DE102020206964A1 - Steering wheel system for steering a road vehicle - Google Patents
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Abstract
Ein Lenkradsystem (1) für eine Lenkung (2) eines Straßenkraftfahrzeugs umfasst ein Lenkrad (6), eine an dem Lenkrad (6) angeordnete Anzeigeeinrichtung (10) mit einem oder einer Vielzahl von individuell ansteuerbaren punktförmigen und/oder oder segmentförmigen Anzeigeelementen (11) und eine Steuereinrichtung (12) zur Ansteuerung der Anzeigeelemente (11) der Anzeigeeinrichtung (10) am Lenkrad (6). Die Steuereinrichtung (12) ist derart konfiguriert, um durch visuelle Hervorhebung eines Anzeigeelements (11) der Anzeigeeinrichtung (10) die Mittellage der Lenkung (2) am Lenkrad (6) zu markieren. Zudem können Informationen eines Navigationssystems und Warnhinweise am Lenkrad angezeigt werden. Ferner ist eine Beleuchtungsfunktion realisierbar.A steering wheel system (1) for a steering system (2) of a road motor vehicle comprises a steering wheel (6), a display device (10) arranged on the steering wheel (6) with one or a plurality of individually controllable point-shaped and / or segment-shaped display elements (11) and a control device (12) for controlling the display elements (11) of the display device (10) on the steering wheel (6). The control device (12) is configured to mark the central position of the steering (2) on the steering wheel (6) by visually highlighting a display element (11) of the display device (10). Information from a navigation system and warnings can also be displayed on the steering wheel. A lighting function can also be implemented.
Description
Die Erfindung betrifft ein Lenkradsystem für eine Lenkung eines Straßenkraftfahrzeugs, umfassend ein Lenkrad, eine an dem Lenkrad angeordnete Anzeigeeinrichtung mit einem oder einer Vielzahl von individuell ansteuerbaren punktuellen und/oder oder segmentförmigen Anzeigeelementen und eine Steuereinrichtung zur Ansteuerung der besagten Anzeigeelemente der Anzeigeeinrichtung am Lenkrad.The invention relates to a steering wheel system for steering a road motor vehicle, comprising a steering wheel, a display device arranged on the steering wheel with one or a plurality of individually controllable punctiform and / or segment-shaped display elements and a control device for controlling said display elements of the display device on the steering wheel.
Am Lenkrad eines Kraftfahrzeugs angeordnete Anzeigeeinrichtungen in Form von LEDs sind bereits allgemein bekannt.Display devices arranged on the steering wheel of a motor vehicle in the form of LEDs are already generally known.
Aus
Aus
Schließlich ist aus
Die vorliegende Erfindung geht von folgender Ausgangssituation aus. Bei einem Straßenkraftfahrzeug, beispielsweise einem Personenkraftfahrzeug oder leichten Nutzfahrzeug, ist es erwünscht und üblich, dem Fahrer beim Lenken eine Kraftrückkopplung zu vermitteln, da hierdurch das Führen des Kraftfahrzeugs erleichtert wird. Bei einem Straßenkraftfahrzeug mit herkömmlicher Lenkung ergibt sich diese Kraftrückkopplung aus der mechanischen Verbindung des Lenkrads mit den Fahrzeugrädern über eine Lenksäule und ein Lenkgetriebe. Bei einer steer-by-wire Lenkung, bei welcher ein solcher mechanischer Durchgriff nicht vorhanden ist, ist es bei Straßenkraftfahrzeugen nötig, die Stärke des Lenkeinschlags oder Rückmeldungen von der Fahrbahn am Lenkrad haptisch zu simulieren. Dies beinhaltet auch die aktive und/oder passive Rückstellung des Lenkrads in seine Mittellage. Bei Lenksystemen mit einer solchen Kraftrückmeldung und aktiver Rückstellung des Lenkrads in seine Mittellage ist für die Situation eines Defekts oder einer Störung der aktiven Rückstellung des Lenkrads Vorkehrung zu treffen.The present invention is based on the following initial situation. In the case of a road motor vehicle, for example a passenger motor vehicle or light commercial vehicle, it is desirable and customary to provide the driver with force feedback when steering, since this makes driving the motor vehicle easier. In a road motor vehicle with conventional steering, this force feedback results from the mechanical connection of the steering wheel to the vehicle wheels via a steering column and a steering gear. In the case of steer-by-wire steering, in which there is no such mechanical penetration, it is necessary in road vehicles to haptically simulate the strength of the steering angle or feedback from the roadway on the steering wheel. This also includes the active and / or passive return of the steering wheel to its central position. In steering systems with such a force feedback and active return of the steering wheel to its central position, precautions must be taken for the situation of a defect or malfunction of the active return of the steering wheel.
