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Die
Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug.
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Moderne
Kraftfahrzeuge weisen häufig ein Fahrerassistenzsystem
auf, dem eine Querführungsaufgabe zukommt. Ein solches
Fahrerassistenzsystem zeichnet sich üblicherweise durch
eine Kamera aus, die das Fahrzeugvorfeld aufnimmt und aus welchen
Informationen eine geeignete Steuerungseinrichtung die Position
des Fahrzeugs relativ zu seitlichen Fahrspurbegrenzungen bestimmt.
Ergibt sich hieraus, dass ein unbeabsichtigtes Verlassen der befahrenen
Fahrspur eintreten kann, nimmt das Assistenzsystem seine Querführungsaufgabe
wahr. Bekannt sind dabei passive Systeme, die bei Erfassen einer
solchen Situation lediglich ein Warnsignal geben, und aktive Systeme,
die dem Halten des Fahrzeugs in der Fahrspurmitte dienen, also aktiv
Lenkeingriffe zur Querführung vornehmen. Ein Beispiel für
ein passives Querführungssystem ist das sogenannte LDW-System
(LDW = Lane Departure Warning). In der einfachsten Ausprägung
gibt dieses Fahrerassistenzsystem bei Erfassen einer möglichen Gefahrensituation
lediglich ein Warnsignal, üblicherweise in Form einer über
das Lenkrad gegebene Vibrationswarnung, aus, um den Fahrer vor dem
Spurverlassen zu warnen. Eine weiterentwickelte Ausführung
des LDW-Systems appliziert zusätzlich über eine
geeignete Einrichtung ein Lenkmoment, welches das Auto quasi intermittierend
wieder zurück in die Fahrspur „stupst”.
Aktive Fahrerassistenzsysteme wie das HC-System (HC = Heading Control)
dienen dem Halten in der Fahrspurmitte. In einer ersten einfacheren
Systemausgestaltung ist innerhalb der Fahrspur ein sogenannter Fairway
definiert, innerhalb dem das System inaktiv ist. Erst ab einem bestimmten
Abstand von der Fahrspurmitte regelt das System das Fahrzeug durch
Gabe eines Lenkmoments zur aktiven Lenkbeeinflussung wieder zurück, so
dass das Fahrzeug quasi immer innerhalb des definierten Fairways
verbleibt. Eine weitere entwickelte HC-Systemsstufe arbeitet ohne
einen definierten Fairway und regelt quasi kontinuierlich das Fahrzeug in
die Fahrbahnmitte, erzeugt also kontinuierlich Lenkmomente, um das
Fahrzeug aktiv in der Mitte zu führen. Diese am tiefsten
ausgeprägte Systemausführung besitzt die beste
Spurhaltegüte und ist aus regelungstechnischer Sicht die
beste Alternative.
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Mit
solchen aktiven Querführungssystemen ist jedoch verbunden,
dass der Fahrer die intermittierenden oder nahezu kontinuierlich
gegebenen aktiven Lenkeingriffe selber erfährt, da er diese über
das Lenkrad spürt. Denn infolge der festen Kopplung des Lenkrads
mit dem Lenksystem und dem Umstand, dass die zur Gabe des Lenkmoments
dienende Einrichtung das Lenkmoment an eine quer verschiebbare Steuerstange
gibt, die mit den beiden zu lenkenden Vorderrädern bewegungsgekoppelt
ist, mit der aber auch die Lenksäule und über
diese das Lenkrad verbunden ist, ist eine direkte Bewegungskopplung zwischen
der aktiven Querführungs-Lenkeinrichtung und dem Lenkrad
und hierüber mit dem Fahrer gegeben. Für den Fahrer
scheint damit das Lenkrad infolge der ständigen Lenkeingriffe
quasi ein Eigenleben zu vermitteln. Weiterhin sinkt damit gegebenenfalls die
Konzentration des Fahrers, nachdem er sich zunehmend auf das aktive
System verlässt. Auch wird ein quasi „nervöses” Lenkrad
häufig als störend und den Fahrkomfort vermindernd
empfunden, was sich mitunter nachteilig auf die Akzeptanz eines
solchen aus sicherheitstechnischer Sicht jedoch sehr guten Assistenzsystems
auswirkt.
