DE102011010370A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Unterstützung des Fahrers eines Fahrzeugs mit Allradlenkung bei einem Einparkvorgang in eine Längsparklücke oder Ausparkvorgang aus einer Längsparklücke - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Unterstützung eines Einpark- und Ausparkvorganges in eine Längsparklücke (2) für ein Fahrzeug (1) mit Allradlenkung. Erfindungsgemäß wird bei einem Einparkvorgang unter Berücksichtigung eines erfassten Fahrzeugumfeldes ein maximaler Vorderachslenkwinkel (α), bis zu welchem eine Lenkbewegung durchführbar ist, vorgegeben und ein von einem Ist-Vorderachslenkwinkel (α1) abhängiger Hinterachslenkwinkel (β) ermittelt und eingestellt, so dass sich ein Heck (1.3) des Fahrzeuges (1) während des gesamten Einparkvorganges innerhalb eines für eine Geradeausfahrt vorgegebenen Fahrbahnbereiches (3) befindet.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Unterstützung des Fahrers eines Fahrzeugs mit Allradlenkung bei einem Einparkvorgang in eine Längsparklücke oder Ausparkvorgang aus einer Längsparklücke.
• Aus der DE 39 41 464 A1 ist ein Lenksystem eines Personenkraftwagens mit lenkbaren Vorder- und Hinterrädern und ein Verfahren zum Betrieb des Personenkraftwagens mit einem solchen Lenksystem bekannt. Mittels einer manuell betätigbaren Schalteinrichtung ist unterhalb eines im unteren Geschwindigkeitsbereich liegenden Bezugswertes der Fahrgeschwindigkeit oder aber bei eingelegtem Rückwärts- oder niedrigen Vorwärtsgang mindestens ein festes und fahrgeschwindigkeitsunabhängiges positives Winkelverhältnis zwischen Vorderrad- und Hinterradeinschlag einstellbar, um so durch gleichsinniges Einschlagen der Vorder- und Hinterräder u. a. das Einparken in eine Reihe von in Längsrichtung parkenden Fahrzeugen zu erleichtern. Darüber hinaus ist eine Steuer- und Regeleinrichtung vorgesehen, bei deren durch die Schalteinrichtung bewirkter Aktivierung Stellglieder sowohl der Lenkung als auch des Wechselgetriebes, der Motor-Kraftstoffversorgung und der Betriebsbremse selbsttätig derart verstellt werden, dass einerseits die Vorder- und Hinterräder gleichsinnig und gleich stark und zwar bis zu einem üblichen maximalen Radeinschlag in der Größenordnung von etwa 45°, abwechselnd in die eine und in die andere Richtung eingeschlagen werden und andererseits gleichzeitig mit jedem Wechsel der Radeinschlagrichtung ein Wechsel der Fahrtrichtung durchgeführt wird.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur Unterstützung des Fahrers eines Fahrzeuges mit lenkbaren Vorder- und Hinterrädern beim Einparken in bzw. Ausparken aus einer Längsparklücke anzugeben.
• Die Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich des Verfahrens durch die in Anspruch 1 und hinsichtlich der Vorrichtung durch die in Anspruch 6 angegebenen Merkmale gelöst.
• Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
• Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Unterstützung eines Einparkvorganges in eine Längsparklücke für ein Fahrzeug mit Allradlenkung wird bei dem Einparkvorgang unter Berücksichtigung eines erfassten Fahrzeugumfeldes ein maximaler Vorderachslenkwinkel, bis zu welchem eine Lenkbewegung durchführbar ist, und ein von einem Ist-Vorderachslenkwinkel abhängiger Hinterachslenkwinkel ermittelt und eingestellt, so dass sich ein Heck oder ein Frontbereich des Fahrzeuges während des gesamten Einparkvorganges innerhalb eines für eine Geradeausfahrt vorgegebenen Fahrbahnbereiches befindet.
