触摸面板开关系统和方向盘的制作方法

1.本实用新型涉及汽车方向盘的技术领域，尤其涉及一种触摸面板开关系统和方向盘。


背景技术：

2.现有的面板开关通常有三种：一种是触摸开关上的被动反馈，具有一定的按压行程。其缺点是触感过软，触发行程较大，并且使用的微动开关的厚度较大，占用了较大的空间，并且为了实现大面板的行程，还需要平衡杆的结构。
3.另一种是，电磁阀的主动触觉反馈。其缺点是，触感不可调。
4.还有一种是无行程的面板开关。其缺点是，触感过硬，没有触发反馈，用户体验感欠佳。
5.因此，有必要设计一种兼顾触摸的弹性和硬度，触发行程小，占用空间小，并且触感可调节的触摸面板开关系统和方向盘。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种兼顾触摸的弹性和硬度，触发行程小，占用空间小，并且触感可调节的触摸面板开关系统和方向盘。
7.本实用新型的技术方案提供一种触摸面板开关系统，包括上部组件、下部组件和悬浮组件；
8.所述上部组件包括顶盖和内支架，所述顶盖与所述内支架之间固定连接；
9.所述下部组件包括壳体和底盖，所述顶盖与所述壳体之间沿活动连接，所述壳体与所述底盖固定连接；
10.所述悬浮组件连接在所述上部组件与所述下部组件之间，所述悬浮组件沿z向设有触发行程，所述触发行程为微米级别。
11.进一步地，所述下部组件还包括印刷电路板，所述印刷电路板设置在所述内支架与所述底盖之间；
12.所述印刷电路板上安装有微米级压力传感器；
13.所述内支架向下延伸出安装柱，所述安装柱用于按压所述微米级压力传感器。
14.进一步地，还包括预紧件，所述预紧件安装在所述安装柱上并与所述微米级压力传感器接触，所述预紧件使所述微米级压力传感器具有一个初始值，所述微米级压力传感器设定一个触发阈值；
15.当所述微米级压力传感器承受的力小于所述初始值时，不触发所述触摸面板开关系统的功能组件；
16.当所述微米级压力传感器承受的力超过所述触发阈值时，触发所述功能组件。
17.进一步地，所述悬浮组件安装在所述内支架与所述壳体之间。
18.进一步地，所述悬浮组件包括弹性件和弹性卡爪，所述弹性卡爪从所述内支架的
下表面向下延伸出，所述弹性件连接在所述弹性卡爪与所述壳体或所述印刷电路板之间。
19.进一步地，所述弹性卡爪包括多个间隔布置的倒钩。
20.进一步地，所述弹性卡爪包括一个倒置的蘑菇头结构，所述弹性件的形状与所述蘑菇头结构的形状匹配。
21.进一步地，所述悬浮组件包括第一弹性卡件、第二弹性卡件和弹性件，所述第一弹性卡件与所述内支架连接，所述第二弹性卡件与所述壳体或所述印刷电路板连接，所述弹性件连接在所述第一弹性卡件与所述第二弹性卡件之间。
22.进一步地，所述弹性件由实心橡胶或空心橡胶制成。
23.本实用新型还提供一种方向盘，包括上述任一项所述的触摸面板开关系统。
24.采用上述技术方案后，具有如下有益效果：
25.本实用新型中由于设置了悬浮组件，悬浮组件使得上部组件与下部组件之间有沿z向的微米级别的触发行程，该行程可以转化成力值的输入，以判断是否达到系统设定的阈值。本实用新型中触摸面板开关系统兼顾了触摸的弹性和刚性，使触摸面板开关系统被触发时，有一定的触发反馈，这样很小的触发行程即可实现相应功能的触发，用户体验感得到了提升。并且，本实用新型中的触摸面板开关系统占用空间小，集成度更高。
附图说明
26.参见附图，本实用新型的公开内容将变得更易理解。应当理解：这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本实用新型的保护范围构成限制。图中：
27.图1是本实用新型一实施例中触摸面板开关系统安装到方向盘上的示意图；
28.图2是本实用新型一实施例中触摸面板开关系统的俯视图；
29.图3是本实用新型一实施例中触摸面板开关系统的主视图；
30.图4是本实用新型实施例一中触摸面板开关系统的局部剖视图；
31.图5是本实用新型实施例一中触摸面板开关系统的内支架的示意图；
32.图6是本实用新型实施例二中触摸面板开关系统的纵向剖视图；
33.图7是本实用新型实施例二中触摸面板开关系统的内支架的示意图；
34.图8是本实用新型实施例三中触摸面板开关系统的纵向剖视图；
35.图9是本实用新型实施例三中触摸面板开关系统的内支架的示意图。
36.附图标记对照表：
37.触摸面板开关系统100
38.上部组件1：顶盖11、内支架12、触摸导电膜13、导光板14、电机15、安装柱121、微米级压力传感器122、预紧件123；
39.下部组件2：壳体21、底盖22、印刷电路板23、挂钩221；
40.悬浮组件3：弹性件31、弹性卡爪34、第一弹性卡件35、第二弹性卡件36、倒钩341、蘑菇头结构342。