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Der
Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, ein Kraftfahrzeug anzugeben,
das eine Möglichkeit zur aktiven Querführung im
Rahmen eines Fahrerassistenzsystem bietet, ohne den Fahrer im Rahmen
des Systembetriebs über Gebühr zu beeinflussen
bzw. zu bevormunden.
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Zur
Lösung dieses Problems ist erfindungsgemäß ein
Kraftfahrzeug vorgesehen, umfassend
- – ein
Lenkrad,
- – eine über das Lenkrad drehbare Lenksäule,
- – eine querverschiebbare Steuerstange, die mit zwei
zu lenkenden Rädern bewegungsgekoppelt ist,
- – ein der Lenksäule zugeordnetes Überlagerungsgetriebe, über
das ein durch Drehen des Lenkrads erzeugter Drehwinkel mit einem über
einen mit dem Überlagerungsgetriebe gekoppelten Stellmotor
erzeugten Drehwinkel zur Erzeugung eines der Bewegung der Steuerstange
dienenden Überlagerungsdrehwinkels überlagerbar
ist,
- – sowie ein Fahrerassistenzsystem mit einer Einrichtung
zum Geben eines separaten, der Bewegung der Steuerstange dienenden
Lenkmoments zum aktiven Querfähren des Kraftfahrzeugs,
wobei
das Überlagerungsgetriebe über
den Stellmotor derart verstellbar ist, dass eine infolge der Gabe eines
separaten Lenkmoments durch die Einrichtung verursachte Drehung
der Lenksäule derart zumindest teilweise kompensiert wird,
dass die resultierende tatsächliche Lenkraddrehbewegung verglichen
mit der aus dem gegebenen Lenkmoment resultierenden theoretischen
Lenkraddrehbewegung geringer ist.
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Die
Erfindung ermöglicht eine zumindest teilweise Kompensation
des zu der als störend empfundenen Lenkraddrehbewegung
führenden, aus einem aktiven Querführungsbetrieb
des Fahrerassistenzsystems resultierenden Lenkmoments durch die
erfindungsgemäße Ansteuerung eines der Lenksäule zugeordneten Überlagerungsgetriebes, über
das ein quasi kompensierendes „Gegenlenkmoment” erzeugt
und an die Lenksäule gegeben wird, so dass die resultierenden
Lenkraddrehbewegung verglichen mit der sich aus dem über
die Fahrerassistenz-Einrichtung gegebenen Lenkmoment theoretisch
ergebenden Lenkraddrehbewegung geringer ist oder wie besonders bevorzugt
ist es zu einer vollständigen Kompensation kommt.
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Überlagerungsgetriebe
oder Überlagerungslenkungen bei Kraftfahrzeugen sind bekannt,
siehe hierzu beispielsweise
WO 2005/054035 A1 . Solche Überlagerungsgetriebe
oder Überlagerungslenkungen zeichnen sich dadurch aus,
dass dem vom Fahrer über das Lenkrad und die Lenksäule
gewählten Lenkwinkel bei Bedarf ein weiterer Lenkwinkel
durch einen Stellmotor, der dem Überlagerungsgetriebe zugeordnet
ist, überlagert werden kann. Der Stellmotor und damit der
weitere Drehwinkel, der positiv, also vergrößernd,
oder negativ, also verkleinernd sein kann, wird durch eine geeignete
Steuerungs- oder Regelungseinrichtung gesteuert und dient zur Erhöhung
der Fahrstabilität des Fahrzeugs. Es ist bekannt, ein solches Überlagerungsgetriebe
z. B. als Planetenradgetriebe auszuführen, wobei die Lenksäule,
die mit einer ersten Getriebeeingangswelle verbunden ist, axial
unterbrochen ist und von einem Stufenplaneten, der sich um Sonnenräder
der Lenksäulenteile bewegt, drehbar verbunden wird. Die
Stufenplaneten wiederum sind in einem Planetenradträger
gelagert, der seinerseits mit einem Schrauben- oder Schneckengetriebe
um die Lenksäule und deren Sonnenräder bewegbar
ist. Die Drehbewegung des Planetenradträgers wiederum wird
mit Hilfe einer Schraube oder Schnecke an einer zweiten Getriebeeingangswelle
des Überlagerungsgetriebes abgeführt.
