DE102018207734A1

DE102018207734A1 - Rückmeldeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Ausgeben einer Rückmeldung

Info

Publication number: DE102018207734A1
Application number: DE102018207734.7A
Authority: DE
Inventors: Steffen Ross; Immo Redeker; Philipp Mösinger
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2018-05-17
Filing date: 2018-05-17
Publication date: 2019-11-21

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Rückmeldeeinrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Auflagekörper (14), auf welchem zumindest ein Teilbereich einer Hand (22) eines Insassen des Kraftfahrzeugs ablegbar ist. Der Auflagekörper (14) ist relativ zu einem Unterbau (20) der Rückmeldeeinrichtung (10) bewegbar. Wenigstens ein Aktor (24) ist zum Bewegen des Auflagekörpers (14) vorgesehen. Eine Steuerungseinrichtung (28) ist der Rückmeldeeinrichtung (10) dazu ausgebildet, mittels des wenigstens einen Aktors (24) das Bewegen des Auflagekörpers (14) relativ zu dem Unterbau (20) in Abhängigkeit von einem bevorstehenden autonomen Fahrmanöver des Kraftfahrzeugs zu bewirken. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Rückmeldeeinrichtung (10) und ein Verfahren zum Ausgeben einer Rückmeldung an einen Insassen eines Kraftfahrzeugs.

Description

Die Erfindung betrifft eine Rückmeldeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einem Auflagekörper, auf welchem zumindest ein Teilbereich einer Hand eines Insassen des Kraftfahrzeugs ablegbar ist. Der Auflagekörper ist relativ zu einem Unterbau der Rückmeldeeinrichtung bewegbar. Zum Bewegen des Auflagekörpers ist wenigstens ein Aktor vorgesehen. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Rückmeldeeinrichtung und ein Verfahren zum Ausgeben einer Rückmeldung an einen Insassen eines Kraftfahrzeugs.
Die DE 198 03 873 C2 beschreibt eine Stellelementanordnung zur Steuerung einer Querbewegung und einer Längsbewegung eines Fahrzeugs. Hierbei kann ein Fahrer auf ein Griffteil der Verstellelementanordnung eine Betätigungskraft ausüben, welche als Maß für einen gewünschten Längsbewegungssteuereingriff beziehungsweise Querbewegungssteuereingriff herangezogen wird. Die daraus folgende, tatsächliche Fahrzeugbewegung wird dann als entsprechende Auslenkung des Griffteils dem Fahrer zurückgemeldet.
Die Auslenkung des Griffteils gibt hierbei also Rückmeldung über die tatsächlich stattfindende Fahrzeugbewegung, welche durch das Ausüben der Betätigungskraft auf das Griffteil vom Fahrer angefordert wurde.
Als nachteilig ist hierbei der Umstand anzusehen, dass es für den Fahrer verwirrend ist, wenn dieser zunächst die Betätigungskraft auf das Griffteil ausübt, jedoch erst dann, wenn sich das Fahrzeug tatsächlich bewegt, eine Auslenkung des Griffteils erfolgt.
Des Weiteren kann beim autonomen oder pilotierten Fahren eines Fahrzeugs vorgesehen sein, dass ein Insasse des Fahrzeugs über bevorstehende Fahrmanöver durch visuell erfassbare Anzeigen oder auf akustischem Wege, also über ein auditives Feedback beziehungsweise eine auditive Rückmeldung, informiert wird.
Zum Vornehmen von Bedienhandlungen können darüber hinaus translatorisch bewegbare oder drehbar gelagerte Bedienelemente beziehungsweise Eingabeelemente vorgesehen sein. Beispielsweise kann zum Vornehmen von Bedienhandlungen in einem Kraftfahrzeug ein Dreh-Drücksteller angeordnet sein. Oder es kann an einem Computerarbeitsplatz eine sogenannte Spacemouse zum Steuern eines Anzeigeelements auf einem Bildschirm vorhanden sein. Eine derartige, halbkugelförmige Maus kann in alle drei Raumrichtungen bewegt werden.
Das Ausgeben von visuellen oder akustischen Informationen im Kraftfahrzeug, etwa um auf bevorstehende Fahrmanöver beim autonomen Fahren hinzuweisen, erweist sich jedoch als problematisch. Denn im Kraftfahrzeug liegt bereits eine hohe Dichte an visuellen und auditiven Informationen vor.
Darüber hinaus ist ein erreichbarer Bewegungsausschlag beziehungsweise ein Bewegungsbereich von Bedienelementen beziehungsweise Eingabeelementen, wie sie derzeit in Kraftfahrzeugen Verwendung finden, vergleichsweise gering. Insbesondere ist ein derartiger Bewegungsausschlag zu gering, um von einem Insassen des Kraftfahrzeugs eindeutig als haptisches Feedback beziehungsweise Fahrfeedback wahrgenommen zu werden.
Auch die Größe von derzeit in Kraftfahrzeugen vorhandenen Bedienelementen beziehungsweise Eingabeelementen etwa in Form des Dreh-Drückstellers ist vergleichsweise gering. Insbesondere ist die Größe zu gering, um ein komfortables und ergonomisches Feedback zu erzeugen, welches von Insassen des Kraftfahrzeugs haptisch erfassbar ist.
