WO2020127419A1 - Drehsteuervorrichtung - Google Patents

Drehsteuervorrichtung Download PDF

Info

Publication number
WO2020127419A1
WO2020127419A1 PCT/EP2019/085844 EP2019085844W WO2020127419A1 WO 2020127419 A1 WO2020127419 A1 WO 2020127419A1 EP 2019085844 W EP2019085844 W EP 2019085844W WO 2020127419 A1 WO2020127419 A1 WO 2020127419A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
user interface
control device
interface surface
rotary
processing unit
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/085844
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Rainer Haevescher
Artur Neumann
Original Assignee
Zf Friedrichshafen Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zf Friedrichshafen Ag filed Critical Zf Friedrichshafen Ag
Publication of WO2020127419A1 publication Critical patent/WO2020127419A1/de

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/001—Mechanical components or aspects of steer-by-wire systems, not otherwise provided for in this maingroup
    • B62D5/005—Mechanical components or aspects of steer-by-wire systems, not otherwise provided for in this maingroup means for generating torque on steering wheel or input member, e.g. feedback
    • B62D5/006—Mechanical components or aspects of steer-by-wire systems, not otherwise provided for in this maingroup means for generating torque on steering wheel or input member, e.g. feedback power actuated
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K35/00—Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles
    • B60K35/10—Input arrangements, i.e. from user to vehicle, associated with vehicle functions or specially adapted therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K35/00—Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles
    • B60K35/20—Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor
    • B60K35/25—Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor using haptic output
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K35/00—Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles
    • B60K35/20—Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor
    • B60K35/28—Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor characterised by the type of the output information, e.g. video entertainment or vehicle dynamics information; characterised by the purpose of the output information, e.g. for attracting the attention of the driver
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K2360/00—Indexing scheme associated with groups B60K35/00 or B60K37/00 relating to details of instruments or dashboards
    • B60K2360/126—Rotatable input devices for instruments
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K2360/00—Indexing scheme associated with groups B60K35/00 or B60K37/00 relating to details of instruments or dashboards
    • B60K2360/16—Type of output information
    • B60K2360/175—Autonomous driving
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K2360/00—Indexing scheme associated with groups B60K35/00 or B60K37/00 relating to details of instruments or dashboards
    • B60K2360/77—Instrument locations other than the dashboard
    • B60K2360/782—Instrument locations other than the dashboard on the steering wheel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K35/00—Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles
    • B60K35/60—Instruments characterised by their location or relative disposition in or on vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2420/00—Indexing codes relating to the type of sensors based on the principle of their operation
    • B60W2420/50—Magnetic or electromagnetic sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2510/00—Input parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2510/20—Steering systems
    • B60W2510/202—Steering torque
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2510/00—Input parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2510/20—Steering systems
    • B60W2510/205—Steering speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2520/00—Input parameters relating to overall vehicle dynamics
    • B60W2520/10—Longitudinal speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2520/00—Input parameters relating to overall vehicle dynamics
    • B60W2520/10—Longitudinal speed
    • B60W2520/105—Longitudinal acceleration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2710/00—Output or target parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2710/20—Steering systems
    • B60W2710/207—Steering angle of wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B62D6/008—Control of feed-back to the steering input member, e.g. simulating road feel in steer-by-wire applications