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Alternativ
ist der Einsatz eines servo-elektromotorischen Antriebs, der in
eine Lenksäule integriert wird, bekannt. Dieser Antrieb
weist ein Gehäuse auf, das mit einem ersten Abschnitt der
Lenksäule verbunden ist, eine Antriebswelle ist mit einem
zweiten Lenksäulenabschnitt verbunden. Der eine Abschnitt der
Lenksäule ist dabei mit dem Lenkrad, der andere z. B. mit
einem Lenkgetriebe verbunden. Durch den servo-elektrischen Antrieb
ist die Antriebswelle relativ zu dem Antriebsgehäuse drehbar,
um einen zusätzlichen Lenkwinkel zu erzeugen.
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Eine
dritte Ausführung eines Überlagerungsgetriebe
sieht den Einsatz eines Überlagerungsgetriebes in Form
eines Well- oder Pulsatorgetriebes auf, wobei auch hier ein Servomotor
zum Einsatz kommt, über den als Stellelement der weitere
Drehwinkel generiert wird. Obige Aufzählung ist nicht abschließend.
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Es
sind also ersichtlich unterschiedliche, dem Fachmann bekannte Ausführungsformen
von Überlagerungsgetrieben bekannt, die zu dem erfindungsgemäßen
Zweck eingesetzt werden können. Erfindungsgemäß wird
nun dieses Überlagerungsgetriebe genutzt, wie beschrieben
das „Gegenlenkmo ment” zu erzeugen. Seitens des
Fahrerassistenzsystems bzw. dessen Steuerungseinrichtung, über
die die Einrichtung zur Gabe des Querführungs-Lenkmoments
gesteuert wird, ist bekannt, in welcher Größenordnung
das querführende Lenkmoment angelegt wird, woraus sich
auch ergibt, wie groß der theoretische „Rücklenkwinkel” ist,
der als Lenkraddrehbewegung am Lenkrad auftreten würde. Über
diese Information wird nun der Stellmotor des Überlagerungsgetriebe
angesteuert, um eine Gegendrehung im Überlagerungsgetriebe
zu erzeugen, über die die aus der aktiven Querführungsstellbewegung
resultierende Lenksäulendrehung kompensiert wird. Der Stellmotor
und das Überlagerungsgetriebe laufen also quasi in die
entgegengesetzte Richtung zur Querführungsbewegung. Dieses „Gegenlenkmoment” respektive
diese „Gegendrehung” bewirkt nun mit besonderem
Vorteil die Kompensation, so dass, je nachdem, wie der Kompensationsgrad
ausgelegt wird, die tatsächliche Lenkraddrehbewegung trotz aktiver
Querführung entweder weit geringer ist, als die theoretische
Bewegung oder wie erfindungsgemäß vorgesehen ist,
es zu einer vollständigen Kompensation kommt. Diese vollständige
Kompensation wird bevorzugt, da dann sichergestellt ist, dass der Fahrer
keinerlei aus einem aktiven Systemeingriff resultierende Lenkradbewegung
spürt. D. h., dass die Steuerungseinrichtung den Stellmotor
so ansteuert, dass die theoretische Lenkraddrehbewegung zu 100%
ausgeglichen wird und das Lenkrad im Endeffekt still steht.
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Wie
bereits beschrieben umfasst das Fahrerassistenzsystem eine eigene
Steuerungs- oder Regelungseinrichtung, die die Einrichtung zur Gabe des
querführenden Lenkmoments an die quer verschiebliche Steuerstange
ansteuert. Diese Steuerungseinrichtung kann nun gleichzeitig zum
Ansteuern des Stellmotors des Überlagerungsgetriebes dienen.
Sie ist in der Lage, aus den vorhandene Steuerinformationen für
die Systemeinrichtung unmittelbar die Steuerinformationen für
den Stellmotor für die gezielte „Rückdrehung” zu
ermitteln. Denkbar wäre es aber auch, dass diese Steuerungseinrichtung
mit einer lediglich zur Steuerung des Stellmotors dienenden Steuerungs-
oder Regelungseinrichtung kommuniziert und die Steuerparameter für
den Betrieb der Fahrerassistenzsystem-Einrichtung überträgt.
