DE102017108802A1

DE102017108802A1 - Lenkradanordnung

Info

Publication number: DE102017108802A1
Application number: DE102017108802.4A
Authority: DE
Inventors: Marcus Hoggarth; Jasper DEKKER; Ivan Mark Rogers; Edward Rose
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2016-04-28
Filing date: 2017-04-25
Publication date: 2017-11-02
Also published as: GB201607420D0; CN107380248A; GB2549935A; MX2017005513A; RU2017114639A; GB2549935B; US20170313341A1; US10625764B2

Abstract

Eine Kraftfahrzeuglenkradanordnung, die Folgendes umfasst: ein ringförmiges Element, umfassend einen Schlitz und eine interne Vertiefung, wobei sich der Schlitz und die interne Vertiefung umlaufend um das ringförmige Element erstrecken, wobei der Schlitz in einer Oberfläche des ringförmigen Elements vorgesehen ist und eine Öffnung in die interne Vertiefung bildet; einen Stützteil, der dazu ausgelegt ist, mit einer Fahrzeugstützstruktur gekoppelt zu werden, wobei sich der Stützteil durch den Schlitz erstreckt; und einen mit dem Stützteil gekoppelten Führungsteil, wobei der Führungsteil gleitbar in der internen Vertiefung angeordnet ist, sodass das ringförmige Element drehbar ist.

Description

Technisches Gebiet
Diese Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Lenkradanordnung und bezieht sich insbesondere, obwohl nicht ausschließlich, auf eine Lenkradanordnung, die ein nabenloses Lenkrad mit einem sich umlaufend erstreckenden Schlitz zum Aufnehmen eines Stützteils umfasst, der dazu ausgelegt ist, das Lenkrad zu stützen.
Hintergrund
Kraftfahrzeuglenkräder sind wohlbekannt und umfassen traditionell eine Nabe, an der eine Lenkwelle befestigt ist. Allerdings nimmt die Lenkradnabe wertvollen Platz ein und verbirgt einen Teil des Armaturenbretts, der andernfalls für Anzeigezwecke verwendet werden könnte. Es ist weniger ablenkend für den Fahrer, kurz auf das Lenkrad hinab zu blicken, als auf die mittlere Konsole zu schauen. Es ist wünschenswert, ein Lenkrad mit einer offeneren Sicht bereitzustellen.
Kurzdarstellung der Erfindung
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Lenkradanordnung, z. B. für ein Kraftfahrzeug, bereitgestellt, die Folgendes umfasst:
ein ringförmiges Element, das einen Schlitz und eine interne Vertiefung umfasst, wobei sich der Schlitz und die interne Vertiefung umlaufend um das ringförmige Element erstrecken, wobei der Schlitz in einer Oberfläche des ringförmigen Elements vorgesehen ist und eine Öffnung in die interne Vertiefung bildet;
einen Stützteil, der dazu ausgelegt ist, mit einer Fahrzeugstützstruktur gekoppelt zu werden, wobei sich der Stützteil durch den Schlitz erstreckt; und
einen mit dem Stützteil gekoppelten Führungsteil, wobei der Führungsteil gleitbar in der internen Vertiefung angeordnet ist, sodass das ringförmige Element drehbar ist.
Das ringförmige Element kann eine mittlere Achse umfassen, um die sich das ringförmige Element drehen kann. Der Schlitz und die interne Vertiefung können sich umlaufend um die mittlere Achse erstrecken und z. B. einen Kreis definieren. Das ringförmige Element kann torusförmig sein. Insbesondere kann das ringförmige Element ein Torus sein, z. B. mit einem kreisförmigen Querschnitt in einer Ebene, in der die mittlere Achse liegt.
Die Lenkradanordnung kann nabenlos sein. Beispielsweise kann ein Leerraum in einer Mitte des ringförmigen Elements vorhanden sein, durch den die mittlere Achse verläuft. Entsprechend kann die mittlere Achse gegenüber dem Stützteil versetzt sein. Der Stützteil kann an einem untersten Teil des ringförmigen Elements vorgesehen sein.
Das ringförmige Element kann ein Lenkrad für einen Fahrer eines Fahrzeugs zum Lenken bilden. Alternativ kann die Lenkradanordnung ferner ein weiteres ringförmiges Element umfassen. Das weitere ringförmige Element kann mit dem ringförmigen Element gekoppelt sein, z. B. konzentrisch. Das weitere ringförmige Element kann ein Lenkrad für einen Fahrer eines Fahrzeugs zum Halten bilden. Das weitere ringförmige Element kann in derselben Ebene sein wie das ringförmige Element, oder das weitere ringförmige Element kann in einer von der Ebene des ringförmigen Elements beabstandeten Ebene sein.
Der Führungsteil kann bogenförmig sein. Beispielsweise kann sich der Führungsteil um einen Teil der internen Vertiefung erstrecken. Alternativ kann der Führungsteil kreisförmig sein und kann sich um den Umfang der internen Vertiefung erstrecken.
Die Lenkradanordnung kann ferner ein oder mehrere Lager, die zwischen dem Führungsteil und einer inneren Oberfläche der internen Vertiefung vorgesehen sind, umfassen.
Der Stützteil und der Führungsteil können integral sein, oder sie können separate Komponenten sein, die während des Zusammenbaus aneinander befestigt werden.
