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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Fahrdynamik eines Kraftfahrzeugs sowie ein verfahrensgemäßes Kraftfahrzeug.
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Steuern einer Fahrdynamik eines Kraftfahrzeugs ist bekannt. Dies kann beispielsweise über Fahrereingaben erfolgen, beispielsweise mittels eines Lenkrades und/oder ähnlichen Bedienelementen. Ferner ist es bekannt, auf ein Fahrverhalten des Kraftfahrzeuges Einfluss zu nehmen, beispielsweise Federdämpfervorrichtungen des Kraftfahrzeugs mit unterschiedlichen Voreinstellungen zu versehen, wobei ein Fahrer des Kraftfahrzeugs neben Lenkeingaben über das Lenkrad auch ein bestimmtes dynamisches Verhalten des Kraftfahrzeugs vorwählen kann. Ferner ist bekannt, die Querdynamik des Kraftfahrzeugs durch eine Verstellung von Radaufstandskräften und/oder einer Fahrzeugquerneigung und/oder durch Verstellen einer Radmomentverteilung, insbesondere Antriebs- und/oder Bremsmomentverteilung, zu beeinflussen. Die
DE 103 30 895 A1 betrifft ein Verfahren zur Betätigung eines aktiven Fahrwerks eines Kraftfahrzeugs, mit einem Lenkwinkelsensor, einem Fahrgeschwindigkeitssensor und einem Giersensor oder einem Querbeschleunigungssensor, wobei zur Ausregelung von Geradeauslaufstörungen vorgesehen ist, dass nach Maßgabe von Parametern, die den Ist-Zustand und den Soll-Zustand des Kraftfahrzeugs widerspiegeln, und unter Beibehaltung des Fahrzeugniveaus die Achsen des aktiven Fahrwerks kreuzweise verspannt werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, weitere Möglichkeiten zum Steuern und/oder Beeinflussen einer Fahrdynamik, insbesondere einer Querdynamik, eines Kraftfahrzeugs anzugeben.
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Die Aufgabe ist bei einem Verfahren zum Steuern einer Fahrdynamik eines Kraftfahrzeugs, mit Erfassen eines taktilen Stimulus mittels einer einem Fahrersitz zugeordneten oder zuordenbaren taktilen Sensorvorrichtung und Steuern der Fahrdynamik des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit des erfassten taktilen Stimulus gelöst.
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Vorteilhaft kann der taktile Stimulus durch einen Fahrer des Kraftfahrzeugs ausgelöst werden. Dies kann beispielsweise durch eine Gewichtsverlagerung auf dem Fahrersitz erfolgen. Vorteilhaft ergibt sich dadurch eine Möglichkeit zur Steuerung der Fahrdynamik des Kraftfahrzeugs durch den Fahrer. Alternativ und/oder zusätzlich ist es denkbar, dies überlagernd zu üblichen Steuerbefehlen, beispielsweise eingegeben mittels eines Lenkrades, vorzunehmen. Alternativ und/oder zusätzlich kann die Steuerung der Fahrdynamik des Kraftfahrzeugs ausschließlich in Abhängigkeit des erfassten taktilen Stimulus erfolgen.
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Bei einer Ausführungsform des Verfahrens ist ein Verstellen eines Lenkwinkels zur Steuerung der Fahrdynamik vorgesehen. Vorteilhaft kann mittels des Verstellens des Lenkwinkels eine Querdynamik der Fahrdynamik des Kraftfahrzeugs beeinflusst werden.
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Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist ein Verstellen von Radaufstandskräften zum Steuern der Fahrdynamik vorgesehen. Vorteilhaft muss zum Steuern der Fahrdynamik, insbesondere der Querdynamik der Fahrdynamik, kein Eingriff in gelenkte Räder im Sinne einer Verstellung eines Lenkwinkels erfolgen. Vorteilhaft kann das Verstellen der Radaufstandskräfte unabhängig von einer Eingabe mittels eines Lenkrades zum Verstellen der Lenkwinkel erfolgen.
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Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist ein Verstellen einer Fahrzeugquerneigung zur Steuerung der Fahrdynamik vorgesehen. Vorteilhaft kann das Verstellen der Fahrzeugquerneigung ebenfalls unabhängig von einer Verstellung des Lenkwinkels erfolgen.
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Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist ein Verstellen einer auf Räder des Kraftfahrzeugs wirkenden Radmomentverteilung zur Steuerung der Fahrdynamik vorgesehen. Unter einer Radmomentverteilung kann ein Antriebs- und/oder Bremsmoment bzw. deren Verteilung verstanden werden. Vorteilhaft kann mittels des Verstellens der Radmomentverteilung eine Steuerung der Fahrdynamik erfolgen, wobei diese vorteilhaft unabhängig von einer Einstellung des Lenkwinkels erfolgen kann.