• Der Ist-Vorderachslenkwinkel wird vorteilhafterweise vom Fahrer manuell durch eine Lenkradbetätigung eingestellt. Denkbar ist aber auch eine automatische Einstellung des Ist-Vorderachslenkwinkels nach Maßgabe einer anhand von Umgebungsinformationen ermittelten Solltrajektorie.
• Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in besonders vorteilhafter Weise vermieden, dass das Fahrzeug insbesondere bei einem Vorwärtseinparkvorgang mit seinem Heck über eine Fahrspurbegrenzung ausschert und dadurch entgegenkommende Fahrzeuge behindert werden. Beim Linkseinparken, unabhängig davon, ob der Einparkvorgang vorwärts oder rückwärts durchgeführt wird, wird vermieden, dass das Fahrzeug nach rechts ausschert. Dementsprechend wird bei einem Rechtseinparken vermieden, dass das Fahrzeug nach links ausschert, wodurch die Sicherheit für andere Verkehrsteilnehmer erhöht ist.
• Ein Fahrer lenkt das Fahrzeug selbst, wobei er wie üblich die Vorderachslenkung kontrolliert. Mittels der Hinterachslenkung wird die Fahrerabsicht Ein- oder Ausparken unterstützt, indem die Hinterachslenkung das Heck des Fahrzeuges konsequent zur Begrenzung der Längsparklücke hin- bzw. von der Begrenzung der Längsparklücke wegführt.
• Dabei wird mittels des ermittelten maximalen Vorderachslenkwinkels sichergestellt, dass das Heck des Fahrzeuges weder über einen Vorderbereich des Fahrzeuges hinaus in den Verkehrsraum eindringt, noch eine Parkraumbegrenzung verlässt.
• Das erfindungsgemäße Verfahren kann dem Fahrer eines Fahrzeugs mit Allradlenkung eine Unterstützung beim Ein- und Ausparken in bzw. aus einer Längsparklücke sowohl bei einer Vorwärtsfahrt als auch bei einer Rückwärtsfahrt und auch beim Rangieren mit abwechselnder Fahrtrichtung bieten. Besonders vorteilhaft ist die Unterstützung beim beim Vorwärtseinparken in eine Längsparklücke bzw. beim Ausparken aus einer Längsparklücke, da dem Fahrer damit ein schnelles Ein- bzw. Ausparken ermöglicht wird.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
• Dabei zeigen:
• 1 schematisch ein Fahrzeug, welches einen Vorwätseinparkvorgang in eine rechte Längsparklücke beabsichtigt, wobei ein maximaler Vorderachslenkwinkel ermittelt wird und
• 2 schematisch das Fahrzeug gemäß 1, wobei ein von dem Vorderachslenkwinkel abhängiger Hinterachslenkwinkel ermittelt wird.
• Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
• In 1 ist ein Fahrzeug 1, welches über eine Allradlenkung verfügt und einen Vorwärtseinparkvorgang in eine rechte Längsparklücke 2 beabsichtigt, dargestellt.
• Unter Allradlenkung ist eine Lenkung zu verstehen, bei der zum Richtungswechsel des Fahrzeuges 1 im Vergleich zur Achsschenkellenkung, bei der ausschließlich die vorderen Fahrzeugräder 1.1 gelenkt werden, auch die hinteren Fahrzeugräder 1.2 angelenkt werden.