Die Lenkradanordnung kann ferner einen oder mehrere Sensoren umfassen, die dazu ausgelegt sind, die Drehposition des ringförmigen Elements, z. B. relativ zum Führungsteil, zu bestimmen. Der eine oder die mehreren Sensoren können dazu ausgelegt sein, die Position des ringförmigen Elements relativ zu einem Bezugselement, das zwischen Fahrzeugfahrten fest oder variabel ist, zu bestimmen.
Die Lenkradanordnung kann ferner eine oder mehrere Leuchten umfassen, die dazu ausgelegt sind, die Richtung der Fahrzeugräder, die durch die Lenkradanordnung gesteuert werden, anzuzeigen. Die eine oder mehreren Leuchten können dazu ausgelegt sein, die aktuelle Position des ringförmigen Elements, z. B. relativ zu einem Bezugselement, das zwischen Fahrzeugfahrten fest oder variabel ist, anzuzeigen.
Die eine oder mehreren Leuchten können im ringförmigen Element und/oder im weiteren ringförmigen Element vorgesehen sein. Die eine oder mehreren Leuchten können sich um das ringförmige Element und/oder das weitere ringförmige Element erstrecken oder können umlaufend verteilt sein. Die eine oder mehreren Leuchten können in mehreren Reihen angeordnet sein. Jede Reihe kann eine vollständige Drehung des ringförmigen Elements anzeigen.
Versorgung für die Leuchten kann durch elektrische Schleifkontakte, z. B. Bürsten, zwischen dem Führungsteil und dem ringförmigen Element oder durch kabellose Mittel, wie etwa elektrische Induktion durch Kabelwicklungen im Führungsteil oder im Stützteil und dem ringförmigen Element bereitgestellt werden. In ähnlicher Weise können Steuersignale für die Leuchten durch elektrische Schleifkontakte, z. B. Bürsten, zwischen dem Führungsteil und dem ringförmigen Element oder durch kabellose Mittel, wie etwa Funkwellen oder elektrische Induktion durch Kabelwicklungen im Führungsteil oder im Stützteil und dem ringförmigen Element bereitgestellt werden.
Die Lenkradanordnung kann ferner einen oder mehrere Magneten in dem Führungsteil und/oder dem ringförmigen Element umfassen. Die Sensoren können die Magneten umfassen. Die Magneten können dazu ausgelegt sein, gezielt eine Kraft auf das ringförmige Element anzuwenden. Die auf das ringförmige Element angewendete Kraft kann dem Fahrer Rückkopplung bereitstellen, d. h. die Kraft kann Rückkopplung simulieren, die der Fahrer über ein herkömmliches, direkt verbundenes Lenkrad von der Straße empfangen kann. Die Magneten können das ringförmige Element bewegen, z. B. wenn sich das Fahrzeug in einem autonomen oder halb-autonomen Modus befindet. Die Magneten können, beispielsweise, Permanent- oder Elektromagneten sein, und gezielt aktivierte Elektromagneten können im Führungsteil vorgesehen sein, und Permanentmagneten können im ringförmigen Element vorgesehen sein. Die Magneten können um den Führungsteil und/oder das ringförmige Element verteilt sein.
Die interne Vertiefung kann sich zwischen der radialen inneren und äußeren Kante des ringförmigen Elements befinden. Der Schlitz kann an einer Seite des ringförmigen Elements vorgesehen sein, die, wenn in das Fahrzeug eingebaut, von einem Fahrer weg zeigt.
Der Schlitz kann so dimensioniert sein, dass der Führungsteil während Verwendung der Lenkradanordnung nicht von der internen Vertiefung entfernt werden kann.
Das ringförmige Element kann aus zwei oder mehr Teilen zusammengebaut werden, die, wenn zerlegt, Platzieren des Führungsteils in der internen Vertiefung gestatten.
Ein Querschnitt des Stützteils kann gekrümmt sein, wo sich der Stützteil durch den Schlitz erstreckt. Die Krümmung des Stützteils kann der Krümmung des Schlitzes entsprechen. Der gekrümmte Querschnitt des Stützteils kann eine engere Schlitzöffnung erlauben.
Die Lenkradanordnung kann ferner eine Steuerung umfassen, die dazu ausgelegt ist, einen Lenkwinkel von Fahrzeugrädern, die durch die Lenkradanordnung gesteuert werden, basierend auf der Drehposition des ringförmigen Elements zu bestimmen. Die Steuerung kann dazu ausgelegt sein, ein Lenkverhältnis zwischen dem ringförmigen Element und den von der Lenkradanordnung gesteuerten Fahrzeugrädern auszuwählen, z. B. basierend auf Betriebsparametern des Fahrzeugs. Solche Betriebsparameter können Fahrzeuggeschwindigkeit, Maß der Drehung der Fahrzeugräder gegenüber der neutralen Position, Drehposition des ringförmigen Elements, Fahrmodus usw. umfassen. Die Steuerung kann dazu ausgelegt sein, die von der Lenkradanordnung gesteuerten Fahrzeugräder zwischen Fahrzeugfahrten, z. B. wenn das Fahrzeug geparkt wurde oder vor dem Beginn einer folgenden Fahrt, auf eine neutrale Position auszurichten.
Die Steuerung kann die oben erwähnten eine oder mehreren Leuchten steuern. Die Steuerung kann die oben erwähnten einen oder mehreren Magneten steuern.
