具有双面透明触摸感应壁的驾驶方向盘的制作方法

本发明涉及用于检测由机动车辆的驾驶员所给出的命令的系统和方法，尤其涉及在（驾驶员的手）抓握住驾驶方向盘的同时，由驾驶员的手所实施的命令。

背景技术：

已经众所周知的是，将控制按钮布置在方向盘的辐条中（该辐条将中央部分连接至方向盘的轮缘），例如以便控制声频功能和/或通信功能或甚至速度调节/限制功能。

但是，在人机界面越来越完善的背景下，该解决方案缺乏灵活性，因为按钮通常是专用的。因此，在方向盘的一个或多个辐条上还提供触摸感应区域作为控制按钮的替代。如果驾驶员使用拇指，该手势可能是不精确的或可能导致不期望的命令；使用食指是更舒适的，但是因此需要释放对方向盘轮缘的抓握。然而，驾驶安全要求将手保持在方向盘上或将手保持在紧邻方向盘处。

另外，已经提出使用具有从两侧进行检测的半透明触摸感应区域，但经证明，穿过其的驾驶员视野可能会被显著改变。

发明人已经意识到改善可用的解决方案的需要，尤其是那些使用半透明触摸感应板的解决方案。

技术实现要素：

为此目的，提出了一种用于机动车辆的驾驶方向盘，该方向盘包括透明的触摸感应壁，该触摸感应壁布置在方向盘轮缘的内侧，该触摸感应壁具有前表面和后表面，触摸感应壁的特征在于，其包括唯一的电容检测片，该电容检测片配置用于检测拇指在前表面上的存在和位置以及至少一个另外的手指在后表面上的存在。

通过此类配置，唯一的电容检测片允许确保对两侧进行检测，而且不显著减小穿过（单个ITO层充当接地）的视野，而且具有单个片，以及因此具有单个处理单元；这样允许以（更）合理的成本来设置该功能。

有利地，驾驶员保持手抓握或紧邻方向盘，并且可以用拇指和另外的手指做控制的手势，也就是说，进行相当局部化的夹紧动作，同时保持对方向盘的良好控制。

在根据本发明的方法的各个实施例中，还可以可选地借助于下列设置中的一个和/或另一个：

·电容检测片包括矩阵网络（矩阵网格），该矩阵网络由沿第一方向延伸的N个第一导体和沿第二方向延伸的M个第二导体形成；有利地，使用通过“轮询/扫描”的检测，“轮询/扫描”是基于发送行-接收列的原理；

·优选地，N和M可以例如为4<N<16和4<M<16；优点是路径数量有限，并且不需要大的计算功率，并且“轮询”的频率是足够高的；

·电容检测片可包括保护环；有利地，使用相当常见的、通常是标准的装置，以便确保检测在后表面上的另外的手指；

·电容检测片由处理单元控制，该处理单元连接至第一和第二导体，该处理单元具有专用于保护环的输入/输出；因此，可以在保护环和导体之间区分检测的敏感度；

·另外，电容检测片可包括第二保护环，其允许增加对长手指（除拇指之外）的周围检测的有效性；

·通过保护环检测至少一个另外的手指在后表面上的存在。有利地，使用该装置以便确保在后表面上对长手指（除拇指之外）的检测；

·电容检测片包括大体连续的至少一个接地轨道。有利地，接地轨道形成屏幕，这允许确保关于检测侧的选择性（也就是说，仅在接地轨道的相对侧进行检测），并且，另外，这加强了面对电磁干扰攻击的稳健性；

·可替代地，可以在第一（接地轨道）周围预设通常呈环形的辅助接地轨道。这将特别用于周围检测；

·电容检测片界定了配置用于检测拇指的中央检测区域和配置用于检测另外的手指的周围检测区域，周围检测区域围绕中央检测区域。因此，有利地，向前的检测区域和向后的检测区域大体布置在同一个平面中；因此，触摸感应壁在单个厚度中包括检测片，并且能够因此具有较薄的厚度；