Eine Möglichkeit besteht beispielsweise darin, einen Lenkradaktuator redundant auszuführen. Dies ist jedoch zum einen kostenträchtig. Zum anderen resultieren aus einem zusätzlichen Lenkradaktuator ein erweiterter Bauraumbedarf sowie ein tendenziell erhöhtes Fahrzeuggewicht. Alternativ kämen hierzu passive Einrichtungen wie Federn in Frage, welche jedoch ebenfalls zusätzlichen Bauraum benötigen und in einem entsprechenden Gesamtkonzept passend abgestimmt werden müssen.One possibility is, for example, to make a steering wheel actuator redundant. On the one hand, however, this is costly. On the other hand, an additional steering wheel actuator results in increased installation space requirements and a tendency towards increased vehicle weight. As an alternative, passive devices such as springs could be used, which, however, also require additional installation space and have to be matched appropriately in a corresponding overall concept.
Die vorliegende Erfindung vermeidet eine solche redundante Ausgestaltung des Lenkradaktuators sowie zusätzliche passive Rückstelleinrichtungen durch eine in das Lenkrad integrierte visuelle Mittellagenmarkierung, an welcher sich der Fahrer sehr einfach orientieren kann, um das Lenkrad manuell in die Mittellage zurückzuführen.The present invention avoids such a redundant design of the steering wheel actuator and additional passive resetting devices by means of a visual central position marking integrated into the steering wheel, which the driver can use to orientate himself very easily in order to manually return the steering wheel to the central position.
Dazu wird gemäß Patentanspruch 1 ein Lenkradsystem für eine Lenkung eines Straßenkraftfahrzeugs vorgeschlagen, welches ein Lenkrad, eine an dem Lenkrad angeordnete Anzeigeeinrichtung mit einem oder einer Vielzahl von individuell ansteuerbaren punktuellen und/oder oder segmentförmigen Anzeigeelementen, und eine Steuereinrichtung zur Ansteuerung der besagten Anzeigeelemente der Anzeigeeinrichtung am Lenkrad umfasst und sich dadurch auszeichnet, dass die Steuereinrichtung derart konfiguriert ist, um durch visuelle Hervorhebung eines Anzeigeelements der Anzeigeeinrichtung die Mittellage der Lenkung am Lenkrad zu markieren.To this end, according to
Die erfindungsgemäße Lösung bietet eine kostengünstige Möglichkeit, ein Fahrzeug mit steer-by-wire Lenkung genauer zu lenken, falls der Aktuator eines Lenkrads mit Kraftrückmeldung und aktiver Rückstellung eine Fehlfunktion hat. Dies erfolgt über die optische Anzeige der Mittellage des Lenkrads direkt am Lenkrad. Über eine entsprechende Auflösung der Anzeigeeinrichtung lässt sich auch eine gegebenenfalls verrutschte Mittellage präzise korrigieren.The solution according to the invention offers a cost-effective way of steering a vehicle with steer-by-wire steering more precisely if the actuator of a steering wheel with force feedback and active resetting has a malfunction. This is done via the optical display of the central position of the steering wheel directly on the steering wheel. A center position that may have slipped can also be precisely corrected by means of a corresponding resolution of the display device.
Die Erfindung ermöglicht ferner eine bequeme Ermittlung der Mittellage des Lenkrads beim Parkieren oder im Stillstand auch bei Straßenfahrzeugen ohne steer-by-wire.The invention also enables the central position of the steering wheel to be easily determined when parking or at a standstill, even in the case of road vehicles without steer-by-wire.
