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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erkennen einer Berührung einer Lenkhandhabe eines Fahrzeugs, umfassend eine Sensormatte, eine Messeinrichtung zum Bestimmen einer Kapazität zwischen der Sensormatte und einem Skelett der Lenkhandhabe und zum Erkennen der Berührung anhand der bestimmten Kapazität. Zudem umfasst die Vorrichtung einen Oberflächen-Temperatursensor zum Bestimmen einer Oberflächen-Temperatur im Bereich einer Oberfläche der Lenkhandhabe. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine Lenkhandhabe für ein Fahrzeug mit einer solchen Vorrichtung. Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Erkennen einer Berührung einer Lenkhandhabe eines Fahrzeugs.
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Das Interesse richtet sich vorliegend auf Vorrichtungen, mittels welcher die Berührung einer Lenkhandhabe beziehungsweise eines Lenkrads eines Fahrzeugs erkannt werden kann. Bei der sogenannten Hands-on-Detection (HOD) zur Erkennung der Hände an der Lenkhandhabe wird der kapazitive Einfluss des menschlichen Organismus auf einen bestimmten Bereich der Lenkhandhabe, beispielsweise dem Lenkradkranz, ausgewertet. So kann erkannt werden, ob sich die Hände eines Fahrers oder Nutzers des Fahrzeugs am Lenkrad befinden oder nicht. Dies ist insbesondere für das automatische beziehungsweise autonome Fahren von großem Interesse. Die Kapazität, welche dabei ausgewertet wird, liegt üblicherweise im Bereich von einigen Pikofarad und kann dadurch durch weitere parasitäre Kapazitäten überlagert werden. Durch geeignete Maßnahmen, beispielsweise durch eine Abschirmung, kann dieser parasitäre Einfluss unterdrückt werden. Eine zusätzliche Abschirmlage, welche auch als Shield-Layer bezeichnet wird, macht ein Lenkrad jedoch teuer und kann einen Einfluss auf die Haptik haben. Daher gibt es Anforderungen, bei Lenkrädern mit Lenkradheizungen ganz auf eine Schirmungslage zu verzichten und die Lenkradheizungsmatte als Sensorelement beziehungsweise als Sensormatte zu verwenden.
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Lenkräder beziehungsweise Lenkhandhaben haben üblicherweise ein Skelett aus Metall, welches mit einem Schaumstoff überzogen ist. Zudem kann die Lenkhandhabe entsprechende Klebeschichten, die Sensormatte beziehungsweise Lenkradheizungsmatte und eine äußere Schicht aufweisen, die beispielsweise aus Leder gebildet ist. Betrachtet man nur die Sensormatte und das Skelett, stellt dies einen Kondensator dar, dessen Dielektrikum durch die Materialien zwischen dem Skelett und der Sensormatte definiert wird. Die Temperatur und die Feuchte dieser Materialien haben einen erheblichen Einfluss auf die Permittivität des Dielektrikums. Dadurch entstehen Kapazitätsänderungen, die den Kapazitätswert der Hände beziehungsweise des Körpers bei weitem übersteigen können, so dass ein eindeutiges sogenanntes „True-power-on“-Erkennen nur erschwert oder gar unmöglich ist.
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In diesem Zusammenhang beschreibt die
US 2011/0272131 A1 ein System zum Steuern einer Klimatisierung in einem Kabinenraum. Das System umfasst einen Handsensor, der dazu dient, einen Zustand einer Hand eines Benutzers zu erfassen. Der Handsensor kann an einer Oberfläche eines Lenkrads angeordnet sein und Temperatursensoren aufweisen, mit denen die Temperatur und/oder die Feuchte gemessen werden können.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie die Berührung einer Lenkhandhabe eines Fahrzeugs auf Grundlage einer kapazitiven Messung zuverlässiger durchgeführt werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung, durch eine Lenkhandhabe sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung dient zum Erkennen einer Berührung einer Lenkhandhabe eines Fahrzeugs. Die Vorrichtung umfasst eine Sensormatte. Überdies umfasst die Vorrichtung eine Messeinrichtung zum Bestimmen einer Kapazität zwischen der Sensormatte und einem Skelett der Lenkhandhabe. Ferner dient die Messeinrichtung dazu, die Berührung der Lenkhandhabe anhand der bestimmten Kapazität zu erkennen. Des Weiteren umfasst die Vorrichtung einen Oberflächen-Temperatursensor zum Bestimmen einer Oberflächen-Temperatur in einem Bereich einer Oberfläche der Lenkhandhabe. Ferner ist vorgesehen, dass die Vorrichtung einen Kern-Temperatursensor zum Bestimmen einer Kern-Temperatur in einem Bereich des Skeletts der Lenkhandhabe aufweist. Darüber hinaus ist die Messeinrichtung dazu ausgebildet, die Kapazität in Abhängigkeit von der Kern-Temperatur zu bestimmen.
