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Die Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1, eine Vorrichtung nach Anspruch 17 und ein Verfahren nach Anspruch 19, jeweils zum Steuern eines Fahrzeugs, wobei eine Betätigungseinrichtung an einer Außenfläche des Fahrzeugs anordenbar und an dem Anordnungsort betätigbar ist.
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Das Rangieren von LKWs und/oder Nutzfahrzeugen wird in der Regel vom Fahrersitz aus gesteuert. Die Übersicht am Fahrersitz ist jedoch stark eingeschränkt. Aus dem Stand der Technik sind Systeme bekannt, die versuchen, die Übersicht vom Fahrersitz aus zu verbessern, beispielsweise durch Rückfahrkameras und/oder Seitenkameras. Diese sind jedoch oft nicht intuitiv bedienbar und bieten keine vollkommene Rundumsicht.
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Bekannt sind auch Systeme, die mithilfe beispielsweise eines Tablets eine Fernsteuerung des Fahrzeugs erlauben. Hier gibt es jedoch einerseits Sicherheitsbedenken und andererseits ist die Bedienung nicht besonders präzise und intuitiv.
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Hier setzt die Erfindung an. Der Erfindung hat die Aufgabe zugrunde gelegen, das Steuern eines Fahrzeugs, insbesondere Rangiermanöver mit LKWs und/oder Nutzfahrzeugen, zu vereinfachen.
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Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Betätigungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, mit einer Vorrichtung zum Steuern eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 17 und mit einem Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 19.
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Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung zum Steuern eines Fahrzeugs ist an einer Außenfläche des Fahrzeugs anordenbar und an dem Anordnungsort betätigbar, wobei die Betätigungseinrichtung eine Betätigung zum Steuern des Fahrzeugs erfasst und anhand dieser Erfassung ein Signal für eine Fahrzeugsteuerung erzeugt.
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Eine Betätigungseinrichtung zum Steuern eines Fahrzeugs ist eine Einrichtung, die durch eine Tätigkeit, das heißt eine Aktion, betätigt wird, beispielsweise durch einen von Hand ausgeübten Druck auf die Betätigungseinrichtung. Bekannte Betätigungseinrichtungen sind beispielsweise ein Hebel oder ein Steuerknüppel. Eine Betätigung zum Steuern des Fahrzeuges ist zum Beispiel ein in Fahrtrichtung nach vorne, nach hinten, nach links, nach rechts oder in eine Kombination der genannten Richtungen gerichteter, auf die Betätigungseinrichtung ausgeübter Druck. Diese Betätigung wird von der Betätigungseinrichtung erfasst. Durch diese Erfassung wird ein Signal zum Steuern eines Fahrzeuges erzeugt. Erfasst zum Beispiel eine an dem Fahrzeug erfindungsgemäß angeordnete Betätigungseinrichtung einen nach vorne gerichteten, von Hand ausgeübten Druck, wird ein entsprechendes Signal zum Steuern des Fahrzeugs nach vorne erzeugt.
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Ein Fahrzeug ist insbesondere ein Fahrzeug auf dem Land, zum Beispiel ein PKW, ein LKW und/oder ein Nutzfahrzeug.
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Mit der erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung wird ein Steuern eines Fahrzeugs von außerhalb des Fahrzeugs aus möglich. Der Fahrer kann von außerhalb am Fahrzeug näherungsweise die Bewegung des Fahrzeugs, insbesondere mit seiner Hand, vorgeben, ohne dafür zurück an den Fahrersitz gehen zu müssen. Zum Beispiel kann der Fahrer mit seiner Hand auf der Betätigungseinrichtung eine Bewegung nach vorne, zum Beispiel durch entsprechendes Überstreichen der Betätigungseinrichtung, vorgeben. Diese Betätigung ist besonders intuitiv. Der Fahrer kann vorteilhafterweise direkt während der Bewegung am Ort der Betätigungseinrichtung überwachen, dass es zu keinen Kollisionen kommt. Das Problem der eingeschränkten Übersicht vom Fahrersitz bei anspruchsvollen Rangiermanövern wird damit gelöst.
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Vorzugsweise ist die Betätigungseinrichtung ein Kraftsensor, der eine auf den Kraftsensor ausgeübte Kraft erfasst.
