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Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Umfelderfassungseinrichtung zur Erfassung zumindest eines Teils des Umfeldbereichs des Kraftfahrzeugs.
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Umfelderfassungseinrichtungen für Kraftfahrzeuge sind im Stand der Technik bereits bekannt. Beispielsweise werden Radarsensoren genutzt, die Detektionssignale aussenden und Reflexionssignale wieder empfangen, wonach diese über eine Auswertungslogik, die in Form einer Steuereinrichtung in der Umfelderfassungseinrichtung selbst vorgesehen sein kann, ausgewertet werden können, beispielsweise um durch Betrachtung von Frequenzund/oder Phasenunterschieden Objekte im Erfassungsbereich der Umfelderfassungseinrichtung zu detektieren. Beispielsweise werden derartige Umfelderfassungseinrichtungen für Sicherheitssysteme, insbesondere Kollisionsvermeidungssysteme, genutzt.
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Der Erfassungsbereich von im oder am Kraftfahrzeug angeordneten Umfelderfassungseinrichtungen wird durch Neigungen der Kraftfahrzeugkarosserie, beispielsweise an Steigungen und Gefällen, verändert. Der Erfassungsbereich der Umfelderfassungseinrichtung kann folglich variieren, so dass die Performanz des Kollisionsvermeidungssystems beeinträchtigt werden kann. Gleiches gilt auch bei einer ungleichmäßigen Beladung des Kraftfahrzeugs, die sich auf den Nickwinkel des Kraftfahrzeugs auswirkt.
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Es ist bekannt Aktoren einzusetzen, um Umfelderfassungseinrichtungen durch eine entsprechende Ansteuerung dynamisch auszurichten. Beispielsweise kann ein Kraftfahrzeug in einer kritischen Verkehrssituation durch eine Umfelderfassungseinrichtung nachverfolgt werden. Diese Aktoren steigern allerdings die Kosten sowie den Energieverbrauch derartiger Umfelderfassungseinrichtungen und benötigen zudem zusätzlichen Bauraum. Zudem führen sie bei einem Ausfall zu einem erhöhten Wartungsaufwand.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine demgegenüber verbesserte Umfelderfassungseinrichtung anzugeben.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Umfelderfassungseinrichtung eine Ausgleichsvorrichtung oder einen Teil einer Ausgleichsvorrichtung bildet oder mit einer Ausgleichsvorrichtung bewegungsgekoppelt ist, wobei die Ausgleichsvorrichtung um wenigstens eine Drehachse bezüglich der Kraftfahrzeugkarosserie drehbar gelagert ist, wobei ein Schwerpunkt der Ausgleichsvorrichtung lotrecht unterhalb der Drehachse liegt, wenn sich die Ausgleichsvorrichtung in einer Gleichgewichtslage befindet, wobei auf die Ausgleichsvorrichtung bei einer Auslenkung der Ausgleichsvorrichtung aus der Gleichgewichtslage, insbesondere aufgrund einer Neigung der Kraftfahrzeugkarosserie, aufgrund der Schwerkraft ein die Ausgleichsvorrichtung in Richtung der Gleichgewichtslage drehendes Drehmoment auf die Ausgleichsvorrichtung wirkt.
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Erfindungsgemäß wird also vorgeschlagen, dass die Umfelderfassungseinrichtung derart gelagert ist, dass sie sich, wenn sich das Kraftfahrzeug neigt und dadurch die Umfelderfassungseinrichtung ausgelenkt wird, durch ein aus der Schwerkraft resultierendes, auf sie wirkendes Drehmoment selbst wieder in ihre ursprüngliche Gleichgewichtslage zurückbewegt. Auf diese Weise kann sich die Umfelderfassungseinrichtung, insbesondere im Bereich von Scheitelpunkten, wobei im vorliegenden Fall auch die Punkte einer Fahrbahn als Scheitelpunkte bezeichnet werden, bei denen eine Steigung der Fahrbahn in einen waagerechten Verlauf übergeht, einer steigenden oder abfallenden Fahrbahn, selbsttätig in die ursprüngliche Orientierung bezüglich der Weltkoordinaten bewegen, so dass der Erfassungsbereich der Umfelderfassungseinrichtung in diesen Bereichen bereits in eine Richtung eines zukünftig zu befahrenden Fahrbahnabschnitts zeigt. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass beispielsweise ein erstes Kraftfahrzeug mit einer Umfelderfassungseinrichtung ein zweites Kraftfahrzeug bereits erfassen kann, obwohl das erste Kraftfahrzeug noch von einem Scheitelpunkt der Fahrbahn entfernt ist und sich das zweite Kraftfahrzeug bereits auf oder hinter dem Scheitelpunkt befindet. Allgemein gesagt ist die Umfelderfassungseinrichtung des Kraftfahrzeugs in eine für den weiteren Fahrverlauf günstige Position ausrichtbar, ohne dass von einem Fahrerassistenzsystem aktiv eingegriffen werden muss, indem beispielsweise Aktoren entsprechend angesteuert werden.