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Die Vorrichtung kann für eine Lenkhandhabe beziehungsweise ein Lenkrad eines Fahrzeugs verwendet werden. Die Vorrichtung kann bei der Herstellung der Lenkhandhabe in die Lenkhandhabe integriert werden. Mit Hilfe der Vorrichtung kann erkannt werden, ob ein Fahrer beziehungsweise ein Nutzer des Fahrzeugs mit zumindest einer Hand die Lenkhandhabe oder einen Teil davon berührt oder nicht. Die Erkennung der Berührung der Lenkhandhabe, welche auch als Hands-on-Detection bezeichnet wird, kann insbesondere als Information für Fahrerassistenzsysteme dienen, mit denen ein autonomes oder teilautonomes Fahren des Fahrzeugs ermöglicht werden kann. Eine Lenkhandhabe beziehungsweise ein Lenkrad umfasst das Skelett, welches aus einem Metall gefertigt sein kann. Wenn die Lenkhandhabe als Lenkrad ausgebildet ist, kann das Skelett ringförmig ausgebildet sein. Das Skelett kann den Grundkörper der Lenkhandhabe bilden und ein Teil eines Lenkradkranzes sein.
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Darüber hinaus ist die Sensormatte vorgesehen, welche das Skelett zumindest teilweise umgeben kann. Diese Sensormatte kann auch aus mehreren Segmenten gebildet sein. Die Sensormatte, welche auch als Sensorelement bezeichnet werden kann, kann beispielsweise aus einem elektrisch leitfähigen Material gefertigt sein. Die Sensormatte kann flexibel ausgebildet sein und beispielsweise durch ein Gewebe gebildet sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass diese Sensormatte Teil eine Lenkradheizung ist beziehungsweise ein Heizelement ist. Zwischen dem Skelett und der Sensormatte kann ein entsprechendes Füllmaterial, beispielsweise ein Schaumstoff oder dergleichen, angeordnet sein. Die Sensormatte kann ferner von einem Überzug, welcher beispielsweise aus einem Leder oder einem Kunststoff gefertigt sein kann, umgeben sein. Dieser Überzug beziehungsweise der Bezug der Lenkhandhabe kann von dem Fahrer beziehungsweise dem Nutzer berührt werden. Ferner ist dieser Überzug einer Oberfläche der Lenkhandhabe zugeordnet.
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Mittels der Messeinrichtung kann die elektrische Kapazität zwischen dem Skelett und der Sensormatte bestimmt werden. Wenn der Fahrer beziehungsweise Nutzer mit zumindest einer Hand die Lenkhandhabe an der Oberfläche berührt, wird die Kapazität zwischen dem Skelett und der Sensormatte beeinflusst beziehungsweise verändert. Wenn die Lenkhandhabe berührt wird, ergibt sich also eine andere Kapazität im Vergleich zu dem Fall, wenn die Lenkhandhabe nicht berührt wird. Durch diesen Unterschied in der Kapazität kann dann mittels der Messeinrichtung erkannt werden, ob der Fahrer aktuell die Lenkhandhabe berührt oder nicht. Zudem umfasst die Vorrichtung den Oberflächen-Temperatursensor, mittels welchem die Oberflächen-Temperatur im Bereich der Oberfläche beziehungsweise nahe der Oberfläche der Lenkhandhabe bestimmt werden kann. Der Oberflächen-Temperatursensor kann beispielsweise unter dem Überzug und/oder an der Sensormatte angeordnet sein.
