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Die Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug, ein Gassackmodul für die Lenkvorrichtung sowie ein Verfahren zur Auslösung eines Hupsignals bei einer solchen Lenkvorrichtung. Dabei umfasst die Lenkvorrichtung einen Griffabschnitt zur manuellen Betätigung der Lenkvorrichtung, der um eine Lenkachse drehbar ist, einen Nabenabschnitt, der radial einwärts des Griffabschnitts angeordnet ist, sowie einen Speichenabschnitt, der den Griffabschnitt und den Nabenabschnitt verbindet.
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Derartige Lenkvorrichtungen sind zur Fahrtrichtungsbestimmung von Kraftfahrzeugen aus dem Stand der Technik allgemein bekannt. Zum Auslösen einer Fahrzeughupe ist an der Lenkvorrichtung üblicherweise ein Hupenschalter vorgesehen, der bei entsprechendem Druck durch den Fahrzeuginsassen ein Hupsignal ertönen lässt.
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Generell können Hupenschalter überall an der Lenkvorrichtung angeordnet sein, wobei der Fahrer des Fahrzeugs intuitiv zumeist eine Hupenbetätigung im Zentrum der Lenkvorrichtung erwartet, sodass Hupenschalter oftmals im Nabenabschnitt der Lenkvorrichtung vorgesehen sind.
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Im Nabenabschnitt der Lenkvorrichtung befindet sich häufig auch ein Frontgassackmodul für den Fahrer, sodass die Integration traditioneller mechanischer Schalter in diesem Bereich technisch aufwendig ist. Ferner kann es aufgrund der relativ zueinander beweglichen Schalterbauteile mit der Zeit zu Materialermüdung und Abnutzungserscheinungen kommen, was eine ordnungsgemäße Hupenfunktion unter Umständen beeinträchtigt und dann eine zum Teil aufwendige Fehlersuche und Reparatur erfordert.
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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Lenkvorrichtung mit integrierter Hupenfunktion, wobei die Signalauslösung in der technischen Umsetzung konstruktiv einfach und wenig störanfällig sowie für den Fahrer intuitiv und komfortabel sein soll.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Lenkvorrichtung der eingangs genannten Art, bei welcher der Nabenabschnitt eine elektrische Baugruppe aufweist, die wenigstens einen als audioelektronische und/oder optoelektronische Sende-/Empfangseinheit ausgebildeten Näherungssensor zur Auslösung eines Hupsignals aufweist.
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Mit dem Näherungssensor lässt sich ein im Sensorbereich befindliches Körperteil eines Fahrzeuginsassen, insbesondere dessen Position und Bewegungsgeschwindigkeit zum Näherungssensor hin bzw. vom Näherungssensor weg erfassen und daraus eine Hup-Intention des Fahrzeuginsassen ermitteln. Relativ zueinander bewegliche Bauteile und Schaltkontakte herkömmlicher mechanischer Schalter können entfallen, wodurch sich der konstruktive Fertigungsaufwand für die Lenkvorrichtung sowie die Störanfälligkeit der Fahrzeughupe verringert. Außerdem ist in vorteilhafter Weise zur Betätigung der Fahrzeughupe lediglich eine Annäherung sowie allenfalls eine Berührung des Nabenabschnitts erforderlich; eine bei herkömmlichen Hupenschaltern übliche, größere Betätigungskraft muss nicht mehr aufgebracht werden.
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Eine als Näherungssensor ausgebildete optoelektronische Sende-/Empfangseinheit arbeitet bevorzugt im nicht-sichtbaren Bereich, insbesondere im Infrarotbereich. Analog arbeitet eine als Näherungssensor ausgebildete audioelektronische Sende-/Empfangseinheit bevorzugt im nicht-hörbaren Bereich, insbesondere im Ultraschallbereich. Damit sind die vorzugsweise in kurzen Zeitabständen wiederholten Sensormessungen für einen Menschen nicht hörbar, sodass der Fahrzeuginsasse durch diese Messungen nicht gestört oder abgelenkt wird.
