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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung der Bewegung eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, durch eine außerhalb des Fahrzeugs befindliche Person gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Das Steuern eines Kraftfahrzeugs von außerhalb kann für eine Vielzahl von Gelegenheiten Vorteile haben. So ist es im Bereich der Nutzfahrzeuge bei Rangierarbeiten oder beim Koppeln von Fahrzeugen üblich, dies durch eine sich außerhalb des Fahrzeugs befindliche Person durchzuführen, insbesondere da die sich außerhalb befindliche Person das Geschehen besser beobachten und beaufsichtigen kann im Vergleich zu einer Person in der Fahrerkabine eines Nutzfahrzeugs, die zumeist weit oberhalb der Fahrbahn angeordnet ist. Die Kontrolle über das zu bewegende Fahrzeug wird üblicherweise mittels einer Funkfernsteuerung bewerkstelligt.
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Die Druckschrift
DE 101 01 342 A1 offenbart eine derartige Rangiervorrichtung für ein Nutzfahrzeug unter Verwendung einer Fernsteuerung. Dabei ist die Rangiervorrichtung rechnergestützt und wirkt auf ein elektronisches Lenk-, Brems- und Antriebssystem des Nutzfahrzeugs zur Ausführung von fahrerlosen Rangiermanövern steuernd ein, wobei die Steuerung von einer außerhalb des Nutzfahrzeugs befindlichen Person mittels der Fernsteuerung ausgeführt wird.
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Eine weitere Anwendung des Steuerns einer Kraftfahrzeugs von außerhalb ist bei Einparksystemen oder Einparkhilfen zu finden. Hier lässt sich beispielsweise bei engen Parkplätzen, wie sie in Tiefgaragen oder Parkhäusern zu finden sind, oder bei Garagen, die für das einzuparkende Fahrzeug keinen ausreichenden seitlichen Platz bieten, das Fahrzeug mittels einer Fernsteuerung einparken. Dies verhindert, dass der Fahrer beim Aussteigen das eigene Fahrzeug oder andere Fahrzeuge mittels der Fahrertür beschädigt oder im Extremfall nicht aussteigen kann.
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Aus der Druckschrift
DE 198 17 142 A1 ist eine Einparkhilfe für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei der von außerhalb des Fahrzeugs mittels einer Fernsteuerung ein automatisches Einparkprogramm zum selbstständigen Einparken des Fahrzeugs aktivierbar ist. Dabei kann es sich bei dem Antrieb um einen elektrischen Radantrieb handeln, durch den zumindest eine Vorwärts- und Rückwärtsbewegung möglich ist.
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Aus der Druckschrift
EP 0 479 735 A1 ist ebenfalls eine von außerhalb des Fahrzeug zu bedienende Einparkeinrichtung für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug zur Durchführung von Einparkmanövern bekannt. Dabei ist eine Bedieneinrichtung abnehmbar an der Außenseite im Heckbereich des Fahrzeugs angeordnet, so dass der Fahrer durch Bedienen der Bedieneinrichtung quasi hinter dem Fahrzeug hergehend das Fahrzeug einparken kann. Die Bedieneinrichtung ist drahtgebunden mit der im Fahrzeug befindlichen zentralen Steuerung der Einparkeinrichtung verbunden, wobei die Bedieneinrichtung zum Steuern des Antriebs, der Lenkung und der Bremse separate Bedienelemente aufweist.
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Bei den bekannten Vorrichtungen zum Steuern eines Kraftfahrzeugs von außerhalb muss der Bediener ein Gefühl für die Bedienung der Fernsteuerung entwickeln, da aus der Bedienung der Fernsteuerung nicht direkt erfahrbar ist, wie das Fahrzeug auf die Steuerbefehle reagiert.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Steuern der Bewegung eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, von außerhalb zu entwickeln, die dem Bediener der Vorrichtung direkt das Ergebnis der Steuerbefehle rückkoppelt, so dass der Bediener den Vorgang erfahren kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Steuern der Bewegung eines Fahrzeugs von außerhalb mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Steuern der Bewegung eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, von außerhalb des Fahrzeugs, weist eine Steuereinrichtung auf, mittels welcher Lenkung, Antriebsstrang und Bremsanlage des Fahrzeugs zum Bewegen des Fahrzeugs angesteuert werden. Weiter weist die Vorrichtung eine an der Außenseite des Fahrzeugs angeordnete Sensoreinrichtung und eine Auswerteeinrichtung auf, wobei die Sensoreinrichtung einen auf sie ausgeübten Kraftvektor nach Richtung und Betrag ermittelt und die Auswerteeinrichtung aus dem ermittelten Kraftvektor Steueranweisungen für die Steuereinrichtung ableitet.