Ein Fahrzeug, wie etwa ein Kraftfahrzeug, kann die oben erwähnte Lenkradanordnung umfassen.
Um in der Beschreibung unnötige Doppelarbeit und Wiederholung von Text zu vermeiden, sind bestimmte Merkmale nur im Hinblick auf einen oder mehrere Aspekte oder Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass im Hinblick auf irgendeinen Aspekt oder irgendeine Ausführungsform der Erfindung beschriebene Merkmale, wo dies technisch möglich ist, auch mit jedem anderen Aspekt oder jeder anderen Ausführungsform der Erfindung verwendet werden können.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Für ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung und um deutlicher zu zeigen, wie diese umgesetzt werden kann, werden an dieser Stelle die beigefügten beispielhaften Zeichnungen erläutert, in welchen:
1 eine perspektivische Ansicht einer Lenkradanordnung gemäß einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung ist;
2 eine Schnittansicht einer Lenkradanordnung gemäß einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung ist;
3a und 3b Schnittansichten von zwei beispielhaften Lageranordnungen zwischen dem Führungsteil und dem ringförmigen Element sind;
4a und 4b Schnittansichten von zwei beispielhaften Führungsteilanordnungen sind;
5a und 5b Schnittansichten von zwei beispielhaften internen Vertiefungsanordnungen sind;
6 eine perspektivische Ansicht einer Lenkradanordnung gemäß einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung ist;
7 eine Schnittansicht einer Lenkradanordnung gemäß einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung ist; und
8a, 8b und 8c Vorder- und Seitenansichten einer Lenkradanordnung gemäß zwei Beispielen der vorliegenden Offenbarung sind.
Ausführliche Beschreibung
Bezug nehmend auf 1 bis 5 umfasst eine Lenkradanordnung 10 gemäß einer Anordnung der vorliegenden Offenbarung ein ringförmiges Element 20 und einen Stützteil 30. Das ringförmige Element 20 kann ein Lenkrad für einen Fahrer eines Fahrzeugs zum Halten und Lenken bilden. Der Stützteil 30 verbindet das ringförmige Element 20 mit einer Stützstruktur 40 des Fahrzeugs. Beispielsweise kann die Stützstruktur 40 ein Armaturenbrett oder zugehörige Struktur im vorderen Bereich eines Fahrzeuginnenraums umfassen. Wie in 2 dargestellt, umfasst die Lenkradanordnung 10 ferner einen Führungsteil 50, der gleitbar in einer internen Vertiefung 22 des ringförmigen Elements 20 angeordnet ist. Der Führungsteil 50 ist mit dem Stützteil 30 und daher mit der Stützstruktur 40 gekoppelt. Entsprechend ist der Führungsteil 50 starr mit der Stützstruktur 40 verbunden. Das ringförmige Element 20 hingegen kann sich um das Führungsteil 50 drehen.
Bezug nehmend auf 5a und 5b umfasst das ringförmige Element 20 ferner einen Schlitz 24, der sich umlaufend um das ringförmige Element 20 erstreckt. Der Schlitz 24 bildet eine Öffnung in die interne Vertiefung 22. Der Stützteil 30 erstreckt sich durch den Schlitz 24 und ist in der internen Vertiefung 22 mit dem Führungsteil 50 verbunden. Der Schlitz 24 kann an einer Seite des ringförmigen Elements 20 bereitgestellt sein, die vom Fahrer des Fahrzeugs weg zeigt. Entsprechend muss der Schlitz 24 für den Fahrer nicht sichtbar sein.
Das ringförmige Element 20 dreht sich um eine mittlere Achse in der Mitte des ringförmigen Elements 20. Der Schlitz 24 und die interne Vertiefung 22 erstrecken sich umlaufend um die mittlere Achse, um einen Kreis zu definieren. Das ringförmige Element kann auch kreisförmig und als solches auch torusförmig sein. Insbesondere kann, wie aus 5a und 5b ersichtlich ist, eine äußere Oberfläche des ringförmigen Elements 20 kreisförmig im Querschnitt sein, sodass das ringförmige Element im Wesentlichen einen Torus definiert. Es versteht sich jedoch, dass das ringförmige Element möglicherweise nicht kreisförmig im Querschnitt ist und dass die Querschnittsform auch um den Umfang des ringförmigen Elements variieren kann.
Zurückkehrend zu 1 und 2 versteht es sich, dass ein Leerraum 26 in der Mitte des ringförmigen Elements 20 vorhanden sein kann. Entsprechend kann die Lenkradanordnung 10 nabenlos sein. Der Stützteil 30 ist radial von der Mitte des ringförmigen Elements 20 beabstandet. Der Stützteil 30 kann sich weg vom ringförmigen Element 20 in eine Richtung mit einer Komponente parallel zur mittleren Achse des ringförmigen Elements 20 erstrecken. Der Stützteil 30 kann sich auch weg vom ringförmigen Element 20 in eine Richtung mit einer radialen Komponente erstrecken. Mit anderen Worten, der Stützteil 30 kann sich axial und radial in Richtung oder weg von der mittleren Achse erstrecken. Alternativ kann sich der Stützteil 30 in eine Richtung parallel zur mittleren Achse erstrecken.
