DE102009019663A1

DE102009019663A1 - Verfahren zum Erfassen einer pysikalischen Größe an einer Lenkhandhabe

Info

Publication number: DE102009019663A1
Application number: DE102009019663A
Authority: DE
Inventors: Torsten Bajorat
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2009-04-30
Filing date: 2009-04-30
Publication date: 2010-11-04
Also published as: WO2010124924A3; WO2010124924A2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen einer physikalischen Größe an einer Lenkhandhabe, insbesondere eines Lenkrades 1 eines Fahrzeuges. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass eine Änderung der physikalischen Größe erfasst wird, um auf die Gemütslage des Fahrers zu schließen und den Fahrer durch Anpassung eines oder mehrerer Regelsystem des Fahrzeuges an die Gemütslage zu unterstützen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen einer physikalischen Größe an einer Lenkhandhabe, insbesondere eines Lenkrades eines Fahrzeuges.
Nicht zuletzt aufgrund des immer größer werdenden Verkehrsaufkommens wird der Fahrer eines Fahrzeuges zunehmend beansprucht. In modernen Fahrzeugen stehen dem Fahrer zu Unterstützung zahlreiche elektronische Hilfssysteme zur Verfügung, wie ACC (Adaptive Cruise Control), HBA (Hydraulischer Bremsassistent (BA)), ASR (Antriebsschlupfregelung), ESP^® (Elektronisches Stabilitätsprogramm) usw..
Aus dem Stand der Technik ist zur Steigerung der Fahrsicherheit eine Vielzahl von Verfahren zum Erfassen einer physikalischen Größe bekannt. Insbesondere sind viele Systeme und Verfahren bekannt, welche der Erkennung der Müdigkeit des Fahrers dienen.
So ist beispielsweise aus der DE 10 2005 030 934 A1 bekannt, an einem Lenkrad eines Kraftfahrzeuges Muskelspannungssensoren als eine Vorrichtung zur Erkennung der Müdigkeit eines Fahrers vorzusehen. Wird durch die Vorrichtung die Müdigkeit des Fahrers detektiert, erfolgt eine haptische Warnung des Fahrers.
Aus der US 6,218,947 ist eine Einrichtung bekannt, bei welcher der Kontakt zwischen einer Hand des Fahrers und einem Lenkrad durch den Vergleich einer ersten Kapazität mit einer zweiten Kapazität erfolgt.
Weiter ist aus der DE 195 45 848 A1 bekannt, das Lenkrad mit Elektroden zum Messen von Parametern für die Vitalfunktion wie Herzfrequenz, Herzratenänderung und/oder Körpertemperatur auszustatten. Von einer Änderung dieser Vitalfunktionen wird auf Unwohlsein, Einschlafen oder sonstiges Absinken der Aufmerksamkeit geschlossen und der Fahrer wird durch eine Anzeige mit Warn- und Informationsfeldern darauf aufmerksam gemacht.
Ferner ist aus der DE 100 48 956 A1 ein mit einer Messanordnung versehenes Lenkrad bekannt, bei welchem an dem Lenkrad eine leitende und an eine Spannungsversorgung angeschlossene Fläche angeordnet ist, wobei die leitende Fläche gemeinsam mit der Handauflagefläche des Fahrzeugführers und mit einem das Dielektrikum bildender Lenkradbezug einen Kondensator ausbilden, wobei aufgrund des bei an dem Lenkrad aufliegende Hand des Fahrzeugführers fließenden Messstromes eine Messgröße aufgenommen und ein entsprechendes Signal einer Auswerteschaltung als Eingangswert zugeführt wird. Die Auswerteschaltung steuert wenigstens eine fahrzeugspezifische Einrichtung an.
Es sind ferner Systeme bekannt, welche den Fahrer dazu anhalten, in bestimmten Abständen einen Knopf oder einen Schalter zur Auslösung von Steuerimpulsen zu drücken.
