-
Die Erfindung betrifft eine Lenk-Vorrichtung, die es einem Fahrer eines Fahrzeugs ermöglicht, das Fahrzeug zu lenken.
-
Ein Fahrzeug weist heute ein Lenkrad auf, das von einem Fahrer des Fahrzeugs betätigt werden kann, um das Fahrzeug zu lenken. Bei einem automatisiert, insbesondere einem hochautomatisiert, fahrenden Fahrzeug erfolgt die Lenkung automatisch durch das Fahrzeug selbst, so das zumindest zeitweise kein Lenkrad mehr erforderlich ist.
-
Ein Fahrzeug, das sowohl manuell durch den Fahrer als auch automatisiert geführt werden kann, kann ein Lenkrad aufweisen, das für den manuellen Fahrmodus aus einer Fronttafel (z.B. aus der Instrumententafel oder aus dem Armaturenbrett) herausgefahren werden kann, und das für den automatisierten Fahrmodus in der Fronttafel versenkt werden kann. Der Bereich vor der Fahrerposition eines Fahrzeugs kann somit in dem manuellen Fahrmodus und in dem automatisierten Fahrmodus des Fahrzeugs unterschiedlich gestaltet sein.
-
Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, sowohl in dem manuellen Fahrmodus als auch in dem automatisierten Fahrmodus eine optimierte Nutzung des Bereichs vor der Fahrerposition eines Fahrzeugs zu ermöglichen.
-
Die Aufgabe wird durch den unabhängigen Anspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.
-
Gemäß einem Aspekt wird eine Lenkrad-Vorrichtung für ein Fahrzeug (insbesondere für ein (zwei- oder mehrspuriges) Kraftfahrzeug) beschrieben. Die Lenk-Vorrichtung kann ausgebildet sein, um in ein Fahrzeug verbaut zu werden, und um es einem Fahrer des Fahrzeugs zu ermöglichen, das Fahrzeug zu lenken.
-
Die Lenkrad-Vorrichtung umfasst eine Fronttafel mit einer Öffnung. Die Fronttafel kann ausgebildet sein, vor einer Fahrerposition eines Fahrzeugs angeordnet zu werden. Insbesondere kann auf Basis der Fronttafel ggf. ein Armaturenbrett und/oder eine Instrumententafel des Fahrzeugs bereitgestellt werden. Die Fronttafel kann sich z.B. von der Fahrerseite des Fahrzeugs bis zu der Beifahrerseite des Fahrzeugs erstrecken. Beispielsweise kann die Fronttafel eine Fläche von 0,3m2 oder mehr, oder von 0,5m2 oder mehr, oder von 1m2 oder mehr aufweisen. Beispielhafte Abmessungen der Fronttafel sind eine Länge (entlang der Querachse des Fahrzeugs) von 0,5m oder mehr, oder von Im oder mehr, und/oder eine Breite (entlang der Hochachse des Fahrzeugs) von 20cm oder mehr, oder 30cm oder mehr. Die Fronttafel kann eine (ggf. gewölbte oder ebene) Fläche bilden.
-
Die Öffnung kann vollständig von der Fronttafel umrandet sein. Alternativ kann die Öffnung an zumindest einem Rand der Fronttafel angeordnet sein, so dass die Öffnung durch eine Aussparung der Fronttafel an zumindest einem Rand der Fronttafel gebildet wird.
-
Die Lenkrad-Vorrichtung umfasst ferner ein Lenkrad, mit einem Lenkradkranz, der einen Lenkrad-Bildschirm umschließt und der an einer Achse des Lenkrads befestigt ist. Das Lenkrad, insbesondere der Lenkradkranz, kann von einem Fahrer des Fahrzeugs betätigt werden, um das Fahrzeug zu lenken. Ggf. kann die Achse des Lenkrads mechanisch mit der Lenkung des Fahrzeugs verbunden sein. Bevorzugt wird über das Lenkrad eine Steer-by-Wire-Lenkung des Fahrzeugs betätigt. In diesem Fall, kann der Lenkradwinkel von einem Sensor erfasst werden, und ein elektrischer Lenkaktor des Fahrzeugs kann in Abhängigkeit von dem erfassten Lenkradwinkel betätigt werden, um das Fahrzeug zu lenken.
-
Das Lenkrad kann ausgebildet sein, aus der Fronttafel herausgefahren zu werden (z.B. für einen manuellen Fahrmodus des Fahrzeugs), so dass das Lenkrad (insbesondere der Lenkradkranz) an bzw. vor der Fahrerposition des Fahrzeugs angeordnet ist, und von einem Fahrer des Fahrzeugs betätigt werden kann. Andererseits kann das Lenkrad ausgebildet sein (z.B. für einen automatisierten Fahrmodus), in die Fronttafel versenkt zu werden, so dass sich vor der Fahrerposition kein Lenkrad mehr befindet. Der dabei gewonnene Platz kann dann für Arbeits- und/oder Unterhaltungszwecke verwendet werden.
-
In dem ausgefahrenen Zustand der Lenkrad-Vorrichtung kann die Achse des Lenkrads durch die Öffnung der Fronttafel verlaufen, und der Lenkradkranz kann den Lenkrad-Bildschirm (vollständig) umschließen. Das Lenkrad kann dann an dem Lenkradkranz von dem Fahrer des Fahrzeugs gehalten und gedreht werden.