Zudem ist die Bewegung beziehungsweise Bedienung von bekannten Bedienelementen beziehungsweise Eingabeelementen bereits an bestehende Funktionen gekoppelt. Beispielsweise kann durch Drehen des Dreh-Drückstellers im Kraftfahrzeug ein Scrollen bewirkt werden und durch Drücken des Dreh-Drückstellers ein Auswählen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Rückmeldeeinrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche ein Ausgaben einer intuitiv gut erfassbaren und deutlich wahrnehmbaren Rückmeldung ermöglicht, ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Rückmeldeeinrichtung anzugeben und ein entsprechendes Verfahren zum Ausgeben einer Rückmeldung zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch eine Rückmeldeeinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Rückmeldeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst einen Auflagekörper, auf welchem zumindest ein Teilbereich einer Hand eines Insassen des Kraftfahrzeugs abgelegt werden kann. Der gesamte Auflagekörper ist relativ zu einem Unterbau der Rückmeldeeinrichtung bewegbar. Wenigstens ein Aktor der Rückmeldeeinrichtung ist zum Bewegen des Auflagekörpers vorgesehen. Eine Steuerungseinrichtung der Rückmeldeeinrichtung ist dazu ausgebildet, mittels des wenigstens einen Aktors das Bewegen des Auflagekörpers relativ zu dem Unterbau in Abhängigkeit von einem bevorstehenden autonomen Fahrmanöver des Kraftfahrzeugs zu bewirken. Bereits bevor das autonom, also ohne ein Zutun des Insassen durchgeführte Fahrmanöver des Kraftfahrzeugs beginnt, wird somit der Insasse, dessen Hand auf dem Auflagekörper ruht, durch die Bewegung des Auflagekörpers relativ zu dem Unterbau der Rückmeldeeinrichtung auf das bevorstehende autonome Fahrmanöver des Kraftfahrzeugs hingewiesen.
Somit ist dem Insassen durch das Bewegen des Auflagekörpers eine haptische Rückmeldung beziehungsweise ein haptisches Feedback über das bevorstehende Fahrmanöver kommunizierbar. Mit anderen Worten informiert der Auflagekörper beziehungsweise ein derartiges Bedienelement den Insassen mithilfe des haptischen Bewegungsfeedbacks über bevorstehende Fahrmanöver des autonomen beziehungsweise pilotierten Kraftfahrzeugs. Dadurch, dass der Insasse des Kraftfahrzeugs zumindest den Teilbereich seiner Hand, insbesondere die gesamte Hand, auf den bewegbaren Auflagekörper auflegen beziehungsweise auf dem Auflagekörper ablegen kann, wird zumindest der Teilbereich der Hand, insbesondere die gesamte Hand, zusammen mit dem Auflagekörper bewegt. Folglich ist ein Ausgeben einer besonders deutlich wahrnehmbaren Rückmeldung durch das Bewegen des Auflagekörpers ermöglicht. Des Weiteren kann die mittels des wenigstens einen Aktors bewirkte Bewegung des Auflagekörpers von dem Insassen des Kraftfahrzeugs intuitiv besonders gut erfasst werden.
Dadurch, dass der Insasse vor der eigentlichen Durchführung des autonomen, also durch eine autonome Fahreinrichtung des Kraftfahrzeugs bewirkten Fahrmanövers auf das unmittelbar bevorstehende Fahrmanöver hingewiesen wird, indem der wenigstens eine Aktor den Auflagekörper relativ zu dem Unterbau bewegt, kommt das Fahrmanöver für den Insassen des Kraftfahrzeugs nicht überraschend. So wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass Vertrauen des Insassen zu der autonomen Fahreinrichtung des Fahrzeugs aufgebaut wird. Denn der durch die Bewegung des Auflagekörpers vorab informierte Insasse erwartet dann auch die Durchführung des Fahrmanövers durch die autonome Fahreinrichtung des Kraftfahrzeugs.
Es ist also erreichbar, dass der Insasse des Kraftfahrzeugs besonders gelassen bleibt, eben weil der Insasse nicht durch das Stattfinden des autonomen Fahrmanövers überrascht wird. Dadurch ist eine erhöhte Verkehrssicherheit erreichbar, weil ein Auftreten von Stresssituationen für den Insassen im autonomen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs besonders weitgehend vermieden wird. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Fahrer etwa auf eine Aufforderung der autonomen Fahreinrichtung des Kraftfahrzeugs hin wieder die Führung des Kraftfahrzeugs übernehmen soll. Zu einem derartigen Übernehmen der Fahrzeugführung durch den Insassen kann es beispielsweise dann kommen, wenn das Kraftfahrzeug für ein autonomes Fahren auf dem Level 3 oder dem Level 4 der in Europa etwa von der Bundesanstalt für Straßenwesen derzeit vorgenommenen Klassifizierung des autonomen Fahrens in sechs Stufen oder Levels betrieben wird.
Jedoch auch bei einem autonomen Fahren des Kraftfahrzeugs auf dem Level 2, bei welchem Funktionen wie ein automatisches Einparken, ein Spurhalten, eine Längsführung, ein Beschleunigen und ein Abbremsen von einem Assistenzsystem beziehungsweise einer derartigen autonomen Fahreinrichtung des Kraftfahrzeugs übernommen werden, ist es hilfreich, wenn der Insasse durch das Bewegen des Auflagekörpers auf das bevorstehende autonome Fahrmanöver hingewiesen werden kann. Insbesondere bei der Bedingungsautomatisierung des Kraftfahrzeugs gemäß Level 3 und besonders bei der Hochautomatisierung des Kraftfahrzeugs gemäß Level 4 ist jedoch das haptische Feedback beziehungsweise die haptische Rückmeldung über das bevorstehende autonome Fahrmanöver des Kraftfahrzeugs durch das Bewegen des Auflagekörpers relativ zu dem Unterbau besonders vorteilhaft.