Definitions

  • the invention relates to a rotation control device, which comprises a user interface surface, which is designed to rotate with respect to a housing of the device about an axis of rotation of the device, which further comprises a sensor unit for monitoring the alignment and / or rotational movement of the user interface surface with respect to the housing , a processing unit and a communication interface for transmitting control signals according to an output from the processing unit, the output being generated by the processing unit on the basis of sensor data from the sensor unit.
  • Haptic interfaces for control are known for example from the European patent publication EP2065614A1, in which an arrangement for influencing properties of a magnetic field for the purpose of modulating the torque transmission between a rotary element and a housing of the haptic interface is disclosed.
  • the patent publications are known for example from the European patent publication EP2065614A1, in which an arrangement for influencing properties of a magnetic field for the purpose of modulating the torque transmission between a rotary element and a housing of the haptic interface is disclosed.
  • German patent publication DE10 2010 029 184 A1 discloses a rotation control device that can be used to select operating modes, such as a forward drive operating mode or a reverse drive operating mode of a vehicle, and steering of the vehicle.
  • the object of the invention is to present an improved turning control device which is suitable for steering a vehicle.
  • the object of the invention is achieved by a rotary control device defined by the subject matter of the independent claims.
  • the dependent claims and the description define advantageous embodiments of the device.
  • the object is therefore achieved by a rotation control device for steering a vehicle, which comprises a user interface surface which is designed to rotate with respect to a housing of the device about an axis of rotation of the device, which further comprises a sensor unit for monitoring the direction and / or Rotary movement of the user interface surface with respect to the housing, a processing unit and a communication interface for transmitting control signals according to an output from the processing unit, wherein the output from the processing unit is generated on the basis of sensor data from the sensor unit, wherein the rotation control device further comprising a magnetorheological actuator comprises a rotary element that is mechanically connected to the user interface surface, wherein a rotary movement of the rotary element is dependent on properties of a magnetic field and the magnetorheological actuator is a is designed to generate the magnetic field and / or to influence its properties according to command signals from the processing unit.
  • the rotation control device can therefore be configured such that the processing unit is configured to issue command signals for driving the arrangement in such a way that the arrangement influences the magnetic field in a manner that causes the braking torque of the magnetorheological actuator to simulate the braking torques of a conventional steering wheel.
  • This advantageously reduces the cognitive fatigue of an operator and also provides a haptic response for an operator that allows the use of a steering function of the rotary control device without having to look at the device during use. This allows an operator the freedom to constantly monitor the surroundings of the vehicle while driving.
  • the device can be used to select an operating mode of the vehicle, for example, a forward drive operating mode in which torque is transmitted from a drive unit of the vehicle for propelling the vehicle in a forward direction, a reverse drive operating mode in which torque is transmitted from a drive unit of the vehicle is transmitted to propel the vehicle in a reverse direction, an idle mode which no torque is transmitted from a drive unit of the vehicle, a parking position operating mode in which a torque transmission unit attached to the drive unit of the vehicle is mechanically locked, or another operating mode.
  • an operating mode of the vehicle for example, a forward drive operating mode in which torque is transmitted from a drive unit of the vehicle for propelling the vehicle in a forward direction, a reverse drive operating mode in which torque is transmitted from a drive unit of the vehicle is transmitted to propel the vehicle in a reverse direction, an idle mode which no torque is transmitted from a drive unit of the vehicle, a parking position operating mode in which a torque transmission unit attached to the drive unit of the vehicle is mechanically locked, or another operating mode.
  • a steering functionality a functionality of the selection of an operating mode of the vehicle and / or the control of other safety-relevant functions and / or the operation of a navigation menu, infotainment menus or other functions allows a reduction in the number of actuating devices or buttons that are used in one Vehicle are required.
  • a turning control device comprising a steering functionality can serve as the exclusive means for steering the vehicle, in particular in a highly autonomous driving mode, for example in a level 4 mode in which an operator only has to steer the vehicle occasionally.
  • a safety-relevant function of the vehicle in the sense of the invention can be, for example, the selection of an operating mode of the vehicle, steering, acceleration or braking of the vehicle.
  • a non-safety function of the vehicle can be navigation or control of a multimedia interface, for example.
  • a communication path in the sense of the invention can be, for example, a fixed wiring for transmitting data, such as a data bus, and / or a wireless data transmission channel.
  • a CAN data bus is a preferred type of communication
  • the user interface surface or the button in the sense of the invention can comprise the outer surface of an annular and / or half-shell-shaped structure which is accessible to an operator, ie a user, of the vehicle.
  • the user interface surface may further include a structure underlying the outer surface of the user interface surface.
  • the processing unit generates the command signals based at least in part on information about Vehicle speed, acceleration and / or wheel position, the communication interface being designed to receive the information and to supply the information to the processing unit.
  • the processing unit generates the command signals based at least in part on sensor information generated by the sensor unit about a change in the orientation of the user interface surface from a primary orientation of the user interface surface, the primary orientation being an orientation in which the communication interface Control signal for aligning traction guide parts of a vehicle, in particular wheels, transmits that the vehicle is guided in a direction defined by an axis of the vehicle running in the forward / backward direction and / or in a direction corresponding to the current movement pulse direction of the vehicle.
  • the processing unit when an external torque is applied to the user interface surface for rotating the user interface surface in an orientation deviating from the primary orientation, the processing unit generates command signals such that the magneto-theological actuator generates the magnetic field and / or its properties influences to increase torque transmission between the user interface surface and the housing.
  • the rotation control device further comprises a servo actuator that is configured to apply torque directly and / or indirectly to the user interface surface in accordance with the command signals output by the processing unit.
  • the servo actuator serves to torque in a direction opposite to the rotational movement, in a direction of rotation of the primary orientation, to put on- type that the user interface surface rotates in the primary orientation when the manually applied torque is removed.
  • this position and / or orientation of the user interface surface can be referred to as a stable position.
  • this position and / or orientation can be described as unstable.
  • a position of the user interface in the sense of the invention relates to the placement of the user interface within a plane that is spatially offset from the housing of the device at a certain distance.
  • Alignment of the user interface in the sense of the invention refers to a rotational displacement of the user interface by a certain degree of rotation with respect to an initial adjustment of the user interface with respect to the housing about the axis of rotation of the device.
  • the magnetorheological actuator comprises a rotating element, which is mechanically connected to the user interface surface and serves to interact with a magnetorheological fluid of the magnetorheological actuator, and wherein the magnetorheological actuator has an arrangement for generating an acting on the magnetorheological fluid Magnetic field and / or to influence its properties to modulate a torque transmission between the user interface surface and the housing.
