DE19927464A1

DE19927464A1 - Steering wheel with key elements for operating electrically controlled devices in a motor vehicle uses piezoelectric pressure sensors acting as key elements.

Info

Publication number: DE19927464A1
Application number: DE19927464A
Authority: DE
Inventors: Andre Zander
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1999-06-16
Filing date: 1999-06-16
Publication date: 2000-12-21
Anticipated expiration: 2019-06-17
Also published as: DE19927464B4

Abstract

Piezoelectric pressure sensors (3,5,6) act as key elements. One part of the pressure sensors (5,6) is located in an activating area, while the other sensors (3) form a control area that is distinctly set apart from the activating area. Activating the pressure sensors (5,6) in the activating area assigns different control functions to the pressure sensors (3) in the control area.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lenkrad mit Tastelementen gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a steering wheel with touch elements according to the preamble of claim 1.

Aus Sicherheitsgründen und um einen verbesserten Bedienungskomfort zu erreichen, können am Lenkrad eines Kraftfahrzeugs Tastelemente angeordnet werden, mit denen beispielsweise die Funktionen eines Autoradios gesteuert werden kann. Grundsätzlich können über am Lenkrad angeordnete Tastelemente eine Vielzahl von unterschiedlichen elektrisch ansteuerbaren Einrichtungen betätigt werden, wie dies in der DE 298 06 461 U1 beschrieben ist. Als Tastelemente werden dort kapazitive Bedienerfolien in Form eines Multifunktions-Bedienerfeldes im Bereich des Prallkopfes des Lenkrades angeordnet. Problematisch ist bei derartigen kapazitiven Tastelementen, daß auch ungewollte Berührungen eine ungewollte Betätigung der entsprechenden elektrischen Einrichtung zur Folge haben können.For safety reasons and in order to achieve improved ease of use, can be arranged on the steering wheel of a motor vehicle with which for example, the functions of a car radio can be controlled. Basically can be arranged on the steering wheel buttons a variety of different electrically controllable devices are operated, as in DE 298 06 461 U1 is described. Capacitive operator foils in the form of a Multifunction control panel arranged in the area of the impact head of the steering wheel. The problem with such capacitive sensing elements is that even unwanted ones Touching an unwanted actuation of the corresponding electrical device May have consequence.

Aus der DE 196 25 966 A1 ist eine am Lenkrad eines Kraftfahrzeugs angeordnete Schaltergruppe bekannt, die aus mehreren Druckschaltern mit kugelcalottenförmigen Tasten besteht. Derartige Druckschalter sind mechanisch aufwendig und erfordern eine gezielte Betätigungsbewegung, die den Fahrer vom Verkehrsgeschehen ablenken kann.From DE 196 25 966 A1, one is arranged on the steering wheel of a motor vehicle Switch group known, consisting of several pressure switches with spherical calotte-shaped buttons consists. Such pressure switches are mechanically complex and require targeted Actuation movement that can distract the driver from the traffic.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lenkrad mit Tastelementen zur Betätigung von elektrisch ansteuerbaren Einrichtungen in einem Kraftfahrzeug zu schaffen, wobei die Tastelemente möglichst einfach aufgebaut sein sollen.The invention has for its object a steering wheel with buttons for actuating to create electrically controllable devices in a motor vehicle, the Probe elements should be constructed as simply as possible.

Die Lösung dieser Aufgabe erhält man durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale. Die Verwendung von piezoelektrischen Drucksensoren stellt sicher, daß ein Tastelement nur dann betätigt wird, wenn ein ausreichend starker Druck auf den Drucksensor ausgeübt wird. Außerdem ist ein solcher Drucksensor in seinem Aufbau äußerst einfach und er kann insbesondere in beliebiger Form und Größe ausgebildet sein.The solution to this problem is obtained by the features specified in claim 1. The Use of piezoelectric pressure sensors ensures that a probe element only is actuated when a sufficiently strong pressure is exerted on the pressure sensor. In addition, the construction of such a pressure sensor is extremely simple and it can in particular in any shape and size.