Vorzugsweise ist der Auflagekörper relativ zu dem Unterbau auf einer Mehrzahl von Bewegungsbahnen und in einem konstanten Abstand von einem oberhalb des Auflagekörpers angeordneten Drehpunkt mittels des wenigstens einen Aktors um den Drehpunkt bewegbar. Die Bewegungsbahnen weisen hierbei bevorzugt voneinander verschiedene Ausrichtungen auf. Insbesondere können sich wenigstens zwei voneinander verschiedenen Bewegungsbahnen oder deren gerade, gedachte Verlängerungen kreuzen. Bei einer derartigen Bewegbarkeit des Auflagekörpers in dem konstanten Abstand von dem oberhalb des Auflagekörpers angeordneten Drehpunkt lassen sich sehr einfach jeweilige Bewegungsbahnen vorgeben, welche gut als Hinweis auf das mit der jeweiligen Bewegungsbahn korrespondierende Fahrmanöver von dem Insassen erfasst werden können.
Zudem ist eine derartige, um den Drehpunkt pendelnde Bewegung des Auflagekörpers für den Insassen besonders gut wahrnehmbar. Die fließende, schwimmende beziehungsweise pendelartige Bewegung des Auflagekörpers auf der jeweiligen Bewegungsbahn um den Drehpunkt wird außerdem von dem Insassen als magisch wahrgenommen. Durch die mit dieser neuartigen Bewegung einhergehende Faszination wird auf zuverlässige Art und Weise dafür gesorgt, dass der Insasse durch die Bewegung des Auflagekörpers relativ zu dem Unterbau auf das bevorstehende autonome Fahrmanöver des Kraftfahrzeugs hingewiesen wird. Dies gilt im besonderen Maße, wenn der Drehpunkt oberhalb eines Mittelpunkts des Auflagekörpers angeordnet ist.
Vorzugsweise ist die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet, mittels des wenigstens einen Aktors ein Bewegen des Auflagekörpers in eine Querrichtung der Rückmeldeeinrichtung zu bewirken, wenn mittels einer autonomen Fahreinrichtung des Kraftfahrzeugs als das autonome Fahrmanöver ein Spurwechsel durchgeführt werden soll. Hierbei kann der Aktor ein Bewegen des Auflagekörpers nach links bewirken, wenn auf eine sich links von dem Kraftfahrzeug befindende Fahrspur gewechselt werden soll. In analoger Weise kann der Aktor ein Bewegen des Auflagekörpers in die Querrichtung nach rechts bewirken, wenn ein Wechsel der Fahrspur nach rechts als autonomes Fahrmanöver bevorsteht. Derartige mit der anschließend tatsächlich stattfindenden Bewegung des Kraftfahrzeugs übereinstimmende oder korrespondierende Bewegungen des Auflagekörpers relativ zu dem Unterbau sind für den Insassen besonders einfach nachvollziehbar und somit intuitiv gut erfassbar. Bei in dem Kraftfahrzeug angeordneter Rückmeldeeinrichtung kann die Querrichtung der Rückmeldeeinrichtung insbesondere parallel zur Fahrzeugquerachse verlaufen.
Alternativ, bevorzugt jedoch zusätzlich ist die Steuerungseinrichtung vorzugsweise dazu ausgebildet, mittels des wenigstens einen Aktors ein Bewegen des Auflagekörpers in eine Längsrichtung der Rückmeldeeinrichtung zu bewirken, wenn mittels einer autonomen Fahreinrichtung des Kraftfahrzeugs als das autonome Fahrmanöver ein Beschleunigen oder ein Bremsen durchgeführt werden soll. Beispielsweise kann der Auflagekörper mittels des wenigstens einen Aktors in die Längsrichtung nach vorne bewegt werden, wenn das Beschleunigen des Kraftfahrzeugs bevorsteht. Des Weiteren kann mittels des wenigstens einen Aktors ein Bewegen des Auflagekörpers in die Längsrichtung der nach hinten bewirkt werden, wenn als das autonome Fahrmanöver das Bremsen des Kraftfahrzeugs durchgeführt werden soll. Auch derartige Bewegungen des Auflagekörpers können von dem Insassen besonders gut als Hinweis auf das bevorstehende Fahrmanöver nachvollzogen werden.
Dasselbe gilt, wenn gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet ist, mittels des wenigstens einen Aktors ein Bewegen des Auflagekörpers in eine schräg zu einer Querrichtung und schräg zu einer Längsrichtung der Rückmeldeeinrichtung verlaufende Richtung zu bewirken, wenn mittels einer autonomen Fahreinrichtung des Kraftfahrzeugs als das autonome Fahrmanöver ein Überholvorgang durchgeführt werden soll. Bei einem Bewegen des Auflagekörpers schräg nach vorne links kann als das Überholmanöver ein Überholen eines anderen Kraftfahrzeugs oder Verkehrsteilnehmers auf der linken Seite bevorstehen. In analoger Weise kann bei einem Bewegen des Auflagekörpers schräg nach vorne rechts ein Überholen des Kraftfahrzeugs oder Verkehrsteilnehmers auf der rechten Seite bevorstehen. Bei in das Kraftfahrzeug eingebauter Rückmeldeeinrichtung verläuft die Längsrichtung der Rückmeldeeinrichtung bevorzugt parallel zur Fahrzeuglängsachse des Kraftfahrzeugs.
Vorzugsweise weist der Auflagekörper eine Oberseite und eine dem Unterbau zugewandte Unterseite auf, wobei die Oberseite konvex gewölbt ausgebildet ist. Auf einer derartigen, konvex gewölbten Oberseite lässt sich besonders gut die gesamte Hand in einer für den Insassen ergonomisch günstigen und komfortablen Haltung ablegen.
