DE19852315A1

DE19852315A1 - Lenkrad für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE19852315A1
Application number: DE1998152315
Authority: DE
Inventors: Klaus Bengler
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1998-11-12
Filing date: 1998-11-12
Publication date: 2000-05-18

Abstract

Ein Lenkrad (1) für ein Kraftfahrzeug weist Abschnitte (4) am Lenkradkranz (2) auf, deren Härte in Abhängigkeit von der Fahrdynamik des Kraftfahrzeuges veränderlich ist. Ferner können durch die Abschnitte (4) haptische Rückmeldungen über Betriebsstörungen des Kraftfahrzeuges und das Verkehrsgeschehen übermittelt werden. Die Abschnitte (4) weisen eine Kammer auf, die mit einem Fluid befüllt ist, dessen Druck oder Viskosität verändert werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lenkrad für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aufgabe der Erfindung ist es, das bekannte Lenkrad weiterzubilden, insbesondere weitere Funktionen in das Lenkrad zu integrieren.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Ansprüche 11 bis 13 beschreiben Verfahren zur Ansteuerung eines erfindungsgemäßen Lenkra des.

Kerngedanke der Erfindung nach Anspruch 1 ist es, die haptischen Eigenschaften des Lenkradkranzes, insbesondere dessen Härte und Griffigkeit, zu verändern. Be vorzugt sind nur diejenigen Bereiche des Lenkradkranzes mit einer entsprechenden Einrichtung zur Veränderung der haptischen Eigenschaften versehen, die übli cherweise zur Einleitung von Lenkbewegungen verwendet werden oder zur Auflage der Hände dienen.

Anspruch 2 beschreibt eine Einrichtung zur Beeinflussung der haptischen Eigen schaften des Lenkradkranzes mit einer Kammer für ein flüssiges oder gasförmiges Fluid. Die Kammer ist beispielsweise ringförmig um einen tragenden Kern des Lenk radkranzes angeordnet (Anspruch 3). Gemäß Anspruch 4 kann der Druck des Fluids und damit die Härte des Lenkradkranzes beispielsweise durch eine Pumpe verändert werden. Alternativ schlägt Anspruch 5 vor, die Härte des Lenkradkranzes durch Änderung der Viskosität des Fluids zu beeinflussen. In beiden Fällen ist eine flexible Ummantelung des Lenkradkranzes vorzusehen, die die Änderung des Zu stands des Fluids an den Fahrzeugnutzer "weitergeben" kann (Anspruch 6).

Zwar ist aus der JP 3279074 A1 ist ein Lenkrad bekannt, an dessen Lenkradkranz umlaufend ein Schlauch mit einem Fluid eingelassen ist. Durch Druck auf den Schlauch spricht ein Drucksensor im Bereich der Lenkradspeichen an. Im Unter schied zur vorliegenden Erfindung ist jedoch keine Einrichtung zur Veränderung des Drucks im Schlauch vorgesehen.

Gemäß der Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 7 ist als Fluid eine rheologi sche Flüssigkeit vorgesehen, deren Viskosität in Abhängigkeit von einem elektri schen oder magnetischen Feld veränderbar ist. Insbesondere kommen hierbei elek trorheologische Flüssigkeiten in Betracht, da das hierfür benötigte elektrische Feld mit einem geringen Energieaufwand aufgebaut werden kann, während für das Ma gnetfeld zur Beeinflussung einer magnetorheologischen Flüssigkeit hohe Strom stärken erforderlich sind. Aufgrund der geringeren notwendigen Feldstärken ist zu dem bei den Fahrzeugnutzern eine größere Akzeptanz elektrorheologischer Flüs sigkeiten gegenüber magnetorheologischen Flüssigkeiten zu erwarten.

Die Ansprüche 8 und 9 beschreiben den Aufbau eines Lenkrades mit einer Einrich tung zur Veränderung der haptischen Eigenschaften des Lenkradkranzes über eine elektrorheologische Flüssigkeit.

