方向盘及其心率检测装置的制作方法

1.本发明涉及汽车零部件技术领域，更具体地说，涉及汽车的方向盘部件及其配件。

背景技术：

2.随着中国经济的发展，人们的生活质量有了显著的提高，全国汽车保有量在不断提高，越来越多的人成为有车一族，私家车出行已成为中国居民生活的常态。在享受私家车出行带来便利的同时，保证驾驶安全成为首要问题。但是每年由于驾驶员身体状态不良，例如身体不适、身体疲劳、心肌梗死、心律失常等原因导致车祸数量约占车祸数量的40％左右。通过统计发现，与交通事故关联最为紧密的是驾驶员的心血管健康问题，尤其是心脏健康问题。如果能够在行车过程中对驾驶员的心脏状态进行实时监控，及时发现潜在风险并进行预警，可以有效降低由于身体健康原因引发的交通事故。监测心脏健康参数最常用的方式是监控心率，心率一般通过监测设备与肢体接触的方式进行检测。
3.目前常用的监控心率的方式有两种：
4.一种是通过智能佩戴设备，比如驾驶员佩戴智能手表，通过智能手表获得驾驶员的健康检测数据。使用智能佩戴设备的缺陷是便利性和兼容性较差。首先要求驾驶员在驾驶车辆时始终佩戴智能手表，有部分驾驶人员可能没有佩戴智能手表的习惯，或者不习惯长时间佩戴，这都影响了通过智能佩戴设备来监控心脏健康状况的便利性。其次，智能佩戴设备是独立于车辆的设备，如要通过额外的连接才能与车载系统相连，在行驶过程中，需要车载系统与智能佩戴设备实时交互，比如在中控屏幕上显示相关的监测数据，以及在监测到异常数据时及时根据驾驶员的健康状况作出响应，比如进行声音和图像报警，及时减速刹车，向外界发送信号等，才能起到提升安全性的作用。而智能佩戴设备需要专门与车载系统建立连接并保持数据传输才能达到上述目的，这就涉及很多设备兼容性的问题，造成部分智能佩戴设备只能与部分车型实现互连。
5.另一种方式是在方向盘上增加检测装置，对于驾驶员来说，在驾驶期间会始终保持接触的部件是方向盘，所以如果在汽车方向盘上增加能实时监测驾驶员心脏健康状态的检测模块，在监测到驾驶员可能出现身体突发状况时，能及时提醒或报警，就能有效降低避免此类交通事故的发生。方向盘上的检测装置本身就是车载系统的一部分，因此不存在兼容性的问题，并且能够有效及时地与其他车载设备交互。并且在正常驾驶状态下驾驶员的手始终会与方向盘接触，可以实现连续实时的信号采集，因此在方向盘上增加检测装置是比较好的选择。
6.中国专利cn209634401u揭示了一种具有健康监测功能的汽车方向盘。图1揭示了该汽车方向盘的结构图。如图1所示，该方向盘整体为圆形，包括轮毂1和轮缘3，轮毂1和轮缘3通过两个轮辐：第一轮辐21和第二轮辐22相连接，第一轮辐21和第二轮辐22分别设置在轮毂1两侧左右对称的位置，轮缘3为一个完整的圆形。传感器模块包括有心电信号获取模块，指纹传感器6和脉搏传感器7。心电信号获取模块用于实时采集驾驶员肢体导联信号，经过处理后，再反馈给主控模块8，通过主控模块8的处理可计算出驾驶员的平均心率值，起到
实时监测驾驶员心率的功用。指纹传感器6用于将实时采集的指纹信号反馈给主控模块8，通过主控模块8对驾驶员指纹信号的识别，做出相应的处理。脉搏传感器7用于将实时采集的驾驶员脉搏信号反馈给主控模块8，通过主控模块8的对心电图信号和脉搏信号的融合处理，可计算出驾驶员的血压值。如图1所示，心电信号获取模块包括两个电极5，分别安装在轮缘3两侧分别靠近第一轮辐21和第二轮辐22处。具体的，当驾驶员双手握在轮缘3两侧时，手掌可自然接触相应侧的电极5位置。两个电极5采用一定厚度的导电橡胶皮，包裹在方向盘主体的绝缘护套4上，使得驾驶员手握时具有良好的手感。导电橡胶皮通过金属铆钉的连接方式分别固定在第一轮辐21和第二轮辐22上。心电信号获取模块还包括与两个电极5相连接的信号处理电路，由于通过两个电极5采集的人体肢体导联信号为微弱的压差信号，主控模块8不能直接处理，所以需要信号处理电路将电极5采集的信号转化为主控模块8可处理的信号。信号处理电路包括滤波电路，放大电路，模数转换电路。滤波电路将压差信号中的噪声去掉后，再由放大电路将微弱的信号放大，最后通过模数转换电路将模拟信号转化为主控模块8可读取的数字信号并传输给主控模块8。图1中还包括其他的附图标记，这些附图标记所对应的部件为方向盘的其它零部件，在此不在赘述。关于其他附图标记对应的零部件的具体描述，可以参考cn209634401u的说明书所揭示的内容。
7.诸如cn209634401u所揭示的方向盘上的健康检测装置存在如下的问题：
8.首先是舒适性较差，如上面所介绍的，两个电极采用一定厚度的导电橡胶皮，包裹在方向盘主体的绝缘护套上。这就使得方向盘的表面形成比较明显的凹凸，在电极部分存在明显的凸起，影响驾驶手感。
9.其次是耐用性较差，因为电极是包裹到方向盘主体的绝缘护套上，然后导电橡胶皮通过金属铆钉的连接方式分别固定在第一轮辐和第二轮辐上。这种固定方式在长期使用后容易松动或者脱落，影响整体的耐用性。

