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Die Erfindung betrifft eine Lenkhandhabe für ein Kraftfahrzeug mit einem Steer-by-Wire-Lenksystem gemäß der im Obergriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art.
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Insbesondere in Hinblick auf ein pilotiertes Fahren besteht das Bedürfnis in Fahrsituationen in denen die Lenkhandhabe nicht benötigt wird, mehr Raum für die Insassen zur Verfügung zu stellen. Klassische, in Form eines Lenkrades, d.h. radförmig, ausgebildete Lenkhandhaben mit klassischer Lenksäule erweisen sich aufgrund ihres großen Bauraumbedarfs hier als nachteilig.
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Auch im Hinblick auf den Einbau von Head-up Display Systemen (HUD Systemen) und hier insbesondere die zukünftig immer stärker zu erwartenden Augmented Realitiy Head-up Display Systemen (AR-HUD Systemen), die in ca. 10 m Entfernung vom Fahrer einen Ausschnitt des Sichtfeldes des Fahrers als vollfarbige Grafik in die reale Straßenansicht einfügen, und entsprechend Einbauraum benötigen, erweisen sich Lenkhandhaben mit Lenksäulen als nachteilig.
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Eine lenksäulenfreie, im Vergleich zu einem radförmigen Lenkrad weniger Bauraum benötigende Lenkhandhabe ist aus der
DE 101 57 944 B4 bekannt. Die Lenkhandhabe ist dabei in Form eines Sticks ausgebildet. Als nachteilig erweist sich hierbei, dass die Bedienung bzw. die Lenkung eines Kraftfahrzeugs mittels eines Sticks gewöhnungsbedürftig und wenig intuitiv ist.
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Eine von der klassischen Lenkradform abweichende, aber dennoch intuitiv bedienbare Lenkhandhabe ist aus der
DE 10 2006 006 995 A1 bekannt. Die Lenkhandbhabe umfasst zwei Griffteile, die bezüglich einer Basis bzw. eines Nabenelements schwenkbar gelagert sind und zwischen einer eingefahrenen Stellung unter Bildung einer geometrisch kleineren Form und einer ausgefahrenen Stellung unter Bildung der geometrisch größeren Form verstellbar sind. Als nachteilig erweist sich hierbei, dass die Lenkhandhabe auch bei eingefahrener Stellung der Griffteile aufgrund der Basis bzw. des Nabenelements verhältnismäßig viel Bauraum benötigt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lenkhandhabe für ein Kraftfahrzeug gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art derart weiterzubilden, dass neben einer bauraumoptimierten Ausbildung der Lenkhandhabe noch eine intuitive Bedienbarkeit der Lenkhandhabe gewährleistet ist und dass ausreichend Einbauraum für HUD- bzw. AR-HUD-Systeme zur Verfügung gestellt ist.
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Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst.
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Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
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In bekannter Art und Weise umfasst die Lenkhandhabe für ein Kraftfahrzeug mit einem Steer-by-Wire-Lenksystem ein der linken Hand des Fahrers zugeordnetes erstes Griffteil und ein der rechten Hand des Fahrers zugeordnetes zweites Griffteil.
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Steer-by-Wire Lenksystem ist dabei insbesondere so zu verstehen, dass zwischen der Lenkhandhabe und den Rädern keinerlei mechanische Verbindung mehr besteht (d.h. es ist keine Lenksäule vorhanden) und die Lenkbefehle von der Lenkhandhabe elektrisch über ein Steuergerät an einen Motor übermittelt werden, der die Lenkbewegung ausführt und an die Räder weiterleitet.
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Erfindungsgemäß sind die beiden Griffteile als zwei separate, nicht miteinander verbundene und bezüglich einer gemeinsamen, virtuellen Drehachse drehbare Bauteile ausgebildet.
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Der Ausdruck „virtuelle Drehachse“ ist dabei so zu verstehen, dass die beiden Griffteile, die aufgrund der separaten und damit nabenfreien Ausbildung keine herkömmliche Drehachse wie ein klassisches Lenkrad aufweisen, in Bezug zum Kraftfahrzeugaufbau um eine gemeinsame, nachgeahmte Drehachse drehbar sind. Lediglich der Vollständigkeit halber wird zudem noch darauf hingewiesen, dass die virtuelle Drehachse (=> aufgrund ihres virtuellen Charakters) selbst keinen Bauraum benötigt.
