Titel

Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug

Die Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung zur Eingabe eines Lenk- und/oder Fahrwunsches eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs.

Stand der Technik

Um den Lenkwunsch eines Fahrers umzusetzen, werden in Personenkraftwagen derzeit Lenkräder eingesetzt. Durch Vorgabe eines Winkels am Lenkrad kann der Fahrer eine Zahnstangenposition und damit die Richtung, in welche das Fahrzeug steuert, bestimmen. Bei herkömmlichen Fahrzeugen sind Lenkrad und Räder dabei mechanisch miteinander verbunden. Die Drehbewegung wird dabei vom Lenkrad über die Lenksäule und Lenkzwischenwelle auf ein Getriebe übertragen, welches die Drehbewegung in eine translatorische Bewegung der Zahnstange überträgt. Diese wiederum sorgt für die Verdrehung der Räder in die gewünschte Position.

Ein Beispiel für ein alternatives Bedienelement ist ein Joystick, welcher aus dem Gaming-Bereich stammt. Bereiche, in denen das Lenken von Fortbewegungsmitteln durch einen Joystick angewendet wird, sind beispielsweise die Luftfahrt oder der Nkw-Bereich.

Die Entwicklung in der Automobilbranche hin zum hochautomatisierten Fahren führt zu neuen Wünschen in Bezug auf das Lenksystem. So besteht bei vielen Automobilherstellern beispielsweise der Wunsch, dass sich das Lenkrad nicht dreht, für den Fall, dass der Autopilot die Steuerung des Fahrzeuges übernimmt.

Durch Verzicht auf die mechanische Verbindung zwischen Lenkrad und Rädern und stattdessen Kommunikation des Lenkwunsches per Kabel (Steer-by-Wire) kann dieser Wunsch realisiert werden. Eine weitere Annahme ist, dass dem Fahrer beim Fahren mit Autopiloten das Lenkrad, so wie es aktuell positioniert ist, im Weg ist. Wenn der Fahrer nicht mehr selbst fahren muss, könnte er beispielsweise während der Fahrt mit einem Laptop arbeiten oder Zeitung lesen. Für diesen Zweck ist das Lenkrad dem Fahrer eher im Weg, eine Ablage wäre beispielsweise nützlicher.

DE 199 12 169 Al offenbart ein Steer-by-Wire Lenksystem, welches aus einem elektronisch geregelten elektromotorischen Lenksteiler, der am Lenkgetriebe der Vorderachse oder auch an beiden Vorderrädern angebracht ist, einem elektronischen Lenkregler und einer Feedback-Aktuatoreinheit besteht. Der Fahrerlenkwunsch wird am Lenkrad durch einen Geber abgegriffen. Die elektronisch geregelten elektromotorischen Lenksteiler setzen den Fahrerwunsch sodann in eine translatorische Bewegung des Lenksystems an der Vorderachse des Kraftfahrzeugs um.

Mit steigendem Automatisierungsgrad steigt somit der Wunsch nach neuen Innenraum- und Fahrzeugkonzepten. In diesen neuen Konzepten ist es denkbar, dass das Fahrzeug in den meisten Situationen vollautomatisiert fährt und das Fahrzeug nur noch in Ausnahmesituationen durch den Fahrer selbst gelenkt wird, z.B. bei Ausfall des automatisierten Systems, bei einer Werkstattfahrt oder außerhalb des öffentlichen Straßenverkehrs.

Um Kosten bei Fahrzeugen dieser Art zu reduzieren und Bauraum einzusparen ist es wünschenswert auf Lenkrad und Pedalerie zu verzichten und Sie durch ein möglichst einfaches Bedienelement zu ersetzen.

Um diese Anforderungen an Fahrzeuge der Zukunft realisieren zu können, bedarf es neuen Fahrzeuginnenraumkonzepts inklusive eines alternativen Bedienkonzepts. Es ist daher wünschenswert, einen Mechanismus für ein Eingabegerät bereitzustellen, der es dem Fahrer ermöglicht, das Fahrzeug im niedrigen bis mittleren Geschwindigkeitsbereich sicher mit einem Bedienelement dieser Art zu steuern.

