DE202004001832U1 - Generation of vibration to stimulate the driver of a road vehicle to prevent sleep uses piezoactuators - Google Patents

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Abstract

Situations such as a road vehicle driver being on the point of falling asleep can be detected using optical or motion sensors. The sensor outputs are processed and used to activate piezoelectric actuators [3-5] built into a steering wheel [2] that cause vibration and so stimulate the driver.

Description

Anordnung zur Erzeugung von Vibrationen zur Fahrerinformation in Kraftfahrzeugen nach dem Oberbegriff des Anspruch 1.Arrangement for generating vibrations for Driver information in motor vehicles according to the preamble of the claim 1.

In einem Kraftfahrzeug ist es in unterschiedlichen Situationen wünschenswert, die Aufmerksamkeit des Fahrers in besonderer Weise anzuregen. So ist es bekannt, den Fahrer darauf aufmerksam zu machen, daß er sich in einer Gefahrensituation befindet, z. B. durch einen Sekundenschlaf. Solche Situationen können mit Sensoren, z.B. mit optischen oder Bewegungssensoren, erfaßt werden und durch diese wird ein akustisches, optisches oder Vibrationssignal ausgelöst.In a motor vehicle it is in different situations desirable to stimulate the driver's attention in a special way. So is It is known to make the driver aware that he is is in a dangerous situation, e.g. B. by a nap. Such situations can with sensors, e.g. with optical or motion sensors and this triggers an acoustic, optical or vibration signal.

Weiterhin ist aus der DE 198 21 163 ein Fahrer-Assistenzsystem bekannt, bei dem akustische, optische oder vom Fahrer spürbare Kraftrückmeldungssignale erzeugt werden, wenn sich momentane Umgebungsparameter außerhalb der für das Fahrer-Assistenzsystem zulässigen vorbestimmten Umgebungsparameter befinden. Die Kraftrückmeldungssignale sollen am Lenkrad, an den Pedalen oder an einem Schalthebel wirksam sein.Furthermore, from the DE 198 21 163 a driver assistance system is known, in which acoustic, optical or force feedback signals that can be felt by the driver are generated if current environmental parameters are outside the predetermined environmental parameters permissible for the driver assistance system. The force feedback signals should be effective on the steering wheel, on the pedals or on a gear lever.

Für die Erzeugung von Vibrationen am Lenkrad ist es aus der Praxis bekannt, Elektromotoren an das Lenkradskelett anzukoppeln, die unwuchtige Massen bewegen und dadurch Schwingungen erzeugen. Der Nachteil dieser Anordnung besteht darin, daß diese Art der Schwingungserzeugung aufwendig und mit Geräuschentwicklung verbunden ist, was insbesondere bei einer Plazierung am Lenkrad störend ist. Weiterhin können Probleme durch die begrenzte Lebensdauer der Motoren eintreten.For the generation of vibrations on the steering wheel is known from practice, Coupling electric motors to the steering wheel skeleton, the unbalanced masses move and thereby generate vibrations. The disadvantage of this arrangement is that this Type of vibration generation complex and with noise is connected, which is particularly troublesome when placed on the steering wheel. Can continue Problems arise due to the limited life of the motors.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Vibrationen für die Fahrerinformation einfacher und zumindest nahezu geräuschlos zu erzeugen.The invention is based, vibration for the Driver information easier and at least almost noiseless to create.

Erfindungsgemäß wird das gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht.According to the invention, this is according to the features of claim 1 achieved.

Bei einer Anordnung zur Erzeugung von Vibrationen zur Fahrerinformation in Kraftfahrzeugen an mindestens einem vom Fahrer eines Kraftfahrzeuges kontaktierten oder einsehbaren Kraftfahrzeugteil ist erfindungsgemäß zur Erzeugung von Vibrationen mindestens ein Piezoelement vorgesehen, an das im Falle des Auftretens eines an den Fahrer zu übermittelnden Ereignisses automatisch eine elektrische Wechselspannung anlegbar ist.With an arrangement for generation of vibrations for driver information in motor vehicles at least a contact or viewable by the driver of a motor vehicle Motor vehicle part according to the invention for generating vibrations at least a piezo element is provided to which in the event of the occurrence of a to be sent to the driver Event, an electrical AC voltage can be automatically applied is.

Wird auf ein Piezoelement eine Kraft mit einer gewissen Geschwindigkeit ausgeübt, so entsteht bekanntlich im Inneren der Struktur eine Ladungstrennung, die an den Elektroden des Piezoelements eine Spannung erzeugt. Die Spannung ist dem Druck auf das Element proportional. Umgekehrt entsteht eine Bewegung, wenn an das Piezomaterial eine elektrische Spannung angelegt wird.Becomes a force on a piezo element exercised at a certain speed, as is well known inside the structure there is a charge separation on the electrodes of the piezo element generates a voltage. The tension is on the pressure the element proportional. Conversely, a movement arises when an electrical voltage is applied to the piezo material.

