DE60109918T2

DE60109918T2 - Lenkeinrichtung für ein drive-by-wire-fahrzeug

Info

Publication number: DE60109918T2
Application number: DE60109918T
Authority: DE
Inventors: Jan Hendrikus KAPAAN; Gerardus Eduardus HOLWEG; Jan Alexander VRIES
Original assignee: SKF Engineering and Research Centre BV
Current assignee: SKF Engineering and Research Centre BV
Priority date: 2000-05-18
Filing date: 2001-05-18
Publication date: 2006-02-09
Anticipated expiration: 2021-05-19
Also published as: EP1282550A1; CN1229247C; JP2003533402A; NL1015626C2; AU5893601A; CN1429162A; US7017704B2; EP1282550B1; US20040012175A1; DE60109918D1; WO2001087687A1; JP4813738B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lenkeinrichtung für drive-by-wire-Funktionen in einem Fahrzeug, wobei ein Grundkörper umfasst ist, welcher im Fahrzeuginneren am Fahrerplatz befestigt werden kann und zwei Lenkgriffe an gegenüberliegenden Seiten des Grundkörpers, wobei die Lenkgriffe verbunden und beweglich bezüglich des Grundkörpers in beidseitig gegensätzlichen Richtungen entlang einer gekrümmten Bahn sind, welche entsprechend eines Kreisbogens ausgebildet ist.
Eine derartige Lenkeinrichtung ist in DE-U-29907180 offenbart. Entsprechend der aus dem Stand der Technik bekannten Lenkeinrichtung wird die Lenkbewegung mittels eines Seilantriebs übertragen. Ein derartiger Seilantrieb hat den Nachteil, dass er dazu neigt, sich abzunutzen. Darüber hinaus sind die Lenkkräfte verhältnismäßig hoch aufgrund der internen Reibung in dem Seilantrieb.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lenkeinrichtung bereitzustellen, die nicht diese gleichen Nachteile aufweist. Diese Aufgabe wird gelöst, indem jeder Lenkgriff eine Zahnstange aufweist, die entsprechend des kreisförmigen Bogens gekrümmt ist, Ritzel, die drehbar in dem Grundkörper aufgenommen sind, welche in die gekrümmten Zahnstangen greifen, wobei die Ritzel jeweils in ein zentrales Zahnrad greifen und das zentrale Zahnrad mit einer Lenksteuerung verbindbar ist.
Der Grundkörper kann entweder dauerhaft oder durch ein Einrastsystem in dem Fahrzeuginneren befestigt sein. Der Grundkörper kann ebenso an einer bewegbaren Stütze befestigt sein, welche zwischen einer Linkshänder- oder einer Rechtshänder-Lenkposition gewechselt werden kann.
Die erfindungsgemäße Lenkeinrichtung sieht nicht die üblichen drehenden Lenkbewegungen des konventionellen Lenkrads vor, sondern stellt anstatt dessen gegenläufige Bewegungen eines Paares von Handgriffen bereit. So kann der Fahrer eines mit der erfindungsgemäßen Lenkeinrichtung ausgestatteten Fahrzeugs nach wie vor die Lenkgriffe mit beiden Händen ergreifen. Der Fahrer kann aber auch durch Ergreifen nur eines Lenkgriffs mit einer Hand lenken.
Des Weiteren werden, wie in dem Falle des konventionellen Lenkrads, Bewegungen in entgegengesetzte Richtungen auf ein Paar Handgriffe übertragen, wobei deren Bewegungen zu einem großen Maß der entgegengesetzten Drehbewegungen an den gegenüberliegenden Seiten des konventionellen Lenkrads ähneln.
Daraus folgt, dass der Fahrer nicht seine normalen Lenkgewohnheiten zu stark ändern muss, wodurch die erfindungsgemäße Lenkeinrichtung weitgehend für den Durchschnittsfahrer akzeptabel würde.
Um dem Fahrer das normale "Gefühl "eines konventionellen Lenkrads zu geben, wobei dieses "Gefühl" nützliche Information bezüglich des Fahrzeugverhaltens etc. beinhaltet, sind die Lenkgriffe aus ihrer neutralen Position unter dem Einfluss einer Widerstandseinrichtung bewegbar, die Lenkwiderstand simuliert, beispielsweise eine Feder oder ein Elektromotor. Darüber hinaus ist mindestens ein Sensor vorgesehen, um eine Bewegung der Handgriffe zu erfühlen, wobei der Sensor in einer geschlossenen Schleifenkonfiguration mit einer Lenksteuereinrichtung steht.