Aus der DE 103 11 895 A1 ist es beispielsweise bekannt, dass zur Detektierung nachlassender Reaktion oder des Einschlafens der Fahrer ein Aufleuchten einer Kontrollleuchte am Lenkrad durch einen kurzen kräftigen Griff am Lenkrad quittieren soll. In das Lenkrad ist hierzu ein Druckschlauch mit einem Medium eingearbeitet, wobei ein Differenzdruckschalter auf einen durch die Deformation ausgelösten Druckanstieg anspricht. Bei ausbleibendem Handlungseingriff des Fahrers erfolgt nach einer akustischen Warnung eine Zwangsverzögerung durch Eingriff in die Betriebsbremse oder in das Motormanagement.
Derartige Systeme werden als nachteilig angesehen, da der Fahrer zusätzlich beansprucht wird. Zudem kann sich ein Eingriff in die Betriebsbremse negativ auswirken.
Daher ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Erfassen einer physikalischen Größe an einer Lenkhandhabe sowie eine Lenkhandhabe für das Verfahren vorzuschlagen, mittels welchen der Fahrer ohne zusätzliche Belastung und negativen Auswirkungen unterstützt werden kann.
Erfindungsgemäß wird nun zur Lösung der Aufgabe vorgeschlagen, dass eine Änderung der physikalischen Größe erfasst wird, um auf die Gemütslage des Fahrers zu schließen und den Fahrer durch Anpassung eines oder mehrerer Regelsysteme des Fahrzeuges an die Gemütslage zu unterstützen. Durch die Anpassung der Regelsysteme werden diese so zu sagen in Abhängigkeit von der Gemütslage des Fahrers sensibilisiert. So kann der Fahrer generell und insbesondere in Gefahrensituation individuell und auf seine Bedürfnisse optimiert durch die vorhandenen Regelsysteme unterstützt werden.
Gelöst wird die vorstehende Aufgabe erfindungsgemäß ferner durch eine Lenkhandhabe zur Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass die Lenkhandhabe wenigstens eine Sensorvorrichtung zur Erfassung einer Änderung der physikalischen Größe aufweist, um auf die Gemütslage des Fahrers zu schließen und den Fahrer durch Anpassung eines oder mehrerer Regelsysteme des Fahrzeuges an die Gemütslage zu unterstützen.
Vorzugsweise handelt es sich bei der physikalischen Größe um den Druck bzw. die Kraft, mit welcher der Fahrer die Lenkhandhabe umgreift. Eine Änderung des Druckes bzw. der Kraft erfolgt gewissermaßen reflexartig in Abhängigkeit von der Fahrsituation, in welcher sich der Fahrer befindet, so dass insbesondere eine Gefahrensituation bereits erkannt werden kann, bevor die Regelsysteme wie ABS, ESP^® usw. ansprechen. Hierdurch ist es möglich, durch Bereitstellung eines entsprechenden Signals die Regelsysteme in optimierter Weise an die vorherrschende Situation anzupassen bzw. diese auch zu aktivieren.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird der Begriff „Lenkhandhabe” anhand eines Lenkrades eines Fahrzeuges beschrieben. Unter den Begriff „Lenkhandhabe” fällt im Sinne der Erfindung jedoch jede Art von Lenkhandhabe, beispielsweise auch Steuerknüppel, wie sie aus Flugzeugen bekannt sind.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert, welche ein Ausführungsbeispiel zeigt.
1 zeigt stark schematisiert eine erfindungsgemäße Lenkhandhabe 1 in Form eines Lenkrades eines Fahrzeuges. Das Lenkrad 1 weist einen umlaufenden Lenkradkranz 2 und eine Lenkradspeiche 3 auf.
Zur Verwendung des nachfolgend beschriebenen Verfahrens ist an dem Lenkrad 1 eine Sensorvorrichtung vorgesehen, welche vier Fluidkammern 4 umfasst. Diese sind gleichmäßig am Umfang des Lenkradkranzes 2 verteilt, um die Halteposition des Fahrers am Lenkrad 1 optimal erkennen zu können. Denkbar sind gemäß anderen Ausführungsformen auch weniger bzw. mehr als vier Fluidkammern 4.
Die Fluidkammern 4 werden jeweils durch einen Druckschlauch gebildet, welcher im Lenkradkranz 2 angeordnet ist. Das in den Fluidkammern 4 befindliche Fluidmedium ist vorteilhafterweise flüssig – beispielsweise als Gel – vorgesehen, wodurch dessen Temperatur als zusätzliche Funktion regelbar ist.
