DE102011076174A1

DE102011076174A1 - Haptisches Lenkrad, Lenkradsystem und Fahrerassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102011076174A1
Application number: DE102011076174A
Authority: DE
Inventors: Matthias Marcus Wellhoefer; Christian MOTZ
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-05-20
Filing date: 2011-05-20
Publication date: 2012-11-22
Also published as: CN102785689A; US20120296528A1; CN102785689B

Abstract

Es wird ein Lenkrad (1) sowie ein Fahrerassistenzsystem (3) beschrieben, die eine verbesserte Steuerung von Sicherheitsfunktionen, Fahrfunktionen und/oder Komfortfunktionen eines Fahrzeugs ermöglichen. Das Lenkrad (1) weist dabei an einem Lenkradkranz (5) eine Vielzahl von berührungsempfindlichen und vorzugsweise drucksensitiven Sensoren (7) auf. Diese Sensoren (7) können ein Greifinformationssignal, das eine Information über eine Auflagefläche, eine Position und/oder eine Haltekraft von Fahrerhänden an dem Lenkradkranz (5) angibt, beispielsweise an einem CAN-Bus (13) zur Verfügung stellen. Ein Fahrerassistenzsystem (3) kann diese Greifinformationssignale dazu verwenden, Sicherheitsfunktionen, Fahrfunktionen und/oder Komfortfunktionen, wie zum Beispiel einen automatischen Notbremsassistenten, ein Power-Steering, einen Ausweichassistenten oder einen Spurwechselwarner angepasst an die aktuell vorherrschende Greifart des Fahrers an dem Lenkradkranz anzupassen.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lenkrad für ein Fahrzeug sowie ein Lenkradsystem und ein Fahrerassistenzsystem, bei dem von dem Lenkrad bereitgestellte Informationssignale verwendet werden können.
STAND DER TECHNIK
Fahrzeuge, wie beispielsweise Automobile, werden typischerweise dadurch gesteuert, dass ein Fahrer mit seinen Händen ein Lenkrad dreht und auf diese Weise einen Lenkeinschlag von Rädern des Fahrzeugs steuert. Der Fahrer umgreift dabei mit einer oder beiden Händen einen Lenkradkranz des Lenkrads, wobei der Lenkradkranz üblicherweise kreisringförmig ist und mit einer Lenkradnabe verbunden ist, die ihrerseits an eine Lenksäule des Fahrzeugs gekoppelt ist.
Es ist ferner bekannt, an einem Lenkrad in der Nähe des Lenkradkranzes, jedoch nicht direkt an dem Lenkradkranz, Taster oder Schalter vorzusehen. Mit Hilfe dieser Taster oder Schalter kann ein Fahrer beispielsweise bestimmte Komfort- oder Sicherheitsfunktionen des Fahrzeugs steuern, ohne die Hände vom Lenkrad nehmen zu müssen. Beispielsweise kann mit Hilfe der Taster oder Schalter eine Lautstärke eines Autoradios, ein Autotelefon oder ein Tempomat gesteuert werden.
Es ist ferner bekannt, Kraftfahrzeuge mit einem Fahrerassistenzsystem auszustatten, das bestimmte Sicherheitsfunktionen, Fahrfunktionen und/oder Komfortfunktionen des Kraftfahrzeugs steuert oder unterstützt. Beispiele für solche Fahrerassistenzsysteme sind unter anderem ein automatischer Notbremsassistent, ein Power-Steering-System, ein Ausweichassistent und ein Spurwechselwarnsystem (Lane Departure Warning System).
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Es wurde erkannt, dass bei modernen Kraftfahrzeugen ein Bedarf dafür bestehen kann, Funktionen von Fahrerassistenzsystemen noch sicherer und angepasst an Fahrsituationen auszuführen.
Ein solcher Bedarf kann mit einem Lenkrad, einem Lenkradsystem und einem Fahrerassistenzsystem gemäß den unabhängigen Ansprüchen gedeckt werden. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Lenkrad für ein Fahrzeug vorgeschlagen. Das Lenkrad weist an einem Lenkradkranz einen Greifbereich auf, an dem das Lenkrad von Händen eines Fahrers zum Steuern des Fahrzeugs gegriffen werden kann. Verteilt über diesen Greifbereich weist das Lenkrad eine Mehrzahl von berührungsempfindlichen Sensoren auf.
