EP4598766A1 - Lenkstockschalter für ein kraftfahrzeug, kraftfahrzeug und verfahren zum anwählen einer funktion mittels eines lenkstockschalters - Google Patents

Lenkstockschalter für ein kraftfahrzeug, kraftfahrzeug und verfahren zum anwählen einer funktion mittels eines lenkstockschalters

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EP4598766A1
EP4598766A1 EP23761069.6A EP23761069A EP4598766A1 EP 4598766 A1 EP4598766 A1 EP 4598766A1 EP 23761069 A EP23761069 A EP 23761069A EP 4598766 A1 EP4598766 A1 EP 4598766A1
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EP
European Patent Office
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steering column
column switch
function
lever
motor vehicle
Prior art date
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Pending
Application number
EP23761069.6A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas MAUTERER
Thomas Fricke
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Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • B60W2420/50—Magnetic or electromagnetic sensors
    • B60W2420/503—Hall effect or magnetoresistive, i.e. active wheel speed sensors

Definitions

  • the invention relates to a steering column switch having the features of independent patent claim 1, a steering wheel system having the features of independent patent claim 8, a motor vehicle having the features of independent patent claim 9 and a method having the features of independent patent claim 10.
  • the steering concepts and their structure are changing.
  • the steering concepts and, with them, the steering wheels are increasingly being integrated into the electrical control system. This can change the position and structure of both the steering and the steering wheels. Nevertheless, the driver or operator should still be able to choose from the usual concepts.
  • Steering column switches that have a rigid base body are already known.
  • the base body is mounted at the height of the steering column and has the necessary sensors to select the functions.
  • a handle body is provided on the base body, which allows the operator to select the functions and at the same time covers and protects the sensors.
  • the handle body To select the functions, the handle body must be rotated around the axis of the base body or moved axially along the axis of the base body.
  • the operator To operate the steering column switch, the operator must let go of the steering wheel and, if in doubt, look away to set the correct function.
  • the tilt axes are understood to be a first and a second tilt axis, neither of which corresponds to the longitudinal axis of the lever. Both the first tilt axis and the second tilt axis are orthogonal or essentially orthogonal to the longitudinal axis of the lever. Accordingly, the first tilt axis could correspond to the vertical axis of the lever and the second tilt axis to the transverse axis of the lever.
  • the function here is the choice of direction indicator, i.e. right turn signal or left turn signal, or the selection of the windshield wiper. This list is an example and should not be understood as an exhaustive list.
  • the tilting movement of the handle cap around the vertical axis and/or the transverse axis allows the desired function to be selected without letting go of the steering wheel. This operation is simple, and it also ensures safety when driving, as you do not have to look away. Furthermore, the haptics of the mechanical Pitman arms, which have a lower pivot point and are connected to the steering column, are imitated, allowing intuitive operation by the operator.
  • the steering column switch according to the invention can be easily adapted to the conditions in the motor vehicle, since the operating area is only in the area of the lever cap. The length of the lever can therefore be adjusted as desired.
  • the at least one sensor is a button per tilt axis. It is conceivable that the at least one button is an integrated spring and/or a rubber mat.
  • the at least one sensor is a Hall sensor, in particular a 3D Hall sensor.
  • the Hall sensor only gives the impulse or signal to activate an electrical circuit or a process.
  • the selected function depends on the position of the lever cap in relation to the lever; this is detected by the Hall sensor, which then gives the signal to execute the function.
  • buttons and Hall sensors are provided in the steering column lever, it is conceivable to use both buttons and Hall sensors in combination with one another. This allows more functions to be stored that provide an overlay of the movement over the tilt axes.
  • the lever cap is designed to carry out the tilting movement by means of a spring bearing between the lever cap and the lever and/or via the material of the lever cap.
  • the tilting movement can therefore be created easily and with just a few components. This reduces manufacturing costs.
  • the lever cap is made of a solid plastic. If the tilting movement is generated via the material, it is advantageous if the lever cap is made of a flexible and yielding plastic, for example silicone.
  • the at least one sensor has a locking curve for an intensity of the selected function.
  • the intensity of the selected function can be set using the locking curve.
  • One of these functions with different intensities is, for example, the display of a change of direction ("flashing").
  • the display of a change of direction to indicate a lane change can be activated at a first intensity, with the activity being short, for example four flashes. If the display of a change of direction is activated to indicate a turning maneuver, this can be activated at a second intensity.
  • the second activity is designed for a longer period of time.
  • the speed of the wiper blades can be selected using the first and second intensity.
  • each of the locking points of the locking curve a different resistance, so that the operator receives haptic feedback to know which of the locking points he has just reached. It would be conceivable to provide the resistance using a mechanical solution, with locking lugs being able to be moved into locking openings of different depths.
  • the locking curve can be created using a double stroke.
  • a haptic feedback as to the intensity of the movement.
  • An electronic adjustment of the resistance would also be possible, whereby a haptic feedback, for example a vibration of a vibration motor, is generated in order to feed back the setting of the respective locking point to the operator.
  • the intensity can be adjusted using the force of the operator.
  • a spring and/or a magnet can advantageously be provided for the reset. This is particularly advantageous for functions that provide a predeterminable end or termination of the function. Either a duration for the execution of the function or an action to terminate the execution of the function can be stored. The duration can then be determined via the force of the magnet or the spring. A signal to release the spring or generate the magnetic force is also conceivable.
  • the type of reset may depend on the respective function and/or the selected intensity.
  • a spring reset is set to a predetermined time, so that only four flashes are made.