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Wie
bereits beschrieben, umfasst ein Fahrerassistenzsystem üblicherweise
eine Erfassungseinrichtung zur Ermittlung der Fahrspur, vornehmlich in
Form einer Kamera, die das Fahrzeugvorfeld aufnimmt, wobei das Kamerabild
kontinuierlich in einer Steuerungseinrichtung ausgewertet wird und
so die Fahrspur respektive deren Begrenzungen sowie die eigene Position
des Kraftfahrzeugs erfasst wird. Nun ist es grundsätzlich
möglich, die erfindungsgemäße teilweise
oder vollständige Kompensation im gesamten Überwachungsbereich
vorzunehmen, also stets zu kompensieren, unabhängig davon,
wie nun die konkrete Relativposition des Kraftfahrzeugs zu den Fahrspurbegrenzungen
ist. Um zu vermeiden, dass sich der Fahrer zu sehr auf das Fahrzeug
respektive auf die aktive Querführung verlässt,
sieht eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung
vor, dass das Fahrerassistenzsystem derart ausgebildet ist, dass die
zumindest teilweise Kompensation nur bei Erfassen einer in einem
definierten Teilbereich der systemseitig bestimmten Fahrspurbreite
liegenden Relativposition des Fahrzeugs erfolgt, wobei dieser Teilbereich
zweckmäßigerweise in der Fahrspurmitte liegt. D.
h., dass das Lenkrad trotz aktiver Querführung nur dann
still steht bzw. die Kompensation erfolgt, wenn das Fahrzeug von
Haus aus relativ mittig fährt, d. h., sich im bevorzugt
in der Fahrspurmitte liegenden Teilbereich der Fahrspur befindet.
Bewegt sich das Fahrzeug jedoch außerhalb dieses definierten
Teilbereichs, so soll trotz aktiver Querführung über
das Fahrerassistenzsystem infolge der in diesem Bereich fehlenden
Kompensation auch eine Warnfunktion erfolgen, indem der Fahrer eben
haptisch die Lenkradbewegung, die aus der aktiven Querführung
resultiert, spürt. Hierüber kann er erkennen,
dass er außerhalb des definierten Teilbereichs fährt,
jedoch die aktive Querführung greift. Er kann dann selber
wieder aktiv in die Mitte zurücklenken, wo dann wiederum der
Kompensationsbetrieb aktiv ist.
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Wie
bereits beschrieben, ist insbesondere im Bereich der Fahrspurbegrenzungen
unbedingt die Aufmerksamkeit des Fahrers erforderlich, so dass er aktiv
handeln und in den Lenkbetrieb eingreifen kann. Zu diesem Zweck
sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, bei Erfassen einer in
weiteren im Bereich der Fahrbahnbegrenzung liegenden definierten
Teilbereichen der erfassten Fahrspurbreite liegenden Relativposition,
gegebenenfalls zusätz lich zur aktiven Querführung, über
ein akustisches und/oder haptisches und/oder optisches Anzeigemittel
ein Warnsignal zu geben. Diese Erfindungsausgestaltung sieht also
die zusätzliche Integration einer Warnfunktion, also einer
LDW-Funktion am Fahrspurrand vor. Der Fahrer erhält hier
in jedem Fall ein Warnsignal das bevorzugt haptisch über
das Lenkrad gegeben wird, gegebenenfalls alternativ oder zusätzlich
hierzu auch akustischer Form sein kann, wie auch ein optisches Warnsignal,
z. B. über ein Head-Up-Display im Bereich der Windschutzscheibe, gegeben
werden kann. In jedem Fall handelt es sich hierbei um ein echtes
Warnsignal, das zum Informieren des Fahrers gegeben wird. Dieses
Warnsignal kann entweder alternativ oder zusätzlich zu
einer aktiven Querführung, die auch in diesem Bereich noch gegeben
sein kann, um das Fahrzeug wieder automatisch aktiv zurückzuführen,
gegeben werden.
