DE102019108762B4 - Steering wheel for a vehicle, simulator or game console - Google Patents
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- B60K2360/1523—
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Abstract
Lenkrad für ein Fahrzeug, einen Simulator oder eine Spielkonsole, das wenigstens eine Anzeigeeinheit (11) zur Anzeige von wenigstens einer Information (13) für einen Fahrer aufweist,
wobei an dem Lenkrad (1) oder an einer mit dem Lenkrad (1) in Verbindung stehenden Einrichtung ein Drehpositionsgeber (21) angeordnet ist, der einen Lenkradeinschlagswinkel in Abhängigkeit von einer Ruheposition detektiert und die wenigstens eine Anzeigeeinheit (11) derart ausgebildet ist, dass die wenigstens eine Informationen (13) in einer Ausrichtung angezeigt wird, die nicht in direkter Abhängigkeit von einem Lenkradeinschlagswinkel steht,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Ausrichtung der wenigstens einen Information (13) in einem kleineren Bereich als der Lenkradeinschlagswinkel veränderbar ausgebildet ist, so dass auch eine unbewusste Neigung des Kopfes des Fahrers bei einem Lenkradeinschlag berücksichtigt werden kann.
Steering wheel for a vehicle, a simulator or a game console, which has at least one display unit (11) for displaying at least one piece of information (13) for a driver,
A rotary position sensor (21) is arranged on the steering wheel (1) or on a device connected to the steering wheel (1), which detects a steering wheel lock angle as a function of a rest position, and the at least one display unit (11) is designed in such a way that the at least one piece of information (13) is displayed in an orientation that is not directly dependent on a steering wheel lock angle,
characterized in that
the alignment of the at least one piece of information (13) is designed to be changeable in a smaller area than the steering wheel angle, so that an unintentional inclination of the driver's head when the steering wheel is turned can also be taken into account.
Description
Die Erfindung betrifft ein Lenkrad, wie es für Fahrzeuge, Simulatoren oder auch Spielkonsolen verwendet wird.The invention relates to a steering wheel as used for vehicles, simulators or game consoles.
Derartige Lenkräder weisen oft einen Drehpositionsgeber auf, der einen Lenkradeinschlagswinkel in Abhängigkeit von einer Ruheposition detektiert.Such steering wheels often have a rotary position sensor that detects a steering wheel lock angle as a function of a rest position.
Wird das Lenkrad an einem (Fahr-)Simulator eingesetzt, wird der Lenkradeinschlag bzw. eine Verdrehung der Lenkachse bzw. der Lenksäule statt über direkte vorhandene Winkelgeber über eine Verdrehung der Achse in einem Motor detektiert, wobei mittels dieses Motors (über entsprechend eingespeisten Strom) auch der von der Fahrsituation abhängige unterschiedliche Widerstand gegen eine Lenkbewegung erzeugt wird, um eine reale Simulation zu ermöglichen und um für den Fahrer ein Feedback geben zu können.If the steering wheel is used on a (driving) simulator, the steering wheel lock or rotation of the steering axle or the steering column is detected via a rotation of the axle in a motor instead of via a direct angle sensor. the different resistance to a steering movement, which depends on the driving situation, is also generated in order to enable a real simulation and to be able to give feedback to the driver.
Sowohl in Simulatoren und Spielkonsolen als auch in echten Fahrzeugen besteht zunehmender Bedarf an Informationen, welche dem Fahrer möglichst unmittelbar angezeigt werden sollen.In simulators and game consoles as well as in real vehicles, there is an increasing need for information that is to be displayed to the driver as directly as possible.
Hierzu dient regelmäßig das Armaturenbrett, in welchem im Blickfeld des Fahrers Anzeigen und Instrumente untergebracht sind, um gewünschte Informationen darzustellen.The dashboard is used regularly for this purpose, in which displays and instruments are housed in the driver's field of vision in order to display desired information.