  • the end of the change of direction display can be based on a signal from a steering angle sensor, whereby the values of the steering angle sensor are compared until the specified values for ending the change of direction display are reached.
  • active termination by the operator is still possible here.
  • This type of unlocking depending on the steering angle is very energy efficient, since electricity is only required for the unlocking process.
  • control unit connected to the sensor is provided for data communication, wherein the control unit is designed
  • the control unit simplifies the functionality or the passing on of the selected function to a vehicle control system, which in turn carries out the selected function by controlling the corresponding functional units.
  • the control unit can have stored data relating to the intensity of the selected function or the reset function.
  • a steering wheel system with a steering wheel, a steering wheel holder and at least one steering column switch described above, wherein the lever of the at least one steering column switch is attached to the steering wheel or to the steering wheel holder.
  • Such a steering wheel system is particularly advantageous for use in steer-by-wire steering systems.
  • the steering wheel system can be flexibly adapted to the design requirements and the needs of the operator.
  • control unit detects the position of the steering column switch by querying the at least one button with integrated spring and/or rubber mat or by querying the at least one Hall sensor or by querying the at least one 3D Hall sensor.
  • the control unit recognizes the activated button and can then recognize and pass on the position and thus the selected position. If a Hall sensor, in particular a 3D Hall sensor, is installed, the control unit can use the sensor to recognize the position of the lever cap and the function set by the operator.
  • the steering column switch is tilted along a locking curve, wherein the locking curve determines the intensity of the selected function.
  • the intensity of the selected function can be set using the locking curve.
  • One of these functions with different intensities is, for example, the display of a change of direction ("flashing").
  • the display of a change of direction to indicate a lane change can be activated at a first intensity, with the activity being short, for example four flashes. If the display of a change of direction is activated to indicate a turning maneuver, this can be activated at a second intensity.
  • the second activity is designed for a longer period of time.
  • the speed of the wiper blades can be selected using the first and second intensity.
  • each of the locking points of the locking curve a different resistance, so that the operator receives haptic feedback to know which of the locking points he has just reached. It would be conceivable to provide the resistance using a mechanical solution, with locking lugs being able to be moved into locking openings of different depths.
  • the locking curve can be created using a double stroke.
  • the steering column switch is reset to a neutral position by means of a reset function, wherein the reset is carried out mechanically or electronically.
  • a spring and/or a magnet can advantageously be provided for the reset. This is particularly advantageous for functions that provide a predeterminable end or termination of the function. Either a duration for the execution of the function or an action to terminate the execution of the function can be stored. The duration can then be determined via the force of the magnet or the spring.
  • a signal to release the spring or generate the magnetic force is also conceivable.
  • the type of reset can depend on the respective function and/or the selected intensity.
  • a spring reset is set to a predetermined time, so that only four flashes occur.
  • the end of the change of direction display can be based on a signal from a steering angle sensor, whereby the values of the steering angle sensor are compared until the specified values for ending the change of direction display are reached.
  • active termination by the operator is still possible here.
  • FIG. 1 schematic representation of a steering column switch according to the invention with button
  • FIG. 2 schematic representation of a steering column switch according to the invention with button and Hall sensor
  • Figure 3 schematic representation of a steering column switch according to the invention with a button with a tilted lever cap
  • Figure 7 Method for selecting a function by means of a steering column switch according to one of Figures 1 to 4.
  • the tilting axes 4 are the vertical axis Y and the transverse axis Z, both of which are orthogonal or at least substantially orthogonal to the longitudinal axis X of the lever 2.
  • the steering column switch 1 has three sensors 5 in the form of a button 6. Two of the buttons 6 can be tilted around the transverse axis Z and one button 6 around the vertical axis Y.
  • a first locking curve 10 is assigned to the two transverse axis buttons 7 and a second locking curve 11 to the vertical axis button 8. Using the first locking curve 10 and the second locking curve 11, the operator can set a first intensity and a second intensity via the locking points 12.
  • the lever cap 3 is moved from the neutral position 15 to a first level 13 for the first intensity or a second level 14 for the second intensity.
  • What is special about the first locking curve 10 from Fig. 1 is that it is assigned to two buttons 6; each of the two buttons 6 has its own locking points 12 along the locking curve 9.
  • the two transverse axis buttons 7 serve for example, to indicate the direction, one of the buttons 6 is responsible for “right” and the other button 6 for “left” and the buttons can each be moved from a neutral position 15 to a first and a second level 14.
  • buttons 6 both the cross-axis buttons 7 and the vertical axis button 8.
  • the steering column switch 1 according to Fig. 2 has a Hall sensor 18 as sensor 5 in order to determine the position of the lever cap 3 by means of the control unit 19, so that the selected function can be passed on by the control unit 19 connected to the sensor for data communication.
  • the control unit 19 is designed:
  • locking curves 9 are provided.
  • the first locking curve 10 is provided for the function that carries out the tilting movement over the transverse axis Z
  • the second locking curve 11 is provided for the function that carries out the tilting movement over the vertical axis Y.
  • an electromagnet 20 is provided to hold the steering column switch 1 in the desired function or to bring the steering column switch 1 back into its neutral position 15.
  • the tilting of the lever cap 3 about the transverse axis Z and/or the vertical axis Y is accomplished via a spring bearing 21.
  • Fig. 3 shows a steering column switch 1 with a lever cap 3 tilted about the transverse axis Z. It can be seen that here a locking lug 22 of the locking mechanism 26 is engaged in a locking point of the locking curve 9.
  • a locking curve with only two stages is shown in a simplified manner.
  • the intensity is set via the pressure or force that the operator applies to the lever cap 3 during the tilting movement to select the function.
