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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Vermeiden von Beschädigungen an Rädern oder Karosserieteilen von Fahrzeugen beim Annähern an Bordsteinkanten oder Rampen während des Rangierens oder Parkens.
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Stand der Technik
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Die
WO 2013/023260 A1 offenbart eine Warnvorrichtung in Fahrzeugen mit einem Sensor im Fahrzeugseitenbereich, mit dessen Hilfe ein Kontakt der Räder mit der Bordsteinkante verhindert werden soll. Bei Annäherung des Fahrzeugs an die Bordsteinkante wird ein akustisches Signal erzeugt.
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Offenbarung der Erfindung
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Mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens können Beschädigungen an Rädern und insbesondere an tiefliegenden Karosserieteilen von Fahrzeugen beim Annähern an Bordsteinkanten oder Rampen während eines Rangier- oder Parkvorgangs vermieden werden. Dementsprechend bezieht sich das Verfahren auf Fahrsituationen, bei denen beispielsweise das Fahrzeug in Annäherung an eine Bordsteinkante entweder seitlich - mit der Fahrzeuglängsachse parallel zur Bordsteinkante - oder senkrecht zur Bordsteinkante vorwärts oder rückwärts eingeparkt wird. Eine weitere typische Fahrsituation ist der Rangierbetrieb mit einmaligem oder mehrmaligem Wechsel zwischen Vorwärts- und Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs insbesondere in der Nähe einer Bordsteinkante oder eines ähnlichen, tiefliegenden Hindernisses. In Betracht kommen auch Fahrsituationen mit dem Überfahren von verhältnismäßig steilen, ansteigenden Rampen, beispielsweise in Parkhäusern. All diesen Fahrsituationen ist gemeinsam, dass das Fahrzeug üblicherweise sich verhältnismäßig langsam bewegt, beispielsweise in einem Geschwindigkeitsbereich von maximal 10 km/h, maximal 20 km/h oder maximal 30 km/h.
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Beim Rangieren oder Parken in der Nähe einer Bordsteinkante besteht die Gefahr, dass die Reifen oder die Felgen der Räder durch einen versehentlichen Kontakt mit der Bordsteinkante beschädigt werden. Zusätzlich besteht bei hohen Bordsteinkanten die Gefahr, dass der untenliegende Bereich der Fahrzeugkarosserie auf der Bordsteinkante aufsitzt und beschädigt wird. Auch beim Rangieren oder Parken im Nahbereich von steilen Rampen können Karosserieteile beschädigt werden.
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Mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Bodenbereich in der Fahrzeugumgebung während des Rangierens oder Parkens mithilfe einer optischen Überwachungseinheit überwacht. Falls der Abstand zwischen dem Fahrzeug und der Bordsteinkante oder Rampe einen Sicherheitsabstand unterschreitet, wird ein Annäherungssignal erzeugt, das im Fahrzeug auf verschiedene Weise weiterverarbeitet werden kann. So ist es beispielsweise möglich, das Annäherungssignal als ein Warnsignal auszugeben, um den Fahrer auf einen drohenden Kontakt zwischen dem Fahrzeug und der Bordsteinkante oder Rampe hinzuweisen.
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Eine weitere Möglichkeit zur Verarbeitung des Annäherungssignals liegt in der Ansteuerung einer die Fahrdynamik im Fahrzeug beeinflussenden Fahrzeugeinheit, bei der es sich beispielsweise um das Bremssystem, um das Antriebssystem, um das Lenksystem und/oder um eine aktive Fahrwerkseinheit im Fahrzeug handelt. Mit dem Unterschreiten eines Sicherheitsabstandes kann das Bremssystem angesteuert und das Fahrzeug selbsttätig abgebremst werden, um einen unerwünschten Kontakt mit der Bordsteinkante oder der Rampe zu vermeiden. Durch Ansteuerung einer aktiven Fahrwerkseinheit kann das Fahrzeug zumindest teilweise angehoben werden. Des Weiteren ist es auch möglich, eine Fahrtrajektorie zu ermitteln, entlang der sich das Fahrzeug ohne unerwünschten Kontakt mit der Bordsteinkante oder Rampe bewegen kann. Die Fahrtrajektorie kann dem Fahrer angezeigt werden, so dass der Fahrer der angezeigten Fahrtrajektorie folgen kann. Es ist auch möglich, selbsttätig einen Park- oder Rangiervorgang insbesondere durch Ansteuerung einer oben genannten, die Fahrdynamik beeinflussenden Fahrzeugeinheit durchzuführen. In diesem Fall handelt es sich um ein Fahrerassistenzsystem, mit dem die genannten Fahrzeugeinheiten selbsttätig angesteuert werden, um den Park- oder Rangiervorgang durchzuführen.