Insbesondere kann auch die Unterseite konvex gewölbt ausgebildet sein, sodass der Auflagekörper insgesamt nach Art eines Diskus beziehungsweise einer bikonvexen sphärischen Linse ausgebildet ist. So lässt sich auch besonders gut sicherstellen, dass der Auflagekörper durch die Schwerkraft unterstützt wieder in eine Ausgangsstellung zurück gelangt, in welcher der Auflagekörper nicht durch den wenigstens einen Aktor ausgelenkt ist. Zudem ist eine konvexe Ausbildung der Unterseite des Auflagekörpers vorteilhaft, wenn die Unterseite beim Bewegen des Auflagekörpers mit einer Oberfläche des Unterbaus in Kontakt ist oder mit wenigstens einem zwischen der Unterseite und der Oberfläche des Unterbaus angeordneten Wälzkörper.
Dem ergonomischen Handauflegen ist es des Weiteren zuträglich, wenn der Auflagekörper in einer horizontalen Schnittebene desselben rund ausgebildet ist. Dies gilt insbesondere, wenn der Auflagekörper einen maximalen Durchmesser von etwa 10 cm bis etwa 16 cm aufweist. Insbesondere kann auch sichergestellt sein, dass der Insasse mit seinen Fingerkuppen einen Rand des Auflagekörpers gut erreichen kann, wobei zugleich ein Handballen der Hand an dem Rand beziehungsweise nahe des Randes des Auflagekörpers angeordnet ist. Durch eine derartige Größe des Auflagekörpers beziehungsweise Bedienelements lässt sich bei auf der Oberseite des Auflagekörpers aufliegender Hand des Insassen besonders gut ein eindeutig wahrnehmbares haptisches Bewegungsfeedback erzeugen. Dies gilt insbesondere, wenn der Auflagekörper zum Durchführen der pendelartigen Bewegung um den oberhalb des Auflagekörpers angeordneten Drehpunkt ausgebildet ist.
Der Auflagekörper kann mittels eines Gleitlagers und/oder mittels eines Wälzlagers an dem Unterbau gelagert sein. Durch derartige Lagerungen lässt sich eine besonders fließende und sehr reibungsarme Bewegung des Auflagekörpers erreichen. Eine gänzlich reibungsfreie Bewegung des Auflagekörpers und somit eine besonders große Leichtgängigkeit beim Bewegen des Auflagekörpers ist erreichbar, wenn der Auflagekörper durch Magnetkraft auf Abstand von dem Unterbau gehalten ist. Hierfür können in dem Auflagekörper und in dem Unterbau Permanentmagnete und/oder Elektromagnete angeordnet sein.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass der Auflagekörper über drei Stabelemente an dem Unterbau gelagert ist, welche geneigt ausgerichtet sind. Die Stabelemente dienen somit wie bei einem Dreifuß oder Dreibein als Stützen für den Auflagekörper, welche ein Auslenken des Auflagekörpers relativ zu dem Unterbau auf funktionssichere und einfache Weise zulassen. Dies gilt insbesondere, wenn die drei Stabelemente zu einem Mittelpunkt des Auflagekörpers hin geneigt ausgerichtet sind.
Die Stabelemente können infolge des durch den wenigstens einen Aktor bewirkten Bewegens des Auflagekörpers biegbar ausgebildet sein. Beispielsweise können die Stabelemente hierbei als Drähte aus einem Federstahl ausgebildet sein. Bei der bevorzugt pendelnden, reibungsarmen Bewegung des Auflagekörpers relativ zu dem Unterbau verbiegen sich somit die jeweiligen Stabelemente. Eine derartige Lagerung des Auflagekörpers an dem Unterbau über die drei Stabelemente lässt sich einfach und kostengünstig realisieren.
Dies gilt in analoger Weise, wenn die Stabelemente über jeweilige Kugelgelenke mit dem Auflagekörper einerseits und mit dem Unterbau andererseits gekoppelt sind. Hierbei kann jedoch insbesondere vorgesehen sein, dass die Stabelemente steif ausgebildet sind, sich also nicht infolge des Bewegens des Auflagekörpers verbiegen. Der wenigstens eine Aktor kann auch insbesondere auf zumindest eines der Stabelemente einwirken, um die gewünschte reibungsarme, vorzugsweise pendelnde, Bewegung des Auflagekörpers relativ zu dem Unterbau zu bewirken.
Sowohl durch das Lagern des Auflagekörpers an dem Unterbau über die drei Stabelemente als auch bei der reibungsarmen beziehungsweise reibungslosen Lagerung des Auflagekörpers an dem Unterbau über das Gleitlager, das Wälzlager oder die magnetische Lagerung kann insbesondere eine fließende beziehungsweise durchgängige oder ununterbrochene Bewegung des Auflagekörpers bewirkt werden, welche von dem Insassen wahrnehmbar ist.
Vorzugsweise ist die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet, mittels des wenigstens einen Aktors den Auflagekörper in Abhängigkeit von dem bevorstehenden autonomen Fahrmanöver des Kraftfahrzeugs aus einer Ausgangsstellung in wenigstens eine Zielstellung zu bewegen. In der Zielstellung ist der Auflagekörper gegenüber der Ausgangsstellung ausgelenkt. Hierbei ist die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet, den Auflagekörper während der Durchführung des autonomen Fahrmanövers in der Zielstellung zu halten. So wird dem Insassen auf gut nachvollziehbare Art und Weise vermittelt, dass das zuvor durch das Auslenken des Auflagekörpers in die Zielstellung angekündigte autonome Fahrmanöver gerade tatsächlich durchgeführt wird. Ist das autonome Fahrmanöver beendet, so steuert die Steuerungseinrichtung den wenigstens einen Aktor bevorzugt derart an, dass dieser den Auflagekörper wieder in die Ausgangsstellung bewegt.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug weist wenigstens eine erfindungsgemäße Rückmeldeeinrichtung auf. Vorzugsweise ist die Rückmeldeeinrichtung an einer für den als Fahrer ausgebildeten Insassen des Kraftfahrzeugs gut erreichbaren Stelle im Kraftfahrzeug angeordnet, beispielsweise mittig zwischen einem Fahrersitz und einem Beifahrersitz des Kraftfahrzeugs.