Die Erfindung wird mit einer Bedienvorrichtung zur Eingabe eines Lenk- und/oder Fahrwunsches eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Offenbarung der Erfindung Die vorliegende Erfindung schafft eine Bedienvorrichtung zur Eingabe eines Lenk- und/oder Fahrwunsches eines Fahrers des Kraftfahrzeugs.

Die Bedienungsvorrichtung umfasst ein in einem Fahrgastraum des Kraftfahrzeugs angeordnetes Lenk-Bedienelement und ein in einem Fahrgastraum des Kraftfahrzeugs angeordnetes Fahr-Bedienelement.

Ferner umfasst die Bedienvorrichtung ein, mit dem Lenk-Bedienelement gekoppeltes, drehmomenterzeugende Mittel aufweisendes erstes Rückstellelement, welches dazu ausgebildet ist, das Lenk-Bedienelement mit einer vorgebbaren Rückstellkraft zu beaufschlagen.

Darüber hinaus umfasst die Bedienvorrichtung ein, mit dem Fahr-Bedienelement gekoppeltes, drehmomenterzeugende Mittel aufweisendes zweites Rückstellelement, welches dazu ausgebildet ist, das Fahr-Bedienelement mit einer vorgebbaren Rückstellkraft zu beaufschlagen, wobei das Lenk- Bedienelement und das Fahr-Bedienelement in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, und wobei das Lenk-Bedienelement einen, durch einen Zeigefinger des Fahrers bedienbaren, Drehregler aufweist.

Eine Idee der vorliegenden Erfindung ist es, eine Bedienvorrichtung zur Fahrzeugführung bereitzustellen, bei welchem ein benötigter Bauraum sowie Herstellungskosten um ein Vielfaches geringer als bei Lenkrad und Pedalerie sind.