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Ein Kraftsensor ist ein Sensor, der eine auf den Sensor wirkende Kraft misst. Kraftsensoren messen aufgrund elastischer Verformungen sowohl Zug- als auch Druckkräfte. Zum Beispiel ist ein Federkörper mit einer Membranstruktur ein Kraftsensor, wobei die Membranstruktur sich unter Last biegt. Anhand dieser Biegung kann die eingeleitete Kraft gemessen werden. Mit einem Kraftsensor kann eine Betätigung zum Steuern des Fahrzeugs vorteilhaft einfach erfasst werden, nämlich durch eine auf den Kraftsensor ausgeübte Kraft. Durch zum Beispiel Drücken des Kraftsensors nach vorne kann das Fahrzeug nach vorne bewegt werden. Durch zum Beispiel Ziehen des Kraftsensors nach hinten kann das Fahrzeug nach hinten bewegt werden. Durch Drücken und/oder Ziehen des Kraftsensors nach links oder rechts kann das Fahrzeug nach links oder rechts bewegt werden.
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Vorzugsweise ist der Kraftsensor ausgebildet, die ausgeübte Kraft in eine longitudinale Komponente und eine laterale Komponente zu zerlegen. Die longitudinale Komponente ist die Komponente parallel zur Längsrichtung des Fahrzeuges. Die laterale Komponente ist die quer zur longitudinalen Komponente wirkende Kraft.
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Durch das Aufbringen der longitudinalen Kraft gibt der Fahrer eine Steuerung des Fahrzeugs in Längsrichtung vor. Durch das Aufbringen der lateralen Kraft gibt der Fahrer die Steuerung des Fahrzeugs quer zur Längsrichtung vor. Damit kann der Fahrer die Bewegung des Fahrzeugs in Längs- und Querrichtung vorgeben, ohne dafür zurück an den Fahrersitz gehen zu müssen. Bei anspruchsvollen Rangiermanövern wie Einparken, Passieren von Engstellen oder Rückwärtsfahrten ist es in der Regel notwendig, die Hilfe von einweisenden Personen in Anspruch zu nehmen oder sich vom Fahrersitz zu entfernen, um die Situation zu analysieren. Dies macht Rangiermanöver zeitaufwendig. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann der Fahrer die Bewegung des Fahrzeugs intuitiv näherungsweise vorgeben, ohne dafür wieder zurück an den Fahrersitz gehen zu müssen. Dadurch können Rangiermanöver schneller ausgeführt werden und ein Gefährdungspotential minimiert werden.
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Bevorzugt ist die Betätigungseinrichtung eine Anordnung von mehreren Kraftsensoren. Insbesondere bei großen Fahrzeugen, wie zum Beispiel LKWs, ist es vorteilhaft, mehrere Kraftsensoren am Fahrzeug zu haben, die es dem Fahrer erlauben, von mehreren Stellen aus das Fahrzeug zu steuern.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Betätigungseinrichtung an dem Fahrzeug derart anordenbar, dass sie von einer sich außerhalb des Fahrzeugs befindenden Person unmittelbar erreichbar ist. Dies spart Zeit ein beim Rangieren von Fahrzeugen.
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In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Betätigungseinrichtung in einer Umgebung von Fahrzeugachsen anordenbar. An Fahrzeugachsen erfolgen die Lenkung und der Antrieb des Fahrzeuges. Dies ermöglicht damit eine besonders vorteilhafte, einfache, intuitive Bedienung der Betätigungseinrichtung und eine präzise Steuerung.
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Vorteilhafterweise ist zumindest an einer Fahrzeugachse beidseitig jeweils ein Kraftsensor angeordnet. Damit kann das Fahrzeug von beiden Fahrzeugseiten aus gesteuert werden, was zum Beispiel Rangiermanöver um Kurven erleichtert. Außerdem wird die Betätigung dadurch intuitiver, wenn beispielsweise an einer linken Fahrzeugseite eine Steuerung nach links und an der rechten Fahrzeugseite eine Steuerung nach rechts erfolgt.
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Vorteilhafterweise ist die Betätigungseinrichtung ausgebildet, mit einem Funkschlüssel aktiviert zu werden. Durch die Betätigung über den Funkschlüssel kann eine unrechtmäßige Nutzung durch andere Personen als den Fahrer oder einer anderen berechtigten Person, zum Beispiel dem Beifahrer, verhindert werden.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Betätigungseinrichtung eine Auswerteschnittstelle auf, die die Erfassung an eine Auswerteeinrichtung zum Erzeugen eines Signals für eine Fahrzeugsteuerung ausgibt.