Besondere Ausführungsarten der Erfindung sind Gegenstand weiterer Patentansprüche.Special embodiments of the invention are the subject of further claims.
So kann beispielsweise die Mittellagenmarkierung derart ausgestaltet sein, dass diese durch einen Fahrer wahlweise ein- und ausschaltbar ist. Hierdurch kann der Fahrer selbst entscheiden, wann er diese Information nutzen möchte und wann nicht. Entsprechende Eingabemittel werden am Fahrzeug vorgesehen.For example, the middle position marking can be designed in such a way that it can be switched on and off by a driver as required. This allows the driver to decide for himself when he would like to use this information and when not. Corresponding input means are provided on the vehicle.
Ferner kann die Mittellagenmarkierung derart ausgestaltet sein, dass diese automatisch eingeschaltet wird, wenn eine Fehlfunktion im Lenkradsystem detektiert wird. Zum einen kann sich hieraus für den Fahrer der Hinweis auf eine Störung erschließen, so dass sich dieser besser auf die ungewohnte Situation einstellen kann. Zum anderen wird dem Fahrer mit dem Hinweis gleichzeitig eine Hilfe zum genaueren Lenken angeboten. Warn- und Hilfefunktion werden so miteinander besonders zweckmäßig kombiniert.Furthermore, the central position marking can be designed in such a way that it is switched on automatically when a malfunction is detected in the steering wheel system. On the one hand, this can provide the driver with an indication of a malfunction, so that he can better adapt to the unfamiliar situation. On the other hand, the driver is offered help for more precise steering at the same time as the notification. Warning and help functions are combined with one another in a particularly useful way.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsart der Erfindung umfasst das Lenkradsystem weiterhin einen Lenkradaktuator zur Kraftrückmeldung und zur aktiven Rückstellung des Lenkrads aus einer ausgelenkten Stellung in seine Mittellage, wobei eine Fehlfunktion des Lenkradsystems angenommen wird, wenn der Lenkradaktuator als fehlerhaft erkannt wird. Ohne Kraftrückmeldung ließe sich das Lenkrad in einem steer-by-wire System praktisch rückwirkungsfrei drehen. Durch die visuelle Anzeige wird dem Fahrer in einem solchen Fall das Lenken des Fahrzeugs erleichtert.According to a further particular embodiment of the invention, the steering wheel system further comprises a steering wheel actuator for force feedback and for actively resetting the steering wheel from a deflected position to its central position, a malfunction of the steering wheel system being assumed if the steering wheel actuator is recognized as faulty. Without force feedback, the steering wheel could be turned in a steer-by-wire system with practically no reaction. In such a case, the visual display makes it easier for the driver to steer the vehicle.
Weiterhin kann die Anzeigeeinrichtung mit einem Navigationssystem wirkverbunden sein, um Informationen eines Navigationssystems über die Anzeigeeinrichtung wiederzugeben. Der Fahrer kann hierdurch sehr intuitiv darauf hingewiesen werden, in welche Richtung er beispielsweise abbiegen soll. Im Unterschied zu
Auch andere Informationen eines Navigationssystems, wie beispielsweise Warnhinweise, können über das Lenkrad sehr wirkungsvoll visualisiert werden. Die Informationsdarstellung kann wahlweise mit dem Lenkrad mitdrehen oder in Bezug auf das Fahrzeug stationär erfolgen, d.h. beispielsweise immer im Bereich der Scheitellage des Lenkrads erfolgen, unabhängig davon, ob das Lenkrad gedreht wird oder nicht.Other information from a navigation system, such as warning notices, can also be visualized very effectively via the steering wheel. The display of information can either rotate with the steering wheel or be stationary in relation to the vehicle, i.e., for example, always in the area of the apex position of the steering wheel, regardless of whether the steering wheel is turned or not.