技术实现要素：

10.根据本发明的一实施例，提出一种心率检测装置，该心率检测装置安装在方向盘上，心率检测装置包括：感应器组件和心率检测器。感应器组件安装在方向盘的周边盘体上，感应器组件与驾驶员的手接触，采集驾驶员的心率参数。心率检测器安装在方向盘的中心管柱上，感应器组件通过采集线束与心率检测器相连接，感应器组件采集的心率参数通过采集线束发送给心率检测器，心率采集器根据心率参数确定心率信号，心率检测器通过通讯线束与车辆控制器相连接，心率采集器通过通讯线束将心率信号发送给车辆控制器。
11.在一个实施例中，方向盘的周边盘体上设置有缺口，感应器组件安装在缺口的位置，感应器组件具有与方向盘的周边盘体相同的弧度，方向盘的周边盘体与感应器组件形成连续的外轮廓。
12.在一个实施例中，感应器组件包括：电极片支架和数个电极片。电极片支架固定在方向盘的周边盘体上，电极片支架位于缺口的位置。数个电极片安装在电极片支架上，数个电极片组合形成的外轮廓填满缺口，并且与方向盘的周边盘体具有相同的弧度以形成连续的外轮廓。
13.在一个实施例中，所有的感应器组件所占据的外周长度的总和小于方向盘的周边盘体的外周长度的一半。
14.在一个实施例中，两个感应器组件以对称方式安装在方向盘的周边盘体的两侧，每一感应器组件所占据的弧度为65～70度。
15.在一个实施例中，两个感应器组件中的其中一个通过单根采集线束与心率检测器相连接，另一个通过两根采集线束与心率检测器相连接。
16.在一个实施例中，车辆控制器将心率信号发送给车载显示器以在车载显示器上可视化展示心率信号。车辆控制器对心率信号进行监控，当心率信号在预定的范围之外时，车辆控制器控制车载设备进行报警。
17.根据本发明的一实施例，提出一种方向盘，方向盘上安装有如前述的心率检测装置。
18.在一个实施例中，方向盘的周边盘体是完整的圆周。
19.在一个实施例中，方向盘的周边盘体是多边形，该多边形包括弧型部分和连接弧型部分的过渡框架，弧型部分属于同一个圆周，缺口设置在弧型部分上。
20.本发明提出的方向盘及其心率检测装置具有以下的优势：
21.嵌入式结构：本发明的心率检测装置直接嵌入在方向盘内部，感应器组件布置在左右手常见的手握位置，感应器组件占据方向盘盘体的尺寸合适。感应器组件作为嵌入在方向盘内部的零部件，在外轮廓上与方向盘的盘体保持一致，没有明显的凹凸感，并且嵌入式结构更加牢固耐用。
22.良好的兼容性：本发明的心率检测模块作为车载系统的一部分直接融入车载系统中，能够实时检测驾驶人员的心率并且反馈给车辆控制器。心率检测模块与车辆控制器之间的通信以及车辆控制器与其他车载部件之间的通信均使用原车线束或者原车的无线通信装置，具有良好的兼容性和快速的数据传输和处理速度。能将心率信息以可视化的方式显示在中控屏上，并且以声音、图像、灯光、弹窗等各种方式进行交互和报警，及时提醒驾驶人员来识别自己的健康状态，给应急处置留有足够时间。在必要时，还能够通过车载设备向外界发送报警信息，或者直接介入车辆的操控，在紧急状态下接管车辆以提升安全性。
附图说明
23.图1揭示了现有技术中的一种具有健康监测功能的汽车方向盘的结构图。
24.图2a、图2b和图2c揭示了根据本发明的一实施例的安装有心率检测装置的方向盘的结构图。
25.图3揭示了根据本发明的一实施例的心率检测装置的结构图。
26.图4a和图4b揭示了根据本发明的一实施例的心率检测装置的感应器组件的尺寸示意图。
