DE10209207B4 - Steering wheel with controls - Google Patents

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Abstract

Lenkrad mit daran angeordneten Bedienelementen (22) für Fahrzeugfunktionen, bei dem die Bedienelemente (22) als auf Druck- und/oder Zugkräfte auf das Lenkrad oder einen Griffbereich (14, 17) am Lenkrad (10) reagierende Sensoren (22) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Druck- und/oder Zugkräfte auf die Sensoren (22) quantitativ erfassbar sind und bestimmte Funktionen in Abhängigkeit von bestimmten Kräften auslösbar sind.steering wheel with arranged thereon controls (22) for vehicle functions, in which the controls (22) as on pressure and / or tensile forces on the Steering wheel or a handle portion (14, 17) on the steering wheel (10) responsive Sensors (22) are formed, characterized in that the Pressure and / or tensile forces on the sensors (22) are quantitatively detectable and certain functions dependent on of certain powers triggered are.

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Description

Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einem Lenkrad mit daran angeordneten Bedienelementen für Fahrzeugfunktionen, bei dem die Bedienelemente als auf Druck- und/oder Zugkräfte auf das Lenkrad oder einen Griffbereich am Lenkrad reagierende Sensoren ausgebildet sind.The The present invention is concerned with a steering wheel having thereon Controls for Vehicle functions, in which the controls as on pressure and / or tensile forces sensors responsive to the steering wheel or handle area on the steering wheel are formed.

Die Anordnung von Bedienelementen am Lenkrad, wie sie beispielsweise in der DE 197 39 626 A1 vorgeschlagen worden ist, hat den Vorteil, dass der Fahrer während der Fahrt nicht die Hand vom Lenkrad nehmen muss, wenn er eine Funktion einer Fahrzeugeinrichtung auslösen möchte, um beispielsweise die Lautstärke des Radios zu regulieren oder den Blinker zu betätigen.The arrangement of controls on the steering wheel, as for example in the DE 197 39 626 A1 has been proposed, has the advantage that the driver does not have to take his hand off the steering wheel while driving if he wants to trigger a function of a vehicle device, for example, to regulate the volume of the radio or to operate the turn signal.

Die bisher vorgeschlagenen Lösungen schlagen Kippschalter, Tastknöpfe oder durch Drehen zu betätigende Elemente vor, wobei der Fahrer zunächst den Finger zu dem entsprechenden Schaltelement bewegen muss. Weitere Schaltelemente sind oft unmittelbar an der Lenksäule hinter dem Lenkrad als Lenkstockhebel oder Wippe angebracht, wobei auch Multifunktionsschalter mit gegebenenfalls mehreren Schaltfreiheitsgraden denkbar sind.The hitherto proposed solutions Toggle switches, push buttons or by turning to be operated Elements in front, with the driver first finger to the corresponding Must move switching element. Other switching elements are often immediate on the steering column mounted behind the steering wheel as a steering column lever or rocker, wherein also multifunction switch with optionally several switching degrees of freedom are conceivable.

Die DE 199 27 464 A1 beschreibt ein Lenkrad mit Tastelementen, bei dem die Bedienelemente als auf Druck- und/oder Zugkräfte auf das Lenkrad oder einen Griffbereich am Lenkrad reagierende Sensoren ausgebildet sind. Über Sensoren in einem Aktivierungsbereich können den verschiedenen Sensoren in einem Steuerungsbereich unterschiedliche Funktionen zugeordnet werden.The DE 199 27 464 A1 describes a steering wheel with feeler elements, in which the controls are designed as responsive to pressure and / or tensile forces on the steering wheel or a grip area on the steering wheel sensors. Sensors in an activation area can be used to assign different functions to the various sensors in a control area.

In der DE 100 11 129 A1 ist ein Lenkrad eines Kraftfahrzeugs gezeigt, das im Griffbereich Bedienelemente aufweist, durch die ein Drehmoment erfasst werden kann, um beispielsweise ein Radio je nach Drehrichtung lauter beziehungsweise leiser zu stellen.In the DE 100 11 129 A1 a steering wheel of a motor vehicle is shown, which has control elements in the grip area, by which a torque can be detected, for example, to make a radio louder or quieter depending on the direction of rotation.

