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Die
Erfindung betrifft eine Lenkanordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
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Solche
Lenkanordnungen finden insbesondere Verwendung als Lenkrad für ein Kraftfahrzeug.
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Eine
derartige Lenkanordnung ist an sich bekannt und umfaßt einen
Träger
zur Befestigung an einer Lenksäule
und einen über
wenigstens eine Speiche mit dem Träger verbundenen Lenkradkranz.
Zur Auslösung
der Hupe des Kraftfahrzeugs durch einen Benutzer dient ein Schaltelement,
das mittels eines im Bereich des Trägers angeordneten Bedienelements
betätigbar
ist. Als nachteilig hat sich herausgestellt, daß das Bedienelement einen relativ
langen Betätigungsweg
erfordert, so daß dessen
Bedienung für
den Benutzer wenig komfortabel erscheint.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein komfortabel zu betätigendes
Bedienelement, insbesondere mit einem geringen Betätigungsweg,
zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Lenkanordnung durch die
kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Bei
der erfindungsgemäßen Lenkanordnung ist
das in der Art einer Schaltbrücke
ausgestaltete Bedienelement mit einer elastischen Kraft in Richtung
auf das Schaltelement vorgespannt. Vorteilhafterweise ist dadurch
ein "weglos" beziehungsweise mit
einem minimalen Betätigungsweg
zu betätigendes
Bedienelement geschaffen. Dadurch kann der aus Designgründen unerwünschte Spalt
zwischen dem Multifunktionsschalter zum Airbagmodul am Lenkrad minimiert
werden, und zwar unabhängig
davon, ob das Schaltelement lenkradfest oder airbagfest plaziert
ist. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Der
einfachen Montierbarkeit sowie auch der Kompaktheit halber ist das
Schaltelement auf einer Leiterplatte angeordnet. Die Leiterplatte
kann mittels Distanzhülsen
und Schrauben am Träger
befestigt sein.
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Das
Schaltelement wird vom Bedienelement durch entsprechende Betätigung des
Benutzers geschaltet. Zweckmäßigerweise
ist das Schaltelement durch das unbetätigte, vorgespannte Bedienelement eingeschaltet.
Bei Betätigung
wird dann das Bedienelement gegen die Vorspannung bewegt, wobei
das Schaltelement ausgeschaltet wird. Das dadurch erzeugte Signal
wird dann zur Auslösung
der gewünschten
Funktion, wie für
die Hupe, verwendet.
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In
kostengünstiger
Weise läßt sich
die elastische Kraft zur Vorspannung durch wenigstens eine Druckfeder
erzeugen. Die Druckfeder ist an der Distanzhülse, und zwar die Distanzhülse umgebend,
angeordnet. Die Druckfeder kann wiederum auf eine ebenfalls die
Distanzhülse
sowie zusätzlich
die Druckfeder umgebende Führungshülse einwirken, wobei
das Bedienelement an der Führungshülse anliegt.
Die Führungshülse ist
mit einem integrierten Stößel, der
durch eine Öffnung
im Bedienelement hindurchragt, zum Schalten des Schaltelements versehen.
Eine solche Ausgestaltung schafft eine Anordnung zur Betätigung des
Schaltelements in kompakter Art.
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An
sich kann es sich bei dem Schaltelement um ein elektrisches, optisches,
sensorisches o. dgl. Schaltelement handeln. Besonders kostengünstig ist die
Verwendung eines elektrischen Tasters, der beispielsweise mittels
einer Schnappscheibe arbeitet, als elektrisches Schaltelement. Soll
die Kompaktheit noch weiter gesteigert werden, so bietet sich ein
sensorisches Schaltelement an, das als Widerstandssensor-Element
(sogenanntes "FSR-Element") ausgestaltet ist.
Das Widerstandssensor-Element schaltet bei Unterschreiten eines
vorgegebenen Widerstandswertes, der seinerseits der vorgegebenen Auslösekraft
entspricht.