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Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist ein Erfassen des taktilen Stimulus über eine mit dem Fahrer des Kraftfahrzeugs in einen/m taktile Stimuli übertragenden Anlagekontakt bringbaren und/oder stehenden Fläche des Fahrersitzes vorgesehen. Vorteilhaft kann der Fahrer bei einer ganz gewöhnlichen Sitzposition, insbesondere mittels Gewichtsverlagerungen auf dem Fahrersitz, eine Eingabe tätigen, die mittels des erfassten taktilen Stimulus in eine Steuerung der Fahrdynamik umgesetzt wird. Dabei ist es beispielsweise möglich, das unterschiedliche Bewegungen und/oder Gesten des Fahrers unterschiedlich interpretiert werden. Beispielsweise kann eine Verlagerung nach rechts eine Steuerung des Kraftfahrzeugs nach rechts bewirken, wobei vorteilhaft sich dabei aufbauende Fliehkräfte einer entsprechenden Gewichtsverlagerung entgegenwirken, so dass sich ein insgesamt tendenziell stabiles Übertragungsverhalten ergibt. Alternativ und/oder zusätzlich kann beispielsweise das Hineindrücken eines Rückens des Fahrers anders interpretiert werden als Verlagerungen von rechts nach links, beispielsweise zum Steuern einer Längsdynamik, beispielsweise zum Bremsen, wobei ebenfalls auftretende Verzögerungs- bzw. Bremskräfte einer Bewegung des Fahrers nach hinten, also ein Drücken in den Fahrersitz hinein, entgegenwirken, so dass sich vorteilhaft ebenfalls ein tendenziell stabiles Gesamtübertragungsverhalten ergibt. Unter einer Fläche des Fahrersitzes kann insbesondere eine Sitzfläche, die mit einem Gesäß des Fahrers in Berührung steht und/oder eine Lehne, die mit einem Rücken des Fahrers in Berührung steht, verstanden werden. Vorteilhaft kann sich der Fahrer des Kraftfahrzeugs besonders gut mit dem Kraftfahrzeug verbinden, wobei nicht nur das Lenkrad, sondern auch der Sitz als solches Teil der Mensch-Maschine-Schnittstelle ist. Es ist bekannt, dass haptische bzw. taktile Reize, die auf einen Menschen einwirken, deutlich schneller verarbeitet werden als beispielsweise visuelle Eindrücke. Vorteilhaft kann der Fahrersitz, insbesondere die Fläche gleichzeitig als Rückmeldung auftretender Reaktionen auf Steuerbefehle und/oder auf Störgrößen und zum Eingeben von Steuerbefehlen, insbesondere zum Gegensteuern verwendet werden. Es ist bekannt, dass insbesondere mittels des Gesäßes eines Fahrers, insbesondere wenn dieses besonders feinfühlig ist, die Fahrdynamik des Kraftfahrzeugs besonders gut wahrgenommen werden kann, beispielsweise um das Kraftfahrzeug besonders gut in einen Grenzbereich zu steuern. Vorteilhaft kann eine entsprechende taktile Wahrnehmung des Fahrers des Kraftfahrzeuges durch entsprechende Bewegungen direkt an der Stelle, an der die Veränderung der Fahrdynamik empfunden wird in einen gegensteuernden Fahrerbefehl umgesetzt werden, der in Form des erfassten taktilen Stimulus in die Steuerung der Fahrdynamik des Kraftfahrzeugs umgesetzt wird.
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Die Aufgabe ist außerdem bei einem Kraftfahrzeug mit einer einem Fahrersitz zugeordneten oder zuordenbaren taktilen Sensorvorrichtung mittels der ein taktiler Stimulus erfassbar ist und einer Steuervorrichtung mittels der eine Fahrdynamik des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit des taktilen Stimulus steuerbar ist, gelöst. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere ausgelegt, konstruiert und/oder eingerichtet zum Durchführen eines vorab beschriebenen Verfahrens. Insofern ergeben sich die vorab beschriebenen Vorteile.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der – gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung – zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale bilden für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separaten Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die einzige 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Mensch-in-Maschine-Regelkreises (Human-in-the-Loop, HITL) zur Steuerung einer Fahrdynamik eines Kraftfahrzeugs.