Ferner wird eine sichere Beherrschung von normalen Fahrsituationen im niedrigen bis mittleren Geschwindigkeitsbereich und eine gute Integrierbarkeit in verschiedenste Innenraumkonzepte ohne das Bedienelement wegfahren zu müssen, wenn es nicht gebraucht wird, ermöglicht. Darüber hinaus ist eine andere Nutzbarkeit des Bedienelements für weitere Aufgaben z.B. während der automatisierten Fahrt bereitstellbar.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Fahr- Bedienelement durch einen in einer Öffnung des Gehäuses angeordneten Stab, insbesondere eine Hohlwelle, ausgebildet ist, und wobei das Fahr- Bedienelement durch eine, relativ zum Gehäuse, translatorische Bewegung bedienbar ist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Lenk-Bedienelement eine, das Fahr-Bedienelement umgebende, in der Öffnung des Gehäuses angeordnete Hohlwelle aufweist, wobei der Drehregler des Lenk- Bedienelements mit der Hohlwelle derart verbunden ist, dass eine Rotation des Drehreglers eine Rotation der Hohlwelle bewirkt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Fahr-Bedienelement in einer ersten Aussparung des Gehäuses, insbesondere an einer in Einbaulage der Bedienvorrichtung Gehäuseoberseite, angeordnet ist, und wobei das Lenk-Bedienelement in einer zweiten Aussparung des Gehäuses, insbesondere an einer in Einbaulage der Bedienvorrichtung, in Bezug auf eine Fahrzeuglängsachse, Gehäusevorderseite angeordnet ist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Fahr-Bedienelement und das Lenk-Bedienelement aus dem Gehäuse einen vorgegebenen Abstand hervorstehen, wobei das Gehäuse als im Wesentlichen zylindrischer Handgriff ausgebildet ist, wobei das Fahr-Bedienelement bei Umgreifen des Handgriffs durch einen Daumen des Fahrers betätigbar und das Lenk-Bedienelement bei Umgreifen des Handgriffs durch einen Zeigefinger des Fahrers betätigbar ist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das mit dem Lenk-Bedienelement gekoppelte, drehmomenterzeugende Mittel aufweisende erste Rückstellelement benachbart zu einem axialen Endabschnitt des Gehäuses an einem axialen Endabschnitt der Hohlwelle des Lenk- Bedienelements angeordnet ist, und wobei das mit dem Fahr-Bedienelement gekoppelte, drehmomenterzeugende Mittel aufweisende zweite Rückstellelement benachbart zu einem, vom Gehäuse abgewandten, axialen Endabschnitt des ersten Rückstellelements angeordnet ist. Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das erste Rückstellelement und das zweite Rückstellelement einen elektromotorisch betriebenen Feed back- Aktuator oder ein mechanisches Rückstellelement, insbesondere eine Feder oder einen Dämpfer und einen eine Auslenkung des jeweiligen Rückstellelements erfassenden Sensor aufweist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Lenk-Bedienelement und/oder das Fahr-Bedienelement dazu ausgebildet sind, durch den elektromotorisch betriebenen Feedback-Aktuator, insbesondere während einer automatisierten Fahrt, Rückwirkungen einer Straße zu übertragen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine 0% betätigte Stellung des Fahr-Bedienelements einer maximalen Verzögerung des Kraftfahrzeugs entspricht, wobei eine 100% betätigte Stellung des Fahr- Bedienelements einer maximalen Beschleunigung des Kraftfahrzeugs entspricht, und wobei eine 50% betätigte Stellung des Fahr-Bedienelements einer Neutralstellung entspricht.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine Welle des Fahr-Bedienelements außerhalb einer Welle des Lenk- Bedienelements, insbesondere nicht konzentrisch zur Welle des Lenk- Bedienelements, angeordnet, und wobei die Welle des Fahr-Bedienelements und die Welle des Lenk-Bedienelements innerhalb des Gehäuses der Bedienvorrichtung angeordnet sind.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das mit dem Fahr-Bedienelement gekoppelte, drehmomenterzeugende Mittel aufweisende zweite Rückstellelement benachbart zu einem axialen Endabschnitt des Gehäuses, außerhalb des Gehäuses, an einem axialen Endabschnitt der Welle des Lenk-Bedienelements angeordnet ist, und wobei das mit dem Lenk- Bedienelement gekoppelte, drehmomenterzeugende Mittel aufweisende erste Rückstellelement benachbart zu einem vom Gehäuse abgewandten, axialen Endabschnitt des zweiten Rückstellelements angeordnet ist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das mit dem Fahr-Bedienelement gekoppelte, drehmomenterzeugende Mittel aufweisende zweite Rückstellelement innerhalb des Gehäuses, an einem axialen Endabschnitt der Welle des Fahr-Bedienelements angeordnet ist, und wobei das mit dem Lenk-Bedienelement gekoppelte, drehmomenterzeugende Mittel aufweisende erste Rückstellelement außerhalb des Gehäuses, an einem axialen Endabschnitt der Welle des Lenk-Bedienelements angeordnet ist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das mit dem Fahr-Bedienelement gekoppelte, drehmomenterzeugende Mittel aufweisende zweite Rückstellelement innerhalb der Hohlwelle des Lenk- Bedienelements angeordnet ist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Fahr-Bedienelement ein erstes Betätigungselement zum Einstellen einer Beschleunigung des Kraftfahrzeugs und ein zweites Betätigungselement zum Einstellen einer Verzögerung des Kraftfahrzeugs aufweist.

Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig miteinander kombinieren.

Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung.

Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die dargestellten Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.

Es zeigen: Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer Bedienvorrichtung eines Kraftfahrzeugs gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht einer Bedienvorrichtung des Kraftfahrzeugs gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht einer Bedienvorrichtung des Kraftfahrzeugs gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4 eine Querschnittsansicht einer Bedienvorrichtung des Kraftfahrzeugs gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Bedienvorrichtung des Kraftfahrzeugs gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

In den Figuren der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, Bauteile oder Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.

Die in Fig. 1 gezeigte Bedienvorrichtung 10 zur Eingabe eines Lenk- und/oder Fahrwunsches eines Fahrers des Kraftfahrzeugs umfasst ein in einem Fahrgastraum des Kraftfahrzeugs angeordnetes Lenk-Bedienelement 12 sowie ein in einem Fahrgastraum des Kraftfahrzeugs angeordnetes Fahr- Bedienelement 14.

