Stand der TechnikState of the art
Aus der DE 103 24 810 A1 ist bereits ein Verfahren zur Unterstützung eines Einparkvorgangs eines Fahrzeugs bekannt. Hierbei wird ein Ist-Lenkwinkel einer Lenkspindel bestimmt, ein für einen Einparkvorgang erforderlicher Solllenkwinkel bestimmt und ein Führungslenkmoment aus einem Vergleich des Soll-Lenkwinkels und des Ist-Lenkwinkels bestimmt, wobei das Führungslenkmoment auf die Lenkspindel in Richtung auf den Solllenkwinkel wirkt. From the DE 103 24 810 A1 A method for supporting a parking operation of a vehicle is already known. In this case, an actual steering angle of a steering spindle is determined, a required for a parking operation desired steering angle determined and a Führungslenkmoment from a comparison of the target steering angle and the actual steering angle, wherein the guide steering torque acts on the steering shaft in the direction of the target steering angle.
Aus der EP 0 856 432 A2 ist ein haptisches Anzeigeelement für ein Fahrzeug bekannt, bei dem piezoelektrische Elemente in einem Lenkrad eines Fahrzeugs mechanische Vibrationen des Lenkrads erzeugen, um einem Fahrer ein Alarmsignal auszugeben. From the EP 0 856 432 A2 For example, a haptic display element for a vehicle is known in which piezoelectric elements in a steering wheel of a vehicle generate mechanical vibrations of the steering wheel in order to emit an alarm signal to a driver.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die erfindungsgemäße Ansteuereinheit mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass eine sicherere Informationsausgabe an den Fahrer ermöglicht wird, da ihm haptisch gut fühlbar eine Richtungsinformation übermittelt werden kann. Dies wird durch eine Ansteuereinheit mit einer Aktoreinrichtung zum Auslenken einer um eine Lenkachse drehbaren Lenkeinrichtung zum Lenken eines Fahrzeugs erreicht, wobei die Aktoreinrichtung dazu ausgelegt ist, die Lenkeinrichtung in mehrere verschiedene Richtungen radial zu der Lenkachse auszulenken, wobei eine Steuereinheit zur Ansteuerung der Aktoreinrichtung derart vorgesehen ist, dass die Lenkeinrichtung in eine vorgegebene Richtung der mehreren verschiedenen Richtungen ausgelenkt wird. Durch die gezielte Auslenkung der Lenkeinrichtung in eine Richtung ist es möglich, den Fahrer haptisch gut fühlbar eine Richtungsinformation zu übermitteln. Durch eine Auslenkung der Lenkeinrichtung in eine gezielte Richtung radial zu einer Lenkachse der Lenkeinrichtung wird vermieden, dass der Fahrer eine Richtungsausgabe mittels einer Drehung als eine Störung der Fahroberfläche interpretiert und versucht, gegenzulenken. Ein radiales Auslenken der Lenkeinrichtung kommt nämlich im herkömmlichen Fahrbetrieb nicht vor und kann von dem Fahrer somit auf einfache Weise einer Ausgabe einer Warnung oder eines Hinweises zugeordnet werden. Gegenüber einer reinen Vibration des Lenkrades wird erfindungsgemäß erreicht, dass durch die Auslenkung in eine gezielte Richtung nicht nur ein Hinweis auf ein Vorhandensein eines kritischen Fahrzustandes gegeben werden kann, sondern es kann dem Fahrer auch eine Richtungsinformation übermittelt werden, die sich auf den kritischen Fahrzustand bezieht. Durch die insgesamt vorliegende Stabilität der Lenkeinrichtung wird sichergestellt, dass diese nach einer leichten, aber fühlbaren Auslenkung die Lenkeinrichtung sich wieder in ihre Ausgangslage zurückbewegt. Indem eine Einwirkung durch die Aktoreinrichtung auf die Lenkeinrichtung radial zu einer Lenkachse der Lenkeinrichtung erfolgt, wird zudem vermieden, dass durch die Ansteuereinheit ein für das Fahrzeug gewählter Lenkwinkel verändert wird. The drive unit according to the invention with the features of the independent claim has the advantage that a safer information output to the driver is possible, since it can feel good tactile direction information can be transmitted. This is achieved by a drive unit with an actuator device for deflecting a steering device rotatable about a steering axis for steering a vehicle, wherein the actuator device is designed to deflect the steering device in several different directions radially to the steering axis, wherein a control unit for controlling the actuator device provided in such a way in that the steering device is deflected in a predetermined direction of the several different directions. By the targeted deflection of the steering device in one direction, it is possible to convey the driver tactile feel good direction information. By a deflection of the steering device in a specific direction radially to a steering axis of the steering device is avoided that the driver interprets a direction output by means of a rotation as a disturbance of the driving surface and tries to counter-steer. A radial deflection of the steering device namely does not occur in conventional driving and can thus be assigned by the driver in a simple way an output of a warning or a hint. Compared to a pure vibration of the steering wheel is achieved according to the invention that not only an indication of the presence of a critical driving condition can be given by the deflection in a targeted direction, but it can also be transmitted to the driver direction information, which refers to the critical driving condition , The overall present stability of the steering device ensures that this, after a slight but tactile deflection, the steering device moves back to its original position. By an action by the actuator device on the steering device takes place radially to a steering axis of the steering device, it is also avoided that a selected for the vehicle steering angle is changed by the drive unit.
Es ist vorteilhaft, die Auslenkung der Lenkeinrichtung mittels eines auf die Lenkeinrichtung übertragenen Kraftstoßes darzustellen. Ein solcher Kraftstoß entspricht dabei beispielsweise einem leichten Schlag auf das Lenkrad, der von einem Fahrer nicht nur als solches wahrgenommen wird, sondern wobei für den Fahrer auch leicht eine Richtung spürbar ist. Durch die Stabilität der Lenkeinrichtung ist die vorgenommene Auslenkung dann minimal, aber ohne weiteres für einen Fahrer erfassbar. It is advantageous to represent the deflection of the steering device by means of an impulse of force transmitted to the steering device. Such an impulse corresponds to, for example, a light impact on the steering wheel, which is perceived by a driver not only as such, but also for the driver easily a direction is noticeable. Due to the stability of the steering device, the deflection made is then minimal, but readily detectable for a driver.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die Aktoreinheit wenigstens eine in der Lenkeinrichtung oder in einer Lagerung der Lenkeinrichtung angeordnete mechanische Anregungseinheit aufweist. Durch die Anregungseinheit oder die Anregungseinheiten, die vorzugsweise separat ansteuerbar sind, kann auf einfache Weise eine Auslenkung vorgenommen werden. Furthermore, it is advantageous that the actuator unit has at least one mechanical excitation unit arranged in the steering device or in a bearing of the steering device. By the excitation unit or the excitation units, which are preferably separately controllable, a deflection can be made in a simple manner.