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Es kann ggf. zweckmäßig sein, mehrere die Fahrdynamik beeinflussende Fahrzeugeinheiten gleichzeitig oder zeitlich gestaffelt anzusteuern. Es ist beispielsweise möglich, bei Annäherung an eine Bordsteinkante oder eine Rampe das Fahrzeug selbsttätig abzubremsen und bei weiterer Annäherung die Bremse wieder zu lösen, um ein Eintauchen des Fahrzeugs aufgrund des Bremsvorgangs zu verhindern oder zu verringern. Zusätzlich oder im Anschluss hieran können ggf. Dämpfungsparameter eingestellt werden, insbesondere in der Weise, dass ein Dämpfer verhärtet wird, was ebenfalls zu einem geringeren Eintauchen während des Bremsvorgangs führt. Im Falle eines aktiven Fahrwerks kann es zweckmäßig sein, während des Bremsens oder im Anschluss hieran das Fahrzeug anzuheben, um den unerwünschten Kontakt mit der Bordsteinkante oder ein Aufsetzen auf der Rampe zu vermeiden.
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Der Bodenbereich in der Fahrzeugumgebung wird mittels einer optischen Überwachungseinheit überwacht, die in das Fahrzeug integriert ist. Die optische Überwachungseinheit erzeugt einen optischen Überwachungsstrahl, insbesondere einen Laserstrahl, der auf den Boden gerichtet ist und vorzugsweise einen Bodenbereich in der Fahrzeugumgebung, insbesondere in der Umgebung der Räder abtastet. Das Erzeugen und Verarbeiten eines optischen Überwachungsstrahls hat den Vorteil, dass lediglich die Reflektionen des Überwachungsstrahls erfasst und ausgewertet werden müssen, aus denen auf eine Annäherung an eine Bordsteinkante oder eine Rampe geschlossen werden kann. Die Erfassung der Reflektion des Überwachungsstrahls und die Auswertung der Reflektion lässt sich mit verhältnismäßig einfachen Mitteln und geringem Aufwand durchführen und weist die für die Erfassung der Bordsteinkante oder der Rampe erforderliche Genauigkeit auf.
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Der Überwachungsstrahl, insbesondere in der Ausführung als Laserstrahl wandert vorzugsweise linienförmig auf dem Boden hin und her, kann vorteilhafterweise durch optische Vorrichtungen nicht nur Linien, sondern auch Flächen überstreichen, vorzugsweise in dem vor dem Fahrzeug liegenden Bereich, ggf. zusätzlich oder alternativ auch in dem hinter dem Fahrzeug liegenden Bereich, um bei Rückwärtsfahrt die Annäherung an eine Bordsteinkante oder Rampe feststellen zu können. Das Hin- und Herwandern ist eine Querbewegung, welche quer zur Fahrtrichtung verläuft. Die Frequenz der hin und her gehenden Bewegung des Überwachungsstrahls kann entweder geschwindigkeitsabhängig gewählt werden, wobei die Frequenz mit zunehmender Geschwindigkeit ansteigt, oder es wird geschwindigkeitsunabhängig eine feste Frequenz der hin und her gehenden Bewegung des Überwachungsstrahls eingestellt. In jedem Fall ist die Frequenz der hin und her gehenden Bewegung des Überwachungsstrahls ausreichend hoch gewählt, dass bei der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit die Bordsteinkante bzw. Rampe erkannt wird.
