EP4598794A1 - Lenkradanordnung für ein kraftfahrzeug - Google Patents

Abstract

Beschrieben wird eine Lenkradanordnung für ein Kraftfahrzeug, mit einem Lenkrad, mit einer Lenkwinkelmessanordnung zur Erfassung der aktuellen Lenkradstellung, mit einer elektrischen Lenkradheizung, und mit einer Wickelfederkassette, die mindestens ein Flachbandkabel enthält, über das der Betriebsstrom der elektrischen Lenkradheizung fließt, wobei eine Stromregelvorrichtung für die Lenkradheizung vorgesehen ist, die den Betriebsstrom der elektrischen Lenkradheizung in Abhängigkeit von der erfassten Lenkradstellung begrenzt.

Description

Lenkradanordnung für ein Kraftfahrzeug

Die Erfindung betrifft eine Lenkradanordnung für ein Kraftfahrzeug, mit einem Lenkrad, mit einer Lenkwinkelmessanordnung zur Erfassung der aktuellen Lenkradstellung, mit einer elektrischen Lenkradheizung, und mit einer Wickelfederkassette, die mindestens ein Flachbandkabel enthält, über das der Betriebsstrom der elektrischen Lenkradheizung fließt.

Moderne Kraftfahrzeuge weisen nahezu ausnahmslos eine Lenkwinkelmessanordnung auf, mit der die aktuelle Lenkradstellung elektronisch erfasst wird. Der erfasste Lenkwinkel wird beispielsweise zur Steuerung einer elektrischen Hilfskraftlenkung benötigt. Die Lenkwinkelmessanordnung umfasst dabei analoge oder digitale Lenkwinkelsensoren, die am Lenkrad und/oder an der Lenksäule angeordnet sind.

Die Weiterleitung der Signale dieser Lenkwinkelsensoren erfolgt zumeist über Flachbandkabel, die innerhalb einer sogenannten Wickelfederkassette auf- und abrollbar angeordnet sind. Eine Wickelfederkassette dient allgemein zur elektrischen Kopplung gegeneinander verdrehbar angeordneter Komponenten einer Lenkradanordnung und weist zumindest ein mit der Lenksäule verbundenes feststehendes Gehäuseteil (Stator) und ein demgegenüber verdrehbares Gehäuseteil (Rotor) auf, welches mit dem Lenkrad verbunden oder gekoppelt ist.

Ein zunehmend beliebter werdendes Ausstattungsmerkmal von Kraftfahrzeugen ist eine Vorrichtung zur elektrischen Beheizung des Lenkradkranzes, die hier kurz als Lenkradheizung bezeichnet wird. Der Betriebsstrom für die Lenkradheizung wird im Allgemeinen ebenfalls über mindestens ein Flachbandkabel innerhalb der Wickelfederkassette geführt. Um ein komfortables schnelles Aufheizen des Lenkradkranzes zu erreichen, müssen relativ hohe Stromstärken übertragen werden.

Die durch eine Wickelfederkassette übertragbare elektrische Leistung ist abhängig von der Lage der Flachbandkabel in der Kabelkammer. Die diesbezüglich ungünstigsten Fälle ergeben sich dabei in den Lenkradstellungen, in denen die Flachbandkabel komplett auf dem Rotor oder dem Stator der Wickelfederkassette aufgewickelt sind, da sich hierbei die höchste elektrische Leistungsdichte in den Flachbandkabeln ergibt. Die unvermeidbare ohmsche Wärmeentwicklung in den Flachbandkabeln konzentriert sich so auf einen kleinen Raum. Durch die kompakte Anordnung der Flachbandkabel kann die entstehende Wärme zudem schlecht abgeführt werden.

Wesentlich besser ist die Situation in den Stellungen des Lenkrads, in der die Flachbandkabel gleichmäßig auf Rotor und Stator sowie auf deren Zwischenraum innerhalb der Wickelfederkassette aufgeteilt sind. Die Stromwärme verteilt sich hier auf einen relativ großen Bereich, wobei zudem ein größerer Anteil der Oberfläche der Flachbandkabel von Luft umgeben ist, an die die entstehende Wärme abgeführt werden kann.

Die genauen Lenkradstellungen, in der das mindestens eine, den Strom der Lenkradheizung führende Flachbandkabel am stärksten innerhalb der Wickelfederkassette aufgewickelt ist, hängen von der genauen Anordnung des Flachbandkabels innerhalb der Wickelfederkassette ab. Es sei im Folgenden, ohne Beschränkung der Allgemeinheit, angenommen, dass sich diese ungünstigsten Fälle in den beiden Lenkradstellungen ergeben, in denen das Lenkrad weitestmöglich nach rechts oder links ausgelenkt ist.