Die Lenkgriffe können in jeder herkömmlichen Form ausgeführt werden, wodurch sich der Fahrerkomfort verstärkt. Zum Beispiel kann jeder Lenkgriff einen geraden oder bogenförmigen Außenumfang aufweisen. Ebenso kann jeder Lenkgriff eine bogenförmige Stange aufweisen, welche mit einer Führung verbunden ist, welche verschiebbar an dem Grundkörper gelagert ist, wobei die Stange und Führung jedes Lenkgriffs mittels einer Speiche verbunden sind.
Darüber hinaus trägt der Grundkörper einen Head-up-Bildschirm oder LCD-Anzeige, um Fahrzeugsteuer- und Leistungsdaten, Telekommunikationsmittel zum Beispiel Telefon, Routenplanung anzuzeigen und einen Airbag.
Mit dem Ziel die richtige Verwendung der erfindungsgemäßen Lenkeinrichtung zu fördern, sind Anzeigemittel vorgesehen, um eine Links- und eine Rechtsdrehung anzuzeigen.
Die Lenkgriffe können parallel oder zueinander in einem Winkel beweglich sein. Jeder Lenkgriff kann verschiebbar entlang des Grundkörpers mittels einer linearen Lagerung, beispielsweise eines Gleitlagers sein. Dieser Grundkörper kann für andere Funktionen verwendet werden, und kann eine Anzeige und Bedienungsknöpfe umfassen, beispielsweise zum Beschleunigen/Verzögern, Schaltanzeigen, Beleuchtung, Routenplanung, Telefon. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann jeder Lenkgriff verschiebbar entsprechend einer gekrümmten Bahn sein, wobei die gekrümmte Bahn jedes Lenkgriffs entsprechend eines Kreisbogens geformt ist.
Eine Handstütze kann ebenso Teil des Grundkörpers sein. Diese Handstütze stellt eine komfortable Stütze für die Hände des Fahrers bereit, und schützt auch die Handgriffe vor einer unbeabsichtigten Betätigung durch das Knie des Fahrers.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Verbindung, welche eine den beinhalteten Ansprüchen gemäße Lenkeinrichtung und ein mechanisch arbeitendes Backup-System umfasst, welches die grundlegenden Fahrzeugsicherheitsfunktionen wie Lenken und Bremsen im Falle eines Leistungsausfalls steuert. Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform sind Sperrmittel vorgesehen, um die Lenkgriffe bezüglich des Grundkörpers im Falle eines Leistungsausfalls zu sperren, wobei der befestigte Grundkörper mit dem Backup-System verknüpft ist und aus einer starren Position in eine drehbare Position im Falle des Leistungsausfalls freigegeben wird.
Die Lenkgriffe können auch in Kombination mit einer Lenksäulenstruktur verwendet werden, welche ein oder mehrere Fußpedale umfasst, um beispielsweise zu beschleunigen und/oder zu bremsen.
Die Erfindung wird nun im Folgenden unter Bezugnahme auf die in der Figur dargestellte erfindungsgemäße Ausführungsform der Lenkeinrichtung beschrieben.
1 zeigt eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Lenkeinrichtung.
Die erfindungsgemäße Lenkeinrichtung 1 umfasst einen Grundkörper 2, der in dem Fahrzeuginneren an der Position des Fahrers angebracht werden kann. Diese Verbindung kann von Dauer sein, aber kann auch als eine Einrastverbindung ausgeführt sein. Im letzteren Fall kann die Lenkeinrichtung bei Bedarf verwendet oder entfernt werden und kann ebenso an der linken Seite oder der rechten Seite des Fahrersitzes angebracht werden, wenn die notwendigen Vorkehrungen an dem Armaturenbrett des Fahrzeugs zur Verfügung stehen.
Des Weiteren kann die Lenkeinrichtung 1 als eine einklappbare Einheit ausgeführt sein. Bezogen auf das Fahren kann sich die Lenkeinrichtung in diesem Fall in seiner normalen Lenkposition befinden. Wenn ein Fahrzeug geparkt ist, kann die Lenkeinrichtung eingeklappt werden, um einen bequemen Einsteigevorgang zu ermöglichen.
