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Die Erfindung betrifft ein Lenkrad für ein Kraftfahrzeug, das es ermöglicht, in effizienter und zuverlässiger Weise zu erkennen, ob der Fahrer des Fahrzeugs das Lenkrad mit beiden Händen greift.
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Ein Fahrzeug kann ein oder mehrere Fahrfunktionen aufweisen, die ein zumindest teilweise automatisiertes Fahren des Fahrzeugs ermöglichen. Dabei kann es einem Fahrer des Fahrzeugs ermöglicht werden, die Aufmerksamkeit zumindest zeitweise von der Fahraufgabe abzuwenden.
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Im Rahmen der Übergabe der Fahraufgabe von dem Fahrzeug zurück auf den Fahrer kann es vorteilhaft und/oder erforderlich sein, zu überprüfen, ob der Fahrer des Fahrzeugs am Zeitpunkt der Übergabe das Lenkrad des Fahrzeugs mit beiden Händen umgreift oder zumindest berührt.
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Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, in effizienter, zuverlässiger (insbesondere eindeutiger) und für den Fahrer komfortabler Weise zu erkennen, ob der Fahrer eines Fahrzeugs den Lenkradkranz eines Lenkrads des Fahrzeugs mit beiden Händen berührt und/oder umgreift.
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Die o.g. Aufgabe wird durch den unabhängigen Anspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.
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Gemäß einem Aspekt wird ein Lenkrad mit einem Lenkradkranz zum Lenken eines Kraftfahrzeugs (insbesondere eines Personenkraftwagens, eines Lastkraftwagens oder eines Busses) beschrieben. Der Lenkradkranz ist bevorzugt kreisförmig ausgebildet. Der Lenkradkranz weist ein linke Kranzseite (insbesondere eine linke Kranzhälfte) und eine rechte Kranzseite (insbesondere eine rechte Kranzhälfte) auf, die sich an zumindest einem Kontaktpunkt berühren, bzw. die an einem Kontaktpunkt ineinander übergehen.
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In einem Kraftfahrzeug ist das Lenkrad typischerweise derart angeordnet, dass der Fahrer des Fahrzeugs die linke Kranzseite mit der linken Hand und die rechte Kranzseite mit der rechten Hand greift bzw. berührt. Folglich kann die linke Kranzseite dafür vorgesehen sein, mit der linken Hand eines Fahrers gegriffen bzw. berührt zu werden. Die rechte Kranzseite kann dafür vorgesehen sein, mit der rechten Hand eines Fahrers gegriffen bzw. berührt zu werden.
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Es sei angemerkt, dass der Lenkradkranz einteilig ausgebildet sein kann, so dass die rechte und die linke Kranzseite zumindest teilweise zu einem gemeinsamen Bauteil gehören. Der Kontaktpunkt kann somit eine imaginäre Abgrenzung zwischen der rechten und der linken Kranzseite sein. Mit anderen Worten, der Kontaktpunkt kann eine (imaginäre) Trennlinie zwischen der rechten Kranzseite (die typischerweise mit der rechten Hand berührt wird) und der linken Kranzseite (die typischerweise mit der linken Hand berührt wird) darstellen.
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Der Kontaktpunkt zwischen der rechten Kranzseite und der linken Kranzseite kann derart an dem Lenkkranz angeordnet sein, dass sich der Kontaktpunkt an der 12 Uhr Position (z.B. am obersten Punkt des Lenkradkranzes) oder an der 6 Uhr Position (z.B. an dem untersten Punkt des Lenkradkranzes) befindet, für den Fall, dass sich das Lenkrad in der Neuralstellung (typischerweise bzw. z.B. für eine Geradeausfahrt des Fahrzeugs) befindet.
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Die Oberfläche (insbesondere die Mantelfläche) des Lenkradkranzes kann eine erste Oberflächenseite und eine zweite Oberflächenseite aufweisen. Die Oberfläche kann z.B. die Form eines ringförmigen Schlauchs oder eines Torus aufweisen. Dabei können die erste und die zweite Oberflächenseite des Lenkradkranzes einander gegenüberliegen. Die erste Oberflächenseite und die zweite Oberflächenseite können unterschiedlichen Schlauchsegmenten des ringförmigen Schlauchs oder Torus entsprechen.
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Die erste Oberflächenseite kann z.B. der Zentralachse (insbesondere der Rotations- bzw. Lenkachse) des Lenkradkranzes zugewandt sein, und die zweite Oberflächenseite kann von der Zentralachse abgewandt sein. Die erste Oberflächenseite kann z.B. die Innenseite und die zweite Oberflächenseite kann die Außenseite des Lenkradkranzes umfassen, insbesondere sein. Alternativ kann die erste Oberflächenseite von der Zentralachse des Lenkradkranzes abgewandt sein, und die zweite Oberflächenseite kann der Zentralachse zugewandt sein.