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Eine
stabile Lagerung des Bedienelements wird dadurch erreicht, daß das Bedienelement
an drei Distanz- und/oder Führungshülsen, die
etwa dreiecksförmig
am Träger
angeordnet sind, befestigt ist. Um die Funktionssicherheit auch
bei einseitiger Betätigung
des Bedienelements zu steigern, sind drei Schaltelemente auf der
Leiterplatte in etwa zwischen den Distanzhülsen und/oder in der Nähe der Distanz- und/oder
Führungshülsen befindlich.
Die Signale dieser Schaltelemente sind dann mit einer Oder-Verknüpfung zusammengeschaltet.
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In
herkömmlicher
Weise kann auf dem Träger
ein Airbag-Modul befindlich sein. Hierzu enthalten die Leiterplatte
sowie das Bedienelement in etwa mittig je eine Ausnehmung für das Airbag-Modul.
Die Leiterplatte sowie das Airbag-Modul können mit einer Abdeckung in
der Art eines Pralltopfes im Bereich des Trägers versehen sein. Es bietet
sich dann an, daß die
Abdeckung zur Betätigung
auf das Bedienelement einwirkt.
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Zusammenfassend
kann gesagt werden, daß die
Leiterplatte mit drei Tastern oder verschiedenen Sensoren versehen
ist und mit den Ansatzschrauben sowie Distanzhülsen am skelettartigen Träger befestigt
ist. Die Schaltbrücke
erhält
noch zusätzliche
Stößel, die über die
Druckfedern die Schaltelemente betätigen. Ein Druck auf die Schaltbrücke mit
größerer Kraft,
als die zusätzlich
vorgespannten Druckfedern aufbringen, öffnet den Kontakt des Schalters
beziehungsweise der Sensoren. Dieses Öffnen wird dann als Signal
zur Auslösung
der gewünschten
Funktion ausgewertet.
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Als
Sensorelemente verwendete FSR-Elemente verarbeiten Kräfte bis
100 Newton mit sehr geringem Weg und ändern dabei ihren Widerstand
von mehr als 1 Mega-Ohm bei einer Kraft von Null bis auf etwa 5
Kilo-Ohm bei einer Kraft von 100 Newton. Die Genauigkeit der FSR-Elemente
ist zwar nicht sehr groß,
sie beträgt
beispielsweise ± 20%,
dies reicht jedoch für
den hier gewünschten
Zweck völlig
aus. Man kann drei Sensoren auf einem Träger zusammenschalten und dann
mittels des Pralltopfes, der an den jeweiligen Sensororten korrespondierende
Kunststoff-Stößel aufweist,
betätigen.
Das mittels einer Oder-Verknüpfung
zusammengeschaltete Signal der Sensoren wird dann von einer Schaltung
weitergegeben, wenn der Widerstand der Sensoren einen bestimmten
Wert unterschreitet, der der gewünschten Auslösekraft
entspricht.
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Eine
Alternative zu den FSR-Elementen sind Dehnungsmeßstreifen, die auf drei Armen,
an denen der Pralltopf mit Airbag im Lenkrad befestigt wird, angebracht
werden. Die Auswertungselektronik gibt dann bei Überschreitung eines Grenzwertes
das Signal für
die Auslösung
der Hupe weiter. Vorteilhafterweise entfallen hier Justierarbeiten.
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Geringe
Wege von ca. 0,3 mm sind auch mit Schnappscheiben als Schaltelement
möglich.
Eine Justierung dieser Schaltelemente scheint hierfür jedoch
nötig zu
sein.
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Gewünscht ist
aus gestalterischen Gründen, den
Pralltopf mit dem Airbag, die Sensoreinheit und das Lenkrad so zu
gestalten, daß der
Abstand zum Sensor im wesentlichen Null oder lediglich geringfügig größer ist.
Der Pralltopf wird bündig
im Lenkrad befestigt. Die leichte Verformung der Befestigung, die sich
aus dem Druck auf den Pralltopf ergibt, bringt dann die Kraft zur
Betätigung
auf. Der Werkstoff für den
Pralltopf, beispielsweise Polyurethan, gibt bei entsprechender Gestaltung
genügend
nach. Um eine ungewollte Auslösung
der Hupe bei Betätigung
von sonstigen Funktionen zu vermeiden, ist es zweckmäßig, die übrigen Tasten
vom Pralltopf zu entkoppeln.
