一种触控式方向盘的制作方法

1.本发明涉及汽车方向盘领域，尤其涉及一种触控式方向盘。


背景技术：

2.多功能方向盘是指在方向盘设置一些功能键，让驾驶员更方便操作的方向盘。多功能方向盘有包括音响控制、空调调节等设置。
3.但现有方向盘的功能键都采用物理开关，当物理开关按键功能需要变动时，只能重新开展实物制作，效率低下；且物理开关占用面积大，具有分布位置不合理的缺点。
4.因此，亟需一种方向盘的功能集成策略，来解决原来方向盘按键布置位置分散式设计的问题。


技术实现要素：

5.本发明实施例提供一种触控式方向盘，以提高方向盘按键的布局空间的合理度。
6.为了解决上述问题，本发明一实施例提供一种触控式方向盘，包括：方向盘外圈、方向盘内圈、左部控制区、右部控制区、下部控制区、第一电路板、第二电路板、第三电路板以及第四电路板；
7.所述左部控制区设置有第一按键区，所述右部控制区设置有第二按键区，以及所述下部控制区设置有第三按键区；其中，所述第一按键区、所述第二按键区和所述第三按键区为触控按键区；
8.所述第一电路板中的第一控制芯片分别与所述第二电路板中的第二控制芯片、所述第三电路板中的第三控制芯片、所述第四电路板中的第四控制芯片以及车辆设备连接；其中，所述第二控制芯片用于控制所述第三按键区，所述第三控制芯片用于控制所述第一按键区，所述第四控制芯片用于控制所述第二按键区。
9.作为上述方案的改进，所述方向盘外圈的左方通过所述左部控制区与所述方向盘内圈的左方连接，所述方向盘外圈的右方通过所述右部控制区与所述方向盘内圈的右方连接，所述下部控制区设置于所述方向盘外圈的下方，以及所述方向盘内圈设置有第一腔室、所述下部控制区设置有第二腔室、所述左部控制区设置有第三腔室、所述右部控制区设置有第四腔室以及所述方向盘外圈设置有第五腔室。
10.作为上述方案的改进，所述第一腔室，具体为：所述第一腔室设置有所述第一电路板以及第一显示装置，所述第一电路板与所述第一显示装置连接；其中，所述第一电路板包括：第一控制芯片。
11.作为上述方案的改进，所述第二腔室，具体为：所述第二腔室设置有所述第二电路板，所述第五腔室设置有第一线圈以及第二线圈；
12.所述第一线圈设置于所述第五腔室的左侧和右侧，所述第二线圈设置于所述第五腔室的左侧和右侧；
13.所述第二电路板包括：第二控制芯片、第一振动电机、第一蜂鸣器、若干第一开关、
以及若干第一感应电容；其中，每个所述第一开关与每个所述第一感应电容连接形成第一并联支路，以及所述第二控制芯片分别与若干所述第一并联支路、所述第一振动电机和所述第一蜂鸣器连接。
14.作为上述方案的改进，所述第三腔室，具体为：所述第三腔室设置有第三电路板；所述第三电路板包括：第三控制芯片、第二振动电机、第二蜂鸣器、若干第二开关、以及若干第二感应电容；其中，每个所述第二开关与每个所述第二感应电容连接形成第二并联支路，以及所述第三控制芯片分别与若干所述第二并联支路、所述第二振动电机和所述第二蜂鸣器连接。
15.作为上述方案的改进，所述第四腔室，具体为：所述第四腔室设置有第四电路板；所述第四电路板包括：第四控制芯片、第三振动电机、第三蜂鸣器、若干第三开关、以及若干第三感应电容；其中，每个所述第三开关与所述每个第三感应电容连接形成第三并联支路，以及所述第四控制芯片分别与若干所述第三并联支路、所述第三振动电机和所述第三蜂鸣器连接。
16.作为上述方案的改进，所述触控式方向盘，还包括：电阻单元；
17.所述电阻单元用于输出控制电阻信号，以使车辆设备根据所述控制电阻信号进行功能控制；
18.所述电阻单元，包括：若干第一电阻、若干第四开关、若干第二显示装置，以及若干第二电阻；其中，每个所述第一电阻分别与每个所述第四开关连接形成第四并联支路，每个所述第二显示装置分别与每个所述第一电阻连接形成第五并联支路，所述第一控制芯片分别与若干所述第四并联支路、若干所述第五并联支路连接，以及所述第二显示装置的位置分别与每个所述第一开关、每个所述第二开关、每个所述第三开关、每个所述第四开关的位置一一对应。
