DE102017212195A1

DE102017212195A1 - Fahrzeugsystem, Verfahren zur Ansteuerung von Vibrationseinheiten und Verwendung von Vibrationseinheiten eines Fahrzeugsystems

Info

Publication number: DE102017212195A1
Application number: DE102017212195.5A
Authority: DE
Inventors: Christian Mergl; Wojciech Falinski
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2017-07-17
Filing date: 2017-07-17
Publication date: 2019-01-17
Also published as: CN109263549B; CN109263549A; US10766499B2; US20190016347A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeugsystem, insbesondere Fahrzeugsitzsystem, mit zumindest einer Vibrationseinheit, welche ausgebildet und angeordnet ist, für einen Insassen eines Kraftfahrzeugs spürbare Vibrationen basierend auf realen aktuellen Antriebsparametern des Kraftfahrzeugs zu erzeugen. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Ansteuerung sowie eine Verwendung von zumindest einer Vibrationseinheit eines Fahrzeugsystems.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeugsystem, insbesondere Fahrzeugsitzsystem, ein Verfahren zur Ansteuerung von Vibrationseinheiten, welche in einem Kraftfahrzeug in für einen Insassen im Betrieb spürbarer Weise vorgesehen sind sowie eine Verwendung von Vibrationseinheiten eines Fahrzeugsystems.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Bei modernen Kraftfahrzeugen wird, insbesondere im Premium- und Luxussegment, aufgrund von Komfortanforderungen eine zunehmende Entkopplung bzw. Dämmung des Fahrzeuginnenraums vorgenommen. Darüber hinaus werden die Antriebsstränge zunehmend elektrifiziert, was gegenüber reinen Verbrennungsmotoren Vibrationen reduziert. Beides führt dazu, dass kaum spürbare taktile Rückmeldungen antriebsbezogener Parameter an die Fahrzeuginsassen, insbesondere einen Fahrzeugführer, übermittelt werden. Ein taktiles Fahrerlebnis wird somit zunehmend neutraler.
Dennoch besteht ein Kundenbedürfnis darin, zumindest situationsadaptiv, ein Fahrerlebnis zu intensivieren.
Dazu ist es beispielsweise bekannt, künstliche Motorengeräusche im Fahrzeuginnenraum zu erzeugen. Die DE 197 46 523 A1 beschreibt die Erzeugung künstlicher Motorengeräusche in Form von zu einem natürlichen Motorgeräusch eines Verbrennungsmotors abhängigen Zusatzgeräuschen, um so einen ansprechenderen oder situationsangepasst sportlicheren Motorsound im Fahrzeuginnenraum bereitzustellen. Das Zusatzgeräusch ist dabei drehzahl- und lastabhängig, wobei entsprechende Sensoren am Verbrennungsmotor des Fahrzeugs vorgesehen sind.
Darüber hinaus ist es bekannt, zum Erzeugen taktiler Reize Vibrationseinheiten in einem Fahrzeugsystem vorzusehen. Beispielsweise beschreibt die WO 2017/025204 A1 Vibrationseinheiten in einem Fahrzeugsitz, die zur Intensivierung eines akustischen Unterhaltungssignals eingesetzt werden. Darüber hinaus ist hier vorgeschlagen, insbesondere in einem Elektrofahrzeug, ein künstlich erzeugtes Motorengeräusch durch eine darauf basierende Ansteuerung von Vibrationseinheiten zu ergänzen. Auf diese Weise können beispielsweise die Vibrationen eines Verbrennungsmotors imitiert werden. Nachteilig hängt die Vibration dabei bisweilen im Wesentlichen nur von der Frequenz, d. h. der künstlich angegebenen Motordrehzahl des künstlich erzeugten Motorengeräuschs, ab.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Fahrzeugsystem anzugeben, welches das taktile Fahrerlebnis in einem Kraftfahrzeug intensiviert.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Fahrzeugsystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und/oder durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15 und/oder durch eine Verwendung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 16 gelöst.
Demgemäß ist vorgesehen:

- Ein Fahrzeugsystem, insbesondere Fahrzeugsitzsystem, mit zumindest einer Vibrationseinheit, welche ausgebildet und angeordnet ist, für einen Insassen eines Kraftfahrzeugs spürbare Vibrationen basierend auf realen aktuellen Antriebsparametern des Kraftfahrzeugs zu erzeugen.
- Ein Verfahren zur Ansteuerung von zumindest einer Vibrationseinheit, insbesondere eines erfindungsgemäßen Fahrzeugsystems, welche in einem Kraftfahrzeug in für einen Insassen im Betrieb spürbarer Weise vorgesehen ist, mit den folgenden Verfahrensschritten: Berechnen eines mit aktuellen realen Antriebsparametern des Kraftfahrzeugs korrelierenden Steuersignals; und Ansteuern der zumindest einen Vibrationseinheit basierend auf dem mit aktuellen Antriebsparametern des Kraftfahrzeugs korrelierenden Steuersignal.
- Eine Verwendung von zumindest einer Vibrationseinheit eines Fahrzeugsystems, insbesondere eines Fahrzeugsitzsystems, in einem Kraftfahrzeug zur Wiedergabe von Vibrationen basierend auf realen Antriebsparametern des Kraftfahrzeugs.

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, ein Fahrerlebnis durch auf realen Antriebsparametern des Kraftfahrzeugs basierenden für einen Insassen spürbaren Vibrationen zu intensivieren.
Beispielsweise kann durch die Vibrationen eine direkte taktile Rückmeldung bzw. ein sogenanntes Force-Feedback aktueller Antriebseinflüsse, insbesondere der aktuell abgegebenen Leistung des Antriebs, generiert werden, was zu einer stärkeren Empfindung der Beschleunigung führt. Eine somit stärker empfundene Beschleunigung stellt eine Intensivierung des Fahrerlebnisses dar. Erfindungsgemäß wird somit eine Steigerung taktiler Rückmeldungen eines Antriebsstrangs durch entsprechende Vibrationen vorgesehen.
Ferner kann erfindungsgemäß ein taktiles Fahrerlebnis eines vorbestimmten Antriebsstrangs auch unabhängig von einem tatsächlichen Antriebsstrang generiert werden. So kann sich beispielsweise das Führen eines Kraftfahrzeugs mit Elektroantrieb für den Fahrer bzw. Insassen anfühlen wie das Führen eines Kraftfahrzeugs mit Verbrennungsmotor. Dennoch basiert die dazu eingesetzte Vibration der Vibrationseinheit auf realen Antriebsparametern des (realen) Kraftfahrzeugs.
Des Weiteren ist das taktile Fahrerlebnis erfindungsgemäß auch an individuellen oder momentanen Vorlieben eines Insassen, insbesondere des Fahrers, anpassbar. Erfindungsgemäß wird somit die Individualisierbarkeit eines Kraftfahrzeugs verbessert.
Ferner kann erfindungsgemäß die Kundenzufriedenheit auch durch mehr Abwechslung des alltäglichen Fahrerlebnisses gesteigert werden. Beispielsweise kann täglich zwischen dem taktilen Fahrerlebnis unterschiedlicher Fahrzeuge gewechselt werden, obwohl tatsächlich das selbe Fahrzeug gefahren wird. Dazu ist es beispielsweise denkbar, unterschiedliche Charakteristika der taktilen Rückmeldung durch die zumindest eine Vibrationseinheit auswählbar vorzusehen. Die Auswahlmöglichkeit kann dazu beispielsweise mit einem sogenannten Fahrerlebnisschalter bereitgestellt sein. Fahrerlebnisschalter werden bisweilen zur situationsadaptiven Anpassung von Motorklang, Gasannahme, Fahrwerkseinstellung oder Lenkeinstellung eingesetzt, beispielsweise in den Stufen Komfort, Eco, Sport und Sport plus. Die Funktionalität der unterschiedlichen Stufen eines Fahrerlebnisschalters kann erfindungsgemäß nun mit einer Anpassung der taktilen Rückmeldung von Antriebsparametern ergänzt und so das jeweilige gewünschte Fahrerlebnis stärker intensiviert werden.
Die Antriebsparameter des Kraftfahrzeugs können insbesondere mittels einer Erfassungseinrichtung erfasst werden. Die Erfassungseinrichtung kann beispielsweise als Anschluss an ein Fahrzeugnetzwerk, beispielsweise einen CAN-Bus oder FlexRay-BUS, zur Abfrage fahrdynamischer Parameter ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann es sich auch um eine Sensorik zur direkten Erfassung fahrdynamischer Parameter, beispielsweise einen Beschleunigungssensor, handeln.