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Eine erfindungsgemäße Anbringung der Umfelderfassungseinrichtung ist auch dann vorteilhaft, wenn das Kraftfahrzeug derart beladen ist, dass sich eine anhaltende Veränderung des Nickwinkels ergibt. Ähnlich einer Leuchtweitenregulierung kann durch das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug eine Anpassung des Erfassungsbereichs der Umfelderfassungseinrichtung durch dynamische selbsttätige Ausrichtung der Umfelderfassungseinrichtung erfolgen.
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Durch die passiv ausrichtbare Umfelderfassungseinrichtung können die Kosten im Vergleich zu einer Lösung mit aktiv ansteuerbaren Aktoren reduziert werden. Zudem wird durch den Wegfall aktiver Aktoren der Verbrauch elektrischer Energie gesenkt, während gleichzeitig der Wartungsaufwand reduziert wird.
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Die Umfelderfassungseinrichtung kann wenigstens einen Sensor umfassen. Ein Sensor kann jeweils eine Kamera, ein Radarsensor oder ein Laserscanner sein.
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Die drehbar gelagerte Ausgleichsvorrichtung kann mit einer Haftreibung beaufschlagt sein, die derart gewählt ist, dass ein auf die Umfelderfassungseinrichtung wirkender Fahrtwind keine Auslenkung der Umfelderfassungseinrichtung verursacht. Zudem ist es erfindungsgemäß möglich, dass die Umfelderfassungseinrichtung starr mit der Ausgleichsvorrichtung verbunden ist.
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Erfindungsgemäß kann die Drehachse oder wenigstens eine der Drehachsen im Wesentlichen orthogonal zur Kraftfahrzeuglängsachse angeordnet sein und/oder die Drehachse oder wenigstens eine weitere der Drehachsen kann im Wesentlichen parallel zur Kraftfahrzeuglängsachse angeordnet sein. Hierbei ist unter einer im Wesentlichen parallelen bzw. orthogonalen Ausrichtung eine Ausrichtung zu verstehen, die um maximal 5° oder maximal 1° von der parallelen bzw. orthogonalen Ausrichtung abweicht. Dadurch ist es beispielsweise möglich, dass durch eine zur Kraftfahrzeuglängsachse orthogonal ausgerichtete Drehachse eine Veränderung des Nickwinkels bzw. Neigungswinkels des Kraftfahrzeugs durch eine Rotationsbewegung der Ausgleichsvorrichtung um die Drehachse ausgleichbar ist. Zudem ist es möglich, dass durch eine zur Kraftfahrzeuglängsachse parallel ausgerichtete Drehachse eine Rollbewegung des Kraftfahrzeugs um die Kraftfahrzeuglängsachse durch eine Rotationsbewegung der Ausgleichsvorrichtung um die Drehachse ausgleichbar ist. Kombiniert man beide Drehachsen im Rahmen einer Ausgleichsvorrichtung, lassen sich sowohl Nick- als auch Rollbewegungen des Kraftfahrzeugs entsprechend ausgleichen.