Vorteilhaft ist es hierbei, dass eine mechanische Anregungseinheit eine beweglich gelagerte Masse aufweist. Durch eine Bewegung dieser Masse lässt sich auf leichte Weise eine Auslenkung der Lenkeinrichtung verursachen. Vorteilhaft ist hierbei ein mechanischer Anschlag vorgesehen, der eine Bewegung der Masse plötzlich bremst, so dass ein Impuls der bewegten Masse auf die Lenkeinrichtung übertragen werden kann. Der somit vorliegende Kraftstoß kann dann von dem Fahrer auf leichte Weise als Auslenkung der Lenkeinrichtung erfasst werden. It is advantageous here that a mechanical excitation unit has a movably mounted mass. By a movement of this mass can easily cause a deflection of the steering device. Advantageously, in this case a mechanical stop is provided, which suddenly brakes a movement of the mass, so that a pulse of the moving mass can be transmitted to the steering device. The thus present impulse can then be detected by the driver in an easy way as a deflection of the steering device.
Vorteilhaft ist es hierbei, die bewegliche Masse über ein elektrisches und/oder magnetisches Feld anzutreiben, da auf diese Weise verschleißarm und zuverlässig Energie auf die bewegliche Masse übertragen werden und diese somit zu einer Bewegung gegen den Anschlag angetrieben werden kann. It is advantageous here to drive the movable mass via an electric and / or magnetic field, since in this way wear and reliable energy are transmitted to the moving mass and this can thus be driven to move against the stop.
Vorteilhaft weist die gelagerte Masse zumindest teilweise ein permanentmagnetisches, ein paramagnetisches oder ein ferromagnetisches Material auf, da hierdurch auf leichte Weise ein elektromagnetischer Antrieb der beweglichen Masse erfolgen kann. Advantageously, the stored mass at least partially a permanent magnetic, a paramagnetic or a ferromagnetic material, as this can be done easily an electromagnetic drive of the movable mass.
Ferner ist die bewegliche Masse vorteilhaft federnd gelagert, da hierdurch eine automatische Rückstellung der Masse in einer Ausgangslage erfolgen kann, wenn die Masse nicht angetrieben wird. Furthermore, the movable mass is advantageously resiliently mounted, as a result, an automatic recovery of the mass can be done in a starting position when the mass is not driven.
Es erfolgt vorzugsweise eine gleichzeitige Ansteuerung der in unterschiedlichen Richtungen ausgerichteten, mehreren mechanischen Anregungseinheiten, so dass mehrere, übertragene Impulse sich vektoriell derart überlagern, dass eine Auslenkung der Lenkeinrichtung in eine vorgegebene Richtung erfolgt. It is preferably a simultaneous control in different Direction aligned, a plurality of mechanical excitation units, so that a plurality of transmitted pulses vectorially superimpose such that a deflection of the steering device takes place in a predetermined direction.
Vorteilhaft weist eine Steuereinheit der Ansteuereinheit eine Schnittstelle zur Abfrage einer Einstellposition der Lenkeinrichtung oder eines mit der Lenkeinrichtung eingestellten Lenkwinkels auf. Denn bei einer um eine Lenkachse beweglichen Lenkeinrichtung, insbesondere wenn diese um mehr als 45 Grad um eine Lenkachse gedreht werden kann, ist es für eine Ausgabe einer Richtungsinformation durch Auslenkung in die bestimmte Richtung erforderlich zu wissen, in welcher Position sich die Lenkeinrichtung befindet, wenn Ansteuereinheiten zum Auslenken der Lenkeinrichtung in der Lenkeinrichtung selbst angeordnet sind. Hierzu wird vorteilhafterweise der eingestellte Lenkwinkel erfasst und verarbeitet, so dass für die Steuereinheit bekannt ist, in welche Richtung welche der Ansteuereinheiten gerade zeigt. Hierdurch kann diejenige Ansteuereinheit oder diejenigen Ansteuereinheiten angesteuert werden, die eine Auslenkung der Lenkeinrichtung in die Richtung in Bezug auf das Fahrzeug, in dem die Lenkeinrichtung montiert ist, hervorrufen, die von der Ansteuereinheit gewünscht ist und die dem Fahrer übermittelt werden soll. Advantageously, a control unit of the drive unit has an interface for interrogating a setting position of the steering device or a steering angle set with the steering device. For in a steering device movable about a steering axis, in particular if it can be rotated by more than 45 degrees about a steering axis, it is necessary for an output of directional information by deflection in the specific direction to know in which position the steering device is, if Drive units are arranged for deflecting the steering device in the steering device itself. For this purpose, the adjusted steering angle is advantageously detected and processed, so that it is known for the control unit in which direction which of the drive units is currently pointing. In this way, that drive unit or those drive units can be controlled, which cause a deflection of the steering device in the direction with respect to the vehicle in which the steering device is mounted, which is desired by the drive unit and which is to be transmitted to the driver.
Entsprechende Vorteile ergeben sich für eine Verwendung einer Ansteuereinheit in einem Fahrerassistenzsystem zur Ausgabe einer Richtungsinformation bezüglich des Fahrzeugs an den Fahrer, da hierdurch die Verkehrssicherheit für den Fahrer erhöht werden kann. Corresponding advantages arise for a use of a drive unit in a driver assistance system for outputting a direction information with respect to the vehicle to the driver, since this can increase the traffic safety for the driver.