·在中央检测区域中，第一导体通常位于第二导体下方，并且在周围检测区域中，第二导体通常位于第一导体下方。因此，有利地，在中央检测区域和周围检测区域之间形成布置的简单反转，同时保持矩阵片的经典的电子处理是简单的；

·在中央检测区域中，在导体和后表面之间插入接地轨道，并且在周围检测区域中，在导体和前表面之间插入另外的接地轨道。有利地，以与导体的相对位置的反转保持对应和一致的方式，也反转接地轨道的布置；

·第二导体中的每一个具有偏移的端部部分，以便位于尽可能地靠近激活的检测表面处。因此，有利地，优化了片在其整个表面上的厚度。

·每个触摸感应壁具有小于3mm的厚度，优选地大体在平面中延伸，所述平面大体垂直于方向盘的旋转轴线。优点是不引人注目且符合人体工程学；

·每个触摸感应壁连接至方向盘的轮缘，和/或方向盘的轮毂和/或辐条。优点是解决方案的灵活性和方向盘的设计可能性的范围（广）。

·触摸感应壁由PMMA型的透明材料制成，并且第一和第二导体具有小于0.1mm的直径。优点是良好的光学透明度，对于由驾驶员穿过其的视野几乎没有干扰。

·电容片的接地轨道通常可由ITO（氧化铟锡）型的镀层制成。优点是良好的光学透明度以及对于由驾驶员穿过其的视野几乎没有干扰。

附图说明

本发明的其它方面、目的和优点将通过阅读对本发明的实施例之一的以下说明所显现出来，该实施例是以非限制性示例的方式给出的。参考附图也将更好地理解本发明，其中：

-图1示出了机动车驾驶设备的前视图的大体示意图，

-图2示出了图1的驾驶设备沿在图1上可见的线II-II的示意性剖视图，

-图3示出了图1的驾驶方向盘的后表面的视图，其上具有驾驶员的手，

-图4示出了系统的功能性示意图，

-图5示出了由驾驶员的手碰触的半透明触摸感应壁的示意性剖视图，

-图6示出了触摸感应壁和装备有保护环的检测片的示意性前视图，

-图7示出了触摸感应壁和装备有保护环的检测片的示意性剖视图，

-图8示出了触摸感应壁和检测片的示意性前视图，

-图9示出了触摸感应壁和检测片的示意性剖视图，

-图10类似于图12，并且示出了实施变型，

-图11说明了由驾驶员的拇指在触摸感应板上的几个可能的动作，

-图12示出了功能性使用的示例，

-图13类似于图1，并且示出了方向盘的实施变型。

具体实施方式

图1从驾驶员的视点（在沿直线驾驶的情形下）示出了驾驶设备的中央区域。在驾驶设备中，面向驾驶员，存在仪表盘9和用于操纵车辆的（“驾驶”）方向盘8，在当前情况下，该仪表盘9包括一个（或多个）（LCD或像素化的）数字显示区域19，该方向盘8被安装成围绕轴线X旋转（由变量定位的运动）并且包括轮缘82。仪表盘9形成显示装置，其还可包括本身已知的各种指示灯、信号灯、标度盘。

此外，在驾驶员的大体视场中存在其它的显示装置和其它的控制装置。可以引导驾驶员与车辆的多个车载系统交互，例如汽车收音机、空调、距离调节系统等。

在此处所示的应用中，方向盘8和仪表盘9作为媒介，用于表达驾驶员期望向各个车载电子系统给出的指令和命令。

方向盘8包括半透明壁6，也称为“板”（英文中的“pad”）。这些“板”或半透明壁6具有触摸感应检测功能，下文将详述此功能。因此，称作“半透明触摸感应壁”。在所示示例中，它们的数量是2，一个在方向盘8的右边，一个在方向盘8的左边。

