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Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung zum Verändern der Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeuges mithilfe einer Armlehne.
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Bei fahrbahngebundenen Kraftfahrzeugen, speziell bei Personenkraftwagen, befassen sich viele Entwicklungen mit dem autonomen Fahren, bei dem Fahraufgaben automatisiert vom Kraftfahrzeug ausgeführt werden. Hierbei wird zwischen unterschiedlichen Levels für das autonome Fahren unterschieden. So ist beispielsweise beim autonomen Fahren ab Level 4 das Kraftfahrzeug in der Verantwortung für die Fahraufgabe. Während des Fahrens ist der Fahrer nicht verantwortlich und kann sich anderweitig beschäftigen. Aus Sicherheitsgründen ist aktuell jedoch noch gefordert, dass der Fahrer die Fahraufgabe immer übernehmen können muss.
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Allerdings besteht das Problem, dass der Fahrer in einigen Sitzpositionen, beispielsweise in einer zurückgelehnten Komfort Sitzposition, die Brems- und Gaspedale nicht mehr oder nur noch unzureichend erreichen kann.
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Um in einem Notfall, wenn also der Fahrer die Fahraufgabe kurzfristig übernehmen muss, dem Fahrer eine zügige Einleitung eines Bremsvorgangs zu ermöglichen, ohne dass er erst seine Sitzposition verändern muss, sind gemäß der
DE 10 2017 102 759 A1 in der Armlehne Bedienelemente vorgesehen, mit deren Hilfe der Fahrer das Fahrzeug manuell abbremsen kann, ohne dass er die Pedale betätigen muss.
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Auf dem Gebiet der Fahrzeugtechnik sind allgemein weiterhin Steuersysteme zur Fahrzeugführung durch Gestensteuerung bekannt, so beispielsweise aus der
DE 10 2015 217 329 A1 . Auch hierdurch ist eine Steuerung des Fahrzeugs ohne Betätigung der Pedale möglich.
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Speziell in Notfallsituationen kommt es entscheidend auf eine rasche Reaktion und eine möglichst intuitive Bedienbarkeit zum Verzögern des Fahrzeugs an.
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Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und intuitives Bedienen zum Verzögern eines Kraftfahrzeugs für den Fahrer zu ermöglichen.
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Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine Steuervorrichtung zum Verändern der Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs mithilfe einer Armlehne, wobei in die Armlehne zumindest ein Sensor integriert ist, welcher eine durch eine Betätigung des Fahrers hervorgerufene Messgröße detektiert, wobei diese Messgröße ausgewählt ist aus einer Bewegung der Armlehne und einer auf die Armlehne einwirkende Kraft. Die Steuervorrichtung umfasst eine Steuereinheit, die dazu ausgebildet ist, auf Basis der detektierten Messgröße ein Steuersignal zum Verändern der Geschwindigkeit abzugeben.
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Bei dieser Steuervorrichtung handelt sich bevorzugt um eine Hilfs-Steuervorrichtung, die speziell für das autonome Fahren, beispielsweise ab Level 4 vorgesehen ist. Sie ist ergänzend zu den normalen Steuerelementen zum Beschleunigen und Bremsen des Fahrzeugs, speziell also zu den normalen Brems- und Gaspedalen vorgesehen.
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Von besonderer Bedeutung ist hierbei, dass das Einwirken des Fahrers auf die Armlehne, also die Betätigung der Armlehne selbst im Sinne eines Drückens oder Ziehens an der Armlehne, von dem zumindest einen Sensor erfasst wird. Sofern vorliegend davon gesprochen wird, dass die Kraft erfasst wird, so wird hierunter auch die Erfassung von mit der Kraft korrelierte Messgrößen wie z.B. ein infolge einer Krafteinwirkung entstehendes (Dreh-) Moment verstanden.
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Im Unterschied zum Stand der Technik, bei der an der Armlehne einzelne Bedienelemente vorgesehen sind, ist vorliegend quasi die gesamte Armlehne das Steuerelement selbst. Hierdurch ist insgesamt die Armlehne nach Art eines Joysticks ausgebildet, sodass insgesamt ein intuitives Bedienen ermöglicht ist, um die Geschwindigkeit zu ändern, also um das Fahrzeug abzubremsen oder auch zu beschleunigen. So wird beispielsweise ein Drücken der Armlehne nach unten als ein Bremswunsch und ein Ziehen nach oben als ein Beschleunigungswunsch ausgewertet.