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Die Höhe der Bordsteinkante bzw. die Steigung der Rampe kann mithilfe des Überwachungsstrahls aus dem reflektierten Strahl bestimmt werden, insbesondere aus dem Winkel, unter dem der Strahl ausgesendet wurde und der Distanz bis zum Objekt, die auf verschiedene Arten, zum Beispiel aus den Eigenschaften des empfangenen, modulierten Lichts oder durch Interferometrie im Empfänger, erfasst und in einer Erfassungseinheit berechnet werden können.
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Es kann ggf. aber ausreichend sein, zumindest im Fall einer Bordsteinkante auf eine Ermittlung der Höhe der Bordsteinkante zu verzichten und mithilfe des Überwachungsstrahls lediglich das Vorhandensein und die Position der Bordsteinkante in Bezug auf das Fahrzeug festzustellen.
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Das Verfahren eignet sich sowohl für Laserstrahlen auch für sonstige optische Überwachungseinheiten, die nicht mit einem Laserstrahl arbeiten. Es ist beispielsweise möglich, dass die optische Überwachungseinheit eine Kamera umfasst, mit der ein Bild der Fahrzeugumgebung im Bodenbereich aufgenommen und in der Überwachungseinheit analysiert wird.
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Die Erfindung bezieht sich außerdem auf eine optische Überwachungseinheit in einem Fahrzeug, mit der das vorbeschriebene Verfahren zum Detektieren einer Bordsteinkante oder einer Rampe und dem Erzeugen eines Annäherungssignals durchgeführt werden kann. Die optische Überwachungseinheit umfasst beispielsweise eine Laserstrahlerzeugungseinheit, mit der ein Laserstrahl erzeugt werden kann, sowie eine Laserstrahlerfassungseinheit zur Erfassung der Reflektion des Laserstrahls. Die Laserstrahlerzeugungseinheit kann mit einer Stellkinematik bzw. Stellmimik verbunden sein oder die Stellkinematik bzw. Stellmimik ist der Laserstrahlerzeugungseinheit nachgeordnet, wobei über die Stellkinematik bzw. Stellmimik eine auf dem Boden hin und her wandernde, linienförmige Bewegung des Laserstrahls erzeugt werden kann.
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Gemäß weiterer vorteilhafter Ausführung werden die Informationen des reflektierten Überwachungsstrahls in einem Steuergerät verarbeitet. Das Steuergerät kann ggf. in die optische Überwachungseinheit integriert sein, wobei auch Ausführungen möglich sind mit einer Anordnung des Steuergerätes außerhalb der optischen Überwachungseinheit. In dem Steuergerät werden die Annäherungssignale erzeugt bei Unterschreitung des Sicherheitsabstandes zwischen dem Fahrzeug und der Bordsteinkante bzw. Rampe. Das Annäherungssignal wird entweder dem Fahrer zur Anzeige gebracht, beispielsweise auf akustischem oder visuellem Weg, und/oder in einer die Fahrzeugdynamik beeinflussenden Fahrzeugeinheit weiterverarbeitet, beispielsweise zum Ansteuern der Bremseinheit, der Antriebseinheit, der Lenkeinheit und/oder einer Fahrwerkseinheit.
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Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Fahrzeug, das mit einer vorbeschriebenen optischen Überwachungseinheit einschließlich einem Steuergerät zur Verarbeitung der von der optischen Überwachungseinheit generierten Daten ausgestattet ist. Bei dem Fahrzeug handelt es sich insbesondere um ein Kraftfahrzeug. Gegebenenfalls kommen auch motorisierte Zweiräder in Betracht.
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Es kann ausreichend sein, im Fahrzeug nur eine optische Überwachungseinheit anzuordnen. Gemäß einer vorteilhaften Ausführung ist dagegen jedem Fahrzeugrad oder zumindest den beiden vorderen Fahrzeugrädern jeweils eine optische Überwachungseinheit zugeordnet, mit denen der Umgebungsbereich der Fahrzeugräder abgetastet werden kann.