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Die im Nabenabschnitt der Lenkvorrichtung vorgesehene elektrische Baugruppe kann jedoch auch wenigstens ein Leuchtmittel zur Erzeugung von Licht im sichtbaren Bereich aufweisen. Auf diese Weise lässt sich der Nabenabschnitt der Lenkvorrichtung mit geringem technischen Aufwand beleuchten. Beispielsweise kann ein im Nabenabschnitt der Lenkvorrichtung vorgesehenes Emblem des Fahrzeugherstellers illuminiert werden. Darüber hinaus können dem Fahrzeuginsassen durch Blinksignale oder Farbwechsel der Beleuchtung jedoch auch Informationen oder Warnungen übermittelt werden. Diese Art der Informationsübermittlung ist besonders vorteilhaft, weil sich der Nabenabschnitt der Lenkvorrichtung im unmittelbaren Sichtfeld des Fahrers befindet.
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In einer Ausführungsform der Lenkvorrichtung weist die elektrische Baugruppe wenigstens einen kapazitiven Berührungssensor zur Erfassung eines Insassenkontakts im Nabenabschnitt auf. Kapazitive Berührungssensoren lassen sich einfach und preiswert in den Nabenabschnitt integrieren. Mit Blick auf die Fahrzeughupe lässt sich durch den kapazitiven Berührungssensor eine vom Näherungssensor festgestellte Hup-Intention des Fahrers verifizieren, sodass Fehlauslösungen der Fahrzeughupe minimiert werden.
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Die elektrische Baugruppe kann beispielsweise in oder an einer Nabenverkleidung zum Verblenden des Nabenabschnitts angebracht sein.
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Gemäß einer Ausführungsform ist am Nabenabschnitt der Lenkvorrichtung ein Gassackmodul montiert, welches ein Modulgehäuse aufweist, wobei die elektrische Baugruppe im oder am Modulgehäuse, insbesondere in oder an einer Modulkappe des Modulgehäuses, angeordnet ist. Im eingebauten Zustand der Lenkvorrichtung ist ein Modulboden des Modulgehäuses vom Fahrzeuginsassen abgewandt und grenzt an den Nabenabschnitt der Lenkvorrichtung an, wohingegen die gegenüberliegende Modulkappe des Modulgehäuses dem Fahrzeuginsassen zugewandt ist. Eine Erfassung der Position und/oder der Bewegung eines Körperteils des Fahrzeuginsassen ist besonders zuverlässig und präzise, wenn zwischen Körperteil und Sensor möglichst wenige Störstrukturen vorhanden sind und der Abstand möglichst gering ist. Mit Bezug auf die Lenkachse ist es dementsprechend besonders vorteilhaft, die elektrische Baugruppe an der Modulkappe, insbesondere an einer dem Fahrzeuginsassen zugewandten axialen Stirnwand der Modulkappe anzuordnen.
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In einer Ausführungsvariante kann das Gassackmodul ein aktivierbares Modulbauteil zur Beeinflussung einer Gassackform und/oder einer Gassackhärte bei einer Auslösung des Gassackmoduls aufweisen, wobei die elektrische Baugruppe einen als audioelektronische und/oder optoelektronische Sende-/Empfangseinheit ausgebildeten Näherungssensor zur Aktivierung des Modulbauteils umfasst. Vorzugsweise sind dabei der wenigstens eine Näherungssensor zur Auslösung des Hupsignals und der wenigstens eine Näherungssensor zur Aktivierung des Modulbauteils identisch. Alternativ ist jedoch auch denkbar, dass es sich um verschiedene Näherungssensoren handelt, welche sich beispielsweise durch ihre Erfassungsreichweiten unterscheiden.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe auch gelöst durch ein Gassackmodul für die oben beschriebene Lenkvorrichtung, umfassend einen aufblasbaren Gassack, einen Gasgenerator zum Befüllen des Gassacks mit Generatorgas und ein Modulgehäuse zur Aufnahme des Gasgenerators und des gefalteten Gassacks, wobei im und/oder am Modulgehäuse eine elektrische Baugruppe angebracht ist, die wenigstens einen als audioelektronische und/oder optoelektronische Sende-/Empfangseinheit ausgebildeten Näherungssensor zur Auslösung eines Hupsignals aufweist.