Eine Idee hierbei ist, den Bereich, in dem ein Fahrer typischerweise während des Steuerns des Fahrzeugs das Lenkrad mit seinen Händen greift, mit einer Vielzahl von berührungsempfindlichen Sensoren auszustatten. Die berührungsempfindlichen Sensoren können dabei derart ausgebildet sein, dass mit ihrer Hilfe erkannt werden kann, ob und wo ein Fahrer das Lenkrad mit seinen Händen berührt oder greift. Hierzu können die Sensoren drucksensitiv sein. Insbesondere können die Sensoren als Flächensensoren ausgebildet sein und/oder in eine für Kraftfahrzeuge typische kreisringtubusförmige Geometrie des Lenkradkranzes derart integriert sein, dass sie das von einem Fahrer gewohnte Greifen des Lenkradkranzes nicht behindern. Die Sensoren können sich dabei unterschiedlicher technischer Umsetzungen bedienen, die eine Berührungsempfindlichkeit und vorzugsweise eine Drucksensitivität ermöglichen. Beispielsweise können die Sensoren mit drucksensitiven kapazitiven Elementen, Piezoelementen, etc. ausgebildet sein. Die drucksensitiven Elemente können dabei in ein den Lenkradkranz bedeckendes flächiges Element, beispielsweise in Form einer Folie, integriert sein. Die Drucksensitivität der Sensoren kann derart bemessen sein, dass verschiedene Drücke, wie sie von einem Fahrer typischerweise mit seinen Händen an einem Lenkrad erzeugt werden, unterschieden werden können.
Die Sensoren können entlang des gesamten Umfangs des Lenkradkranzes angeordnet sein, wobei ein Abstand zwischen Mittelpunkten benachbarter Sensoren kleiner als 2 cm, vorzugsweise kleiner als 1 cm sein sollte. Mit anderen Worten kann der Abstand zwischen den Mittelpunkten benachbarter Sensoren so gewählt sein, dass benachbarte Finger eines Fahrers beim normalen Greifen des Lenkradkranzes unterschiedliche Sensoren betätigen. Die Sensoren können dabei entlang des Umfangs des Lenkradkranzes in einer oder mehreren Reihen angeordnet sein. Benachbarte Sensoren können direkt aneinander angrenzen, es kann jedoch auch ein Zwischenabstand zwischen benachbarten Sensoren existieren. Es können mehrere Reihen von Sensoren in einer Richtung quer zur Umfangsrichtung des Lenkradkranzes um einen Tubus des Lenkradkranzes herum angeordnet sein. Dadurch kann ein Teil oder die gesamte Oberfläche des Lenkradkranzes durch eine zweidimensionale Matrix von Sensorelementen bedeckt sein.
Das vorgeschlagene Lenkrad kann in einem Lenkradsystem verwendet werden, das dazu ausgelegt ist, mit Hilfe der berührungsempfindlichen Sensoren des Lenkrads ein Greifinformationssignal zur Verfügung zu stellen. Das Greifinformationssignal gibt dabei eine Information über eine Auflagefläche von Fahrerhänden in dem Greifbereich, eine Information über eine Position von Fahrerhänden in dem Greifbereich und/oder eine Information über eine Haltekraft von Fahrerhänden in dem Greifbereich an.
Das Greifinformationssignal kann beispielsweise an einem CAN-Bus (Controller Area Network) des Kraftfahrzeugs zur Verfügung gestellt werden. Auf diese Weise kann das Greifinformationssignal von anderen Systemen des Kraftfahrzeugs aufgenommen und weiterverarbeitet werden. Das Greifinformationssignal wird dabei vorzugsweise als digitales oder analoges elektrisches Signal bereitgestellt.
Das von dem Lenkradsystem zur Verfügung gestellte Greifinformationssignal kann insbesondere in einem Fahrerassistenzsystem eines Kraftfahrzeugs verwendet werden. Das Fahrerassistenzsystem kann dabei dazu ausgelegt sein, Funktionen zum Unterstützen oder Steuern von Sicherheitsfunktionen, Fahrfunktionen und/oder Komfortfunktionen des Kraftfahrzeugs basierend auf dem Greifinformationssignal zu konditionieren. Unter einem Konditionieren kann dabei verstanden werden, dass die Sicherheitsfunktionen, Fahrfunktionen und/oder Komfortfunktionen in unterschiedlicher Weise beeinflusst oder ausgeführt werden abhängig von dem zur Verfügung gestellten Greifinformationssignal. Dabei kann genutzt werden, dass das Greifinformationssignal eine Information darüber liefert, ob, wo und wie ein Fahrer das Lenkrad momentan mit seinen Händen greift. Basierend auf dieser Information können zum Beispiel Auslöseschwellen von Sicherheitsfunktionen oder Fahrfunktionen des Fahrerassistenzsystems oder Arbeitsmodi des Fahrerassistenzsystems beeinflusst werden.