  • Additional pressure sensors 24 can be provided for this purpose.
  • a vibration motor 25 is also provided; this allows the selected intensity to be fed back to the operator by vibration.
  • Fig. 5 schematically shows a steering wheel system 27 with a steering wheel 28, a steering wheel holder 29 and at least one steering column switch 1 described above.
  • the lever 2 of the at least one steering column switch 1 is attached to the steering wheel 28 or to the steering wheel holder 29.
  • a motor vehicle 30, in particular an electric motor vehicle 30, with a steering wheel system 27 according to Fig. 5 and at least the steering column switch 1 according to Fig. 1 to Fig. 4 is shown schematically.
  • the steering column switch 1 is tilted along a locking curve 9, but about the transverse axis Z or the vertical axis Y, whereby the locking curve 9 specifies the intensity of the selected function.

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Abstract

Lenkstockschalter für ein Kraftfahrzeug, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Anwählen einer Funktion mittels eines Lenkstockschalters Die Erfindung betrifft einen Lenkstockschalter (1) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein elektrisches Kraftfahrzeug, zum Anwählen von Funktionen mit einem starren Hebel (2) und einer den Hebel (2) zumindest abschnittsweise umschließenden Hebelkappe (3), wobei die Hebelkappe (3) um mindestens zwei orthogonal oder im Wesentlichen orthogonal zueinander angeordneten Kippachsen (4) kippbeweglich am Hebel (2) gelagert ist, wobei zumindest ein Sensor (5) vorgesehen ist, der ausgelegt ist, durch ein Kippen der Hebelkappe (3) eine Funktion auszuwählen.

Description

Beschreibung
Lenkstockschalter für ein Kraftfahrzeug, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Anwählen einer Funktion mittels eines Lenkstockschalters
Die Erfindung betrifft einen Lenkstockschalter mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1, ein Lenkradsystem mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 8, ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 9 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 10.
In den neuen Konzepten für Kraftfahrzeuge verändern sich die Lenkkonzepte und deren Aufbau. So werden die Lenkkonzepte und damit einhergehend auch die Lenkräder zunehmend in die elektrische Steuerung eingebunden. Dadurch können sich die Position und der Aufbau sowohl der Lenkung als auch der Lenkräder verändern. Dennoch sollen dem Fahrer oder Bediener die gewohnten Konzepte zum Auswählen zur Verfügung stehen.
Demnach ist es notwendig, die Lenkstockhebel zur Auswahl der Fahrtrichtungsanzeige oder Scheibenwischanlage und diverser weiterer Funktion an die neuen Gegebenheiten anzupassen.
Derzeit sind bereits Lenkstockschalter bekannt, die einen starren Grundkörper aufweisen. Dabei ist der Grundkörper auf Höhe der Lenksäule angebracht und weist die notwendige Sensorik auf, um die Funktionen auszuwählen. Auf dem Grundkörper ist ein Griffkörper vorgesehen, der es dem Bediener ermöglicht, die Funktionen auszuwählen und gleichzeitig die Sensorik bedeckt und somit schützt. Zur Auswahl der Funktionen muss der Griffkörper um die Achse des Grundkörpers rotiert oder entlang der Achse des Grundkörpers axial verschoben werden. Zur Bedienung des Lenkstockschalters muss der Bediener das Lenkrad loslassen und im Zweifelsfall den Blick abwenden, um die richtige Funktion einzustellen.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, wenigstens einen der voranstehend beschriebenen Nachteile bei der Lenkung für ein Kraftfahrzeug zumindest teilweise zu überwinden. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, einen Lenkstockschalter für ein Kraftfahrzeug, ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zum Anwählen einer Funktion mittels eines Lenkstockschalters für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, die eine einfache Auswahl von Funktionen in einem Kraftfahrzeug zulassen. Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch einen Lenkstockschalter für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1, durch ein Lenkradsystem mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 8, durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 9 sowie durch ein Verfahren zum Anwählen einer Funktion mittels eines Lenkstockschalters für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 10. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Lenkstockschalter beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug und/oder im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
Erfindungsgemäß vorgesehen ist ein Lenkstockschalter für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein elektrisches Kraftfahrzeug, zum Anwählen von Funktionen mit einem starren Hebel und einer den Hebel zumindest abschnittsweise umschließenden Hebelkappe, wobei die Hebelkappe um mindestens zwei orthogonal oder im Wesentlichen orthogonal zueinander angeordneten Kippachsen kippbeweglich am Hebel gelagert ist, wobei zumindest ein Sensor vorgesehen ist, der ausgelegt ist, durch ein Kippen der Hebelkappe eine Funktion auszuwählen.
Vorliegend werden unter den Kippachsen eine erste und eine zweite Kippachse verstanden, die beide nicht der Längsachse des Hebels entsprechen. Dabei ist sowohl die erste Kippachse als auch die zweite Kippachse orthogonal oder im Wesentlichen orthogonal zu der Längsachse des Hebels. Demnach könnte die erste Kippachse der Hochachse des Hebels und die zweite Kippachse der Querachse des Hebels entsprechen.
Als Funktion wird hier die Wahl der Richtungsanzeige, also rechts Blinken oder links Blinken, oder das Auswählen des Scheibenwischers verstanden. Diese Aufzählung ist beispielhaft und nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen.
Die Kippbewegung der Griffkappe um die Hochachse und/oder die Querachse ermöglicht es, die gewünschte Funktion auszuwählen, ohne das Lenkrad loszulassen. Diese Bedienung ist zum einen einfach, und zum anderen wird die Sicherheit beim Fahren gewährleistet, da der Blick nicht abgewendet werden muss. Des Weiteren wird die Haptik der mechanischen Lenkstockhebel, die einen tieferen Drehpunkt aufweisen und an der Lenksäule angebunden sind, nachgeahmt, wodurch eine intuitive Bedienung durch den Bediener ermöglicht wird.