Vorzugsweise ist eine autonome Fahreinrichtung des Kraftfahrzeugs dazu ausgebildet, der Steuerungseinrichtung der Rückmeldeeinrichtung wenigstens einen Datenwert zu übermitteln, welcher das bevorstehende autonome Fahrmanöver des Kraftfahrzeugs angibt. Auf diese Weise kann die Steuerungseinrichtung besonders zeitnah den Insassen des Kraftfahrzeugs auf das bevorstehende, mittels der autonomen Fahreinrichtung des Kraftfahrzeugs durchzuführende Fahrmanöver hinweisen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Ausgeben einer Rückmeldung an einen Insassen eines Kraftfahrzeugs wird mittels einer Rückmeldeeinrichtung durchgeführt. Die Rückmeldeeinrichtung umfasst einen Auflagekörper, auf welchem zumindest ein Teilbereich einer Hand des Insassen ablegbar ist. Der Auflagekörper wird mittels wenigstens eines Aktors relativ zu einem Unterbau der Rückmeldeeinrichtung bewegt. Eine Steuerungseinrichtung der Rückmeldeeinrichtung steuert in Abhängigkeit von einem bevorstehenden autonomen Fahrmanöver des Kraftfahrzeugs den wenigstens einen Aktor an. Die Steuerungseinrichtung bewirkt durch das Ansteuern des wenigstens einen Aktors das Bewegen des Auflagekörpers relativ zu dem Unterbau. Durch ein derartiges Verfahren ist es ermöglicht, dass das Ausgeben der Rückmeldung von dem Insassen intuitiv gut erfassbar und deutlich wahrnehmbar ist.
Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der beschriebenen Ausführungsformen.
Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Rückmeldeeinrichtung beziehungsweise des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.
Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:

1 schematisch eine Rückmeldeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug, wobei ein diskusförmiger beziehungsweise linsenförmiger Auflagekörper der Rückmeldeeinrichtung relativ zu einem Unterbau der Rückmeldeeinrichtung pendelnde, reibungsarme Bewegungen durchführen kann;
2 stark schematisiert ein Kraftfahrzeug, wobei durch die pendelartigen Bewegungen des Auflagekörpers bevorstehende autonome Fahrmanöver des Kraftfahrzeugs von einem Insassen des Kraftfahrzeugs haptisch erfassbar ausgegeben werden;
3 eine Variante der Rückmeldeeinrichtung, bei welcher der Auflagekörper mittels eines Gleitlagers an dem Unterbau gelagert ist;
4 eine Variante der Rückmeldeeinrichtung, bei welcher der Auflagekörper über Wälzkörper eines Wälzlagers an dem Unterbau gelagert ist;
5 eine Variante, bei welcher der Auflagekörper magnetisch an dem Unterbau gelagert ist;
6 schematisch eine Variante der Rückmeldeeinrichtung, bei welcher der Auflagekörper auf drei flexiblen Drähten aus Federstahl gelagert ist;
7 in einer schematischen Perspektivansicht die Variante gemäß 6;
8 eine Variante der Rückmeldeeinrichtung, bei welcher der Auflagekörper über drei jeweilige Kugelgelenke aufweisende, steife Stäbe an dem Unterbau gelagert ist; und
9 in einer schematischen Perspektivansicht die Variante gemäß 8.

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
In 1 ist schematisch eine Rückmeldeeinrichtung 10 für ein in 2 schematisch dargestelltes Kraftfahrzeug 12 gezeigt. Die Rückmeldeeinrichtung 10 umfasst einen Auflagekörper 14, welcher beispielsweise nach Art eines Diskus beziehungsweise einer bikonvexen, sphärischen Linse ausgebildet ist. Dementsprechend weist der Auflagekörper 14 eine konvex gewölbte Oberseite 16 auf. Eine vorliegend ebenfalls konvex gewölbte Unterseite 18 des Auflagekörpers 14 ist einem Unterbau 20 der Rückmeldeeinrichtung 10 zugewandt. Ein Insasse des Kraftfahrzeugs 12 kann, wie in 2 schematisch dargestellt, seine Hand 22 von oben auf den Auflagekörper 14 auflegen. Mit anderen Worten kann der Insasse seine gesamte Hand 22 flächig auf der Oberseite 16 des Auflagekörpers 14 ablegen. Wenn die Hand 22 des Insassen dann auf dem Auflagekörper 14 ruht, so kann der Insasse Bewegungen des Auflagekörpers 14 haptisch gut wahrnehmen.
Vorliegend ist zum Bewegen des Auflagekörpers 14 relativ zu dem Unterbau 20 wenigstens ein in 1 schematisch gezeigter Aktor 24 vorgesehen. Der Aktor 24 bewirkt über eine vorliegend lediglich schematisch angedeutete mechanische Kopplung 26 ein Auslenken beziehungsweise Bewegen des Auflagekörpers 14. Damit der Aktor 24 für das Bewegung des Auflagekörpers 14 relativ zu dem Unterbau 20 sorgt, steuert eine Steuerungseinrichtung 28 der Rückmeldeeinrichtung 10 den wenigstens einen Aktor 24 an.
