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Die Erfindung betrifft eine Lenkradbaugruppe für ein Kraftfahrzeuglenkrad nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Lenkradbaugruppe für ein Kraftfahrzeuglenkrad nach dem Oberbegriff des Anspruchs 2.
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Eine derartige Lenkradbaugruppe umfasst eine Lenkradgrundstrukturbaugruppe sowie eine Hülle, die die Lenkradgrundstrukturbaugruppe umhüllt. Bei der Lenkradgrundstrukturbaugruppe kann es sich beispielsweise um ein Lenkradskelett handeln. Die Hülle kann einerseits eine äußere Hülle der Lenkradbaugruppe sein, die zum Beispiel aus einem Leder, Stoff oder Plastik gefertigt sein kann. Alternativ oder ergänzend kann es sich hierbei auch um einen Schaum handeln, der zumindest auf einen Teil der Lenkradgrundstrukturbaugruppe aufgeschäumt wird (und der gegebenenfalls noch mit einer zusätzlichen, äußeren Hülle umhüllt wird).
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Aus dem Stand der Technik sind Kraftfahrzeuglenkräder bekannt, die einen erweiterten Funktionsumfang zur Verfügung stellen. So sind beispielsweise Lenkräder mit Detektoren bekannt, die zur Detektion von Interaktionen mit dem Lenkrad geeignet sind. Hier gibt es Ausführungsformen mit sowohl kapazitiven, als auch resistiven Detektorsystemen. Mit solchen Systemen lassen sich unter anderem Berührungen des Lenkrades durch die Hände des Fahrzeugführers erfassen.
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Aus dem gattungsbildenden Dokument
DE 10 2007 026 065 A1 ist eine Lenkradbaugruppe gemäß der Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 2 bekannt.
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Die
DE 35 16 216 A1 beschreibt einen Metallkern für Lenkräder, bei dem eine Vielzahl von Rohrelementen in Kreisbogenform mittels Verbindungselementen verbunden ist, so dass ein Ringkern gebildet wird.
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Die
DE 201 01 014 U1 beschreibt eine Warnvorrichtung in einem bodengebundenen Fahrzeug, umfassend eine Warneinrichtung mit einer Bewegungserzeugungsanordnung zur Erzeugung einer als Bewegung fühlbaren Warnung. Die Bewegungserzeugungsanordnung ist ausschließlich zur Erzeugung der Warnung vorgesehen und im Bereich eines Lenkorgans des Fahrzeugs angeordnet.
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In der
DE 10 2007 019 891 A1 ist eine Heizvorrichtung zum Beheizen einer Vorrichtung, insbesondere eines Sitzes, eines Lenkrads, eines Außenspiegels oder einer Fensterscheibe eines Fahrzeugs bekannt. Die Heizvorrichtung weist eine erste Gruppe von zumindest einem elektrischen Heizelement und eine zweite Gruppe von ebenfalls zumindest einem elektrischen Heizelement auf, wobei die zweite Gruppe von Heizelementen gegensinnig zu der ersten Gruppe von Heizelementen bestromt wird. Die beiden Gruppen von Heizelementen werden so zueinander angeordnet und die Stromzufuhr so ausgeführt, dass sich die elektromagnetischen Abstrahlungen beider Gruppen von Heizelementen gegenseitig abschwächen bzw. kompensieren.
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Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Lenkradbaugruppe der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, wobei die Bereitstellung eines erweiterten Funktionsumfanges der Lenkradbaugruppe in einfacher, platzsparender Weise ermöglicht wird.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Schaffung einer Lenkradbaugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Danach umfasst die Lenkradbaugruppe mindestens eine Spule, die einen Innenraum umschließt und die derart zwischen der Lenkradgrundstrukturbaugruppe und der Hülle angeordnet ist, dass ein Element der Lenkradgrundstrukturbaugruppe in den Innenraum der Spule hineinragt, wobei die Lenkradgrundstrukturbaugruppe wenigstens teilweise aus einem ferromagnetischen Stoff gebildet ist, und wobei die mindestens eine Spule beweglich gegenüber der Lenkradgrundstrukturbaugruppe angeordnet ist. Somit ist eine Relativbewegung zwischen Spule und Lenkradgrundstrukturbaugruppe möglich. Diese Bewegung kann auf eine bestimmte maximale Amplitude beschränkt sein. Des Weiteren kann die Spule gegenüber einem Element der Lenkradgrundstrukturbaugruppe beweglich angeordnet sein.
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Das Problem wird erfindungsgemäß auch durch die Schaffung einer Lenkradbaugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 2 gelöst.
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Danach umfasst die Lenkradbaugruppe mindestens zwei Spulen, die einen Innenraum umschließen und die derart zwischen der Lenkradgrundstrukturbaugruppe und der Hülle angeordnet sind, dass ein Element der Lenkradgrundstrukturbaugruppe in den Innenraum der Spulen hineinragt, wobei die Lenkradgrundstrukturbaugruppe wenigstens teilweise aus einem ferromagnetischen Stoff gebildet ist, wobei die mindestens zwei Spulen derart an der Lenkradgrundstrukturbaugruppe angeordnet sind, dass eine Signalübertragung von der wenigstens einen Spule zu mindestens der zweiten Spule über die Lenkradgrundstrukturbaugruppe stattfinden kann und die Lenkradgrundstrukturbaugruppe einen gemeinsamen Kern für die wenigstens zwei Spulen bildet. Dadurch kann eine Spule einen veränderlichen magnetischen Fluss in dem gemeinsamen Kern hervorrufen. Der veränderliche magnetische Fluss kann sich in dem Kern, also in der Lenkradgrundstrukturbaugruppe, ausbreiten und von der wenigstens einen zweiten Spule erfasst werden.
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Eine solche Signalübertragung kann einer Weiterbildung auch zwischen mehreren Spulen stattfinden. Die Spulen müssen dazu ausgebildet sein entweder einen veränderlichen magnetischen Fluss, insbesondere innerhalb einer der anderen Spulen, selbst zu erzeugen und/oder einen veränderlichen magnetischen Fluss, insbesondere innerhalb der Spule, selbst zu erkennen. Der Kern kann hierbei die Ausbreitung des veränderlichen magnetischen Flusses unterstützen.
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Die Lenkradgrundstrukturbaugruppe kann unter anderem ein Lenkradskelett und eine Lenksäule umfassen. Bei den Elementen der Lenkradgrundstrukturbaugruppe kann es sich zum Beispiel um einen Lenkradkranz, eine Lenkradspeiche, eine Lenkradnabe, die Lenksäule oder um die Lenkradgrundstrukturbaugruppe selbst handeln. Auch weitere Elemente sind darunter zu verstehen, wie zum Beispiel das ganze Lenkradskelett oder zusätzliche Bauteile am Lenkradskelett, wie beispielsweise Trägheitsmassen welche für die Rückstellung des Lenkrades verwendet werden.