Bei der zunehmenden Informationsmenge werden auch zusätzliche Wege beschritten, um diese auszugeben. Beispielsweise werden Informationen als Töne oder gar Sprache ausgegeben, um den Fahrer auf Aktionen hinzuweisen.With the increasing amount of information, additional ways are also used to output it. For example, information is output in the form of sounds or even speech in order to draw the driver's attention to actions.
Beispielsweise wird ein zu geringer Abstand ebenso wie ein fehlendes Anschnallen, Navigationsinformationen, etc. oft über Warntöne oder gar Sprache ausgegeben.For example, a too small distance as well as a missing seat belt, navigation information, etc. are often given out via warning tones or even voice.
Im Rennsport wurde zudem bereits ein Lenkrad vorgestellt, an dem ein Display untergebracht ist.A steering wheel with a display has also already been introduced in motor racing.
Ein Lenkrad nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der
Diese Lösung wird aber von Fahrern als unbequem empfunden und nicht als vorteilhaft angenommen.However, this solution is perceived by drivers as inconvenient and not accepted as advantageous.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zu schaffen, welche eine zusätzliche Möglichkeit bietet, um einem Fahrer auf komfortable Art und Weise Informationen anzuzeigen.The object of the present invention is to provide a device and a method that offer an additional option for displaying information to a driver in a convenient manner.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Lenkrad mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und 10 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.According to the invention, this object is achieved by a steering wheel having the features of
Nach der Erfindung wird das Lenkrad selbst benutzt, um eine zusätzliche Anzeigemöglichkeit von Informationen für einen Fahrer zu schaffen. Das erfindungsgemäße Lenkrad weist hierzu (wenigstens) eine Anzeigeeinheit zur Anzeige von (wenigstens) einer Information für den Fahrer auf. Unter Anzeige ist im Sinne der Erfindung eine visuelle Anzeige, also Darstellung in Zahlen (numerisch), Schrift (alphanumerisch) und/oder Bild zu verstehen.According to the invention, the steering wheel itself is used to provide an additional means of displaying information to a driver. For this purpose, the steering wheel according to the invention has (at least) one display unit for displaying (at least) one piece of information for the driver. In the context of the invention, a display is to be understood as a visual display, ie representation in numbers (numeric), writing (alphanumeric) and/or an image.
Nach der Erfindung weist das Lenkrad einen Drehpositionsgeber auf, wobei dieser Drehpositionsgeber auch am Lenkrad oder an dessen Lenksäule oder hiervon bewegten Einrichtungen bzw. Teilen angeordnet sein kann. Als hiervon bewegte Einrichtung kommt beispielsweise ein Getriebe zur Umsetzung der Lenkbewegung in Frage.According to the invention, the steering wheel has a rotary position transmitter, with this rotary position transmitter also being able to be arranged on the steering wheel or on its steering column or on devices or parts moved thereby. As a device that is moved by this, for example, a gear for the implementation of the steering movement comes into question.
Der Begriff Drehpositionsgeber ist im Sinne der Erfindung weit zu verstehen, so dass jegliche Vorrichtungen, wie beispielsweise Motor für ein Feedback (force feedback), Winkelgeber, Lenkwinkelsensor, Hallsensor, Strichcodesensor mit Lichtschrankensystem, Gyroskop, und Bildauswertung, darunter fallen, die geeignet sind, einen Einschlagswinkel eines Lenkrads bzw. eine Veränderung der Drehposition (Lenkwinkelposition) des Lenkrads bezogen auf eine Ruhestellung oder Ausgangsstellung (insbesondere Stellung zur Geradeausfahrt) zu detektieren.The term rotary position sensor is to be understood broadly within the meaning of the invention, so that any devices, such as a motor for feedback (force feedback), angle sensor, steering angle sensor, Hall sensor, bar code sensor with light barrier system, gyroscope, and image evaluation, which are suitable to detect a steering angle of a steering wheel or a change in the rotational position (steering angle position) of the steering wheel in relation to a rest position or starting position (in particular position for driving straight ahead).