Die Lenkradanordnung 10 kann so angeordnet sein, dass der Stützteil 30 an einem untersten Teil des ringförmigen Elements 20 bereitgestellt ist. Der Stützteil 30 kann sich auch umlaufend über einen Teil des Umfangs des ringförmigen Elements erstrecken. Beispielsweise kann sich der Stützteil umlaufend erstrecken, sodass er einen Winkel von 30° oder weniger zur mittleren Achse des ringförmigen Elements 20 schneidet. Wo der Stützteil 30 durch den Schlitz 24 des ringförmigen Elements 20 führt, kann der Stützteil 30 bogenförmig im Querschnitt sein, um dem Bogen des Schlitzes 24 zu entsprechen.
Jetzt Bezug nehmend auf 3a und 3b wird die Schnittstelle zwischen dem Führungsteil 50 und dem ringförmigen Element 20 beschrieben. Wie in 3a gezeigt, kann der Führungsteil 50 direkt mit dem ringförmigen Element 20 verbunden sein. Insbesondere kann die radiale Breite der internen Vertiefung 22 der radialen Breite des Führungsteils 50 entsprechen. Entsprechend kann das ringförmige Element 20 gleitbar im Kontakt mit dem Führungsteil 50 sein. Mit anderen Worten, eine radial innere Oberfläche 22a der internen Vertiefung kann gleitbar in Kontakt mit einer radial inneren Oberfläche 50a des Führungsteils sein, und/oder eine radial äußere Oberfläche 22b der internen Vertiefung kann gleitbar in Kontakt mit einer radial äußeren Oberfläche 50b des Führungsteils sein. Alternativ kann, wie in 3b dargestellt, der Führungsteil 50 von der radial inneren Oberfläche 22a und/oder der radial äußeren Oberfläche 22b der internen Vertiefung 22 beabstandet sein. Eine erste Reihe von Lagern 60a kann zwischen der radial inneren Oberfläche 22a der internen Vertiefung und der radial inneren Oberfläche 50a des Führungsteils vorgesehen sein, und/oder eine zweite Reihe von Lagern 60b kann zwischen der radial äußeren Oberfläche 22b der internen Vertiefung und der radial äußeren Oberfläche 50b des Führungsteils vorgesehen sein. Die Lager 60a, 60b können Kugel- oder Rollenlager oder jeden anderen Typ von Lageranordnung umfassen. Obwohl in 3b nicht dargestellt, versteht es sich, dass die Lager 60a, 60b innerhalb zugehöriger Laufflächen vorgesehen sein können.
Wie in 2 gezeigt, kann sich der Führungsteil 50 um den gesamten Umfang der internen Vertiefung 22 erstrecken, sodass der Führungsteil 50 einen Kreis definiert. Allerdings, wie in 4a und 4b dargestellt, erstreckt sich der Führungsteil 50 möglicherweise nicht um den vollständigen Umfang der internen Vertiefung 22. Wie in 4a gezeigt, kann der Führungsteil bogenförmig mit einem Bogen sein, der der Form der internen Vertiefung 22 entspricht. Wie oben unter Bezugnahme auf 3a und 3b beschrieben, können Lager 60a, 60b zwischen dem Führungsteil 50 und den Wänden 22a, 22b der internen Vertiefung vorgesehen sein oder nicht. Hingegen ist, wie in 4b gezeigt, der Führungsteil 50 möglicherweise nicht bogenförmig im Querschnitt und kann, beispielsweise, rechteckig im Querschnitt sein. Lager 60a, 60b können zwischen dem Führungsteil 50 und den radial inneren und äußeren Oberflächen 22a, 22b der internen Vertiefung vorgesehen sein.
Erneut Bezug nehmend auf 5a und 5b ist eine Querschnittsansicht durch eine die mittlere Achse umfassende Ebene dargestellt. Wie in 5a gezeigt, kann die interne Vertiefung 22 kreisförmig im Querschnitt sein. In ähnlicher Weise kann der Führungsteil 50 auch kreisförmig im Querschnitt sein. Zusätzliche Reihen der ersten und zweiten Lager 60a, 60b können in dem Raum zwischen dem Führungsteil 50 und dem ringförmigen Element 20 vorgesehen sein. Verteilen der ersten und zweiten Lager 60a, 60b um den Umfang des Abstands zwischen dem Führungsteil 50 und der inneren Wand 22a, 22b des ringförmigen Elements kann helfen, die Last auf die Lager zu verteilen und kann Lager bereitstellen, die sowohl radialen als auch axialen Lasten widerstehen können. Die in 5a dargestellten Lager 60a, 60b können Kugellager sein. Hingegen ist der Führungsteil 50 möglicherweise nicht kreisförmig im Querschnitt und kann, beispielsweise, rechteckig im Querschnitt sein. In ähnlicher Weise ist die interne Vertiefung 22 möglicherweise auch nicht kreisförmig im Querschnitt, und kann in dem in 5b dargestellten Beispiel rechteckig im Querschnitt sein. Erneut können mehrere Reihen von ersten und zweiten Lagern 60a, 60b an axial beabstandeten Stellen vorgesehen sein. In dem in 5b dargestellten Beispiel sind die Lager Kugellager, allerdings versteht es sich, dass die mehreren Reihen von Kugellagern, die in 5b dargestellt sind, durch Rollenlager ersetzt sein können. Axiallager 60c, 60d können an Endwänden des Führungsteils 50 und der internen Vertiefung 22 vorgesehen sein, um Reibungskräfte aufgrund von axialen Lasten, die auf das ringförmige Element 20 gewirkt werden, zu verringern.
