DE102008018474A1

DE102008018474A1 - Fahrassistenzanlage für Kraftfahrzeuge, Verfahren zum haptischen Warnen eines Fahrers eines Kraftfahrzeuges und Verwendung

Info

Publication number: DE102008018474A1
Application number: DE200810018474
Authority: DE
Inventors: Falk Dr. Hecker; Ulrich Gücker; Andreas Buch
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH; Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH; Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date: 2008-04-11
Filing date: 2008-04-11
Publication date: 2009-11-12
Anticipated expiration: 2028-04-12
Also published as: DE102008018474B4

Abstract

Die Fahrassistenzanlage für Kraftfahrzeuge mit einem Gefahrensensor verwendet die Bremsanlage des Kraftfahrzeuges zum haptischen Warnen eines Fahrers, indem ausgewählte Bremsaktuatoren (6, 7; 8, 9) des Fahrzeuges (1) nach einem vorgegebenen Muster aktiviert und wieder deaktiviert werden. Damit kann man je nach Muster eine Vibration eines Lenkrades (14) des Fahrzeuges (1) erzeugen als auch ein Verhalten des Fahrzeuges (1), das das Fahren auf unebener Fahrbahn, einer Waschbrettfahrbahn oder das Überfahren eines Hindernisses simuliert. Zusätzlich kann auch durch Bremskraftdifferenz zwischen rechten und linken Vorderrädern (2, 3) ein haptisch fühlbares Warnsignal für eine bestimmte Ausschlagrichtung des Lenkrades (14) gegeben werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fahrerassistenzanlage für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie auf ein Verfahren zum haptischen Warnen eines Fahrers eines Kraftfahrzeuges gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 6 und auf eine Verwendung gemäß dem Patentanspruch 13.
Moderne Fahrerassistenzanlagen für Kraftfahrzeuge sollen dem Fahrer vor Gefahrensituationen warnen. Beispiel hierfür ist ein sogenannter Spurassistent, der mit Sensoren, wie z. B. einer Kamera, Ultraschallsensoren, Radarsignalen oder ähnlichem überwacht, ob Gefahr besteht, daß das Fahrzeug die Fahrbahn verläßt, worauf ein Warnsignal erzeugt wird (vgl. DE 10 2006 032 554 A1 oder DE 10 2006 050 214 A1 ).
In ähnlicher Weise arbeiten Abstandswarnsysteme, die den Abstand des Fahrzeuges zu einem vorausfahrenden Fahrzeug oder einem Hindernis messen und in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Abstand ermitteln, ob eine Kollisionsgefahr besteht.
Andere Systeme überwachen die Aufmerksamkeit des Fahrers mit einer Kamera durch Beobachtung dessen Augenbewegung, Lidschlagfrequenz oder ähnlichem und erzeugen ebenfalls eine Warnung, wenn ein Aufmerksamkeitsdefizit festgestellt wird.
Neben akustischen und optischen Warnungen wurde erkannt, daß auch haptische Warnungen sehr effektiv sind. Sie sind einerseits sehr schnell aufzunehmen, lenken den Fahrer nicht ab und führen ihn intuitiv und unmittelbar zu einer richtigen Reaktion. So assoziiert der Fahrer beispielsweise ein Lenkradvibrieren automatisch mit der Lenkaufgabe und seine Aufmerksamkeit wird unmittelbar auf die Fahrspur gelenkt. Bei dem oben erwähnten Spurassistenten ist es daher auch schon bekannt, ein Lenkradvibrieren auszulösen, wenn ein Spursensor ein Warnsignal erzeugt.
Dies bedingt jedoch entsprechende Stellglieder oder Aktuatoren, um das Lenkrad vibrieren zu lassen. In der Praxis geschieht dies bisher durch eine elektrisch ansteuerbare Servolenkung, die in vielen Klein- und Mittelklasse-Pkw als Ersatz für eine reine hydraulische Servolenkung verfügbar ist. In schweren Nutzfahrzeugen gibt es dagegen bis heute keine solchen Lenksysteme, da die notwendigen Lenkkräfte bisher elektrisch nicht sinnvoll erzeugt werden können.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, Fahrassistenzanlage und Verfahren zum haptischen Warnen eines Fahrers eines Kraftfahrzeuges dahingehend zu verbessern, daß mit geringem Aufwand eine wirksame haptische Warnung erzeugt werden kann. Diese Aufgabe wird durch die im Patentan spruch 1 bzw. Patentanspruch 6 bzw. Patentanspruch 13 angegebenen Merkmale gelöst.
Die Grundidee der Erfindung besteht darin, die Rückwirkung der Bremskräfte der Fahrzeugbremse auszunutzen, um ein haptisches Warnsignal zu erzeugen.
Hierdurch bieten sich verschiedene interessante Möglichkeiten, nämlich