-
Das Lenkrad kann ausgebildet sein, in dem versenkten Zustand der Lenkrad-Vorrichtung derart in der Fronttafel versenkt zu werden, dass der Lenkrad-Bildschirm die Öffnung formschlüssig verschließt. Zu diesem Zweck kann der Lenkradkranz mehrere Kranz-Segmente (z.B. vier oder mehr, sechs oder mehr, oder acht oder mehr Kranz-Segmente) umfassen. Das Lenkrad kann dann derart ausgebildet sein, dass die Kranz-Segmente hinter den Lenkrad-Bildschirm (von der Fahrerposition aus betrachtet) geklappt werden können, um das Lenkrad in die Fronttafel zu versenken.
-
Es wird somit eine Lenk-Vorrichtung bereitgestellt, die eine optimierte Nutzung des Bereichs vor der Fahrerposition bei einem manuellen und bei einem automatisierten Fahrbetrieb des Fahrzeugs ermöglicht. Insbesondere kann der Lenkrad-Bildschirm in dem manuellen Fahrbetrieb zur Darstellung eines Kombiinstruments verwendet werden. Des Weiteren kann der Lenkrad-Bildschirm in dem automatisierten Fahrbetrieb für Arbeits- und/oder Unterhaltungszwecke verwendet werden kann.
-
Ein Kranz-Segment des Lenkradkranzes kann als Abschnitt des ringförmigen Lenkradkranzes ausgebildet sein. Dabei kann ein Kranz-Segment über einen Steg (direkt oder indirekt) an der Achse des Lenkrads angebunden sein. Der Steg kann ein oder mehrere Gelenke aufweisen, die es ermöglichen, das Kranz-Segment hinter den Lenkrad-Bildschirm (für den versenkten Zustand) zu klappen oder als Teil des Lenkradkranzes neben der äußeren Kante des Lenkrad-Bildschirms zu platzieren (für den ausgefahrenen Zustand). Typischerweise sind alle Kranz-Segmente über jeweils zumindest einen Steg an der Achse des Lenkrads befestigt. Durch einen derartigen Aufbau des Lenkrades kann der Übergang zwischen dem versenkten Zustand und dem ausgefahrenen Zustand in effizienter und zuverlässiger Weise bewirkt werden.
-
Die Kranz-Segmente können über die Stege an einer Gleitbuchse befestigt sein. Die Gleitbuchse kann zumindest teilweise oder vollständig die Achse des Lenkrads umschließen. Des Weiteren kann die Gleitbuchse ausgebildet sein, in axialer Richtung entlang der Achse des Lenkrads verschoben zu werden. Das Verschieben der Gleitbuchse kann z.B. automatisch durch einen elektrischen Buchse-Aktuator bewirkt werden.
-
Durch das Verschieben der Gleitbuchse können die Kranz-Segmente zu dem Lenkradkranz zusammengefügt werden, der den Lenkrad-Bildschirm umschließt (um die Lenkrad-Vorrichtung in den ausgefahrenen Zustand zu überführen). Insbesondere kann die Gleitbuchse auf der Achse des Lenkrads zum Lenkrad-Bildschirm hin geschoben werden, um die Kranz-Segmente zu dem Lenkradkranz zusammenzufügen.
-
Andererseits können die Kranz-Segmente durch das Verschieben der Gleitbuchse hinter den Lenkrad-Bildschirm geklappt werden (um die Lenkrad-Vorrichtung in den versenkten Zustand zu überführen). Insbesondere kann die Gleitbuchse auf der Achse des Lenkrads von dem Lenkrad-Bildschirm weg geschoben werden, um die Kranz-Segmente hinter den Lenkrad-Bildschirm zu klappen.
-
Durch die Verwendung einer Gleitbuchse kann in besonders effizienter Weise der Übergang zwischen dem ausgefahrenen Zustand und dem versenkten Zustand der Lenkrad-Vorrichtung bewirkt werden (ähnlich wie bei einem Regenschirm).
-
Der Lenkradkranz kann erste Kranz-Segmente und zweite Kranz-Segmente umfassen, die abwechselnd entlang des Umfangs des Lenkradkranzes angeordnet sind. Dabei können die ersten Kranz-Segmente ggf. größer sein als die zweiten Kranz-Segmente.
-
Das Lenkrad kann derart ausgebildet sein, dass in dem versenkten Zustand der Lenkrad-Vorrichtung die ersten Kranz-Segmente ringförmig hinter dem Lenkrad-Bildschirm angeordnet sind. Dabei können die ersten Kranz-Segmente ggf. einen Ring mit einem Durchmesser bilden, der dem Durchmesser des Lenkrad-Bildschirms (und dem Durchmesser der Öffnung der Frontafel) entspricht. Insbesondere kann der Durchmesser des Rings aus ersten Kranz-Segmenten zwischen 80% oder 90% und 100% des Durchmessers des Lenkrad-Bildschirms liegen.