Beispielsweise kann das Fahrerassistenzsystem dazu ausgelegt sein, Sicherheitsfunktionen, Fahrfunktionen und/oder Komfortfunktionen des Fahrzeugs stärker zu steuern oder zu unterstützen, wenn anhand des Greifinformationssignals erkannt wird, dass einem Fahrer aufgrund eines aktuellen Greifzustandes seiner Hände an dem Lenkrad kein ausreichendes Steuern der Sicherheitsfunktionen, Fahrfunktionen und/oder Komfortfunktionen möglich ist. Mit anderen Worten kann das Fahrerassistenzsystem dann, wenn es aufgrund des Greifinformationssignals erkennen kann, dass der Fahrer das Lenkrad nur unzureichend, das heißt beispielsweise nur mit einer Hand oder an einer ungünstigen Position, greift, die Sicherheitsfunktionen, Fahrfunktionen und/oder Komfortfunktionen des Fahrzeugs stärker automatisiert steuern oder unterstützen, um so dem Fahrer ein Betätigen des Lenkrades zu erleichtern oder einem mangelhaften Betätigen des Lenkrades durch den Fahrer kompensierend entgegenwirken zu können.
Das Fahrerassistenzsystem kann ferner dazu ausgelegt sein, abhängig von dem Greifinformationssignal ein Warnsignal auszugeben. Das Warnsignal kann zum Beispiel angeben, dass eine kritische Fahrsituation droht, so dass der Fahrer rechtzeitig eine Möglichkeit hat, das Lenkrad ausreichend zu umgreifen.
Das Fahrerassistenzsystem kann ferner dazu ausgelegt sein, abhängig von dem Greifinformationssignal einen Zeitpunkt eines automatisierten Unterstützens oder Steuerns von Sicherheitsfunktionen, Fahrfunktionen und/oder Komfortfunktionen des Fahrzeugs zu beeinflussen. Beispielsweise kann das Fahrerassistenzsystem Sicherheitsfunktionen früher aktivieren, wenn erkannt wird, dass der Fahrer das Lenkrad nur unzureichend umgreift. Außerdem kann ein Zeitpunkt, zu dem ein Warnsignal ausgegeben wird, abhängig von dem Greifinformationssignal beeinflusst werden, so dass beispielsweise bei einem unzureichenden Greifen des Lenkrads durch den Fahrer ein solches Warnsignal früher ausgegeben wird.
Das Fahrerassistenzsystem kann ferner dazu ausgelegt sein, abhängig von dem Greifinformationssignal eine Art eines automatisierten Unterstützens oder Steuerns von Sicherheitsfunktionen, Fahrfunktionen und/oder Komfortfunktionen des Fahrzeugs zu beeinflussen. Beispielsweise kann eine Art, wie das Fahrerassistenzsystem Lenkaktivitäten des Fahrers unterstützt oder ergänzt, abhängig davon gewählt werden, wie der Fahrer das Lenkrad umgreift. Ergänzend kann eine Art einer Ausgabe eines Warnsignals abhängig von dem Greifinformationssignal beeinflusst werden. Beispielsweise kann bei einem ausreichenden Umgreifen des Lenkrads ein Warnsignal über haptisch erkennbare Signalgeber an dem Lenkrad an den Fahrer weitergegeben werden, wohingegen bei einem unzureichenden Umgreifen des Lenkrads ergänzend oder alternativ Warnsignale akustisch oder visuell wahrnehmbar erzeugt werden.
Es wird darauf hingewiesen, dass mögliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hierin teilweise in Bezug auf Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Lenkrades bzw. Lenkradsystems und teilweise mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem beschrieben sind. Ein Fachmann wird jedoch erkennen, dass die beschriebenen Merkmale sowohl in unterschiedlicher Weise miteinander kombiniert werden können als auch von dem Lenkrad bzw. Lenkradsystem auf das Fahrerassistenzsystem und umgekehrt in analoger Weise übertragen werden können, um dadurch insbesondere Synergieeffekte erzielen zu können.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, wobei jedoch sowohl die Beschreibung als auch die Zeichnung nicht als die Erfindung einschränkend auszulegen sind.