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Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung zudem den Kern-Temperatursensor aufweist, mittels welchem die aktuelle Temperatur im Bereich des Skeletts der Lenkhandhabe gemessen werden kann. Der Kern-Temperatursensor kann an oder in dem Skelett angeordnet sein. Ferner ist vorgesehen, dass die Kapazität beziehungsweise die Änderung der Kapazität mittels der Messeinrichtung auf Grundlage der Kern-Temperatur bestimmt wird. Ziel der Erfindung ist es, bei Lenkrädern beziehungsweise Lenkhandhaben mit einer Sensormatte ganz auf eine zusätzliche Schirmungslage zu verzichten, mittels welcher parasitäre Einflüsse verhindert werden können. Dazu ist es vorgesehen, dass mit einem zweiten Temperatursensor beziehungsweise mit dem Kern-Temperatursensor die Temperatur im Bereich des Skeletts ermittelt wird.
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Die Permittivität zwischen der Sensormatte und dem Skelett der Lenkhandhabe wird auf Grundlage der Kern-Temperatur ermittelt. Hierbei wird berücksichtigt, dass das Skelett, welches üblicherweise aus Metall gefertigt ist, einen guten Wärmeleiter bildet. Daher ist es vorgesehen, dass die Temperatur im Inneren der Lenkhandhabe beziehungsweise des Lenkradkranzes am Skelett gemessen wird. Da die Temperatur des Dielektrikums einen deutlichen Einfluss auf die Kapazitätsmessung hat, können unter Berücksichtigung der Kern-Temperatur die Kapazität beziehungsweise die Änderung der Kapazität genau bestimmt werden. Abhängig von der Kern-Temperatur kann beispielsweise eine Detektionsschwelle für die Hands-on-Detection angepasst werden. Auf diese Weise kann eine sogenannte True-power-on-Messung ermöglicht werden. Insgesamt kann somit die Erkennung der Berührung der Lenkhandhabe zuverlässiger durchgeführt werden.
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Bevorzugt ist die Messeinrichtung dazu ausgebildet, die Kapazität zusätzlich in Abhängigkeit von der Oberflächen-Temperatur zu bestimmen. Beispielsweise kann aus einer ermittelten Temperaturdifferenz zwischen der Oberflächen-Temperatur und der Kern-Temperatur ein temperaturabhängiger Drift eines Sensorsignals der Messeinrichtung erkannt und kompensiert werden. Anhand der Oberflächen-Temperatur und der Kern-Temperatur kann eine Temperaturänderung oder eine Temperaturverteilung der Lenkhandhabe ermittelt werden. Ein deutlicher Temperaturunterschied zwischen der Oberfläche der Lenkhandhabe und dem Kern der Lenkhandhabe kann sich beispielsweise in verhältnismäßig warmen oder kalten Umgebungstemperaturen ergeben. Ebenfalls kann sich der Temperaturunterschied ergeben, wenn beispielsweise die Lenkradheizung aktiviert wird. In diesem Fall kann es vorgesehen sein, dass die Sensormatte Teil der Lenkradheizung ist beziehungsweise als Lenkradheizungsmatte ausgebildet ist. Zudem kann es auch vorgesehen sein, dass die Kapazität in Abhängigkeit von einem Durchschnittswert der Kern-Temperatur und der Oberflächen-Temperatur bestimmt wird.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die Messeinrichtung dazu ausgebildet, die bestimmte Kapazität anhand eines für die Kern-Temperatur in Referenzmessungen bestimmten Temperatur-Kompensationsfaktors oder Temperatur-Kompensationsfaktoren zu kompensieren. Mit Hilfe des zweiten Temperatursensors beziehungsweise des Kern-Temperatursensors an dem Skelett der Lenkhandhabe und der damit bestimmten Kern-Temperatur kann zumindest ein Temperatur-Kompensationsfaktor bestimmt werden, mit welchem die Kapazitätsänderung der Lenkhandhabe über der Temperatur kompensiert werden kann. Dabei kann der Temperatur-Kompensationsfaktor in zuvor durchgeführten Referenzmessungen bestimmt werden. Bei diesen Referenzmessungen können unterschiedliche Temperaturen der Lenkhandhabe vorgegeben werden und die dadurch begründete Änderung der Kapazität ermittelt werden. Die Temperatur-Kompensationsfaktoren für unterschiedliche Kern-Temperaturen können beispielsweise in einem Speicher der Messeinrichtung hinterlegt sein. Im Betrieb der Messeinrichtung können dann die Kern-Temperatur bestimmt und der hierzu hinterlegte Temperatur-Kompensationsfaktor ermittelt werden. Dieser Temperatur-Kompensationsfaktor kann dann dazu verwendet werden, die durch die Temperatur begründete Kapazitätsänderung zu ermitteln und somit die Kapazitätsmessung zwischen dem Skelett und der Sensormatte zu kompensieren beziehungsweise zu korrigieren.