Denkbar ist hier, dass die Bewegung über die Kippachsen überlagert werden kann. Dies ermöglicht das Hinterlegen weiterer Funktionen und/oder diverser Intensitätsstufen der einzelnen Funktionen oder die gleichzeitige Anwahl mehrerer Funktionen.
Der erfindungsgemäße Lenkstockschalter lässt sich auf einfache Art und Weise an die Gegebenheiten im Kraftfahrzeug anpassen, da der Bedienbereich lediglich im Bereich der Hebelkappe liegt. Demnach kann die Länge des Hebels beliebig angepasst werden.
Im Rahmen der Erfindung kann es von Vorteil sein, dass der zumindest eine Sensor ein Taster pro Kippachse ist. Dabei ist es denkbar, dass der zumindest eine Taster eine integrierte Feder und/oder eine Gummimatte ist.
Dabei gibt der Taster nur den Impuls bzw. das Signal, um einen Stromkreis oder einen Prozess zu aktivieren. Dabei wird der Taster nur durch Druck aktiviert, und der Impuls wird abhängig vom Leitungswiederstand ausgelöst.
Welche Funktion ausgewählt wird, ist dabei abhängig von der Position der Hebelkappe zum Hebel und der positionsabhängigen Hinterlegung der Funktion. Besonders vorteilhaft ist es hier, jeder Funktion einen Taster zuzuweisen, um eine genaue Wahl der Funktion zu erzeugen.
Ferner ist es im Rahmen der Erfindung denkbar, dass der zumindest eine Sensor ein Hallsensor, insbesondere ein 3D-Hallsensor, ist.
Dabei gibt der Hallsensor nur den Impuls bzw. das Signal, um einen Stromkreis oder einen Prozess zu aktivieren. Die ausgewählte Funktion ist abhängig von der Position der Hebelkappe zum Hebel; diese wird von dem Hallsensor erkannt, welcher dann das Signal zum Ausführen der Funktion gibt.
Sind mehrere Sensoren in dem Lenkstockhebel vorgesehen, so ist es denkbar, sowohl Taster als auch Hallsensoren in Kombination miteinander vorzusehen. Dadurch können mehr Funktionen hinterlegt werden, welche eine Überlagerung der Bewegung über die Kippachsen vorsehen. Im Rahmen der Erfindung ist es denkbar, dass die Hebelkappe ausgelegt ist, die Kippbewegung mittels einer Federlagerung zwischen der Hebelkappe und dem Hebel und/oder über das Material der Hebelkappe auszuführen.
Sowohl eine Ausführung der Kippbewegung als Federlagerung als auch die Ausführung der Kippbewegung über das Material der Hebelkappe sind einfach zu bewerkstelligen. Die Kippbewegung lässt sich somit einfach und mit wenigen Bauteilen erzeugen. Dies reduziert die Herstellungskosten.
Wird die Kippbewegung über eine Federlagerung erzeugt, so ist es vorteilhaft, wenn die Hebelkappe aus einem festen Kunststoff hergestellt ist. Wird die Kippbewegung über das Material erzeugt, ist es vorteilhaft, wenn die Hebelkappe aus einem flexiblen und nachgebenden Kunststoff, beispielsweise Silikon, hergestellt ist.
Es ist erfindungsgemäß denkbar, dass der zumindest eine Sensor eine Rastkurve für eine Intensität der gewählten Funktion aufweist.
Mittels der Rastkurve kann die Intensität der gewählten Funktion eingestellt werden. Eine dieser Funktionen mit unterschiedlicher Intensität ist beispielsweise die Anzeige eines Richtungswechsels („Blinken“). Dabei kann die Anzeige eines Richtungswechsels zum Anzeigen eines Spurwechsels in einer ersten Intensität aktiviert werden, wobei die Aktivität kurz, beispielsweise viermal Blinken, ist. Wird die Anzeige eines Richtungswechsels zum Anzeigen eines Abbiegevorgangs aktiviert, so kann diese in einer zweiten Intensität aktiviert werden. Die zweite Aktivität ist dabei auf eine längere Zeit ausgelegt.
Beispielsweise bei der Funktion des Scheibenwischers kann die Geschwindigkeit der Wischblätter mittels der ersten und zweiten Intensität gewählt werden.
Es gibt dabei die Möglichkeit, den Rastpunkten der Rastkurve jeweils einen anderen Widerstand zu geben, sodass der Bediener eine haptische Rückkopplung erhält, um zu wissen, welchen der Rastpunkte er gerade erreicht hat. Denkbar wäre es, den Widerstand mittels einer mechanischen Lösung bereitzustellen, wobei Rastnasen in unterschiedlich tiefe Rastöffnungen verschiebbar sind. Die Rastkurve kann dabei über einen Doppelhub erzeugt werden.
Die Überwindung der unterschiedlichen Tiefen der Rastöffnungen beim Verschieben geben dem Bediener eine haptische Rückkopplung, in welcher Intensität er sich befindet. Denkbar wäre auch eine elektronische Einstellung des Widerstands, wobei auch ein haptisches Feedback, beispielsweise eine Vibration eines Vibrationsmotors, erzeugt wird, um an den Bediener die Einstellung des jeweiligen Rastpunktes rück zu koppeln.
Sowohl bei einer mechanischen Lösung als auch bei einer elektronischen Lösung kann das Einstellen der Intensität über die Kraft des Bedieners eingestellt werden.