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Diese
Erfindungsausgestaltung kombiniert also ein aktives Querführungssystem
mit einem passiven, jedoch ebenfalls der Querführung dienenden reinen
Warnsystem und bietet die Möglichkeit, die Systeme unabhängig
voneinander und lediglich in Abhängigkeit der gegebenen
Ist-Relativposition des Fahrzeugs bezogen auf die Fahrspurbreite
zu betreiben.
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Neben
dem Kraftfahrzeug betrifft die Erfindung ferner ein Verfahren zum
Betrieb eines Kraftfahrzeugs umfassend ein Lenkrad, eine über
das Lenkrad drehbare Lenksäule, eine quer verschiebbare
Steuerstange, die mit zwei zu lenkenden Rädern bewegungsgekoppelt
ist, ein der Lenksäule zugeordnetes Überlagerungsgetriebe, über
das ein durch Drehen des Lenkrads erzeugter Drehwinkel mit einem über
einen mit dem Überlagerungsgetriebe gekoppelten Stellmotor
erzeugten Drehwinkel zur Erzeugung eines der Bewegung der Steuerstange
dienenden Überlagerungsdrehwinkels überlagerbar
ist, sowie ein Fahrerassistenzsystem mit einer Einrichtung zum Geben
eines separaten, der Bewegung der Steuerstange dienenden Lenkmoments
zum aktiven Querfähren des Kraftfahrzeugs, wobei das Fahrerassistenzsystem
eine Erfassungseinrichtung zur Ermittlung der Fahrspur umfasst und
der aktiven Querführung des Fahrzeugs bei Erfassen einer
vorbestimmten Relativposition des Kraftfahrzeugs zu einer Fahrspurbegrenzung
dient, wobei bei Erfas sung einer in einem definierten ersten Teilbereich
der systemseitig bestimmten Fahrspur liegenden Relativposition das Überlagerungsgetriebe über
den Stellmotor derart verstellt wird, dass eine infolge der Gabe
eines separaten Lenkmoments durch die Einrichtung verursachte Drehung
der Lenksäule derart zumindest teilweise kompensiert wird,
dass die resultierende tatsächliche Lenkraddrehbewegung
verglichen mit der aus dem gegebenen Lenkmoment resultierenden theoretischen
Lenkraddrehbewegung geringer ist, während bei Erfassung
einer in einem oder zwei seitlich neben dem ersten Teilbereich liegenden
zweiten Teilbereichen liegenden Relativposition lediglich eine aktive Querführung
ohne kompensierender Verstellung des Überlagerungsgetriebes
erfolgt, und wobei bei Erfassung einer in fahrspurrandseitig liegenden
dritten Teilbereichen liegenden Relativposition anstelle oder zusätzlich
zur aktiven Querführung ein akustisches und/oder optisches
und/oder haptisches Warnsignal gegeben wird.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren bietet die Möglichkeit,
ein aktives Querführungssystem mit einem reinen Querführungs-Warnsystem
zu kombinieren, also eine Kombination aus dem eingangs beschriebenen
LDW-System mit dem beschriebenen HC-System, vorzugsweise dem kontinuierlichen HC-System
der aufgeführten Ausbaustufe. Die erfasste Fahrspurbreite
wird in drei Teilbereiche aufgeteilt, nämlich den ersten
Teilbereich, der bevorzugt in der Fahrspurmitte liegt, und in dem
die kompensierte aktive Querführung erfolgt. Bevorzugt
zu beiden Seiten schließt sich jeweils ein zweiter Teilbereich
an, indem eine aktive Querführung erfolgt, jedoch ohne Kompensation.
Schließlich schließen sich die beiden dritten
Teilbereich zur Seite im Bereich der Fahrspurränder hin
an, in denen optimal die aktive Warnsignalgabe erfolgt. Die Fahrspur
wird also erfindungsgemäß in vorteilhafter Weise
so aufgeteilt, dass zum einen die beiden Systeme vorteilhaft miteinander
gekoppelt sind und zusätzlich eine Lenkradbewegungskompensation
gegeben ist, wobei diese jedoch nur auf einen bestimmten Teilbereich
beschränkt ist, um den Fahrer so wenig wie möglich
an den Systembetrieb zu gewöhnen und die Fahreraufmerksamkeit stets
hoch zu halten.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich
aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen
sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 eine
Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs
als Seitenansicht,
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2 eine
Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs
als Aufsicht auf das Lenksystem und
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3 eine
Darstellung zur Aufteilung der Fahrspurbreite hinsichtlich der Betriebsbereitschaft der
unterschiedlichen Assistenzsysteme.
