SE535335C2 - Vibrationsanordning för en fordonsratt - Google Patents

Abstract

Vibrationsanordning for en fordonsratt (4) innefattande en eller flera vibratorer vid eller i rattens ring, vilken ratt(43) ansluten till ett rattnav och dar åtminstone en vibrator fo- har en rattring med en metallisk del som ar mekaniskt refinns anordnad att alstra en vibrationsfrekvens. Uppfinningen utmarkes av, att vibratorn (2) ar fast ansluten (3),av att vibrationskroppen ar anordnad(43) utan att anligga mot rattringens metalliska del och av att till en vibrationskropp av att vibrationskroppen (3) arett långstrackt element,att lopa utmed hela eller storre delen av rattringenvibrationskroppen (3) ar anordnad att vara belagen nara rat-tens mantelyta, som en forare greppar vid styrning av fordo- net. Figur 3 onskas publicerad. h:\docwork\a.nsökningstextny.doc, 2010-04-12

Description

25 30 535 335 Åtskilliga olika sätt att skapa vibrationer i en fordonsratt är tidigare kända. Anordningar baserade på elektromagnetiska eller piezoelektriska vibratorer har beskrivits med sin in- stallation mellan en fast punkt i fordonet och rattaxeln el- ler mellan rattens centrumdel och dess ekrar eller mellan rattekrarna och rattringen. Obalansmotorer är kända med en installation vanligen i direkt fysisk kontakt med någon del av rattens bärande metallstruktur, till exempel en ratteker, eller för installation utanpå ratten. En ytterligare känd an- ordning utnyttjar piezoelektriska skikt vid någon del av rat- tens ytterhölje med piezoelektriska kristaller eller piezo- elektrisk tape.

För att vibrationerna skall uppfattas utmed hela rattringen har det föreslagits att sätta hela den metalliska delen av rattringen i svängningstillstånd, vilket fordrar en däremot svarande elektromekanisk effekt hos en vibrator för att åstadkomma vibrationerna. Dessutom leder rattens invecklade geometri till vibrationer i olika riktningar, som tillsammans med varierande egensvängningstal i olika delar av ratten lätt skapar fasdistortioner och oregelbundna svängningstillstånd.

Det är därför mycket komplicerat att alstra en vibration i rattens yta, som motsvarar en önskad frekvens.

Erfarenheten visar därtill att amplitudmaxima oönskat varie- rar utmed rattringen med de kända sätten att installera vi- bratorer.

Rattvibratorn är primärt lämpad att ingå som integrerad del i en fordonsratt, men kan också utformas för att ingå i en ex- ternt monterad tilläggsutrustning på en fordonsratt, såsom i 10 15 20 25 30 535 335 en överdragskàpa, som också kan innehålla en detekteringsdel och beräkningsdel.

Föreliggande uppfinning består i en vibrationsanordning, som undanröjer nackdelen med stor vibrationskropp, som rattens metallstruktur är och därmed krav på kraftig vibrator, nack- delen med dålig vibrationsfördelning i den oregelbundna krop- pen samt nackdelen med svängningsinterferens. Dessutom erbju- der föreliggande uppfinning att en önskad vibrationseffekt i rattens yta kan uppnås oavsett rattkonstruktion.

Föreliggande uppfinning hänför sig således till en vibra- tionsanordning för en fordonsratt innefattande en eller flera vibratorer i rattens ring, vilken ratt har en rattring med en metallisk del, som är mekaniskt ansluten till ett rattnav och där åtminstone en vibrator förefinns anordnad att alstra en vibrationsfrekvens, där vibrationsanordningen innefattar ett långsträckt element anordnat att löpa utmed hela eller större delen av rattringen och utmärkes av, att varje vibrator är fast ansluten till en vibrationskropp, av att vibrationskrop- pen utgöres av nämnda långsträckta element, av att vibra- tionskroppen utgörs av en stång, av att vibrationskroppen är anordnad att löpa utmed hela eller större delen av rattringen utan att anligga mot rattringens metalliska del och av att vibrationskroppen är anordnad att vara belägen nära rattens mantelyta, som en förare greppar vid styrning av fordonet samt av att vibrationskroppen och vibratorn är omslutna av ett mjukt och eftergivligt material samt av, att den lång- sträckta vibrationskroppen har två fria ändar och av att vib- ratorn är fäst i åtminstone den ena av dessa.