具体实施方式
27.参考图3所示，图3揭示了根据本发明的一实施例的心率检测装置的结构图。该心率检测装置安装在方向盘上，如图3所示，该心率检测装置包括：感应器组件301和心率检测器302。感应器组件301安装在方向盘的周边盘体上，感应器组件301与驾驶员的手接触，采集驾驶员的心率参数。在图示的实施例中，感应器组件301包括：电极片支架311和数个电极片312。电极片支架311固定在方向盘的周边盘体上，在一个实施例中，电极片支架311通过
螺钉固定安装在方向盘的周边盘体上。如前面所描述的，本发明中的感应器组件301是以嵌入的方式直接嵌入在方向盘内部。在一个实施例中，在方向盘的周边盘体上设置有缺口，感应器组件301安装在缺口的位置，感应器组件301和方向盘的周边盘体融为一体，形成嵌入式的结构。数个电极片312安装在电极片支架311上，数个电极片312组合形成的外轮廓填满方向盘的周边盘体上的缺口，并且数个电极片312与方向盘的周边盘体具有相同的弧度，这样，由数个电极片312的外轮廓形成的感应器组件301的外轮廓和方向盘的周边盘体的外轮廓保持一致的弧度，形成连续的外轮廓，避免了凹凸感。在图示的实施例中，每一个感应器组件301包括两个电极片312，两个电极片312安装在电极片支架311上。心率检测器302安装在方向盘的中心管柱上。感应器组件301通过采集线束303与心率检测器302相连接，感应器组件301采集的心率参数通过采集线束303发送给心率检测器302。在图示的实施例中，设置了两个感应器组件301，两个感应器组件中的其中一个通过单根采集线束与心率检测器302相连接，另一个通过两根采集线束与心率检测器302相连接。感应器组件采集心率参数的原理以及心率检测器处理心率参数的过程和原理均可以采用现有技术中相同的技术，此处不做赘述。心率采集器302根据心率参数确定心率信号，心率检测器302通过通讯线束304与车辆控制器相连接，心率采集器302通过通讯线束304将心率信号发送给车辆控制器。车辆控制器将心率信号发送给车载显示器以在车载显示器上可视化展示该心率信号，可视化展示的方式可以是数字、图形或者动画。车辆控制器对心率信号进行监控，当心率信号在预定的范围之外时，表示驾驶员的心脏健康状态可能存在风险，车辆控制器控制车载设备进行报警。报警的方式可以包括报警音、语音提示、图像提示、弹窗等。如果持续监测到心率信号异常但驾驶员没有作出反应，还可以通过车灯、音响、喇叭或者的方式向外界进行报警。在必要时，车辆控制器会介入车辆操控或者接管车辆操作，使得车辆和驾驶员能够出于安全的状态，降低发生交通事故的可能性。心率采集器处理心率参数获得心率信号的过程、将心率信号发送给车辆控制器的过程以及车辆控制器监控并处理心率信号的过程可以采用现有技术中相同的技术，此处不做赘述。
28.本发明还提出一种安装有心率检测装置的方向盘。该方向盘上安装有如前面所述的心率检测装置。图2a、图2b和图2c揭示了根据本发明的一实施例的安装有心率检测装置的方向盘的结构图。图2a、图2b和图2c所示的实施例中的方向盘是多用于新能源车的多边形方向盘，方向盘包括中心部分201和周边盘体202。图示的方向盘的周边盘体202是多边形，该多边形包括弧型部分和连接弧型部分的过渡框架。在图示的实施例中，弧型部分是位于周边盘体202的两侧，两个弧型部分属于同一个圆周。