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Eine Auswerteeinrichtung ist eine Einrichtung, insbesondere eine elektronische Schaltung, die eingehende Informationen verarbeitet und ein aus dieser Verarbeitung resultierendes Ergebnis ausgibt. Eine Logikeinheit, ein elektrischer Schaltkreis oder eine zentrale Prozessoreinheit sind Auswerteeinrichtungen.
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Eine Schnittstelle ist eine Einrichtung zwischen zwei Funktionseinheiten, an der ein Austausch von logischen Größen, zum Beispiel Daten, oder physikalischen Größen, zum Beispiel elektrischen Signalen, erfolgt, entweder nur unidirektional oder bidirektional. Der Austausch kann analog oder digital erfolgen. Außerdem kann der Austausch drahtgebunden oder drahtlos erfolgen. Eine Schnittstelle kann zwischen Software und Software, Hardware und Hardware sowie Software und Hardware und Hardware und Software bestehen.
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Durch die Auswerteschnittstelle kann die Betätigung direkt in ein Signal für eine Fahrzeugsteuerung umgewandelt werden.
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Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung weist die Betätigungseinrichtung eine Auswerteeinrichtung auf, die in Abhängigkeit von dieser Erfassung ein Signal für eine Fahrzeugsteuerung erzeugt. Damit kann die Betätigungseinrichtung die Betätigung bereits intern auswerten und ein Signal für eine Fahrzeugsteuerung ausgeben.
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Dabei erfolgt vorzugsweise in Abhängigkeit von der longitudinalen Komponente der Kraft eine Längssteuerung und in Abhängigkeit der lateralen Komponente der Kraft eine Quersteuerung oder umgekehrt.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erzeugt die Auswerteeinrichtung in Abhängigkeit von einer mit zumindest einem an einer Vorderachse des Fahrzeugs angeordneten Kraftsensor erfassten Kraft ein Signal für eine Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs und/oder in Abhängigkeit von einer mit zumindest einem an einer Hinterachse des Fahrzeugs angeordneten Kraftsensor erfassten Kraft ein Signal für eine Rückwärtsbewegung des Fahrzeugs. Damit wird eine besonders intuitive Steuerung des Fahrzeugs bereitgestellt. Betätigt der Fahrer eine an einer Vorderachse angeordnete Betätigungseinrichtung, bewegt sich das Fahrzeug in Vorwärtsrichtung. Betätigt der Fahrer eine an einer Hinterachse angeordnete Betätigungseinrichtung, bewegt sich das Fahrzeug in Rückwärtsrichtung.
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Vorzugsweise erzeugt die Auswerteeinrichtung ein Signal für eine Steuerung der Geschwindigkeit, das proportional zu einer longitudinalen Komponente der erfassten Kraft ist, und/oder ein Signal für eine Steuerung des Lenkwinkels, das proportional zu einer lateralen Komponente der erfassten Kraft ist. Damit werden eine Geschwindigkeit und ein Lenkwinkel vorgegeben. Mit der Geschwindigkeit erfolgt die Längssteuerung. Mit der Einstellung des Lenkwinkels erfolgt die Quersteuerung.
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Vorzugsweise ist das Signal für die Steuerung der Geschwindigkeit derart, dass eine Steuerung mit maximal Schrittgeschwindigkeit erfolgt. Durch diese verminderte Geschwindigkeit wird das Gefährdungspotential vermindert.
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Gemäß einer Weiterentwicklung der Erfindung weist ein Fahrzeug eine erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung auf.
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Gemäß einer weiteren Weiterentwicklung der Erfindung wird die erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung beim Rangieren von Lastkraftwagen oder Nutzfahrzeugen verwendet.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Steuern eines Fahrzeugs weist eine Betätigungseinrichtung auf, die an einer Außenfläche des Fahrzeugs anordenbar ist und an dem Anordnungsort betätigbar ist, wobei die Betätigungseinrichtung eine Betätigung zum Steuern des Fahrzeugs erfasst, eine Auswerteeinrichtung, die in Abhängigkeit von dieser Erfassung ein Signal für eine Fahrzeugsteuerung erzeugt, und eine Schnittstelle, die das Signal an eine Fahrzeugsteuerungseinrichtung ausgibt.
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Eine Fahrzeugsteuerungseinrichtung ist eine Einrichtung zum Steuern eines Fahrzeuges, zum Beispiel ein Motor, ein Getriebe und/oder eine Lenkung.