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Insbesondere kann die erste Oberflächenseite die Außenseite und die zweite Oberflächenseite kann die Innenseite des Lenkradkranzes umfassen, insbesondere sein.
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Alternativ oder ergänzend kann die erste Oberflächenseite in einem eingebauten Zustand des Lenkrads zumindest teilweise (oder vollständig) dem Fahrer zugewandt sein, und die zweite Oberflächenseite kann zumindest teilweise (oder vollständig) von dem Fahrer abgewandt sein. Die erste Oberflächenseite kann insbesondere die Vorderseite des Lenkradkranzes umfassen, insbesondere sein, die in dem eingebauten Zustand des Lenkrads dem Fahrer zugewandt ist, und die zweite Oberflächenseite kann die Rückseite des Lenkradkranzes umfassen, insbesondere sein, die in dem eingebauten Zustand des Lenkrads von dem Fahrer abgewandt ist.
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Alternativ kann die erste Oberflächenseite in dem eingebauten Zustand des Lenkrads zumindest teilweise (oder vollständig) von dem Fahrer abgewandt sein, und die zweite Oberflächenseite kann zumindest teilweise (oder vollständig) dem Fahrer zugewandt sein. Insbesondere können die erste Oberflächenseite die Rückseite und die zweite Oberflächenseite die Vorderseite des Lenkradkranzes umfassen, insbesondere sein.
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Das Lenkrad, insbesondere der Lenkradkranz, weist eine erste Sensorzone auf, die, insbesondere ausschließlich, an der ersten Oberflächenseite der rechten Kranzseite angeordnet ist. An der ersten Oberflächenseite der rechten Kranzseite kann somit eine erste Sensorzone angeordnet sein. Die erste Sensorzone kann dabei auf den Bereich der ersten Oberflächenseite der rechten Kranzseite beschränkt sein.
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Des Weiteren weist das Lenkrad (insbesondere der Lenkradkranz) eine zweite Sensorzone auf, die, insbesondere ausschließlich, an der ersten Oberflächenseite der linken Kranzseite angeordnet ist. An der ersten Oberflächenseite der linken Kranzseite kann somit eine zweite Sensorzone angeordnet sein. Die zweite Sensorzone kann dabei auf den Bereich der ersten Oberflächenseite der linken Kranzseite beschränkt sein.
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Außerdem weist das Lenkrad (insbesondere der Lenkradkranz) in einem bevorzugten Beispiel eine dritte Sensorzone auf, die an der zweiten Oberflächenseite der rechten und der linken Kranzseite angeordnet ist. Dabei kann die dritte Sensorzone derart ausgebildet sein, dass die dritte Sensorzone die zweite Oberflächenseite der rechten und linken Kranzseite vollständig bedeckt.
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Die erste, die zweite und die dritte Sensorzone können jeweils durch (ggf. separate) Sensormatten gebildet werden, die an der Oberfläche des Lenkradkranzes angeordnet sind. Mit anderen Worten, der Lenkradkranz kann in unterschiedlichen Bereichen mit unterschiedlichen Sensormatten bedeckt sein. Insbesondere kann die erste Oberflächenseite der rechten Kranzseite mit einer ersten Sensormatte für die erste Sensorzone bedeckt sein. Des Weiteren kann die erste Oberflächenseite der linken Kranzseite mit einer zweiten Sensormatte für die zweite Sensorzone bedeckt sein. Außerdem kann die zweite Oberflächenseite der rechten und linken Kranzseite (vollständig) mit einer dritten Sensormatte für die dritte Sensorzone bedeckt sein.
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Die erste, zweite und dritte Sensorzone können jeweils ausgebildet sein, selektiv Sensordaten in Bezug auf eine Berührung der jeweiligen Sensorzone zu erfassen. Die Sensordaten der einzelnen Sensorzonen können ausgewertet werden, um zu ermitteln, ob der Fahrer des Kraftfahrzeugs den Lenkradkranz mit beiden Händen berührt oder nicht. Dabei kann auf Basis der Sensordaten der ersten Sensorzone erkannt werden, ob die rechte Kranzseite (mit der rechten Hand) berührt wird. Auf Basis der Sensordaten der zweiten Sensorzone kann erkannt werden, ob die linke Kranzseite (mit der linken Hand) berührt wird. Ferner kann auf Basis der Sensordaten der dritten Sensorzone erkannt werden, ob das Lenkrad (zumindest mit einer Hand) umgriffen wird.