Besonders vorteilhaft ist es derartige Drucksensoren als piezoelektrische Folien auszubilden, die sich an die unterschiedlichen Oberflächenform des Lenkrads anpassen können. Es lassen sich damit flächige Drucksensoren praktisch an jeder beliebigen Stelle des Lenkrads anordnen.It is particularly advantageous to design such pressure sensors as piezoelectric foils, that can adapt to the different surface shape of the steering wheel. It flat pressure sensors can be used practically anywhere on the steering wheel arrange.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Anordnung der Drucksensoren räumlich voneinander abgesetzt in einen Aktivierungsbereich und einen Steuerungsbereich unterteilt ist. Dabei kann der Aktivierungsbereich so positioniert sein, daß im normalen Lenkbetrieb eine ungewollte Betätigung des Aktivierungsbereichs vermieden wird. Erst eine gezielte Betätigung des Aktivierungsbereichs aktiviert den Steuerungsbereich, an dem dann die gewünschten Steuerfunktionen durch Betätigung der Drucksensoren im Steuerungsbereich ausgeführt werden können. Am Aktivierungsbereich kann auch eine Auswahl in der Weise erfolgen, daß dem Steuerungsbereich unterschiedliche Funktionsbereiche zugeordnet werden können. Beispielsweise können dem Steuerungsbereich die Radiofunktionen oder Innenbeleuchtungsfunktionen oder die Funktionen eines Bordcomputers wahlweise durch entsprechende Betätigung der Drucksensoren im Aktivierungsbereich zugeordnet werden.In a preferred embodiment of the invention it is provided that the arrangement of the Pressure sensors spatially separated from one another into an activation area and one Control area is divided. The activation area can be positioned so that In normal steering operation, an unwanted actuation of the activation area is avoided becomes. Only a targeted actuation of the activation area activates the control area, on which then the desired control functions by actuating the pressure sensors in Control area can be executed. There can also be a Selection is made in such a way that the control area is different Functional areas can be assigned. For example, the Control area the radio functions or interior lighting functions or the Functions of an on-board computer either by pressing the Pressure sensors can be assigned in the activation area.

Der Aktivierungsbereich kann in vorteilhafter Weise am Lenkrad radial weiter innen als der in einem äußeren Ringraum angeordnete Steuerungsbereich positioniert sein. Die Drucksensoren des Aktivierungsbereichs können beispielsweise an den Speichen und die Drucksensoren des Steuerungsbereichs am Lenkradkranz angeordnet sein.The activation region can advantageously be radially further inward on the steering wheel than that in FIG control area arranged in an outer annular space. The Pressure sensors of the activation area can, for example, on the spokes and Pressure sensors of the control area can be arranged on the steering wheel rim.

Eine weitere Sicherheitsmaßnahme sieht vor, daß wenigstens ein Teil der Drucksensoren nur bei Geradeausfahrt oder einem geringen Lenkwinkel und/oder geringer Lenkwinkelgeschwindigkeit betätigbar ist. Es wird dabei davon ausgegangen, daß bei einer Kurvenfahrt mit entsprechendem Lenkeinschlag und/oder Lenkbewegungen beispielsweise die Bedienung des Autotelefons über die Drucksensoren nicht sinnvoll ist, da dies ein Sicherheitsrisiko darstellen würde. Die entsprechenden Steuerungsfunktionen sind daher in einer solchen Verkehrssituation gesperrt. Die zur Betätigung der Blinker vorzugsweise separat am Lenkrad angeordneten Drucksensoren können jedoch weiterhin freigegeben sein, damit der Fahrer in jeder Situation den Blinker ein- oder ausschalten kann.Another security measure provides that at least some of the pressure sensors only when driving straight ahead or with a small steering angle and / or less Steering angle speed is actuated. It is assumed that a Cornering with a corresponding steering angle and / or steering movements, for example the operation of the car phone via the pressure sensors is not useful as this is a Would pose security risk. The corresponding control functions are therefore in blocked such a traffic situation. The preferred to operate the turn signals However, pressure sensors arranged separately on the steering wheel can still be released so that the driver can switch the indicator on or off in any situation.