Unter den zu visualisierenden Informationen eines Navigationssystems werden vorliegend im weitesten Sinn auch Kollisionswarnungen verstanden. So kann beispielsweise durch Illumination des Lenkrads sehr wirkungsvoll vor einem Auffahren auf ein anderes Fahrzeug gewarnt werden. Ähnlich kann vor Kollisionen mit anderen Objekten oder Personen beispielsweise beim Einparken, beim Abbiegen oder wegen Querverkehr gewarnt werden.The information to be visualized in a navigation system is also understood here in the broadest sense to mean collision warnings. For example, by illuminating the steering wheel, a very effective warning can be given that the vehicle is about to collide with another vehicle. Similarly, a warning can be given of collisions with other objects or people, for example when parking, when turning or because of cross traffic.
In einer ersten Ausführungsvariante kann die Anzeigeeinrichtung durch eine LED-Leiste mit einer Vielzahl von Anzeigeelementen in Form von LEDs gebildet werden. Sie lässt sich hierdurch besonders kostengünstig umsetzen.In a first embodiment variant, the display device can be formed by an LED strip with a large number of display elements in the form of LEDs. It can be implemented particularly cost-effectively as a result.
In einer zweiten Ausführungsvariante kann die Anzeigeeinrichtung durch ein OLED- oder AMOLED-Display, das beispielsweise auf eine biegsame Folie aufgebracht werden kann, gebildet werden. Dadurch werden noch umfänglichere Informationen am Lenkrad darstellbar. Das Display kann beispielsweise ringförmig ausgebildet sein. Es kann so gut an einem Lenkradkranz oder an einem Pralltopf des Lenkrads um ein in Lenkradmitte angeordnetes Emblem angeordnet sein. Das Display kann auch eine andere Form aufweisen. Es kann z.B. kreisförmig in Lenkradmitte angeordnet werden. Dargestellte Informationen können beim Drehen des Lenkrads an Ort du Stelle bleiben, d.h. nicht mit dem Lenkrad mitdrehen, so dass diese für den Fahrer besser ablesbar bleiben.In a second embodiment variant, the display device can be formed by an OLED or AMOLED display, which can be applied to a flexible film, for example. This means that even more extensive information can be displayed on the steering wheel. The display can, for example, be designed in the shape of a ring. It can thus be arranged on a steering wheel rim or on an impact absorber of the steering wheel around an emblem arranged in the center of the steering wheel. The display can also have a different shape. For example, it can be arranged in a circle in the center of the steering wheel. The information displayed can remain in place when the steering wheel is turned, i.e. not turn with the steering wheel, so that it remains easier to read for the driver.
Die Applikation der Anzeigeeinrichtung kann an der Oberfläche des Lenkrads erhaben, oberflächenbündig oder eingelassen vertieft erfolgen und ist mit Zusatzausstattungen am Lenkrad wie beispielsweise einer Heizeinrichtung und/oder einer Lederausführung gut kombinierbar.The application of the display device can be raised, flush with the surface or recessed on the surface of the steering wheel and can be easily combined with additional equipment on the steering wheel, such as a heating device and / or a leather version.
In einer Ausführungsvariante ist das Lenkrad derart transparent oder teiltransparent ausgebildet, wobei die Anzeigeelemente der Anzeigeeinrichtung im Inneren des Lenkrads im Sichtbereich des Fahrers angeordnet sind, so dass der Fahrer die in das Lenkrad eingebettete Anzeigeeinrichtung durch das Lenkradmaterial hindurch ablesen kann.In one embodiment, the steering wheel is designed to be transparent or partially transparent, the display elements of the display device being arranged inside the steering wheel in the driver's field of vision, so that the driver can read the display device embedded in the steering wheel through the steering wheel material.
In Bezug auf die Anordnung der Anzeigeelemente der Anzeigeeinrichtung bietet es sich an, diese an einer zum Fahrer weisenden Vorderseite eines Lenkradkranzes des Lenkrads zu positionieren. Eine Senkrechte auf der Anzeigeeinrichtung verläuft in diesem Fall auch senkrecht zur Erstreckungsebene des Lenkradkranzes.With regard to the arrangement of the display elements of the display device, it is advisable to position them on a front side of a steering wheel rim of the steering wheel facing the driver. In this case, a vertical line on the display device also runs perpendicular to the plane of extent of the steering wheel rim.