Zur Anzeige der Information werden bei deren Ausrichtung die von dem Drehpositionsgeber ermittelten Werte bzw. der jeweils aktuelle Wert ermittelt und, beispielsweise mittels einer Auswerte- und Steuereinheit, in Abhängigkeit dieses Werts die Ausrichtung der Information vorgenommen.To display the information, the values determined by the rotary position transmitter or the respective current value are determined when the information is aligned, and the information is aligned as a function of this value, for example by means of an evaluation and control unit.
Entsprechend ist nicht nur die Anzeigeeinheit, sondern auch die Auswerte- und Steuereinrichtung (Displayelektronik) derart ausgebildet, dass die ermittelten Werte (Einschlagswinkelwerte) zur Ausrichtung der Information verwendet werden und die Displayelektronik eine entsprechende Eingangsschnittstelle (elektronisch und/oder als Softwareschnittstelle ausgebildet) aufweist.Accordingly, not only the display unit, but also the evaluation and control device (display electronics) is designed in such a way that the determined values (locking angle values) are used to align the information and the display electronics have a corresponding input interface (electronic and/or designed as a software interface).
Hierdurch ist es möglich, die Ausrichtung der Information auf der Anzeigeeinheit unabhängig von dem Einschlagswinkel des Lenkrads vorzunehmen. Bei einem Einschlag des Lenkrads bleibt die Ausrichtung der Information demzufolge nicht zur (Dreh-)Position des Lenkrads fest, sondern unabhängig bzw. steht nicht in direkter Abhängigkeit zu dem Lenkradeinschlagswinkel.This makes it possible to align the information on the display unit independently the steering angle of the steering wheel. When the steering wheel is turned, the orientation of the information does not remain fixed to the (rotational) position of the steering wheel, but is independent or not directly dependent on the steering wheel lock angle.
Die Anzeige bzw. die angezeigte Information ist hierdurch bei einer Neigung des Lenkrads (Einschlag) auch dann noch lesbar, wenn man den Kopf nicht neigt. Besonders vorteilhaft ist dies, wenn von dem Fahrer ein Helm getragen wird, wie dies beispielsweise in einem Rennwagen oder einer entsprechenden Simulation der Fall ist, da durch das Tragen eines Helm kaum eine Neigung des Kopfes stark beeinträchtigt ist. Zudem können erfindungsgemäß auch kleine ruckartige Bewegungen ausgeglichen werden, so dass die auf der Anzeigeeinheit angezeigte Information lesbar bleibt.As a result, the display or the displayed information can still be read when the steering wheel is tilted (lock) even if you do not tilt your head. This is particularly advantageous when the driver wears a helmet, as is the case, for example, in a racing car or a corresponding simulation, since wearing a helmet hardly affects the tilting of the head. In addition, small jerky movements can also be compensated according to the invention, so that the information displayed on the display unit remains readable.
In besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist die Anzeigeeinheit als elektronischer Bildschirm, insbesondere als LCD-, LED-, oder OLED-Bildschirm ausgebildet, was vorteilhafterweise eine kostengünstige Umsetzung der Anzeigeeinheit und der gewünschten Ausrichtung der auf der Anzeige dargestellten Information ermöglicht.In a particularly preferred embodiment of the invention, the display unit is embodied as an electronic screen, in particular as an LCD, LED or OLED screen, which advantageously enables the display unit and the desired alignment of the information shown on the display to be implemented cost-effectively.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung bleibt die Ausrichtung der wenigstens einen Information bezogen auf eine Ruheposition des Lenkrads (insbesondere die Stellung zur Geradeausfahrt) konstant, so dass der Fahrer die Information in jeder Stellung des Lenkrads nicht verdreht, vorzugsweise waagrecht (bezogen auf seine eigene Position), wahrnehmen kann.In a further embodiment of the invention, the orientation of the at least one piece of information remains constant in relation to a rest position of the steering wheel (in particular the position for driving straight ahead), so that the driver does not turn the information in any position of the steering wheel, preferably horizontally (in relation to his own position). , can perceive.