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In einem Beispiel entsprechen die erste Oberflächenseite der Innenseite und die zweite Oberflächenseite der Außenseite des Lenkradkranzes. Alternativ oder ergänzend kann die erste Oberflächenseite die Innenseite und die zweite Oberflächenseite kann die Außenseite des Lenkradkranzes umfassen. Alternativ oder ergänzend können die erste Oberflächenseite der Vorderseite und die zweite Oberflächenseite der Rückseite des Lenkradkranzes entsprechen. Alternativ oder ergänzend können die erste Oberflächenseite die Vorderseite und die zweite Oberflächenseite die Rückseite des Lenkradkranzes umfassen. So kann auf Basis der Sensordaten der dritten Sensorzone erkannt werden, ob der Lenkradkranz mit zumindest einer Hand berührt wird. Es kann dann zusätzlich auf Basis der Sensordaten der ersten Sensorzone erkannt werden, ob die rechte Kranzseite auch umgriffen wird. Des Weiteren kann zusätzlich auf Basis der Sensordaten der zweiten Sensorzone erkannt werden, ob die linke Kranzseite auch umgriffen wird.
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Das Lenkrad und/oder das Fahrzeug können eine Auswerte-Vorrichtung umfassen, die eingerichtet ist, auf Basis der Sensordaten der ersten, zweiten und dritten Sensorzone zu bestimmen, ob der Lenkradkranz mit zwei Händen gegriffen wird oder nicht. Die Auswerte-Vorrichtung kann eingerichtet sein, zu bestimmen, dass der Lenkradkranz (an einem bestimmten Zeitpunkt) mit zwei Händen gegriffen wird, wenn auf Basis der Sensordaten erkannt wird, dass zur gleichen Zeit (an dem bestimmten Zeitpunkt) die erste, die zweite und die dritte Sensorzone berührt werden. Alternativ oder ergänzend kann die Auswerte-Vorrichtung eingerichtet sein, zu bestimmen, dass der Lenkradkranz (an einem bestimmten Zeitpunkt) nur mit einer Hand berührt wird, wenn auf Basis der Sensordaten erkannt wird, dass (an dem bestimmten Zeitpunkt) genau eine Sensorzone aus der ersten und der zweiten Sensorzone nicht berührt wird. Durch die Bereitstellung von drei separaten Sensorzone kann somit in präziser Weise ermittelt werden, ob der Lenkradkranz mit einer oder mit zwei Händen gegriffen wird.
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Die erste Sensorzone und die zweite Sensorzone sind bevorzugt derart ausgebildet, dass die erste Oberflächenseite des Lenkradkranzes möglichst vollständig durch die erste Sensorzone oder durch die zweite Sensorzone bedeckt wird. So kann es dem Fahrer ermöglicht werden, die Hände möglichst frei an dem Lenkradkranz zu platzieren.
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In einem Aussparungsbereich um den Kontaktpunkt (z.B. um die 12 Uhr Position oder um die 6 Uhr Position) zwischen der linken und der rechten Kranzseite sind jedoch weder die erste Sensorzone noch die zweite Sensorzone (an der ersten Oberflächenseite des Lenkradkranzes) angeordnet. Mit anderen Worten, an dem Übergang (d.h. dem Aussparungsbereich) zwischen der linken und der rechten Kranzseite kann ein Bereich vorgesehen werden, in dem weder die erste noch die zweite Sensorzone angeordnet sind.
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Der Aussparungsbereich des Lenkradkranzes kann dabei ausreichend groß für eine typische menschliche Hand sein. Insbesondere kann der Aussparungsbereich des Lenkradkranzes derart groß sein, dass eine typische menschliche Hand beim Greifen des Lenkradkranzes am Aussparungsbereich nicht gleichzeitig die erste und die zweite Sensorzone berühren kann. Mit anderen Worten, der Aussparungsbereich kann eine derartige Breite aufweisen, dass eine gleichzeitige Berührung der ersten Sensorzone und der zweiten Sensorzone mit einer einzigen Hand vermieden wird.
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In einem bevorzugten Beispiel weist der Aussparungsbereich eine Breite entlang des Umfangs des Lenkradkranzes von 7cm oder mehr, oder von 8cm oder mehr, oder von 9 cm oder mehr, oder von 10cm oder mehr auf. Die Breite des Aussparungsbereichs kann dabei an der Innenseite des Lenkradkranzes, an der Außenseite des Lenkradkranzes oder an einem Punkt (z.B. dem Mittelpunkt) zwischen der Innenseite und der Außenseite des Lenkradkranzes gemessen werden. Mit anderen Worten, als Referenz für die Breite des Aussparungsbereichs kann die Breite des Aussparungsbereichs an der Innenseite, an der Außenseite oder an einem beliebigen Punkt (z.B. dem Mittelpunkt) zwischen der Innenseite und der Außenseite des Lenkradkranzes betrachtet werden.
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Alternativ oder ergänzend kann sich der Aussparungsbereich des Lenkradkranzes entlang des Umfangs des Lenkradkranzes ggf. über einen Winkelbereich von mindestens 10° erstrecken. Alternativ oder ergänzend kann der Aussparungsbereich eine Breite in Umfangsrichtung von zumindest einer Handbreit oder zumindest einer Faustbreit aufweisen.
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Es kann somit eine Aussparung zwischen der ersten und der zweiten Sensorzone zwischen der linken und rechten Kranzseite vorgesehen werden, durch die in zuverlässiger Weise bewirkt werden kann, dass die erste Sensorzone und die zweite Sensorzone nicht mit einer einzigen Hand berührt werden können. So kann eine besonders zuverlässige Zweihand-Erkennung ermöglicht werden.
