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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterstützung des Fahrers eines Kraftfahrzeug-Anhänger- oder
Kraftfahrzeug-Auflieger-Gespanns
bei einer Rückwärtsfahrt
gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Das
Rückwärtsfahren
von Fahrzeugen mit Anhängern
ist ein für
den Fahrer äußerst schwieriges Fahrmanöver. Vorrichtungen
und Verfahren, die den Fahrer hierbei unterstützen sind hinlänglich bekannt.
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So
ist aus der
DE 198
34 752 C2 eine Vorrichtung zur Regelung der Rückwärtsfahrt
eines Kraftfahrzeugs mit einem Anhänger bekannt, bei der der Lenkwinkel
der lenkbaren Räder
des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit
der relativen Position von Kraftfahrzeug zu Anhänger derart eingestellt wird, dass
das Kraftfahrzeug-Anhänger-Gespann
bei einer Rückwärtsfahrt
einer Kreisbahn stabil folgt. Der Kurvenradius der Kreisbahn wird
dabei vom Fahrer über ein
Potentiometer vorgegeben und die relative Position von Kraftfahrzeug
zu Anhänger
wird durch Abstandsmessung mit Ultraschall ermittelt. Die Aktivierung
der Regelung erfolgt automatisch mit Einlegung des Rückwärtsgangs.
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Aus
der
DE 198 06 655
A1 ist des Weiteren eine elektronische Rangierhilfe für die Rückwärtsfahrt
eines Kraftfahrzeugs mit Anhänger
bekannt, wobei der Anhänger über eine
Deichsel mit der rückseitigen
Anhängerkupplung
des Kraftfahrzeugs gekoppelt ist und das Kraftfahrzeug mittels eines
Lenkrades lenkbar ist. Über
Winkelaufnehmer werden die Stellung von Anhänger und Kraftfahrzeug zu Beginn der
Rückwärtsfahrt
ermittelt und über
ein Steuergerät in
Verbindung mit Abmessungsdaten von Kraftfahrzeug und Anhänger beide
auf errechneten Kreisbahnen allein durch aktive Lenkung am Lenkrad
mittels Stellmotor geführt.
Der Fahrer kann dabei über
das Lenkrad einen gewünschten
Soll-Lenkwinkel vorgeben und damit den Kurvenradius der zu fahrenden Kreisbahn
gezielt vorgeben.
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Aus
der WO 00/44605 ist weiterhin eine Vorrichtung zur Steuerung der
Rückwärtsbewegung
eines Fahrzeugs oder einer Kombination von Fahrzeugen bekannt, die
eine Steuereinheit umfasst, mit der die bei der Rückwärtsfahrt
gewünschte
Bahnkurve in Abhängigkeit
einer Fahrereingabe festgelegt wird. Ausgehend von der gewünschten
Bahnkurve wird ein zur Einhaltung dieser Kurve notwendiger Soll-Lenkwinkel
ermittelt und die Rückwärtsfahrt
wird mit einem kontinuierlichen, geschlossenen Regelkreis so geregelt,
dass der Ist-Lenkwinkel an den Soll-Lenkwinkel angepasst wird.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das
den Fahrer eines Kraftfahrzeug-Anhänger- oder Kraftfahrzeug-Auflieger-Gespanns
bei der Rückwärtsfahrt
unterstützt
und das bedienungsfreundlich gestaltet ist.
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Die
Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird der Fahrer eines Kraftfahrzeug-Anhänger- oder Kraftfahrzeug-Auflieger-Gespanns
bei einer Rückwärtsfahrt
unterstützt.
Die Unterstützung
des Fahrers erfolgt dadurch, dass die Rückwärtsfahrt durch eine Lenkwinkelregelung
des Lenkwinkels des Kraftfahrzeugs, d.h. des Einschlagwinkels der
lenkbaren Räder
des Kraftfahrzeugs, stabilisiert wird. Die Lenkwinkelregelung wird
dabei bei einer Rückwärtsfahrt
in Abhängigkeit
der Lenkradbetätigung
durch den Fahrer aktiviert oder deaktiviert. Der Lenkeingriff durch den
Fahrer ist damit ein Kriterium für
die Entscheidung, ob die Lenkwinkelregelung und damit die Unterstützungsfunktion
aktiviert oder deaktiviert werden soll.