Die EP 1 216 911 A2 offenbart eine Lenkvorrichtung eines Fahrzeugs, bei dem im Griffbereich ein Bedienelement für Fahrzeugfunktionen vorgesehen ist, das als ein auf Druck reagierender Sensor ausgebildet ist, der mit einer Steuervorrichtung des Fahrzeugs verbunden ist, beispielsweise einer Hupe des Fahrzeugs.The EP 1 216 911 A2 discloses a steering device of a vehicle in which a vehicle operating control is provided in the grip region, which is designed as a pressure-responsive sensor which is connected to a control device of the vehicle, for example a horn of the vehicle.

Zusammenfassend ist den bisher bekannten Schaltelementen die Eigenschaft gemeinsam, dass der Fahrer zwar die Hand nicht vom Lenkrad nehmen muss, in der Regel aber wenigstens mit einem Finger den Schalter suchen muss, der der Funktion zugeordnet ist, die er gerade auslösen möchte. Insbesondere in Gefahrensituationen kann dadurch wertvolle Zeit verloren gehen.In summary the property is common to the previously known switching elements, that the driver does not have to take his hand off the steering wheel, in but usually with at least one finger to find the switch which is assigned to the function that it just wants to trigger. Especially In dangerous situations, valuable time can be lost.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Lenkrad mit Bedienelementen zu schaffen, das die Zeitdauer bis zum Auslösen einer gewünschten Funktion verkürzt.The Object of the present invention is to provide a steering wheel To create controls that set the time to trigger a desired Function shortened.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Druck- und/oder Zugkräfte auf die Sensoren quantitativ erfassbar sind und bestimmte Funktionen in Abhängigkeit von bestimmten Kräften auslösbar sind.According to the invention Task solved by that the compressive and / or tensile forces on the sensors are quantitatively detectable and certain functions dependent on can be triggered by certain forces.

Dadurch, dass ein Signal nicht nur oberhalb einer bestimmten Kraftschwelle ausgelöst wird, sondern die Druckkraft auf die Sensoren quantitativ erfassbar ist, sind bestimmte Funktionen in Abhängigkeit von bestimmten Druck- oder Zugkräften auslösbar.Thereby, that a signal is not just above a certain threshold of force triggered is, but the pressure on the sensors quantitatively detectable is certain functions are dependent on certain pressure or tensile forces triggered.

Vorzugsweise ist unterhalb eines bestimmten Kraftniveaus eine bestimmte Funktion auslösbar und oberhalb des bestimmten Kraftniveaus erfolgt eine Auslösung einer Warnblinkanlage.Preferably is below a certain level of force a particular function triggerable and above the certain level of force is triggered Hazard warning lights.

