DE102019002387A1

DE102019002387A1 - Erfassungseinrichtung zum Rückschließen auf Vitalparameter eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102019002387A1
Application number: DE102019002387.0A
Authority: DE
Inventors: Florian Friedl; Thomas Letierce; Michael Meyer; Juergen Oberenzer; Torsten Schadt; Gottfried Schremmer
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2019-04-01
Filing date: 2019-04-01
Publication date: 2020-10-01

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen wenigstens einer Messgröße, welche einen Rückschluss auf wenigstens einen Vitalparameter eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs zulässt. Die Erfassungseinrichtung weist eine Lenkhandhabe für das Kraftfahrzeug, wenigstens eine erste an der Lenkhandhabe angeordnete Elektrode (16), wenigstens eine zweite an der Lenkhandhabe angeordnete und von der ersten Elektrode (16) galvanisch getrennte Elektrode, und eine zum Rückschließen auf den wenigstens einen Vitalparameter ausgebildete Auswerteeinrichtung auf, welche mit den Elektroden (16) gekoppelt ist. Die Lenkhandhabe weist wenigstens ein an einem Grundkörper (54) der Lenkhandhabe angeordnetes Montageelement (38) auf, welches als Halterung zum Halten der Elektroden (16) ausgebildet ist. In dem Montageelement (38) ist zumindest ein Teilbereich (40) der jeweiligen Elektrode (16) aufgenommen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen wenigstens einer Messgröße, welche einen Rückschluss auf wenigstens einen Vitalparameter eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs zulässt. Die Erfassungseinrichtung weist eine Lenkhandhabe für das Kraftfahrzeug auf, wenigstens eine erste an der Lenkhandhabe angeordnete Elektrode und wenigstens eine zweite an der Lenkhandhabe angeordnete Elektrode, welche von der ersten Elektrode galvanisch getrennt ist. Eine zum Rückschließen auf den wenigstens einen Vitalparameter ausgebildete Auswerteeinrichtung ist mit den Elektroden gekoppelt.
Die DE 10 2017 007 851 A1 beschreibt eine Messeinrichtung zum Erfassen von Messgrößen, welche Vitalparameter eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs charakterisieren. Die Messeinrichtung weist Sensoren auf, welche an einem Lenkradkranz eines Lenkrads des Kraftfahrzeugs angeordnet sind. Die Sensoren umfassen einen Kunststoffträger, auf welchen eine dünne, metallische Galvanikschicht aufgebracht ist. Die Sensoren sind mit einer Auswerteeinrichtung gekoppelt, über welche sich die Vitalparameter etwa in Form einer Herzfrequenz oder Herzrate, eines zeitlichen Verlaufs der Herzrate, einer Hauttemperatur oder einer Hautleitfähigkeit messen lassen.
Bei dem Gegenstand der DE 10 2017 007 851 A1 soll eine im Vergleich zu einer aus massivem Metall gefertigten Elektrode geringe Wärmeleitfähigkeit des Kunststoffträgers für eine vorteilhafte Haptik sorgen, wenn der Fahrer die Sensoren berührt.
Jedoch weisen die den Kunststoffträger mit der metallischen Galvanikschicht umfassenden Sensoren eine vergleichsweise große Fläche auf. Und Elektroden mit einer großen Fläche können bei einer hohen Bauteiltemperatur und bei einer niedrigen Bauteiltemperatur zu Haptikproblemen führen. Dies ist nämlich dann der Fall, wenn der Fahrer ein sich im Bereich der Sensoren bei hoher Temperatur heiß beziehungsweise bei niedriger Temperatur kalt anfühlendes Lenkrad anfasst. Darüber hinaus ist das Anordnen der den jeweiligen Kunststoffträger mit der Galvanikschicht umfassenden Sensoren an dem Lenkradkranz des Lenkrads und auch das Verbinden der Sensoren mit der Auswerteeinrichtung mit einem vergleichsweise hohen Aufwand verbunden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Erfassungseinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher eine besonders einfache Montage gegeben ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Erfassungseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Erfassungseinrichtung zum Erfassen wenigstens einer Messgröße, welche einen Rückschluss auf wenigstens einen Vitalparameter eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs zulässt, weist eine Lenkhandhabe für das Kraftfahrzeug, wenigstens eine erste an der Lenkhandhabe angeordnete Elektrode und wenigstens eine zweite an der Lenkhandhabe angeordnete und von der ersten Elektrode galvanisch getrennte Elektrode auf. Eine Auswerteeinrichtung der Erfassungseinrichtung ist zum Rückschließen auf den wenigstens einen Vitalparameter ausgebildet und mit den Elektroden gekoppelt. Die Lenkhandhabe weist wenigstens ein an einem Grundkörper der Lenkhandhabe angeordnetes Montageelement auf, welches als Halterung zum Halten der Elektroden ausgebildet ist. In dem wenigstens einen Montageelement ist zumindest ein Teilbereich der jeweiligen Elektrode aufgenommen. Durch das Vorsehen des wenigstens einen Montageelements, welches als Halterung für die Elektroden dient, ist das Anordnen der Elektroden an der Lenkhandhabe besonders einfach zu realisieren. Folglich ist bei der Erfassungseinrichtung eine besonders einfache Montage gegeben. Denn zum Anbringen der Elektroden an der Lenkhandhabe braucht lediglich der zumindest eine Teilbereich der jeweiligen Elektrode derart in das wenigstens eine Montageelement eingeführt zu werden, dass der zumindest eine Teilbereich in dem Montageelement aufgenommen ist.
