DE19631502C1 - Lenkrad mit optoelektronischem Sensor - Google Patents
Lenkrad mit optoelektronischem SensorInfo
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Description
Die Erfindung geht von einem Lenkrad entsprechend dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 aus. Derartige Lenkräder sind
herkömmlich bekannt.
Aus der DE-OS 19 50 361 ist ein Lenkrad für Fahrzeuge be
kannt, bei dem ein Sensor im Falle einer Kraft- bzw. Druck
einwirkung ein Treibersignal erzeugt, das zur Steuerung we
nigstens einer fahrzeugspezifischen Einrichtung dient. Der
Sensor besteht aus einem am Lenkradkranz angeordneten
Schlauch, dessen Durchflußquerschnitt unter dem Auflagedruck
der Hand des Fahrzeugführers veränderlich ist.
Die DE-OS 22 07 149 offenbart ein Lenkrad, dessen Lenkrad
kranz aus einem inneren starren Teil und einem diesen star
ren Teil umgebenden elastisch verformbaren Teil besteht. Im
elastisch verformbaren Teil sind Kontakteinrichtungen ange
ordnet, die bei Druck auf diesen verformbaren Teil einen
Stromkreis zur Betätigung eines Zubehörteils schließen.
Aus der DE 33 11 524 A1 sind ferner für Kraft- und
Druckmessungen bzw. für Überwachungs- und Sicherheitszwecke
besonders geeignete faseroptische Sensoren bekannt.
In einem in dieser Druckschrift beschriebenen
Anwendungsbeispiel aus der Automobiltechnik, sind derartige
faseroptische Sensoren in den Fensterrahmen oder in die
Stirnseite einer elektrisch betätigbaren Fensterscheibe
eingesetzt. Die Sensoren bewirken in diesem Anwendungsfall
die Abschaltung des Fensterhebermotors sobald, bei sich
aufwärts bewegender Fensterscheibe, eine Einklemmgefahr
erkannt wird. Die Einklemmgefahr wird von einem
elektronischen Steuergerät dadurch detektiert, daß der in
diesem Zustand einwirkende Druck auf die Lichtleitfaser eine
Veränderung eines in sie eingeleiteten und von einem
Aufnehmer empfangenen Lichtsignals bewirkt. Diese
Veränderung wird vom Steuergerät ausgewertet und in ein
Signal zur Abschaltung des Fensterhebermotors umgewandelt.
Der Erfindung liegt demgegenüber der Gedanke zugrunde, einen
faseroptischen Sensor zur gezielten Auslösung von
fahrzeugseitigen Funktionen, beispielsweise von Licht, Hupe,
Wischer etc. durch den Fahrer einzusetzen. Um es dem Fahrer
aus Sicherheitsgründen zu ermöglichen, beim Betätigen dieser
Funktionen die Hände am Lenkrad zu belassen, ist der Sensor
zweckmäßigerweise am Lenkrad, insbesondere am Lenkradkranz,
angeordnet. Die Auslösung der Funktionen erfolgt durch einen
verstärkten Druckimpuls des Fahrers auf den Lenkradkranz.
In einer Ausbaustufe eines derartigen Sensorsystems ließen
sich aus mehreren, kurz aufeinanderfolgenden Druckimpulsen
Griffsequenzen definieren, durch die sich selbst mehrere
verschiedene fahrzeugseitige Einrichtungen mit einem
einzigen Sensor ansteuern lassen. Die dadurch entfallenen
Schalter am Armaturenbrett eines Kraftfahrzeugs erhöhen die
Übersichtlichkeit des Armaturenbretts und verringern Teile- sowie
Montagekosten bei gleichzeitiger Erhöhung der
Fahrsicherheit.
Aus dem Grundsignal des faseroptischen Sensors, das sich
zwangsläufig aus der Umgreifung des Lenkrads durch den
Fahrer ergibt, kann mit geringem Zusatzaufwand parallel zu
den Auslösefunktionen eine Überwachung des Fahrers
realisiert werden. Hierbei ist insbesondere eine
Lenkzeitüberwachung bzw. eine Einschlaferkennung denkbar.
Bei fahrendem Fahrzeug und fehlender Umgreifung des
Lenkrads, zum Beispiel infolge des Einschlafens, wird ein
Alarm aus löst oder ein Anhaltevorgang des Fahrzeugs
einleitet.