Die Lenkeinrichtung 1 umfasst darüber hinaus linkshändige und rechtshändige Lenkgriffe 3, 4 an einander gegenüberliegenden Seiten des Grundkörpers. Diese Lenkgriffe 3, 4 können von den Händen eines Fahrers erfasst werden, aber der Fahrer kann natürlich auch eine Lenkaktion ausführen, indem ein einziger Lenkgriff mit nur einer Hand erfasst wird.
Um die Lenkbewegungen auszuführen, gleiten die Lenkgriffe 3, 4 entlang des Grundkörpers 2 in beidseitig gegensätzlichen Richtungen.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die Lenkgriffe 3, 4 jeweils einen bogenförmigen Abschnitt auf, welcher mittels einer Speiche 15 mit dem Führungsabschnitt 14 verbunden ist. Der Führungsabschnitt 14 ist auf eine bekannte Weise mit dem Grundkörper 2 verbunden, beispielsweise durch eine lineare Lagerung 9.
Der Grundkörper 2 umfasst des Weiteren Bedienungsknöpfe 11, um verschiedene Funktionen auszuführen.
Darüber hinaus sind Anzeigemittel 16 bereitgestellt, welche die Lenkrichtung anzeigen, wie sie von dem Fahrer ausgeführt wird.
Ein Routeninformationsplaner ist auch an dem Grundkörper 2 installiert.
Alternativ kann ein Airbag vorgesehen sein.
Darüber hinaus ist eine Handstütze 25 bereitgestellt.
Das Ausführungsbeispiel umfasst Handgriffe 3, 4, welche entlang des Grundkörpers 2 gemäß der gekrümmten Bahnen verschiebbar sind, welche einen Abschnitt eines Kreisbogens in dem dargestellten Ausführungsbeispiel bilden. Die Radien 23 dieser Kreisbögen sind größer als deren beidseitiger Abstand. Die Schwerpunkte dieser gekrümmten Bahnen sind bei 24 angedeutet.
Jeder Handgriff 3, 4 an seiner dem Grundkörper 2 zugewandten Seite weist eine entsprechend gekrümmte Zahnstange 20 (nicht dargestellt) auf, welche in die schematisch dargestellten Kitzel 21 eingreifen. Diese Kitzel 21 sind drehbar in dem Grundkörper 2 in Übereinstimmung mit einer Achse an dem Schwerpunkt 24 der gekrümmten Bahnen, aufgenommen. Jedes Kitzel 21 greift in ein zentrales Zahnrad 22, welches mit einer Lenksteuerung (nicht dargestellt) verbunden ist.
Aus dem Eingriff von Zahnstangen, Kitzel 21 und Zahnrad 22 folgt, dass die Bewegung der Handgriffe 3, 4 verknüpft ist, wodurch eine Aufwärtsbewegung eines der Lenkgriffe 3, 4 automatisch zu einer entsprechenden Abwärtsbewegung des anderen der Lenkgriffe 3, 4 führt.
Darüber hinaus kann das Zahnrad 22 mit einem Elektromotor verbunden sein, um Lenkwiderstand zu simulieren.
Des Weiteren können Mittel vorgesehen werden, welche die Lenkgriffe 3, 4 bezüglich des Grundkörpers 2 im Falle eines Leistungsausfalls sperren. Mittel können auch vorgesehen sein, welche den Grundkörper 2 aus seiner starren Position frei geben, so dass er drehbar um eine Backup-Lenkachse im Falle eines Leistungsausfalls ist. Daraus ergibt sich, dass die erfindungsgemäße Lenkeinrichtung auch als ein herkömmliches Lenkrad verwendet werden kann, welches an den Lenkgriffen 3, 4 erfasst wird, wenn sich ein Leistungsausfall ereignet.