过渡框架分别连接两个弧型部分的顶部和底部，其中，顶部的过渡框架和中心部分201融为一体，中心部分的顶部边缘同时起到了过渡框架的作用。方向盘的周边盘体202上设置有缺口，感应器组件301安装在缺口的位置，这样感应器组件301与周边盘体202就形成了嵌入式的结构。感应器组件301具有与方向盘的周边盘体202相同的弧度，在缺口中装入感应器组件301后，方向盘的周边盘体202与感应器组件301形成连续的外轮廓，避免了凹凸的手感。在一个实施例中，感应器组件301中的电极片支架通过螺钉结构固定在周边盘体202上，使得感应器组件的安装更加牢固。在图示的实施例中，周边盘体202上的缺口设置在周边盘体的弧型部分上。
29.在一个实施例中，所有的感应器组件所占据的外周长度的总和小于方向盘的周边盘体的外周长度的一半。图4a和图4b揭示了根据本发明的一实施例的心率检测装置的感应
器组件的尺寸示意图。在图4a和图4b所示的实施例中，在方向盘的周边盘体上设置了两个感应器组件，两个感应器组件以对称方式安装在方向盘的周边盘体的两侧，分别位于一个弧型部分上。每一个感应器组件的长度为70-72mm，图示的示例尺寸为71.16mm，宽度为23-25mm，图示的示例尺寸为24.19mm。每一感应器组件所占据的弧型的弧度为65～70度，图示的示例弧度为69.41度。在图示的实施例中，两个感应器组件中的其中一个(左侧的感应器组件)通过单根采集线束与心率检测器相连接，另一个(右侧的感应器组件)通过两根采集线束与心率检测器相连接。
30.虽然图示的实施例中的方向盘是具有多边形外轮廓的方向盘为例进行说明，但本发明的方向盘的形状并不限制于此，传统的圆形方向盘，即方向盘的周边盘体是完整的圆周的方向盘同样可以适用本发明，或者说，本发明的心率检测装置可以安装在各种造型的方向盘上。
31.本发明提出的方向盘及其心率检测装置具有以下的优势：
32.嵌入式结构：本发明的心率检测装置直接嵌入在方向盘内部，感应器组件布置在左右手常见的手握位置，感应器组件占据方向盘盘体的尺寸合适。感应器组件作为嵌入在方向盘内部的零部件，在外轮廓上与方向盘的盘体保持一致，没有明显的凹凸感，并且嵌入式结构更加牢固耐用。
33.良好的兼容性：本发明的心率检测模块作为车载系统的一部分直接融入车载系统中，能够实时检测驾驶人员的心率并且反馈给车辆控制器。心率检测模块与车辆控制器之间的通信以及车辆控制器与其他车载部件之间的通信均使用原车线束或者原车的无线通信装置，具有良好的兼容性和快速的数据传输和处理速度。能将心率信息以可视化的方式显示在中控屏上，并且以声音、图像、灯光、弹窗等各种方式进行交互和报警，及时提醒驾驶人员来识别自己的健康状态，给应急处置留有足够时间。在必要时，还能够通过车载设备向外界发送报警信息，或者直接介入车辆的操控，在紧急状态下接管车辆以提升安全性。
34.还需要注意的是，以上所列举的实施例仅为本发明的具体实施例。显然本发明不局限于以上实施例，随之做出的类似变化或变形是本领域技术人员能从本发明公开的内容直接得出或者很容易便联想到的，均应属于本发明的保护范围。上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的，熟悉本领域的人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

