见，握持区域1的中央区段2、3具有在横截面中呈多边形的横截面。也就是说，握持区域1的中央区段2、3通过多个(在实施例中是四个)彼此成角度的棱边31、32、33、34限界，这些棱边在横截面中分别直线地实施。

在握持区域1的中央区段2、3上向外地联接有外区段4，该外区段例如可以由中央区段2、3的泡沫覆盖物(第二泡沫覆盖物)形成。握持区域1的外区段4在实施例中同时限定了握持区域1的外表面10，握持区域经由该外表面与方向盘之外的周围环境邻接。替选地，还可以将例如由木材或皮革构成的饰面施装到第二泡沫覆盖物上，该饰面与第二泡沫覆盖物一起形成握持区域的1的外区段4，并且于是尤其也形成了握持区域的外表面10。此外，取代一个或多个泡沫覆盖物地也可以采用其他的部件，例如用于形成握持区域的打印的元件。例如也可以取消第二(外)泡沫覆盖物，并且可以将饰面元件施装到内区段2、3上。

握持区域1的外表面10可以设有压印部，以便形成针对驾驶员手指的握持凹处。

将电极设施5施装到握持区域1的内区段2、3的表面(也就是说外轮廓)上，电极设施由电元件构成，电元件形成电极设施5的形式分别为电极面的四个部分区域51、52、53、54。电极设施5的每个部分区域51、52、53、54在此分别配属于握持区域1的内区段2、3的(或更准确地说是其外轮廓的)表面区域31、32、33、34，电极设施5的相应的部分区域51、52、53、54被施装到这些表面区域上。

在实施例中，电极设施5的部分区域51至54在横截面中是多边形，具体地为四边形。然而，也可以实现(中央区段2、3和电极设施5的)在横截面中呈多边形的其他实施方式。在此，拐角部可以被倒圆。

与握持区域1的外表面10的整体上凸状拱曲不同的是，电极设施5的部分区域51、52、53、54在横截面中分别直线地实施。由此在驾驶员的手接近时所产生的电场方面得到了更好的特性，如下面结合图2将更详细地描述。

之前先要指出的是，图1和1A的实施例具体地从如下状况出发，在该状况中，握持区域1的被电极设施5围着的内区段与其中央区段2、3重合，该内区段也包含有握持区域1的框架2。替选地，电极设施5也可以相对于框架2偏心地布置，从而使握持区域1的被电极设施5包住的内区段不包含有框架2。

此外，在握持区域1中可以整合有多个电极设施5，它们分别围着握持区域1的一个内区段，从而于是限定了握持区域1的多个相应的内区段。这例如可以通过握持区域1的多个区段式的泡沫覆盖物来实现。

在图1中以横截面示出的电极设施5在此完全没有必要沿着延伸方向E在例如形式为方向盘轮缘(参见图4)的握持区域1的整个长度上延伸。而是可以沿着延伸方向E依次布置有多个此类的电极设施，以便能够沿着延伸方向E分辨定位地检测到手在握持区域1上的定位。

此外，图1和1A中所示的设施便于形成电极设施5的各个电元件(传感器元件)的施装和精确定位。因此例如可以将电极设施5的各个部分区域51、52、53、54分别单独地安置到内区段2、3的分别所属的表面区域31、32、33、34上进而是安置到其外轮廓上。由此，确保了电极设施5的部分区域51、52、53、54在握持区域1上的精确定位；并且以该方式可以灵活地实现不同的配置。

为了检测和评估施加在电极设施5上的(电)状态，该电极设施可以与(电子)评估单元连接。

图2示出了图1中所示类型的电极设施5，但是其中，仅设置有三个相互成角度的部分区域51、52、53。与图1的设施相比，这些部分区域并不完全包围握持区域的内区段；而是图2中所示的电极设施5在一侧上是敞开的。在图2的电极设施5的各两个部分区域51、52或52、53之间(沿着周向方向U，参见图1)分别存在有从部分区域51或52至分别所联接的部分区域52或53的过渡部B1或B2。在各自的过渡部B1、B2处，电极设施5的空间上的定向不连续地改变。也就是说，从各自的部分区域51、52、53向外(在朝所属的握持区域的表面的方向上)指向的面法线N1、N2、N3在从电极设施5的一个部分区域过渡到与之成角度的另一部分区域时不连续地(跃变式地)改变了其空间上的定向。