Auch ist es denkbar, dass eine Rückstellfunktion zur Rückstellung der Hebelkappe in eine neutrale Position vorgesehen ist, wobei die Rückstellfunktion ausgelegt ist, die Rückstellung mechanisch oder elektronisch durchzuführen.
Für die Rückstellung kann in vorteilhafter Weise eine Feder und/oder ein Magnet vorgesehen sein. Dies ist besonders vorteilhaft für Funktionen, die ein vorbestimmbares Ende bzw. Beenden der Funktion vorsehen. Dabei kann entweder eine Dauer der Ausführung der Funktion oder eine Handlung zum Beenden der Ausführung der Funktion hinterlegt werden. Die Dauer kann dann über die Kraft des Magneten oder der Feder festgelegt werden. Denkbar ist auch ein Signal zum Lösen der Feder oder Erzeugen der magnetischen Kraft.
Die Art der Rückstellung kann dabei abhängig von der jeweiligen Funktion und/oder der gewählten Intensität sein.
Beispielsweise bei dem Anzeigen eines Richtungswechsels mit einer kurzen ersten Intensität ist ein Rückstellen durch eine Feder auf eine vorbestimmte Zeit eingestellt, sodass hier nur viermal geblinkt wird. Bei der Auswahl der zweiten Intensität kann das Beenden der Richtungswechselanzeige auf ein Signal eines Lenkwinkelsensors bezogen werden, wobei ein Abgleich der Werte des Lenkwinkelsensors durchgeführt wird, bis die vorgegebenen Werte zum Beenden der Richtungswechselanzeige erreicht werden. Dennoch ist auch hier weiterhin ein aktives Beenden durch den Bediener möglich. Ein derartiges Entrasten in Abhängigkeit des Lenkwinkels ist dabei sehr energieeffizient, da lediglich für den Entrastvorgang Strom benötigt wird.
Im Rahmen der Erfindung ist es optional möglich, dass eine mit dem Sensor datenkommunizierende verbundene Kontrolleinheit vorgesehen ist, wobei die Kontrolleinheit ausgelegt ist,
- eine Position der Hebelkappe durch Abfragen des zumindest einen Sensors zu erfassen,
- in Abhängigkeit der erfassten Position zumindest eine Funktion anzuwählen und die angewählte Funktion zur Ausführung einer der angewählten Funktion entsprechenden Aktion über eine Schnittstelle an eine Kraftfahrzeugsteuerung weiterzugeben.
Die Kontrolleinheit vereinfacht die Funktionsweise bzw. das Weitergeben der gewählten Funktion an eine Kraftfahrzeugsteuerung, welche wiederum das Ausführen der gewählten Funktion übernimmt, indem die entsprechenden Funktionseinheiten angesteuert werden. Dabei kann die Kontrolleinheit hinterlegte Daten aufweisen, welche die Intensität der gewählten Funktion oder die Rückstellfunktion betreffen.
Die obenstehende Aufgabe wird ferner gelöst durch ein erfindungsgemäßes Lenkradsystem mit einem Lenkrad, einer Lenkradhalterung und zumindest einem oben beschriebenen Lenkstockschalter, wobei der Hebel des zumindest einen Lenkstockschalters an dem Lenkrad oder an der Lenkradhalterung befestigt ist.
Ein derartiges Lenkradsystem ist besonders vorteilhaft für den Einsatz in Steer-by-Wire Lenksystem. Dabei ist das Lenkradsystem flexibel an die konstruktiven Anforderungen und die Bedürfnisse des Bedieners anpassbar.
Die obenstehende Aufgabe wird ferner gelöst durch ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug mit einem oben beschriebenen Lenkstockschalter. Für das Kraftfahrzeug ergeben sich die oben genannten Funktionen in vorteilhafter weise.
Die obenstehende Aufgabe wird ferner gelöst durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Anwählen einer Funktion mittels eines oben genannten Lenkstockschalters in einem oben beschriebenen Kraftfahrzeug, aufweisend die folgenden Schritte:
- Kippen des Lenkstockschalters über zumindest eine Kippachse,
- Erfassen der Position des Lenkstockschalters durch Abfrage des zumindest einen Sensors durch die Kontrolleinheit,
- Auswahl der Funktion in Abhängigkeit der erfassten Position durch die Kontrolleinheit,
- Weitergabe der angewählten Funktion durch die Kontrolleinheit über eine Schnittstelle an eine Kraftfahrzeugsteuerung zur Ausführung einer der angewählten Funktion entsprechenden Aktion.
Die Position, welche erfasst wird, wird vorher vom Bediener im Abhängigkeit der gewünschten Funktion mittels einem Kippvorgang eingestellt. Ferner kann es im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass die Kontrolleinheit die Position des Lenkstockschalters durch Abfrage des zumindest einen Tasters mit integrierter Feder und/oder Gummimatte oder durch Abfrage des zumindest einen Hallsensors oder durch Abfrage des zumindest einen 3D-Hallsensors erfasst.
Dabei erkennt die Kontrolleinheit den aktivierten Taster und kann daraufhin die Position und somit die gewählte Position erkennen und weitergeben. Ist ein Hallsensor, insbesondere ein 3D-Hallsensor verbaut, kann die Kontrolleinheit mittels des Sensors die Position der Hebelkappe und die vom Bediener eingestellte Funktion erkennen.
In Bezug auf die vorliegende Erfindung ist es vorstellbar, dass der Lenkstockschalter entlang einer Rastkurve gekippt wird, wobei die Rastkurve die Intensität der gewählten Funktion vorgibt.