Die Sensorvorrichtung weist weiter einen nicht dargestellten Drucksensor auf, welcher die Kompression des Mediums sensiert. Vorteilhafterweise ist der Drucksensor als Differenzdrucksensor vorgesehen, so dass schon eine sehr kleine Änderung des Druckes auf eine der Fluidkammern 4 erfasst werden kann.
Die Sensorvorrichtung kann entweder einen Drucksensor umfassen, welcher die vier Fluidkammern 4 nacheinander abprüft, oder auch vier Drucksensoren, welche der jeweiligen Fluidkammer 4 zugeordnet sind.
Denkbar sind im Rahmen der Erfindung auch andere Sensorvorrichtungen, mittels welchen der Druck bzw. die Kraft des Fahrers erfasst werden kann. So ist es beispielsweise denkbar, dass die Sensorvorrichtung Dehnungsmessstreifen umfasst. Aber auch andere geeignete Sensoren können zur Druck-/Kraftermittlung eingesetzt werden.
Als zusätzliches Feature kann das Lenkrad 1 zur Ermittlung der Handauflagefläche elektrische Kontakte aufweisen, die in bekannter Weise einfach und kostengünstig ein entsprechendes Ausgangssignal zur Verfügung stellen.
Um den Fahrer ohne zusätzliche Belastung und negative Auswirkungen zu unterstützen, sieht nunmehr ein erfindungsgemäßes Verfahren vor, dass eine Änderung des Druckes des Fahrers auf das Lenkrad 1 erfasst wird, um auf die Gemütslage des Fahrers zu schließen und den Fahrer durch Anpassung von den im Fahrzeug befindlichen Regelsystemen an die Gemütslage zu unterstützen.
Durch die Anpassung der Regelsysteme werden diese so zu sagen in Abhängigkeit von der Gemütslage des Fahrers sensibilisiert noch bevor andere Systeme wie ABS, ESP^® aktiv sind.
So kann der Fahrer generell und insbesondere in Gefahrensituation individuell und auf seine Bedürfnisse optimiert durch die vorhandenen Regelsysteme unterstützt werden. Die Kraft-/Druckänderung wird vorteilhafterweise stufenlos erfasst, so dass auch die kleinsten Änderungen ermittelt werden können.
Um das entsprechende Regelsystem des Fahrzeuges zu sensibilisieren, wird zusätzlich ein weiterer Parameter des Fahrzeuges bzw. der Fahrzeugumgebung erfasst. Dieser Parameter wird dann in Zusammenhang mit der Änderung des Druckes mittels einer Auswerteschaltung ausgewertet. Das heißt, das Regelsystem wird abhängig von der Auswertung des Druckes und des Parameters angepasst oder geregelt. Hierzu können, wie die nachfolgenden Beispiele zeigen, beispielsweise Einschaltschwellen angepasst oder auch fahrzeugspezifische Einrichtungen angesteuert werden.
Durch die Änderung des Druckes können also Rückschlüsse auf die Gemütslage des Fahrers bzw. eine Einschätzung über die Fahrsituation des Fahrers gezogen werden und den elektronischen Hilfs-Systemen wie beispielsweise ACC (Adaptive Cruise Control), HBA (Hydraulischer Bremsassistent) usw. wird die Möglichkeit einräumt, den Fahrer entsprechend seinen individuellen Bedürfnissen zu unterstützen.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren lassen sich aber auch Situationen wie Ermüdung oder Sekundenschlaf erkennen.
Ferner kann der Sensor zusätzlich oder auch alleinig als ein so genannter Totmannschalter Verwendung finden.
Das Drucksystem könnte auch umgekehrt über aktiven pulsierenden Druckaufbau am Lenkrad 1 dem Fahrer eine haptische Rückmeldung übermitteln, z. B. bei ABS-Regelungen oder das Erscheinen einer Warnlampe.
Nachfolgend sind beispielhaft Szenarien beschrieben, bei welchen das erfindungsgemäße Verfahren Anwendung finden kann.