Bei einer derartigen Ausbildung der Krafterfassung ist es beispielsweise möglich, dass durch leichten Druck auf Griffflächen links und rechts am Lenkrad eine übliche Fahrzeugfunktion, wie z. B. das Setzen des Blinkers, das Einschalten des Fernlichts oder das Einschalten des Scheibenwischers ausgelöst werden kann. Beim Erfassen einer besonders hohen Druckkraft, d. h. oberhalb des bestimmten Kraftniveaus erfolgt dann das Auslösen der Warnblinkanlage. Diese parallel zum herkömmlichen Warnblinkschalter vorgesehene Funktion basiert auf der Feststellung, dass ein Fahrer während einer kritischen Situation, beispielsweise bei einer Vollbremsung, das Lenkrad mit einer wesentlich höheren Kraft umklammert oder sich an diesem abstützt, als dies bei normaler Fahrweise der Fall ist. Die Erfassung eines besonders hohen Druckwertes kann daher zur unverzüglichen Einschaltung der Warnblinkanlage herangezogen werden, um die Zeitspanne zwischen dem Erkennen der Gefahrensituation und dem Warnen der anderen Verkehrsteilnehmer zu verkürzen. Gegebenenfalls kann das Einschalten der Warnblinkanlage vom Vorliegen weiterer Faktoren abhängig gemacht werden, beispielsweise der Erfassung einer besonders starken Verzögerung, die entweder durch den Airbagschalter, einen sonstigen Beschleunigungssensor oder auch durch eine Erfassung der Pedalkraft im Bremspedal ermittelt werden kann.at Such training of force detection is for example possible, that by light pressure on grip surfaces left and right on the steering wheel a common one Vehicle function, such. B. the setting of the turn signal, switching on the high beam or the windscreen wiper can. When detecting a particularly high compressive force, d. H. above the determined level of force is then triggered the Hazard warning lights. This parallel to the conventional hazard warning switch intended function is based on the finding that a driver while a critical situation, for example during an emergency stop, the steering wheel clasped with a much higher force or is based on this, as is the case with normal driving. The capture of a especially high pressure value can therefore immediate Engaging the hazard warning lights are used to the period between recognizing the dangerous situation and warning others Shorten road users. Possibly can switching on the hazard warning lights from the presence of another Factors made dependent such as the detection of a particularly strong delay, either through the airbag switch, another acceleration sensor or determined by detecting the pedal force in the brake pedal can be.

Die erfindungsgemäße Lösung sieht alternativ oder ergänzend zu bisherigen als kleinflächige Schalter ausgebildeten Bedienelementen eine Erfassung der unmittelbar in das Lenkrad eingeleiteten Handkräfte vor, so dass der Fahrer für die damit verknüpfte Funktion nicht mehr zunächst eine Schaltfläche suchen muss, sondern durch einfaches Drücken auf das Lenkrad, Ziehen am Lenkrad oder entsprechend festeres Umklammern der Grifffläche die gewünschte Funktion ansteuern kann.The solution according to the invention provides, as an alternative or in addition to previous controls designed as small-area switches, detection of the hand forces introduced directly into the steering wheel, so that the driver no longer has to search for a button for the associated function, but simply by pressing the steering wheel. Pull on the steering wheel or corre tiger clasping the grip surface can control the desired function.