Entsprechende Vorteile ergeben sich auch für ein Verfahren zur Ausgabe einer Richtungsinformation an einen Fahrer eines Fahrzeugs, wobei eine um eine Lenkachse drehbare Lenkeinrichtung zum Lenken eines Fahrzeugs in eine vorgegebene Richtung in Bezug auf das Fahrzeug radial zu der Lenkachse in Abhängigkeit von einer durch ein Fahrerassistenzsystem vorgegebenen Information ausgelenkt wird.Corresponding advantages also result for a method for outputting a direction information to a driver of a vehicle, wherein a steering device rotatable about a steering axis for steering a vehicle in a predetermined direction with respect to the vehicle radially to the steering axis in response to a predetermined by a driver assistance system Information is deflected.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description.
Es zeigen Show it
1 eine Ansteuereinheit integriert in eine Lenkeinrichtung in einer Aufsicht in einer ersten Ausführungsform, 1 a drive unit integrated into a steering device in a plan view in a first embodiment,
2 eine Ansteuereinheit gemäß der 1 in einer seitlichen Ansicht mit einem Anschluss an ein Fahrerassistenzsystem, 2 a drive unit according to the 1 in a side view with a connection to a driver assistance system,
3 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Aktoreinrichtung einer Ansteuereinheit in einer Ruhelage, 3 A first embodiment of an actuator device of a drive unit in a rest position,
4 die Ansteuereinheit gemäß der 3 in einem angesteuerten Zustand, 4 the drive unit according to the 3 in a controlled state,
5 und 6 zwei Ausführungsbeispiele für eine Ansteuerung einer Aktoreinrichtung einer Ansteuereinheit, 5 and 6 two embodiments for a control of an actuator device of a drive unit,
7 und 8 zwei weiteren Ausführungsbeispiele für Aktoreinrichtungen einer Ansteuereinheit, 7 and 8th two further embodiments of actuator devices of a drive unit,
9 und 10 zwei weitere Ausführungsbeispiele für eine Anordnung von Aktoreinrichtungen einer Ansteuereinheit in einer Lenkeinrichtung. 9 and 10 two further embodiments of an arrangement of actuator devices of a drive unit in a steering device.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Die erfindungsgemäße Ansteuereinheit kann insbesondere für Lenkeinrichtungen in Kraftfahrzeugen verwendet werden. In der 1 ist ein Lenkrad 1 eines Kraftfahrzeugs dargestellt, das eine solche Lenkeinrichtung darstellt. Das Lenkrad 1 ist um eine Lenkachse 2 drehbar angeordnet. In das Lenkrad 1 integriert ist eine Steuereinheit 3 einer Ansteuereinheit. Die Steuereinheit ist mit vier Aktoreinrichtungen 4, 5, 6, 7 verbunden. Die Aktoreinrichtungen 4, 5, 6, 7 sind hierbei vorzugsweise über eine elektrische Verbindung 8 mit der Steuereinheit 3 verbunden. Bevorzugt erfolgt über die elektrische Verbindung 8 sowohl eine Ansteuerung der Aktoreinrichtungen 4, 5, 6, 7 als auch eine elektrische Versorgung der Aktoreinheiten. Die Aktoreinrichtungen 4, 5, 6, 7 sind jeweils um 90 Grad versetzt umlaufend in der als Lenkrad 1 ausgeführten Lenkeinrichtung vorgesehen. The drive unit according to the invention can be used in particular for steering devices in motor vehicles. In the 1 is a steering wheel 1 of a motor vehicle, which represents such a steering device. The steering wheel 1 is about a steering axle 2 rotatably arranged. In the steering wheel 1 integrated is a control unit 3 a drive unit. The control unit is equipped with four actuator devices 4 . 5 . 6 . 7 connected. The actuator devices 4 . 5 . 6 . 7 are preferably via an electrical connection 8th with the control unit 3 connected. Preferably takes place via the electrical connection 8th both a control of the actuator devices 4 . 5 . 6 . 7 as well as an electrical supply of the actuator units. The actuator devices 4 . 5 . 6 . 7 are each offset by 90 degrees circumferentially in the steering wheel 1 designed steering device provided.
Bei einer Betätigung der ersten Aktoreinheit 4 kann das Lenkrad 1 kurzfristig in eine erste Richtung 9 ausgelenkt werden. Ausgehend von der Lenkachse 2 erfolgt dabei bei einer Aufsicht auf das Lenkrad 1 eine Auslenkung des Lenkrades 1 bezogen auf die Lenkachse 2 radial nach unten. Bei einer Betätigung der zweiten Aktoreinrichtung 5 wird das Lenkrad 1 in eine zweite Richtung 10 bezogen auf die Lenksachse 2 nach links radial ausgelenkt. Bei einer Betätigung der dritten Aktoreinrichtung 6 wird das Lenkrad 1 in eine dritte Richtung 11 bezogen auf die Lenkachse 2 radial nach oben ausgelenkt. Bei einer Betätigung der vierten Aktoreinrichtung 7 erfolgt in eine vierte Richtung 12 eine Auslenkung bezogen auf Lenkachse 2 nach rechts. Upon actuation of the first actuator unit 4 can the steering wheel 1 short term in a first direction 9 be deflected. Starting from the steering axle 2 takes place during a supervision of the steering wheel 1 a deflection of the steering wheel 1 relative to the steering axle 2 radially downwards. Upon actuation of the second actuator device 5 becomes the steering wheel 1 in a second direction 10 relative to the steering axle 2 deflected to the left radially. Upon actuation of the third actuator device 6 becomes the steering wheel 1 in a third direction 11 relative to the steering axle 2 deflected radially upwards. Upon actuation of the fourth actuator device 7 takes place in a fourth direction 12 a deflection based on steering axle 2 to the right.