Obwohl nicht dargestellt, können die interne Vertiefung 22 und der Führungsteil 50 unterschiedliche Querschnittsformen haben. Erneut kann, obwohl nicht dargestellt, ein Kegelrollenlager zwischen dem Führungsteil 50 und den radial inneren und/oder radial äußeren Oberflächen der internen Vertiefung vorgesehen sein. Ein solches Kegelrollenlager kann vorteilhafterweise sowohl radialen als auch axialen Lasten widerstehen. Ein Paar einander gegenüberliegender Kegelrollenlager kann vorgesehen sein, um den Axiallasten in jeder Richtung zu widerstehen. Erneut kann, obwohl nicht dargestellt, die erste oder zweite Lageranordnung 60a, 60b ausgelassen werden. Ein Abstand kann zwischen dem Führungsteil 50 und der radial inneren oder äußeren Oberfläche 22a, 22b dort vorhanden sein, wo das erste oder zweite Lager ausgelassen wurde.
Wie in 5a und 5b dargestellt, ist der Schlitz 24 enger als die interne Vertiefung 22 und der Führungsteil 50 in der radialen Richtung. Entsprechend wird verhindert, dass sich das ringförmige Element 20 axial weg von dem Stützteil 30 bewegt. Zum Zusammenbauen der Lenkradanordnung 10 kann das ringförmige Element 20 aus zwei Teilen gebildet sein, einem zum Fahrer zeigenden Teil und einem zum Armaturenbrett zeigenden Teil. Der Führungsteil 50 kann in der internen Vertiefung von einem der Teile vorgesehen sein, und die beiden Teile können zusammengebracht werden, um den Führungsteil 50 in der internen Vertiefung 22 einzuschließen. Der Stützteil 30 und der Führungsteil 50 können separate Komponenten sein, die während des Zusammenbaus zusammengefügt werden, oder sie können einstückig sein. In dem Fall, dass das ringförmige Element 20 aus zwei oder mehr Teilen gebildet ist, kann das ringförmige Element 20 nach Zusammenbau der zwei Teile abgedeckt werden, z. B. mit einem Leder oder einem ähnlichen derartigen Material, um die Fügestellen zwischen den zwei Teilen zu verbergen.
Die Lenkradanordnung 10 kann ferner einen oder mehrere Sensoren 70 umfassen, die dazu ausgelegt sind, die Drehposition des ringförmigen Elements 20 relativ zum Führungsteil 50 zu bestimmen. Die Lenkradanordnung 10 kann Teil eines elektronischen Systems (Drive-by wire) bilden, und eine Steuerung 80 kann die Richtungsposition der Räder des Fahrzeugs steuern, um die Richtung, in die das Fahrzeug fährt, zu ändern. Daten vom Sensor 70 können von der Steuerung 80 erfasst werden, um Winkelbewegungen des ringförmigen Elements 20 zu bestimmen, und die Richtung der Räder des Fahrzeugs können entsprechend eingestellt werden. Es versteht sich daher, dass die Lenkradanordnung 10 der vorliegenden Offenbarung möglicherweise keine Nabe umfasst, die direkt mit einem Zahnstangenlenksystem des Fahrzeugs verbunden ist.
Die Sensoren 70 können einen oder mehrere erste Sensorteile 72, die in dem ringförmigen Element 20 vorgesehen sind, und einen oder mehrere zweite Sensorteile 74, die im Führungsteil 50 vorgesehen sind, umfassen. Die ersten und zweiten Sensorteile 72 und 74 können zusammenwirken, um Winkelbewegung des ringförmigen Elements 20 zu bestimmen. Die zweiten Sensorteile 74 können ein Signal an die Steuerung 80 senden. Beispielsweise können die ersten und zweiten Sensorteile 72, 74 Magneten umfassen, insbesondere kann der erste Magnetteil ein Permanentmagnet sein, wohingegen der zweite Sensorteil 74 ein Elektromagnet sein kann. Alternativ kann der zweite Sensorteil 74 ein Draht, z. B. mit einer oder mehreren Wicklungen, sein, in dem der Magnet 72 einen Strom induzieren kann, der dann durch die Steuerung 80 detektiert werden kann. Mehrere erste Sensorteile 72 können um den Umfang des ringförmigen Elements verteilt sein, und/oder mehrere zweite Sensorteile 74 können um den Umfang des Führungsteils 50 verteilt sein. Die ersten und zweiten Sensorteile 72, 74 können zueinander zeigen, und sie können axial beabstandet, wie in 5a und 5b dargestellt, oder radial beabstandet sein.
Wenn der erste Sensorteil 72 über den zweiten Sensorteil 74 geführt wird, kann ein Signal an die Steuerung 80 gesendet werden. Die Steuerung 80 kann die Anzahl von empfangenen Signalen zählen, um den Winkel zu bestimmen, um den das ringförmige Element 20 gedreht wurde. Alternativ kann in dem Fall, dass es mehrere zweite Sensorteile 74 gibt, die Steuerung überwachen, welcher der Sensorteile 74 ein Signal empfängt, um die Winkelposition des ringförmigen Elements 20 zu bestimmen. In einer alternativen Anordnung kann der Sensor 70 eine Lichtquelle und einen Lichtdetektor verwenden, um relative Bewegung des ringförmigen Elements 20 und des Führungsteils 50 zu bestimmen. Relative Bewegung des ringförmigen Elements 20 und des Führungsteils 50 kann das Licht von der Lichtquelle in einer Weise ändern, die durch den Lichtdetektor erfasst werden kann, um Winkelbewegung des ringförmigen Elements 20 zu bestimmen.