  • the state of the device's magnetorheological fluid defines the torque transfer characteristics of the rotation control device.
  • a voltage is applied to the assembly and varied to induce changes in a surrounding magnetic field, the viscosity of the fluid.
  • the MRF can vary between a liquid and a solid state. These changes can be controlled very precisely.
  • the MRF transmits little to no torque between the rotating element and the housing.
  • the processing unit is configured to issue command signals for actuating the arrangement for generating the magnetic field and / or influencing its properties on the basis of sensor data from the sensor unit.
  • the sensor unit of the device further comprises a sensor for monitoring the torque applied to the user interface.
  • the sensor unit of the device further monitors the acceleration of the rotation of the user interface surface with respect to the housing.
  • the rotary element comprises a chamber containing the magnetorheological fluid and a static element is provided which is fixed with respect to the housing and is at least partially arranged within the chamber so that the torque transmission between an inner surface of the Chamber of the rotating element and the static element is dependent on the properties of a magnetic field.
  • the rotary element is designed to rotate within a chamber of the actuator, which contains the magnetorheological fluid, the chamber being arranged in relation to the housing, so that the torque transmission between the rotary element and one Inner surface of the chamber is dependent on the properties of a magnetic field.
  • a spring element is provided and a connecting element is provided which serves to releasably connect the user interface surface to the housing via the spring element when the rotary control device is in a steering mode, so that one from the outside Device applied torque is stored in the spring element, and when the external force is removed, the energy is released as a rotational force for rotating the user interface surface back to the primary position.
  • Figure 1 is a schematic diagram of an embodiment of the invention
  • FIG. 2 is a schematic diagram of an embodiment of the invention
  • FIG. 3 shows a force profile diagram according to an embodiment of the rotary control device according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of an embodiment of the rotation control device 1 according to the invention, which has a user interface surface 3, which can be moved and rotated by a user or operator of a vehicle.
  • the user interface surface can be rotated about an axis of rotation 7 of the device 1 in various orientations A1.
  • the user interface Position surface 3 can also be moved between a first, second and third position P1, P2, P3 by a user or operator of the vehicle.
  • the device 1 comprises a housing 5, which at least partially encloses a processing unit 11 mounted on a substrate 15, which is a printed circuit board.
  • the processing unit 11 is connected to a communication interface 13. Signals, such as control signals Ts, can be transmitted and received via the communication interface 13.
  • the processing unit 11 is also connected to a sensor unit 9, which serves to monitor the rotary movement and / or the alignment of the user interface surface with respect to the housing 5.
  • the sensor unit 9 transmits sensor data Ds to the processing unit 11, and on the basis of this sensor data Ds the processing unit 11 can generate control signals for transmission via the communication interface 13.
  • the device comprises an arrangement 17 for generating and influencing a magnetic field in a chamber 19 of the housing 5.
  • the chamber contains a magnetorheological fluid 21, also known as an MRF.
  • a rotary element 23 is partially positioned within the chamber. The rotating element 23 is mechanically connected to the user interface surface 3 and rotates with the rotation of the interface 3.
  • the magnetorheological fluid 12 varies, so to speak, with regard to the viscosity. Accordingly, the fluid accordingly transfers more or less torque between the user interface surface 3 and the housing 5 of the device 1. This is caused by the changing shear forces in the fluid and between the fluid and the chamber wall. Since the housing 5 of the device is generally fixed in the vehicle, it can be considered that the arrangement modulates a kind of deceleration force acting on the user interface surface 3.
  • Systems of this type which comprise an MRF 21 in a chamber 19, rotary elements 23 and arrangements 17 for influencing the magnetic field in the chamber 19, are often referred to as MRF actuators.
  • the processing unit 11 is designed to issue command signals for controlling the arrangement 17.
  • the arrangement 17 can be controlled, for example, by a circuit on the substrate 15 which supplies the arrangement 17 with a pulse width modulated (PWM) current or a pulse width modulated (PWM) voltage in accordance with the command signals from the processing unit 11.
  • PWM pulse width modulated
  • PWM pulse width modulated
  • the device comprises a servo actuator 25 which engages with the rotating element 23 and can therefore apply a torque to the user interface surface 3.
  • the servo actuator 25 can apply torque to the user interface surface 3 in accordance with command signals received from the processing unit.
  • the processing unit 11 can generate these control signals on the basis of vehicle data which are fed to it via the communication interface 13.
  • This vehicle data can include wheel alignment information, speed information, chassis information etc., but also information about the current alignment of the user interface surface 3 and, for example, information about a torque currently applied externally by a user.
  • the processor 11 can generate command signals that cause the servo actuator 25 to apply torque so that a haptic response to the rotary control device 1 is conveyed to the user or operator, the active haptic response that a conventional steering wheel would provide is simulated. For example, when the vehicle is turning over a pothole at a certain speed when turning, the wheels are affected, and this effect can conventionally be monitored and corrected by a driver holding the steering wheel. In a steer-by-wire system, these effects must be generated by an actuator system, such as the one shown here, in order to give the operator the opportunity to make corrections.
  • FIG. 2 shows a schematic diagram of a second embodiment of the rotary control device according to the invention, wherein no servo actuator 25 is provided to provide an active haptic influence on the user interface surface 3.
  • the rotary control device 1 comprises a spring element 27.
  • the element 27 can be mechanically connected to and separated from a rotary element connected to the user interface surface 3 via a fastening element 29.
  • the fastener 29 may include, for example, a lifting magnet with a pin.
  • FIG. 3 shows a force profile diagram according to an embodiment of the rotary control device 1 according to the invention, the torque applied to the user interface surface 3 in the direction of the primary alignment being shown as a function of the difference in alignment between the movement pulse vector of the vehicle and the direction of the wheels.
  • the servo actuator 25 is not required to apply a large torque because a conventional steering wheel would generally not pull back toward the center under such circumstances because the wheel would retract under such circumstances is already approximately in a primary orientation when the vehicle is moving in the direction of the wheels.
  • the rotary control device 1 If the rotary control device 1 is rotated away from the primary position and sends control signals to the steering actuators so that the wheels do not align with a current movement pulse direction, then the actuating force of the servo actuator 25 increases.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mechanical Control Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Drehsteuervorrichtung (1) zum Lenken eines Fahrzeugs, die eine Benutzerschnittstellenoberfläche (3), insbesondere einen Knopf, umfasst, der dahingehend ausgestaltet ist, sich bezüglich eines Gehäuses (5) der Vorrichtung (1) um eine Drehachse (7) der Vorrichtung (1) zu drehen, ferner umfassend eine Sensoreinheit (9) zur Überwachung der Ausrichtung und/oder Drehbewegung der Benutzerschnittstellenoberfläche (3) bezüglich des Gehäuses (5), eine Verarbeitungseinheit (11) und eine Kommunikationsschnittstelle (13) zur Übertragung von Steuersignalen (Ts) gemäß einer Ausgabe (Op) von der Verarbeitungseinheit (11), wobei die Ausgabe (Op) von der Verarbeitungseinheit (11) auf der Basis von Sensordaten (Ds) von der Sensoreinheit (9) erzeugt wird.