Für die Erfassung dieser Kräfte sind eine Vielzahl von Lösungen denkbar. Beispielsweise kann wenigstens ein Dehnungsmessstreifen in dem Lenkrad selbst, beispielsweise im Lenkrad kranz, den Speichen und/oder in der Lenkradnabe zur mittelbaren Kraftmessung vorgesehen sein. Eine alternative Lösung kann vorsehen, dass im Bereich der Griffflächen oder auch des gesamten Lenkradkranzes eine Kontaktwiderstandsmessung erfolgt, die ebenfalls ein Maß für die eingeleiteten Druck- oder Zugkräfte ist. Eine weitere Möglichkeit der Erfassung der eingeleiteten Kräfte kann darin bestehen, dass in der Lenkradstruktur, beispielsweise im Bereich der Griffflächen, eine Elastizität vorgesehen ist und ab einem bestimmten Verformungsgrad ein Schaltsignal des Betätigungselements auslöst. Selbstverständlich werden in diesem Fall keine allzu großen Elastizitäten mit großen Wegänderungen vorgesehen sein, allerdings kann die relative Beweglichkeit von Elementen des Lenkrades gut zur Auslösung eines Schaltsignals herangezogen werden. Beispielsweise kann der Verformungsgrad mit Hilfe einer Druckerfassung in einem Hohlraum mit wenigstens teilweise elastisch nachgiebiger Wandung, einem Dehnungsmeßstreifen an einem bewegten Teil, einem sonstigen Drucksensor und/oder einem elektrischen Schalter erfassbar sein. Denkbar ist beispielsweise auch eine Lösung, bei welcher das Lenkrad wenigstens in den Griffbereichen mehrteilig ausgebildet ist, wobei jeweils ein elastisches Element zwischen zwei zueinander beweglichen Teilen vorgesehen ist. Auf diese Weise können im gesamten Griffbereich mit der Lenkradstruktur starr verbundene Teile und zu diesen relativ bewegliche Teile vorgesehen sein, mit Hilfe derer ein Schaltsignal auslösbar ist. Beispielsweise kann der Lenkradkranz in bestimmten Bereichen mittig geteilt sein, wobei entweder das vordere Kranzteil oder das hintere Kranzteil durch Bewegen gegen das elastische Element das Schaltsignal auslösen kann, wobei das elastische Element beispielsweise ein Gummikörper sein kann.For the capture of these forces are a variety of solutions conceivable. For example, at least one strain gauge in the steering wheel itself, for example, in the steering wheel wreath, the spokes and / or provided in the steering wheel hub for indirect force measurement be. An alternative solution may provide that in the area of the grip areas or even the entire Steering wheel rim a contact resistance measurement takes place, which also a Measure for the initiated Compressive or tensile forces is. One more way The detection of the forces introduced may consist of: in the steering wheel structure, for example in the area of the grip surfaces, one elasticity is provided and from a certain degree of deformation a switching signal of the actuating element triggers. Of course not too big in this case elasticities with big route changes be provided, however, the relative mobility of Elements of the steering wheel well used to trigger a switching signal become. For example, the degree of deformation by means of a Pressure detection in a cavity with at least partially elastically yielding Wall, a strain gauge on a moving part, another pressure sensor and / or a be detectable electrical switch. It is conceivable, for example also a solution, in which the steering wheel, at least in the grip areas in several parts is formed, wherein in each case an elastic element between two mutually movable parts is provided. In this way can rigidly connected to the steering wheel structure throughout the grip area Parts and be provided for these relatively movable parts, with Help derer a switching signal can be triggered. For example, can the steering wheel rim should be divided in certain areas in the middle, with either the front rim part or the rear rim part through Moving against the elastic element can trigger the switching signal, wherein the elastic element may be, for example, a rubber body.

Nachfolgend wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher auf Ausführungsbeispiele der Erfindung eingegangen. Es zeigen:following will become apparent from the attached drawings closer up embodiments the invention received. Show it:

1 eine schematische Darstellung eines Lenkrades; 1 a schematic representation of a steering wheel;

2 ein Prinzipschaubild für eine Auslösung der Warnblinkanlage. 2 a schematic diagram for triggering the hazard warning lights.

Ein in 1 gezeigtes Lenkrad 10 ist ähnlich einem Steuerknüppel eines Flugzeuges mit einem Lenkbügel 12 versehen, an dessen Ende Haltegriffe 14 mit Griffflächen 16 vorgesehen sind. Der Lenkbügel 12 ist über eine Speiche 16 mit der Nabe 18 des Lenkrades 10 verbunden, die starr mit der Lenkwelle verbunden ist. Um in die Haltegriffe 14 eingeleitete Druck- oder Zugkräfte bzw. durch festes Umklammern der Griffflächen 17 ausgeübte Kräfte (siehe skizzierte Pfeile in 1) erfassen und zum Auslösen von Fahrzeugfunktionen nutzen zu können, verfügen die Haltegriffe 14 über mittlere starre Bereiche 20, die an dem Lenkbügel 12 festgelegt sind, und die starren Bereiche umgebende druckempfindliche Bereiche 22, wobei die Relativbewegung der druckempfindlichen Bereiche 22 mit Bezug auf die starren Bereiche 20 mit Hilfe einer geeigneten Sensorik erfassbar ist und das erfasste Signal über einen elektrischen Anschluss 24 an eine Steuereinheit (nicht gezeigt) weitergegeben wird. Geeignete Sensoren zur Erfassung der Druck- bzw. Zugkräfte in den Haltegriffen 14 sind Druckmessdosen, Dehnungsmessstreifen oder dergleichen. Denkbar wäre auch als Alternative, an dem Lenkbügel 12 oder der Speiche 16 Dehnungsmessstreifen vorzusehen, die die in den Lenkbügel 12 bzw. die Speiche 16 eingeleiteten Biegekräfte erfassen können und bei geschickter Anordnung auch eine differenzierte Betrachtung der im linken oder rechten Haltegriff 14 eingeleiteten Kräfte ermöglichen.An in 1 Steering wheel shown 10 is similar to a joystick of an aircraft with a steering bracket 12 provided, at the end of handles 14 with gripping surfaces 16 are provided. The steering handle 12 is about a spoke 16 with the hub 18 of the steering wheel 10 connected, which is rigidly connected to the steering shaft. To get in the handles 14 introduced compressive or tensile forces or by firmly clasping the grip surfaces 17 exerted forces (see sketched arrows in 1 ) and use to trigger vehicle functions, have the handles 14 over medium rigid areas 20 attached to the steering handlebar 12 are set, and the rigid areas surrounding pressure-sensitive areas 22 , wherein the relative movement of the pressure-sensitive areas 22 with reference to the rigid areas 20 can be detected by a suitable sensor and the detected signal via an electrical connection 24 to a control unit (not shown). Suitable sensors for detecting the pressure or tensile forces in the handles 14 are pressure cells, strain gauges or the like. It would also be conceivable as an alternative, on the steering bracket 12 or the spoke 16 Provide strain gauges that fit into the steering yoke 12 or the spoke 16 If the arrangement is cleverly arranged, it can also detect a differentiated consideration of the left or right hand grip 14 allow initiated forces.