– durch abwechselndes kurzzeitiges Betätigen der linken und rechten Vorderradbremse kann durch die Rückwirkung auf die Lenkung das Lenkrad zum Vibrieren gebracht werden;
– durch gleichzeitiges impulsweises Ansteuern beider Bremsen der Vorderachse oder aller Bremsen des Fahrzeuges kann ein Vibrieren des gesamten Fahrzeuges ausgelöst werden, was der Fahrer als unebene Fahrbahn empfindet und seine Aufmerksamkeit auf die Fahrbahn lenkt;
– durch gleichzeitiges einmaliges Aktivieren der Bremsen der Vorderachse oder aller Bremsen des Fahrzeuges kann ein Ruck für das Fahrzeug erzeugt werden und für den Fahrer ein Schlagloch oder das Überfahren eines Hindernisses simuliert werden;
– diese verschiedenen Ansteuerungsmöglichkeiten der Bremsen können auch überlagert werden, so daß beispielsweise gleichzeitig ein Vibrieren des Lenkrades und ein Vibrieren oder ein Ruck im gesamten Fahrzeug entsteht.
– Durch unterschiedliches starkes Bremsen der Vorderräder auf einer Seite des Fahrzeuges gegenüber denen der anderen Seite des Fahrzeuges kann entsprechend dem Lenkrollradius des Fahrzeuges ein Giermoment erzeugt werden, das den Fahrer einen haptischen Hinweis darauf gibt, in welcher Richtung er zu lenken hat.