-
Des Weiteren kann das Lenkrad derart ausgebildet sein, dass die zweiten Kranz-Segmente von den ringförmig angeordneten ersten Kranz-Segmenten umschlossen werden, und/oder hinter den ersten Kranz-Segmenten angeordnet sind. Durch die Aufteilung in unterschiedliche Typen von Kranz-Segmenten, die an unterschiedlichen Positionen hinter dem Lenkrad-Bildschirm angeordnet werden, kann der Lenkradkranz in effizienter und zuverlässiger Weise hinter dem Lenkrad-Bildschirm angeordnet werden.
-
Die einzelnen Kranz-Segmente können derart ausgebildet sein, dass sich benachbarte Kranz-Segmente gegenseitig formschlüssig verzahnen und/oder verbinden. Zu diesem Zweck kann ein Kranz-Segment ein oder mehrere Verbindungselemente aufweisen, die eine Verbindung, insbesondere eine Verzahnung, mit ein oder mehreren komplementären Verbindungselementen eines direkt benachbarten Kranz-Segments aufweisen. Beispielsweise kann ein Kranz-Segment ein oder mehrere Haken aufweisen, die in ein oder mehrere komplementäre Löcher des direkt benachbarten Kranz-Segments eingreifen, um die beiden Kranz-Segmente stabil miteinander zu verbinden. So kann in dem ausgefahrenen Zustand des Lenkrads ein stabiler Lenkradkranz bereitgestellt werden.
-
Die Stege können derart ausgebildet sein, dass im ausgefahrenen Zustand der Lenk-Vorrichtung ein an dem Lenkradkranz bewirktes Lenkmoment zuverlässig auf die Achse des Lenkrads übertragen werden kann. Beispielsweise können sich die Stege im ausgefahrenen Zustand der Lenk-Vorrichtung formschlüssig mit der Rückseite des Lenkrad-Bildschirms und/oder mit der Lenkrad-Achse an der Rückseite des Lenkrad-Bildschirms verbinden. Alternativ oder ergänzend können die einzelnen Stege ggf. mehrere Äste aufweisen, wobei ein Ast direkt mit der Rückseite des Lenkrad-Bildschirms und/oder mit der Achse des Lenkrads mechanisch verbunden ist. Ein anderer Ast des jeweiligen Stegs kann ggf. mit der Gleichbuchse verbunden sein, um das Ein- bzw. Ausklappen des jeweiligen Kranz-Segments zu bewirken. Durch eine direkte Anbindung eines Stegs bzw. eines Astes eines Steges an die Lenkrad-Achse und/oder an die Rückseite des Lenkrad-Bildschirms (der wiederum mit der Lenkrad-Achse verbunden ist), kann in besonders zuverlässiger Weise ein Lenkmoment von dem Lenkradkranz auf die Lenkrad-Achse übertragen werden.
-
Der Steg für ein Kranz-Segment oder ein Ast eines Steges (mit mehreren Ästen) kann somit derart an die Achse des Lenkrads angebunden sein, dass ein auf das Kranz-Segment des Steges einwirkendes Lenkmoment im Wesentlichen vollständig und/oder im Wesentlichen ohne zeitliche Verzögerung auf die Achse des Lenkrads übertragen wird.
-
Die Lenkrad-Vorrichtung kann eine Steuereinheit umfassen, die eingerichtet ist, zu bestimmen, dass das Fahrzeug in dem automatisierten Fahrmodus betrieben wird oder werden soll. Es kann daraufhin veranlasst werden, dass die Lenkrad-Vorrichtung in den versenkten Zustand mit versenktem Lenkrad überführt wird. Des Weiteren kann die Steuereinheit eingerichtet sein, zu bestimmen, dass das Fahrzeug in dem manuellen Fahrmodus betrieben werden soll. Es kann daraufhin veranlasst werden, dass die Lenkrad-Vorrichtung in den ausgefahrenen Zustand mit ausgefahrenem Lenkrad überführt wird. Die Aktivierung des automatisierten oder manuellen Fahrmodus kann z.B. durch eine Eingabe des Fahrers des Fahrzeugs und/oder automatisch durch das Fahrzeug initiiert werden. Das Aus- bzw. Einfahren des Lenkrads kann durch ein oder mehrere elektrisch betriebene Aktoren der Lenkrad-Vorrichtung bewirkt werden. So kann ein effizienter und komfortabler Übergang zwischen dem versenkten Zustand und dem ausgefahrenen Zustand bewirkt werden.
-
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, zu veranlassen, dass auf dem Lenkrad-Bildschirm ein oder mehrere Anzeigen (bzw. bildliche Darstellungen) eines Kombiinstruments dargestellt werden, wenn sich die Lenkrad-Vorrichtung in dem ausgefahrenen Zustand befindet. Beispielhafte Anzeigen sind ein Tachometer, eine Drehzahlanzeige, etc. So können in effizienter Weise die erforderlichen Informationen für einen manuellen Fahrmodus bereitgestellt werden.