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Mit einer derartigen Vorrichtung kann das Fahrzeug besonders einfach von außerhalb des Fahrzeugs aus gesteuert werden.
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Vorzugsweise weist die Vorrichtung eine erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung auf.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs weist die folgenden Verfahrensschritte auf:
- - Erfassen einer auf eine an einer Außenfläche des Fahrzeugs angeordneten und an dem Anordnungsort betätigbaren Betätigungseinrichtung ausgeübten Betätigung,
- - Einstellen der Längssteuerung und/oder der Quersteuerung in Abhängigkeit von der erfassten Betätigung.
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Die Betätigung kann einfach ein Drücken oder Ziehen der Betätigungseinrichtung sein. Mit einem derartigen Verfahren kann ein Fahrzeug besonders einfach und intuitiv und präzise gesteuert werden.
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Vorteilhafterweise erfolgt vor dem Einstellen einer Geschwindigkeit zur Längssteuerung, wobei die Geschwindigkeit vorzugsweise maximal Schrittgeschwindigkeit ist, und/oder eines Lenkwinkels zur Quersteuerung eine Sicherheitsprüfung, vorzugsweise mittels eines Funkschlüssels. Durch die Sicherheitsprüfung wird eine unrechtmäßige Nutzung durch andere Personen als den Fahrer oder Beifahrer verhindert.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung wird zur Durchführung des Verfahrens eine erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung verwendet.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird zur Durchführung des Verfahrens eine erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet.
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Die Erfindung wird anhand der folgenden Figuren ausführlich beschrieben. Es zeigen:
- 1 ein Ausführungsbeispiel einer Betätigungseinrichtung,
- 2 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
- 3 ein Ausführungsbeispiel eines Kraftsensors,
- 4 ein Ausführungsbeispiel zur Rückwärtsbewegung eines Fahrzeugs,
- 5 ein Ausführungsbeispiel zur Vorwärtsbewegung eines Fahrzeugs und
- 6 ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens.
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In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugsziffern gleiche oder funktionsähnliche Bezugsteile. In den einzelnen Figuren sind jeweils nur die relevanten Bezugsteile beziffert.
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Die in 1 gezeigte Betätigungseinrichtung 10 weist eine Berührungsfläche 20 auf, über die eine Betätigung erfasst wird. Zur intuitiven Darstellung einer Steuerung eines Fahrzeugs 1 weist die Betätigungseinrichtung 10 einen Pfeil für eine Vorwärtsbetätigung 26, einen Pfeil für eine Rückwärtsbetätigung 27, einen Pfeil für eine Rechtsbetätigung 28 und einen Pfeil für eine Linksbetätigung 29 zusammen mit den jeweiligen Fahrzeugbewegungen auf. Drückt der Fahrer beispielsweise den Pfeil für Vorwärtsbetätigung 26, erfasst die Betätigungseinrichtung 10 diese Betätigung. Über diese Erfassung wird das Fahrzeug 1 in Vorwärtsrichtung gesteuert.
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2 zeigt das Fahrzeug 1 mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist die Betätigungseinrichtung 10 auf, die aus vier Kraftsensoren 15 besteht, wobei auf jeder Seite des Fahrzeugs 1 jeweils zwei Kraftsensoren in der Nähe einer Vorderachse 3 und einer Hinterachse 4 in unmittelbarer Umgebung von Antriebsrädern 19 angeordnet sind. Es können auch nur die Räder der Vorderachse 3 Antriebsräder 19 oder nur die Räder der Hinterachse 4 Antriebsräder 19 sein. Eine Person 2, die der Fahrer des Fahrzeuges 1, Beifahrer oder eine andere berechtigte Person 2 sein kann, betätigt die Betätigungseinrichtung 10, die an einer Außenfläche 25 des Fahrzeugs 1 angeordnet ist, über einen mitgeführten Funkschlüssel 18, der die Person 2 als eine zur Betätigung der Betätigungseinrichtung 10 berechtigte Person 2 klassifiziert. Die Person 2 übt auf den hinteren Kraftsensor 15 auf der linken Seite des Fahrzeugs 1 eine nach hinten gerichtete Kraft 11 aus. Zum Beispiel kann die Person 2 auf die Berührungsfläche 20 des Kraftsensors 15 einfach eine nach hinten gerichtete Kraft 11 ausüben.