19.作为上述方案的改进，所述第一电路板中的第一控制芯片分别与所述第二电路板中的所述第二控制芯片、所述第三电路板中的第三控制芯片、以及所述第四电路板中的第四控制芯片连接，还包括：
20.所述第一控制芯片分别与所述第一线圈、所述第二线圈、所述第一显示装置以及所述电阻单元连接；
21.其中，所述第一控制芯片的控制方法，具体为：接收由所述第二控制芯片、所述第三控制芯片、所述第四控制芯片所采集的感应电容信号，根据不同的感应电容信号控制所述第一线圈、所述第二线圈、所述第一显示装置、以及所述电阻单元。
22.作为上述方案的改进，所述第一控制芯片的控制方法，包括：
23.当接收的感应电容信号为加热功能信号，向加热器发送启动信号，以使所述加热器根据启动信号对所述第一线圈进行加热；
24.接收第一线圈的温度数据，并根据温度数据，向加热器发送功率调节信号，以使所述第一线圈的温度为温度阈值；
25.当加热时间到达预设的时间时，向加热器发送停止信号，以使所述加热器根据停止信号对所述第一线圈停止加热。
26.作为上述方案的改进，所述第一控制芯片的控制方法，还包括：
27.当接收的感应电容信号为离手检测功能信号时，接收由所述第二线圈采集的电容
值数据；
28.对所述电容值数据进行判断，当电容值达到电容阈值时，则向第一显示装置发送颜色切换信号，以使所述第一显示装置根据所述颜色切换信号切换颜色。
29.由上可见，本发明具有如下有益效果：
30.本发明提供了一种触控式方向盘，通过在方向盘的左部、右部以及下部设置按键区域，充分利用了方向盘的可使用空间，并结合触控按键，提高了方向盘按键布局的合理性。本发明还通过第一控制芯片、第二控制芯片、第三控制芯片以及第四控制芯片进行集成式电控设计，能够通过第一控制芯片管理第二控制芯片、第三控制芯片和第四控制芯片所控制的按键区域，使得每个功能的控制管理更加集中，提高了方向盘电路的信息传输效率。相比于现有技术，本发明有利于用户在驾驶时能够快速选择所需的功能，且在需要功能调整时，通过改写控制芯片中存储的程序进行功能更改，无需重新制作物理按键，降低了方向盘的制造、维修以及改造等成本，提高了方向盘的可用性。
31.进一步的，本发明具备方向盘加热功能以及离手检测功能，能够提高用户的体验感。
附图说明
32.图1是本发明一实施例提供的触控式方向盘的结构示意图；
33.图2是本发明一实施例提供的触控式方向盘内部电路的结构示意图；
34.图3是本发明另一实施例提供的触控式方向盘的结构示意图；
35.图4是本发明另一实施例提供的触控式方向盘的控制框架示意图；
36.图5是本发明一实施例提供的触控式方向盘内部电路的透视图；
37.图6是本发明一实施例提供的触控式方向盘按键电路的结构示意图；
38.图7是本发明另一实施例提供的触控式方向盘电阻单元的结构示意图。
具体实施方式
39.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
40.实施例一
41.参见图1、图2，图1是本发明一实施例提供的一种触控式方向盘的结构示意图，图2是本发明一实施例提供的触控式方向盘内部电路的结构示意图，如图1、图2所示，本实施例包括方向盘外圈101、方向盘内圈102、左部控制区103、右部控制区104、下部控制区105、第一电路板106、第二电路板107、第三电路板108以及第四电路板109；
42.所述左部控制区103设置有第一按键区，所述右部控制区104设置有第二按键区，以及所述下部控制区105设置有第三按键区；其中，所述第一按键区、所述第二按键区和所述第三按键区为触控按键区；