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Alternativ oder zusätzlich kann es auch vorgesehen sein, dass für die Oberflächen-Temperatur unterschiedliche Referenzmessungen durchgeführt werden und hierzu Temperatur-Kompensationsfaktoren ermittelt werden. Auf diese Weise kann die Kapazitätsänderung infolge der Temperatur auf einfache und zuverlässige Weise kompensiert werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist die Messeinrichtung dazu ausgebildet, anhand der Oberflächen-Temperatur eine Verdunstung an der Oberfläche der Lenkhandhabe zu bestimmen und anhand der Verdunstung eine Feuchte der Lenkhandhabe abzuschätzen. Ein weiterer Einflussfaktor auf die Permittivität zwischen der Sensormatte und dem Skelett der Lenkhandhabe ist durch die Feuchte beziehungsweise Feuchtigkeit gegeben. Durch den Oberflächen-Temperatursensor und den Kern-Temperatursensor kann auf eine Feuchtebelastung geschlossen werden. Feuchte entsteht üblicherweise an der Lenkradoberfläche und verdunstet dort auch wieder. Dies bedeutet, dass bei Feuchte die Oberfläche gekühlt wird. Hieraus kann dann ein Schätzwert bestimmt werden, der die Feuchte beziehungsweise die Feuchtigkeit der Lenkhandhabe beschreibt.
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Weiterhin ist vorteilhaft, wenn die Messeinrichtung dazu ausgebildet ist, die bestimmte Kapazität anhand eines für die Feuchte in Referenzmessungen bestimmten Feuchte-Kompensationsfaktors oder Feuchte-Kompensationsfaktoren zu kompensieren. Auch für unterschiedliche Feuchten beziehungsweise Feuchtigkeiten können Referenzmessungen durchgeführt werden und hierzu Feuchte-Kompensationsfaktoren bestimmt werden. Zu diesem Einfluss kann dann der Lenkrad spezifische Feuchte-Kompensationsfaktor ermittelt werden, der zur Auswertung der Berührung der Lenkhandhabe verwendet wird.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Referenzmessungen zur Bestimmung der Temperatur-Kompensationsfaktoren und/oder der Feuchte-Kompensationsfaktoren für das Modell Lenkhandhabe bestimmt werden, für welche auch die Vorrichtung verwendet werden soll. Mit anderen Worten können die Kompensationsfaktoren in den Referenzmessungen Lenkrad spezifisch bestimmt werden. Grundsätzlich kann es auch vorgesehen sein, dass die Referenzmessungen für unterschiedliche Typen von Lenkhandhaben beziehungsweise Lenkrädern durchgeführt werden und je nach Einsatz der Vorrichtung die für die Lenkhandhaben bestimmten Temperatur-Kompensationsfaktoren und/oder Feuchte-Kompensationsfaktoren in einem Speicher der Messeinrichtung hinterlegt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung beschreiben der Temperatur-Kompensationsfaktor und/oder der Feuchte-Kompensationsfaktor eine Wärmeausdehnung eines Materials der Lenkhandhabe. Wie bereits beschrieben, kann zwischen dem Skelett der Lenkhandhabe und der Sensormatte ein entsprechendes Füllmaterial beziehungsweise ein Schaumstoff und/oder Klebeschichten angeordnet sein. In Abhängigkeit von der Temperatur und/oder der Feuchte kann sich dieses Material in dem Zwischenraum zwischen dem Skelett und der Sensormatte ausdehnen. Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass diese Ausdehnung insbesondere die Wärmeausdehnung bei der Bestimmung der Temperatur-Kompensationsfaktoren und/oder der Feuchte-Kompensationsfaktoren berücksichtigt wird. Somit kann die Änderung der Kapazität in Folge der Einflüsse der Temperatur und/oder Feuchtigkeit zuverlässig kompensiert werden.
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Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass eine Plausibilitätsprüfung anhand der bestimmten Oberflächen-Temperatur und/oder der bestimmten Kern-Temperatur durchgeführt wird. Beispielsweise kann mittels der Messeinrichtung überprüft werden, ob die bestimmte Kapazität zwischen der Sensormatte und dem Skelett für die gemessene Oberflächen-Temperatur und/oder Kern-Temperatur in einem vorbestimmten Bereich für die Kapazität liegt. Hierzu können für die Oberflächen-Temperaturen und/oder Kern-Temperaturen jeweils Bereiche für die Kapazität vorgegeben werden. Diese können dann in einem Speicher der Messeinrichtung hinterlegt sein. Somit kann mittels der Messeinrichtung dann Plausibilitätsprüfung durchgeführt werden. Dies kann dann als Sicherheitsmechanismus verwendet werden.