Die Lenkradanordnung 10 kann ein festes Bezugselement, z. B. eine neutrale Position, haben, die dem entspricht, dass sich die Räder des Fahrzeugs in einer Position befinden, sodass sich das Fahrzeug in einer geraden Linie bewegt. Bewegung des ringförmigen Elements 20 relativ zum Führungsteil 50 kann relativ zu diesem Bezugselement von den Sensoren 70 und der Steuerung 80 bestimmt werden. Das Bezugselement kann in der Form einer Markierung an der Lenkradanordnung sein, die für den Fahrer sichtbar ist und die neutrale Position anzeigt. Alternativ kann die Bezugsposition durch eine oder mehrere Leuchten an der Lenkradanordnung repräsentiert sein, wie nachfolgend noch ausführlicher beschrieben wird. Alternativ hat die Lenkradanordnung 10 möglicherweise kein festes Bezugselement, und die Steuerung 80 berücksichtigt möglicherweise nur relative Bewegung zwischen dem ringförmigen Element 20 und dem Führungsteil 50. Das Bezugselement kann zwischen Fahrten für das Fahrzeug fest sein, z. B. in der Weise wie bei einem herkömmlichen Lenkrad, oder das Bezugselement kann zwischen Fahrzeugfahrten zurückgesetzt werden. Beispielsweise kann die Steuerung 80 die Räder des Fahrzeugs zwischen Fahrzeugfahrten in eine neutrale Position zurückstellen, und der Fahrer des Fahrzeugs würde wissen, dass die Lenkradanordnung 10 von einer neutralen Position startet.
Jetzt Bezug nehmend auf 6 kann die Lenkradanordnung 10 ferner eine oder mehrere Leuchten 90 umfassen, die dazu ausgelegt sind, die Richtung der Fahrzeugräder, die durch die Lenkradanordnung gesteuert werden, anzuzeigen. Die eine oder mehreren Leuchten 90 können die aktuelle Position des ringförmigen Elements 20 relativ zu dem oben erwähnten Bezugselement, das zwischen Fahrzeugfahrten fest oder variabel sein kann, anzeigen. Wie in 6 dargestellt, können die Leuchten im ringförmigen Element 20 bereitgestellt sein und können sich umlaufend um das ringförmige Element erstrecken. In dem Fall, dass mehrere Leuchten 90 vorhanden sind, können die Leuchten um den Umfang des ringförmigen Elements 20 verteilt sein. Alternativ kann eine einzelne Leuchte, die sich um den Umfang erstreckt, die entlang einer variierenden Länge der Leuchte beleuchtet sein kann, vorgesehen sein. Um die Anzahl der Drehungen des ringförmigen Elements 20 anzuzeigen, können mehrere Reihen von Leuchten vorgesehen sein. Beispielsweise kann eine erste Reihe von Leuchten 90a eine erste Drehung des ringförmigen Elements anzeigen, und eine zweite Reihe von Leuchten 90b kann eine zweite Drehung des ringförmigen Elements anzeigen.
Versorgung für die Leuchten 90 kann durch elektrische Schleifkontakte, z. B. Bürsten, zwischen dem Führungsteil 50 und dem ringförmigen Element 20 bereitgestellt werden. Alternativ kann Versorgung für die Leuchten durch kabellose Mittel, wie etwa elektrische Induktion durch Kabelwicklungen im Führungsteil 50 und im ringförmigen Element 20 bereitgestellt werden. Steuersignale für die Leuchten 90 von der Steuerung 80 können unter Verwendung der gleichen Mittel, also z. B. über elektrische Schleifkontakte oder kabellose Mittel, gesendet werden. Alternativ können die Leuchten 90 im Führungsteil 50 vorgesehen sein, und ein transparenter oder transluzenter Teil (z. B. umlaufender Teil) des ringförmigen Elements kann dem Fahrer gestatten, die Leuchte vom Führungsteil zu sehen.
Bezug nehmend auf 7 kann die Lenkradanordnung 10 ferner einen oder mehrere Magneten 102, 104, 106 in dem Führungsteil 50 und/oder dem ringförmigen Element 20 umfassen. Die Magneten 102, 104, 106 können die oben beschriebenen Sensoren 70 bilden, oder sie können von den Sensoren 70 getrennt sein. Die Magneten 102 im Führungsteil 50 können um den Umfang des Führungsteils verteilt sein. In ähnlicher Weise können die Magneten 104, 106 im ringförmigen Element 20 auch um den Umfang des ringförmigen Elements verteilt sein. Die Magneten 102, 104, 106 können Permanentmagneten oder Elektromagneten sein, die gezielt durch die Steuerung 80 aktiviert werden können. Beispielsweise können die Magneten 102 und der Führungsteil 50 Elektromagneten sein, die mit der Steuerung 80 wirkgekoppelt sind. Hingegen können die Magneten 104, 106 im ringförmigen Element 20 Permanentmagneten sein. Die Elektromagneten 102 im Führungsteil 50 können durch die Steuerung 80 sequenziell aktiviert werden, um eine Kraft auf die Magneten 104, 106 im ringförmigen Element zu wirken. Auf diese Weise kann eine Rückkopplungskraft auf das ringförmige Element 20 gewirkt werden, was eine Rückkopplung simulieren kann, die ein Fahrer andernfalls von einem herkömmlichen, direkt verbundenen Lenkrad erhalten hätte. Sequenzieller Betrieb der Elektromagneten 102 im Führungsteil 50 kann auch dazu dienen, das ringförmige Element 20 zu drehen, z. B. wenn sich das Fahrzeug in einem autonomen oder halb-autonomen Modus befindet und es wünschenswert ist, dass sich die Lenkradanordnung 10 dreht, wenn das Fahrzeug gesteuert wird.
