由具有电极的方向盘和评估单元组成的装置以及相关的机动车辆的制作方法

本发明涉及一种包括方向盘和评估电子设备的装置，该方向盘具有用于电容触摸检测的电极，该评估电子设备用于检测方向盘上、特别是方向盘轮缘上的触摸，该评估电子设备导电地连接到电极。

背景技术：

1、方向盘已经从用于在机动车辆的转向组件上提供手动转向输入的简单输入装置发展到可能具有转向控制监控的多功能输入单元。因此，除了控制机动车辆的方向之外，它还用于通过手势输入提供基于触摸的输入，以控制机动车辆的其他部件。此外，它越来越多地被设计成监控机动车驾驶员的转向控制，例如当驾驶机动车时，但特别是当切换到机动车的自动驾驶状态和从机动车的自动行驶状态切换时。触摸检测通过在电极和连接到车辆接地的第一接地连接之间建立测量电容而有规律地进行。电容触摸检测的缺点是它容易受到过电压，即电压，特别是瞬时电压的影响，其中最大电压超过用于触摸检测的测量电位的值一个或多个数量级。这可能导致触摸输入中断，或者甚至损坏评估电子设备。因此，已知的是，通过保护电路保护评估电子设备免受其连接到电极的输入侧上的过电压，其中保护电路具有设置在输入侧或电极与机动车接地之间的电连接中的至少一个过电压放电元件。该保护电路确保电连接到电极的输入侧的不期望的过电压朝着机动车接地放电。在这种情况下，规定在常规保护电路的情况下，过电压到达相关的第二接地连接，通过该连接，评估电子设备通常“接地”，几乎没有损失。然而，由于第一接地连接和第二接地连接在空间上彼此分开，并且通过可被视为电导体的金属主体外壳部分和/或框架部分彼此分离，这导致第一和第二接地连接之间的电位偏移。第一和第二接地连接之间的这些临时电位偏移可能导致评估电子设备对触摸评估或触摸检测的不可预测的中断，例如不能容忍的错误检测，特别是当监控机动车驾驶员的转向控制时，或者当机动车驾驶员从自动驾驶状态切换到转向控制时或者反之亦然。

技术实现思路

1、在上述背景下，需要一种技术方案，其中装置包括方向盘，其具有用于电容触摸检测的电极；以及评估电子设备，其用于检测方向盘上的触摸，且该评估电子设备导电地连接到电极，该装置更好地防止电极侧的耦合过电压。该目的通过根据权利要求1所述的装置来实现。同样有利的机动车辆是并列权利要求的主题。在每种情况下，有利的配置是从属权利要求的主题。应当注意，权利要求中单独列出的特征可以以任何技术上有意义的方式彼此组合，并展示本发明的进一步配置。本说明书，特别是结合附图，附加地描述和规定了本发明。

2、本发明涉及一种用于机动车辆的装置，该装置包括方向盘，该方向盘具有电极；以及评估电子设备，该评估电子设备将被保护以防止电过电压。在这种情况下，术语机动车辆还应包括机动车辆的软件支持模拟，其中方向盘形成用于实现模拟机动车辆的虚拟转向运动的输入装置。一般来说，方向盘是机动车辆转向系统的部件，机动车辆驾驶员通过转动方向盘来改变真实或虚拟机动车辆的方向，其中机动车辆的一个或多个车轮改变其转向位置。

3、根据本发明，评估单元导电地连接到一个或多个电极，用于对方向盘上的触摸进行电容检测。根据本发明，方向盘具有方向盘轮缘和用于固定到机动车辆上的方向盘轴的导电方向盘芯。方向盘芯例如由金属或金属合金制成，并形成用于可释放地紧固在机动车辆的转向轴上的方向盘毂。例如，在转向轴和方向盘毂之间提供螺纹连接。例如，螺钉连接由减震器覆盖。例如，方向盘轮缘设计为环形或可替代地设计为一个或多个环形段。例如，方向盘芯从方向盘毂通过方向盘辐条延伸到方向盘轮缘，从而例如通过一个或多个方向盘辐条将方向盘轮缘固定到方向盘毂。例如，电极集成在方向盘轮缘中。

4、根据本发明，方向盘芯通过第一欧姆电阻器导电地连接到第一接地连接。

5、根据本发明，作为装置的一部分的评估电子设备被设计为将电测量电位施加到电极以用于触摸检测，以便基于电极和方向盘芯之间形成的测量电容的变化来检测方向盘轮缘上的触摸。根据本发明，评估电子设备进一步导电地连接到第二接地连接。