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Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
- 1 ein Kraftfahrzeug in Annäherung an eine Bordsteinkante, mit einer optischen Überwachungseinheit im unteren Karosseriebereich zum Erfassen der Bordsteinkante,
- 2 eine ähnliche Darstellung wie 1, jedoch mit dem Fahrzeug in Annäherung an eine Rampe, welche von der optischen Überwachungseinheit erfasst wird,
- 3 in schematischer Ansicht die Fahrtrajektorie eines Fahrzeugs mit optischer Überwachungseinheit bei Annäherung an eine Bordsteinkante während des seitlichen Einparkens,
- 4 eine schematische Darstellung einer optischen Überwachungseinheit.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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In den 1 und 2 ist ein Fahrzeug 1 dargestellt, das auf einer Fahrbahn 2 fährt und sich einer Bordsteinkante 3 (1) bzw. einer Rampe 4 (2) nähert. Die Rampe 4 weist einen verhältnismäßig steilen Rampenwinkel α auf, welcher so groß ist, dass der untere Teil der Fahrzeugkarosserie 5 mit der Rampe 4 in Kontakt gelangt, sofern nicht das Fahrzeug in eine andere Richtung gelenkt oder rechtzeitig abgebremst wird. Die Bordsteinkante 3 ist so hoch, dass der untere Teil der Fahrzeugkarosserie 3 bei zu starker Annäherung in Kontakt mit der Bordsteinkante 3 gelangt.
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Das Fahrzeug 1 ist mit einer optischen Überwachungseinheit 6 ausgestattet, die sich im unteren, vorderen Teil der Fahrzeugkarosserie 5 befindet und mit der Bordsteinkanten 3 und Rampen 4 detektiert werden können. Die optische Überwachungseinheit 6 sendet einen Laserstrahl 7 in verschiedene Richtungen aus und erfasst die Reflektion des Laserstrahls, aus der auf das Vorhandensein der Bordsteinkante 3 bzw. der Rampe 4 geschlossen werden kann. Sobald ein kritischer Sicherheitsabstand zwischen dem Fahrzeug 1 und er Rampe 3 bzw. der Bordsteinkante 4 unterschritten wird, wird in der Überwachungseinheit 6 ein Annäherungssignal erzeugt, das dem Fahrer zu Anzeige gebracht und/oder zur Beeinflussung der aktuellen Fahrt des Fahrzeugs 1 verwendet wird, indem beispielsweise das Bremssystem, das Antriebssystem, das Lenksystem und/oder ein aktives Fahrwerk des Fahrzeugs angesteuert wird.
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Das Verfahren wird insbesondere während eines Park- oder Rangiervorgangs angewandt, bei dem eine erhöhte Gefahr eines unbeabsichtigten Kontaktes zwischen dem Fahrzeug und einer Bordsteinkante 3 oder einer Rampe 4 besteht. Dementsprechend kann es zweckmäßig sein, das Verfahren nur in einem unteren Geschwindigkeitsbereich zu aktivieren, der für eine Park- und Rangiersituation typisch ist, beispielsweise bis zu einer maximalen Geschwindigkeit von 30 km/h.
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In den 1 und 2 trifft das Fahrzeug 1 senkrecht auf die Bordsteinkante 3 bzw. die Rampe 4 auf. Eine andere Fahrsituation ist in 3 dargestellt, gemäß der das Fahrzeug 1 sich entlang der Fahrtrajektorie 8 bewegend seitlich an die Bordsteinkante 3 annähert, beispielsweise um einen Parkvorgang abzuschließen. Der Laserstrahl 7, der von der optischen Überwachungseinheit erzeugt und auf den Bodenbereich in der Fahrzeugumgebung ausgestrahlt wird, bewegt sich vorzugsweise orthogonal zur Fahrzeuglängsachse bzw. der Fahrtrichtung hin und her, was mit einer geeigneten Stellkinematik in der Überwachungseinheit erzeugt werden kann. Hierdurch ergibt sich ein gegenüber der Fahrtrajektorie 8 seitlich ausgelenkter Überwachungsbereich 9, der den Bereich links und rechts der Fahrtrajektorie 8 innerhalb der maximalen Querauslenkung des Laserstrahls 7 umfasst. Die Fahrtrajektorie 8 kann automatisch so angepasst werden, dass eine optimale Annäherung des Fahrzeugs 1 an die Bordsteinkante 3 realisiert wird. Mit der Annäherung des Fahrzeugs 1 an die Bordsteinkante 3 wird diese von dem Laserstrahl 7 erfasst, woraufhin, falls erforderlich, die Fahrtrajektorie 8 angepasst wird, um einen unerwünschten Kontakt zwischen der Fahrzeugkarosserie oder einem Teil des Rades wie Felge oder Reifen zu vermeiden.