Des Weiteren umfasst die Bedienvorrichtung ein, mit dem Lenk-Bedienelement 12 gekoppeltes, drehmomenterzeugende Mittel aufweisendes erstes Rückstellelement 16, welches dazu ausgebildet ist, das Lenk-Bedienelement 12 mit einer vorgebbaren Rückstellkraft zu beaufschlagen und ein mit dem Fahr- Bedienelement 14 gekoppeltes, krafterzeugende Mittel aufweisendes zweites Rückstellelement 18, welches dazu ausgebildet ist, das Fahr-Bedienelement 14 mit einer vorgebbaren Rückstellkraft zu beaufschlagen, wobei das Lenk- Bedienelement 12 und das Fahr-Bedienelement 14 in einem gemeinsamen Gehäuse 20 angeordnet sind, und wobei das Lenk-Bedienelement 12 einen, durch einen Zeigefinger des Fahrers bedienbaren, Drehregler 22 aufweist.

Das erstes Rückstellelement 16 und das zweite Rückstellelement 18 können Sensoren zum Erfassen eines Drehmoments und/oder einer Kraft aufweisen.

Das Fahr-Bedienelement 14 kann alternativ als rotatorisches Element und/oder das Lenk-Bedienelement 12 als translatorisches Element ausgeführt sein. Das Fahr-Bedienelement 14 ist durch einen in einer Öffnung 20a des Gehäuses 20 angeordneten Stab 20b, insbesondere eine Hohlwelle 14a, ausgebildet. Des Weiteren ist das Fahr-Bedienelement 14 durch eine, relativ zum Gehäuse 20, translatorische Bewegung bedienbar.

Das Lenk-Bedienelement 12 weist eine, das Fahr-Bedienelement 14 umgebende, in der Öffnung 20a des Gehäuses 20 angeordnete Hohlwelle 12a auf. Der Drehregler 22 des Lenk-Bedienelements 12 ist mit der Hohlwelle 12a derart verbunden, dass eine Rotation des Drehreglers 22 eine Rotation der Hohlwelle 12a bewirkt.

Das Fahr-Bedienelement 14 ist in einer ersten Aussparung 20c des Gehäuses 20, insbesondere an einer in Einbaulage der Bedienvorrichtung 10 Gehäuseoberseite, angeordnet. Das Lenk-Bedienelement 12 ist ferner in einer zweiten Aussparung 20d des Gehäuses 20, insbesondere an einer in Einbaulage der Bedienvorrichtung 10, in Bezug auf eine Fahrzeuglängsachse, Gehäusevorderseite angeordnet.

Das Fahr-Bedienelement 14 und das Lenk-Bedienelement 12 stehen aus dem Gehäuse 20 einen vorgegebenen Abstand hervor, wobei das Gehäuse 20 als im Wesentlichen zylindrischer Handgriff ausgebildet ist. Das Fahr-Bedienelement 14 ist bei Umgreifen des Handgriffs durch einen Daumen des Fahrers betätigbar. Das Lenk-Bedienelement 12 ist ferner bei Umgreifen des Handgriffs durch einen Zeigefinger des Fahrers betätigbar.

Das mit dem Lenk-Bedienelement 12 gekoppelte, drehmomenterzeugende Mittel aufweisende erste Rückstellelement 16 ist benachbart zu einem axialen Endabschnitt des Gehäuses 20 an einem axialen Endabschnitt der Hohlwelle 12a des Lenk-Bedienelements 12 angeordnet. Das mit dem Fahr-Bedienelement 14 gekoppelte, krafterzeugende Mittel aufweisende zweite Rückstellelement 18 ist überdies benachbart zu einem, vom Gehäuse 20 abgewandten, axialen Endabschnitt des ersten Rückstellelements 16 angeordnet.