Da eine Auslenkung vorzugsweise nur kurzfristig erfolgt, und die Lenkeinrichtung 1 an der Lenkachse 2 drehbar, aber doch recht stabil befestigt ist, erfolgt die Auslenkung innerhalb der durch die Materialgegebenheiten der Lenkachse 2 und der Lenkeinrichtung 1 vorgegebenen Stabilität um einen verhältnismäßig geringen Betrag. Diese Auslenkung ist aber dennoch als eine vorzugsweise kurze, plötzliche Bewegung in die entsprechende Pfeilrichtung durch einen Benutzer fühlbar, wenn er das Lenkrad 1 mit seinen Händen berührt. Entsprechend kann einem Benutzer des Lenkrads 1 somit im Falle eines kritischen Fahrzeugzustandes nicht nur eine Warnung durch eine Auslenkung des Lenkrades angezeigt werden, sondern es kann ihm zudem eine Richtungsinformation nach links, nach rechts, nach unten oder nach oben gegeben werden. Der Fahrer kann somit seine Aufmerksamkeit nach Erhalten der Warnung in eine bestimmte Richtung ausrichten und somit eine mögliche Gefahr früher wahrnehmen. Since a deflection is preferably only for a short time, and the steering device 1 on the steering axle 2 rotatable, but is fixed quite stable, the deflection takes place within the by the material conditions of the steering axle 2 and the steering device 1 given stability by a relatively small amount. However, this deflection is still felt as a preferably short, sudden movement in the corresponding arrow direction by a user when turning the steering wheel 1 touched with his hands. Accordingly, a user of the steering wheel 1 Thus, in the case of a critical vehicle condition not only a warning by a deflection of the steering wheel are displayed, but it can also be given direction information to the left, to the right, down or up. The driver can thus focus his attention after receiving the warning in a particular direction and thus perceive a possible risk earlier.
In einer einfacheren Ausführungsform können dem Fahrer auch Informationen nur bezüglich einer Richtung nach links oder nach rechts gegeben werden. In a simpler embodiment, information can also be given to the driver only with respect to a direction to the left or to the right.
In der 2 ist eine Lenkeinrichtung mit einer Ansteuereinheit gemäß der 1 in einer Seitenansicht dargestellt. Das Lenkrad 1, das mit der Lenkachse 2 verbunden ist, ist vor einer Abdeckung 13 angeordnet, in die die Lenkachse 2 hineinführt. Die Lenkachse 2 ist mechanisch oder über eine elektronische Kopplung mit einer Lenkung des Kraftfahrzeugs verbunden. Das Lenkrad 1 ist um eine Drehachse 14 drehbar, wobei die Richtungen einer Auslenkung des Lenkrads 1 radial zu der Lenkachse 2 auch entsprechend radial zu der Drehachse 14 verlaufen. In der 2 sind beispielhaft die dritte Richtung 11 nach oben und die erste Richtung 9 nach unten in Bezug auf die Darstellung in der 1 eingetragen. In the 2 is a steering device with a drive unit according to the 1 shown in a side view. The steering wheel 1 that with the steering axle 2 connected is in front of a cover 13 arranged in the steering axle 2 ushers. The steering axle 2 is mechanically or via an electronic coupling connected to a steering of the motor vehicle. The steering wheel 1 is about a rotation axis 14 rotatable, the directions of deflection of the steering wheel 1 radially to the steering axis 2 also corresponding to the radial axis of rotation 14 run. In the 2 are exemplary the third direction 11 up and the first direction 9 down in terms of representation in the 1 entered.
Die Steuereinheit 3 ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 2 mit einem Lenkwinkelsensor 15 verbunden, über den ein Lenkwinkel der Lenkachse 2 ermittelt werden kann. Jede Position des Lenkrades 1 ist ein solcher Lenkwinkel zugeordnet. Damit ist es der Steuereinrichtung für den Fall, dass die Aktoreinrichtungen 4, 5, 6, 7 in der Lenkeinrichtung angeordnet sind, möglich festzustellen, in welche Richtung die Aktoreinrichtungen gerade zeigen. Damit kann sichergestellt werden, dass bei einer Richtungsausgabe in eine gewünschte Richtung in Bezug auf das Fahrzeug auch die richtige Aktoreinrichtung angesteuert wird. Ist die Lenkeinrichtung 1 beispielsweise in einer Position, bei der die erste Aktoreinrichtung 4 mit einer zweiten Richtung 10 in Bezug auf das Fahrzeug korrespondiert, also dem Fahrer eine Information nach links in Bezug auf die linke Fahrzeugseite ausgegeben werden soll, so wird in diesem Fall die erste Aktoreinrichtung 4 angesteuert. Sollte eine der anderen Aktoreinrichtungen gerade so angeordnet sein, dass ihre Betätigung eine Auslenkung der Lenkeinrichtung 1 nach links bewirkt, so wird stattdessen diese Aktoreinrichtung angesteuert. The control unit 3 is in the embodiment according to the 2 with a steering angle sensor 15 connected via the steering angle of the steering axle 2 can be determined. Every position of the steering wheel 1 is assigned such a steering angle. Thus it is the control device in the event that the actuator devices 4 . 5 . 6 . 7 are arranged in the steering device, possible to determine in which direction the actuator devices are pointing straight. This can ensure that when the direction is output in a desired direction with respect to the vehicle, the correct actuator device is also activated. Is the steering device 1 For example, in a position in which the first actuator device 4 with a second direction 10 in relation to the vehicle corresponds, so the driver is to be output information to the left with respect to the left side of the vehicle, so in this case, the first actuator device 4 driven. Should one of the other actuator devices just be arranged so that their operation is a deflection of the steering device 1 causes to the left, so this actuator device is controlled instead.
Ferner ist die Steuereinrichtung mit bei dem in der 2 gezeigten Ausführungsbeispiel mit einem Fahrerinformationssystem 16 verbunden. Das Fahrerinformationssystem 16 ist ferner vorzugsweise an einen Datenbus 17 angeschlossen, mit dem Fahrzeugsensoren, beispielsweise ein Abstandssensor 18 oder eine Kameraeinheit 19, ausgelesen werden können. Abhängig von den von den Sensoren 18, 19 gelieferten Informationen untersucht das Fahrerinformationssystem 16, ob eine kritische Fahrsituation für das Fahrzeug vorliegt. Ist dies der Fall, so wird an die Steuereinheit 3 ein Befehl gegeben, eine Warnung auszugeben. Hierbei wird der Steuereinheit 3 von dem Fahrerinformationssystem 16 mitgeteilt, in welche Richtung eine Warnung ausgegeben werden soll. Die Steuereinheit 3 bestimmt, gegebenenfalls unter Berücksichtigung der Informationen des Lenkwinkelsensors 15, welche der Aktoreinrichtung angesteuert werden soll. Dann steuert sie die jeweilige Aktoreinrichtung derart an, dass eine Auslenkung in die gewünschte Richtung erfolgt. Furthermore, the control device is in which in the 2 shown embodiment with a driver information system 16 connected. The driver information system 16 is also preferably to a data bus 17 connected to the vehicle sensors, such as a distance sensor 18 or a camera unit 19 , can be read out. Depending on the sensors 18 . 19 The information supplied examines the driver information system 16 whether a critical driving situation exists for the vehicle. If this is the case, then the control unit 3 given a command to issue a warning. This is the control unit 3 from the driver information system 16 communicated in which direction a warning should be issued. The control unit 3 determined, if necessary, taking into account the information of the steering angle sensor 15 which is to be controlled by the actuator device. Then it controls the respective actuator device such that a deflection takes place in the desired direction.