Claims

Lenkeinrichtung (1) für drive-by-wire-Funktionen in einem Fahrzeug, wobei ein Grundkörper (2) umfasst ist, welcher im Fahrzeuginneren am Fahrerplatz befestigt werden kann und zwei Lenkgriffe (3, 4) an gegenüberliegenden Seiten des Grundkörpers, wobei die Lenkgriffe (3, 4) verbunden und beweglich bezüglich des Grundkörpers (2) in beidseitig gegensätzlichen Richtungen entlang einer gekrümmten Bahn sind, welche entsprechend eines Kreisbogens ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Lenkgriff (3, 4) eine Zahnstange (20) aufweist, die entsprechend des Kreisbogens gekrümmt ist, Ritzel (21), die drehbar in dem Grundkörper (2) aufgenommen sind, welche in die gekrümmten Zahnstangen (20) greifen, wobei die Ritzel (21) jeweils in ein zentrales Zahnrad (22) greifen und das zentrale Zahnrad (22) mit einer Lenksteuerung verbindbar ist.
Lenkeinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Lenkgriffe (3, 4) aus ihrer neutralen Position unter dem Einfluss einer Widerstandseinrichtung verschiebbar sind, wobei die Widerstandseinrichtung Lenkwiderstand simuliert, beispielsweise eine Feder- und/oder ein Elektromotor und/oder hydraulische Mittel.
Lenkeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei mindestens ein Sensor vorgesehen ist, um eine Bewegung der Handgriffe zu erfassen, wobei der Sensor in geschlossener Schleifenkonfiguration mit einer Lenksteuereinrichtung steht.
Lenkeinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Grundkörper (2) und/oder die Lenkgriffe (3, 4) eine Anzeige und Bedienungsknöpfe, zum Beispiel zum Beschleunigen/Abbremsen, Schalten, Schaltanzeigen, Beleuchtung, Routenplaner, Telekommunikationsmittel wie Telefon umfasst (umfassen).
Lenkeinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Grundkörper (2) einen Airbag umfasst.
Lenkeinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei jeder Lenkgriff (3,4) einen geraden oder bogenförmigen Umfang aufweist.
Lenkeinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei jeder Lenkgriff (3, 4) eine bogenförmige Stange (13) aufweist, welche mit einer Führung (14) verbunden ist, die verschiebbar an dem Grundkörper (2) gelagert ist.
Lenkeinrichtung nach Anspruch 7, wobei die Stange (13) und Führung (14) jedes Lenkgriffs mittels einer Speiche (15) verbunden sind.
Lenkeinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Grundkörper (2) einen Headup-Display oder LCD-Display trägt, um Fahrzeugsteuer- und Leistungsdaten, Telekommunikationsmittel, z.B. Telefon, Routenplanung, anzuzeigen.
Lenkeinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei Anzeigemittel (16) vorgesehen sind, um eine Links- und eine Rechtsdrehung anzuzeigen.
Lenkeinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Lenkgriffe parallel bewegbar sind.
Lenkeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Lenkgriffe entlang von Bahnen bewegbar sind, die nicht parallel sind.
Lenkeinrichtung nach Anspruch 11 oder 12, wobei jeder Lenkgriff (3, 4) verschiebbar entlang des Grundkörpers mittels einer linearen Lagerung (9) ist, z.B. eines Gleitlagers.
Lenkeinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Grundkörper (2) eine Handstütze (25) umfasst, die über die Handgriffe hinausragt.
Lenkeinrichtung nach Anspruch 8, wobei die Stange (13) mit der Führung (14) über einen Drehpunkt verbunden ist.
Kombination einer Lenkeinrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche mit einem mechanisch arbeitenden Backup-System, um grundlegende Fahrzeugsicherheitsfunktionen zu steuern, wie Lenken und Bremsen im Falle eines Leistungsausfalls.
Kombination nach Anspruch 16, wobei Sperrmittel vorgesehen sind, um die Lenkgriffe (3, 4) bezüglich des Grundkörpers (2) im Falle eines Leistungsabfalls zu sper ren, wobei der befestigte Grundkörper (2) mit dem Backup-System verbunden ist und aus einer starren Position in eine drehbare Position im Falle eines Leistungsabfalls freigegeben werden kann.
Kombination einer Lenkeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17 mit einer Lenksäulenstruktur, welche eine oder mehrere Fußpedale umfasst, um beispielsweise zu beschleunigen und/oder zu bremsen.
Kombination nach Anspruch 18, wobei die Lenksäulenstruktur elektrische Leitungen und Anschluss umfasst, um Verbindung zu der Fahrzeugelektroniksteuereinheit herzustellen.