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Auf diese Weise kann durch die Bestimmung des auf die Sensoreinrichtung von einer Person ausgeübten Kraftvektors das Fahrzeug leicht von außen rangiert werden, wobei die rangierende Person jederzeit das Fahrzeug sozusagen im Griff hat. Mit anderen Worten, die rangierende Person erfährt ständig eine Rückkopplung über seine Rangierbemühungen und kann das Fahrzeug ohne eine ”technische Fernsteuerung” nur mit Hilfe der Muskelkraft bewegen. Das Fahrzeug sensiert den Druck- oder Zugeintrag auf die Sensoreinrichtung, die von einer rangierenden Person eingebracht wird und folgt dem Kraftvektor durch Lenkeinschlag und leichte Beschleunigung proportional zum Krafteintrag. Die Art des Antriebsstrangs ist dabei nicht wesentlich, es kann sich um einen konventionellen Antrieb mit einer Brennkraftmaschine, einen Hybridantrieb oder einen elektrischen Antrieb handeln.
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Vorzugsweise weist die Sensoreinrichtung ein Sensorelement zur Messung der Kraftkomponente des Kraftvektors in Längsrichtung des Fahrzeugs und ein Sensorelement zur Messung der Kraftkomponente des Kraftvektors in Querrichtung des Fahrzeugs auf. Durch die Messung der beiden Kraftkomponenten in Längs- und Querrichtung kann der eingebrachte Kraftvektor in Richtung und Größe bestimmt und entsprechende Fahrsignale abgeleitet werden. Zieht also die rangierende oder steuernde Person das Fahrzeug in Längsrichtung nach vorne, so bewegt sich das Fahrzeug mit der Fahrzeugsteuerung des Antriebsstrangs nach vorne. Wird das Fahrzeug in Längsrichtung nach hinten gezogen, so bewegt sich das Fahrzeug rückwärts. Bei einem von der Längsrichtung abweichenden Kraftvektor wird die Kraftquerkomponente gemessen und das Fahrzeug reagiert mit einem entsprechenden Lenkeinschlag.
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Vorzugsweise weist die Sensoreinrichtung einen Berührungssensor auf. Mittels des Berührungssensors wird bestimmt, ob das Fahrzeug rangiert werden soll oder nicht. Mit anderen Worten, stellt der Berührungssensor eine Berührung fest, so wird die Vorrichtung aktiviert. Dazu kann jedoch noch eine weitere Autorisierung notwendig sein. Ferner kann es notwendig sein, den Berührungssensor bzw. die Sensoreinrichtung zur Inbetriebnahme zu aktivieren. Wird der Berührungssensor nicht mehr berührt, so bleibt das Fahrzeug stehen, es wird also ein sofortiger Stopp des Fahrzeugs bewirkt.
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Vorzugsweise ist die Sensoreinrichtung in einem Außenspiegel des Fahrzeugs angeordnet. Auf diese Weise kann das Fahrzeug beispielsweise fahrerseitig rangiert werden. Weist jeder Außenspiegel des Fahrzeugs eine Sensoreinrichtung auf, so kann das Fahrzeug von beiden Seiten rangiert werden. Es ist auch möglich, die Sensoreinrichtung in einem separaten Bedienelement anzuordnen, beispielsweise in einem separaten Griffelement. Ist das separate Griffelement im Heckbereich des Fahrzeugs angeordnet, so kann das Fahrzeug sozusagen von der Rückseite aus ”geschoben” und ”gezogen” werden.
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Weiter bevorzugt weist die Auswerteeinrichtung eine Filtereinrichtung auf. Die Filtereinrichtung dient zur Vorbereitung und Verarbeitung der gemessenen Daten der Sensoreinrichtung. Dabei weist vorzugsweise die Filtereinrichtung eine Filtereinheit zur Filterung der Kraftkomponente in Längsrichtung und eine Filtereinheit zur Filterung der Kraftkomponente in Querrichtung auf. Mittels der Filterung des Kraftvektors kann eine Glättung des gemessenen Krafteintrags durchgeführt werden, um eine gleichmäßige Bewegung des Fahrzeugs zu erreichen. Ferner kann die Filterung den Betrag des Kraftvektors nach unten und nach oben begrenzen. Mit anderen Worten, ein betragsmäßig zu kleiner Krafteintrag wird auf Null gesetzt, d. h. vernachlässigt, während ein zu großer Krafteintrag auf einen Maximalwert begrenzt wird.
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Weiter bevorzugt weist die Auswerteeinrichtung eine Freigabeeinrichtung auf, die bewirkt, dass die Steuereinrichtung die Bewegung des Fahrzeugs freigibt, wenn der Berührungssensor eine Berührung der Sensoreinrichtung festgestellt hat. Ferner kann vorzugsweise eine Berührung des Berührungssensors die Steuereinrichtung zum Starten des Antriebs und ein Loslassen des Berührungssensors ein Stoppen des Antriebs bewirken.