Die Vibrationseinheiten können dann auf verschiedene Weisebasierend auf realen aktuellen Antriebsparametern des Kraftfahrzeugs angesteuert werden. Beispielsweise kann dazu ein Steuersignal basierend auf den realen Antriebsparametern berechnet werden, welches lediglich zur Ansteuerung der Vibrationseinheiten dient. Es handelt sich somit um eine direkte Ansteuerung.
Bei einer weiteren Ausführungsform kann aber beispielsweise auch ein auf realen Antriebsparametern basierendes Geräuschsignal zur Ansteuerung der Vibrationseinheiten verwendet werden. Bei dem Geräuschsignal kann es sich um ein reales, beispielsweise am Antriebsstrang mit einem geeigneten Sensor bzw. Mikrofon abgenommenes Geräuschsignal handeln. Es kann sich aber auch um ein basierend auf den realen Antriebsparametern erzeugtes Geräuschsignal handeln, welches beispielsweise ggfs. zusätzlich auch über Lautsprecher ausgegeben werden kann.
Die zumindest eine Vibrationseinheit ist bei einer bevorzugten Ausführungsform in einen Fahrzeugsitz integriert, d.h. sitzintegriert, vorgesehen. Vorteilhaft sind somit Vibrationen in direkter Körpernähe bzw. indirektem Körperkontakt für den Insassen spürbar. Charakteristisch für die sitzintegrierte Vibrationseinheit ist, dass diese lediglich eine lokale Vibration im Sitz erzeugt, d.h. der Sitz als Ganzes nicht bewegt wird. Es handelt sich insbesondere um kein („hin und her“) Schütteln des gesamten Sitzes, sondern lediglich um eine lokal im Sitz, insbesondere in dessen Sitzpolster, erzeugte Vibration, die für einen Insassen spürbar ist.
Die Vibrationseinheit weist vorzugsweise einen elektrischen Rotationsmotor, beispielsweise Bürstenmotor oder bürstenlosen Motor auf. Der Motor weist, im Falle einer Rotationsmotors vorzugsweise eine rotierende Schwungmasse auf. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein spezieller Vibrationsmotor, beispielsweise ein sogenannter LRA- (Linear Resonant Actuator), CVM- (Coin Vibration Motor) oder ERM- (Eccentric Rotating Mass)Aktor oder dergleichen vorgesehen sein.
Vorzugsweise ist eine Mehrzahl von Vibrationseinheiten in dem Fahrzeugsystem, insbesondere Fahrzeugsitzsystem, vorgesehen. Beispielsweise kann dazu eine Mehrzahl von Vibrationseinheiten in einen Fahrzeugsitze integriert sein.
Die erfindungsgemäße Verwendung der Vibrationseinheiten dient zur Intensivierung eines Fahrerlebnisses in einem Kraftfahrzeug. Vorzugsweise werden dazu in einen Fahrzeugsitz integrierte, Vibrationseinheiten verwendet.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Fahrzeugsystem eine Recheneinrichtung auf, welche zum Berechnen eines mit realen aktuellen Antriebsparametern des Kraftfahrzeugs korrelierenden Steuersignals ausgebildet ist. Darüber hinaus ist eine Ansteuervorrichtung vorgesehen, die zum Ansteuern der zumindest einen Vibrationseinheit basierend auf dem mit aktuellen realen Antriebsparametern des Kraftfahrzeugs korrelierenden Steuersignal ausgebildet ist. Die Berechnung eines Steuersignals als Zwischenschritt der Ansteuerung erlaubt gegenüber einer direkten Ansteuerung vorteilhaft einen höhere Flexibilität bei der Auswahl und/oder Gewichtung der zur Berechnung verwendeten Antriebsparameter, sodass beispielsweise eine situations- oder auswahlangepasste Berechnung ermöglicht ist.
Die Recheneinrichtung kann insbesondere als Steuergerät oder als Softwaremodul bzw. -funktion eines Steuergeräts, insbesondere einer Body Control Unit, ausgebildet sein. Beispielsweise kann zur Berechnung des Steuersignals eine Drehzahl eines (tatsächlich vorhandenen oder zu imitierenden) Verbrennungsmotors eine Grundfrequenz zur Berechnung des Steuersignals und der Lastzustand des realen Antriebsmotors des Kraftfahrzeugs als realer Antriebsparameter eine Stärke bzw. Amplitude zur Berechnung des Steuersignals vorgeben. Diese Eingangswerte werden dann beispielsweise mit einem zur Erzeugung des Steuersignals geeigneten Rechenalgorithmus in ein Steuersignal gewandelt. Optional oder zusätzlich zu einem aktuellen Lastzustand ist es beispielsweise ferner auch denkbar, eine aktuelle Gaspedalstellung als realen Antriebsparameter hinsichtlich der Stärke des zu berechnenden Steuersignals vorzusehen. Weitere Antriebsparameter können optional oder zusätzlich ebenfalls verwendet werden.
Bei einer Ausführungsform werden die realen Antriebsparameter direkt in ein für die Ansteuerung der Vibrationseinheiten geeignetes Steuersignal, welches in diesem Fall auch gleichzeitig das Ansteuersignal sein kann, umgesetzt. In diesem Fall ist es daher denkbar, die Recheneinrichtung und die Ansteuereinrichtung miteinander zu integrieren.
Darüber hinaus sind aber auch indirekte Ansteuerungen denkbar, wobei zunächst durch die Recheneinrichtung ein an die Ansteuereinrichtung zu übergebendes Steuersignal errechnet wird und die Ansteuereinrichtung dieses Steuersignal in ein Ansteuersignal bzw. Leistungssignal umsetzt, um die Vibrationseinheiten zur Vibration anzusteuern, insbesondere mit einem dazu geeigneten Leistungssignal.
Derartige indirekte Ansteuerungen können auf unterschiedliche Weise ausgebildet sein. Insbesondere muss es sich bei dem Steuersignal um kein reines Steuersignal handeln. Vielmehr ist es auch denkbar, basierend auf den realen aktuellen Antriebsparametern zunächst mittels einer als Geräuschgenerator ausgebildeten Recheneinrichtung ein an die realen Antriebsparameter angepasstes Antriebsgeräuschsignal zu generieren. Dieses generierte Antriebsgeräuschsignal wird dann als Steuersignal für die Ansteuereinrichtung verwendet. Dementsprechend wird die Vibrationseinheit durch die Ansteuervorrichtung basierend auf dem generierten Antriebsgeräuschsignal angesteuert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die zumindest eine Vibrationseinheit als Rotationsmotor ausgebildet. Vorzugsweise weist dieser eine Schwungmasse an der Motorwelle auf. Insbesondere ist ein solcher Rotationsmotor in einen Fahrzeugsitz integriert bzw. sitzintegriert vorgesehen. Beispielsweise kann er in einem Sitzschaum des Fahrzeugsitzes angeordnet sein.
Bei dem Rotationsmotor kann es sich beispielsweise um einen Unwuchtmotor mit einer exzentrischen Unwuchtmasse als Schwungmasse handeln. Durch die Beschleunigung und das Abbremsen des Motors bzw. der Unwuchtmasse des Motors entsteht eine resultierende Kraft, die für einen Insassen des Sitzes spürbar ist. Bei schnelleren oder längeren Bewegungen steht so durch die Unwucht der Unwuchtmasse eine Vibration.