Damit die sehr häufig zu betätigenden Drucksensoren für die Blinkfunktion vom Fahrer in jeder Situation eindeutig betätigt werden können, sind diese Drucksensoren vorzugsweise abgesetzt von den übrigen Drucksensoren angeordnet. Die Drucksensoren für die Blinkfunktion können an der Unterseite oder unten am Lenkrad angeordnet sein. This means that the pressure sensors for the flashing function, which are operated very frequently, are operated by the driver can be operated in any situation, these pressure sensors are preferred arranged away from the other pressure sensors. The pressure sensors for the Blinking function can be arranged on the bottom or on the bottom of the steering wheel.

Die als Folien ausgebildeten Drucksensoren befinden sich vorzugsweise direkt unter der aus einem elastisch nachgiebigen Material bestehenden Lenkradbeschichtung. Somit lassen sich die Drucksensoren weitgehend gegenüber Umgebungseinflüssen schützen und es werden störende Oberflächenunterbrechungen in Form von Fugen im Bereich der Drucksensoren vermieden. Damit die Drucksensoren eindeutig vom Fahrer erkannt bzw. gefühlt werden können, ist die Oberfläche der Beschichtung im Bereich der Drucksensoren vorzugsweise mit fühlbaren Oberflächenstrukturen ausgestattet. Jeder Drucksensor kann dabei eine andere Oberflächenstruktur haben, so daß der Fahrer nicht nur anhand der Position des Drucksensors, sondern auch anhand seiner Oberflächenstruktur einen bestimmten Drucksensor erkennen kann.The pressure sensors designed as foils are preferably located directly below the an elastically compliant material existing steering wheel coating. So you can the pressure sensors largely protect against environmental influences and there will be disruptive surface interruptions in the form of joints in the area of the pressure sensors avoided. So that the pressure sensors are clearly recognized or felt by the driver can, the surface of the coating in the area of the pressure sensors is preferably with tactile surface structures. Each pressure sensor can be different Have surface structure so that the driver not only based on the position of the Pressure sensor, but also a certain one based on its surface structure Can recognize pressure sensor.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is illustrated below with the aid of one in the drawing Embodiment explained in more detail.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine vereinfachte Darstellung eines Lenkrades mit mehreren Drucksensoren und Fig. 1 is a simplified representation of a steering wheel with several pressure sensors and

Fig. 2 eine Teilansicht des Querschnitts entlang der Schnittlinie A-A gemäß Fig. 1. Das in Fig. 1 dargestellte Lenkrad 1 besitzt an seinem Lenkradkranz 2 insgesamt acht Drucksensoren 3 und an den Lenkradspeichen 4 weitere zwei Drucksensoren 5, 6. Sämtliche Drucksensoren 3, 5, 6 sind als schraffierte Berührungsflächen dargestellt, die im schraffierten Bereich unterschiedliche Oberflächenstrukturen aufweisen können. Die Oberfläche der Drucksensoren 3, 5, 6 kann aus einem elastischen Lenkradüberzug, beispielsweise aus einer Lenkradbeschichtung aus Kunststoff oder Leder, bestehen. Fig. 2 is a partial cross sectional view taken along the section line AA of FIG. 1. in Fig. 1 illustrated steering wheel 1, eight pressure sensors 3 and further to the steering wheel spokes 4, two pressure sensors 5 6 Total has at its steering wheel rim 2,. All pressure sensors 3 , 5 , 6 are shown as hatched contact surfaces which can have different surface structures in the hatched area. The surface of the pressure sensors 3 , 5 , 6 can consist of an elastic steering wheel cover, for example of a steering wheel coating made of plastic or leather.