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Weiter bevorzugt weist die Vorrichtung eine Sicherheitseinrichtung auf, deren Nichtbetätigung eine Freigabe der Bewegung des Fahrzeugs durch die Steuereinrichtung verhindert. Damit kann sichergestellt werden, dass eine alleinige Berührung der Sensoreinrichtung keine Bewegung des Fahrzeugs bewirkt, sondern es muss noch die Sicherheitseinrichtung betätigt werden. Die Sicherheitseinrichtung kann auch im Sinn einer Autorisierung wirken. Ferner kann die Sicherheitseinrichtung im Sinn eines Totmann-Schalters wirken. Mit anderen Worten, eine Nichtbetätigung der Sicherheitseinrichtung führt automatisch zu einem Stopp des Fahrzeugs. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Sicherheitseinrichtung im Fahrzeugschlüssel integriert. In diesem Fall kann die Autorisierung darin bestehen, dass der aktuelle Inhaber des Fahrzeugschlüssels automatisch zur Bedienung der erfindungsgemäßen Vorrichtung autorisiert ist.
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Es ist auch denkbar, dass die Vorrichtung zum Steuern der Bewegung eines Fahrzeugs eine separate Autorisierungseinrichtung aufweist, beispielsweise über eine Gesichtserkennung oder sonstige Art der Autorisierung, um zu verhindern, dass eine unbefugte Person das Fahrzeug bewegt.
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Weiter bevorzugt weist die Steuereinrichtung eine Begrenzungseinrichtung zur Begrenzung der maximalen zulässigen Geschwindigkeit und der maximal zulässigen Beschleunigung auf. Diese Begrenzungseinrichtung dient zum Erhöhen der Sicherheit und zur Verhinderung einer Fehlbedienung.
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Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Steuern der Bewegung eines Fahrzeugs kann daher auf einfache Weise eine Fahrzeug von außen ohne Zuhilfenahme einer Funkfernsteuerung ”mit Muskelkraft” rangiert werden.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert. Dabei zeigt
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1 eine Darstellung eines Fahrzeugs mit schematischem Kraftvektor, und
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2 ein schematisches Blockdiagramm zur Erläuterung der Funktionsweise der Steuerung der Bewegung des Fahrzeugs durch Aufbringung eines Kraftvektors.
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1 zeigt die Darstellung eines Fahrzeugs 1, hier eines Personenkraftfahrzeugs, mit einem linken Außenspiegel 2, der die Sensoreinrichtung der Vorrichtung zum Steuern der Bewegung des Fahrzeugs 1 enthält. Dies ist in 1 symbolisiert durch den am Außenspiegel 2 des Fahrzeugs 1 angreifenden Kraftvektor 3, der als Pfeil dargestellt ist.
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2 zeigt eine bevorzugte Realisierung der Vorrichtung zum Steuern der Bewegung eines Fahrzeugs in schematischer Darstellung. In einem Außenspiegel 4 einschließlich seines Fußes ist eine Sensoreinrichtung 6 angeordnet, die einen Sensor 7 für die Kraftkomponente in Längsrichtung des Fahrzeugs, einen Sensor 8 für die Kraftkomponente in Querrichtung des Fahrzeugs und einen Berührungssensor 9 umfasst. Die Kraftkomponentensensoren 7, 8 können beispielsweise im Fuß des Außenspiegels 4 angeordnet sein, während der Berührungssensor 9 sich am Außenspiegel 4 in einem Bereich befindet, der zum Rangieren des Fahrzeugs von der rangierenden Person ergriffen wird.
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Die Signale der Kraftkomponentensensoren 7, 8 sowie des Berührungssensors 9 der Sensoreinrichtung 6 werden einer Auswerteeinrichtung 10 zugeführt, wobei die Signale des Sensors 7 der Kraftkomponente in Längsrichtung einer Filtereinheit 11 zur Filterung der Längskomponente und die Signale des Sensors 8 der Kraftkomponente in Querrichtung einer Filtereinheit 12 zur Filterung der Querkomponente zugeführt werden.
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Die Filtereinheit 11 zur Filterung der Längskomponente dient dabei zur Glättung des Kraftkomponentensignals und kann auch zur Begrenzung der Kraftkomponente nach oben und untern verwendet werden. Mit anderen Worten, Werte unterhalb eines ersten Schwellwertes werden verworfen, d. h. auf Null gesetzt, während Werte oberhalb eines zweiten Schwellwertes begrenzt werden, d. h. ihnen wird der zweite Schwellwert zugewiesen.