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Vorteilhaft an der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist, dass aufgrund der separaten Ausbildung der beiden Griffteile, d.h. der nabenfreien Ausgestaltung der Lenkhandhabe, eine besonders bauraumoptimierte Lenkhandhabe zur Verfügung gestellt ist, die zudem aufgrund der beiden bezüglich der virtuellen Drehachse drehbaren Griffteile intuitiv zu bedienen ist. Ein weiterer, entscheidender Vorteil ist, dass aufgrund der nabenfreien Ausgestaltung der Lenkhandhabe und des Wegfalls der Lenksäule nunmehr viel zusätzlicher Bauraum zur Verfügung gestellt ist, der in vorteilhafter Weise für HUD- oder AR-HUD-Systeme genutzt werden kann. Da HUD- oder AR-HUD-Systeme möglichst in der Fahrerachse angeordnet sein sollten, erweist sich die erfindungsgemäße Ausgestaltung und der dadurch gewonnene Bauraum als besonders vorteilhaft.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lenkhandhabe sieht vor, dass dem ersten und dem zweiten Griffteil jeweils ein das Griffteil lagerndes Trägerelement zugeordnet ist. An den Trägerelementen sind die Griffteile mittels eines ersten Lagers drehbar um eine parallel zur virtuellen Drehachse ausgerichteten ersten Drehachse gelagert, d.h. die Griffteile sind über die ersten Lager jeweils in Bezug zum Trägerelement um die erste Drehachse drehbar gelagert. Die Trägerelemente ihrerseits sind jeweils mittels eines zweiten Lagers drehbar um eine parallel zur virtuellen Drehachse ausgerichteten zweiten Drehachse am Kraftfahrzeugaufbau und damit insbesondere in Bezug zum Armaturenbrett des Kraftfahrzeugs um die zweite Drehachse drehbar gelagert. Diese Ausführungsform hat den Effekt, dass aufgrund der nunmehr ermöglichten Drehung um zwei Drehachsen pro Griffelement auf eine einfache Art und Weise die virtuelle Drehachse realisiert ist.
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Bevorzugt sind dabei die ersten und zweiten Lager so angeordnet, dass in Bezug zur virtuellen Drehachse die ersten Lager radial innen und die zweiten Lager radial außen liegen.
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Vorzugsweise umfassen dabei die die Griffteile tragenden Trägerelemente jeweils einen zwischen dem ersten Lager (=> Lagerstelle Griffteil am Trägerelement) und dem zweiten Lager (Lagerstelle Trägerelement am Armaturenbrett) angeordneten Aktuator, mittels dem der Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Lager und damit die Länge der Trägerelemente verstellbar ist. Zudem sind bevorzugt den ersten und zweiten Lagern jeweils ein Aktor zugeordnet, mittels dessen der Drehwinkel der Lager verstellbar ist. Dies hat den Effekt, dass aufgrund der ermöglichten Längung der Trägerelemente und der Einstellung der Drehwinkel der Lager auch bei größeren Lenkbewegungen, d.h. stärkerem Lenkeinschlag der beiden Griffteile, die Drehung um die virtuelle Drehachse ermöglicht ist.
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Hierzu ist gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass die Aktuatoren der Trägerelemente und die Aktoren der ersten und zweiten Lager mit einer Regel-/Steuereinheit in Wirkverbindung stehen, der als Eingangsgrößen die Auslenkung der Griffelemente zur Verfügung gestellt werden und die die Aktuatoren der Trägerelemente und die Aktoren der Lager so ansteuert, dass bei einer Auslenkung der Griffelemente, d.h. eine Drehung der Griffelemente in Bezug zu den Trägerelementen und Drehung der Trägerelemente in Bezug zum Kraftfahrzeugaufbau, die ersten Lager eine Kreisbahn/Kreisbewegung um die virtuelle Drehachse ausführen.