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Der Aussparungsbereich des Lenkradkranzes ist bevorzugt derart klein bzw. schmal, dass weiterhin eine möglichst flexible Platzierung der Hände auf dem Lenkradkranz ermöglicht wird. Insbesondere kann der Aussparungsbereich ggf. eine Breite entlang des Umfangs des Lenkradkranzes von höchstens 40cm oder von höchstens 30cm, oder von höchstens 20cm aufweisen. Alternativ oder ergänzend kann sich der Aussparungsbereich des Lenkradkranzes entlang des Umfangs des Lenkradkranzes ggf. über einen Winkelbereich von höchstens 40°, oder von höchstens 30°, oder von höchstens 20° erstrecken. Insbesondere ist der Aussparungsbereich des Lenkradkranzes bevorzugt nicht größer als erforderlich, um zu vermeiden, dass eine typische menschliche Hand beim Greifen des Lenkradkranzes im Aussparungsbereich gleichzeitig die erste und die zweite Sensorzone berühren kann. Alternativ oder ergänzend kann der Aussparungsbereich eine Breite in Umfangsrichtung von höchstens drei, oder von höchsten zwei Handbreit oder Faustbreit aufweisen.
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Das Lenkrad kann derart ausgebildet sein, dass sich die linke Kranzseite und die rechte Kranzseite an zwei gegenüberliegenden Kontaktpunkten berühren. Die beiden Kontaktpunkte können z.B. an der 12 Uhr Position bzw. an der 6 Uhr Position angeordnet sein. Der Lenkradkranz kann dann um beide Kontaktpunkte jeweils einen Aussparungsbereich aufweisen. So kann in besonders zuverlässiger Weise eine Zweihand-Erkennung ermöglicht werden.
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Das Lenkrad kann derart ausgebildet sein, dass sich die erste Sensorzone, abgesehen von den Aussparungsbereichen um die ein oder zwei Kontaktpunkte zwischen der linken und der rechten Kranzseite, in Umfangsrichtung des Lenkradkranzes über die gesamte rechte Kranzseite erstreckt. Des Weiteren kann das Lenkrad derart ausgebildet sein, dass sich die zweite Sensorzone, abgesehen von den Aussparungsbereichen um die ein oder zwei Kontaktpunkte zwischen der linken und der rechten Kranzseite, in Umfangsrichtung des Lenkradkranzes über die gesamte linke Kranzseite erstreckt. So kann eine besonders flexible Platzierung der Hände des Fahrers des Fahrzeugs ermöglicht werden.
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Wie bereits oben dargelegt, können die einzelnen Sensorzonen durch ein oder mehrere Sensormatten bereitgestellt werden. Die Sensormatten und/oder die Sensorzonen können jeweils ausgebildet sein, den Lenkradkranz zu heizen. So kann in besonders effizienter Weise eine kombinierte Heiz- und Sensorfunktion bereitgestellt werden.
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Das Lenkrad kann derart ausgebildet sein, dass die dritte Sensorzone in dem Aussparungsbereich auch auf der ersten Oberflächenseite des Lenkradkranzes angeordnet ist. Insbesondere kann der Aussparungsbereich durch die dritte Sensorzone (z.B. durch die dritte Sensormatte) abgedeckt sein. So kann in effizienter Weise bewirkt werden, dass auch in den ein oder mehreren Aussparungsbereichen (neben der Sensorfunktion) eine Heizfunktion bereitgestellt werden kann. Insbesondere kann so bewirkt werden, dass in effizienter und zuverlässiger Weise sowohl das Umgreifen des Lenkrads mit zwei Händen erkannt als auch die Beheizung des Lenkrads bewirkt werden können.
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Das Lenkrad kann derart ausgebildet sein, dass die erste, die zweite und die dritte Sensorzone zusammen die erste Oberflächenseite und die zweite Oberflächenseite des Lenkradkranzes im Wesentlichen vollständig bedecken. Alternativ oder ergänzend können die erste, die zweite und die dritte Sensorzone derart ausgebildet sein, dass entlang des gesamten Umfangs des Lenkradkranzes an der ersten Oberflächenseite und an der zweiten Oberflächenseite jeweils genau eine Sensorzone aus der ersten, zweiten und dritten Sensorzone angeordnet ist. So kann eine besonders komfortable und zuverlässige Zweihand-Erkennung ermöglicht werden.
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Der Lenkradkranz kann an der ersten Kranzseite ein erstes Leuchtelement (z.B. ein oder mehrere LEDs) und an der zweiten Kranzseite ein zweites Leuchtelement (z.B. ein oder mehrere LEDs) aufweisen. Das erste Leuchtelement und das zweite Leuchtelement können dabei jeweils zwischen der ersten und der zweiten Oberflächenseite des Lenkradkranzes angeordnet sein. Insbesondere können das erste Leuchtelement und das zweite Leuchtelement jeweils zu dem Fahrer des Fahrzeugs hin orientiert sein (wenn das Lenkrad in einem Fahrzeug verbaut ist).