I figur l visas schematiskt en vibrationsanordning enligt uppfinningen för en fordonsratt innefattande en eller flera 10 15 20 25 30 535 335 vibratorer vid eller i rättens ring. I figur 1 visas en vib- rationskropp 1 och en vibrator 2 anordnad att elektriskt an- slutas till en spänningskälla. Fordonsratten har en rattring med en metallisk del, som är mekaniskt ansluten till ett rattnav. Vanligen är rattringens metalliska del ansluten till ekrar, som löper till ett rattnav. Åtminstone en vibrator fö- refinns anordnad att alstra en vibrationsfrekvens i vibra- tionskroppen.

Enligt uppfinningen är Vibratorn 2 fast ansluten till vibra- tionskroppen 1. Vibrationskroppen 1 är ett långsträckt ele- ment anordnat att löpa utmed hela eller större delen av ratt- ringen utan att anligga mot rattringens nämnda metalliska del. Vibrationskroppen 1 är anordnad att vara belägen nära den mantelyta som en förare greppar vid styrning av fordonet.

Enligt en föredragen utföringsform utgörs vibrationskroppen l av en stång, såsom visas i figur 1.

Det är vidare föredraget att den làngsträckta Vibrationskrop- pen l har två fria ändar och av att Vibratorn 2 är fäst i den ena av dessa.

Vibratorn 2 är lämpligen en obalansmotor med vibrationskropp, som är sammanfogad till en enhet.

Vibrationskroppen eller kropparna är enligt en föredragen utföringsform av metall.

I den primära utformningen av uppfinningen, där en eller fle- ra vibratorer är integrerade med ratten, är respektive vibra- tionskropps rings diameter mindre än rättens ytterdiameter och större än dess innerdiameter. 10 15 20 25 30 535 335 Vibrationskroppen är således mekaniskt fast förenad med en på lämpligt sätt inkapslad obalansmotor. En vibrationsanordning enligt uppfinningen, innehåller minst en ringformig vibra- tionskropp, nedan kallad vibratorring, vilken är fast förenad med höljet till minst en obalansmotor. Vibrationsanordningen är en integrerad del av en fordonsratt och är installerad in- uti rattringen nära dess ytterhölje.

Till lösningen och uppfinningen hör att ringen kan utformas till material, massa och tvärsnittsform på ett sådant sätt att önskad amplitud uppnås vid vald obalans och valt varvtal hos motorn, som bestämmer den pàlagda vibrationsfrekvensen.

Nedan beskrives uppfinningen närmare, delvis in samband med på bifogade ritningar visade utföringsexempel.

- Figur 1 visar en frilagd rattvibrator enligt uppfinningen och figur 2 en förstorad detaljbild därav.

- Figur 3 visar en fordonsratt med rattvibrator enligt upp- finningen och figur 4 en tvärsnittsdetalj därav. Figur 3 av- bildar en personbilsratt, men uppfinningen gäller i lika hög grad en ratt för ett kommersiellt motorfordon.

- Figur 5-7 visar schematiskt installationsvarianter i en fordonsratt.

Uppfinningens idé är att på ett effektivt och kontrollerat sätt kunna generera haptiska vibrationssignaler runt hela rattringen till en motorfordonsförare, där dennes händer och fingrar greppar kring ratten.

Figur 2 visar rattvibratorns centrala delar, 21 betecknar en obalansmotorn, 22 betecknar ett obalanselement, 23 betecknar 10 15 20 25 30 535 335 ett skyddande hölje, 24 betecknar spänningsledare och där 3 betecknar rattvibratorns vibratorring.