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Für die Filtereinheit 12 zur Filterung der Querkomponente gilt Ähnliches wie für die Filtereinheit 11. Das Kraftkomponentensignal in Querrichtung wird geglättet und nach oben und unten begrenzt. Mit anderen Worten, Querkomponentensignale unterhalb einer vorgegebenen ersten Schwelle der Querkomponente werden auf Null gesetzt, d. h. vernachlässigt, während Werte oberhalb eines vorgegebenen zweiten Schwellwerts für die Querkomponente den zweiten Schwellwert begrenzt werden.
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Ferner umfasst die Auswerteeinrichtung 10 eine Freigabeeinrichtung 13, die die Signale des Berührungssensors 9 verarbeitet. Im Fall einer Berührung des Berührungssensors 9 generiert die Freigabeeinrichtung 13 ein Freigabesignal. Wird keine Berührung vom Berührungssensor 9 detektiert, so wird das Freigabesignal des Freigabesensors inhibiert, d. h. aufgehoben, oder ein explizites Stopp-Signal erzeugt.
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Die von der Auswerteeinrichtung 10 erzeugten Signale der Komponentenfilter 11 und 12, sowie der Freigabeeinrichtung 13 werden einer Steuereinrichtung 14 zugeführt, die für das Fahren des Fahrzeugs verantwortlich ist bzw. dessen Bewegung bewirkt und steuert. Aus den Signalen des Längskomponentenfilters 11 werden in einer Steuereinheit 15 Steuersignale zur Steuerung des Antriebsstrangs des Fahrzeugs erzeugt. Mit anderen Worten, es erfolgt ein Beschleunigen bis zu einer maximalen Geschwindigkeit oder ein Bremsen des Fahrzeugs in Kraftrichtung sowie ein Gangwechsel zwischen Vorwärtsfahrt und Rückwärtsfahrt. Aus den Signalen des Querkomponentenfilters 12 werden in einer Steuereinheit 16 Steuersignale zur Steuerung der Lenkung des Fahrzeugs erzeugt, also der Lenkeinschlag. Die Signale der Freigabeeinrichtung 13 werden in einer Steuereinheit 17 zur Ansteuerung der Fahrzeugbremse oder Parkbremse verwendet, um gegebenenfalls das Fahrzeug in den Stillstand zu überführen, wenn kein Freigabesignal vorliegt. Ferner kann mittels des Freigabesignals der Antrieb, d. h. der Motor, gestartet werden bzw. der Motor gestoppt werden, wenn kein Freigabesignal vorliegt oder ein entsprechendes Stopp-Signal gesendet wurde.
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Eine weitere Freigabe der Verfügung über die Vorrichtung zum Steuern der Bewegung eines Fahrzeugs kann noch optional beispielsweise über den Fahrzeugschlüssel 5 vorgesehen sein, wobei der Fahrzeugschlüssel einen Sicherheitssensor 18 aufweist. Der Sicherheitssensor 18 kann beispielsweise in Form eines Druckschalters oder dergleichen ausgeführt sein, den die rangierende Person fortlaufend drücken muss, um eine Bewegung des Fahrzeugs zu bewirken. Der Sicherheitssensor 18 übernimmt so die Funktion eines Totmann-Schalters. Die Signale des Sicherheitssensors 18 werden der bereits oben erläuterten Freigabeeinrichtung 13 zugeführt, die die Steuereinheit 17 zur Ansteuerung der Fahrzeugbremse oder Parkbremse bzw. zum Start und Stopp des Antriebs veranlasst.
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Ferner kann der Sicherheitssensor 18 auch die Funktion einer Autorisierung übernehmen, wenn davon ausgegangen wird, dass der aktuelle Besitzer des Schlüssels 5 auch über die Berechtigung zum Bedienen der Vorrichtung zum Steuern der Bewegung des Fahrzeugs verfügt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- linker Fahrzeugaußenspiegel
- 3
- Kraftvektor
- 4
- Außenspiegel
- 5
- Zündschlüssel
- 6
- Sensoreinrichtung
- 7
- Längssensor
- 8
- Quersensor
- 9
- Berührungssensor
- 10
- Auswerteeinrichtung
- 11
- Filtereinheit Kraftkomponente Längsrichtung
- 12
- Filtereinheit Kraftkomponente Querkomponente
- 13
- Freigabeeinrichtung
- 14
- Steuereinrichtung
- 15
- Steuereinheit Antriebsstrang
- 16
- Steuereinheit Lenkung
- 17
- Steuereinheit Fahrzeugbremse, Start und Stopp Motor
- 18
- Sicherheitssensor – Totmann-Schalter
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10101342 A1 [0003]
- DE 19817142 A1 [0005]
- EP 0479735 A1 [0006]