1 zeigt ein Lenkrad und ein Fahrerassistenzsystem gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Die Figur ist lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu.
AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
In 1 ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lenkrads 1 dargestellt. Ein Lenkradkranz 5 ist über Stege 11 mit einem Zentralteil 9 verbunden, welches wiederum mit einer Lenksäule eines Kraftfahrzeuges (nicht dargestellt) zusammenwirkt.
Entlang einer Umfangsrichtung des als kreisringförmiger Tubus ausgeführten Lenkradkranzes 5 ist eine Vielzahl von berührungsempfindlichen und drucksensitiven Sensoren 7 matrixartig in den Lenkradkranz 5 integriert. Die Sensoren 7 sind dabei als flächige Elemente ausgebildet, die im Wesentlichen die gesamte Oberfläche des Lenkradkranzes 5 bedecken. Die Größe der Sensoren 7 und der Abstand zwischen benachbarten Sensoren 7 ist dabei so gewählt, dass insbesondere erkannt werden kann, ob der Lenkradkranz 5 von einem Fahrer gegriffen wird und falls ja, mit wie vielen Händen bzw. Fingern und an welcher Position der Fahrer den Lenkradkranz 5 greift. Außerdem kann aufgrund der Drucksensitivität der Sensoren 7 erkannt werden, wie fest der Fahrer den Lenkradkranz 5 umgreift.
Ein entsprechendes Greifinformationssignal kann über eine Leitung 15 an einen CAN-Bus 13 des Kraftfahrzeuges geliefert werden. Ein mit diesem CAN-Bus 13 verbundenes Fahrerassistenzsystem 3 kann die Greifinformationssignale auslesen und dazu nutzen, Sicherheitsfunktionen, Fahrfunktionen und/oder Komfortfunktionen des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von dem Greifinformationssignal zu konditionieren. Auf diese Weise können zum Beispiel autonom eingreifende sicherheitsrelevante Assistenz- und Komfortsysteme, wie zum Beispiel ein automatischer Notbremsassistent, ein Power-Steering, ein Ausweichassistenz oder ein Lane-Departure-Warning-System, abhängig von einer zeitaktuellen momentanen Lenkfähigkeit des Fahrers vorkonditioniert werden, gesteuert werden oder deren Auslöseschwellen verändert werden.
Die Lenkfähigkeit des Fahrers wird dabei anhand einer Auflagefläche, einer Anzahl der Auflagepunkte von Händen bzw. Fingern, eines Drucks bzw. einer Haltefestigkeit und/oder einer Position am Lenkrad bestimmt.
Dadurch kann in vorteilhafter Weise zumindest ein Teil der nötigen Sicherheit, die zum Beispiel dadurch verloren geht, dass ein Fahrer das Lenkrad nicht richtig festhält, über einen gezielten Eingriff in eine Logik oder Steuerung des Assistenzsystems wieder hergestellt oder zumindest verbessert werden.
Wird zum Beispiel beim Fahrer durch die Messung am Lenkrad eine lockere Lenkradhaltung und/oder eine Einhandsteuerung und/oder eine geringe Auflagefläche und/oder ein geringer Druck der Hände festgestellt oder das Lenkrad nicht richtig umgriffen oder an einer ungünstigen Stelle gehalten, so kann das Lenkradsystem bzw. das Fahrerassistenzsystem diese Greifinformation allen relevanten Systemen zur Verfügung stellen, zum Beispiel über die CAN-Schnittstelle oder andere Schnittstellen.
In Ausführungsvarianten der Erfindung kann zum Beispiel folgendermaßen reagiert werden:
Bei Annäherung eines Objektes und gleichzeitiger lockerer Lenkradhaltung kann zum Beispiel eine Kollisionswarnung früher ausgegeben werden, damit der Fahrer noch genügend Zeit hat, das Lenkrad fest zu umgreifen, um geeignet reagieren zu können. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine automatische Bremsung bzw. Bremsunterstützung früher eingeleitet werden.
Eine ähnliche Reaktion kann auch für ein automatisiertes Ausweichen durchgeführt werden.
Bei Spurwechselwarnern kann beispielsweise die Warnung bei wenig bis gar keinem Lenkradkontakt durch den Fahrer zumindest zusätzlich optisch oder akustisch erfolgen, eventuell kann sogar gänzlich auf eine haptische Warnung verzichtet werden.