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1 zeigt
ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug 1,
umfassend ein Lenkrad 2, eine Lenksäule 3,
eine querbewegliche Steuerstange 4, über die die
beiden Vorderräder 5 lenkbar sind, sowie ein Überlagerungsgetriebe 6 nebst
zugeordnetem Stellmotor 7, über das im Bedarfsfall
ein Überlagerungsdrehwinkel dem eigentlichen, über
eine vom Fahrer veranlasste aktive Lenkraddrehung erzeugten Lenkwinkel überlagert
werden kann. Der Stellmotor 7 wird hierzu über
ein geeignetes Steuergerät 8 angesteuert. Das Überlagerungsgetriebe
kann an einer beliebigen Stelle an der Lenksäule 3 angeordnet
oder in diese integriert werden, je nach Ausgestaltung des Getriebes.
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Vorgesehen
sind ferner zwei Fahrerassistenzsysteme, nämlich ein erstes
Fahrerassistenzsystem 9, das als Spurverlassenswarnsystem (LDW-System)
ausgelegt ist, sowie ein zweites Fahrerassistenzsystem 10,
das als aktives Lenk- oder Querführungssystem (HC-System)
ausgelegt ist. Beide werden im gezeigten Beispiel von einer gemeinsamen
Steuerungseinrichtung 11 gesteuert. Während das
Fahrerassistenzsystem 9 als reines Warnsystem lediglich
zum Erzeugen eines Warnsignals dient, beispielsweise dadurch, dass
ein Vibrationssignal am Lenkrad 2 über das Steuergerät 11 erzeugt
wird, oder dass über einen Lautsprecher oder ein Lautsprechersystem 12 eine
akustische Warnung gegeben wird, dient das zweite Fahrerassistenzsystem 10 dazu,
tatsächlich aktiv die Lenkbewegung der Vorderräder 5 zu
steuern. Während das Fahrerassistenzsystem 9 allein
von der Steuer- oder Regelungseinrichtung 11 gesteuert
wird, wird das Fahrerassistenzsystem 10 von den Steuer-
oder Regelungseinrichtungen 11 und 13 gesteuert.
Für eine aktive Querführung kommuniziert die Steuerungseinrichtung 11 mit
der Steuerungseinrichtung 13, die ihrerseits mit einer
Einrichtung 14, die mit der querverschiebbaren Steuerstange 4 gekoppelt
ist, in Verbindung steht. Hierzu kämmt beispielsweise eine
Abtriebswelle der Einrichtung 14 mit einer entsprechenden
Verzahnung der als Zahnstange ausgeführten Steuerstange 4. Ein
aktiver Querführungseingriff erfolgt dann, wenn über
eine Kamera 15, die das Fahrzeugvorfeld erfasst, und seitens
der Steuerungseinrichtung 11 ermittelt wird, dass die Relativposition
des Fahrzeugs bezogen auf die seitens der Steuerungseinrichtung 11 erfasste
Fahrspurbreite so ist, dass eine aktive Querführung des
Fahrzeugs zur Fahrerunterstützung erforderlich ist. In
einem solchen Fall wird dann ohne Fahrertätigkeit über
die Steuerungseinrichtung 13 und die Einrichtung 14 der
Lenkbetrieb aktiv beeinflusst und eine Verstellung der Vorderräder 5 durch eine
aktive Querverschiebung der Steuerstange 4 erreicht.
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Demgegenüber
warnt das erste Fahrerassistenzsystem 9 lediglich, und
zwar dann, wenn die Gefahr droht, dass das Fahrzeug die Fahrspur
verlässt, wenn also ermittelt wird, dass die Relativposition
des Fahrzeugs derart bezüglich einer Fahrspurberandung
liegt, dass in Kürze das Fahrzeug bei Fortsetzung der Fahrt über
die Fahrspurberandung fährt. Auch dies wird in der Steuerungseinrichtung 11 basierend
auf den Kamerabildern ermittelt.