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Das erste und das zweite Leuchtelement können dazu genutzt werden, den Fahrer des Fahrzeugs in effizienter Weise darüber zu informieren, ob das Lenkrad korrekt gehalten wird oder nicht. Insbesondere kann die Auswerte-Vorrichtung ausgebildet sein, zu bewirken, dass von dem ersten Leuchtelement, insbesondere nur dann, Licht emittiert wird, wenn auf Basis der Sensordaten erkannt wird, dass die erste und die dritte Sensorzone berührt werden (und somit erkannt wird, dass die rechte Kranzseite umgriffen wird). Alternativ oder ergänzend kann die Auswerte-Vorrichtung ausgebildet sein, zu bewirken, dass von dem zweiten Leuchtelement, insbesondere nur dann, Licht emittiert wird, wenn auf Basis der Sensordaten erkannt wird, dass die zweite und die dritte Sensorzone berührt werden (und somit erkannt wird, dass die linke Kranzseite umgriffen wird).
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Das erste Leuchtelement und/oder die erste Sensorzone können derart ausgebildet sein, dass sich das erste Leuchtelement in Umfangsrichtung des Lenkradkranzes über den gleichen Bereich des Lenkradkranzes erstreckt wie die erste Sensorzone. Alternativ oder ergänzend können das zweite Leuchtelement und/oder die zweite Sensorzone derart ausgebildet sein, dass sich das zweite Leuchtelement in Umfangsrichtung des Lenkradkranzes über den gleichen Bereich des Lenkradkranzes erstreckt wie die zweite Sensorzone. Die Länge der Leuchtelemente (in Umfangsrichtung) kann somit mit der Länge der Sensorzonen (in Umfangsrichtung) korrelieren. Insbesondere können die Längen des Leuchtelements und der Sensorzone einer jeweiligen Kranzseite jeweils gleich sein. So kann der Fahrer des Fahrzeugs in konsistenter Weise darüber informiert werden, wo die Hände platziert werden können bzw. sollten und/oder ob die Hände korrekt platziert wurden.
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Der Lenkradkranz kann z.B. einen Durchmesser von 350mm oder mehr (z.B. zwischen 350mm und 400mm) aufweisen. Der Umfang des Lenkradkranzes kann z.B. zwischen 100cm und 140cm sein. Das Lenkrad kann derart ausgebildet sein, dass mindestens 40% des Umfangs des Lenkradkranzes mit der ersten oder der zweiten Sensorzone und/oder mit dem ersten oder dem zweiten Leuchtelement bedeckt sind, z.B. zwischen 40cm und 56cm. Die (beiden) Aussparungsbereiche können dann jeweils eine maximale Ausbreitung in Umfangrichtung von 42cm oder weniger oder von 30cm oder weniger aufweisen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein (Straßen-) Kraftfahrzeug (insbesondere ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen oder ein Bus) beschrieben, das das in diesem Dokument beschriebene Lenkrad umfasst.
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Unter dem Begriff „automatisiertes Fahren“ kann im Rahmen des Dokuments ein Fahren mit automatisierter Längs- oder Querführung oder ein autonomes Fahren mit automatisierter Längs- und Querführung verstanden werden. Bei dem automatisierten Fahren kann es sich beispielsweise um ein zeitlich längeres Fahren auf der Autobahn bzw. einer Landstraße oder um ein zeitlich begrenztes Fahren im Rahmen des Einparkens oder Rangierens handeln. Der Begriff „automatisiertes Fahren“ umfasst ein automatisiertes Fahren mit einem beliebigen Automatisierungsgrad. Beispielhafte Automatisierungsgrade sind ein assistiertes, teilautomatisiertes, hochautomatisiertes oder vollautomatisiertes Fahren. Diese Automatisierungsgrade wurden von der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) definiert (siehe BASt-Publikation „Forschung kompakt“, Ausgabe 11/2012). Beim assistierten Fahren führt der Fahrer dauerhaft die Längs- oder Querführung aus, während das System die jeweils andere Funktion in gewissen Grenzen übernimmt. Beim teilautomatisierten Fahren (TAF) übernimmt das System die Längs- und Querführung für einen gewissen Zeitraum und/oder in spezifischen Situationen, wobei der Fahrer das System wie beim assistierten Fahren dauerhaft überwachen muss. Beim hochautomatisierten Fahren (HAF) übernimmt das System die Längs- und Querführung für einen gewissen Zeitraum, ohne dass der Fahrer das System dauerhaft überwachen muss; der Fahrer muss aber in einer gewissen Zeit in der Lage sein, die Fahrzeugführung zu übernehmen. Beim vollautomatisierten Fahren (VAF) kann das System für einen spezifischen Anwendungsfall das Fahren in allen Situationen automatisch bewältigen; für diesen Anwendungsfall ist kein Fahrer mehr erforderlich. Die vorstehend genannten vier Automatisierungsgrade entsprechen den SAE-Level 1 bis 4 der Norm SAE J3016 (SAE - Society of Automotive Engineering). Beispielsweise entspricht das hochautomatisierte Fahren (HAF) Level 3 der Norm SAE J3016. Ferner ist in der SAE J3016 noch der SAE-Level 5 als höchster Automatisierungsgrad vorgesehen, der in der Definition der BASt nicht enthalten ist. Der SAE-Level 5 entspricht einem fahrerlosen Fahren, bei dem das System während der ganzen Fahrt alle Situationen wie ein menschlicher Fahrer automatisch bewältigen kann; ein Fahrer ist generell nicht mehr erforderlich. Die in diesem Dokument beschriebenen Aspekt beziehen sich insbesondere auf ein Fahrzeug, das in einem automatisierten Fahrmodus gemäß SAE-Level 3 oder höher betrieben werden kann.