Dadurch, dass bei Nutzung der Lenkhandhabe ein Kontakt der Hände beziehungsweise der Finger des Fahrers mit den wenigstens zwei Elektroden vorliegt, welche als konduktive Sensoren ausgebildet sind, lassen sich während der Fahrt Vitaldaten beziehungsweise Vitalparameter des Fahrers erfassen, ohne dass der Fahrer hierfür am Körper Erfassungsgeräte zu tragen bräuchte, etwa in Form von sogenannten Wearables. Zudem ist bei der Erfassung von mittels der Elektroden erfassbaren Messgrößen keine Beeinflussung durch Kleidungsstücke gegeben, sofern der Fahrer keine Handschuhe trägt. Denn über die Elektroden können vom Körper des Fahrers ausgehende Signale etwa in Form einer elektrischen Spannung erfasst werden. Hierbei sorgt die galvanische Trennung der Elektroden dafür, dass erst über den Körper des Fahrers eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Elektroden hergestellt wird. Wenn also die Hände oder die Finger des Fahrers an den Elektroden anliegen, ist über die konduktive Sensorik eine genaue Datenerfassung möglich.
Darüber hinaus lässt sich durch das Vorsehen des wenigstens einen Montageelements, welches die Elektroden hält, eine galvanische Trennstelle zwischen den wenigstens zwei Elektroden prozesssicher realisieren. Auf diese Weise lässt sich des Weiteren sicherstellen, dass Toleranzen aufgenommen werden können, welche aus der Fertigung der Elektroden und/oder aus einer Wärmedehnung der Elektroden herrühren können.
Auch eine in einer Serienfertigung realisierbare Kontaktierung der Elektroden zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung mit der Auswerteeinrichtung lässt sich durch das Vorsehen des wenigstens einen Montageelements besonders einfach realisieren, ohne dass etwa ein aufwendiges Einfädeln von Kabeln oder dergleichen erforderlich wäre.
Das wenigstens eine Montageelement erlaubt es des Weiteren, insbesondere im Rahmen einer Serienfertigung, eine Erhabenheit der Elektroden bezogen auf eine Oberfläche der Lenkhandhabe einzustellen. Dadurch kann einerseits sichergestellt werden, dass beim Greifen der Lenkhandhabe ein Kontakt zwischen den Elektroden und den Händen des Fahrers besteht. Zudem lässt sich so eine sehr ansprechende Haptik und Optik der die Elektroden umfassenden Lenkhandhabe erreichen.
Durch das Anordnen der wenigstens zwei Elektroden an der Lenkhandhabe derart, dass die Elektroden durch das wenigstens eine Montageelement gehalten sind, lässt sich zudem ein ansprechendes, schlankes Design der Elektroden realisieren. Derartige, flächenmäßig kleine beziehungsweise schlanke Elektroden sorgen aufgrund der geringen Wärmekapazität zudem für eine angenehme Haptik beim Anfassen der Lenkhandhabe im Bereich der Elektroden, und zwar auch dann, wenn hohe Temperaturen oder tiefe Temperaturen vorliegen. Denn über eine dünne, schmale Elektrode kann im Gegensatz zu einer flächenmäßig großen Elektrode lediglich ein sehr geringer Wärmeübergang auf die Hände beziehungsweise Finger des Fahrers oder von diesen stattfinden.
Dies gilt insbesondere, wenn gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung die jeweiligen Elektroden einen aus Kunststoff gebildeten Trägerkörper aufweisen, auf welchen eine dünne, metallische Schicht aus einem elektrisch leitfähigen Material aufgebracht ist, etwa durch ein Verfahren der Galvanotechnik beziehungsweise elektrochemischen Abscheidung. Beispielsweise kann der Trägerkörper aus Kunststoff mit einer aus Chrom gebildeten Deckschicht, insbesondere Galvanikschicht versehen sein.
Die Elektroden können mittels wenigstens eines Teilstücks eines Obermaterials der Lenkhandhabe galvanisch voneinander getrennt sein. Beispielsweise kann bei der Verwendung eines Leders oder Kunstleders als Obermaterial ein Teilstück eines solchen Leders oder Kunstleders, beispielsweise also ein Lederstreifen oder ein Kunstlederstreifen, für die galvanische Trennung der Elektroden sorgen. Ein solcher Streifen kann beispielsweise an zwei voneinander beabstandeten Stellen um einen Lenkradkranz der Lenkhandhabe umlaufen beziehungsweise den Lenkradkranz umschlingen und so dafür sorgen, dass die beiden Elektroden in Umfangsrichtung des Lenkradkranzes auf Abstand voneinander gehalten sind.
Auch bei einer Verwendung von beispielsweise Holz als Obermaterial des Lenkrads lässt sich durch Einsetzen eines aus Holz gebildeten Teilstücks auf sehr einfache und zuverlässige Art und Weise die galvanische Trennung der wenigstens zwei Elektroden voneinander sicherstellen.
Zusätzlich oder alternativ können mittels wenigstens eines an dem Grundkörper angebrachten und aus einem elektrisch isolierenden Material gebildeten Trennelements die Elektroden galvanisch voneinander getrennt sein. Ein solches Trennelement in Form eines Zusatzbauteils ermöglicht ebenfalls eine zuverlässige und bei der Montage prozesssicher realisierbare galvanische Trennung der beiden Elektroden voneinander.