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Vorzugsweise
wird die Lenkwinkelregelung aktiviert, wenn der Fahrer das Lenkrad
festhält
oder lediglich langsam dreht. Dies wird vorteilhafterweise dadurch
erkannt, dass die Drehgeschwindigkeit, mit der der Fahrer das Lenkrad
dreht, unterhalb eines vorgegebenen Schwellwerts liegt.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird die Lenkwinkelregelung
erst aktiviert wenn zusätzlich
auch noch die Bedingung erfüllt
ist, dass der Fahrer das Lenkrad lediglich um einen geringen Drehwinkel
dreht, was vorteilhafterweise dadurch erkannt wird, das der Drehwinkel
unterhalb eines vorgegebenen Drehwinkelschwellwertes liegt.
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In
einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird die
Lenkwinkelregelung deaktiviert, wenn der Fahrer das Lenkrad schnell
oder um einen großen
Drehwinkel dreht, was vorteilhafterweise dadurch erkannt wird, dass
der Fahrer das Lenkrad mit einer Drehgeschwindigkeit dreht, die
oberhalb des vorgegebenen Schwellwertes oder oberhalb eines gegenüber diesem
Schwellwert größeren weiteren
Schwellwert liegt, bzw. dass der Drehwinkel, um den der Fahrer das
Lenkrad dreht, oberhalb eines vorgegebenen Drehwinkelschwellwertes
liegt.
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Vorzugsweise
wird die Lenkwinkelregelung auch dann deaktiviert, wenn der Fahrer
gegenüber der
bisherigen Lenkrichtung gegenlenkt.
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Vorliegend
sind unter den Größen Drehwinkel
und Drehgeschwindigkeit des Lenkrads richtungsunabhängige Größen zu verstehen,
also die Beträge
der jeweiligen Größen, falls
diese vorzeichenbehaftet erfasst werden.
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Vorzugsweise
basiert die Lenkwinkelregelung auf einer Steer-by-Wire-Lenkeinrichtung, die einen Aktuator
aufweist, der den Lenkwinkel des Kraftfahrzeugs nach Maßgabe eines
elektrischen Signals einstellt.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird die zur Lenkwinkelregelung
benötigte Information über die
relative Lage von Kraftfahrzeug zu Anhänger mit Radarsensoren, insbesondere
Nahbereichsradarsensoren ermittelt. Diese Sensoren können beim
Betrieb ohne Anhänger
als Abstandssensoren zur Unterstützung
des Fahrers bei Einparkmanövern
eingesetzt werden.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren näher beschrieben. Es zeigen
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1:
ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens,
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2:
eine schematische Darstellung eines Gespanns mit einem Kraftfahrzeug
und Anhänger
bei einer Rückwärtsfahrt
mit aktivierter Lenkwinkelregelung,
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3:
eine schematische Darstellung eines Gespanns mit einem Kraftfahrzeug
und Anhänger
bei einer Rückwärtsfahrt
mit deaktivierter Lenkwinkelregelung.
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Gemäß 1 startet
das Verfahren in Schritt 10. Das Startkriterium kann dabei
die Einlegung des Rückwärtsganges
durch den Fahrer oder eine manuelle Aktivierung der Unterstützungsfunktion
sein.
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Im
darauf folgenden Schritt 11 wird ein Flag F initialisiert.
Das Flag F bezeichnet den gewünschten
Zustand der Lenkwinkelregelung. Es wird auf den Wert 1 gesetzt,
wenn eine Unterstützung
des Fahrers durch einen systemseitigen Eingriff in die Lenkung erwünscht ist,
und es wird auf den Wert 0 gesetzt, wenn keine Unterstützung erwünscht ist.
In Schritt 11 wird das Flag F auf den Wert 1 gesetzt, wenn
der Fahrer durch eine manuelle Eingabe anzeigt, dass er die Unterstützung bei
der Rückwärtsfahrt
wünscht, ansonsten
wird das Flag F auf den Wert 0 gesetzt.