Erfindungsgemäß ist es möglich die Ausrichtung in einem geringeren Maße als der Lenkradeinschlag zu diesem anzupassen, so dass auch eine unbewusste Neigung des Kopfes des Fahrers bei einem Lenkradeinschlag berücksichtigt werden kann.According to the invention, it is possible to adjust the orientation to a lesser extent than the steering wheel angle, so that an unintentional inclination of the driver's head when the steering wheel is turned can also be taken into account.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Anzeigeeinheit (oder sind die Anzeigeeinheiten) zentral in oder an dem Lenkrad angeordnet, um im Blickfeld des Fahrers bei jeglichem Lenkradeinschlag besonders gut wahrgenommen zu werden.In an advantageous embodiment of the invention, the display unit (or the display units are) is arranged centrally in or on the steering wheel so that it can be seen particularly well in the driver's field of vision whenever the steering wheel is turned.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Lenkrad nicht fest mit der Basiseinheit verbunden, sondern mittels eines Schnellverschlusses mit dieser verbindbar oder von dieser lösbar.In a further embodiment of the invention, the steering wheel is not permanently connected to the base unit, but can be connected to it or detached from it by means of a quick-release fastener.
Hierdurch kann vorteilhafterweise ein Lenkrad von einem Fahrer oder Anwender auf anderen Basiseinheiten verwendet werden.As a result, a steering wheel can advantageously be used by a driver or user on other base units.
Durch die Mitnahme des eigenen Lenkrads erhöht sich der Komfort für einen Fahrer, da ein Eingewöhnen auf ein fremdes Lenkrad entfällt. Zudem ermöglicht die Abnehmbarkeit des Lenkrads eine mehrfache Verwendung in einem Fahrzeug, Simulator oder Spielkonsole.Taking your own steering wheel with you increases the comfort for a driver, since there is no need to get used to someone else's steering wheel. In addition, the detachable steering wheel allows multiple use in a vehicle, simulator or game console.
Da diese Basiseinheit ebenfalls Informationen hinsichtlich der Drehposition und/oder einer Änderung der Drehposition der Lenksäule an das abnehmbare Lenkrad und dessen Anzeigeeinheit übermittelt, ist auch in dieser Ausgestaltung der Erfindung die erfindungsgemäße - vorzugsweise konstant horizontale - Ausrichtung der Information gewährleistet.Since this base unit also transmits information regarding the rotational position and/or a change in the rotational position of the steering column to the detachable steering wheel and its display unit, the inventive—preferably constant horizontal—alignment of the information is also ensured in this embodiment of the invention.
Eine Elektronik, insbesondere die Auswerte- und Steuereinrichtung, zur Ansteuerung der Anzeigeeinheit kann hierbei in dem Lenkrad oder in seinem Gehäuse untergebracht sein, und im Falle eines (mittels Schnellverschluss) abnehmbaren Lenkrads mit diesem abgenommen werden.Electronics, in particular the evaluation and control device, for controlling the display unit can be accommodated in the steering wheel or in its housing and, in the case of a steering wheel that can be removed (by means of a quick-release fastener), can be removed with this.
Die Elektronik inklusive etwaig darin abgespeicherter Einstellungen kann damit in dem abnehmbaren Lenkrad enthalten sein und von einem Fahrer zu einer anderen Spielkonsole, einem anderen Simulator oder gar einem anderen Fahrzeug mitgenommen und dort eingesetzt werden.The electronics, including any settings stored therein, can thus be contained in the detachable steering wheel and can be taken by a driver to another game console, another simulator or even another vehicle and used there.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.Further advantageous configurations of the invention result from the dependent claims.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to an embodiment shown in the drawing.
