DE19625501C2 - Bedienelementanordnung zur Steuerung der Längs- und der Querbewegung eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bedienelementanordnung zur Steuerung der Längs- und der Querbewegung eines Kraftfahrzeuges nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Aus der WO 91/06903 A1 ist ein handbetätigbarer Lenksteuerknüppel zur Steuerung der Fahrzeugquerbewegung eines Kraftfahrzeugs be­ kannt, in dem ein mit dem Daumen zu bedienender elektrischer Vielfach-Positionsschalter vorgesehen ist, mit dem diskrete Ein­ stellungen von Getriebegängen des Kraftfahrzeugs vorgenommen werden können. Weiter enthält der Lenksteuerknüppel einen mit dem Zeigefinger zu betätigenden Schalter, der dazu dient, eine Längsgeschwindigkeitsrichtung einzustellen, indem er zwischen einer diskreten Vorwärts-, Rückwärts- und Neutralstellung ge­ schaltet werden kann.

Üblicherweise werden zur Steuerung von Beschleunigungs- und Bremsvorgängen in Automobilen fußbetätigbare Stellteile, also Brems- und Gaspedal vorgesehen, während eine Querbewegungssteue­ rung, d. h. die Lenkung des Fahrzeugs, über ein Lenkrad erfolgt.

In dem Aufsatz P. Bränneby et al., Improved Active and Passive Safety by Using Active Lateral Dynamic Control and an Unconven­ tionl Steering Unit", 13th International Technical Conference an Experimental Safety Vehicles, 4. bis 7.11.1991, Proceedings Vol. 1, Seite 224 wird als Alternative zum herkömmlichen Lenkrad ein beispielsweise am Mitteltunnel des Fahrzeugs angeordneter Be­ dienhebel vorgeschlagen.

Des weiteren ist es bekannt, ein gemeinsames Bedienelement zur Steuerung der Längs- und Querdynamik eines Kraftfahrzeuges vor­ zusehen, wobei vorzugsweise die Längsdynamik durch eine Betäti­ gung des Bedienelementes in Fahrzeuglängsrichtung und die Quer­ dynamik durch eine Betätigung desselben in Querrichtung, insbe­ sondere als Drehbewegung entsprechend dem herkömmlichen Lenkrad, gesteuert werden. Ein solches Bedienelement ist in Form eines Steuerknüppels, der an einem Rahmen um eine horizontale Querachse schwenkbeweglich gelagert ist, wobei der Rahmen sei­ nerseits um eine horizontale Längsachse drehbar ist, in der Pa­ tentschrift US 3.022.850 offenbart. Ein weiteres Bedienelement dieser Art, das in dem Aufsatz H. Bubb, Arbeitsplatz Fahrer - Eine ergonomische Studie, Autombil-Industrie 3/85, Seite 265 er­ wähnt ist, beinhaltet zwei eng nebeneinander liegende, mecha­ nisch miteinander verbundene, tellerartige Handgriffe, die am Ende eines Bügels angebracht sind, der an der Fahrzeugmittelkon­ sole beweglich geführt ist. Durch Verschieben des Bügels in Fahrzeuglängsrichtung wird die Fahrzeuglängsdynamik gesteuert, während die Querdynamik durch Verdrehen der beiden tellerartigen Handgriffe in der Fahrzeugquerebene beeinflußt wird.

In der nicht vorveröffentlichten 195 48 717 C1 ist eine Bedienelementanordnung zur Steuerung der Längs- und Querbewegung eines Kraftfahrzeuges offenbart, die zwei unabhängig voneinander betätigbare Bedienelemente umfaßt, von denen jedes zur Steuerung der Längs- und Querbewegung einge­ richtet und vorzugsweise als handbetätigbarer Steuerknüppel ge­ staltet ist. Durch elektronische Kopplung der beiden Bedienele­ mente werden Befehlskollisionen verhindert, z. B. durch additive Überlagerung der Steuerbefehlssignale, durch manuelles Passiv­ schalten jeweils eines Bedienelementes oder durch Zuordnung un­ terschiedlicher Prioritäten für die beiden Bedienelemente.