Statt einer Ansteuerung einer einzigen Aktoreinheit kann die Steuereinheit 3 auch mehrere Aktoreinheiten derart ansteuern, dass aus einer überlagerten Auslenkung in zwei verschiedene Richtungen sich eine einzige Auslenkung in die gewünschte Richtung ergibt. Hierbei wird insbesondere eine vektorielle Kraftüberlagerung der von den Aktoreinrichtungen erzeugten Kräfte ausgenutzt. Instead of controlling a single actuator unit, the control unit 3 Also control a plurality of actuator units such that from a superimposed deflection in two different directions results in a single deflection in the desired direction. In this case, in particular a vectorial force superposition of the forces generated by the actuator devices is utilized.
Das Fahrerinformationssystem 16 kann beispielsweise eine Spurverlassenswarnung oder ein Spurhaltesystem umfassen. Hierbei wird dem Fahrer eine Information ausgegeben, wenn das Fahrzeug droht, eine Fahrspur zu verlassen, bzw. wenn das Spurhaltesystem aktiv wird. Über die Auslenkung in eine gewünschte Richtung kann einem Fahrer eine Information darüber gegeben werden, an welcher Seite er gerade seine Fahrspur verlässt. The driver information system 16 For example, it may include a lane departure warning or a lane keeping system. In this case, an information is output to the driver when the vehicle threatens to leave a lane, or when the lane keeping system is active. About the deflection in a desired direction, a driver can be given information on which side he is leaving his lane.
Bezüglich eines Einparks- und/oder Manöverassistenzsystems kann dem Fahrer durch eine Auslenkung in eine bestimmte Richtung ein Lenkhinweis gegeben werden. Bezüglich einer Einparkhilfe oder anderer Kollisionswarnsysteme kann mit einer entsprechenden Richtungsausgabe nicht nur eine Kollisionswarnung ausgegeben werden, sondern dem Fahrer kann auch gleich eine Angabe über die Richtung gegeben werden, in der sich ein Hindernis befindet, mit dem eine Kollisionsgefahr besteht. Ferner ist es möglich, einen Richtungshinweis für ein Navigationssystem in entsprechender Weise an den Fahrer über eine Auslenkung der Lenkeinrichtung zu übermitteln. With regard to a parking and / or maneuver assistance system, the driver can be given a steering reference by a deflection in a certain direction. With respect to a parking aid or other collision warning systems not only a collision warning can be issued with a corresponding direction output, but the driver can also be given an indication of the direction in which there is an obstacle with which there is a risk of collision. Furthermore, it is possible to provide a direction indicator for a navigation system in a corresponding manner to the driver to transmit via a deflection of the steering device.
In einer weiteren Ausführungsform ist es auch möglich, die Aktoreinheiten statt in der Lenkeinrichtung, die beweglich ist, in der Lenksäule vorzusehen. In einer anderen Ausführungsform können die Aktoreinrichtungen auch in oder an einer Halterung 20 der Lenksäule angeordnet sein. In diesem Fall sind die Aktoreinrichtungen drehfest in Bezug auf eine Drehung der Lenkeinrichtung angeordnet. Eine Erfassung des Lenkwinkels kann in diesem Fall entfallen, da eine Richtungsinformation unabhängig von einer Stellung der Lenkeinrichtung 1 an einen Benutzer ausgegeben werden kann. In a further embodiment, it is also possible to provide the actuator units in the steering column instead of in the steering device which is movable. In another embodiment, the actuator devices can also be in or on a holder 20 be arranged the steering column. In this case, the actuator devices are arranged rotationally fixed with respect to a rotation of the steering device. A detection of the steering angle can be omitted in this case, as a direction information regardless of a position of the steering device 1 can be output to a user.
In der 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel für eine Aktoreinrichtung 30 einer Ansteuereinheit dargestellt. Die Aktoreinrichtung 30 ist in ein Material der Lenkeinrichtung integriert. Beispielsweise ist die Aktoreinrichtung 30 in ein Kunststoffmaterial der Lenkeinrichtung eingesetzt oder eingegossen. In the 3 is a first embodiment of an actuator device 30 a drive unit shown. The actuator device 30 is integrated in a material of the steering device. For example, the actuator device 30 inserted or cast in a plastic material of the steering device.
Die Aktoreinrichtung 30 weist eine bewegliche Masse 31 auf, die in einem Hohlraum 32 der Aktoreinrichtung 30 beweglich angeordnet ist. Die Aktoreinrichtung 30 ist hierbei in der 3 in einem Längsschnitt dargestellt. The actuator device 30 has a moving mass 31 on that in a cavity 32 the actuator device 30 is movably arranged. The actuator device 30 is here in the 3 shown in a longitudinal section.
Die bewegliche Masse 31 ist vorzugsweise zylinderförmig ausgebildet. Sie kann jedoch auch eine andere Grundform, beispielsweise eine quaderförmige Form, aufweisen. The moving mass 31 is preferably cylindrical. However, it can also have another basic shape, for example a cuboid shape.
Der Hohlraum 32 ist hierbei an die Form der beweglichen Masse 31 derart angepasst, dass die bewegliche Masse durch Seitenwände 33 des Hohlraums 32 bei einer Bewegung geführt wird. Die bewegliche Masse ist hierzu an einer ersten Schmalseite 34 und an einer zweiten Schmalseite 35 jeweils mit einer ersten Feder 36 und mit einer zweiten Feder 37 verbunden. Die beiden Schmalseiten 34, 35 liegen gegenüber. In einem Ruhezustand wird die bewegliche Masse durch die in etwa gleichgroßen Federkräfte auf beiden Schmalseiten 34, 35 ungefähr in einer Mitte des Hohlraums 32 gehalten. The cavity 32 Here is the shape of the moving mass 31 adapted so that the moving mass through sidewalls 33 of the cavity 32 is guided during a movement. The movable mass is for this purpose on a first narrow side 34 and on a second narrow side 35 each with a first spring 36 and with a second spring 37 connected. The two narrow sides 34 . 35 lie opposite. In a resting state, the movable mass is due to the approximately equal spring forces on both narrow sides 34 . 35 approximately in a middle of the cavity 32 held.