Szenario 1:
Die Auswerteschaltung erkennt einen sprunghaften Anstieg und überdurchschnittlichen Druck des Fahrers am Lenkrad 1 und der Fahrer tritt ein nicht gezeigtes Gaspedal voll durch. Hier könnte auf ein Überholmanöver geschlossen werden und ein Motorsteuergerät könnte kurzzeitig mehr Leistung zur Verfügung stellen, bzw. für die Dauer des Überholmanövers die Klimaanlage ausschalten, um die maximale Leistung zu gewährleisten. Ebenfalls könnte die Lautstärke des Radios etwas reduziert werden, um den Fahrer nicht unnötig einen erhöhten Stressfaktor auszusetzen. Automatikfahrzeuge könnten sportlicher schalten.
Szenario 2:
Die Auswerteschaltung erkennt einen überdurchschnittlich hohen Druck des Fahrers am Lenkrad 1.
Durch Abfrage eines Außentemperatursensors wird die Möglichkeit von Frost bzw. Glätte erkannt und diverse Antischlupfregelungs-Aktivitäten beim Losfahren werden der Auswerteschaltung signalisiert.
Diese Kriterien deuten auf eine schwierige Winter-Fahrsituation hin und Regelsysteme wie ESP^® könnten sensiblere Eintrittschwellen wählen.
Szenario 3:
Die Auswerteschaltung erkennt einen sehr geringen Druck am Lenkrad 1 und eine Geradeausfahrt mit erhöhter Geschwindigkeit. Dies lässt auf eine Autobahnfahrt schliessen und die Eintrittsbedingungen für den Bremsassistenten (BA) könnten erleichtert (sensibler) werden, da der Fahrer scheinbar entspannt ist, aber bei gefährlichen Situationen zu spät reagieren könnte.
Szenario 4:
Die Auswerteschaltung erkennt einen mittleren Druck am Lenkrad 1 und hohe Drehzahlen. Dies spricht dafür, dass der Fahrer sportlich fährt und es erfolgt eine Desensibilisierung der BA-Eintrittsschwellen, da der Fahrer häufig durch zu sensible BA-Eintrittsschwellen in seiner Fahrweise eingeschränkt wird.
Szenario 5:
Die Auswerteschaltung erkennt einen häufig wechselnden Druck am Lenkrad 1 sowie hektische Lenkkorrekturen. Der Fahrer ist scheinbar abgelenkt, z. B. durch ein Telefonat. Zur Unterstützung des Fahrers erfolgt eine Sensibilisierung der BA-Eintrittsschwellen sowie der ESP^®-Schwellen.
Szenario 6:
Die Auswerteschaltung erkennt einen sprunghaften Anstieg und einen überdurchschnittlichen Druck des Fahrers am Lenkrad 1. Die Geschwindigkeit wird z. B. von 120 km/h auf 80 km/h reduziert und es erfolgen kleine aber hektische Lenkbewegungen sowie abwechselndes kurzzeitiges Beschleunigen und Verzögern. Der Fahrer befindet sich wahrscheinlich in einer engen Autobahn-Baustelle. Hier könnte die Lautstärke des Radios reduziert werden, um den Fahrer nicht unnötig zu stressen und Einparkhilfen (seitliche Abstandswarner) könnten bei einem verringerten Abstand von weniger als z. B. 15 cm zur Leitplanke bzw. zu einem überholenden LKW reagieren.
Szenario 7:
Die Auswerteschaltung erkennt einen sprunghaften Anstieg und überdurchschnittlichen Druck des Fahrers am Lenkrad 1 und Stop- and Go-Betrieb d. h. abwechselndes kurzzeitiges Be schleunigen und Verzögern bis in den Stillstand. Es wird eine Stadtfahrt und eine Anspannung des Fahrers erkannt. Hier könnte das Navigationssystem optimiert werden.
Weiter ist es möglich zu erkennen, wenn z. B. das Druckniveau gleich Null ist, dass der Fahrer das Lenkrad 1 gar nicht festhält und somit im Notfall nicht in der Lage ist, das Fahrzeug zu steuern. Hier könnte die maximale Fahrzeuggeschwindigkeit auf z. B. 80 km/h beschränkt werden.
