CN112882106A - 一种具有人体探测功能的方向盘传感器及方向盘 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种具有人体探测功能的方向盘传感器及方向盘。包括：传感层、屏蔽层和设置在所述传感层与所述屏蔽层之间的间隔基材；本申请设计传感层、屏蔽层，并在传感层与屏蔽层之间设置间隔基材，传感层与屏蔽层相对平行展开布置，形成现有平板电容器结构；利用传感层识别驾驶员手部的触摸和握持，间隔基材构成介电间隔，屏蔽层基于法拉第屏蔽效应原理，隔离方向盘轮辋骨架内部的金属结构、屏蔽层下方的加热器层等导体器件的电信号干扰；从而提高电位瞬时稳定性，保障驾驶人员的手部握持效果。
Description
技术领域
本公开一般涉及车用方向盘设备技术领域，具体涉及一种具有人体探测功能的方向盘传感器及方向盘。
背景技术
现有的车用方向盘传感系统工作过程中，当系统处于初始状态(尚未把握方向盘时)时，ECU的传感电极对传感层所发出的激励信号，会由于间隔基材的介电特性参数的原因，而逐步被屏蔽层吸收，进而，传感电极处所探测到的电位就会逐步降低。
当两个电极板(传感层和屏蔽层)之间的间隔隔离厚度很小时(即，间隔基材的厚度小于2.0mm时)，每次信号激励就会造成在短时间内的电荷迅速衰减；由此，就会影响传感层的电位瞬时稳定性。
目前，采用的改进方式是将间隔基材的厚度加大，避免屏蔽层对传感层的过度电荷吸收；但是，由于方向盘是相对结构精巧复杂的机构，难以进行传感器厚度方面及轮毂直径方面的过度加大，否则，会影响驾驶员的手部握持；因此，现有的方向盘传感器亟待改进。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种提高传感层的电位瞬时稳定性，保障驾驶人员的手部握持效果，结构简单且易于实现的具有人体探测功能的方向盘传感器及方向盘。
第一方面，本申请提供一种具有人体探测功能的方向盘传感器，包括：传感层、屏蔽层和设置在所述传感层与所述屏蔽层之间的间隔基材；
所述传感层为可拉伸变形的导电纺织物，所述屏蔽层为可拉伸变形的导体线材排布层，且所述传感层相对所述屏蔽层致密；所述传感层的占空比大于所述屏蔽层的占空比；所述传感层、所述屏蔽层通过缝纫或者胶粘层粘贴与所述间隔基材固接。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述传感层与所述间隔基材的占空比大于等于50％。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述导电纺织物为经编或者纬编的带有金属镀层的聚酯纤维网布、金属丝编制网布、碳纤维网布、金属镀层箔层或者导电油墨聚酯薄膜印刷层。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述屏蔽层为多方向拉伸弹性的、具有间隙的金属或非金属导体展开面。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述屏蔽层与所述间隔基材的占空比大于0且小于等于10％。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述屏蔽层的表面设有导体线材，且所述导线线材通过胶粘与所述间隔基材固接。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述间隔基材的类型为橡塑发泡层、无纺布层、聚酯软薄膜或者薄膜复合层。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述导体线材为非绝缘导体或者具有绝缘层的导体。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述传感层的占空比是所述屏蔽层的占空比的至少4倍。
第二方面，本申请提供一种方向盘，包括：轮辋骨架和套设在所述轮辋骨架上的蒙皮；所述轮辋骨架上安装有轮辐，且所述轮辐的方向盘空腔内安装有ECU；所述轮辋骨架与所述蒙皮之间设置有上述的一种具有人体探测功能的方向盘传感器；所述蒙皮与所述传感层相邻设置，且所述轮辋骨架与所述屏蔽层相邻设置。