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Diese Betätigung wird von einer Auswerteeinrichtung 12 ausgewertet. In Abhängigkeit von der erfassten Kraft 11 erzeugt die Auswerteeinrichtung 12 ein Signal, das über eine Schnittstelle 13 an eine Fahrzeugsteuerungseinrichtung 14 ausgegeben wird. Die Fahrzeugsteuerungseinrichtung 14 steuert das Fahrzeug, insbesondere die Längs- und Quersteuerung.
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Mit der erfassten Kraft 11 wird das Fahrzeug 1 mittels der Fahrzeugsteuerungseinrichtung 14 für eine Rückwärtsbewegung 22 angesteuert.
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3 zeigt den Kraftsensor 15 mit der Berührungsfläche 20 im Detail. Die dargestellte Kraft 11 weist eine longitudinale Komponente 16 und eine laterale Komponente 17 auf. Die longitudinale Komponente 16 ist parallel zu einer Fahrzeuglängsrichtung 30 angeordnet. Die laterale Komponente 17 verläuft quer zur longitudinalen Komponente 16. In Abhängigkeit von der longitudinalen Komponente 16 erfolgt eine Steuerung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 und damit die Längssteuerung. In Abhängigkeit der lateralen Komponente 17 erfolgt eine Einstellung des Lenkwinkels und damit die Quersteuerung des Fahrzeugs 1.
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4 zeigt ein Rangiermanöver, in dem das Fahrzeug in einer Rückwärtsbewegung rangiert wird. Auf die Berührungsfläche 20 des hinteren, an der rechten Seite des Fahrzeugs 1 angeordneten Kraftsensors 15 wird eine relativ zur Fahrtrichtung gesehen nach rechts hinten weisende Kraft 11 ausgeübt. Die laterale Komponente 17 der Kraft 11 stellt einen Lenkwinkel 24 der vorderen Antriebsräder 19 ein, wobei der eingestellte Lenkwinkel 24 proportional zur lateralen Komponente 17 ist. Die longitudinale Komponente 16 stellt eine Geschwindigkeit 23 ein, wobei die Geschwindigkeit 23 proportional zum Betrag der longitudinalen Komponente, aber nicht größer als Schrittgeschwindigkeit ist.
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5 zeigt ein Rangiermanöver, mit dem das Fahrzeug 1 in eine Vorwärtsbewegung 21 manövriert wird. Dazu wird der vordere, auf der rechten Seite des Fahrzeugs 1 angeordnete Kraftsensor 15 mit der Kraft 11 betätigt. In Abhängigkeit der lateralen Komponente 16 erfolgt eine Einstellung des Lenkwinkels 24. In Abhängigkeit der longitudinalen Komponente 16 erfolgt eine Einstellung der Geschwindigkeit 23.
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6 stellt schematisch das Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs dar. In einem ersten Verfahrensschritt wird, beispielsweise mit einem Kraftsensor 15, eine ausgeübte Kraft erfasst. Anschließend erfolgt eine Sicherheitsprüfung. Beispielsweise wird mit einem Funkschlüssel 18 geprüft, ob die Person 2, die eine Betätigungseinrichtung 10 zum Steuern des Fahrzeugs 10 betätigt, auch für eine derartige Betätigung berechtigt ist. Ist die Sicherheitsprüfung positiv, wird die Geschwindigkeit 23 des Fahrzeugs 1 in Abhängigkeit der longitudinalen Komponente 16 der ausgeübten Kraft eingestellt. In Abhängigkeit der lateralen Komponente 17 wird der Lenkwinkel 24 eingestellt.
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Bei Loslassen der Sensorik hält das Fahrzeug 1 an.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Person
- 3
- Vorderachse
- 4
- Hinterachse
- 10
- Betätigungseinrichtung
- 11
- Kraft
- 12
- Auswerteeinrichtung
- 121
- Auswerteschnittstelle
- 13
- Schnittstelle
- 14
- Fahrzeugsteuerungseinrichtung
- 15
- Kraftsensor
- 16
- longitudinale Komponente
- 17
- laterale Komponente
- 18
- Funkschlüssel
- 19
- Antriebsrad
- 20
- Berührungsfläche
- 21
- Vorwärtsbewegung
- 22
- Rückwärtsbewegung
- 23
- Geschwindigkeit
- 24
- Lenkwinkel
- 25
- Außenfläche
- 26
- Vorwärtsbetätigung
- 27
- Rückwärtsbetätigung
- 28
- Rechtsbetätigung
- 29
- Linksbetätigung
- 30
- Fahrzeuglängsrichtung