In der Offenlegungsschrift DE 28 41 786 A1 ist eine Bedienele­ mentanordnung zur Steuerung der Längs- und der Querbewegung ei­ nes Kraftfahrzeuges offenbart, die zur Steuerung von Längsbe­ schleunigungsvorgängen ein herkömmliches, fußbetätigbares Gaspe­ dal sowie ein daran mechanisch angekoppeltes, handbetätigbares Betätigungsrad beinhaltet, das an einem herkömmlichen, der Quer­ bewegungssteuerung dienenden Lenkrad zusammen mit diesem drehbar sowie gegenüber diesem axial verschiebbar angeordnet ist. Der Zweck dieser Anordnung besteht darin, das Führen von Kraftfahr­ zeugen mit herkömmlicher Pedalerie auch Gehbehinderten dadurch zu ermöglichen, daß die Pedalsteuerungen von Hand betätigbar sind.

Bei einer aus der Offenlegungsschrift DE 43 01 292 A1 bekannten Anordnung ist neben einem herkömmlichen, zur Querbewegungssteue­ rung dienenden Lenkrad ein mit einem herkömmlichen Bremspedal gekoppelter, handbetätigbarer Bremsknauf zur Aktivierung der Fahrzeugbremse vorgesehen. Weiter beinhaltet die Anordnung eine Einrichtung zur Längsgeschwindigkeitsregelung, wobei der Ge­ schwindigkeitssollwert durch bloßes Berühren des Bremsknaufs de­ krementiert sowie durch Betätigen von im Lenkrad vorgesehenen Drucktasten inkrementiert werden kann. In einer Standardbe­ triebsart ohne Geschwindigkeitsregelung erfolgt die Steuerung von Beschleunigungsvorgängen über ein herkömmliches, fußbetätig­ bares Gaspedal.

In der Patentschrift US 5.309.361 A ist eine fußbetätigbare Be­ dienelementanordnung zur Steuerung der Fahrzeuglängsbewegung of­ fenbart, bei der das Brems- und das Gaspedal als halbkugelförmi­ ge, auf eine äußere Druckbetätigungskraft nachgiebige Kraft­ sensorelemente ausgebildet sind.

Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung einer Bedienelementanordnung zur Steuerung der Längs- und Quer­ bewegung eines Kraftfahrzeuges mit hohem Fahr- und Bedienkomfort zugrunde.

Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung einer Bedienelementanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bei dieser Anordnung dient ein in Fahrzeugquerrichtung handbetätig­ bares Stellteil in Form eines Lenksteuerknüppels zur Steuerung der Fahrzeugquerbewegung, d. h. zum Lenken des Fahrzeugs. In die­ ses handbetätigbare Stellteil ist ein fingerbetätigbares Stell­ teil integriert, das zur Steuerung von Beschleunigungsvorgängen dient und damit die Funktion eines herkömmlichen, fußbetätigba­ ren Gaspedals übernimmt. Gegenüber herkömmlichen Anordnungen mit Lenkrad sowie Brems- und Gaspedalerie ergeben sich zahlreiche Vorteile. So verbessert sich die aktive Sicherheit hinsichtlich der Längsdynamik dadurch, daß zur abwechselnden Betätigung von Gas und Bremse der Fuß nicht mehr zwischen Gas- und Bremspedal umgesetzt werden muß. Vielmehr ist die Ansteuerung von Beschleu­ nigungsvorgängen von der Ansteuerung von Bremsvorgängen räumlich und hinsichtlich der Bedienungsart deutlich getrennt. Zudem kön­ nen Bremsvorgänge wesentlich schneller eingeleitet werden. Durch den Wegfall des Gaspedals entfällt außerdem die Gefahr einer Be­ tätigung des falschen Pedals. Des weiteren erhöht sich die Be­ diensicherheit und der Bedienkomfort durch die Möglichkeit einer intuitiveren Fahrzeugführung und einer bequemeren Körperhaltung. Durch Wegfall des Gaspedals sowie des herkömmlichen Lenkrades entstehen Freiräume im Fahrersitzbereich, die zur günstigeren Plazierung anderer Instrumente im Armaturenbrettbereich genutzt werden können. Außerdem brauchen bei einem seitlich angeordneten Lenksteuerknüppel die Arme nicht so weit nach vorne gestreckt gehalten werden als beim herkömmlichen Lenkrad. Der Wegfall des Gaspedals und des Lenkrades verbessert zudem die passive Sicher­ heit, da im Fall eines Auffahrunfalls die mit diesen Elementen zusammenhängenden Verletzungsgefahren entfallen. Der Wegfall des herkömmlichen Lenkrades und des Gaspedals kann außerdem zu einer Verkürzung des Fahrzeugs bei gleichem Raumangebot und zur Schaf­ fung bequemerer Einstiegsmöglichkeiten genutzt werden.