In der Zeichnung zeigen:
-
1 eine Draufsicht auf ein schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Lenkrads in Ruheposition; -
2 eine Draufsicht auf ein Lenkrad nach1 mit Linkseinschlag und -
3 eine Seitenansicht auf ein Lenkrad nach1 und2 .
-
1 a plan view of a schematic representation of a steering wheel according to the invention in the rest position; -
2 a plan view of asteering wheel 1 with left turn and -
3 a side view of asteering wheel 1 and2 .
Das Lenkrad weist einen beispielsweise ring- oder kreisförmigen Griffbereich 3 und einen zentralen Bereich 5 auf, welcher mit den Griffbereichen 3, beispielsweise über waagrechte Stege 7 und einen senkrechten Steg, 9 verbunden ist.The steering wheel has, for example, an annular or
Mittig im Inneren des Lenkrads 1 befindet sich eine beispielsweise kreisflächenförmige Anzeigeeinheit 11, auf welcher für einen Fahrer eine Information 13 in waagrechter Ausrichtung angezeigt wird bzw. werden kann.A
Diese Anzeigeeinheit 11 kann beispielsweise als elektronisches Display (LCD, LED oder OLED) ausgeführt sein, wobei neben der dargestellten vorzugsweise runden bzw. kreisflächenförmigen Ausgestaltung auch andere Ausgestaltungen (rechteckförmig, quadratisch, sphärisch, etc.) denkbar sind.This
Bei einem Lenkradeinschlag von beispielsweise 45° nach links, wird, wie in
Die Ausrichtung der Information 13 bleibt bezogen auf ein Koordinatensystem K des Fahrers (oder des Fahrzeugs, Simulators oder der Spielkonsole) in waagrechter Position (x-Achse des Koordinatensystems K).The orientation of the
Der Linkseinschlag des Lenkrads 1 wird in
Wie aus
Das Lenkrad 1 steht mit einer Lenksäule 19 in Verbindung, welche in einer Basis 17, beispielsweise einer Grundeinheit einer Spielkonsole oder eines Simulators, drehbar, aber in Achslängsrichtung der Lenksäule 19 ortsfest gelagert ist.The
Ein Lenkradeinschlag des mit der Lenksäule 19 (am oberen Ende) drehfest verbundenen Lenkrads 1 bewirkt daher eine entsprechende Drehung der Lenksäule 19 in der Basis 17.A steering wheel turn of the
In der Basis 17 oder, wie in
Der detektierte Wert eines Lenkradeinschlags wird über einen in der Zeichnung nicht dargestellten Prozessor ermittelt, ausgewertet und zur Ansteuerung der Anzeigeeinheit 11 verwendet, um die Information 13 auf der Anzeigeneinheit 11, wie in
Als Positionsgeber 21 wird beispielsweise, wie in
Der Motor dient u.a. dazu, in Abhängigkeit der Fahrsituation (Geschwindigkeit, Kurvenradius, Fahrbahnneigung, Fahrbahnbeschaffenheit, etc.) einen gewünschten Widerstand gegen einen Lenkradeinschlag (Feedback) zu erzeugen, um die Fahrsituation möglichst real zu simulieren. Zudem kann der Motor dazu eingesetzt werden, beim Fahrer auch andere Arten eines Feedbacks wie beispielsweise Rütteln, Vibrieren, etc. zu erzeugen.The motor is used, among other things, to generate a desired resistance to a steering wheel turn (feedback) depending on the driving situation (speed, curve radius, road gradient, road surface conditions, etc.) in order to simulate the driving situation as realistically as possible. In addition, the motor can be used to generate other types of feedback such as shaking, vibration, etc. for the driver.