Bei einer weiteren Ausführungsform kann es sich bei dem Rotationsmotor auch um einen Motor mit einer unwuchtfreien Schwungmasse an der Motorwelle handeln. Beispielsweise wird dazu an der Motorwelle ein rotationssymmetrischer Körper angebracht. In diesem Fall entsteht durch die Beschleunigung und das Abbremsen des Motors bzw. der unwuchtfreien Schwungmasse eine Rückstellkraft bzw. ein Rückstellmoment. Vibrationen können dabei durch eine pulsartige bzw. wechselnde Ansteuerung des Motors und stetiges Beschleunigen und Abbremsen des Motors erzeugt werden. Ein Ansteuersignal zur Ansteuerung der Vibrationseinheit durch die Ansteuereinrichtung ist in diesem Fall entsprechend pulsartig bzw. wechselnd vorgesehen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Recheneinrichtung ausgebildet, eine aktuell abgerufene Antriebsleistung des Kraftfahrzeugs als Antriebsparameter zur Berechnung der Stärke des Steuersignals einzubeziehen. Insbesondere kann eine direkt proportionale Beziehung zwischen einer Höhe der aktuell abgerufenen Antriebsleistung und einer Stärke eines berechneten Antriebsleistungs-Steuersignals vorgesehen sein. Entsprechend der Stärke des Antriebsleistung-Steuersignals wird dann durch die Ansteuereinrichtung die Vibrationseinheit zu einer mehr oder weniger starken Vibration angesteuert. Beispielsweise kann bei der Berechnung des Steuersignals, bei Volllast des Antriebsmotors des Kraftfahrzeugs, d.h. bei einer maximalen Beschleunigung eine maximale Stärke des Steuersignals und bei Teillast eine dementsprechend anteilige Stärke des Steuersignals vorgesehen sein. Somit kann die Ansteuereinrichtung die Vibrationseinheit bei Volllast entsprechend dem maximal starken Steuersignal zu einer maximalen Stärke der Vibrationen und bei Teillast zu einer entsprechend reduzierten Stärke der Vibration ansteuern. Eine Berechnungsform kann beispielsweise angegeben sein durch $Sb = M / M_max * Smax$

wobei Sb das berechnete Steuersignal ist. Der Faktor, M/M_max setzt sich zusammen aus der aktuellen Motorlast bzw. dem aktuellen Drehmoment M des Antriebsmotors des Kraftfahrzeugs und einer bei einer aktuellen Drehzahl maximalen Motorlast bzw. einem maximalen Drehmoment M_max des Antriebsmotors des Kraftfahrzeugs. Smax bezeichnet das zur Ansteuerung der Vibrationseinheiten mit maximaler Stärke notwendige Steuersignal.
Alternativ zur Motorlast bzw. zum Drehmoment des Antriebsmotors kann auch die aktuelle Leistung des Motors im Verhältnis zu einer bei der aktuellen Drehzahl maximalen Leistung verwendet werden.
Eine weitere mögliche Berechnungsformel kann als Faktor auch die aktuelle Leistung des Motors ins Verhältnis zu der über das gesamte Drehzahlband maximalen Leistung verwenden.
Alternativ zu einer aktuellen Last kann auch eine aktuelle Gaspedalstellung als realer Antriebsparameter zur Berechnung des Steuersignals verwendet werden. Dementsprechend kann die Stärke des Steuersignals direkt proportional zu einer aktuellen Gaspedalstellung vorgesehen sein. D.h., dass beispielsweise 50 % der maximalen Stärke bei zu 50% bzw. zur Hälfte durchgedrücktem Gaspedal und die maximale Stärke bei voll durchgedrücktem Gaspedal anliegen. Eine geeignete Berechnungsform kann dabei beispielsweise angegeben sein durch $Sb = G / Gmax * Smax$
wobei Sb das berechnete Steuersignal, G die aktuelle Gaspedalstellung, Gmax die maximale Gaspedalstellung und Smax das zur Ansteuerung der Vibrationseinheiten mit maximaler Stärke notwendige Steuersignal darstellen. Der Faktor G/Gmax kann auch mit einer relativen Gaspedalstellung in [%] ersetzt werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Recheneinrichtung ausgebildet, die Berechnung einer Stärke des Steuersignals unabhängig von einer aktuellen Drehzahl eines Kraftfahrzeug-Antriebsmotors vorzusehen. Dabei kann eine Frequenz des Steuersignals sich an der realen oder an einer (anderen) imitierten Drehzahl orientieren. Die Stärke des Steuersignals hängt jedoch lediglich oder zumindest im Wesentlichen von realen Antriebsparametern, beispielsweise der realen Leistungsabgabe des Antriebsmotors, ab. Die Stärke der Vibration ist damit drehzahlunabhängig. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn bei einem realen Antriebskonzept die Leistungs- oder Drehmomentabgabe nicht direkt mit der Drehzahl zusammenhängt, wie bei einem Elektrofahrzeug ohne Verbrennungsmotor oder bei einem Plug-In-Hybrid Fahrzeug im reinen Elektrobetrieb.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Recheneinrichtung ausgebildet, einen aktuellen Schlupf von zumindest einem Antriebsrad als Antriebsparameter zur Berechnung des Steuersignals einzubeziehen. Auf diese Weise erhält der Fahrer eine verbesserte haptische Rückmeldung zu Reibungsverhältnissen zwischen den Antriebsrädern und einem Fahruntergrund und kann so seinen Fahrstil besser oder schneller an aktuelle Reibwerte anpassen. Der Schlupf wird dazu beispielsweise als Steuersignal für eine Ansteuerung einer niederfrequenten Vibration umgesetzt. Diese niederfrequente Vibration kann beispielsweise die haptische Rückmeldung bei einem Rubbeln durchdrehender Reifen intensivieren.
Alternativ oder zusätzlich kann die Recheneinrichtung auch ausgebildet sein, einen durch aktuelle Fahrbefehleingaben, beispielsweise eine aktuelle Gaspedalstellung, hervorgerufenen und durch ein Fahrerassistenzsystem vermiedenen Schlupf von zumindest einem Antriebsrad als Antriebsparameter zur Berechnung des Steuersignals einzubeziehen. Dementsprechend kann auch ein theoretischer bzw. durch ein Assistenzsystem ausgeregelter Schlupf als Basis für eine taktile Rückmeldung bzw. ein Schlupf-Force-Feedback genutzt werden. Falls der Schlupf von einem Fahrer nicht beabsichtigt ist, wird somit der Fahrer des Kraftfahrzeugs seine Fahrweise anpassen, um das Eingreifen des Assistenzsystems zu vermeiden. Sofern aber beispielsweise für ein intensiveres Fahrerlebnis das Fahrgefühl eines gewissen Schlupfs gewünscht ist, kann dieses intensive Fahrerlebnis erfindungsgemäß vermittelt werden, ohne dass dabei der bei einem realen Schlupf auftretende Verschleiß am Kraftfahrzeug auftritt.
Zur Berechnung eines Schlupf-Steuersignals kann die Recheneinrichtung beispielsweise ausgebildet sein, eine direkt proportionale Beziehung zwischen der Höhe des tatsächlichen oder durch Assistenzsysteme vermiedenen Schlupfs und einer Stärke und/oder Frequenz eines Schlupf-Steuersignals vorzusehen. Somit können sich Stärke und/oder Frequenz des Schlupf-Steuersignals und damit auch die entsprechend angesteuerten Vibrationen bei höherem Schlupf, d.h. beispielsweise stärker durchdrehenden Rädern, erhöhen. Ein Frequenzbereich des Schlupf-Steuersignals bleibt dabei vorzugsweise dennoch vergleichsweise niedrig, insbesondere unterhalb der für Vibrationen eines Antriebsstrangs vorgesehenen Frequenzen. Beispielsweise kann der Frequenzbereich des Schlupf-Steuersignals im niedrigen hörbaren Frequenzbereich, insbesondere <50 Hz, liegen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Recheneinrichtung ausgebildet, zur Berechnung des Steuersignals aktuelle oder aktuell vorgesehene oder imitierte Schaltvorgänge in einem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs als aktuelle reale Antriebsparameter einzubeziehen. Auf diese Weise kann ein Fahrerlebnis weiter intensiviert werden.
Bei modernen Fahrzeuggetrieben, insbesondere bei Doppelkupplungsgetrieben, sind Schaltvorgänge mittlerweile ohne spürbare Zugkraftunterbrechung möglich. Obwohl dies aus fahrdynamischer Sicht vorteilhaft ist, geht somit ein subjektiv für den Fahrzeugführer oftmals angenehm empfundenes taktiles Gefühl des Schaltens verloren. Dieses Gefühl kann erfindungsgemäß ohne die fahrdynamischen Nachteile der Zugkraftunterbrechung hergestellt werden. Selbiges gilt auch bei simulierten Schaltvorgängen, z.B. bei einstufigem Elektroantrieb oder bei stufenlosen Getrieben, sogenannten CVT (Continuously Variable Transmission)-Getrieben.