Weitere Vorteile oder vorteilhafte Weiterbildungen ergeben
sich aus den Unteransprüchen oder der Beschreibung.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
Fig. 1 zeigt vereinfacht die Anordnung des faseroptischen
Sensors sowie der Auswerteschaltung an einem Lenkrad. In
Fig. 2 sind die wesentlichen Bauteile zur Signalerzeugung,
Erfassung und Auswertung in einem schematischen
Signalflußplan dargestellt.
Das in Fig. 1 dargestellte Lenkrad 10 weist einen
ringförmigen Lenkradkranz 11 auf, der über mehrere radial
verlaufende Lenkradstege 12 mit einer zentrisch angeordneten
Lenkradnabe 13 verbunden ist. Um den Lenkradkranz 11 ist
spulenförmig eine Lichtleitfaser 14 gewickelt, die den
gesamten Umfang des Lenkradkranzes 11 abdeckt. Die beiden
Enden der Lichtleitfaser 14 verlaufen parallel entlang den
Lenkradstegen 12 zur Lenkradnabe 13. Am ersten Ende der
Lichtleitfaser 14 ist ein nicht erkennbarer Sender 16
angeordnet, dessen ausgesendetes Lichtsignal von einem
ebenfalls nicht dargestellten Aufnehmer 18 empfangen wird.
Der Sender 16 und der Aufnehmer 18 sind in einer
Auswerteschaltung 15 integriert, die die empfangenen
Lichtsignale zu einem Treibersignal 20 verarbeitet.
Abweichend zur beschriebenen Anordnung wäre es auch möglich,
daß lediglich definierte Abschnitte am Umfang des
Lenkradkranzes 11 von der Lichtleitfaser 14 umwickelt sind,
bzw. daß zusätzlich oder alternativ zum Lenkradkranz 11 die
Lenkradstege 12 umwickelt sind. Ebenso wäre eine vom Lenkrad
10 abgekoppelte Anordnung der Auswerteschaltung 15 denkbar.
Nicht dargestellt ist eine Ummantelung des Lenkrads 10, die
die Lichtleitfaser 14 und die Auswerteschaltung 15 so
umschließt, daß diese Bauteile von außen nicht sichtbar
sind.
Fig. 2 zeigt, als eines der wesentlichen Bauteile der
Auswerteschaltung 15, einen am ersten Ende der
Lichtleitfaser 14 angeordneten Sender 16. Diesem Sender 16
wird von einem Erregungssignalgeber 17 zur Aussendung eines
Lichtsignals ein Ansteuersignal 17.1 zugeführt, das parallel
zu einem Signalkorrelator 19 gelangt. Das vom Sender 16
daraufhin erzeugte Lichtsignal 16.1 wird vor seinem Eintritt
in die Lichtleitfaser 14 von einem nicht dargestellten
Polarisator polarisiert und gelangt entlang der
Lichtleitfaser 14 zu einem an ihrem entgegengesetzt
liegenden zweiten Ende angeordneten lichtempfindlichen
Aufnehmer 18. Dieser Aufnehmer 18 wandelt das empfangene
Lichtsignal 16.2 in ein Antwortsignal 18.1 um, und leitet
dieses an den Signalkorrelator 19 weiter. Im
Signalkorrelator 19 werden das Ansteuersignal 17.1 für den
Sender 16 und das Antwortsignal 18.1 des Aufnehmers 18
miteinander verglichen. Aus den Unterschieden in der
Polarisation zwischen beiden Signalen erzeugt der
Signalkorrelator 19 ein Korrelationssignal 19.1, das von
einer dem Signalkorrelator 19 nachgeschalteten Auswertelogik
20 in Treibersignale 20.x zur Ansteuerung von nicht
dargestellten fahrzeugseitigen Einrichtungen umgewandelt
wird. Die polarisationsunterschiede zwischen dem
Ansteuersignal 17.1 des Senders 16 und dem Antwortsignal
18.1 des Aufnehmers 18 sind aufgrund von physikalischen
Gesetzmäßigkeiten, die in der Druckschrift DE-OS 33 11 524
detailliert beschrieben sind auf Kraft- bzw.
Druckeinwirkungen auf die Lichtleitfaser 14 zurückzuführen.
Diese vom Fahrer erzeugten Druck- bzw. Krafteinwirkungen
verformen die Ummantelung des Lenkrads 10 und damit
einhergehend die Lichtleitfaser 14 in infinitisimal geringem
Bereich.
Selbstverständlich sind Änderungen bzw. vorteilhafte
Weiterbildungen des Ausführungsbeispiels möglich, ohne vom
Gedanken der Erfindung abzuweichen.