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Um diese Betätigung des Fahrers zu detektieren ist der zumindest eine Sensor vorgesehen, welcher also eine Bewegung der Armlehne und ergänzend oder alternativ eine Kraft bzw. ein Moment, welche(s) auf die Armlehne wirkt, erfasst. Anhand der erfassten Bewegung oder der erfassten Kraft bzw. des erfassten (Dreh-) Moments schließt die Steuereinheit auf einen entsprechenden Betätigungswunsch des Fahrers zurück und gibt ein entsprechendes Steuersignal zum Verändern der Geschwindigkeit ab.
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Die Armlehne ist dabei typischerweise an einem - zumindest relativ zur Armlehne - feststehenden Fahrzeugteil, beispielsweise eine Sitzlehne oder auch eine Konsole befestigt. Der zumindest eine Sensor ist bevorzugt derart ausgelegt, dass er eine Relativbewegung und/oder eine Kraft bzw. Drehmoment zwischen dem feststehenden Element und der Armlehne detektiert. Hierdurch wird der Fahrerwunsch zuverlässig erfasst.
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Je nach Ausführungsvariante der Armlehne, speziell wie diese befestigt und arretiert ist, wird entweder die Bewegung relativ zum feststehenden Teil erfasst oder zumindest die Kraft oder das Drehmoment, welches auf einen Lagerpunkt einwirkt, an der die Armlehne an dem feststehenden Fahrzeugteil befestigt ist. Typischerweise ist auch für eine Kraft- oder Momentmessung zumindest eine gewisse Bewegung der Armlehne gegeben.
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In besonders zweckdienlicher Ausgestaltung ist die Armlehne um eine Drehachse schwenkbar und der zumindest eine Sensor detektiert eine auf die Drehachse einwirkende Messgröße, ausgewählt aus Rotationsbewegung, Kraft oder Drehmoment. Der Sensor ist hierzu vorzugsweise in unmittelbarer Nähe der Drehachse, also im Bereich eines Drehgelenkes angeordnet. Er misst unmittelbar die Drehbewegung der Armlehne um die feststehende Drehachse bzw. Drehwelle und/oder das bezüglich dieser feststehenden Drehachse einwirkende Drehmoment.
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In zweckdienlicher Ausgestaltung ist die Steuereinheit weiterhin zur Auswertung eines Grades der Messgröße, also beispielsweise einer Signalamplitude ausgebildet. In Abhängigkeit des Grades der Messgröße gibt die Steuereinheit abgestufte Signale zum Verändern der Geschwindigkeit ab. Dies bedeutet, dass über den Sensor der Grad damit die Größe des Änderungswunsches erfasst wird, indem beispielsweise ein Wert für die Bewegung der Armlehne, wie Geschwindigkeit oder Beschleunigung und/oder ein Wert für den auf die Armlehne einwirkende Kraft oder für das Drehmoment erfasst wird. In Abhängigkeit des erfassten Wertes wird die Geschwindigkeit mehr oder weniger stark verändert.
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Weiterhin ist die Steuereinheit vorzugsweise zur insbesondere auch automatischen Unterscheidung ausgebildet, ob durch die Betätigung des Fahrers lediglich eine Verstellung der Armlehne oder eine Veränderung der Geschwindigkeit gewünscht ist. Damit wird also sichergestellt, dass ein Eingriff in die Fahrfunktion nur dann erfolgt, wenn dies tatsächlich gewünscht ist. Dies bedeutet, dass das Steuersignal zum Veränderung der Geschwindigkeit nur dann abgegeben wird, wenn die Steuereinheit darauf erkennt, dass eine Veränderung der Geschwindigkeit gewünscht ist. Speziell ist die Abgabe des Steuersignals lediglich dann ermöglicht, wenn an der Steuereinheit auch ein Freigabesignal anliegt oder ein solches von der Steuereinheit selbst ermittelt wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist ein Bedienelement vorgesehen, über welches die Steuerung der Geschwindigkeit über die Armlehne freigebbar oder sperrbar ist. Dieses Bedienelement stellt daher ein entsprechendes Sperr- oder Freigabesignal der Steuereinheit zur Verfügung, anhand dessen diese bei einer Betätigung der Armlehne erkennt, ob ein entsprechendes Steuersignal abgegeben werden kann oder nicht.
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Das Bedienelement wiederum ist bevorzugt in der Armlehne integriert und ist beispielsweise als Taster oder Schalter ausgebildet.