Beispielsweise kann bei einem Schaltvorgang eine die Vibrationen eines Verbrennungsmotors generierende Vibrationseinheit kurzzeitig unterbrochen werden. Denkbar ist ferner eine kurzzeitige Änderung der Frequenz der Vibration und/oder eine schlagartige kurzzeitige Änderung der Stärke der Vibrationen.
Insbesondere ist die Recheneinrichtung ausgebildet, zur Berechnung des Steuersignals eine direkt proportionale Beziehung zwischen der Höhe der aktuell abgerufenen Antriebsleistung und der Stärke eines berechneten Schaltvorgang-Steuersignals vorzusehen. Bei stärkerer Last des Fahrzeugantriebsmotors wird somit auch die Ansteuerung der Vibrationseinheit zur Wiedergabe einer einen Schaltruck oder eine Schaltunterbrechung wiedergebenden Vibration stärker.
Insbesondere kann erfindungsgemäß das Fahrgefühl von Schaltvorgängen auch unabhängig von einem realen Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs erzeugt werden. Auf diese Weise kann beispielsweise in einem Fahrzeug mit stufenlosem CVT Getriebe oder einstufigem Elektroantrieb für einen Insassen, insbesondere den Fahrzeugführer, ein taktile Fahrerlebnis wie mit einem sequenziellen Sportgetriebe oder einem Doppelkupplungsgetriebe bereitgestellt werden.
Eine Ausführungsform sieht ferner vor, alternativ oder zusätzlich ein Schubknallen, welches auch als „Backfire“ bezeichnet wird, d.h. das Generieren eines oder mehrerer Knalls durch provozierte Nachverbrennung in der Abgasanlage, mit entsprechenden Vibrationen zu intensivieren. Somit kann bei entsprechend appliziertem Schubknallen, beispielsweise im Schleppbetrieb bei höheren Drehzahlen eines Verbrennungsmotors (z. B. durch Deaktivierung der Schubanschaltung) oder bei einem Schaltvorgang bei Vollgas (z. B. bei einer Zündunterbrechung beim Schaltvorgang eines DSG-Getriebes), bei der Berechnung des Steuersignals eine dazu passende Ansteuerung der Vibrationseinheit vorgesehen werden, sodass ein Insasse das Schubknallen zusätzlich in Form einer Vibration spürt. Dies kann insbesondere auch situationsangepasst oder selektiv vorgesehen sein, beispielsweise in einem per Fahrerlebnisschalter eingestellten „Sport plus“ Modus.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Recheneinrichtung ausgebildet, zur Berechnung des Steuersignals mehrere Antriebsparameter und/oder mehrere einzeln berechnete Steuersignale zu überlagern. Beispielsweise kann ein Antriebsleistungs-Steuersignal mit einem etwaigen Schlupf-Steuersignal und/oder einem etwaigen Schaltvorgang-Steuersignal überlagert werden. Eine Ansteuerung der zumindest einen Vibrationseinheit durch die Ansteuereinrichtung wird dementsprechend basierend auf dem überlagerten Steuersignal vorgenommen. Alternativ oder zusätzlich können mehrere Steuersignale parallel als Eingangssignale Ansteuereinrichtung zur Ansteuerung der zumindest einen Vibrationseinheit vorgesehen sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist ferner eine Speichereinrichtung vorgesehen, wobei die Recheneinrichtung ausgebildet ist, zur Berechnung des Steuersignals abhängig von aktuellen realen Antriebsparametern des Kraftfahrzeugs zumindest eine Kenngröße des Steuersignals aus einer in der Speichereinrichtung abgelegten vorbestimmten Kennlinie oder aus einem in der Speichereinrichtung abgelegten vorbestimmten Kennfeld zu entnehmen. Die Kenngröße kann insbesondere ein drehzahlabhängiger Frequenzlauf eines Verbrennungsmotors sein. Das Kennfeld gibt somit die aktuelle Vibrationsfrequenz vor, während die Stärke der Vibration durch die aktuellen Antriebsparameter, insbesondere die aktuelle Antriebsleistung, gekennzeichnet ist.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Recheneinrichtung ausgebildet, zur Berechnung des Steuersignals zumindest eine Kenngröße aus einer Mehrzahl unterschiedlicher in der Speichereinrichtung abgelegter Kennlinien oder Kennfelder zu entnehmen, wobei die verwendete Kennlinie oder das verwendete Kennfeld durch einen Benutzer auswählbar ist.
Bei der Auswahl handelt es sich vorzugsweise um die indirekte Auswahl eines Kennfeldes, wobei der Benutzer an einer geeigneten Bedieneinrichtung, wie beispielsweise einem Fahrerlebnisschalter oder einer entsprechend gestaltenden Benutzeroberfläche des Bordcomputers oder einer Smartphone-App, eine Auswahl einer gewünschten Charakteristik der Vibrationen vornimmt und für diese Charakteristik ein passendes Kennfeld oder eine passende Kennlinie hinterlegt ist.
Gemäß einer Weiterbildung ist eine Kennlinie oder ein Kennfeld jeweils durch Antriebsgeräusche eines bestimmten Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs gekennzeichnet. Dementsprechend sind unterschiedliche Kennlinien oder Kennfelder insbesondere durch Antriebsgeräusche unterschiedlicher Antriebsarten und/oder unterschiedlicher Bauweisen eines Fahrzeug-Antriebsmotors gekennzeichnet.
Bei Antriebsgeräuschen verschiedener Antriebsarten kann es sich beispielsweise um Geräusche eines Fahrzeug-Antriebsstrangs mit Verbrennungsmotor, Elektromotor oder Hybridantrieb handeln.
Bei den unterschiedlichen Bauweisen eines Fahrzeug-Antriebsmotors kann es sich im Fall von Verbrennungsmotoren beispielsweise um 3-, 4-, 5-, 6-, 8-, 10- 12- oder 16-Zylinder-Verbrennungsmotoren handeln. Eine Vibration kann beispielsweise in der Frequenz der bauartbedingten Zündfolge vorgesehen sein. Beispielhaft kann bei einem 4-Zylinder 4-Takter ein Frequenzbereich der Vibrationen, insbesondere drehzahlabhängig, zwischen ca. 30 Hz bis 200 Hz, bei einem 8-Zylinder 4-Takter von 60 Hz bis 400 Hz, usw. vorgesehen sein. Bei einem Elektroantrieb kann beispielsweise eine im Vergleich dazu hochfrequente Vibration, insbesondere ebenfalls Drehzahl- und/oder Geschwindigkeitsabhängig, im Bereich von 200 bis 2000 Hz, vorgesehen sein. Andere Frequenzbereiche sind selbst verständlich möglich. Auch überlagerte Frequenzbereiche sind denkbar. Beispielsweise bei einem Hybridantrieb können die beiden Frequenzen eines Verbrennungsmotors und eines Elektromotors, insbesondere situationsadaptiv, überlagert werden. So kann die Vibrationseinheit beispielsweise beim Starten aus dem Stand mit wenig Last nur mit der Frequenz des Elektromotors, beim Starten mit Volllast mit der Frequenz beider Motoren und bei schneller Fahrt mit Teillast nur mit der Frequenz des Verbrennungsmotors angesteuert werden, wozu jeweils ein dementsprechendes Steuersignal berechnet bzw. generiert wird.
Darüber hinaus ist es denkbar, bei einem reinen Elektroantrieb von einem durch den Antriebsstrang gekennzeichneten Steuersignal abzusehen und beispielsweise lediglich ein Schlupf-Steuersignal als realen Antriebsparameter vorzusehen. Alternativ oder zusätzlich kann ein Steuersignal auch die haptische Rückmeldung eines Verbrennungsmotors imitieren.