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1 zeigt eine schematische Ansicht eines Blockschaltbildes eines Mensch-in-Maschine-Regelkreises eines vorzugsweise realen Kraftfahrzeugs 1. Das Kraftfahrzeug 1 weist eine taktile Sensorvorrichtung 3 auf, die Teil eines Fahrersitzes 5 oder zumindest dem Fahrersitz 5 zugeordnet ist. Auf dem Fahrersitz 5 kann ein Fahrer 7 des Kraftfahrzeuges 1 Platz nehmen. Das Kraftfahrzeug 1 weist außerdem ein Lenkrad 9 auf. Der Fahrersitz 5, der die taktile Sensorvorrichtung 3 aufweist, ist zusammen mit dem Lenkrad 9 und einem nicht näher dargestellten Pedalmodul Teil einer Mensch-Maschine-Schnittstelle 11 zur Steuerung einer Fahrdynamik 13 des Kraftfahrzeugs 1. Unter einer Fahrdynamik 13 des Kraftfahrzeugs 1 kann insbesondere eine Längsdynamik und/oder eine Querdynamik des Kraftfahrzeugs 1, beispielsweise eine Geschwindigkeit, eine Längsbeschleunigung, ein Längsruck, eine Quergeschwindigkeit, eine Querbeschleunigung, ein Querruck, eine Gierrate, eine Gierbeschleunigung, ein Wankverhalten, ein Nickverhalten und/oder ähnliches verstanden werden. Bevorzugt wird unter der Fahrdynamik 13 in der vorliegenden Anmeldung die Querdynamik des Kraftfahrzeugs 1 verstanden.
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Mittels der taktilen Sensorvorrichtung 3 des Fahrersitzes 5 ist ein taktiler Stimulus 15 ermittelbar. Der taktile Stimulus 15 kann beispielsweise durch Gewichtsverlagerungen des Fahrers 7 in den Fahrersitz 5 eingeprägt werden. Die taktile Sensorvorrichtung 3 wandelt den taktilen Stimulus 15 in ein Steuersignal 17 um. Das Steuersignal 17 wird einem Steuergerät 19 zugeführt. Das Steuergerät 19 kann Teil einer übergeordneten bzw. zentralen Steuereinheit des Kraftfahrzeugs 1 zur Steuerung der Fahrdynamik 13 sein. Alternativ und/oder zusätzlich kann das Steuergerät 19 lediglich für die nachfolgend beschriebene Aufgabe ausgelegt sein. Das Steuergerät 19 wirkt auf ein Stellorgan 21, beispielsweise Räder des Kraftfahrzeugs 1. Mittels des Stellorgans 21 können beispielsweise Radaufstandskräfte der Räder, eine Fahrzeugquerneigung und/oder eine Radmomentverteilung der Räder gesteuert werden. Als Wirkung reagiert das Kraftfahrzeug 1 mit einer Änderung der Fahrdynamik 13.
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Außerdem wirkt auf das Kraftfahrzeug 1 eine Störgröße 23, die ebenfalls zu einer Änderung der Fahrdynamik 13 führt.
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Das Lenkrad 9 der Mensch-Maschine-Schnittstelle 11 wirkt auf eine Lenkung 25 gelenkter Räder des Kraftfahrzeugs 1, beispielsweise zur Verstellung eines Lenkwinkels der gelenkten Räder. Die Lenkung 25 steuert ebenfalls die Fahrdynamik 13 des Kraftfahrzeugs 1. Die aufgrund der Lenkung 25 und/oder des Stellorgans 21 und/oder der Störgröße 19 geänderte Fahrdynamik 13 wird von dem Fahrer 7 als Fahrerwahrnehmung 27 gemessen, beispielsweise als visuelle und/oder taktile Reize, insbesondere mittels seines Gesäßes und/oder Rückens.
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Der Fahrer weist ein bewusstes, gewünschtes Fahrverhalten im Sinne eines Sollwertes auf. Das gewünschte Fahrverhalten 29 wird in der Regel durch eine Straßenführung und/oder persönliche Neigungen des Fahrers 7 vorgegeben. Das gewünschte Fahrverhalten 29 wird von dem Fahrer 7 mit seiner Fahrerwahrnehmung 27 abgeglichen und in Fahrereingaben umgesetzt, wobei die Fahrereingaben wahlweise mittels des Lenkrades 9 und/oder des Fahrersitzes 5 erfolgen. Vorteilhaft kann der Fahrer 7 nahezu mit seinem gesamten Körper, insbesondere Rücken, Gesäß, Arme und Beine, die Mensch-Maschine-Schnittstelle 11 zur Steuerung der Fahrdynamik 13 des Kraftfahrzeuges 1 bedienen, was ein schnelleres und präziseres Steuern der Fahrdynamik 13 des Kraftfahrzeugs 1 ermöglicht. Vorteilhaft kann dadurch auch ein Fahrspaß beim Bedienen des Kraftfahrzeugs 1 erhöht werden. Vorteilhaft ergibt sich ein eintauchendes Gefühl bzw. ein Gefühl einer nahezu vollständigen Verbundenheit mit dem Kraftfahrzeug 1.