这就提供了在当驾驶员的手接近握持区域时或当抓握握持区域时产生的电场方面的优点。图2中示意性地示出了这只手的各个手节段H1、H2、H3，其中H1例如代表拇指，H2代表手掌，并且H3代表手的另外的手指。在实施例中，所考虑到的手节段H1、H2、H3分别与电极设施5的部分区域51、52、53中的一个相对置。由于在横截面中直线地实施的部分区域51、52、53的分别所属的面法线N1、N2、N3具有明显不同的空间取向，使得在电极设施5的各自的部分区域51、52、53与所属的手节段H1、H2、H3之间产生的电场E1、E2、E3可以清楚地被彼此隔开。尤其地，高场强(具有相邻紧密放置的场线)的区域有针对性地集中在不同的、可明确区分开的位置上，并且通过依赖于各自的面法线N1、N2、N3的方向的明显隔开的空间上的走向来表征。

图3示出了图2的在电极设施的设计方面的修改方案。根据图3，那里的电极设施6具有三个部分区域61、62、63；并且这些部分区域并不完全包围(所属的握持区域的)内区段，而是电极设施6在(与部分区域62相对置的)一侧上是敞开的。就这方面而言，图3的电极设施的几何形状方面与图2的电极设施5相一致。图3的电极设施6与图2的相应的设施的主要区别在于，根据图3，电极设施6的部分区域61、62、63并不是由横截面中呈直线的电极面形成，而是由凹状和凸状的电极面形成。具体而言，图3的实施例中设置有(相对于所属的握持区域的外表面，如图1所示地)凹状成形的部分区域62，两个凸状成形的部分区域61、63与凹状成形的部分区域62成角度。

在凹状的部分区域62分别与凸状的部分区域61或63成角度的过渡部B1、B2处，电极设施6的电极面的弯曲分别不连续地从凹状变成凸状。与之相应的是，电极设施6的面法线N1、N2、N3的方向在从部分区域62过渡成与之分别成角度的部分区域61或63时的跃变式的改变。这也能够再次实现在电极设施6的各个部分区域61、62、63与分别配属的手节段H1、H2、H3之间的电场E1、E2、E3的明确的分离，这方面的意思参考图2的描述。

借助这种设施还可以屏蔽掉例如在图3中示意性地示出的框架2的握持区域的另外的元件的寄生电容，并且相应地减少了其对所得到的电场的不期望的影响。

作为图3所示的设施的替选方案地，凹状和凸状的电极面也可以以其他方式组合；或者可以设置有仅包括凹状的部分区域的电极设施。

图4中以横截面示意性地示出了图1和1A的设施的改进方案，据此，垂直于横截面平面(即沿着图6的延伸方向E地)依次布置有两个电极设施5、5’，并且这两个电极设施在横截面平面中(由于相对于框架2相对扭转而)彼此错开。以相应的方式，所配属的围着方向盘框架的其上分别施装有电极设施5、5’的层3、3’也彼此错开。

在图5A和5B中，分别以横截面示出了图1和1A中所示类型的设施的改进方案的截段。在此，根据图5A，在电极设施的凹状成形的部分区域62与框架2之间设置有另外的电极区域72，更确切地说其具有(相对于握持区域的外表面10的)凸状的弯曲。而根据图5B，在电极设施的凹状拱曲的部分区域62与外表面10之间设置有凸状拱曲的电极区域72。

通常，利用电极设施在方向盘的(至少一个)握持区域中的根据本发明的设计方案实现了在手接近握持区域并且/或者用手碰触握持区域(包括驾驶员的两只手同时接近和/或碰触方向盘轮缘的状况在内)方面的更高的灵敏度。为此，电极设施的(朝向握持区域的外表面的)电极面在横截面中呈直线地或凹状地构成。

此外，利用(至少一个)电极设施在方向盘的握持区域中的根据本发明的设计方案，当握持区域被手碰触(并且在此例如被手握住)时，也可以特定地检测到压力或相关联的力施加到握持区域上的情况。在配属于(至少一个)电极设施中的评估单元进行校准的情况下，也可以确定具体的压力或力值。

Claims (19)