Insgesamt sind somit unterschiedliche Charakteristika bzw. Modi für einen Benutzer auswählbar und der Benutzer kann ein dementsprechendes Fahrgefühl mit unterschiedlichen Antriebsarten oder Bauweisen auswählen. In einem Kraftfahrzeug können somit, insbesondere auch unabhängig von einem tatsächlichen Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs, die taktilen Fahrerlebnisse unterschiedlicher Antriebsstränge als Auswahlmöglichkeit zur Verfügung stehen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine Mehrzahl von individuell oder in Gruppen ansteuerbaren Vibrationseinheiten vorgesehen. Dabei ist die Recheneinrichtung ausgebildet, das Steuersignal individuell zur Ansteuerung der einzelnen Vibrationseinheiten zu berechnen. Alternativ oder zusätzlich ist die Recheneinrichtung ausgebildet, das Steuersignal zur ortsspezifischen Ansteuerung von Vibrationseinheiten bzw. zur Ansteuerung von vorbestimmten Gruppen von Vibrationseinheiten zu berechnen. Die Berechnung des Steuersignals kann insbesondere gemäß einer an ein ausgewähltes Kennfeld oder eine ausgewählte Kennlinie angepassten Charakteristik oder gemäß einer durch das ausgewählte Kennfeld oder die ausgewählte Kennlinie vorgegebenen Charakteristik vorgesehen sein. Insbesondere kann die Recheneinrichtung somit das Steuersignal angepasst, je nach Auswahl der gewünschten Charakteristik, für verschieden platzierte Vibrationseinheiten in unterschiedlicher Weise berechnen. Beispielsweise sind die Vibrationseinheiten verteilt in einem Fahrzeugsitz angeordnet, sodass speziell für Vibrationen im Gesäß-, Oberschenkel-, unteren Rücken- und oberen Rückenbereich jeweils individuell oder in Gruppen oder ortsspezifisch ansteuerbare Vibrationseinheiten vorgesehen sind. Somit kann beispielsweise eine Vibration im Oberschenkelbereich gezielt stärker als im Rückenbereich vorgesehen werden, und umgekehrt.
Gemäß einer Weiterbildung sind die verschiedenen Kennfelder durch eine taktile Rückmeldung des unterschiedlichen fahrdynamischen Verhaltens unterschiedlicher Fahrzeug-Antriebsstränge gekennzeichnet. Insbesondere kann so das unterschiedliche Verhalten beim Lastwechsel verschiedener Antriebsmotorarten in der Charakteristik der Vibrationen abgebildet werden. Alternativ oder zusätzlich kann so das unterschiedliche Nickverhalten bei unterschiedlichen Anordnungen angetriebener Räder des Kraftfahrzeugs in der Charakteristik der Vibrationen abgebildet werden.
Eine Charakteristik fahrdynamischen Verhaltens für unterschiedliche Antriebsstränge kann sich insbesondere in einer unterschiedlichen Verteilung der Stärke der Vibrationen im Sitz äußern. Beispielsweise kann sich die Intensität und/oder die Verteilung der Vibrationen beim Wechsel von Schub- und Schleppbetrieb eines Verbrennungsantriebs gegenüber einem beim Wechsel von Motor- und Generatorbetrieb eines Elektroantriebs unterscheiden. Insbesondere wird das jeweilige fahrdynamische Moment, insbesondere Nickmoment, des Kraftfahrzeugs mit einer Vibration im unteren Oberschenkelbereich in unterschiedlicher Weise intensiviert. So kann beim Verbrennungsantrieb die Intensität der Vibration von einer Drehzahl des Verbrennungsantriebs abhängen. Beispielsweise ist ein Schleppmoment bei hoher Drehzahl höher, sodass eine Vibration in Oberschenkelbereich stärker als bei niedriger Drehzahl ist. Hingegen kann bei einem Elektroantrieb das Schleppmoment bei Wechsel aus dem Motorbetrieb in den Generatorbetrieb auch bei unterschiedlichen Drehzahlen immer in etwa gleich hoch sein, sodass eine im Schleppbetrieb vorgesehene Vibration im Oberschenkelbereich stets ähnlich stark ist.
Umgekehrt kann sich auch das fahrdynamische Verhalten beim Wechsel vom Generator- in den Motorbetrieb des Elektroantriebs vom Verbrennungsmotor unterscheiden, beispielsweise dadurch, dass bei Lastwechsel sofort ein hohes Drehmoment anliegt. Dies kann beispielsweise durch stärkere Vibration im oberen Rückenbereich abgebildet und so das Fahrerlebnis mit Elektroantrieb intensiviert werden. Die Vibrationen bei Lastwechseln eines Elektroantriebs können ferner von grundsätzlich höherer Frequenz als bei Lastwechseln eines Verbrennungsantriebs sein.
Darüber hinaus können alternativ oder zusätzlich auch unterschiedliche Konfigurationen angetriebener Räder die Intensitätsverteilung beim Beschleunigen kennzeichnen. So weist ein Fahrzeug mit Frontantrieb ein geringeres Nickmoment als ein Fahrzeug mit Heckantrieb auf. Daher wird bei einem Frontantrieb die Intensität der Vibration eher im Oberschenkelbereich, bei Heckantrieb eher am oberen Rücken stärker sein. Bei Allradantrieb kann eine Mischung bzw. Überlagerung der beiden Antriebsarten, beispielsweise in Form einer stärkeren Intensität der Vibrationen eher im unteren Rückenbereich vorgesehen sein.
Vorzugsweise ist zur Auswahl der gewünschten Charakteristik eine Bedieneinrichtung vorgesehen, welche eine Auswahlmöglichkeit zur Auswahl unterschiedlicher Fahrerlebnismodi bereitstellt. Insbesondere ist für jeden Modus ein vorbestimmtes Kennfeld und/oder eine vorbestimmte Charakteristik hinterlegt. Bei der Bedieneinrichtung kann es sich beispielsweise um ein Bedienpanel eines Fahrzeug-Bordcomputers, eine Schnittstellen-Kopplung zu einem Smartphone mit entsprechender App, einen Fahrerlebnisschalter oder dergleichen handeln.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Recheneinrichtung ausgebildet, die Berechnung des Steuersignals derart vorzusehen, dass die Ansteuervorrichtung in einem autonomen Fahrmodus des Kraftfahrzeugs deaktivierbar ist. Insbesondere ist die an Steuervorrichtung bei einem Umschalten in den autonomen Fahrmodus automatisch deaktivierbar. Vorteilhaft ist somit bei einem autonomen Kraftfahrzeug im autonomen Fahrmodus keine Ablenkung bei anderen Tätigkeiten, wie Arbeiten, Lesen, Unterhaltungen oder dergleichen, vorhanden. Insbesondere kann die automatische Deaktivierung derart vorgesehen sein, dass eine manuelle Reaktivierung möglich ist. Ferner ist denkbar, eine Voreinstellung dahingehend anpassbar vorzusehen, dass es auswählbar ist, ob beim Umschalten in den autonomen Fahrmodus die Vibrationsfunktion automatisch deaktiviert werden soll, oder nicht.
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Insbesondere sind sämtliche Merkmale und Aspekte eines erfindungsgemäßen Fahrzeugsystems mit zumindest einer Vibrationseinheit auf ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Ansteuerung von zumindest einer Vibrationseinheit übertragbar. Insbesondere sind ferner sämtliche Merkmale und Aspekte eines erfindungsgemäßen Fahrzeugsystems mit zumindest einer Vibrationseinheit auf eine erfindungsgemäße Verwendung von zumindest einer Vibrationseinheit eines Fahrzeugsystems übertragbar.
Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:

1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugsystems;
2 eine schematische Darstellung eines Abschnitts eines Fahrzeugsitzes; und
3 eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms eines Verfahrens zur Ansteuerung von zumindest einer Vibrationseinheit.

Die beiliegenden Figuren der Zeichnung sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
In den Figuren der Zeichnung sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten - sofern nichts anderes ausgeführt ist - jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugsystems 1.
Das Fahrzeugsystem 1 ist in einem Kraftfahrzeug 10 integriert und weist eine Mehrzahl von in einen Fahrzeugsitz 6 integrierten Vibrationseinheiten 2-1 bis 2-n auf. Die Vibrationseinheiten 2-1 bis 2-n sind ausgebildet und angeordnet, für einen Insassen des Kraftfahrzeugs 10 spürbare Vibrationen basierend auf realen aktuellen Antriebsparametern 13 des Kraftfahrzeugs 10 zu erzeugen.
Das Kraftfahrzeug weist einen zur besseren Übersichtlichkeit hier nicht im Einzelnen dargestellten, Antriebsstrang auf. Unter einem Antriebsstrang fallen je nach Antriebsart unterschiedliche Baugruppen und Bauteile. Ein Antriebsstrang bei Fahrzeugen ausschließlich mit Verbrennungsmotor enthält beispielsweise den Motor selbst, der mit einem Schwungrad gekoppelt ist, eine Kupplung, ein Fahrzeuggetriebe, in der Regel ein Differential, Antriebswellen oder Steckachsen sowie Antriebsräder. Bei heck- oder allradgetriebenen Kraftfahrzeugen kommen noch zusätzliche Gelenkwellen oder Kardanwellen, eventuell eine Viskokupplung, ein Untersetzungsgetriebe, ein Kreuzgelenk oder eine Gelenkscheibe, ein Mittellager und ggf. ein Mittendifferential hinzu.