Description

Drehsteuervorrichtunq
Die Erfindung betrifft eine Drehsteuervorrichtung, die eine Benutzerschnittstellen oberfläche umfasst, die dahingehend ausgestaltet ist, sich bezüglich eines Gehäuses der Vorrichtung um eine Drehachse der Vorrichtung zu drehen, die ferner eine Sen soreinheit zur Überwachung der Ausrichtung und/oder Drehbewegung der Benutzer schnittstellenoberfläche bezüglich des Gehäuses, eine Verarbeitungseinheit und eine Kommunikationsschnittstelle zur Übertragung von Steuersignalen gemäß einer Aus gabe von der Verarbeitungseinheit umfasst, wobei die Ausgabe von der Verarbei tungseinheit auf der Basis von Sensordaten von der Sensoreinheit erzeugt wird.
Haptische Schnittstellen zur Steuerung sind zum Beispiel aus der europäischen Pa tentveröffentlichung EP2065614A1 bekannt, in der eine Anordnung zum Beeinflus sen von Eigenschaften eines Magnetfelds zum Zwecke der Modulierung der Dreh momentübertragung zwischen einem Drehelement und einem Gehäuse der hapti schen Schnittstelle offenbart wird. Die Patentveröffentlichungsschriften
US2016/0378131A1 , US2016/0216763A1 und US2011/0181405A1 offenbaren wei tere solche Steuervorrichtungen, die allgemein zur Verwendung in Kraftfahrzeugen geeignet sind.
Ferner offenbart die deutsche Patentveröffentlichung DE10 2010 029 184 A1 eine Drehsteuervorrichtung, die zum Auswählen von Betriebsmodi, wie zum Beispiel ei nen Vorwärtsfahrtbetriebsmodus oder einen Rückwärtsfahrtbetriebsmodus eines Fahrzeugs, sowie Lenken des Fahrzeugs verwendet werden kann.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Drehsteuervorrichtung vorzustellen, die sich zum Lenken eines Fahrzeugs eignet.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine durch den Gegenstand des unabhängi gen Anspruchs definierte Drehsteuervorrichtung gelöst. Die abhängigen Ansprüche und die Beschreibung definieren vorteilhafte Ausführungsformen der Vorrichtung. Die Aufgabe wird deshalb durch eine Drehsteuervorrichtung zum lenken eines Fahr zeugs gelöst, die eine Benutzerschnittstellenoberfläche umfasst, die dahingehend ausgestaltet ist, sich bezüglich eines Gehäuses der Vorrichtung um eine Drehachse der Vorrichtung zu drehen, die ferner eine Sensoreinheit zur Überwachung der Aus richtung und/oder Drehbewegung der Benutzerschnittstellenoberfläche bezüglich des Gehäuses, eine Verarbeitungseinheit und eine Kommunikationsschnittstelle zur Übertragung von Steuersignalen gemäß einer Ausgabe von der Verarbeitungseinheit umfasst, wobei die Ausgabe von der Verarbeitungseinheit auf der Basis von Sensor daten von der Sensoreinheit erzeugt wird, wobei die Drehsteuervorrichtung ferner einen magnetorheologischen Aktor mit einem Drehelement umfasst, das mit der Be nutzerschnittstellenoberfläche mechanisch verbunden ist, wobei eine Drehbewegung des Drehelements von Eigenschaften eines Magnetfelds abhängig ist und der mag- netorheologische Aktor dahingehend ausgestaltet ist, gemäß Befehlssignalen von der Verarbeitungseinheit das Magnetfeld zu erzeugen und/oder seine Eigenschaften zu beeinflussen.
Die Drehsteuervorrichtung kann deshalb so ausgestaltet sein, dass die Verarbei tungseinheit dahingehend ausgestaltet ist, Befehlssignale zum derartigen Ansteuern der Anordnung auszugeben, dass die Anordnung das Magnetfeld auf eine Weise beeinflusst, die bewirkt, dass das Bremsmoment des magnetorheologischen Aktors die Bremsmomente eines herkömmlichen Lenkrads simuliert. Dadurch wird vorteil hafterweise die kognitive Müdigkeit eines Bedieners reduziert und ferner eine hapti sche Reaktion für einen Bediener bereitgestellt, die die Verwendung einer Lenkfunk tion der Drehsteuervorrichtung gestattet, ohne dass während der Verwendung auf die Vorrichtung geblickt werden muss. Dies gestattet einem Bediener die Freiheit, bei der Fahrzeugführung die Umgebung des Fahrzeugs ständig zu beobachten.
Die Vorrichtung kann zur Auswahl eines Betriebsmodus des Fahrzeugs verwendet werden, wobei es sich zum Beispiel um einen Vorwärtsfahrtbetriebsmodus, bei dem Drehmoment von einer Antriebseinheit des Fahrzeugs zum Vortrieb des Fahrzeugs in eine Vorwärtsrichtung übertragen wird, einen Rückwärtsfahrtbetriebsmodus, bei dem Drehmoment von einer Antriebseinheit des Fahrzeugs zum Vortrieb des Fahr zeugs in eine Rückwärtsrichtung übertragen wird, einen Leerlaufbetriebsmodus, bei dem kein Drehmoment von einer Antriebseinheit des Fahrzeugs übertragen wird, einen Parkstellungsbetriebsmodus, bei dem eine an der Antriebseinheit des Fahr zeugs angebrachte Drehmomentübertragungseinheit mechanisch gesperrt wird, oder einen anderen Betriebsmodus handelt.
Die Integration einer Lenkfunktionalität, einer Funktionalität der Auswahl eines Be triebsmodus des Fahrzeugs und/oder der Steuerung anderer sicherheitsrelevanter Funktionen und/oder des Betreibens eines Navigationsmenüs, Infotainment-Menüs oder anderer Funktionen gestattet eine Reduzierung der Anzahl von Betätigungsvor richtungen oder Knöpfen, die in einem Fahrzeug erforderlich sind. Ferner kann eine eine Lenkfunktionalität umfassende Drehsteuervorrichtung als das ausschließliche Mittel zum Lenken des Fahrzeugs, insbesondere in einem hochautonomen Fahrmo dus, zum Beispiel in einem Level-4-Modus, in dem ein Bediener nur gelegentlich das Fahrzeug lenken muss, dienen.
Eine sicherheitsrelevante Funktion des Fahrzeugs im Sinne der Erfindung kann zum Beispiel die Auswahl eines Betriebsmodus des Fahrzeugs, Lenken, Beschleunigen oder Bremsen des Fahrzeugs sein. Eine Nicht-Sicherheitsfunktion des Fahrzeugs kann zum Beispiel Navigation oder Steuerung einer Multimedia-Schnittstelle sein.
Ein Kommunikationsweg im Sinne der Erfindung kann zum Beispiel eine Festver drahtung zum Übertragen von Daten, wie etwa ein Datenbus, und/oder ein drahtloser Datenübertragungskanal sein. In vielen modernen Straßenfahrzeugen ist ein CAN- Datenbus eine bevorzugte Art des Kommunikationswegs
Die Benutzerschnittstellenoberfläche oder der Knopf im Sinne der Erfindung kann die Außenfläche einer ringförmigen und/oder halbschalenförmigen Struktur umfassen, die für einen Bediener, das heißt, einen Benutzer, des Fahrzeugs zugänglich ist. Die Benutzerschnittstellenoberfläche kann ferner eine unter der Außenfläche der Benut zerschnittstellenoberfläche liegende Konstruktion umfassen.
Bei einer Ausführungsform der Drehsteuervorrichtung erzeugt die Verarbeitungsein heit die Befehlssignale zumindest teilweise auf der Basis von Informationen über Fahrzeuggeschwindigkeit, -beschleunigung und/oder Radstellung, wobei die Kom munikationsschnittstelle dahingehend ausgestaltet ist, die Informationen zu empfan gen und die Informationen der Verarbeitungseinheit zuzuführen.
Bei einer Ausführungsform der Drehsteuervorrichtung erzeugt die Verarbeitungsein heit die Befehlssignale zumindest teilweise auf der Basis von durch die Sensoreinheit erzeugten Sensorinformationen über eine Änderung der Ausrichtung der Benutzer schnittstellenoberfläche von einer Primärausrichtung der Benutzerschnittstellenober fläche, wobei die Primärausrichtung eine Ausrichtung ist, in der die Kommunikations schnittstelle ein Steuersignal zum derartigen Ausrichten von T raktionsführungsteilen eines Fahrzeugs, insbesondere Rädern, überträgt, dass das Fahrzeug in eine durch eine in Vorwärts-/Rückwärtsrichtung verlaufende Achse des Fahrzeugs definierte Richtung geführt wird und/oder in eine der aktuellen Bewegungsimpulsrichtung des Fahrzeug entsprechende Richtung geführt wird.