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In einer weiteren Ausführungsform sind die Sensormatte und der Oberflächen-Temperatursensor Teil einer Heizeinrichtung zum Heizen der Lenkhandhabe. Dabei kann der Oberflächen-Temperatursensor die Oberflächen-Temperatur an der Oberfläche der Lenkhandhabe messen. Diese Oberflächen-Temperatur kann dann zur Regelung der Oberflächen-Temperatur beziehungsweise der von der Heizeinrichtung bereitgestellten Temperatur herangezogen werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Vorrichtung eine Mehrzahl von Oberflächen-Temperatursensoren und/oder eine Mehrzahl von Kern-Temperatursensoren aufweisen. Beispielsweise können die Mehrzahl von Oberflächen-Temperatursensoren und/oder die Mehrzahl von Kern-Temperatursensoren verteilt an dem Lenkrad angeordnet werden. Bei der bestimmungsgemäßen Anordnung der Vorrichtung kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass die Mehrzahl von Oberflächen-Temperatursensoren und/oder die Mehrzahl von Kern-Temperatursensoren entlang einer Umfangsrichtung der Lenkhandhabe gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Somit kann die Temperaturverteilung entlang der Lenkhandhabe beziehungsweise des Lenkradkranzes bestimmt werden. Wenn das Fahrzeug beispielsweise in der Sonne abgestellt beziehungsweise geparkt wurde, können sich unterschiedliche Temperaturen entlang des Lenkrads ergeben. Dies kann durch die Mehrzahl von Oberflächen-Temperatursensoren und/oder Kern-Temperatursensoren erkannt werden und bei der Berührungserkennung berücksichtigt werden.
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Ferner kann es vorgesehen sein, dass die Sensormatte als Temperatursensor verwendet wird. Insbesondere kann die Sensormatte als Oberflächen-Temperatursensor verwendet werden. Mit anderen Worten kann die Sensormatte den Oberflächen-Temperatursensor bilden. Beispielsweise kann die Sensormatte, die aus einen elektrisch leitfähigen Material beziehungsweise Metall gebildet sein kann, als resistiver Temperatursensor dienen. Auf diese Weise können Bauteile und Kosten eingespart werden. Auch in diesem Fall kann es vorgesehen sein, dass die Vorrichtung eine Mehrzahl von Sensormatten aufweist, welche dann verteilt entlang der Umfangsrichtung der Lenkhandhabe beziehungsweise des Lenkradkranzes angeordnet werden können.
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Zudem kann es vorgesehen sein, dass von der Messeinrichtung Temperaturinformationen, welche die Temperatur der Lenkhandhabe beschreiben, an eine Klimaanlage des Fahrzeugs übermittelt werden. Die Temperaturinformationen können anhand der Oberflächen-Temperatur und/oder der Kern-Temperatur bestimmt werden. Diese Temperaturinformationen können dann beispielsweise zur Steuerung der Klimaanlage beziehungsweise zur Klimatisierung des Innenraums des Fahrzeugs verwendet werden.
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Eine erfindungsgemäße Lenkhandhabe für ein Fahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße Vorrichtung. Dabei ist die Lenkhandhabe insbesondere als Lenkrad ausgebildet. Die Lenkhandhabe ist insbesondere Bestandteil der Lenkung des Fahrzeugs. Die Lenkhandhabe beziehungsweise das Lenkrad kann den Lenkradkranz und entsprechende Speichen aufweisen. Der Lenkradkranz kann das Skelett umfassen, welches insbesondere aus einem Metall gefertigt ist. Dieses Skelett kann von einem Schaumstoff und/oder Klebeschichten umgeben sein. Auf diesem Schaumstoff kann die Sensormatte angeordnet sein. Über der Sensormatte kann ein Bezug aus Leder, Kunstleder oder Kunststoff angeordnet sein.
