DE10062505A1 - Bedieneinrichtung für ein steer-by-wire-System - Google Patents

Bedieneinrichtung für ein steer-by-wire-System

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bedieneinrichtung für ein steer-by-wire System, umfassend ein joystickähnliches Bedienelement (1) mit einem rotatorischen Freiheitsgrad, dessen Auslenkung in elektrische Lenksignale umsetzbar ist, wobei dem Bedienelement (1) ein Eingabeelement für eine elektromechanische Bremsanlage und ein Eingabeelement für eine elektrische Gaszuführung zugeordnet sind, deren Bedienfreiheitsgrade von dem Bedienelement (1) entkoppelt sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bedieneinrichtung für ein steer-by-wire-System, umfassend ein joystickähnliches Bedienelement mit einem rotatorischen Freiheitsgrad, dessen Auslenkung in elektrische Lenksignale umsetzbar ist.
Unter x-by-wire-Systemen werden allgemein Systeme verstanden, bei denen keine mechanische Wechselwirkung mehr zwischen einem Bedienelement und einem zugeordneten Aktuator besteht, sondern die Betätigung in ein der mechanischen Wirkung äquivalentes elektrisches Signal gewandelt wird, das dann an ein Steuergerät übertragen wird, was den Aktuator entsprechend der mechanischen Betätigung des Bedienelementes ansteuert Beispiele für x-by-wire-Systeme sind insbesondere in einem Kraftfahrzeug steer-, brake- oder drive-by-wire-Systeme. Die beiden letzteren werden auch als elektromechanische Bremsanlage und elektrische Gaszuführung bzw. E-Gas bezeichnet. Dabei sind üblicherweise die Bedienelemente wie Lenkrad, Brems- oder Gaspedal wie die mechanischen Systeme ausgebildet, so daß sich für den Nutzer hinsichtlich der Bedienung nichts ändert.
Aus dem Fachartikel "Improved Active and Passive Safety by Using Active Lateral Dynamic Control and a Unconventional Steering Unit; Per Bränneby et al; 43th International Technical Conference on Experimental Safety Verhicles, Proceedings Vol. 1, S. 224 ff. 1991" ist ein joystickähnliches Bedienelement für eine Bedieneinrichtung eines steer-by-wire-Systems bekannt. Das joystickähnliche Bedienelement ist dabei dem Steuerknüppel eines Flugzeuges nachempfunden, so daß die Lenkbewegungen sehr präzise durch die Bewegung des Handgelenkes vorgenommen werden können.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine Bedieneinrichtung für ein steer- by-wire-System mit verbesserten Nutzungsmöglichkeiten zu schaffen.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch den Gegenstand mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Hierzu sind dem joystickähnlichen Bedienelement für das steer-by-wire-System zusätzlich ein Eingabeelement für eine elektromechanische Bremsanlage und ein Eingabeelement für eine elektrische Gaszuführung zugeordnet, deren Bedienfreiheitsgrade von dem Bedienelement für das steer-by-wire-System entkoppelt sind. Dadurch kann der Nutzer auch Beschleunigungs- oder Verzögerungsvorgänge sehr fein abgestimmt mit Hand vornehmen. Des weiteren reduziert diese Zuordnung den Aufwand bei der Umstellung von Links- auf Rechtslenkung bei der Produktion von Kraftfahrzeugen, da das Gas- und Bremspedal entfallen können. Bei Kraftfahrzeugen mit Automatikgetriebe bzw. gear-by-wire-Systemen kann sogar auf bauliche Vorhaltungen im Fußbereich gänzlich verzichtet werden. Durch die Entkopplung der Bedienfreiheitsgrade für die elektromechanische Bremsanlage bzw. die elektrische Gaszuführung wird darüber hinaus verhindert, dass starke Beschleunigungs- oder Verzögerungsvorgänge zu unerwünschten lateralen Lenkbewegungen führen. Würde beispielsweise ein zweiter rotatorischer Freiheitsgrad des joystickähnlichen Bedienelementes für die Beschleunigung und Verzögerung benutzt werden, so würde diese Bewegung aus dem Schultergelenk kommen. Insbesondere bei starken Verzögerungen wie bei einer Vollbremsung würde der Nutzer das Bedienelement zusätzlich in Körperrichtung ziehen, so daß es zu einer zusätzlichen, unerwünschten Lenkbewegung kommt.
Vorzugsweise wird das Eingabeelement für die elektromechanische Bremsanlage als Drucktaster ausgebildet. Je stärker dann der Nutzer den Drucktaster drückt, desto stärker wird dann das Kraftfahrzeug verzögert. Dies entspricht auch dem natürlichen Verhalten des Kraftfahrzeugführers, in konventionellen Kraftfahrzeugen bei großen Verzögerungen das Lenkrad fester zu halten. Somit wird ganz natürlich die Fußbewegung in eine Fingerbewegung beispielsweise des Daumens umgesetzt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Eingabeelement für die elektrische Gaszuführung als Drehregler ausgebildet, mittels dessen zum einen sehr dosiert als auch bei Bedarf durch schnelles Drehen stark beschleunigt werden kann. Ein weiterer Vorteil ist, wenn die Art der Bedienung zwischen den beiden Eingabeelementen unterschiedlich ist, um Fehlbedienungen auszuschließen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist dem Bedienelement eine Abdeckung oder Blende zugeordnet, die ein Übergreifen des Beifahrers auf das Bedienelement verhindert.
Vorzugsweise ist dem Bedienelement eine Verstelleinrichtung zugeordnet, mittels derer die Position des Bedienelementes hinsichtlich Höhe und Lage zum Fahrersitz veränderbar ist, so daß sich der Kraftfahrzeugführer das Bedienelement nach seinen Wünschen ausrichten kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Bedieneinrichtung eine Eingabeeinheit zur Einstellung der Parameter des Bedienelementes und/oder der Eingabeelemente zugeordnet. Dadurch kann der Nutzer Bedienkräfte, Übersetzungsverhältnisse, Dämpfungscharakteristika und ähnliches an seinen Fahrstil anpassen. Die Eingabeeinheit kann beispielsweise als Schalter, Schieberegler oder als Touch-Screen ausgebildet sein.
Vorzugsweise sind nutzerspezifische Parameterblöcke erstellbar und ablegbar, die über die Eingabeeinheit abrufbar und einstellbar sind. Dies ist insbesondere bei Kraftfahrzeugen nützlich, die von verschiedenen Kraftfahrzeugführern benutzt werden oder aber ein Kraftfahrzeugführer möchte je nach Streckenprofil (Stadtfahrt, Autobahnfahrt, kurviges Gelände) zwischen verschiedenen Charakteristika wechseln.
Zur Erkennung des jeweiligen Nutzers kann der Eingabeeinheit eine biometrische Erkennungseinheit zugeordnet sein, die beispielsweise per Fingerabdruckscan den Nutzer identifiziert und den zugeordneten Parameterblock einstellt.
Vorzugsweise ist dem Bedienelement eine Vibrationseinrichtung zugeordnet, mittels derer eine haptische Rückmeldung bei Erreichen von fahrdynamischen Grenzbereichen erfolgen kann.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine Vorderansicht eines Bedienelementes zur Bedienung verschiedener x-by-wire-Systeme.
Das Bedienelement 1 ist joystickähnlich ausgebildet und in Richtung A rotatorisch auslenkbar. Im unteren Drittel ist das Bedienelement 1 etwas schmaler ausgebildet und bildet dann ungefähr in der Mitte ein Plateau 2, auf dem ein Drucktaster 3 angeordnet ist, der gegen eine Feder 4 in Richtung B federnd auslenkbar ist. Oberhalb des Plateaus 2 ist ein Drehregler 5 angeordnet, der in Richtung C bidirektional drehbar gelagert ausgebildet ist. Die Bewegungen in Richtungen A-C werden jeweils von geeigneten Sensoren erfaßt und in entsprechende elektrische Signale umgesetzt. Zur Bedienung umfaßt der Benutzer mit vier Fingern den schmalen Teil des Bedienelementes 1, wobei der Daumen übergreift, so daß mittels des Daumens wahlweise der Drucktaster 3 oder der Drehregler 5 bedient werden kann.
Zur Durchführung von Lenkbewegungen bewegt der Nutzer das Bedienelement 1 je nach Lenkwunsch in Richtung A aus dem Handgelenk. Mittels Daumendruckes auf den Drucktaster 3 wird je nach aufgebrachter Kraft das Kraftfahrzeug unterschiedlich stark verzögert. Durch Drehen des Drehreglers 5 wird je nach Drehrichtung C das Kraftfahrzeug stärker oder schwächer beschleunigt.
Das dargestellte Bedienelement 1 ist für einen Rechtshänder konzipiert. Für Linkshänder muß das Bedienelement 1 entsprechend spiegelsymmetrisch ausgebildet sein und der Einbauort entsprechend vertauscht werden. Bei Fahrzeugen für Rechtsverkehr ist das Bedienelement 1 für Rechtshänder daher im Bereich der Mittelkonsole und für Linkshänder im Türbereich angeordnet. Entsprechend umgekehrt ist die Anordnung für Fahrzeuge für Linksverkehr. Dabei kann vorgesehen sein, daß die im Türbereich angeordneten Bedienelemente 1 schwenkbar in der Tür gelagert oder zum Boden oder Türholmen hin verschwenkbar sind, so daß diese nicht beim Ein- und Aussteigen stören.