Durch das Bewegen des Auflagekörpers 14 relativ zu dem Unterbau 20 wird dem Insassen, dessen Hand 22 auf dem Auflagekörper 14 ruht, ein bevorstehendes autonomes Fahrmanöver des Kraftfahrzeugs 12 mitgeteilt. Es wird also durch die Bewegung beziehungsweise Auslenkung des Auflagekörpers 14 ein haptisches Feedback beziehungsweise eine haptische Rückmeldung erzeugt, welche den Insassen über das bevorstehende autonome Fahrmanöver des Kraftfahrzeugs 12 informiert.
Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass der Auflagekörper 14 mittels des Aktors 24 wie ein Pendel bewegt werden kann, welches an einem vorliegend in 1 dargestellten, virtuellen Drehpunkt 30 aufgehängt ist. Der Auflagekörper 14 kann also pendelartige beziehungsweise pendelnde Bewegungen um den Drehpunkt 30 durchführen. Der Drehpunkt 30 befindet sich hierbei oberhalb des Auflagekörpers 14, insbesondere oberhalb eines Mittelpunkts 32 des Auflagekörpers 14. Durch schematisch dargestellte Umrisse 34 sind unterschiedliche ausgelenkte Positionen des Auflagekörpers 14 in 1 dargestellt. Demgemäß ist aus 1 ersichtlich, dass der Auflagekörper 14 relativ zu dem Unterbau auf einer Mehrzahl von Bewegungsbahnen und in einem konstanten Abstand von dem Drehpunkt 30 bewegt werden kann, um den Insassen, dessen Hand 22 auf dem Auflagekörper 14 ruht, auf das bevorstehende, autonome Fahrmanöver des Kraftfahrzeugs 12 hinzuweisen.
Durch einen vorliegend runden Bereich 36 ist in 1 ein Umfang angegeben, innerhalb dessen der Auflagekörper 14 verbleibt, wenn der Auflagekörper 14 um den Drehpunkt 30 auf den verschiedenen Bewegungsbahnen pendelt. Es kann auch vorgesehen sein, dass sich der virtuelle Drehpunkt 30 innerhalb des beispielhaft rund ausgebildeten Bereichs 36 bewegen kann, welcher in 1 außerhalb beziehungsweise oberhalb des Auflagekörpers 14 dargestellt ist.
Vorzugsweise schwebt der Auflagekörper 14 über dem Unterbau 20, und die Bewegung des Auflagekörpers 14 ist besonders reibungsarm. Zudem ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Bewegungsrichtung des Auflagekörpers 14 mit dem bevorstehenden autonomen Fahrmanöver des Kraftfahrzeugs 12 korrespondiert. Dies soll mit Bezug auf 2 erläutert werden.
In 2 ist stark schematisiert das Kraftfahrzeug 12 mit Vorderrädern 38 und Hinterrädern 40 in einer Draufsicht gezeigt. Die Steuerungseinrichtung 28 empfängt von einer autonomen Fahreinrichtung 42 des Kraftfahrzeugs 12 Datenwerte beziehungsweise Datensätze, welche das jeweils bevorstehende Fahrmanöver angeben. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Kraftfahrzeug 12 ohne ein Zutun des Fahrers, dessen Hand 22 auf dem Auflagekörper 14 ruht, beschleunigen wird. Eine entsprechende Bewegungsbahn 44 ist in 2 durch einen Pfeil veranschaulicht. Die Bewegungsbahn 44 verläuft in Längsrichtung der Rückmeldeeinrichtung 10, welche parallel zu der Fahrzeuglängsachse x verläuft. Pendelt also der Auflagekörper 14 entlang der Bewegungsbahn 44 in konstantem Abstand von dem Drehpunkt 30 nach vorne, so weist dies den Fahrer darauf hin, dass ein Beschleunigen des Kraftfahrzeugs 12 bevorsteht, also stattfinden wird, sobald der Auflagekörper 14 auf der Bewegungsbahn 44 in eine Zielstellung bewegt wird. Ebenfalls in Längsrichtung der Rückmeldeeinrichtung 10, jedoch nach hinten, kann der Auflagekörper 14 mittels des Aktors 24 auf einer weiteren Bewegungsbahn 46 bewegt werden, wenn als das autonome Fahrmanöver ein Bremsen des Kraftfahrzeugs 12 von der autonomen Fahreinrichtung 42 durchgeführt werden soll.
Durch einen weiteren Pfeil ist in 2 eine sich in Querrichtung der Rückmeldeeinrichtung 10 erstreckende Bewegungsbahn 48 veranschaulicht, welche den Fahrer, dessen Hand 22 auf dem Auflagekörper 14 ruht, auf einen bevorstehenden Spurwechsel nach links als das autonome Fahrmanöver hinweist. Steht hingegen ein Spurwechsel nach rechts bevor, so wird der Auflagekörper 14 um den Drehpunkt 30 pendelnd auf einer weiteren Bewegungsbahn 50 nach rechts bewegt, welche in 2 durch einen weiteren Pfeil veranschaulicht ist. Die Querrichtung der Rückmeldeeinrichtung 10 verläuft bevorzugt parallel zur Fahrzeugquerachse y.