43.所述第一电路板106中的第一控制芯片分别与所述第二电路板107中的第二控制芯片、所述第三电路板108中的第三控制芯片、所述第四电路板109中的第四控制芯片以及
车辆设备连接；其中，所述第二控制芯片用于控制所述第三按键区，所述第三控制芯片用于控制所述第一按键区，所述第四控制芯片用于控制所述第二按键区。
44.在一具体的实施例中，请参见图3，方向盘外圈由八边形组成，方向盘内圈由八边体组成，且对方向盘外圈的每条边的连接处进行平滑处理，以及对方向盘内圈的每个面的连接处进行平滑处理，使得方向盘的外形更加美观，触感更加舒适；
45.在方向盘外圈左、右两竖直侧边分别通过左部控制区和右部控制区进行方向盘内圈的连接，下部控制区位于方向盘外圈的底边，且下部控制区呈梯形状；
46.左部控制区包括：仪表控制模块(仪表上下左右翻屏、仪表操作确认)和音量设置模块(音量加减)，右部控制区包括：巡航控制模块(巡航开关、巡航加速、巡航减速)、adas驾驶辅助模块，下部控制区包括：车载设备控制模块(音乐切换模块、模式选择模块、hod模块、加热模块、静音模块、蓝牙电话接入模块和蓝牙电话挂断模块)。
47.作为上述方案的改进，所述方向盘外圈101的左方通过所述左部控制区103与所述方向盘内圈102的左方连接，所述方向盘外圈101的右方通过所述右部控制区104与所述方向盘内圈102的右方连接，所述下部控制区105设置于所述方向盘外圈101的下方，以及所述方向盘内圈102设置有第一腔室、所述下部控制区105设置有第二腔室、所述左部控制区103设置有第三腔室、所述右部控制区104设置有第四腔室以及所述方向盘外圈101设置有第五腔室。
48.作为上述方案的改进，所述第一腔室，具体为：所述第一腔室设置有所述第一电路板106以及第一显示装置，所述第一电路板106与所述第一显示装置连接；其中，所述第一电路板106包括：第一控制芯片。
49.作为上述方案的改进，所述第二腔室，具体为：所述第二腔室设置有所述第二电路板107，所述第五腔室设置有第一线圈以及第二线圈；
50.所述第一线圈设置于所述第五腔室的左侧和右侧，所述第二线圈设置于所述第五腔室的左侧和右侧；
51.所述第二电路板107包括：第二控制芯片、第一振动电机、第一蜂鸣器、若干第一开关、以及若干第一感应电容；其中，每个所述第一开关与每个所述第一感应电容连接形成第一并联支路，以及所述第二控制芯片分别与若干所述第一并联支路、所述第一振动电机和所述第一蜂鸣器连接。
52.作为上述方案的改进，所述第三腔室，具体为：所述第三腔室设置有第三电路板108；所述第三电路板108包括：第三控制芯片、第二振动电机、第二蜂鸣器、若干第二开关、以及若干第二感应电容；其中，每个所述第二开关与每个所述第二感应电容连接形成第二并联支路，以及所述第三控制芯片分别与若干所述第二并联支路、所述第二振动电机和所述第二蜂鸣器连接。
53.作为上述方案的改进，所述第四腔室，具体为：所述第四腔室设置有第四电路板109；所述第四电路板109包括：第四控制芯片、第三振动电机、第三蜂鸣器、若干第三开关、以及若干第三感应电容；其中，每个所述第三开关与所述每个第三感应电容连接形成第三并联支路，以及所述第四控制芯片分别与若干所述第三并联支路、所述第三振动电机和所述第三蜂鸣器连接。
54.作为上述方案的改进，所述触控式方向盘，还包括：电阻单元；
55.所述电阻单元用于输出控制电阻信号，以使车辆设备根据所述控制电阻信号进行功能控制；
56.所述电阻单元，包括：若干第一电阻、若干第四开关、若干第二显示装置，以及若干第二电阻；其中，每个所述第一电阻分别与每个所述第四开关连接形成第四并联支路，每个所述第二显示装置分别与每个所述第一电阻连接形成第五并联支路，所述第一控制芯片分别与若干所述第四并联支路、若干所述第五并联支路连接，以及所述第二显示装置的位置分别与每个所述第一开关、每个所述第二开关、每个所述第三开关、每个所述第四开关的位置一一对应。