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Die
mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
daß ein
haptisch gut handhabbarer Schalter mit einem anspruchsvollen Design
geschaffen ist. Der Schalter ist funktionssicher bedienbar, da auch
bei einseitiger Betätigung eine
sichere Auslösung
gewährleistet
ist. Außerdem ist
bei dem erfindungsgemäßen Hupenschalter
aufgrund des Kurzhubes der Komfort für den Benutzer gesteigert.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung mit verschiedenen Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind
in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen
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1 die
Draufsicht auf ein Lenkrad für
ein Kraftfahrzeug mit einem Drehgriffschalter sowie einem zugehörigen Detailausschnitt,
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2 ein
Lenkrad wie in 1 entsprechend einer weiteren
Ausführung,
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3 die
Montage des Drehgriffschalters am Lenkrad,
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4 den
Drehgriffschalter in Explosionsdarstellung,
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5 den
näheren
Aufbau des Drehgriffschalters,
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6 den
Aufbau des Drehgriffschalters entsprechend einer weiteren Ausgestaltung,
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7 einen
Hupenschalter am Lenkrad in Explosionsdarstellung,
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8 einen
Ausschnitt des Lenkrads im Bereich des Hupenschalters mit einem
zugehörigen
Detailausschnitt und
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9 einen
vergrößerten Ausschnitt
aus dem Lenkrad im Bereich des Hupenschalters sowie einen zugehörigen Detailausschnitt.
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In 1 ist
ein Lenkrad 1 für
ein Kraftfahrzeug als Lenkanordnung gezeigt. Das Lenkrad 1 weist
einen Träger 2 mit
einer Aufnahme 3 zur Befestigung an einer in 9 angedeuteten
Lenksäule 4 und
einen über
wenigstens eine Speiche 5 mit dem Träger 2 verbundenen
Lenkradkranz 6 mit einem innenliegenden, in 3 sichtbaren
Kranzträger 7 auf. Am
Lenkradkranz 6 ist ein vom Benutzer in der Art eines Drehgriffschalters
bewegbares Betätigungselement 8 für ein elektrisches,
optisches, sensorisches o. dgl. Schaltelement 9, das in 4 zu
sehen ist, angeordnet. Mittels des Drehgriffschalters lassen sich diverse
Funktionen im Kraftfahrzeug, beispielsweise die Lautstärkenregelung
und/oder Sendereinstellung des Autoradios, das Autotelefon o. dgl.,
bedienen, wobei die entsprechende Kabeldurchführung im und/oder am Kranzträger 7 angeordnet
sein kann. Vorliegend sind am Lenkrad 1 zwei Betätigungselemente 8,
und zwar eines für
die linke Hand und eines für
die rechte Hand des Benutzers angeordnet. Vorteilhafterweise kann
der Benutzer zur Bedienung dieser Funktionen die Hände am Lenkrad 1 lassen,
was zur erhöhten
Sicherheit für
den Benutzer beiträgt.
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Das
Betätigungselement 8 des
Drehgriffschalters umfaßt
einen Schaltring 10 und einen Schalterkörper 11, wie man anhand
der 4 sieht. Der Schalterkörper 11 ist am Kranzträger 7 im
wesentlichen unbeweglich angeordnet. Der Schaltring 10 ist
am Schaltkörper 11,
und zwar an dessen Mantelfläche,
drehbar angeordnet. Dabei erfolgt die Drehung des Schaltrings 10 um
den Kranzträger 7 als Achse.
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Der
nähere
Aufbau des Betätigungselements 8 ist
in 3 dargestellt. Der Schalterkörper 11 liegt am Kranzträger 7 mittels
eines Anpreßdruckes
fest an. Im Hinblick auf die Montage besteht der im Querschnitt
im wesentlichen kreisförmig
ausgestaltete Schalterkörper 11,
aus zwei Schalterkörperschalen 11', 11''. Wie man weiter aus der Explosionsdarstellung
gemäß 4 sieht,
ist die eine Schalterkörperschale 11' mittels der
anderen Schalterkörperschale 11'' in der Art eines Schalterkörperverschlusses
zum Schalterkörper 11 verbindbar.