在所示示例中，每个触摸感应壁6优选地大体在平面中延伸，所述平面与方向盘8的旋转轴线X大体垂直。每个触摸感应壁6具有小于2mm的厚度。优选地，使用PMMA材料或具有非常好的透明度、不会因为老化而显著劣化的另外的塑料材料作为用于这些“板”的材料。

每个触摸感应壁6包括前表面6A和后表面6B（参见图5）。注意到，触摸感应壁6可以不是平面的并且可以具有一定的曲度。

除传统的按钮之外，借助于触摸感应壁6预设了界面，驾驶员可以用他的一只手（或他的双手）通过该界面表达指令和命令，同时保持他的手在方向盘8上。

为此目的，在每个触摸感应壁6中，预设了电容检测片2。

电容检测片2（参见图6）包括矩阵网络（网格），该矩阵网络（网格）由沿第一方向X延伸的第一导体21和沿第二方向Y延伸的第二导体22形成。在所示示例中，第二方向Y垂直于第一方向X，但它也可以是以其它的方式。

第一导体21彼此平行（在片中）并且数量为N；第二导体22彼此平行并且数量为M。第一导体21与第二导体22交叉，它们之间的距离非常小，但不存在电接触。

N通常包括在4至16之间。同样地，M通常包括在4至16之间。

电容检测片2配置用于检测拇指（标记为P）在前表面上的存在和位置以及至少一个另外的手指（标记为F）在后表面上的存在。“另外的手指”指的是以下手指中的一个或多个长手指（即除拇指之外）：（参见图３）食指F1，中指F2，无名指F3和小指F4。

另外的手指F主要用于在后表面6B上确认由拇指在前表面6A上所做出的命令（参见图5）。这两个动作可以是同时的或者以非常小的时间间隔。

在后表面6B上的检测不需要是精确的，对至少一个手指F1、F2、F3、F4的大体存在的检测即是足够的。

在图中，驾驶员的右手标记为MD，并且驾驶员的左手标记为MG。

处理单元（根据英文名称，另外也称作片的“driver（驱动器）”）1（参考图4）以一个接一个的方式激励第一导体21（使用频率信号），并且在此期间，处理单元1监控由第二导体22所接收的信号。如果手指在导体交叉区域中的一个附近，则在该位置所产生的电容耦合将信号的一部分从第一导体21传递至第二导体22。

例如，在图6中，由于手指的存在，第一导体21b（左起第二个）与第二导体22c（从顶部起第三个）耦合，并且当激励扫描激励导体21b时，频率信号从第二导体22c上经过并且由处理单元1所接收。因此，该交点被认为是被手指碰触或被手指所靠近。如果同时接触多个交点，以及无论光的条件如何（其中包括在黑暗中），该方法也均起作用。即使驾驶员戴着手套，该方法也起作用。

当同时激励多个交点时，处理单元1进行插值以便确定手指中心的确切位置；由此，获得比检测网格的单位网格尺寸精确地多的分辨率。

检测网格的扫描频率通常高于20Hz，并且甚至优选地高于40Hz，并且因此，对手指的存在和位置的时间跟踪是非常精确的。

上述处理是由计算单元1实施的，如图4所示，结果以低水平的检测命令（从A点到B点的移动）或高水平的检测命令（验证、否决）的形式被其它的车载计算机7所使用。

或者通过旋转式接触器，或者通过Bluetooth™或其它类型的无线链路来传输信息。

根据应用，通过形成电屏幕的接地轨道20，可以优先采用单一侧的选择性检测。所述接地轨道20可以在整个检测网格下是大体连续的。根据一种解决方案，所述接地轨道20可由ITO（氧化铟锡）镀层形成，该ITO镀层的特征在于其良好的导电性和其光学透明度。