Mittels der Rastkurve kann die Intensität der gewählten Funktion eingestellt werden. Eine dieser Funktionen mit unterschiedlicher Intensität ist beispielsweise die Anzeige eines Richtungswechsels („Blinken“). Dabei kann die Anzeige eines Richtungswechsels zum Anzeigen eines Spurwechsels in einer ersten Intensität aktiviert werden, wobei die Aktivität kurz, beispielsweise viermal Blinken, ist. Wird die Anzeige eines Richtungswechsels zum Anzeigen eines Abbiegevorgangs aktiviert, so kann diese in einer zweiten Intensität aktiviert werden. Die zweite Aktivität ist dabei auf eine längere Zeit ausgelegt.
Beispielsweise bei der Funktion des Scheibenwischers kann die Geschwindigkeit der Wischblätter mittels der ersten und zweiten Intensität gewählt werden.
Es gibt dabei die Möglichkeit, den Rastpunkten der Rastkurve jeweils einen anderen Widerstand zu geben, sodass der Bediener eine haptische Rückkopplung erhält, um zu wissen, welchen der Rastpunkte er gerade erreicht hat. Denkbar wäre es, den Widerstand mittels einer mechanischen Lösung bereitzustellen, wobei Rastnasen in unterschiedlich tiefe Rastöffnungen verschiebbar sind. Die Rastkurve kann dabei über einen Doppelhub erzeugt werden.
Die Überwindung der unterschiedlichen Tiefen der Rastöffnungen beim Verschieben geben dem Bediener eine haptische Rückkopplung, in welcher Intensität er sich befindet. Denkbar wäre auch eine elektronische Einstellung des Widerstands, wobei auch ein haptisches Feedback, beispielsweise eine Vibration eines Vibrationsmotors, erzeugt wird, um an den Bediener die Einstellung des jeweiligen Rastpunktes rück zu koppeln. Sowohl bei einer mechanischen Lösung als auch bei einer elektronischen Lösung kann das Einstellen der Intensität über die Kraft des Bedieners eingestellt werden.
Im Rahmen der Erfindung kann es von Vorteil sein, dass nach Ausführen der Funktion der Lenkstockschalter mittels einer Rückstellfunktion in eine neutrale Position rückgestellt wird, wobei die Rückstellung mechanisch oder elektronisch durchgeführt wird.
Für die Rückstellung kann in vorteilhafter Weise eine Feder und/oder ein Magnet vorgesehen sein. Dies ist besonders vorteilhaft für Funktionen, die ein vorbestimmbares Ende bzw. Beenden der Funktion vorsehen. Dabei kann entweder eine Dauer der Ausführung der Funktion oder eine Handlung zum Beenden der Ausführung der Funktion hinterlegt werden. Die Dauer kann dann über die Kraft des Magneten oder der Feder festgelegt werden.
Denkbar ist auch ein Signal zum Lösen der Feder oder Erzeugen der magnetischen Kraft. Die Art der Rückstellung kann dabei abhängig von der jeweiligen Funktion und/oder der gewählten Intensität sein.
Beispielsweise bei dem Anzeigen eines Richtungswechsels mit einer kurzen ersten Intensität ist ein Rückstellen durch eine Feder auf eine vorbestimmte Zeit eingestellt, sodass hier nur viermal geblinkt wird. Bei der Auswahl der zweiten Intensität kann das Beenden der Richtungswechselanzeige auf ein Signal eines Lenkwinkelsensors bezogen werden, wobei ein Abgleich der Werte des Lenkwinkelsensors durchgeführt wird, bis die vorgegebenen Werte zum Beenden der Richtungswechselanzeige erreicht werden. Dennoch ist auch hier weiterhin ein aktives Beenden durch den Bediener möglich.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Dabei ist die Erfindung in den folgenden Figuren gezeigt:
Figur 1 schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Lenkstockschalters mit Taster,
Figur 2 schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Lenkstockschalters mit Taster und Hallsensor, Figur 3 schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Lenkstockschalters mit Taster mit einer gekippten Hebelkappe,
Figur 4 schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Lenkstockschalters mit einer flexiblen und nachgebenden Hebelkappe,
Figur 5 schematische Darstellung eines Lenkradsystems,
Figur 6 schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einem Lenkradsystem gemäß Fig. 5, und
Figur 7 Verfahren zum Anwählen einer Funktion mittels eines Lenkstockschalters gemäß einer der Figuren 1 bis 4.
In den Fig. 1 bis 4 ist jeweils ein Lenkstockschalter 1 für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein elektrisches Kraftfahrzeug, zum Anwählen von Funktionen, wie beispielsweise die Scheibenwischeranlage oder der Richtungsanzeiger dargestellt. Dabei weist der Lenkstockschalter 1 einen starren Hebel 2 und eine den Hebel 2 zumindest abschnittsweise umschließenden Hebelkappe 3 auf. Dabei ist die Hebelkappe 3 um mindestens zwei orthogonal oder im Wesentlichen orthogonal zueinander angeordneten Kippachsen 4 kippbeweglich am Hebel 2 gelagert. Des Weiteren ist zumindest ein Sensor 5 vorgesehen, der ausgelegt ist, durch ein Kippen der Hebelkappe 3 eine Funktion auszuwählen.
Bei den Kippachsen 4 handelt es sich um die Hochachse Y und die Querachse Z, welche beide orthogonal oder zumindest im Wesentlichen orthogonal zur Längsachse X des Hebels 2 sind.