Bei einem hybriden Antriebsstrang wird neben dem konventionellen Verbrennungsmotor zusätzlich ein elektrischer Motor in dem Antriebsstrang vorgesehen, der in bestimmten Situationen die Aufgabe des Fahrzeugantriebs teilweise oder ganz übernimmt.
Ein elektrischer Antriebsstrang reduziert sich im Vergleich dazu stark, da wesentliche Teile, wie etwa das Schwungrad, die Kupplung und das Schaltgetriebe, entfallen können. Oftmals wird jedoch ein Motor pro angetriebener Achse eingesetzt, so dass weiterhin Antriebswellen und ein Differential benötigt werden. Alternativ dazu können auch sogenannte Radnabenmotoren vorgesehen werden, sodass der Antriebsstrang praktisch keine zusätzlichen Komponenten benötigt.
Bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeugsystem 1 sind die Vibrationseinheiten 2-1 bis 2-n zur Intensivierung des Fahrerlebnisses durch Steigerung oder Imitation taktiler Rückmeldungen des Antriebsstrangs vorgesehen.
Die Vibrationseinheiten 2-1 bis 2-n sind dazu in den Fahrzeugsitze integriert und dazu ausgebildet, direkt oder auch indirekt basierend auf realen aktuellen Antriebsparametern 13 des Kraftfahrzeugs 10 Vibrationen zu erzeugen, die für den Insassen spürbar sind.
Zum Erzeugen der Vibrationen werden zunächst die realen Antriebsparameter 13 des Kraftfahrzeugs 10 von einem Fahrzeugnetzwerk 17, beispielsweise einem CAN-Bus, abgefragt. Dazu ist eine Erfassungseinrichtung 18 in Form eines entsprechenden Netzwerkanschlusses vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich kann eine Erfassungseinrichtung 18 zur Erfassung realer Antriebsparameter auch als Sensor, beispielsweise Beschleunigungssensor, ausgebildet sein.
Die realen Antriebsparameter 13 dienen als Eingangsgröße für eine Recheneinrichtung 3, welche zum Berechnen eines mit den realen aktuellen Antriebsparametern 13 des Kraftfahrzeugs 10 korrelierenden Steuersignals 4 ausgebildet ist. Die Recheneinrichtung 3 kann insbesondere als Steuergerät oder als Softwaremodul bzw. -funktion eines Steuergeräts, insbesondere einer Body Control Unit, vorgesehen sein. Beispielsweise wird zur Berechnung des Steuersignals 4 eine aktuelle Zustandsinformation 16 des Antriebsmotors 11 des Kraftfahrzeugs 10 abgefragt. Auf diese Weise kann beispielsweise eine reale oder zu imitierende Drehzahl eines Verbrennungsmotors eine Frequenz des Steuersignals 4 vorgeben und ein aus der Zustandsinformation 16 entnommener Lastzustand des Antriebsmotors 11 des Kraftfahrzeugs 10 eine Stärke bzw. Amplitude des Steuersignals 4 vorgeben. Alternativ oder zusätzlich kann ferner eine aktuelle Stellung eines Gaspedals 20 zur Berechnung des Steuersignals 4 eine Stärke vorgeben. Vorzugsweise wird stets eine direkt proportionale Beziehung zwischen einem aktuellen Lastzustand, insbesondere einer aktuell abgerufenen Antriebsleistung, und der Stärke des Steuersignals 4, welche mit einer Stärke der zu erzeugenden Vibrationen einhergeht, vorgesehen. Eine Berechnungsformel kann beispielsweise angegeben sein durch $Sb = P / P_max * Smax$
wobei Sb das berechnete Steuersignal ist. Der Faktor P/ P_max setzt sich zusammen aus dem Quotienten der aktuellen Motorleistung P des Antriebsmotors 11 das Kraftfahrzeugs 10 und der maximalen Motorleistung. Smax stellt das zur Ansteuerung der Vibrationseinheiten mit maximaler Stärke notwendige Steuersignal dar. Selbstverständlich sind auch andere auf realen Antriebsparametern basierende Faktoren möglich, beispielsweise basierend auf dem aktuellen Motordrehmoment im Verhältnis zum maximalen Motordrehmoment oder der aktuellen Gaspedalstellung im Verhältnis zur maximalen Gaspedalstellung.
Das berechnete Steuersignal 4 wird an eine Ansteuervorrichtung 5 übergeben, welche basierend darauf die Vibrationseinheiten 2-1 bis 2-n mit einem Ansteuersignal 19, insbesondere einem zur Ansteuerung der Vibrationseinheiten 2-1 bis 2-n geeigneten Leistungssignal, versorgt.
Bei einer Ausführungsform ist, das Steuersignal 4 als Geräuschsignal vorgesehen, welches von den realen Antriebsparametern abhängt. Beispielsweise kann es sich um ein künstlich erzeugtes oder verstärktes Antriebsstranggeräuschsignal, wie einen Motorensound eines Verbrennungsmotors, handeln. In diesem Fall ist die Ansteuereinrichtung 5 ausgebildet, ein Geräuschsignal in ein Ansteuersignal zur Ansteuerung der Vibrationseinheiten zu wandeln. Die Recheneinrichtung kann in diesem Fall als Geräuschgenerator ausgebildet sein, welcher ein auf realen Antriebsparametern basierendes Geräuschsignal generiert.
Die Recheneinrichtung 3 ist vorzugsweise ferner ausgebildet, mehrere reale Antriebsparameter miteinander überlagert zur Berechnung des Steuersignals 4 zu berücksichtigen. So wird vorzugsweise auch ein möglicher aktueller Schlupf von zumindest einem Antriebsrad 12-1 und/oder 12-2 zur Berechnung des Steuersignals 4 einbezogen. Sofern Schlupf auftritt, wird das Steuersignal 4 dazu mit einem Schlupf-Steuersignal überlagert, d.h. zusätzlich mit einer im niedrigen hörbaren Bereich, beispielsweise zwischen 3 und 50 Hz, liegenden Frequenz versehen. Eine Stärke und/oder Frequenz des Schlupf-Steuersignals kann sich dabei mit höherem Schlupf, d.h. stärker durchdrehenden Rädern, erhöhen.
In gleicher Weise wie ein aktuell auftretender Schlupf kann auch ein aktuell von Fahrbefehleingaben hervorgerufener und durch ein Fahrerassistenzsystem ausgeregelter bzw. vermiedener Schlupf als realer Antriebsparameter als Eingangsparameter zur Berechnung des Schlupf-Steuersignals dienen. Durch die so erreichte taktile Schlupf-Rückmeldung bzw. ein Schlupf-Force-Feedback wird somit ein intensives Fahrerlebnis bei geringem Verschleiß am Kraftfahrzeug und unter Vermeidung kritischer Fahrzustände ermöglicht.
Die Recheneinrichtung 3 ist bei einer Ausführungsform ferner ausgebildet, Schaltvorgänge in einem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs 10 als Antriebsparameter 13 zur Berechnung des Steuersignals 4 einzubeziehen. Dabei kann beispielsweise eine taktile Rückmeldung eines Schaltrucks und/oder eines Schubknallens generiert werden. Beispielsweise kann dabei eine direkt proportionale Beziehung zwischen der Höhe der aktuell abgerufenen Antriebsleistung und der Stärke eines berechneten Schaltvorgang-Steuersignals vorgesehen sein.
Auf diese Weise kann das Fahrgefühl von Schaltvorgängen falls gewünscht auch unabhängig von einem realen Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs 10 erzeugt werden.
Das Fahrzeugsystem 1 weist ferner eine Speichereinrichtung 14 auf, in welcher vorbestimmte Kennlinien oder Kennfelder unterschiedlicher Charakteristik zur Berechnung unterschiedlicher Steuersignale abgelegt sind, wobei ein Bediener eine gewünschte Charakteristik auswählen kann. Die Kenngröße umfasst insbesondere einen drehzahlabhängigen Frequenzlauf eines Verbrennungsmotors. Das Kennfeld gibt somit die aktuelle Vibrationsfrequenz vor, wobei die Stärke der Vibration aber in Korrelation mit den aktuellen Antriebsparametern 13, beispielsweise die aktuelle Antriebsleistung, vorgesehen ist.