Eine erfaßte Druck- oder Zugkraft kann von der Steuerelektronik zur Ansteuerung von Fahrzeugfunktionen genutzt werden, beispielsweise für das Setzen des Blinkers in Abhängigkeit davon, ob die Kraft im linken oder rechten Haltegriff ermittelt worden ist. Besonders bevorzugt ist eine quantitative Erfassung der eingeleiteten Kräfte, so dass unterhalb eines bestimmten Kraftniveaus die Krafteinleitung als gewünschtes Auslösen einer bestimmten Funktion interpretiert wird, während beim Überschreiten eines bestimmten Kraftniveaus von einer Gefahrensituation ausgegangen wird. Entsprechend dem in 2 gezeigten Prinzipschaltbild ist beim Erfassen einer solchen Kraft vorgesehen, dass parallel zu dem manuell betätigbaren Warnblinkschalter 27 die Warnblinkfunktion 25 von der Steuereinheit 26 beim Anliegen des entsprechenden Signals im elektrischen Anschluß 24 ausgelöst wird. Eine weitere Steuerleitung 28 kann der Steuereinheit 26 weitere Signale übermitteln, beispielsweise die Momentangeschwindigkeit des Fahrzeuges, einen momentanen Verzögerungswert, einen Pedalkraftwert oder dergleichen, wobei unter Bewertung dieser Signale die Warnblinkfunktion bei starker Krafteinleitung im Lenkrad ausgelöst wird.A detected compressive or tensile force can be used by the control electronics to control vehicle functions, for example, for setting the turn signal depending on whether the force has been determined in the left or right handle. Particularly preferred is a quantitative detection of the introduced forces, so that below a certain level of force, the introduction of force is interpreted as the desired triggering of a particular function, while when exceeding a certain level of force is assumed by a dangerous situation. According to the in 2 shown schematic diagram is provided when detecting such a force that parallel to the manually operable hazard switch 27 the hazard warning function 25 from the control unit 26 when applying the corresponding signal in the electrical connection 24 is triggered. Another control line 28 can the control unit 26 transmit further signals, for example, the instantaneous speed of the vehicle, a current deceleration value, a pedal force value or the like, wherein evaluating these signals, the hazard warning function is triggered with strong force in the steering wheel.

An dem Lenkrad 10 können selbstverständlich weitere Bedienelemente in Form herkömmlicher Tast-, Kipp- oder Rendeldrehschalter vorgesehen sein, um an dem Lenkrad weitere Fahrzeugfunktionen auslösen zu können.At the steering wheel 10 Of course, further controls in the form of conventional tactile, toggle or wrath rotary can be provided to trigger on the steering wheel further vehicle functions can.