In der hier gezeigten Ausführungsform ist die bewegliche Masse 31 als ein Permanentmagnet ausgeführt. In einer anderen Ausführungsform kann sie zumindest permanentmagnetische Bestandteile aufweisen. Benachbart zu dem Hohlraum 32 ist eine Spule 38 vorgesehen, die den Hohlraum 32 umgibt. Wird ein Strom durch die Spule 38 geführt, so entsteht hierdurch ein elektromagnetisches Feld, das auf die bewegliche Masse 31 mit dem permanent magnetischen Material einwirkt. Je nach Richtung des Stromflusses in der Spule 38 wird die bewegliche Masse gegen die Kraft der ersten Feder 36 an der ersten Schmalseite 34 oder gegen die Kraft der zweiten Feder 37 an der zweiten Schmalseiten 35 bewegt. Die Bewegung wird dabei bei einer entsprechenden Bestromung bis zu einem ersten Anschlag 39 an einer der ersten Schmalseite 34 zugewiesenen Seite 40 des Hohlraums 32 geführt. Entsprechend wird bei einem Zusammendrücken der zweiten Feder 37 die bewegliche Masse bis zu einem zweiten Anschlag 41 an einer der zweiten Schmalseite 35 zuweisenden Begrenzungsfläche 42 des Hohlraums 32 geführt. Eine entsprechende Darstellung ist in der 4 gezeigt. In the embodiment shown here, the movable mass 31 designed as a permanent magnet. In another embodiment, it may have at least permanent magnetic components. Adjacent to the cavity 32 is a coil 38 provided the cavity 32 surrounds. Will a current through the coil 38 This results in an electromagnetic field, which on the moving mass 31 interacts with the permanent magnetic material. Depending on the direction of current flow in the coil 38 the moving mass becomes against the force of the first spring 36 on the first narrow side 34 or against the force of the second spring 37 on the second narrow side 35 emotional. The movement is doing with a corresponding energization up to a first stop 39 on one of the first narrow sides 34 assigned page 40 of the cavity 32 guided. Accordingly, upon compression of the second spring 37 the moving mass up to a second stop 41 on one of the second narrow side 35 assigning boundary surface 42 of the cavity 32 guided. A corresponding representation is in the 4 shown.
Während der Bewegung der beweglichen Masse gegen die erste Feder 36 erfolgt die Bewegung so kontinuierlich und widerstandsfrei, dass eine Bewegung der beweglichen Masse 31 durch den Fahrer, der die Lenkeinrichtung berührt, in der die Aktoreinrichtung 30 angeordnet ist, nicht wahrgenommen werden kann. Erreicht die beschleunigte, bewegliche Masse 31 aber den ersten Anschlag 39, so wird die bewegliche Masse 31 plötzlich verzögert. Hierdurch wird ein Kraftstoß von der beweglichen Masse 31 auf den ersten Anschlag 39 ausgeführt. Hierdurch wird in Richtung von der beweglichen Masse 31 in Richtung des ersten Anschlags 39 ein Kraftstoß erzeugt, der über die Aktoreinrichtung 30 auf die Lenkeinrichtung 1 übertragen wird. Hierdurch wird die Lenkeinrichtung in dieselbe Richtung, in der sich die bewegliche Masse 31 auf den ersten Anschlag 39 bewegt hat, minimal, aber für den Fahrer spürbar ausgelenkt. During the movement of the moving mass against the first spring 36 The movement takes place so continuously and without resistance that a movement of the moving mass 31 by the driver who touches the steering device in which the actuator device 30 is arranged, can not be perceived. Reach the accelerated, moving mass 31 but the first stop 39 That's how the moving mass becomes 31 suddenly delayed. This will cause a shock from the moving mass 31 at the first stop 39 executed. This will move in the direction of the moving mass 31 in the direction of the first stop 39 generates a power surge, via the actuator device 30 on the steering device 1 is transmitted. As a result, the steering device in the same direction in which the movable mass 31 at the first stop 39 has moved, minimal, but noticeably deflected for the driver.
Wird nun der Strom durch die Spule 38 abgeschaltet, so verschwindet das Magnetfeld, das auf die bewegliche Masse 31 und das darin enthaltene permanentmagnetische Material eingewirkt hat. Die erste Feder 36 entspannt sich nunmehr und führt die bewegliche Masse 31 in die Ruhelage zwischen dem ersten Anschlag 39 und dem zweiten, gegenüberliegenden Anschlag 41 zurück. Will now be the current through the coil 38 switched off, the magnetic field disappears on the moving mass 31 and the permanent magnetic material contained therein has acted. The first spring 36 relaxes now and leads the moving mass 31 in the rest position between the first stop 39 and the second, opposite stop 41 back.
Mit einer umgekehrten Stromrichtung lässt sich auf gleiche Weise ein Impuls in die andere Richtung erzeugen. With a reverse current direction can be generated in the same way, a pulse in the other direction.