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Dabei ist es erfindungsgemäß möglich, dass die Ausgleichsvorrichtung die Umfelderfassungseinrichtung und wenigstens ein, insbesondere von der Umfelderfassungseinrichtung beabstandetes, Ausgleichsgewicht umfasst. Der Schwerpunkt der Umfelderfassungseinrichtung respektive der Ausgleichsvorrichtung kann durch den Einsatz von Ausgleichsgewichten verlagert werden. Typischerweise liegt der Schwerpunkt der Umfelderfassungseinrichtung respektive der Ausgleichsvorrichtung erfindungsgemäß lotrecht unterhalb der Drehachse, so dass die ursprüngliche Gleichsgewichtslage einer stabilen Gleichgewichtslage entspricht. Das heißt, dass ein durch die Schwerkraft verursachtes auf die Umfelderfassungseinrichtung bzw. die Ausgleichsvorrichtung wirkendes Drehmoment eine Auslenkung der Umfelderfassungseinrichtung bzw. der Ausgleichsvorrichtung zumindest weitgehend ausgleicht. Erfindungsgemäß kann der Schwerpunkt derart gewählt sein, dass sich der Erfassungsbereich der Umfelderfassungseinrichtung parallel zu der Kraftfahrzeuglängsachse erstreckt.
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Erfindungsgemäß kann das Kraftfahrzeug eine Begrenzungsvorrichtung zur Begrenzung der maximalen Auslenkung der Ausgleichsvorrichtung aus der Gleichgewichtslage in wenigstens eine Richtung aufweisen. Hierdurch kann beispielsweise der Grad der Verschwenkung der Umfelderfassungseinrichtung an starken Steigungen oder Gefällen begrenzt werden. Hierdurch sind ungewünscht starke Verschwenkungen der Umfelderfassungseinrichtung verhinderbar, die zu ungünstigen Erfassungsbereichen führen könnten. Die Begrenzungsvorrichtung kann je nachdem, wie viele Drehachsen vorgesehen sind, unterschiedlich ausgelegt sein. So ist es erfindungsgemäß möglich, dass die Begrenzungsvorrichtung die maximale Auslenkung in eine oder in mehrere Richtungen einer Rotationsbewegung der Ausgleichsvorrichtung begrenzt. Beispielsweise kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass bei zwei zueinander orthogonalen Drehachsen der Ausgleichsvorrichtung, die sowohl eine Nick- als auch eine Rollbewegung des Kraftfahrzeugs ausgleichen, die Begrenzungsvorrichtung lediglich eine Auslenkung der Ausgleichsvorrichtung um eine zur Kraftfahrzeuglängsachse orthogonale Drehachse begrenzt. Selbstverständlich ist es ebenso möglich, dass die Begrenzungsvorrichtung lediglich eine Auslenkung der Ausgleichsvorrichtung um eine zur Kraftfahrzeuglängsachse parallel angeordnete Drehachse begrenzt.
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Erfindungsgemäß kann die Begrenzungsvorrichtung wenigstens eine Anschlagskante aufweisen, an die die Ausgleichsvorrichtung bei Erreichen der jeweiligen maximalen Auslenkung anschlägt. Hierdurch wird der Drehwinkel der Ausgleichsvorrichtung begrenzt. Die erfindungsgemäße Anschlagskante der Begrenzungsvorrichtung kann sich entlang einer gesamten Länge der Ausgleichsvorrichtung erstrecken oder lediglich abschnittsweise zum Anschlagen gegen die Ausgleichsvorrichtung ausgebildet sein. Demnach ist es erfindungsgemäß möglich, dass die Begrenzungsvorrichtung einen oder mehrere Kontaktpunkte aufweist, die mit der Ausgleichsvorrichtung in Kontakt stehen, sobald eine festlegbare maximale Auslenkung der Ausgleichsvorrichtung erreicht ist. Eine maximal mögliche Auslenkung der Ausgleichsvorrichtung lässt sich erfindungsgemäß durch den Abstand der jeweiligen Anschlagskante zur Ausgleichsvorrichtung in ihrer ursprünglichen Gleichgewichtslage variieren. An den Kontaktpunkten kann sich das Material zudem von dem der übrigen Begrenzungsvorrichtung unterscheiden, so dass es erfindungsgemäß möglich ist, dass ein im Verhältnis zur übrigen Begrenzungsvorrichtung relativ weiches Material an den Kontaktpunkten eingesetzt wird, um eine Anschlagbewegung der Begrenzungsvorrichtung dämpfen zu können.