Als wesentlicher Punkt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist anzusehen, dass die Änderung des Druckes bzw. der Kraft, mittels welcher der Fahrer die Lenkhandhabe umgreift, gewissermaßen reflexartig in Abhängigkeit von der Fahrsituation, in welcher sich der Fahrer befindet, erfolgt, so dass insbesondere eine Gefahrensituation bereits erkannt werden kann, bevor die vorhandenen Regelsysteme wie ABS, ESP^® usw. ansprechen. Wie die Erfahrung gezeigt hat, korreliert der Druck bzw. die Kraft mit dem Adrenalin des Fahrers, wodurch dieser Wert als analoger Ausgangswert in Sicherheitsfunktionen des Fahrzeuges weiterverwendet werden kann.
Es ist also möglich, durch Bereitstellung eines entsprechenden Signals die Regelsysteme in optimierter Weise an die vorherrschende Situation anzupassen bzw. diese auch zu aktivieren.
Für eine sichere ”Driver In”-Erkennung könnte dieses Verfahren ebenso verwendet werden.
Die beschriebene Lenkhandhabe könnte in abgewandelter Form in anderen Fahrzeugen z. B. Motorrad, Flugzeug ect. eingesetzt werden.
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 102005030934 A1 [0004]
- US 6218947 [0005]
- DE 19545848 A1 [0006]
- DE 10048956 A1 [0007]
- DE 10311895 A1 [0009]

Claims

Verfahren zum Erfassen einer physikalischen Größe an einer Lenkhandhabe, insbesondere eines Lenkrades (1) eines Fahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, dass eine Änderung der physikalischen Größe erfasst wird, um auf die Gemütslage des Fahrers zu schließen und den Fahrer durch Anpassung eines oder mehrerer Regelsysteme des Fahrzeuges an die Gemütslage zu unterstützen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung der physikalischen Größe stufenlos erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druck bzw. eine Kraft des Fahrers auf die Lenkhandhabe stufenlos erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung des Druckes bzw. der Kraft durch wenigstens eine Sensorvorrichtung erfasst wird, welche in der Lenkhandhabe vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung einen Differenzdrucksensor umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung einen Kraftsensor umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein weiterer Parameter des Fahrzeuges und/oder der Fahrzeugumgebung erfasst wird und dieser Parameter in Zusammenhang mit der physikalischen Größe mittels einer Auswerteschaltung ausgewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von der Auswertung der physikalischen Größe und des Parameters ein Regelsystem des Fahrzeuges angepasst oder geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von der Auswertung der physikalischen Größe und des Parameters eine fahrzeugspezifische Einrichtung angepasst oder geregelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung als Totmannschalter vorgesehen ist.
Lenkhandhabe zur Verwendung des Verfahren nach einen der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkhandhabe wenigstens eine Sensorvorrichtung zur Erfassung einer Änderung der physikalischen Größe aufweist, um auf die Gemütslage des Fahrers zu schließen und den Fahrer durch Anpassung oder mehrerer Regelsysteme des Fahrzeuges an die Gemütslage zu unterstützen.
Lenkhandhabe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung wenigstens einen Drucksensor oder einen Kraftsensor umfasst.
Lenkhandhabe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor als Differenzdrucksensor vorgesehen ist.
Lenkhandhabe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung Dehnungsmessstreifen zur Ermittlung der Kraft umfasst.
Lenkhandhabe nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung wenigstens eine Fluidkammer (4) mit einem Fliudmedium umfasst.
Lenkhandhabe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Fluidkammern (4) gleichmäßig über den Umfang der Lenkhandhabe verteilt vorgesehen sind.
Lenkhandhabe nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass vier Fluidkammern (4) gleichmäßig über den Umfang der Lenkhandhabe verteilt vorgesehen sind.
Lenkhandhabe nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich Mittel zur Ermittlung der Handauflagefläche vorgesehen sind.
Lenkhandhabe nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Ermittlung der Handauflagefläche elektrische Kontakte aufweist.
Lenkhandhabe nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Fluidmediums regelbar vorgesehen ist.