Ein Ausführungsbeispiel für eine derartige Ansteuerung der beweglichen Masse 31 ist in der 5 dargestellt. Auf der X-Achse 50 ist die Zeit aufgetragen. Auf der Y-Achse 51 ist eine Auslenkung der beweglichen Masse dargestellt. Zu einem ersten Zeitpunkt 52 wird die Spule bestromt. Durch einen nun steigenden Strom wird das äußere Magnetfeld im Folgenden erzeugt, wodurch die bewegliche Masse 31 entsprechend der Kurve 53 ausgelenkt wird. Zu einem zweiten Zeitpunkt 54 erreicht die Masse den Anschlag und bewegt sich nun nicht mehr weiter, so dass die Verlaufskurve 53 nun konstant ist. Zu einem dritten Zeitpunkt 55 wird der Strom wieder abgeschaltet, so dass sich die Masse gegen die Federkraft der gedehnten Feder, aber mit der deutlich größeren Federkraft der stark komprimierten, dem Anschlag zuweisenden Feder bewegt, bis die bewegliche Masse an einem vierten Zeitpunkt 56 um eine Ruhelage ausgeschwungen ist. An embodiment of such a control of the movable mass 31 is in the 5 shown. On the X axis 50 the time is up. On the Y axis 51 is shown a deflection of the movable mass. At a first time 52 the coil is energized. Through a now increasing current, the external magnetic field is generated in the following, causing the moving mass 31 according to the curve 53 is deflected. At a second time 54 the mass reaches the stop and does not move any further, so the trajectory 53 is now constant. At a third time 55 the power is switched off again, so that the mass against the spring force of the stretched spring, but with the much larger Spring force of the highly compressed, the stop assigning spring moves until the moving mass at a fourth time 56 has swung around a quiet location.
In der 6 ist ein alternatives Beispiel für eine Ansteuerung einer Masse dargestellt. Ausgehend von einer stromlosen Spule 38 und einer beweglichen Masse 31 in einer Ruhelage steigt der Spulenstrom zunächst nach einem ersten Zeitpunkt 61 so langsam an, dass sich die bewegliche Masse 31 aus der Ruhelage in eine erste Richtung bewegt. Vor Erreichen des Anschlages wird die Stromrichtung in der Spule 38 zu einem zweiten Zeitpunkt 62 umgekehrt. Entsprechend kehrt sich auch das Magnetfeld und die auf die bewegliche Masse 31 wirkende Kraft um. Die bewegliche Masse 31 wird nunmehr in die Gegenrichtung beschleunigt. Gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel in der 5 steht nun ein längerer Beschleunigungsweg zur Verfügung. Hierdurch kann bei gleicher Beschleunigung eine höhere Geschwindigkeit erreicht werden. Da die Masse der beweglichen Masse 31 gleich bleibt, kann hierdurch ein größerer Impuls übertragen werden. Alternativ kann auch bei einer etwa gleichen Geschwindigkeit langsamer beschleunigt werden, wodurch sicher gestellt wird, dass die Beschleunigung der Masse durch einen Fahrer nicht gespürt werden kann. In the 6 an alternative example of a control of a mass is shown. Starting from a currentless coil 38 and a moving mass 31 in a rest position, the coil current first increases after a first time 61 so slow that the moving mass 31 moved from the rest position in a first direction. Before reaching the stop, the current direction in the coil 38 at a second time 62 vice versa. Correspondingly, the magnetic field and the moving mass are reversed 31 acting force around. The moving mass 31 is now accelerated in the opposite direction. Compared to the first embodiment in the 5 now a longer acceleration path is available. As a result, a higher speed can be achieved with the same acceleration. Because the mass of the moving mass 31 remains the same, thereby a larger impulse can be transmitted. Alternatively, it is also possible to accelerate more slowly at an approximately same speed, thereby ensuring that the acceleration of the mass by a driver can not be sensed.
Zu einem dritten Zeitpunkt 63 wird wiederum der Anschlag in der gewünschten Richtung erreicht. Nach kurzer Zeit, beispielsweise 0,1 Sekunde, wird der Strom zu einem vierten Zeitpunkt 64 wieder abgeschaltet und die bewegliche Masse schwingt bis zu einem fünften Zeitpunkt 65 um ihre Ruhelage hin aus. At a third time 63 In turn, the stop is reached in the desired direction. After a short time, for example 0.1 second, the current becomes a fourth time 64 switched off again and the moving mass oscillates until a fifth time 65 out of their rest position.
Der Anschlag kann durch eine Wandung des Hohlraums 32 gegeben sein. Ferner ist es aber auch möglich, in dem Hohlraum 32 einen gesonderten Anschlag zusätzlich zu einer Wandung vorzusehen. The stop can be through a wall of the cavity 32 be given. Furthermore, it is also possible in the cavity 32 to provide a separate stop in addition to a wall.
Die Federn 36, 37 sind als Schraubenfedern oder als Kegelfedern ausgeführt. Ein Anschlag kann auch dadurch gebildet werden, dass die Federn eine definierte, mechanische Grenze für eine Kompression aufweisen. The feathers 36 . 37 are designed as coil springs or conical springs. An abutment may also be formed by the springs having a defined mechanical limit for compression.
In einer Ausführungsform kann die Masse beispielsweise eine Masse von 30g aufweisen. Die maximale Auslenkung beträgt in diesem Fall beispielsweise 3cm. Die Spule weist in dieser Ausführungsform bei einer Länge von 6cm etwa 1000 Windungen auf. For example, in one embodiment, the mass may have a mass of 30g. The maximum deflection in this case is 3cm, for example. The coil has in this embodiment at a length of 6cm about 1000 turns.
In der 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Aktor 70 dargestellt. Die bewegliche Masse 71 ist in der hier dargestellten Ausführungsform als ein ferro- oder paramagnetisches Material, z. B. Eisen, ausgeführt. Aufgrund ihrer Eigenschaften streben derartige Materialien in inhomogenen, äußeren Magnetfeldern hin zum Ort des höchsten Magnetfelds. In einen Hohlraum 72 ist die bewegliche Masse 71 in entsprechender Weise zu dem Ausführungsbeispiel in der 3 bzw. 4 an einer ersten Feder 73 und einer zweiten Feder 74 angeordnet. Der Hohlraum 72 ist von einer ersten Spule 75 und einer zweiten Spule 76 umgeben. Wird die erste Spule 75 bestromt, so wird die bewegliche Masse in diesem Fall in Pfeilrichtung 77 nach links gezogen. Wird die zweite Spule 76 bestromt, so wird die bewegliche Masse 71 in Pfeilrichtung 78 nach rechts gezogen. Durch eine Bestromung der Spulen 75, 76 kann damit die bewegliche Masse gegen einen Rand des Hohlraums 72 bewegt werden. Hiermit kann ein Impuls an die Lenkeinrichtung übertragen werden. In the 7 is another embodiment of an actuator 70 shown. The moving mass 71 is in the embodiment shown here as a ferro- or paramagnetic material, for. As iron executed. Due to their properties, such materials strive in inhomogeneous, external magnetic fields towards the location of the highest magnetic field. In a cavity 72 is the moving mass 71 in a corresponding manner to the embodiment in the 3 respectively. 4 on a first spring 73 and a second spring 74 arranged. The cavity 72 is from a first coil 75 and a second coil 76 surround. Will be the first coil 75 energized, so the moving mass in this case in the direction of arrow 77 pulled to the left. Will the second coil 76 energized, then becomes the moving mass 71 in the direction of the arrow 78 pulled to the right. By energizing the coils 75 . 76 allows the moving mass against an edge of the cavity 72 to be moved. This can be used to transmit a pulse to the steering device.