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Die Lenkradgrundstrukturbaugruppe oder auch nur ein Element der Lenkradgrundstrukturbaugruppe kann als Kern, insbesondere als ferromagnetischer Kern, für die mindestens eine Spule ausgebildet sein. Abhängig von den magnetischen Eigenschaften des Materials, aus welchem der Kern gebildet ist, kann dieser ein magnetisches Feld innerhalb der Spule verstärken oder auch abschwächen.
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In einer Ausführungsform ist die Spule als Elektromagnet ausgebildet. So kann mit der Spule, bei entsprechender Bestromung, ein Magnetfeld, insbesondere innerhalb der Spule, erzeugt werden. Das Magnetfeld kann entweder konstant oder veränderlich sein. In einer Weiterbildung lässt sich mit einer solchen Spule auch ein Magnetfeld erfassen.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung dringt das als Kern ausgebildete Element der Lenkradgrundstrukturbaugruppe nur teilweise in die Spule ein. Bei einer solchen Anordnung von Spule und dazugehörigem Kern bleibt ein Luftspalt innerhalb der Spule bestehen.
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In einer weiteren Ausführungsvariante ist die mindestens eine Spule mit der Lenkradgrundstrukturbaugruppe auf eine Art und Weise verbunden, sodass Kräfte zwischen der Lenkradgrundstrukturbaugruppe und der Spule übertragen werden können. Die Spule kann beispielsweise über die Kraftübertragung eine Bewegung in der Lenkradgrundstrukturbaugruppe hervorrufen. Selbst verständlich ist dies in einer weiteren Ausführungsvariante auch umgekehrt möglich, sodass über die Kraftübertragung die Lenkradgrundstrukturbaugruppe eine Bewegung in der Spule hervorrufen kann.
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Weiter kann vorgesehen sein, dass die Spule mehr als eine unabhängige Wicklung aufweist. So sind auch Spulen mit mehreren unabhängigen Wicklungen, die jeweils elektrisch voneinander isoliert sind, erfindungsgemäß. Spulen mit mehreren unabhängigen Wicklungen können gleichzeitig mehrere Funktionen erfüllen. So können die unabhängigen Wicklungen getrennt voneinander, für verschiedene Funktionalitäten, eingesetzt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die mindestens eine Spule an eine Stromquelle angeschlossen. Bei geeigneter Bestromung kann dadurch beispielsweise eine Vibration in der Spule hervorgerufen werden. In einer Weiterbildung ist eine bestrombare Spule in einer Art und Weise mit der Lenkradgrundstrukturbaugruppe verbunden, dass bei Bestromung der Spule eine Vibration in der Lenkradbaugruppe hervorgerufen wird.
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Weiterhin kann eine bestrombare Spule derart an der Lenkradgrundstrukturbaugruppe angebracht sein, dass aufgrund einer Relativbewegung zwischen der Spule und der Lenkradgrundstrukturbaugruppe oder einem Element der Lenkradgrundstrukturbaugruppe ein akustisches Signal erzeugt wird. Die Relativbewegung kann durch geeignete Bestromung der Spule hervorgerufen werden.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die mindestens eine Spule, bei alternierende Bestromung, wenigstens einen Teil der Lenkradbaugruppe erhitzt. Hierfür muss die Spule in geeignete Art und Weise an der Lenkradgrundstrukturbaugruppe angeordnet sein.
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Bei einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Messvorrichtung mit der mindestens einen Spule verbunden. Die Messvorrichtung ist dazu ausgebildet eine Änderung des magnetischen Flusses, insbesondere innerhalb der Spule, zu erfassen. Bei einer Weiterbildung kann die Spule derart an der Lenkradgrundstrukturbaugruppe angeordnet sein, dass Vibrationen in der Lenkradbaugruppe Änderung des magnetischen Flusses innerhalb der Spule hervorrufen. Solche Änderungen können durch die Messvorrichtung erfasst werden.
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Bei einer weiteren Ausgestaltungsform ist eine Auswerteeinheit an die mindestens eine Spule angeschlossen. Eine solche Auswerteinheit kann Signale der mindestens einen Spule verarbeiten. Abhängig von solchen verarbeiteten Signalen können weitere Vorrichtungen in dem Kraftfahrzeug gesteuert werden.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden bei nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren deutlich werden.
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Es zeigen:
- 1A eine perspektivische Ansicht einer Spule mit einer Wicklung;
- 1 B einen Querschnitt durch die Spule in 1;
- 1C eine perspektivische Ansicht einer Spule mit zwei unabhängigen Wicklung;
- 2 eine schematische Darstellung einer Lenkradgrundstrukturbaugruppe;
- 3A ein Magnesium Lenkradskelett;
- 3B eine erste Ausführungsform eines Hybrid-Lenkradskeletts;
- 3C eine zweite Ausführungsform eines Hybrid-Lenkradskeletts;
- 3D eine erste Ausführungsform eines Volleisen-Lenkradskeletts;
- 3E eine zweite Ausführungsform eines Volleisen-Lenkradskeletts;
- 3F eine dritte Ausführungsform eines Volleisen-Lenkradskeletts;
- 4A eine erste Anordnung einer Spule an einem Lenkradskelett;
- 4B vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts der 4A;
- 5A eine zweite Anordnung einer Spule an einem Lenkradskelett;
- 5B vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts der 5A;
- 6A ein Beispiel einer Anordnung einer Spule an einem Lenkradskelett;
- 6B vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts der 6A;
- 7A eine vierte Anordnung einer Spule an einem Lenkradskelett;
- 7B vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts der 7A;
- 8A eine erste Anordnung zweier Spule an einem Lenkradskelett;
- 8B Ersatzschaltbild für die Anordnung aus 8A;
- 8C Anordnung zweier Spule an einer Lenkradgrundstrukturbaugruppe;
- 9A Anordnung mehrerer Spule an einem Lenkradskelett;
- 9B Ersatzschaltbild für die Anordnung aus 9A;
- 10 Ausschnitt eines Lenkradskelettes mit schematischer Darstellung von elektrische Feldlinien;
- 11 schematische Darstellung eines Ausschnittes einer Lenkradbaugruppe;
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1A zeigt eine Ausführungsform einer Spule 2. Die Spule 2 besteht aus einem elektrischen Leiter 22, welcher einen Innenraum 20 umschließt. Der elektrische Leiter 22 ist dabei mehrfach um diesen Innenraum 20 herum gewickelt, wodurch eine Wicklung 21 entsteht. In der hier gezeigten Ausführungsform ist der elektrische Leiter 22 um einen zylinderförmigen Innenraum 20 gewickelt, dadurch entsteht eine zylinderförmige Wicklung 21. Die Wicklung beginnt an einem ersten Ende des zylinderförmigen Innenraums 20 und endet an einem zweiten Ende des zylinderförmigen Innenraums 20.