Durch die Ansteuerfrequenz der einzelnen Bremsen und die jeweils ausgelöste Bremskraft können so unterschiedliche haptische Muster erzeugt werden, die der jeweiligen Gefahrensituation angepaßt sind, wie z. B. der Situation des Spurverlassens, des drohenden Auffahrunfalles, des zu schnellen Fahrens, der Ermüdung oder Unaufmerksamkeit des Fahrers, usw.
Die Realisierung in vorhandenen Nutzfahrzeugen ist mit geringem Aufwand möglich, da die meist modernen Nutzfahrzeuge ohnehin mit elektronischem Bremssystem (EBS) oder elektronischem Stabilitätsprogramm (ESP) ausgestattet sind, die eine autonome Ansteuerung der einzelnen Bremsen des Fahrzeuges ermöglichen. Somit bedarf es keiner zusätzlichen Aktuatoren, um die gewünschte haptische Warnung zu erzeugen.
In der Praxis kann man somit mit Hilfe des elektronischen Bremssystems oder des ESP an der Vorderachse abwechselnd links und rechts einen kleinen Bremsdruck anfordern, der bei entsprechender Frequenz am Lenkrad als Vibrieren spürbar ist. Damit kann der Fahrer auf das Abweichen von der Fahrspur aufmerksam gemacht werden.
Wird mit Hilfe des elektronischen Bremssystems oder des ESP an der Vorderachse zyklisch ein kleiner Bremsdruck angefordert, so spürt der Fahrer dies ähnlich wie eine ”Waschbrettpiste”.
Bei einem einzelnen kurzen Bremsruck fühlt sich dies wie das Überfahren eines Hindernisses an. Beide genannten Arten sind als Warnung bei einem drohenden Auffahrunfall geeignet.
Wird mit Hilfe des elektronischen Bremssystems oder des ESP an der Vorderachse ein zufällig rechts/links verteilter kleiner Bremsdruck angefordert, so fühlt sich dies für den Fahrer wie eine sehr unebene Fahrbahn an.
Die zyklischen Bremseingriffe können durch einen Differenzdruck zwischen links und rechts überlagert werden, um eine gewisse Lenkwirkung zu erzielen, was vom Lenkrollradius abhängig ist. Somit kann dem Fahrer hierdurch zusätzlich ein Lenkhinweis gegeben werden, in welcher Richtung er das Lenkrad zu drehen hat, um eine eventuelle notwendige Spurkorrektur vorzunehmen.
Kurz zusammengefaßt lehrt die Erfindung also die Verwendung einer Kfz-Bremsanlage zum haptischen Warnen eines Fahrers. Dies erfolgt gemäß dem Verfahren der Erfindung aufgrund eines Signals eines Gefahrensensors, indem das Signal des Gefahrensensors Bremsen eines Fahrzeuges kurzzeitig aktiviert. Dies kann mehrfach abwechselnd an den Vorderachsbremsen eines linken und eines rechten Vorderrades erfolgen oder mindestens an allen Vorderachsen gleichzeitig und zwar mehrfach zyklisch, mehrfach zufällig oder einmalig.
Als Gefahrensensor können alle bekannten Sensoren verwendet werden, wie z. B. Kameras, Abstandmeßgeräte auf Basis von Ultraschall, Radar, usw.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles im Zusammenhang mit der Zeichnung erläutert. Es zeigt:
1 eine Prinzipskizze eines Kraftfahrzeuges mit einer Fahrassistenzanlage nach der Erfindung,
2 ein Zeitdiagramm von Ansteuerimpulsen für die linke und rechte Vorderachsbremse zum Erzeugen einer Lenkradvibration;
3 ein Zeitdiagramm von Ansteuerimpulsen der linken und rechten Vorderachsbremse zur Simulation einer Waschbrettpiste;
4 ein Zeitdiagramm von Ansteuerimpulsen der linken und rechten Vorderachsbremse zur Simulation des Überfahrens eines Hindernisses;
5 ein Zeitdiagramm von Ansteuerimpulsen der linken und rechten Vorderachsbremse zur Erzeugung eines Lenkhinweises bei gleichzeitigem Vibrieren.
1 zeigt schematisch ein Kraftfahrzeug 1 mit einem linken Vorderrad 2, einem rechten Vorderrad 3, einem linken Hinterrad 4 und einem rechten Hinterrad 5. Jedem der Räder ist ein Bremsaktuator 6, 7, 8, 9 zugeordnet, wobei jeder Bremsaktuator 6 bis 9 einzeln von einem zentralen Steuergerät 10 ansteuerbar ist.
Weiter hat das Fahrzeug einen Gefahrensensor 11, der beispielsweise ein Spursensor zum Abtasten der Fahrbahn ist oder ein Abstandssensor zum Messen der Entfernung zu einem Hindernis oder einem vorausfahrenden Fahrzeug. Selbstverständlich können auch mehrere unterschiedliche Sensoren vorgesehen sein, die alle mit dem zentralen Steuergerät 10 verbunden sind. Die beiden Vorderräder 2 und 3 sind über ein Lenkgestänge 12 und ggf. ein Lenkgetriebe 13 mit einer Lenkung 14 in bekannter Weise verbunden.
Die Funktion der haptischen Warnung wird durch die Kombination des Gefahrensensors 11 des zentralen Steuergerätes 10 und der Bremsaktuatoren 6 und 7 sowie ggf. auch noch zusätzlich der Bremsaktuatoren 8 und 9 vorgenommen, was eine haptisch wahrnehmbare Rückwirkung auf die Lenkung 14 und/oder das gesamte Fahrzeug 1 hat.
Das zentrale Steuergerät verarbeitet Signale des Gefahrensensors 11 und löst durch Aktivieren einzelner Bremsaktuatoren 6, 7 und ggf. 8, 9 nach vorgegebenem Muster verschiedene haptisch wahrnehmbare Warnungen aus.
In 2 ist der zeitliche Verlauf von Ansteuerimpulsen für die Bremsaktuatoren 6 und 7 des linken und rechten Vorderrades dargestellt. Diese werden abwechselnd zeitlich versetzt mit kurzen Impulsen in der Größenordnung von 10 bis 100 Millisekunden angesteuert, wobei die Dauer der Impulse und die Dauer der Pause so zu wählen sind, daß ein Vibrieren der Lenkung bzw. des Lenkrades auftritt, jedoch keine wesentliche Bremswirkung für das Gesamtfahrzeug.
In 2 bedeutet ein Impuls, daß in dieser Zeit der jeweilige Bremsaktuator angesteuert wird, um die Bremse anzulegen, während in einer Impulspause der Bremsaktuator deaktiviert wird und die Bremse wieder gelöst. Je nach Art der Ansteuerung, wie z. B. elektro-pneumatisch oder rein elektrisch, werden dann die in 2 dargestellten Impulse in Bremsbefehle umgewandelt, wobei beispielsweise bei pulsweitenmodulierter elektro-pneumatischer Ansteuerung die Bremskraft, die letztlich angefordert wird, variiert werden kann.
Das zyklische abwechselnde Ansteuern der linken und rechten Bremsaktuatoren 6 und 7 der Vorderachse führt zu einem Vibrieren der Lenkung.
In 3 werden beide Bremsaktuatoren 6 und 7 der Vorderachse gleichzeitig zyklisch angesteuert. Daraus ergibt sich keine Rückwirkung auf die Lenkung 14 des Fahrzeuges, jedoch eine Rückwirkung auf das gesamte Fahrzeug, so daß sich dies für den Fahrer als Simulation einer ”Waschbrettpiste” bemerkbar macht.
In 4 werden die beiden Bremsaktuatoren 7 nur einmal mit stärkerer Bremswirkung parallel angesteuert, wodurch ein ”Bremsdruck” und damit für den Fahrer ein haptisches Warnsignal entsprechend dem Überfahren eines Hindernisses erzeugt wird.
In 5 werden die beiden Bremsaktuatoren 6 und 7 der Vorderachse so angesteuert, daß die Bremswirkung auf der einen Seite, beispielsweise am linken Vorderrad 2, starker ist als am rechten Vorderrad, so daß ein Differenzdruck entsteht, der entsprechend dem Lenkrollradius der Lenkung ein Giermoment erzeugt und damit eine Lenkwirkung, die dem Fahrer haptisch signalisiert, in welcher Richtung eine Lenkkorrektur zu erfolgen hat.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102006032554 A1 [0002]
- DE 102006050214 A1 [0002]