Die beschriebene Art der Funktionsauslösung ist auch bei konventionellen Lenkrädern ohne weiteres zu verwirklichen.The described type of function release is also without conventional steering wheels to realize something else.

Claims (8)

Lenkrad mit daran angeordneten Bedienelementen (22) für Fahrzeugfunktionen, bei dem die Bedienelemente (22) als auf Druck- und/oder Zugkräfte auf das Lenkrad oder einen Griffbereich (14, 17) am Lenkrad (10) reagierende Sensoren (22) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Druck- und/oder Zugkräfte auf die Sensoren (22) quantitativ erfassbar sind und bestimmte Funktionen in Abhängigkeit von bestimmten Kräften auslösbar sind.Steering wheel with controls arranged thereon ( 22 ) for vehicle functions, in which the operating elements ( 22 ) as on pressure and / or tensile forces on the steering wheel or a grip area ( 14 . 17 ) at the steering wheel ( 10 ) reacting sensors ( 22 ) are formed, characterized in that the pressure and / or tensile forces on the sensors ( 22 ) are quantitatively detectable and certain functions can be triggered depending on certain forces. Lenkrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb eines bestimmten Kraftniveaus eine bestimmte Funktion auslösbar ist und oberhalb des bestimmten Kraftniveaus eine Auslösung einer Warnblinkanlage (25, 26) erfolgt.Steering wheel according to claim 1, characterized in that below a certain level of force a certain function can be triggered and above the certain level of force triggering a hazard warning lights ( 25 . 26 ) he follows. Lenkrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Einschalten der Warnblinkanlage (25, 26) nur bei Erfassung eines Zusatzsignals, beispielsweise einer Grenzgeschwindigkeit oder Grenzverzögerung, erfolgt.Steering wheel according to claim 2, characterized in that switching on the hazard warning lights ( 25 . 26 ) takes place only upon detection of an additional signal, for example a limit speed or limit delay. Lenkrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Dehnungsmeßstreifen an dem Lenkrad und/oder an der Lenkradnabe zur mittelbaren Kraftmessung vorgesehen ist.Steering wheel according to one of claims 1 to 3, characterized that at least one strain gauge on the steering wheel and / or on the steering wheel hub for indirect force measurement is provided. Lenkrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Grifffläche (17) eine Kontaktwiderstandsmessung erfolgt.Steering wheel according to one of claims 1 to 3, characterized in that in the region of the gripping surface ( 17 ) a contact resistance measurement takes place. Lenkrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Lenkradstruktur und/oder im Griffbereich (14, 17) des Lenkrades (10) eine Elastizität vorgesehen ist und ab einem bestimmten Verformungsgrad ein Schaltsignal des Bedienelements (22) auslöst.Steering wheel according to one of claims 1 to 3, characterized in that in the steering wheel structure and / or in the grip area ( 14 . 17 ) of the steering wheel ( 10 ) an elasticity is provided and from a certain degree of deformation a switching signal of the operating element ( 22 ) triggers. Lenkrad nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verformungsgrad mit Hilfe einer Druckerfassung in einem Hohlraum mit wenigstens teilweise elastisch nachgiebiger Wandung, Dehnungsmeßstreifen, sonstigen Drucksensoren und/oder einem elektrischen Schaltelement erfaßbar ist.Steering wheel according to claim 6, characterized that the degree of deformation by means of a pressure detection in a Cavity with at least partially elastically yielding wall, strain gauges, other pressure sensors and / or an electrical switching element is detectable. Lenkrad nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenkrad wenigstens in den Griffbereichen mehrteilig ausgebildet ist, wobei jeweils ein elastisches Element zwischen zwei zueinander beweglichen Teilen vorgesehen ist.Steering wheel according to claim 6 or 7, characterized that the steering wheel is formed in several parts at least in the grip areas is, wherein in each case an elastic element between two is provided movable parts.
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