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In 1B ist ein Querschnitt der Spule 2 aus 1A, senkrecht zur Achse des zylinderförmigen Innenraums 20 der Spule 2, gezeigt. Im Querschnitt hat der Innenraum 20 eine kreisförmige Fläche.
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In 1C ist eine Ausführungsform einer Spule 2 mit zwei unabhängigen Wicklungen 201, 202 gezeigt. Die Spule 2 ist weitestgehend analog ausgeformt zu der Spule gezeigt in 1A. Der Unterschied liegt darin, dass hier zwei Wicklungen 201, 202 vorhanden sind, die aus zwei unabhängigen, voneinander isolierten elektrischen Leitern 221, 222 geformt wurden. Dabei verlaufen beide Wicklungen 202, 202 parallel und sind analog ausgeformt zu der Wicklung 21, welche in 1A gezeigt ist.
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Im Folgenden wird in den Ausführungsbeispielen, insofern nicht anders bestimmt, von einer Spule 2 ausgegangen, wie sie in 1A dargestellt ist. Eine solche Spule 2 weist eine axiale Richtung A auf, die mit der Achse des zylinderförmigen Innenraumes 20 übereinstimmt. Die Spule 2 muss dabei nicht starr ausgebildet sein sondern kann flexibel sein. Die axiale Richtung A kann entlang einer gebogenen Linie verlaufen. Die Spule 2 kann also wie z.B. ein Schlauch gebogen sein und somit von der starren Zylinderform abweichen.
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Eine Spule 2, die aus einem elektrischen Leiter geformt wurde, kann bestromt werden. Durch das Bestromen mit einer konstanten Strom- bzw. Spannungsquelle, kann ein konstantes Magnetisches Feld in der Spule 2 und in einem Bereich um die Spule 2 erzeugt werden. Durch das Bestromen mit einer wechselnden, z.B. frequenzabhängigen Strom- bzw. Spannungsquelle kann z.B. ein zeitlich veränderliches Magnetisches Feld erzeugt werden. Hierbei sind magnetisches Feld und Magnetfeld nur andere Bezeichnungen für die magnetische Flussdichte. Dies ist nicht zu verwechseln mit dem magnetischen Fluss.
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Der magnetische Fluss ist abhängig von dem magnetischen Feld und einer Fläche, die das magnetische Feld durchdringt. Ein sich ändernder magnetischer Fluss kann in einer Spule 2 eine Spannung induzieren und somit bei einem endlichem Widerstand der Spule 2 auch einen Strom. Eine Spule 2 hat eine gewisse Induktivität, die z.B. die Selbstinduktivität der Spule 2 umfasst.
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Das magnetische Feld einer Spule 2 kann dabei durch einen Kern 3 mit magnetischer Leitfähigkeit entweder verstärkt oder geschwächt werden. Dabei muss der Kern 3 nicht auf einen Innenraum 20 der Spule 2 beschränkt sein, sondern kann sich auch jenseits der Ausdehnung der Spule 2 erstrecken.
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Eine frühe Grundlage für den Elektromagnetismus bildet das Coulombsche Kraftgesetz. Heutzutage bilden vor allem die Abhandlungen von Maxwell die Grundlagen für den Elektromagnetismus.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Lenkradgrundstrukturbaugruppe 1. Bei der hier gezeigten Lenkradgrundstrukturbaugruppe 1 handelt es sich um ein Lenkradskelett 10. Das Lenkradskelett 10 umfasst einen Lenkradkranz 102, der über Lenkradspeichen 103 mit einer kreisförmigen Lenkradnabe 101 verbunden ist. Der Lenkradkranz 102 verläuft ringförmig entlang einer (bogenförmig gekrümmten) Erstreckungsrichtung E. Auf Grund der Ringform des Lenkradkranzes 102 können Positionsangaben bzw. Richtungsangaben in einem Lenkradskelett 10 anhand von Uhrzeiten gemacht werden. So befindet sich, analog zu einer Uhr, zwölf Uhr oben, drei Uhr rechts, sechs Uhr unten und neun Uhr links bei einer Draufsicht auf ein Lenkradskelett 10.
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Über jeweils ein Verbindungsstück 105 ist eine Trägheitsmasse 104 mit dem Lenkradkranz 102 und der Lenkradnabe 101 verbunden. Das erste Verbindungsstück 105 ist dabei am Lenkradkranz auf sechs Uhr, innerhalb des ringförmigen Lenkradkranzes 102 angebracht. Das zweite Verbindungsstück 105 ist an der Lenkradnabe 101 auf sechs Uhr angebracht. Die Trägheitsmasse 104 befindet sich zwischen den beiden Verbindungsstücken 105.
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Eine solche Trägheitsmasse kann in weiteren Ausführungsformen alternativ oder ergänzend am Lenkradkranz 102 oder an einer Lenkradspeiche 103 angebracht sein. Auch die Anzahl und Position der Lenkradspeichen 103 kann in weiteren Varianten von der hier gezeigten abweichen. Die Anzahl und Positionen von Trägheitsmassen 104 kann in weiteren Ausführungsbeispielen variieren.
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Lenkradgrundstrukturbaugruppen 1, insbesondere Lenkradskelette 10 können aus unterschiedlichen Materialien hergestellt werden. So könne Lenkradskelette 10 z.B. in drei Kategorien unterteilt werden. Es gibt die Lenkradskelette 10, die komplett aus Eisen bestehen und Volleisen-Lenkradskelett genannt werden, dann gibt es sogenannte Magnesium-Lenkradskelette, die aus einer MgAI-Verbindung bestehen und Lenkradskelette 10 die einen Hybriden bilden und sowohl Eisenelemente 6, als auch MgAI-Elemente 5 aufweisen. Die MgAI-Verbindungen sind hierbei nur als beispielsweise Verbindungen zu verstehen, die allgemein für Verbindung verschieden von Volleisen stehen.
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Die unterschiedlichen Materialen haben dementsprechend auch unterschiedliche magnetische Eigenschaften. Die magnetischen Eigenschaften lassen sich beispielsweise durch die magnetische Permeabilität des Materials beschreiben. Die magnetische Permeabilität wird auch magnetische Leitfähigkeit genannt. Diese Größe ist ein Indikator dafür, in wie fern ein Material durchlässig ist für magnetische Felder. Materialen mit einer Permeabilität größer eins wirken z.B. verstärkend für ein magnetisches Feld, das sie durchdringt. Die Verstärkung ist umso größer, umso größer die Permeabilität als eins ist. Materialen mit einer Permeabilität kleiner als eins haben den gegenteiligen Effekt und schwächen das sie durchdringende magnetische Feld.
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Ferromagnetische Stoffe wie z.B. Eisen oder Ferrite haben eine sehr hohe magnetische Permeabilität, also eine sehr hohe magnetische Leitfähigkeit. MgAI-Verbindungen haben eine von Eisen verschieden magnetische Leitfähigkeit. Damit haben Volleisen-Lenkradskelette eine sehr hohe magnetische Leitfähigkeit und Lenkradskelette 10 aus MgAI-Verbindungen eine davon verschiedene magnetische Leitfähigkeit. Hybrid-Lenkradskelette haben Abschnittsweise unterschiedliche magnetische Leitfähigkeiten (Eisenelemente 6 und MgAI-Elemente 5).