Rattvibratorns motorenhet 2 i figur 1 och 2 är mekaniskt fast förenad med vibratorringen 3 genom hârdlödning eller med an- nan känd teknik, så att obalansmotorns motoraxel är parallell med vibratorringens 3 tangentriktning vid infästningsstället.

Som visas i figur 2 innefattar motorenheten 2 motorn 21 med sitt rörliga obalanselement 22 samt en omgivande kapsel 23, som är fast förenad med motorn 21 och så utformad att oba- lanselementet 22 fritt kan rotera.

Den i figur 1 och 2 visade ringens 3 tvärsnittsarea är cirku- lär, men kan också ha annan form och exempelvis väljas så att de önskade vibrationerna i första hand riktas mot normalen till rattens mantelyta efter installation. Ringen bör lättast svänga i en riktning vinkelrätt mot tvärsnittets längsta si- da.

I figur 3 betecknar sifferbeteckningen 4 en motorfordonsratt, 41 dess centrumdel, 42 dess ekrar, 43 rattringen, 44 rattens metalliska bärande struktur, 45 betecknar ett mjukt ytterhöl- je hos ratten, som är fästat vid rattens metalliska bärande struktur.

I figur 3 har rattens ytterhölje 45 ritats med heldragna lin- jer och rattens bärande metallstruktur 44 med streckade lin- jer, medan rattvibratorn 1 med sin motorenhet och sin vibra- torring 3 har ritats med streckprickade linjer. I denna ut- formning är ratten utrustad med en rattvibrator 1, som är placerad nära rattens ytterdiameter. 10 15 20 25 30 535 335 Enligt en mycket föredragen utföringsform är den långsträckta vibrationskroppen 1 anordnad i eller pà rattringen. Vidare är vibrationskroppen 1 och vibratorn 2 omgivna av ett mjukt och eftergivligt material.

Enligt en väsentlig utföringsform är vibrationskroppen 1 an- ordnad i en skära eller ett spår i rattringen belägen under rattringens mantelyta. 31 ett mjukt distansmaterial, 32 en kraftupptagande förstärkning av I figur 4 betecknar siffran 451 en skära i rattringen, skårans väggar av ett lämpligt material.

I figur 4, som är förstorat tvärsnitt A-A i figur 3, visas hur vibratorringen 3 är orienterad i en urskärning 451, här kallad skära, i rattringens plastiska hölje 45, som löper runt hela rattringens periferi. Vibratorringens 3 placering i skåran 451 är så gjord att vibratorringen 3 lätt kan vibrera, utan stora motkrafter från skàrans 451 väggar och sä att vib- rationerna ej lätt fortplantas till dessa väggar. Det är fö- redraget att hålla vibratorringen 3 pà plats medelst ett mjukt och eftergivligt distansmaterial 31 mellan vibrator- ringen 3 och skàrans 451 väggar. Distansmaterialet är lämpli- gen ett plastmaterial. Vid produktionsanpassning kan vibra- torringen 3 med dess mjuka hållare 31 förses med ett ytter- hölje 32, som bildar vägg vid rattens plastinjektion, sådan att rattens ytterhölje precis döljer vibratorringen 3. Vad som här beskrivits gäller i samma mån den vid vibratorringen 3 fästade vibratorn 2.

Enligt en föredragen utföringsform förefinns mer än en vibra- tor, där var och en av vibratorerna är ansluten till var sin vibrationskropp. 10 15 20 25 30 535 335 Det är härvid väsentligt att vibrationskropparna ll, 12 löper åtskilda från varandra och att var och en av vibrationskrop- parna är ansluten till en vibrator, se figur 6 och 7.

Det är också härvid föredraget att motorfordonsratten är för- sedd med minst tvà vibratorer, varav den ena är placerad in- till rattringens ovansida och den andra intill rattringens undersida och utformade för att kunna arbeta med olika vin- kelfrekvenser.