• Das Fahrzeug 1 befindet sich auf einem Fahrbahnbereich 3 noch in Geradeausfahrt. Das Bezugszeichen 4 markiert eine Begrenzung 4 des Fahrbahnbereichs 3, die den dem Fahrzeug zur Verfügung stehenden Fahrbahnbereich 3 eingrenzt und die, solange das Fahrzeug 1 sich noch in Geradeausfahrt befindet, parallel zum Fahrzeug 1 verläuft. Das heißt, die Begrenzung 4 wird bei einer Geradeausfahrt vom Fahrzeug 1 nicht überfahren. Sie entspricht vorteilhafterweise einem Rand eines Fahrschlauchs, in dem sich das Fahrzeug 1 bei Fortsetzung der Geradeausfahrt voraussichtlich befinden wird. Die Begrenzung 4 kann aber auch eine sensorisch erfassbare Begrenzung sein, insbesondere eine durchgezogene Fahrbahnmarkierung, aber auch eine unterbrochene Fahrbahnmarkierung oder eine bauliche Begrenzung, wie z. B. eine Mauer, eine Bordsteinkante, eine Leitplanke oder eine Hecke. Die Längsparklücke 2 ist durch eine Parkraumbegrenzung 5 ebenfalls begrenzt.
• An dem Fahrzeug 1 ist eine nicht näher dargestellte Sensorik angeordnet, mittels derer die Längsparklücke 2, die Parkraumbegrenzung 5 und ggf. die Begrenzung 4 des Fahrbahnbereiches 3 erfassbar ist. Hierzu ist vorgesehen, dass die Sensorik in einem Geschwindigkeitsbereich des Fahrzeuges 1 von 25 km/h bis 35 km/h aktiviert wird und zumindest die Parkraumbegrenzung 5 erfasst wird.
• Die Sensorik umfasst bevorzugt Ultraschallsensoren und/oder eine omnidirektionale Kamerasensorik.
• Die Längsparklücke 2 wurde mittels der Sensorik erfasst, wobei eine Aktivierungsgeschwindigkeit für eine erfindungsgemäße Funktion eines Direktparkens unterschritten ist. Ein Fahrer des Fahrzeuges 1 kann nun die Funktion eines Direktpark-Assistenzsystems aktivieren, in dem beispielsweise ein Bedienelement zur Richtungsanzeige des Fahrzeuges 1 in eine vorgegebene Richtung bewegt wird.
• Der Einparkvorgang umfasst die Phasen der Aktivierung, des Einlenkens, des Einschwenkens des Hecks 1.3 sowie gegebenenfalls einer Aufeinanderfolge von Vorwärts- und Rückwärtszyklen zur Annäherung des Fahrzeuges 1 an die Parkraumbegrenzung 5. Eine Deaktivierung des Direktpark-Assistenzsystems erfolgt mittels des Abschlusses des Einparkvorganges durch den Stillstand des Fahrzeuges 1 und/oder mittels eines Abschaltens der Zündung. Vorteilhafterweise werden die Hinterachsräder nach Abschluss des Einparkvorgangs geradeausgerichtet und die Hinterachslenkung wird mit den gerade ausgerichteten Hinterachsrädern arretiert.
• Im Folgenden wird die Funktionsweise des Direktpark-Assistenzsystems bei einem Vorwärtsparkvorgang näher erläutert, wobei in einer nicht gezeigten Steuereinheit des Direktpark-Assistenzsystems durchgeführte Vorgänge zur Ermittlung eines maximalen Vorderachslenkwinkels α und eines von diesem abhängigen Hinterachslenkwinkels β beschrieben werden.
• Wie oben beschrieben wurden die Längsparklücke 2 und die Parkraumbegrenzung 5 mittels der Sensorik erfasst und das Direktpark-Assistenzsystem aktiviert.
• Ein erster Punkt B markiert einen relativ zum Fahrzeug 1 am weitesten hinten liegenden potentiellen Berührungspunkt des Fahrzeuges 1 mit der Begrenzung 4 des Fahrbahnbereiches 3.
• Mittels der Sensorik wurde die Parkraumbegrenzung 5 erfasst, wobei ein zweiter Punkt C an einer Außenlinie des zu der Parkraumbegrenzung 5 unmittelbar beabstandeten rechten hinteren Fahrzeugrades 1.2 vorgegeben wird. Dabei befindet sich der rechte hintere Fahrzeugreifen 1.2 in einer Parallelstellung zu der Begrenzung 4 des Fahrbahnbereiches 3 und zu einem gegenüberliegenden Abschnitt der Parkraumbegrenzung 5. Die Beabstandung des zweiten Punktes C zu der Parkraumbegrenzung 5 dient als so genannter Sicherheitszuschlag. Ein dritter Punkt D befindet sich an einem Scheitelpunkt der Parkraumbegrenzung 5, wobei die Einbuchtung der Längsparklücke 2 nahezu an dem dritten Punkt D beginnt.