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Eine mögliche Zusammensetzung für eine MgAI-Verbindung ist z.B. AlSi10MnMg. In weiteren Ausführungsformen könnten auch andere Materialen, zumindest teilweise, verwendet werden, für die Zusammensetzung von Lenkradskeletten 10. So könnten z.B. Mangan-Zink-Ferrite (MnZn) verwendet werden. Beispielsweise ist eine Zusammensetzung eines solchen Ferrits gegeben durch die Verbindung MnaZn(1-a)Fe2O4.
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Es gibt des Weiteren Varianten, bei denen andere Kombinationen von Materialen mit hoher und niedriger magnetischer Leitfähigkeit gezielt eingesetzt werden, um Bereiche in der Lenkradgrundstrukturbaugruppe 1 mit entweder hoher, oder niedriger magnetischer Leitfähigkeit zu schaffen.
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In den 3A bis 3F sind verschiedene Ausführungsformen von Lenkradskeletten 10 gezeigt. In 3A ist ein Magnesium-Lenkradskelett gezeigt. 3B und 3C zeigen zwei Ausführungsformen von Hybrid-Lenkradskeletten und 3D bis 3F zeigen drei Ausführungsformen von Volleisen-Lenkradskeletten. Die Eisenelemente 6 und MgAI-Elemente 5 sind entsprechend gekennzeichnet.
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3A zeigt ein Magnesium-Lenkradskelett, das vollständig aus einer MgAI-Verbindung besteht. Es umfasst einen ringförmigen Lenkradkranz 102, eine Lenkradnabe 101, die mittig innerhalb des Lenkradkranzes 102 angeordnet, zwei Speichen 103 die die Lenkradnabe 101 auf drei und neun Uhr mit dem Lenkradkranz 102 verbinden, sowie zwei Speichen die die Lenkradnabe 101 auf sechs Uhr mit dem Lenkradkranz 102 verbinden.
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Das Hybrid-Lenkradskelett in 3B umfasst einen ringförmigen Lenkradkranz 102, der aus drei Eisenelement 6 besteht, sowie ein MgAI-Element 5, welches eine Lenkradnabe 101 und drei Lenkradspeichen 103 umfasst. Das MgAI-Element 5 ist innerhalb des Lenkradkranzes 102 angeordnet und die drei Lenkradspeichen 103 verbinden die Lenkradnabe 101 auf drei, sechs und neun Uhr mit dem Lenkradkranz 102. Die drei Eisenelemente 6 des Lenkradkranzes 102 sind dabei zwischen den Enden der Lenkradspeichen 103 angeordnet die gegenüber der Lenkradnabe 101 liegen.
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Das Hybrid-Lenkradskelett in 3C umfasst einen ringförmigen Lenkradkranz 102, der aus drei Eisenelement 6 besteht, eine Lenkradnabe 101 geformt aus Eisen, die mittig innerhalb des Lenkradkranzes 102 angeordnet ist, sowie drei Lenkradspeichen 103, die jeweils auch aus Eisen bestehen. Des Weiteren umfass das Lenkradskelett 10 drei MgAI-Element 5, welche die drei Lenkradspeichen 103 mit dem Lenkradkranz 102 verbinden. Die drei Lenkradspeichen 103 verbinden die Lenkradnabe 101 auf drei, sechs und neun Uhr mit dem Lenkradkranz 102. Die drei Eisenelemente 6 des Lenkradkranzes 102 sind dabei zwischen den Enden der Lenkradspeichen 103 angeordnet die gegenüber der Lenkradnabe 101 liegen.
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Die Volleisen-Lenkradskelette in 3D und 3E umfassen jeweils einen ringförmigen Lenkradkranz 102 und eine Lenkradnabe 101 die mittig innerhalb des Lenkradkranzes 102 angeordnet ist. Das Lenkradskelett 10 in 3D umfasst drei Lenkradspeichen 103, die die Lenkradnabe 101 auf drei, sechs und neun Uhr mit dem Lenkradkranz 102 verbindet. Das Lenkradskelett 10 in 3E umfasst vier Lenkradspeichen 103. Zwei verbinden die Lenkradnabe 101 auf drei und neun Uhr mit dem Lenkradkranz 102 und zwei verbinden die Lenkradnabe 101 auf sechs Uhr mit dem Lenkradkranz 102.
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Anhand von 3F werden im Folgenden weiter Details der Erfindung erläutert. Das Lenkradskelett 10 besteht aus Eisen, mit einer hohen magnetischen Permeabilität. Es umfasst dabei einen ringförmigen Lenkradkranz 102, eine Lenkradnabe 101, welche mittig in dem Lenkradkranz 102 angeordnet ist, sowie zwei Lenkradspeichen 103, welche jeweils die Lenkradnabe 101 auf drei und neun Uhr mit dem Lenkradkranz 102 verbinden. Dies ist analog zur Darstellung in 2. Des Weiteren weist das Lenkradskelett fünf Zungen 107 auf. Drei Zungen befinden sich an der Lenkradnabe 101 und sind an dieser auf sechs Uhr angebracht. Sie ragen von der Lenkradnabe 101 weg und zum Lenkradkranz 102 hin. Sie erstrecken sich dabei entlang der zwölf und sechs Uhr Achse. Sie sind so angeordnet, dass eine Zunge 107 mittig zwischen den beiden äußeren Zungen 107 liegt, welche jeweils am äußeren, unteren Rand der Lenkradnabe 101 positioniert sind.
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Die zwei weiteren Zungen 107 befinden sich am Lenkradkranz 102 und zwar gegenüber der zwei äußeren Zungen 107, die an der Lenkradnabe 101 angebracht sind. Sie erstrecken sich vom Lenkradkranz 102 weg zu der Lenkradnabe 101 hin. Die Positionen liegen ungefähr zwischen fünf und sechs Uhr, sowie zwischen sechs und sieben Uhr.
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Die Ausführungsbeispiele welche auf der Grundlage der in 3F gezeigten Lenkradgrundstrukturbaugruppe 1, also dem dort beschriebenen Lenkradskelett 10, erläutert werden, haben alle gemeinsam, dass mindesten eine Spule 2 an dem Lenkradskelett 10 angebracht ist. Ein Teil des Lenkgradskelettes 10 ragt dabei, zumindest teilweise, als Kern 3 in die Spule 2 hinein.