I figurerna 5 - 7 visas ett utförande av i en ratt installe- rade rattvibratorer. 1 detta fall visas som exempel en per- sonbilsratt med tre ekrar. För enkelhets skull har rättens metalliska bärande struktur utelämnats i figur 5. Denna vari- ant visar ett exempel pà hur en ratt med hjälp av uppfinning- en kan utföras med samtidigt haptiskt larm i två olika fre- kvenser med minsta möjliga interferens mellan de två frekven- Serna .

I figurerna 5 - 7 betecknar siffran 11 en första rattvibra- tor, som arbetar med en första vinkelfrekvens mL siffran 12 en andra rattvibrator, som arbetar med en andra vinkelfre- kvens mg.

Figur 5 visar i en vy uppifrån en fordonsratt 4 och en däri liggande rattvibrator ll, visad med streckade linjer. Figur 6 visar ett tvärsnitt B-B av rattringen 43, där det framgår att inte bara ovansidan, utan även undersidan av rattringen är försedd med en rattvibrator, betecknad 12. Rattens metalliska bärande struktur har antytts med snedstreckat tvärsnitt i Fi- gurerna 6 och 7. 10 15 20 25 30 535 335 Den översta rattvibratorn ll, som arbetar med vinkelfrekven- sen ml ligger i en skära på ovansidan av rattringen 43, medan den undre rattvibratorn 12, som arbetar med vinkelfrekvensen mg är placerad i en skära på rattringens 43 undersida. Båda rattvibratorerna 11 och 12 gränsar till var sin sida av ratt- ringens yttermantel, som pà ovansidan därmed upptar vibratio- nen ml och på undersidan vibrationen oz. Båda vibratorerna har på övriga sidor fri rörlighet genom att gränsa mot ett mycket eftergivligt distansmaterial 31, såsom extramjuk skumplast, vilket minskar vibrationsdämpningen och gör att amplitudvari- ationen utmed vibratorringen är låg. Härigenom uppnås den ef- fekten att när handtrycket mot rattringen 43 genom starkare förargrepp ökar, så upptas dessa krafter av rattringen 43, medan vibratorn ll, 12 inte utövar annat mottryck än egna de- formationskrafter. Därmed förhindras att vibrationen dämpas avsevärt vid ökat handtryck.

Figur 7 visar ett tvärsnitt C-C i figur 5, med placeringen av vibratorernas motorenheter ll, 12. Den plastiska mantelytan 45 hos rattringen är tillräckligt hård och kraftupptagande, så att någon förstärkning 32 av skåran 451 inte är behövlig.

Kraftförsörjningen till larmutlösningsanordningen kan ske via ett litet batteri och/eller via en spänningsledare med kon- takt, anpassad till fordonets tändaruttag, ej visade i figu- ren.

Enligt ytterligare ett utförande av uppfinningen integreras en eller flera rattvibratorer i en överdragskàpa till en bil- ratt, som därjämte är utrustad med en larmutlösningsanord- ning. 10 15 20 25 30 535 335 10 Oavsett ovan beskrivna utföranden är det en föredragen utfö- ringsform att en vibrator och en vibrationskropp är anordnade så att rattringens mantelyta vibrerar med en frekvens respek- tive amplitud så att de Paciniska eller Meissnerska känsel- För det fall två vibrationskroppar med respektive vibrator före- kropparna hos förarens fingrar eller händer aktiveras. finns, kan den ena vibrationskroppen vibrera med en frekvens och amplitud så att de Paciniska känselkropparna aktiveras, medan den andra vibrationskroppen kan vibrera med en frekvens och amplitud så att de Meissnerska känselkropparna aktiveras.

Föreliggande uppfinning löser de inledningsvis beskrivna pro- blemen. Uppfinningen anvisar en anordning, som kan utformas för att ge en jämn, önskad vibrationsfrekvens och amplitud och en jämn spridning av vibrationen utmed rattringen och som kan användas generellt för fordonsrattar utan extra intrim- ning.