Der Schaltring 10 liegt am Schalterkörper 11 bewegbar an.
Wie man ebenfalls aus 4 entnimmt besteht der im Querschnitt
im wesentlichen kreisförmig
ausgestaltete Schaltring 10 aus zwei Schaltringschalen 10', 10''. Wiederum ist die eine Schaltringschale 10' mittels der
anderen Schaltringschale 10'' in der Art
eines Schaltringverschlusses zum Schaltring 10 verbindbar.
Die Schalterkörperschalen 11', 11'' sowie die Schaltringschalen 10', 10'' sind mittels Rast- und/oder Schnapphaken 12 verbindbar.
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Der
Schalterkörper 11 weist
erhöhte
Endabschnitte 13 auf. Die Erhöhung der Endabschnitte 13 ist
derart ausgestaltet, daß die
erhöhten
Endabschnitte 13 im wesentlichen glatt in den Lenkradkranz übergehen,
wie man anhand der 1 erkennen kann. Es bietet sich
dann auch weiterhin an, den Schaltring 10 so auszubilden,
daß dieser
einen im wesentlichen glatten Übergang
zu den Endabschnitten 13 aufweist. Da der Lenkradkranz 6 in
etwa torusförmig
beziehungsweise torusabschnittsförmig
ausgestaltet ist, ist auch der Schaltring 10 sowie der Schalterkörper 11 in
etwa torusabschnittsförmig
in den Lenkradkranz 6 eingefügt, und zwar derart daß der Schaltring 10 sowie
die Endabschnitte 13 des Schalterkörpers 11 im wesentlichen
weitgehend in der Oberfläche
des Lenkradkranzes 6 verlaufen. Entsprechend einem Ausführungsbeispiel,
das in 2 zu sehen ist, ist der Schaltring 10 im
wesentlichen korrespondierend zur Oberfläche des Lenkradkranzes 6 ausgestaltet.
Falls gewünscht,
kann entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel gemäß 1 der
Schaltring 10 teilweise etwas ballig in Bezug auf die Oberfläche des Lenkradkranzes 6 ausgestaltet
sein. Dadurch ist ein gefälliges
Aussehen des Betätigungselements 8 sowie
auch dessen ergonomische Handhabung gegeben.
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Das
Betätigungselement 8 wird
mittels Drehung durch den Benutzer bewegt. Hierzu ist der Schaltring 10 um
einen Winkel aus einer Ausgangsstellung in eine Schaltstellung,
in der der Schaltring 10 dann betätigend auf das Schaltelement 9 einwirkt, bewegbar.
Die nähere
Ausgestaltung des Betätigungselements 8 ist
in 5 zu sehen.
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Mit
dem Schaltring 10 wirkt ein Rückstellelement zusammen, derart
daß der
Schaltring 10 aus der Schaltstellung mit einer Rückstellkraft
in die Ausgangsstellung zurück
bewegbar ist. Das Rückstellelement
besteht aus einer Rückstellkulisse 14 sowie einer
mit einer Druckfeder 16 versehenen, in die Rückstellkulisse 14 eingreifenden
Federhülse 15.
Die Rückstellkulisse 14 ist
im Schalterkörper 11 und
die Federhülse 15 im
Schaltring 10 angeordnet. Im Schalterkörper 11 kann sich
weiter ein Drehanschlag 17 befinden, wie anhand der 6 zu
sehen ist, um den Winkel für
Drehung des Schaltrings 10 zu begrenzen. Diese Ausgestaltung
weist dann zwei, mit einer Druckfeder 16 versehene Federhülsen 15 auf, wobei
eine Federhülse 15 in
die Rückstellkulisse 14 eingreift
und die andere Federhülse 15 mit
dem Drehanschlag 17 zusammenwirkt.