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11 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausschnittes einer Lenkradbaugruppe. Hierbei ist beispielsweise die Anordnung einiger Komponenten einer Lenkradbaugruppe gezeigt. Es ist ein Abschnitt des Griffbereiches eines Lenkrades dargestellt. Im Kern des dargestellten Ausschnittes befindet sich der Lenkradkranz 102 eines Lenkradskelettes 10, welches ein Beispiel für eine Lenkradgrundstrukturbaugruppe 1 ist. Um diesen Abschnitt des Lenkradkranzes 102 herum ist eine Spule 2 direkt aufgewickelt, so dass sich der Lenkradkranz 102 im Innenraum 20 der Spule 2 befindet und einen Kern 3 für diese bildet. Das direkte Aufwickeln ist insbesondere dann möglich wenn der Leiter 22 der Spule 2 bereits isoliert ist, z.B. durch einen Lack.
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Diese Anordnung ist durch eine Hülle 8, nämlich eine Lenkradhülle, umhüllt. Die Lenkradhülle kann beispielsweise eine äußere Hülle 8 der Lenkradbaugruppe sein, die zum Beispiel aus einem Leder, Stoff oder Plastik gefertigt sein kann. Alternativ oder ergänzend kann es sich hierbei auch um einen Schaum handeln, der zumindest auf einen Teil der Lenkradgrundstrukturbaugruppe aufgeschäumt wird (und der gegebenenfalls noch mit einer zusätzlichen, äußeren Hülle umhüllt wird).
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Es sind auch Ausführungsformen möglich bei denen die Spule 2 von einem zusätzlichen Gehäuse umhüllt ist welches selbst die Hülle 8 bildet oder welches von einer Hülle 8 umhüllt ist.
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In einer weiteren Ausführungsform kann die Spule 2 auf einer ersten Schaumschicht aufgebracht sein, welche auf der Lenkradgrundstrukturbaugruppe 1 aufgebracht ist. Und in Weiteren Varianten kann die Spule auf einem Kunststoff angebracht sein, welcher dann über ein Element der Lenkradgrundstrukturbaugruppe gestülpt werden kann.
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In einigen Ausführungsformen kann mindesten eine Spule 2 direkt aufgewickelt werden auf zumindest einen Teil einer Lenkradgrundstrukturbaugruppe 1. In weiteren Ausführungsbeispielen kann eine Spule 2 vorgewickelt sein und auf einen Teil einer Lenkradgrundstrukturbaugruppe 1 aufgestülpt werden.
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In einigen Ausführungsformen kann die Spule 2 frei beweglich gegenüber der Lenkradgrundstrukturbaugruppe 1 angeordnet sein. In weiteren Ausführungsformen kann die Spule 2 nicht frei beweglich gegenüber der Lenkradgrundstrukturbaugruppe 1 angeordnet sein.
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4A zeigt eine mögliche Anordnung einer Spule 2 an einer Lenkradgrundstrukturbaugruppe 1, in diesem Fall an einem Lenkradskelett 10 welches bereits in 3F gezeigt wurde.
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Die Spule 2 ist am Lenkradskelett 10 angeordnet und zwar ist sie teilweise über die linke der beiden am Lenkradkranz 102 angeordneten Zungen 107 gestülpt. Die Zunge 107 ragt dabei zu einem Teil in den Innenraum 20 der Spule 2 und bildet einen Kern 3 der Spule 2. Die axiale Richtung A der Spule 2 stimmt dabei mit der Erstreckungsrichtung der Zunge 107 überein. Die Spule 2 ist frei gelagert und kann sich z.B. in der axialen Richtung A gegenüber der Zunge 107 des Lenkradskelettes verschieben.
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In 4B ist ein Ausschnitt der Anordnung aus 4A vergrößert dargestellt. Es zeigt den Bereich in dem die Spule 2 am Lenkradskelett 10 angeordnet ist. Die Zunge 107, welche zu einem Teil in den Innenraum 20 der Spule 2 hinein ragt, bildet einen Kern 3 für die Spule 2. Da die Spule 2 nur teilweise durch die Zunge 107 als Kern 3 ausgefüllt wird, ergibt sich im Innenraum 20 der Spule, oberhalb der Zunge 107 ein Luftspalt 4. Der Luftspalt 4 hat die Länge L.
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Eine solche Anordnung kann in verschiedenen Ausführungsformen verwendet werden, um beispielsweise den Funktionsumfang eines Lenkrades zu erweitern. In einer Ausführungsform kann die Spule 2 bestromt werden, um ein konstantes Magnetfeld zu erzeugen. Diese Bestromung kann in einer Weiterbildung auch an- und abschaltbar sein.
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So kann z.B. in einer Ausführungsform die Spule 2 bestromt werden durch eine frequenzabhängige Wechselstrom- oder Wechselspannungsquelle, von nun an Quelle genannt. Dies führt dazu, dass sich ein sich änderndes Magnetfeld und damit ein sich ändernder magnetischer Fluss innerhalb der Spule 2 aufbaut. Das Magnetfeld kann sich dabei z.B. frequenzabhängig aufbauen, wieder abbauen, umpolen und mit umgedrehten Vorzeichen wieder aufbauen und abbauen. Dies wiederholt sich mit der Frequenz der Quelle
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Dies hat zur Folge, dass die Spule 2 den vorhandenen Luftspalt 4, in Abhängigkeit von der Polung der Quelle und der Wicklung der Spule 2, entweder vergrößern oder verkleinern möchte. Dies hat eine Bewegung der Spule 2, entlang ihrer axialen Richtung A, gegenüber des Kerns 107 zur Folge. Hinzu kommt, dass auf Grund von Hysterese Effekten des Kerns 3, diese Bewegung verstärkt werden kann.
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Bei diesen Hysterese Effekten kann es unter anderem darum gehen, dass ein Magnetfeld im Inneren eines magnetisch leitenden Materials, z.B. eines Kerns 3 einer Spule 2 nicht so schnell aufbau- bzw. abbaubar ist, wie ein externes Magnetfeld (z.B. das einer Spule 2). Auch kann es sich dabei um die Verschiebung von magnetischer Flussdichte und magnetischer Feldstärke handeln.
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Die Amplitude der Bewegung kann abhängig sein von mehreren Faktoren. In einigen Ausführungsformen kann bereits von einer freien Lagerung gesprochen werden, wenn die Amplitude der Bewegung bis zu einem Millimeter groß ist. In manchen Ausführungsformen kann die Amplitude bis zu einige wenige Millimeter groß sein und in weiteren Ausführungsformen wenige Zentimeter erreichen.
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So ist z.B. die Stärke der Quelle ein Faktor. Ein weiterer Faktor kann die Anbringung an dem Lenkradskelett 10 sein. Ist z.B. die Spule direkt auf das Lenkradskelett 10 aufgewickelt wird selbst bei einer rutschigen Beschichtung des Lenkradskelettes 10, z.B. durch Teflon, die Amplitude kleiner sein als bei einer Befestigung auf einem komprimierbaren, weichen Schaum. Bei der Befestigung mit einem Kunststoff kann die Amplitude groß oder klein ausfallen. Dies hängt von dem Kunststoff ab. So können Materialien gezielt ausgewählt werden um die Amplitude der Bewegung zu beeinflussen.