Die am Lenkrad 1 angeordneten Drucksensoren sind in einen Steuerungsbereich und einen Aktivierungsbereich unterteilt, wobei die Drucksensoren 3 den Steuerungsbereich und die Drucksensoren 5, 6 den Aktivierungsbereich bilden. Es können zusätzlich auch noch separate Drucksensoren am Lenkrad 1 angeordnet sein, beispielsweise an der hier nicht sichtbaren Unterseite des Lenkrades 1. Derart separat angeordnete Drucksensoren können beispielsweise zur Betätigung der Blinker vorgesehen sein.The pressure sensors arranged on the steering wheel 1 are divided into a control area and an activation area, the pressure sensors 3 forming the control area and the pressure sensors 5 , 6 forming the activation area. In addition, separate pressure sensors can also be arranged on the steering wheel 1 , for example on the underside of the steering wheel 1, which is not visible here. Such separately arranged pressure sensors can be provided, for example, for actuating the turn signals.

Über die Drucksensoren 5, 6 des Aktivierungsbereichs lassen sich den Drucksensoren 3 des Steuerungsbereichs unterschiedliche Steuerungsfunktionen zuordnen. So kann beispielsweise durch Betätigung des Drucksensors 5 den Drucksensoren 3 der Funktionsbereich "Autoradio" oder der Funktionsbereich "Autotelefon" wahlweise zugeordnet werden. Durch Betätigung des Drucksensors 6 läßt sich der gesamte Steuerungsbereich mit den Drucksensoren 3 deaktivieren.Different control functions can be assigned to the pressure sensors 3 of the control area via the pressure sensors 5 , 6 of the activation area. For example, by actuating the pressure sensor 5, the functional area "car radio" or the functional area "car phone" can be optionally assigned to the pressure sensors 3 . By actuating the pressure sensor 6 , the entire control area can be deactivated with the pressure sensors 3 .

Wie in der Schnittansicht von Fig. 2 ersichtlich, ist der im Schnitt dargestellte Drucksensor 3 als dünnwandige, druckempfindliche piezoelektrische Folie ausgebildet, bei der aufgrund einer auf sie ausgeübten Druckänderung und einer damit verbundenen Deformierung auf den Folienoberflächen eine Ladungsverschiebung auftritt. Diese Ladungsverschiebung wird in an sich bekannter Weise als elektrisches Signal in einer Steuereinheit erkannt, so daß die Steuereinheit einen entsprechenden Schaltvorgang oder Steuerungsvorgang vornehmen kann.As can be seen in the sectional view of FIG. 2, the pressure sensor 3 shown in section is designed as a thin-walled, pressure-sensitive piezoelectric film in which a charge shift occurs on the film surfaces due to a pressure change exerted thereon and a deformation associated therewith. This charge shift is recognized in a manner known per se as an electrical signal in a control unit, so that the control unit can carry out a corresponding switching operation or control operation.

Die Lenkradbeschichtung 7 schließt die den Drucksensor 3 bildende piezoelektrische Folie 8 ein und hat an ihrer Oberfläche im Bereich des Drucksensors 3 eine fühlbare Oberflächenstruktur 9 in Form von kleinen punktförmigen Erhebungen.The steering wheel coating 7 encloses the piezoelectric film 8 forming the pressure sensor 3 and has on its surface in the area of the pressure sensor 3 a tactile surface structure 9 in the form of small punctiform elevations.