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Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.
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Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
- 1a beispielhafte Komponenten eines Fahrzeugs;
- 1b ein beispielhaftes Lenkrad eines Fahrzeugs; und
- 2 beispielhafte Sensorzonen an dem Lenkkranz eines Lenkrads.
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Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der effizienten und zuverlässigen Erkennung der Berührungssituation an dem Lenkrad eines Fahrzeugs. In diesem Zusammenhang zeigt 1a beispielhafte Komponenten eines Fahrzeug 100, insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Das Fahrzeug 100 umfasst ein oder mehrere Umfeldsensoren 102, die eingerichtet sind, Sensordaten (in diesem Dokument auch als Umfelddaten bezeichnet) in Bezug auf das Umfeld des Fahrzeugs 100 zu erfassen. Beispielhafte Umfeldsensoren 102 sind eine Kamera, ein Radarsensor, ein Lidarsensor, ein Ultraschallsensor, etc.
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Das Fahrzeug 100 umfasst ferner ein oder mehrere Längs- und/oder Querführungsaktoren 103 (z.B. einen Antriebsmotor, eine Bremsvorrichtung, eine Lenkvorrichtung, etc.), die eingerichtet sind, das Fahrzeug 100 automatisch bzw. automatisiert längs- und/oder querzuführen. Eine Steuereinheit 101 (bzw. ein Fahrsystem) des Fahrzeugs 100 kann eingerichtet sein, die ein oder mehreren Längs- und/oder Querführungsaktoren 103 des Fahrzeugs in Abhängigkeit von den Umfelddaten zu betreiben, um das Fahrzeug 100 automatisiert längs- und/oder querzuführen (insbesondere gemäß SAE-Level 3 oder höher).
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Das Fahrzeug 100 umfasst ein oder mehrere manuelle Steuermittel 105, die es dem Fahrer des Fahrzeugs 100 ermöglichen, manuelle Steuereingaben in Bezug auf die Längs- und/oder Querführung des Fahrzeugs 100 zu tätigen. Beispielhafte Steuermittel 105 sind: ein Lenkrad, ein Bremspedal, und/oder ein Fahrpedal. Die Steuereinheit 101 kann eingerichtet sein, (insbesondere, wenn das Fahrzeug 100 in einem manuellen Fahrmodus betrieben wird) eine manuelle Steuereingabe an einem manuellen Steuermittel 105 des Fahrzeugs 100 zu detektieren. Des Weiteren kann die Steuereinheit 101 eingerichtet sein, die ein oder mehreren Längs- und/oder Querführungsaktoren 103 des Fahrzeugs 100 in Abhängigkeit von der manuellen Steuereingabe zu betreiben, insbesondere um es dem Fahrer des Fahrzeugs 100 zu ermöglichen, das Fahrzeug 100 manuell längs- und/oder querzuführen.
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Das Fahrzeug 100 kann eine Benutzerschnittstelle 106 umfassen, die eine Interaktion zwischen dem Fahrzeug 100 und dem Fahrer des Fahrzeugs 100 ermöglicht. Die Benutzerschnittstelle 106 kann ein oder mehrere Bedienelemente (z.B. eine Taste, einen Drehknopf, etc.) und/oder ein oder mehrere Ausgabeelemente (z.B. einen Bildschirm, ein Leuchtelement, einen Lautsprecher, etc.) umfassen. Die Steuereinheit 101 kann eingerichtet sein, dem Fahrer des Fahrzeugs 100 über die Benutzerschnittstelle 106 einen optischen, haptischen und/oder akustischen Hinweis auszugeben.