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Bei
dem Schaltelement 9 kann es sich um einen herkömmlichen
elektrischen Schalter handeln. Besonders bevorzugt ist jedoch ein
sensorisches Schaltelement. Gemäß 5 besteht
das Schaltelement 9 aus einem Hallsensor 18 und
einem Magnet 19, wobei der Hallsensor 18 am Schalterkörper 11 sowie
der Magnet 19 am Schaltring 10 angeordnet sind.
Der Hallsensor 18 befindet sich auf einer Leiterplatte 20,
die an dem einen Endabschnitt 13 des Schalterkörpers 11 befestigt
ist. Schließlich
kann das Betätigungselement 8 beleuchtbar
ausgestaltet sein. Hierzu befindet sich eine zur Beleuchtung des
Schaltrings 10 dienende Lichtquelle, wie eine Leuchtdiode 22,
auf einer weiteren Leiterplatte 21, die an dem anderen
Endabschnitt 13 des Schalterkörpers 11 angeordnet
ist.
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Am
Lenkrad 1 ist weiter die Auslösung der Hupe des Kraftfahrzeugs
in der Art eines Hupenschalters ermöglicht. Hierzu dient ein im
Bereich des Trägers 2 angeordnetes,
vom Benutzer betätigbares Bedienelement 23 für ein in 7 sichtbares,
weiteres Schaltelement 24, wie man der 9 entnimmt. Das
in der Art einer Schaltbrücke
ausgestaltete Bedienelement 23 ist mit einer elastischen
Kraft in Richtung auf das Schaltelement 24 vorgespannt,
so daß die
Auslösung
der Hupe weitestgehend wegelos, zumindest jedoch mit geringem Weg
von beispielsweise ca. 0,5 mm ermöglicht ist, wie in 8 mit
dem Bewegungspfeil 34 angedeutet ist.
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Wie
man weiter in 7 erkennt, ist das Schaltelement 24 auf
einer Leiterplatte 25 angeordnet. Die Leiterplatte 25 ist
mittels Distanzhülsen 26 sowie
in 9 sichtbarer Schrauben 27 am Träger 2 befestigt.
Das Schaltelement 24 wird vom Bedienelement 23 geschaltet,
und zwar ist das Schaltelement 24 durch das vorgespannte
Bedienelement 23 eingeschaltet. Bei Betätigung durch den Benutzer wird
das Bedienelement 23 dann gegen die Vorspannung bewegt
und dabei das Schaltelement 24 ausgeschaltet. Das beim
Ausschalten des Schaltelements 24 erzeugte Signal wird
dann zur Auslösung
der Hupe verwendet.
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Die
elastische Kraft zur Vorspannung des Bedienelements 23 wird
durch wenigstens eine Druckfeder 28 erzeugt. Die Druckfeder 28 ist
an der Distanzhülse 26,
und zwar die Distanzhülse 26 umgebend
angeordnet. Die Druckfeder 28 wirkt wiederum auf eine die
Distanzhülse 26 umgebende
Führungshülse 29 ein.
Das Bedienelement 23 liegt an der Führunghülse 29 an, wie in 9 zu
sehen ist. Die Führungshülse 29 ist
mit einem integrierten Stößel 30,
der durch eine nicht weiter sichtbare Öffnung im Bedienelement 23 hindurchragt,
zum Schalten des Schaltelements 24 versehen.
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Auch
hier kann es sich bei dem Schaltelement 24 um ein elektrisches,
optisches, sensorisches o. dgl. Schaltelement handeln. Gezeigt ist
in 9 ein elektrischer Taster, der beispielsweise
mittels einer Schnappscheibe arbeitet, als Schaltelement 24. Soll
ein sensorisches Schaltelement als Schaltelement 24 Verwendung
finden, so bietet sich dafür
beispielsweise ein Widerstandssensor-Element, ein sogenanntes FSR-Element
an. Das Widerstandssensor-Element schaltet bei Unterschreiten eines
vorgegebenen Widerstandswertes, der seinerseits der vorgegebenen
Auslösekraft
für das
Bedienelement 23 entspricht.