57.在一具体的实施例中，通过仪表(即权利要求提及的车辆设备)接收电阻单元输出的控制电阻信号，以使仪表通过控制电阻信号进行生成报文数据，并发送给发动机、车载设备(包括但不限于：影音系统、加热线圈、hod感应线圈、蓝牙系统等)以及仪表自身，使得发动机、车载设备以及仪表自身根据报文数据实现功能控制。
58.在一具体的实施例中，请参见图4，主mcu(即本技术权要所提及的第一控制芯片)连接左触控键mcu(即本技术权要所提及的第二控制芯片)、右触控键mcu(即本技术权要所提及的第三控制芯片)、下触控键mcu(即本技术权要所提及的第四控制芯片)、加热线圈(即本技术权要所提及的第一线圈)、hod信号感应线圈(即本技术权要所提及的第二线圈)、电阻单元(由本技术权要提及的第一电阻、第四开关、第二显示装置和第二电阻组成)以及喇叭盖logo背光指示，采用了集成式电控设计，集中管理电控控制框架及策略；
59.通过24v电源输入作为统一的电源管理，向左触控键mcu、左部振动电机、左部蜂鸣器、右触控键mcu、右部振动电机、右部蜂鸣器、下触控键mcu、下部振动电机、下部蜂鸣器、加热线圈、hod信号感应线圈、电阻单元、喇叭盖logo背光指示提供电源。
60.作为上述方案的改进，所述第一电路板中的第一控制芯片分别与所述第二电路板中的所述第二控制芯片、所述第三电路板中的第三控制芯片、以及所述第四电路板中的第四控制芯片连接，还包括：
61.所述第一控制芯片分别与所述第一线圈、所述第二线圈、所述第一显示装置以及所述电阻单元连接；
62.其中，所述第一控制芯片的控制方法，具体为：接收由所述第二控制芯片、所述第三控制芯片、所述第四控制芯片所采集的感应电容信号，根据不同的感应电容信号控制所述第一线圈、所述第二线圈、所述第一显示装置、以及所述电阻单元。
63.在一具体的实施例中，请参见图5，主mcu(即本技术权要所提及的第一控制芯片)、logo亮灯(即本技术权要所提及的第一显示装置)位于方向盘内圈的腔室内，左触控mcu(即本技术权要所提及的第二控制芯片)位于左部控制区，右触控键mcu(即本技术权要所提及的第三控制芯片)位于右部控制区，下触控键mcu(即本技术权要所提及的第四控制芯片)位于方向盘外圈的下侧，而加热线圈(即本技术权要所提及的第一线圈)和hod感应线圈(即本技术权要所提及的第二线圈)位于方向盘外圈的两侧；其中，主mcu分别与logo亮灯、左触控mcu、右触控mcu、下触控mcu、电阻单元、hod感应线圈和加热线圈连接。
64.在一具体的实施例中，请参见图6，按键电路根据左部、右部、下部的功能进行设置，将每个不同电容值的感应电容与每个开关按键进行连接，获得并联支路，并将并联支路划分为三个按键区域：巡航控制功能区(由若干第三并联支路组成)、车载设备控制功能区
(由若干第一并联支路组成)、仪表控制功能区(由若干第二并联支路组成)当用户对控制区进行触摸时，产生按压信号，并接通开关按键，产生电容感应信号，输入到ic(由主mcu、左触控键mcu、右触控键mcu和下触控键mcu组成)中进行识别，根据不同的电容感应信号，确定不同的控制功能，从而控制相应的设备。
65.在一具体的实施例中，当手指接触到控制区触发按键功能超过20ms后，开关输出相应输出信号，并听到0.2秒的振动和声音反馈。
66.在一具体的实施例中，控制区使用触摸屏测试笔进行测试，重复10次垂直触发触摸按键功能，开关输出10次按键触摸响应，试验过程中无开关不稳定现象。
67.在一具体的实施例中，请参见图7，图7是本发明另一实施例提供的触控式方向盘电阻单元的结构示意图，不同的电阻值分别对应不同的功能按键，方格表示主mcu的接插口，以接收由主mcu发送的由左触控mcu或右触控mcu或下触控mcu采集的操作信号；其中，所述操作信号由按键电路生成。主mcu的六格接插口中的1、2代表巡航控制功能接插口，3、4代表影音控制功能接插口，5、6代表巡航控制按键和影音控制按键的背光接插口；主mcu的两格接插口中的1、2代表仪表控制功能接插口。