Das wenigstens eine Montageelement kann zumindest bereichsweise von dem Obermaterial abgedeckt sein. Beispielsweise können jeweilige freie Enden des Obermaterials zusammen mit dem zumindest einen Teilbereich der jeweiligen Elektrode in dem Montageelement aufgenommen sein. Dadurch ist ein besonders ansprechendes Erscheinungsbild der Lenkhandhabe erreichbar. Zudem erleichtert so das Montageelement das Anbringen des Obermaterials an dem Grundkörper der Lenkhandhabe.
Herstellungstechnisch besonders einfach lässt sich die galvanische Trennung der Elektroden voneinander realisieren, wenn gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung das wenigstens eine Trennelement durch das wenigstens eine Montageelement gebildet ist. Dies macht nämlich die galvanische Trennung der Elektroden voneinander besonders aufwandsarm.
Vorzugsweise ist das wenigstens eine Montageelement als Montageschiene mit einem ersten Schenkel und einem zweiten Schenkel ausgebildet. Hierbei ist der zumindest eine Teilbereich der jeweiligen Elektrode zwischen den beiden Schenkeln angeordnet. So lässt sich einerseits besonders einfach der zumindest eine Teilbereich der Elektrode zwischen die beiden Schenkel einführen, um die jeweilige Elektrode an der Lenkhandhabe anzuordnen. Zudem kann eine derartige Montageschiene besonders gut als Stützbauteil beziehungsweise Unterfütterung für ein Obermaterial der Lenkhandhabe genutzt werden. Darüber hinaus lässt sich durch die Ausbildung des Montageelements als Montageschiene eine Erhabenheit der Elektrode, also ein Hervorstehen der Elektrode gegenüber an die Elektrode angrenzende Bereiche der Lenkhandhabe, besonders einfach und prozesssicher realisieren. Die Montageschiene kann insbesondere aus Kunststoff gebildet sein.
Vorzugsweise ist mittels des wenigstens einen Montageelements ein der jeweiligen Elektrode zugeordnetes Kontaktierelement gehalten, welches über eine Verbindungsleitung mit der Auswerteeinrichtung elektrisch leitend verbunden ist. Hierbei ist der zumindest eine Teilbereich der jeweiligen Elektrode mit dem jeweiligen Kontaktierelement elektrisch leitend verbunden. Durch eine derartige Ausgestaltung kann auf besonders einfache Weise die Kopplung der Elektroden mit der Auswerteeinrichtung, also die elektrische Kontaktierung der Elektroden, sichergestellt werden.
Beispielsweise kann der zumindest eine, nach Art wenigstens eines Montagefußes ausgebildete Teilbereich der Elektrode in dem Kontaktierelement unter Klemmwirkung gehalten sein, sodass der elektrisch leitende Kontakt mit dem Kontaktierelement sichergestellt ist. Beispielsweise kann der Teilbereich der Elektrode nach Art eines männlichen Teilstücks eines Druckknopfs in dem Kontaktierelement gehalten sein.
Zusätzlich oder alternativ kann das Kontaktierelement Federelemente aufweisen, welche auf den Teilbereich eine Klemmwirkung ausüben und so für die elektrisch leitende Verbindung zwischen der Elektrode und dem Kontaktierelement sorgen. Auch durch aus einem elektrisch leifähigen und elastischen Material gebildete Komponenten, etwa durch einen elektrisch leifähigen Gummi und/oder Klebstoff, kann der Kontakt zwischen dem Teilbereich der jeweiligen Elektrode und dem Kontaktierelement hergestellt werden. Insbesondere durch derartige, federnde und/oder elastische Elemente lässt sich sicherstellen, dass die elektrisch leitende Verbindung zwischen der Elektrode und dem jeweiligen Kontaktierelement dauerhaft und auch bei einem Auftreten von Vibrationen der Lenkhandhabe besteht beziehungsweise bestehen bleibt.
Dadurch, dass die Auswerteeinrichtung über die Verbindungsleitung bereits elektrisch leitend mit dem jeweiligen Kontaktierelement verbunden ist, entfällt auch eine aufwendige, separate Verkabelung der Elektroden mit der Auswerteeinrichtung.
Vorzugsweise ist die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet, aus der wenigstens einen Messgröße auf eine Muskelaktivität wenigstens eines Skelettmuskels des Fahrers zu schließen. Mit anderen Worten kann mittels der Erfassungseinrichtung die elektrische Muskelaktivität von Muskeln etwa der Hände und/oder der Arme und/oder des Oberkörpers des Fahrers erfasst werden. Aus der Anspannung derartiger Skelettmuskeln kann beispielsweise abgeleitet werden, ob der Fahrer unter Stress steht oder vergleichsweise entspannt ist. Insbesondere können die erfassten Werte oder Messgrößen mittels der Auswerteeinrichtung ausgewertet und zu einem individuellen Stressindex weiterverarbeitet werden, welcher ein Stressniveau des Fahrers angibt.
Derartige Messungen der elektrischen Muskelaktivität des wenigstens einen Skelettmuskels erlauben die Erfassung von Werten, wie sie auch bei einer Elektromyografie (EMG) erfasst werden. Entsprechend lassen sich besonders weit gehende Aussagen über den physischen, psychischen und mentalen Zustand des Fahrers beziehungsweise des Fahrzeuglenkers erhalten.
Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet ist, aus der wenigstens einen Messgröße auf eine elektrische Aktivität eines Herzmuskels des Fahrers zu schließen. Es lassen sich also mittels der Elektroden bevorzugt auch Werte erfassen, wie sie aus einem Elektrokardiogramm (EKG) ablesbar sind. Beispielsweise können somit Vitalparameter in Form einer Herzrate beziehungsweise des Pulses, in Form von Intervallen zwischen einzelnen Herzschlägen (Inter-Beat-Intervalle), in Form einer Variabilität der Herzrate, in Form eines zeitlichen Verlaufs der Herzrate und dergleichen erfasst werden.
Die Erfassung derartiger EKG-Werte kann zeitgleich oder im Wechsel mit der Erfassung von EMG-Werten durchgeführt werden. Darüber hinaus ist es vorzugsweise möglich, mittels der Erfassungseinrichtung eine Temperatur der Haut des Fahrers und/oder eine Leitfähigkeit der Haut des Fahrers zu erfassen. Auch derartige Vitalparameter erlauben nämlich einen Rückschluss auf den physischen, psychischen und mentalen Zustand des Fahrers.
Um aus den erfassten Messgrößen Rückschlüsse auf den Zustand des Fahrers zu ziehen, kann die Auswerteeinrichtung Algorithmen nutzen, welche in einem, insbesondere elektronischen, Baustein der Auswerteeinrichtung selber etwa in Form von entsprechenden Programmen abgelegt sind. Es ist jedoch auch möglich, dass die Auswerteeinrichtung die Messgrößen an eine außerhalb des Kraftfahrzeugs angeordnete Einrichtung übermittelt, etwa an einen Server, welcher dann entsprechende Verarbeitungsschritte durchführt und die Ergebnisse der Verarbeitung der Auswerteeinrichtung übermittelt. Auch auf diese Weise kann die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet sein, auf den Zustand des Fahrers rückzuschließen.
Die Erfassungseinrichtung kann eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen des wenigstens einen Vitalparameters umfassen. Dementsprechend können beispielsweise auf einem Display des Kraftfahrzeugs derartige Vitalinformationen dargestellt werden. Dadurch erhält auch der Fahrer eine Information über seinen Zustand, sodass der Fahrer bei einem physisch oder psychisch angespannten Zustand gegebenenfalls Gegenmaßnahmen ergreifen kann. Dies ist einem sicheren Führen des Kraftfahrzeugs zuträglich.
Zusätzlich oder alternativ kann die Erfassungseinrichtung eine Ausgabeeinrichtung zum Ausgeben einer Warnung und/oder einer Empfehlung an den Fahrer umfassen. Beispielsweise kann der Fahrer darauf hingewiesen werden, dass er unter einem vergleichsweise hohen Stress steht. Auch dies bietet dem Fahrer die Möglichkeit, auf einen derartigen Hinweis zu reagieren.
Dem Fahrer können jedoch auch über die Ausgabeeinrichtung und/oder über die Anzeigeeinrichtung Komfortprogramme angeboten werden, welche beispielsweise zu einer Reduzierung der Muskelanspannung und/oder einer psychischen Anspannung führen. Der Erfolg einer solchen Entspannungsmaßnahme kann durch eine erneute Messung der Messgrößen festgestellt werden, welche Rückschlüsse beispielsweise auf die Muskelaktivität der Skelettmuskeln des Fahrers zulassen.
Es können somit dem Fahrer situationsspezifisch und personenspezifisch Komfortprogramme angeboten werden, indem die wenigstens eine Empfehlung an den Fahrer ausgegeben wird. Ein derartiges Komfortprogramm kann eine Veränderung einer Beleuchtung in einem Fahrgastraum des Kraftfahrzeugs, ein Einbringen von Duftstoffen in den Fahrgastraum, ein Beaufschlagen des Fahrers mit Wärme, etwa über eine Sitzheizung und/oder über ein Beheizen der Lenkhandhabe und/oder über eine Klimaanlage des Kraftfahrzeugs, ein Einbringen eines erfrischenden beziehungsweise kühlenden Luftstroms in den Fahrgastraum, ein Aktivieren einer Massagefunktion eines Fahrzeugsitzes des Kraftfahrzeugs oder dergleichen umfassen.
Als Empfehlung kann dem Fahrer auch ein Training angeboten werden, welches beispielsweise eine Verringerung der Muskelanspannung bewirkt und/oder dazu in der Lage ist, auf andere Art und Weise das Stressniveau des Fahrers zu verringern.
Die Lenkhandhabe kann einen ringförmigen Lenkradkranz umfassen, wobei die jeweilige Elektrode sich über eine jeweilige Hälfte der Ringform erstreckt. Dementsprechend können zwei Elektroden jeweils einen halben Ring bilden, und die beiden Elektroden zusammen können in Umfangsrichtung um den Lenkradkranz umlaufend ausgebildet sein, wobei die beiden Elektroden lediglich an zwei Stellen galvanisch voneinander getrennt sind. Auf diese Weise lässt sich sicherstellen, dass in einem sehr großen Abschnitt des Lenkradkranzes, nämlich in Umfangsrichtung nahezu über den gesamten Lenkradkranz hinweg, Elektroden an der Lenkhandhabe angeordnet sind. Dadurch lässt sich sehr weit gehend unabhängig von der Position, an welcher der Fahrer das Lenkrad greift, über die Elektroden die wenigstens eine Messgröße erfassen. Derartige, schmale und sich über die jeweilige Hälfte des Rings erstreckende Elektroden führen zudem zu einem besonders ansprechenden, schlanken Design der Lenkhandhabe.