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In zweckdienlicher Ausgestaltung wertet die Steuereinheit weitere Sensorsignale oder Informationen aus, um zu identifizieren, ob es sich bei der Betätigung um einen Betätigungswunsch zur Veränderung der Geschwindigkeit oder lediglich um eine Verstellung der Armlehne handelt. Diese Informationen oder Signale sind dabei insbesondere ausgewählt aus ein oder mehreren der nachfolgend beschriebenen Informationen oder Signalen.
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Eines der Signale ist vorzugsweise das bereits erwähnte Signal (Freigabe-/Sperrsignal) des Bedienelements.
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Ergänzend oder alternativ wird auch ein Signal zur Erfassung einer Sitzbelegung und/ oder der aktuellen Sitzposition und damit zur Identifizierung der Fahrerposition ausgewertet. Hierdurch wird beispielsweise erkannt, ob der Fahrer sich in einer fahraktiven Position befindet, in der eine übliche Steuerung über die Standard-Bedienelemente wie beispielsweise Bremspedal erfolgt.
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Schließlich werden vorzugsweise ergänzend oder alternativ Informationen eines Fahrerassistenzsystems ausgewertet, beispielsweise dahingehend, ob sich das Fahrzeug in einem autonomen Fahrzeugzustand eines vorgegebenen Levels befindet. Eine Freigabe der Steuerung über die Armlehne wird beispielsweise nur dann ermöglicht, wenn sich das Fahrzeug aktuell in einem autonomen Fahrbetrieb befindet, bei dem die Fahraufgabe vom Fahrzeug übernommen wird.
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In einfachster Ausführungsform wird jedoch die Freigabe bzw. Sperrung der Bedienung über die Armlehne ausschließlich durch die Betätigung des Bedienelements bestimmt, wenn also ein entsprechendes Freigabe oder Sperrsignal von dem Bedienelement vorliegt.
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Die Aufgabe wird gemäß Erfindung weiterhin gelöst durch ein Verfahren zum Verändern der Geschwindigkeit eines Fahrzeuges mithilfe einer Armlehne mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Die im Hinblick auf die Steuervorrichtung angeführten Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf das Verfahren zu übertragen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Diese zeigt in einer vereinfachten Darstellung eine Seitenansicht eines Fahrersitzes eines Kraftfahrzeugs.
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Der in der 1 dargestellte Fahrersitz 2 weist ein Sitzelement 4, eine typischerweise relativ zum Sitzelement 4 verstellbare Rückenlehne 6 und ein Befestigungsgestell 8 auf, mit dem der Fahrersitz 2 mit einer hier nicht näher dargestellten Karosserie des Kraftfahrzeugs verbunden ist. Der Fahrersitz 2 lässt sich in an sich bekannter Weise verstellen. Insbesondere lässt er sich in eine Komfortposition verstellen, bei der beispielsweise die Sitzfläche 4 in einer rückbezogenen, von einem Pedalraum entfernten Position angeordnet ist und die Rückenlehne 6 in einer flachen, geneigten Komfortstellung angeordnet ist. Der Fahrersitz 2 weist weiterhin eine Armlehne 10 auf, welche im Ausführungsbeispiel an der Rückenlehne 6 seitlich befestigt ist. Die Armlehne 10 ist um eine Drehachse 12 schwenkbar an der Rückenlehne 6 angeordnet. Im Bezugssystem der Armlehne 10 relativ zur Rückenlehne 6 bildet die Rückenlehne 6 ein feststehendes Teil, an dem die Armlehne 10 beweglich gelagert ist.
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Die Armlehne 10 ist daher insgesamt über eine Art Dreh- oder Rastgelenk an der Rückenlehne 6 befestigt. Unmittelbar im Bereich dieses Drehgelenks und damit unmittelbar im Bereich der Drehachse 12 ist vorzugsweise ein Sensor 14 angeordnet. Dieser ist beispielsweise als Drehmomentsensor ausgebildet.
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Dieser erfasst insbesondere ein Drehmoment, welches zwischen der feststehenden Drehachse 12 und der Armlehne 10 wirkt.
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Alternativ oder auch ergänzend durch einen weiteren Sensor wird eine tatsächliche Bewegung der Armlehne 10 um diese Drehachse 12 detektiert. Bei dieser Bewegung wird beispielsweise die Geschwindigkeit oder auch Beschleunigung erfasst und ausgewertet. Auch hier wird die Bewegung der Armlehne relativ zu der feststehenden Drehachse erfasst und ausgewertet.