Gegenüber Anordnungen mit einem Bedienelement, das sowohl zur Steuerung der Längs- als auch der Querdynamik dient und dazu in Längs- und Querrichtung mit einer zugehörigen Betätigungskraft beaufschlagbar ist, hat die vorliegende Bedienelementanordnung den Vorteil, daß durch die auf das handbetätigbare Stellteil ausgeübte Kraft nur die Fahrzeugquerbewegung beeinflußt wird, ohne daß gleichzeitig unbeabsichtigt eine Betätigungskraftkompo­ nente in Fahrzeuglängsrichtung zu einer ungewollten Beeinflus­ sung der Fahrzeuglängsdynamik führen kann. Vielmehr kann sich die das Stellteil betätigende Hand des Fahrzeugführers in Fahr­ zeuglängsrichtung an diesem Stellteil abstützen.

Bei einer nach Anspruch 2 weitergebildeten Bedienelementanord­ nung ist der Lenksteuerknüppel seitlich eines Fahrersitzes ange­ ordnet. Bei Bedarf kann auf beiden Seiten des Fahrersitzes je ein Lenksteuerknüppel vorgesehen sein, wobei beide Knüppel par­ allel bedienbar sind und durch geeignete Maßnahmen dafür gesorgt ist, daß keine Befehlskollisionen auftreten.

Eine Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 3 beinhaltet vor­ teilhafte Realisierungen des in das handbetätigte Stellteil in­ tegrierten fingerbetätigbaren Stellteils.

Eine nach Anspruch 4 weitergebildete Bedienelementanordnung be­ inhaltet als fußbetätigbares Stellteil zur Steuerung von Brems­ vorgängen ein großflächiges Kraftsensorelement, das im Fahrer­ platzbodenbereich angeordnet ist, also ungefähr dort, wo sich herkömmlicherweise das Bremspedal befindet. Die Gestaltung als großflächiges Kraftsensorelement anstelle eines Pedals verbes­ sert die passive Sicherheit, da auf diese Weise nicht nur das Gas- sondern auch das Bremspedal und folglich die mit dieser Pe­ dalerie zusammenhängenden Verletzungsgefahren entfallen.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeich­ nungen dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Perspektivansicht eines handbetätigbaren Lenksteuerknüppels mit integriertem, fingerbetätigbarem Gas-Fingerhebel einer Bedienelementanordnung zur Steuerung der Längs- und der Querbewegung eines Kraftfahrzeuges,

Fig. 2 eine schematische Perspektivansicht des Lenksteuerknüppels von Fig. 1 in einer anderen Blickrichtung und

Fig. 3 eine schematische Perspektivansicht des Fahrerplatzfußbereiches, in welchem ein fußbetätigbares Stellteil der Bedienelementanordnung mit dem Lenksteuerknüppel der Fig. 1 und 2 angeordnet ist.

In den Fig. 1 und 2 ist ein handbetätigbares Stellteil in Form eines Lenksteuerknüppels (1) zur Steuerung der Querbewegung eines Kraftfahrzeuges, d. h. zum Lenken desselben, gezeigt, der eine Komponente einer Bedienelementanordnung zur Steuerung der Längs- und der Querbewegung des Kraftfahrzeuges bildet. Der Lenksteuerknüppel (1) ist in nicht näher gezeigter Weise so mit der Fahrzeugkarosserie verbunden, daß er unter dem Einfluß einer in Fahrzeugquerrichtung wirkenden Betätigungskraft Lenkvorgänge auslöst, während er Kräften in Fahrzeuglängsrichtung nicht nachgibt und selbige auch keine Steuerungsaktivitäten auslösen. Auf diese Weise kann sich die Hand des Fahrzeugführers am Lenksteuerknüppel (1) in Fahrzeuglängsrichtung abstützen. Diese Funktionsbeschränkung des Lenksteuerknüppels (1) auf die Querbetätigungsrichtung ist in Fig. 1 mit einem Doppelpfeil (P) veranschaulicht, der Auslenkungen oder Bedienkräfte in Fahrzeugquerrichtung symbolisiert.