Beispielsweise können die beiden Elektroden mit der ringähnlichen Optik an einer oberen Stelle und an einer der oberen Stelle gegenüberliegenden unteren Stelle des Lenkradkranzes galvanisch voneinander getrennt sein. Bei sich in einer Geradeausstellung befindender Lenkhandhabe liegen diese obere Stelle und die untere Stelle in Fahrzeuglängsrichtung beziehungsweise in Fahrzeughochrichtung einander gegenüber. Die Elektroden können jedoch zusätzlich oder alternativ an anderen Stellen galvanisch voneinander getrennt sein.
Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn an dem wenigstens einen Montageelement zumindest eine Funktionseinheit der Lenkhandhabe gehalten ist. Dann ist nämlich auch die Montage derartiger Funktionseinheiten erleichtert. Die zumindest eine Funktionseinheit kann insbesondere als Heizeinrichtung ausgebildet sein. Zusätzlich oder alternativ kann es die wenigstens eine Funktionseinheit ermöglichen festzustellen, ob der Fahrer mit wenigstens einer Hand die Lenkhandhabe greift oder beide Hände des Fahrers von der Lenkhandhabe beabstandet sind.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Dabei zeigen:

1 schematisch eine Erfassungseinrichtung, mittels welcher sich Rückschlüsse auf Vitalparameter eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs vornehmen lassen, wobei in einem Lenkradkranz einer als Lenkrad ausgebildeten Lenkhandhabe der Erfassungseinrichtung zwei galvanisch voneinander getrennte Elektroden angeordnet sind, welche über Verbindungsleitungen mit einer Auswerteeinrichtung der Erfassungseinrichtung gekoppelt sind;
2 ausschnittsweise und in einer vergrößerten Darstellung eine der Stellen des Lenkradkranzes, in welchen die beiden Elektroden galvanisch voneinander getrennt sind;
3 einen Querschnitt durch den Lenkradkranz des Lenkrads gemäß 1; und
4 schematisch eine Schnittansicht im Bereich einer elektrischen Kontaktierung einer der beiden Elektroden.

Eine in 1 schematisch gezeigte Erfassungseinrichtung 10 umfasst eine vorliegend als Lenkrad 12 ausgebildete Lenkhandhabe mit einem Lenkradkranz 14. Die Lenkhandhabe braucht jedoch als zum Greifen ausgebildete Komponente nicht den vorliegend ringförmig ausgebildeten Lenkradkranz 14 aufweisen, sondern es sind auch andere Formen der Lenkhandhabe vorstellbar, welche mit zwei Händen gegriffen werden können.
Die Erfassungseinrichtung 10 dient zum Erfassen von Messgrößen, welche einen Rückschluss auf Vitalparameter eines Fahrers eines das Lenkrad 12 aufweisenden Kraftfahrzeugs zulassen. Um die Messgrößen zu erfassen, weist die Erfassungseinrichtung 10 eine erste Elektrode 16 und eine zweite Elektrode 18 auf. Die beiden Elektroden 16, 18 sind an einer ersten Stelle 20 des Lenkradkranzes 14 und an einer zweiten Stelle 22 des Lenkradkranzes 14 galvanisch voneinander getrennt, welche vorliegend in Hochrichtung des Lenkrads 12 einander gegenüberliegen. Die erste Elektrode 16 ist über eine erste Verbindungsleitung 24 mit einer Auswerteeinrichtung 26 verbunden. Diese vorzugsweise elektronische Auswerteeinrichtung 26 kann in vorliegend nicht näher gezeigter Art und Weise in das Lenkrad 12 integriert sein. Über eine weitere Verbindungsleitung 28 ist auch die zweite Elektrode 18 mit der Auswerteeinrichtung 26 verbunden.
Wenn der Fahrer des Kraftfahrzeugs den Lenkradkranz 14 derart fasst, dass seine linke Hand die erste Elektrode 16 berührt und seine rechte Hand die zweite Elektrode 18 berührt, so lassen sich über die Elektroden 16, 18 elektrische Größen wie etwa elektrische Spannungen erfassen, wie sie beispielsweise von elektrischen Aktivitäten von Herzmuskelfasern des Herzens des Fahrers des Kraftfahrzeugs herrühren. Des Weiteren lassen sich mittels der Elektroden 16, 18 vorliegend Messgrößen erfassen, welche von einer elektrischen Muskelaktivität von Skelettmuskeln des Fahrers herrühren, etwa aufgrund einer Anspannung von Muskeln der Hände, der Arme und/oder des Oberkörpers des Fahrers. Aus den Messgrößen lassen sich Vitalparameter wie etwa eine Herzrate beziehungsweise ein Puls, die Dauer von Zeiträumen zwischen einzelnen Herzschlägen des Fahrers, eine Änderung der Herzrate, eine zeitlicher Verlauf der Herzrate, der Anspannungszustand von Skelettmuskeln des Fahrers und dergleichen ableiten.