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Bevorzugt ist der Oberflächen-Temperatursensor in einem Bereich einer Oberfläche der Lenkhandhabe angeordnet, und der Kern-Temperatursensor ist in einem Bereich des Skeletts der Lenkhandhabe angeordnet. Der Oberflächen-Temperatursensor kann bevorzugt flach und/oder flexibel ausgebildet sein. Der Oberflächen-Temperatursensor kann an der Sensormatte oder dem Bezug der Lenkhandhabe angeordnet sein. Der Kern-Temperatursensor kann in dem Skelett angeordnet sein. In diesem Fall kann das Skelett eine entsprechende Aussparung für den Kern-Temperatursensor. Der Kern-Temperatursensor kann auch an dem Skelett angeordnet sein. Beispielsweise kann der Kern-Temperatursensor mittels einer Schraubverbindung oder Klebeverbindung mit dem Skelett verbunden sein. Der Oberflächen-Temperatursensor und/oder der Kern-Temperatursensor können als Thermoelement, Heißleiter, Kaltleiter oder dergleichen ausgebildet sein.
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Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße Lenkhandhabe. Das Fahrzeug kann insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildet sein.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Erkennen einer Berührung einer Lenkhandhabe eines Fahrzeugs. Bei dem Verfahren wird mittels einer Messeinrichtung eine Kapazität zwischen einer Sensormatte und einem Skelett der Lenkhandhabe bestimmt. Zudem wird mittels der Messeinrichtung die Berührung anhand der bestimmten Kapazität erkannt. Des Weiteren wird mittels eines Oberflächen-Temperatursensors eine Oberflächen-Temperatur in einem Bereich einer Oberfläche der Lenkhandhabe bestimmt. Ferner ist es vorgesehen, dass mittels eines Kern-Temperatursensors eine Kern-Temperatur in einem Bereich des Skeletts der Lenkhandhabe bestimmt wird. Außerdem wird die Kapazität mittels der Messeinrichtungen in Abhängigkeit von der Kern-Temperatur bestimmt.
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Wie mit Bezug auf die erfindungsgemäße Vorrichtung vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Lenkhandhabe, für das erfindungsgemäße Fahrzeug sowie für das erfindungsgemäße Verfahren.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. 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 verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder von diesen abweichen.
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Die Erfindung wird nun anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Lenkhandhabe für ein Fahrzeug, wobei die Lenkhandhabe als Lenkrad ausgebildet ist; und
- 2 eine schematische Schnittdarstellung der Lenkhandhabe gemäß 1, wobei eine Vorrichtung zum Erkennen einer Berührung der Lenkhandhabe zu erkennen ist.
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In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Lenkhandhabe 1 für ein Fahrzeug, welche als Lenkrad ausgebildet ist. Die Lenkhandhabe ist Bestandteil der Lenkung des Fahrzeugs und kann von dem Fahrer beziehungsweise dem Nutzer des Fahrzeugs entsprechend bedient werden. Die Lenkhandhabe 1 umfasst einen Lenkradkranz 2, welcher von dem Nutzer beziehungsweise Fahrer des Fahrzeugs berührt werden kann.
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2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung der Lenkhandhabe 1 beziehungsweise des Lenkradkranzes 2 gemäß 1. Dabei ist der Schnitt entlang der in 1 dargelegten Schnittlinie 3 gezeigt. Hier ist zu erkennen, dass die Lenkhandhabe 1 beziehungsweise der Lenkradkranz 2 ein Skelett 5 aufweist, welches aus einem elektrisch leitfähigen Material, beispielsweise einem Metall, gefertigt sein kann. Dieses Skelett 5 kann im Wesentlichen ringförmig ausgebildet sein. Darüber hinaus umfasst die Lenkhandhabe 1 eine Sensormatte 6, welche aus einem elektrisch leitfähigen Geflecht oder Netz gefertigt sein kann. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umgibt die Sensormatte 6 das Skelett 5 vollständig. Die Sensormatte 6 kann gleichzeitig als Heizmatte für eine Heizeinrichtung der Lenkhandhabe 1 dienen. Zwischen dem Skelett 5 und der Sensormatte 6 ist ein Füllmaterial 7 angeordnet, welches durch einen entsprechenden Schaumstoff und/oder Klebeschichten gebildet sein kann. Ferner umfasst die Lenkhandhabe 1 einen Bezug 8, welcher beispielsweise aus Leder gefertigt sein kann.