Zur Querbewegungssteuerung kann der Lenksteuerknüppel je nach Bedarf als passives, isometrisches oder aktives Stellteil ausgelegt sein. Bei passiver Auslegung ist der Lenksteuerknüppel (1) in Fahrzeugquerrichtung beweglich mit der Fahrzeugkarosserie verbunden. Eine Stellteilbewegung nach links löst dann eine entsprechende Lenkbewegung für das Fahrzeug nach links aus, während analog eine Stellteilbewegung nach rechts zu einem Lenkeinschlag nach rechts führt. Die Stellteilbewegung kann eine Transversalbewegung oder eine Schwenkbewegung sein. Bei isometrischer Stellteilauslegung bleibt der Lenksteuerknüppel (1) ortsfest, und eine zugeordnete Kraftsensorik sensiert die auf ihn einwirkende Querbetätigungskraft. Eine nachgeschaltete Steuereinheit der Bedienelementanordnung stellt dann den zur sensierten Betätigungskraft gehörigen Lenkwinkel ein. Bei aktiver Stellteilauslegung erfolgt die Lenkwinkeleinstellung in Abhängigkeit von der ausgeübten Querbetätigungskraft oder der Auslenkung, und zusätzlich erfolgt eine selbsttätige Auslenkung bzw. Reaktionskraftbeaufschlagung des Lenksteuerknüppels (1) als Funktion des jeweiligen Lenkwinkel-Istwertes oder anderer Fahrzeug-Istgrößen als für den Fahrer fühlbare Rückmeldungsinformation.

In Fig. 1 ist erkennbar, daß auf einer Seite des Lenksteuerknüppels (1) als zusätzliche Bedienfunktionen eine Taste (2) zur Aktivierung einer Hupe sowie in seitenrichtiger Zuordnung zwei Blinkerbetätigungstasten (3a, 3b) integriert sind. Diese Tasten (2, 3a, 3b) können vom Fahrer leicht beispielsweise mit dem Daumen der den Lenksteuerknüppel (1) umgreifenden Hand bedient werden, ohne daß dazu der Lenksteuerknüppel (1) losgelassen werden muß.

In den Lenksteuerknüppel (1) ist des weiteren ein fingerbetätigbares Stellteil in Form eines Gas-Fingerhebels (4) integriert, wie aus Fig. 2 genauer zu ersehen. Der Gas- Fingerhebel (4) kann vom Fahrer leicht mit einem oder mehreren Fingern der den Lenksteuerknüppel (1) umgreifenden Hand betätigt werden, wobei er am Lenksteuerknüppel (1) um eine Schwenkachse (5) verschwenkbar ist. Der Gas-Fingerhebel (4) wird, wie in Fig. 2 angedeutet, bei Einwirkung einer entsprechenden Betätigungskraft (F) ausgelenkt, was von einer zugehörigen, nicht gezeigten Sensorik erfaßt wird. Eine der Sensorik nachgeschaltete Steuereinheit der Bedienelementanordnung setzt die sensierte Bewegung des Gas-Fingerhebels (4) in eine entsprechende Aktivierung eines Fahrzeugbeschleunigungsvorgangs um. Je nach Systemauslegung kann zu diesem Zweck dem jeweiligen Betätigungsweg des Gas-Fingerhebels eine bestimmte Drosselklappeneinstellung oder ein bestimmter Beschleunigungssollwert entsprechen. Im letztgenannten Fall hält das Fahrzeug die momentane Geschwindigkeit, wenn auf den Gas- Fingerhebel (4) keine Betätigungskraft ausgeübt wird, während es maximal beschleunigt, wenn der Hebel (4) maximal ausgelenkt ist. Der Gas-Fingerhebel (4) erlaubt eine vergleichsweise feine Dosierbarkeit der Fahrzeugbeschleunigung durch Fingerbetätigung. Alternativ zum gezeigten Gas-Fingerhebel (4) kann als funktionsgleiches, fingerbetätigbares Stellteil auch ein Stellrad, ein Schiebeelement oder ein Drucksensorelement in den Lenksteuerknüppel (1) integriert sein.