6、这里的“第二连接”意味着这是不同的，即不是第一连接。根据本发明，第一和第二接地连接在空间上彼此分开地布置，并且经由接地路径导电地连接，使得它们优选地限定或寻求公共接地电位。

7、根据本发明，在电极和方向盘芯之间提供连接线，该连接线具有过电压放电元件，使得当在电极侧施加测量电位时，该连接线是高电阻的，即，其具有阻碍或优选地阻断电极和方向盘芯之间的电流流动的效果；以及当在电极侧发生过电压时，该连接线是低电阻的，即，它允许优选不受阻碍的电流在两者之间流动，以便在后一种情况下通过方向盘芯将过电压从电极放电到第一接地连接。举例来说，低电阻和高电阻状态相差超过一个，优选超过三个数量级(欧姆)。过电压与测量电位的差异，例如，超过一个，优选超过三个数量级(伏特)。

8、作为根据本发明的技术方案的结果，过电压首先经由第一欧姆电阻器传导到第一接地连接，以便经由接地路径到达评估单元，由此过电压至少减小第一欧姆电阻器处的电压降的量，这意味着在第二接地连接处不发生或至少减小了由于过电压引起的电位偏移，并且由过电压放电产生的至少减小的电位(如果有的话)被施加到评估电子设备的接地连接。因此，在过电压的情况下不必中断评估电子设备的触摸检测，并且不会被中断。电容触摸检测功能例如基于电极(有源区)前面的环境中电场的变化。评估电子设备具有例如rc振荡器电路。当施加测量电位时，测量电极和接地电位之间的电容。代替测量电位，还可以提供具有相关接地电位的专门提供的反电极。由于金属或非金属材料靠近电极，特别是当接触方向盘轮缘时，电容增加，因此影响rc振荡器的振荡幅度。这种变化导致下游的触发级“翻转”并改变其输出状态，从而积极检测到触摸。因此，由于过电压导致的评估电子设备处的接地电位偏移对触摸检测具有灾难性的影响。

9、过电压放电元件可以是多部件电子电路的一部分，该电路在电极和方向盘芯之间建立电连接。设置在电极和方向盘芯之间的电连接中的上述过电压放电元件优选地是二极管，例如瞬态吸收齐纳二极管或瞬态电压抑制二极管。过电压放电元件优选地在空间上布置成比方向盘芯更靠近评估电子设备。

10、根据优选实施例，方向盘芯还经由电容器连接到第二接地连接。这具有这样的优点，即当测量电容被施加到电极时，或者在测量电容发生变化的情况下，施加到方向盘芯的电位稳定；当用作测量电极时，即在过电压放电元件的过电压放电之外，方向盘芯和电极之间的电磁相互作用被最小化。第二欧姆电阻器(其欧姆电阻大于第一欧姆电阻)优选地与电容器并联以形成rc元件。第二欧姆电阻选择得更大，以便在发生过电压和放电时确保方向盘芯和第一接地连接之间的放电电流更大。

11、第一欧姆电阻优选地在500ω至10kω的范围内，优选地在800ω至1.2kω的范围内。

12、过电压优选地经由方向盘轴传导至第一接地连接。第一欧姆电阻优选基本上由方向盘轴的轴承区域中的接触电阻形成。例如，第一欧姆电阻可以限定为方向盘从一个转向挡块到相对的转向挡块的整个调节路径上的平均电阻。

13、根据本发明，第一接地连接和第二接地连接在空间上不重合，并且优选地布置成使得它们彼此观察到0.5m的最小空间距离。

14、优选地，如果第一接地连接和第二接地连接与电位均衡(即，具有几乎为零的电阻并由此限定公共接地电位)导电连接，或者优选地通过接地路径以低电阻(即，最多具有一位或两位的欧姆电阻)导电连接。

15、根据一种配置，第一和第二接地连接中的至少一个接地连接由可分离的机电连接装置形成，例如可分离的力配合连接装置。优选地，第一和第二接地连接均由可断开的连接装置形成，例如可断开力配合连接装置。

16、电极优选地由方向盘加热装置的加热丝形成。举例来说，通过向加热丝施加脉宽调制的加热电流来执行加热操作，同时在电流施加期间的停滞时间中进行触摸检测。

17、评估电子设备和过电压放电元件优选地布置在方向盘外部。作为示例，评估电子设备和读取器单元布置在机动车辆的转向柱护罩或仪表板或中央控制台的屏幕后面。

18、本发明还涉及具有前述实施例之一中的装置的机动车辆。在这种情况下，第一接地连接和第二接地连接之间的导电接地路径至少部分地由机动车辆的车身外壳和/或框架形成。