Claims

Fahrassistenzanlage für Kraftfahrzeuge mit einem Gefahrensensor, der ein Gefahrensignal erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß der Gefahrensensor (11) mit einem Steuergerät (10) verbunden ist, das Bremsaktuatoren (2, 3; 4, 5) des Fahrzeuges (1) nach einem vorgegebenen Muster aktiviert.
Fahrassistenzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (1) zyklisch abwechselnd einen Bremsaktuator (6) eines linken Vorderrades (2) und einen Bremsaktuator (7) eines rechten Vorderrades (3) aktiviert.
Fahrassistenzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (10) mindestens alle Bremsaktuatoren (6, 7) aller Vorderräder (2, 3) zyklisch aktiviert.
Fahrassistenzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (10) mindestens alle Bremsaktuatoren (6, 7) aller Vorderräder (2, 3) einmalig aktiviert.
Fahrassistenzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (10) die Bremsaktuatoren (6, 7) der Vorderräder (2, 3) so aktiviert, daß auf einer Seite des Fahrzeuges (1) eine stärkere Bremskraft erzeugt wird, als auf der anderen Seite des Fahrzeuges.
Verfahren zum haptischen Warnen eines Fahrers eines Kraftfahrzeuges aufgrund eines Signals eines Gefahrensensors, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal des Gefahrensensors Bremsaktuatoren des Fahrzeuges aktiviert.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal des Gefahrensensors Bremsaktuatoren mindestens der Vorderräder nach einem vorgegebenen Muster aktiviert und anschließend deaktiviert.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgegebene Muster zyklisch abwechselnd die Bremsaktuatoren des linken und des rechten Vorderrades aktiviert und anschließend deaktiviert.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgegebene Muster mindestens alle Bremsaktuatoren aller Vorderräder zyklisch gleichzeitig aktiviert.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgegebene Muster mindestens die Bremsaktuatoren aller Vorderräder einmalig aktiviert.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgegebene Muster die Bremsaktuatoren einer Seite der Vorderräder nach einem anderen Muster aktiviert als die der anderen Seite.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgegebene Muster eine Überlagerung der Muster der Ansprüche 7 oder 8 mit dem des Anspruches 9 ist.
Verwendung einer Kraftfahrzeugbremsanlage zum haptischen Warnen eines Fahrers aufgrund eines Signals eines Gefahrensensors.