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Bevorzugt weist das Modulgehäuse einen Modulboden sowie eine Modulkappe auf, wobei die elektrische Baugruppe an der Modulkappe angebracht ist. Die Modulkappe kann dabei insbesondere zweiteilig ausgeführt sein und eine Kappenumfangswand sowie einen Kappendeckel umfassen, wobei sich der Kappendeckel im Wesentlichen senkrecht zur Lenkachse erstreckt und die elektrische Baugruppe am Kappendeckel befestigt sowie vorzugsweise im Inneren des Kappendeckels aufgenommen ist.
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Im Übrigen betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Auslösung eines Fahrzeug-Hupsignals bei einer oben beschriebenen Lenkvorrichtung, welches die folgenden Schritte umfasst:
- a) Erfassen der Position eines Körperteils des Fahrzeuginsassen durch den wenigstens einen Näherungssensor;
- b) Ermitteln einer Geschwindigkeit des Körperteils durch wiederholte Positionserfassung;
- c) Auslösen eines Hupsignals, wenn ein vorgegebener Abstand zwischen Körperteil und Näherungssensor unterschritten wird und sich das Körperteil mit einer Geschwindigkeit oberhalb einer vorbestimmten Grenzgeschwindigkeit auf den wenigstens einen Näherungssensor zu bewegt.
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Bevorzugt weist die elektrische Baugruppe ferner einen kapazitiven Berührungssensor auf, wobei das Hupsignal im Schritt c) nur dann ausgelöst wird, wenn zusätzlich der kapazitive Berührungssensor einen Insassenkontakt erfasst. Auf diese Weise lassen sich Fehlauslösungen der Fahrzeughupe minimieren, da sowohl eine definierte Position und Bewegung als auch eine Berührung für ein Hupsignals notwendig sind. Eine zufällige Position und Bewegung des Körperteils sowie eine zufällige Berührung der Naben- oder Modulkappe, welche unter Umständen bei der Signalauswertung des Näherungssensors bzw. des Berührungssensors einzeln und für sich genommen bereits als Hup-Intention interpretiert werden, reichen dann zur Auslösung eines Hupsignals nicht mehr aus.
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Gemäß einer Verfahrensvariante ist ein Gassackmodul vorgesehen, mit einem aktivierbaren Modulbauteil zur Beeinflussung einer Gassackform und/oder einer Gassackhärte bei der Auslösung des Gassackmoduls, wobei der wenigstens eine Näherungssensor über eine elektrische Steuereinheit mit dem aktivierbaren Modulbauteil gekoppelt ist, und wobei das aktivierbare Modulbauteil bei der Auslösung des Gassackmoduls abhängig von der im Schritt a) erfassten Position des Körperteils aktiviert oder nicht aktiviert wird.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. In diesen zeigt:
- - 1 eine perspektivische Explosionsansicht einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung;
- - 2 eine perspektivische Explosionsansicht eines erfindungsgemäßen Gassackmoduls für die Lenkvorrichtung gemäß 1;
- - 3 eine perspektivische Ansicht des Gassackmoduls gemäß 2 im zusammengesetzten Zustand; und
- - 4 einen Schnitt durch das Gassackmodul gemäß 3.
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Die 1 zeigt eine Lenkvorrichtung 10 für ein Fahrzeug, mit einem um eine Lenkachse A drehbaren Griffabschnitt 12 zur manuellen Betätigung der Lenkvorrichtung 10, einem Nabenabschnitt 14, der radial einwärts des Griffabschnitts 12 angeordnet ist, sowie einem Speichenabschnitt 16, der den Griffabschnitt 12 und den Nabenabschnitt 14 verbindet, wobei der Nabenabschnitt 14 eine elektrische Baugruppe 18 aufweist, die einen als audioelektronische und/oder optoelektronische Sende-/Empfangseinheit ausgebildeten Näherungssensor 20 zur Auslösung eines Hupsignals aufweist.