技术特征：

1.一种心率检测装置，其特征在于，该心率检测装置安装在方向盘上，所述心率检测装置包括：感应器组件，感应器组件安装在方向盘的周边盘体上，感应器组件与驾驶员的手接触，采集驾驶员的心率参数；心率检测器，心率检测器安装在方向盘的中心管柱上，感应器组件通过采集线束与心率检测器相连接，感应器组件采集的心率参数通过采集线束发送给心率检测器，心率采集器根据心率参数确定心率信号，心率检测器通过通讯线束与车辆控制器相连接，心率采集器通过通讯线束将心率信号发送给车辆控制器。2.如权利要求1所述的心率检测装置，其特征在于，所述方向盘的周边盘体上设置有缺口，所述感应器组件安装在缺口的位置，所述感应器组件具有与方向盘的周边盘体相同的弧度，方向盘的周边盘体与感应器组件形成连续的外轮廓。3.如权利要求2所述的心率检测装置，其特征在于，所述感应器组件包括：电极片支架，电极片支架固定在方向盘的周边盘体上，电极片支架位于所述缺口的位置；数个电极片，数个电极片安装在电极片支架上，数个电极片组合形成的外轮廓填满所述缺口，并且与所述方向盘的周边盘体具有相同的弧度以形成连续的外轮廓。4.如权利要求2所述的心率检测装置，其特征在于，所有的感应器组件所占据的外周长度的总和小于方向盘的周边盘体的外周长度的一半。5.如权利要求4所述的心率检测装置，其特征在于，两个感应器组件以对称方式安装在方向盘的周边盘体的两侧，每一感应器组件所占据的弧度为65～70度。6.如权利要求5所述的心率检测装置，其特征在于，两个感应器组件中的其中一个通过单根采集线束与心率检测器相连接，另一个通过两根采集线束与心率检测器相连接。7.如权利要求1所述的心率检测装置，其特征在于，所述车辆控制器将心率信号发送给车载显示器以在车载显示器上可视化展示所述心率信号；所述车辆控制器对心率信号进行监控，当心率信号在预定的范围之外时，车辆控制器控制车载设备进行报警。8.一种方向盘，其特征在于，所述方向盘上安装有如权利要求1-7中任一项所述的心率检测装置。9.如权利要求8所述的方向盘，其特征在于，所述方向盘的周边盘体是完整的圆周。10.如权利要求8所述的方向盘，其特征在于，所述方向盘的周边盘体是多边形，该多边形包括弧型部分和连接弧型部分的过渡框架，所述弧型部分属于同一个圆周，所述缺口设置在弧型部分上。

技术总结

本发明揭示了一种心率检测装置，该心率检测装置安装在方向盘上，心率检测装置包括：感应器组件和心率检测器。感应器组件安装在方向盘的周边盘体上，感应器组件与驾驶员的手接触，采集驾驶员的心率参数。心率检测器安装在方向盘的中心管柱上，感应器组件通过采集线束与心率检测器相连接，感应器组件采集的心率参数通过采集线束发送给心率检测器，心率采集器根据心率参数确定心率信号，心率检测器通过通讯线束与车辆控制器相连接，心率采集器通过通讯线束将心率信号发送给车辆控制器。本发明还揭示了安装有上述心率检测装置的方向盘。揭示了安装有上述心率检测装置的方向盘。揭示了安装有上述心率检测装置的方向盘。