1.用于机动车方向盘的方向盘结构组件，所述方向盘结构组件具有：

-用于抓握并操纵方向盘的握持区域(1)，所述握持区域具有外表面(10)，所述外表面包围所述握持区域(1)，并且所述外表面与所述握持区域(1)的周围环境邻接，和

-布置在所述握持区域(1)中的至少一个电元件，所述电元件形成面式的电极设施(5、6)，以便能够检测到手接近所述握持区域(1)和/或手在所述握持区域(1)上的定位，

其特征在于，

所述面式的电极设施(5、6)在至少一个部分区域(51、52、53、54；62)中具有朝向所述握持区域(1)的外表面(10)的在横截面中呈直线的或凹状的电极面。

2.根据权利要求1所述的方向盘结构组件，其特征在于，所述电极设施(5、6)围着所述握持区域(1)的内区段(2、3)。

3.根据权利要求2所述的方向盘结构组件，其特征在于，所述电极设施(5、6)在横截面中完全包围所述握持区域(1)的内区段(2、3)。

4.根据权利要求2所述的方向盘结构组件，其特征在于，所述电极设施(5、6)在横截面中部分地围着所述握持区域(1)的内区段(2、3)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方向盘结构组件，其特征在于，所述电极设施(5、6)在横截面中在至少180°的角度上部分地围着所述握持区域(1)的内区段(2、3)。

6.根据权利要求4或5所述的方向盘结构组件，其特征在于，所述电极设施(5、6)在横截面中呈U形地围着所述握持区域(1)的内区段(2、3)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方向盘结构组件，其特征在于，所述电极设施(5、6)包括至少两个相互成角度的部分区域(51、52、53、54；61、62、63)。

8.根据权利要求7所述的方向盘结构组件，其特征在于，所述电极设施(5、6)的相互成角度的部分区域(51、52、53、54；61、62、63)不连续地相互过渡。

9.根据权利要求7或8所述的方向盘结构组件，其特征在于，在所述相互成角度的部分区域(51、52、53；61、62、63)上的面法线(N1、N2、N3)的方向在从一个部分区域过渡到与之成角度的部分区域时不连续地改变。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方向盘结构组件，其特征在于，所述电极设施(5)在横截面中实施为多边形。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方向盘结构组件，其特征在于，所述电极设施(5)仅由具有在横截面中呈直线的电极面的部分区域(51、52、53、54)形成。

12.根据权利要求1至10中任一项所述的方向盘结构组件，其特征在于，所述电极设施仅由具有凹状的电极面的部分区域形成。

13.根据权利要求1至10中任一项所述的方向盘结构组件，其特征在于，所述电极设施(6)具有至少一个具有凸状的电极面的部分区域(61、63)。

14.根据前述权利要求中任一项所述的方向盘结构组件，其特征在于，所述握持区域(1)具有多个彼此间隔开的电极设施(5、6)，所述电极设施分别在至少一个部分区域(51、52、53、54；62)中具有在横截面中呈直线的或凹状的电极面。

15.根据权利要求14所述的方向盘结构组件，其特征在于，所述握持区域(1)具有多个彼此间隔开的且在所述握持区域的横截面面积之内并排地布置的电极设施(5、6)。

16.根据权利要求14或15所述的方向盘结构组件，其特征在于，所述握持区域(1)具有多个彼此间隔开的且沿着所述握持区域(1)的与所述握持区域(1)的横截面面积垂直的延伸方向(E)依次布置的电极设施(5、5’)。

17.根据前述权利要求中任一项所述的方向盘结构组件，其特征在于，所述电极设施(5、6)被施装到所述握持区域(1)的内区段(2、3)上，所述内区段的外轮廓(31、32、33、34)与所述电极设施的部分区域(51、52、53、54；61、62、63)的形状相对应。

18.根据前述权利要求中任一项所述的方向盘结构组件，其特征在于，在所述握持区域(1)中设置有多个内区段，在所述内区段的外轮廓上分别施装有电极设施(5、6)。

19.根据前述权利要求中任一项所述的方向盘结构组件，其特征在于，在所述握持区域(1)的横截面平面中，与具有凹状的弯曲的电极设施的部分区域(62)相对置地布置有具有凸状的弯曲的电极区域(72)。