Diese Anordnung zur Erzeugung von Vibrationen mittels Piezoelementen ist wesentlich einfacher, kleiner und weniger störanfällig als eine Anordnung mit Motoren und unwuchtigen Massen.This arrangement for generating Vibrations using piezo elements is much easier, smaller and less prone to failure than an arrangement with motors and unbalanced masses.

Zur Erzielung einer ausreichenden Vibration des Kraftfahrzeugteils ist es zweckmäßig, daß das Piezoelement fest mit dem Kraftfahrzeugteil verbunden ist. Das kann zum Beispiel dadurch erfolgen, daß das Piezoelement durch Kleben, Klemmen und/oder Umspritzen mit dem Kraftfahrzeugteil verbunden ist.To achieve sufficient Vibration of the motor vehicle part, it is appropriate that the piezo element firmly with the motor vehicle part is connected. This can be done, for example done that the Piezo element by gluing, clamping and / or extrusion coating with the motor vehicle part connected is.

Für die Anbringung der Piezoelemente sind mehrere Kraftfahrzeugteile geeignet. Ein bevorzugter Ort der Anbringung von Piezoelementen ist das Lenkrad und hier insbesondere das Lenkradskelett, da der Fahrer das Lenkrad ständig handhaben muß. Vorzugsweise ist das Piezoelement im Bereich des Lenkradkranzes oder im Bereich der Speichen des Lenkrades angeordnet.For the attachment of the piezo elements are several motor vehicle parts suitable. A preferred location for attaching piezo elements is the steering wheel and in particular the steering wheel skeleton, because the Driver's steering wheel constantly must handle. Preferably is the piezo element in the area of the steering wheel rim or in the area the spokes of the steering wheel arranged.

Bei einem Lenkrad mit Airbag und einer Floating-Horn-Anordnung, wie sie heute vielfach verwendet wird, kann das Piezoelement auch mit der Airbaganordnung verbunden sein. Damit wird eine gezielte Vibration des Airbagmoduls erzielt, wobei das Lenkrad kaum vibriert. Dabei kann das Piezoelement sowohl mit dem Airbagträger, mit dem Airbaggehäuse oder mit einer Kontaktbrücke verbunden sein.With a steering wheel with airbag and a floating horn arrangement, as is often used today the piezo element can also be connected to the airbag arrangement his. In this way, a targeted vibration of the airbag module is achieved the steering wheel hardly vibrates. The piezo element can both with the airbag carrier, with the airbag housing or with a contact bridge be connected.

Ein weiterer bevorzugter Ort für das Anbringen von Piezoelementen kann der Bereich des Fahrzeugsitzes sein, da der Fahrer mit diesem ebenfalls ständigen Kontakt hat.Another preferred place for attachment Piezo elements can be the area of the vehicle seat, because the driver is in constant contact with them.

Dabei kann mindestens ein Piezoelement sowohl im Bereich der Sitzfläche als auch im Bereich der Rückenlehne angeordnet sein.At least one piezo element can be both in the area of the seat as well as in the area of the backrest be arranged.

Weiterhin kann das Piezoelement auch an mindestens einem Pedal des Kraftfahrzeuges, insbesondere am Gaspedal angeordnet sein.Furthermore, the piezo element can also on at least one pedal of the motor vehicle, in particular on the accelerator pedal be arranged.

Um eine sichere Information des Fahrers zu erzielen, ist es weiterhin zweckmäßig, daß eine Vielzahl von Piezoelementen an unterschiedlichen Kraftfahrzeugteilen angeordnet ist.To provide the driver with safe information To achieve, it is also appropriate that a variety of piezo elements is arranged on different motor vehicle parts.

Die Erfindung soll in Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen erläutert werden. Es zeigen:The invention is to be described in exemplary embodiments explained by drawings become. Show it:

1 eine Draufsicht auf ein 4-Speichen- und 3-Speichen-Lenkrad, wobei jedes Lenkrad zur Hälfte dargestellt ist; 1 a plan view of a 4-spoke and 3-spoke steering wheel, each steering wheel being shown in half;

2 einen Schnitt durch ein Lenkrad nach 1 im Bereich einer Speiche; 2 a section through a steering wheel 1 in the area of a spoke;

3 eine Draufsicht auf ein 2-Speichenlenkrad; 3 a plan view of a 2-spoke steering wheel;

4 einen Schnitt durch ein Airbag-Lenkrad mit Floating-Horn; 4 a section through an airbag steering wheel with floating horn;

5 eine perspektivische Ansicht eines Lenkrades mit Kontaktbrücke; 5 a perspective view of a steering wheel with contact bridge;

6 einen Fahrzeugsitz. 6 a vehicle seat.