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Die elektrische Baugruppe 18 sowie der wenigstens eine Näherungssensor 20 sind in 1 lediglich schematisch angedeutet. Die allgemeine Funktionsweise sowie konstruktive Details werden später anhand der 4 näher erläutert.
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Die Lenkvorrichtung 10 weist gemäß 1 eine Nabenverkleidung 22 mit einer Nabenumfangswand 24 und einem Nabendeckel 26 auf, wobei sich der Nabendeckel 26 im Wesentlichen senkrecht zur Lenkachse A erstreckt. Die elektrische Baugruppe 18 ist im oder am Nabendeckel 26 zum Verblenden des Nabenabschnitts 14 angebracht, insbesondere in den Nabendeckel 26 integriert.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Nabenverkleidung 22 aus Nabenumfangswand 24 und Nabendeckel 26 zweiteilig ausgebildet, wobei jedoch auch einteilige Varianten denkbar sind.
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Abgesehen von der Aufnahme der elektrischen Baugruppe 18 zur Realisierung der Hupenfunktion kann die Nabenverkleidung 22 zusätzlich auch als Träger für weitere Bauelemente wie Embleme, Schalter, Anzeigevorrichtungen o.ä. fungieren.
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In der Ausführungsvariante gemäß 1 weist die Lenkvorrichtung 10 kein Gassackmodul auf. Bevorzugt ist jedoch am Nabenabschnitt 14 der Lenkvorrichtung 10 ein Gassackmodul 28 montiert, das zumindest teilweise auch als Nabenverkleidung 22 dient.
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Ein solches Gassackmodul 28 für die Lenkvorrichtung 10 ist in den 2 bis 4 dargestellt und umfasst einen in 4 angedeuteten, aufblasbaren Gassack 30, einen Gasgenerator 32 zum Befüllen des Gassacks 30 mit Generatorgas und einem Modulgehäuse 34 zur Aufnahme des Gasgenerators 32 und des gefalteten Gassacks 30, wobei im und/oder am Modulgehäuse 34 die elektrische Baugruppe 18 angebracht ist, welche zumindest einen als audioelektronische und/oder optoelektronische Sende-/Empfangseinheit ausgebildeten Näherungssensor 20 zur Auslösung eines Hupsignals aufweist.
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Anhand der perspektivischen Explosionsansicht des Gassackmoduls 28 gemäß 2 wird deutlich, dass das Modulgehäuse 34 einen topfförmigen Modulboden 36 umfasst, der im eingebauten Zustand des Gassackmoduls 28 dem Nabenabschnitt 14 der Lenkvorrichtung 10 zugewandt ist, sowie eine Modulkappe 38, die im vorliegenden Fall zweiteilig ausgebildet ist und eine Kappenumfangswand 40 sowie einen Kappendeckel 42 aufweist. Der Kappendeckel 42 bildet mit Bezug auf die Lenkachse A eine axiale Stirnseite der Modulkappe 38, erstreckt sich bevorzugt im Wesentlichen senkrecht zur Lenkachse A und ist im eingebauten Zustand des Gassackmoduls 28 einem Fahrzeuginsassen zugewandt.
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Die Modulkappe 38 ist am Modulboden 36 befestigt, wobei konkret die Kappenumfangswand 40 am Modulboden 36 angebracht und der Kappendeckel 42 mit der Kappenumfangswand 40 verbunden, insbesondere verrastet ist. Zusätzlich ist ein fest mit dem Kappendeckel 42 verbundenes Fangband 44 zur direkten Befestigung des Kappendeckels 42 am Modulboden 36 vorgesehen.
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Die 3 zeigt das Gassackmodul 28 im zusammengebauten Zustand, wobei der Kappendeckel 42 über das Fangband 44 mit dem Modulboden 36 verbunden und gleichzeitig relativ zum Modulboden 36 begrenzt beweglich ist.