• Zur Bestimmung des dritten Punktes D wird eine erste Linie L1 derart durch den zweiten Punkt C gelegt, dass sie die Parkraumbegrenzung 5 in einem Punkt tangiert. Der so ermittelte Berührungspunkt zwischen der ersten Linie L1 und der Parkraumbegrenzung 5 entspricht dem dritten Punkt D.
• Eine zweite Linie L2 ist die Mittelsenkrechte der durch den zweiten Punkt C und den dritten Punkt D begrenzten ersten Linie L1, also der Strecke CD und stellt eine Grenzlinie zur Vermeidung einer Kollision des Fahrzeuges 1 mit der Parkraumbegrenzung 5 dar.
• Eine dritte Linie L3 verläuft durch den ersten Punkt B senkrecht zur Begrenzung 4 des Fahrbahnbereiches 3.
• Ein Schnittpunkt zwischen der zweiten Linie L2 und der dritten Linie L3 bildet einen so bezeichneten fahrzeugnächsten zulässigen Drehpol E.
• Ein zwischen der zweiten Linie L2 und der dritten Linie L3 gebildeter Bereich ist ein zulässiger, d. h. kollisionsfreier Bereich von weiteren Drehpolen.
• Werden der Drehpol E und eine Mitte M einer Vorderachse 1.4 des Fahrzeuges 1 verbunden, ist eine vierte Linie L4 gebildet.
• Der maximale Vorderachslenkwinkel α ist der Winkel, welcher sich zwischen einer ersten Senkrechten S1 zur vierten Linie L4 und der Fahrzeuglängsachse K befindet, wobei der maximale Vorderachslenkwinkel α während des Vorwärtseinparkvorganges fortlaufend neu ermittelt wird.
• Führt der Fahrer mittels des Lenkrades eine Lenkbewegung durch, so dass die vorderen Fahrzeugräder 1.1 den ermittelten maximalen Vorderachslenkwinkel α überschreiten würden, wird ein Warnhinweis an den Fahrer ausgegeben. Der Warnhinweis wird als optisches, akustisches und/oder haptisches Warnsignal an den Fahrer ausgegeben.
• Vorzugsweise wird ein haptisches Warnsignal ausgegeben, wobei das haptische Warnsignal mittels eines anhand eines so genannten Momentenstellers erzeugten Lenkwiderstandes an den Fahrer ausgegeben wird. Der Fahrer empfindet den Lenkwiderstand zur Begrenzung der Lenkbewegung als Lenkanschlag, wobei der Fahrer den Lenkwiderstand mittels einer kräftigen Lenkbewegung überwinden kann. Alternativ kann der Lenkwiderstand auch derart generiert werden, dass er mit zunehmender Abweichung des Ist-Vorderachslenkwinkels von dem ermittelten maximalen Vorderachslenkwinkel α zunimmt. Dem Fahrer wird somit das Gefühl vermittelt, er würde in einer Spurrille fahren, deren Verlauf durch den maximalen Vorderachslenkwinkel α vorgegebenen ist.
• Zur Ausgabe des optischen Warnsignals kann zumindest eine in eine Instrumententafel integrierte Signalleuchte angesteuert werden, die bei Überschreitung des ermittelten maximalen Vorderachslenkwinkels α aufblinkt.
• Als akustisches Warnsignal kann ein Signalton über eine im Fahrzeug 1 angeordnete Lautsprechervorrichtung als Hinweis zur Überschreitung des maximalen Vorderachslenkwinkels α ausgegeben werden.
• Gleichzeitig zur Ermittlung des maximalen Vorderachslenkwinkels α wird ein vom aktuellen Ist-Vorderachslenkwinkel α₁ abhängiger Hinterachslenkwinkel β ermittelt und an der Hinterachse 1.5 des Fahrzeuges 1 eingestellt. Hierzu ist die Hinterachse 1.5 elektronisch ansteuerbar.