In der 1 ist auf der linken Seite die linke Hälfte eines 4-Speichen-Lenkrades 1 und auf der rechten Seite, die rechte Hälfte eines 3-Speichenlenkrades 2 dargestellt. Bei diesen Lenkrädern sind im Bereich der Speichen 3, 4, 5, 6 Piezoelemente angeordnet.In the 1 is on the left side the left half of a 4-spoke steering wheel 1 and on the right side, the right half of a 3-spoke steering wheel 2 shown. These steering wheels are in the area of the spokes 3 . 4 . 5 . 6 Piezo elements arranged.

Aus der 2 ist ersichtlich, wie die Piezoelemente an den Lenkrädern 1, 2 angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform ist an einem Lenkradskelett 7 sowohl oben ein Piezoelement 8 als auch seitlich am Lenkradkranz 9 ein Piezoelement 10 angeordnet. So sind beim Lenkrad 1 an vier Stellen im Bereich der Speichen je zwei Piezoelemente und beim Lenkrad 2 an drei Stellen im Bereich der Speichen Piezoelemente vorgesehen.From the 2 it can be seen how the piezo elements on the steering wheels 1 . 2 are arranged. In this embodiment is on a steering wheel skeleton 7 a piezo element on top 8th as well as on the side of the steering wheel rim 9 a piezo element 10 arranged. So are the steering wheel 1 two piezo elements at four points in the area of the spokes and at the steering wheel 2 Piezo elements are provided at three points in the area of the spokes.

In der 3 ist ein Zweispeichenlenkrad dargestellt, bei dem Piezoelemente 11 auf dem Lenkradkranz 9 im gleichen Winkelabstand zueinander angeordnet sind.In the 3 a two-spoke steering wheel is shown, in which piezo elements 11 on the steering wheel rim 9 are arranged at the same angular distance from one another.

In der 4 ist ein Lenkrad mit einem Floating Horn dargestellt, bei dem durch Niederdrücken einer Abdeckkappe 12 eines Airbagmoduls Kontakte 13, 14 entgegen der Kraft einer Feder 15 aufeinander gedrückt werden. Zur Erzeugung von Schwingungen, die an der Abdeckkappe 12 für den Fahrer erkennbar sind, ist mindestens ein Piezoelement 16 an einem Airbagträger 17 und/oder mindestens ein Piezoelement 18 an einem Airbaggehäuse 19 befestigt.In the 4 is shown a steering wheel with a floating horn, in which by depressing a cover cap 12 of an airbag module contacts 13 . 14 against the force of a spring 15 pressed together. To generate vibrations on the cover cap 12 are recognizable to the driver is at least one piezo element 16 on an airbag carrier 17 and / or at least one piezo element 18 on an airbag housing 19 attached.

In der 5 ist ein Lenkrad für eine Floating Horn Lösung mit einer Kontaktbrücke 20 dargestellt. Auf dieser ist mindestens ein Piezoelement 21 befestigt. Die von diesem Piezoelement 21 erzeugten Schwingungen werden auch in diesem Fall auf eine nicht dargestellte Airbagkappe übertragen und sind dort für den Fahrer erkennbar.In the 5 is a steering wheel for a floating horn solution with a contact bridge 20 shown. At least one piezo element is on this 21 attached. The one from this piezo element 21 generated vibrations are also transmitted to an airbag cap, not shown, and are recognizable to the driver there.

In der 6 ist ein Fahrzeugsitz 21 dargestellt, bei dem mindestens ein Piezoelement 22 in der Sitzfläche 23 und mindestens ein Piezoelement 24 in der Rückenlehne 25 angeordnet ist.In the 6 is a vehicle seat 21 shown in which at least one piezo element 22 in the seat 23 and at least one piezo element 24 in the backrest 25 is arranged.