接地轨道20还改善了电磁兼容性（CEM），即面对电磁干扰攻击的稳健性和扫描处理的无噪声性。

根据可选的布置，电容检测片2包括保护环3。保护环3被布置在检测网格的外部，在相同的平面XY中或沿Z略微偏移。由该保护环3所实施的检测足以满足用于上述的后表面上的检测所要求的低精确度。

保护环3可定位于导线21、22的矩阵网格的外部，并且在接地轨道20的外部。可替代地，如果接地轨道20覆盖更大的表面，则保护环3可定位在接地轨道20的下方。

有利地，保护环3由片的“驱动器”的专用的输入/输出所控制；因为不期望检测靠近保护环3的物体的精确位置，所以可以增加灵敏度，以及因此也可以增加检测的距离；因此，为了触发经由保护环3的检测，将手指F1、F2、F3、F4中的一个靠近透明触摸感应壁6的后部即可。

电容检测片2界定了配置用于检测拇指P的中央检测区域Zc和配置用于检测另外的手指F的周围检测区域Zp，该周围检测区域Zp围绕中央检测区域Zc。

在存在保护环3的情况下，周围检测区域Zp（在后表面6B上是激活的）对应于保护环3的区域。

在不存在保护环3的情况下（参见图8和图10），中央检测区域Zc（在前表面6A上是激活的）和周围检测区域Zp（在后表面6B上是激活的）以如下方式形成。

在中央区域Zc中，第一导体21位于第二导体22下方；在前表面6A上检测是激活的；并且接地轨道20在后表面6B上。

在周围检测区域Zp中，存在布置沿Z的反转，即第二导体22位于第一导体21下方；在后表面6B上检测是激活的，并且另外的接地轨道40在前表面6A上。

可以预设第二导线22沿Z的偏移，如图9所示，这样允许尽管在中央检测区域Zc和周围检测区域Zp之间存在配置的反转，但对于触摸感应壁6仍然获得极小且均匀的厚度。

接线板25接收第一和第二导体21、22的各自的多导体收集器23、24的端部。

接线板25也接收链路26、36，该链路26、36分别连接至（一条或多条）地面轨道20、40以及保护环3。

重要的是注意到，尽管只有单个电容检测片2，但是可以从两侧进行检测，这与需要两个检测片的现有技术是相反的。

注意到，在驾驶情况下，驾驶员的手可以是根据所谓“9h15”的手的抓握位置，或者所谓“10h10”的手的抓握位置；以双手但不对称的位置，以及以单手的位置也是由驾驶员经常使用的。

应该注意的是，触摸感应壁6随着方向盘的旋转运动（以θ定位）转动，并且由此跟随手的运动。

应该注意的是，驾驶员可以穿过半透明的触摸感应壁6正确地看到仪表盘9。实际上，在触摸感应壁6的厚度中存在单个的ITO镀层类型的接地层（并且不是像现有技术中存在两层）。

在图11中，示出了拇指P的一些动作，例如向右的动作71、向左的动作72、向上的动作73、向下的动作74、指向75，向右的旋转76。在另一表面上的对另外的手指的同时检测允许消除可能的模糊不清并且避免一些错误检测。

在所示示例中，方向盘8包括称作轮毂80的中央部分和轮缘82，该轮缘82通过三个辐条5连接至轮毂，然而，辐条的数量可以是四个或甚至两个（参见图13）或单个辐条。在一个或多个辐条5上预设了传统的控制按钮85。

如图13所示，触摸感应壁6固定在方向盘8的轮毂80上。

更通常地，每个触摸感应壁6可以连接至方向盘8的轮缘82，和/或方向盘8的轮毂80和/或辐条5。

固定和保持可以使用肋或加强件。

作为应用，如图12所示，可以预设在仪表盘上显示表示人机界面的示意符号88、93、94；在一些情况下，由驾驶员的右手在标记为84的区域上做出的特定手势引起进行电话呼叫，以及由驾驶员的左手在标记为83的区域上做出的特定手势引起挂断电话。