Zur Auswahl einer gewünschten Charakteristik ist eine Bedieneinrichtung 15 vorgesehen, hier beispielhaft in Form einer fahrzeugintegrierten Touchscreen-Benutzeroberfläche. Alternativ kann der zusätzlich aber beispielsweise auch eine Smartphone-App oder ein Fahrerlebnisschalter zur Auswahl einer Charakteristik vorgesehen sein.
Unterschiedliche Charakteristiken mit ihren zugehörigen Kennlinien oder Kennfeldern sind durch Antriebsgeräusche unterschiedlicher Antriebsarten oder unterschiedlicher Bauweisen eines Fahrzeug-Antriebsmotors gekennzeichnet.
Im Fall von Verbrennungsmotoren kann beispielsweise die Klangart unterschiedlicher Bauweisen, beispielsweise mit 5-, 6-, 8- oder 10- Zylinder Verbrennungsmotoren, jeweils als Saug oder Turbomotor, handeln. Beispielhaft kann bei einem 4-Zylinder 4-Takter ein Frequenzbereich der Vibrationen über das Drehzahlband angepasst an die Zündreihenfolge zwischen ca. 30 Hz bis 200 Hz, bei einem 8-Zylinder 4-Takter von 60 Hz bis 400 Hz usw. vorgesehen sein. Bei einem Turbomotor kann die Vibration an die durch eine das Turbinenpfeifen repräsentierende hohe Frequenz ergänzt werden.
Darüber hinaus können auch weitere Arten von Antriebssträngen hinterlegt sein, beispielsweise ein Elektroantrieb, bei dem lediglich hohe hörbare Frequenzen und aufgrund des typischerweise hohen Drehmoments ein verstärktes Schlupf-Steuersignal hinterlegt sind.
Selbstverständlich ist auch ein Hybrid-Antriebsstrang hinterlegbar, bei dem die Antriebsgeräusche verschiedener Antriebsstränge kombinierbar sind, insbesondere situationsadaptiv.
Darüber hinaus können die verschiedenen Charakteristiken bzw. Kennfelder durch eine unterschiedliche taktile Rückmeldung für unterschiedliche fahrdynamische Verhaltensweisen unterschiedlicher Fahrzeug-Antriebsstränge vorsehen. Dazu gehören die unterschiedlichen Nick Momente unterschiedlicher Konfigurationen angetriebene Räder 12-1, 12-2 oder das unterschiedliche Verhalten beim Lastwechsel verschiedener Antriebsmotorarten. Um dies in Form von für einen Insassen spürbaren Vibrationen abzubilden, sind die Vibrationseinheiten 2-1 bis 2-n individuell, ansteuerbar ausgebildet. Ferner ist entsprechend auch die Recheneinrichtung 3 ausgebildet, das Steuersignal 4 individuell zur Ansteuerung der einzelner, Vibrationseinheiten 2-1 bis 2-n zu berechnen. Alternativ oder zusätzlich zur individuellen Ansteuerbarkeit können die Vibrationseinheiten auch ortsspezifisch oder in Gruppen angesteuert werden.
Beispielsweise kann so das Fahrerlebnis durch Intensivierung eines gefühlten Nickmoments beim Wechsel in den Schleppbetrieb eines Verbrennungsmotors oder in den Rekuperationsbetrieb eines Elektromotors durch eine im Oberschenkelbereich gezielt stärker als im Rücken vorgesehene Vibration verstärkt werden. Umgekehrt kann beim Wechsel vom Generator- in den Motorbetrieb bzw. vom Schlepp- in den Schubbetrieb das Fahrerlebnis durch stärkere Vibration im oberen Rückenbereich intensiviert werden.
Ferner kann das Fahrerlebnis unterschiedliche Konfigurationen angetriebene Räder, beispielsweise Frontantrieb, Heckantrieb oder Allradantrieb, ebenfalls durch die Intensitätsverteilung beim Beschleunigen abgebildet werden. So weist ein Fahrzeug mit Frontantrieb beim Beschleunigen ein geringeres Nickmoment als ein Fahrzeug mit Heckantrieb auf. Daher wird bei einem Frontantrieb mit geringerem Nickmoment die Intensität der Vibration beim Beschleunigen im Oberschenkelbereich stärker vorgesehen als bei einem Heckantrieb. Bei Heckantrieb wird hingegen zur Intensivierung des stärkeren Nickmoments eine Vibration am oberen Rücken stärker vorgesehen. Bei Allradantrieb kann eine Mischung bzw. Überlagerung der beiden Antriebsarten, beispielsweise zu einer stärkeren Intensität der Vibrationen im unteren Rückenbereich, vorgesehen sein.
Sofern es sich bei dem Kraftfahrzeug 10 um ein autonom oder teilautonom betreibbares Kraftfahrzeug 10 handelt, ist die Intensivierung des Fahrerlebnisses durch Vibrationen in einem autonomen Fahrmodus des Kraftfahrzeugs deaktivierbar vorgesehen. Beispielsweise wird die Vibration automatisch bei einem Umschalten in den autonomen Fahrmodus deaktiviert. Selbstverständlich kann die Vibration über die Bedieneinrichtung 15 wieder aktiviert werden, sofern sie trotz des autonomen Fahrmodus erwünscht ist.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Abschnitts eines Fahrzeugsitzes 6.
Es kann sich dabei insbesondere um den oberen Bereich des Fahrzeugsitzes 6 gemäß 1 handeln.
In den Fahrzeugsitz 6 ist eine Vibrationseinheit 2 integriert. Sie ist dazu in einem Sitzschaum 8 des Fahrzeugsitzes 6 angeordnet. Die schematische Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch den Bereich einer Vibrationseinheit 2.
Die Vibrationseinheit 2 weist einen Rotationsmotor 9 auf, der als in einem in den Sitzschaum 8 eingelassenen Gehäuse aufgenommer Unwuchtmotor ausgebildet ist. Dementsprechend ist auf der Motorwelle des Rotationsmotors 9 eine exzentrische Unwuchtmasse 21 angeordnet.
Charakteristisch für die sitzintegrierte Vibrationseinheit ist, dass diese lediglich eine lokale Vibration im Sitzpolster 8 erzeugt, welche durch den Bezug 7 hindurch für einen Insassen spürbar ist. Der Sitz als Ganzes wird dabei nicht bewegt.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms eines Verfahrens zur Ansteuerung von zumindest einer Vibrationseinheit.
Insbesondere kann das Verfahren zur Ansteuerung einer Vibrationseinheit eines Fahrzeugsystems 1 eingesetzt werden.
Bei dem Verfahren ist die Vibrationseinheit bzw. deren Vibration im Betrieb für einen Insassen spürbar.
Das Verfahren enthält den Schritt des Berechnens S1 eines mit aktuellen realen Antriebsparametern 13 des Kraftfahrzeugs 10 korrelierenden Steuersignals 4. Das Berechnen S1 wird wie in Bezug auf 1 beschrieben mittels der Recheneinrichtung 3 vorgenommen.
Ferner ist ein Schritt des Ansteuerns S2 der Vibrationseinheit basierend auf dem mit aktuellen Antriebsparametern 13 des Kraftfahrzeugs 10 korrelierenden Steuersignal 4 vorgesehen. Hierbei handelt es sich insbesondere um die Wandlung des Steuersignals in ein Ansteuer- beziehungsweise Leistungssignal für den Betrieb der Vibrationseinheit 2 in der durch das Steuersignal 4 vorgegebenen Weise. Das Ansteuern S2 wird wie in Bezug auf 1 beschrieben mittels der Ansteuereinreichung vorgenommen.
Es wird somit eine Vibrationseinheit eines Fahrzeugsystems 1, hier eines Fahrzeugsitzsystems, in einem Kraftfahrzeug 10 zur Wiedergabe von Vibrationen basierend auf realen Antriebsparametern 13 des Kraftfahrzeugs 10 verwendet. Somit werden taktile Rückmeldungen der Antriebsparameter intensiviert, was einer Intensivierung eines Fahrerlebnisses in dem Kraftfahrzeug 10 dient. Vorzugsweise werden dazu in den Fahrzeugsitz 6 integrierte Vibrationseinheiten 2-1 bis 2-n verwendet, wie in Bezug auf 1 beschrieben.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
Denkbar wäre beispielsweise, anstatt sitzintegrierter Vibrationseinheiten auf einen Fahrzeugsitz, beispielsweise in Form einer Sitzmatte, aufgelegte oder aufgebrachte Vibrationseinheiten vorzusehen.