具体实施方式
41.下面结合附图来进一步说明本实用新型的具体实施方式。
42.容易理解，根据本实用新型的技术方案，在不变更本实用新型实质精神下，本领域
的一般技术人员可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本实用新型的技术方案的示例性说明，而不应当视为本实用新型的全部或视为对实用新型技术方案的限定或限制。
43.在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。
44.本实用新型的一些实施例中，如图3
‑
4所示，触摸面板开关系统100，包括上部组件1、下部组件2和悬浮组件3；
45.上部组件1包括顶盖11和内支架12，顶盖11与内支架12之间固定连接；
46.下部组件2包括壳体21和底盖22，顶盖11与壳体21之间沿活动连接，壳体21与底盖22固定连接；
47.悬浮组件3连接在上部组件1与下部组件2之间，悬浮组件3沿z向设有触发行程，触发行程为微米级别。
48.具体为，如图1所示，触摸面板开关系统100安装在汽车的方向盘的左侧，方便用户操作。
49.如图2所示，触摸面板开关系统100上集成了多个功能组件，通过触摸不同的按键，可以触发不同的功能组件。例如：自动驾驶相关的巡航速度、跟车距离、极限车速调节，多媒体系统的控制。
50.如图3所示，触摸面板开关系统100包括上部组件1和下部组件2，上部组件1与下部组件2之间的空腔中安装有触摸面板开关系统100的功能组件，下部组件2与方向盘本体连接。
51.如图4所示，上部组件1包括顶盖11和内支架12，顶盖11与内支架12之间固定连接。顶盖11为触摸面板开关系统100的最上盖，顶盖11的上表面设有多个功能按键。顶盖11与内支架12之间安装有触摸导电膜13和导光板14，触摸导电膜13安装在顶盖11上(光学胶粘贴或者高温吸附)，内支架12用于支撑和安装导光板14。当用户触摸顶盖11上的功能按键时，触摸导电膜13接收到按压信号，用于触发对应的功能组件。
52.下部组件2包括壳体21和底盖22，顶盖11与壳体21之间沿z向活动连接，壳体21与底盖22固定连接，底盖22向下延伸出挂钩221，用于与方向盘主体连接。
53.本实用新型中的“z”向是指方向盘的上下方向，即图4中的上下方向。
54.由于悬浮组件3连接在上部组件1与下部组件2之间，悬浮组件3沿z向设有触发行程。当用户按压顶盖11上的功能按键时，上部组件1相对于下部组件2沿z向产生一个触发行程，用户无法感知该微米级的触发行程，通过电机15(参见图6)的震动，带动顶盖11产生震感，用户感知到触发反馈。本实用新型中由于触发行程为微米级别的，使得触摸面板开关系统兼顾了触摸的弹性和硬度，使触摸面板开关系统被触发时，该行程可以转化成力值的输入，以判断是否达到系统设定的阈值。当超过设定的阈值时，反馈元件(例如：电机15产生震动)对顶盖11施加一定的能够被用户感知的触发反馈。这样很小的触发行程即可实现相应功能的触发，用户体验感得到了提升。并且，本实用新型中的触摸面板开关系统占用空间小，集成度更高。
55.本实用新型的一些实施例中，如图4
‑
5所示，下部组件2还包括印刷电路板23，印刷电路板23设置在内支架12与底盖22之间；
56.印刷电路板23上安装有微米级压力传感122；
57.内支架12向下延伸出安装柱121，安装柱121用于按压微米级压力传感器122。
58.具体为，微米级压力传感器122贴片焊接在印刷电路板23上。
59.当用户按压顶盖11上的功能按键时，触摸导电膜13接收到按压信号，上部组件1产生一个沿z向的触发行程，安装柱121带动微米级压力传感器122向下，微米级压力传感器122与印刷电路板23之间产生一个按压力，微米级压力传感器122检测到按压力的力值，当超过设定的力值时，微米级压力传感器122将信号传输给印刷电路板23，印刷电路板23控制相应的功能组件开启。
60.悬浮组件3相对于印刷电路板23悬空，因此当顶盖11被按压时，悬浮组件3不会与印刷电路板23触碰或干涉。
61.本实用新型的一些实施例中，如图4所示，还包括预紧件123，微米级压力传感器122通过预紧件123与安装柱121连接，预紧件123使微米级压力传感器122具有一个初始值，微米级压力传感器122设定一个触发阈值；
62.当微米级压力传感器122承受的力小于初始值时，不触发触摸面板开关系统的功能组件；
63.当微米级压力传感器122承受的力超过触发阈值时，触发功能组件。
64.预紧件123可以是由橡胶制成的弹性体，预紧件123为碗状，套设在安装柱121的底端，微米级压力传感器122安装在预紧件123的底端。预紧件123被压缩，对微米级压力传感器122施加一个初始力，使微米级压力传感器122具有一个初始值。