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Kommt
es nun zu einem aktiven Querführungseingriff (wenn die
Steuerungseinrichtung 11 die Steuerungseinrichtung 13 entsprechend
ansteuert, die dann ihrerseits wiederum die Einrichtung 14 ansteuert,
die dann die Steuerstange 4 verschiebt), so kommt es infolge
der Bewegungskopplung der Lenksäule 3 mit der
Steuerstange 4, auch hier beispielsweise über
einen Verzahnungseingriff, infolge der Steuerstangenverschiebung
zu einer Drehbewegung an der Lenksäule 3. Diese
würde, wenn sie nicht in der erfindungsgemäßen
Weise kompensiert werden würde, zu einer entsprechenden selbständigen
Drehung des Lenkrads führen, resultierend aus der Bewegungskopplung
der Lenksäule 3 mit der Steuerstange 4.
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Um
dies nun zu vermeiden, steuert die Steuerungseinrichtung 11 gleichzeitig
zur Steuerungseinrichtung 13 auch die Steuerungseinrichtung 8 an,
die dann ihrerseits den Stellenmotor 7 so ansteuert, dass das Überlagerungsgetriebe 6 einen
zusätzlichen Drehwinkel erzeugt und der aus der aktiven
Querführung resultierenden Lenksäulendrehung überlagert, so
dass sich im Endeffekt ein Überlagerungsdrehwinkel an dem
zum Lenkrad 2 führenden Lenksäulenabschnitt
von 0° ergibt, dass also mithin das Lenkrad 2 trotz
einer abschnittsweisen Lenksäulenverstellung nicht bewegt
wird. Die Kompensation dieser Lenksäulenbewegung findet
also letztlich im Überlagerungsgetriebe 6 statt.
Das Überlagerungsgetriebe 6 kann beliebiger Natur
oder Ausgestaltung sein, solange in Verbindung mit dem Stellmotorenbetrieb
sichergestellt ist, dass ein „Gegendrehwinkel” bzw.
ein „Gegenlenkwinkel” erzeugt werden kann, der
dem aus der aktiven Querführung resultierenden, vom Fahrer
quasi ungewollten Lenksäulendrehwinkel entgegengerichtet
ist und diesen vorzugsweise vollständig kompensiert. An
dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass die Steuerungseinrichtungen 8 und 13 nicht
zwingend als separate Steuerungseinrichtung vorgesehen sein müssen.
Vielmehr wäre es auch denkbar, eine zentrale Steuerungseinrichtung
in Form der Steuerungseinrichtung 11 vorzusehen, das dann
sowohl die beiden Fahrerassistenzsysteme 9, 10 bedient,
wie auch die Steuerung der Querführungs-Einrichtung 14 und
des Stellmotors 7 übernimmt. Denkbar wäre
es jedoch auch, dass die beiden Steuerungseinrichtungen 8 und 13 miteinander kommunizieren,
d. h., dass bei Ansteuerung der Steuerungseinrichtung 13 über
die Steuerungseinrichtung 11 zur Erzeugung eines aktiven
Quer-Lenkwinkels die Steuerungseinrichtung 13 ihrerseits
die Steuerungseinrichtung 8 zur Erzeugung des entsprechenden Überlagerungs-Lenkwinkel
ansteuert. D. h., dass letztlich der Kommunikationsbetrieb beliebig sein
kann, je nachdem, welche Steuerungseinrichtungen verbaut sind, solange
sichergestellt ist, dass die entsprechenden erforderlichen Steuerinformationen
zeitnah an der jeweiligen Steuerungseinrichtung vorliegen. Anstelle
der Gabe von Lenkwinkeln oder Lenk winkeloffsets ist es auch denkbar,
als Steuerparameter konkrete Lenkmomente zu übertragen.
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Die
erfindungsgemäße Lenkwinkel- oder Lenkmomentkompensation
kann entweder immer erfolgen, also unabhängig von der tatsächlichen
Position des Fahrzeugs bezogen auf die erfasste Fahrspurbreite.