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Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung stehen die die Griffteile lagernden Trägerelemente mit einer Verstelleinrichtung in Wirkverbindung, mittels der die Griffteile aus einer Bedienposition in eine Ruheposition und vice versa verstellbar sind. Bevorzugt sind dabei in Ruheposition die beiden Griffteile bündig zum umgebenden Armaturenbrett angeordnet. Ausgehend von der aktuellen Gesetzeslage ist Ruheposition so zu verstehen, dass das Kraftfahrzeug steht, d.h. dass die Lenkhandhabe weder aktiv (=> Fahrer fährt das Kraftfahrzeug selbsttätig) noch passiv (=> Fahrzeug wird autonom bewegt, Lenkhandhabe ist aber griffbereit, um ein potentielles Eingreifen des Fahrers zu ermöglichen) benötigt wird. Sofern in Zukunft der Gesetzgeber auch für ein pilotiertes Fahren von der Notwendigkeit einer griffbereiten Lenkhandhabe absieht, kann unter Ruheposition auch der autonome Fahrzustand des Kraftfahrzeugs (=> pilotierte Fahrt) verstanden werden. Vorteilhaft an dieser Ausführungsform ist, dass in Ruheposition keine „störende“ Lenkhandhabe mehr vorhanden ist und damit für den Fahrer zusätzlicher Raum, z.B. beim Ein- oder Aussteigen oder gegebenenfalls beim pilotierten Fahren, zur Verfügung gestellt ist. Ein weiterer Vorteil ist, dass, wenn das Kraftfahrzeug geparkt ist und die Lenkhandhabe sich in Ruheposition befindet, hierdurch ein wirksamer Diebstahlschutz/Wegfahrsperre zur Verfügung gestellt ist.
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Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen.
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In der Zeichnung bedeutet:
- 1 eine Seitenansicht einer klassischen Lenkhandhabe nach dem Stand der Technik;
- 2 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Lenkhandhabe in Geradeausstellung;
- 3 die Lenkhandhabe aus 2 nach Einschlag nach links;
- 4 eine Rückansicht der Lenkhandhabe aus 3;
- 5 den rechten Griffteil der Lenkhandhabe aus 4, und
- 6 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Lenkhandhabe.
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1 zeigt ein klassisches Cockpit eines Kraftfahrzeugs in der Seitenansicht. Eine Lenkhandhabe 10 steht über eine Lenksäule 12 in mechanischer Wirkverbindung mit einem - hier nicht dargestellten - Lenkgetriebe des Kraftfahrzeugs. In dem durch die Windschutzscheibe 14 noch oben und durch die Lenksäule 12 nach unten begrenzten Bauraum ist ein Head-up Display System 16, nachfolgend verkürzt auch als HUD-System bezeichnet, verbaut. Wie 1 zu entnehmen ist, ist aufgrund der Lenksäule 12 der Bauraum nach unten begrenzt. Insbesondere in Bezug auf die zukünftig immer stärker zu erwartenden Augmented Realtiy Head-up Display Systems (AR-HUD Systeme), die mehr Bauraum benötigen, erweist sich die klassische Anordnung von Lenkhandhabe 10 und Lenksäule 12 als nachteilig.
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1 bis 5 zeigen in einer schematischen Ansicht eine insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnete erfindungsgemäße Lenkhandhabe für ein Kraftfahrzeug mit einem Steer-by-Wire Lenksystem. D.h. die Lenkbefehle werden von der Lenkhandhabe 10 über ein Steuergerät elektrisch zu einem Aktor weitergeleitet, der den Lenkbefehl an den Rädern ausführt. Eine mechanische Verbindung in Form einer Lenksäule besteht vorliegend nicht.
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Die Lenkhandhabe 10 umfasst ein der linken Hand des Fahrers zugeordnetes erstes Griffteil 10-L und ein der rechten Hand des Fahrers zugeordnetes zweites Griffteil 10-R. Dabei sind - wie insbesondere 1 bis 4 weiter zu entnehmen ist - die beiden Griffteile 10-L, 10-R als zwei separate Bauteile ausgebildet. Separate Bauteile heißt, dass die beiden Griffteile 10-L, 10-R nicht über eine Nabe miteinander verbunden sind. Mit dem Bezugszeichen 18 ist die virtuelle Drehachse bezeichnet, um die die beiden Griffteile 10-L, 10-R in Bezug zum Armaturenbrett 20 drehbar angeordnet sind.
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Die nabenfreie Ausgestaltung der Lenkhandhabe 10 und der Wegfall der Lenksäule hat den positiven Effekt, dass nunmehr zwischen den beiden Griffteilen 10-L und 10-R zusätzlicher Bauraum zur Verfügung steht, der z.B. für ein größeres Display genutzt werden kann. Der zusätzlich zur Verfügung gestellte Bauraum ist in 2 durch eine Schraffur gekennzeichnet.