65.微米级压力传感器122为精度极高的传感器，可以将微米级别的行程转化为力值的感应，以取代传统的机械开关的被动反馈。微米级压力传感器122的尺寸极小(厚度0.6mm)，相对于微动开关可以节省开关的厚度；同时，替代了触发微动开关的平衡感杆结构；相比于固定按压力的微动开关，微米级压力传感器12的触发阈值可以通过软件实现定制化，即不通过改变结构和硬件即可重新调整触发阈值，触发阈值的设定还能够防止误操作。
66.本实用新型的一些实施例中，如图4所示，悬浮组件3安装在内支架12与壳体21之间。
67.当按压上部组件1时，内支架12通过悬浮组件3相对于壳体21沿z向产生一个触发行程。
68.实施例一：
69.如图4
‑
5，悬浮组件3包括弹性件31和弹性卡爪34，弹性卡爪34从内支架12的下表面向下延伸出，弹性件31连接在弹性卡爪34与壳体21之间。
70.进一步地，弹性卡爪34包括多个间隔布置的倒钩341。
71.具体为，如图5所示，内支架12向下延伸出三个倒钩341，倒钩341可以与内支架12一体成型，并且由硬质塑料制成，倒钩341具有一定的弹性变形的能力。
72.弹性件31为橡胶制成的圆环圈，弹性件31的内圈套设在三个倒钩341的外侧，倒钩341的底端将弹性件31限制。弹性件31的外圈仍与壳体21上的安装孔配合。
73.通过弹性件31和倒钩341实现上部组件1与下部组件2之间的悬浮连接，即沿z向具有一定的触发行程。
74.实施例一中，通过弹性的倒钩341吸收掉部分z向弹性件31的变形，但是因为倒钩341本身具有一定的弹性，因此使得悬浮组件3兼顾了弹性和刚性。
75.悬浮组件3的刚性可以通过调整橡胶的硬度来实现，即增加或降低橡胶硬度，来调整刚性。
76.还可以通过调节倒钩341的搭接量来调节刚性，或调节倒钩341本身的弹性或硬度来调节整个悬浮组件3的刚性。
77.本实施例中，悬浮组件3有三组。可选地，悬浮组件3还可以为其他数量。
78.实施例二：
79.如图6
‑
7所示，弹性卡爪34包括一个倒置的蘑菇头结构342，弹性件31的形状与蘑菇头结构342的形状匹配。
80.具体为，蘑菇头结构342也是从内支架12向下延伸出。与实施例二不同的是：一组悬浮组件3中只有一个蘑菇头结构342。弹性件31的形状配合蘑菇头结构342的形状，弹性件31为一个橡胶套，中部空心，将蘑菇头结构342底部完全包裹在弹性件31的中心。弹性件31的外部也呈一个蘑菇头形状，其外壁仍然与壳体21嵌合。
81.弹性件31实现了内支架12与壳体21之间的弹性连接，通过调节橡胶的硬度，可以调节悬浮组件3的刚性。
82.还可以通过增加弹性件31实心部分的厚度，来增加弹性。或改变弹性件31的空心部分的形状，即空心的深度和宽度，来调节触感。
83.实施例三：
84.如图8
‑
9所示，悬浮组件3包括第一弹性卡件35、第二弹性卡件36和弹性件31，第一弹性卡件35与内支架12固定连接，第二弹性卡件36与壳体21连接，弹性件31连接在第一弹性卡件35与第二弹性卡件36之间。
85.具体为，内支架12和壳体21由硬质的塑料制成，第一弹性卡件35与内支架12一体成型，第二弹性卡件36与壳体21一体成型。第一弹性卡件35和第二弹性卡件36具有一定的弹性。
86.如图9所示，第一弹性卡件35为中空的环状结构。第二弹性卡件36也为类似的中空的环状结构。
87.如图8所示，弹性件31由橡胶制成，弹性件31的外壁开设有两圈凹槽，分别与第一弹性卡件35和第二弹性卡件36卡接。
88.与前面两个实施例相比，实施例三中的悬浮组件3的弹性较大，触发行程也较大，触感相对较软。
89.进一步地，弹性件31由空心橡胶制成。弹性件31的空腔中可以通过增加硬质材料调节刚性。
90.可选地，弹性件31还可以为实心橡胶制成。
91.还可以通过调节弹性件31的形状、尺寸来调节悬浮组件3的刚性和弹性。
92.实施例四：
93.如图1所示，方向盘包括上述任一种的触摸面板开关系统100。方向盘的左右侧分
别设置一个触摸面板开关系统100。触摸面板开关系统100的顶盖11为一体式的大触摸面板。通过微米级的触发行程，实现很小的触发行程，即可以触发相应的功能的启动，同时保留一定的触发反馈，给用户带来更好的体验感。并且，相比于传统的微动开关或者导电橡胶来提供开关的系统，占用的空间更小，精度更高，触发行程和反馈力值可以调节或定制。
94.以上所述的仅是本实用新型的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本实用新型原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本实用新型的保护范围。