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Erfindungsgemäß kann die Begrenzungsvorrichtung wenigstens einen Stab und/oder wenigstens ein mehrere Stäbe umfassendes Stabwerk umfassen. Der Stab oder wenigstens ein Stab kann in einem beliebigen Winkel mit einer Anschlagskante verbunden sein oder selbst eine Anschlagskante bilden. Dementsprechend ist es erfindungsgemäß möglich, dass ein Stab zusammen mit einer Anschlagskante T-förmig ausgebildet ist. Der Querschnitt eines Stabes kann insbesondere quadratisch, rechteckig oder kreisrund sein. Zudem kann es sich bei dem Stab um einen geraden Stab oder um einen gekrümmten Stab handeln. Ein Stab kann zudem aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Beispielsweise kann ein Stab aus Metall, Kunststoff oder einem Verbundwerkstoff bestehen. Somit kann die Begrenzungsvorrichtung an unterschiedliche Gegebenheiten eines Einbauorts angepasst werden.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:
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1 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs mit einer Umfelderfassungseinrichtung;
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2 eine Detailansicht des Kraftfahrzeugs aus 1;
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3 das Kraftfahrzeug aus 1 in einer Fahrsituation; und
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4 eine perspektivische Detailansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs.
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1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 mit einer Umfelderfassungseinrichtung 2. Die Umfelderfassungseinrichtung 2 ist im Frontbereich des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet und dient der Erfassung von Objekten im Bereich vor dem Kraftfahrzeug 1. Eine zentrale Richtung eines Erfassungsbereichs der Umfelderfassungseinrichtung 2 ist durch den gestrichelten Pfeil 3 dargestellt. In dieser dem Pfeil 3 entsprechenden Richtung erstreckt sich somit ein Erfassungsbereich der Umfelderfassungseinrichtung 2. Wenn sich das Kraftfahrzeug 1 wie in 1 dargestellt auf einer waagerechten Fahrbahn befindet, ist die Umfelderfassungseinrichtung 2 derart ausgerichtet, dass die Mitte des Erfassungsbereichs, dargestellt durch den gestrichelten Pfeil 3, parallel zu der Fahrbahn ausgerichtet ist. Da eine starre Verbindung der Umfelderfassungseinrichtung 2 zu der Karosserie in einigen Fahrsituationen, insbesondere im Bereich von Hügelkuppen, problematisch ist, ist die Umfelderfassungseinrichtung 2 wie im Folgenden erläutert, schwenkbar gelagert.
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2 zeigt eine Detailansicht des Kraftfahrzeugs 1 aus 1, die die Lagerung der Umfelderfassungseinrichtung 2 in einer seitlichen schematischen Darstellung zeigt. Die Umfelderfassungseinrichtung 2 ist als Radarsensor 4 ausgebildet, der ein dreieckförmiges Gehäuse aufweist. Der Radarsensor 4 bildet gemeinsam mit einem Ausgleichsgewicht 5 eine Ausgleichsvorrichtung 8, die um eine Drehachse 7, die orthogonal zur Kraftfahrzeuglängsachse steht, drehbar gelagert ist. Unter anderem aufgrund der Gehäuseform des Radarsensors 4 ist am hinteren Bereich des Radarsensors 4 das Ausgleichsgewicht 5 starr mit dem Radarsensor 4 verbunden, das die Gewichtsverteilung der Ausgleichsvorrichtung 8 derart beeinflusst, dass der Schwerpunkt 6 der Umfelderfassungseinrichtung lotrecht unterhalb einer Drehachse 7 liegt, wenn die Mitte des Erfassungsbereichs (gestrichelter Pfeil 3) waagerecht ausgerichtet ist.
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An einer vorderen Kante des Radarsensors 4 der Umfelderfassungseinrichtung 2 ist sowohl im oberen als auch im unteren Bereich jeweils ein Teil einer Begrenzungsvorrichtung, nämlich jeweils eine Anschlagskante 9, 10 angeordnet. Durch diese beiden Anschlagskanten 9, 10 ist ein Winkel, um den sich der Radarsensor 4 maximal um die Drehachse 7 drehen kann, beschränkt, da nach einer bestimmten Drehbewegung der Radarsensor 4 entweder an die obere Anschlagskante 9 oder an die untere Anschlagskante 10 anschlägt.