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Des Weiteren umfasst die Lenkhandhabe 1 eine Vorrichtung 4, mittels welcher eine Berührung der Lenkhandhabe 1 durch den Nutzer beziehungsweise Fahrer erfasst werden kann. Die Vorrichtung 4 umfasst eine Messeinrichtung 9, welche elektrisch mit dem Skelett 5 sowie der Sensormatte 6 verbunden ist. Mittels der Messeinrichtung 9 kann die elektrische Kapazität zwischen dem Skelett 5 und der Sensormatte 6 bestimmt werden. Dabei stellt das Füllmaterial 7 das Dielektrikum dar. Vorliegend ist schematisch ein Kondensator 10 angedeutet, welcher die Kapazität zwischen dem Skelett 5 und der Sensormatte 6 beschreibt. Falls die Lenkhandhabe 1 beziehungsweise der Lenkradkranz 2 von dem Nutzer berührt wird, ändert sich die Kapazität, die mit der Messeinrichtung 9 gemessen wird. Somit kann die Berührung des Lenkrads erfasst werden.
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Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung 4 einen Oberflächen-Temperatursensor 11, mit welchem eine Oberflächen-Temperatur in einem Bereich einer Oberfläche 12 der Lenkhandhabe 1 erfasst werden kann. Der Oberflächen-Temperatursensor 11 ist vorliegend an der Sensormatte 6 unter dem Bezug 8 angeordnet. Des Weiteren umfasst die Vorrichtung 4 einen Kern-Temperatursensor 13, mittels welchem die Temperatur in einem Bereich des Skeletts 5 erfasst werden kann. In diesem Beispiel ist der Kern-Temperatursensor 13 an dem Skelett 5 angeordnet. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Kern-Temperatursensor 13 an dem Skelett 5 angeordnet ist. Die Vorrichtung 4 kann auch mehrere Oberflächen-Temperatursensoren 11 und/oder mehrere Kern-Temperatursensoren 13 aufweisen.
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In Folge der Änderungen der Temperatur und/oder der Feuchte der Lenkhandhabe 1 ergeben sich Änderungen der Kapazität, welche sich auf die Erfassung der Kapazität mittels der Messeinrichtung 9 und somit auf die Erkennung der Berührung der Lenkhandhabe 1 auswirken können. Hierzu ist es vorgesehen, dass mit Hilfe des Kern-Temperatursensors 13 am Skelett 5 zumindest ein Temperatur-Kompensationsfaktor ermittelt wird, mit dem die Kapazitätsänderung in Abhängigkeit von der Temperatur kompensiert werden kann. Dabei wird für die Bestimmung der Permittivität zwischen der Sensormatte 6 und dem Skelett 5 die Kern-Temperatur des Dielektrikums gemessen. Da Metalle die besseren Wärmeleiter sind, ist es vorgesehen, dass mittels des Kern-Temperatursensors 13 die Temperatur im Inneren des Lenkradkranzes 2 am Skelett 5 gemessen wird. Da die dort gemessene Kern-Temperatur proportional zur Kapazitätsänderung ist, kann Lenkrad spezifisch der Temperatur-Kompensationsfaktor ermittelt werden, der zur Auswertung der Berührung der Lenkhandhabe 1 verwendet wird. Dies bedeutet, dass abhängig von der Kern-Temperatur eine Detektionsschwelle für die Erkennung der Berührung mitgeführt wird und somit eine True-power-on-Messung ermöglicht wird.
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Ein weiterer Einfluss auf die Permittivität zwischen der Sensormatte 6 und dem Skelett 5 ist durch die Feuchte beziehungsweise Feuchtigkeit gegeben. Durch die beiden Temperatursensoren, also dem Oberflächen-Temperatur 11 und den Kern-Temperatursensor 13, kann auf eine Feuchtebelastung geschlossen werden. Feuchtigkeit entsteht an der Oberfläche 12 der Lenkhandhabe 1 und verdunstet dort auch wieder.
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Dies bedeutet, dass bei Feuchte die Oberfläche 12 gekühlt wird. Zu diesem Einfluss kann Lenkrad spezifisch ein Feuchte-Kompensationsfaktor ermittelt werden, der zur Auswertung der Berührung der Lenkhandhabe 1 verwendet wird. Dabei ist es insbesondere auch vorgesehen, dass der Temperatur-Kompensationsfaktor und der Feuchte-Kompensationsfaktor die Wärmeausdehnung der verwendeten Materialien der Lenkhandhabe 1 beziehungsweise des Lenkradkranzes 2 berücksichtigen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2011/0272131 A1 [0004]