Die Messgrößen, welche über die elektrische Muskelaktivität der Skelettmuskeln Aufschluss geben, und welche beispielsweise auch bei einer medizinischen Untersuchung im Rahmen einer Elektromyografie (EMG) erfasst werden, erlauben somit eine Information über die Anspannung der Muskeln etwa der Arme, der Hände und des Oberkörpers des Fahrers.
Die das Herz des Fahrers betreffenden Messgrößen, welche beispielsweise auch bei dem Erstellen eines Elektrokardiogramms (EKG) erfasst werden, also EKG-Messgrößen oder EKG-Messwerte, und die EMG-Messgrößen, welche Aufschluss über die Muskelanspannung der Skelettmuskeln geben, können zeitgleich beziehungsweise parallel oder abwechselnd erfasst werden. Entsprechende Vitalparameter und/oder aus den Vitalparametern abgeleitete Ergebnisse, welche über einen physischen und/oder psychischen und/oder mentalen Zustand des Fahrers beziehungsweise Fahrzeuglenkers Aufschluss geben, können auf einer Anzeige 30 der Erfassungseinrichtung 10 dargestellt werden.
Die Anzeige 30 kann beispielsweise als in dem Kraftfahrzeug angeordneter Bildschirm oder dergleichen ausgebildet sein. Die Anzeige 30 kann jedoch auch als Ausgabeeinrichtung zum Ausgeben einer Warnung oder Empfehlung an den Fahrer genutzt werden. Beispielsweise kann dem Fahrer über die Anzeige 30, jedoch zusätzlich oder alternativ auch etwa über eine akustische Ausgabeeinrichtung, ein Warnhinweis ausgegeben werden, welcher den Fahrer über ein Stressniveau des Fahrers informiert.
Über die Anzeige 30 oder die Ausgabeeinrichtung können dem Fahrer vorzugsweise Komfortprogramme, etwa zur Reduzierung der Muskelanspannung, angeboten beziehungsweise vorgeschlagen oder empfohlen werden. Ein entsprechendes Komfortprogramm zur Muskellockerung kann Übungen zum Entspannen der Muskeln umfassen. Zusätzlich oder alternativ kann als Komfortprogramm eine Massagefunktion etwa eines (nicht gezeigten) Fahrzeugsitzes des Kraftfahrzeugs aktiviert werden, um für eine Verringerung der Anspannung der Skelettmuskeln des Fahrers zu sorgen. Auch weitere und/oder andere, der Entspannung des Fahrers dienende Komfortprogramme können dem Fahrer angeboten und vorzugsweise von diesem ausgewählt werden.
In 2 ist ein Ausschnitt des Lenkradkranzes 14 im Bereich der ersten Stelle 20 vergrößert gezeigt. Die erste Stelle 20 kann bei der in 1 gezeigten Geradeausstellung des Lenkrads 12 in einem oberen Abschnitt oder oberen Bereich des Lenkradkranzes 14 angeordnet sein. Dann ist bevorzugt die zweite Stelle 22, wie ebenfalls in 1 dargestellt, vorzugsweise in einem in der Geradeausstellung des Lenkrads 12 unteren Abschnitt oder unteren Bereich des Lenkradkranzes 14 angeordnet.
In Zusammenschau von 1 und 2 ist besonders gut ersichtlich, dass die beiden Elektroden 16, 18 als schmale, in Umfangsrichtung des vorliegend ringförmigen Lenkradkranzes 14 sich über eine jeweilige Hälfte der Ringform erstreckende Bauteile ausgebildet sind. Hierbei kann ein Kopfbereich 32 der jeweiligen Elektrode 16, 18 ein Stück weit in radialer Richtung des Lenkradkranzes 14 über ein Obermaterial 34 des Lenkrads 12 überstehen (vergleiche 3). Das Obermaterial 34 kann beispielsweise aus Leder gebildet sein. Ein Streifen 36 oder ein derartiges Teilstück des Obermaterials 34 kann an der Stelle 20 und an der Stelle 22 für die galvanische Trennung der beiden Elektroden 16, 18 voneinander sorgen (vergleiche 2). Beispielsweise kann ein solcher Streifen 36 an diesen Stellen 20, 22 eingesetzt beziehungsweise angesetzt sein und hierbei an der Stelle 20 und an der Stelle 22 um den Lenkradkranz 14 umlaufen.
Aus 3 ist gut ersichtlich, dass die jeweiligen Elektroden 16, 18 durch ein vorliegend als Montageschiene 38 ausgebildetes Montageelement gehalten beziehungsweise in ihrer Lage fixiert sind. Mit anderen Worten dient die Montageschiene 38 als Halterung für die Elektroden 16, 18. Die Montageschiene 38 ist somit als Halterung zum Halten der jeweiligen Elektrode 16, 18 ausgebildet. Hierbei ist zumindest ein vorliegend als Fußbereich beziehungsweise als Montagefuß ausgebildeter Teilbereich 40 der jeweiligen Elektrode 16, 18 in der Montageschiene 38 aufgenommen. Die jeweilige Elektrode 16, 18 weist vorzugsweise eine Mehrzahl derartiger Teilbereiche 40 oder Montagefüße auf, welche insbesondere in Umfangsrichtung des Lenkradkranzes 14 gleichmäßig voneinander beabstandet sein können.