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1b zeigt beispielhafte Komponenten eines Fahrzeugs 100 an der Fahrerposition des Fahrzeugs 100. Insbesondere zeigt 1b ein Lenkrad 110 als beispielhaftes manuelles Steuermittel 105, das es dem Fahrer des Fahrzeugs 100 ermöglicht, das Fahrzeug 100 manuell zu lenken. An dem Lenkrad 110 können ein linker Berührungssensor 111 angeordnet sein, der eingerichtet ist, zu detektieren, ob der Fahrer des Fahrzeugs 100 das Lenkrad 110 mit der linken Hand berührt, sowie ein rechter Berührungssensor 112 angeordnet sein, der eingerichtet ist, zu detektieren, ob der Fahrer des Fahrzeugs 100 das Lenkrad 110 mit der rechten Hand berührt. Insbesondere kann die Steuereinheit 101 eingerichtet sein, auf Basis der Sensordaten der Berührungssensoren 111, 112 des Lenkrads 110 zu bestimmen, ob der Fahrer des Fahrzeugs 100 das Lenkrad 110 mit beiden Händen berührt oder nicht.
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Des Weiteren zeigt 1b als beispielhafte Komponenten der Benutzerschnittstelle 106 einen Bildschirm 116 und einen Lautsprecher 117.
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Die ein oder mehreren Berührungssensoren 111, 112 des Fahrzeugs 100 (die in 1b nur schematisch dargestellt sind) sind bevorzugt derart ausgebildet, dass
- • die Hände möglichst überall auf der jeweiligen Hälfte bzw. Seite des Lenkkranzes 115 des Lenkrads 110 angeordnet werden können, um dem Fahrer ein komfortables manuelles Führen des Fahrzeugs 100 zu ermöglichen;
- • in zuverlässiger Weise eine Zweihand-Berührung des Fahrers des Fahrzeugs 100 ermöglicht wird;
- • erkannt werden kann, ob der Fahrer des Fahrzeugs 100 den Lenkkranz 115 nur berührt oder mit der jeweiligen Hand umgreift; und
- • es dem Fahrer des Fahrzeugs 100 nach Möglichkeit nicht ermöglicht wird, eine Zweihand-Berührung mit nur einer Hand vorzutäuschen.
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Die Berührungssensoren 111, 112 können als Sensormatte mit mehreren Sensorzonen ausgebildet sein. Dabei kann eine erste Sensorzone im Innenbereich und/oder an der Vorderseite der rechten Hälfte bzw. Seite des Lenkradkranzes 115 angeordnet sein, eine zweite Sensorzone kann im Innenbereich und/oder an der Vorderseite der linken Hälfte bzw. Seite des Lenkradkranzes 115 angeordnet sein, und eine dritte Sensorzone kann komplett außen und/oder an der Rückseite um den Lenkradkranz 115 verlaufen.
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Anhand der Sensormatte kann in einem bevorzugten Beispiel eine Lenkradheizung bereitgestellt werden. So können die Kosten, das Gewicht und der Bauraum eines Lenkrads 110 reduziert werden.
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Durch die dritte Sensorzone kann zuverlässig erkannt werden, ob der Fahrer des Fahrzeugs 100 den Lenkradkranz 115 berührt oder nicht. Wenn dies der Fall ist, so kann mit der ersten Sensorzone erkannt werden, ob der Fahrer den Lenkradkranz 115 an zumindest einer Stelle der rechten Hälfte bzw. Seite umgreift. Dies kann als Indiz dafür betrachtet werden, dass der Fahrer des Fahrzeugs den Lenkradkranz 115 mit der rechten Hand umgreift. Des Weiteren kann mit der zweiten Sensorzone erkannt werden, ob der Fahrer den Lenkradkranz 115 an zumindest einer Stelle der linken Hälfte bzw. Seite umgreift. Dies kann als Indiz dafür betrachtet werden, dass der Fahrer des Fahrzeugs den Lenkradkranz 115 mit der linken Hand umgreift.
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Wenn die erste Sensorzone und die zweite Sensorzone an der 6 Uhr- und/oder an der 12 Uhr-Stellung am Lenkradkranz 115 direkt aufeinandertreffen, so kann dies dazu führen, dass der Fahrer des Fahrzeugs 110 an der 6 Uhr- und/oder an der 12 Uhr-Stellung mit einer einzigen Hand neben der dritten Sensorzone sowohl die erste Sensorzone als auch die zweite Sensorzone berühren kann. Als Folge daraus kann es dem Fahrer ermöglicht werden, mit nur einer Hand eine Zweihand-Berührung vorzutäuschen.