Claims (9)

1. Bedieneinrichtung für ein steer-by-wire-System, umfassend ein joystickähnliches Bedienelement mit einem rotatorischen Freiheitsgrad, dessen Auslenkung in elektrische Lenksignale umsetzbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß dem Bedienelement (1) ein Eingabeelement für eine elektromechanische Bremsanlage und ein Eingabeelement für eine elektrische Gaszuführung zugeordnet sind, deren Bedienfreiheitsgrade von dem Bedienelement (1) entkoppelt sind.
2. Bedieneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingabeelement für die elektromechanische Bremsanlage als Drucktaster (3) ausgebildet ist.
3. Bedieneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingabeelement für die elektrische Gaszuführung als Drehregler (5) ausgebildet ist.
4. Bedieneinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an oder neben dem Bedienelement (1) eine Abdeckung angeordnet ist.
5. Bedieneinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Bedienelement (1) eine Verstelleinrichtung zugeordnet ist, mittels derer das Bedienelement (1) in seiner Position veränderbar ist.
6. Bedieneinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedieneinrichtung eine Eingabeeinheit zur Einstellung der Parameter des Bedienelementes (1) und/oder der Eingabeelemente umfaßt.
7. Bedieneinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß nutzerspezifische Parameterblöcke erstellbar und ablegbar sind, die über die Eingabeeinheit abrufbar und einstellbar sind.
8. Bedieneinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabeeinheit eine biometrische Erkennungseinrichtung umfaßt, mittels derer ein spezifischer Nutzer automatisch erkennbar ist.
9. Bedieneinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Bedienelement (1) eine Vibrationseinrichtung zur haptischen Rückmeldung fahrdynamischer Grenzbereiche zugeordnet ist.
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