Die Montageschiene 38 umfasst vorliegend einen ersten Schenkel 42 und einen zweiten Schenkel 44. Die Schenkel 42, 44 sind über einen Rücken oder Boden 46 der Montageschiene 38 miteinander verbunden. Der zumindest eine, vorliegend als Fußabschnitt oder Montagefuß ausgebildete Teilbereich 40 der jeweiligen Elektrode 16, 18 ist zwischen den beiden Schenkeln 42, 44 angeordnet beziehungsweise zwischen die Schenkel 42, 44 eingeführt.
Des Weiteren sind vorliegend freie Enden 48, 50 des Obermaterials 34 ebenfalls zwischen den beiden Schenkeln 42, 44 angeordnet. Hierbei befindet sich ein erstes freies Ende 48 des Obermaterials 34 zwischen dem ersten Schenkel 42 und dem Teilbereich 40, und ein zweites freies Ende 50 des Obermaterials 34 befindet sich zwischen dem zweiten Schenkel 44 und dem Teilbereich 40. Die Montageschiene 38 dient daher bei der vorliegend beispielhaft gezeigten Ausgestaltung des Lenkrads 12 auch als Stützbauteil beziehungsweise Unterfütterung für das Obermaterial 34.
Das Vorsehen der Montageschiene 38 sorgt für eine besonders einfache Montage insbesondere der Elektroden 16, 18 der Erfassungseinrichtung 10. Denn die Montageschiene 38 nimmt die beiden Elektroden 16, 18 auf beziehungsweise die Montagefüße oder Teilbereiche 40 der jeweiligen Elektrode 16, 18 auf. Zudem sorgt die Montageschiene 38, welche insbesondere aus Kunststoff gebildet sein kann, für eine optimale Einstellbarkeit einer Erhabenheit der jeweiligen Elektrode 16, 18. Dementsprechend kann eingestellt werden, wie weit der Kopfbereich 32 der jeweiligen Elektrode 16, 18 über eine Oberfläche 52 des Obermaterials 34 hervortritt.
Insbesondere können die vorzugsweise als Montagefüße der jeweiligen Elektrode 16, 18 ausgebildeten Teilbereiche 40 so weit in die Montageschiene 38 eingeschoben werden, dass die Teilbereiche 40 an dem Boden 46 der Montageschiene 38 anliegen. Des Weiteren kann auf dem Boden 46 an einer der jeweiligen Elektrode 16, 18 zugewandten Seite der Montageschiene 38 ein nach Art eines Abstandshalters ausgebildeter Streifen angeordnet werden. Auch durch das Vorsehen derartiger lokaler Einleger oder Streifen lässt sich die gewünschte Erhabenheit der jeweiligen Elektrode 16, 18 gut einstellen.
Die Montageschiene 38 ist an einem Grundkörper 54 des Lenkradkranzes 14 angeordnet. Der Grundkörper 54 umfasst vorliegend einen Träger 56, welcher nach Art eines Gerippes eine Form des Lenkradkranzes 14 vorgibt. Dieser Träger 56 ist vorliegend in ein Füllmaterial 58 des Grundkörpers 54 eingebettet. Das Füllmaterial 58 kann beispielsweise durch wenigstens einen Schaumstoff gebildet sein. In einer in dem Füllmaterial 58 ausgebildeten, nutartigen Vertiefung ist vorliegend die Montageschiene 38 angeordnet.
Die Montageschiene 38 kann auch als Stützbauteil für wenigstens eine Funktionseinheit beziehungsweise Funktionsschicht 60 des Lenkrads 12 ausgebildet sein. Vorliegend ist diese Funktionsschicht 60 oder Funktionseinheit als Heizeinrichtung ausgebildet, welche das Füllmaterial 58 umgibt. An der Außenseite dieser Funktionsschicht 60 ist das Obermaterial 34 angeordnet.
Aus 4 ist ersichtlich, dass die Montageschiene 38 nicht bloß der verbesserten und definierten Halterung der Elektroden 16, 18 an dem Lenkradkranz 14 dient. Vielmehr ist vorliegend mittels der Montageschiene 38 ein der jeweiligen Elektrode 16, 18 zugeordnetes Kontaktierelement beziehungsweise Kontaktierbauteil 62 gehalten. Das jeweilige Kontaktierbauteil 62 ist über die jeweilige Verbindungsleitung 24, 28 (vergleiche 1) mit der Auswerteeinrichtung 26 verbunden. In 4 ist die Verbindungsleitung 24 schematisch und beispielhaft gezeigt, welche die erste Elektrode 16 mit der Auswerteeinrichtung 26 verbindet.
Auch das Kontaktierbauteil 62 kann, wie in 4 gezeigt, zwischen den Schenkeln 42, 44 der Montageschiene 38 angeordnet sein und den Teilbereich 40 der jeweiligen Elektrode 16, 18 halten, beispielsweise indem das Kontaktierbauteil 62 eine Klemmkraft auf den Teilbereich 40 ausübt. Hierfür können Schenkel 64, 66 des Kontaktierbauteils 62 elastisch beziehungsweise federnd ausgebildet sein. Zusätzlich oder alternativ kann das Kontaktierbauteil 62 nach Art eines weiblichen Teilstücks eines Druckknopfs ausgebildet sein, in welches der Teilbereich 40 eingeführt wird. Indem die Elektroden 16, 18 in die Montageschiene 38 mit den Kontaktierbauteilen 62 eingeklickt werden, ist auf besonders einfache Weise eine Verbindung der Elektroden 16, 18 mit der Auswerteeinrichtung 26 sichergestellt.