Der Lenkstockschalter 1 gemäß Fig. 1 weist drei Sensoren 5 in Form eines Tasters 6 auf. Dabei sind zwei der Taster 6 um die Querachse Z und ein Taster 6 um die Hochachse Y kippbar. Dabei ist den zwei Querachsen-Tastern 7 eine erste Rastkurve 10 und dem Hochachsen-Taster 8 eine zweite Rastkurve 11 zugeordnet. Mittels der ersten Rastkurve 10 und der zweiten Rastkurve 11 kann der Bediener über die Rastpunkte 12 eine erste Intensität und eine zweite Intensität einstellen. Dabei wird die Hebelkappe 3 aus der neutralen Position 15 in eine erste Stufe 13 für die erste Intensität oder eine zweite Stufe 14 für die zweite Intensität verschoben. Besonders ist bei der ersten Rastkurve 10 aus Fig. 1, dass diese zwei Tastern 6 zugeordnet ist; dabei hat jeder der beiden Taster 6 eigene Rastpunkte 12 entlang der Rastkurve 9. Die zwei Querachsen-Taster 7 dienen beispielsweise zum Anzeigen der Richtung, dabei ist einer der Taster 6 für „rechts“ und der andere Taster 6 für „links“ zuständig und können die Taster jeweils aus einer neutralen Position 15 in eine erste und eine zweite Stufe 14 verschoben werden.
Für ein besseres Einstellen der Funktion und für die Haptik beim Einstellen sind bei den Tastern 6 sowohl bei den Querachsen-Tastern 7 als auch bei dem Hochachsen-Taster 8 eine integrierte Feder 16 und Gummimatte 17 vorgesehen.
Der Lenkstockschalter 1 gemäß Fig. 2 weist als Sensor 5 einen Hallsensor 18 auf, um mittels der Kontrolleinheit 19 die Position der Hebelkappe 3 zu bestimmen, sodass die gewählte Funktion durch die mit dem Sensor datenkommunizierende verbundene Kontrolleinheit 19 weitergegeben werden kann. Dabei ist die Kontrolleinheit 19 ausgelegt:
- eine Position der Hebelkappe 3 durch Abfragen des zumindest einen Sensors zu erfassen,
- in Abhängigkeit der erfassten Position der Hebelkappe zumindest eine Funktion anzuwählen und
- die angewählte Funktion zur Ausführung einer der angewählten Funktion entsprechenden Aktion über eine Schnittstelle an eine Kraftfahrzeugsteuerung weiterzugeben.
Auch hier sind Rastkurven 9 vorgesehen. Dabei ist die erste Rastkurve 10 für die Funktion, die die Kippbewegung über die Querachse Z durchführt, und die zweite Rastkurve 11 für die Funktion, die die Kippbewegung über die Hochachse Y durchführt, vorgesehen.
Sowohl in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 als auch in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist ein Elektromagnet 20 vorgesehen, um den Lenkstockschalter 1 in der gewünschten Funktion zu halten bzw. um den Lenkstockschalter 1 wieder in seine neutrale Position 15 zu bringen. Das Kippen der Hebelkappe 3 um die Querachse Z und/oder die Hochachse Y wird über eine Federlagerung 21 bewerkstelligt.
In Fig. 3 ist ein Lenkstockschalter 1 mit einer um die Querachse Z gekippten Hebelkappe 3 dargestellt. Es ist zu erkennen, dass hier eine Rastnase 22 des Rastmechanismus 26 in einen Rastpunkt der Rastkurve 9 eingerastet ist. Hier ist vereinfacht eine lediglich zweistufige Rastkurve dargestellt.
In Fig. 4 ist ein Lenkstockschalter 1 dargestellt, der die Kippbewegung über das Material der Hebelkappe 3, hier insbesondere Silikon, erzeugt. Hierfür weist dieser einen 3D-Hallsensor 23 auf, um alle Bewegungsrichtungen abdecken zu können. Das Erfassen 120 und Zuordnen der positionsabhängigen Funktion wird über die Kontrolleinheit 19 durchgeführt und weitergegeben.
Hier wird die Intensität über den Druck bzw. die Kraft, den der Bediener bei der Kippbewegung zur Auswahl der Funktion auf die Hebelkappe 3 aufbringt, eingestellt. Hierfür können zusätzlich Druckaufnehmer 24 vorgesehen sein. Des Weiteren ist ein Vibrationsmotor 25 vorgesehen; dadurch kann die gewählte Intensität durch Vibration an den Bediener rückgekoppelt werden.
In Fig. 5 ist schematisch ein Lenkradsystem 27 mit einem Lenkrad 28, einer Lenkradhalterung 29 und zumindest einem oben beschriebenen Lenkstockschalter 1 dargestellt. Dabei ist der Hebel 2 des zumindest einen Lenkstockschalters 1 an dem Lenkrad 28 oder an der Lenkradhalterung 29 befestigt.
In Fig. 6 ist ein Kraftfahrzeug 30, insbesondere elektrisches Kraftfahrzeug 30, mit einem Lenkradsystem 27 gemäß Fig. 5 und zumindest der Lenkstockschalter 1 gemäß der Fig. 1 bis Fig. 4 schematisch dargestellt.
Fig. 7 zeigt das Verfahren 100 zum Anwählen einer Funktion mittels eines Lenkstockschalters 1 nach einer der Fig. 1 bis 4 in einem Kraftfahrzeug, aufweisend die folgenden Schritte:
- Kippen 110 des Lenkstockschalters 1 über zumindest eine Kippachse,
- Erfassen 120 der Position des Lenkstockschalters 1 durch Abfrage des zumindest einen Sensors 5 durch die Kontrolleinheit 19,
- Auswahl 130 der Funktion in Abhängigkeit der erfassten Position durch die Kontrolleinheit 19,
- Weitergabe 140 der angewählten Funktion durch die Kontrolleinheit 19 über eine Schnittstelle an eine Kraftfahrzeugsteuerung zur Ausführung einer der angewählten Funktion entsprechenden Aktion.