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In
der vorliegenden Ausgestaltung gemäß Explosionsdarstellung in 7 ist
das Bedienelement 23 an drei Distanzhülsen 26 und/oder Führungshülsen 29,
die in etwa dreiecksförmig
am Träger 2 angeordnet
sind, befestigt. Es befinden sich dann drei Schaltelemente 24 auf
der Leiterplatte 25 in der Nähe der Distanz- und/oder Führungshülsen 26, 29.
Selbstverständlich
können
die Schaltelemente 24 auch in etwa zwischen den Distanzhülsen 26 und/oder
Führungshülsen 29 befindlich
sein. Es bietet sich dann an, die Signale der Schaltelemente 24 mit
einer Oder-Verknüpfung
zusammenzuschalten, so daß eine
sichere Auslösung
der Hupe auch bei einseitiger Betätigung am Bedienelement 23 erreicht wird.
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Im
allgemeinen befindet sich am Lenkrad 1 ein Airbag-Modul,
das auf dem Träger 2 angeordnet ist.
Daher enthalten die Leiterplatte 25 sowie das Bedienelement 23 in
etwa mittig sowie zueinander korrespondierend je eine Ausnehmung 31, 32 für das Airbag-Modul, wie der 8 zu
entnehmen. In üblicher
Weise können
die Leiterplatte 25 sowie das Airbag-Modul mit einer nicht
weiter gezeigten Abdeckung in der Art eines Pralltopfes im Bereich
des Trägers 2 versehen
sein. Die Abdeckung wirkt dann zur Betätigung der Hupe durch den Benutzer
auf das Bedienelement 23 ein.
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Die
Erfindung ist nicht auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel,
bei dem der Drehgriff- sowie der Hupenschalter am Lenkrad plaziert
sind, beschränkt.
Sie umfaßt
vielmehr auch alle fachmännischen
Weiterbildungen im Rahmen der durch die Patentansprüche definierten
Erfindung. So kann anstelle eines geschlossenen Lenkradkranzes 6 das
Lenkrad 1 auch hornartige, torusabschnittsförmige Ansätze aufweisen.
Zusätzlich
kann der Drehgriffschalter nicht nur drehbar sondern auch in Achsenrichtung 33 (siehe 2)
im wesentlichen entlang des Torus am Lenkradkranz 6 verschiebbar
ausgestaltet sein, um weitere Schaltfunktionen zu ermöglichen.
Schließlich
kann die erfindungsgemäße Lenkanordnung
nicht nur in Kraftfahrzeugen sondern auch als Steuerrad für sonstige
Fortbewegungsmittel, wie Wasserfahrzeuge oder Flugzeuge, als Steueranordnung
für Spielekonsolen
o. dgl. Produkten Verwendung finden.
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- 1
- Lenkrad
- 2
- Träger
- 3
- Aufnahme
- 4
- Lenksäule
- 5
- Speiche
- 6
- Lenkradkranz
- 7
- Kranzträger
- 8
- Betätigungselement
- 9
- Schaltelement
- 10
- Schaltring
- 10', 10''
- Schaltringschale
- 11
- Schalterkörper
- 11',11''
- Schalterkörperschale
- 12
- Rast-
und/oder Schnapphaken
- 13
- Endabschnitt
(von Schalterkörper)
- 14
- Rückstellkulisse
- 15
- Federhülse
- 16
- Druckfeder
- 17
- Drehanschlag
- 18
- Hallsensor
- 19
- Magnet
- 20,
21
- Leiterplatte
- 22
- Leuchtdiode
- 23
- Bedienelement
- 24
- (weiteres)
Schaltelement
- 25
- Leiterplatte
- 26
- Distanzhülse
- 27
- Schraube
- 28
- Druckfeder
- 29
- Führungshülse
- 30
- Stößel
- 31
- Ausnehmung
(in Leiterplatte)
- 32
- Ausnehmung
(in Bedienelement)
- 33
- Achsenrichtung
- 34
- Bewegungspfeil