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Eine solche frequenzabhängige Bewegung der frei gelagerten Spule 2 kann dazu genutzt werden eine Vibration in der Lenkradbaugruppe zu erzeugen. Diese Vibration kann z.B. gesteuert werden durch die Frequenz Bewegung und deren Amplitude.
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In einer Weiterbildung kann eine Impulsübertragung von der sich bewegenden Spule 2 auf das Lenkradskelett 10 stattfinden. Die Impulsübertragung kann z.B. dadurch stattfinden, dass die Spule 2 mit einem oder beiden Enden mit dem Lenkradskelett 10 oder mit Bauteilen, welche mit dem Lenkradskelett 10 verbunden sind, in Kontakt kommt. Dies kann beispielsweise ein Schlagen der Spule gegen das Lenkradskelett 10 oder gegen Bauteile, welche mit dem Lenkradskelett 10 verbunden sind, umfassen.
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Die hervorgerufene Bewegung der Spule 2 kann in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung auch dazu genutzt werden, ein akustisches Signal zu erzeugen. So kann z.B. ein Geräusch erzeugt werden, indem das in Kontakt kommen, z.B. durch Schlagen, eines oder beider Enden der Spule 2 gegen weitere Bauteile der Lenkradgrundstrukturbaugruppe 1, akustische Signale erzeugt. Die Wahl der Hülle 8, z.B. der Lenkradhülle kann die Lautstärke der akustischen Signale beeinflussen und z.B. abschwächen oder verstärken.
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In einer Weiterbildung kann die in den 4A und 4B gezeigte Anordnung dazu verwendet werden, Änderung des magnetischen Flusses und damit verbunden eine induzierte Spannung bzw. einen induzierten Strom in der Spule 2, mit einer Messvorrichtung, zu erfassen. Die Messvorrichtung ist dabei mit der Spule 2 verbunden. Beispielsweise lässt sich diese Änderung mit einer bestromten Spule 2 erfassen und in einer weiteren Ausführungsform mit einer nicht bestromten Spule 2.
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In einer Ausführungsform kann vor allem die Änderung des magnetischen Flusses im Innenraum 20 der Spule 2 erfasst werden.
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Eine Änderung des magnetischen Flusses kann beispielsweise durch eine Bewegung der Spule 2, z.B. hervorgerufen durch eine Vibration der Lenkradbaugruppe, verursacht werden. Eine solche Vibration könnte, unter anderem, durch das Berühren des Lenkrades mit einer Hand erzeugt werden. Die Bewegung der Spule 2 gegenüber dem Kern 3 verändert dabei den Luftspalt 4 im Innenraum 20 der Spule 2. Dies führt zu einer Änderung des magnetischen Flusses innerhalb der Spule 2.
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In einer weiteren Ausführungsform lässt sich die Änderung des magnetischen Flusses durch eine Messvorrichtung erfassen, die dadurch hervorgerufen wird, dass z.B. durch das Ausüben eines Druckes von außen, die Querschnittsfläche der Spule 2, senkrecht zum magnetischen Fluss, geändert wird.
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In einer Weiterbildung ist es möglich die Spule zu einer Vibration mit einer Frequenz anzuregen, die eine Resonanz mit der Eigenfrequenz der Spule bildet. In einer Variante dieser Weiterbildung ist es möglich eine Dämpfung dieser Resonanzschwingung mit einer Messvorrichtung zu erfassen. Eine solche Dämpfung kann z.B. durch eine Hand am Lenkrad verursacht werden. In einer weiteren Variante ist es möglich, dass eine solche Dämpfung durch eine Vibration der Lenkradgrundstrukturbaugruppe 1 erzeugt wird.
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In den 5A und 5B ist ein nahezu identischer Aufbau wie in den 4A und 4B dargestellt. Die 5B zeigt dabei wiederum einen vergrößerten Ausschnitt der 5A. Das gezeigte Lenkradskelett 10 ist identisch mit dem Lenkradskelett 10 aus 3F. Der Unterschied zu den 4A und 4B liegt darin, dass die Spule 2 nicht frei gelagert ist, sondern über eine Fixierung 7 mit dem Lenkradskelett 10 verbunden ist.
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Die Fixierung 7 verbindet ein erstes Ende der Spule 2, welches vom Lenkradkranz102 abgewandt ist, mit der linken Zunge 107 der Lenkradnabe 101. Bei einer solchen Ausführungsform kann daher eine Kraft von der Spule 2 auf die Fixierung 7 und gegebenenfalls auf das Lenkradskelett 10 übertragen werden. Die Fixierung 7 kann in einer Weiterbildung beweglich gelagert sein z.B. an der Verbindungsstelle mit der Zunge 107 der Lenkradnabe 101.
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6A und 6B zeigen ein Beispiel einer Anordnung einer Spule an einem Lenkradskelett 10, das nicht von der Erfindung umfasst ist. Wie in 6A zu sehen ist, ist eine Trägheitsmasse 104 zwischen der äußeren rechten Zunge 107 der Lenkradnabe 101 und der rechten Zunge 107 des Lenkradkranzes 102 angeordnet. Die Trägheitsmasse 104 hat eine hohe magnetische Permeabilität, sie kann beispielsweise aus Eisen 6 gefertigt sein und ist mit den beiden Zungen 107 über Verbindungsstücke 105, welche eine niedrige magnetischer Permeabilität aufweisen, dynamisch verbunden. Die Trägheitsmasse 104 ist von einer Spule 2 umgeben. Die Trägheitsmasse 104 ist von länglicher Form, wobei die Längsachse der Trägheitsmasse 104 und die axiale Richtung A der Spule 2 übereinstimmen.
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Eine solche Trägheitsmasse 104 wird z.B. für die Rückstellung eines Lenkrades verwendet. In weiteren Ausführungsformen gibt es weitere zusätzliche Bauteile, die an einer Lenkradgrundstrukturbaugruppe 1 angeordnet sind und die von Spulen, zumindest teilweise, umgeben werden können. Auch diese Bauteile können über Verbindungsstücke 105 dynamisch in der Lenkradgrundstrukturbaugruppe 1 gelagert sein.
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Die Spule 2 ist starr über Fixierungen 7, sowohl mit der Zunge 104 der Lenkradnabe 101, als auch mit der Zunge 104 des Lenkradkranzes 102, verbunden.
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Unter einer dynamischen Verbindung ist eine nicht starre Verbindung zu verstehen. In diesem Ausführungsbeispiel ermöglicht die dynamische Verbindung der Trägheitsmasse 104 eine Bewegung der Trägheitsmasse 104 im Innenraum 20 der Spule 2.
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Mit einer solchen Anordnung kann daher vorteilhafterweise die Trägheitsmasse 104 als Kern 3 der Spule genutzt werden. Beispielsweise kann durch die bestromte Spule 2 ein frequenzabhängiges magnetisches Feld produziert werden, welches die Trägheitsmasse 104 in Bewegung versetzt. In einer Weiterbildung ist es möglich eine Resonanzfrequenz der Trägheitsmasse 104 anzusteuern.