Wenn ein Drehmoment von außen an die Benutzerschnittstellenoberfläche zum Dre hen der Benutzerschnittstellenoberfläche in eine von der Primärausrichtung abwei chende Ausrichtung angelegt wird, erzeugt die Verarbeitungseinheit bei einer Aus führungsform der Drehsteuervorrichtung derartige Befehlssignale, dass der magne- torheologische Aktor das Magnetfeld erzeugt und/oder seine Eigenschaften beein flusst, dahingehend, die Drehmomentübertragung zwischen der Benutzerschnittstel lenoberfläche und dem Gehäuse zu erhöhen.
Bei einer Ausführungsform der Drehsteuervorrichtung umfasst die Drehsteuervorrich tung ferner einen Servoaktor, der dahingehend ausgestaltet ist, Drehmoment gemäß den durch die Verarbeitungseinheit ausgegebenen Befehlssignalen direkt und/oder indirekt an die Benutzerschnittstellenoberfläche anzulegen.
Wenn ein Drehmoment von außen an die Benutzerschnittstellenoberfläche zum Dre hen der Benutzerschnittstellenoberfläche in eine von der Primärausrichtung abwei chende Ausrichtung angelegt wird, dient der Servoaktor bei einer Ausführungsform der Drehsteuervorrichtung dazu, ein Drehmoment in eine der Drehbewegung entge gengesetzte Richtung, in eine Drehrichtung der Primärausrichtung, anzulegen, der- art, dass sich die Benutzerschnittstellenoberfläche in die Primärausrichtung dreht, wenn das manuell angelegte Drehmoment entfernt wird.
Wenn eine Position und/oder Ausrichtung der Benutzerschnittstellenoberfläche bei Fehlen einer von einer externen Quelle an die Vorrichtung angelegten Kraft konstant bleibt, dann kann diese Position und/oder Ausrichtung der Benutzerschnittstellen oberfläche als eine stabile Position bezeichnet werden. Wenn die Benutzerschnitt stellenoberfläche andererseits nicht in einer gewissen Position oder Ausrichtung bleibt, weil zum Beispiel ein Mechanismus der Vorrichtung innen eine Kraft anlegt, dann kann diese Position und/oder Ausrichtung als instabil bezeichnet werden.
Eine Position der Benutzerschnittstellenoberfläche im Sinne der Erfindung bezieht sich auf die Platzierung der Benutzerschnittstellenoberfläche innerhalb einer Ebene, die in einem bestimmten Abstand räumlich von dem Gehäuse der Vorrichtung ver setzt ist. Eine Ausrichtung der Benutzerschnittstellenoberfläche im Sinne der Erfin dung bezieht sich auf eine Drehverschiebung der Benutzerschnittstellenoberfläche um einen bestimmten Drehungsgrad bezüglich einer anfänglichen Einstellung der Benutzerschnittstellenoberfläche mit Bezug auf das Gehäuse um die Drehachse der Vorrichtung.
Bei einer Ausführungsform der Drehsteuervorrichtung umfasst der magnetorheologi- sche Aktor ein Drehelement, das mit der Benutzerschnittstellenoberfläche mecha nisch verbunden ist und zum Zusammenwirken mit einem magnetorheologischen Fluid des magnetorheologischen Aktors dient, und wobei der magnetorheologische Aktor eine Anordnung zum Erzeugen eines auf das magnetorheologische Fluid ein wirkenden Magnetfelds und/oder zum Beeinflussen seiner Eigenschaften umfasst, um eine Drehmomentübertragung zwischen der Benutzerschnittstellenoberfläche und dem Gehäuse zu modulieren.
Der Zustand des magnetorheologischen Fluids der Vorrichtung definiert die Dreh momentübertragungseigenschaften der Drehsteuervorrichtung. Um den Zustand des Fluids zu beeinflussen, wird der Anordnung eine Spannung zugeführt und variiert, um Änderungen in einem umgebenden Magnetfeld zu induzieren, das die Viskosität des Fluids beeinflusst. In Abhängigkeit von dem Magnetfeld, insbesondere in Abhän gigkeit von Eigenschaften des Magnetfelds, wie zum Beispiel Intensität und/oder Richtung, kann das MRF zwischen einem flüssigen und einem festen Zustand variie ren. Diese Änderungen können sehr genau gesteuert werden. In einem flüssigen Zu stand überträgt das MRF wenig bis kein Drehmoment zwischen dem Drehelement und dem Gehäuse. Wenn sich die Viskosität jedoch erhöht und sich das Fluid einem festen Zustand nähert, erhöhen sich die Scherkräfte in dem Fluid und zwischen dem Fluid und dem Drehelement sowie zwischen dem Fluid und dem Gehäuse oder einer Komponente, die fest am Gehäuse angebracht ist. Dadurch wird wiederum eine Drehmomentübertragung zwischen der Benutzerschnittstellenoberfläche und dem Gehäuse erhöht.
Bei einer Ausführungsform der Drehsteuervorrichtung ist die Verarbeitungseinheit dahingehend ausgestaltet, Befehlssignale zum Ansteuern der Anordnung zum Er zeugen des Magnetfelds und/oder Beeinflussen seiner Eigenschaften auf der Basis von Sensordaten von der Sensoreinheit auszugeben.
Bei einer Ausführungsform der Drehsteuervorrichtung umfasst die Sensoreinheit der Vorrichtung ferner einen Sensor zum Überwachen des an die Benutzerschnittstellen oberfläche angelegten Drehmoments.
Bei einer Ausführungsform der Drehsteuervorrichtung überwacht die Sensoreinheit der Vorrichtung ferner die Beschleunigung der Drehbewegung der Benutzerschnitt stellenoberfläche bezüglich des Gehäuses.
Bei einer Ausführungsform der Drehsteuervorrichtung umfasst das Drehelement eine Kammer, die das magnetorheologische Fluid enthält, und es ist ein statisches Ele ment vorgesehen, das bezüglich des Gehäuses fest angeordnet ist und zumindest teilweise innerhalb der Kammer angeordnet ist, so dass die Drehmomentübertragung zwischen einer Innenfläche der Kammer des Drehelements und dem statischen Ele ment von den Eigenschaften eines Magnetfelds abhängig ist. Bei einer Ausführungsform der Drehsteuervorrichtung ist das Drehelement dahinge hend ausgestaltet, sich innerhalb einer Kammer des Aktors, die das magnetorheolo- gische Fluid enthält, zu drehen, wobei die Kammer bezüglich des Gehäuses fest an geordnet ist, so dass die Drehmomentübertragung zwischen dem Drehelement und einer Innenfläche der Kammer von den Eigenschaften eines Magnetfelds abhängig ist.
Bei einer Ausführungsform der Drehsteuervorrichtung ist ein Federelement vorgese hen und ist ein Verbindungselement vorgesehen, das dazu dient, die Benutzer schnittstellenoberfläche über das Federelement mit dem Gehäuse lösbar zu verbin den, wenn sich die Drehsteuervorrichtung in einem Lenkmodus befindet, so dass eine von außen an die Vorrichtung angelegte Drehkraft in dem Federelement ge speichert wird, und wenn die externe Kraft entfernt wird, die Energie als eine Dreh kraft zum Zurückdrehen der Benutzerschnittstellenoberfläche in die Primärposition freigesetzt wird.
Als Nächstes werden bestimmte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnah me auf die folgenden Figuren ausführlich erläutert. Darin zeigen:
Figur 1 ein Schemadiagramm einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Drehsteuervorrichtung;
Figur 2 ein Schemadiagramm einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Drehsteuervorrichtung;
Figur 3 ein Kraftverlaufsdiagramm gemäß einer Ausführungsform der erfindungsge mäßen Drehsteuervorrichtung.