Claims (16)

Anordnung zur Erzeugung von Vibrationen zur Fahrerinformation in Kraftfahrzeugen an mindestens einem vom Fahrer eines Kraftfahrzeuges kontaktierten oder einsehbaren Kraftfahrzeugteil, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung von Vibrationen mindestens ein Piezoelement (8, 10, 11, 16, 18, 22, 24) vorgesehen ist, an das im Falle des Auftretens eines an den Fahrer zu übermittelnden Ereignisses automatisch eine elektrische Wechselspannung anlegbar ist.Arrangement for generating vibrations for driver information in motor vehicles on at least one motor vehicle part contacted or visible by the driver of a motor vehicle, characterized in that at least one piezo element () for generating vibrations 8th . 10 . 11 . 16 . 18 . 22 . 24 ) is provided, to which an electrical AC voltage can be automatically applied in the event of an event to be transmitted to the driver. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Piezoelement (8, 10, 11, 16, 18, 22, 24) fest mit dem Kraftfahrzeugteil (7, 17, 19, 20, 21, 25) verbunden ist.Arrangement according to claim 1, characterized in that the piezo element ( 8th . 10 . 11 . 16 . 18 . 22 . 24 ) firmly with the motor vehicle part ( 7 . 17 . 19 . 20 . 21 . 25 ) connected is. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Piezoelement (8, 10, 11, 16, 18, 22, 24) durch Kleben, Klemmen und/oder Umspritzen mit dem Kraftfahrzeugteil (7, 17, 19, 20, 21, 25) verbunden ist.Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the piezo element ( 8th . 10 . 11 . 16 . 18 . 22 . 24 ) by gluing, clamping and / or overmolding with the motor vehicle part ( 7 . 17 . 19 . 20 . 21 . 25 ) connected is. Anordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Piezoelement (8, 10, 11) auf dem Skelett (7) des Lenkrades des Kraftfahrzeuges befestigt ist.Arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the piezo element ( 8th . 10 . 11 ) on the skeleton ( 7 ) the steering wheel of the motor vehicle is attached. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Piezoelement (8, 10, 11) im Bereich des Lenkradkranzes (9) angeordnet ist.Arrangement according to claim 4, characterized in that the piezo element ( 8th . 10 . 11 ) in the area of the steering wheel rim ( 9 ) is arranged. Anordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Piezoelement (8, 10) im Bereich der Speichen (3, 4, 5, 6) des Lenkrades (1, 2) angeordnet ist.Arrangement according to claim 4 or 5, characterized in that the piezo element ( 8th . 10 ) in the area of the spokes ( 3 . 4 . 5 . 6 ) of the steering wheel ( 1 . 2 ) is arranged. Anordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Piezoelement (16, 18) bei einem Lenkrad mit Airbag und einer Floating-Horn-Anordnung (12, 13, 17, 19) mit der Airbag-Anordnung (17, 19) verbunden ist.Arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the piezo element ( 16 . 18 ) for a steering wheel with an airbag and a floating horn arrangement ( 12 . 13 . 17 . 19 ) with the airbag arrangement ( 17 . 19 ) connected is. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Piezoelement (16) auf dem Airbagträger (17) angeordnet ist.Arrangement according to claim 7, characterized in that the piezo element ( 16 ) on the airbag carrier ( 17 ) is arranged. Anordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Piezoelement (18) mit dem Airbaggehäuse (19) verbunden ist.Arrangement according to claim 7 or 8, characterized in that the piezo element ( 18 ) with the airbag housing ( 19 ) connected is. Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Piezoelement (21) mit einer Kontaktbrücke (20) verbunden ist.Arrangement according to at least one of claims 7 to 9, characterized in that the piezo element ( 21 ) with a contact bridge ( 20 ) connected is. Anordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Piezoelement (22, 24) im Bereich eines Fahrzeugsitzes (21) angeordnet ist.Arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the piezo element ( 22 . 24 ) in the area of a vehicle seat ( 21 ) is arranged. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Piezoelement (22) im Bereich der Sitzfläche (23) angeordnet ist.Arrangement according to claim 11, characterized in that the piezo element ( 22 ) in the area of the seat ( 23 ) is arranged. Anordnung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Piezoelement (24) im Bereich der Rückenlehne (25) angeordnet ist.Arrangement according to claim 11 or 12, characterized in that the piezo element ( 24 ) in the area of the backrest ( 25 ) is arranged. Anordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Piezoelement an mindestens einem Pedal des Kraftfahrzeuges angeordnet ist.Arrangement according to at least one of the preceding Expectations, characterized in that the Piezo element arranged on at least one pedal of the motor vehicle is. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Piezoelement am Gaspedal angeordnet ist.Arrangement according to claim 14, characterized in that this Piezo element is arranged on the accelerator pedal. Anordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Piezoelementen (8, 10, 11, 16, 18, 22, 24) an unterschiedlichen Kraftfahrzeugteilen (7, 17, 19, 20, 21, 25) angeordnet ist.Arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that a plurality of piezo elements ( 8th . 10 . 11 . 16 . 18 . 22 . 24 ) on different motor vehicle parts ( 7 . 17 . 19 . 20 . 21 . 25 ) is arranged.
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