Alternativ können die Anzeigeelemente der Anzeigeeinrichtung radial nach innen zu einer Lenkradnabe weisend am Lenkradkranz des Lenkrads angeordnet sein, wodurch sie von den Händen des Fahrers weniger stark verdeckt werden.Alternatively, the display elements of the display device can be arranged on the steering wheel rim of the steering wheel, pointing radially inward toward a steering wheel hub, so that they are less obscured by the driver's hands.
Weiterhin können die Anzeigeelemente der Anzeigeeinrichtung an einem Pralltopf des Lenkrads angeordnet sein. Ferner ist es möglich, die Anzeigeeirichtung auf den Lenkradkranz und den Pralltopf zu verteilen, so dass Anzeigeelemente der Anzeigeeinrichtung zusätzlich zu Anzeigeelementen am Lenkradkranz am Pralltopf angeordnet sind.Furthermore, the display elements of the display device can be arranged on an impact pot of the steering wheel. It is also possible to distribute the display device to the steering wheel rim and the impact absorber, so that display elements of the display device are arranged on the impact absorber in addition to display elements on the steering wheel rim.
Die Anzeigeelemente können ferner allein oder zusätzlich zu Beleuchtungszwecken im Fahrzeuginnenraum verwendet werden, beispielweise um verschiedene Illuminationsszenarien, hell/dunkel und/oder farbig, im Fahrzeug zu erzeugen.The display elements can also be used alone or in addition to lighting purposes in the vehicle interior, for example to generate different illumination scenarios, light / dark and / or colored, in the vehicle.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels und weiterer Abwandlungen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
-
1 eine schematische Darstellung eines möglichen Ausführungsbeispiels eines Lenkradsystems für eine Lenkung eines Straßenkraftfahrzeugs nach der Erfindung, -
2 eine Querschnittsansicht durch den Lenkradkranz des Lenkrads in1 , -
3 eine Querschnittsansicht durch den Lenkradkranz einer ersten Abwandlung des Lenkrads in1 , -
4 eine Querschnittsansicht durch den Lenkradkranz einer zweiten Abwandlung des Lenkrads in1 , -
5 ein Beispiel für eine dritte Abwandlung des Lenkrads, und in -
6 ein Beispiel für eine vierte Abwandlung des Lenkrads,
-
1 a schematic representation of a possible embodiment of a steering wheel system for steering a road motor vehicle according to the invention, -
2 a cross-sectional view through the steering wheel rim of the steering wheel in1 , -
3 a cross-sectional view through the steering wheel rim of a first modification of the steering wheel in FIG1 , -
4th a cross-sectional view through the steering wheel rim of a second modification of the steering wheel in FIG1 , -
5 an example of a third modification of the steering wheel, and in -
6th an example of a fourth modification of the steering wheel,
Das Ausführungsbeispiel zeigt ein Lenkradsystem
Die Lenkung
Der fahrerseitige Lenkbefehl wird über ein Lenkrad
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gemäß
Mangels unmittelbarer mechanischer Rückwirkung von der Lenkung
Fällt der Lenkradaktuator
Die Anzeigeeinrichtung
Weiterhin ist eine Steuereinrichtung
Die Steuereinrichtung
Das Lenkrad
Die Mittellagenmarkierung kann über das hervorgehobene Anzeigeelement
Die Mittellagenmarkierung kann ferner durch einen Fahrer wahlweise ein- und ausschaltbar ausgestaltet sein. Hierdurch kann der Fahrer diese bei Bedarf zuschalten, beispielsweise, wenn er beim Einparken oder Rangieren einer genaueren oder deutlicher erkennbaren Information über die Mittellage des Lenkrads
Die Mittellagenmarkierung kann ferner mit einer automatischen Fahrlichtsteuerung gekoppelt sein, so dass diese bei Dunkelheit automatisch eingeschaltet wird. Der Fahrer kann hierdurch bei Dunkelheit die Mittellage des Lenkrads
In einer Ausführungsvariante der Erfindung ist die Anzeigeeinrichtung
So kann der Fahrer am Lenkrad
Auch andere Informationen wie beispielsweise Warnhinweise können über die Anzeigeeinrichtung
Beispielsweise kann über die Anzeigeeinrichtung
Die Informationsdarstellung an der Anzeigeeinrichtung
