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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 aus der
DE 100 50 578 A1 bekannt und umfaßt einen
Träger
zur Befestigung an einer Lenksäule
und einen über
wenigstens eine Speiche mit dem Träger verbundenen Lenkradkranz.
Der Lenkradkranz kann wiederum einen innenliegenden Kranzträger aufweisen.
Zur Bedienung diverser Funktionen durch einen Benutzer ist am Lenkradkranz
ein vom Benutzer bewegbares Betätigungselement
für ein
beispielsweise elektrisch, optisch, sensorisch o. dgl. ausgestaltetes
Schaltelement angeordnet. Die nähere
Ausgestaltung der Zusammenwirkung von Betätigungselement und Schaltelement
bleibt insoweit offen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ausgestaltung für das Zusammenwirken
von Betätigungselement
und Schaltelement anzugeben.
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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 umfaßt das Betätigungselement
einen Schaltring und einen Schalterkörper. Der Schalterkörper ist
am Kranzträger
im wesentlichen unbeweglich angeordnet. Der Schaltring ist seinerseits
am Schalterkörper, und
zwar an dessen Mantelfläche
um den Kranzträger
als Achse drehbar angeordnet. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung
sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Um
eine einfache Montierbarkeit für
das Betätigungselement
am Lenkrad zu gewährleisten,
bietet es sich an, daß der
Schalterkörper
am Lenkradkranzträger
mittels eines Anpreßdruckes
fest anliegt. Der im Querschnitt im wesentlichen kreisförmig ausgestaltete
Schalterkörper
kann aus zwei Schalterkörperschalen
bestehen. Durch einfaches Verclipsen ist die eine Schalterkörperschale
mittels der anderen Schalterkörperschale
in der Art eines Schalterkörperverschlusses
zum Schalterkörper
verbindbar. Der im Querschnitt im wesentlichen kreisförmig ausgestaltete
Schaltring kann ebenfalls aus zwei Schaltringschalen bestehen. Wiederum
durch einfaches Verclipsen ist die eine Schaltringschale mittels
der anderen Schaltringschale in der Art eines Schaltringverschlusses
zum Schaltring verbindbar. Zur Verbindung durch Verclipsen können Rast-
und/oder Schnapphaken an den Schalterkörperschalen und/oder den Schaltringschalen
dienen.
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Zur
Bedienung durch den Benutzer liegt der Schaltring am Schalterkörper bewegbar
an. Hierzu kann der Schalterkörper
in der Art eines Lagers ausgestaltet sein, wobei der Schalterkörper zur
Führung des
Schaltrings erhöhte
Endabschnitte aufweist. Zweckmäßigerweise
gehen die erhöhten
Endabschnitte im wesentlichen glatt in den Lenkradkranz über. Ebenso
kann der Schaltring im wesentlichen einen glatten Übergang
zu den Endabschnitten bilden. Eine solche Ausgestaltung gestattet
eine besonders ergonomische Handhabung für den Benutzer und bietet darüberhinaus
ein gefälliges
Aussehen.
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In
herkömmlicher
Weise ist der Lenkradkranz in etwa torusförmig beziehungsweise torusabschnittsförmig ausgestaltet.
Es bietet sich dann an, daß der
Schaltring und/oder der Schalterkörper in etwa torusabschnittsförmig in
den Lenkradkranz eingefügt
ist, und zwar bevorzugterweise derart, daß der Schaltring im wesentlichen
weitgehend in der Oberfläche
des Lenkradkranzes verläuft.
Dadurch wird dem Benutzer eine besonders ergonomische Bedienbarkeit
des Betätigungselements
geboten. Zur weiteren Verbesserung der ergonomischen Handhabbarkeit
kann der Schaltring teilweise in etwa ballig in Bezug auf die Oberfläche des
Lenkradkranzes ausgestaltet sein. Ein verbesserter Griff des Betätigungselementes
für den
Benutzer kann durch eine konvex oder auch konkav ballige Form des
Schaltrings erreicht werden.