综上所述，本技术方案具体地公开了一种具有人体探测功能的方向盘传感器及方向盘的具体结构。本申请具体地设计传感层与屏蔽层，并在传感层与屏蔽层之间设置间隔基材，传感层与屏蔽层相对平行展开布置，形成现有的平板电容器结构；进一步地，可以在屏蔽层表面设计导体线材，且导线线材通过胶粘与间隔基材固接，利用导体线材在屏蔽层表面形成疏散排布；或者，屏蔽层采用波浪形金属细丝以胶粘方式铺设在间隔基材的结构，降低对间隔基材的大面积孔洞/针孔结构破坏；利用传感层识别驾驶员手部的触摸和握持，间隔基材构成一定厚度的两导电层(即传感层和屏蔽层)之间的介电间隔，屏蔽层基于法拉第屏蔽效应的原理，以隔离方向盘轮辋骨架内部的金属结构、屏蔽层下方的加热器层等导体器件的电信号干扰；从而提高传感层的电位瞬时稳定性，保障驾驶人员的手部握持效果。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1、图2、图3、图4为一种具有人体探测功能的方向盘传感器的结构示意图。
图5为屏蔽层的结构示意图。
图6为方向盘的结构示意图。
图中标号：1、轮辋骨架；2、蒙皮；3、传感层；4、屏蔽层；5、间隔基材；6、导体线材；7、胶粘层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
实施例一
请参考图1和图2所示的本申请提供的一种具有人体探测功能的方向盘传感器的结构示意图，包括：传感层3、屏蔽层4和设置在所述传感层3与所述屏蔽层4之间的间隔基材5；
所述传感层3为可拉伸变形的导电纺织物，所述屏蔽层4为可拉伸变形的导体线材排布层，且所述传感层3相对所述屏蔽层4致密；所述传感层3的占空比大于所述屏蔽层4的占空比；所述传感层3、所述屏蔽层4通过缝纫或者胶粘层7粘贴与所述间隔基材5固接。
在本实施例中，传感层3，用于驾驶员手部的触摸和握持的识别；此处，传感层3与间隔基材5的占空比大于等于50％；所述传感层3 的材质为可拉伸变形的致密导电材料，可选地，例如为导电纺织物，且导电纺织物与间隔基材5的空间占比大于或等于50％，即导电纺织物所覆盖间隔基材5的面积不低于50％；
具体地，导电纺织物可以是经编或者纬编的带有金属镀层的聚酯纤维网布、金属丝编织网布、碳纤维网布、金属镀层的箔层、导电油墨聚酯薄膜印刷层等，均具有可以在横向、纵向、和45°斜向等多方向可弹性拉伸的特性；
其中，所述传感层3相对所述屏蔽层4致密；
屏蔽层4，基于法拉第屏蔽效应的原理，用以隔离方向盘轮辋骨架1内部的金属结构、屏蔽层4下方的加热器层等导体器件的电信号干扰；此处，所述屏蔽层4的材质为可拉伸变形的疏散导线材料；
其中，屏蔽层4有多方向拉伸弹性的，具有间隙的金属或非金属导体展开面，此处的多方向，例如为横向纵向或者45°斜向等；以缝纫或粘贴连接方式，贴附在间隔基材5的表面；
传感层3的占空比是屏蔽层4的占空比的至少4倍；传感层3的占空比是指传感层3的导体所覆盖间隔基材5的面积比例，屏蔽层4 的占空比是指屏蔽层4的导体所覆盖间隔基材5的面积比例；
优选地，如图2所示，在屏蔽层4表面设计导体线材6，且所述导线线材6通过胶粘与所述间隔基材5固接；此处，屏蔽层4与间隔基材5的占空比大于0且小于等于10％；利用导体线材6在屏蔽层表面形成疏散排布，导体线材6与间隔基材5的空间占比小于或等于 10％，即，导体线材6所覆盖间隔基材5的面积不大于10％；
此处，导体线材6的类型，可以是非绝缘导体，如裸铜细线、合金丝网、碳纤维网、导电油墨印刷层等；也可以是具有绝缘层的导体，如漆包导线、涂塑导线等；
优选地，如图4、图5所示，屏蔽层4，采用波浪形金属细丝以胶粘方式铺设在间隔基材5的结构；此种非绳缝定位的金属线屏蔽层结构，降低对间隔基材5的大面积孔洞/针孔结构破坏，可以产生很好的法拉第屏蔽效果，有助于对传感层的信号防护；
并且，所述传感层3与所述屏蔽层4相对平行展开布置，形成现有的平板电容器结构；
间隔基材5，设置在所述传感层3与所述屏蔽层4之间，用于构成一定厚度的两导电层(即传感层3和屏蔽层4)之间的介电间隔；此处，所述间隔基材5的材质为高介电系数的软性绝缘材料，可以是橡塑发泡层、无纺布层、聚酯软薄膜、薄膜复合层等；
并且，在间隔基材5上，传感层3的金属覆盖密度大于或等于屏蔽层4的金属覆盖密度的4倍。