Am wenigsten kritisch sind dann die mittleren Lenkradstellungen in der Nähe der Geradeausfahrt des Kraftfahrzeugs, da hier das Flachbandkabel locker in der Wickelfederkassette positioniert ist.

Um eine Überhitzung von Flachbandkabeln zu vermeiden, wurde bisher die maximal übertragbare Stromstärke durch den kritischsten Zustand „Flachbandkabel komplett aufgewickelt“ limitiert. Durch diese Begrenzung unter Annahme des ungünstigen Zustands dauert das Aufheizen des Lenkradkranzes allerdings auch relativ lange.

Es stellte sich die Aufgabe, eine Lenkradanordnung zu schaffen, die ein schnelles und sicheres Aufheizen des Lenkrads durch eine Lenkradheizung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Stromregelvorrichtung für die Lenkradheizung vorgesehen ist, die den Betriebsstrom der elektrischen Lenkradheizung in Abhängigkeit von der erfassten Lenkradstellung begrenzt.

Erfindungsgemäß ist somit eine vom Lenkwinkel abhängige Lenkradheizungsstromregelung vorgesehen. Aufgrund der Lenkwinkelinformation der Lenkwinkelmessanordnung gibt eine Elektronik der Lenkradheizung für jede Lenkradstellung einen maximal möglichen Strom vor.

Diese für die verschiedenen Lenkwinkelstellungen einzuhaltenden maximalen Stromstärken können vorab empirisch bestimmt werden, etwa unter der Voraussetzung, dass eine vorgegebene Grenztemperatur innerhalb der Wickelfederkassette und insbesondere an dem den Betriebsstrom der Lenkradheizung führenden Flachbandkabel nicht überschritten wird.

Besonders vorteilhaft ist, wenn das mindestens eine Flachbandkabel, welches den Betriebsstrom für die Lenkradheizung führt, in der Wickelfederkassette derart angeordnet ist, dass es in der Mittelstellung des Lenkrads am wenigsten und in den maximalen ausgelenkten Lenkradstellungen am stärksten innerhalb der Wickelfederkassette aufgewickelt ist und wenn die Begrenzung des Betriebsstroms der Lenkradheizung in der Geradeausstellung des Lenkrads minimal und in der maximalen ausgelenkten Lenkradstellung maximal ist.

Im normalen Fährbetrieb befindet sich das Lenkrad die meiste Zeit nahe der mittleren Lenkradstellung. In diesen Lenkradstellungen ist das mindestens eine Flachbandkabel am wenigstens stark aufgewickelt, so dass hier die Lenkradheizung mit maximaler Stromstärke betrieben werden kann. Extreme Lenkradeinschläge, bei den die übertragene elektrische Stromstärke stark begrenzt werden muss, kommen dagegen relativ selten vor. Für die Lenkradstellungen dazwischen kann die übertragene elektrische Stromstärke entsprechend auf einen mittleren Wert geregelt werden.

Die Stromstärke kann dabei entweder in Stufen oder auch kontinuierlich von dem Drehwinkel des Lenkrads abhängen. Zum Einsatz kommt eine Elektronik, die entweder die Ausgangssignale der Lenkwinkelsensoren oder entsprechend aus diesen aufbereitete Signale oder Daten verwendet, um den Strom der Lenkradheizung zu regeln. Hierbei kann die Regelungselektronik entweder als analoge oder als digitale Schaltung ausgeführt sein.

Claims

Patentansprüche Lenkradanordnung für ein Kraftfahrzeug, mit einem Lenkrad, mit einer Lenkwinkelmessanordnung zur Erfassung der aktuellen Lenkradstellung, mit einer elektrischen Lenkradheizung, und mit einer Wickelfederkassette, die mindestens ein Flachbandkabel enthält, über das der Betriebsstrom der elektrischen Lenkradheizung fließt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stromregelvorrichtung für die Lenkradheizung vorgesehen ist, die den Betriebsstrom der elektrischen Lenkradheizung in Abhängigkeit von der erfassten Lenkradstellung begrenzt. Lenkradanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Flachbandkabel in der Mittelstellung des Lenkrads am wenigsten und in den maximalen ausgelenkten Lenkradstellungen am stärksten innerhalb der Wickelfederkassette aufgewickelt ist und dass die Begrenzung des Betriebsstroms der Lenkradheizung in der Geradeausstellung des Lenkrads minimal und in der maximalen ausgelenkten Lenkradstellung maximal ist.