In einer ersten Ausführungsvariante, welche in
Insbesondere kann die Anzeigeeinrichtung
Es ist auch möglich, eine solche LED-Leiste mit Anzeigeelementen
Die Anordnung der LED-Leiste kann z.B. auf einen Teilabschnitt des Randes des Pralltopfes
In Abwandlung hiervon kann die Anzeigeeinrichtung
Die OLED- und AMOLED-Displays können auch als ein oder mehrere Bogensegmente ausgeführt sein. Ihre Erstreckung kann sich auf einen Teilbereich des Umfangs des Lenkrads
Die Positionierung von OLED- und AMOLED-Displays kann jedoch auch wie vorstehend für die LED-Leiste beschrieben im Bereich des Pralltopfes
Die Anordnung der Anzeigeeinrichtung
Die verschiedenen Anzeigeelemente
Zudem kann die Anzeigeeinrichtung
In den
So können die Anzeigeelemente
Alternativ können, wie in
Die Anbringung der Anzeigeeinrichtung
Die Ausrichtung der innenliegenden Anzeigeeinrichtung
In sämtlichen Fällen kann die Anzeigeeinrichtung
Die Anzeigeeinrichtung
Ferner ist es möglich, die Anzeigeeinrichtung
Der Fahrer kann so bei Dunkelheit das Lenkrad
Vor allem über eine Innenbeleuchtung des Lenkrads kann eine blendfreie und besonders ansprechende Gestaltung eines Illuminationsszenarios erzielt werden.A glare-free and particularly attractive design of an illumination scenario can be achieved above all by means of interior lighting on the steering wheel.
Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels und weiterer Abwandlungen näher erläutert. Das Ausführungsbeispiel und die Abwandlungen dienen dazu, die Ausführbarkeit der Erfindung zu belegen. Technische Einzelmerkmale, welche oben im Kontext weiterer Einzelmerkmale erläutert wurden, können auch unabhängig von diesen sowie in Kombination mit weiteren Einzelmerkmalen verwirklicht werden, selbst wenn dies nicht ausdrücklich beschrieben ist, solange dies technisch möglich ist. Die Erfindung ist daher ausdrücklich nicht auf das konkret beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern umfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen.The invention has been explained in more detail above using an exemplary embodiment and further modifications. The exemplary embodiment and the modifications serve to demonstrate the feasibility of the invention. Technical individual features, which were explained above in the context of further individual features, can also be implemented independently of these and in combination with further individual features, even if this is not expressly described, as long as this is technically possible. The invention is therefore expressly not limited to the specifically described exemplary embodiment, but rather encompasses all of the configurations defined by the patent claims.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- LenkradsystemSteering wheel system
- 22
- Lenkungsteering
- 33
- LenkgetriebeSteering gear
- 44th
- SpurstangeTie rod
- 55
- VorderradFront wheel
- 66th
- Lenkradsteering wheel
- 77th
- Lenksäule (optional)Steering column (optional)
- 88th
- Steuergerät der LenkungSteering control unit
- 99
- LenkradaktuatorSteering wheel actuator
- 1010
- AnzeigeeinrichtungDisplay device
- 11, 11', 11''11, 11 ', 11' '
- AnzeigeelementDisplay element
- 1212th
-
Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Anzeigeeinrichtung 10Control device for controlling the
display device 10 - 1313th
- Navigationssystemnavigation system
- 1414th
- LenkradkranzSteering wheel rim
- 1515th
- LenkradnabeSteering wheel hub
- 1616
- PralltopfImpact pot
- SS.
-
Senkrechte der Anzeigeeinrichtung 10Vertical of the
display device 10 - EE.
-
Erstreckungsebene des Lenkradkranzes
14 Extension plane of the steering wheel rim14th
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 102013208206 A1 [0003, 0016]DE 102013208206 A1 [0003, 0016]
- DE 10324812 A1 [0004]DE 10324812 A1 [0004]
- DE 102009059670 A1 [0005]DE 102009059670 A1 [0005]
Claims (10)
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DE102020206964.6A DE102020206964A1 (en) | 2020-06-04 | 2020-06-04 | Steering wheel system for steering a road vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
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