Aus 1 ist insbesondere in Zusammenschau mit 3 gut ersichtlich, dass die beiden schmalen, streifenförmigen Elektroden 16, 18, von denen lediglich der schmale Kopfbereich 32 sichtbar ist, an der Außenseite des Lenkradkranzes 14 lediglich eine sehr geringe Fläche einnehmen. Die Elektroden 16, 18 durchziehen somit das Obermaterial 34 des Lenkrads 12 nach Art eines in Umfangsrichtung des Lenkradkranzes 14 umlaufenden, schmalen Streifens. Durch diese vergleichsweise geringe Fläche der Elektroden 16, 18 ist auch bei sehr hohen oder sehr tiefen Temperaturen des Lenkrads 12 und somit auch der Elektroden 16, 18 eine angenehme Haptik des Lenkradkranzes 14 gegeben. Mit anderen Worten fühlen sich für den Fahrer die Elektroden 16, 18 nicht unangenehm heiß oder kalt an. Dem ist es weiterhin zuträglich, wenn die Elektroden 16, 18 einen aus Kunststoff gebildeten Trägerkörper aufweisen, auf welchen eine dünne, metallische Schicht aus einem elektrisch leitfähigen Material aufgebracht ist, etwa durch ein Verfahren der Galvanotechnik.
Trotzdem erstrecken sich die Elektroden 16, 18 in Umfangsrichtung des vorliegend ringförmigen Lenkradkranzes 14 mit Ausnahme der Stellen 20, 22, an welchen die galvanische Trennung der Elektroden 16, 18 vorliegt, entlang des gesamten Lenkradkranzes 14. Dadurch ist sichergestellt, dass der Fahrer den Lenkradkranz 14 an nahezu beliebigen Stellen mit den Händen greifen kann und dennoch stets ein Kontakt der Hände mit den Elektroden 16, 18 besteht.
Mit dem vorliegend beschriebenen Lenkrad 12 ist eine verbesserte Vitalsensorik zur fahrzeuggebundenen Erfassung von Vitalparametern des Fahrers erreichbar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102017007851 A1 [0002, 0003]

Claims

Erfassungseinrichtung zum Erfassen wenigstens einer Messgröße, welche einen Rückschluss auf wenigstens einen Vitalparameter eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs zulässt, wobei die Erfassungseinrichtung (10) eine Lenkhandhabe (12) für das Kraftfahrzeug, wenigstens eine erste an der Lenkhandhabe (12) angeordnete Elektrode (16), wenigstens eine zweite an der Lenkhandhabe (12) angeordnete und von der ersten Elektrode (16) galvanisch getrennte Elektrode (18) und eine zum Rückschließen auf den wenigstens einen Vitalparameter ausgebildete Auswerteeinrichtung (26) aufweist, welche mit den Elektroden (16, 18) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkhandhabe (12) wenigstens ein an einem Grundkörper (54) der Lenkhandhabe (12) angeordnetes Montageelement (38) aufweist, welches als Halterung zum Halten der Elektroden (16, 18) ausgebildet ist, und in welchem zumindest ein Teilbereich (40) der jeweiligen Elektrode (16, 18) aufgenommen ist.
Erfassungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (16, 18) mittels wenigstens eines Teilstücks (36) eines Obermaterials (34) der Lenkhandhabe (12) und/oder mittels wenigstens eines an dem Grundkörper (54) angebrachten und aus einem elektrisch isolierenden Material gebildeten Trennelements galvanisch voneinander getrennt sind.
Erfassungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Montageelement (38) zumindest bereichsweise von dem Obermaterial (34) abgedeckt ist.
Erfassungseinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Trennelement durch das wenigstens eine Montageelement (38) gebildet ist.
Erfassungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Montageelement als Montageschiene (38) mit einem ersten Schenkel (42) und einem zweiten Schenkel (44) ausgebildet ist, wobei der zumindest eine Teilbereich (40) der jeweiligen Elektrode (16, 18) zwischen den beiden Schenkeln (42, 44) angeordnet ist.
Erfassungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des wenigstens einen Montageelements (38) ein der jeweiligen Elektrode (16, 18) zugeordnetes Kontaktierelement (62) gehalten ist, welches über eine Verbindungsleitung (24, 28) mit der Auswerteeinrichtung (26) elektrisch leitend verbunden ist, wobei der zumindest eine Teilbereich (40) der jeweiligen Elektrode (16, 18) mit dem jeweiligen Kontaktierelement (62) elektrisch leitend verbunden ist.
Erfassungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (26) dazu ausgebildet ist, aus der wenigstens einen Messgröße auf eine Muskelaktivität wenigstens eines Skelettmuskels des Fahrers und/oder auf eine elektrische Aktivität eines Herzmuskels des Fahrers zu schließen.
Erfassungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (10) eine Anzeigeeinrichtung (30) zum Anzeigen des wenigstens einen Vitalparameters und/oder eine Ausgabeeinrichtung zum Ausgeben einer Warnung und/oder einer Empfehlung an den Fahrer umfasst.
Erfassungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkhandhabe (12) einen ringförmigen Lenkradkranz (14) umfasst, wobei die jeweilige Elektrode (16, 18) sich über eine jeweilige Hälfte der Ringform erstreckt.
Erfassungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass an dem wenigstens einen Montageelement (38) zumindest eine, insbesondere als Heizeinrichtung ausgebildete, Funktionseinheit (60) der Lenkhandhabe (12) gehalten ist.