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Im
nächsten
Schritt 12 wird dann geprüft, ob das der Rückwärtsgang
eingelegt worden ist und das Kraftfahrzeug sich demnach auf einer
Rückwärtsfahrt befindet.
Ist dies nicht der Fall wird zu Schritt 13 ansonsten zu
Schritt 14 verzweigt.
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In
Schritt 13 wird das Flag F auf den Wert 0 gesetzt. Anschließend wird
das Verfahren mit Schritt 20 fortgesetzt.
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In
Schritt 14 wird geprüft,
ob der Fahrer das Lenkrad festhält
oder lediglich langsam dreht. Hierzu wird der Betrag der Drehgeschwindigkeit
w mit einem vorgegebenen Schwellwert w01 der Drehgeschwindigkeit
verglichen. Wenn der Fahrer das Lenkrad festhält oder nur langsam dreht,
wenn also der Betrag der Drehgeschwindigkeit w kleiner ist als der Schwellwert
w01, wird zu Schritt 15 verzweigt, ansonsten wird zu Schritt 16 verzweigt.
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In
Schritt 15 wird das Flag F auf den Wert 1 gesetzt, um zu
markieren, dass die Lenkwinkelregelung aktiviert werden soll. Anschließend wird
das Verfahren mit Schritt 20 fortgesetzt.
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In
Schritt 16 wird geprüft,
ob der Fahrer das Lenkrad schnell dreht, indem der Betrag der Drehgeschwindigkeit
w mit einem vorgegebenen weiteren Schwellwert w02 der Drehgeschwindigkeit
verglichen wird. Der weitere Schwellwert w02 ist dabei größer als
der Schwellwert w01. Wird das Lenkrad schnell gedreht, ist also
der Betrag der Drehgeschwindigkeit w größer als der weitere Schwellwert
w02, wird zu Schritt 17 ansonsten zu Schritt 18 verzweigt.
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In
Schritt 17 wird das Flag F auf den Wert 0 gesetzt, um zu
markieren, dass die Lenkwinkelregelung deaktiviert werden soll.
Das Verfahren wird daraufhin mit Schritt 20 fortgesetzt.
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In
Schritt 18 wird geprüft,
ob der Fahrer das Lenkrad um einen großen Drehwinkel dreht. Das ist dann
der Fall, wenn der Betrag des Drehwinkels α größer als ein vorgegebener Drehwinkelschwellwert α0 ist. Ist
der Betrag des Drehwinkels α größer als
der Drehwinkelschwellwert α0,
wird zu Schritt 19 verzweigt, ansonsten zu Schritt 20.
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In
Schritt 19 wird das Flag F auf den Wert 0 gesetzt, um zu
markieren, dass die Lenkwinkelregelung deaktiviert werden soll.
Nach Schritt 19 wird das Verfahren mit Schritt 20 fortgesetzt.
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In
Schritt 20 wird geprüft,
ob der Wert des Flags F gleich 1 ist. Ist das der Fall wird zu Schritt 21 ansonsten
zu Schritt 22 verzweigt. In Schritt 21 wird die
Lenkwinkelregelung aktiviert, falls sie sich nicht bereits im aktiven
Zustand befindet, und in Schritt 22 wird die Lenkwinkelregelung
deaktiviert, falls sie sich nicht bereits in einem inaktiven Zustand
befindet. Von den Schritten 21 und 22 wird dann
zu Schritt 12 gesprungen, um durch eine zyklische Wiederholung
der Verfahrenschritte Änderungen
der Drehgeschwindigkeit w oder des Lenkwinkels α während der Rückwärtsfahrt zu berücksichtigen.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird in Schritt 14 zusätzlich noch
geprüft,
ob der Betrag des Drehwinkels α,
um den der Fahrer das Lenkrad dreht, kleiner ist als der vorgegebene
Drehwinkelschwellwert α0.