In diesem Zusammenhang sei eine
Weiterentwicklungsmöglichkeit erwähnt, die es ermöglichen
würde, mehrere verschiedene Fahrzeugfunktionen durch einen
einzigen Sensor am Lenkradkranz 11 zu steuern. Hierzu müßte
die Auswerteschaltung 15 aus kurz aufeinanderfolgenden
Druckimpulsen Griffsequenzen erkennen, denen verschiedene
fahrzeugseitige Einrichtungen zugeordnet sind.
Claims (10)
1. Lenkrad (10), insbesondere zum Steuern eines Kraftfahr
zeugs, mit einem wenigstens teilweise umlaufenden Lenkrad
kranz (11), der durch wenigstens einen im wesentlichen in
radialer Richtung zum Lenkradkranz (11) verlaufenden Lenk
radsteg (12) mit einer Lenkradnabe (13) verbunden ist, mit
einem zumindest abschnittsweise am Lenkradkranz (11) ange
ordneten Sensor (14, 15, 16, 18) und mit einer mit dem Sen
sor (14, 15, 16, 18) gekoppelten Auswerteschaltung (15), die
wenigstens eine fahrzeugspezifische Einrichtung ansteuert,
dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (14, 15, 16, 18) ein
faseroptischer Sensor mit wenigstens einer Lichtleitfaser
(14) ist, an deren ersten Ende ein lichtemittierender Sender
(16) ein Lichtsignal aussendet, das ein am gegenüberliegen
den zweiten Ende der Lichtleitfaser (14) angeordneter licht
empfindlicher Aufnehmer (18) empfängt, daß der Aufnehmer
(18) der Auswerteschaltung (15) ein dem empfangenen Lichtsi
gnal (16.2) entsprechendes Antwortsignal (18.1) zuleitet,
und daß die Auswerteschaltung (15) aus der im Falle einer
Kraft- bzw. Druckeinwirkung auf die Lichtleitfaser (14) ent
stehenden Modulation zwischen dem ausgesendeten und dem emp
fangenen Lichtsignal (16.1, 16.2) ein Treibersignal (20.x)
erzeugt, das zur Steuerung wenigstens einer fahrzeugspezifi
schen Einrichtung dient.
2. Lenkrad (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die wenigstens eine Lichtleitfaser (14) des faseroptischen
Sensors zumindest abschnittsweise spulenförmig um den
Lenkradkranz (11) gewickelt ist.
3. Lenkrad (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Lichtleitfaser (14)
des faseroptischen Sensors spulenförmig um wenigstens einen
Lenkradsteg (12) gewickelt ist.
4. Lenkrad (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der faseroptische Sensor von einer
Ummantelung umgeben ist.
5. Lenkrad (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Sender (16), der Aufnehmer (18) und
die Auswerteschaltung (15) des faseroptischen Sensors in der
Lenkradnabe (13) angeordnet sind.
6. Lenkrad (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (15) des
faseroptischen Sensors aus mehreren in kurzen zeitlichen
Abständen aufeinanderfolgenden Modulationen zwischen dem
ausgesendeten und dem empfangenen Lichtsignal (16.1, 16.2)
Griffsequenzen erkennt, denen verschiedene
fahrzeugspezifische Einrichtungen zugeordnet sind.
7. Lenkrad (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß eine der fahrzeugspezifischen
Einrichtungen eine Alarmeinrichtung ist, die bei fahrendem
Fahrzeug anspricht, wenn keine Umgreifung des Lenkrads (10)
durch den Fahrer erfolgt.
8. Lenkrad (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß eine der fahrzeugspezifischen
Einrichtungen der Kraftstoffkreislauf und/oder die Zündung
des Fahrzeugmotors ist, die dann unterbrochen werden, wenn
beim Stillstand des Fahrzeugs keine Umgreifung des Lenkrads
(10) durch den Fahrer erfolgt.
9. Lenkrad (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß eine der fahrzeugspezifischen
Einrichtungen die Hupe, der Wischer, oder die Beleuchtung
ist, die durch einen bzw. mehrere aufeinanderfolgende
verstärkte Druckimpulse des Fahrers auf den Lenkradkranz
(11) bzw. auf wenigstens einen Lenkradsteg (12) betätigt
werden.
10. Lenkrad (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß eine der fahrzeugspezifischen
Einrichtungen eine Einrichtung zur Regelung bzw. Anpassung
der Sollfahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs ist.
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