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Für die Funktion
des Drehgriffschalters bietet es sich insbesondere an, daß der Schaltring
um einen Winkel aus einer Ausgangsstellung in eine Schaltstellung,
in der der Schaltring betätigend
auf das Schaltelement einwirkt, bewegbar ist. Beispielsweise kann
dieser Drehwinkel in etwa +/–20
Grad betragen. Mittels eines Rückstellelements,
das mit dem Schaltring zusammenwirkt, ist der Schaltring aus der Schaltstellung
mit einer Rückstellkraft
in die Ausgangsstellung zurück
bewegbar. Das Rückstellelement
kann aus einer Rückstellkulisse
sowie einer mit einer Druckfeder versehenen, in die Rückstellkulisse eingreifenden
Federhülse
bestehen. Durch entsprechende Dimensionierung und Gestaltung des
Rückstellelements
läßt sich
die gewünschte
Haptik erzeugen. Zweckmäßigerweise
ist die Rückstellkulisse
im Schalterkörper
sowie die Federhülse
im Schaltring angeordnet.
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In
einer einfachen und dennoch funktionssicheren Ausgestaltung kann
das Schaltelement aus einem Hallsensor und einem Magneten bestehen. Beispielsweise
sind dann der Hallsensor am Schalterkörper sowie der Magnet am Schaltring
angeordnet. Zweckmäßigerweise
ist der Hallsensor auf einer Leiterplatte befindlich, wobei dann
auf der Leiterplatte gleichzeitig die Auswerteelektronik für das Schaltelement
befindlich sein kann. Die Leiterplatte kann an einem Endabschnitt
des Schalterkörpers
befestigt sein. Zur Steigerung der Ergonomie für den Benutzer kann das Betätigungselement
beleuchtbar ausgestaltet sein, wozu sich eine Lichtquelle, wie eine Leuchtdiode,
auf einer Leiterplatte zur Beleuchtung des Schaltrings befindet.
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Zusammenfassend
kann gesagt werden, daß je
Lenkraddrehschalter beispielsweise zwei oder optional vier Funktionen
realisiert werden können. Das
bedeutet, daß mittels
des rechts am Lenkradkranz angeordneten Beätigungselements „Hochschalten" als erste Funktion
sowie optional als zweite Funktion „Runterschalten" realisiert ist,
während
mittels des links am Lenkradkranz angeordneten Betätigungselements „Runterschalten" als erste Funktion sowie
optional als zweite Funktion „Hochschalten" realisiert ist.
Die Funktion erfolgt je nach Lage des Drehschalters am Lenkrad durch
Drehen des Schaltrings beziehungsweise durch Betätigen des Schaltrings mit dem
Daumen des Benutzers.
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Die
Funktion, welche jeweils aktiv geschaltet ist, wird durch Hallsensoren
erkannt, so daß ein Lenkraddrehschalter
als Drehgriff mit Hallsensoren realisiert ist. Die Hallsensoren
sind auf einer Leiterplatte angeordnet, die sich im Schalterkörper befindet.
Die zur Erkennung benötigten
Magnete sind im Schaltring integriert. Die am Schaltring angeordneten Symbole „+ für Hochschalten" und „– für Runterschalten" können beleuchtbar
sein. Die Beleuchtung befindet sich ebenfalls auf einer Leiterplatte
und zwar derart angeordnet, daß ein
direktes Beleuchten des Symbols möglich ist. Um Kosten zu sparen,
kann das Leuchtmittel jedoch auch auf der Leiterplatte angeordnet
sein, auf der sich die Hallsensoren befinden. Die Montage am Lenkrad
erfolgt durch Verclipsen oder Verschrauben des Schalterkörperverschlusses mit
dem Schalterkörper
am Lenkradkranz.
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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 fehlersicher bedienbar, da zum
Schalten eine definierte Funktion ausgeführt werden muß, was eine
ungewollte Schaltung ausschließt.
Dies ist bei den bisher verwendeten Lenkradschalttasten bzw. Lenkradschaltpaddeln nicht
der Fall. Außerdem
ist bei dem erfindungsgemäßen Drehgriffschalter
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.
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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