Zweckmäßig ist es jedoch, wenn die Kompensation
nur in einem bestimmten Teilbereich der Fahrspur bzw. Fahrspurbreite
erfolgt, während ansonsten die Kompensation nicht vorgenommen
wird und der Fahrer zwangsläufig eine Lenkradbewegung im
Falle eines Eingreifens der aktiven Querführung über
das zweite Fahrerassistenzsystem 10 und die Einrichtung 14 spürt.
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3 zeigt
ein Beispiel der Aufteilung einer Fahrspur 16 in entsprechende
Teilbereich, die hier mit A, B und C definiert sind. Die Fahrspur 16 selber ist über
zwei seitliche Fahrspurbegrenzungen 17, z. B. durchgehende
oder gestrichelte Fahrbahnmarkierungen begrenzt und in ihrer Breite
definiert. Diese Fahrbahnbegrenzungen 17 werden über
die Steuerseinrichtung 13 aus den Kamerabildern erfasst,
die Ist-Position des Fahrzeugs bezogen auf die Fahrspur 16 wird
aus der bekannten Kameraposition über die Steuerungseinrichtung 11 ermittelt.
Diese Funktionalität im Zusammenhang mit Fahrerassistenzsystemen
(LDW-System, HC-System) ist hinlänglich bekannt.
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Je
nachdem, in welchem Teilbereich A, B oder C sich nun das Fahrzeug – bzw.
ein ausgezeichneter Punkt am Fahrzeug, üblicherweise ein
Punkt auf der Fahrzeuglängsachse – befindet, gestaltet sich
der Steuervorgang anders. Ermittelt das Steuergerät 11 eine
Relativposition des Fahrzeugs bzw. des ausgezeichneten Punktes im
Teilbereich A, der in der Mitte der Fahrspur 16 liegt,
so wird im Falle einer aktiven Querführung eine Kompensation
vorgenommen, d. h., dass innerhalb dieses Bereichs A die Kompensationsfunktion
aktiv ist. Eingriffe in das Lenksystem werden also am Lenkrad ausgeblendet”.
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An
den mittleren Teilbereich A schließen sich zu beiden Seiten
die Teilbereiche B an. Wird eine Relativposition in einem dieser
Bereiche B ermittelt, so ist die aktive Querführung zwar
immer noch aktiv, d. h., das Fahrerassistenzsystem 10 versucht
nach wie vor, das Fahrzeug aktiv wieder in die Fahrbahnmitte zurückzuführen.
Eine Kompensation eines Lenksystemeingriffs erfolgt hier jedoch
nicht mehr. D. h., der Fahrer erhält in diesem Falle eine
Rückmeldung eines aktiven Lenkeingriffs über das
Lenkrad 2, da die Lenkverstellung nicht mehr kompensiert
wird.
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In
den Bereichen C, die sich zu beiden Seiten an die Bereiche B anschließen
und bis zu den Fahrbahnmarkierungen 17 laufen, ist das
zweite Fahrerassistenzsystem 9, hier also das LDW-System,
aktiv. Wird eine in einem dieser Bereiche C liegende Relativposition
des Fahrzeugs bzw. des ausgezeichneten Punktes ermittelt, so wird
in jedem Fall eine vorzugsweise haptische, gegebenenfalls auch akustische
oder optische Warnmeldung ausgegeben, um den Fahrer sofort zu warnen
und zum aktiven Lenkeingriff aufzufordern. Eine aktive Querführung zur
Unterstützung ist in diesem Bereich C nicht mehr erforderlich,
es ist jedoch denkbar, auch in diesem Bereich eine aktive Querführung über
das Fahrerassistenzsystem 10 zuzulassen. D. h., dass letztlich
der Abschnitt B sich bis zu den Fahrbahnbegrenzungen 17 erstreckt,
wobei im Abschnitt C die LDW-Funktion zusätzlich überlagert
wird.
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Die
Breite der Abschnitte A, B und C ist veränderlich, sie
orientiert sich selbstverständlich an der erfassten realen
Fahrspurbreite.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2005/054035
A1 [0007]