Figur 1 zeigt ein Schemadiagramm einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drehsteuervorrichtung 1 , die eine Benutzerschnittstellenoberfläche 3 aufweist, wel che durch einen Benutzer oder Bediener eines Fahrzeugs bewegt und gedreht wer den kann. Die Benutzerschnittstellenoberfläche kann um eine Drehachse 7 der Vor richtung 1 in verschiedene Ausrichtungen A1 gedreht werden. Die Benutzerschnitt- Stellenoberfläche 3 kann ferner durch einen Benutzer oder Bediener des Fahrzeugs zwischen einer ersten, zweiten und dritten Position P1 , P2, P3 bewegt werden.
Die Vorrichtung 1 umfasst ein Gehäuse 5, das eine auf einem Substrat 15, bei dem es sich um eine Leiterplatte handelt, angebrachte Verarbeitungseinheit 11 zumindest teilweise umschließt. Die Verarbeitungseinheit 11 ist mit einer Kommunikations schnittstelle 13 verbunden. Über die Kommunikationsschnittstelle 13 können Signale, wie zum Beispiel Steuersignale Ts, übertragen und empfangen werden. Die Verar beitungseinheit 11 ist ferner mit einer Sensoreinheit 9 verbunden, die zum Überwa chen der Drehbewegung und/oder der Ausrichtung der Benutzerschnittstellenober fläche bezüglich des Gehäuses 5 dient. Die Sensoreinheit 9 übermittelt Sensordaten Ds zu der Verarbeitungseinheit 11 , und auf Basis dieser Sensordaten Ds kann die Verarbeitungseinheit 11 Steuersignale zur Übertragung über die Kommunikations schnittstelle 13 erzeugen.
Ferner umfasst die Vorrichtung eine Anordnung 17 zum Erzeugen und Beeinflussen eines Magnetfelds in einer Kammer 19 des Gehäuses 5. Die Kammer enthält ein magnetorheologisches Fluid 21 , auch als MRF bekannt. Ein Drehelement 23 ist teil weise innerhalb der Kammer positioniert. Das Drehelement 23 ist mit der Benutzer schnittstellenoberfläche 3 mechanisch verbunden und dreht sich mit der Drehung der Schnittstelle 3.
Entsprechend Änderungen von Eigenschaften des Magnetfelds, die durch die An ordnung 17 bewirkt werden, wie zum Beispiel Feldstärke und -richtung, variiert das magnetorheologische Fluid 12 sozusagen bezüglich der Viskosität. Daher überträgt das Fluid dementsprechend mehr oder weniger Drehmoment zwischen der Benut zerschnittstellenoberfläche 3 und dem Gehäuse 5 der Vorrichtung 1. Dies wird durch die sich ändernden Scherkräfte in dem Fluid und zwischen dem Fluid und der Kam merwand verursacht. Da das Gehäuse 5 der Vorrichtung im Fahrzeug allgemein fest angebracht ist, kann in Betracht gezogen werden, dass die Anordnung eine Art Ver zögerungskraft, die auf die Benutzerschnittstellenoberfläche 3 einwirkt, moduliert. Derartige Systeme, die ein MRF 21 in einer Kammer 19, Drehelemente 23 und An ordnungen 17 zum Beeinflussen des Magnetfelds in der Kammer 19 umfassen, wer- den häufig als MRF-Aktoren bezeichnet. Die Verarbeitungseinheit 11 ist dahinge hend ausgestaltet, Befehlssignale zum Steuern der Anordnung 17 auszugeben. Die Anordnung 17 kann zum Beispiel durch eine Schaltung auf dem Substrat 15, die der Anordnung 17 einen pulsweitenmodulierten (PWM) Strom oder eine pulsweitenmo dulierte (PWM) Spannung gemäß den Befehlssignalen von der Verarbeitungseinheit 11 zuführt, angesteuert werden.
Ferner umfasst die Vorrichtung einen Servoaktor 25, der mit dem Drehelement 23 in Eingriff gelangt und daher ein Drehmoment an die Benutzerschnittstellenoberfläche 3 anlegen kann. Wenn ein Lenkmodus der Drehsteuervorrichtung 1 aktiv ist, kann der Servoaktor 25 gemäß von der Verarbeitungseinheit empfangenen Befehlssignalen Drehmoment an die Benutzerschnittstellenoberfläche 3 anlegen. Die Verarbeitungs einheit 11 kann diese Steuersignale auf der Basis von Fahrzeugdaten erzeugen, die ihr über die Kommunikationsschnittstelle 13 zugeführt werden. Diese Fahrzeugdaten können Radausrichtungsinformationen, Geschwindigkeitsinformationen, Chassisin formationen usw., aber auch Informationen über die aktuelle Ausrichtung der Benut zerschnittstellenoberfläche 3 und zum Beispiel Informationen über ein derzeit von einem Benutzer von außen angelegtes Drehmoment umfassen. Auf der Basis von diesen Informationen kann der Prozessor 11 Befehlssignale erzeugen, die bewirken, dass der Servoaktor 25 Drehmoment anlegt, so dass eine haptische Reaktion auf die Drehsteuervorrichtung 1 dem Benutzer oder Bediener übermittelt wird, wobei die ak tive haptische Reaktion, die ein herkömmliches Lenkrad bereitstellen würde, simuliert wird. Wenn das Fahrzeug beim Wenden zum Beispiel mit einer bestimmten Ge schwindigkeit über eine Schlagloch fährt, werden die Räder beeinflusst, und diese Wirkung kann herkömmlicherweise durch einen das Lenkrad haltenden Fahrer über wacht und korrigiert werden. In einem Steer-by-Wire-System müssen diese Wirkun gen durch ein Aktorsystem, wie zum Beispiel das hier gezeigte, erzeugt werden, um dem Bediener die Möglichkeit zu geben, Korrekturen durchzuführen.
Figur 2 zeigt ein Schemadiagramm einer zweiten Ausführungsform der erfindungs gemäßen Drehsteuervorrichtung, wobei kein Servoaktor 25 zur Bereitstellung eines aktiven haptischen Einflusses auf die Benutzerschnittstellenoberfläche 3 vorgesehen ist. Stattdessen umfasst die Drehsteuervorrichtung 1 ein Federelement 27. Das Fe- derelement 27 kann über ein Befestigungselement 29 mit einem mit der Benutzer schnittstellenoberfläche 3 verbundenen Drehelement mechanisch verbunden und davon getrennt werden. Das Befestigungselement 29 kann zum Beispiel einen Hub magnet mit einem Stift umfassen. Wenn sich die Drehsteuervorrichtung 1 in einem Lenkmodus befindet, wird das Federelement 27 an dem Drehelement 23 befestigt und dient dazu, eine Rückstellkraft an der Benutzerschnittstellenoberfläche 3 zu er zeugen, so dass bei Fehlen einer externen Kraft die Drehsteuervorrichtung in eine Primärausrichtung zurückkehrt, wodurch das Verhalten eines herkömmlichen Lenk rads simuliert wird.
Figur 3 zeigt ein Kraftverlaufsdiagramm gemäß einer Ausführungsform der erfin dungsgemäßen Drehsteuervorrichtung 1 , wobei das in Richtung der Primärausrich tung an die Benutzerschnittstellenoberfläche 3 angelegte Drehmoment als eine Funktion der Differenz der Ausrichtung zwischen dem Bewegungsimpulsvektor des Fahrzeugs und der Richtung der Räder gezeigt wird. Wenn die Räder und der Bewe gungsimpuls des Fahrzeugs ausgerichtet sind, ist nicht erforderlich, dass der Servo- aktor 25 ein großes Drehmoment anlegt, weil ein herkömmliches Lenkrad unter die sen Umständen im Allgemeinen nicht zur Mitte zurückziehen würde, da sich das Rad unter solchen Umständen bereits ungefähr in einer Primärausrichtung befindet, wenn sich das Fahrzeug in Richtung der Räder bewegt.
Wird die Drehsteuervorrichtung 1 aus der Primärposition weg gedreht wird und Steu ersignale an die Lenkaktoren sendet, so dass sich die Räder nicht auf eine aktuelle Bewegungsimpulsrichtung ausrichten, dann nimmt die Betätigungskraft des Servoak- tors 25 zu.
Bezuqszeichen
I Drehsteuervorrichtung
3 Benutzerschnittstellenoberfläche
5 Gehäuse
7 Drehachse
9 Sensoreinheit
I I Verarbeitungseinheit
13 Kommunikationsschnittstelle
15 Substrat/PCB
17 Anordnung zur Erzeugung/Beeinflussung eines Magnetfelds
19 Kammer
21 magnetorheologisches Fluid
23 Drehelement
25 Servoaktor
27 Federelement
29 Befestigungselement
X1 erste Richtung
X2 zweite Richtung
P1 erste Position
P2 zweite Position
P3 dritte Position

