DE10209207A1

DE10209207A1 - Motor vehicle steering wheel with controls has latter operated by pressure pads on steering wheel or handles

Info

Publication number: DE10209207A1
Application number: DE10209207A
Authority: DE
Inventors: Juergen Dreyer; Heiko Schnieders; Winfried Moell
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2002-03-04
Filing date: 2002-03-04
Publication date: 2003-09-18
Anticipated expiration: 2022-03-05
Also published as: DE10209207B4

Abstract

The steering wheel for a motor vehicle has vehicle controls (22) formed as pressure and pull sensor switches on the wheel or the handgrips (14,17). There can be at least one strain gauge on the steering wheel or hub to detect control forces applied to the wheel by the user. The wheel structure can be elastic in the grip areas.

Description

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem Lenkrad mit daran angeordneten Bedienelementen für Fahrzeugeinrichtungen. The present invention relates to a steering wheel controls for vehicle equipment arranged thereon.

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 they has been proposed for example in DE 197 39 626 A1, has the advantage that the driver does not use the Hand must take off the steering wheel if it is a function of a Would like to trigger vehicle equipment, for example the Regulate the volume of the radio or the turn signal too actuate.

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 solutions proposed so far hit toggle switches, Buttons or elements to be operated by turning, the driver first pointing the finger at the corresponding one Switching element must move. Other switching elements are often directly on the steering column behind the steering wheel as Steering column lever or rocker attached, also Multi-function switch with possibly several degrees of switching freedom are conceivable.

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 previously known switching elements Common feature is that the driver does not have the hand must take off the steering wheel, but usually at least with one finger has to search for the switch that corresponds to the function assigned that he is about to trigger. Especially in This can result in valuable time being lost in dangerous situations.

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 a Steering wheel with controls to create the duration shortened until a desired function is triggered.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Bedienelemente des Lenkrades als auch Druck- und/oder Zugkräfte auf das Lenkrad oder eine Grifffläche am Lenkrad reagierende Sensoren ausgebildet sind. According to the invention the object is achieved in that the Controls of the steering wheel as well as pressure and / or tensile forces reacting to the steering wheel or a grip surface on the steering wheel Sensors are formed.

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 looks alternatively or additionally to previous trained as small-area switches Controls capture directly into the steering wheel initiated manual forces so that the driver for the associated function is no longer a button must search, but by simply pressing the steering wheel, Pulling on the steering wheel or gripping 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 Lenkradkranz, 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 detection of these forces there are a large number of Solutions conceivable. For example, at least one Strain gauges in the steering wheel itself, for example in Steering wheel rim, the spokes and / or in the steering wheel hub indirect force measurement may be provided. An alternative solution can provide that in the area of the grip surfaces or the entire contact wheel rim a contact resistance measurement takes place, which is also a measure of the initiated pressure or tensile forces. Another way of capturing the The forces introduced can be that in the Steering wheel structure, for example in the area of the grip surfaces Elasticity is provided and from a certain Degree of deformation triggers a switching signal of the actuating element. Of course, in this case, not too big Elasticities with large path changes are 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 can be with the help a pressure detection in a cavity with at least partially resilient wall, a strain gauge a moving part, another pressure sensor and / or an electrical switch can be detected. Is conceivable for example, a solution in which the steering wheel is formed in several parts at least in the grip areas, wherein each have an elastic element between two to each other moving parts is provided. In this way entire grip area with the steering wheel structure rigid connected parts and relatively movable parts be, with the help of which a switching signal can be triggered. For example, the steering wheel rim can be used in certain areas be divided in the middle, either the front part of the wreath or the rear crown part by moving against the elastic Element can trigger the switching signal, the elastic Element can be a rubber body, for example.

Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher nicht nur oberhalb einer bestimmten Kraftschwelle ein Signal ausgelöst wird, sondern bei welcher die Druckkraft auf die Sensoren quantitativ erfaßbar ist und bestimmte Funktionen in Abhängigkeit von bestimmten Druck- oder Zugkräften auslösbar sind. Bei einer derartigen Ausbildung der Krafterfassung ist es beispielsweise möglich, 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 erfolgt vorzugsweise ein 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, u~ 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. An embodiment of the invention is particularly preferred at which not only above a certain force threshold a signal is triggered, but at which the pressure force on the sensors can be quantified and determined Functions depending on certain compressive or tensile forces can be triggered. With such a training Force detection is possible, for example, by light pressure a common grip on the left and right of the steering wheel Vehicle function, such as B. setting the turn signal Turn on the high beam or turn on the Wipers can be triggered. When capturing one particularly high pressure force is preferably triggered Hazard warning lights. This parallel to the conventional Hazard warning switch intended function is based on the finding that a driver during a critical situation, for example in the event of emergency braking, the steering wheel with an essential clutching or supporting higher force than this is the case with normal driving style. The capture of a Particularly high pressure values can therefore be used immediately Switching on the hazard warning lights can be used, u Time span between the detection of the dangerous situation and to shorten the warning of other road users. If necessary, the hazard warning lights can be switched on from Other factors are made dependent, for example the detection of a particularly strong delay, the either through the airbag switch, another Acceleration sensor or by detecting the pedal force can be determined in the brake pedal.