实施例二
一种方向盘，包括：轮辋骨架1和套设在所述轮辋骨架1上的蒙皮2；所述轮辋骨架1上安装有轮辐，且所述轮辐的方向盘空腔内安装有ECU；所述轮辋骨架1与所述蒙皮2之间设置有上述的一种具有人体探测功能的方向盘传感器；所述蒙皮2与所述传感层3相邻设置，且所述轮辋骨架1与所述屏蔽层4相邻设置。
在本实施例中，如图6所示，上述的一种具有人体探测功能的方向盘传感器，安装在所述轮辋骨架1与所述蒙皮2之间，并且，蒙皮 2与传感层3相邻设置，轮辋骨架1与屏蔽层4相邻设置，以提高传感层的电位瞬时稳定性，保障驾驶人员的手部握持效果；
具体地，当ECU的传感电极对传感层进行电信号激励时，传感层与屏蔽层构成的平板电容器中存储电荷，传感层与屏蔽层之间建立了电位差。当驾驶员的手部触摸或者握持方向盘的表面时，手部会传感层吸收电荷，传感层的电动势降低，从而被ECU的传感电极探测到。当人手从方向盘上离开时，传感层的电动势会升高，也会被ECU的传感电极探测到。在整个的探测过程中，由于间隔基材的介电特性参数原因，ECU的传感电极对传感层发出激励信号时，一部分电荷被人手吸收，还有一部分电荷被屏蔽层吸收，影响了ECU传感电极对人手的判断。一方面提高传感层导体与间隔基材的占空比，提高人手从传感层吸收电荷的占比，另一方面降低屏蔽层的导体与间隔基材的占空比，降低屏蔽层吸收电荷的占比，使得ECU传感电极探测到的电荷变化更接近于人手接近或者远离传感层引起的电荷变化，提高探测的准确性。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于) 具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (10)
1.一种具有人体探测功能的方向盘传感器，其特征在于，包括：传感层(3)、屏蔽层(4)和设置在所述传感层(3)与所述屏蔽层(4)之间的间隔基材(5)；
所述传感层(3)为可拉伸变形的导电纺织物，所述屏蔽层(4)为可拉伸变形的导体线材排布层，且所述传感层(3)相对所述屏蔽层(4)致密；所述传感层(3)的占空比大于所述屏蔽层(4)的占空比；所述传感层(3)、所述屏蔽层(4)通过缝纫或者胶粘层(7)粘贴与所述间隔基材(5)固接。
2.根据权利要求1所述的一种具有人体探测功能的方向盘传感器，其特征在于，所述传感层(3)与所述间隔基材(5)的占空比大于等于50％。
3.根据权利要求1所述的一种具有人体探测功能的方向盘传感器，其特征在于，所述导电纺织物为经编或者纬编的带有金属镀层的聚酯纤维网布、金属丝编制网布、碳纤维网布、金属镀层箔层或者导电油墨聚酯薄膜印刷层。
4.根据权利要求1所述的一种具有人体探测功能的方向盘传感器，其特征在于，所述屏蔽层(4)为多方向拉伸弹性的、具有间隙的金属或非金属导体展开面。
5.根据权利要求1所述的一种具有人体探测功能的方向盘传感器，其特征在于，所述屏蔽层(4)与所述间隔基材(5)的占空比大于0且小于等于10％。
6.根据权利要求1所述的一种具有人体探测功能的方向盘传感器，其特征在于，所述屏蔽层(4)的表面设有导体线材(6)，且所述导线线材(6)通过胶粘与所述间隔基材(5)固接。
7.根据权利要求6所述的一种具有人体探测功能的方向盘传感器，其特征在于，所述导体线材(6)为非绝缘导体或者具有绝缘层的导体。
8.根据权利要求1所述的一种具有人体探测功能的方向盘传感器，其特征在于，所述间隔基材(5)的类型为橡塑发泡层、无纺布层、聚酯软薄膜或者薄膜复合层。
9.根据权利要求1所述的一种具有人体探测功能的方向盘传感器，其特征在于，所述传感层(3)的占空比是所述屏蔽层(4)的占空比的至少4倍。
10.一种方向盘，其特征在于，包括：轮辋骨架(1)和套设在所述轮辋骨架(1)上的蒙皮(2)；所述轮辋骨架(1)上安装有轮辐，且所述轮辐的方向盘空腔内安装有ECU；所述轮辋骨架(1)与所述蒙皮(2)之间设置有权利要求1至9任一项所述的一种具有人体探测功能的方向盘传感器；所述蒙皮(2)与所述传感层(3)相邻设置，且所述轮辋骨架(1)与所述屏蔽层(4)相邻设置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210601 |