• Die Vorgehensweise zur Ermittelung des Hinterachslenkwinkels β wird in 2 näher erläutert.
• Der momentane Ist-Vorderachslenkwinkel α₁ entspricht dem Winkel zwischen der Fahrzeuglängsachse K und der vierten Linie L4, welche durch die Mitte M der Vorderachse 1.4 und parallel zu den vorderen Fahrzeugrädern 1.1 verläuft. Dabei ändert sich eine Lage der vierten Linie L4 in Abhängigkeit der Stellung der vorderen Fahrzeugräder 1.1 und somit in Abhängigkeit des Ist-Vorderachslenkwinkels α₁.
• Ein Drehpol E ist der Schnittpunkt zwischen der zweiten Linie L2 und der vierten Linie L4. Eine fünfte Linie L5 ist eine Verbindungslinie zwischen dem Drehpol E' und einer Mitte Mh der Hinterachse 1.5 des Fahrzeuges 1.
• Der in Abhängigkeit des Ist-Vorderachslenkwinkels α₁ einzustellende Hinterachslenkwinkel β entspricht dem Winkel zwischen einer zweiten Senkrechten S2 zur fünften Linie L5 und der Fahrzeuglängsachse K, wobei der Hinterachslenkwinkel β in Abhängigkeit des Ist-Vorderachslenkwinkels α₁ fortlaufend neu ermittelt und automatisch an der Hinterachse 1.5 eingestellt wird.
• Bei einem Ausparkvorgang des Fahrzeuges 1 wird in ähnlicher Weise verfahren, wobei zunächst zwei Linien ermittelt werden, die der zweiten Linie L2 und der vierten Linie L4 der 1 und 2 entsprechen. Aus dem Schnittpunkt dieser Linien L2 und L4 wird ein weiterer Drehpol ermittelt, wobei aus einer Verbindungslinie zwischen dem weiteren Drehpol und der Mitte Mh der Hinterachse 1.5 der einzustellende Hinterachslenkwinkel β ermittelt wird. Der Ausparkvorgang umfasst die Phasen der Aktivierung, gegebenenfalls einer Anzahl von Rückwärts- und Vorwärtszyklen zur Abstandsvergrößerung gegenüber der Parkraumbegrenzung 5, bis ein direktes kollisionsfreies Herausfahren aus der Längsparklücke 2 möglich ist. Der unterstützte Ausparkvorgang ist aktiviert, bis sich das Fahrzeug 1 kollisionsfrei beispielsweise auf einer Höhe eines vorausparkenden Fahrzeuges befindet. Die Deaktivierung der Unterstützung erfolgt automatisch durch Erreichen einer Ruhestellung der Hinterachslenkung.
• Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Fahrer des Fahrzeuges 1 beim Einparkvorgang sowie beim Ausparkvorgang unterstützt, indem der Hinterachslenkwinkel β automatisch in Abhängigkeit des Ist-Vorderachslenkwinkels α₁ und des Fahrzeugumfeldes ermittelt und eingestellt wird. Die Ermittlung des Vorderachslenkwinkels α und des Hinterachslenkwinkels β dient dazu, dass das Fahrzeug während des Einparkvorganges oder des Ausparkvorganges nicht von der Längsparklücke 2 weg über den bei Geradeausfahrt benötigten Fahrbahnbereich 3 hinausschwenkt.
• Wird mittels einer Lenkbewegung ein Ist-Vorderachslenkwinkel α₁ eingestellt, der größer gewählt ist als der ermittelte maximale Vorderachslenkwinkel α₁ wird bei Überschreitung des maximalen Vorderachslenkwinkels α ein Warnhinweis als optisches, akustisches und/oder haptisches Warnsignal an den Fahrer des Fahrzeuges 1 ausgegeben.
• Gegebenenfalls können mittels des Direkteinpark-Assistenzsystems ergänzend abgeschwächte Fahrpedaleingriffe und gemäßigte Bremsmomente durchgeführt werden, um Längskollisionen mit parkenden Fahrzeugen zu vermeiden.
• Bezugszeichenliste