-
Dabei kann die Steuereinheit bewirken, dass die Lage und/oder die Ausrichtung der ein oder mehreren Anzeigen des Kombiinstruments bei einer Drehung des Lenkrads unverändert bleiben. Insbesondere kann bewirkt werden, dass die ein oder mehreren Anzeigen stets horizontal bzw. waagerecht verbleiben (unabhängig von dem Lenkradwinkel des Lenkrads). Zu diesem Zweck kann z.B. auf Basis des gemessenen Lenkradwinkels bewirkt werden, dass die ein oder mehreren Anzeigen auf dem Lenkrad-Bildschirm in entgegengesetzter Weise zu dem Lenkrad gedreht werden, um dem Fahrer des Fahrzeugs den Eindruck zu geben, dass die Lage und/oder die Ausrichtung der ein oder mehreren Anzeigen des Kombiinstruments unverändert bleiben. So kann ein Kombiinstrument in besonders komfortabler und effizienter Weise bereitgestellt werden.
-
Die Lenkrad-Vorrichtung kann einen an der Fronttafel angeordneten Fronttafel-Bildschirm umfassen (der z.B. 80% oder mehr, oder 90% oder mehr der Fläche der Fronttafel bedeckt). Der Fronttafel-Bildschirm kann die Öffnung der Fronttafel zumindest teilweise oder vollständig umschließen. Alternativ oder zusätzlich kann sich der Fronttafel-Bildschirm an die Öffnung der Fronttafel anschließen. Der Fronttafel-Bildschirm kann z.B. dazu genutzt werden, Anzeigen für Arbeits- und/oder Unterhaltungszwecke darzustellen.
-
Der Fronttafel-Bildschirm und/oder der Lenkrad-Bildschirm können z.B. jeweils einen Flüssigkristall bzw. LCD-Bildschirm und/oder einen TFT-Bildschirm und/oder einen LED (Light Emitting Diode) und/oder OLED (Organic LED) Bildschirm umfassen.
-
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, den Lenkrad-Bildschirm und den Fronttafel-Bildschirm als einen durchgängigen Gesamt-Bildschirm zu betreiben (so als wären der Lenkrad-Bildschirm und der Fronttafel-Bildschirm Teil eines einzigen Bildschirms), wenn sich die Lenkrad-Vorrichtung in dem versenkten Zustand mit versenktem Lenkrad befindet. Insbesondere kann dabei der Gesamt-Bildschirm für Arbeits- und/oder Unterhaltungszwecke verwendet werden. Ein Kombiinstrument wird typischerweise nicht auf dem Gesamt-Bildschirm dargestellt. Durch die Bereitstellung eines durchgängigen Gesamt-Bildschirms im versenkten Zustand der Lenkrad-Vorrichtung wird eine besonders komfortable Nutzung des Bereichs vor der Fahrerposition eines Fahrzeugs ermöglicht, wenn das Fahrzeug automatisiert betrieben wird.
-
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, zu bestimmen, dass ein Nutzer des Gesamt-Bildschirms eine auf dem Fronttafel-Bildschirm dargestellte Anzeige zumindest teilweise auf den Lenkrad-Bildschirm verschieben will (oder umgekehrt). Beispielsweise kann der Gesamt-Bildschirm (d.h. der Fronttafel-Bildschirm und der Lenkrad-Bildschirm) als berührungsempfindlicher Bildschirm ausgebildet sein. Es kann dann in Reaktion auf eine Eingabe des Nutzers veranlasst werden, dass die Anzeige zumindest teilweise auf dem Lenkrad-Bildschirm dargestellt wird (so wie von der Nutzer-Eingabe vorgegeben). Es kann somit eine durchgängige Nutzung der Gesamt-Bildschirms ermöglicht werden.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein (Straßen-) Kraftfahrzeug (insbesondere ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen oder ein Bus) beschrieben, das die in diesem Dokument beschriebene Lenk-Vorrichtung umfasst.
-
Unter dem Begriff „automatisiertes Fahren“ kann im Rahmen des Dokuments ein Fahren mit automatisierter Längs- oder Querführung oder ein autonomes Fahren mit automatisierter Längs- und Querführung verstanden werden. Bei dem automatisierten Fahren kann es sich beispielsweise um ein zeitlich längeres Fahren auf der Autobahn oder um ein zeitlich begrenztes Fahren im Rahmen des Einparkens oder Rangierens handeln. Der Begriff „automatisiertes Fahren“ umfasst ein automatisiertes Fahren mit einem beliebigen Automatisierungsgrad. Beispielhafte Automatisierungsgrade sind ein assistiertes, teilautomatisiertes, hochautomatisiertes oder vollautomatisiertes Fahren. Diese Automatisierungsgrade wurden von der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) definiert (siehe BASt-Publikation „Forschung kompakt“, Ausgabe 11/2012). Beim assistierten Fahren führt der Fahrer dauerhaft die Längs- oder Querführung aus, während das System die jeweils andere Funktion in gewissen Grenzen übernimmt. Beim teilautomatisierten Fahren (TAF) übernimmt das System die Längs- und Querführung für einen gewissen Zeitraum und/oder in spezifischen Situationen, wobei der Fahrer das System wie beim assistierten Fahren dauerhaft überwachen muss. Beim hochautomatisierten Fahren (HAF) übernimmt das System die Längs- und Querführung für einen gewissen Zeitraum, ohne dass der Fahrer das System dauerhaft überwachen muss; der Fahrer muss aber in einer gewissen Zeit in der Lage sein, die Fahrzeugführung zu übernehmen. Beim vollautomatisierten Fahren (VAF) kann das System für einen spezifischen Anwendungsfall das Fahren in allen Situationen automatisch bewältigen; für diesen Anwendungsfall ist kein Fahrer mehr erforderlich. Die vorstehend genannten vier Automatisierungsgrade entsprechen den SAE-Level 1 bis 4 der Norm SAE J3016 (SAE - Society of Automotive Engineering). Beispielsweise entspricht das hochautomatisierte Fahren (HAF) Level 3 der Norm SAE J3016. Ferner ist in der SAE J3016 noch der SAE-Level 5 als höchster Automatisierungsgrad vorgesehen, der in der Definition der BASt nicht enthalten ist. Der SAE-Level 5 entspricht einem fahrerlosen Fahren, bei dem das System während der ganzen Fahrt alle Situationen wie ein menschlicher Fahrer automatisch bewältigen kann; ein Fahrer ist generell nicht mehr erforderlich. Die in diesem Dokument beschriebene Aspekte betreffen insbesondere ein Fahrzeug gemäß SAE-Level 4 oder höher.