Die Drucksensoren 3, 5, 6 (Fig. 1) können in bestimmten Verkehrssituationen zum Teil oder allesamt gesperrt sein, so daß eine Aktivierung in einer solchen Verkehrssituation nicht mehr möglich ist. Beispielsweise können bei starken Lenkbewegungen, die über einen den Winkeleinschlag des Lenkrades 1 angebenden Winkelmesser an eine Steuerung gemeldet werden, Drucksensoren von der Steuerung gesperrt werden. Die Steuerung gibt die Drucksensoren dann erst wieder frei, wenn keine Lenkbewegungen mehr stattfinden und ein geringer Lenkwinkel oder eine geringe Lenkwinkelgeschwindigkeit oder Geradeausfahrt festgestellt wird. Diese Maßnahmen lassen sich in einem sogenannten Steer-by-wire-System praktisch ohne zusätzlichen konstruktiven Aufwand realisieren, da die zur Ermittlung der Lenkbewegung erforderliche Sensorik bereits vorhanden ist. The pressure sensors 3 , 5 , 6 ( FIG. 1) can be partially or completely blocked in certain traffic situations, so that activation in such a traffic situation is no longer possible. For example, in the case of strong steering movements, which are reported to a controller via an angle meter indicating the angle of the steering wheel 1 , pressure sensors can be blocked by the controller. The control only releases the pressure sensors when there are no more steering movements and a small steering angle or a low steering angle speed or straight-ahead driving is detected. These measures can be implemented in a so-called steer-by-wire system practically without additional design effort, since the sensors required to determine the steering movement are already present.

Reference list

11

Lenkrad
steering wheel

22nd

Lenkradkranz
Steering wheel rim

33rd

Drucksensoren
Pressure sensors

44th

Lenkradspeichen
Steering wheel spokes

55

Drucksensoren
Pressure sensors

66

Drucksensoren
Pressure sensors

77

Lenkradbeschichtung
Steering wheel coating

88th

piezoelektrische Folie
piezoelectric film

99

Oberflächenstruktur
Surface structure

Claims

1. Steering wheel with push buttons for actuating electrically controllable devices in a motor vehicle, characterized in that the push buttons are piezoelectric pressure sensors ( 3 ; 5 , 6 ).

2. Steering wheel according to claim 1, characterized in that the pressure sensors ( 3 ; 5 , 6 ) to the surface shape of the steering wheel ( 1 ) are matched piezoelectric foils ( 8 ).

3. Steering wheel according to one of claims 1 or 2, characterized in that the arrangement of the pressure sensors ( 3 ; 5 , 6 ) spatially separated from one another is divided into an activation area and a control area.

4. Steering wheel according to claim 3, characterized in that the activation area on the steering wheel is radially further inside than that in an outer one Control area arranged annulus is located.

5. Steering wheel according to one of claims 3 or 4, characterized in that the pressure sensors ( 5 , 6 ) of the activation area for activating and / or selecting different function areas to be assigned to the pressure sensors ( 3 ) of the control area.

6. Steering wheel according to one of the preceding claims, characterized in that at least some of the pressure sensors ( 3 ; 5 , 6 ) can only be actuated when driving straight ahead or a small steering angle and / or low steering speed.

7. Steering wheel according to one of the preceding claims, characterized in that spatially separately arranged pressure sensors are provided on the steering wheel ( 1 ) for the flashing function.

8. Steering wheel according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure sensors for the flashing function are the only ones arranged on the underside of the steering wheel ( 1 ).

9. Steering wheel according to claim 7, characterized in that the pressure sensors for the flashing function on the steering wheel located in the straight ahead position ( 1 ) are arranged below.

10. Steering wheel according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure sensors ( 3 ; 5 , 6 ) designed as foils ( 8 ) extend directly under the steering wheel coating ( 7 ) consisting of an elastically flexible material.

11. Steering wheel according to claim 10, characterized in that the surface of the steering wheel coating ( 7 ) in the region of the pressure sensors ( 3 ; 5 , 6 ) has a tactile surface structure ( 9 ) which differs from the other surface.

12. Steering wheel according to one of the preceding claims, characterized in that each pressure sensor ( 3 ; 5 , 6 ) on its tactile surface has a noticeably different surface structure ( 9 ).