68.在一具体的实施例中，左部控制区、右部控制区和下部控制区的背光亮度为白色，在断电时，触摸表面为全黑；控制面板自带振动反馈功能，当面板确认操作有效时进行振动提示和声音提示(由振动电机和蜂鸣器提供)。
69.在一具体的实施例中，加热功能以及离手检测功能对应的第二显示装置会根据工作状态切换灯光颜色；其中，可切换的灯光颜色包括但不限于白色和红色。
70.作为上述方案的改进，所述第一控制芯片的控制方法，包括：
71.当接收的感应电容信号为加热功能信号，向加热器发送启动信号，以使所述加热器根据启动信号对所述第一线圈进行加热；
72.接收第一线圈的温度数据，并根据温度数据，向加热器发送功率调节信号，以使所述第一线圈的温度为温度阈值；
73.当加热时间到达预设的时间时，向加热器发送停止信号，以使所述加热器根据停止信号对所述第一线圈停止加热。
74.在一具体的实施例中，本实施例在方向盘轮缘内部(即本技术权要中提及的方向盘外圈的第五腔室)设置加热导线线束(即本技术权要中提及的第一线束)，通过加热器对加热导线进行加热，能通过第一控制芯片的温控模块进行智能控制。传统的加热模块没有采用芯片控制，传统的控制方法为达到指定温度后自动断电，无法达到本实施例采用芯片控制恒温控制的效果。通过增加芯片控制方法，确保方向盘能按司机的需求加热到一个合适的温度并维持稳定在一个温度，提高驾驶室舒适性及安全性，通过加热线及相关线束，在电压24v，电流3a工况下，内置智能控制器加热至设定温度后可自动断电保证安全，具有过流、过压、过温、短路保护，以及ntc信号丢失保护功能。电加热恒温点：39℃
±
2℃(mcu通过采集加热垫上ntc元件进行识别)。恒温20分钟后系统自动停止加热。电加热未启动工作时，白灯点亮；电加热启动工作时，红灯点亮；其中，智能控制器为现有技术，本实施例主要保护第一芯片控制。
75.作为上述方案的改进，所述第一控制芯片的控制方法，还包括：
76.当接收的感应电容信号为离手检测功能信号时，接收由所述第二线圈采集的电容
值数据；
77.对所述电容值数据进行判断，当电容值达到电容阈值时，则向第一显示装置发送颜色切换信号，以使所述第一显示装置根据所述颜色切换信号切换颜色。
78.在一具体的实施例中，本实施例采用集成式设计控制方向盘hod功能，通过第一控制芯片采集感应电容线圈(即本技术权要中提及的第二线圈)生成的电容值应用现有的电容式探测技术，当方向盘无人触摸时，控制器检测的电容值为c-s；当有人手触摸的时候，控制器检测到的电容值为(c-s+c-h，其中c-h由用户触摸引起的电容值变化)，控制器通过探测方向盘传感器电容值的变化可以间接探测到人手和方向盘的接触关系。信号显示方式可以通过方向盘logo发光展示出来。方向盘离手检测分区按4个分区制作(分方向盘外圈的左上半区、方向盘外圈的左下半区、方向盘外圈的右上半区和方向盘外圈的右下半区)。检测的灵敏度按4个手指触摸到为基准(4个手指触摸所引起的电容变化为电容阈值)。离手检测未启动工作时，白灯点亮；离手检测启动工作时，红灯点亮。
79.本实施例通过由左触控区、右触控区、下触控区、方向盘外圈、以及方向盘内圈组成集成式方向盘结构，改进了原来方向盘按键布置位置，提高了按键布局的合理性；同时，由主mcu、左mcu、右mcu、下mcu、电源管理、电阻单元、加热线圈、hod信号感应线圈、logo亮灯、若干按键线路、若干振动电机、以及若干蜂鸣器组成集成式电控设计，将不同的按键功能集成在一起，并增加了hod功能、方向盘加热功能以及logo发光功能，有利于模块化设计，并提高设计效率。
80.以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。