Wie aus Fig. 2 erkennbar, ist in den Lenksteuerknüppel (1) zudem eine Tempomat-Aktivierungstaste (6) integriert, durch deren Betätigung eine im Fahrzeug vorhandene Geschwindigkeitsregeleinrichtung aktiviert und deaktiviert werden kann.

In Fig. 3 ist ein fußbetätigbares Stellteil in Form eines großflächigen Kraftsensorelementes (7) gezeigt, das diejenige Komponente der Bedienelementanordnung zur Steuerung der Längs- und der Querbewegung des Kraftfahrzeuges bildet, mit welcher Bremsvorgänge gesteuert werden. Das Kraftsensorelement (7) befindet sich im Fahrerplatzbodenbereich vor einem nicht gezeigten Fahrersitz im schräg ansteigenden Abschnitt (8a) eines Bodenblechs (8). Während der fingerbetätigbare Gas-Fingerhebel (4) ein herkömmliches Gaspedal ersetzt, tritt das Kraftsensorelement (7) an die Stelle eines herkömmlichen Bremspedals. Pedalbedingte Verletzungsgefahren sind damit ausgeschlossen, und das großflächige Kraftsensorelement (7) kann vom Fahrer problemlos mit einem Fuß (9) betätigt werden. Die starke räumliche Trennung der Bremssteuerung durch Fußbetätigung einerseits und der Beschleunigungssteuerung durch Fingerbetätigung andererseits verhindert sehr zuverlässig eine versehentliche Aktivierung eines Beschleunigungs- anstelle eines Bremsvorgangs. Die zur Bedienelementanordnung gehörige, nicht gezeigte Steuereinheit setzt die vom Fuß (9) auf das Kraftsensorelement (7) ausgeübte Betätigungskraft in eine entsprechende Ansteuerung der Fahrzeugbremsanlage um.

Bei Bedarf kann je ein Lenksteuerknüppel gemäß den Fig. 1 und 2 auf jeder Seite des Fahrersitzes vorgesehen sein. Diese sind dann mit der zugehörigen Steuereinheit so gekoppelt, daß dem Fahrer erlaubt wird, das Fahrzeug abwechselnd mit der rechten, mit der linken, oder mit beiden Händen zu führen, wobei geeig­ nete Maßnahmen zur Vermeidung von Befehlskollisionen getroffen sind.

Anhand des gezeigten und beschriebenen Beispiels wird deutlich, daß die erfindungsgemäße Bedienelementanordnung eine komfortable Fahrzeugführung mit hohem Fahrerplatzfreiraum durch Wegfall eines Lenkrades und eines Gaspedals ermöglicht. Das Bremspedal kann beibehalten oder vorzugsweise durch das gezeigte, großflächige Kraftsensorelement ersetzt werden. Für das fußbetätigbare Stellteil zur Steuerung von Bremsvorgängen ist ebenso wie für den Lenksteuerknüppel und das fingerbetätigbare Stellteil eine passive, isometrische oder aktive Auslegung möglich.

Claims (4)

1. Bedienelementanordnung zur Steuerung der Längs- und der Querbewegung eines Kraftfahrzeuges, mit

• 1. einem fußbetätigbaren Stellteil (7) zur Steuerung von Brems­ vorgängen, und
• 2. einem handbetätigbar angeordneten Stellteil in Form eines Lenksteuerknüppels (1), der zur Steuerung der Fahrzeugquerbewe­ gung mit in Fahrzeugquerrichtung wirkenden Betätigungskräften beaufschlagbar ist und in den ein fingerbetätigbares Stellteil (4) integriert ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

• 1. das in den Lenksteuerknüppel (1) integrierte fingerbetätigbare Stellteil (4) zur Steuerung von Beschleunigungsvorgängen dient.

2. Bedienelementanordnung nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, daß der handbetätigbare Lenksteuerknüppel (1) seitlich eines Fahrer­ sitzes angeordnet ist.

3. Bedienelementanordnung nach Anspruch 1 oder 2, weiter dadurch gekennzeichnet, daß das fingerbetätigbare Stellteil als Stellhebel (4), Stellrad, Schiebeelement oder Drucksensorelement ausgebildet ist.

4. Bedienelementanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiter dadurch gekennzeichnet, daß als fußbetätigbares Stellteil ein großflächiges Kraftsensorelement (7) dient, das im vorderen Fahrerplatzbodenbereich (8a) angeordnet ist.