Dabei erfasst die Kontrolleinheit 19 die Position des Lenkstockschalters 1 mittels der
T aster 6 mit integrierter Feder 16 und/oder Gummimatte 17 oder mittels des Hallsensors 18 oder mittels des 3D-Hallsensors 23. Ferner wird der Lenkstockschalter 1 entlang einer Rastkurve 9, aber um die Querachse Z oder die Hochachse Y gekippt, wobei die Rastkurve 9 die Intensität der gewählten Funktion vorgibt.
Nach dem Ausführen 150 der Funktion wird der Lenkstockschalter 1 über eine Feder oder elektronisch in eine neutrale Position 15 rückgestellt 160.
Bezugszeichenliste Lenkstockschalter Hebel Hebelkappe Kippachsen Sensor T aster Querachsen-Tastern Hochachsen-Taster Rastkurve Erste Rastkurve Zweite Rastkurve Rastpunkte Erste Stufe Zweite Stufe Neutrale Position integrierte Feder Gummimatte Hallsensor Kontrolleinheit Elektromagnet Federlagerung Rastnase 3D-Hallsensor Druckaufnehmer Vibrationsmotor Rastmechanismus Lenkradsystem Lenkrad Lenkradhalterung Kraftfahrzeug Verfahren Kippen Erfassen

Claims

Patentansprüche Lenkstockschalter (1) für ein Kraftfahrzeug (30), insbesondere ein elektrisches Kraftfahrzeug (30), zum Anwählen von Funktionen mit einem starren Hebel (2) und einer den Hebel (2) zumindest abschnittsweise umschließenden Hebelkappe (3), wobei die Hebelkappe (3) um mindestens zwei orthogonal oder im Wesentlichen orthogonal zueinander angeordneten Kippachsen (4) kippbeweglich am Hebel (2) gelagert ist, wobei zumindest ein Sensor (5) vorgesehen ist, der ausgelegt ist, durch ein Kippen der Hebelkappe (3) eine Funktion auszuwählen. Lenkstockschalter (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Sensor (5) zumindest ein Taster (6) pro Kippachse ist. Lenkstockschalter (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Sensor (5) zumindest ein Hallsensor (18), insbesondere ein 3D-Hallsensor (23), ist Lenkstockschalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebelkappe (3) ausgelegt ist, die Kippbewegung mittels einer Federlagerung zwischen der Hebelkappe (3) und dem Hebel (2) und/oder über das Material der Hebelkappe (3) auszuführen. Lenkstockschalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Sensor (5) eine Rastkurve (9) für eine Intensität der gewählten Funktion aufweist. Lenkstockschalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rückstellfunktion zur Rückstellung der Hebelkappe (3) in eine neutrale Position (15) vorgesehen ist, wobei die Rückstellfunktion ausgelegt ist, die Rückstellung mechanisch oder elektronisch durchzuführen. Lenkstockschalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit dem Sensor (5) datenkommunizierende verbundene Kontrolleinheit (19) vorgesehen ist, wobei die Kontrolleinheit (19) ausgelegt ist,
- eine Position der Hebelkappe (3) durch Abfragen des zumindest einen Sensors (5) zu erfassen,
- in Abhängigkeit der erfassten Position der Hebelkappe (3) zumindest eine Funktion anzuwählen und
- die angewählte Funktion zur Ausführung einer der angewählten Funktion entsprechenden Aktion über eine Schnittstelle an eine Kraftfahrzeugsteuerung weiterzugeben. Lenkradsystem (27) mit einem Lenkrad (28), einer Lenkradhalterung (29) und zumindest einem Lenkstockschalter (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Hebel (2) des zumindest einen Lenkstockschalters (1) an dem Lenkrad (28) oder an der Lenkradhalterung (29) befestigt ist. Kraftfahrzeug (30), insbesondere elektrisches Kraftfahrzeug (30), mit einem Lenkradsystem (27) nach Anspruch 8. Verfahren (100) zum Anwählen einer Funktion mittels eines Lenkstockschalters (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 in einem Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 9, aufweisend die folgenden Schritte:
Kippen (110) des Lenkstockschalters (1) über zumindest eine Kippachse, Erfassen (120) der Position des Lenkstockschalters (1) durch Abfrage des zumindest einen Sensors (5) durch die Kontrolleinheit (19),
Auswahl (130) der Funktion in Abhängigkeit der erfassten Position durch die Kontrolleinheit (19),
Weitergabe (140) der angewählten Funktion durch die Kontrolleinheit (19) über eine Schnittstelle an eine Kraftfahrzeugsteuerung zur Ausführung einer der angewählten Funktion entsprechenden Aktion. Verfahren (100) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinheit (19) die Position des Lenkstockschalters (1) durch Abfrage des zumindest einen Tasters (6) mit integrierter Feder (16) und/oder Gummimatte (17) oder des zumindest einen Hallsensors (18) oder des zumindest einen 3D-Hallsensors (23), erfasst. Verfahren (100) nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkstockschalter (1) entlang einer Rastkurve (9) gekippt wird, wobei die Rastkurve (9) die Intensität der gewählten Funktion vorgibt. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass nach Ausführen der Funktion der Lenkstockschalter (1) über eine Feder oder elektronisch in eine neutrale Position (15) rückgestellt (160) wird.
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