Wird der Auflagekörper 14 mittels des Aktors 24 auf weiteren Bewegungsbahnen 52, 54 in konstantem Abstand von dem Drehpunkt 30 nach schräg links vorne (Bewegungsbahn 52) beziehungsweise nach schräg rechts vorne (Bewegungsbahn 54) bewegt, so weist dies den Insassen darauf hin, dass als das autonome Fahrmanöver ein Überholvorgang durchgeführt werden wird. Die bevorstehenden Fahrmanöver werden also in jeweilige Bewegungen des Auflagekörpers 14 beziehungsweise eines derartigen Bedienelements der Rückmeldeeinrichtung 10 übersetzt. Die autonome Fahreinrichtung 42 bewirkt entsprechende Lenkeinschläge insbesondere der Vorderräder 38, und die autonome Fahreinrichtung 42 sorgt für das Antreiben beziehungsweise Abbremsen der Vorderräder 38 und/oder der Hinterräder 40.
Das bevorzugt innerhalb des Bereichs 36 um den Drehpunkt 30 pendelnde Bedienelement in Form des diskusartigen Auflagekörpers 14 informiert also den Insassen durch ein haptisches Feedback über die bevorstehenden Fahrmanöver des pilotieren beziehungsweise autonomen Kraftfahrzeugs 12.
Vorliegend ist der diskusartige beziehungsweise nach Art einer linsenförmigen Scheibe ausgebildete Auflagekörper 14 in einer horizontalen Schnittebene 56 rund ausgebildet, welche in 3 veranschaulicht ist. Ein maximaler Durchmesser 58 des Auflagekörpers 14 ist des Weiteren vorzugsweise so bemessen, dass der Insasse mit den Fingerkuppen seiner Hand 22 einen Rand 60 des Auflagekörpers 14 (vergleiche 7 und 9) gut erreichen kann, wenn auch ein Handballen der Hand 22 nahe des Rands 60 auf der Oberseite 16 des Auflagekörpers 14 aufliegt. Hierfür kann insbesondere vorgesehen sein, dass der maximale Durchmesser 58 des Auflagekörpers 14 in einem Bereich von beispielsweise 12 cm bis 15 cm liegt. Insbesondere durch eine derartige Größe des Auflagekörpers 14 und durch den oberhalb des Auflagekörpers 14 angeordneten Drehpunkt 30 wird ein eindeutig wahrnehmbares, haptisches Bewegungsfeedback erzeugt, wenn der Aktor 24 den Auflagekörper 14 auslenkt.
Bevorzugt erfolgt die Bewegung des Auflagekörpers 14 relativ zu dem Unterbau 20 fließend, ununterbrochen und besonders reibungsarm. Hierfür kann ein Gleitlager 62 vorgesehen sein (vergleiche 3). Es kann also die Unterseite 18 des Auflagekörpers 14 auf einer Oberseite 64 des Unterbaus 20 aufliegen, welche bei dieser Variante konkav gewölbt ausgebildet sein kann.
Eine reibungsarme Bewegung des Auflagekörpers 14 relativ zu dem Unterbau 20 ist auch durch Vorsehen eines Wälzlagers 66 erreichbar (vergleiche 4). Hierbei können Wälzkörper etwa in Form von Kugeln 68 zwischen der Unterseite 18 des Auflagekörpers 14 und der Oberseite 64 des Unterbaus 20 angeordnet sein. Ein Wälzlagerkäfig des Wälzlagers 66 ist in 4 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.
Eine magnetische Lagerung 70 ist in 5 schematisch veranschaulicht. Hierbei ist die Unterseite 18 des Auflagekörpers 14 durch Magnetkraft auf Abstand von der Oberseite 64 des Unterbaus 20 gehalten.
Eine weitere Möglichkeit der reibungsarmen, fließenden Bewegung des Auflagekörpers 14 relativ zu dem Unterbau 20 soll mit Bezug auf 6 und 7 veranschaulicht werden. Hierbei ist der Auflagekörper 14 über drei Stabelemente in Form von drei Drähten 72 an dem Unterbau 20 gelagert. Die Drähte 72 sind zum Mittelpunkt 32 des Auflagekörpers 14 hin (vergleiche 1) geneigt ausgerichtet und können beispielsweise aus einem Federstahl gebildet sein. Bei der gewünschten pendelnden, reibungsarmen Bewegung des Auflagekörpers 14 relativ zu dem Unterbau 20 kommt es zu einer Verbiegung der Drähte 72. Erste Enden der Drähte 72 können in jeweiligen Lagerbuchsen 74 gehalten sein, welche sich zu dem Auflagekörper 14 hin trichterförmig verbreitern und an dem Unterbau 20 festgelegt sind. Analog ausgebildete, sich jedoch zu dem Unterbau 20 hin verbreiternde Lagerbuchsen 76 nehmen gemäß 7 die gegenüberliegenden Enden der Drähte 72 auf. Diese weiteren Lagerbuchsen 76 sind an dem Auflagekörper 14 festgelegt.
Bei der in 8 und 9 gezeigten Variante sind die Stabelemente durch drei steife, also nicht biegbare Stäbe 78 bereitgestellt, welche über erste Kugelgelenke 80 mit dem Unterbau 20 gekoppelt sind. Über weitere Kugelgelenke 82 sind bei der Variante gemäß 8 und 9 die steifen Stäbe 78 beziehungsweise Stabelemente mit dem Auflagekörper 14 gekoppelt. Die Kugelgelenke 82 können hierbei mit einem in dem Auflagekörper 14 ausgebildeten Strukturteil 84 gekoppelt sein. Durch die drei geneigten, über Kugelköpfe gelagerten Stäbe 78 lässt sich ebenfalls die fließende, reibungsarme Bewegung des Auflagekörpers 14 relativ zu dem Unterbau 20 erreichen.
Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung eine fließende und intuitive Bewegung eines haptischen Bedienelements beziehungsweise Auflagekörpers 14 für ein Manöverfeedback bei einem pilotierten beziehungsweise autonomen Kraftfahrzeug 12 bereitgestellt werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19803873 C2 [0002]

Claims

Rückmeldeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug (12), mit einem Auflagekörper (14), auf welchem zumindest ein Teilbereich einer Hand (22) eines Insassen des Kraftfahrzeugs (12) ablegbar ist, und welcher relativ zu einem Unterbau (20) der Rückmeldeeinrichtung (10) bewegbar ist, und mit wenigstens einem Aktor (24) zum Bewegen des Auflagekörpers (14), dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerungseinrichtung (28) der Rückmeldeeinrichtung (10) dazu ausgebildet ist, mittels des wenigstens einen Aktors (24) das Bewegen des Auflagekörpers (14) relativ zu dem Unterbau (20) in Abhängigkeit von einem bevorstehenden autonomen Fahrmanöver des Kraftfahrzeugs (12) zu bewirken.
Rückmeldeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Auflagekörper (14) relativ zu dem Unterbau (20) auf einer Mehrzahl von Bewegungsbahnen (44, 46, 48, 50, 52, 54) und in einem konstanten Abstand von einem oberhalb des Auflagekörpers (14), insbesondere oberhalb eines Mittelpunkts (32) des Auflagekörpers (14), angeordneten Drehpunkt (30) mittels des wenigstens einen Aktors (24) um den Drehpunkt (30) bewegbar ist.
Rückmeldeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (28) dazu ausgebildet ist, mittels des wenigstens einen Aktors (24) ein Bewegen des Auflagekörpers (14) - in eine Querrichtung (y) der Rückmeldeeinrichtung (10) zu bewirken, wenn mittels einer autonomen Fahreinrichtung (42) des Kraftfahrzeugs (12) als das autonome Fahrmanöver ein Spurwechsel durchgeführt werden soll, und/oder - in eine Längsrichtung (x) der Rückmeldeeinrichtung (10) zu bewirken, wenn mittels einer autonomen Fahreinrichtung (42) des Kraftfahrzeugs (12) als das autonome Fahrmanöver ein Beschleunigen oder ein Bremsen durchgeführt werden soll, und/oder - in eine schräg zu einer Querrichtung (y) und schräg zu einer Längsrichtung (x) der Rückmeldeeinrichtung (10) verlaufende Richtung zu bewirken, wenn mittels einer autonomen Fahreinrichtung (42) des Kraftfahrzeugs (12) als das autonome Fahrmanöver ein Überholvorgang durchgeführt werden soll.
Rückmeldeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der, insbesondere in einer horizontalen Schnittebene (56) rund ausgebildete und/oder einen maximalen Durchmesser (58) von 10 cm bis 16 cm aufweisende, Auflagekörper (14) eine Oberseite (16) und eine dem Unterbau (20) zugewandte Unterseite (18) aufweist, wobei die Oberseite (16) und/oder die Unterseite (18) konvex gewölbt ausgebildet ist.
Rückmeldeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auflagekörper (14) - mittels eines Gleitlagers (62) und/oder mittels eines Wälzlagers (66) an dem Unterbau gelagert oder - durch Magnetkraft auf Abstand von dem Unterbau (20) gehalten ist.
Rückmeldeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Auflagekörper (14) über drei Stabelemente (72, 78) an dem Unterbau (20) gelagert ist, welche, insbesondere zu einem Mittelpunkt (32) des Auflagekörpers (14) hin, geneigt ausgerichtet sind.
Rückmeldeeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabelemente (72, 78) infolge des durch den wenigstens einen Aktor (24) bewirkten Bewegens des Auflagekörpers (14) biegbar ausgebildet und/oder über jeweilige Kugelgelenke (80, 82) mit dem Auflagekörper (14) einerseits und mit dem Unterbau (20) andererseits gekoppelt sind.
Rückmeldeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (28) dazu ausgebildet ist, mittels des wenigstens einen Aktors (24) den Auflagekörper (14) in Abhängigkeit von dem bevorstehenden autonomen Fahrmanöver des Kraftfahrzeugs (12) aus einer Ausgangsstellung in wenigstens eine Zielstellung zu bewegen und den Auflagekörper (14) während der Durchführung des autonomen Fahrmanövers in der Zielstellung zu halten.
Kraftfahrzeug mit wenigstens einer Rückmeldeeinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine autonome Fahreinrichtung (42) des Kraftfahrzeugs (12) dazu ausgebildet ist, der Steuerungseinrichtung (28) der Rückmeldeeinrichtung (10) wenigstens einen Datenwert zu übermitteln, welcher das bevorstehende autonome Fahrmanöver des Kraftfahrzeugs (12) angibt.
Verfahren zum Ausgeben einer Rückmeldung an einen Insassen eines Kraftfahrzeugs (12) mittels einer Rückmeldeeinrichtung (10), welche einen Auflagekörper (14) umfasst, auf welchem zumindest ein Teilbereich einer Hand (22) des Insassen ablegbar ist, bei welchem der Auflagekörper (14) mittels wenigstens eines Aktors (24) relativ zu einem Unterbau (20) der Rückmeldeeinrichtung (10) bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerungseinrichtung (28) der Rückmeldeeinrichtung (10) in Abhängigkeit von einem bevorstehenden autonomen Fahrmanöver des Kraftfahrzeugs (12) den wenigstens einen Aktor (24) ansteuert und durch das Ansteuern des wenigstens einen Aktors (24) das Bewegen des Auflagekörpers (14) relativ zu dem Unterbau (20) bewirkt.