Das erste Rückstellelement 16 und das zweite Rückstellelement 18 weisen einen elektromotorisch betriebenen Feedback-Aktuator oder ein mechanisches Rückstellelement, insbesondere eine Feder oder einen Dämpfer und einen eine Auslenkung des jeweiligen Rückstellelements erfassenden Sensor auf. Das erste Rückstellelement 16 erzeugt ein Drehmoment, da die Lenkbewegung vorzugsweise eine Rotation ist. Das zweite Rückstellelement 18 erzeugt eine Kraft, da die Fahrbewegung vorzugsweise eine Translation ist.

Das Lenk-Bedienelement 12 und/oder das Fahr-Bedienelement 14 sind dazu ausgebildet, durch den elektromotorisch betriebenen Feedback-Aktuator, insbesondere während einer automatisierten Fahrt, Rückwirkungen einer Straße zu übertragen.

Eine 0% betätigte Stellung des Fahr-Bedienelements 14 entspricht einer maximalen Verzögerung des Kraftfahrzeugs. Ferner entspricht eine 100% betätigte Stellung des Fahr-Bedienelements 14 einer maximalen Beschleunigung des Kraftfahrzeugs und eine 50% betätigte Stellung des Fahr-Bedienelements 14 entspricht einer Neutralstellung. Die Neutralstellung des Fahr-Bedienelements 14 kann alternativ eine mehr oder weniger als 50% betätigte Stellung sein.

Alternativ ist es ferner möglich, statt des One-Pedal-Ansatz für das Fahrzeuggeschwindigkeits-Bedienelement Beschleunigen und Verzögern durch Drücken und Ziehen zu bedienen.

Fig. 2 zeigt eine Querschnittsansicht einer Bedienvorrichtung des Kraftfahrzeugs gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

Eine Welle des Fahr-Bedienelements 14 ist außerhalb einer Welle des Lenk-

Bedienelements 12, insbesondere nicht konzentrisch zur Welle des Lenk-

Bedienelements 12, angeordnet. Ferner sind die Welle des Fahr-Bedienelements 14 und die Welle des Lenk-Bedienelements 12 innerhalb des Gehäuses 20 der Bedienvorrichtung angeordnet.

Das mit dem Fahr-Bedienelement 14 gekoppelte, krafterzeugende Mittel aufweisende zweite Rückstellelement 18 ist benachbart zu einem axialen Endabschnitt des Gehäuses 20, außerhalb des Gehäuses 20, an einem axialen Endabschnitt der Welle des Lenk-Bedienelements 12 angeordnet.

Überdies ist das mit dem Lenk-Bedienelement 12 gekoppelte, drehmomenterzeugende Mittel aufweisende erste Rückstellelement 16 benachbart zu einem vom Gehäuse 20 abgewandten, axialen Endabschnitt des zweiten Rückstellelements 18 angeordnet.

Fig. 3 zeigt eine Querschnittsansicht einer Bedienvorrichtung des Kraftfahrzeugs gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

Das mit dem Fahr-Bedienelement 14 gekoppelte, krafterzeugende Mittel aufweisende zweite Rückstellelement 18 ist innerhalb des Gehäuses 20, an einem axialen Endabschnitt der Welle des Fahr-Bedienelements 14 angeordnet. Das mit dem Lenk-Bedienelement 12 gekoppelte, drehmomenterzeugende Mittel aufweisende erste Rückstellelement 16 ist außerhalb des Gehäuses 20, an einem axialen Endabschnitt der Welle des Lenk-Bedienelements 12 angeordnet.

Fig. 4 zeigt eine Querschnittsansicht einer Bedienvorrichtung des Kraftfahrzeugs gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

Das mit dem Fahr-Bedienelement 14 gekoppelte, krafterzeugende Mittel aufweisende zweite Rückstellelement 18 ist innerhalb der Hohlwelle 12a des Lenk-Bedienelements 12 angeordnet.

Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung einer Bedienvorrichtung des Kraftfahrzeugs gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

Das Fahr-Bedienelement 14 weist ein erstes Betätigungselement 24 zum Einstellen einer Beschleunigung des Kraftfahrzeugs und ein zweites Betätigungselement 26 zum Einstellen einer Verzögerung des Kraftfahrzeugs auf.