-
Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.
-
Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
- 1 beispielhafte Komponenten eines Fahrzeugs;
- 2a eine Lenk-Vorrichtung mit einem ausgefahrenen Lenkrad in einer Frontansicht von der Fahrerposition des Fahrzeugs aus;
- 2b die Lenk-Vorrichtung aus 2a mit einem Lenkrad-Bildschirm;
- 2c die Lenkrad-Vorrichtung aus 2a in einer perspektivischen Ansicht von der Fahrertür des Fahrzeugs aus;
- 2d die Lenkrad-Vorrichtung aus 2a in einer perspektivischen Ansicht von der Beifahrerposition des Fahrzeugs aus;
- 2e die Lenkrad-Vorrichtung aus 2a in einer perspektivischen Ansicht von schräg hinten;
- 3a eine beispielhafte Lenkrad-Vorrichtung im ausgefahrenen Zustand mit einem Lenkradkranz aus mehreren Kranz-Segmenten;
- 3b die Lenkrad-Vorrichtung aus 3a mit teilweise eingeklappten Kranz-Segmenten;
- 3c die Lenkrad-Vorrichtung aus 3a mit vollständig eingeklappten Kranz-Segmenten;
- 3d die Lenkrad-Vorrichtung aus 3a in einem versenkten Zustand;
- 4a eine beispielhafte Lenkrad-Vorrichtung im ausgefahrenen Zustand in einer perspektivischen Ansicht von schräg hinten;
- 4b die Lenkrad-Vorrichtung aus 4a mit teilweise eingeklappten Kranz-Segmenten;
- 4c die Lenkrad-Vorrichtung aus 4a mit vollständig eingeklappten Kranz-Segmenten;
- 4d die Lenkrad-Vorrichtung aus 4a im versenkten Zustand;
- 5a eine beispielhafte Nutzung der Bildschirme der Lenkrad-Vorrichtung im ausgefahrenen Zustand;
- 5b eine beispielhafte Nutzung der Bildschirme der Lenkrad-Vorrichtung im versenkten Zustand;
- 6a ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Betrieb einer Lenkrad-Vorrichtung im ausgefahrenen Zustand; und
- 6b ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Betrieb einer Lenkrad-Vorrichtung im versenkten Zustand.
-
Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument damit, eine Lenkrad-Vorrichtung für ein Fahrzeug bereitzustellen, die sowohl für den manuellen Fahrmodus als auch für den automatisierten Fahrmodus des Fahrzeugs eine komfortable und/oder optimierte Nutzung des Fahrerbereichs des Fahrzeugs ermöglicht.
-
1 zeigt beispielhafte Komponenten eines Fahrzeugs 100. Das Fahrzeug 100 umfasst in einer Fahrgastzelle eine Fahrerposition 104 und typischerweise eine Beifahrerposition 105 für einen Fahrer bzw. Beifahrer des Fahrzeugs 100. An der Fahrerposition 104 ist ein Lenkrad 111 angeordnet, das von dem Fahrer des Fahrzeugs 100 betätigt werden kann, um das Fahrzeug 100 zu lenken. Das Lenkrad 111 ist typischerweise an bzw. vor einer Fronttafel 110 des Fahrzeugs 100 angeordnet. Die Fronttafel 110 ist meist als Armaturenbrett oder als Instrumententafel ausgebildet. Das Lenkrad 111 ermöglicht es einem Fahrer, das Fahrzeug 100 in einem manuellen Fahrmodus zumindest teilweise manuell querzuführen.
-
Das Fahrzeug 100 kann ein oder mehrere Aktoren 106 umfassen, durch die eine Längs- und/oder Querführung des Fahrzeugs 100 bewirkt werden. Insbesondere kann das Fahrzeug 100 einen (elektrischen) Lenkaktor 106 umfassen, der eingerichtet ist, ein oder mehrere Räder 102 des Fahrzeugs 100 zu lenken.