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Wird das Gassackmodul 28 ausgelöst, so wird zumindest der Kappendeckel 42, optional auch ein Teil der Kappenumfangswand 40, vom Modulboden 36 getrennt, sodass der Gassack 30 durch die entstehende Modulöffnung austreten und sich in Richtung zum Fahrzeuginsassen entfalten kann. Durch die Fangbandkopplung wird jedoch der Kappendeckel 42 sowie gegebenenfalls auch der abgelöste, am Kappendeckel 42 befestigte Teil der Kappenumfangswand 40 über den Modulboden 36 an der Lenkvorrichtung 10 gehalten, sodass nach einer Modulauslösung keine unerwünschten, frei beweglichen Gehäusefragmente entstehen.
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Der axiale Längsschnitt des zusammengebauten Gassackmoduls 28 gemäß 4 verdeutlicht, dass die elektrische Baugruppe 18 an der Modulkappe 38 des Modulgehäuses 34 befestigt und insbesondere im Inneren des Kappendeckels 42 aufgenommen ist. Mit anderen Worten bildet der Kappendeckel 42 eine vormontierte Baugruppe, in welche die elektrische Baugruppe 18 integriert ist. Der Kappendeckel 42 entspricht bei Lenkvorrichtungsvarianten ohne Gassackmodul 28 (siehe 1) funktional dem Nabendeckel 26 und kann, abgesehen vom Fangband 44, sogar identisch mit dem Nabendeckel 26 ausgeführt sein.
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Die elektrische Baugruppe 18 umfasst mehrere Näherungssensoren 20 zur Auslösung eines Hupsignals, wobei die Näherungssensoren 20 hier aus dem Stand der Technik allgemein bekannte audioelektronische und/oder optoelektronische Sende-/Empfangseinheiten sind, die im Ultraschallbereich bzw. im Infrarotbereich arbeiten.
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Ferner umfasst die elektrische Baugruppe 18 auch mehrere Leuchtmittel 46 zur Erzeugung von Licht im sichtbaren Bereich, beispielsweise Leuchtdioden. Mit diesen Leuchtmitteln 46 lassen sich optische Signale an den Fahrzeuginsassen senden und/oder Bereiche der Lenkvorrichtung 10 illuminieren.
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In der Ausführungsform gemäß den 2 bis 4 weist die elektrische Baugruppe 18 darüber hinaus einen kapazitiven Berührungssensor 48 zur Erfassung eines Insassenkontakts im Nabenabschnitt 14 auf. Wird aus den Signalen der Näherungssensoren 20 zur Position und/oder Geschwindigkeit eines Körperteils 50, insbesondere einer Hand des Fahrzeuginsassen, eine Hupenbetätigungsabsicht abgeleitet, so kann der Berührungssensor 48 zur Bestätigung dieser Hupenbetätigungsabsicht eingesetzt werden, um Fehlauslösungen der Fahrzeughupe zu minimieren. Für sich allein genommen führt dann eine zufällige Geste des Fahrzeuginsassen, welche aufgrund der Signale des Näherungssensors 20 fälschlicherweise als Hupenbetätigungsabsicht gedeutet wird, oder eine zufällige Berührung, welche aufgrund der Signale des Berührungssensors 46 fälschlicherweise als Hupenbetätigungsabsicht gedeutet wird, nicht mehr zur Auslösung eines Hupsignals. Lediglich Aktionen des Fahrzeuginsassen, welche sowohl aufgrund der Signale des Näherungssensors 20 als auch aufgrund der Signale des Berührungssensors 46 als Hupenbetätigungsabsicht gedeutet werden, führen zu einer Hupsignalauslösung.
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Wie in 4 schematisch angedeutet, umfasst das Gassackmodul 28 ein aktivierbares Modulbauteil 52 zur Beeinflussung einer Gassackform und/oder einer Gassackhärte bei einer Auslösung des Gassackmoduls 28, wobei die elektrische Baugruppe 18 wenigstens einen als audioelektronische und/oder optoelektronische Sende-/Empfangseinheit ausgebildeten Näherungssensor 54 zur Aktivierung des Modulbauteils 52 umfasst.