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Es kann zweckmäßig sein, dass automatisiert in eine Fahrzeugeinheit wie Bremssystem, Antriebssystem, Lenksystem oder eine aktive Stelleinheit im Fahrwerk eingegriffen wird, um den Kontakt zwischen dem Fahrzeug und der Bordsteinkante zu vermeiden. Beispielsweise kann es auch zweckmäßig sein, um während eines Bremsvorgangs ein Nicken des Fahrzeugs und damit einhergehend eine Absenkung des vorderen Karosseriebereichs des Fahrzeugs zu verhindern oder zumindest zu minimieren, Dämpferparameter im Fahrzeug zu verstellen, um eine Dämpferverhärtung zu erreichen. Nach dem Abschließen des Parkvorgangs oder bereits während des Park- oder Rangiervorgangs, jedoch bei ausreichendem Abstand zur Bordsteinkante 3, kann die Dämpferverhärtung ggf. auch wieder zurückgenommen werden.
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Die optische Überwachungseinheit 6 umfasst, wie in 4 dargestellt, eine Laserstrahlerzeugungseinheit 11 zur Erzeugung es Laserstrahls 7 und eine Laserstrahlerfassungseinheit 12 zur Detektion des reflektierten, von der Bordsteinkante 3 oder einer Rampe 4 zurückgeworfenen Laserstrahls 10. Die Laserstrahlerzeugungseinheit 11 ist vorteilhafterweise mit einer mechanischen Stellkinematik ausgestattet, die es ermöglicht, den Laserstrahl 7 wie in 3 dargestellt hin und her wandern zu lassen.
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Die optische Überwachungseinheit 6 ist außerdem mit einem Steuergerät 13 versehen, das zum einen die Laserstrahlerzeugungseinheit 11 zur Erzeugung des Laserstrahls 7 ansteuert und zum anderen Daten aus der Laserstrahlerfassungseinheit 12 verarbeitet. Das Steuergerät 13, das gemäß 4 in die Überwachungseinheit 6 integriert ist, kann ggf. auch separat von der Überwachungseinheit 6 ausgebildet sein. Über eine Kommunikationsleitung 14 kommuniziert die Überwachungseinheit 6 mit weiteren Fahrzeugeinheiten, insbesondere dem Bremssystem, dem Antriebssystem, dem Lenksystem und/oder einer aktiven Stelleinheit des Fahrwerks, z.B. einem einstellbaren Dämpfer.
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Das Steuergerät 13 kommuniziert entweder mit weiteren Steuergeräten der genannten Fahrzeugeinheiten oder steuert die genannten Fahrzeugeinheiten unmittelbar an zur Einstellung von Parametern oder sonstigen Stellgrößen dieser Fahrzeugeinheiten. Liegt beispielsweise, wie in 4 dargestellt, eine Bordsteinkante 3 im Fahrbereich des Fahrzeugs, so kann auf die Parametrierung einer Fahrzeugeinheit oder unmittelbar Einfluss auf eine Zustandsgröße der Fahrzeugeinheit genommen werden, zum Beispiel das Fahrzeug selbsttätig gelenkt oder gebremst werden.
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Vorteilhafterweise ist zumindest den beiden vorderen Fahrzeugrädern jeweils eine optische Überwachungseinheit zugeordnet, mit denen der Umgebungsbereich der Fahrzeugräder abgetastet werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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