In der 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Aktoreinrichtung 80 dargestellt. Eine bewegliche Masse 81 ist hierbei in einem Hohlraum 82 gleitend gelagert angeordnet. Die bewegliche Masse 81 ist als ein Ferro- oder paramagnetisches Material ausgeführt. Um den Hohlraum 82 sind eine erste Spule 83, eine zweite Spule 84 und eine dritte Spule 85 angeordnet. Eine Bestromung der ersten Spule 83 zieht die bewegliche Masse 81 in eine erste Pfeilrichtung 86 nach links. Eine Bestromung der zweiten Spule 85 zieht die bewegliche Masse 81 in eine zweite Pfeilrichtung 87 nach rechts. Eine Bestromung der zweiten Spule 84, die mittig zwischen der ersten Spule 83 und der dritten Spule 85 angeordnet ist, hält die bewegliche Masse 81 in einer Ruhelage. Durch diese Anordnung kann darauf verzichtet werden, an der beweglichen Masse 81 Federn anzubringen, da eine Rückstellung der beweglichen Masse 81 in die Ruhelage durch einer Ansteuerung der Spulen erfolgen kann.In the 8th is another embodiment of an actuator device 80 shown. A moving crowd 81 is here in a cavity 82 slidably mounted. The moving mass 81 is designed as a ferro or paramagnetic material. To the cavity 82 are a first coil 83 , a second coil 84 and a third coil 85 arranged. An energization of the first coil 83 pulls the moving mass 81 in a first direction of the arrow 86 to the left. An energization of the second coil 85 pulls the moving mass 81 in a second direction of the arrow 87 to the right. An energization of the second coil 84 that is centered between the first coil 83 and the third coil 85 is arranged, holds the moving mass 81 in a quiet location. By this arrangement can be dispensed with, on the movable mass 81 To install springs, as a provision of the movable mass 81 can be done in the rest position by controlling the coils.
In einer Ausführungsform ist es möglich, dass lediglich eine der anhand der 3, 4 bzw. 7, 8 erläuterten Aktoreinrichtungen an einer Lenkeinrichtung vorgesehen und angesteuert werden. Damit können an einen Fahrer zwei verschiedene Richtungen, beispielsweise nach links oder nach rechts ausgegeben werden. In one embodiment, it is possible that only one of the basis of the 3 . 4 respectively. 7 . 8th explained actuator devices are provided and controlled on a steering device. This can be spent on a driver two different directions, for example, to the left or to the right.
In der 9 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, gemäß dem in einer Lenkeinrichtung 90 drei Aktoreinrichtungen 91, 93 angeordnet sind, deren Richtungen jeweils um 120 Grad auseinanderliegen. Die Aktoreinrichtungen 91, 92, 93 können einzeln betrieben werden. Ferner können aber auch zwei Aktoreinrichtungen gleichzeitig betrieben werden. In diesem Fall überlagern sich die beiden Kraftstöße. Damit ist es möglich, mit einer Auflösung von 60 Grad jeweils eine Richtung anzugeben. Die drei Aktoreinheiten 91, 92, 93 können auch bezüglich der Stärke des von ihnen erzeugten Kraftstoßes variiert werden. Hierdurch können auch Winkelbereiche zwischen den angegebenen Winkeln von 60 Grad realisiert werden, um eine Richtungsangabe in eine dieser Richtungen zu erzeugen. In the 9 is shown a further embodiment, according to the in a steering device 90 three actuator devices 91 . 93 are arranged, whose directions are each 120 degrees apart. The actuator devices 91 . 92 . 93 can be operated individually. Furthermore, however, two actuator devices can also be operated simultaneously. In this case, the two impulses overlap. This makes it possible to specify one direction at a resolution of 60 degrees. The three actuator units 91 . 92 . 93 can also be varied with respect to the magnitude of the momentum produced by them. This can also angle ranges between the specified angles of 60 degrees be realized to generate a direction indication in one of these directions.
In der 10 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Lenkradeinrichtung 100 dargestellt, bei der eine erste Aktoreinrichtung 101 und eine zweite Aktoreinrichtung 102 angeordnet sind. Die zweite Aktoreinrichtung 102 ist senkrecht zu der ersten Aktoreinrichtung 101 angeordnet. Beide Aktoreinrichtungen 101, 102 können betrieben werden, wobei der Betrag der Kraftstöße durch eine entsprechende Ansteuerung der Aktoreinrichtungen derart aufeinander abgestimmt werden können, dass der resultierende Kraftvektor den gesamten Winkelbereich der Lenkradeinrichtung abdecken kann. Gegebenenfalls ist es bei einer derartigen Konstruktion erforderlich, dass nicht beide Aktoreinrichtungen in einem Mittelpunkt der Drehachse angeordnet werden können. In jedem Fall wird jedoch der größte Kraftanteil radial zu der Drehachse der Lenkeinrichtung wirken. In the 10 is another embodiment of a steering wheel device 100 shown in which a first actuator device 101 and a second actuator device 102 are arranged. The second actuator device 102 is perpendicular to the first actuator device 101 arranged. Both actuator devices 101 . 102 can be operated, wherein the amount of power surges can be coordinated by a corresponding control of the actuator devices to one another such that the resulting force vector can cover the entire angular range of the steering wheel device. It may be necessary in such a construction that both actuator devices can not be arranged at a center of the rotation axis. In any case, however, the largest proportion of force will act radially to the axis of rotation of the steering device.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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DE 10324810 A1 [0001] DE 10324810 A1 [0001]
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EP 0856432 A2 [0002] EP 0856432 A2 [0002]