-
Des Weiteren kann das Fahrzeug 100 ein oder mehrere Umfeldsensoren 103 (z.B. einen Radarsensor, einen Lidar-Sensor, eine Kamera, etc) umfassen, die eingerichtet sind, Sensordate in Bezug auf das Umfeld des Fahrzeugs 100 zu erfassen. Eine Steuereinheit 101 des Fahrzeugs 100 kann eingerichtet sein, die ein oder mehreren Längs- und/oder Querführungs-Aktoren 106 des Fahrzeug 100 in Abhängigkeit von den Sensordaten der ein oder mehreren Umfeldsensoren 103 zu betreiben, z.B. um das Fahrzeug 100 (voll-) automatisiert zu führen. Mit anderen Worten, das Fahrzeug 100 kann eingerichtet sein, in einem automatisierten Fahrmodus betrieben zu werden.
-
Der automatisierte Fahrmodus kann derart ausgebildet sein, dass während des automatisierten Betriebs des Fahrzeugs 100 kein Lenkrad 111 mehr erforderlich ist. Dies gilt insbesondere für einen automatisierten Fahrmodus gemäß SAE-Level 4 und höher. Um zusätzlichen Platz an der Fahrerposition 104 zu schaffen, kann es vorteilhaft sein, das Lenkrad 111 in der Fronttafel 110 zu versenken, wenn das Fahrzeug 100 im automatisierten Fahrmodus betrieben wird. Das Lenkrad 111 kann dann bei Bedarf aus der Fronttafel 110 herausbewegt werden, wenn das Fahrzeug 100 in dem manuellen Fahrmodus betrieben werden soll.
-
2a bis 2e zeigen unterschiedliche Ansichten einer Lenk-Vorrichtung 150 mit einem Lenkrad 111, das in die Fronttafel 110 eines Fahrzeugs 100 versenkt werden kann. Das Lenkrad 111 umfasst einen Lenkradkranz 201, der über ein oder mehrere Streben 203 mit einer Lenkradachse 202 verbunden ist (acht Streben 203 in dem in 2a dargestellten Beispiel).
-
Das Lenkrad 111 umfasst einen Lenkrad-Bildschirm 205 (z.B. einen LCD (Liquid Cristal Display) oder einen TFT (Thin Film Transitor) Bildschirm), der von dem Lenkradkranz 201 umschlossen wird. 2a zeigt die Lenk-Vorrichtung 150 ohne Lenkrad-Bildschirm 205 (zur Veranschaulichung der Streben 203 und der Achse 202), und 2b zeigt einen kreisförmigen Lenkrad-Bildschirm 205, der von dem Lenkradkranz 201 umschlossen wird. Dabei verläuft der Lenkradkranz 201 bevorzugt direkt entlang des Umfangs des Lenkrad-Bildschirms 205.
-
Das Lenkrad 111 ist ausgebildet, um derart in der Fronttafel 110 versenkt zu werden, dass der Lenkrad-Bildschirm 205 eine Öffnung 210 in der Fronttafel 110, durch die das Lenkrad 111 versenkt wird, verschließt. Die Öffnung 210 und der Lenkrad-Bildschirm 205 weisen zu diesem Zweck aufeinander abstimmte, passende Konturen auf (z.B. zueinander passende kreisförmige Konturen). Ggf. kann die Öffnung 210 (z.B. als Aussparung) an einem Rand der Fronttafel 110 angeordnet sein. Auch in diesem Fall verschließt der Lenkrad-Bildschirm 205 die Öffnung 210, kann sich aber ggf. über den Rand der Fronttafel 110 hinaus erstrecken.
-
Der Lenkradkranz 201 ist in mehrere Kranz-Segmente 204 unterteilt, die zusammen einen ringförmigen Lenkradkranz 201 bilden, und die jeweils einzeln hinter den Lenkrad-Bildschirm 205 geklappt werden können, um das Lenkrad 111 in der Fronttafel 110 versenken zu können. Wie in 2e dargestellt, kann die Lenkrad-Achse 202 in axialer Richtung 211 bewegt werden, um das Lenkrad 111 aus der Fronttafel 111 heraus (zu dem Fahrer des Fahrzeugs 100 hin) zu bewegen, oder um das Lenkrad 111 in die Fronttafel 111 hinein (von dem Fahrer des Fahrzeugs 100 weg) zu bewegen. Durch das Wegklappen der Kranz-Segmente 204 wird es ermöglicht, den zerlegten Lenkradkranz 201 durch die Öffnung 210 der Fronttafel 110 zu schieben, so dass die Öffnung 210 mit dem Lenkrad-Bildschirm 205 verschlossen werden kann.
-
Die 3a bis 3d bzw. 4a bis 4d zeigen in mehreren Stufen und aus jeweils unterschiedlichen Perspektiven, wie das Lenkrad 111 in der Fronttafel 110 versenkt werden kann, und in umgekehrter Richtung, wie das Lenkrad 111 aus der Fronttafel 110 herausbewegt werden kann. Der Lenkradkranz 201 weist in dem dargestellten Beispiel erste (relativ große) Kranz-Segmente 301 und zweite (relativ kleine) Kranz-Segmente 302 auf, die abwechselnd entlang des Umfangs des Lenkradkranzes 201 aufeinander folgen. In dem dargestellten Beispiel wird der Lenkradkranz 201 aus vier ersten Kranz-Segmenten 301 und vier zweiten Kranz-Segmenten 302 gebildet.