Die Bereiche des Lenkradkranzes, die mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung versehen sind, heben sich gemäß Anspruch 10 durch eine vom übrigen Lenkrad kranz abweichende optische und/oder haptische Gestaltung ab.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren nach Anspruch 11 erfolgt eine Anpassung der Härte (bestimmter Griffbereiche) des Lenkradkranzes an den momentanen Fahrzustand des Fahrzeuges. So erfolgt beispielsweise bei hohen Längs- oder Querbeschleunigungen des Fahrzeuges, die durch entsprechende Sensoren erfaßt werden, eine dynamische Verhärtung des Lenkradkranzes. Damit wird dem Fahrer die aktuelle Fahrdynamik auf haptischem Wege rückgemeldet, in dem bei "sportlicher Fahrweise" der Lenkradkranz spürbar härter ist als bei "komfortbetonter Fahrweise".

Gemäß Anspruch 12 werden die haptischen Eigenschaften des Lenkradkranzes be stimmt durch den Betriebsmodus von Aggregaten, die die Fahrdynamik des Kraft fahrzeuges beeinflussen. So ist es beispielsweise möglich, über die gewählte Cha rakteristik des Automatikgetriebes auch die Härte des Lenkradkranzes festzulegen, indem dem Modus "Sport" eines Automatikgetriebes ein "harter Lenkradkranz" und dem Modus "Komfort/Economy" ein "weicher Lenkradkranz" zugeordnet ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung (Anspruch 13) vermittelt eine sich peri odisch ändernde Härte des Lenkradkranzes dem Fahrzeugführer ein Warnsignal, um auf eine Störung im Betrieb des Kraftfahrzeuges oder eine zu beachtende Größe aus der Umgebung des Kraftfahrzeuges hinzuweisen. Diesen Hinweis nimmt der Fahrer über seinen Tastsinn in jedem Fall wahr. Wie Untersuchungen der An melderin ergeben haben, wird die haptische Übermittlung eines Warnsignals dabei im Vergleich zu einem akustischen Hinweis als weniger störend empfunden. Zur genaueren Spezifizierung des Hinweises ist eine ergänzende optische Anzeige im Bereich der Instrumententafel des Kraftfahrzeuges vorzusehen. Neben Betriebsstö rungen (z. B. zu hohe Kühlwassertemperatur, Reservepegel im Kraftstofftank er reicht etc.) können dem Fahrer durch das erfindungsgemäße Verfahren auch Rückmeldungen zum Verkehrsgeschehen vermittelt werden, beispielsweise zu dichtes Auffahren, Glatteiswarnung, Staumeldungen etc.

Mögliche Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lenkrades in der Draufsicht,

Fig. 2 den Gegenstand von Fig. 1 in gegenständlicher perspektivischer Dar stellung,

Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Schnittverlaufslinie III-III in Fig. 1 und

Fig. 4 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäß gestalteten Abschnitt des Lenkrades von Fig. 1.

Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Lenkrad 1 mit einem umlaufenden Lenkradkranz 2 und einer Lenkradspeiche 3. Unterhalb der Lenkradspeiche 3 sind zwei Abschnitte 4 vorgesehen, deren haptische Eigenschaften gemäß der Erfindung veränderlich sind. Auch im oberen Bereich des Lenkradkranzes 2 ist ein derartiger Abschnitt 4 angeordnet. Die Abschnitte 4 zeichnen sich durch eine gegenüber dem restlichen Lenkradkranz 2 unterschiedliche Oberflächengestaltung mit Riffelungen 5 aus. Wie die Fig. 3 und 4 näher zeigen, besteht der Lenkradkranz 2 aus einem tra genden Kern 6, vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff, der von einer Kammer 7 umgeben ist. Die Kammer 7 wird von einer Umhüllung 8a nach außen hin begrenzt. Die Kammer 7 ist mit einer elektrorheologischen Flüssigkeit 9 gefüllt. Auf die Außenseite des tragenden Kerns 6 ist eine elektrisch leitende Beschichtung 8b aufgebracht. In gleicher Weise ist auch die Innenseite der Umhüllung 8a mit einer elektrisch leitenden Beschichtung 8b versehen. Etwa mittig in der Ringkammer 7 ist ein elektrisch isolierendes Gitter 10 angeordnet.