Jetzt Bezug nehmend auf 8a, 8b und 8c kann die Lenkradanordnung 10 ferner ein weiteres ringförmiges Element 110 umfassen. Das weitere ringförmige Element 110 kann mit dem ringförmigen Element 20 über einen oder mehrere Arme 120, die sich in eine Richtung mit einer radialen Komponente erstrecken, verbunden sein. Das weitere ringförmige Element 110 kann im Wesentlichen kreisförmig sein und kann konzentrisch mit dem ringförmigen Element 20 sein, obwohl in einer alternativen Anordnung das weitere ringförmige Element nicht kreisförmig sein muss. In dem in 8a dargestellten Beispiel hat das weitere ringförmige Element 110 einen größeren Durchmesser als das ringförmige Element 20, allerdings wird auch in Betracht gezogen, dass das weitere ringförmige Element 110 einen Durchmesser haben kann, der kleiner als der des ringförmigen Elements 20 ist. Das weitere ringförmige Element 110 kann ein Lenkrad für den Fahrer des Fahrzeugs zum Halten anstelle des ringförmigen Elements 20 bilden. Dies kann der Hand des Fahrers gestatten, sich frei über den Stützteil 30 hinaus zu bewegen. Wie in 8b dargestellt, kann das weitere ringförmige Element 110 in einer Ebene liegen, die von der Ebene, in der das ringförmige Element 20 liegt, beabstandet ist. Mit anderen Worten, das ringförmige Element 20 und das weitere ringförmige Element 110 können axial beabstandet sein. Alternativ können, wie in 8c dargestellt, das weitere ringförmige Element 110 und das ringförmige Element 20 in derselben Ebene liegen. In dem Fall, dass das ringförmige Element 20 und das weitere ringförmige Element 110 axial beabstandet sind, kann das weitere ringförmige Element 110 den gleichen Durchmesser wie das ringförmige Element 20 haben. Die oben in Beziehung zum ringförmigen Element 20 beschriebenen Leuchten 90 können zusätzlich oder alternativ dazu in dem weiteren ringförmigen Element 110 vorgesehen sein. Versorgung und/oder Datensignale für die Leuchten 90 können durch die Verbindungsarme 120 zu dem weiteren ringförmigen Element 110 übertragen werden.
Die Steuerung 80 kann dazu ausgelegt sein, ein Lenkverhältnis zwischen dem ringförmigen Element 20 und den von der Lenkradanordnung 10 gesteuerten Fahrzeugrädern auszuwählen. Das Lenkverhältnis kann auf Betriebsparametern des Fahrzeugs basieren, wie etwa der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, dem Maß der Drehung der Fahrzeugräder gegenüber der neutralen Position, der Drehposition des ringförmigen Elements, einem Fahrmodus des Fahrzeugs usw. Beispielsweise kann das Lenkverhältnis einen ersten Wert für Fahren auf der Autobahn haben, wobei Feineinstellungen erforderlich sind, und das Lenkverhältnis kann einen zweiten Wert für die Durchführung von langsamen Fahrmanövern haben, wie etwa beim Parken. Wie oben erwähnt, kann die Steuerung 80 auch dazu ausgelegt sein, die von der Lenkradanordnung gesteuerten Fahrzeugräder zwischen Fahrzeugfahrten, z. B. wenn das Fahrzeug geparkt wurde oder vor Beginn einer folgenden Fahrt, neu auf eine neutrale Position auszurichten. Auf diese Weise muss die Lenkradanordnung nicht mit einer Anzeige der neutralen Position der Lenkanordnung versehen werden, und der Fahrer des Fahrzeugs weiß vor Beginn einer Fahrt, dass sich die Räder des Fahrzeugs in einer neutralen Position befinden.
Die Steuerung 80 kann die Leuchten 90 steuern, wie oben erwähnt. Insbesondere kann die Steuerung 80 von den Sensoren 70 die Winkelposition des ringförmigen Elements 20 bestimmen und kann so bestimmen, welche der Leuchten 90 aufleuchten muss, um dem Fahrer die Position der von der Lenkanordnung 10 gesteuerten Räder anzuzeigen.
Für einen Fachmann versteht es sich, dass die Erfindung, obwohl sie beispielhaft mit Bezug auf ein oder mehrere Beispiele beschrieben wurde, nicht auf die offenbarten Beispiele beschränkt ist, und alternative Beispiele können gebildet werden, ohne vom durch die beigefügten Ansprüche definierten Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.