Genom att använda tvà från varandra skilda rattvibratorer i ratten möjliggör uppfinningen samtidig förekomst av tvâ olika frekvenser utmed rattringen, som föreslås i WO 2007/136338 Al och utan någon märkbar interferens mellan de dessa två vibra- tioner.

Genom att anordningen innehåller en vibratorkropp med väsent- ligt mindre massa än rättens metallstruktur, kommer betydligt mindre elektromotorisk energi att behöva tillföras, samtidigt som ett haptiskt larm genom sin jämna spridning och distinkta frekvenskaraktär får en högre kvalitet.

Det är uppenbart att fackmannen kan utveckla alternativa pla- ceringar av vibratorn och andra utföringsformer av uppfin- ningen och modifiera de beskrivna anordningarna och uppnå den 535 335 ll önskade funktionaliteten utan att frångå föreliggande uppfin- nings idé.

Föreliggande uppfinning skall därför inte anses begränsad till ovan angivna utföringsformer, utan kan varieras inom dess av bifogade patentkrav angivna ram.

Claims (8)

10 15 20 25 30 535 335 12 Patentkrav

1. l. Vibrationsanordning för en fordonsratt (4) innefattande en eller flera vibratorer i rattens ring, (43) vilken ratt har en rattring med en metallisk del, som är mekaniskt ansluten till ett rattnav och där åtminstone en vibrator förefinns an- ordnad att alstra en vibrationsfrekvens, där vibrationsanord- ningen innefattar ett långsträckt element anordnat att löpa utmed hela eller större delen av rattringen, k ä n n e - t e c k n a d a v, att varje vibrator (2) är fast ansluten till en vibrationskropp (3), av att vibrationskroppen (3) ut- göres av nämnda làngsträckta element, av att vibrationskrop- pen (3) utgörs av en stäng, av att vibrationskroppen är an- ordnad att löpa utmed hela eller större delen av rattringen (43) utan att anligga mot rattringens metalliska del och av att vibrationskroppen (3) är anordnad att vara belägen nära rattens mantelyta, som en förare greppar vid styrning av for- donet samt av att vibrationskroppen (3) och vibratorn (2) är omslutna av ett mjukt och eftergivligt material samt av, att den làngsträckta vibrationskroppen (3) har två fria ändar och av att vibratorn (2) är fäst i åtminstone den ena av dessa.

2. Vibrationsanordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v, att vibrationskroppen (3) är anordnad i en skära (451) eller ett spår i rattringen (43) belägen under rattringens mantelyta.

3. Vibrationsanordning enligt krav 1 eller 2, t e c k n a d k ä n n e ~ a v, att vibrationskroppen (3) är av metall.

4. Vibrationsanordning enligt krav l, 2 eller 3, k ä n n e - t e c k n a d a v, att vibratorn (2) är en obalansmotor. 10 15 20 25 535 335 13

5. Vibrationsanordning enligt krav 1, 2, 3 eller 4, k ä n - n e t e c k n a d a v, att mer än en vibrator (2) förefinns, av att var och en av vibratorerna (2) är ansluten till var sin vibrationskropp (3).

6. Vibrationsanordning enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d a v, att vibrationskropparna (3) löper åtskilda från varand- ra.

7. Vibrationsanordning enligt krav 5 eller 6, k ä n n e - t e c k n a d att motorfordonsratten innehåller minst a v, två vibratorer (ll,l2), varav den ena är placerad intill rattringens (43) övre yta vinkelrätt mot rattaxeln och den andra intill rattringens nedre yta vinkelrätt mot rattaxeln, vilka vibratorer (ll,l2) är utformade för att arbeta med oli- ka vinkelfrekvenser.

8. Vibrationsanordning enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d a v, att åtminstone en vibrator (2) och åtminstone en vibrationskropp (3) är anordnade så att rattringens (43) mantelyta vibrerar med en frekvens respekti- ve amplitud så att de Paciniska eller Meissnerska känselkrop- parna hos förarens fingrar eller händer aktiveras.