Darüber hinaus ist es denkbar, an anderen mit Körperstellen eines Insassen in Kontakt stehenden Bereichen eines Fahrzeugsystems 1, beispielsweise einem mit den Füßen des Insassen in Kontakt stehenden Bodenblech, einer mit einem Arm eines Insassen in Kontakt stehenden Armlehne oder einer mit einem Knie eines Insassen in Kontakt stehenden Mittelkonsole, eine oder mehrere Vibrationseinheiten vorzusehen, die ausgebildet und angeordnet ist, für einen Insassen des Kraftfahrzeugs spürbare Vibrationen basierend auf realen aktuellen Antriebsparametern des Kraftfahrzeugs 10 zu erzeugen.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeugsystem
2: Vibrationseinheit
2-1 bis 2-n: Vibrationseinheiten
3: Recheneinrichtung
4: Steuersignal
5: Ansteuervorrichtung
6: Fahrzeugsitz
7: Bezug
8: Sitzschaum
9: Rotationsmotor
10: Kraftfahrzeug
11: Antriebsmotor
12-1, 12-2: Antriebsrad
13: Antriebsparameter
14: Speichereinrichtung
15: Bedieneinrichtung
16: Zustandsinformation
17: Fahrzeugnetzwerk
18: Erfassungseinrichtung
19: Ansteuersignal
20: Gaspedal
21: Unwuchtmasse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19746523 A1 [0004]
WO 2017/025204 A1 [0005]

Claims

Fahrzeugsystem (1), insbesondere Fahrzeugsitzsystem, mit zumindest einer Vibrationseinheit (2; 2-1 bis 2-n), welche ausgebildet und angeordnet ist, für einen Insassen eines Kraftfahrzeugs (10) spürbare Vibrationen basierend auf realen aktuellen Antriebsparametern (13) des Kraftfahrzeugs (10) zu erzeugen.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Recheneinrichtung (3), welche zum Berechnen (S1) eines mit realen aktuellen Antriebsparametern des Kraftfahrzeugs korrelierenden Steuersignals (4) ausgebildet ist, und eine Ansteuervorrichtung (5) vorgesehen sind, die zum Ansteuern (S2) der zumindest einen Vibrationseinheit (2; 2-1 bis 2-n) basierend auf dem mit aktuellen realen Antriebsparametern des Kraftfahrzeugs korrelierenden Steuersignal (4) ausgebildet ist.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Vibrationseinheit (2; 2-1 bis 2-n) als, insbesondere in einen Fahrzeugsitz (6) integrierter, Rotationsmotor (9) ausgebildet ist.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinrichtung (3) ausgebildet ist, eine aktuell abgerufene Antriebsleistung des Kraftfahrzeugs (10) als Antriebsparameter (13) zur Berechnung der Stärke des Steuersignals (4) einzubeziehen, insbesondere mit einer direkt proportionalen Beziehung zwischen einer Höhe der aktuell abgerufenen Antriebsleistung und einer Stärke eines berechneten Antriebsleistungs-Steuersignals (4).
Fahrzeugsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinrichtung (3) ausgebildet ist, die Berechnung einer Stärke des Steuersignals (4) unabhängig von einer aktuellen Drehzahl eines Kraftfahrzeug-Antriebsmotors (11) vorzusehen.
Fahrzeugsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinrichtung (3) ausgebildet ist, einen aktuellen Schlupf von zumindest einem Antriebsrad (12-1; 12-2) oder einen aktuell von Fahrbefehleingaben hervorgerufenen und durch ein Fahrerassistenzsystem vermiedenen Schlupf von zumindest einem Antriebsrad (12-1; 12-2) als Antriebsparameter (13) zur Berechnung des Steuersignals (4) einzubeziehen.
Fahrzeugsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinrichtung (3) ausgebildet ist, zur Berechnung des Steuersignals (4) aktuelle oder aktuell vorgesehene oder simulierte Schaltvorgänge und/oder aktuelles oder aktuell vorgesehenes Schubknallen in einem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs (10) als Antriebsparameter (13) einzubeziehen.
Fahrzeugsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinrichtung (3) ausgebildet ist, zur Berechnung des Steuersignals (4) mehrere Antriebsparameter (13) und/oder mehrere einzeln berechnete Steuersignale (4) zu überlagern.
Fahrzeugsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Speichereinrichtung (14) vorgesehen ist, wobei die Recheneinrichtung (3) ausgebildet ist, zur Berechnung des Steuersignals (4) abhängig von aktuellen realen Antriebsparametern (13) des Kraftfahrzeugs zumindest eine Kenngröße des Steuersignals (4) aus einer in der Speichereinrichtung (14) abgelegten vorbestimmten Kennlinie oder einem in der Speichereinrichtung (14) abgelegten vorbestimmten Kennfeld zu entnehmen.
Fahrzeugsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinrichtung (3) ausgebildet ist, zur Berechnung des Steuersignals (4) zumindest eine Kenngröße aus einer Mehrzahl unterschiedlicher in der Speichereinrichtung (14) abgelegter Kennlinien oder Kennfelder zu entnehmen, wobei die verwendete Kennlinie oder das verwendete Kennfeld durch einen Benutzer auswählbar ist.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kennlinie oder ein Kennfeld jeweils durch Antriebsgeräusche eines bestimmten Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs gekennzeichnet ist.
Fahrzeugsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von individuell oder in Gruppen ansteuerbaren Vibrationseinheiten (2-1 bis 2-n) vorgesehen ist und die Recheneinrichtung (3) ausgebildet ist, das Steuersignal (4) individuell zur Ansteuerung der einzelner Vibrationseinheiten (2-1 bis 2-n) und/oder zur ortsspezifischen Ansteuerung von Vibrationseinheiten (2-1 bis 2-n) und/oder zur Ansteuerung von vorbestimmten Gruppen von Vibrationseinheiten (2-1 bis 2-n) zu berechnen, insbesondere in einer an das ausgewählte Kennfeld angepassten oder durch das ausgewählte Kennfeld vorgegebenen Charakteristik.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiedenen Kennfelder durch eine taktile Rückmeldung des unterschiedlichen fahrdynamischen Verhaltens unterschiedlicher Fahrzeug-Antriebsstränge gekennzeichnet sind, insbesondere durch das unterschiedliche Verhalten beim Lastwechsel verschiedener Antriebsmotorarten und/oder durch das unterschiedliche Nickverhalten bei unterschiedlichen Anordnungen angetriebener Räder (12-1; 12-2) des Kraftfahrzeugs (10).
Fahrzeugsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, die Recheneinrichtung (3) ausgebildet ist die Berechnung des Steuersignals (4) derart vorzusehen, dass die Ansteuervorrichtung (5) in einem autonomen Fahrmodus des Kraftfahrzeugs deaktivierbar, insbesondere bei einem Umschalten in den autonomen Fahrmodus automatisch deaktivierbar, ist.
Verfahren zur Ansteuerung von zumindest einer Vibrationseinheit (2; 2-1 bis 2-n), insbesondere eines Fahrzeugsystems gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, welche in einem Kraftfahrzeug in für einen Insassen im Betrieb spürbarer Weise vorgesehen ist, mit den folgenden Verfahrensschritten: Berechnen (S1) eines mit aktuellen realen Antriebsparametern (13) des Kraftfahrzeugs (10) korrelierenden Steuersignals (4); und Ansteuern (S2) der zumindest einen Vibrationseinheit (2; 2-1 bis 2-n) basierend auf dem mit aktuellen Antriebsparametern (13) des Kraftfahrzeugs (10) korrelierenden Steuersignal (4).
Verwendung von zumindest einer Vibrationseinheit (2; 2-1 bis 2-n) eines Fahrzeugsystems (1), insbesondere eines Fahrzeugsitzsystems, in einem Kraftfahrzeug (10) zur Wiedergabe von Vibrationen basierend auf realen Antriebsparametern (13) des Kraftfahrzeugs (10).