Claims

Kraftfahrzeuglenkradanordnung, die Folgendes umfasst: ein ringförmiges Element, das einen Schlitz und eine interne Vertiefung umfasst, wobei sich der Schlitz und die interne Vertiefung umlaufend um das ringförmige Element erstrecken, wobei der Schlitz in einer Oberfläche des ringförmigen Elements vorgesehen ist und eine Öffnung in die interne Vertiefung bildet; einen Stützteil, der dazu ausgelegt ist, mit einer Fahrzeugstützstruktur gekoppelt zu werden, wobei sich der Stützteil durch den Schlitz erstreckt; und einen mit dem Stützteil gekoppelten Führungsteil, wobei der Führungsteil gleitbar in der internen Vertiefung angeordnet ist, sodass das ringförmige Element drehbar ist.
Lenkradanordnung nach Anspruch 1, wobei der Führungsteil bogenförmig ist.
Lenkradanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Führungsteil kreisförmig ist und sich um die interne Vertiefung erstreckt.
Lenkradanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lenkradanordnung ferner ein oder mehrere Lager umfasst, die zwischen dem Führungsteil und einer inneren Oberfläche der internen Vertiefung vorgesehen sind.
Lenkradanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Stützteil und der Führungsteil integral sind.
Lenkradanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lenkradanordnung ferner einen oder mehrere Sensoren, die dazu ausgelegt sind, die Drehposition des ringförmigen Elements zu bestimmen, umfasst.
Lenkradanordnung nach Anspruch 6, wobei der eine oder die mehreren Sensoren dazu ausgelegt sind, die Position des ringförmigen Elements relativ zu einem Bezugselement, das zwischen Fahrzeugfahrten fest oder variabel ist, zu bestimmen.
Lenkradanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lenkradanordnung ferner eine oder mehrere Leuchten, die dazu ausgelegt sind, die Richtung der durch die Lenkradanordnung gesteuerten Fahrzeugräder anzuzeigen, umfasst.
Lenkradanordnung nach Anspruch 8, wobei die eine oder mehreren Leuchten dazu ausgelegt sind, die aktuelle Position des ringförmigen Elements relativ zu einem Bezugselement, das zwischen Fahrzeugfahrten fest oder variabel ist, anzuzeigen.
Lenkradanordnung nach Anspruch 8 oder 9, wobei die eine oder mehreren Leuchten sich umlaufend erstrecken oder umlaufend verteilt sind.
Lenkradanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die eine oder mehreren Leuchten in mehreren Reihen angeordnet sind, wobei jede Reihe eine vollständige Drehung des ringförmigen Elements anzeigt.
Lenkradanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lenkradanordnung ferner einen oder mehrere Magneten in dem Führungsteil und/oder dem ringförmigen Element umfasst.
Lenkradanordnung nach Anspruch 12, insofern abhängig von Anspruch 6, wobei die Sensoren die Magneten umfassen.
Lenkradanordnung nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Magneten dazu ausgelegt sind, gezielt eine Kraft auf das ringförmige Element zu wirken.
Lenkradanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das ringförmige Element ein Lenkrad für einen Fahrer eines Fahrzeugs zum Lenken bildet.
Lenkradanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Lenkradanordnung ferner ein weiteres ringförmiges Element umfasst, wobei das weitere ringförmige Element mit dem ringförmigen Element gekoppelt und konzentrisch ist, wobei das weitere ringförmige Element ein Lenkrad für einen Fahrer eines Fahrzeugs zum Halten bildet.
Lenkradanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schlitz an einer Seite des ringförmigen Elements vorgesehen ist, die, wenn in das Fahrzeug eingebaut, von einem Fahrer weg zeigt.
Lenkradanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schlitz so dimensioniert ist, dass der Führungsteil während Verwendung der Lenkradanordnung nicht von der internen Vertiefung entfernt werden kann.
Lenkradanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das ringförmige Element aus zwei oder mehr Teilen zusammengebaut wird, die, wenn zerlegt, Platzieren des Führungsteils in der internen Vertiefung gestatten.
Lenkradanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Querschnitt des Stützteils gekrümmt ist, wo sich der Stützteil durch den Schlitz erstreckt, wobei die Krümmung des Stützteils der Krümmung des Schlitzes entspricht.
Lenkradanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lenkradanordnung ferner eine Steuerung umfasst, die dazu ausgelegt ist, einen Lenkwinkel von Fahrzeugrädern, die durch die Lenkradanordnung gesteuert werden, basierend auf der Drehposition des ringförmigen Elements zu bestimmen.
Lenkradanordnung nach Anspruch 21, wobei die Steuerung dazu ausgelegt ist, ein Lenkverhältnis zwischen dem ringförmigen Element und den von der Lenkradanordnung gesteuerten Fahrzeugrädern basierend auf Betriebsparametern des Fahrzeugs auszuwählen.
Lenkradanordnung nach Anspruch 21 oder 22, wobei die Steuerung dazu ausgelegt ist, die von der Lenkradanordnung gesteuerten Fahrzeugräder zwischen Fahrzeugfahrten wieder in eine neutrale Position auszurichten.
Kraftfahrzeug, das die Lenkradanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst.
Kraftfahrzeuglenkradanordnung oder Kraftfahrzeug, wie im Wesentlichen hier beschrieben, mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen und wie in diesen gezeigt.