Zur Einwirkung auf die elektrorheologische Flüssigkeit 9 wird an die beiden Be schichtungen 8b eine elektrische Spannung von etwa 1 kV angelegt. Die Umhüllung 8a des Lenkradkranzes 2 besteht aus einem elektrisch isolierenden Material, das gegebenenfalls mit einer zusätzlichen Isolationsschicht zu hinterlegen ist. Mögliche Materialien für die Umhüllung 8a sind Kunststoff, Gummi, Leder etc.

Das Gitter 10 verhindert einen Kurzschluß zwischen den beiden spannungsführen den Beschichtungen 8b für den Fall, daß die Kammer 7 durch den Fahrzeugnutzer bis zur Anlage zusammengedrückt wird. Auch wird durch das Gitter 10 ein Über schlagen der Spannung verhindert, wenn der Abstand der beiden Beschichtungen 8b durch Zusammendrücken des Lenkradkranzes 2 verringert wird. Durch die Aus führung der isolierenden Schicht 10 als Gitter wird der Austausch der Flüssigkeit 9 zwischen den beiden Abschnitten der Kammer 7, die aufgrund der Unterteilung durch das Gitter 10 entstehen, nicht behindert.

Als elektrorheologische Flüssigkeit 9 kann beispielsweise das Fluid Rheobay 3565 der Bayer AG verwendet werden. Dementsprechend ist das Material der Umhüllung 8a beständig und undurchlässig gegenüber Silikonöl auszuführen, um auch bei einer Fehlstelle in der innenseitigen Beschichtung 8b, durch die die physikalische Funktion der Einrichtung nicht beeinträchtigt wird, die Beständigkeit der Umhüllung 8a zu gewährleisten.

Anstelle der elektrorheologischen Flüssigkeit 9, die unter dem Einfluß eines elektri schen Feldes ihre Viskosität verändert und damit die haptischen Eigenschaften der Abschnitte 4 beeinflußt, kann auch der Druck eines flüssigen oder gasförmigen Fluids in der Kammer 7 verändert werden, um hierdurch die Nachgiebigkeit der Ab schnitte 4 zu steuern. Hierzu sind unter anderem Ventile zum Öffnen bzw. Schließen der Kammer 7 sowie eine Pumpe und ein Vorratsbehälter für das Fluid erforderlich.

Claims

1. Lenkrad für ein Kraftfahrzeug, mit einem Lenkradkranz, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Veränderung der haptischen Eigenschaften zumindest eines Abschnittes (4) des Lenkradkranzes (2).

2. Lenkrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung eine Kammer (7) umfaßt, die mit einem Fluid (9) befüllt ist.

3. Lenkrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (7) ringförmig um eine tragende Struktur (6) des Lenkradkranzes (2) angeordnet ist.

4. Lenkrad nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Veränderung des Druckes des Fluids.

5. Lenkrad nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Veränderung der Viskosität des Fluids (9).

6. Lenkrad nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (7) außenseitig von einer flexiblen Umhüllung (8a) begrenzt ist.

7. Lenkrad nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid (9) eine rheologische Flüssigkeit ist.

8. Lenkrad nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenseite der Umhüllung (8a) und der Außenseite des tragenden Kerns (6) eine Schicht (8b) eines elektrisch leiten den Materials vorgesehen ist.

9. Lenkrad nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Schichten (8b) des elek trisch leitenden Materials eine Schicht (10) eines isolierenden Materials vorge sehen ist.

10. Lenkrad nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt (4) des Lenkradkranzes (2) eine vom übrigen Lenkradkranz (2) abweichende Gestaltung der Oberfläche (5) aufweist.

11. Verfahren zur Ansteuerung eines Lenkrades nach einem der vorangegange nen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die haptischen Eigenschaften des Abschnitts (4) des Lenkradkranzes (2) in Abhängigkeit vom Fahrzustand des Kraftfahrzeu ges verändert werden.

12. Verfahren zur Ansteuerung eines Lenkrades nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die haptischen Eigenschaften des Abschnitts (4) des Lenkradkranzes (2) in Abhängigkeit von einem vom Fahrzeugnutzer voreingestellten Betriebszustand des Kraftfahrzeuges verändert werden.

13. Verfahren zur Ansteuerung eines Lenkrades nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die haptischen Eigenschaften des Abschnitts (4) des Lenkradkranzes (2) periodisch verändert werden, um ein Warnsignal zu vermitteln.