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Das aktivierbare Modulbauteil 52 ist zum Beispiel eine pyrotechnisch betriebene Fangbandfreigabevorrichtung und kann auf ein elektrisches Signal hin ein Fangband zur Beeinflussung einer Gassackform und/oder einer Gassackhärte freigeben. Somit lässt sich die Entfaltung des Gassacks 30 in vorteilhafter Weise an eine durch den Näherungssensor 54 erfasste Sitzposition des Fahrzeuginsassen anpassen.
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Der wenigstens eine Näherungssensor 54 zur Aktivierung des Modulbauteils 52 kann dabei mit dem wenigstens einen Näherungssensor 20 zur Auslösung eines Hupsignals identisch sein. Da eine Erfassung der Insassensitzposition eher in einem Abstand s von etwa 50 cm zum Kappendeckel 42 („Fernbereich“) und die Erfassung einer Bewegung zur Hupenauslösung eher in einem Abstand s von etwa 5 cm zum Kappendeckel 42 („Nahbereich“) erfolgt, ist jedoch alternativ auch denkbar, verschiedene Näherungssensoren 20, 54 mit unterschiedlichen Erfassungsreichweiten zu verwenden.
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Gemäß 4 weist die elektrische Baugruppe 18 eine elektrische Steuereinheit 56 auf, welche mit den Sensoren 20, 48, 54 gekoppelt ist und deren Sensordaten empfängt und verarbeitet. Die elektrische Steuereinheit 56 ist darüber hinaus auch mit der Fahrzeughupe, den Leuchtmitteln 46 und dem aktivierbaren Modulbauteil 52 verbunden, um diese bei Bedarf anzusteuern und zu aktivieren. Eine Aktivierung erfolgt dabei abhängig von vorgegebenen Randbedingungen, die in der elektrischen Steuereinheit 56 hinterlegt, das heißt gespeichert sind.
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Im Folgenden wird schließlich noch der Verfahrensablauf zur Auslösung eines Fahrzeug-Hupsignals sowie optional eines aktivierbaren Modulbauteils 52 bei der oben beschriebenen Lenkvorrichtung 10 erläutert.
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In einem Verfahrensschritt a) wird zunächst die Position eines Körperteils 50 des Fahrzeuginsassen durch den wenigstens einen Näherungssensor 20, 54 erfasst.
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Durch wiederholte Positionserfassung wird dann durch die elektrische Steuereinheit 56 in einem Verfahrensschritt b) eine Geschwindigkeit des Körperteils 50 ermittelt.
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In einem Verfahrensschritt c) wird schließlich ein Hupsignal ausgelöst, wenn ein vorgegebener Abstand zwischen dem Körperteil 50 und dem Näherungssensor 20, 54 unterschritten wird und sich das Körperteil 50 mit einer Geschwindigkeit v oberhalb einer vorbestimmten Grenzgeschwindigkeit auf den wenigstens einen Näherungssensor 20, 54 zu bewegt.
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Weist die elektrische Baugruppe 18 zusätzlich wenigstens einen kapazitiven Berührungssensor 48 auf, wie in 4 dargestellt, wird das Hupsignal im Schritt c) nur dann ausgelöst wird, wenn zusätzlich der kapazitive Berührungssensor 48 einen Insassenkontakt erfasst.
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Gemäß 4 umfasst das Gassackmodul 28 ein aktivierbares Modulbauteil 52 zur Beeinflussung einer Gassackform und/oder einer Gassackhärte bei Auslösung des Gassackmoduls 28, wobei der wenigstens eine Näherungssensor 20, 54 über die elektrische Steuereinheit 56 mit dem aktivierbaren Modulbauteil 52 gekoppelt ist. In diesem Fall wird das Modulbauteil 52 bei der Auslösung des Gassackmoduls 28 abhängig von der im Verfahrensschritt a) erfassten Position des Körperteils 50 aktiviert oder nicht aktiviert. Die Randbedingungen, welche über die Aktivierung des Modulbauteils 52 entscheiden, sind dabei in der elektrischen Steuereinheit 56 hinterlegt und lassen sich mit geringem Aufwand anpassen.