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Damit lässt sich analog zu der Beschreibung der 4A und 4B eine Vibration oder ein akustisches Signal in einer Lenkradbaugruppe erzeugen. Auch sind Erfassungen von Dämpfungen oder Vibrationen analog zur Beschreibung der 4A und 4B möglich.
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7A und 7B zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung welches auch auf dem in 3F gezeigten Lenkradskelett 10 basiert. Bei dieser Ausführungsform ist eine Spule 2 frei am Lenkradkranz 102 so angeordnet, dass die axiale Richtung der Spule 2 mit der ringförmigen Erstreckungsrichtung E des Lenkradkranzes 102 übereinstimmt. Die Spule 2 ist dabei zwischen zwei Stoppern 106 angeordnet, welche mit dem Lenkradkranz 102 verbunden sind.
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Der Lenkradkranz 102 bildet dabei einen Kern 3 für Spule 2. Die Spule 2 umschließt den Lenkradkranz 102, so dass sich der Lenkradkranz 102 im Innenraum der Spule 2 befindet. Bei Bestromung der Spule 2 bildet sich, analog zur Beschreibung der 4A und 4B, ein Magnetfeld unter anderem innerhalb der Spule 2 aus.
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Ist dieses Magnetfeld nicht zeitlich konstant, kann eine Bewegung der Spule 2 entlang der axialen Richtung der Spule A, insbesondere auf Grund von Hysterese Effekten, erzielt werden. Diese Bewegung kann, analog zu der Beschreibung der 4A und 4B, genutzt werden, um eine Vibration in der Lenkradbaugruppe zu verursachen oder ein akustisches Signal zu erzeugen. Hierbei ist zu beachten, dass die sich bewegende Spule 2 mit den beiden Stoppern 106 mit ihren jeweiligen Enden in Kontakt kommen kann, z.B. durch Drücken oder Schlagen gegen die beiden Stopper 106, wodurch die Vibrationen und/oder das akustischen Signale erzeugt werden können.
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Auch hier ist es in einer Weiterentwicklung möglich, die Spule 2 mit einer Eigenresonanzfrequenz anzuregen. Dies ermöglicht die Erfassung einer Dämpfung dieser Schwingung analog zu der Beschreibung der 4A und 4B.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel lassen sich akustische Signale, durch das in Schwingung versetzten von Elementen der Lenkradgrundstrukturbaugruppe, erzeugen. So kann z.B. eine gezielt platzierte Spule 2, welche selbst unbeweglich mit einem Element der Lenkradgrundstrukturbaugruppe verbunden ist, über ein wechselndes Magnetfeld, ein Element der Lenkradgrundstrukturbaugruppe zu Schwingungen anregen. Dies würde z.B. durch die Veränderung eines Luftspaltes umsetzbar sein oder auch durch die gezielte Ausnutzung von Hysterese Effekten.
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In einer Weiterbildung kann ein akustisches Signal erzeugt werden durch ein sogenanntes Trafobrummen. Dabei wird ein Kern 3 einer Spule 2 in Schwingung versetzt durch einen sich ändernden magnetischen Fluss. Ein sich schnell umpolendes magnetisches Feld veranlasst den Kern 3 der Spule 2 sich schnell zusammenzuziehen und wieder auszudehnen. Dadurch wird der Kern 3 in Schwingungen versetzt und fängt an ein akustisches Signal abzugeben.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in 8A gezeigt. Wiederum basierend auf dem Lenkradskelett 10 aus 3F sind in dieser Ausführungsform zwei Spulen 2, jeweils mit Induktivitäten L1 und L2 an dem Lenkradskelett angebracht. Beide Spulen 2 sind unbeweglich mit dem Lenkradskelett 10 verbunden, so dass keine relevanten relativ Bewegungen zwischen den Spulen 2 und dem Lenkradskelett 10 möglich sind.
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Beide Spulen 2 sind von dem Lenkradkranz 102 durchdrungen. Die erste Spule 2, L1 befindet sich ungefähr auf ein Uhr an dem Lenkradkranz und die zweite Spule 2, L2 ungefähr auf 5 Uhr. Der Lenkradkranz 102 bildet dabei einen gemeinsamen Kern 3 für die beiden Spulen 2 und ist ein geschlossener magnetischer Kreis.
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Damit ergibt sich eine Art Trafo-Anordnung. Durch Bestromung einer der beiden Spulen 2, z.B. der ersten Spule 2, L1, wird ein magnetischer Fluss innerhalb des Kerns 3 der Spule 2, L1 erzeugt, nämlich in dem Lenkradkranz 102. Diese Spule 2 wird als Senderspule bezeichnet. Der magnetische Fluss kann dann von der zweiten Spule 2, L2 erfasst werden. Diese Spule wird als Empfängerspule bezeichnet. Dies basiert auf dem Trafoprinzip, wobei in der zweiten Spule 2, L2 eine Spannung induziert wird, unter anderem in Abhängigkeit von der Induktivität L2 der Spule 2, L2 und der Änderung des Magnetischen Flusses im Kern 3.
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Diese Anordnung kann in einer Ausführungsform in vorteilhafter Weise dazu genutzt werden, dass eine Kommunikation zwischen den Beiden Spulen 2 hergestellt wird, ohne leitende elektrische Verbindung zwischen beiden Spulen 2. Ein Ersatzschaltbild für eine solche Anordnung ist in 8B zu sehen.
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In 8C ist eine weitere Variante dargestellt. Analog zur 8A sind auch hier zwei Spulen 2, mit Induktivitäten L1 und L2 angeordnet. Eine der beiden Spulen 2 ist dabei an einer Lenksäule 108 angebracht. Die Anbringung ist analog erfolgt zur 8A, lediglich die Position hat sich geändert. Damit ist eine Signalübertragung vom Lenkradkranz 102 zur Lenksäule 108 möglich.
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In 9A und der dazugehörigen Ersatzschaltung gezeigt in 9B ist eine weitere mögliche Weiterbildung einer Trafo-Anordnung gezeigt. Hier wird wiederum das Lenkradskelett 10 aus der 3F als gemeinsamer Kern 3 für diesmal sieben Spulen 2 mit Induktivitäten L1 bis L7 verwendet. In dieser Ausführungsform ist die erste Spule 2, L1 als Sender eingerichtet und die übrigen sechs Spulen 2 als Empfänger.
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In weiteren Ausführungsformen können die Anzahl der Spulen und deren Positionierung variieren. Auch die Rolle von Sender und Empfänger kann variieren. Jede Spule 2 kann sowohl zum Senden als auch Empfangen ausgebildet sein. Gegebenenfalls muss eine Messvorrichtung mit der Spule 2 verbunden sein um einen sich ändernden magnetischen Fluss zu erfassen.