Selbstverständlich ist es aber auch denkbar, die Drehposition bzw. eine Änderung der Drehposition auf andere Art zu ermitteln. Beispielsweise kann an der Lenksäule am Umfang oder an einem mit einer Drehung der Lenksäule 19 mitbewegten Teil ein Strichcode angebracht sein, welcher über ein Lichtschrankensystem oder einen Scanner ablesbar ist.Of course, it is also conceivable to determine the rotational position or a change in the rotational position in a different way. For example, a bar code can be attached to the circumference of the steering column or to a part that moves along with a rotation of the
Die Drehposition bzw. eine Änderung der Position erzeugt aber selbst einen induktiven Strom, so dass dieser Wert von einer entsprechenden Auswerte- und Steuereinheit, beispielsweise einem (Display-)Prozessor, zur Ansteuerung der Anzeigeeinheit 11 bzw. zur Ausrichtung der auf der Anzeigeeinheit 11 dargestellten Information 13 verwendet wird, um die Ausrichtung konstant waagrecht bezogen auf das Koordinatensystem K des Fahrers oder des Simulators zu halten.However, the rotational position or a change in position itself generates an inductive current, so that this value is generated by a corresponding evaluation and control unit, for example a (display) processor, for controlling the
Die Basiseinheit 17 mit Positionsgeber 21 wird über einen Anschluss 23 mit Strom versorgt. Die Elektronik zur Ansteuerung der Anzeigeeinheit 11 - soweit im Lenkradgehäuse 15 untergebracht - sowie die Anzeigeeinheit 11 selbst werden vorzugsweise über eine induktive Kopplung zwischen drehbarem Lenkrad 1 (und mitgedrehtem Gehäuse 15) und hierzu fester Basis 17 mit Strom versorgt.The
Selbstverständlich ist es aber auch denkbar, diese Stromversorgung bzw. Energieversorgung auf andere Art, beispielsweise mittels eines Schleifkontakts oder einer verdrehbaren Leitung (Litze, Flachbandkabel), zu realisieren.Of course, it is also conceivable to implement this power supply or energy supply in a different way, for example by means of a sliding contact or a twistable line (stranded wire, ribbon cable).
Zudem ist es möglich, das Lenkrad mit einer autarken Energiequelle, insbesondere Batterien oder Akkus, auszustatten.In addition, it is possible to equip the steering wheel with a self-sufficient energy source, in particular batteries or accumulators.
Die Signalübermittlung zur Anzeige der Information 13 kann ebenfalls auf eine der vorgenannten Arten erfolgen. Zudem ist es denkbar, das vorgenannte Signal drahtlos über Infrarot, Bluetooth, etc. zu übermitteln.The signal transmission for displaying the
Obwohl in der Zeichnung die Bestandteile Lenkrad 1 und Basis 17 miteinander verbunden und damit eine Einheit bildend dargestellt sind, ist es denkbar, das Lenkrad 1 hiervon lösbar, beispielsweise mittels eines Schnellverschlusses, auszubilden.Although the components of the
Der Schnellverschluss kann beispielsweise im Bereich des Lenkradgehäuses 15 untergebracht sein, wobei vorzugsweise die Elektronik (Auswerte- und Steuereinrichtung) zur Ansteuerung der Anzeigeeinheit 11 in dem mit dem Lenkrad 1 abnehmbaren Teil enthalten sein kann.The quick-release fastener can be accommodated, for example, in the area of the
Auf eine entsprechende Anordnung aus einer Basiseinheit 17 und einem Lenkrad 1 treffen die vorgenannten Ausführungen hinsichtlich der Ausrichtung der Information 13 unverändert zu.The above statements regarding the orientation of the
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Lenkradsteering wheel
- 33
- Griffbereichgrip area
- 55
- zentraler Bereichcentral area
- 77
- waagrechte Stegehorizontal bars
- 99
- senkrechter Stegvertical bridge
- 1111
- Anzeigeeinheitdisplay unit
- 1313
- Informationinformation
- 1515
- Lenkradgehäusesteering wheel housing
- 1717
- BasisBase
- 1919
- Lenksäulesteering column
- 2121
- Drehpositionsgeberrotary encoder
- 2323
- Anschlussleitungconnecting cable
- KK
- Koordinatensystem des FahrersCoordinate system of the driver
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