-
Die ersten Kranz-Segmente 301 können derart ausgebildet sein, dass die ersten Kranz-Segmente 301 in einer Ebene hinter dem Lenkrad-Bildschirm 205 angeordnet werden können. Beispielsweise können die ersten Kranz-Segmente 301 ausgebildet sein, einen Ring bzw. Kranz mit einem Durchmesser zu bilden, der kleiner als oder gleich wie der Durchmesser des Lenkrad-Bildschirms 205 ist. Die zweiten Kranz-Segmente 302 können ebenfalls ausgebildet sein, hinter dem Lenkrad-Bildschirm 205 angeordnet zu werden. Dabei können die zweiten Kranz-Segmente 302 ggf. in der gleichen Ebene angeordnet werden, wie die ersten Kranz-Segmente 301, und ggf. von dem durch die ersten Kranz-Segmente 301 gebildeten Ring umschlossen werden.
-
Die Segmentierung des Lenkradkranzes 201 in einzelne Kranz-Segmente 204, 301, 302 ermöglicht es somit, den Lenkradkranz 201 hinter dem Lenkrad-Bildschirm 205 zu platzieren, so dass das (zerlegte) Lenkrad 111 durch die Öffnung 210 der Fronttafel 110 geführt werden kann. Die Streben 203 des Lenkrads 111 können Gelenke 401, 403 aufweisen, um eine Bewegung der einzelnen Kranz-Segmente 301, 302 zu ermöglichen. Beispielsweise kann jedes einzelne Kranz-Segment 301, 302 über zumindest eine Strebe 203 an der Lenkrad-Achse 202 befestigt sein. Die Strebe 203 für ein Kranz-Segment 301, 302 kann ein oder mehrere Gelenke 401, 403 aufweisen, um das jeweilige Kranz-Segment 301, 302 hinter den Lenkrad-Bildschirm 205 klappen zu können.
-
Die Streben 203 des Lenkrads 111 können über eine Gleitbuchse 402 an der Lenkrad-Achse 202 angebunden sein. Die Gleitbuchse 402 kann ausgebildet sein, durch einen Buchsen-Aktor 404 entlang der Lenkrad-Achse 202 (siehe Bewegungsrichtung 412) verschoben zu werden. Die Streben 203 und die Gelenke 401, 403 können derart ausgebildet sein, dass durch die Bewegung der Gleitbuchse 402 entlang der Lenkrad-Achse 202 automatisch das Ein- bzw. Ausklappen der Kranz-Segmente 301, 302 bewirkt wird (ähnlich wie bei einem Regenschirm). So kann in effizienter Weise bewirkt werden, dass die Kranz-Segmente 301, 302 hinter dem Lenkrad-Bildschirm 205 angeordnet werden bzw. zu einem Lenkradkranz 201 zusammengefügt werden.
-
Die Lenkrad-Vorrichtung 150 kann ferner einen Achs-Aktor 411 umfassen, der eingerichtet ist, die Lenkrad-Achse 202 in axialer Richtung 211 zu bewegen, um das Lenkrad 111 in der Fronttafel 110 zu versenken oder aus der Fronttafel 110 herauszubewegen.
-
5a zeigt die Lenkrad-Vorrichtung 150 in dem ausgefahrenen Zustand und 5b zeigt die Lenkrad-Vorrichtung 150 in dem versenkten Zustand. Der Lenkrad-Bildschirm 205 kann in dem ausgefahrenen Zustand der Lenkrad-Vorrichtung 150 dazu genutzt werden, ein Kombiinstrument mit ein oder mehreren Anzeigen 502 darzustellen, die für das manuelle Führen des Fahrzeugs 100 relevant sind. Beispielhafte Anzeigen 502 sind eine Geschwindigkeitsanzeige, eine Drehzahlanzeige, eine Anzeige der Motortemperatur, eine Anzeige für den Füllstand des Energiespeichers (z.B. des Kraftstofftanks, oder der elektrischen Batterie), etc. Dabei kann das Kombiinstrument derart dargestellt werden, dass auch bei einer Drehbewegung 511 des Lenkrads 111 das Kombiinstrument stets waagerecht bzw. horizontal dargestellt wird.
-
An der Fronttafel 110 kann ein Fronttafel-Bildschirm 505 angeordnet sein. Der Fronttafel-Bildschirm 505 kann dazu genutzt werden, ein oder mehrere Anzeigen 501 darzustellen, die sich typischerweise nicht auf das manuelle Führen des Fahrzeugs 100 beziehen. Beispielsweise können auf dem Fronttafel-Bildschirm 505 ein Benutzermenü des Fahrzeugs 100, Internet-Seiten, ein Video, eine Benutzerschnittstelle für ein Infotainmentsystem, etc. dargestellt werden.