Nachfolgend wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher auf Ausführungsbeispiele der Erfindung eingegangen. Es zeigen: Below is based on the accompanying drawings Embodiments of the invention received. Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Lenkrades; Figure 1 is a schematic representation of a steering wheel.

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

Ein in Fig. 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 Fig. 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. A steering wheel 10 shown in FIG. 1 is provided, like a control stick of an aircraft, with a steering bracket 12 , at the end of which handles 14 with gripping surfaces 16 are provided. The steering bracket 12 is connected via a spoke 16 to the hub 18 of the steering wheel 10 , which is rigidly connected to the steering shaft. In order to be able to detect pressure or tensile forces introduced into the handles 14 or forces exerted by firmly gripping the gripping surfaces 17 (see outlined arrows in FIG. 1) and to be able to use them to trigger vehicle functions, the handles 14 have middle rigid areas 20 which are fixed to the steering bracket 12 and the pressure-sensitive areas 22 surrounding the rigid areas, the relative movement of the pressure-sensitive areas 22 with respect to the rigid areas 20 being detectable with the aid of a suitable sensor system and the detected signal via an electrical connection 24 to a control unit ( not shown) is passed on. 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 to provide strain gauges on the steering bracket 12 or the spoke 16 , which can measure the bending forces introduced into the steering bracket 12 or the spoke 16 and, with a clever arrangement, also allow a differentiated consideration of the forces introduced in the left or right handle 14 ,

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 Fig. 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 pressure 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. A quantitative recording of the forces introduced is particularly preferred, so that below a certain force level, the force application is interpreted as the desired triggering of a certain function, while a dangerous situation is assumed when a certain force level is exceeded. According to the basic circuit diagram shown in FIG. 2, when such a force is detected, it is provided that the hazard warning function 25 is triggered by the control unit 26 when the corresponding signal is present in the electrical connection 24 in parallel with the manually operated hazard warning switch 27 . A further control line 28 can transmit further signals to the control unit 26 , for example the instantaneous speed of the vehicle, an instantaneous deceleration value, a pedal force value or the like, the hazard warning function being triggered in the steering wheel when these forces are applied with an assessment of these signals.

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. Of course, further control elements in the form of conventional push-button, toggle or rake rotary switches can be provided on the steering wheel 10 in order to be able to trigger further vehicle functions on the steering wheel.

Die beschriebene Art der Funktionsauslösung ist auch bei konventionellen Lenkrädern ohne weiteres zu verwirklichen. The type of function triggering described is also for to realize conventional steering wheels easily.

Claims

1. Steering wheel having disposed thereon operating elements (22) for vehicle functions, characterized in that the control elements (22) as to pressure and / or tensile forces on the steering wheel or a handle portion (14, 17) on the steering wheel (10) responsive sensors (22 ) are trained.

2. Steering wheel according to claim 1, characterized in that at least one strain gauge on the steering wheel and / or on the steering wheel hub for indirect Force measurement is provided.

3. Steering wheel according to claim 1, characterized in that a contact resistance measurement is carried out in the region of the grip surface ( 17 ).

4. Steering wheel according to claim 1, 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 triggers a switching signal of the control element ( 22 ).

5. Steering wheel according to claim 4, characterized in that the degree of deformation with the help of a pressure measurement in a cavity with at least partially elastic flexible wall, strain gauges, other Pressure sensors and / or an electrical switching element is detectable.

6. Steering wheel according to claim 4 or 5, characterized in that the steering wheel at least in the grip areas is formed in several parts, each with an elastic Element between two moving parts is provided.

7. Steering wheel according to one of the preceding claims, characterized in that the compressive and / or tensile forces on the sensors ( 22 ) can be detected quantitatively and certain functions can be triggered as a function of certain forces.

8. Steering wheel according to claim 7, characterized in that the hazard warning system ( 25 , 26 ) is triggered above a certain force level.

9. Steering wheel according to claim 8, characterized in that the hazard warning system ( 25 , 26 ) is only switched on when an additional signal is detected, for example a limit speed or limit deceleration.