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2 zeigt ein beispielhaftes Lenkrad 110 mit einer dritten Sensorzone 203, die in dem dargestellten Beispiel an der Außenseite und/oder an der Rückseite des Lenkradkranzes 115 um den gesamten Lenkradkranz 115 verläuft. Des Weiteren umfasst das Lenkrad 110 an der Innenseite und/oder an der Vorderseite zumindest eines Teils der linken Hälfte bzw. Seite des Lenkradkranzes 115 eine zweite Sensorzone 202, und an der Innenseite und/oder an der Vorderseite zumindest eines Teils der rechten Hälfte bzw. Seite des Lenkradkranzes 115 eine erste Sensorzone 201. Die erste Sensorzone 201 und die zweite Sensorzone 202 sind nicht bis zu der 12 Uhr-Stellung und/oder bis zu der 6 Uhr-Stellung geführt, sodass die beiden Sensorzonen 201, 202 nicht direkt aneinander angrenzen. Vielmehr weist der Lenkradkranz 115 um die 12 Uhr-Stellung und/oder um die 6 Uhr-Stellung jeweils einen Aussparungsbereich 211 auf, in dem weder die erste Sensorzone 201 noch die zweite Sensorzone 202 angeordnet sind. Der Aussparungsbereich 211 ist dabei bevorzugt derart groß, dass der Aussparungsbereich 211 nicht durch eine typische menschliche Hand überbrückt werden kann. Beispielsweise kann der Aussparungsbereich 211 einen Winkelbereich zwischen 10° und 30° abdecken.
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Durch die Bereitstellung eines Aussparungsbereichs 211 um die 12 Uhr-Stellung und/oder um die 6 Uhr-Stellung kann in zuverlässiger Weise vermieden werden, dass die erste Sensorzone 201 und die zweite Sensorzone 202 gleichzeitig mit nur einer Hand berührt werden können. Andererseits sind die Aussparungsbereiche 211 bevorzugt derart klein, dass die erste Sensorzone 201 und die zweite Sensorzone 202 weiterhin einen möglichst großen Teil des Umfangs des Lenkradkranzes 115 bedecken, um eine möglichst flexible Positionierung der Hände des Fahrers des Fahrzeugs 100 zu ermöglichen.
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In den Aussparungsbereichen 211 kann jeweils die dritte Sensorzone 203 von der Außenseite bis zu der Innenseite und/oder von der Rückseite bis zu der Vorderseite des Lenkradkranzes 115 geführt werden. So kann weiterhin eine effiziente und vollumfängliche Beheizung des Lenkradkranzes 115 ermöglicht werden.
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Das in 2 dargestellte Lenkrad 110 weist auf der rechten Kranzseite (insbesondere Kranzhälfte) ein erstes Leuchtelement 205 (z.B. einen Leuchtstreifen) und auf der linken Kranzseite (insbesondere Kranzhälfte) ein zweite Leuchtelement 206) (z.B. einen Leuchtstreifen) auf. Die Leuchtelemente 205, 206 können auf der dem Fahrer des Fahrzeugs 100 zugewandten Vorderseite des Lenkradkranzes 115 angeordnet sein.
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Die Steuereinheit 101 des Fahrzeugs 100 kann eingerichtet sein, auf Basis der Sensordaten der ersten Sensorzone 201 und der dritten Sensorzone 203 zu bestimmen, ob die rechte Kranzseite mit einer Hand umgriffen wird. Wenn dies erkannt wird, so kann bewirkt werden, dass das erste Leuchtelement 205 Licht emittiert. In entsprechender Weise kann auf Basis der Sensordaten der zweiten Sensorzone 202 und der dritten Sensorzone 203 überprüft werden, ob die linke Kranzseite mit einer Hand umgriffen wird. Wenn dies erkannt wird, so kann bewirkt werden, dass das zweite Leuchtelement 206 Licht emittiert. So kann der Fahrer in effizienter und zuverlässiger Weise darüber informiert werden, ob die Zweihand-Berührung korrekt ausgeführt wird oder nicht, und ob die Übergabe der Fahraufgabe an den Fahrer erfolgen kann oder nicht. Somit kann die Effizienz bei der Übergabe der Fahraufgabe an den Fahrer weiter erhöht werden.
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Das Lenkrad 110 kann somit derart ausgebildet sein, dass die rechte Matte 201 und die linke Matte 202 an der 6 und 12 Uhr Lenkradstellung nicht Stoß auf Stoß ausgeführt sind, sondern z.B. bereits bei 11 bzw. 7 Uhr sowie bei 1 bzw. 5 Uhr enden. Die Lücke 211, die zwischen den beiden Matten 201, 202 entsteht, kann durch die dritte (äußere) Matte 203 geschlossen werden. Die dritte Matte 203 kann zu diesem Zweck in den freien Bereichen 211 in effizienter Weise weiter nach vorne bzw. weiter nach hinten ausgeführt werden.
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Das in diesem Dokument beschriebene Lenkrad 110 ermöglicht es, im HAF Betrieb eines Fahrzeugs 100 sicher zu erkennen, ob der Fahrer des Fahrzeugs 100 das Lenkrad 110 mit beiden Händen greift und daraufhin das autonome Fahren sicher deaktiviert werden kann. Des Weiteren kann durch die beschriebene Anordnung der Matten bzw. Zonen 201, 202, 203 eine gleichmäßige Wärmeverteilung der Heizleistung an einem Lenkrad 110 ermöglicht werden.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur beispielhaft das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.