-
Der Fronttafel-Bildschirm 505 und der Lenkrad-Bildschirm 205 können derart ausgebildet sein, dass sich ein durchgängiger Gesamt-Bildschirm ergibt, wenn sich die Lenk-Vorrichtung 150 im versenkten Zustand befindet (wie in 5b dargestellt). Der Gesamt-Bildschirm kann dann dazu genutzt werden, Anzeigen 501 darzustellen, die von der Führungsaufgabe des Fahrzeugs 100 unabhängig sind. Dabei können Anzeigen 501 teilweise auf dem Fronttafel-Bildschirm 505 und teilweise auf dem Lenkrad-Bildschirm 205 dargestellt werden, und/oder zwischen beiden Bildschirmen 205, 505 verschoben werden (so als wären die Bildschirme 205, 505 ein durchgängiger Gesamt-Bildschirm). Der Fronttafel-Bildschirm 505 und der Lenkrad-Bildschirm 205 können jeweils berührungsempfindlich ausgebildet sein, um in komfortabler Weise ein Verschieben von Anzeigen 501 zwischen den Bildschirmen 205, 505 zu ermöglichen.
-
Es wird somit eine Lenkrad-Vorrichtung 150 mit einem versenkbaren Lenkrad 111 und einer Fronttafel 110 beschrieben. Der Lenkradkranz 201 des Lenkrads 111 kann in Segmente 301, 302 zerlegt werden, die in einer gewissen Anordnung hinter dem Lenkrad-Bildschirm 205 Platz finden. Mit einem derart eingeklappten Lenkradkranz 201 kann das gesamte Lenkrad 111 vollständig und formschlüssig in die Fronttafel 110 (ggf. mit einem Fronttafel-Bildschirm 205) versenkt werden. Dadurch entsteht eine große (ggf. ebene) Bildschirmfläche, auf der verschiedenste multimediale Anwendungen dargestellt werden können. Dabei kann ggf. eine Konfiguration des Multifunktionslenkrades via „wischen“ ermöglicht werden. Im ausgefahrenen Zustand kann im Lenkrad-Bildschirm 205 eine Kombiinstrumentierung dargestellt werden (z.B. für Geschwindigkeit, Drehzahl, etc.), wobei die Anzeige 502 auch bei sich drehendem Lenkrad-Bildschirm 205 gerade bzw. horizontal bleibt und sich nicht mit dem Lenkradkranz 201 mitdreht. Es entsteht somit der Eindruck eines (an einer festen Stelle angeordneten) Kombiinstrumentes. Zur Bereitstellung einer horizontal verbleibenden Anzeige 502 können Sensordaten von einem Lenkwinkelsensor und/oder einem G-Sensor bzw. Gierratensensor verwendet werden.
-
6a zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 600 zum Betrieb des Lenkrad-Bildschirms 205 einer Lenk-Vorrichtung 150 eines Fahrzeugs 100. Das Verfahren 600 kann durch eine Steuereinheit 101 der Lenk-Vorrichtung 150 und/oder des Fahrzeugs 100 ausgeführt werden.
-
Das Verfahren 600 umfasst das Bestimmen 601, dass das Lenkrad 111 ausgefahren werden soll (z.B. weil das Fahrzeug 100 in einem manuellen Fahrmodus betrieben werden soll). Das Verfahren 600 umfasst ferner, in Reaktion auf das Bestimmen 601, das Bewirken 602, dass das Lenkrad 111 ausgefahren wird. Zu diesem Zweck können die ein oder mehreren Aktoren 411, 412 der Lenkrad-Vorrichtung 150 angesteuert werden.
-
Des Weiteren umfasst das Verfahren 600 das Veranlassen 603, dass auf dem Lenkrad-Bildschirm 205 ein oder mehrere Anzeigen 502 eines Kombiinstruments dargestellt werden, wenn sich die Lenkrad-Vorrichtung 150 in dem ausgefahrenen Zustand befindet. Dabei kann bewirkt werden, dass die Lage und/oder die Ausrichtung der ein oder mehreren Anzeigen 502 des Kombiinstruments bei einer Drehung 511 des Lenkrads 111 unverändert bleiben (insbesondere in einer waagerechten bzw. horizontalen Lage verbleiben). So kann in effizienter und komfortabler Weise ein manueller Fahrbetrieb ermöglicht werden.
-
6b zeigt ein Ablaufdiagramm eines weiteren beispielhaften Verfahrens 610 zum Betrieb des Lenkrad-Bildschirms 205 einer Lenk-Vorrichtung 150 eines Fahrzeugs 100. Das Verfahren 610 kann durch eine Steuereinheit 101 der Lenk-Vorrichtung 150 und/oder des Fahrzeugs 100 ausgeführt werden.
-
Das Verfahren 610 umfasst das Bestimmen 611, dass das Lenkrad 111 eingefahren bzw. versenkt werden soll (z.B. weil das Fahrzeug 100 in einem automatisierten Fahrmodus betrieben werden soll oder betrieben wird). Das Verfahren 610 umfasst ferner, in Reaktion auf das Bestimmen 611, das Bewirken 612, dass das Lenkrad 111 versenkt wird. Zu diesem Zweck können die ein oder mehreren Aktoren 411, 412 der Lenkrad-Vorrichtung 150 angesteuert werden.
-
Ferner umfasst das Verfahren 610 das Darstellen 613 einer Anzeige 501 auf dem durch den Lenkrad-Bildschirm 205 und den Fronttafel-Bildschirm 505 gebildeten Gesamt-Bildschirm. So kann der Komfort für einen Nutzer bei automatisiertem Betrieb des Fahrzeugs 100 erhöht werden.
-
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.