Claims

Patentansprüche
1. Drehsteuervorrichtung (1 ) zum Lenken eines Fahrzeugs, die eine Benutzer schnittstellenoberfläche (3) umfasst, die dahingehend ausgestaltet ist, sich bezüg lich eines Gehäuses (5) der Vorrichtung um eine Drehachse (7) der Vorrichtung zu drehen, ferner umfassend eine Sensoreinheit (9) zur Überwachung der Aus richtung und/oder Drehbewegung der Benutzerschnittstellenoberfläche (3) bezüg lich des Gehäuses (5), eine Verarbeitungseinheit (11 ) und eine Kommunikations schnittstelle (13) zur Übertragung von Steuersignalen (Ts) gemäß einer Ausgabe (Op) von der Verarbeitungseinheit (11 ), wobei die Ausgabe von der Verarbei tungseinheit (11 ) auf der Basis von Sensordaten (Ds) von der Sensoreinheit (9) erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehsteuervorrichtung (1 ) ferner einen magnetorheologischen Aktor (17, 19, 21 , 23) mit einem Drehelement (23) umfasst, das mit der Benutzerschnittstellenoberfläche (23) mechanisch verbun den ist, wobei eine Drehbewegung des Drehelements (23) von Eigenschaften ei nes Magnetfelds abhängig ist, und dass der magnetorheologische Aktor (17, 19,
21 , 23) dahingehend ausgestaltet ist, gemäß Befehlssignalen (Gs) von der Verar beitungseinheit (11 ) das Magnetfeld zu erzeugen und/oder seine Eigenschaften zu beeinflussen.
2. Drehsteuervorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (11 ) die Befehlssignale (Gs) zumindest teilweise auf der Ba sis von Informationen über Fahrzeuggeschwindigkeit, -beschleunigung und/oder Radstellung erzeugt, wobei die Kommunikationsschnittstelle (13) dahingehend ausgestaltet ist, die Informationen zu empfangen und die Informationen der Ver arbeitungseinheit (11 ) zuzuführen.
3. Drehsteuervorrichtung (1 ) nach mindestens einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (11 ) zum Er zeugen der Befehlssignale zumindest teilweise auf der Basis von durch die Sen soreinheit (9) erzeugten Sensorinformationen (Ds) über eine Änderung der Aus richtung der Benutzerschnittstellenoberfläche (3) von einer Primärausrichtung der Benutzerschnittstellenoberfläche (3) ausgestaltet ist, wobei die Primärausrichtung eine Ausrichtung ist, in der die Kommunikationsschnittstelle (13) ein Steuersignal (Ts) zum derartigen Ausrichten von T raktionsführungsteilen eines Fahrzeugs, insbesondere Rädern, überträgt, dass das Fahrzeug in eine durch eine in Vor- wärts-/Rückwärtsrichtung verlaufende Achse des Fahrzeugs definierte Richtung geführt wird und/oder in eine der aktuellen Bewegungsimpulsrichtung des Fahr zeugs entsprechende Richtung geführt wird.
4. Drehsteuervorrichtung (1 ) nach mindestens einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn ein Drehmoment von außen an die Benutzerschnittstellenoberfläche (3) zum Drehen der Benutzerschnittstellen oberfläche (3) in eine von der Primärausrichtung abweichende Ausrichtung ange legt wird, die Verarbeitungseinheit (11 ) derartige Befehlssignale (Gs) erzeugt, dass der magnetorheologische Aktor (17, 19, 21 , 23) das Magnetfeld erzeugt und/oder seine Eigenschaften beeinflusst, dahingehend, die Drehmomentüber tragung zwischen der Benutzerschnittstellenoberfläche (3) und dem Gehäuse (5) zu erhöhen.
5. Drehsteuervorrichtung (1 ) nach mindestens einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehsteuervorrichtung (1 ) ferner ei nen Servoaktor (25) umfasst, der dahingehend ausgestaltet ist, Drehmoment ge mäß den durch die Verarbeitungseinheit (11 ) ausgegebenen Befehlssignalen (Gs) direkt und/oder indirekt an die Benutzerschnittstellenoberfläche (3) anzule gen.
6. Drehsteuervorrichtung (1 ) nach mindestens einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn ein Drehmoment von außen an die Benutzerschnittstellenoberfläche (3) zum Drehen der Benutzerschnittstellen oberfläche (3) in eine von der Primärausrichtung abweichende Ausrichtung ange legt wird, der Servoaktor (25) dazu dient, ein Drehmoment in eine der Drehbewe gung entgegengesetzte Richtung, in eine Drehrichtung der Primärausrichtung, anzulegen, derart, dass sich die Benutzerschnittstellenoberfläche (3) in die Pri märausrichtung dreht, wenn das manuell angelegte Drehmoment entfernt wird.
7. Drehsteuervorrichtung (1 ) nach mindestens einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der magnetorheologische Aktor (17, 19, 21 , 23) ein Drehelement (23) umfasst, das mit der Benutzerschnittstellenoberflä che (3) mechanisch verbunden ist und zum Zusammenwirken mit einem magne- torheologischen Fluid (21 ) des magnetorheologischen Aktors dient, und wobei der magnetorheologische Aktor eine Anordnung (17) zum Erzeugen eines auf das magnetorheologische Fluid (21 ) einwirkenden Magnetfelds und/oder zum Beein flussen seiner Eigenschaften umfasst, um eine Drehmomentübertragung zwi schen der Benutzerschnittstellenoberfläche (3) und dem Gehäuse (5) zu modulie ren.
8. Drehsteuervorrichtung (1 ) nach mindestens einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (11 ) dahinge hend ausgestaltet ist, Befehlssignale (Gs) zum Ansteuern der Anordnung (17) zum Erzeugen des Magnetfelds und/oder Beeinflussen seiner Eigenschaften auf der Basis von Sensordaten (Ds) von der Sensoreinheit (9) auszugeben.
9. Drehsteuervorrichtung (1 ) nach mindestens einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (9) der Vorrichtung (1 ) ferner einen Sensor zur Überwachung des an die Benutzerschnittstellenoberflä che (3) angelegten Drehmoments umfasst.
10. Drehsteuervorrichtung (1 ) nach mindestens einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (9) der Vorrichtung (1 ) ferner die Beschleunigung der Drehbewegung der Benutzerschnittstellenoberflä che (3) bezüglich des Gehäuses (5) überwacht.
11. Drehsteuervorrichtung (1 ) nach mindestens einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehelement (23) eine Kammer (19) umfasst, die das magnetorheologische Fluid (21 ) enthält, und dass ein statisches Element vorgesehen ist, das bezüglich des Gehäuses (5) fest angeordnet ist und zumindest teilweise innerhalb der Kammer (19) angeordnet ist, so dass die Drehmomentübertragung zwischen einer Innenfläche der Kammer (19) des Dre- helements (23) und dem statischen Element von den Eigenschaften eines Mag netfelds abhängig ist.
12. Drehsteuervorrichtung (1 ) nach mindestens einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehelement (23) dahingehend aus gestaltet ist, sich innerhalb einer Kammer (19) des Aktors, die das magnetorheo- logische Fluid enthält, zu drehen, wobei die Kammer (19) bezüglich des Gehäu ses (5) fest angeordnet ist, so dass die Drehmomentübertragung zwischen dem Drehelement (23) und einer Innenfläche der Kammer (19) von den Eigenschaften eines Magnetfelds abhängig ist.
13. Drehsteuervorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass ein Federelement (27) vorgesehen ist und dass ein Verbindungselement (29) vorgesehen ist, das dazu dient, die Benutzer schnittstellenoberfläche (3) über das Federelement (27) mit dem Gehäuse (5) lösbar zu verbinden, wenn sich die Drehsteuervorrichtung (1 ) in einem Lenkmo dus befindet, so dass eine von außen an die Vorrichtung (1 ) angelegte Drehkraft in dem Federelement (27) gespeichert wird, und wenn die externe Kraft entfernt wird, die Energie als eine Drehkraft zum Zurückdrehen der Benutzerschnittstel lenoberfläche (3) in die Primärposition freigesetzt wird.
PCT/EP2019/085844 2018-12-19 2019-12-18 Drehsteuervorrichtung WO2020127419A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018222235.5A DE102018222235A1 (de) 2018-12-19 2018-12-19 Drehsteuervorrichtung
DE102018222235.5 2018-12-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020127419A1 true WO2020127419A1 (de) 2020-06-25

