DE19631502C1

DE19631502C1 - Lenkrad mit optoelektronischem Sensor

Info

Publication number: DE19631502C1
Application number: DE19631502A
Authority: DE
Inventors: Stephan Dr Schmitz; Achim Pruksch; Alain Gaillard
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1996-08-03
Filing date: 1996-08-03
Publication date: 1998-01-22
Anticipated expiration: 2016-08-04
Also published as: US6114949A; JP2000500101A; EP0857134A1; WO1998005543A1

Description

Stand der Technik

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.

Vorteile der Erfindung

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.

Zeichnung

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.

Beschreibung

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

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.