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Dies soll verhindern, dass die Umfelderfassungseinrichtung 2 durch die Ausgleichsvorrichtung 8, beispielsweise beim Befahren einer stark ansteigenden Fahrbahn, derart ausgerichtet wird, dass ihr Erfassungsbereich ausschließlich auf die Fahrbahn hin ausgerichtet ist und demnach nicht parallel respektive nahezu oder zumindest annähernd parallel zur Kraftfahrzeuglängsachse bzw. zu dem zukünftig zu befahrenden Fahrbahnabschnitt ist. Die Anschlagskanten 9, 10 sind positionsfest an der Kraftfahrzeugkarosserie angebracht.
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In 3 ist eine weitere Ansicht des Kraftfahrzeugs 1 aus 1 dargestellt. Das Kraftfahrzeug 1 befindet sich auf einer Fahrbahn 11, die einen steigenden Abschnitt 12 aufweist. Dementsprechend weist das Kraftfahrzeug im Verhältnis zu einer horizontalen Achse 13 eine Neigung auf, durch die der Neigungswinkel 14, also der Winkel zwischen der Kraftfahrzeuglängsachse 15 und der horizontalen Achse 13, im Vergleich zu der Darstellung in 1 größer ist. Aufgrund der Ausgleichsvorrichtung 8 ändert die Umfelderfassungseinrichtung 2, wie in 3 dargestellt, ihre Ausrichtung derart, dass die Mitte des Erfassungsbereichs, der durch den gestrichelten Pfeil 3 dargestellt ist, parallel zu der horizontalen Achse 13 ausgerichtet ist, so dass ein Abschnitt 16 der Fahrbahn 11, der auf den steigenden Abschnitt 12 folgt, bereits erfasst werden kann.
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4 zeigt eine perspektivische Detailansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Kraftfahrzeugs 1. Bei gleicher technischer Funktion wurden die gleichen Bezugszeichen verwendet. Die Umfelderfassungseinrichtung in Form eines Radarsensors 4 ist mit einer Ausgleichsvorrichtung 17 bewegungsgekoppelt, indem der Radarsensor 4 direkt auf der Ausgleichsvorrichtung 17 aufliegt. Die Ausgleichsvorrichtung 17 ist in einem Montagebereich 18 um die Drehachse 7 drehbar gelagert. Der Schwerpunkt 6 ist mittels der Ausgleichsgewichte 19, 20 derart justiert, dass er lotrecht unterhalb der Drehachse 7 liegt, um die die Ausgleichsvorrichtung 17 rotierbar gelagert ist, wenn der mittlere Bereich des Erfassungsbereichs (gestrichelter Pfeil 3) waagerecht ausgerichtet ist. Die beiden Anschlagskanten 9, 10 sind über zwei Stäbe 21, 22 mit einem umliegenden Bauteil respektive mit der umliegenden Kraftfahrzeugkarosserie verbunden (nicht dargestellt). Der Radarsensor 4 der Umfelderfassungseinrichtung 2 ist um die Drehachse 23 drehbar gelagert.
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Neigt sich das Kraftfahrzeug, wodurch der Neigungswinkel verändert wird, überträgt die Ausgleichsvorrichtung 17 seine Rotationsbewegung durch die direkte Auflage des Radarsensors 4 direkt auf den Radarsensor 4, wodurch eine der durch die Neigung verursachten Rotation des Radarsensors 4 in Weltkoordinaten entgegenwirkende Bewegung erfolgt. Die maximale Auslenkung der Umfelderfassungseinrichtung 2 wird durch die beiden Anschlagskanten 21, 22 begrenzt, indem entweder die Ausgleichsvorrichtung 8 an die untere Anschlagskante 10 oder der Radarsensor 4 an die obere Anschlagskante 9 anschlägt, sobald ein durch den Abstand der jeweiligen Anschlagskante 9, 10 zur Ausgleichsvorrichtung 17 respektive zum Radarsensor 4 festlegbarer maximaler Auslenkungswinkel erreicht ist.