Family

ID=69063758

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2019/085844 WO2020127419A1 (de) 2018-12-19 2019-12-18 Drehsteuervorrichtung

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102018222235A1 (de)
WO (1) WO2020127419A1 (de)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019213959A1 (de) 2019-09-12 2021-03-18 Zf Friedrichshafen Ag Drehsteuereinrichtung zum Lenken
DE102019213958A1 (de) 2019-09-12 2021-03-18 Zf Friedrichshafen Ag Drehsteuereinrichtung zum Lenken
FR3114068B1 (fr) * 2020-09-17 2022-07-29 Renault Procédé de commande d’une fonction d’un véhicule automobile
DE102022115748A1 (de) 2022-06-24 2024-01-04 Signata GmbH Stellgetriebe für ein Fahrzeug, Fahrzeug, Verfahren zum Betreiben eines Stellgetriebes
DE102022115754A1 (de) 2022-06-24 2024-01-04 Signata GmbH Bedienvorrichtung für ein Fahrzeug, Verfahren zum Betreiben einer Bedienvorrichtung, Fahrzeug
DE102022115752A1 (de) 2022-06-24 2024-01-04 Signata GmbH Bedienvorrichtung für ein Fahrzeug, Steuergerät und Verfahren zum Betreiben einer Bedienvorrichtung und Bediensystem für ein Fahrzeug
DE102022115751A1 (de) 2022-06-24 2024-01-04 Signata GmbH Bedienvorrichtung, Steuergerät und Verfahren zum Betreiben einer Bedienvorrichtung und Bediensystem für ein Fahrzeug

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030187558A1 (en) * 2002-03-29 2003-10-02 Bing Zheng System and method of simulating a steering resistance torque on a vehicle steering wheel
EP2065614A1 (de) 2007-11-28 2009-06-03 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Magnetorheologische Kraftübertragungsvorrichtung
US20110181405A1 (en) 2008-04-29 2011-07-28 Comm. A L'ener. Atom. Et Aux Energies Alt. Force feedback interface with improved sensation
DE102010029184A1 (de) 2010-05-20 2011-11-24 Zf Friedrichshafen Ag Steuereinrichtung für Rangierassistenzsystem
DE102010055833A1 (de) * 2010-09-15 2012-03-15 Inventus Engineering Gmbh Rheologische Übertragungsvorrichtung
US20160216763A1 (en) 2013-09-09 2016-07-28 Dav Control interface with haptic feedback
US20160378131A1 (en) 2010-09-15 2016-12-29 Inventus Engineering Gmbh Haptic operating device with a rotating element and method
FR3040928A1 (fr) * 2015-09-14 2017-03-17 Valeo Comfort & Driving Assistance Selecteur de commande d'un vehicule automobile et procede de selection d'une commande de vehicule automobile

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2351953B (en) * 1999-07-14 2002-12-31 Lansing Linde Ltd Steering device for a vehicle
EP1125825A3 (de) * 2000-02-18 2002-04-24 Delphi Technologies, Inc. Steuerbare Rückwirkungsvorrichtung für "steer-by-wire"-Lenkungen
US6557662B1 (en) * 2000-11-22 2003-05-06 Visteon Global Technologies, Inc. Magneto-rheological simulated steering feel system
KR100421423B1 (ko) * 2001-02-10 2004-03-09 한국과학기술원 반능동 구동기를 이용한 전기 조향 장치

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030187558A1 (en) * 2002-03-29 2003-10-02 Bing Zheng System and method of simulating a steering resistance torque on a vehicle steering wheel
EP2065614A1 (de) 2007-11-28 2009-06-03 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Magnetorheologische Kraftübertragungsvorrichtung
US20110181405A1 (en) 2008-04-29 2011-07-28 Comm. A L'ener. Atom. Et Aux Energies Alt. Force feedback interface with improved sensation
DE102010029184A1 (de) 2010-05-20 2011-11-24 Zf Friedrichshafen Ag Steuereinrichtung für Rangierassistenzsystem
DE102010055833A1 (de) * 2010-09-15 2012-03-15 Inventus Engineering Gmbh Rheologische Übertragungsvorrichtung
US20160378131A1 (en) 2010-09-15 2016-12-29 Inventus Engineering Gmbh Haptic operating device with a rotating element and method
US20160216763A1 (en) 2013-09-09 2016-07-28 Dav Control interface with haptic feedback
FR3040928A1 (fr) * 2015-09-14 2017-03-17 Valeo Comfort & Driving Assistance Selecteur de commande d'un vehicule automobile et procede de selection d'une commande de vehicule automobile

Also Published As

Publication number Publication date
DE102018222235A1 (de) 2020-06-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2020127419A1 (de) Drehsteuervorrichtung
DE102017210436A1 (de) Drehsteuereinrichtung
DE102012002303B4 (de) Fahrerassistenzsystem für einen Kraftwagen, Kraftwagen und Verfahren zum Betreiben eines Fahrerassistenzsystems
DE19836679C2 (de) Fahrzeuglenkung
EP2212190A2 (de) Lenkaktuator für ein steer-by-wire schiffsteuersystem und verfahren zum betreiben des lenkaktuators
WO2013117323A1 (de) Verfahren zum betreiben eines kraftwagens und kraftwagen mit einem fahrerassistenzsystem
DE102017210437A1 (de) Drehsteuereinrichtung für ein Fahrzeug
EP0970875A2 (de) Lenksystem für Kraftfahrzeuge
WO2005100130A1 (de) Lenksystem
DE102017210443A1 (de) Drehsteuervorrichtung für ein Fahrzeug
DE202016106965U1 (de) Betätigungsvorrichtung für ein Schalten durch eine Drahtbaugruppe
DE102014115582B4 (de) Verfahren zur Lenkungssteuerung bei einem Flurförderzeug
DE102017210438A1 (de) Drehsteuereinrichtung für ein Fahrzeug
WO2019016030A1 (de) Verfahren zum steuern zumindest eines fahrzeugsystems eines kraftfahrzeugs während einer fahrt, sowie vorrichtung und fahrzeug
DE202017105886U1 (de) Schalteinrichtung
EP3343311B1 (de) Bedienhebel mit aktiver rückmeldeeinheit
EP3481703B1 (de) Steer-by-wire-lenksystem mit unterschiedlicher dämpfung bei kurveneinfahrt und -ausfahrt
DE102019213958A1 (de) Drehsteuereinrichtung zum Lenken
DE102017210442A1 (de) Dehsteuervorrichtung
DE102019213959A1 (de) Drehsteuereinrichtung zum Lenken
DE19911892A1 (de) Vorrichtung zur Lenkung eines Fahrzeugs
DE102017210439A1 (de) Drehsteuervorrichtung
WO2023151899A1 (de) Hilfslenkeinrichtung für eine hydrostatische fahrzeuglenkung
DE102022102339B4 (de) System und verfahren zum präventiven bereitstellen eines bremssystems
EP3932777B1 (de) Endanschlags-rückstellfunktion für eine fahrzeuglenkung

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19829515

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19829515

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1