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Bei einem weiteren Aspekt der Erfindung ist mindestens ein Schirmungselement vorgesehen, welches mindestens eine Spule umgibt. Das Schirmungselement kann die Spule vor elektromagnetischen Strahlungen abschirmen. In einer Weiterbildung kann eine beliebige Anzahl von Spulen von Schirmungselementen umgeben sein.
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In weiteren Ausführungsformen sind Kombinationen der Anordnungen der vorhergehenden Ausführungsbeispiele möglich.
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Eine weitere Ausführungsform ermöglicht das Erfassen von Wirbelströmen innerhalb einer Lenkradgrundstrukturbaugruppe 1 und deren Veränderung, was zur Materialdiagnose verwendet werden kann. Hierbei ist an der Lenkradgrundstrukturbaugruppe 1 eine Spule 2 angeordneten. Dabei ragt zumindest ein Element Lenkradgrundstrukturbaugruppe in den Innenraum 20 der Spule 2 hinein. Das in den Innenraum 20 hineinragende Element bildet einen Kern 3 der Spule 2. Die Spule 2 kann dazu verwendet werden einen magnetischen Fluss in dem Kern 3 der Spule 2 zu erzeugen. Dieser magnetische Fluss kann Wirbelströme innerhalb des Kerns 3 verursachen. Diese Wirbelströme hängen insbesondere auch von den Materialeigenschaften des Kerns 3 ab.
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Die Wirbelströme beeinflussen die Stärke des sich bildenden magnetischen Flusses. Der magnetische Fluss welcher erzeugt wird kann entweder von derselben Spule 2, z.B. durch Selbstinduktion, erfasst werden oder durch eine weitere Spule 2, die auch denselben Kern 3 nutzt. Somit kann in einer Ausführungsform diese Anordnung verwendet werden, um eine Veränderung des Materials des Kerns 3, z.B. durch Abnutzung zu erfassen. Bei gleichen Messvoraussetzungen (gleich Bestromung, gleiche Spule/Spulen 2, usw.) müsste immer derselbe magnetische Fluss erfasst werden. Verändert sich aber das Material des Kerns 3 und damit auch die Ausbildung der Wirbelströme, so verändert sich auch das erfasste magnetische Feld und eine Veränderung des Materials kann abgeleitet werden.
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In einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die Lenkradgrundstrukturbaugruppe 1 genutzt werden um ein elektrisches Feld auszuprägen, welches durch ein magnetisches Feld einer Spule 2 an der Lenkradgrundstrukturbaugruppe 1 erzeugt wird.
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In 10 ist beispielsweise ein Ausschnitt eines Lenkradskelettes 10 aus Eisen gezeigt. Ein Teil des Lenkradkranzes 102, sowie ein Teil einer Lenkradspeiche 103 sind dargestellt. Eine Spule 2 ist um einen Teil des Lenkradkranzes 102 angeordnet, so dass der Lenkradkranz 102 und damit das Lenkradskelett 10 einen Kern 3 für die Spule 2 bilden.
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Wird mit der Spule 2 ein veränderliches Magnetfeld erzeugt, breitet sich ein veränderlicher magnetischer Fluss innerhalb des Lenkradskelettes 10 aus. Nach Maxwell steht unter anderem ein veränderlicher magnetischer Fluss mit einem elektrischen Feld in Verbindung. Das veränderliche magnetische Feld kann also ein elektrisches Feld produzieren. Die Feldlinien eines solchen elektrischen Feldes können die vorhandene Struktur des Lenkradskelettes 10 nutzen, um sich im Raum z.B. außerhalb des Lenkradskeletts 10 zu etablieren. Die elektrischen Feldlinien sind dargestellt durch durchgezogenen Linien in der 10.
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Da das elektrische Feld und das magnetische Feld in Zusammenhang stehen, kann eine Veränderung des elektrischen Feldes eine Veränderung des magnetischen Feldes und damit des magnetischen Flusses hervorrufen. Diese Änderung kann wiederum durch die eine Spule 2 erfasst werden oder in einer weiteren Ausführungsform durch eine weitere Spule 2.
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Eine Änderung des elektrischen Feldes kann z.B. durch das Einbringen einer Kapazität in das Feld erzeugt werden. So kann beispielsweise das Einbringen einer Hand in das Feld eine solche Änderung hervorrufen. In einer Ausführungsform lässt sich diese Anordnung somit z.B. als Handerkennungssensor oder Berührungssensor verwenden.
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Alle Ausführungsformen können natürlich auch mit Spulen 2 gestaltet werden, die mehrere Wicklungen 21 aufweisen wie z.B. eine Spule mit zwei Wicklungen dargestellt in 1C. Dabei können die unterschiedlichen Wicklungen 21 unterschiedlich genutzt werden. So ist es z.B. in einer Ausführungsform möglich, dass eine Wicklung zur Erzeugung einer Vibration und einer Wicklung zu Erfassung einer Vibration verwendet wird. Im Allgemeinen sind weitere Kombinationen unterschiedlicher Eigenschaften von Spulen 2 mit einer Wicklung in einer Spule 2 mit mehreren Wicklungen möglich. So kann z.B. mehrere Funktionen in einer Spule 2 mit mehreren Wicklungen 21 kombiniert werden.
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Des Weitern können bei allen bisherigen Ausführungsformen durch eine Weiterbildung die Spulen 2 als Heizelemente genutzt werden. Einerseits können die Spulen 2 mit einem hohen elektrischen Strom bestromt werden, beispielsweise durch alternierenden Wechselstrom, welcher zur Erwärmung der Spule 2 selbst führt. Anderseits kann auf Grund sogenannter Eisenverluste ein zumindest teilweise in die Spule 2 hineinragender Kern 3 erwärmt werden. In weiteren Ausführungsformen kann eine Erwärmung des Kerns 3 auch auf Grund von Wirbelstromeffekten erfolgen.
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In weiteren Ausführungsbeispielen können Vorrichtungen zum Bestromen, Messvorrichtungen und/oder Auswerteeinheiten außerhalb der Lenkradbaugruppe angeordnet sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lenkradgrundstrukturbaugruppe
- 10
- Lenkradskelett
- 101
- Lenkradnabe
- 102
- Lenkradkranz
- 103
- Lenkradspeiche
- 104
- Trägheitsmasse
- 105
- Verbindungsstück
- 106
- Stopper
- 107
- Zunge
- 108
- Lenksäule
- 2
- Spule
- 20
- Innenraum einer Spule
- 21
- Wicklung einer Spule
- 211
- erste Wicklung einer Spule
- 212
- zweite Wicklung einer Spule
- 22
- elektrischer Leiter
- 221
- erster elektrischer Leiter
- 222
- zweiter elektrischer Leiter
- 3
- Kern
- 4
- Luftspalt
- 5
- MgAI-Element
- 6
- Eisenelement
- 7
- Fixierung
- 8
- Hülle
- A
- Axiale Richtung der Spule
- E
- Erstreckungsrichtung
- L
- Länge des Luftspalts