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Alternativ und/oder zusätzlich ist es möglich, Steuerbefehle des Stellorgans 21 zu limitieren, um dadurch allzu heftige Beeinflussungen der Fahrdynamik 13 mittels des taktilen Stimulus 15 zu vermeiden, um so vorteilhaft Fahrereingaben mittels des Lenkrads 9 einen gewissen Vorrang einzuräumen. Alternativ und/oder zusätzlich kann die zusätzliche Eingabemöglichkeit mittels des Fahrersitzes 5 für ein schnelleres Durchfahren von Kurven und/oder ein komfortableres Durchfahren von Kurven, beispielsweise durch ein Einstellen einer entsprechenden Seitenneigung, genutzt werden.
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Alternativ und/oder zusätzlich kann das Stellorgan 21 also der Steuerzweig der mittels des taktilen Stimulus 15 auf die Fahrdynamik 13 des Kraftfahrzeugs 1 wirkt, abschaltbar sein.
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Alternativ und/oder zusätzlich kann die Steuerung der Fahrdynamik 13 mittels des Fahrersitzes 5 mit geläufigen Fahrassistenzsystemen, insbesondere einem Spurhalteassistent und/oder ähnlichem, kombiniert werden.
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Alternativ und/oder zusätzlich kann das Stellorgan 21 ein Dämpfungsglied aufweisen, insbesondere um ein Aufschaukeln der Querdynamik des Kraftfahrzeugs 1 zu verhindern, wobei beispielsweise der Fahrer 7 des Kraftfahrzeugs 1 hin und her schaukeln würde, was gleichzeitig mittels des taktilen Stimulus 15 destabilisierend wirken würde. Vorteilhaft kann ein entsprechendes Zeitverhalten des Stellorgans 21 so an eine Masse des Fahrers 7 angepasst werden, dass sich ein insgesamt stabiles Übertragungsverhalten des in 1 gezeigten Mensch-in-Maschine-Regelkreises ergibt.
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Alternativ und/oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das Steuergerät 19 und/oder das Stellorgan 21 mit der Lenkung 25 derartig verbunden sind, dass passive Reaktionen des Fahrers 7 auf Lenkeingaben mittels des Lenkrades 7, die aufgrund von einwirkenden Seitenbeschleunigungs- und/oder Bremskräften eine Verlagerung des Fahrers 7 bewirken können, ignoriert werden. Dies kann vorteilhaft ebenfalls zu einer Stabilisierung des in 1 gezeigten Mensch-in-Maschine-Regelkreises dienen.
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Alternativ und/oder zusätzlich ist es möglich, die Bedienung des Kraftfahrzeugs 1 mittels der Mensch-Maschine-Schnittstelle 11 intuitiv auszulegen, wobei beispielsweise eine Gewichtsverlagerung des Fahrers 7 auf dem Fahrersitz 5 nach rechts ein Steuern des Kraftfahrzeugs nach rechts und entsprechend bei einer entgegen gerichteten Verlagerung nach links bewirkt.
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Zusammenfassend schafft die Erfindung vorzugsweise eine Vorrichtung zur Querdynamikbeeinflussung des Kraftfahrzeugs 1, wobei eine Gewichtsverlagerung an dem Fahrersitz 5 mittels des taktilen Stimulus 15 von dem Steuergerät 19 als Fahrereingabe detektiert und entsprechend die Querdynamik des Kraftfahrzeugs 1 in einer mit der Gewichtsverlagerung korrelierten Weise, insbesondere durch Verstellung der Radaufstandskräfte und/oder der Fahrzeugquerneigung und/oder durch Verstellung der Antriebs- oder Bremsmomentverteilung beeinflusst wird.
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Die taktile Sensorvorrichtung 3 kann beispielsweise eine Druckmatte, die in den Fahrersitz 5 integriert ist, aufweisen.
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Alternativ und/oder zusätzlich ist es denkbar, dass das Stellorgan 21 Teil von bekannten Quer- und/oder Längsdynamiksteuersystemen des Kraftfahrzeugs 1 ist und/oder auf diese wirkt, beispielsweise eine so genannte aktive Lagekontrolle (ABC), eine variable Antriebsmomentaufteilung und/oder Fahrstabilitätsregelungen (ESP) wirkt.
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Vorteilhaft kann der in 1 gezeigte Mensch-in-Maschine-Regelkreis so ausgelegt sein, dass unabhängig von Steuerbefehlen des Stellorgans 21 auch Lenkeingaben mittels des Lenkrades 9 möglich sind. Vorteilhaft ergibt sich eine Erhöhung des Fahrvergnügens und/oder eines Fahrspaßes.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 3
- Sensorvorrichtung
- 5
- Fahrersitz
- 7
- Fahrer
- 9
- Lenkrad
- 11
- Mensch-Maschine-Schnittstelle
- 13
- Fahrdynamik
- 15
- Stimulus
- 17
- Steuersignal
- 19
- Steuergerät
- 21
- Stellorgan
- 23
- Störgröße
- 25
- Lenkung
- 27
- Fahrerwahrnehmung
- 29
- Fahrverhalten
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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