In Gefahrensituationen, wie zum Beispiel vor einer Kurve, kann zum Beispiel dann, wenn aufgrund von Informationen aus Navigationsdaten erkannt werden kann, dass eine aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs für den Radius der bevorstehenden Kurve zu hoch ist, und wenn zusätzlich eine zu lockere Lenkradhaltung detektiert wird, eine Parametrisierung des Power-Steerings verändert werden, so dass der Fahrer auch kurzzeitig mit der aktuell vorherrschenden und detektierten Handauflagefläche um die Kurve steuern kann.
Das vorgeschlagene Lenkrad, Lenkradsystem bzw. Fahrerassistenzsystem kann auf diese Weise sowohl zu einer Erhöhung der Fahrsicherheit als auch gegebenenfalls zu einer Erhöhung des Fahrkomforts beitragen.

Claims

Lenkrad (1) für ein Fahrzeug, wobei das Lenkrad (1) an einem Lenkradkranz (5) einen Greifbereich aufweist, an dem das Lenkrad von Händen eines Fahrers zum Steuern des Fahrzeugs gegriffen werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von berührungsempfindlichen Sensoren (7) verteilt über den Greifbereich aufweist.
Lenkrad nach Anspruch 1, wobei die berührungsempfindlichen Sensoren (7) drucksensitiv sind.
Lenkrad nach Anspruch 1 oder 2, wobei Sensoren (7) entlang des gesamten Umfangs des Lenkradkranzes (5) angeordnet sind und wobei ein Abstand zwischen Mittelpunkten benachbarter Sensoren kleiner als 2cm ist.
Lenkradsystem mit einem Lenkrad (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Lenkradsystem dazu ausgelegt, mit Hilfe der berührungsempfindlichen Sensoren (7) des Lenkrads (1) ein Greifinformationssignal, dass eine Information über eine Auflagefläche von Fahrerhänden an dem Greifbereich, eine Position von Fahrerhänden an dem Greifbereich und/oder eine Haltekraft von Fahrerhänden an dem Greifbereich angibt, zur Verfügung zu stellen.
Lenkradsystem nach Anspruch 4, wobei das Greifinformationssignal an einem CAN-Bus (13) des Kraftfahrzeugs zur Verfügung gestellt wird.
Fahrerassistenzsystem (3) für ein Kraftfahrzeug, wobei das Fahrerassistenzsystem (3) dazu ausgelegt ist, Funktionen zum Unterstützen oder Steuern von Sicherheitsfunktionen, Fahrfunktionen und/oder Komfortfunktionen des Kraftfahrzeugs basierend auf einem Greifinformationssignal von einem Lenkradsystem gemäß Anspruch 4 zu konditionieren.
Fahrerassistenzsystem nach Anspruch 6, wobei das Fahrerassistenzsystem (3) dazu ausgelegt ist, Sicherheitsfunktionen, Fahrfunktionen und/oder Komfortfunktionen des Kraftfahrzeugs stärker zu steuern oder zu unterstützen, wenn anhand des Greifinformationssignals erkannt wird, dass einem Fahrer aufgrund eines aktuellen Greifzustandes seiner Hände an dem Lenkrad kein ausreichendes Steuern der Sicherheitsfunktionen, Fahrfunktionen und/oder Komfortfunktionen möglich ist.
Fahrerassistenzsystem nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Fahrerassistenzsystem (3) dazu ausgelegt ist, abhängig von dem Greifinformationssignal ein Warnsignal auszugeben.
Fahrerassistenzsystem nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei das Fahrerassistenzsystem (3) dazu ausgelegt ist, abhängig von dem Greifinformationssignal einen Zeitpunkt eines automatisierten Unterstützens oder Steuerns von Sicherheitsfunktionen, Fahrfunktionen und/oder Komfortfunktionen des Kraftfahrzeugs und/oder einen Zeitpunkt einer Ausgabe eines Warnsignals zu beeinflussen.
Fahrerassistenzsystem nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei das Fahrerassistenzsystem (3) dazu ausgelegt ist, abhängig von dem Greifinformationssignal einen Art eines automatisierten Unterstützens oder Steuerns von Sicherheitsfunktionen, Fahrfunktionen und/oder Komfortfunktionen des Kraftfahrzeugs und/oder eine Art einer Ausgabe eines Warnsignals zu beeinflussen.