In diesem Fall ist es weiterhin denkbar, in Schritt 16 den
Betrag der Drehgeschwindigkeit w mit dem Schwellwert w01 statt mit
dem weiteren Schwellwert w02 zu vergleichen. Weiterhin ist es denkbar,
in Schritt 18 zusätzlich
oder alternativ zu der Prüfung,
ob der Betrag des Drehwinkels α größer als
der Drehwinkelschwellwert α0
ist, zu prüfen,
ob der Fahrer gegenüber
der bisherigen Lenkrichtung gegenlenkt.
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2 zeigt
eine schematische Darstellung eines Gespanns mit einem Kraftfahrzeug 20 und
einem Anhänger 21,
das mit aktivierter Lenkwinkelregelung nach rückwärts fährt. Die Lenkwinkelregelung umfasst
dabei beispielsweise eine Steer- by-Wire-Lenkeinrichtung,
d.h. einen Aktuator, der beispielsweise elektro-hydraulisch arbeitet
und der in der Lage ist, den Lenkwinkel des Kraftfahrzeugs 20, d.h.
den Einschlag der lenkbaren Räder
des Kraftfahrzeugs 20, nach Maßgabe eines elektrischen Signals
einzustellen.
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Der
Fahrer des Kraftfahrzeugs 20 gibt über das Lenkrad den Kurvenradius
der abzufahrenden Kreisbahn 22 vor. Das Kraftfahrzeug 20 weist
Abstandssensoren auf, die beispielsweise als Nahbereichsradarsensoren
ausgebildet sind und mit denen die relative Lage des Anhängers 21 bezüglich des Kraftfahrzeugs 20 ermittelt
wird. Anhand der ermittelten Lage wird dann der Anhängerwinkel,
d. h. der Winkel zwischen der Längsachse
des Kraftfahrzeugs 20 und der Längsachse des Anhängers 21 ermittelt. Dieser
Winkel und der Lenkwinkel der des Kraftfahrzeugs bestimmen den Verlauf
der Wegstrecke, entlang der das Kraftfahrzeug 20 geführt wird.
Durch die Lenkwinkelregelung werden der Lenkwinkel und hierdurch
der Anhängerwinkel
derart beeinflusst, dass das Kraftfahrzeug 20 entsprechend
dem vom Fahrer vorgegebenen Kurvenradius entlang der gewünschten
Kreisbahn 22 geführt
wird.
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Das
Kraftfahrzeug weist Sensoren zur Detektion der Lenkradbetätigung auf.
Das System kann somit anhand der Lenkradbetätigung erkennen, ob ein Bedarf
an einer Unterstützung
bei der Rückwärtsfahrt
besteht. Wenn der Fahrer das Lenkrad still hält oder lediglich sehr langsam
oder lediglich in geringem Maße
bewegt, wird dies als Indiz dafür
gewertet, dass ein Unterstützungsbedarf
besteht. Die Lenkwinkelregelung wird daraufhin aktiviert. Wenn der
Fahrer das Lenkrad hingegen schnell dreht oder um einen großen Drehwinkel
dreht oder gegenüber
der bisherigen Fahrrichtung gegenlenkt, wird dies als Indiz dafür gewertet,
dass ein Rangiervorgang vorliegt, bei dem die volle Beweglichkeit
des Gespanns erhalten bleiben soll. Die Lenkwinkelregelung wird
daraufhin deaktiviert um ein uneingeschränktes Rangieren zu ermöglichen.
Der Fahrer kann das Kraftfahrzeug 20 dann, wie in 3 gezeigt,
in herkömmlicher
Weise entlang der Wegstrecke 22 führen, ohne hierbei durch die
Lenkwinkelregelung eingeschränkt
zu werden.
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Gemäß den 2 und 3 handelt
es sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeug-Anhänger-Gespanns um ein Gespann
aus einem Personenkraftwagen und einem Anhänger. Selbstverständlich ist
die Erfindung auch bei einem Gespann aus einem Lastkraftwagen und
einem Anhänger
oder Auflieger einsetzbar.
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Der
besondere Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die Unterstützungsfunktion
mit geringem Hardwareaufwand realisierbar ist, wenn das Kraftfahrzeug
bereits eine elektro-hydraulische-Lenkeinrichtung sowie Abstandssensoren
für ein
Parkassistenzsystem aufweist.