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In beiden Varianten, also bei der Erfassung einer Kraft oder Drehmoment einerseits und andererseits bei der Erfassung einer Bewegung ist der Sensor vorzugsweise zweiteilig ausgebildet, wobei vorzugsweise der eine Teil an der Drehachse 12 befestigt ist bzw. die Drehachse 12 als Bezugspunkt aufweist. Der andere Teil ist relativ zum 1. Teil beweglich und/oder an der relativ zur Drehachse 12 beweglichen Armlehne 10 befestigt, sodass also die Relativverstellung der Armlehne 10 zur Drehachse 12 unmittelbar durch eine Rotationsbewegung bzw. Krafteinwirkung zwischen den beiden Teilen des Sensors abgebildet wird. Die beiden Teile sind dabei beispielsweise konzentrisch zueinander angeordnet. Zur Erfassung der Kraft / des Drehmoments einerseits und der Bewegung andererseits wird auf handelsübliche Sensoren 14 zurückgegriffen.
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Der Sensor 14 gibt bei Erfassung einer entsprechenden Messgröße (Bewegung, Kraft:) ein entsprechendes (Mess-) Signal S1 ab und übermittelt dies an eine Steuereinheit 16.
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Die Steuereinheit 16 wertet das Signal S1 aus und leitet hieraus einen Fahrerwunsch zur Veränderung der Geschwindigkeit ab und gibt ein entsprechendes Steuersignal S2 ab, welches an eine übergeordnete Steuereinrichtung übermittelt wird zur Auslösung eines Brems- oder Beschleunigungsvorgangs.
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Weiterhin ist ein Bedienelement 18 vorgesehen, welches insbesondere in die Armlehne 10 integriert ist und welches beispielsweise als Taster ausgebildet ist. Über das Bedienelement wird ein Freigabe- oder Sperrsignal S3 an die Steuereinheit 16 übermittelt.
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Um zuverlässig einen Fahrerwunsch zur Veränderung der Geschwindigkeit von lediglich einer Verstellung der Armlehne zu unterscheiden, ist innerhalb der Steuereinheit 16 eine Unterscheidungs- oder Auswerteeinheit vorgesehen. Die Abgabe des Steuersignals S2 zur Veränderung der Geschwindigkeit erfolgt nur dann, wenn diese Unterscheidungseinheit erkennt, dass tatsächlich ein Fahrerwunsch zur Beeinflussung der Geschwindigkeit besteht.
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Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn das Freigabesignal S3 von dem Bedienelement 18 vorliegt.
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Bevorzugt wertet die Steuereinheit 10 weitere Signale S4 aus, anhand derer die Entscheidung getroffen wird, ob der Wunsch zur Veränderung der Geschwindigkeit vorliegt.
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Bei dem weiteren Signal S4 handelt es sich beispielsweise um ein Signal S4 eines Überwachungssensors des Innenraums, wie beispielsweise eine Kamera 20. Mit dieser wird beispielsweise erkannt, in welcher Position sich der Fahrer oder der Fahrersitz befindet, ob die Hände am Lenkrad sind, ob die Füße im Pedalraum sind etc. Weiterhin kann es sich bei dem weiteren Signal S4 um eine Information aus einem Fahrerassistenzsystem handeln.
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Insgesamt ist durch die hier beschriebene Steuervorrichtung und das beschriebene Verfahren ein intuitives Einwirken auf die Fahrgeschwindigkeit durch den Fahrer ermöglicht, wenn sich das Fahrzeug in einem autonomen Fahrzeugzustand befindet, bei dem die Fahraufgabe durch das Fahrzeug selbst ausgeführt wird.
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Für die intuitive Handhabung ist von besonderem Vorteil, dass die Armlehne 12 selbst als das Steuer- oder Bedienelement zur Veränderung der Geschwindigkeit nach Art eines Steuerhebels eingesetzt wird.
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Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Fahrersitz
- 4
- Sitzelement
- 6
- Rückenlehne
- 8
- Befestigungsgestell
- 10
- Armlehne
- 12
- Drehachse
- 14
- Sensor
- 16
- Steuereinheit
- 18
- Bedienelement
- 20
- Kamera
- S1
- Signal des Sensors
- S2
- Steuersignal
- S3
- Freigabesignal
- S4
- weiteres Signal
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017102759 A1 [0002, 0005]
- DE 102015217329 A1 [0006]