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Wie insbesondere 3 und 4 zu entnehmen ist, sind die Griffteile 10-L, 10-R jeweils über ein erstes Lager 22-1 drehbar um eine parallel zur virtuellen Drehachse 18 ausgerichteten ersten Drehachse 24-1 an einem Trägerelement 26-L bzw. 26-R gelagert und die Trägerelemente 26-L und 26-R sind jeweils über ein zweites Lager 22-2 um eine parallel zur virtuellen Drehachse 18 ausgerichteten zweiten Drehachse 24-2 drehbar am Fahrzeugaufbau, d.h. drehbar in Bezug zum Armaturenbrett 20 angeordnet. Wie insbesondere aus 4 zu entnehmen ist, umfassen die Trägerelemente 26-L, 26-R jeweils einen zwischen dem ersten Lager 22-1 und dem zweiten Lager 22-2 angeordneten Aktuator 28, mittels dem der Abstand zwischen den ersten und zweiten Lager 22-1, 22-2 und damit die Länge der Trägerelemente 26-L bzw. 26-R verstellbar ist. Die Längenverstellung der Trägerelemente ist in 3 durch den Doppelpfeil angedeutet. Zudem stehen die ersten und zweiten Lager 22-1, 22-2 jeweils mit - hier nicht dargestellten - Aktoren in Wirkverbindung, mittels derer die Drehwinkel der Lager 22-1, 22-2 verstellbar sind.
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Die den Trägerelementen 26-L, 26-R zugeordneten Aktuatoren 28-L, 28-R sowie die den Lagern 22-1, 22-2 zugeordneten Aktoren stehen mit einer - hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellten - Regel-/Steuereinheit in Wirkverbindung. Der Regel-Steuereinheit werden als Eingangsgrößen insbesondere die Auslenkung der beiden Griffteile 10-L, 10-R zur Verfügung gestellt, anhand derer die Regel-Steuereinheit die Aktuatoren 28-L, 28-R der Trägerelemente 26-L, 26-R sowie die Aktoren der Lager 22-1, 22-2 so ansteuert, dass bei einer Auslenkung der Griffelemente 10-L, 10-R die ersten Lager 22-1 eine Kreisbewegung entlang der gestrichelten dargestellten Kreisbahn ausführen, vgl. 3.
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Zudem sind die Griffteile 10-L und 10-R aus der in 2 bis 4 dargestellten Bedienposition in eine Ruheposition überführbar, in der die beiden Griffteile 10-L und 10-R bündig zum umgebenden Armaturenbrett 20 angeordnet sind. Die hierfür notwendige Verstelleinrichtung 30 ist schematisch in 5 dargestellt. In 5 ist lediglich das rechte Griffteil 10-R der Lenkhandhabe 10 dargestellt; der Aufbau für das linke Griffteil 10-L ist entsprechend.
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Wie 5 zeigt, ist das zweite Lager 22-2 in einer Führung 32 geführt, in der das Lager 22-2 aus Sicht des Fahrers betrachtet, schräg nach rechts vorne verschiebbar ist. Die Verschiebebewegung kann manuell als auch mittels eines entsprechenden Aktuators erfolgen. Aufgrund der Verschiebung des Lagers 22-2 in der Führung 32 in Kombination mit der durch den Pfeil angedeuteten Verkürzung des Trägerelements 26-R gelangt das Griffteil 10-R in bündiger Anlage zum umgebenden Armaturenbrett 20.
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In Ruheposition ist dem Fahrer damit zusätzlicher Raum, z.B. beim Ein-/Aussteigen oder - sofern beim autonomen Fahren eine griffbereite Lenkhandhabe nicht mehr erforderlich sein sollte - beim pilotierten Fahren, zur Verfügung gestellt.
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Ein weiterer entscheidender Vorteil der erfindungsgemäßen Lenkhandhabe 10 ist aus 6 ersichtlich: Da nunmehr der Bauraum nach unten nicht durch eine Lenksäule begrenzt wird, steht wesentlich mehr Einbauraum für HUD-Systeme oder auch AR-HUD-Systeme zur Verfügung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10157944 B4 [0004]
- DE 102006006995 A1 [0005]