1

Fahrzeug

1.1

vorderes Fahrzeugrad

1.2

hinteres Fahrzeugrad

1.3

Heck

1.4

Vorderachse

1.5

Hinterachse

2

Längsparklücke

3

Fahrbahnbereich

4

Begrenzung

5

Parkraumbegrenzung

B

erster Punkt

C

zweiter Punkt

D

dritter Punkt

E, E'

Drehpol

K

Fahrzeuglängsachse

M

Mitte der Vorderachse

Mh

Mitte der Hinterachse

L1

erste Linie

L2

zweite Linie

L3

dritte Linie

L4

vierte Linie

L5

fünfte Linie

S1

erste Senkrechte

S2

zweite Senkrechte

α

maximaler Vorderachslenkwinkel

α1

Ist-Vorderachslenkwinkel

β

Hinterachslenkwinkel

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• DE 3941464 A1 [0002]

Claims (7)

1. Verfahren zur Unterstützung des Fahrers eines Fahrzeugs mit Allradlenkung bei einem Einparkvorgang in eine Längsparklücke (2) oder Ausparkvorgang aus einer Längsparklücke (2), dadurch gekennzeichnet, dass beim Einparkvorgang oder Ausparkvorgang unter Berücksichtigung eines erfassten Fahrzeugumfeldes ein maximaler Vorderachslenkwinkel (α), bis zu welchem eine Lenkbewegung durchführbar ist, vorgegeben wird und ein von einem Ist-Vorderachslenkwinkel (α₁) abhängiger Hinterachslenkwinkel (β) ermittelt und eingestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreiten des maximalen Vorderachslenkwinkels (α) ein Warnhinweis an einen Fahrer des Fahrzeuges (1) ausgegeben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Warnhinweis als optisches, akustisches und/oder haptisches Warnsignal ausgegeben wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das haptische Warnsignal als ein mittels eines Momentenstellers erzeugter Lenkwiderstand ausgegeben wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der maximale Vorderachslenkwinkel (α) und der abhängige Hinterachslenkwinkel (β) während des Einparkvorganges oder Ausparkvorgangs fortlaufend neu ermittelt und eingestellt werden.
6. Vorrichtung zur Unterstützung des Fahrers eines Fahrzeugs (1) mit Allradlenkung bei einem Einparkvorgang in eine Längsparklücke (2) oder Ausparkvorgang aus einer Längsparklücke (2), dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Sensorik ein Fahrzeugumfeld und insbesondere eine Längsparklücke (2) erfassbar ist, wobei die Sensorik mit einer Steuereinheit verbunden ist, welcher erfasste Signale der Sensorik zuführbar sind, wobei mittels der Steuereinheit beim Einparkvorgang oder Ausparkvorgang unter Berücksichtigung des erfassten Fahrzeugumfeldes ein maximaler Vorderachslenkwinkel (α), bis zu welchem eine Lenkbewegung durchführbar ist, vorgegeben ist und ein von einem Ist-Vorderachslenkwinkel (α₁) abhängiger Hinterachslenkwinkel (β) ermittelt und an einer Hinterachse (1.5) einstellbar ist.
7. Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder einer Vorrichtung nach Anspruch 6 zur Unterstützung des Fahrers eines Fahrzeugs beim Vorwärtseinparken in eine Längsparklücke oder Ausparken aus einer Längsparklücke.

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